DE19945537C1 - Vorrichtung zum Auftragen hochviskoser, pastöser Substanzen, Verfahren zum Betrieb einer derartigen Vorrichtung - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zum Auftragen hochviskoser, pastöser Substanzen, insbesondere Dicht- und Klebstoffe, auf Karosserieteile im Karosseriebau, mit einem Roboterarm und einer an dem Roboterarm geführten Auftragsdüse, wobei ein der Auftragsdüse zugeordnetes und ebenfalls an dem Roboterarm geführtes nachfüllbares Dosierbehältnis vorgesehen ist, das zur Aufnahme einer zumindest für einen Applikationsvorgang ausreichenden Menge der aufzutragenden Substanz ausgelegt ist. Auftragsdüse und Dosierbehältnis sind an einer zum Anbringen an einem Handachsenflansch eines Industrieroboterarms geeigneten Wechselplatte befestigt und bilden ein schnell und einfach austauschbares Auftragswerkzeug. Das Dosierbehältnis wird zwischen zwei Applikationsvorgängen an einer zentralen Speichereinrichtung oder an einer mit einer zentralen Speichereinrichtung in Verbindung stehenden Versorgungsleitung nachgefüllt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen hochvis­ koser, pastöser Substanzen, insbesondere Dicht- und Klebstof­ fe, auf Karosserieteile im Karosseriebau mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen robotergesteuerten Vorrichtung nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 2.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der DE 39 12 920 A1 bekannt. Die bekannte Vorrichtung umfaßt wenigstens einen Speicher zum Aufnehmen der aufzutragenden Substanz, eine ab­ sperrbare Düse, die durch eine Leitung mit dem Speicher ver­ bunden ist und durch einen Roboter geführt werden kann, sowie ein Förderorgan, welches die Substanz aus dem Speicher zur Dü­ se fördert. Derartige Vorrichtungen werden in mit Industriero­ botern mechanisierten Anlagen zur Applikation von heiß oder kalt zu verarbeitenden Kleb- und Dichtstoffen im Kfz-Bau ein­ gesetzt. Bei den Leitungen, die die Auftragsdüse mit dem Spei­ cher für die aufzutragende Substanz verbinden, handelt es sich zumeist um elektrisch beheizbare Materialschläuche, durch die die Substanz von einer Versorgungsanlage (beispielsweise be­ heizte Faßpumpe) des Speichers zu der an einer Roboterhandach­ se befindlichen Auftragsdüse geleitet wird.

Durch die zum Teil extremen Bewegungen des Roboters werden insbesondere im Be­ reich der Handachsen die verwendeten Materialschläuche stark beansprucht. Diese starke Beanspruchung der Schläuche vermin­ dert deren Standzeit beträchtlich, so daß ein häufiges Aus­ wechseln der Materialschläuche erforderlich wird. Damit ver­ bunden ist ein hoher Aufwand für Wartung und Instandhaltung sowie eine Verringerung der Anlagenverfügbarkeit, woraus eine verminderte Stückzahlausbringung resultiert. Bei der Implemen­ tierung einer bekannten Vorrichtung muß unter hohem Material- und Arbeitszeiteinsatz die Schlauchführung am Industrieroboter optimiert werden. Während dieser Zeit müssen die beheizten, materialführenden Schläuche relativ oft gewechselt werden, wo­ durch die Hochlaufphase von neuen Anlagen verzögert wird. Des weiteren ist aus der DE 39 12 920 A1 bekannt, die Düse nicht unmittelbar über flexible oder gelenkige Leitungen aus einem stationären Faß zu speisen, sondern aus einem oder mehreren Speichern, die vom Roboter mit der Düse mitgeführt werden und zu diesem Zweck verdrehfest an der Halterung angebracht sind.

Demgegenüber wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum Auftra­ gen hochviskoser, pastöser Substanzen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer roboterge­ steuerten Vorrichtung zum Auftragen hochviskoser, pastöser Substanzen mit den Merkmalen des Anspruchs 2 vorgeschlagen.

Demnach umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung an ihrem Robo­ terarm ein nachfüllbares Dosierbehältnis, dessen Fassungsver­ mögen zur Aufnahme einer zumindest für einen Applikationsvor­ gang ausreichenden Menge der aufzutragenden Substanz ausgelegt ist. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme kann auf die In­ stallation von allen bewegten Materialschläuchen im Bereich des Roboters verzichtet werden. Des weiteren ist eine Spei­ chereinrichtung vorgesehen, an der das im wesentlichen geleer­ te Dosierbehältnis nachfüllbar ist. In der praktischen Anwen­ dung entspricht das Fassungsvermögen des am Roboterarm ange­ ordneten Dosierbehältnisses vorteilhafterweise der Menge an aufzutragender Substanz, die während eines Applikationsvor­ gangs benötigt wird. Bei dem sich an den Applikationsvorgang anschließenden Teilewechsel in der Fertigungslinie wird das Dosierbehältnis an der Speichereinrichtung nachgefüllt. Die Speichereinrichtung ist dazu in Reichweite des Roboterarms an­ geordnet.

Das Nachfüllen des Dosierbehältnisses wird erfindungsgemäß da­ durch erleichtert, daß die Speichereinrichtung mindestens ein mit einem Befüllventil des Dosierbehältnisses korrespondieren­ des Auslaßventil aufweist. So kann das Dosierbehältnis mit seinem Befüllventil direkt auf das korrespondierende Auslaß­ ventil der Speichereinrichtung aufgesetzt bzw. angedockt wer­ den. Das mindestens eine Auslaßventil der Speichereinrichtung ist an einer in Reichweite des Roboterarms verlaufenden, fest verrohrten Versorgungsleitung angeordnet. Erfindungsgemäß wird somit eine zentrale Speichereinrichtung vorgesehen, die über eine oder mehrere Versorgungsleitungen verfügt, die entlang der Fertigungslinie in Reichweite der einzelnen Roboterarme verlaufen. Zum Nachfüllen der Dosierbehältnisse verfahren die einzelnen Roboterarme mit dem Dosierbehältnis an die Versor­ gungsleitung und docken mit dem Befüllventil des Dosierbehält­ nisses an einem in der Versorgungsleitung angeordneten Auslaß­ ventil an. Zur Befüllung des Dosierbehältnisses ist der Mate­ rialdruck der Speichereinrichtung i. a. ausreichend. Vorzugs­ weise handelt es sich bei dem Dosierbehältnis um einen Dosier­ kolben.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach­ stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine erfindungsgemä­ ße Vorrichtung in seitlicher Ansicht.

Fig. 2 zeigt in Ausschnittsvergrößerung das Auftragswerkzeug der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Auftragen hochviskoser, pastöser Substanzen, die nachfolgend der Einfach­ heit halber als Auftragsvorrichtung 10 bezeichnet wird. Die Auftragsvorrichtung 10 umfaßt einen stark schematisch darge­ stellten Industrieroboter 12, der einen Roboterarm 14 aufweist. Am Ende des Roboterarms 14 ist an einem Handachsenflansch 15 ein mittels einer Wechselplatte 16 befestigtes, um die Roboter­ handachse drehbar angeordnetes Auftragswerkzeug 17 vorgesehen.

Das in Fig. 2 näher dargestellte erfindungsgemäße Auftragswerk­ zeug 17 umfaßt eine Auftragsdüse 18. Der Auftragsdüse 18 ist eine Antriebseinheit 20 sowie ein bezüglich der Drehachse wir­ kendes Getriebe 22 zugeordnet. Das Auftragswerkzeug 17 umfaßt des weiteren einen der Auftragsdüse 18 an der Wechselplatte 16 als nachfüllbares Dosierbehältnis (24) vorgeordneten Dosierkolben. Der Dosierkolben verfügt über ein Befüllventil 26 und ein Auslaßventil 28, über das er mit der Auftragsdüse 18 ver­ bunden ist. Eine Ventilnadel 30 des Auslaßventils 28 regelt die der Auftragsdüse 18 zugeführte Menge aufzutragender Substanz. Des weiteren verfügt der Dosierkolben 24 über einen die Dosie­ rung regelnden Motor 32.

Die erfindungsgemäße Auftragsvorrichtung 10 umfaßt des weiteren eine Versorgungsleitung 34, die mit einer nicht näher darge­ stellten Speichereinrichtung für die aufzutragende Substanz verbunden ist und beispielsweise als Stichleitung oder Ringlei­ tung ausgebildet sein kann.

An der Versorgungsleitung 34 ist ein Auslaßventil 36 angeord­ net, das auf eine Zusammenwirkung mit dem Befüllventil 26 des Dosierbehältnisses 24 ausgelegt ist. Dies bedeutet, daß der Indu­ strieroboter 12 zu Zwecken der Nachfüllung des Dosierbehältnisses 24 mit seinem Roboterarm 14 derart an die Versorgungsleitung 34 verfahren kann, daß er mit dem Befüllventil 26 an das Auslaß­ ventil 36 der Versorgungsleitung 34 "andockt" und dadurch eine Befüllung des Dosierbehältnisses 24 ermöglicht. Die Befüllung über das Befüllventil 26 wird über die Ventilnadel 27 geregelt.

Erfindungsgemäß wird somit eine Auftragsvorrichtung bereitge­ stellt, die einen Industrieroboter umfaßt, an dessen Handach­ senflansch ein befüllbarer und vorzugsweise beheizbarer Dosier­ kolben angebracht ist, dessen Fassungsvermögen derjenigen Mate­ rialmenge entspricht, die zumindest für ein zu bearbeitendes Bauteil entspricht. Bei entleertem Dosierkolben wird dieser zwischen zwei Applikationsvorgängen, d. h. während eines Teile­ wechsels, wieder befüllt. Hierzu fährt der Industrieroboter in eine wie vorstehend beschriebene Befüllposition, in der über ein insbesondere beheiztes Kupplungssystem das Auftragswerkzeug über das Befüllventil 26 mit der fest verrohrten Materialver­ sorgungsanlage verbunden und wieder befüllt werden kann. Zur Befüllung des Dosierkolbens ist i. A. der Materialdruck der Ver­ sorgungsanlage ausreichend. Der Dosierkolben und die Auftrags­ düse sind vorzugsweise als mittels einer Wechselplatte schnell und einfach wechselbares Auftragswerkzeug ausgebildet.

Durch das erfindungsgemäße befüllbare Auftragswerkzeug entfällt die Installation von allen bewegten Materialschläuchen im Be­ reich des Industrieroboters. Zusätzlich wird eine vom Indu­ strieroboter als Zusatzachse angesteuerte drehbare Düse einge­ setzt, wodurch die Zugänglichkeit im Bearbeitungsbereich ver­ bessert wird. An entsprechenden materialführenden Durchgangs­ bohrungen werden zur Steuerung und Regelung benötigte Druck- und Temperatursensoren in die Applikationseinrichung inte­ griert. Die Betätigung des Dosierkolbens wird vorzugsweise durch einen elektrisch betriebenen Motor 32 mit Spindel reali­ siert, der mit einer nicht näher beschriebenen Dosiersteuerung verbunden ist. In dieser Steuerung erfolgt die gesamte Signal­ verarbeitung des Auftragswerkzeuges (Heiz- und Regelkreise, Vo­ lumenberechnung des aufgetragenen Materials etc.). Als Sollwert für die Applikation dienen verschiedene digitale und analoge Signale, die von der Robotersteuerung geliefert werden.

Das beschriebene Auftragswerkzeug ist vorteilhafterweise mit­ tels eines Werkzeugwechselsystems am Handachsenflansch des In­ dustrieroboters angebracht, so daß im Störungsfall das Werkzeug automatisch abgelegt und ein eventuell bereits vorgeheiztes Er­ satzwerkzeug aufgenommen werden kann.

Selbstverständlich kann die beschriebene Erfindung auch für kalt zu verarbeitende Materialien eingesetzt werden.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Auftragen hochviskoser, pastöser Substan­ zen, insbesondere Dicht- und Klebstoffe, auf Karosserieteile im Karosseriebau, mit einem Roboterarm (14) und einer an dem Roboterarm geführten Auftragsdüse (18), wobei ein der Auf­ tragsdüse (18) zugeordnetes und ebenfalls an dem Roboterarm (14) geführtes nachfüllbares Dosierbehältnis (24) vorgesehen ist, das zur Aufnahme einer zumindest für einen Applikations­ vorgang ausreichenden Menge der aufzutragenden Substanz ausge­ legt ist, und wobei eine Speichereinrichtung vorgesehen ist, an der das im wesentlichen geleerte Dosierbehältnis (24) nach­ füllbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Speichereinrichtung mindestens ein mit einem Befüll­ ventil (26) des Dosierbehältnisses (24) korrespondierendes Auslaßventil (36) aufweist
und daß das mindestens eine Auslaßventil (36) an einer in Reichweite des Roboterarms (14) verlaufenden, fest verrohrten Versorgungsleitung (34) angeordnet ist, derart daß das Dosier­ behältnis (24) durch Andocken an dem Auslaßventil (36) zwi­ schen zwei Applikationsvorgängen nachfüllbar ist.

2. Verfahren zum Betrieb einer robotergesteuerten Vorrichtung zum Auftragen hochviskoser, pastöser Substanzen, insbesondere Dicht- und Klebstoffe, auf Karosserieteile im Karosseriebau, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein an einem Roboterarm (14) befestigtes und mit einer Auftragsdüse (18) zusammenwirkendes Dosierbehältnis (24) zwi­ schen zwei Applikationsvorgängen an einer mit einer zentralen Speichereinrichtung in Verbindung stehenden, fest verrohrten Versorgungsleitung (34) nachgefüllt wird, wobei an der Versor­ gungsleitung (34) ein in Reichweite des Roboterarms (14) be­ findliches Auslaßventil (36) vorgesehen ist, an dem das Do­ sierbehältnis (24) zum Nachfüllen angedockt wird.