DE19956343A1

DE19956343A1 - Automatisierte Oberflächen-Bearbeitungsvorrichtung für Karosserieteile aus Leichtmetall-Legierungen

Info

Publication number: DE19956343A1
Application number: DE19956343A
Authority: DE
Inventors: Juergen Loy
Original assignee: M & W Zander Umwelt GmbH
Current assignee: M & W Zander Umwelt GmbH
Priority date: 1999-11-24
Filing date: 1999-11-24
Publication date: 2001-05-31

Abstract

Eine automatisierte Oberflächen-Bearbeitungsvorrichtung, insbesondere Schleifvorrichtung, für Karosserieteile aus Leichtmetall-Legierungen weist folgende Komponenten auf: DOLLAR A - eine Bearbeitungskabine (1) mit einer Werkstückaufnahme (7) für das zu bearbeitende Karosserieteil (3), DOLLAR A - eine Fördereinrichtung (2) zum Heranführen der Karosserieteile (3) an die Bearbeitungskabine (1), DOLLAR A - eine Beschickungseinrichtung (8, 9, 10) zum Überführen der Karosserieteile (3) zwischen Fördereinrichtung (2) und Werkstückaufnahme (7), DOLLAR A - eine optische Abtasteinrichtung (13) zur Erfassung der Oberflächengüte des Karosserieteils (3), DOLLAR A - eine Bearbeitungseinrichtung (11) zur Oberflächenbearbeitung des Karosserieteils (3) und DOLLAR A - eine Staubabsaugeinrichtung (19) zum kontrollierten Wegführen und Sammeln des bei der Oberflächenbearbeitung anfallenden Leichtmetallstaubes.

Description

Die Erfindung betrifft eine automatisierte Oberflächen-Bearbeitungsvor richtung und insbesondere Schleifvorrichtung für Karosserieteile aus Leichtmetall-Legierungen.

Zum Hintergrund der Erfindung ist festzuhalten, daß aufgrund der aktuellen Entwicklung in der Automobil- und Luftfahrtindustrie in den vergangenen Jahren der Einsatz von leichteren Materialien propagiert wurde, insbeson dere um Kraftstoff für den Betrieb von Fahrzeugen zu sparen. Dies führte zwangsläufig zu veränderten Bedingungen bei der Herstellung von Karos serieteilen für Land- und Luftfahrzeuge, die vermehrt aus Leichtmetall- Legierungen bestehen. Diese Materialveränderung hat auch mit dazu bei getragen, daß neue Fertigungskonzepte basierend auf den Leichtmetallbau eingeführt wurden.

Bisher werden Karosserieteile aus Leichtmetall-Legierungen in aller Regel aufwendig manuell bearbeitet, indem von der Oberflächengüte her nicht ausreichende Partien von Karosserieteilen durch Überprüfung mittels Auge und Tasten festgestellt und anschließend von Hand nachgeschliffen wer den. Dieses Vorgehen ist für eine Großserienfertigung natürlich nicht wirt schaftlich und würde die Herstellungskosten für solche Fahrzeuge drastisch erhöhen.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine automati sierte Oberflächen-Bearbeitungsvorrichtung, insbesondere eine Schleifvor richtung, für Karosserieteile aus Leichtmetall-Legierungen anzugeben, die eine rationelle und personenungebundene, zielgerichtete Oberflächenbear beitung von Karosserieteilen aus Leichtmetall-Legierungen erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch eine Bearbeitungsvorrichtung mit folgenden Komponenten erfüllt:

- eine Bearbeitungskabine mit einer Werkstückaufnahme für das zu bearbeitende Karosserieteil,
- eine Fördereinrichtung zum Heranführen der Karosserieteile an die Bearbeitungskabine,
- eine Beschickungseinrichtung zum Überführen der Karosserieteile zwischen Fördereinrichtung und Werkstückaufnahme,
- eine optische Abtasteinrichtung zur Erfassung der Oberflächengüte des Karosserieteils,
- eine Bearbeitungseinrichtung zur Oberflächenbearbeitung des Ka rosserieteils, und
- eine Staubabsaugeinrichtung zum kontrollierten Wegführen und Sammeln des bei der Oberflächenbearbeitung anfallenden Leicht metallstaubes.

Dieser grundsätzliche Aufbau der erfindungsgemäßen Oberflächen- Bearbeitungsvorrichtung basiert auf einem zukunftsorientierten, vollauto matischen Fertigungskonzept, bei dem speziell die qualitative Beurteilung der Oberflächengüte sowie der Oberflächen-Behandlungsprozeß selbst durch den Einsatz entsprechender optischer Technologien und automati scher Handhabungseinrichtungen, wie Industrieroboter, automatisiert sind. Aufgrund der Oberflächenbehandlung fällt dabei Staub an, der bei diversen Leichtmetall-Legierungen, wie z. B. MgAl-Legierungen, erhöhte Anforde rungen an die Sicherheits- und Staubabscheidetechnik stellt, da diese Mate rialien eine hohe Affinität zur Schauerstoff haben und damit ein erhöhtes Explosions- und Brandrisiko mit sich bringen. Dies findet im Konzept durch die Kapselung der Bearbeitungsvorrichtung in eine Bearbeitungska bine mit eine entsprechenden Staubabsaug-Einrichtung Niederschlag.

Das Ein- und Ausbringen der zu bearbeitenden Karosserieteile in die Bear beitungskabine erfolgt dabei automatisch, beispielsweise über ein Förder band oder vorzugsweise durch Einbringen mittels eines robotergeführten Armes mit Greifer. Die Beurteilung der Oberflächengüte vor und nach dem Bearbeiten erfolgt ebenfalls automatisch über eine vorzugsweise Laser basierte optische Abtast-Einrichtung, die in der Kabine fest installiert oder vorzugsweise auf einem Industrieroboter-Arm beweglich angebracht ist. Sicherheitsaspekten wird schlußendlich durch das kontrollierte Wegführen und Sammeln des bei der Oberflächenbearbeitung anfallenden Leichtme tallstaubes beispielsweise durch ein direkt am Schleifwerkzeug angebrach ten Absaugkopf und eine entsprechende Be- und Entlüftung der Kabine selbst Rechnung getragen. Letztere wird durch eine definierte Zu- und Ab luft-Strömungsführung erreicht.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Un teransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausfüh rungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes anhand der beigefügten Zeich nung näher erläutert wird. Diese

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer automatisierten Oberflächen- Bearbeitungsvorrichtung.

Wie aus der Zeichnung deutlich wird, weist die Oberflächen-Bearbeitungs vorrichtung eine schematisch angedeutete Bearbeitungskabine 1 auf. An diese führt eine Hängeförderer 2 heran, an dem einzelne Karosserieteile 3, wie z. B. Motorhauben, Kofferraumdeckel, Türen oder dgl. aufgehängt sind. Der Hängeförderer 2 führt an einer Wand 4 der Bearbeitungskabine 1 vorbei, die mit einer automatischen Schiebetür 5 versehen ist.

In der Kabine ist ein Arbeitsraum 6 definiert, in dem zentral eine Werk stückaufnahme 7 in Form eines Tisches mit entsprechenden, nicht näher dargestellten Fixierelementen für das jeweilige Karosserieteil 3 vorgesehen ist.

Als Beschickungseinrichtung für die Bearbeitungskabine 1 ist ein Indu strieroboter 8 im Arbeitsraum 6 vorgesehen, an dessen Mehr-Achsen-Arm 9 ein Greifer 10 für die Karosserieteile 3 sitzt. Der Arm 9 führt dabei zum Hängeförderer 2 vor, ergreift ein Karosserieteil 3 (strichliert dargestellt in Fig. 1) und legt es auf die Werkstückaufnahme 7 ab. An dem Mehr-Ach sen-Arm 9 ist ferner ein Schleifkopf 11 neben dem Greifer 10 angeordnet, der mit einer Schleifscheibe 12 für die Oberflächen-Bearbeitung des jewei ligen Karosserieteils 3 sorgt, wie dies mit durchgezogenen Linien in Fig. 1 gezeigt ist.

Da jedes Karosserieteil 3 nicht generell und über seine volle Oberfläche, sondern zielgerichtet nur an den Stellen geschliffen werden soll, an denen die Oberflächengüte bestimmten Spezifikationen nicht genügt, ist eine opti sche Abtast-Einrichtung 13 vorgesehen, die wiederum an einem Mehr- Achsen-Arm 14 eines zweiten Industrieroboters 15 in dem Arbeitsraum 6 angeordnet ist. Diese Abtast-Einrichtung 13 weist einen Laser-Abtastkopf 16 auf, mittels dem unter Mithilfe des Mehr-Achsen-Arms 14 jedwede Stelle der Oberfläche des Karosserieteils 3 auf der Werkstückaufnahme 7 abgetastet und bezüglich ihrer Güte ausgewertet werden kann. Insbesondere sind damit ebene und gekrümmte Oberflächen auf ihre Güte und mögliche Fehlstellen zu überprüfen. Die "Fehlerqualität" und Position auf dem Ka rosserieteil 3 wird in Farm von entsprechenden Befehlen und Koordinaten an den Industrieroboter 8 weitergegeben und dort so verarbeitet, daß zielge richtet der Schleifkopf 11 in der gewünschten Weise die und nur die Stellen mit nicht ausreichender Oberflächengüte bearbeitet.

Der dabei anfallende Schleifstaub wird einerseits über eine nicht näher dar gestellte Absaugung mit einer (aus Übersichtlichkeitsgründen nicht näher dargestellten) Staubabsaugöffnung direkt im Bereich des Schleifkopfes 11 abgezogen. Da dies naturgemäß nicht vollständig erfolgen kann, ist die Be arbeitungskabine 1 mit einer Belüftungseinrichtung 17 - einem sogenannten "Laminarauslaß" - in der Decke 18 ausgerüstet, mit der eine möglichst la minare Luftströmung von oben in die Kabine eingebracht wird. Ergänzt wird diese Belüftungseinrichtung 17 durch eine Entlüftungseinrichtung 19 - eine sogenannte "Wirbelhaube" - in der Wand 20 der Kabine, die der Wand 4 mit der Schiebetür 5 gegenüber liegt. Von dieser Entlüftungseinrichtung 19 wird die Abluft über entsprechende explosionsgeschützte Filteranlagen geführt, in denen der Leichtmetallstaub abgeschieden und kontrolliert ge sammelt wird. In die Decke 18 der Bearbeitungskabine 1 sind im übrigen Beleuchtungskörper 21 eingesetzt.

Zu der Luftqualität in der Bearbeitungskabine 1 ist anzumerken, daß diese aufgrund der vollautomatisch ablaufenden Prozesse wesentlich minderwer tiger sein kann, als dies bei einem in der Kabine aktiven Arbeiter der Fall wäre. In letzterem Falle muß die Luft in engen Grenzen temperiert und klimatisiert sein. Einerseits darf dabei der Staubanteil in der Luft bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten, andererseits darf die Luftführung durch die Kabine nicht zu "scharf" sein, damit Zugluft-Effekte vermieden werden. Dies macht eine den Prinzipien des Arbeitsschutzes Genüge leistende Be lüftung der Kabine sehr aufwendig, was durch die Vollautomatisierung gemäß den vorliegenden Erfindungskonzept völlig umgangen wird.

Claims

1. Automatisierte Oberflächen-Bearbeitungsvorrichtung, insbesondere Schleifvorrichtung, für Karosserieteile aus Leichtmetall-Legierungen, gekennzeichnet durch folgende Komponenten:

- eine Bearbeitungskabine (1) mit einer Werkstückaufnahme (7) für das zu bearbeitende Karosserieteil (3),
- eine Fördereinrichtung (2) zum Heranführen der Karosserieteile (3) an die Bearbeitungskabine (1),
- eine Beschickungseinrichtung (8, 9, 10) zum Überführen der Karos serieteile (3) zwischen Fördereinrichtung (2) und Werkstückauf nahme (7),
- eine optische Abtasteinrichtung (13) zur Erfassung der Oberflächen güte des Karosserieteils (3),
- eine Bearbeitungseinrichtung (11) zur Oberflächenbearbeitung des Karosserieteils (3), und
- eine Staubabsaugeinrichtung (19) zum kontrollierten Wegführen und Sammeln des bei der Oberflächenbearbeitung anfallenden Leicht metallstaubes.

2. Oberflächen-Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Bearbeitungskabine (1) mit einer Be- und Ent lüftungseinrichtung (19) als Teil der Staubabsaugeinrichtung versehen ist.

3. Oberflächen-Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung ein Hängeförderer (2) ist.

4. Oberflächen-Bearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickungseinrichtung durch einen robotergeführten Arm (9) mit Greifer (10) für das Karosserieteil (3) gebildet ist.

5. Oberflächen-Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß am Arm (9) ferner das Bearbeitungswerkzeug, ins besondere ein Schleifkopf (11), der Bearbeitungseinrichtung angeordnet ist.

6. Oberflächen-Bearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Abtasteinrichtung (13) an einem eigenen robotergeführten Arm (14) angeordnet ist.

7. Oberflächen-Bearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Abtasteinrichtung (13) ein laseroptisches Oberflächen-Abtastsystem (16) ist.

8. Oberflächen-Bearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungskabine (1) mit einer automatisch gesteuerten Tür, insbesondere Schiebetür (5) zwischen Fördereinrichtung (2) und Beschickungseinrichtung (8, 9, 10) versehen ist.

9. Oberflächen-Bearbeitungsvorrichtung mindestens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Staubabsaugeinrichtung eine am ro botergeführten Arm (9) direkt beim Bearbeitungswerkzeug (11) ange ordnete Staubabsaugöffnung aufweist.

10. Oberflächen-Bearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Staubabsaugeinrichtung (19) mit ihren Filter- und Sammelanlagen explosionsgeschützt ausgelegt ist.