WO1999065800A2 - Verfahren und vorrichtung zum bearbeiten von bauteilen - Google Patents

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WO1999065800A2
WO1999065800A2 PCT/EP1999/004162 EP9904162W WO9965800A2 WO 1999065800 A2 WO1999065800 A2 WO 1999065800A2 EP 9904162 W EP9904162 W EP 9904162W WO 9965800 A2 WO9965800 A2 WO 9965800A2
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Roman Eissfeller
Dieter Schlenker
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Roman Eissfeller
Dieter Schlenker
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C14/562—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks for coating elongated substrates
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G43/00—Control devices, e.g. for safety, warning or fault-correcting
    • B65G43/08—Control devices operated by article or material being fed, conveyed or discharged

Definitions

  • the invention relates to a method for processing components, in particular for spraying, coating or steaming components, and a device for carrying out the method.
  • Components are increasingly processed using fully automated processes. For example,
  • Such devices are machines, the work flow of which follows a computationally determined and therefore referred to as a numerical program. This type of automation is particularly important for large quantities of the same components as they occur in large series, or when numerically exact dimensions of the machined component are required.
  • Simpler machines with which a continuous sequence of the same work steps on uniform objects is possible, are particularly from packaging technology or known from the filling technology for hollow vessels, for example bottling in beverage plants.
  • the method according to the invention is characterized by the following seven steps:
  • the components to be machined are non-positively and / or positively attached to a loading station on a loading station;
  • the components attached to the carrying device are conveyed from a transport device to a processing device;
  • the component that is immediately pending for processing and is located in front of the processing device is detected by a device for position detection and signaled to the processing station; 5.
  • the processing device is then started, which carries out the processing of the component located in the processing station automatically in a time-controlled manner;
  • the processed component is conveyed to an unloading station by means of the transport device, where it is removed from the carrying device.
  • the method according to the invention can be used for a large number of different methods, it is primarily intended for spraying, vapor deposition or coating of objects with simple or also complicated geometry.
  • the first part of a new machining series is conveyed to the machining station by means of the transport device, where it is first machined by hand.
  • An expedient development of the invention provides that a computer-aided tool, in particular a robot, is used for the machining of the components to be machined, which is controlled by the process computer mentioned.
  • a manipulator is advantageously carried out, which is guided by hand and whose movement sequence is stored in the assigned computer.
  • the tool used for processing, for the intended spraying, vapor deposition or coating usually a spray head, is moved by hand using a manipulator in the same way as it is to move automatically later.
  • the drive of the transport device is first switched on at an arbitrarily selectable average speed.
  • the components to be machined are fed to the machining station by means of the transport device.
  • Processing station arranged sensor is used to recognize the component supplied to the processing station in order to then activate the processing station with the relevant tool by means of a corresponding signal.
  • a timer for recording the time period required for the machining process is started.
  • the processing for example the spraying process, manually.
  • the tool for example the coating gun
  • a holding arm connected to it is moved manually or via a so-called slave control with a manipulator. This procedure is continued until the workpiece is finished, for example coated.
  • the processing takes place, including the activation of the loading and Unloading station and the transport facility with computer support.
  • the respective time sequences of the transport device are recorded as well as the paths and times of the tool and processed and stored in a connected process computer.
  • the functional principle on which the invention is based is implemented in a manner similar to a "virtual royal wave" via the time rail or the temporal linkage, the intended time period being subdivided into time cycles by means of an internal timer and assigned to the individual work actions.
  • An expedient device for carrying out the method according to the invention and its developments and refinements described above has a transport device with at least one carrying device, one loading and unloading station each, and one processing station with a processing device for supplied components.
  • the transport device is formed by an orbit on which the at least one Carrier, but preferably a plurality of carriers are attached at a fixed distance from each other.
  • the loading station and the unloading station are expediently arranged at a distance from the processing station.
  • the transport device is formed by a chain which is guided by at least two chain wheels arranged at a distance from one another, of which at least one chain wheel is driven and thus acts on the chain.
  • a carrying rope can in principle also be provided, which is guided by at least two rope pulleys arranged at a distance from one another, of which at least one is also driven.
  • the variant with the chain that is in positive engagement with the gearwheels is preferred because, in contrast to the chain, the transmission of the driving force to the supporting rope is dependent on the rope tension.
  • a sensor device for component recognition is provided, which cooperates with a signal transmitter which gives a corresponding signal to the processing station for each component that is detected.
  • the carrying device for the components to be machined is hooks attached to the transport device or brackets.
  • the carrying device for the components to be machined can also be formed by frames which are each fastened to the transport device and into which the components to be machined are inserted.
  • a stationary measuring wheel is provided as a device for detecting the rotational speed of the transport device formed by the chain or a supporting rope, which works directly with the chain or the supporting rope by rolling on it and its number of revolutions per unit of time as Signal is detected by the process computer and evaluated.
  • the processing device preferably consists of a computer-aided programmable movable holding or positioning arm, in particular a robot, with the tool arranged thereon.
  • This positioning arm travels the area intended for machining in accordance with the taught-in sequence and thereby carries the tool with it in the position or position, for example setting angle, distance and direction, which it also had during the teach-in process.
  • the processing station formed by this robot tool unit preferably works together with a manipulator, which is used for programming the movement sequence and the subsequent control.
  • the tool is a spray head which applies the medium provided for spraying, vapor deposition or coating to the component to be machined.
  • the speed of the transport device is advantageously variable, that is to say adjustable between an upper and a lower limit value.
  • the processing device that is to say the robot tool unit, operates according to a special program as soon as the device for detecting the rotational speed of the transport device has recognized its standstill. So while the forward movement of the component in question does not occur, the robot moves along the component with the tool attached to the holding arm in order to process it as intended.
  • This special program is preferably based on a preset time value for the processing time. This additional function makes it possible to machine the relevant components even if the lowest adjustable speed of the transport device is too high for proper machining.
  • the special program serves to carry out the machining of the component even when the Speed of the transport device is too high and therefore the transport device is stopped.
  • FIG. 1 shows a side view of the device according to the invention and FIG. 2 shows a top view of the arrangement according to FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a side view of a schematically illustrated device 10 according to the invention, which has a transport device 12 which has two conveyor wheels 14, 16, in particular two chain wheels, which are arranged opposite one another at the ends, and a conveyor line 18 which wraps around both conveyor wheels 14, 16 is formed.
  • the conveyor line 18 is preferably a conveyor chain which engages in a form-fitting manner with the sprockets 14, 16 which are designed to be compatible, of which at least one sprocket 16 is driven.
  • the conveyor line can also be designed as a cable pull.
  • two support devices 22 are fastened to the conveyor line 18 at a distance from one another.
  • a component 24 to be machined is attached to each of these component or workpiece holders 22.
  • a speed sensor 20 is arranged at any point on the conveyor line 18, which is designed here as a measuring wheel and, due to its direct abutment on the conveyor chain 18, is acted upon by the conveyor chain and is thereby set in rotation.
  • the number of revolutions per unit of time is recorded by a process computer (not shown in more detail) and evaluated to determine the current speed of the conveyor line 18.
  • FIG. 2 shows the arrangement according to FIG. 1 in a top view. From this view it can be seen that the components 24 to be machined are rectangular flat parts on the section of the clockwise moving conveyor line 18 shown in the illustration, which are attached to the carrying devices 22.
  • the components are conveyed continuously with the transport device 12 from a loading station 26, shown schematically as a circle, to a processing station 30, also shown schematically, preferably equipped with a tool designed as a spray head, where the intended processing, for example coating or vapor deposition or spraying, takes place on the continuously moving conveyor line 18 hanging components 24, that is, without the components 24 having to be suspended.
  • the finished machined components 24, which are preferably provided with a protective layer reach an unloading station 28 by means of the transport device 12, which is adjacent to the loading station 26 in the example shown.
  • a component sensor 32 is arranged, which is used to detect components 24 to be processed, fed with the conveyor line 18, and to report them to the processing station 30.
  • a timer is switched on, the tool in the machining station 30 is activated, that is, brought into its starting position and the machining is started.
  • the method of operation of the device according to the invention essentially corresponds to the functional principle of a vertical wave, which can be regarded as virtual in the form of the time signal on which the entire sequence is based.
  • the actual processing sequence is first preceded by a teach-in process in which both the timing of the transport device and the actual processing sequence, for example the spraying movement, is precisely recorded in time.
  • the drive 16 of the conveyor line 18 is set in motion at a selectable, for example medium, speed.
  • the internal timer which has already been mentioned and is not shown in more detail, is started, which provides the time base for the entire machining operation.
  • the user manually executes the movement of the tool required for processing, spraying or coating or vapor deposition.
  • the drive 12 is set in motion at a selectable speed.
  • the system waits until a workpiece 24 is recognized at the sensor 32
  • the internal timer is started and the learned path is processed according to the principle of the vertical shaft.
  • the vertical shaft is implemented using a variable time base.
  • the current time base value is determined and then the associated position of the spray head is approached.
  • a conventional position control system is used for positioning, which is equipped with appropriate servo, stepper or linear motors.
  • the current position of the relevant component 24 is compared with the stored timer value and the associated stored chain position. If the current chain position deviates from the stored chain position, the time base is changed.
  • the time base is regulated depending on the chain position, for example using a P controller with pilot control.
  • a chain offset can be set to correct the starting position.
  • various outputs are also switched on exactly at the programmed timer value, for example spray on or spray strength change or chain stop / start.
  • the inputs read in during teach-in are transferred to certain outputs via an assignment table.
  • the process computer recognizes when the chain is at a standstill and then automatically uses a previously set fixed timer value as the time base. This additional function enables the user to machine parts where the chain speed is too fast for coating.
  • the parts hanging on the conveyor line 18 can be coated by teaching them in motion.
  • the thickness of the layer can be changed later.
  • the chain speed is simply changed.
  • the assignment of the path to the chain position is retained.
  • the entire spray function can subsequently be changed positively and negatively in the chain direction by entering the offset.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Bauteilen, insbesondere zum Besprühen, Beschichten oder Bedampfen von Bauteilen, wobei die folgenden Schritte maßgeblich sind: Die zu bearbeitenden Bauteil (24) werden innerhalb einer Beladestation (26) an einer Tragvorrichtung (22) kraft- und/oder formschlüssig befestigt; die an der Tragvorrichtung (22) befestigten Bauteile (24) werden von einer Transporteinrichtung (12) zu einer Bearbeitungsvorrichtung (30) gefördert; dabei wird die Transportgeschwindigkeit der Transporteinrichtung (12) eingestellt und kontrolliert, das unmittelbar zur Bearbeitung anstehende, jeweils vor der Bearbeitungsvorrichtung (30) befindliche Bauteil (24) wird von einer Bauteilerkennung (32) erfaßt und per Signal an die Bearbeitungsstation (30) gemeldet; daraufhin wird die Bearbeitungsvorrichtung (30) gestartet und die Bearbeitung des in der Bearbeitungsstation (30) befindlichen Bauteils (24) jeweils zeitgesteuert selbsttätig durchgeführt; nach Ablauf der eingestellten Bearbeitungsdauer wird die Bearbeitungsvorrichtung (30) angehalten, und das bearbeitete Bauteil (24) wird mittels der Transporteinrichtung (12) zu einer Entladestation (28) gefördert, wo es von der Tragvorrichtung (22) abgenommen wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten von Bauteilen
Die Erfindung- betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten von Bauteilen, insbesondere zum Besprühen, Beschichten oder Bedampfen von Bauteilen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens .
Die Bearbeitung von Bauteilen erfolgt in zunehmendem Maße mittels vollautomatischer Verfahren. So ist beispielsweise
BESWIGUNGSKOPIE seit vielen Jahren die mechanische Werkstückbearbeitung mittels sogenannter numerischer Werkzeugmaschinen bekannt.
Bei derartigen Einrichtungen handelt es sich um Maschinen, deren Arbeitsablauf nach einem rechnerisch ermittelten und daher als numerisch bezeichneten Programm erfolgt . Diese Art der Automatisierung ist insbesondere für große Stückzahlen gleicher Bauteile, wie sie in Großserien anfallen, von Bedeutung beziehungsweise dann, wenn numerisch exakte Abmessungen des bearbeiteten Bauteiles benötigt werden.
Allerdings ist auch das Einrichten, das heißt die Vorbereitung und die Überwachung, sowie die Wartung solcher Maschinen mit entsprechendem Aufwand verbunden, so daß schon aus wirtschaftlichen Gründen deren Einsatz für kleinere Stückzahlen nicht in Betracht kommt .
Bei kleineren Stückzahlen gleicher Bauteile ist man dennoch häufig daran interessiert, eine möglichst gleichförmige Bearbeitung zu erreichen, um so eine gute und möglichst gleichbleibende Produktqualität zu gewährleisten. Insbesondere bei Bearbeitungsabläufen, bei denen eine Maßhaltigkeit von "λA mm" völlig ausreicht, besteht nur geringes Interesse, die mit maßlicher Sicherheit bis zu "1/1000 mm" genaue und wegen dieser Präzision kostspielige Bearbeitung mittels numerischer Werkzeugmaschinen zu vermeiden.
Einfachere Maschinen, mit denen eine kontinuierliche Abfolge gleicher Arbeitsschritte an gleichförmigen Gegenständen möglich ist, sind insbesondere aus der Verpackungstechnik oder aus der Abfülltechnik für Hohlgefäße bekannt, zum Beispiel die Flaschenabfüllung in Getränkebetrieben.
Verfahren zur selbsttätigen Bearbeitung von Bauteilen, insbesondere zum Besprühen, Beschichten oder Bedampfen von Bauteilen, sind nicht bekannt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches mit möglichst geringem Aufwand eine möglichst hohe Produktqualität auch bei kleineren Serien mit geringen Stückzahlen gewährleistet .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Dementsprechend ist das erfindungsgemäße Verfahren gekennzeichnet durch die folgenden sieben Schritte:
1. Die zu bearbeitenden Bauteile werden an einer Beladestation an einer Tragvorrichtung kraft- und/oder formschlüssig befestigt;
2. die an der Tragvorrichtung befestigten Bauteile werden von einer Transporteinrichtung zu einer Bearbeitungsvorrichtung gefördert ;
3. dabei wird die Transportgeschwindigkeit der Transporteinrichtung eingestellt und kontrolliert,
4. das unmittelbar zur Bearbeitung anstehende, jeweils vor der Bearbeitungsvorrichtung befindliche Bauteil wird von einer Einrichtung zur Positionserkennung erfaßt und per Signal an die Bearbeitungsstation gemeldet; 5. daraufhin wird die Bearbeitungsvorrichtung gestartet, welche die Bearbeitung des in der Bearbeitungsstation befindlichen Bauteils jeweils zeitgesteuert selbsttätig durchführt ;
6. nach Ablauf der eingestellten Bearbeitungsdauer wird die Bearbeitungsvorrichtung angehalten, und
7. das bearbeitete Bauteil wird mittels der Transporteinrichtung zu einer Entladestation gefördert, wo es von der Tragvorrichtung abgenommen wird.
Zwar kann das erfindungsgemäße Verfahren für eine Vielzahl von verschiedenen Verfahren eingesetzt werden, doch ist es vornehmlich zum Besprühen, Bedampfen oder Beschichten von Gegenständen mit einfacher oder auch komplizierter Geometrie vorgesehen.
Zu diesem Zweck wird das erste Teil einer neuen Bearbeitungsserie mittels der Transporteinrichtung zur Bearbeitungsstation gefördert, wo es zunächst von Hand bearbeitet wird.
Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor , daß für die Bearbeitung der zu bearbeitenden Bauteile ein computergestütztes Werkzeug, insbesondere ein Roboter, eingesetzt wird, der von dem erwähnten Prozessrechner angesteuert wird.
Vorteilhafterweise wird zur Programmierung des computergestützten Werkzeugs eines Manipulators vorgenommen, der von Hand geführt wird und dessen Bewegungsablauf im zugeordneten Computer gespeichert wird. Hierbei wird das zur Bearbeitung dienende Werkzeug, für die vorgesehene Besprühung, Bedampfung oder Beschichtung üblicherweise ein Sprühkopf, mittels eines Manipulators von Hand in gleicher Weise bewegt, wie es sich später selbsttätig bewegen soll.
Zum Einlernen des Bahnablaufes wird zunächst der Antrieb der Transporteinrichtung mit einer beliebig wählbaren mittleren Geschwindigkeit eingeschaltet. Hierbei werden die zu bearbeitenden Bauteile mittels der Transporteinrichtung der Bearbeitungsstation zugeführt. Ein vor der
Bearbeitungsstation angeordneter Sensor dient dazu, das der Bearbeitungsstation zugeführte Bauteil zu erkennen, um dann durch ein entsprechendes Signal die Bearbeitungsstation mit dem betreffenden Werkzeug zu aktivieren.
Gleichzeitig wird ein Timer zur Erfassung der für den Bearbeitungsvorgang erforderlichen Zeitdauer gestartet. Eine Person führt nun die -Bearbeitung, das heißt zum Beispiel den Sprühvorgang, manuell aus. Hierzu wird das Werkzeug, zum Beispiel die Beschichtungspistole, eingeschaltet und ein damit verbundener Haltearm manuell oder über eine sogenannte Slave-Steuerung mit einem Manipulator bewegt. Diese Prozedur wird solange fortgesetzt bis das Werkstück fertig bearbeitet, zum Beispiel beschichtet, ist.
Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt der Ablauf der Bearbeitung einschließlich der Ansteuerung der Be- und Entladestation sowie der Transporteinrichtung mit Rechnerunterstützung.
Dabei werden die jeweiligen Zeitabläufe der Transporteinrichtung ebenso erfaßt wie auch die Wege und Zeiten des Werkzeuges und in einem angeschlossenen Prozessrechner verarbeitet und gespeichert.
Über die Zeitschiene beziehungsweise über die zeitliche Verknüpfung wird das der Erfindung zugrundeliegende Funktionsprinzip ähnlich einer "Virtuellen Königswelle" realisiert, wobei mittels eines internen Timers die vorgesehene Zeitdauer in Zeittakte unterteilt und den einzelnen Arbeitshandlungen zugeordnet wird.
Mittels des hierzu benutzten Prozessrechners können bedarfsweise jederzeit einzelne Parameter, wie Bewegungsrichtung oder Bewegungsgeschwindigkeit oder aber Sprühdruck oder Sprühabstand, korrigiert beziehungsweise verändert werden.
Eine zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie dessen vorstehend beschriebener Weiterbildungen und Ausgestaltungen besitzt eine Transporteinrichtung mit wenigstens einer Tragvorrichtung, je eine Be- und Entladestation sowie eine Bearbeitungsstation mit einer Bearbeitungsvorrichtung für zugeführte Bauteile .
Entsprechend der Erfindung ist die Transporteinrichtung von einer Umlaufbahn gebildet, an welcher die wenigstens eine Tragvorrichtung, vorzugsweise jedoch eine Vielzahl von Tragvorrichtungen im festen Abstand zueinander befestigt sind. Die Beladestation und die Entladestation sind zweckmäßigerweise räumlich von der Bearbeitungsstation entfernt angeordnet.
Entsprechend einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Transporteinrichtung von einer Kette gebildet, die von mindestens zwei im Abstand zueinander angeordneten Kettenrädern geführt ist, von denen wenigstens ein Kettenrad angetrieben ist und so die Kette beaufschlagt .
An Stelle der Kette kann prinzipiell auch ein Trageseil vorgesehen sein, welches von mindestens zwei im Abstand zueinander angeordneten Seilrollen geführt ist, von denen ebenfalls wenigstens eine angetrieben ist .
Jedoch ist die Variante mit der formschlüssig mit den Zahnrädern im Eingriff befindlichen Kette bevorzugt, da im Unterschied zu der Kette die Übertragung der Antriebskraft auf das Tragseil von der Seilspannung abhängig ist.
Unmittelbar in Förderrichtung vor der Bearbeitungsstation ist eine Sensoreinrichtung zur Bauteilerkennung vorgesehen, welche mit einem Signalgeber zusammenarbeitet, der bei jedem erfaßten Bauteil ein entsprechendes Signal an die Bearbeitungsstation gibt.
Entsprechend einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Tragvorrichtung für die zu bearbeitenden Bauteile von an der Transporteinrichtung befestigten Haken oder Klammern gebildet. Statt dessen kann die Tragvorrichtung für die zu bearbeitenden Bauteile auch von jeweils an der Transporteinrichtung befestigten Rahmen gebildet sein, in welche die zu bearbeitenden Bauteile eingesetzt sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist als Einrichtung zur Erfassung der Umlaufgeschwindigkeit der von der Kette oder einem Tragseil gebildeten Transporteinrichtung ein stationär angeordnetes Meßrad vorgesehen, welches mit der Kette beziehungsweise dem Tragseil unmittelbar zusammenarbeitet, indem es darauf abrollt und dessen Anzahl der Umdrehungen pro Zeiteinheit als Signal von dem Prozessrechner erfaßt und ausgewertet wird.
Die Bearbeitungsvorrichtung besteht bevorzugterweise aus einem computergestützten programmierbar bewegbaren Halteoder Positionierarm, insbesondere ein Roboter, mit dem daran angeordnetem Werkzeug. Dieser Positionierarm fährt den zur Bearbeitung vorgesehenen Bereich entsprechend dem eingelernten Ablauf ab und führt dabei das Werkzeug in der Position beziehungsweise Stellung mit, zum Beispiel Anstellwinkel, Abstand und Richtung, die es auch beim Einlernvorgang hatte.
Die von dieser Roboter-Werkzeug-Einheit gebildete Bearbeitungsstation arbeitet vorzugsweise mit einem Manipulator zusammen, welcher zur Programmierung des Bewegungsablaufs und der anschließenden Ansteuerung benutzt wird. Entsprechend dem vorgesehenen Hauptzweck der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Werkzeug ein Sprühkopf, der das zum Besprühen, Bedampfen oder Beschichten vorgesehene Medium auf das zu bearbeitende Bauteil aufträgt.
Vorteilhafterweise ist die Geschwindigkeit der Transporteinrichtung variabel, das heißt zwischen einem oberen und einem unteren Grenzwert, einstellbar.
Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist darüber hinaus vorgesehen, daß die Bearbeitungsvorrichtung, das heißt die Roboter-Werkzeug- Einheit, nach einem Sonderprogramm arbeitet, sobald die Einrichtung zur Erfassung der Umlaufgeschwindigkeit der Transporteinrichtung deren Stillstand erkannt hat . Während also die Vorwärtsbewegung des betreffenden Bauteils unterbleibt, fährt der Roboter mit dem am Haltearm befestigten Werkzeug an dem Bauteil entlang, um es bestimmungsgemäß zu bearbeiten.
Bei diesem Sonderprogramm wird vorzugsweise ein voreingestellter Zeitwert für die Bearbeitungsdauer zugrundegelegt. Durch diese zusätzliche Funktion ist es möglich, die betreffenden Bauteile auch dann zu bearbeiten, wenn selbst die unterste einstellbare Geschwindigkeit der Transporteinrichtung für eine sachgerechte Bearbeitung zu hoch ist .
Dementsprechend dient das Sonderprogramm dazu, die Bearbeitung des Bauteils auch dann vorzunehmen, wenn die Geschwindigkeit der Transporteinrichtung zu hoch ist und daher die Transporteinrichtung angehalten wird.
Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .
Anhand eines in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung sollen die Erfindung, vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sowie besondere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 1.
In Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer schematisch dargestellten Vorrichtung 10 gemäß der Erfindung gezeigt, die eine Transporteinrichtung 12 aufweist, welche von zwei endseitig gegenüberliegend angeordneten Förderrädern 14, 16, insbesondere von zwei Kettenrädern, und von einer beide Förderräder 14, 16 umschlingenden Förderlinie 18 gebildet ist. Die Förderlinie 18 ist vorzugsweise eine Förderkette, die formschlüssig mit den hierzu kompatibel ausgebildeten Kettenrädern 14, 16 im Eingriff ist, von denen wenigstens ein Kettenrad 16 angetrieben ist. An Stelle der Kette kann die Förderlinie aber auch als Seilzug ausgebildet sein. Im gezeigten Beispiel der Transporteinrichtung 12 sind zwei Tragvorrichtungen 22 im Abstand zueinander an der Förderlinie 18 befestigt. An diesen Bauteil- oder Werkstückhaltern 22 ist jeweils ein zu bearbeitendes Bauteil 24 angehängt. Außerdem ist an einer beliebigen Stelle der Förderlinie 18 ein Geschwindigkeitssensor 20 angeordnet, der hier als Meßrad ausgebildet ist und infolge seiner unmittelbaren Anlage an der Förderkette 18 von dieser beaufschlagt und hierdurch in Drehung versetzt ist. Die Zahl der Umdrehungen pro Zeiteinheit wird von einem nicht näher gezeigten Prozessrechner erfaßt und zur Ermittlung der aktuellen Geschwindigkeit der Förderlinie 18 ausgewertet.
In Fig. 2 ist die Anordnung gemäß Fig. 1 in Draufsicht dargestellt. Anhand dieser Ansicht ist erkennbar, daß die zu bearbeitenden Bauteile 24 an dem in der Darstellung oben eingezeichneten Abschnitt der im Uhrzeigersinn sich bewegenden Förderlinie 18 rechteckförmige Flachteile sind, die an den Tragvorrichtungen 22 angehängt sind.
Die Bauteile werden kontinuierlich mit der Transporteinrichtung 12 von einer als Kreis schematisch dargestellten Beladestation 26 zu einer ebenfalls schematisch dargestellten, vorzugsweise mit einem als Sprühkopf ausgebildeten Werkzeug ausgestatteten Bearbeitungsstation 30 gefördert, wo die vorgesehene Bearbeitung, zum Beispiel Beschichtung oder Bedampfung oder Besprühung, der an der sich stetig bewegenden Förderlinie 18 hängenden Bauteile 24 erfolgt, das heißt, ohne daß die Bauteile 24 abgehängt werden müssen. Anschließend gelangen die fertig bearbeiteten, hier vorzugsweise mit einer Schutzschicht versehenen Bauteile 24 mittels der Transporteinrichtung 12 zu einer Entladestation 28, die im gezeigten Beispiel der Beladestation 26 benachbart ist .
Unmittelbar vor der Bearbeitungsstation 30 ist ein Bauteilsensor 32 angeordnet, der dazu dient, zu bearbeitende, mit der Förderlinie 18 zugeführte Bauteile 24 zu erfassen und der Bearbeitungsstation 30 zu melden.
Einhergehend mit dieser Meldung wird ein Timer eingeschaltet, das Werkzeug in der Bearbeitungsstation 30 aktiviert, das heißt, in seine Startposition gebracht und die Bearbeitung gestartet .
Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht im wesentlichen dem Funktionsprinzip einer Königswelle, wobei diese als virtuell anzusehen ist in Form des dem gesamten Ablauf zugrundeliegenden Zeitsignals.
Dem eigentlichen Bearbeitungsablauf geht zunächst ein Einlernvorgang voraus, bei welchem sowohl der zeitliche Ablauf der Transporteinrichtung als auch der eigentliche Ablauf der Bearbeitung, zum Beispiel der Sprühbewegung zeitlich exakt erfaßt wird.
Hierzu wird der Antrieb 16 der Förderlinie 18 mit einer wählbaren, zum Beispiel mittleren, Geschwindigkeit in Bewegung gesetzt. Sobald am Sensor 32 ein Werkstück 24 erkannt wird, wird der bereits erwähnte, nicht näher dargestellte interne Timer gestartet, der für die gesamte Bearbeitung die Zeitbasis liefert .
Nun wird vom Benutzer die zur Bearbeitung, Sprühen beziehungsweise Beschichten oder Bedampfen, erforderliche Bewegung des Werkzeugs manuell ausgeführt. Faktisch heißt dies, daß die Beschichtungspistole eingeschaltet wird, daß der mit dem Werkzeug verbundene, hier ebenfalls nicht gezeigte Roboterarm manuell oder über eine Slave-Steuerung mit einem Manipulator entlang eines später ebenfalls einzuhaltenden Bearbeitungsweges verfahren wird.
Diese Prozedur wird solange fortgesetzt bis das Werkstück 24 fertig bearbeitet ist, zum Beispiel beschichtet ist. Alle Bewegungen des Werkzeuges einschließlich des Roboterarms werden entlang einer Zeitachse genau aufgezeichnet und in dem erwähnten Prozessrechner gespeichert .
Bei der nun möglichen selbsttätigen Bearbeitung erfolgen alle eingelernten Bearbeitungshandlungen sowie die Bewegungen der Transporteinrichtung 12 wie auch des Werkzeuges vollautomatisch.
Der Antrieb 12 wird mit einer wählbaren Geschwindigkeit in Bewegung gesetzt .
Das System wartet bis am Sensor 32 ein Werkstück 24 erkannt wird Der interne Timer wird gestartet und die eingelernte Bahn nach dem sogenannten Prinzip der Königswelle abgearbeitet. Hierbei wird die Königswelle mittels einer variablen Zeitbasis realisiert.
Der aktuelle Zeitbasiswert wird ermittelt und daraufhin die dazu gehörende Position des Sprühkopfes angefahren. Zur Positionierung wird ein konventionelles Positionsregelsystem verwendet, das mit entsprechenden Servo-, Schritt- oder Linearmotoren ausgerüstet ist.
Die aktuelle Position des betreffenden Bauteils 24 wird dabei mit dem gespeicherten Timerwert und der dazugehörenden gespeicherten Kettenposition verglichen. Wenn die aktuelle Kettenposition von der gespeicherten Kettenposition abweicht, wird die Zeitbasis verändert.
Die Zeitbasis wird in Abhängigkeit von der Kettenposition geregelt, zum Beispiel mittels P-Regler mit Vorsteuerung.
Zur Korrektur der Anfangsposition kann ein Kettenoffset eingestellt werden.
Während des automatischen Programmablaufs werden außerdem verschiedene Ausgänge exakt bei dem jeweils programmierten Timerwert eingeschaltet, zum Beispiel Sprühen Ein oder Sprühstärke Ändern oder Kette Stoppen/Starten.
Die beim Einlernen eingelesenen Eingänge werden über eine Zuordnungstabelle an bestimmte Ausgänge übertragen. Dabei erkennt der Prozessrechner, wenn die Kette stillsteht und setzt dann automatisch einen zuvor eingestellten festen Timerwert als Zeitbasis ein. Durch diese zusätzliche Funktion kann der Benutzer auch Teile bearbeiten, bei denen die Kettengeschwindigkeit zur Beschichtung zu schnell ist.
Als besondere Vorteile des Verfahrens sind insbesondere die nachfolgenden Merkmale hervorzuheben.
Die an der Förderlinie 18 hängenden Teile können durch Einlernen in Bewegung beschichtet werden.
Die Dicke der Schicht kann nachträglich verändert werden. Dazu wird einfach die Kettengeschwindigkeit verändert . Die Zuordnung der Bahn zur Kettenposition bleibt erhalten.
Die gesamte Sprühfunktion kann nachträglich in Kettenrichtung positiv und negativ mittels Offseteingabe verändert werden.
Beim Einlernen werden alle dazugehörenden Hilfsfunktionen automatisch mit übernommen und bei der Bearbeitung positionsgenau ausgegeben, auch bei veränderter Kettengeschwindigkeit .
Zur Programmierung der Anlage ist keine numerische Eingabe erforderlich, sondern statt dessen wird zum Einlernen wird das Einrichtungsteil einfach manuell beschichtet . Die Serie wird gleich wie das Musterteil. Beim Beschichten in einer Kabine kann die Kette kurzzeitig gestoppt werden. Dadurch können auch besonders komplizierte Formen beschichtet werden.
Bezugszeichenliste
Vorrichtung Transporteinrichtung Förderrad Förderrad (Antrieb) Förderlinie (Kette) Geschwindigkeitssensor (Meßrad) Tragvorrichtung (Werkstückhalter) Bauteil (Werkstück) Beladestation Entladestation Bearbeitungsstation (Roboter mit Sprühkopf) Bauteilsensor

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bearbeiten von Bauteilen, insbesondere zum Besprühen, Beschichten oder Bedampfen von Bauteilen, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die folgenden Schritte :
• Die zu bearbeitenden Bauteile (24) werden innerhalb einer Beladestation (26) an einer Tragvorrichtung (22) kraft- und/oder formschlüssig befestigt;
• die an der Tragvorrichtung (22) befestigten Bauteile (24) werden von einer Transporteinrichtung (12) zu einer Bearbeitungsvorrichtung (30) gefördert;
• dabei wird die Transportgeschwindigkeit der Transporteinrichtung (12) eingestellt und kontrolliert,
• das unmittelbar zur Bearbeitung anstehende, jeweils vor der Bearbeitungsvorrichtung (30) befindliche Bauteil (24) wird von einer Bauteilerkennung (32) erfaßt und per Signal an die Bearbeitungsstation (30) gemeldet;
• daraufhin wird die Bearbeitungsvorrichtung (30) gestartet und die Bearbeitung des in der Bearbeitungsstation (30) befindlichen Bauteils (24) jeweils zeitgesteuert selbsttätig durchgeführt;
• nach Ablauf der eingestellten Bearbeitungsdauer wird die Bearbeitungsvorrichtung (30) angehalten, und
• das bearbeitete Bauteil (24) wird mittels der Transporteinrichtung (12) zu einer Entladestation (28) gefördert, wo es von der Tragvorrichtung (22) abgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß der Ablauf der Bearbeitung einschließlich der Ansteuerung der Be- und Entladestation (26, 28) sowie der Transporteinrichtung (12) mit
Rechnerunterstützung erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß für die Bearbeitung der zu bearbeitenden Bauteile (24) ein computergestütztes Werkzeug
(30), insbesondere ein Roboter, eingesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die Programmierung des computergestützten Werkzeugs (30) mittels eines Manipulators erfolgt, der von Hand geführt wird und dessen Bewegungsablauf im zugeordneten Computer gespeichert wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche mit einer Transporteinrichtung (12) mit wenigstens einer Tragvorrichtung (22) , mit je einer Be- und Entladestation (26, 28) und mit einer Bearbeitungsstation
(30) mit einer Bearbeitungsvorrichtung für zugeführte Bauteile, d a d u r c h g e k e n n- z e i c h n e t, daß die Transporteinrichtung (12) von einer als Förderlinie (18) ausgebildeten Umlaufbahn gebildet ist, an welcher Tragvorrichtungen (22) im festen Abstand befestigt sind, daß die Beladestation (26) und die Entladestation (28) räumlich von der Bearbeitungsstation (30) entfernt angeordnet sind und daß die Bearbeitungsvorrichtung von einem computergestützten Werkzeug, insbesondere von einem Roboter, gebildet ist, der mit einem Manipulator zusammenarbeitet, welcher zur Programmierung des Bewegungsablaufs des Werkzeugs dient .
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die Transporteinrichtung (12) von einer Kette (18) gebildet ist, die von mindestens zwei im Abstand zueinander angeordneten Kettenrädern (14, 16) geführt ist, und daß wenigstens ein Kettenrad (16) angetrieben ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die Transporteinrichtung (12) von einem Tragseil gebildet ist, das von mindestens zwei im Abstand zueinander angeordneten Seilrollen geführt ist, und daß wenigstens eine der Seilrollen angetrieben ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Bauteilsensor zur Bauteilerkennung vorgesehen ist, welcher unmittelbar neben der Bearbeitungsstation (30) angeordnet ist und mit einem Signalgeber zusammenarbeitet, der ein erfaßtes Bauteil (24) an die Bearbeitungsstation (30) meldet.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8,. d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Tragvorrichtung (22) für die zu bearbeitenden Bauteile (24) von an der
Transporteinrichtung (12, 18) befestigten Haken oder Klammern gebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Tragvorrichtung (22) für die zu bearbeitenden Bauteile (24) von an der
Transporteinrichtung (12, 18) befestigten Rahmen gebildet ist, in welche die zu bearbeitenden Bauteile (24) eingesetzt sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Einrichtung zur Erfassung der Umlaufgeschwindigkeit der Transporteinrichtung
(12, 18) ein Meßrad (20) vorgesehen ist, welches mit der Transporteinrichtung (12, 18) unmittelbar zusammenarbeitet.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Werkzeug an einem Positionierarm angeordnet ist, welcher den zur Bearbeitung vorgesehenen Bereich entsprechend dem eingelernten Ablauf abfährt und dabei das Werkzeug mitführt .
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß das Werkzeug ein Sprühkopf ist, der das zum Besprühen, Bedampfen oder Beschichten vorgesehene Medium auf das zu bearbeitende Bauteil aufträgt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Geschwindigkeit der Transporteinrichtung (12, 18) einstellbar ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß, sobald die Einrichtung zur Erfassung der Umlaufgeschwindigkeit der Transporteinrichtung (12) deren Stillstand erkannt hat, das Werkzeug nach einem Sonderprogramm arbeitet, bei welchem ein voreingestellter Zeitwert für die Bearbeitungsdauer zugrundegelegt ist .
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß das Sonderprogramm dazu dient, die Bearbeitung des Bauteils vorzunehmen, wenn die
Geschwindigkeit der Transporteinrichtung (12, 18) zu hoch ist und daher die Transporteinrichtung (12, 18) angehalten wird.
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