-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Falzabdichten
mit den Merkmalen im Oberbegriff des Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruchs.
-
Aus
der Praxis ist es bekannt und üblich, Bördelfalze
oder sog. Falznähte
an Karosseriebauteilen mit einer schützenden Abdichtung zu versehen.
Dies ist vor allem an sog. Anbauteilen wichtig, bei denen die Falznähte beim
fertigen Fahrzeug im Sichtbereich liegen. Derartige Anbauteile sind
z. B. Türen
und Klappen, wie Kofferraumdeckel und Motorhaube, aber auch Schiebedächer etc.
Diese Anbauteile werden bereits im Fertigungsprozess nach dem Bördeln oder
Falzen mit der Abdichtung versehen. Dies geschieht vor der Montage
der Anbauteile mittels Schwenklagern oder dergleichen an der Karosserie.
Dies birgt die Gefahr einer Schädigung
der Abdichtung bei den nachfolgenden Handhabungs- und Montagevorgängen. Außerdem erfolgt
das Abdichten vor der Grundierung der Karosserie- bzw. der Korrosionsschutzbehandlung.
Hierdurch ist kein optimaler Korrosionsschutz an der Falznaht gegeben, was
insbesondere mit Hinblick auf die Spaltkorrosion im Biege- und Falzbereich
kritisch sein kann. Das frühe
Aufbringen der Abdichtung im Fertigungsprozess des Anbauteils bedingt
ferner die zusätzliche
Anordnung einer Heizeinrichtung, z. B. eines Ofens oder induktiven
Gelieranlage, um das Dichtmittel und den im Falzbereich ggf. eingebrachten
Klebstoff thermisch zu behandeln und vorzugelieren.
-
Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bessere Abdichtungstechnik
aufzuzeigen.
-
Die
Erfindung löst
diese Aufgabe mit den Merkmalen im Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruch.
Die erfindungsgemäße Abdichttechnik
hat den Vorteil, dass die Abdichtung erst zu einem späten Zeitpunkt
im Fertigungsprozess des Fahrzeugs und insbesondere nach erfolgter
Montage der beweglichen Anbauteile an der Fahrzeugkarosserie erfolgen
kann. In diesem Stadium ist die Beschädigungsgefahr für die Abdichtung
wesentlich verringert, was der optischen Qualität der Abdichtung zugute kommt.
In den vorhergehenden Prozessabläufen
muss auch nicht mehr die bisher erforderliche Handhabungssorgfalt
aufgewendet werden.
-
Ein
weiterer Vorteil ist der mögliche
Entfall der bislang erforderlichen Heizeinrichtung zum Vorgelieren
der Abdichtung. Hierfür
kann die ohnehin für die
Lackaushärtung
vorhandene Heizeinrichtung verwendet werden. Die Abdichtung kann
insbesondere nach der Grundierung appliziert werden, was zu einem
verbesserten Korrosionsschutz verhilft.
-
Für einen
späten
Abdichtungsauftrag ist es günstig,
schnell und ohne Beheizung aushärtende Klebstoffe,
z. B. Zweikomponentenkleber, zu verwenden. Diese sind gegen Auswaschungen
im Tauchbad bei der Grundierung und ggf. auch bei der Decklackierung
resistent.
-
Die
Abdichtung kann andererseits auch in einem besonders späten Prozessstadium
nach der Decklackierung und vor der Endmontage aufgetragen werden.
Bei Einsatz eines geeigneten Dichtmittels kann auf eine anschließende Wärmebehandlung verzichtet
werden. Das Dichtmittel kann farblos oder beliebig eingefärbt sein.
Am Ende des Fertigungsprozesses kann beim Auftrag auch besonders
auf Designgesichtspunkte geachtet werden, z. B. durch einen sehr
dünnen
Auftrag, ein manuelles Nachwischen oder dgl. In diesen späten Prozessstadien
herrscht eine relativ reine und nur wenig schadstoffbelastete Atmosphäre, so dass
die optischen Qualitäten
der Abdichtung bis zur Fertigstellung des Fahrzeugs nicht mehr beeinträchtigt werden.
-
Auch
bei einem Dichtmittelauftrag in einem weiter vorn gelegenen Prozessstadium,
z. B. unmittelbar nach der Montage der Anbauteile, ist eine Schutzfunktion
bereits gegeben. Die Falznähte
liegen üblicherweise
an der zum Karosserieinnenraum weisenden Seite der Anbauteile und
sind dort in Schließstellung
der Anbauteile geschützt
untergebracht und werden von anderen Karosserieteilen abgedeckt.
-
Die
Applikation der Abdichtung an bereits montierten Anbauteilen schränkt die
Zugänglichkeit der
Falznähte
und der Applikationsstellen für
das Dichtmittel ein. Die Falznähte
weisen außerdem
in der Regel zur Fahrzeuginnenseite und sind in Schließstellung
der Anbauteile von außen
nicht sichtbar. Der Dichtmittelauftrag kann daher in der Regel nicht
mit Sichtkontakt kontrolliert werden. Zur Lösung dieses Problems sieht
die Erfindung eine Auftragsvorrichtung vor, die einen solchen verdeckten
Auftrag mit hoher Präzision
erlaubt und auch eine Zugangsmöglichkeit
durch schmale Spalte an Anlenkstellen der Anbauteile, insbesondere
an der mit den Gelenken versehenen Bauteilkante, bietet. Hierfür schlägt die Erfindung
ein besonders geeignetes Auftraggerät vor. Zur Sicherung der exakten
Positionierung des Auftragegeräts
ist eine genaue Vermessung des Anbauteils in der für den Dichtmittelauftrag
vorgesehenen und ggf. geöffneten
Arbeitsstellung gegeben. In dieser Arbeitsstellung wird das Anbauteil
auch fixiert, so dass nach Auswertung des Messergebnisses das Auftraggerät mit höchster Präzision geführt und
das Dichtmittel auch an verdeckten Falzstellen mit hoher Genauigkeit
und Qualität
appliziert werden kann.
-
Zur
Sicherung der Präzision
und Qualität
ist es ferner günstig,
eine Prüfeinrichtung
und eine Reinigungsvorrichtung für
das Auftrageorgan, z. B. eine Düse
für ein
pastöses
oder flüssiges
Dichtmittel, im Arbeitsbereich der Auftragsvorrichtung vorzusehen. Hierüber können etwaige
Beschädigungen
und dementsprechende Verlagerungen des Tool-Center-Point (TCP) frühzeitig
erkannt und bei der Bahnführung
der Auftragvorrichtung berücksichtigt
werden. Außerdem werden
störende
Verunreinigungen rechtzeitig erkannt und entfernt.
-
Für den Ablauf
des Abdichtungsprozesses ist es günstig, die Fahrzeugkarosserie
in der Bearbeitungsposition global zu vermessen. Nach diesem Messergebnis
können
ggf. vorhandene Öffnungs- und
Halteeinrichtungen für
das Anbauteil genau gesteuert werden. Ferner ist eine Vorpositionierung
der Auftragvorrichtung und der mitgeführten Vermessungseinrichtung
möglich.
Dies spart Zeit und erhöht die
Messgenauigkeit.
-
Bei
einer Fahrzeugkarosserie mit mehreren Anbauteilen ist es günstig, zunächst alle
Anbauteile in eine vorgegebene und ggf. geöffnete Arbeitsstellung zu bringen,
und in dieser Stellung zu fixieren sowie anschließend lokal
mit der von der Auftragvorrichtung mitgeführten Vermessungseinrichtung
zu vermessen. Anschließend
wird an allen Anbauteilen das Dichtmittel aufgetragen, was vorzugsweise
ohne Anpressdruck und insoweit berührungslos geschieht. Unerwünschte Krafteinwirkungen
auf die Anbauteile und die Fahrzeugkarosserie sowie damit einhergehende
mögliche
Positionsänderungen
der Fahrzeugkarosserie und der Anbauteile werden vermieden. Aus
dem gleichen Grund werden erst nach Abschluss aller Dichtmittelaufträge die Anbauteile
wieder freigegeben und ggf. in die Schließposition bewegt.
-
In
den Unteransprüchen
sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
-
Die
Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch
dargestellt. Im einzelnen zeigen:
-
1 und 2:
eine Bearbeitungsstation mit einer Auftragvorrichtung zum Applizieren
eines Dichtmittels an beweglichen und an einer Fahrzeugkarosserie
montierten Anbauteilen in perspektivischer Ansicht und in Seitenansicht,
-
3:
eine Abdichtvorrichtung an einer Fahrzeugkarosserie in Arbeitsstellung
in perspektivischer Ansicht,
-
4:
eine vergrößerte Detaildarstellung der
Anordnung von 3,
-
5:
eine schematische Ansicht eines Falzes mit einer Abdichtung,
-
6 und 7:
eine Auftragvorrichtung mit einem an einer Roboterhand aufgebrachten
Auftraggerät
und einer mitgeführten
Vermessungseinrichtung in verschiedenen perspektivischen Ansichten,
-
8 und 9:
perspektivische Darstellungen des Auftraggeräts und der Vermessungseinrichtung
mit verschiedenen Ankuppelstellungen in perspektivischer Ansicht,
-
10 und 11:
perspektivische Funktionsdarstellungen der Vermessungseinrichtung
am Auftraggerät,
-
12:
eine kombinierte Prüf-
und Reinigungsvorrichtung in perspektivischer Ansicht,
-
13:
eine Halteeinrichtung für
Anbauteile in perspektivischer Ansicht,
-
14:
ein Werkzeug für
eine Öffnungseinrichtung
für Anbauteile
in perspektivischer Ansicht und
-
15 bis 17:
schematische Darstellungen einer Fertigungsanlage mit unterschiedlichen Positionierungen
der Bearbeitungsstation von 1 und 2.
-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftrag eines Dichtmittels
(8) an einem Falz (7) eines Anbauteils (4)
einer Fahrzeugkarosserie (3). Ferner befasst sich die Erfindung
mit einer Auftragvorrichtung (11) für das Dichtmittel (8)
sowie einer Bearbeitungseinrichtung mit der Auftragvorrichtung (11)
und weiteren Komponenten und ferner eine Fertigungsanlage (1).
-
Die
Fahrzeugkarosserie (3) kann für beliebige Fahrzeuge vorgesehen
sein. In der gezeigten Ausführungsform
handelt es sich um Landfahrzeuge, insbesondere Pkws oder Lkws. Alternativ
kann die Fahrzeugkarosserie (3) für beliebige andere Land-, Wasser-
und Luftfahrzeuge vorgesehen sein und eine entsprechend andere Formgebung
aufweisen. Die Fahrzeugkarosserie (3) besteht aus beliebigen Materialien,
insbesondere Metall, Kunststoff oder Verbundwerkstoffen. Die Fahrzeugkarosserie
(3) weist ein oder mehrere Anbauteile (4) auf.
Dies sind Bauteile, die an Öffnungen
der Fahrzeugkarosserie (3) beweglich montiert werden, z.
B. Fahrzeugtüren, Kofferraumdeckel,
Motorhaube oder dergleichen. Die Anbauteile (4) können ebenfalls
aus beliebigen Werkstoffen, insbesondere Metall, bestehen.
-
Die
Anbauteile (4) sind mehrlagig aufgebaut und weisen ein
oder mehrere Falze (7) oder Falznähte auf, die sich in der Regel
in der Nähe
von Bauteilkanten oder -rändern
(5) befinden und an diesen entlang erstrecken. Dies können Außenränder oder
Innenränder
von Bauteilöffnungen
sein. 5 zeigt beispielhaft einen solchen Falz (7)
an einem Blechbauteil. Ein Außenblech
und ein Innenblech sind zumindest bereichsweise plan aufeinander
gelegt, wobei das längere
Außenblech
einen Flansch aufweist, der über
das Innenblech gebogen und gefalzt wird. Im Rand- und Kontaktbereich
der Bleche kann ein Klebstoff eingebracht sein. Hierbei kann es
sich um einen schnell aushärtenden
Kleber, insbesondere einen Zweikomponentenkleber, handeln, der dank
der schnellen Aushärtung
bei nachfolgenden Prozessen, insbesondere einer Korrosionsschutzbehandlung, nicht
beeinträchtigt
und insbesondere nicht ausgewaschen wird. Der Kleber ist durch eine
enge Schraffur gekennzeichnet. Am Ende des umgebogenen Flansches
und der hier gebildeten stufenartigen Übergangsstelle zum Innenblech
ist eine schützende Abdichtung
(8) außenseitig
aufgebracht. Sie besteht aus einem geeigneten Dichtmittel mit beliebiger
Materialzusammensetzung und Konsistenz. Vorzugsweise handelt es
sich um ein flüssiges
oder pastöses Dichtmittel
(8), welches von einer schematisch angedeuteten Düse (26)
in einem Sprühauftrag
oder Extrudierauftrag auf die Übergangsstelle
aufgebracht werden kann. Der Auftrag erfolgt weitgehend kraftlos und
ohne Berührung
der Düse
(26) mit dem Falz (7). Das Dichtmittel (8)
wird entlang einer Bauteilkante (5) vorzugsweise kontinuierlich
und ohne Absetzen aufgetragen. Nur in den Eckbereichen oder an einem anderen Übergang
zu einer anderen Bauteilkante (5) und einer dortigen Falznaht
(7) wird der Auftrag ggf. abgesetzt, wobei der nächste Auftrag
mit Überlappung
beginnt. Scharfe Eckbereiche können
auch mit einer ausschwingenden Schleife und einem entsprechend gesteuerten
Austrag überfahren
werden. Das Dichtmittel (8) wird im wesentlichen kontinuierlich
gefördert
und aufgetragen, wobei der Ausfluss gesteuert und dosiert werden
kann. An scharfen Eckbereichen ist die vorerwähnte kurzzeitige Unterbrechung des
Auftrags für
die Umorientierung der Düse
(26) möglich.
-
Alternativ
kann ein beliebiges anderes Dichtmittel (8) eingesetzt
werden, welches eine festere Form aufweist und z. B. ein biegeelastischer
Dichtstreifen ist. Das Dichtmittel (8) kann ferner mehrlagig sein.
-
Zum
Anbringen des Dichtmittels (8) ist eine Auftragvorrichtung
(11) vorgesehen, die in 3 bis 9 dargestellt
und nachfolgend näher
beschrieben ist. Die Auftragvorrichtung (11) kann Bestandteil einer
Bearbeitungseinrichtung (9), insbesondere einer Abdichteinrichtung
sein, welche außer
ein oder mehreren Auftragvorrichtungen (11) weitere Komponenten
enthalten kann. Dies kann z. B. eine Vermessungseinrichtung (10),
eine Reinigungsvorrichtung (12), eine Prüfeinrichtung
(13), eine Öffnungseinrichtung
(14) und eine Halteeinrichtung (15) sein. Teile hiervon
sind in 12 bis 14 beispielhaft
dargestellt.
-
Die
Bearbeitungseinrichtung (9) kann wiederum Bestandteil von
mindestens einer Bearbeitungsstation (2), insbesondere
einer sog. Abdichtstation, sein. Die Abdichtstation (2)
kann ihrerseits Teil einer Fertigungsanlage (1) für ein Fahrzeug
sein. 15 bis 17 verdeutlichen
verschiedene Anlagekonfigurationen anhand eines Ausführungsbeispiels
für eine
Pkw-Fertigung.
-
Der
Auftrag des Dichtmittels (8) erfolgt an einem Anbauteil
(4) nach dessen Montage an der Fahrzeugkarosserie (3)
mittels ein oder mehreren Gelenken, Führungen oder dergleichen. Diese
bereits montierte Bauteillage wird als Montagestellung bezeichnet.
Zum Dichtmittelauftrag kann das Anbauteil (4) bei unzureichender
Zugänglichkeit
einer Falznaht (7) geöffnet
werden, was innerhalb der Bearbeitungsstation (2) geschehen
kann und von der vorerwähnten Öffnungseinrichtung
(14) durchgeführt
wird.
-
Die
abzudichten Falze (7) befinden sich im gezeigten Ausführungsbeispiel
an der zum Fahrzeuginnenraum weisenden Seite der Anbauteile (4)
und sind u. U. aus Platzgründen
erst nach deren öffnen zugänglich.
Das Anbauteil (4) kann z. B. sehr dicht an den umgebenden
Randbereich der Karosserieöffnung
anschließen.
Hierbei wird das Anbauteil (4), beispielsweise die in 3 und 4 gezeigte
Fahrzeugtüre,
nur teilweise geöffnet,
wobei an der Anlenkseite der Fahrzeugtüre und der dortigen Bauteilkante
(5) ein schmaler Spalt (6) zum benachbarten Karosseriebereich
entsteht. Durch diesen Spalt (6) ist der verdeckte Falz
(7) von der Rückseite
her für die
Auftragvorrichtung (11) zugänglich. Die anderen Falznähte (7)
sind in der Öffnungsstellung
ebenfalls erreichbar.
-
1 und 2 zeigt
eine einzelne Abdichtstation (2) mit einer Abdichteinrichtung
(9) in perspektivischer Ansicht und in Seitenansicht. Die
Abdichtstation (2) ist in der Fertigungsreihenfolge hinter einer
Montagestation (54) angeordnet, in der die Anbauteile (4)
an die Fahrzeugkarosserie (3) beweglich montiert werden.
Die Montagestation (54) ist der Übersicht halber nicht dargestellt.
Alternativ können mehrere
Abdichtstationen (2) hintereinander angeordnet sein, in
denen z. B. aus Taktzeitgründen
unterschiedliche Anbauteile (4), z. B. Kofferraumdeckel und
Hecktüren
einerseits und Motorhaube und Fronttüren andererseits, bearbeitet
werden.
-
15 bis 17 verdeutlichen
den vorerwähnten
Anlagenaufbau. Die Fertigungsanlage (1) weist ein oder
mehrere Rohbaustationen (53) auf, in denen die Fahrzeugkarosserie
(3) und die Anbauteile (4) getrennt gefertigt
werden. An den Rohbau (53) schließen im Fertigungsfluss ein
oder mehrere Montagestationen (54) an, in denen die Anbauteile
(4) beweglich an der Fahrzeugkarosserie (3) montiert
werden. Ein oder mehrere Abdichtstationen (2) schließen sich
an die Montage der Anbauteile (4) unmittelbar oder mit
Abstand an. 15 bis 17 zeigen hierfür unterschiedliche
Konfigurationen.
-
Die
Fertigungsanlage (1) weist ferner ein oder mehrere Stationen
(55) für
die Anbringung eines Korrosionsschutzes auf. Dies könne sogenannte Grundierstationen
(55) sein, in denen z. B. die Fahrzeugkarosserie (3)
mit den Anbauteilen (4) in ein Tauchbad gebracht wird.
Bei Einsatz korrosionsgeschützter
Materialien, z. B. feuerverzinkter Bleche, kann auf eine Grundierstation
(55) ggf. verzichtet werden.
-
Die
Fertigungsanlage (1) weist ferner im Anschluss an die Grundierung
ein oder mehrere Stationen zum Aufbringen eines Decklacks auf. Dieser kann
mehrlagig sein und eine entsprechende Stationszahl erfordern. Am
Ende der Fertigungsanlage (1) sind ein oder mehrere Stationen
(57) für
die Endmontage vorgesehen.
-
In
der Variante von 15 schließt die Abdichtstation (2)
für den
Dichtmittelauftrag unmittelbar an die letzte Montagestation (54)
an. 16 zeigt eine Variante, bei der nach der Montage
die Grundierung erfolgt und die Abdichtstation (2) sich
an die letzte Grundierstation (55) anschließt. Wenn
eine Grundierung entfällt,
ist die Abdichtstation (2) zwischen der letzten Montagestation
(54) und der ersten Decklackstation (56) angeordnet.
-
In
der dritten Variante von 17 werden nach
der Montage die Grundierung und der Decklack aufgebracht, wobei
sich die Abdichtstation (2) an eine, z. B. die letzte Decklackstation
(56) anschließt. Hierauf
folgen dann die ein oder mehreren Endmontagestationen (57).
-
Die
Fahrzeugkarosserie (3) wird mit einer geeigneten Fördereinrichtung
und ggf. einem Karosserieträger,
z. B. einer Palette oder einem Skid, durch die Stationen (2, 53 bis 57),
transportiert und mit geeigneten Mitteln innerhalb der Stationen
in die gewünschte
Bearbeitungsposition gebracht. Der Transport kann taktweise erfolgen.
Die Fahrzeugkarosserie (3) kann in den Stationen gehalten
und ggf. gespannt werden. In der Abdichtstation (2) ist
dies möglich,
aber nicht nötig.
Die Fahrzeugkarosserie (3) kann lose auf ihrem Träger oder
direkt auf der Fördereinrichtung
aufliegen oder in einer beliebigen sonstigen Weise gehalten werden.
-
Die
Fahrzeugkarosserie (3) kann in die Abdichtstation (2)
mit geschlossenen oder bereits geöffneten Anbauteilen (4)
gebracht werden. Das nachfolgend erläuterte Ausführungsbeispiel geht von einer Schließstellung
aus.
-
1 und 2 zeigen
die Abdichtstation (2) mit der eingebrachten und in der
definierten Bearbeitungsposition befindlichen Fahrzeugkarosserie
(3) mit geschlossenen Anbauteilen (4). In dieser
Position wird die Fahrzeugkarosserie (3) zunächst mit
einer z. B. stationären
Vermessungseinrichtung (10) in ihrer Lage und Ausrichtung
vermessen. Dies ist eine Globalvermessung oder Grobvermessung, bei
der die Ist-Lage der Fahrzeugkarosserie (3) und der Anbauteile
(4) festgestellt wird. Die Vermessungseinrichtung (10)
kann auf optischer Basis arbeiten und ein oder mehrere Sensoren
oder Kamerasysteme mit einer Bildauswertung aufweisen. Ansonsten
sind beliebige andere Messtechniken und konstruktive Ausgestaltungen
der Vermessungseinrichtung (10) möglich. In der gezeigten Ausführungsform
ist die Vermessungseinrichtung (10) stationär. Sie kann
alternativ beweglich sein und von ein oder mehreren Messrobotern
gebildet werden.
-
Bei
der gezeigten Ausführungsform
mit geschlossenen Anbauteilen (4) sind ein oder mehrere Öffnungseinrichtungen
(14) in der Abdichtstation (2) angeordnet. Dies
können
z. B. ein oder mehrere mehrachsige Manipulatoren (17) mit
geeigneten Öffnungswerkzeugen
sein. In 14 ist hierfür ein Ausführungsbeispiel dargestellt.
Die Manipulatoren (17) sind z. B. Gelenkarmroboter mit
sechs oder mehr rotatorischen Achsen. Alternativ können die
Manipulatoren (17) und eine andere Achskonfiguration mit
rotatorischen und/oder translatorischen Achsen haben. In der gezeigten
Ausführungsform
besitzt der Manipulator (17) auch eine mehrachsige Manipulatorhand (19).
Dies ist z. B. eine Roboterhand mit zwei oder drei rotatorischen
Achsen IV, V und VI. Die letzte Handachse VI bildet die Abtriebsachse
(22) und weist ein bewegliches Abtriebsorgan (22),
z. B. einen drehbaren Abtriebsflansch, auf.
-
Das
in 14 gezeigte Öffnungswerkzeug besteht
z. B. aus einem Gestell (48) in einer schlanken Stangenform,
welches am oberen Ende einen Anschluss zur direkten oder mittelbaren
Verbindung mit der Manipulatorhand (19) aufweist. Ggf.
kann hier eine Wechselkupplung für
eine lösbare
Werkzeugverbindung angeordnet sein. Am oberen Ende befindet sich
außerdem
eine Abschaltsicherung (49). Am unteren Gestellende ist
ein geeigneter Mitnehmer (52) für einen vorzugsweise formschlüssigen Eingriff an
einer geeigneten Stelle des Anbauteils (4) angeordnet.
Im Ausführungsbeispiel
ist ein Türöffner dargestellt,
bei dem der Mitnehmer (52) als Keil ausgebildet ist, der
in den Fensterspalt einer Fahrzeugtüre (4) gesteckt werden
kann.
-
Der
Mitnehmer (52) ist über
einen Toleranzausgleich (51) mit dem Gestell (48)
verbunden und kann begrenzt Ausweichbewegungen ausführen. Dies
kann z. B. eine gefederte Vertikalbewegung und auch eine beschränkte Drehbewegung
sein, um unterschiedliche Schwenkradien beim Öffnen eines gelenkig angebundenen
Anbauteils (4) auszugleichen. Das Werkzeug weist ferner
eine Bauteilabfrage (50) mit einer geeigneten Sensorik
auf, mit der festgestellt werden kann, ob das robotergeführte Werkzeug
das Anbauteil (4) getroffen hat oder nicht. Hierbei wird
z. B. ein am vertikal gefederten Mitnehmer (52) befindlicher
Kontaktgeber mit einer Sensorik abgefragt.
-
In
der Abdichtstation (2) sind ferner ein oder mehrere Halteeinrichtungen
(15) angeordnet, welche die ggf. geöffneten Anbauteile (4)
in der Arbeits- und Öffnungsstellung
festhalten. Wenn die Fahrzeugkarosserie (3) mit geöffneten
Anbauteilen (4) ankommt, kann auf die Öffnungseinrichtung (14)
verzichtet werden, wobei die Halteeinrichtung (15) eine
entsprechend erhöhte
Beweglichkeit aufweist, um das zugeordnete Anbauteil (14)
in der Ist-Lage zu erfassen. Eine Öffnungseinrichtung (14)
ist auch entbehrlich, wenn das Anbauteil (14) in Schließstellung
bearbeitet werden kann.
-
13 zeigt
eine bespielhafte Ausführungsform
einer Halteeinrichtung (15), die ein flurgebundenes Gestell
(44) mit einem beweglichen Haltekopf (45) aufweist,
der ein Klemmkissen oder ein beliebig anderes geeignetes Fixierorgan
zum Fassen und Festhalten des Anbauteils (4) aufweist.
Der Haltekopf (45) ist am Gestell (44) beweglich
geführt,
z. B. in der Art eines Schlittens, und ist mit einer geeigneten
Zustellvorrichtung (46), z. B. einem Zylinder, verbunden.
Die Halteeinrichtung (15) kann ein oder mehrere Bauteilabfragen
(47) aufweisen, um den Eingriff des Haltekopfs (45)
mit dem Anbauteil (4) zu detektieren und sicherzustellen.
-
Nach
dem ggf. öffnen
und Fixieren der Anbauteile (4) erfolgt der Dichtmittelauftrag
durch die Auftragvorrichtung (11). Hierbei sind bevorzugt
alle Anbauteile (4) geöffnet
und in ihrer Öffnungsstellung fixiert.
Auch die Fahrzeugkarosserie (3) kann mit einer geeigneten
Einrichtung fixiert sein. Durch diese Positionsfestlegung können die
Fahrzeugkarosserie (3) und die Anbauteile (4)
sich für
den nachfolgenden Vermessungs- und
Auftragvorgang nicht mehr bewegen, so dass eine optimale Präzision gegeben
ist. Hierbei ergibt sich in der Regel auch die kürzeste Prozesszeit. Alternativ
können
die Anbauteile (4) nacheinander einzeln geöffnet, fixiert
und anschließend
mit der Abdichtung (8) versehen werden, wobei während des
Dichtmittelauftrags zur Vermeidung von Positionsänderungen keine Öffnungen
und Fixierungen stattfinden.
-
3 und 4 verdeutlichen
eine Auftragvorrichtung (11). Die Auftragvorrichtung (11)
ist mehrachsig beweglich und ist für einen Dichtmittelauftrag an
einer montierten und geöffneten
Anbauteil (4) vorgesehen und ausgelegt. Von der Auftragvorrichtung (11)
wird eine Vermessungseinrichtung (30) mitgeführt.
-
In
den gezeigten Ausführungsbeispielen
besteht die Auftragvorrichtung (11) aus einem mehrachsigen
Manipulator (16) der vorgenannten Art, der bevorzugt als
Gelenkarmroboter mit mindestens sechs rotatorischen Achsen und mit
einer bevorzugt dreiachsigen Roboterhand (19) ausgebildet
ist.
-
Wie 1 und 2 verdeutlichen,
kann der Roboter (17) auf einer Transporteinrichtung (18) angeordnet
sein, welche ein oder mehrere Zusatzachsen bietet und ein Verfahren
des Roboters (16) entlang der Fahrzeugkarosserie (3)
in Längs- und/oder Querrichtung
ermöglicht.
In der gezeigten Ausführungsform
ist die Transporteinrichtung (18) als Lineareinheit mit
einem geschlossenen Führungssystem
mit Rollenumlaufschuh sowie einem Kabelschlepp ausgebildet und weist
eine begehbare Abdeckung auf. Alternativ kann der Manipulator oder
Roboter (16) stationär
und flurgebunden oder portalgebunden angeordnet sein.
-
Der
Manipulator (16) trägt
an seiner Manipulatorhand (19) ein Auftraggerät (23)
für das
Dichtmittel (8) und auch die Vermessungseinrichtung (30). 6 bis 11 verdeutlichen
diese Ausführung und
zeigen auch die nachfolgend erläuterten
Achsgeometrien.
-
Das
Auftraggerät
(23) besitzt einen Korpus (24), der mittels einer
Momentenstütze
(29) oder dgl. drehfest mit dem Gehäuse (20) der Manipulatorhand (19)
verbunden ist. Hierdurch folgt der Korpus (24) den Handbewegungen
um die orthogonalen Achsen IV und V. Am Korpus (24) sind
außenseitig
ein oder mehrere Leitungsanschlüsse
(28) angeordnet. Diese dienen zur Leitungsverbindung mit
einer Dichtmittelversorgung (nicht dargestellt). Ferner können über die
Leitungsanschlüsse
(28) andere Betriebsmittel, z. B. Leistungs- und Signalströme, Druckluft,
Kühlflüssigkeit
oder dergleichen zugeführt
werden. Über
diese Betriebsmittel kann auch eine ggf. im Auftragegerät (23)
angeordnete Heizeinrichtung für
das Dichtmittel (8) mit Energie versorgt und gesteuert
werden.
-
Das
Auftraggerät
(23) besitzt ferner einen Auftragkopf (25) mit
ein oder mehreren Auftragorganen (26) für das Dichtmittel (8).
Der Auftragkopf (25) ist im Korpus (24) beweglich,
insbesondere um die Abtriebsachse (22) drehbar gelagert.
Für die
Dichtmitteleinspeisung ist eine entsprechende drehgängige Leitungsdurchführung vorhanden.
Der Auftragkopf (25) ist rückseitig mit dem Abtriebsflansch
(21) der Manipulatorhand (19) verbunden und kann über die
Roboterachse VI bzw. die Abtriebsachse (22) relativ zum
Korpus (24) gedreht werden. Hierdurch können die ein oder mehreren
Auftragorgane (26) über
die sechs Roboterachsen beliebig im Raum positioniert und orientiert
werden.
-
In
der gezeigten Ausführungsform
für ein pastöses oder
flüssiges
Dichtmittel (8) sind die Auftragorgane (26) als
Düsen ausgebildet,
wobei der Auftragkopf (25) ein Düsenkopf ist, von dem aus die Düsen (26)
gespeist werden. Der erforderliche Speisdruck wird durch Pumpen
in der Dichtmittelversorgung oder ggf. auch im Auftraggerät (23)
sichergestellt. Am Düsenkopf
(25) können
mehrere Düsen (26)
an unterschiedlichen Seiten und mit unterschiedlicher Düsenausbildung
angeordnet sein. Die Düsen
(26) weisen jeweils ein vom Düsenkopf (25) abstehendes
Düsenrohr
(27) auf. Das Düsenrohr (27)
kann für
die in 3 und 4 gezeigte Spaltsituation eine
auf die Spaltbreite (6) abgestimmte Dicke und außerdem eine
gebogene Form aufweisen, so dass es durch den Spalt (6)
eingeführt
und entlang des Spaltverlaufs bewegt werden kann, wobei die Düsenmündung in
geeigneter Weise gegenüber
dem Falz (7) positioniert und orientiert werden kann. Für eine vorzugsweise
stetige Auftragsbewegung entlang des ggf. räumlich gekrümmten Verlauf des Spalts (6)
und der Falznaht (7) kann der Manipulator (16)
entsprechende mehrachsige Arm- und Handbewegungen ausführen. Hierfür ist ein
Gelenkarmroboter besonders geeignet. Über die siebte Fahrachse kann
eine Unterstützung
erfolgen. Alternativ kann die siebte Achse für das schnelle Umpositionieren
des Roboters (16) zur anderen Bauteilkante (5)
bzw. Falznaht (7) benutzt werden.
-
Die
andere Düse
(26) kann für
die anderen, leicht erreichbaren Falznähte (7) an der Unterseite und
der den Türgelenken
gegenüberliegenden
Rückseite
der Fahrzeugtüre
(4) einfacher ausgebildet sein und ein gerades Düsenrohr (27)
aufweisen. Dieses kann auch eine kürzere Länge als das vorbeschriebene
Düsenrohr
(26) für
den Dichtmittelauftrag durch den Spalt (6) aufweisen. 6 und 7 verdeutlichen
die unterschiedlichen Rohrgestaltungen.
-
Durch
die eigenständige
Drehbarkeit des Düsenkopfes
(25) und der Düsen
(26) ist eine schnelle und behinderungsfreie Umorientierung
der Düsen (26)
möglich.
Der Korpus (24) mit den Leitungsanschlüssen (28) und den
angebundenen Versorgungsleitungen braucht diesen Bewegungen nicht
zu folgen und kann eine eingeschränkte Kinematik haben, die mit
ein oder zwei Achsen weniger auskommt.
-
Die
am Auftraggerät
(23) angebundene und mitgeführte Vermessungseinrichtung
(30) hat den Vorteil, dass sie auf das gleiche Flanschkoordinatensystem
zurückgreift,
auf das sich auch der TCP am vorderen Ende des oder der Düsen (26)
bezieht. Hierdurch wird die Messgenauigkeit erhöht.
-
Die
Vermessungseinrichtung (30) weist einen Messkopf (31)
mit einem einstellbaren Gestell (35) auf und kann mit einem
Drehlager (36) um die Abtriebsachse (22) drehbar
am Auftraggerät
(23), insbesondere am Korpus (24), gelagert sein.
Das Gestell (35) kann ein oder mehrere, z. B. zwei steuerbare
Kupplungen (37, 38) aufweisen, die je nach Betätigung eine
Kopplung zur Momentenstütze
(29) bzw. dem Handgehäuse
(20) oder zum Auftragkopf (25) erlauben. Hierdurch
kann die Vermessungseinrichtung (30) eine prozessgünstige Kinematik
erhalten. Für
die anfängliche
Vermessung des Anbauteils (4) kann eine Kopplung mit dem
Auftragkopf (25) und der Abtriebsachse (22) bestehen,
so dass alle Roboterachsen für
die Vermessung zur Verfügung
stehen, die entsprechend genau ausgeführt werden kann. Die Vermessungseinrichtung
(30) kann hierbei durch Handachsenbewegungen und ggf. auch
Bewegungen der Roboterarmachsen entlang der auftragsrelevanten Bezugspunkte
des Anbauteils (4), z. B entlang der Bauteilkanten (5)
bewegt werden und diese abtasten. Aus dem Messergebnis wird die
exakte Form, Lage und Orientierung des Anbauteils (4) und der
verdeckt liegenden und üblicherweise
auf die Bauteilkanten (5) bezogenen Falznähte (7)
ermittelt. Die Flanschbreite am Falz (7) ist bekannt, wobei
der Falzvorgang in der Geometrie genau ist und eine definierte Bauteil-
oder Bördelkante
(5) ergibt. Hieraus kann die Lage des Flanschendes und
der Übergangsstelle
für die
Positionierung des Dichtmittels (8) ausreichend genau berechnet
werden.
-
8 zeigt
die Kupplung (38) zur Verbindung mit der Abtriebsachse
(22). In 9 ist die andere Kupplung (37)
dargestellt, die an der Momentenstütze (29) angreift.
Durch eine Drehung des Auftragkopfes (25) kann das Gestell
(35) in eine entsprechende Drehstellung gebracht werden,
wobei die Kupplung (38) gelöst und die Kupplung (37)
betätigt wird.
Die Vermessungseinrichtung (30) kann dann die gleiche eingeschränkte Kinematik
wie der Korpus (24) haben. Diese Kupplungstellung ist während des Dichtmittelauftrags
vorgesehen und begünstigt
ebenfalls die ungehinderte Orientierung der Auftragorgane (26).
Die an der Vermessungseinrichtung (30) angeschlossenen
Leitungen (nicht dargestellt) brauchen beim Dichtmittelauftrag nur
eingeschränkt
oder gar nicht bewegt zu werden.
-
Der
Messkopf (31) zur Durchführung der Vermessungen kann
beliebig ausgebildet sein und mit beliebigen Messverfahren arbeiten.
In der gezeigten Ausführungsform
von 10 und 11 kommt eine
berührungsfreie
optische Vermessung zum Einsatz, wobei der Messkopf (31)
ein Gehäuse
mit z. B. zwei Strahlquellen (33) und einem daneben angeordneten
Sensor (32) aufweist. Die eine Strahlquelle (33)
emittiert mehrere parallele Messstrahlen (34) zum Anbauteil
(4) für
die Erfassung einer stufenförmigen
Bauteilkontur oder Bauteilkante (5). In der gezeigten Ausführungsform
ist eine Lichtquelle (33) vorgesehen, die mehrere parallele
Lichtstreifen (34) emittiert. Die an der Bauteilkante (5)
auftretenden Knickstellen der Lichtspuren werden optisch erfasst lagemäßig vermessen.
Sie ergeben in der Verbindung den Kantenverlauf.
-
Die
andere Strahl- oder Lichtquelle (33) emittiert gemäß 11 ein
dichtes Bündel
von Lichtstrahlen (34) zur Flächenausleuchten und zur optischen Erfassung
und Vermessung der Ränder
von Bohrungen oder anderen Öffnungen.
-
Der
Sensor (32) ist als 3D-Sensor zur räumlichen Vermessung der Stufen
oder Bauteilkanten (5) oder Bohrungsränder anhand der sichtbaren
Lichtstreifen (34) oder Lichtbündel ausgebildet und weist z.
B. eine Bildauswertung mit einem Lichtschnitt- und/oder Graubild-Verfahren auf.
-
Alternativ
sind Kamerasysteme mit Bilderfassung und -auswertung möglich. Auch
andere Messtechniken mit kapazitiven oder induktiven Kantentastern
und Abstandsmessern sowie auch kontaktgebundene Messtechniken sind
möglich.
-
Im
Arbeitsbereich der Auftragvorrichtung (11) und insbesondere
des Manipulators (16) sind die eingangs erwähnten Reinigungsvorrichtung
(12) und die Prüfeinrichtung
(13) für
die Auftragorgane (26) angeordnet. Diese Einrichtungen
können
in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein. 12 zeigt
hierfür
ein Ausführungsbeispiel
für eine
kombinierte Vorrichtung mit einem gemeinsamen säulenartigen Gestell (39),
an dessen Oberseite die Prüfeinrichtung (13)
angeordnet ist. Sie besteht aus zwei oder mehr Lichtschranken (40),
die im Winkel zueinander ausgerichtet sind und nicht auf einer gemeinsamen
Achse fluchten. Sie können
auf einem schwenkbaren Untergestell angebracht sein und dienen zur
Kontrolle der Lage des TCP und der Form des Auftragorgans (26).
Der Manipulator (16) bewegt das Auftragorgan (26)
mit dem frontseitigen TCP in einer vorprogrammierten Lage durch
die Lichtschranken (40), wobei deren Ansprechverhalten
in Abhängigkeit
von der Roboterposition erfasst wird. Der Manipulator (16) führt hierbei
mehrere Kontrollbewegungen in unterschiedlichen Lagen und Orientierungen
aus. Eine Düsenverformung
und eine Veränderung
der TCP-Lage werden durch ein Ansprechen einer Lichtschranke (40)
in einer nicht vorgesehenen Roboterposition detektiert. Durch entsprechende
Nachführbewegungen
des Roboters (16) kann der neue TCP durch die in verschiedenen
Raumorientierungen sich erstreckenden Lichtschranken (40)
bei Abweichungen neu eingemessen werden.
-
Die
Reinigungsvorrichtung (12) weist ein oder mehrere Sprühdüsen für ein Reinigungsfluid,
z. B. Luftdüsen
mit Hochdruck, auf, die etwaige Verunreinigungen vom Auftragorgan
(26) ablösen
und über ein
umgebendes stützendes
Gehäuse
in einen darunter liegenden Auffangbehälter (43) fallen lassen. Ferner
kann an der Seite eine gebogene Spritzwand (42) angeordnet
sein, gegen die vom Auftraggerät (23)
zu Testzwecken ein Dichtmittelstrahl mit vorgegebenem Druck ausgespritzt
werden kann, wobei eine Messung der Austrittsmenge und Dosierung stattfindet.
Hierüber
lassen sich etwaige Verstopfungen oder sonstige Behinderungen im
Dichtmittelfluss feststellen. Die Reinigungsvorrichtung (12)
kann durch Berührungstaster,
Lichtschranken oder dergleichen vom Roboter (16) gesteuert
werden.
-
Die
Abdichteinrichtung (9) bzw. die Abdichtstation (2)
können
ferner eine Vorrichtung zur Qualitätsprüfung (nicht dargestellt) des
Dichtmittelauftrags aufweisen. Dies kann z. B. ein Tisch im Arbeitsbereich
des Manipulators (16) sein, auf dessen glatten Oberseite
die Auftragvorrichtung (11) das Dichtmittel (8)
in verschiedenen Testmustern gesteuert abgibt. Ein Werker oder eine
geeignete automatische Erfassungsvorrichtung kann die Testmuster überprüfen und
etwaige Auftragfehler feststellen. Ferner kann der Tisch auch eine
integrierte TCP-Kontrolle in geeigneter Ausführung aufweisen.
-
Die
Auftragvorrichtung (11) und die Abdichteinrichtung (9)
mit den verschiedenen Komponenten können ein oder mehrere geeignete
Steuerungen aufweisen. Hierbei kann auch eine Stationssteuerung
vorhanden sein. Die Auftraggeräte
(23) und die Dichtmittelversorgungen werden bevorzugt von
der Robotersteuerung des zugehörigen
Roboters (16) gesteuert. Hieran können auch die Prüf- und Reinigungsvorrichtung
(12, 13) angeschlossen sein. Die verschiedenen
Manipulatoren (16, 17) sind in ihrer Steuerung
untereinander vernetzt und in ihren Funktionen aufeinander abgestimmt.
-
In
Ergänzung
der gezeigten Ausführungsformen
ist außerdem
eine nachträgliche
Qualitätskontrolle
der Abdichtungen (8) möglich.
Dies kann z. B. mit einer separaten Prüfeinrichtung geschehen. Alternativ
kann die vorhandene vermessungseinrichtung (30) mit einer
geeigneten Bilderfassung und -auswertung herangezogen werden. Für die Qualitätsprüfung können die
Anbauteile (4) noch weiter geöffnet werden.
-
In
einer nicht dargestellten Variante können Anbauteile (4)
ohne vorheriges Öffnen
in ihrer Schließstellung
an der Fahrzeugkarosserie (3) mit einem Dichtmittel (8)
versehen werden. Dies ist z. B. bei Fahrerhaustüren von Lkws möglich, bei
denen der umlaufende Spalt (6) für den Durchtritt eines entsprechend
geformten Auftragorgans (26) ausreichend groß ist. Auch
der Freiraum hinter der Bauteilkante (5) hat eine genügende Größe. In einem
solchen Fall eines Dichtmittelauftrags bei geschlossenem Anbauteil
(4) kann eine Fixierung des Anbauteils (4) in
der Schließ-
und Bearbeitungsstellung mit einer entsprechend geeigneten Halteeinrichtung
(15), z. B. einem Druckstempel, erfolgen. Die Fixierung
kann auch bauseits durch eine Verbindung mit der Fahrzeugkarosserie
(3) gegeben sein.
-
In
einer anderen nicht dargestellten Variante können mehrere Bearbeitungsstationen
(2) oder Bearbeitungseinrichtungen (9) der in
den Ausführungsbeispielen
beschriebenen Art in Transferrichtung hintereinander angeordnet
sein, wobei in den Stationen (2) verschiedene Anbauteile
mit einer Abdichtung (8) versehen werden. Eine solche Mehrfachanordnung kann
erforderlich sein, wenn die verfügbare
Taktzeit für
die Bearbeitung aller Anbauteile (4) in einer einzigen
Abdichtstation (2) bzw. Abdichteinrichtung (9) nicht
ausreicht. In den aufeinander folgenden Stationen (2) bzw.
Abdichteinrichtungen (9) werden die vorbeschriebenen Vorgänge mit
unterschiedlichen Gruppen von Anbauteilen (4) oder einzelnen
Anbauteilen (4) durchgeführt.
-
Abwandlungen
der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind in verschiedener Weise
möglich.
Insbesondere können
einzelne Komponenten der Bearbeitungseinrichtung oder Abdichteinrichtung
(9) weggelassen oder ausgetauscht werden. Auch die Stationsreihenfolge
in der Fertigungsanlage (1) kann geändert werden. Ferner sind andere konstruktive
Ausgestaltungen der Komponenten der Abdichteinrichtung (9)
und insbesondere der Auftragvorrichtung (11) möglich. Anstelle
von mehrachsigen Manipulatoren (16, 17) können andere
geeignete Bewegungseinheiten eingesetzt werden. Auf ein Öffnen und
Schließen
der Anbauteile (4) in der Abdichtstation (2) kann
verzichtet werden. Auch die Global- oder Grobvermessung der Fahrzeugkarosserie
(3) ist entbehrlich, wenn eine hinreichend genaue Karosseriepositionierung
auf andere Weise, z. B. durch eine Spanneinrichtung oder dergleichen
sichergestellt sein kann.
-
- 1
- Fertigungsanlage
- 2
- Bearbeitungsstation,
Abdichtstation
- 3
- Fahrzeugkarosserie
- 4
- Anbauteil,
Türe, Klappe
- 5
- Bauteilkante
- 6
- Spalt
- 7
- Falz,
Falznaht
- 8
- Abdichtung,
Dichtmittel
- 9
- Bearbeitungseinrichtung,
Abdichteinrichtung
- 10
- Vermessungseinrichtung
global
- 11
- Auftragvorrichtung
- 12
- Reinigungsvorrichtung
- 13
- Prüfeinrichtung
für Düse
- 14
- Öffnungseinrichtung
für Anbauteil
- 15
- Halteeinrichtung
für Anbauteil
- 16
- Manipulator,
Roboter
- 17
- Manipulator,
Roboter
- 18
- Transporteinrichtung,
Lineareinheit
- 19
- Manipulatorhand,
Roboterhand
- 20
- Handgehäuse
- 21
- Abtriebsorgan,
Abtriebsflansch
- 22
- Abtriebsachse,
Handachse VI
- 23
- Auftraggerät
- 24
- Korpus
- 25
- Auftragkopf,
Düsenkopf
- 26
- Auftragorgan,
Düse
- 27
- Düsenrohr
- 28
- Leitungsanschluss
- 29
- Momentenstütze
- 30
- Vermessungseinrichtung
beweglich
- 31
- Messkopf
- 32
- Sensor
- 33
- Strahlquelle,
Lichtquelle
- 34
- Messstrahl,
Lichtstreifen
- 35
- Gestell
- 36
- Drehlager
- 37
- Kupplung
zu Momentenstütze
- 38
- Kupplung
zu Auftragkopf
- 39
- Gestell
- 40
- Lichtschranke
- 41
- Sprühdüse, Luftdüse
- 42
- Spritzwand
- 43
- Auffangbehälter
- 44
- Gestell
Anbauteilhalter
- 45
- Haltekopf
- 46
- Zustellvorrichtung
- 47
- Bauteilabfrage
- 48
- Gestell
Anbauteilöffner
- 49
- Abschaltsicherung
- 50
- Bauteilabfrage
- 51
- Toleranzausgleich
- 52
- Mitnehmer,
Keil
- 53
- Rohbaustation
- 54
- Montagestation
- 55
- Grundierungsstation
- 56
- Decklackstation
- 57
- Endmontagestation