MEISSNER, Alexander (Schenkendorfstrasse 17, Stuttgart, 70193, DE)
FREY, Marcus (Schlehenweg 12, Weil der Stadt, 71263, DE)
HAAS, Jürgen (Beethovenstrasse 22, Knittlingen, 75438, DE)
MEISSNER, Alexander (Schenkendorfstrasse 17, Stuttgart, 70193, DE)
FREY, Marcus (Schlehenweg 12, Weil der Stadt, 71263, DE)
ANSPRüCHE
1. Entstaubungsverfahren zur trockenen oder feuchten Entstaubung von Bauteilen (6), insbesondere zur Entstaubung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen mittels einer Schwertbürste (D, mit den folgenden Schritten: a) Positionieren eines von einem Antriebsmotor (7) angetriebenen Entstaubungswerkzeugs (1) in eine vorgegebene Entstaubungsposition ( P TEACH ) , so dass das Entstaubungs- werkzeug (1) das zu entstaubende Bauteil (6) berührt und entstaubt, gekennzeichnet durch folgende Schritte: b) Ermitteln einer ersten Betriebsgröße (M IST ) des Antriebsmotors (7) des Entstaubungswerkzeugs (1) bei der Positionierung des Entstaubungswerkzeugs (1) in die vorgegebene Entstaubungsposition ( P KORR ) , wobei die ers- te Betriebsgröße (M IS τ) die mechanische Belastung des
Antriebsmotors (7) durch den Berührungskontakt mit dem zu entstaubenden Bauteil wiedergibt, c) Berechnen einer korrigierten Entstaubungsposition
( P KORR ) in Abhängigkeit von der vorgegebenen Entstau- bungsposition ( P TEACH ) und der ersten Betriebsgröße
(MIS T ) des Antriebsmotors (7), d) Positionieren des Entstaubungswerkzeugs (1) in die korrigierte Entstaubungsposition ( P KORR ) .
2. Entstaubungsverfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Ermitteln eines Formfaktors (ai S τ) , der die Flächenform des zu entstaubenden Bauteils (6) an der vorgegebenen Entstaubungsposition ( P KORR ) wiedergibt, und b) Berechnen der korrigierten Entstaubungsposition ( P KORR ) auch in Abhängigkeit von dem Formfaktor (aisτ) •
3. Entstaubungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Ermitteln einer zweiten Betriebsgröße (ni S τ) des An- triebsmotors (7) des Entstaubungswerkzeugs (1) bei der Positionierung an der vorgegebenen Entstaubungsposition (P TEACH ), und b) Berechnen der korrigierten Entstaubungsposition ( P KORR ) auch in Abhängigkeit von der ermittelten zweiten Be- triebsgröße (aisτ) des Antriebsmotors (7) .
4. Entstaubungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entstaubungswerk- zeug (1) eine Schwertbürste (1) ist, die ein bürstenbesetztes Entstaubungsband (4) aufweist, das um zwei Umlenkrollen (2, 3) geführt ist.
5. Entstaubungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass die erste Betriebsgröße (M IST ) das Drehmoment des Antriebsmotors (7) ist, und/oder b) dass die zweite Betriebsgröße (ni ST ) , die Drehzahl des Antriebsmotors (7) ist, und/oder c) dass der Formfaktor (ai S τ) die Auslenkung des Entstau- bungsbandes (4) wiedergibt.
6. Entstaubungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entstaubungswerk- zeug (1) von einem mehrachsigen Entstaubungsroboter (8) positioniert wird.
7. Entstaubungsverfahren nach einem der vorhergehenden An- Sprüche, gekennzeichnet: durch folgende Schritte: a) Transportieren des zu entstaubenden Bauteils (6) mittels eines Förderers (9) entlang einem Förderweg vorbei an dem Entstaubungsroboter (8), b) Ermitteln der Position (si S τ) des zu entstaubenden Bau- teils (6) auf dem Förderweg, c) Berechnen der korrigierten Entstaubungsposition ( P KORR ) auch in Abhängigkeit von der ermittelten Position (s IST ) des zu entstaubenden Bauteils (6).
8. Entstaubungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Formfaktor (aisτ) und/oder die Position (s IST ) des zu entstaubenden Bauteils auf dem Förderweg von einem Sensor (16, 18) gemessen wird.
9. Entstaubungsverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (16, 18) a) ein Ultraschallsensor, b) ein optischer Sensor, c) ein Kraftsensor oder d) ein Dehnmessstreifen ist.
10. Entstaubungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entstaubungsposition ( P KORR ) laufend berechnet und korrigiert wird, während das Entstaubungswerkzeug (1) positioniert wird.
11. Entstaubungseinrichtung zur Entstaubung von Bauteilen (6), insbesondere zur Entstaubung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen mittels einer Schwertbürste (1), mit a) einem Entstaubungswerkzeug (1) mit einem Antriebsmotor (7), b) einem Entstaubungsroboter (8) zur räumlichen Positionierung des Entstaubungswerkzeugs (1), c) einer Robotersteuerung (10, 13), die den Entstaubungsroboter entsprechend einer vorgegebenen Entstaubungspo- sition ( P TEACH ) ansteuert, gekennzeichnet durch d) eine Adaptionseinheit (14), die in Abhängigkeit von der vorgegebenen Entstaubungsposition ( P TEACH ) und einer ersten Betriebsgröße (M IST ) des Antriebsmotors (7) des Entstaubungswerkzeugs (1) an der vorgegebenen Entstaubungsposition ( P TEACH ) eine korrigierte Entstaubungsposition ( P KORR ) berechnet, so dass der Entstaubungsrobo- ter (8) das Entstaubungswerkzeug (1) in die korrigierten Entstaubungsposition ( P K0RR ) positioniert.
12. Entstaubungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, a) dass ein erster Sensor (16) einen Formfaktor (a IS τ) ermittelt, der die Flächenform des zu entstaubenden Bauteils (6) an der vorgegebenen Entstaubungsposition ( J 5 TEACH ) wiedergibt, und b) dass die Adaptionseinheit (14) die korrigierte Entstau- bungsposition ( P KORR ) auch in Abhängigkeit von dem Formfaktor (aisτ) bestimmt.
13. Entstaubungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, a) dass ein zweiter Sensor (17) eine zweite Betriebsgröße (nisτ) des Antriebsmotors (7) ermittelt, b) dass die Adaptionseinheit (14) die korrigierte Entstau- bungsposition ( P KORR ) auch in Abhängigkeit von der zweiten Betriebsgröße (ni ST ) berechnet.
14. Entstaubungseinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis
13, dadurch gekennzeichnet:, dass das Entstaubungswerkzeug (1) eine Schwertbürste (1) ist, die ein bürstenbesetztes Entstau- bungsband (4) aufweist, das um zwei Umlenkrollen (2, 3) geführt ist.
15. Entstaubungseinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis
14 , dadurch gekennzeichnet, a) dass die erste Betriebsgröße (M IST ) das Drehmoment des
Antriebsmotors (7) ist, und/oder b) dass die zweite Betriebsgröße die Drehzahl des Antriebsmotors (7) ist, und/oder c) dass der Formfaktor (a IS τ) die Auslenkung des Entstau- bungsbandes (4) wiedergibt.
16. Entstaubungseinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, gekennzeichnet durch a) einen Förderer (9), der das zu entstaubende Bauteil entlang einem Förderweg an dem Entstaubungsroboter (8) vorbei transportiert, b) einen dritten Sensor (18), der die Position (S IST ) des zu entstaubenden Bauteils (6) auf dem Förderweg ermittelt, c) wobei die Adaptionseinheit (14) die korrigierte Ent- staubungsposition ( P K0RR ) auch in Abhängigkeit von der ermittelten Position (S IST ) des zu entstaubenden Bauteils (6) auf dem Förderweg bestimmt.
17. Entstaubungseinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (16) und/oder der zweite Sensor (17) und/oder der dritte Sensor (18) a) ein Ultraschallsensor, b) ein optischer Sensor, c) ein Kraftsensor oder d) ein Dehnmessstreifen ist.
18. Entstaubungseinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet:, dass der Entstaubungsroboter (8) eine mehrachsige Handachse aufweist, an der das Entstau- bungswerkzeug (1) montiert ist.
19. Lackieranlage mit einer Entstaubungseinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18.
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BESCHREIBUNG
Entstaubungsverfahren und entsprechende Entstaubungseinrichtung
Die Erfindung betrifft ein Entstaubungsverfahren, insbesondere zur feuchten Reinigung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen vor einer Lackierung.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine entsprechende Entstau- bungseinrichtung, die sich zur feuchten Reinigung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen eignet und beispielsweise eine Schwertbürste als Entstaubungswerkzeug aufweist.
In Lackieranlagen für Kraftfahrzeugkarosseriebauteile müssen die zu lackierenden Kraftfahrzeugkarosseriebauteile vor dem eigentlichen Lackiervorgang entstaubt werden, wozu sogenannte Schwertbürsten eingesetzt werden können, die beispielsweise in DE 43 14 046 Al und DE 103 29 499 B3 beschrieben sind. Die Schwertbürste ist hierbei an einer Handachse eines mehrachsi- gen Roboters montiert und wird von dem Roboter über die zu entstaubenden Oberflächen der zu lackierenden Kraftfahrzugka- rosseriebauteile geführt, wobei die Schwertbürste die zu entstaubenden Oberflächen feucht entstaubt.
Problematisch an der Verwendung von Schwertbürsten zur Entstaubung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen ist die geringe Toleranz von Schwertbürsten hinsichtlich der Eintauchtiefe. Einerseits müssen die auf dem umlaufenden Bürstenband der Schwertbürste angebrachten Reinigungsbürsten die zu entstau-
benden Oberflächen berühren, um diese zu entstauben. Andererseits darf ein bestimmter Abstand zwischen dem umlaufenden Entstaubungsband der Schwertbürste und der zu entstaubenden Oberfläche nicht unterschritten werden, da die Entstaubungs- bürsten mit zunehmender Eintauchtiefe stärker deformiert werden, was zu Beschädigungen an den Reinigungsbürsten und im schlimmsten Fall zu einer Kollision zwischen der Schwertbürste und dem zu entstaubenden Bauteil führen kann.
Darüber hinaus ist das Reinigungsergebnis bei Schwertbürsten von der Eintauchtiefe abhängig, wobei sich ein optimales Reinigungsergebnis nur erzielen lässt, wenn die Eintauchtiefe innerhalb eines bestimmten Bereichs bleibt.
Die geringe Positionierungstoleranz der bekannten Schwertbürsten ist insbesondere deswegen problematisch, weil die Positionierung der zu entstaubenden Kraftfahrzeugkarosseriebauteile in einer Lackieranlage nur mit einer relativ geringen Positionierungsgenauigkeit möglich ist, die von der Schwert- bürste aufgenommen werden müssten.
Ein Grund für die geringe Positionierungsgenauigkeit der zu entstaubenden Kraftfahrzeugkarosseriebauteile besteht darin, dass die Kraftfahrzeugkarosseriebauteile in ihren Abmessungen Toleranzen von bis zu einem Zentimeter aufweisen können, was sich nicht verändern lässt.
Ein weiterer Grund für die geringe Positionierungsgenauigkeit der zu entstaubenden Kraftfahrzeugkarosseriebauteile besteht darin, dass die Fördertechnik toleranzbehaftet ist, was sich nur mit hohen Investitionen in die Fördertechnik ändern ließe.
Schließlich besteht ein Grund für die geringe Positionierungsgenauigkeit der zu entstaubenden Kraftfahrzeugkarosseriebauteile darin, dass die Kraftfahrzeugkarosseriebauteile von einem Gestell (engl. "Skid") toleranzbehaftet aufgenommen werden.
Die Toleranzabweichungen bei der Positionierung der zu entstaubenden Kraftfahrzeugkarosseriebauteile überschreiten deshalb die Möglichkeiten des Toleranzausgleichs der Schwert- bürste und führen gelegentlich zu einem Produktionsstillstand durch die Auslösung eines Kollisionsschutzes.
Weiterhin ist aus Klaus Dieter Rupp: "Zur Fehlerkompensation und Bahnkorrektur für eine mobile Großmanipulator-Anwendung", Springer-Verlag (1996) eine Flugzeugwaschanlage bekannt, bei der eine Waschbürste von einem Großmanipulator über die zu waschenden Flugzeugoberflächen geführt wird. Auch hierbei muss die Eintauchtiefe der Waschbürste innerhalb eines bestimmten Toleranzfeldes gehalten werden, um einerseits eine Kollision zwischen der Waschbürste und dem zu reinigenden
Flugzeug zu vermeiden und andererseits eine gute Waschwirkung zu erzielen. Es ist deshalb aus dieser Druckschrift bekannt, die Eintauchtiefe der Waschbürste in Abhängigkeit von dem Drehmoment eines Waschbürstenmotors zu regeln. So nimmt das Drehmoment des Waschbürstenmotors mit zunehmender Eintauchtiefe ebenfalls zu, da die Bürsten der Waschbürste mit zunehmender Eintauchtiefe stärker deformiert werden. Das Drehmoment des Waschbürstenmotors ist also ein Maß für die Eintauchtiefe und kann deshalb als Messgröße benutzt werden.
Diese bekannte Regelung der Eintauchtiefe in Abhängigkeit von dem Drehmoment des Antriebsmotors wurde jedoch bisher aus verschiedenen Gründen nicht auf Schwertbürsten übertragen.
Zum einen ist das Toleranzfeld der Eintauchtiefe bei Schwertbürsten wesentlich kleiner als bei den vorstehend erwähnten Großwaschanlagen für Flugzeuge.
Zum anderen dienen Schwertbürsten nicht nur zur Entstaubung von ebenen Oberflächen, sondern werden auch zur Entstaubung von gekrümmten Oberflächen eingesetzt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass das Antriebsmoment des Schwertbürstenmotors kein geeignetes Maß für die Eintauchtiefe darstellt, wenn gekrümm- te Oberflächen entstaubt werden.
Schließlich sind aus US 5 525 027, DE 44 28 069 Al und DE 44 33 925 Al Reinigungsvorrichtungen für Flugzeuge bzw. Schiffe bekannt, bei denen der Anpressdruck einer Reinigungsbürste gemessen und geregelt wird. Bei diesen Reinigungsvorrichtungen handelt es sich jedoch nicht um Entstaubungseinrichtungen in dem erfindungsgemäßen Sinne. Darüber hinaus eignen sich diese Reinigungsvorrichtungen nicht zur Reinigung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen in einer Lackieranlage.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, beim Einsatz einer Schwertbürste zur Entstaubung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen eine möglichst große Positionierungstoleranz zu erreichen, um die störenden Produktionsstillstände zu vermeiden, die durch die Auslösung des Kollisionsschutzes verursacht werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Entstaubungsverfahren und eine entsprechende Entstaubungseinrichtung gemäß den nebengeordne- ten Ansprüchen gelöst.
Die Erfindung überträgt das in der vorstehend erwähnten Dissertation von Klaus Dieter Rupp erwähnte Prinzip einer Regelung der Eintauchtiefe unter Berücksichtigung des Antriebsmo-
ments des Bürstenmotors erstmals auf eine Entstaubungsein- richtung für Kraftfahrzeugkarosseriebauteile. Dies wird erfindungsgemäß ermöglicht, indem auch die Flächenform des zu entstaubenden Bauteils ermittelt und bei der Positionskorrek- tur berücksichtigt wird. Auf diese Weise können die von der Eintauchtiefe unabhängigen Wirkungen verschiedener Formgebungen der zu entstaubenden Oberflächen auf das Drehmoment des Schwertbürstenmotors berücksichtigt werden.
Die Erfindung sieht deshalb ein Entstaubungsverfahren auf, bei dem ein von einem Antriebsmotor angetriebenes Entstau- bungswerkzeug (z.B. eine Schwertbürste) in eine vorgegebene Entstaubungsposition gebracht wird, so dass das Entstaubungs- werkzeug das zu entstaubende Bauteil berührt und entstaubt. Die vorgegebene Entstaubungsposition ist in der Regel ein
Bahnpunkt auf einer Roboterbahn, die von einer Bedienungsperson programmiert ("geteacht") werden kann.
Bei der Positionierung des Entstaubungswerkzeugs in die vor- gegebene Entstaubungsposition wird bei dem erfindungsgemäßen Entstaubungsverfahren eine erste Betriebsgröße (z.B. das Drehmoment) des Antriebsmotors des Entstaubungswerkzeugs ermittelt, wobei die erste Betriebsgröße die mechanische Belastung des Antriebsmotors durch den Berührungskontakt mit dem zu entstaubenden Bauteil wiedergibt.
In Abhängigkeit von der vorgegebenen Entstaubungsposition und der ermittelten ersten Betriebsgröße des Antriebsmotors wird dann eine korrigierte Entstaubungsposition berechnet, die Po- sitionstoleranzen der zu entstaubenden Kraftfahrzeugkarosseriebauteile berücksichtigt und dadurch die Einhaltung eines engen Toleranzfeldes der Eintauchtiefe der Schwertbürste ermöglicht .
Das Entstaubungswerkzeug wird dann in die derart korrigierte Entstaubungsposition gebracht.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die korrigierte Entstaubungsposition nicht nur in Abhängigkeit von der ersten Betriebsgröße des Antriebsmotors und der vorgegebenen Entstaubungsposition berechnet, sondern auch in Abhängigkeit von einem Formfaktor, der die Flächenform des zu entstaubenden Bauteils an der vorgegebenen Entstaubungsposi- tion wiedergibt. Dies ist sinnvoll, weil die Oberflächenform des zu entstaubenden Kraftfahrzeugkarosseriebauteils neben der Eintauchtiefe ebenfalls das Lastmoment des Antriebsmotors beeinflusst und deshalb bei der Berechnung der korrigierten Entstaubungsposition berücksichtigt werden sollte. Im ein- fachsten Fall kann der Formfaktor mittels eines Sensors ermittelt werden, der die Auslenkung des Entstaubungsbandes der Schwertbürste misst, da eine konvexe Oberfläche der zu entstaubenden Bauteile bei ansonsten gleicher Eintauchtiefe zu einer stärkeren Auslenkung des Entstaubungsbandes führt als eine ebene Oberfläche der zu entstaubenden Bauteile.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird zusätzlich eine zweite Betriebsgröße (z.B. die Drehzahl) des Antriebmotors des Entstaubungswerkzeugs ermittelt und bei der Berechnung der korrigierten Entstaubungsposition ebenfalls berücksichtigt. Die korrigierte Entstaubungsposition wird hierbei also in Abhängigkeit von der vorgegebenen Entstaubungsposition, der ersten Betriebsgröße (z.B. dem Drehmoment) und der zweiten Betriebsgröße (z.B. der Drehzahl) des An- triebsmotors des Entstaubungswerkzeugs berechnet.
Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass es sich bei dem Entstaubungswerkzeug im Rahmen der Erfindung vorzugsweise um eine Schwertbürste handelt, die als solche ein bürstenbesetz-
tes Entstaubungsband aufweist, das um zwei Umlenkrollen geführt ist. Derartige Schwertbürsten sind beispielsweise aus DE 43 14 046 Al und DE 103 29 499 B3 bekannt, so dass hinsichtlich des Aufbaus und der Funktionsweise von Schwertbürs- ten auf diese beiden Veröffentlichungen verwiesen wird, deren Inhalt der vorliegenden Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen ist.
Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff einer Entstau- bung ist nicht auf eine flüssigkeitsfreie Entstaubung beschränkt. Vielmehr besteht auch im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass bei der Entstaubung eine Reinigungs- und Antistatikflüssigkeit auf die zu entstaubenden Oberflächen aufgebracht wird, um die Reinigungswirkung zu verbessern, wie es beispielsweise aus DE 199 20 250 Al bekannt ist, so dass der Inhalt dieser Patentanmeldung der vorliegenden Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen ist. Vorzugsweise wird also bei der Entstaubung ein Flüssigkeitsfilm auf die zu entstaubenden Bauteiloberflächen aufgebracht. Der Begriff der Ent- staubung umfasst also im Rahmen der Erfindung sowohl eine
Trockenentstaubung als auch eine Nassentstaubung . Allerdings ist der Begriff der Entstaubung im Rahmen der Erfindung zu unterscheiden von Waschverfahren, die nicht nur einen Flüssigkeitsfilm auf der Bauteiloberfläche erzeugen, sondern grö- ßere Mengen einer Waschflüssigkeit applizieren.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf Entstaubungsverfahren und Entstaubungseinrichtungen beschränkt, bei denen als Entstau- bungswerkzeug eine Schwertbürste eingesetzt wird. Vielmehr umfasst die Erfindung auch Entstaubungsverfahren und Entstaubungseinrichtungen, bei denen andere Typen von Entstaubungs- werkzeugen eingesetzt werden.
Ferner ist die Erfindung nicht auf Entstaubungsverfahren und Entstaubungseinrichtungen beschränkt, bei denen die korrigierte Entstaubungsposition in Abhängigkeit von dem Drehmoment und der Drehzahl des Schwertbürstenmotors und in Abhän- gigkeit von der Oberflächenform des zu entstaubenden Bauteils berechnet wird. Vielmehr können bei der Berechnung der korrigierten Entstaubungsposition auch andere Betriebsgrößen des Entstaubungswerkzeugs berücksichtigt werden.
Vorzugsweise wird das Entstaubungswerkzeug von einem mehrach- sigen Entstaubungsroboter positioniert, wobei im Falle einer Schwertbürste die Montage der Schwertbürste an einer Handachse des Entstaubungsroboters besonders vorteilhaft ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Entstaubungsverfahren werden die zu entstaubenden Bauteile vorzugsweise mittels eines Förderers entlang einem Förderweg vorbei an dem Entstaubungsroboter transportiert. Hierbei weist der Förderer ebenfalls Positionierungstungenauigkeiten auf, die sich zu den bereits ein- gangs erwähnten Positionierungstungenauigkeiten addieren und deshalb ebenfalls ausgeglichen oder von dem Entstaubungswerkzeug toleriert werden müssen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird deshalb die Position des zu entstaubenden Bauteils auf dem Förderweg ermittelt, wozu bei- spielsweise ein Positionssensor eingesetzt werden kann. Die korrigierte Entstaubungsposition wird dann auch in Abhängigkeit von der ermittelten Position des zu entstaubenden Bauteils berechnet. Auf diese Weise kann die Positionierungsun- genauigkeit des Förderers ausgeglichen werden und muss somit nicht von dem Entstaubungswerkzeug aufgenommen werden.
Bei den vorstehend erwähnten Sensoren kann es sich beispielsweise um Ultraschallsensoren, optische Sensoren, Kraftsensoren oder Dehnmessstreifen (DMS) handeln. Die Erfindung ist
jedoch nicht auf die vorstehend erwähnten Sensortypen beschränkt, sondern auch mit anderen Sensortypen realisierbar.
Ferner ist zu erwähnen, dass während der Positionierung des Entstaubungswerkzeugs vorzugsweise laufend (d.h. in Echtzeit) eine Korrektur der Entstaubungsposition erfolgt, um die Eintauchtiefe der Schwerbürste innerhalb des vorgegebenen Toleranzfeldes zu halten.
Schließlich umfasst die Erfindung nicht nur das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Entstaubungsverfahren, sondern auch eine Entstaubungseinrichtung, bei der die Entstaubungsposition mittels einer Adaptionseinheit korrigiert wird, um die Eintauchtiefe des Entstaubungswerkzeugs innerhalb eines vorgegebenen Toleranzfeldes zu halten.
Die Adaptionseinheit berechnet dabei laufend eine korrigierte Entstaubungsposition in Abhängigkeit von der ersten Betriebsgröße (z.B. dem Drehmoment), der zweiten Betriebsgröße (z.B. der Drehzahl) des Antriebsmotors des Entstaubungswerkzeugs und/oder in Abhängigkeit von dem Formfaktor, der die Oberflächenform des zu entstaubenden Bauteils wiedergibt.
Darüber hinaus umfasst die Erfindung auch eine Lackieranlage mit einer oder mehreren Lackierkabinen und der erfindungsgemäßen Entstaubungseinrichtung.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusam- men mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur IA eine vereinfachte Querschnittsansicht einer herkömmlichen Schwertbürste zur Entstaubung von Kraft-
fahrzeugkarosseriebauteilen auf einer ebenen Karosserieoberfläche,
Figur IB die Schwertbürste gemäß Figur IA auf einer konvexen Karosserieoberfläche,
Figur 2 ein regelungstechnisches Ersatzschaltbild einer erfindungsgemäßen Entstaubungseinrichtung sowie
Figur 3 das erfindungsgemäße Entstaubungsverfahren in Form eines Flussdiagramms.
Die Figuren IA und IB zeigen in vereinfachter Form eine Schwertbürste 1, wie sie beispielsweise in DE 43 14 046 Al und DE 103 29 499 B3 beschrieben ist, so dass hinsichtlich der weiteren Einzelheiten der Schwertbürste 1 auch auf diese Druckschriften verwiesen wird, deren Inhalt der vorliegenden Beschreibung hinsichtlich des Aufbaus und der Funktionsweise der Schwertbürste 1 in vollem Umfang zuzurechnen ist.
Die Schwertbürste 1 weist zwei parallele Umlenkrollen 2, 3 auf, um die ein Entstaubungsband 4 herumgeführt ist, wobei das Entstaubungsband 4 an seiner Außenseite Entstaubungsbürs- ten 5 trägt.
Zur Entstaubung einer Karosserieoberfläche 6 wird die Schwertbürste 1 zu positioniert, dass der untere, gezogene Trum des Entstaubungsbands 4 mit den Entstaubungsbürsten 5 gegen die Karosserieoberfläche 6 drückt. Die Entstaubungs- bürsten 5 weisen hierbei im unbelasteten Zustand eine freie Länge 1 auf, während zwischen dem unteren, gezogenen Trum des Entstaubungsbands 4 und der zu entstaubenden Karosserieoberfläche 6 ein Abstand d liegt. Daraus ergibt sich eine Eintauchtiefe T=l-d. Wichtig ist hierbei, dass die Eintauchtiefe
T innerhalb eines vorgegebenen Toleranzfeldes bleibt, da eine zu geringe Eintauchtiefe T zu einer unbefriedigenden Entstau- bungswirkung führt, wohingegen eine zu große Eintauchtiefe T einen starken Verschleiß der Entstaubungsbürsten 5 verur- sacht. Darüber hinaus hat die Eintauchtiefe T auch einen Ein- fluss auf das Reinigungsergebnis, wobei ein optimales Reinigungsergebnis voraussetzt, dass die Eintauchtiefe T innerhalb eines bestimmten Bereichs T MIN <T<T MAX liegt.
Figur IA zeigt hierbei die Verwendung der Schwertbürste 1 zur Entstaubung der ebenen Karosserieoberfläche 6, wohingegen die Karosserieoberfläche 6 in Figur IB konvex ist, was zu einer Auslenkung ai ξ τ des unteren, gezogenen Trums des Entstaubungs- bands 4 führt. Die Auslenkung ai S τ des unteren, gezogenen Trums des Entstaubungsbands 4 erhöht das auf einen Antriebsmotor 7 der Schwertbürste 1 wirkende Drehmoment M τS τt was für das erfindungsgemäße Entstaubungsverfahren von Bedeutung ist. So wertet das erfindungsgemäße Entstaubungsverfahren das Drehmoment M IST des Antriebsmotors 7 der Schwertbürste 1 als Maß für die Eintauchtiefe T der Schwertbürste 1 aus, um Positionstoleranzen der zu entstaubenden Karosserieoberfläche 6 auszugleichen.
Im Folgenden wird die Erfindung detailliert anhand des rege- lungstechnischen Ersatzschaltbildes in Figur 2 erläutert.
Die Schwertbürste 1 ist an einer mehrachsigen Handachse eines mehrachsigen Entstaubungsroboters 8 montiert, was eine freie Positionierung des Schwertbürste 1 ermöglicht.
Die zu entstaubenden Kraftfahrzeugkarosseriebauteile werden hierbei von einem Linearförderer 9 entlang einem Förderweg vorbei an dem Entstaubungsroboter 8 transportiert, so dass
der Entstaubungsroboter 8 die Schwertbürste 1 über die zu entstaubenden Karosserieoberflächen 6 führen kann.
Die aktuelle räumliche Position und Ausrichtung der Schwert- bürste 1 wird hierbei durch einen Positionsvektor P IST wiedergegeben und von einer Steuereinheit 10 entsprechend einer vorgegebenen, geteachten Roboterbahn geregelt.
Hierzu weist die Steuereinheit 10 einen Roboterbahngenerator 11 auf, der für zuvor programmierte Roboterbahnen Positionsvektoren P TEACH ausgibt, die für die einzelnen Bahnpunkte die Position eines Tool-Center-Point (TCP) der Schwertbürste 1 sowie die Ausrichtung der Schwertbürste 1 definieren.
Die Positionsvektoren P TEACH werden dann von einen Addierer 12 mit einem Korrekturwert ZlP zu einem korrigierten Positionsvektor P K0RR umgerechnet, wie später noch detailliert beschrieben wird.
Die korrigierten Positionsvektoren P KORR in den Raumkoordinaten werden dann einer Robotersteuerung 13 zugeführt, welche die Raumkoordinaten in Achskoordinaten umrechnet und den Entstaubungsroboter 8 entsprechend ansteuert.
Weiterhin weist die Steuereinheit 10 eine Adaptionseinheit 14 auf, die den Korrekturwert ZlP berechnet und dadurch Positio- nierungsungenauigkeiten der zu entstaubenden Karosserieoberflächen 6 ausgleicht.
Bei der Berechnung des Korrekturwerts ZlP wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass das Drehmoment MI S T des Antriebsmotors 7 der Schwertbürste 1 mit der Eintauchtiefe T zunimmt, da die Ent- staubungsbürsten 5 bei zunehmender Eintauchtiefe T stärker deformiert werden müssen. Das Drehmoment Mi ST eignet sich des-
halb als Messgröße für die Einstellung der Eintauchtiefe T der Schwertbürste.
Die erfindungsgemäße Entstaubungseinrichtung weist deshalb einen Drehmomentsensor 15 auf, der das Drehmoment M IST des Antriebsmotors 7 der Schwertbürste 1 ermittelt und zur Auswertung an die Adaptionseinheit 14 weiterleitet. Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass das Drehmoment M IST nicht durch den separaten Drehmomentsensor 15 gemessen, sondern aus den elektrischen Betriebsgrößen des Antriebsmotors 7 abgeleitet wird, so dass der Drehmomentsensor 15 entbehrlich ist.
Das Drehmoment M IS τ des Antriebsmotors 7 der Schwertbürste 1 wird jedoch nicht nur durch die Eintauchtiefe T der Schwert- bürste 1 beeinflusst, sondern auch durch die Form der zu entstaubenden Karosserieoberfläche 6. So verursacht die konvexe Karosserieoberfläche 6 gemäß Figur IB bei gleicher Eintauchtiefe T ein größeres Drehmoment M IS τ als die plane Karosserieoberfläche 6 gemäß Figur IA.
Hierbei ist zu erwähnen, dass Figur IB einen idealisierten Zustand zeigt, in dem die Eintauchtiefe über die gesamte Länge der Schwertbürste 1 konstant ist. In der Praxis variiert die Eintauchtiefe T jedoch über die Länge der Schwertbürs- te 1, da die Entstaubungsbürsten 5 jeweils eine Feder darstellen.
Die Adaptionseinheit 14 berücksichtigt deshalb bei der Berechnung des Korrekturwerts δP nicht nur das Drehmoment M IST des Antriebsmotors 7 der Schwertbürste 1, sondern auch eine
Auslenkung a IS τ des unteren, gezogenen Trums des Entstaubungs- bands 4, da die Auslenkung a ϊS τ einen Formfaktor bildet, der die Flächenform der zu entstaubenden Karosserieoberfläche 6 wiedergibt. Die Auslenkung ai S τ des unteren, gezogenen Trums
des Entstaubungsbands wird hierbei durch einen Auslenkungssensor 16 gemessen, der beispielsweise als optischer Sensor oder als Ultraschallsenor ausgebildet sein kann.
Darüber hinaus weist die Entstaubungseinrichtung in diesem Ausführungsbeispiel einen Drehzahlsensor 17 auf, der eine Drehzahl n IS τ des Antriebsmotors 7 der Schwertbürste 1 misst und an die Adaptionseinheit 14 weiterleitet, so dass bei der Berechnung des Korrekturwerts -4P auch die Drehzahl n IS τ be- rücksichtigt wird.
Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass die zu entstaubenden Kraftfahrzeugkarosserieteile durch einen Linearförderer 9 entlang einem Förderweg vorbei an dem Entstaubungsroboter 8 transportiert werden, wobei der Linearförderer 9 ebenfalls Positionierungsungenauigkeiten aufweist, die von der erfindungsgemäßen Entstaubungseinrichtung aufgenommen oder ausgeglichen werden müssen. Die erfindungsgemäße Entstaubungseinrichtung weist deshalb einen Positionssensor 18 auf, der eine Position S IST der zu entstaubenden Kraftfahrzeugkarosseriebauteile entlang dem Förderweg misst und an die Adaptionseinheit 14 weiterleitet. Die Adaptionseinheit 14 berechnet dann den Korrekturwert ZlP auch in Abhängigkeit von der gemessenen Position Sisx der zu entstaubenden Kraftfahrzeugkarosseriebau- teile auf dem Förderweg, wodurch Positionierungsungenauigkeiten des Linearförderers 9 ausgeglichen werden.
Im Folgenden wird nun anhand des Flussdiagramms in Figur 3 das erfindungsgemäße Entstaubungsverfahren kurz erläutert.
In einem ersten Schritt Sl wird zunächst eine Roboterbahn programmiert ("geteacht") , was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und deshalb nicht näher beschrieben werden muss. Bei der Programmierung der Roboterbahn in dem Schritt Sl können jedoch Positionstoleranzen der zu entstau-
benden Kraftfahrzeugkarosseriebauteile noch nicht berücksichtigt werden.
Die Programmierung der gewünschten Roboterbahn kann hierbei offline erfolgen, d.h. ohne dass der Entstaubungsroboter eine echte Bewegung ausführt. Hierzu kann beispielsweise die von der Anmelderin vertriebene Programmiersoftware "3D-OnSite" eingesetzt werden.
In einem Schritt S2 wird dann der jeweils nächste Bahnpunkt P TEACH auf der zuvor programmierten Roboterbahn angesteuert.
Bei der Ansteuerung des nächsten Bahnpunkts P TEACH werden dann in den Schritten S3 bis S6 das Drehmoment M IS τ des Antriebsmo- tors 7 der Schwertbürste 1, die Drehzahl ni ST des Antriebsmotors 7 der Schwertbürste 1, die Auslenkung ai ST des unteren, gezogenen Trums des Entstaubungsbands 4 und die Position s IST des zu entstaubenden Kraftfahrzeugkarosseriebauteils auf dem Förderweg gemessen.
In einem Schritt S7 wird dann aus den zuvor gemessenen Größen der Korrekturwert δP berechnet, wobei die Berechnung des Korrekturwerts δP anhand vorgegebener Kennfelder erfolgen kann .
In einem nächsten Schritt S8 wird dann aus dem vorgegebenen Bahnpunkt P TEACH und dem Korrekturwert δP ein korrigierter Bahnpunkt P K0RR berechnet.
In einem weiteren Schritt S9 rechnet dann die Robotersteuerung 13 den korrigierten Bahnpunkt P K0RR aus den Raumkoordinaten in Achskoordinaten um und steuert den Entstaubungsroboter 8 in einem nächsten Schritt SlO entsprechend an.
Die Schritte S3 bis SlO werden dann in einer Schleife wiederholt, bis in einem Schritt Sil festgestellt wird, dass der korrigierte Bahnpunkt P KORR erreicht ist.
Anschließend wird dann in einem Schritt S12 geprüft, ob die vorgegebene Roboterbahn beendet ist. Falls dies nicht der Fall ist, so werden die Schritte S2 bis Sil in einer Schleife wiederholt, wobei jeweils der nächste Bahnpunkt P TEACH der vorgegebenen Roboterbahn angesteuert wird.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.
Bezugszeichenliste
1 Schwertbürste
2, 3 Umlenkrollen
4 Entstaubungsband
5 Entstaubungsbürsten
6 Karosserieoberfläche
7 Antriebsmotor
8 Entstaubungsroboter
9 Linearförderer
10 Steuereinheit
11 Roboterbahngenerator
12 Addierer
13 RoboterSteuerung
14 Adaptionseinheit
15 Drehmomentsensor
16 Auslenkungssensor
17 Drehzahlsensor
18 Positionssensor