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Title:
METHOD FOR COORDINATING AN IDENTIFICATION AND THE PROCESSING OF A DEFECT OF A WORKPIECE, AND DEVICE FOR CARRYING OUT THE METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/239198
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for coordinating an identification of a defect (1) in the surface coating of a workpiece (5) and processing same via grinding and/or polishing using at least one grinding or polishing tool (7, 8) that can be moved over the defect (1) in an automatic and computer-controlled manner on the basis of a stored program, comprising the following method steps: a) automatically, in particular optically, scanning the surface coating of the workpiece (5) and detecting the scanned position data in a database; b) identifying the defect (1) by comparing the detected position data with stored target data of the workpiece (5); c) simulating possible movements of the grinding or polishing tool (7, 8) in order to process the defect (1); d) forwarding the setting data for the grinding or polishing tool (7, 8) determined in the simulation to a master computer; e) transferring the determined processing data for processing the defect (1) to the grinding or polishing tool (7, 8); and f) processing the defect (1) using the grinding or polishing tool (7, 8). The invention also relates to a device for carrying out said method.

Inventors:
UNNERSTALL WERNER (DE)
WALL CHRISTIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/063677
Publication Date:
December 03, 2020
Filing Date:
May 27, 2019
Export Citation:
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Assignee:
RUD STARCKE GMBH & CO KG (DE)
International Classes:
B24B19/26; B24B27/00; B24B21/00; B24B29/00; B24B49/12; B25J11/00; G01N21/88
Foreign References:
US20030139836A12003-07-24
US20120220194A12012-08-30
US20140087628A12014-03-27
US5394654A1995-03-07
CN105269329B2018-10-09
Attorney, Agent or Firm:
KLEINE, Hubertus et al. (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Verfahren zur Koordinierung einer Erkennung und Bearbeiten durch

Schleifen und/oder Polieren wenigstens einer Fehlstelle (1 ) mit wenigstens einem automatisch und rechnergesteuert anhand eines hinterlegten Pro gramms über die Fehlstelle (1 ) bewegbaren Schleif- oder Polierwerkzeugs (7, 8) in der Oberflächenbeschichtung eines Werkstücks (5) mit den Ver fahrensschritten:

a) Automatisches, insbesondere optisches Abtasten der Oberflächen beschichtung des Werkstücks (5) in einer Erfassungsstation (2) und Abspeichern der abgetasteten Positionsdaten in einer Datenbank, b) Erkennen der Fehlstelle (1 ) durch Vergleich der erfassten Positions daten mit abgespeicherten Solldaten des Werkstücks (5), c) Simulation möglicher Bewegungen des Schleif- oder Polierwerk

zeugs (7, 8) zur Bearbeitung der Fehlstelle (1 ),

d) Weiterleitung der bei der Simulation ermittelten Einstellungsdaten für das Schleif- oder Polierwerkzeug (7, 8) an einen Leitrechner, e) Übergabe der ermittelten Bearbeitungsdaten zum Bearbeiten der Fehlstelle (1 ) an das Schleif- oder Polierwerkzeug (7, 8), f) Bearbeiten der Fehlstelle (1 ) durch Schleifen mit dem Schleif- oder Polierwerkzeug (7, 8).

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das optische Abtasten der Oberflächenbeschichtung des Werkstücks (5) in einer Erfas sungsstation (2) mithilfe einer verfahrbaren Erfassungseinheit (6) erfolgt

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen einer Unmöglichkeit einer automatisierten Bearbeitung der Fehl stelle durch das Schleif- oder Polierwerkzeug (7, 8) in Schritt c) die Fehl stelle markiert und angezeigt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor Schritt e) das Werkstück (5) in Bearbeitungsbereiche unterteilt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbei tungsbereiche anhand der Geometrie des Werkstücks (5) und der Erreich barkeit für ein jeweiliges Schleif- oder Polierwerkzeug (7, 8) berechnet werden. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle mehrerer zu bearbeitender Fehlstellen das we nigstens eine Schleif- oder Polierwerkzeug (7, 8) so angesteuert wird, dass die Bearbeitung der Fehlstellen zeit- und wegoptimiert erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere nebeneinander angeordnete Schleif- oder Polierwerkzeuge (7, 8) zur Be arbeitung einer jeweiligen Fehlstelle gleichzeitig angesteuert werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Werkstückteilen, die in ihrer Halterung um einen vor bestimmten Weg bewegbar sind, das Schleif- oder Polierwerkzeug (7, 8) so angesteuert wird, dass das Schleif- oder Polierwerkzeug (7, 8) entspre chend der Oberflächennormale gemäß der abgespeicherten Solldaten ausgerichtet wird oder leichte Abweichungen durch sanftes Aufsetzen auf das Werkstück kompensiert werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifbearbeitung ausschließlich als Trockenschliff er folgt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Schleifbearbeitung in einer konzentrischen Schleif bahn um die Fehlstelle geschliffen wird.

1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Fehlergröße die Anzahl der Schleifvorgänge angepasst wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Polierbearbeitung der Fehlstelle ein Vielfaches der Fläche der zuvor schleifend bearbeiteten Fläche bearbeitet wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Polierbearbeitung der Fehlstelle diese durch eine Wischeinrichtung gereinigt wird.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Polierbearbeitung der Fehlstelle eine Ergebnis kontrolle durchgeführt wird.

15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , aufwei send eine Erfassungsstation (2), eine Schleifstation (3) und eine Poliersta tion (4), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Schleifwerkzeug (7) als mit einem Rechner verbundener Roboter ausgebildet ist, der eine an einem Arm des Roboters befestigte, rotierend und/oder vibrierend und/oder orbitalen bewegbare Stützeinrichtung zur Halterung eines Schleifbandes (71 ) aufweist und ein Polierwerkzeug (8) als mit einem Rechner verbundener Roboter ausgebildet ist, der einen an einem Arm des Roboters befestigten, rotierend und/oder vibrierend und/oder orbitalen bewegbaren Stützteller zur Halterung eines Polierschwammes (81 ) auf weist, wobei der Arm rechnergesteuert bewegbar ist und dass zumindest die Erfassungsstation (2) eine optische Erfassungseinheit (6) aufweist.

16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Schleif- oder Polierwerkzeu ge (7, 8) entlang einer Linearachse (32) verfahrbar ist.

17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 15 oder 1 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Schleif- oder Po lierwerkzeuge (7, 8) eine optische Erfassungseinheit (6) aufweist.

18. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Polierwerkzeug (8) eine Wischeinrichtung und/oder eine Blaseinrichtung aufweist.

Description:
Verfahren zur Koordinierung einer Erkennung und dem Bearbeiten einer Fehlstelle eines Werkstücks sowie Vorrichtung zur Durchführung des

Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Koordinierung einer Erkennung und Be arbeiten durch Schleifen und/oder Polieren wenigstens einer Fehlstelle mit we nigstens einem automatisch und rechnergesteuert anhand eines hinterlegten Programms über die Fehlstelle bewegbaren Schleif- oder Polierwerkzeugs in der Oberflächenbeschichtung eines Werkstücks nach dem Oberbegriff des An spruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Insbesondere bei Fehlstellen in lackierten Oberflächen, wie sie Karosserien von Kraftfahrzeugen aufweisen, insbesondere in Gestalt von Staubeinschlüssen, Schmutzpartikeln, Lacknasen und Kratern, die sich trotz vieler Bemühungen nicht vermeiden lassen, müssen diese Fehlstellen durch Schleifen und Polieren nachbearbeitet werden.

Insbesondere die Fehlersuche und die Fehlerklassifizierung gefundener Fehl stellen sind dabei auch für speziell ausgebildete und erfahrene Mitarbeiter äu ßerst zeitaufwändig.

Anhand der Fehlerklassifizierung wird dann das passende Schleifmittel ausge wählt und der Fehler durch manuelles Schleifen und anschließendes Polieren beseitigt.

Zum Schleifen haben sich Schleifmittel auf Unterlagen mit Mikrokörnungen bestens bewährt, die als Schleifblatt manuell oder auf handgeführten Maschi nen rotativ, exzentrisch, orbital oder durch Vibration eingesetzt werden.

Entsprechend der Fehlergröße ist es das Ziel, die erzeugte Schleifstelle mög lichst klein zu halten und mit minimaler Rautiefe für das anschließende Polieren vorzubereiten.

Für den Schleifprozess sind grundsätzlich zwei unterschiedliche Verfahren mit jeweiligen Vor- und Nachteilen bekannt. So sammelt sich beim sogenannten Trockenschliff der im Laufe eines Schleif vorgangs entstandene Schleifstaub auf dem Schleifblatt, was dazu führt, dass nur wenige Fehlstellen je Schleifblatt bearbeitet werden können.

Erfolgt das Schleifen im sogenannten Nassschliff, bei dem die Fehlstelle und/oder das Schleifblatt mit Schleifwasser benetzt wird, lassen sich wesentlich mehr Fehlstellen bearbeiten. Allerdings sollte die zu bearbeitende Fehlstelle nach dem Schleifvorgang vor dem Polieren aufgrund anhaftendem Schleifstaub oder -schlämm gereinigt werden, was vor allem an senkrechten Flächen sehr zeitaufwändig sein kann.

Zum Polieren wird eine entsprechende Menge Polierpaste auf die Schleifstelle und/oder eine Polierscheibe dosiert und die Schleifstelle mit einer Polierma schine bearbeitet.

Die Bearbeitung von Fehlstellen ist sehr zeitintensiv und anstrengend, insbe sondere wenn die Fehlstelle sich an Übergängen, gekrümmten Flächen, an Fettkanten oder angrenzend an Spalten befindet.

Bei der Bearbeitung der Fehlstelle kann es durch den Mitarbeiter zu erhebli chen Qualitätseinbußen und Mehraufwand kommen, wenn handgeführte Schleif- und Poliermaschinen schief aufgesetzt werden, wenn beispielsweise an ergonomisch ungünstigen Stellen geschliffen werden muss, eine falsche Mikrokörnung verwendet wird, das Schleifblatt falsch auf dem Stützteller positi oniert wird, das Schleifblatt nicht rechtzeitig gewechselt wird, die Schleifzeit überschritten und dadurch zu tief ausgeschliffen wird, die Mengen der Polier paste für die Schleifstelle zu groß gewählt wird und dadurch unnötige Polier pastenspritzer auf dem Werkstück wie beispielsweise einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs hinterlassen oder zu wenig Polierpaste gewählt wird und dadurch die optimale Polierwirkung ausbleibt sowie die Polierstelle durch zu viel Anpressdruck und zu langer Polierzeit zu warm wird und die Polierpaste ausflockt und Polierkringel entstehen.

Unabhängige Produkt- und Prozessaudits durch ein Qualitätsmanagement be werten regelmäßig das Verfahren und leiten Verbesserungen und Schulungen für die Mitarbeiter ein.

Aus dem Stand der Technik bekannt ist es, die Fehlersuche und die Fehlerbe arbeitung teilzuautomatisieren. Bei der Fehlersuche unterstützen Ortungsverfahren, die Position einer Fehlstel le zu bestimmen und für den weiteren Prozess zu nutzen, wobei das Ortungs verfahren teilautomatisiert oder vollautomatisch erfolgen kann.

Nach dem Stand der Technik unterscheidet man zwischen stationären Or tungsverfahren, bei dem das Werkstück, beispielsweise die Oberfläche einer endbehandelten lackierten Karosse durch die Anlage hindurch inspiziert wird und einem modularen Ortungsverfahren, bei dem das Werkstück entsprechend der Außenkontur von an einem Roboterarmen angebrachten Erfassungseinheit mit Detektor inspiziert wird.

Mit stationären Ortungsverfahren können Werkstücke in unterschiedlicher Grö ße und Ausprägung bezogen auf die Kontur inspiziert werden, wobei, dem Ver fahren geschuldet, in Schattenbereichen und an Hinterschneidungen des Werkstücks nicht inspiziert werden kann. Außerdem sind die erfassten abge tasteten Positionsdaten und die Fehlstellenklassifizierung bei solchen Verfah ren ungenauer als dies bei modularen Ortungsverfahren möglich ist.

Bei der Fehlstellenbearbeitung werden dem Mitarbeiter teilautomatisiert Schleif und Polierzeiten vorgegeben oder automatisch durchgeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass das Schleif- bzw. Polierergebnis optimiert wird, insbesondere die Fehlstellenerfassung und das automatisierte Schleifen und Polieren besser aufeinander abzustimmen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Koordinierung einer Erkennung und Be arbeiten durch Schleifen und/oder Polieren wenigstens einer Fehlstelle mit we nigstens einem automatisch und rechnergesteuert anhand eines hinterlegten Programms über die Fehlstelle bewegbaren Schleif- oder Polierwerkzeugs in der Oberflächenbeschichtung eines Werkstücks weist die folgenden Verfah rensschritte auf:

a) Automatisches, insbesondere optisches Abtasten der Oberflächenbeschich tung des Werkstücks (5) in einer Erfassungsstation (2) und Abspeichern der abgetasteten Positionsdaten in einer Datenbank, b) Erkennen der Fehlstelle (1 ) durch Vergleich der erfassten Positionsdaten mit abgespeicherten Solldaten des Werkstücks (5),

c) Simulation möglicher Bewegungen des Schleif- oder Polierwerkzeugs (7, 8) zur Bearbeitung der Fehlstelle (1 ),

d) Weiterleitung der bei der Simulation ermittelten Einstellungsdaten für das Schleif- oder Polierwerkzeug (7, 8) an einen Leitrechner,

e) Übergabe der ermittelten Bearbeitungsdaten zum Bearbeiten der Fehlstelle (1 ) an das Schleif- oder Polierwerkzeug (7, 8),

f) Bearbeiten der Fehlstelle (1 ) durch das Schleif- oder Polierwerkzeug (7, 8).

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere durch das Zusam menspiel aus automatisierter Fehlersuche und automatisiertem Schleifen und Polieren eine exaktere Abstimmung der einzelnen Verfahrensschritte deutlich verbessert.

Damit einher geht eine deutliche Zeitersparnis, da insbesondere die automati sierte Erkennung der Fehlstellen weniger Zeit in Anspruch nimmt als die manu elle oder visuelle Fehlstellenerkennung durch ausgebildetes Fachpersonal.

Darüber hinaus ist durch die automatische Koordinatenabspeicherung der er kannten Fehlstellen eine direkte Übergabe dieser Koordinaten zur Ausrichtung des Schleifwerkzeugs bzw. des Polierwerkzeugs ermöglicht.

Durch die Vorabsimulation eines Schleif- oder Poliervorgangs vor Durchführung des Schleifens bzw. Polierens ist sichergestellt, dass die jeweiligen Fehlstellen mit den zur Verfügung stehenden Schleif- oder Polierwerkzeugen automatisiert bearbeitbar sind.

Die anschließende Bearbeitung der Fehlstelle durch das Schleif- oder Polier werkzeug kann auf Basis der an einer Steuereinheit des Schleif- oder Polier werkzeuges übergebenen Bearbeitungsdaten insbesondere auf Geschwindig keit optimiert abgearbeitet werden.

Vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der Unteran sprüche.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Ver fahrens erfolgt das optische Abtasten der Oberflächenbeschichtung des Werk stücks in der Erfassungsstation mithilfe einer verfahrbaren Erfassungseinheit. Dadurch ist ermöglicht, die Genauigkeit des Ortungsverfahrens in Bezug auf Positionsdaten, Fehlergröße und Fehlerart zu erhöhen. Dies ermöglicht wiede rum eine Bearbeitung mit möglichst kleinen Schleifstellen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Ver fahrens wird bei Erkennen einer Unmöglichkeit einer automatisierten Bearbei tung der Fehlstelle durch das Schleif- oder Polierwerkzeug in Schritt c) die Fehlstelle markiert und angezeigt.

Dies hat den Vorteil, dass solche Fehlstellen von dem Schleif- oder Polierwerk zeug direkt übergangen werden, woraus eine weitere Zeitersparnis resultiert. Die nicht bearbeitbare Fehlstelle wird dem Bearbeiter auf einem Bildschirm an gezeigt, die Koordinaten dieser Fehlstelle werden abgespeichert, was ermög licht, derartige Fehlstellen nach Abarbeitung der automatisch bearbeitbaren Fehlstellen von ausgebildetem Fachpersonal durchführen zu lassen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante wird insbesondere im Falle mehrerer festgestellter Fehlstellen vor Schritt e) das Werkstück in Bear beitungsbereiche unterteilt.

Dies hat den Vorteil, dass mithilfe einer Bahnplanungs-Software eine auf Ge schwindigkeit optimierte Abarbeitung der Fehlstellen ermöglicht ist.

Die Bearbeitungsbereiche werden bevorzugt anhand der Geometrie des Werk stücks und der Erreichbarkeit für ein jeweiliges Schleif- oder Polierwerkzeug berechnet.

Dadurch kann die Koordination insbesondere im Falle mehrerer vorhandener Schleif- oder Polierwerkzeuge deutlich verbessert werden. Darüber hinaus las sen sich dadurch Kollisionen der Werkzeuge vermeiden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante wird im Falle mehre rer zu bearbeitender Fehlstellen das wenigstens eine Schleif- oder Polierwerk zeug so angesteuert wird, dass die Bearbeitung der Fehlstellen zeit- und weg optimiert erfolgt. Insbesondere werden mehrere nebeneinander angeordnete Schleif- oder Polierwerkzeuge zur Bearbeitung einer jeweiligen Fehlstelle gleichzeitig angesteuert. Dies ermöglicht die gleichzeitige Bearbeitung mehrerer Fehlstellen, was zur Folge hat, dass die Bearbeitungszeit des Werkstücks weiter reduzierbar ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante wird bei Werkstücktei len, die in ihrer Halterung um einen vorbestimmten Weg bewegbar sind, über einen Abstandssensor der Öffnungswinkel über die abgespeicherten Solldaten, beispielsweise CAD-Daten, des Werkstücks inline berechnet und bei der Fehlerbearbeitung berücksichtigt, sodass das Schleif- und Polierwerkzeug die korrekte Oberflächennormale verenden kann.

Solche Situationen treten insbesondere bei Fahrzeugkarossen mit Türen, Hau ben oder Klappen auf, die nach einer zuvor erfolgten Lackierung und Trock nung nicht in ihrer geschlossenen Position, sondern in jeweiligen Abstandshal tern nur vorfixiert sind.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante erfolgt die Schleifbear beitung ausschließlich als sogenannter Trockenschliff.

Dadurch ist eine engere Taktung der Bearbeitung der Fehlstellen ermöglicht, da der beim Schleifvorgang entstehende Schleifstaub im Schleifmittel gebun den bleibt und dadurch eine Zwischenreinigung der Schleifstelle vor dem Polie ren entfallen kann.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante wird bei der Polierbear beitung der Fehlstelle ein Vielfaches der Fläche der zuvor schleifend bearbeite ten Fläche bearbeitet, was insbesondere den Vorteil einer geringeren Hitze entwicklung im Bereich der Polierstelle mit sich bringt und dadurch ein Ausflo cken oder dergleichen eines eingesetzten Poliermittels verhindert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens weist eine Erfassungsstation, eine Schleifstation und eine Poliersta tion auf. Wenigstens ein Schleifwerkzeug ist als mit einem Rechner verbunde ner Roboter ausgebildet, der eine an einem Arm des Roboters befestigte, rotie rend und/oder vibrierend und/oder orbitalen bewegbare Stützeinrichtung zur Halterung eines Schleifbandes aufweist sowie ein Polierwerkzeug, das als mit einem Rechner verbundener Roboter ausgebildet ist, der einen an einem Arm des Roboters befestigten, rotierend und/oder vibrierend und/oder orbitalen be wegbaren Stützteller zur Halterung eines Polierschwammes aufweist, wobei der Arm rechnergesteuert bewegbar ist. Der Einsatz eines Schleifbandes ist dabei für den Trockenschliff besonders ge eignet, da ein solches Schleifband sich taktweise nach jeder Bearbeitung einer Fehlstelle verstellen lässt, so dass für jede zu bearbeitende Fehlstelle ein un benutztes Flächenstück des Schleifbandes zur Verfügung steht und so eine gleichbleibende Qualität der Schleifbearbeitung für jede Fehlstelle ermöglicht.

Das wenigstens eine Schleif- oder Polierwerkzeug ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante entlang einer Linearachse verfahrbar, was eine größere Reichweite des Schleif- oder Polierwerkzeugs ermöglicht.

Das Polierwerkzeug weist nach einer bevorzugten Ausführungsvariante eine Wischeinrichtung und/oder eine Blaseinrichtung und ggfs eine Erfassungsein heit auf. Die Wischeinrichtung ermöglicht damit ein automatisiertes Wischen der Polierstelle. Die Blaseinrichtung ermöglicht eine weitere Kühlung der Po lierstelle durch Einblasen von Druckluft insbesondere in den Polierschwamm. Die Erfassungseinheit ermöglicht eine Ergebniskontrolle.

Insbesondere durch den Wegfall der Lichttunnel, die im Stand der Technik für die manuelle Bearbeitung der Fehlstellen durch Schleifen, Polieren und Wi schen der Polierstelle sowie der Ergebniskontrolle erforderlich sind, den deut lich geringerem Reinigungsaufwand, der sich durch den Trockenschliff ergibt, eine verschnittoptimierte Form des Schleifmittels als Band anstelle eines Schleifblattes, den Wegfall von weiteren erforderlichen Veredlungsschritten für die Befestigung des Schleifmittels durch die verwendete Vakuumbefestigung, einen geringeren Verbrauch an Polierpasten durch exakt abgestimmte Dosie rung durch den Polierschwamm hindurch sowie einem bedeutend geringeren Raumbedarf, sind Ökobilanz und Nachhaltigkeit mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung stark verbessert.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der beiliegen den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsvariante ei ner erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung eines er findungsgemäßen Verfahrens

Fig. 2 eine Seitenansicht auf die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung und Fig. 3, 4 und 5 jeweilige perspektivische Ansichten eines Details der in den Fig.

1 und 2 gezeigten Vorrichtung

In der nachfolgenden Figurenbeschreibung beziehen sich Begriffe wie oben, unten, links, rechts, vorne, hinten usw. ausschließlich auf die in den jeweiligen Figuren gewählte beispielhafte Darstellung und Position der Erfassungsstation, Polierstation, Schleifstation, des Schleifwerkzeuges, des Polierwerkzeuges, des Werkstücks und dergleichen. Diese Begriffe sind nicht einschränkend zu verstehen, d.h., durch verschiedene Arbeitsstellungen oder die spiegelsymmet rische Auslegung oder dergleichen können sich diese Bezüge ändern.

In den Figuren 1 und 2 ist mit dem Bezugszeichen 1 insgesamt eine Ausfüh rungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Erkennen und Bearbeiten durch Schleifen und/oder Polieren wenigstens einer Fehlstelle 1 mit wenigstens einem automatisch und rechner gesteuert anhand eines hinterlegten Programms über die Fehlstelle 1 beweg baren Schleif- oder Polierwerkzeugs 7, 8 in der Oberflächenbeschichtung eines Werkstücks 5 bezeichnet.

Wie in den Figuren 1 und 2 erkennbar ist, weist die Vorrichtung eine Erfas sungsstation 2, eine Schleifstation 3 und eine Polierstation 4 auf. Die einzelnen Stationen sind über ein Schienensystem 9 miteinander verbunden, auf dem die zu bearbeitenden Werkstücke 5, beispielsweise in Gestalt von Karosserieteilen eines Kraftfahrzeugs von Station zu Station verfahrbar und zu den einzelnen Stationen getaktet zugeführt werden können.

Die Erfassungsstation 2 weist, wie in den Figuren 1 , 2 und 3 dargestellt ist, zwei Roboter mit jeweiligen Roboterarmen auf, an deren Ende eine optische Abtasteinrichtung befestigt ist. Bevorzugt weist die optische Abtasteinrichtung eine elektromagnetische Strahlungsquelle auf, die auf das Werkstück 5 gerich tet wird, sowie eine Detektoreinheit 61 , mit der die von dem Werkstück 5 reflek tierten Strahlen erfasst und nachfolgend ausgewertet werden.

Die optische Abtasteinrichtung 6 kann mithilfe des beweglichen Roboterarms sämtliche Bereiche der Oberfläche des Werkstücks 5 optisch erfassen.

Zur Ansteuerung des Roboterarms dient bevorzugt über ein übergeordneter Leitrechner mit einer an diesen angeschlossenen Datenbank, in der Relativko ordinaten der abzutastenden Oberfläche des Werkstücks 5 abgespeichert sind. Anhand der Relativkoordinaten der Oberfläche des Werkstücks 5 werden Sperrbereiche bezogen auf das Werkstück 5 fest hinterlegt oder automatisiert beispielsweise entlang von Rändern des Werkstücks 5, entlang von Fettkanten von als Karossenmodule ausgebildeten Werkstücke 5 sowie in engen Radien des Werkstücks 5 im Vorfeld bestimmt. Alle erforderlichen Parametervariablen sind dabei für die Bearbeitungsbewegung der Roboter hinterlegt und werden auf die jeweilige Fehlergröße abgestimmt. Für die Parametervariablen sind Grenzwerte hinterlegt, die für einen kontinuierlichen Verbesserungsprozess veränderbar sind.

Die optische Abtasteinrichtung 6 tastet die Oberfläche des Werkstücks 5 vor zugsweise durch Beaufschlagen mit einem Lichtstrahl ab. Die reflektierte Strah lung wird dabei mit einem Detektor erfasst und aufgefundene Fehlstellen auf der Oberfläche des Werkstücks 5 digital in einer zweiten Datenbank abgespei chert.

Bei der Abspeicherung werden dabei die Positionsdaten und gegebenenfalls eine Fehlergewichtung abgespeichert. Zusammen mit der zuvor genannten Da tenbank des Leitrechners, in der die Relativkoordinaten der Oberfläche des Werkstücks 5 abgespeichert sind, werden die erfassten Fehlstellendaten mit den hinterlegten Relativkoordinaten des Werkstücks 5 verglichen und zur be vorstehenden weiteren automatisierten Abarbeitung, sprich der Schleifbehand lung und der anschließenden Polierbehandlung, abgestimmt.

Je nach zu bearbeitendem Werkstück ist es auch denkbar, nur einen Roboter mit daran befestigter Fehlererkennungseinrichtung in der Erfassungsstation 2 vorzusehen oder auch mehr als zwei solcher Roboter.

Es ist auch denkbar, je nach Werkstückgröße oder zur Erhöhung der Genauig keit des Ortungsverfahrens in Bezug auf Positionsdaten, Fehlergröße und Feh lerart, die oder eine weitere Erfassungseinheit am Schleifwerkzeug selbst zu montieren.

Durch die Verfahrbarkeit der optische Abtasteinrichtung 6 der Erfassungsstati on 2 können auch Werkstückbereiche abgetastet werden, die von stationären Ortungsanlagen nicht geprüft werden können, wie beispielsweise Schattenbe reiche oder Hinterschneidungen des Werkstücks. Es ist auch denkbar, ausschließlich die Fehlerposition zu erfassen, wodurch auf eine umfangreiche und teure Lagerkennung des Trägerfahrzeug und des Werkstücks verzichtet werden kann.

In diesem Fall würde die Erfassungseinheit vorab den Fehlerbereich optisch abtasten und die genaueren Daten im Schritt b) zur weiteren Bearbeitung ge nutzt.

Wie in den Figuren 1 , 2 und 4 dargestellt, sind in der zur Erfassungsstation 2 benachbarten Schleifstation 3 ebenfalls zwei Roboter angeordnet. Die Roboter sind im hier gezeigten Ausführungsbeispiel entlang einer Linearachse 32 ver fahrbar. Denkbar ist auch, die Roboter der Erfassungsstation 2 und/oder der Polierstation 4 auf solche Linearachsen 32 aufzusetzen. Denkbar ist ebenfalls, die Roboter der Schleifstation 3 ortsfest, aber rotierbar in der Schleifstation 3 anzuordnen.

Vor der Ansteuerung der Schleifwerkzeuge 7 der Schleifstation 3 durch den Leitrechner erfolgt vorab eine Simulation möglicher Bewegungen des Schleif werkzeugs 7 zur Bearbeitung der jeweiligen Fehlstelle.

Wird bei einer solchen Simulation festgestellt, dass eine automatische Bearbei tung der Fehlstelle durch das Schleifwerkzeug 7 nicht möglich ist, beispielswei se aufgrund einer für die automatische Bearbeitung ungünstige Position der Fehlstelle, so werden die Koordinaten dieser Fehlstelle an den Leitrechner übergeben und einem Mitarbeiter vorzugsweise auf einem Bildschirm visuali- siert dargestellt.

Ergibt die Simulation, dass die Fehlstelle automatisch bearbeitet werden kann, werden die Positionsdaten dieser Fehlstelle an den Leitrechner zur weiteren Schleifbearbeitung weitergeleitet. Dabei wird das Schleifwerkzeug 7 und der Roboterarm, an dem das Schleifwerkzeug 7 befestigt ist, in die vorgesehene Position gebracht, um die Fehlstelle schleifend zu bearbeiten.

Sofern, wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, mehrere Roboter mit jeweiligen Schleifwerkzeugen 7 in der Schleifstation 3 angeordnet sind, erfolgt bevorzugt vor der Übergabe der ermittelten Bearbeitungsdaten zum Bearbeiten der Fehl stelle an das Schleifwerkzeug 7 eine Unterteilung des Werkstücks 5 in mehrere Bearbeitungsbereiche. Diese Bearbeitungsbereiche werden dabei anhand der Geometrie des Werk stücks 5 und der Erreichbarkeit für ein jeweiliges Schleifwerkzeug 7 berechnet. Anschließend wird das zeit- und weggünstigste Schleifwerkzeug 7 so ange steuert, dass die Bearbeitung der Fehlstelle zeit- und wegoptimiert erfolgt.

Bei der Schleifbearbeitung wird bevorzugt in konzentrischen Schleifbahnen um die Fehlstelle geschliffen.

Insbesondere erfolgt die Berechnung der Ansteuerung der Schleifwerkzeuge 7 und im nachfolgenden Polierverfahren auch der Polierwerkzeuge 8 mithilfe ei ner Software derart, dass eine auf Geschwindigkeit optimierte Abarbeitung der Fehlstelle des zu bearbeitenden Werkstücks 5 erfolgt.

Bei der Abarbeitung der Fehlstellen wird darüber hinaus berücksichtigt, dass im Falle mehrerer gleichzeitig arbeitender Schleif- oder Polierwerkzeuge die Fehl stellen parallel bearbeitet werden können, ohne dass es zu Kollisionen der Schleif- oder Polierwerkzeuge bzw. der Roboter und der Roboterarme, an de nen jeweils ein solches Schleif- oder Polierwerkzeug angeordnet ist, kommt.

Bevorzugt erfolgt nach erfolgter Schleifbearbeitung eine Auswertung durch den Leitrechner anhand statistischer Verfahren, um die Automatisierung der Abar beitung der Fehlstellen insbesondere durch Reduzierung von Bearbeitungs schritten weiter zu verbessern.

Gleiches gilt im Wesentlichen auch für die Polierbearbeitung der Fehlstellen in der der Schleifstation 3 benachbarten Polierstation 4.

Bei Werkstückteilen, die in ihrer Halterung um einen vorbestimmten Weg be wegbar sind, wird das Schleif- oder Polierwerkzeug entsprechend ausgerichtet oder es kompensiert leichte Abweichungen durch sanftes Aufsetzen auf das Werkstückteil des Werkstücks 5.

Solche Situationen treten beispielsweise bei Fahrzeugkarossen mit Türen, Hauben oder Klappen auf, die nach einer zuvor erfolgten Lackierung und Trocknung nicht in ihrer geschlossenen Position, sondern in jeweiligen Ab standshaltern nur vorfixiert sind und sich unter Ausübung eines Drucks in die geschlossene Position bewegen lassen.

So werden vorzugsweise bei Öffnungspositionen eines zu bearbeitenden Teil stücks des Werkstücks 5 von bis zu 1 ° solche Abweichungen von den abge- speicherten Koordinaten durch sanftes Aufsetzen der Bearbeitungswerkzeuge auf das zu bearbeitende Teilstück des Werkstücks 5 in Normalenrichtung kom pensiert.

Alternativ ist es auch möglich, den Öffnungswinkel über einen vorgeschalteten Abstandssensor vor dem Aufsetzen insbesondere des Schleifwerkzeugs 7 zu berechnen und so bei der Schleifbearbeitung zu berücksichtigen.

Wie in Figur 4 dargestellt, werden für den Schleifvorgang bevorzugt Schleif werkzeuge 7 eingesetzt, die im Trockenschliff arbeiten können. Dazu weist das Schleifwerkzeug 7 bevorzug ein Schleifband 71 auf, das nach jedem erfolgten Schleifvorgang so weit verschoben wird, dass für den folgenden Schleifvorgang ein noch unbenutzter Teil des Schleifbandes genutzt wird. Das Schleifband 71 ist dabei bevorzugt durch Vakuum an einem Stützteller des Schleifwerkzeugs 7 gehalten.

Dies ermöglicht, dass eine Zwischenreinigung der Schleifstelle vor dem Polie ren entfallen kann, da die Umgebung der Fehlstelle komplett staubfrei ist und das Wechseln des Schleifmittels beispielsweise in Pausenzeiten erfolgen kann.

Die hier eingesetzte Mikrokörnung wird auf die verwendete Polierpaste abge stimmt. Als Mikrokörnung wird dabei bevorzugt eine Feinstkörnung außerhalb der FEPA-P Reihe eingesetzt, deren max. Rautiefe kleiner 0,5pm beträgt.

Bei der schleifenden Bearbeitung wird bevorzugt für alle Fehlerarten oder - großen die gleiche Mikrokörnung eingesetzt. Bei größeren Fehlern wird dabei mehrmals, jedoch stets mit einem unbenutzten Schleifmittel geschliffen, wobei sich die Schleifbewegung der Fehlergröße anpasst. Durch den Einsatz eines unbenutzten Schleifmittels liegt die Rautiefe der Schleifstelle auch bei der Be arbeitung von größeren Fehlern in einem engen Toleranzfeld.

Wie weiter in Figur 5 erkennbar ist, weist das Polierwerkzeug 8 eine an einem Roboterarm befestigte Poliereinrichtung auf mit einem Polierschwamm, durch den das Poliermittel, insbesondere in Gestalt einer Polierpaste, hindurch zu- führbar ist. Denkbar ist auch, das Poliermittel direkt auf die Schleifstelle oder in den Polierschwamm selbst zuzuführen. Eine zeitaufwändige Benetzung der Polierschwammoberfläche kann dadurch entfallen, dass nach einem Wechsel des Polierschwammes die Polierpasten dosierung einmalig mindestens verdreifacht wird.

Denkbar ist auch, den Polierschwamm nach Gebrauch mit Hilfe eines Pad- washers aufzubereiten und weiter zu nutzen. Entsprechend einer Prozessvari ablen erfolgt ein Auswechseln des Polierschwamms dann bevorzugt nach der dritten Reinigung.

Die Fläche der Polierbearbeitung an der jeweiligen Fehlstelle ist bevorzugt über ein Mehrfaches größer als die Fläche der zuvor schleifend bearbeiteten Fläche. Insbesondere in der zweiten Hälfte der Polierzeit kann dadurch die Hitzeent wicklung durch Änderung des Anpressdrucks und durch Kühlung mittels Druck luft in den Polierschwamm minimiert werden.

Des Weiteren weist das Polierwerkzeug 8 bevorzugt eine Wischeinrichtung, beispielsweise in Gestalt eines Mikrofasertuches oder eines Reinigungs schwamms auf, um ein automatisches Wischen der Polierstelle zu ermögli chen. Die Wischeinrichtung ist dabei bevorzugt zusammen mit der Polierein richtung 8 an einem Roboterarm befestigt, wobei die Wischeinrichtung schwenkbar ausgeführt ist.

Darüber hinaus weist das Polierwerkzeug 8 bevorzugt eine Blaseinrichtung auf, mit der Druckluft zur Kühlung der Polierstelle auf diese aufbringbar ist. Insbe sondere für eine enge Taktung, bei der das Poliermittel auf die Schleifstelle in den Polierschwamm selber oder durch den Polierschwamm hindurch der Schleifstelle zugeführt wird, eine beim Polieren entstehende Hitzeentwicklung insbesondere durch Änderung des Anpressdrucks des Polierschwamms auf die zu polierende Stelle und durch Kühlung mittels der zuvor erwähnten Druckluft minimierbar ist.

Denkbar ist auch, dass eine am Polierwerkzeug montierte Erfassungseinheit 6 die bearbeiteten Stellen optisch abtastet und für die Ergebniskontrolle nutzt. Bezugszeichenliste

1 Fehlstelle

2 Erfassungsstation

3 Schleifstation

32 Werkzeugschiene / Linearachse

4 Polierstation

5 Werkstück

6 Erfassungseinheit

61 Detektor

7 Schleifwerkzeug

71 Schleifband

8 Polierwerkzeug

81 Polierschwamm

9 Schienensystem