DE102008018881A1 - Method for applying e.g. adhesive, at work piece i.e. component, of body of motor vehicle, involves controlling opening and closing of application valve at opening and closing time by valve control unit for applying material seam - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen eines viskosen Materials auf ein Werkstück gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zum Auftragen eines viskosen Materials auf ein Werkstück gemäß Oberbegriff des Anspruchs 13.The The invention relates to a method for applying a viscous material on a workpiece according to the preamble of claim 1 and a device for applying a viscous Material on a workpiece according to the generic term of claim 13.
Solche Verfahren und Vorrichtungen finden ihre Anwendung insbesondere bei der Herstellung von Fahrzeugkarosserien. Ein Roboter bewegt das Auftragsventil einer Auftragsvorrichtung entlang einer Auftragsbahn relativ zu einem Werkstück, das in diesem Fall ein Karosserieteil ist. Aus dem Auftragsventil wird auf die Auftragsbahn beispielsweise Klebstoff appliziert, der aus einer Klebstoffraupe oder aus mehreren Klebstoffraupen bestehen kann, welche im Abstand zueinander durch Lücken getrennt auf dem Werkstück angeordnet sind. Insbesondere dienen Klebstoffraupen der Erhöhung der Festigkeit der Verbindung zweier Werkstücke, die durch Schweißpunkte oder Schweißnähte miteinander verbunden sind. Dabei ist es besonders vorteilhaft, die Schweißpunkte auf der Auftragsbahn anzubringen, wozu der Klebstoff jedoch vor dem Verschweißen aufgetragen werden muss. Bei den herkömmlichen Verfahren wird das Auftragsventil durch die Robotersteuereinheit angesteuert, welche auch die Bewegung des Roboters, und damit der Auftragsvorrichtung, relativ zum Werkstück steuert. Deren Rechenkapazität reicht nicht aus, das Auftragsventil für den Auftrag einer kurzen Klebstoffraupe oder von mehreren kurzen Klebstoffraupen mit kurzen Lücken ausreichend schnell anzusteuern, wenn die Relativgeschwindigkeit zwischen der Auftragsvorrichtung und dem Werkstück entsprechend hoch ist. Ein Materialauftrag, bei dem kurze Raupen zwischen Schweißpunkten angeordnet werden, ist mit den herkömmlichen Verfahren somit nur dann möglich, wenn die Relativgeschwindigkeit zwischen der Auftragsvorrichtung und dem Werkstück deutlich unter die üblichen 300 bis 500 mm pro Sekunde abgesenkt wird. Eine solche Absenkung der Geschwindigkeit verlangsamt jedoch die Fertigung erheblich und ist daher inakzeptabel. Auch der Auftrag einzelner kurzer Klebstoffraupen ist – unabhängig davon, ob zwischen ihnen definierte Lücken angeordnet werden – nur bei einer Absenkung der Relativgeschwindigkeit möglich.Such Methods and devices find particular application the manufacture of vehicle bodies. A robot moves the order valve an applicator along a job path relative to a workpiece, which in this case is a body part. From the order valve is applied to the job path, for example, adhesive, the consist of a bead of adhesive or of several beads of adhesive can, which are spaced apart by gaps on the workpiece arranged are. In particular, adhesive beads serve to increase the Strength of the connection of two workpieces by welding points or welds with each other are connected. It is particularly advantageous, the welds to install on the job path, including the adhesive before welding must be applied. In the conventional method, the Order valve controlled by the robot control unit, which also the movement of the robot, and thus of the applicator, relative to the workpiece controls. Their computing capacity is not enough, the order valve for the order of a short Adhesive bead or of several short adhesive beads with short Gaps to drive sufficiently fast, if the relative speed between the applicator and the workpiece is correspondingly high. One Material application, in which short beads between welds Thus, with the conventional methods is only possible then possible when the relative speed between the applicator and the workpiece well below the usual 300 to 500 mm per second is lowered. Such a reduction however, the speed of production slows down considerably is therefore unacceptable. Also the order of individual short adhesive beads is - regardless of whether there are gaps between them be arranged - only possible with a lowering of the relative speed.
Bei den herkömmlichen Verfahren werden somit meist lange kontinuierliche Klebstoffstränge auf die Auftragsbahn aufgebracht. Dies hat zur Folge, dass bei der Herstellung der Schweißverbindungen der elektrisch isolierende Klebstoff an den Schweißpunkten erst durch Zusammenpressen der Werkstücke durch die Schweißzangen verdrängt werden muß. Kann der Klebstoff am Schweißpunkt nicht vollständig verdrängt werden, ist es dem Zufall überlassen, ob eine entsprechend stabile Schweißverbindung an diesem Punkt hergestellt werden kann. Desweiteren verdampft der Klebstoff beim Schweißen und verbrennt bei den erreichten Temperaturen von deutlich über 1000°C. Dabei werden unkontrolliert Dämpfe und Gase freigesetzt, die gesundheitsschädlich sein können und die deshalb in einer Fertigungshalle aufwendige Absauganlagen erfordern. Schließlich stellt der Klebstoffauftrag an den Schweißpunkten eine unnötige Materialverschwendung dar.at the conventional one Processes are thus usually long continuous adhesive strands on the Application track applied. As a result, in the production the welded joints of the electrically insulating adhesive at the welding points only by pressing together the workpieces through the welding guns repressed must become. Can the glue at the welding point not completely repressed it is left to chance, whether a suitably stable welded joint at this point can be produced. Furthermore, the adhesive evaporates during Welding and burns at the temperatures reached well above 1000 ° C. there become uncontrolled vapors and released gases that can be harmful to health and which therefore require consuming extraction systems in a production hall. After all The application of glue at the welding points is an unnecessary waste of material represents.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass auch kurze Materialraupen einzeln oder in kurzer Abfolge unabhängig von der Relativgeschwindigkeit zwischen der Auftragsvorrichtung und dem Werkstück zuverlässig auf ein Werkstück aufgebracht werden können.It is therefore an object of the invention, a method and an apparatus of the type mentioned in such a way that even short Material beads individually or in short succession regardless of the relative speed between the applicator and the workpiece reliable on a workpiece can be applied.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Mit dem Verfahren gemäß Anspruch 2 können kurze Materialraupen hintereinander in kurzen definierten Abständen aufgebracht werden. Vorteil hafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren abhängigen Ansprüche.The The object is achieved by a Method with the features of claim 1 and a device solved with the features of claim 13. With the method according to claim 2 can short material beads applied one behind the other at short defined intervals become. Advantageous developments of the invention are the subject the other dependent Claims.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Steuerung des Roboters und die Steuerung des Öffnungs- und Schließvorgangs des Auftragsventils zu entkoppeln. Die Robotersteuereinheit ist dann lediglich für die Bewegung der Auftragsvorrichtung relativ zum Werkstück verantwortlich. Diese Bewegung, die entlang einer komplizierten dreidimensionalen Auftragsbahn stattfinden kann, lastet auch moderne Robotersteuereinheiten in der Regel fast vollständig aus. Zudem kann die Signalübertragung von der Robotersteuereinheit an das Auftragsventil nicht deterministisch, also nicht mit der gewünschten zeitlichen Genauigkeit stattfinden. Für das Auftragsventil ist eine gesonderte Ventilsteuereinheit vorgesehen, die für die Ansteuerung des Auftragsventils zum Öffnen und Schließen verantwortlich ist. Sie muß lediglich vor Beginn des Materialauftrags mit den Solldaten für die Längen und Abstände der Materialraupen versehen werden. Die Abstände zwischen den Materialraupen werden dabei vom Durchmesser der zwischen den Materialraupen anzubringenden Schweißpunkte bestimmt. Hinzu kommt ein Sicherheitsabstand zwischen der Materialraupe und dem Schweißpunkt, so dass ein Verdampfen oder gar Verbrennen des aufgebrachten Materials beim Herstellen der Schweißverbindung zumindest reduziert wird. Von der Robotersteuereinheit erhält die Ventilsteuereinheit während des Materialauftrags Daten, die die Relativgeschwindigkeit zwischen der Auftragsvorrichtung und dem Werkstück charakterisieren, und kann somit die Zeitpunkte berechnen, zu denen das Auftragsventil zum Öffnen und zum Schließen anzusteuern ist, um die gewünschten Materialraupen zu erhalten.Of the The invention is based on the idea of controlling the robot and the control of the opening and closing to decouple the order valve. The robot control unit is then only for the movement of the applicator relative to the workpiece responsible. This movement, along a complicated three-dimensional Order track can take place, also loads modern robot control units usually almost complete out. In addition, the signal transmission from the robot control unit to the order valve non-deterministic, So not with the desired temporal accuracy take place. For the order valve is a separate valve control unit provided for the control of the order valve to open and closing responsible for. It only has to before starting the material order with the nominal data for the lengths and distances the material beads are provided. The distances between the material beads be attached to the diameter of the between the material beads welds certainly. In addition, there is a safety distance between the material bead and the welding point, allowing evaporation or even burning of the applied material when making the weld at least reduced. From the robot control unit receives the valve control unit while of the material order data showing the relative speed between characterize the applicator and the workpiece, and thus can calculate the times at which the order valve opens and to close is to drive to the desired To get material caterpillars.
Das Auftragsventil ist vorteilhaft als Nadelventil ausgebildet, und seine Nadel wird durch Beaufschlagung eines mit ihr verbundenen Kolbens mit Druckluft zum Öffnen von einem Ventilsitz abgehoben und zum Schließen auf den Ventilsitz gedrückt. Diese Maßnahme verkürzt die Schaltzeit des Auftragsventils gegenüber den beim Klebstoffauftrag bisher verwendeten Nadelventi len, die mittels Druckluftbeaufschlagung des Kolbens geöffnet und durch die Rückstellkraft einer Feder geschlossen werden. Dabei wird die Druckluft vorteilhaft zum Öffnen bzw. zum Schließen in eine Kolbenkammer eingeleitet, und die Kolbenkammer wird unmittelbar nach dem Öffnen bzw. Schließen wieder entlüftet. Das Entlüften der Kolbenkammer kurz nach dem Schalten des Auftragsventils bewirkt, dass die Druckluft nicht erst beim nächsten Schalten zeitaufwendig aus der Kolbenkammer entweichen muß, so dass die Schaltzeit weiter verkürzt wird. Bei den somit verwirklichten kurzen Schaltzeiten verbleibt die Nadel durch ihre Trägheit auch nach dem Entlüften der Kolbenkammer ausreichend zuverlässig in ihrer Position.The Order valve is advantageously designed as a needle valve, and his needle is being pressurized by applying one to it Piston with compressed air to open lifted from a valve seat and pressed to close on the valve seat. These measure shortened the switching time of the order valve compared to the adhesive application so far used Nadelventi len, by means of compressed air of the Piston open and by the restoring force to be closed by a spring. The compressed air is advantageous to open or to close introduced into a piston chamber, and the piston chamber is immediately After opening or Close again vented. Bleeding the Piston chamber causes shortly after switching the order valve, that the compressed air is not time consuming at the next switching must escape from the piston chamber, so that the switching time continues shortened becomes. In the thus realized short switching times remains the needle by its inertia even after venting the piston chamber sufficiently reliable in position.
Vorzugsweise sendet die Robotersteuereinheit zu Beginn und zum Ende der Bewegung der Auftragsvorrichtung, also am Startpunkt und am Endpunkt der Auftragsbahn, jeweils ein Signal an die Ventilsteuereinheit, wodurch diese zu Beginn aktiviert und zum Ende deaktiviert wird. Es ist möglich, dass die Solldaten für die Längen und Abstände der Materialraupen vor Beginn des Materialauftrags von Hand in den Datenspeicher der Ventilsteuereinheit eingegeben werden. Es wird jedoch bevorzugt, dass die Solldaten mittels eines Datenverarbeitungsprogramms generiert und in den Datenspeicher der Ventilsteuereinheit eingelesen werden. Hierzu kommt insbesondere die Generierung der Solldaten mittels eines CAD-Programms in Frage. Genauso ist es möglich, von Hand in den Datenspeicher eingegebene Solldaten, beispielsweise zur Änderung der vom CAD-Programm vorgegebenen Daten, wiederum mittels einer Rückkopplung in einen Datenspeicher des CAD-Systems zu überführen.Preferably sends the robot controller at the beginning and at the end of the movement the applicator, ie at the starting point and at the end of the Job path, each a signal to the valve control unit, thereby This is activated at the beginning and deactivated at the end. It is possible that the target data for the lengths and distances the material beads before starting the material application by hand in the Data memory of the valve control unit are entered. It will however, preferred that the target data by means of a data processing program generated and read into the data memory of the valve control unit become. In particular, this is the generation of the target data by means of a CAD program in question. It is equally possible from Hand entered into the data store target data, for example to change the data provided by the CAD program, again by means of a feedback into a data memory of the CAD system.
Zweckmäßig fließt die Schaltzeit des Auftragsventils, die von seiner Ansteuerung bis zu seinem Öffnen bzw. bis zu seinem Schließen verstreicht, in die Berechnung der Öffnungs- und Schließzeitpunkte ein. Dabei kann eine vorab bestimmte Schaltzeit im Datenspeicher der Ventilsteuereinheit gespeichert sein. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird die Stellung der Nadel mittels eines Sensors zeitabhängig gemessen und an die Ventilsteuereinheit übermittelt. Die Ventilsteuereinheit berechnet dann stets aufs Neue die Dauer der Schaltzeit und lässt diese in die Berechnung der Öffnungs- und Schließzeitpunkte einfließen. Im Laufe des Betriebs kann sich die Schaltzeit des Auftragsventils durch Verschleiß oder durch Aushärten von Klebstoff verändern. Diese Veränderung liegt regelmäßig im Bereich weniger Millisekunden und ist beim Auftrag langer Materialraupen wenig relevant. Beim Auftrag von kurzen Materialraupen, die in kurzen Abständen zueinander angeordnet werden, wobei das Auftragsventil für Zeiträume in der Größenordnung von 10 Millisekunden geöffnet bzw. geschlossen wird, sind solche Änderungen der Schaltzeit jedoch hoch relevant. Ist die Schaltzeit des Auftragsventils der Ventilsteuereinheit bekannt, kann diese den Öffnungs- bzw. Schließvorgang um die entsprechende Zeit früher starten, so dass auch nach längerem Betrieb die Materialraupen und deren Abstände zueinander in der gewünschten Genauigkeit erhalten werden können. Für die Bestimmung der Schaltzeit ist es ausreichend, wenn der Sensor ein Signal an die Ventilsteuereinheit übermittelt, wenn die Nadel ihre Endstellungen erreicht und verlässt. Eine präzisere Messung des Öffnungs- und Schließverhaltens des Auftragsventils erhält man, wenn die Stellung der Nadel in vorbestimmten, kurzen Zeitabständen oder kontinuierlich mit einem analogen Sensor gemessen wird. Vorteilhaft wird ein Fehlersignal erzeugt, wenn die ermittelte Schaltzeit einen vorgegebenen Wert überschreitet. Das Fehlersignal kann anzeigen, dass das Auftragsventil ausgetauscht werden muss. Es können auch verschiedene Fehlersignale beim Überschreiten verschiedener vorgegebener Werte vorgesehen sein, die den fortlaufenden Verschleiß des Auftragsventils wiedergeben.The switching time expediently flows the order valve, from its activation to its opening or until its closing in the calculation of the opening and closing times one. In this case, a predetermined switching time in the data memory the valve control unit to be stored. According to an advantageous development of the method, the position of the needle by means of a sensor time-dependent measured and transmitted to the valve control unit. The valve control unit then calculates again and again the duration of the switching time and leaves this into the calculation of the opening and closing times incorporated. During operation, the switching time of the application valve may change through wear or by curing change from adhesive. This change lies regularly in the field less milliseconds and is when ordering long material caterpillars little relevant. When ordering short material caterpillars in short intervals arranged to each other, wherein the order valve for periods in the Magnitude open from 10 milliseconds or closed, however, are such changes in the switching time highly relevant. Is the switching time of the order valve of the valve control unit known, this can be the opening or closing process at the appropriate time earlier start, so even after a long time Operation the material beads and their distances from each other in the desired Accuracy can be obtained. For the Determining the switching time, it is sufficient if the sensor is a signal transmitted to the valve control unit, when the needle reaches and leaves its end positions. A precise Measurement of the opening and closing behavior of the order valve one, if the position of the needle in predetermined, short time intervals or continuously measured with an analogue sensor. Advantageous an error signal is generated when the determined switching time exceeds specified value. The error signal may indicate that the order valve has been replaced must become. It can also different error signals when exceeding different predetermined values are provided, the continuous wear of the order valve play.
Als Ventil kommt vorzugsweise ein Nadelventil zum Einsatz, das eine Auftragsdüse für das viskose Material und eine zur Auftragsdüse führende, an einen Vorratsbehälter anschließbare, zumindest teilweise durch seinen Ventilkörper verlaufende Zuführleitung aufweist. Dabei ist die Zuführleitung im Ventilkörper in mindestens zwei in die Auftragsdüse mündende Zuführkanäle geteilt, wobei jeder der Zuführkanäle mindestens eine im Ventilkörper gela gerte, zum Schließen des Zuführkanals auf einen Ventilsitz wirkende Nadel aufweist. Ein solches Nadelventil weist eine erheblich kürzere Schaltzeit zum erneuten Öffnen auf. Hintergrund ist, dass jedes Ventil eine sogenannte Totzeit aufweist, während der es nach seinem Schließen nicht wieder geöffnet werden kann. Die Totzeit wird beispielsweise dadurch bedingt, dass nach dem Schließen des Ventils durch Druckluftbeaufschlagung des mit der Nadel verbundenen Kolbens erst die Kolbenkammer entlüftet werden muß, bevor die Nadel wieder vom Ventilsitz abgehoben werden kann. Auch die Schaltzeit eines Magnetventils, das die Druckluftzufuhr steuert, ist zu berücksichtigen. Weist das Nadelventil zwei Zuführkanäle auf, so kann der Materialauftrag wahlweise durch Öffnen eines der beiden Zuführkanäle erfolgen. Dies hat zur Folge, dass bereits eine sehr kurze Zeit nach dem Schließen des ersten Zuführkanals der zweite Zuführkanal geöffnet und der Materialauftrag fortgesetzt werden kann. Hierdurch können sehr kurze Lücken zwischen den Materialraupen erzielt werden.When Valve is preferably a needle valve is used, the one applicator for the viscous material and a job nozzle leading, connectable to a reservoir, at least partially through its valve body extending supply line having. Here is the supply line in the valve body divided into at least two feed channels opening into the application nozzle, each of the Feed channels at least one in the valve body Gela larked, to close of the feed channel having a valve seat acting needle. Such a needle valve points a considerably shorter one Switching time for reopening on. Background is that each valve has a so-called dead time while, while it after its closing not open again can be. The dead time is caused, for example, by that the closing of the valve by pressurizing the valve connected to the needle Piston first the piston chamber must be vented before the needle can be lifted off the valve seat again. Also the Switching time of a solenoid valve that controls the compressed air supply, is taken into account. If the needle valve has two supply channels, so the material application can be done either by opening one of the two feed channels. This has the consequence that a very short time after closing the first feed channel the second feed channel open and the material order can be continued. This can be very short gaps between the material beads are achieved.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann das Nadelventil in seinem zur Auftragsdüse führenden Zuführkanal zwei im Ventilkörper gelagerte, zum Schließen des Zuführkanals auf jeweils einen Ventilsitz wirkende Nadeln aufweisen. Zum Öffnen des Zuführkanals müssen beide Nadeln gleichzeitig vom Ventilsitz abgehoben sein. Durch die Anordnung zweier Nadeln im Zuführkanal wird bewirkt, dass der Zuführkanal bereits eine sehr kurze Zeit nach seinem Öffnen durch die zweite Nadel wieder geschlossen werden kann. Durch diese Maßnahme können sehr kurze Materialraupen bis hin zu Materialpunkten auf das Werkstück aufgetragen werden.alternative or in addition For this purpose, the needle valve in its leading to the application nozzle feed channel two in the valve body stored, to close of the feed channel have each acting on a valve seat needles. To open the feed channel have to both needles simultaneously lifted from the valve seat. By the Arrangement of two needles in the feed channel will cause the feed channel already a very short time after its opening by the second needle can be closed again. By this measure, very short material beads be applied to material points on the workpiece.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigenin the The invention will be described below with reference to a drawing in the drawing illustrated embodiment explained in more detail. It demonstrate
Eine
Auftragsvorrichtung
Wie
in
Die
Längen
der Lücken
Als
Auftragsventil
Das
Nadelventil
Für die Herstellung
sehr kurzer Klebstoffraupen
Das
Nadelventil
Die
Verzögerung
zwischen dem Ansteuern des Auftragsventils
Die
in
Im
hier gezeigten Ausführungsbeispiel
wird der Auftrag von in kleinen Abständen hintereinander angeordneten
kurzen Klebstoffraupen beschrieben. Das beschriebene Verfahren und
die Auftragsvorrichtung bzw. die Nadelven tile
Zusammenfassend
ist folgendes festzuhalten:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Auftragen eines viskosen Materials, insbesondere eines Kleb- oder
Dichtstoffs, auf ein Werkstück
The invention relates to a method for applying a viscous material, in particular an adhesive or sealant, to a workpiece
Claims (20)
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