专利名称：用于利用可编程机器人施加涂布材料的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如独立权利要求前序部分所述的用于将涂布材料施加到待批量 处理的工件的构件上的方法和系统，例如用于将密封材料施加到交通工具本体的门、发动 机罩或其他安装附件上。当所述安装附件处于其位于工件内或上的关闭位置中时，这特别 是涉及用于密封所述安装附件的例如不能从外边看到的卷边折叠部等区域的施加带。
背景技术：
为了在涂布工件例如交通工具本体时提高自动化程度，对于涂布过程越来越多地 采用机器人，所述涂布过程迄今为止只能手动执行。这种工艺的实例是对所述本体下述部 位上的接缝或折叠部进行密封，所述部位以后在完成的交通工具中对于其使用者是可见的 并且因此不仅对于密封功能而且对于视觉印象提出了高要求。但是，在此出现的问题是，所述密封工艺的一部分必须在交通工具的不能毫无问 题地接近的区域中执行。属于此的例如是对交通工具门上的卷边折叠部进行密封。所述折 叠部位于门内侧并且应在门关闭的情况下批量涂布，以便在此避免所述门的打开和关闭的 附加耗费。因此，也不应在门打开的情况下进行编程。这导致的结果是，所述施加带的编程 非常费事并且困难，因为编程者在巡视所述在关闭的门的内侧上不可见的卷边接缝时不能 看见施加喷嘴相对于待涂布表面的精确位置。必须几乎“盲”编程。在DE 102007037865B3建议了用于将密封剂施加到交通工具本体的关闭门的或 者其他安装附件的卷边接缝上的、合适的施加工具和相应的方法，在此将其全部公开内容 纳入到本申请中。用于简化编程工艺的一个可能性是在与所述机器人无关的计算机上进行所谓的 离线编程。在此可基于相应交通工具部件的和机器人室的已存在的数据在所述计算机上建 立所述机器人的运动轨迹并且必要时与所需的施加参数结合。然后所述程序可转用于所述 机器人，该机器人在所述工件的相应测量之后可进行所述施加。但是这种做法在施加密封 带时的问题在于公差链太大，这将导致通常至少不能满足密封接缝的视觉印象的要求。在 最坏的情况下其也会导致施加器或施加喷嘴与待涂布构件之间的不期望的冲突。于是需要 整个施加流程在再示教。在实际中，所述编程目前只能迭代进行在第一编程后首先试探性地进行施加并 且在打开所述待涂布的安装附件之后查验施加图。试图从所述施加的视觉印象得出待优化 的参数的结论，所述参数不仅可以是机器人的运动参数而且可以是施加参数。基于此在施 加程序上进行相应的修改并且在所述构件关闭的情况下重新执行施加。然后进行下一个迭 代步骤。所述迭代方法一直继续，直到所述施加令人满意为止。该方法不期望地耗费工作 和时间。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种本文开头所述类型的方法和系统，它们与现有技术相比允许对用于涂布下述构件区域的机器人显著更简单且更精确地进行编程，所述构件区 域在正常的批量涂布期间不能被从外部看见。所述任务通过权利要求中的特征解决。本发明基于下述知识用于涂布难于处置的构件区域例如交通工具门的卷边折叠 部或类似物的机器人的编程可显著更快、更简单且更精确地进行，如果所述构件在此不是 装入到对应的工件中，而是拆下并且从所述工件中完全取出的话。本发明特别是基于优选 地采用示教支架或编程支架。所述支架可以接收例如车身的相关安装附件，所述安装构件 于是在所述支架上可从所有的所需侧自由接近，其中，施加喷嘴和待涂布的表面对于编程 者来说是完全可见的。由此，影响施加质量的相应影响参数的观察和分析也显著更容易并 且所述施加的优化可以比迄今为止通常的方法显著更快且更有效地进行。施加带在设置在编程支架上的构件上的在线编程可以优选按照普遍公知的示教 方法执行，在该示教方法中，编程者利用控制台将机器人点式地或连续地控制到期望的位 置中。在线编程的另一可能性是所谓的回放方法，在该回放方法中，编程者通过直接引导所 述施加工具巡视设置的施加带。但是所述编程-或示教支架也可以与离线编程组合，如其在上面已经描述过的那 样。离线地建立的施加程序可以有利地在所述安装在所述示教支架上的构件上运行并且在 此被优化。在实际中已经发现，通过采用编程支架可将时间和成本方面的编程耗费降低5倍 并且在此所述批量涂布的施加质量不比迄今为止的差，甚至更好。在该编程中产生的控制程序也可以简单且毫无问题地转用于安装在对应的工件 内或上的构件的批量涂布的控制。
借助于下述实施例详细阐述本发明。附图中图1示出一个用于施加接缝密封材料并且适合于这里所述发明的涂布机器人；图2示出图1中所述机器人的可使用的施加工具；图3示出所述机器人的在很多情况下优选的、另外的施加工具；及图4示出一个本发明的示教机架。
具体实施例方式图1中示意性示出的例如6轴涂布机器人1在其在本例中3轴的手关节4上承载 有一个施加器2，该施加器具有对于施加密封材料(baling)典型的、长形伸展的、例如管 形的喷枪件6，在该喷枪件的外端部上具有喷嘴装置61，所述喷嘴装置具有至少一个施加 喷嘴。就此而言，所述机器人1可相当于普遍公知的现有技术。但是所述施加器2的喷嘴装置61可通过图2中示出的、具有公差补偿装置10的 施加工具9构成，如其在本文开头所提及的DE 102007037865B3中所述的那样。据此，所述 公差补偿装置10具有一个用于固定在所述喷枪件6上的法兰11和一个另外的法兰12，所 述施加工具9通过锥形的连接段13固定在所述另外的法兰上。所述公差补偿装置10允许 所述固定法兰12的三维补偿运动并且从而允许整个施加工具9相对于机器人侧的固定法兰11的三维补偿运动，以便能够降低针对所使用的机器人的定位精度要求。所述施加工具 9具有材料接片16，该材料接片构成可转动的、用于压紧等臂杆17的支承部，两个压紧滚子 沈支承在所述压紧等臂杆中，所述压紧滚子在批量涂布时可在待密封构件的正面上滚动。 通过所述滚子接触实现的是，所述根据图示成直角弯曲的喷嘴23在预给定的位置中保持 在待密封的弯边接缝的背面上，以便能够干净且精确地施加密封剂。所述机器人的喷嘴装置61也可以通过图3中所示的施加工具80构成，如其在专 利申请DE 102008027994. 3中所述的那样，并且该施加工具的特征是例如管形的、多重例 如根据图示双重L形或者近似S形弯曲的喷嘴承载件81。图3示出机动车门83与挡泥板 84之间的间隙82的区域，其中，所述机动车门在图中所示的关闭状态中与所述挡泥板搭 接。门83具有内板85和围绕所述内板的有角度的边缘弯折的饰板86。在所述有角度的边 缘的区域中，所述内板85通过粘接层87与所述饰板86连接。在该结构中存在的危险是 在卷边接缝的区域中，湿气进入到所述内板的所述有角度的边缘与所述饰板的所述弯折的 边缘之间的间隙中并且导致腐蚀。因此所述内板与所述饰板之间的卷边接缝通过在该卷边 接缝的整个长度上延伸的密封剂88密封，以便防止湿气侵入到所述卷边接缝中。密封剂的 施加在此通过施加工具80进行，该施加工具穿过所述机动车门83与所述挡泥板84之间的 间隙82，如在所提及的专利申请中详细阐述的那样。所示的喷嘴承载件81 —般允许由该喷 嘴载体引导的喷嘴90穿过搭接的构件之间的间隙定位在所述构件的背面上以便在那里施 加涂布介质。所述施加工具80具有连接法兰89以便装配在所述机器人上。所述施加工具 80也可以根据DE 102007037865B3可退让地设置在公差补偿装置上。利用在批量涂布时使用的涂布机器人1的此类施加工具9或80也可以对于卷边 接缝执行所述施加带的下述编程，然而本发明的实现不限于所述施加工具。可使用图4中或多或少示意性示出的编程-或教学支架来对例如为了密封交通工 具门的卷边接缝而施加的带进行编程。据此，所述支架30可具有水平的底部框架31，该底 部框架根据图示可在车轮32上或在稳定的未示出的下部结构上移动并且可利用未示出的 制动装置止动。具有彼此间隔距离的竖直支撑件34的竖直承载托架33固定在所述底部框 架31上，所述支撑件在上端部上通过水平的横杆35连接。此外，所述承载托架33根据图 示可具有两个以不同高度设置的横支撑36和37，所述横支撑用作用于所述机车门40的可 运动的保持装置。所述门40距离所述承载托架33在遵守对于所考虑的目的足够的水平间 距的情况下例如借助螺纹杆或其他可供本领域技术人员使用的间距保持件41固定在所述 两个横支撑36和37上。门40上的固定点例如可大致处于下述部位上——在所述部位上 所述门保持在车身中——或者处于门的其他的合适固定部位上。为了优选根据批量涂布时门在车身中的安装位置调节该门40的位置和取向并且 为了适配于不同的车身-和门形状，所述横支撑36和37可在所述支撑件34上和/或所述 螺纹杆或间距保持件41可在所述横支撑36、37上无级调节。为了这个目的，所述支撑件34 和/或横支撑36、37可设有或相应地构成合适的线性导向装置、滑轨(例如盔-轨)、C-轨 或类似物。为了在竖直平面中和/或水平地在螺纹杆或其他间距保持件41的方向上调节 门位置，可设置(未示出的)可自动控制的电动或其他伺服驱动系统。所述伺服驱动器的 位置控制可借助于可从相应车身的CAD数据中得出的数据进行。在此可利用存储的三维数 据，所述数据给出所述安装附件在工件、例如车门活页中的接收-或固定点。
所述支架30可具有比例尺装置，所述比例尺装置简化所述装上的门在三个笛卡 尔坐标和对应的三个旋转角度中的可再现的调节。此外，所述支架30可具有基准标记，借 助于所述基准标记可测量相对于机器人的位置和取向，其中，安装在所述机器人上的传感 器装置3(图1)可用作测量系统。此外，所述支架可具有快速锁紧装置，利用所述快速锁紧 装置能够快速地装上和卸下所述门。所述支架可以任意地改型以此外也适配于其他的安装附件，但是对于所考虑的目 的需遵守一些条件。例如所述支架应这样构成，使得在将所述安装附件装在所述支架上之 后可良好地看到在其中应进行施加的区域。所述支架在其尺寸方面应这样地构成，使得其 可毫无困难地运动并且例如也可毫无问题地被输送到涂布设备中。所述支架不应具有妨碍 利用机器人进行自动施加的干扰轮廓并且所述施加应与在车身上执行时一样的方式进行。在此以车身作为工件并且车门作为安装附件为例描述了本方法，为了执行该方 法，首先将具有装入的、关闭的门的完整车身放置在一个地方，被设置用于批量施加密封带 的涂布机器人位于所述地方上。在该地方上，所考虑的门借助于固定在所述机器人1 (图1) 的施加器2上并且可随着所述施加工具9 (图幻或80(图幻运动的传感器装置或测量装 置3测量，也就是说，确定所述门相对于车身的精确的实际位置。这以本领域技术人员本身 公知的方式进行。然后将所述车身从机器人工位中取出并且将所述考虑的门从车身上卸下。现在，代替车身地在所述机器人工位中建立示教支架并且事先或者在机器人工位 中将从车身上取下的门放入到所述示教支架的保持装置中。所述示教支架应这样地在所述 机器人前面定位，使得所述门相对于所述机器人大致(约+/-IOmm)处于如先前在车身中那 样的位置和取向。为了这个目的，首先可使用相应车身结构的在涂布设备中通常可用的三 维CAD数据，利用所述CAD数据结合已知基准点的坐标通过所述示教支架的驱动器控制装 置可相应地调节用于门的保持装置，从而所述门可自动移动到所需的编程位置中或可被放 入到已经相应地调节好的保持装置中。为了修正不可避免的公差，接着利用所述机器人的传感器装置测量装配在示教支 架上的门，也就是说确定其相对于所述支架的精确实际位置。所述示教支架的保持装置可 相应地被调整。借助于所述示教支架的基准标记，利用所述机器人的所述传感器装置也可以确定 所述示教支架相对于所述机器人的位置和取向。代替所述的利用伺服马达调节所述保持装置地，替代地也存在下述可能性将所 述示教支架设置在处于涂布机器人工位中的辅助机器人上或者其他的多轴操纵器上，后者 使所述示教支架例如在通过车身CAD数据控制的情况下自动进入到相对于涂布机器人的 所需位置中。现在可利用本身常用的示教方法在所述示教支架上执行所述施加带的根据本发 明教导的编程。如已经提及过的，为了缩短该方法有意义的是，在此以离线编程为出发点，所述离 线编程事先例如利用市场上常见的模拟编程工具基于所述车身的存在的三维数据模型被 执行并且可通过示教编程在精细工作方面进行优化。在示教编程时，所述喷嘴和所述待用 施加带密封的门面区域(卷边接缝)在所有部位上都可以被看到并且可以完全且精确地观察和分析在编程时执行的所述施加。本发明的显著优点也可以在没有事前的离线编程的情况下得到。在所述编程结束后，可试探性地执行一个标准涂布。为了这个目的，将门又从所述 示教支架上取下并且装入到车身中，所述车身在所述机器人工位中代替所述示教支架定位 在所述机器人前面。这个首次试探性涂布通常已被证明是令人满意的，从而无需所述施加 带和/或施加参数的进一步适配。利用以所述方式建立的控制程序于是可以在利用优选图1和2中所示的机器人进 行涂布时将相关门的卷边折叠部在门关闭位置中沿着经编程的施加带用密封剂涂布。在此 符合目的要求的可以是，所述施加工具的喷嘴分别在施加之前进行清洁，对此已公开了适 当的方法(也被称为清洗)。上述方法能够以相同的方式普遍性地在任意其他的工件和安装附件中执行用于 施加任意其他的带和涂布材料。
权利要求
1.一种用于利用可编程的多轴涂布机器人(1)将涂布材料施加到待批量处理的工件 的构件(40)上的方法，具有下述步骤对至少一个待由所述机器人(1)产生的施加带进行编程以建立待由该机器人在批量 涂布所述构件时实施的控制程序，其中，施加工具(9，80)在一与待批量涂布的所述构件一 致的样本构件(40)上沿着所述施加带运动，并且通过由所述控制程序控制的所述机器人(1)自动地涂布装入到所述工件中的所述构 件(40)，特别是用于涂布所述构件(40)的下述区域，所述区域在所述构件的在所述工件上的 至少一个预给定的位置中不能被从外部看到，其特征在于，当所述施加工具(9，80)在编程期间在所述样本构件上运动时，将所述样 本构件(40)从对应的工件中取出。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述样本构件(40)在所述编程之前装配在一 编程支架(30)上并且所述施加工具(9，80)在装配在那里的所述构件上运动，其中，所述构 件的优选所有的待根据所述编程涂布的区域对于编程者是可见的。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，所述编程支架(40)是可运动的并且定位在所 述构件(40)在其批量涂布时所处的地点上。
4.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，所述施加工具(9)在编程时由在批量 涂布时使用的所述机器人(1)在所述样本构件(40)上运动。
5.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，所述样本构件(40)在所述编程时至少 大致以下述位置和取向设置，在所述位置和取向中，所述构件在批量涂布时处于所述工件 中或上。
6.根据权利要求2至5之一的方法，其特征在于，在所述编程支架(30)上执行编程之 前利用一固定地与所述施加工具(9，80)连接的测量装置(3)首先测量所述工件以确定待 涂布的所述构件(40)相对于所述工件的位置和/或测量处于所述编程支架(30)上的所述 构件(40)以确定其相对于所述支架的位置，并且存储相应的测量数据。
7.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，所述编程按照示教方法或者按照回放 方法进行。
8.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，待施加的所述涂布材料是密封材料。
9.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，待涂布的所述构件是交通工具本体的 门、活瓣或其他安装附件。
10.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，在所述施加工具(9，80)的在线编程 运动之前执行所述施加带的离线编程并且所述在线程序被用来优化所述离线程序。
11.一种用于利用可编程的多轴涂布机器人(1)将涂布材料施加到待批量处理的工件 的构件(40)上的涂布系统，其中，为了对至少一个待由所述机器人(1)产生的施加带进行编程，施加工具(9，80) 在一与待批量涂布的所述构件一致的样本构件(40)上沿着所述施加带运动，在批量涂布时，安装在所述工件中的所述构件自动地被所述机器人涂布，其特征在于，当所述施加工具(9，80)在编程期间在所述样本构件上运动时，将所述样 本构件(40)从对应的工件中取出。
12.根据权利要求11的涂布系统，其特征在于，设置一编程支架(30)，所述样本构件 (40)在所述编程时能够装配在所述编程支架上。
13.根据权利要求11或12的涂布系统，其特征在于，在所述编程时在所述涂布机器人 (1)上设置一能够随着所述施加工具(9，80)运动的测量装置(3)。
14.根据权利要求13的涂布系统，其特征在于，所述编程支架(30)设有基准标记，所述 机器人(1)的所述测量装置(3)利用所述基准标记确定所述支架相对于所述机器人的位置 和/或取向。
15.根据权利要求11至14之一的涂布系统，其特征在于，所述编程支架(30)具有可运 动的、用于所述样本构件(40)的保持装置(36，37)和/或用于优选无级地调节装配在所述 支架上的所述构件相对于所述支架的位置和/或取向和/或用于优选无级地调节所述保持 装置以与不同的样本构件相适配的调节装置。
16.根据权利要求15的涂布系统，其特征在于，设有用于所述构件(40)的和/或所述 保持装置(36，37)的调节装置的、自动控制的伺服驱动器或者其他驱动器。
17.根据权利要求11至16之一的涂布系统，其特征在于，所述编程支架(30)的伺服驱 动器能够自动地通过相应工件的存储的CAD数据和/或通过所述构件(40)在所述工件中 的接收_或固定点的位置的存储的三维数据控制。
18.根据权利要求11至17之一的涂布系统，其特征在于，所述编程支架(30)具有用于 快速地装上和卸下所述构件(40)的快速锁紧装置。
19.一种如权利要求11至18中任一项所述的涂布系统的编程支架。
全文摘要
为了对利用机器人施加到交通工具本体的安装附件(40)上、例如施加到交通工具门的卷边接缝上的密封带进行编程，将所述安装附件(40)从所述本体上拆下并且远离所述本体地装配在示教支架(30)上，在那里在编程时所述安装附件的所有待涂布的区域对于编程者来说都可良好地看见。
文档编号G05B19/42GK102089723SQ200980126617
公开日2011年6月8日 申请日期2009年7月1日 优先权日2008年7月9日
发明者L·拉德马赫, M·沃尔夫 申请人:杜尔系统有限责任公司