Die Feinnahtabdichtung im Automobilbau ist eine von vielen industriellen Anwendungen, die heute noch nicht vollständig automatisiert ablaufen. Denn bislang erforderten enge Bauteiltoleranzen eine individuelle Betrachtung und Bearbeitung der Objekte. Jetzt löst eine neue Generation von Lageerkennung dieses Problem.

Eine typische robotergestützte Applikationszelle stellt gewisse Anforderungen an das zu bearbeitende Bauteil hinsichtlich der Bauteilpositionierung, der Bauteiltoleranzen und der Bauteilbeschaffenheit. Eine Korrektur des Roboterbahn-Programmes mittels vorgeschalteter Objektlageerkennung ist zwar mittlerweile Standard, jedoch reicht für viele Applikationen eine einzige Lagekorrektur pro Roboterbahn nicht aus. Für eine genaue Ermittlung des Konturverlaufes eines Bauteils bedarf es neuer, zusätzlicher Technologien.
In enger Zusammenarbeit mit Kunden entwickelte VMT eine neue Generation der Lageermittlung. Kernstück dieser Lösung ist der Pepperl+Fuchs LineRunner. Dieser basiert auf dem Laserlichtschnittverfahren und bietet signifikante Vorteile. So lässt sich der Sensor durch seine kompakte Bauform einfach am Roboter installieren. Zusätzlich ermöglichen vorhandene Stiftlöcher einen einfachen Sensorwechsel, ohne dass eine erneute Kalibrierung erforderlich wird. Als Messlaser dient eine Infrarot-Laserdiode, die auf Fremdlichteinflüsse robust reagiert. Die Lasertechnologie ermöglicht zusammen mit einer intelligenten Belichtungsregelung ein sicheres Messen auch auf unterschiedlichen Oberflächen. Ein weiterer Vorteil des Linerunners ist, dass keine Videosignalleitungen am Roboter verlegt werden müssen.

Optimale und individuelle Roboterbahn
Das VMT BK (Bahnkorrektur) System erfasst die gesamte Bauteilkontur. Der Sensor wird mittels Roboter am Bauteil entlang bewegt und ermittelt an jedem Roboterbahnstützpunkt die 3D-Lage der Bauteilkontur. Mit diesen Koordinaten kann dann die gesamte Roboterbahn hinsichtlich des Konturverlaufes korrigiert werden. Das Ergebnis ist eine individuell an das Bauteil angepasste Roboterbahn und eine dadurch optimale Applikation.
Alle Messpunkte sind frei editierbar. Über eine Eingabemaske können manuell Messpunkte verschoben, Koordinaten mit Offsets versehen, Messpunkte hinzugefügt oder entfernt werden. Es ist möglich Messpunkte einer Applikationsbahn frei zuzuordnen. So kann jeder einzelne Applikationspunkt einer Roboterbahn individuell durch ein Messergebnis beeinflusst werden.

Integration im Roboter
Eine wichtige Eigenschaft der VMT Systeme ist die einfache Bedienung und Programmierung, dies gilt auch für das VMT BK System. Es ist vollständig in die Benutzeroberfläche integriert und weist somit die gleiche Bedienphilosophie auf wie alle anderen VMT Bildverarbeitungslösungen. Eine Kombination mit herkömmlichen Lageerkennungs- und/oder Inspektionsaufgaben ist möglich, da die VMT BK Software auch auf derselben Hardware-Plattform installiert werden kann.
Um die Integration dieser Technologie im Roboter einfach zu gestalten, ist ein roboterseitiger Software-Baustein weiterer Bestandteil des VMT BK Systems. Hier wird der gesamte Datenaustausch parametriert. Diese Treiber stehen zurzeit für die meisten im Automobilbau eingesetzten Robotersteuerungen (Kuka, ABB, Dürr und Fanuc) zur Verfügung.

Im Praxistest bei ­Automobil-Herstellern
Die konturbasierte Bahnkorrektur hat mittlerweile bei mehreren Automobil-Herstellern in unterschiedlichen An­wendungen erfolgreich Einzug gehalten. Bei der sog. Bördelnahtversiegelung an Fahrzeugtüren und -klappen wird die Bördelnaht, mit der z. B. das Türinnenblech mit dem Türaußenblech verbunden ist, mit einer PVC-Naht abgedichtet. Diese PVC-Naht wird mittels Roboter und einer geeigneten Applikationsausrüstung vollautomatisch aufgebracht. Bei diesen PVC-Nähten besteht ein hoher Qualitätsanspruch, da neben der Dichtigkeit auch ein „kosmetischer" Aspekt zu berücksichtigen ist. Die Nähte sind für den Endkunden am Fahrzeug sichtbar und müssen deshalb eine gleichmäßige Anmutung haben.
Um nun diese Anforderungen erfüllen zu können, verfährt der Roboter den Linerunner kontinuierlich entlang der Türkontur, ohne an Messpositionen anzuhalten. Der Sensor ermittelt die genaue Türkontur und deren Lage im Raum. Mit diesen Informationen wird nun die Applikationsfahrt des Roboters auf die jeweilige Fahrzeugtür angepasst und durchgeführt.

Spaltmessung zur Kollisions­vermeidung
Da diese Applikation bei geschlossenen Türen durchgeführt wird, die zu applizierenden Nähte sich aber auf der Türinnenseite befinden, ist der Roboter mit einer speziellen Hakenapplikationsdüse ausgerüstet. Diese Düse wird im Türspalt verfahren. Der typische Durchmesser der Düse beträgt 2,5 mm. Der Spalt selbst hat je nach Fahrzeugmodell eine Breite von 3-4 mm. Da die Türen durch die Rohbautoleranzen in ihrer Einbauposition variieren, kann der Spaltverlauf ebenfalls unterschiedlich ausfallen. Dies erhöht das Risiko einer Kollision zwischen Applikationsdüse und Karosse. Eine solche Kollision hätte zur Folge, dass die Applikationsdüse unbrauchbar wird, was zu Stillstandszeiten und Produktionsausfall führen würde.
Zur Vermeidung dieser Ausfälle überprüft das VMT BK System während der Messfahrt auch die Spaltbreite. Sollte das System feststellen, dass der Spalt nicht ausreichend breit ist, wird eine Applikationsfahrt des Roboters nicht zugelassen. Eine im System hinterlegte Information über das Applikationswerkzeug ermöglicht die Betrachtung der Kollisionsgefahr auch bei unterschiedlichen Werkzeugen. Diese Vorgehensweise leistet einen wichtigen Beitrag für eine hohe Anlagenverfügbarkeit.

Automatisches Nähwerkzeug
Ein weiteres Beispiel für den Einsatz des VMT BK Systems kommt aus der Automobilzuliefererindustrie. Zur optischen Aufwertung von Fahrzeug-Cockpits werden mit einem Roboter künstliche Nähte appliziert. Da sich diese Naht im unmittelbaren Sichtbereich des Fahrgasts befindet, ist der optisch korrekte Eindruck sehr wichtig. Die hierfür optimale Roboterapplikationsbahn wird durch das VMT BK System ermittelt: Eine auf dem Cockpit befindliche Sicke wird lagerichtig erfasst und das am Roboter befindliche Nähwerkzeug mit einer Genauigkeit von +/- 0,2 mm entlang der Sicke geführt. Durch die laserbasierte Technologie kann diese Applikation problemlos auch an verschieden farbigen Cockpits durchgeführt werden.