(57)【要約】本発明は工作物に接着剤を被着させるための装置を備えた接着ロボットに関する。接着ロボットは、粘性の接着剤を加圧して付勢可能で、被着ノズル（２４）を有しているノズルヘッド（１８）を有している。この場合ノズルヘッド（１８）と工作物（１４）とは互いに相対的に移動可能である。噴射線（２８）で被着ノズル（２４）から出る接着剤は、ストライプ状接着剤（４０）の形態で所定の被着軌道（３６）に沿って工作物（１４）上に被着される。調整能と再校正とを容易にするため、ノズルヘッド（１８）に配置され、対物レンズを噴射線（２８）またはストライプ状接着剤（４０）に対し指向させた少なくとも１つのカメラユニット（４２）が設けられている。カメラユニット（４２）は出力側で画像評価ユニット（４５）に接続されている。カメラユニット（４２）を介して検出された画像データ（４０）は中間メモリされ、所定の画像値（４０’）と比較される。被着軌道（３６）に沿って検出された画像値のずれに基づき、システムの重要な制御パラメータの校正と追従制御とが自動的にまたは遠隔操作で可能である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘性の接着剤を加圧して作用可能で且つ被着ノズル（２４）を有しているノズルヘッド（１８）を用いて接着剤を工作物に被着させるための装置であって、有利には噴射線で被着ノズル（２４）から出る接着剤をストライプ状接着剤（４０）の形態で所定の被着軌道に沿って工作物（１４）に被着可能であるようにノズルヘッド（１８）と工作物（１４）とがロボット装置（１０）を用いて互いに相対的に移動可能である前記装置において、
ノズルヘッド（１８）または付属のロボット要素に配置され、対物レンズを噴射線（２８）またはストライプ状接着剤（４０）に対し指向させた少なくとも１つのカメラユニット（４２）が設けられ、カメラユニット（４２）が出力側で画像評価ユニット（４５）に接続されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
カメラユニット（４２）がラインカメラとして構成され、その撮像ラインが被着軌道（３６）に対し横方向に指向し、または被着軌道（３６）に対し傾斜して指向していることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
カメラユニット（４２）がビデオカメラとして構成され、特にＣＣＤカメラとして構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
カメラユニット（４２）が赤外線カメラとして構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
ノズルヘッド（１８）または付属のロボット要素（１６）に照明ユニット（４４）が配置されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項６】
ノズルヘッド（１８）または付属のロボット要素（１６）に配置され、工作物（１４）に対し指向し、有利には被着軌道（３６）を介してスキャンニングする距離センサ（４６）が設けられていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項７】
粘性の接着剤を加圧して付勢可能で且つ被着ノズル（２４）を有しているノズルヘッド（１８）を用いて接着剤を工作物に被着させるための装置であって、接着剤をストライプ状接着剤（４０）の形態で所定の被着軌道に沿って工作物（１４）に被着可能であるようにノズルヘッド（１８）と工作物（１４）とがロボット装置（１０）を用いて互いに相対的に移動可能である前記装置において、
ノズルヘッド（１８）または付属のロボット要素（１６）に配置され、ストライプ状接着剤（４０）に対し指向し、有利には被着軌道（３６）を介してスキャンニングする距離センサ（４６）が設けられていることを特徴とする装置。
【請求項８】
画像評価ユニット（４５）が、測定した画像データ（４０）を連続的に記憶するための実際値メモリ（４７）と、該実際値メモリと同期可能で、被着軌道（３６）に沿って配置されるパルス発生器または変位検出器（５７）とを有していることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項９】
画像評価ユニット（４７）が工作物（１４）の所定の校正個所で自動校正するパルス発生器または変位検出器を有していることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
画像評価ユニットが、目標値メモリまたは、被着軌道（３６）に沿って所定の画像データ（４０’）を発生させる目標値発生器を有していることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項１１】
目標値画像データ（４０’）を学習スループット（ｔｅａｃｈ ｉｎ）で発生可能であることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
画像評価ユニット（４５）が被着軌道（３６）に沿った画像データ（４０，４０’）の少なくとも一部の実際値と目標値を比較するための比較回路または比較ルーチンを有していることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項１３】
ノズルヘッド（１８）が配量装置（５２）を介して接着剤で付勢可能であること、画像評価ユニット（４５）および（または）距離センサ（４６）が配量装置（５２，５４）を制御する制御回路の構成要素であることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項１４】
配量装置（５２）が接着剤の流量を調整するための流量調整器と、被着軌道（３６）に沿って接着剤のストライプ幅を調整するための調整または制御装置（５４）とを有していることを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項１５】
ロボット装置（１０）が所定の被着軌道（３６）に沿った配量ヘッド（１８）の経路および速度を調整するための軌道曲線メモリまたは軌道曲線生成器を有していることを特徴とする、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
流量調整器がピストン行程測定器を備えたピストンポンプを有し、ピストンポンプの駆動圧または駆動力を、被着ノズル横断面を少なくとも一時的に一定にして可変であることを特徴とする、請求項１４または１５に記載の装置。
【請求項１７】
ノズルヘッド（１８）が配量調整器（５２）を介して接着剤で付勢可能であること、画像評価ユニット（４５）および（または）距離センサ（４６）が配量調整器（５２，５４）を制御する制御回路の構成要素であることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項１８】
ノズルヘッド（１８）が渦型噴射ヘッドとして構成され、その被着ノズルは連続する糸状接着剤（２８）を放出するためのものであるとともに、渦型噴射ヘッドは被着ノズル（２４）に対し傾斜して指向する少なくとも１つの噴射空気管路（３４）を有していること、被着軌道（３６）に沿った所定のストライプ幅に応じて噴射空気供給量を調整するための制御装置（５４）が設けられ、制御装置（５４）は、所定のストライプ幅と測定したストライプ幅とのずれから導出されて画像評価ユニット（４５）から出力される追従制御信号で付勢可能であることを特徴とする、請求項１から１７までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項１９】
ノズルヘッド（１８）が渦型噴射ヘッドとして構成され、その被着ノズル（２４）は連続する糸状接着剤（２８）を放出し、且つ偏心軸線のまわりに回転駆動可能であること、被着軌道（３６）に沿った所定のストライプ幅に応じてノズル回転数を調整するための制御装置が設けられ、制御装置は、所定のストライプ幅と測定したストライプ幅とのずれから導出されて画像評価ユニット（４５）から出力される追従制御信号で付勢可能であることを特徴とする、請求項１から１７までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項２０】
噴射供給量またはノズル回転数を調整するための制御装置が、入力側を、単位時間あたりの所定接着剤量または測定した接着剤量および（または）粘性依存量から導出される制御パラメータで付勢されていることを特徴とする、請求項１８または１９に記載の装置。
【請求項２１】
粘性依存量がピストンポンプとして構成された配量装置（５４）の瞬間駆動圧に比例していることを特徴とする、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
画像評価ユニット（４５）が制御コンピュータ（４９）と画像評価ルーチンによって形成されていることを特徴とする、請求項１から２１までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項２３】
画像評価ユニットまたは制御コンピュータ（４９）が有利にはオンラインネット（５８）を介して外部のコンピュータ（５６）とネット化されていることを特徴とする、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
外部のコンピュータ（５６）が有利にはオンラインネットを介して制御装置（５２，５４）とネット化されていることを特徴とする、請求項２３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、粘性の接着剤を加圧して作用可能で且つ被着ノズルを有しているノズルヘッドを用いて接着剤を工作物に被着させるための装置であって、有利には噴射線で被着ノズルから出る接着剤をストライプ状接着剤の形態で所定の被着軌道に沿って工作物に被着可能であるようにノズルヘッドと工作物とがロボット装置を用いて互いに相対的に移動可能である前記装置に関するものである。なお、以下で言うところの「接着剤」なる概念は、粘性形態で被着ノズルを介して工作物上に被着されるシーラントのような他の粘性物質をも含むものとする。
【０００２】
接着剤を被着させる場合、補助的に空気を使用して、或いは使用しないで粘性の接着剤をストランド状接着剤の形態で被着軌道に沿って工作物に被着させることが知られている。さらに、被着ノズルから出る接着剤を圧縮ガスにより渦流原理で偏向させて渦流を形成させ、このようにして部分的に開口してループ状に設置される所定幅のストライプ塊を工作物に被着させることも知られている（欧州特許第０５７６４９８Ｂ１号公報）。この処置に伴って考慮された認識は、接着剤の粘性または剛性によっては多少粘性の強い糸状接着剤が均一な質量流でノズルヘッドの被着ノズルから出ること、他方この糸状接着剤の粘度によっては、糸状接着剤を所定方向へ偏向させて所定ストライプ幅にさせるために多少大きなガス流を必要とすることである。このため、粘性に依存するペースト状塊のパラメータを測定し、単位時間あたりに供給される圧縮ガス量を、測定した粘性パラメータに機能的に依存させて制御することにより、一定幅のストライプ塊を工作物に沿って噴射させる。粘性に依存するパラメータとして考慮されるのは、ペースト状塊の搬送圧、ペースト状塊の温度、ペースト状塊を配量する配量装置の駆動圧または駆動出力である。粘性に依存した圧縮ガスの供給は、かなりの校正上のコストを必要とする制御技術的処置である。とりわけ被着パラメータを変更した場合、ロボットのプログラムを変更した場合、或いは接着剤または部材表面を変更した場合には再校正が必要で、時間を浪費することがある。
【０００３】
そこで本発明の課題は、冒頭で述べた種類の装置を改良して接着剤被着時の校正過程を自動化し、および（または）、遠隔制御できるようにすることである。
【０００４】
この課題を解決するため、請求項１と６に記載した構成が提案される。本発明の他の有利な構成は従属項から明らかである。
【０００５】
本発明による解決法の基本的な思想は、ストライプ状接着剤を工作物上に被着させた直後に光学的にまたは距離プロフィールの形態で検出して、参照画像または参照プロフィールから許容できないほどのずれがある場合に再校正を導入することである。これを達成するため、本発明によれば、ノズルヘッドまたは付属のロボット要素に配置され、対物レンズを噴射線またはストライプ状接着剤に対し指向させた少なくとも１つのカメラユニットが設けられ、有利にはビデオカメラまたは熱カメラとして構成されたカメラユニットが設けられ、カメラユニットが出力側で画像評価ユニットに接続されていることを提案するものである。照明状態をコンスタントに維持するため、ノズルヘッドまたは付属のロボット要素に照明ユニットが配置されているのが有利である。
【０００６】
本発明の他の択一的な、または有利な構成によれば、ノズルヘッドまたは付属のロボット要素に配置され、工作物に対し指向し、有利には被着軌道を介してスキャンニングする距離センサが設けられる。この距離センサはノズルと工作物との距離またはストライプ状接着剤の厚さプロフィールを測定するためのものである。
【０００７】
カメラユニットはたとえばラインカメラとして構成され、その撮像ラインは被着軌道に対し横方向に指向し、または被着軌道に対し傾斜して指向している。他方ＣＣＤカメラとして構成されたカメラユニットを設けても有利であり、デジタルで記憶可能で評価可能な２次元のラスターイメージを即座に生成させる。
【０００８】
本発明の有利な構成によれば、画像評価ユニットは、測定した画像データを連続的に記憶するための実際値メモリと、該実際値メモリと同期可能で、被着軌道に沿って配置されるパルス発生器または変位検出器とを有している。画像評価ユニットが工作物の所定の校正個所で自動校正するパルス発生器または変位検出器を有しているのが有利である。校正個所とは破断部、エッジ、重畳部位のような工作物の構造要素であり、或いは、自動校正のために固有に工作物上に設けた校正マークまたは校正スケールである。
【０００９】
本発明の他の有利な構成によれば、画像評価ユニットは、目標値メモリまたは、被着軌道に沿って所定の画像データを発生させる目標値発生器を有している。この場合目標値画像データはたとえばマスターの工作物で学習スループット（Ｌｅｒｎｄｕｒｃｈｌａｕｆ）（ｔｅａｃｈ ｉｎ）で読み込ませることができる。画像評価ユニットは被着軌道に沿った画像データの少なくとも一部の実際値と目標値を比較するための比較回路または比較ルーチンを有しているのが合目的である。その作動出力部は配量パラメータまたは軌道パラメータを追従制御するための制御回路の構成部分である。この目的のため、ノズルヘッドは配量装置を介して接着剤で付勢可能であり、他方画像評価ユニットおよび（または）距離センサは配量装置を制御する制御回路の構成要素である。
【００１０】
配量装置が接着剤の流量を調整するための流量調整器と、被着軌道に沿って接着剤のストライプ幅を調整するための調整または制御装置とを有しているのが有利である。この場合流量調整器がピストン行程測定器を備えたピストンポンプを有し、ピストンポンプの駆動圧または駆動力を、被着ノズル横断面を少なくとも一時的に一定にして可変であるのが有利である。本発明の有利な構成によれば、ノズルヘッドは渦型噴射ヘッドとして構成され、その被着ノズルは連続する糸状接着剤を放出するためのものであるとともに、渦型噴射ヘッドは被着ノズルに対し傾斜して指向する少なくとも１つの噴射空気管路を有している。さらに、被着軌道に沿った所定のストライプ幅に応じて噴射空気供給量を調整するための制御装置が設けられ、制御装置は、所定のストライプ幅と測定したストライプ幅とのずれから導出されて画像評価ユニットから出力される追従制御信号で付勢可能である。これとは択一的に、ノズルヘッドは渦型噴射ヘッドとして構成され、その被着ノズルは連続する糸状接着剤を放出し、且つ偏心軸線のまわりに回転駆動可能である。さらにこの場合も、被着軌道に沿った所定のストライプ幅に応じてノズル回転数を調整するための制御装置が設けられ、制御装置は、所定のストライプ幅と測定したストライプ幅とのずれから導出されて画像評価ユニットから出力される追従制御信号で付勢可能である。両実施形態の場合、噴射供給量またはノズル回転数を調整するための制御装置は、入力側を、単位時間あたりの所定接着剤量または測定した接着剤量および（または）粘性依存量から導出される制御パラメータで付勢されている。粘性依存量はピストンポンプとして構成された配量装置の瞬間駆動圧に比例している。
【００１１】
本発明の他の構成によれば、ロボット装置は所定の被着軌道に沿った配量ヘッドの経路および速度を予め設定するための軌道曲線メモリまたは軌道曲線生成器を有している。
【００１２】
画像評価ユニットが制御コンピュータと画像評価ルーチンによって形成されているのが有利である。この場合、画像評価ユニットまたは制御コンピュータは有利にはオンラインネットを介して外部のコンピュータとネット化されていてよい。他方外部のコンピュータは有利にはオンラインネットを介して制御装置とネット化されていてよい。このような処置により、接着剤被着ロボットのオンライン監視と制御・調整パラメータの追従制御とを外部の監視ステーションからたとえばインターネットで行なうことができる。また連続的な画像表示は高速エラー検知と解消を可能にする。
【００１３】
次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。
図面に図示したロボット装置１０は、自動車の部品１４の接着されたフランジシーム１２を封止するために接着剤を被着させるのに用いる。この目的のためロボット装置はその終端部材１６にノズルヘッド１８を担持している。ノズルヘッド１８はフレキシブルなホース２０を介してペースト状の接着剤で付勢可能であり、バルブニードル２２で閉鎖可能な被着ノズル２４を有している。バルブニードル２２の操作はシリンダピストン装置４８を介して行う。シリンダピストン装置４８のピストン５０はロボット装置の制御により閉鎖ばね５１の力に抗して上方へ移動して開放位置を占め、閉鎖ばね５１の作用で下方へ移動して閉鎖位置を占める。図示した実施形態の場合、ノズルヘッド１８は渦型噴射ヘッドとして構成され、その被着ノズル２４から糸状接着剤２８が噴射される。糸状接着剤２８は圧縮ガスにより偏向して渦を形成するので、ループ状に延在し、部分的に開口した一定幅のストライプ状接着剤４０が工作物１４上に被着される。この目的のためノズルヘッド１８は噴射空気接続部材３０を有し、噴射空気接続部材３０には噴射空気管が接続されている。噴射空気管を介して供給された噴射空気は被着ノズル２４に対し傾斜している空気噴射管路３４に流れ込む。
【００１４】
ノズルヘッドはロボット装置１０を介して矢印３８の方向に所定の被着軌道３６に沿って工作物１４に対し移動可能であり、被着ノズル２４を介して、渦を巻いたストライプ状接着剤４０を工作物１４上にもたらす。
【００１５】
図１および図３からわかるように、ロボット装置１０の終端部材１６にはさらに照明装置４４を備えたカメラユニット４２が配置されている。カメラユニット４２は移動方向３８においてノズルヘッド１８の後方にあり、ストライプ状接着剤４０の被着を監視して、必要な場合には画像評価ユニット４５で制御技術または調整技術により修正する課題を担っている。
【００１６】
ノズルヘッド１８には、カメラユニット４２に加えて距離センサ４６が連結されており、距離センサ４６により被着ノズル２４と工作物１４との距離が重要な調整パラメータとして検出され、ストライプ状接着剤４０の厚さプロフィールおよび（または）幅を決定させることができる。この場合距離センサ４６はスキャナーのごとく被着軌道に対し横方向に延びる振動運動を実施する。距離センサ４６はたとえばレーザーセンサまたは超音波センサとして構成されている。
【００１７】
カメラユニット４２と距離センサ４６の測定データは、実際のデータ４０を検出するために画像データメモリ４７に読み込まれ、コンピュータ４９で少なくとも一部が比較ルーチンにより所定の目標値データ４０’と比較される。この場合測定されるのはフランジエッジ１２，１２’と、ストライプ状接着剤４０の幅および厚さである。比較データは配量装置５２または噴射空気供給部５４を制御するための制御パラメータに変換することができる。制御パラメータとしてはノズルヘッド１８の送り速度、配量装置５２内の駆動圧、噴射空気供給部５４における噴射空気圧、或いは被着ノズル２４と工作物１４との距離が考慮される。被着速度が高速であるため、非常に高速なカメラ４２が必要である。同様に重要なのは、照明ユニット４４によるコンスタントな良好な照明である。個々の各カメラ画像を、ダイオードフラッシュとして構成された照明ユニット４４のライトフラッシュにより照明するのが合目的である。被着軌道３６に沿った距離測定は変位測定器または距離スケール５７を介して行うのが合目的である。距離スケール５７は参照穴、エッジ、屈曲部、またはノッチのような工作物固定の参照点により位置調整し、挿入する（ｉｎｔｅｒｐｏｌｉｅｒｅｎ）ことができる。この処置により、必要な場合には測定値に応じて所定の被着軌道３６もロボット装置の制御により修正することができる。
【００１８】
ストライプ状接着剤を高速作動ビデオカメラと距離センサ４６とを用いて監視することにより、ロボット装置１０および配量システム５２，５４の調整作業が容易になるばかりでなく、材料交換、温度変動、本来の調整パラメータへの干渉のような障害時のロボット装置１０および配量システム５２，５４の追従制御も容易になる。この場合特に有利な点は、調整過程および追従制御過程を外部のコンピュータ５６を介しても行うことができることで、たとえばオンラインネット５８を使用してサービスステーションからインターネットのように行えることである。
【００１９】
本発明を総括すると以下のようになる。本発明は工作物に接着剤を被着させるための装置を備えた接着ロボットに関する。接着ロボットは、粘性の接着剤を加圧して付勢可能で、被着ノズル２４を有しているノズルヘッド１８を有している。この場合ノズルヘッド１８と工作物１４とは互いに相対的に移動可能である。噴射線２８で被着ノズル２４から出る接着剤は、ストライプ状接着剤４０の形態で所定の被着軌道３６に沿って工作物１４上に被着される。調整能と再校正とを容易にするため、ノズルヘッド１８に配置され、対物レンズを噴射線２８またはストライプ状接着剤４０に対し指向させた少なくとも１つのカメラユニット４２が設けられている。カメラユニット４２は出力側で画像評価ユニット４５に接続されている。カメラユニット４２を介して検出された画像データ４０は中間メモリされ、所定の画像値４０’と比較される。被着軌道３６に沿って検出された画像値のずれに基づき、システムの重要な制御パラメータの校正と追従制御とが自動的にまたは遠隔操作で可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
工作物のフランジシームを封止するためのロボットの概観図である。
【図２ａ】
ロボットの終端部材に枢着したノズルヘッドの断面図である。
【図２ｂ】
図２ａの被着ノズル領域の部分拡大図である。
【図３】
図１のロボット装置のためのノズルヘッドを制御する制御装置の概略図である。
【図４】
図３の制御装置における目標値と実際値との比較過程を説明するための図である。
【国際公開パンフレット】
2004528956.tif 000002
2004528956.tif 000003
2004528956.tif 000004
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2004528956.tif 000013
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2004528956.tif 000018
2004528956.tif 000019
2004528956.tif 000020
【国際調査報告】
2004528956.tif 000021
2004528956.tif 000022
2004528956.tif 000023
2004528956.tif 000024
2004528956.tif 000025
2004528956.tif 000026