AT513237B1 - Werkzeughalterung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeughalterung (100) mit einem Anschlusselement (120) sowie einem Rahmen für die Aufnahme von Werkzeugen zur Bearbeitung von großen Oberflächen, insbesondere von Schiffsrümpfen, wobei das Anschlusselement (120) an seinem proximalen Ende über ein Anschlussmittel (121) an dem distalen Ende (201) eines Trägersystems (200) um eine erste Schwenkachse (S1) verschwenkbar anordenbar ist, das Anschlusselement (120) an seinem distalen Ende mit dem Rahmen (110) um eine zweite Schwenkachse (S2) verschwenkbar in freitragender Verbindung steht, und die erste Schwenkachse (S1) im wesentlichen orthogonal zu der zweiten Schwenkachse (S2) ausgerichtet ist.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Werkzeughalterung mit einem Anschlusselement sowie einem Rahmen für die Aufnahme von Werkzeugen zur Bearbeitung von großen Oberflächen, insbesondere von Schiffsrümpfen, wobei das Anschlusselement an seinem proximalen Ende über ein Anschlussmittel an dem distalen Ende eines Trägersystems um eine erste Schwenkachse verschwenkbar anordenbar ist, das Anschlusselement an seinem distalen Ende mit dem Rahmen um eine zweite Schwenkachse verschwenkbar in freitragender Verbindung steht, und die erste Schwenkachse im Wesentlichen orthogonal zu der zweiten Schwenkachse ausgerichtet ist.

[0002] In der WO 1996/12570 A2 wird ein System zur Reinigung von Oberflächen beschrieben, wobei eine Werkzeughalterung der eingangs erwähnten Art vorgesehen ist, die über einen Rahmen verfügt, an dem Laufräder zur Bewegung der Werkzeughalterung über eine Oberfläche angeordnet sind, und ein Wasserstrahlsystem in diesem Rahmen angeschraubt ist. Dieses Werkzeugsystem ist für die Bearbeitung von Schiffsoberflächen nur bedingt geeignet, weil ein Schiffsrumpf naturgemäß nicht als Ebene, sondern als gekrümmte Fläche ausgebildet ist. Um jedoch bei Verwendung dieses Systems an gekrümmten Flächen eine korrekte Ausrichtung des Werkzeuges zur jeweiligen Schiffsoberfläche, insbesondere die Ausrichtung der Werkzeugachse normal auf die zu bearbeitende Fläche, zu gewährleisten, ist üblicherweise ein aufwendiges Kransystem notwendig. Des Weiteren hat es aufgrund seines Aufbaus einen erheblichen Platzbedarf, der dem Einsatz in einer Schiffswerft entgegensteht, in der üblicherweise nur wenig Freiraum zwischen Schiffswand und Werftmauer zur Verfügung steht.

[0003] Vorrichtungen mit ähnlich hohem Platzbedarf und eingeschränkter Anpassungsfähigkeit an gekrümmte Oberflächen sind in der WO 2000/48901 A1 oder in der EP 0 140 451 A2 beschrieben.

[0004] Die EP 0 046 319 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Schiffsrümpfen, wobei ein Werkzeugkopf vorgesehen ist, der rotierend an einer Achse angeordnet ist, während das Werkzeug verschwenkbar auf diesem Werkzeugkopf angeordnet ist. Die Rotationsachse und die Schwenkachse sind hierbei orthogonal zueinander angeordnet.

[0005] Auch die US 4,274,590 A beschreibt eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Schiffshüllen, wobei ein Trägerarm vorgesehen ist, an dessen Ende eine Werkzeughalterung mit einem Werkzeug, beispielsweise einem Reinigungswerkzeug vorgesehen ist. Hierbei ist das Werkzeug in einem Rahmen angeordnet und kann in zwei Raumrichtungen verschwenkt werden. Ähnliche Vorrichtungen können auch der DE 27 52 689 A1, der US 2007/0051291 A1, der US 4,011,827 A, der FR 2 581 637 A1, der JP 60-034990 U oder der JP 57-168500 U entnommen werden.

[0006] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Werkzeughalterung zur Verfügung zu stellen, die die Nachteile des Stands der Technik beseitigt und eine optimale Ausrichtung des Werkzeuges an der zu bearbeitenden Oberfläche bei geringem Platzbedarf ermöglicht.

[0007] Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Werkzeughalterung der oben erwähnten Art dadurch gelöst, dass an dem Rahmen und/oder an dem Anschlusselement zumindest ein Abstandssensor und/oder Näherungssensor angeordnet ist. Damit wird die Heranführung der Werkzeughalterung an die zu bearbeitende Oberfläche bzw. deren Ausrichtung sicher und wiederholbar gewährleistet. Dadurch wird insbesondere auch beim Heranfahren der Werkzeughalterung an der zu bearbeitenden Oberfläche ein unbeabsichtigtes und inkorrektes Berühren der Oberfläche verhindert.

[0008] Durch das Anschlusselement kann der Rahmen, der der Aufnahme von Werkzeugen dient, platzsparend an einem Trägersystem, angeordnet werden, wobei das Trägersystem beispielsweise als Kranarm oder Teleskoparm ausgebildet sein kann. Das Trägersystem ist hierbei nicht Teil der vorliegenden Erfindung. Durch diese um eine erste Achse verschwenkbare Anordnung des Anschlusselements an dem Trägersystem sowie die Anordnung des Rahmens an dem proximalen Ende des Anschlusselements, wobei diese Verbindung ebenfalls um eine zweite Achse verschwenkbar ist, kann die erfindungsgemäße Werkzeughalterung optimal auf die geneigte und/oder gekrümmte Fläche ausgerichtet werden. Insbesondere im Einsatz an Schiffsrümpfen ist die Verschenkbarkeit der Werkzeughalterung um zwei im Wesentlichen normal aufeinander stehende Schwenkachsen besonders vorteilhaft. Da das Anschlusselement lediglich an einer Seite mit dem Rahmen in Verbindung steht und somit eine freitragende Verbindung gebildet wird, ist der Platzbedarf der erfindungsgemäßen Werkzeughalterung besonders gering.

[0009] Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass an dem Anschlusselement zumindest eine erste Schwenkeinrichtung für die Auslenkung um die erste Schwenkachse und zumindest eine zweite Schwenkeinrichtung für die Auslenkung um die zweite Schwenkachse angeordnet sind. Durch diese Maßnahme wird der Platzbedarf der erfindungsgemäßen Werkzeughalterung weiter minimiert, weil die für die Verschwenkung der Werkzeughalterung vorgesehenen Einrichtungen allein an dem Anschlusselement angeordnet sind. Diese Schwenkeinrichtungen sind insbesondere aus einer Gruppe ausgewählt, die elektrische und/oder hydraulische Drehmotoren, Hydraulikzylinder und Kettenantriebe enthält. Selbstverständlich können auch andere geeignete Antriebssysteme, die zur Verschwenkung der Werkzeughalterung geeignet sind, zum Einsatz kommen.

[0010] Zur automatischen Bewegung der Werkzeughalterung über eine zu bearbeitende Oberfläche ist an dem Rahmen ein Laufradsystem mit zumindest zwei Laufrädern angeordnet, die vorteilhafterweise mit Drehgebern ausgestattet sind. Diese Laufräder führen die erfindungsgemäße Werkzeughalterung gemäß einem vorgebbaren Steuerprogramm über die zu bearbeitende Oberfläche.

[0011] In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung verfügt das Laufradsystem über zwei verschwenkbare Laufradpaare, die an zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Rahmens angeordnet sind. Wenn in der erfindungsgemäßen Werkzeughalterung beispielsweise ein Beschichtungs- oder Lackierwerkzeug angeordnet ist, so wird in einer Laufrichtung das dem Lackierwerkzeug nachgeordnete zweite Laufradpaar verschwenkt, um eine Beschädigung der soeben erfolgten Beschichtung zu vermeiden. Wird die Laufrichtung geändert, so wird das verschwenkte zweite Laufradpaar wieder in Richtung der zu beschichtenden Oberfläche ausgeklappt, während wiederum das nun nachlaufende erste Laufradpaar eingezogen wird.

[0012] Um die genaue Position bzw. Geschwindigkeit und Richtung des in der Werkzeughalterung befindlichen Werkzeugs zu jedem Zeitpunkt bestimmen zu können, ist in einer weiteren Ausführung der Erfindung zumindest ein Sensorrad an dem Rahmen angeordnet.

[0013] In einer weiteren Variante der Erfindung ist das zumindest eine Werkzeug mittels eines Schnellspannersystems im Rahmen der Werkzeughalterung anordenbar. Damit lassen sich die benötigten Werkzeuge rasch in die Werkzeughalterung einsetzen, beziehungsweise entfernen, was insbesondere die Standzeiten von Instandhaltungseinrichtungen beispielsweise in Werften erheblich verringert.

[0014] Besonders bevorzugt wird die Werkzeughalterung für die Reinigung und Beschichtung von Schiffsrümpfen, Tanks und anderen großen, insbesondere gekrümmten Oberflächen eingesetzt, und ist daher für die Aufnahme von unterschiedlichen Werkzeugen besonders geeignet. Diese Werkzeuge sind insbesondere aus einer Gruppe ausgewählt, die ein kombiniertes Wasch/Abstockwerkzeug zur Entfernung von Oberflächenschichten, insbesondere ein Wasserstrahl- und/oder Sandstrahlwerkzeug, eine Spüllanze und ein Beschichtungswerkzeug, insbesondere zur Verwendung mit Lacken, enthält.

[0015] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von nicht-einschränkenden Ausführungsbeispielen mit zugehörigen Figuren näher erläutert. Darin zeigen [0016] Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführung der Erfindung, [0017] Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführung der Erfindung, und [0018] Fig. 3 die Anordnung der Werkzeughalterung aus Fig. 2 an einem Teleskoparm.

[0019] In der Fig. 1 ist eine Werkzeughalterung 100 dargestellt, die über einen Rahmen 110 sowie über ein Anschlusselement 120 verfügt. Das Anschlusselement 120 wird über ein Anschlussmittel 121, hier in Form einer Flanschplatte, an einem Trägerarmsystem (siehe Fig. 3) befestigt.

[0020] Die Werkzeughalterung 100 ist über einen Kettenantrieb 122 von dem Anschlussmittel 121 weg verschwenkbar. Hierzu verläuft die entsprechende Schwenkachse S1 im Wesentlichen parallel zu der Fläche des Anschlussmittels 121. Die Betätigung des Kettenantriebs 122 erfolgt über einen Hydraulikzylinder 123.

[0021] Des Weiteren ist die erfindungsgemäße Werkzeughalterung 100 über eine zweite, ebenfalls im Wesentlichen parallel zu der Fläche des Anschlussmittels 121 verlaufende Schwenkachse S2, die im Wesentlichen normal auf die erste Schwenkachse 1 steht, verschwenkbar. Hierfür ist ein weiterer Hydraulikzylinder 123' vorgesehen.

[0022] An dem Rahmen 110 sind an zwei gegenüberliegenden Seiten Schnellspannsysteme 111 angeordnet, mit deren Hilfe ein Werkzeug in der erfindungsgemäßen Werkzeughalterung 100 fixiert wird. Hierbei verfügt das Werkzeug bevorzugterweise über zwei Führungsbolzen, die in den Ausnehmungen 112 am Rahmen 110 einsetzbar sind, und der Zentrierung und Ausrichtung des Werkzeugs in der Werkzeughalterung 100 dienen.

[0023] An der dem Anschlusselement 120 gegenüberliegenden Seite des Rahmens 110 ist ein Laufradsystem 130 angeordnet, das über zwei Laufräder 131 verfügt. Die Laufräder 131 werden hierfür bevorzugterweise über Drehgeber 133 angetrieben und führen die Werkzeughalterung 100 über die Oberfläche. Des Weiteren sind zwei Sensorräder 132a, 132b vorgesehen, die orthogonal zueinander ausgerichtet sind, und der Messung der Geschwindigkeit bzw. der Positionsbestimmung der Werkzeughalterung 100 dienen.

[0024] Schließlich ist auf dem Rahmen 110 eine Sensoreinheit 140 angeordnet, die bei dieser Ausführung der erfindungsgemäßen Werkzeughalterung 100 als Abstandsensor ausgebildet ist, der beispielsweise mittels Ultraschalltechnologie den Abstand der Werkzeughalterung 100 bzw. des darin befindlichen Werkzeugs von der zu bearbeitenden Oberfläche kontinuierlich bestimmt. Selbstverständlich können auch andere Sensoren in der Sensoreinheit 140 angeordnet sein.

[0025] Die in der Fig. 1 dargestellte Werkzeughalterung hat sich insbesondere für die Aufnahme von jenen Werkzeugen, insbesondere Inspektionswerkzeugen sowie Abtragswerkzeuge, bewährt, deren bevorzugte Verfahrrichtung in vertikalen Bahnen zu denen zu bearbeitenden Oberflächen ist.

[0026] In der Praxis hat sich für die Beschichtung der Einsatz einer weiteren erfindungsgemäßen Werkzeughalterung 100 gemäß der Fig. 2 bewährt, das für die horizontale Bewegung entlang einer zu bearbeitenden Oberfläche optimiert wurde.

[0027] Diese Werkzeughalterung 100 weist ebenfalls ein Anschlusselement 120 auf, das die Anpassung der Werkzeughalterung 100 an gekrümmte Oberflächen aufgrund ihrer Ver-schwenkbarkeit über zwei Schwenkachsen S1, S2 erlaubt, und über ein Anschlussmittel 121 an einem Trägerarmsystem 200 befestigt werden kann. Am Rahmen 110 sind bei dieser Ausführung zwei Laufradsysteme 130, 130' angeordnet, wobei die jeweiligen Laufradpaare 131, 131' wegklappbar sind. Je nach Verfahrrichtung wird das nachlaufende Laufradpaar 131, 131' weggeklappt, um eine Beschädigung der mit Hilfe des im Rahmen 110 angeordneten Werkzeugs (nicht dargestellt) erfolgten Beschichtung der Oberfläche zu vermeiden. Jedes Laufradsystem 130, 131' verfügt des Weiteren über ein Sensorradpaar 132, 132', das die Position der Werkzeughalterung 100 in Bezug auf die zu bearbeitende Oberfläche bestimmt. Ist nun das Ende einer ersten horizontalen Bahn auf der zu bearbeitenden Oberfläche erreicht, erfolgt mit Hilfe des Trägerarm systems 200 ein Versatz der Werkzeughalterung 100, der von den Sensorrädern 132, 132' überwacht und gesteuert wird.

[0028] Bei der automatisierten Instandsetzung von Schiffsrümpfen und anderen Großflächen, insbesondere mit gekrümmten Oberflächen hat sich folgende Vorgehensweise bewährt: Zunächst wird an einem Armsystem 200 ein Inspektions- und Vermessungssystem, das beispielsweise in der erfindungsgemäßen Werkzeughalterung 100 gemäß Fig. 1 fixiert ist, angeordnet und mit diesem die gesamte Oberfläche in vertikalen Bahnen abgetastet, wobei Krümmung und Kontur der Oberfläche erfasst und die zu bearbeitenden Bereiche der Oberfläche automatisch oder manuell festgelegt werden und in einem Steuerprogramm abgespeichert werden.

[0029] Bevorzugterweise ist hierbei vorgesehen, dass das Trägerarmsystem 200 die Werkzeughalterung 100 an die obere Kante des Schiffsrumpfes heranführt und die Werkzeughalterung 100 mit der Oberfläche in Kontakt bringt, sodass die Laufräder 131 die Oberfläche berühren. Nun wird die Werkzeughalterung 100 zur Aufnahme und Inspektion der nachfolgend zu bearbeiten Oberfläche in vertikalen Bahnen entlang des Schiffsrumpfs geführt, wobei der Abstandssensor der Sensoreinheit 140 den Abstand kontinuierlich überwacht. Die Werkzeughalterung 100 ist hierfür mit einem Inspektionssystem bestückt, wobei beispielsweise an dem Rahmen und/oder an dem Anschlusselement 120 ein Kamerasystem oder ein anderes geeignetes System zur Analyse zur Oberfläche angeordnet ist. Mit Hilfe des Inspektionssystems und der Sensorräder 132a, 132b wird die Kontur des gesamten Schiffsrumpfs aufgenommen, sowie die zu bearbeitenden Bereiche erfasst und deren Position in dem Steuerprogramm abgespeichert.

[0030] Anhand dieses Steuerprogramms erfolgt nach diesem Inspektionsschritt die eigentliche gänzliche oder teilweise automatisierte Instandhaltung: Zunächst wird in einem Reinigungsschritt das Reinigungs- und Abtragswerkzeug in der erfindungsgemäßen Werkzeughalterung angeordnet, und anschließend werden wiederum in vertikalen Bahnen über die zu bearbeitende Oberfläche in den zuvor festgelegten Bereichen die Oberfläche gereinigt und die zu entfernenden Lackschichten beispielsweise mit Wasserstrahltechnologie entfernt.

[0031] Zur Beschichtung der zuvor gereinigten und entlackten Bereiche wird ein Beschichtungswerkzeug in die erfindungsgemäße Werkzeughalterung gemäß Fig. 2 angeordnet und wiederum automatisiert in horizontalen Bahnen über die Oberfläche geführt, um die freigelegten Bereiche zu grundieren und anschließend zu beschichten.

[0032] Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Vielmehr können unterschiedliche Systeme zur Verschwenkung der Werkzeughalterung zum Einsatz kommen. Erfindungswesentlich ist jedoch, dass sich die Angriffspunkte zur Verschwenkung im Wesentlichen in der Ebene des Rahmens, aber außerhalb des Rahmens befinden. Dadurch wird die besonders platzsparende Befestigung der Werkzeughalterung an einem Trägerarmsystem sowie deren Einsatz insbesondere zur Bearbeitung von gekrümmten Oberflächen wie insbesondere Schiffsrümpfen ermöglicht.

Claims (9)

1. Patentansprüche 1. Werkzeughalterung (100) mit einem Anschlusselement (120) sowie einem Rahmen für die Aufnahme von Werkzeugen zur Bearbeitung von großen Oberflächen, insbesondere von Schiffsrümpfen, wobei das Anschlusselement (120) an seinem proximalen Ende über ein Anschlussmittel (121) an dem distalen Ende (201) eines Trägersystems (200) um eine erste Schwenkachse (S1) verschwenkbar anordenbar ist, das Anschlusselement (120) an seinem distalen Ende mit dem Rahmen (110) um eine zweite Schwenkachse (S2) verschwenkbar in freitragender Verbindung steht, und die erste Schwenkachse (S1) im Wesentlichen orthogonal zu der zweiten Schwenkachse (S2) ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rahmen (110) und/oder an dem Anschlusselement (120) zumindest ein Abstandssensor (140) und/oder Näherungssensor angeordnet ist.
2. 2. Werkzeughalterung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Anschlusselement (120) zumindest eine erste Schwenkeinrichtung (122, 123) für die Auslenkung um die erste Schwenkachse (S1) und zumindest eine zweite Schwenkeinrichtung (123') für die Auslenkung um die zweite Schwenkachse (S2) angeordnet sind.
3. 3. Werkzeughalterung (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkeinrichtungen (122 ,122') aus einer Gruppe ausgewählt sind, die elektrische, pneumatische und/oder hydraulische Drehmotoren, Hydraulikzylinder (123, 123') und Kettenantriebe (122) enthält.
4. 4. Werkzeughalterung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rahmen (110) ein Laufradsystem (130, 130') mit zumindest zwei Laufrädern (131, 13T) angeordnet ist.
5. 5. Werkzeughalterung (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufräder (131, 13T) mit Drehgebern ausgestattet sind.
6. 6. Werkzeughalterung (100) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufradsystem (130, 130') über zwei verschwenkbare Laufradpaare (131, 131') verfügt, die an zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Rahmens (110) angeordnet sind.
7. 7. Werkzeughalterung (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rahmen (110) zumindest ein Sensorrad (132a, 132b) zur Geschwindigkeits-und/oder Positionsbestimmung angeordnet ist.
8. 8. Werkzeughalterung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Werkzeug mittels eines Schnellspannersystems (111) im Rahmen (110) anordenbar ist.
9. 9. Werkzeughalterung (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug aus einer Gruppe ausgewählt ist, die ein kombiniertes Wasch/Abstockwerkzeug zur Entfernung von Oberflächenschichten, insbesondere ein Wasserstrahl- und/oder Sandstrahl-Werkzeug, eine Spüllanze und ein Lackierwerkzeug enthält. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen