CN102667289B - 用于涂装设备的供应软管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于涂装设备的供应软管(16′)，特别是用于给旋转雾化器中的透平供应压力空气或者用于给雾化器供应液态介质例如漆或冲洗介质，具有布置在上游的软管区段(20)和布置在下游的软管区段(22)。本发明提出，所述布置在上游的软管区段(20)具有比所述布置在下游的软管区段(22)大的内横截面。此外，本发明还包括具有这种供应软管(16′)的涂装机器人。

Description

用于涂装设备的供应软管
技术领域
本发明涉及一种用于涂装设备的供应软管，特别是用于在旋转雾化器中给透平供应压力空气或者用于给雾化器供应液态介质例如漆或冲洗介质或者用于给雾化器供应导向空气。
此外，本发明还包括一种涂装机器人，其具有这种用于对由该涂装机器人引导的雾化器进行供应的供应软管。
背景技术
图1以简化的方式示出传统的涂装机器人1，该涂装机器人例如可以在用于涂装机动车车身构件的涂装设备中使用。所述涂装机器人1具有近中机器人臂2和远中机器人臂3，其中，近中机器人臂2根据通常的专业术语也称为“臂1”，而远中机器人臂3通常被称为“臂2”。近中机器人臂2可枢转地支承在机器人基座上，其中，该机器人基座可选地能够固定不动或可移动并且为了简化起见没有示出。相反，远中机器人臂3利用枢转铰链4可枢转地布置在近中机器人臂2的远中端部上。在远中机器人臂3的端部上装配一个多元件的机器人手轴5，所述机器人手轴以高度运动的方式引导旋转雾化器6，其中，所述旋转雾化器6具有钟形盘7作为施加元件，所述钟形盘由透平8驱动。用于驱动透平8的压力空气通过调节器9供入，所述调节器固定地安装在所述远中机器人臂2中，其中，该调节器9通过相应地节流供入的空气流调节透平8的转速并且从而调节钟形盘7的转速。调节器9与透平8之间的连接穿过近中机器人臂2、枢转轴承4、远中机器人臂3和机器人手轴5。在一段几个厘米的(9*12mm尺寸的)软管之后，所述连接在调节器9后面通过Y形件10分为两个9*12mm软管11、12，这些软管通过软管引导元件13与所述枢转轴承4中或上的两个异径管14、15连接。所述两个异径管14、15在下游侧分别与一个6*8mm软管16、17连接，其中，这两个6*8mm软管16、17通过软管引导元件18、远中机器人臂3和机器人手轴5通往透平8并且驱动该透平。
透平8的压力空气供应装置被分为近中机器人臂2中的两个9*12mm软管11、12和远中机器人臂3中的两个6*8mm软管16、17。大规格的9*12mm软管11、12在此由于其相对大的内横截面提供的优点是相应小的流动阻力。但是大规格的9*12mm软管11、12不适于在机器人手轴5中布设，因为大规格的9*12mm软管11、12不能承受机器人手轴5中的扭转载荷。因此在机器人手轴5中布设较小的6*8mm软管16、17，所述软管由于其较小的横截面能够在运行中持久地承受机器人手轴5中扭转载荷。
但是该公知的涂装机器人的缺点是如下事实：透平8的压力空气供应装置的流动阻力在调节器9与透平8之间由于6*8mm软管16、17的相对小的内横截面而增高。
为了解决所述问题已经提出，将异径管14、15从枢转轴承4沿流动方向错位，也就是挪到远中机器人臂4中。但是这由于机器人手轴5中出现的扭转载荷并且由此导致另外的软管在异径管14、15上刮蹭而不能实现。此外，当异径管14、15靠近机器人手轴5地挪到远中机器人臂3中时，异径管14、15将不能承受机器人手轴5区域中的机械载荷。因此结果是在这种方案中不能确保异径管14、15与6*8mm软管16、17之间的可靠连接。此外，另外的软管也会受损。
即使将大规格的9*12mm软管11、12引导穿过机器人手轴5也不能解决上述问题，因为这种大规格软管不能承受机器人手轴5中的扭转载荷。
此外，DE 60304386T2的图4示出管道系统，其具有第一供应管道和第二供应管道，其中，这两个供应管道显然具有不同的内横截面。但是在此涉及的并不是一件式的管道，而是两个分开的具有不同内横截面的管道。
最后，对于一般的现有技术还需指出由本申请人出版的文献“技术手册：轿车涂装技术入门”。但是该文献仅仅公开了传统的供应软管及其在涂装技术领域中的应用。
发明内容
因此，本发明的任务在于降低透平的压力空气供应装置或旋转雾化器的引导空气供应装置中的流动阻力。
所述任务通过独立权利要求所述的新型供应软管解决。
本发明包括以下一般的技术教导：提供一种供应软管，其中，上游的软管区段具有比下游的软管区段大的内横截面。
布置在下游的软管区段在此由于其较小的内横截面优选具有足够的抗扭转扭能力以便在运行中持久地承受多元件机器人手轴的多重旋转运动，在此代价是相应较大的流动阻力的缺点。相反，在本实施例中布置在上游的软管区段由于较大的内横截面而刚性太大以至于不能遭受多元件机器人手轴的旋转运动，但是这带来相应较小的流动阻力的优点。因此，本发明通过以下方式解决了现有技术中在尽可能小的流动阻力与尽可能大的抗扭转扭能力之间存在的目标冲突，即，将供应软管分为两个软管区段，其中，将近中的软管区段朝尽可能小的流动阻力的方向优化，而将远中的软管区段朝尽可能大的抗扭转扭能力的方向优化。
在本发明的优选实施例中，具有较大内横截面的所述布置在上游的软管区段具有大于30cm、40cm或45cm的长度，其中，对于所述布置在上游的软管区段的长度的典型值是1m或50cm的长度。也就是说，所述布置在上游的软管区段的长度优选基本上相应于涂装机器人的远中机器人臂(“臂2”)的长度或者至少相应于该长度的大部分。例如，具有较大内横截面的所述布置在上游的软管区段可在远中机器人臂长度的至少50％、60％、70％、80*甚至至少90％上延伸，以便将流动阻力保持尽可能小。
相反，具有较小内横截面和相应较大流动阻力的所述布置在下游的软管区段优选具有小于35cm、30cm、25cm或20cm的长度，由此使得总流动阻力不会不必要地增高。因此，具有较小内横截面的所述布置在下游的软管区段的长度在该优选实施例中基本上相应于机器人手轴的长度，从而使得机器人手轴内部的供应软管具有较小的内横截面并且从而具有足够的抗扭转扭能力。
因此，在本发明的该优选实施例中，具有较大内横截面的所述布置在上游的软管区段比具有较小内横截面的所述布置在下游的软管区段长得多。这是有意义的，以便将流动阻力保持尽可能小。因此具有较小内横截面的所述布置在下游的软管区段优选仅仅这样长，就像对于桥接机器人手轴所需的那样。
此外需提及的是，在这两个具有不同内横截面的软管区段之间优选具有过渡区段，在所述过渡区段中，所述供应软管的内横截面沿流动方向缩细。处于两个外软管区段之间的所述过渡区段优选比所述布置在上游的软管区段和/或所述布置在下游的软管区段短得多。
从前面的描述中已经可清楚地看出，布置在上游的软管区段由于其相对于供应软管长度较大的内横截面而具有比布置在下游的软管区段小的单位流动阻力。
此外需提及的是，所述布置在上游的软管区段优选连续地和/或无阶台地过渡到所述布置在下游的软管区段中。
此外需注意的是，本发明的供应软管优选一体地构成。这意味着：具有不同内横截面的两个软管区段是同一供应软管的组成部分。与其相区分的例如是多元件软管，在多元件软管的情况下，各个元件具有不同的内横截面并且通过软管连接器彼此连接。
与此相应，具有不同内横截面的两个软管区段优选由同一种材料构成。
例如，本发明的供应软管可由聚酰胺(PA)、聚乙烯(PE)、全氟烷氧基树脂(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氨酯(PU)或聚氯乙烯(PVC)构成。但是本发明在供应软管的材料方面并不局限于前面提到的材料实例。此外，本发明的供应软管也可以由上面这些材料的组合构成。
在本发明的优选实施例中，所述供应软管的内横截面不仅在所述布置在上游的软管区段中而且在所述布置在下游的软管区段中都是恒定的。但是在本发明的范围内也存在的可能性是，供应软管的内横截面从近中端部向远中端部连续变窄。
此外需提及的是，本发明的供应软管优选是溶剂耐受和/或漆耐受的，以便允许在涂装设备中采用。
此外，为了在静电涂层设备中采用，还存在的可能性是，所述供应软管由电绝缘材料构成，所述材料此外也能够被走珠清洗。也就是说，在本发明的范围内存在下述可能性：本发明的软管至少区段地可被走珠清洗。
在本发明的供应软管的尺寸方面，在本发明的范围内存在多种多样的可能性。所述布置在下游的软管区段优选具有小于12mm、11mm、10mm、9mm甚至小于8mm的内直径。相反，所述布置在上游的软管区段优选具有大于5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm或12mm的内直径。
相反，所述布置在下游的软管区段的外直径优选小于13mm、12mm、11mm、10mm、9mm、8mm、或7mm；相反，所述布置在上游的软管区段的外直径在该优选实施例中大于6mm、7mm、8mm、9mm、10mm甚至11mm。
在所述供应软管的壁厚方面也存在多种多样的可能性。所述布置在下游的软管区段优选具有小于2mm、1.5mm或1.1mm的壁厚和/或大于0.5mm、0.7mm、0.8mm或0.9mm的壁厚。相反，所述布置在上游的软管区段的壁厚优选小于2mm、1.8mm、1.7mm或1.6mm和/或优选大于1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm或1.4mm。
此外需提及的是，本发明的供应软管优选具有大于3bar、4bar或5bar的抗压强度。值得期望的是用于在传统的6bar管网上运行的足够抗压强度。
在本发明的供应软管的壁厚方面还需提及的是，布置在下游的软管区段中的壁厚通常小于布置在上游的软管区段中的壁厚。
例如，本发明的软管区段可具有布置在上游的11*14mm软管区段和布置在下游的9*12mm软管区段。但是也存在的可能性是，布置在上游的软管区段具有9*12mm的尺寸，而布置在下游的软管区段具有6*8mm的尺寸。另一实施例提出，在上游具有6*8mm的尺寸并且在下游具有2.7*4mm的尺寸。
此外，本发明并不局限于将前面描述的新型供应软管用作单个构件。而是本发明还要求保护一种涂装机器人，其具有这种用于给由涂装机器人引导的施加器具例如旋转雾化器进行供应的供应软管。
所述供应软管在此例如可给旋转雾化器中的透平供应驱动空气或者给施加器具供应液态介质例如漆或冲洗介质。此外，本发明的供应软管也可以用于引导导向空气、触角空气或雾化器空气。也就是说，本发明的供应软管原则上适合于引导雾化器运行中所需的所有流体。
本发明的涂装机器人优选具有近中机器人臂和远中机器人臂，其中，所述远中机器人臂借助于铰链可枢转地安装在所述近中机器人臂上。此外，本发明的涂装机器人优选具有用于引导施加器具的机器人手轴，其中，所述机器人手轴装配在所述远中机器人臂的端部上。具有一个机器人手轴的多个可摆动的机器人臂的这种布置本身由现有技术公开并且因此不必详细描述。
在本发明的涂装机器人中，前面描述的新型的并且按照本发明构成的供应软管优选穿过所述远中机器人臂和所述机器人手轴延伸至所述施加器具以便对所述施加器具进行供应。具有较小内横截面的所述布置在下游的软管区段在此优选被限制在所述机器人手轴上，而具有较大内横截面的所述布置在上游的软管区段基本上在所述远中机器人臂的总长度上或在该总长度的至少大部分上延伸。将具有较小内横截面的所述布置在下游的软管区段限制在机器人手轴上是有利的，因为由此可使得总流动阻力最小化。
此外需提及的是，在优选的实施例中，在所述近中机器人臂与所述远中机器人臂之间的铰链中设置供应软管连接器，其中，所述供应软管连接器在下游与本发明的供应软管连接，所述供应软管穿过所述远中机器人臂延伸；相反，所述供应软管连接器在上游与另外的供应软管连接，所述另外的供应软管能够以传统的方式构成并且穿过所述近中机器人臂延伸。
此外，在所述近中机器人臂中可设置转速调节器，所述转速调节器给所述另外的、传统的供应软管供应压力空气。
附图说明
本发明的其他有利的进一步方案记载在从属权利要求中，或者下面参看附图以及对本发明的优选的示例性实施例的描述进行解释说明。附图包括：
图1是具有传统供应软管的传统涂装机器人的示意图；
图2是具有本发明供应软管的本发明涂装机器人的示意图；
图3是本发明供应软管的纵剖面图；
图4是具有手轴和旋转雾化器以及穿过远中机器人臂和手轴的供应软管的远中机器人臂的细节图。
具体实施方式
图2中示出的本发明涂装机器人1的实施例很大程度上与图1中示出的传统涂装机器人1的实施例一致，因此为了避免重复请参看上面的描述，其中，在下面对于相同的细节使用相同的附图标记。
该实施例的一个特别之处在于，在枢转铰链4中设置直径相同的双插接连接件19来代替异径管14、15。所述双插接连接件19不仅在输入侧而且在输出侧设有用于9*12mm软管的接头件。
该实施例的另一特别之处在于供应软管16′、17′的构型，所述供应软管以按照本发明的方式构成，如图3中所示的那样。
因此例如供应软管16′具有近中的软管区段20、过渡区段21和远中的软管区段22。
近中的软管区段20在该实施例中具有9*12mm的尺寸。这意味着，近中的软管区段20具有di1＝9mm的内直径和da1＝12mm的外直径，这与1.5mm的壁厚相关。
相反，远中的软管区段22具有6*8mm的尺寸。这意味着，远中的软管区段22具有di2＝6mm的内直径和da2＝8mm的外直径，这与1mm的壁厚相关。
在过渡区段21中，外直径从近中的软管区段的外直径da1无级地过渡到远中的软管区段的外直径da2。过渡区段21中的内直径也以相同的方式从近中的软管区段的内直径di1过渡到远中的软管区段的内直径di2。
所述远中的软管区段22在此具有长度L3，该长度仅仅不显著地大于机器人手轴5的长度。通过这种方式，远中的软管区段22虽然允许机器人手轴5很大程度上不受妨碍地运动，但是并没有不必要地提高流动阻力。
相反，所述近中的软管区段20具有长度L1＝1m，从而使得该近中的软管区段20从所述双插接连接件19基本上在远中的机器人臂3的总长度上延伸，从而使得几乎没有不必要地降低流动阻力。
相反，所述过渡区段21具有几个厘米的长度L2，以便实现从所述近中的软管区段20到所述远中的软管区段22的无涡流的过渡。
最后，图4示出远中的机器人臂3的示意图，其具有机器人手轴5和雾化器6以及本发明的供应软管16′。从中可看出，具有较小内直径的所述远中的软管区段22基本上限制在机器人手轴5的区域上，相反，具有较大内直径的所述近中的软管区段20几乎在所述远中的机器人臂3的总长度上延伸。
本发明并不局限于上述的优选示例性实施例。相反，利用本发明的思想可做出多种落入本发明的保护范围内的变型和修改。例如也可以在无独立权利要求特征的情况下将从属权利要求的特征彼此组合。
附图标记列表
1    涂装机器人
2    近中的机器人臂
3    远中的机器人臂
4    枢转铰链
5    机器人手轴
6    旋转雾化器
7    钟形盘
8       透平
9       调节器
10      Y形件
11      9*12mm软管
12      9*12mm软管
13      软管引导元件
14      异径管
15      异径管
16      6*8mm软管
16′    供应软管
17      6*8mm软管
17′    供应软管
18      软管引导元件
19      双插接连接件
20      近中的软管区段
21      过渡区段
22      远中的软管区段

Claims (17)

1.一种用于涂装设备的供应软管(16'，17')，所述供应软管具有：
a)布置在上游的软管区段(20)，和
b)布置在下游的软管区段(22)，所述布置在下游的软管区段(22)具有足够的抗扭转扭能力，以便持久地承受住多元件机器人手轴(5)的多重旋转运动，
其特征在于，
c)所述布置在上游的软管区段(20)具有比所述布置在下游的软管区段(22)大的内横截面，所述布置在上游的软管区段(20)由于其较大的内横截面而刚性太大以至于不能经受多元件机器人手轴(5)的旋转运动，
整个供应软管(16'，17')一体地构成。
2.如权利要求1所述的供应软管(16'，17')，其特征在于，
a)具有较大内横截面的所述布置在上游的软管区段(20)具有大于30cm的长度(L1)，和/或
b)具有较大内横截面的所述布置在上游的软管区段(20)具有长度(L1)，该长度基本上相应于涂装机器人(1)的远中机器人臂(3)的长度，和/或
c)具有较小内横截面的所述布置在下游的软管区段(22)具有小于50cm的长度(L3)，和/或
d)具有较小内横截面的所述布置在下游的软管区段(22)具有长度(L3)，该长度基本上相应于机器人手轴(5)的长度，和/或
e)具有较大内横截面的所述布置在上游的软管区段(20)比具有较小内横截面的所述布置在下游的软管区段(22)长得多。
3.如权利要求1或2所述的供应软管(16'，17')，其特征在于，
a)在具有较大内横截面的所述布置在上游的软管区段(20)与具有较小内横截面的所述布置在下游的软管区段(22)之间存在过渡区段(21)，在所述过渡区段中，所述供应软管(16'，17')的内横截面沿流动方向缩细，和/或
b)所述过渡区段(21)比所述布置在上游的软管区段(20)短得多。
4.如权利要求1或2所述的供应软管(16'，17')，其特征在于，
a)所述布置在上游的软管区段(20)连续地和/或无阶台地过渡到所述布置在下游的软管区段(22)中，和/或
b)所述布置在上游的软管区段(20)和所述布置在下游的软管区段(22)由同一种材料构成。
5.如权利要求1或2所述的供应软管，其特征在于，
a)所述布置在上游的软管区段(20)内部的横截面基本上是恒定的，和/或
b)所述布置在下游的软管区段(22)内部的横截面基本上是恒定的。
6.如权利要求1或2所述的供应软管，其特征在于，
a)所述供应软管(16'，17')是溶剂耐受和/或漆耐受的，和/或
b)所述供应软管(16'，17')由电绝缘材料构成，和/或
c)所述供应软管(16'，17')在所述布置在上游的软管区段(20)中能够被走珠清洗。
7.如权利要求1所述的供应软管(16'，17')，其特征在于，所述供应软管(16'，17')用于给旋转雾化器(6)中的透平(8)供应压力空气或者用于给雾化器(6)供应液态介质或者用于给雾化器(6)供应转向空气。
8.如权利要求2所述的供应软管(16'，17')，其特征在于，所述布置在上游的软管区段(20)具有1m的长度。
9.如权利要求2所述的供应软管(16'，17')，其特征在于，所述布置在上游的软管区段(20)具有50cm的长度。
10.一种涂装机器人(1)，其特征在于，设有如前面权利要求中任一所述的供应软管(16'，17')。
11.如权利要求10所述的涂装机器人(1)，具有：
a)近中机器人臂(2)；
b)装配在所述近中机器人臂(2)的端部上的远中机器人臂(3)；
c)铰链(4)，关节将所述远中机器人臂(3)与所述近中机器人臂(2)可枢转地连接；和/或
d)用于引导施加器具(6)的机器人手轴(5)，其中，所述机器人手轴(5)装配在所述远中机器人臂(3)的端部上。
12.如权利要求11所述的涂装机器人(1)，其特征在于，
a)所述供应软管(16'，17')穿过所述远中机器人臂(3)和所述机器人手轴(5)延伸至所述施加器具(6)；和/或
b)具有较小内横截面的所述布置在下游的软管区段(22)基本上被限制在所述机器人手轴(5)上，而具有较大内横截面的所述布置在上游的软管区段(20)基本上在所述远中机器人臂(3)的总长度上或在该总长度的至少大部分上延伸。
13.如权利要求11或12所述的涂装机器人(1)，其特征在于，
a)在所述近中机器人臂(2)与所述远中机器人臂(3)之间的铰链(4)中设置供应软管连接器(19)，
b)所述供应软管连接器(19)在下游与所述供应软管(16'，17')连接，所述供应软管穿过所述远中机器人臂(3)延伸，
c)所述供应软管连接器(19)在上游与另外的供应软管(11，12)连接，所述另外的供应软管穿过所述近中机器人臂(2)延伸，和/或
d)在所述近中机器人臂(2)中设置转速调节器(9)，所述转速调节器给所述另外的供应软管(11，12)供应压力空气。
14.如权利要求10至12中任一项所述的涂装机器人(1)，其特征在于
a)所述供应软管(16'，17')给旋转雾化器(6)中的透平(8)供应驱动空气，
b)所述供应软管(16'，17')给施加器具供应液态介质，或者
c)所述供应软管(16'，17')给施加器具供应导向空气，其中，所述导向空气用于使由所述施加器具输出的射束成型。
15.如权利要求10所述的涂装机器人(1)，其用于涂装机动车车身构件。
16.如权利要求11或12所述的涂装机器人(1)，其特征在于，所述施加器具(6)是旋转雾化器。
17.如权利要求14所述的涂装机器人(1)，其特征在于，所述液态介质是供应漆或冲洗介质。
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