CN106457577B - 机械手组件和相应的装配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种机械手组件,其具有可更换的施涂装置(1),所述施涂装置借助于中间凸缘(4)被连接和可更换。根据本发明,施涂装置(1)和中间凸缘(4)的结构长度(LZ、LF)相互成对地匹配,使得一起更换施涂装置(1)和相关联的分别匹配的中间凸缘(4)不会导致工具中心点(TCP)的移动。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械手组件、特别是具有涂装机械手的机械手组件,还涉及一种用于这种机械手组件的相应的装配方法。
背景技术
在用于涂装车体部件的现代涂覆设备中,通常使用具有连续运动的多轴涂装机械手,以便以最大的运动自由度引导旋转雾化器。在该布置中,旋转雾化器通常装配在位于涂装机械手的机械腕轴上的装配凸缘上,经由装配凸缘为旋转雾化器提供所需的介质,举例来说例如用于驱动压缩空气涡轮的驱动空气、用于使喷嘴成形的成形空气、用于静电涂覆充电的高电压、用于位于旋转雾化器中的空气轴承的支承空气、溶剂管路以及回流管路。
在这种涂覆设备中,下述是必要的:例如在测试阶段,为了相继测试不同类型的施涂装置(例如旋转雾化器、空气雾化器等),需要更换所装配的施涂装置。
存在用于更换施涂装置的已知的方法,其中,施涂装置的各供给管路在位于装配凸缘之后的相邻的分离点处被释放,以便能够装配另外的施涂装置。然而,用于更换施涂装置的该方法非常耗费时间,因为各供给管路必须分别被彼此分离和重连接。此外,这里的问题在于,由于必须补偿大约±540°的旋转角度,因此,各供给管路的分离点通常不能被直接布置在腕轴之后。由此,供给管路的分离点通常布置在机械手中相当远的上游,这使得难以分离和重连接各供给管路。用于更换涂装机械手上的施涂装置的该已知方法因此是非常复杂的,需要高达两个小时来转换成另一雾化器类型。
下面参照图8A-8D描述用于更换涂装机械手上的施涂装置的另一已知的方法。这些图示出了具有旋杯2和外部充电环3的静电雾化器1,所述外部充电环3用于使涂覆剂静电充电,这本身在现有技术中是已知的。雾化器1经由中间凸缘4装配在机械腕轴5上,所述机械腕轴5是具有连续运动的传统多轴涂装机械手的一部分,从而在此可省略涂装机械手的详细说明。中间凸缘4在机械手侧具有凸缘面6,所述凸缘面6联接至位于机械腕轴5上的相应的机械手凸缘7。此外,中间凸缘4具有雾化器侧凸缘面8,所述雾化器侧凸缘面8连接至旋转雾化器1的相应的雾化器凸缘9。在该布置中,机械腕轴5上的机械手凸缘7不仅为当前所装配的类型的旋转雾化器1提供供给管路(例如用于驱动空气、成形空气、高电压、涂料、溶剂、回流等)。机械手凸缘7还具有带有许多连接部的连接结构,所述连接部用于机械腕轴5上所有可能类型的施涂装置。在该布置中,中间凸缘4分别与相应类型的旋转雾化器1相匹配,并从设在机械手凸缘7上的那些连接部选择相应类型的旋转雾化器1所需的连接部。相应类型的旋转雾化器1所需的连接部设在位于中间凸缘4的雾化器侧凸缘面8上的所需的连接结构中,使得雾化器1可装配在中间凸缘4上。中间凸缘4由此成为使所需的连接结构与相应类型的旋转雾化器1相匹配的适配器。
在该布置中,应注意,中间凸缘4具有特定的结构长度LF,所述结构长度LF与旋转雾化器1的相应的结构长度LZ加起来等于机械手凸缘7与所谓的工具中心点TCP之间的总结构长度LG。在该布置中,涂装机械手被中央机械手控制部致动,机械手凸缘7与工具中心点TCP之间的总结构长度LG存储在机械手控制部中。这里的问题在于,更换旋转雾化器1和各匹配的中间凸缘4通常导致机械手凸缘7与工具中心点TCP之间的实际结构长度LG改变。首先,这是因为新更换的雾化器1通常可具有不同的结构长度LZ。第二,然而,总结构长度LG在更换旋转雾化器1时的改变还由于中间凸缘4可具有不同的结构长度LF。然而,在更换旋转雾化器1和中间凸缘4之后,改变的结构长度LG使得存储在机械手控制部中的结构长度LG不再与实际结构长度LG相匹配,使得工具中心点TCP沿错误的轨迹被致动。这进而意味着用这种方法得到的涂覆结果实际中不相似。
从DE 9001451 U1知晓一种更换凸缘,所述更换凸缘使得真实的施涂装置能够通过模拟工具被更换。在该布置中,更换凸缘完成几何调整,使得在其机械手中的空间布置中,所述模拟工具匹配真实的施涂装置。然而,该概念目前不适于更换真实的施涂装置,因为该更换凸缘为此将需要许多管路管,所述管路管无法容纳在可用空间中。
此外,应提到WO 2010/028864 A2、EP 1285733 A2和DE 3780874 T2作为现有技术。
发明内容
按照本发明,提出了一种机械手组件,其具有:
a)具有机械手凸缘的施涂机械手,所述机械手凸缘具有特定的连接结构和中心轴线,
b)机械手控制部,用于控制施涂机械手,其中,施涂机械手的机械手凸缘与工具中心点之间的特定的结构长度和所述机械手凸缘的中心轴线与工具中心点之间的特定的总宽度存储在机械手控制部中,
c)施涂装置,用于将涂覆剂施涂至工具中心点,施涂装置具有:
c1)具有特定的连接结构的施涂装置凸缘以及
c2)施涂装置凸缘与工具中心点之间的特定的结构长度,机械手组件还具有:
d)具有特定结构长度的中间凸缘,所述中间凸缘
d1)布置在机械手凸缘与施涂装置凸缘之间,以及
d2)使机械手凸缘的连接结构匹配施涂装置凸缘的连接结构,
d3)将施涂装置以特定的侧向偏移装配在机械手凸缘上,
其中,
e)中间凸缘的结构长度与施涂装置的结构长度相匹配,使得施涂装置的结构长度与中间凸缘的结构长度之和大致等于施涂机械手的机械手凸缘与工具中心点之间的存储在机械手控制部中的结构长度,
f)所述侧向偏移通过中间凸缘与施涂装置相匹配,使得机械手凸缘的中心轴线与工具中心点之间的实际总宽度与存储在机械手控制部中的总宽度一致。
按照本发明,还提出了一种用于将施涂装置装配至施涂机械手的方法,所述方法包括下述步骤:
a)将中间凸缘装配至施涂机械手的机械手凸缘,所述中间凸缘具有特定的结构长度并且将施涂装置安装在机械手凸缘上,使工具中心点具有特定的侧向偏移,
b)将施涂装置装配至中间凸缘,所述施涂装置在施涂装置的施涂装置凸缘与工具中心点之间具有特定的结构长度,
c)将施涂机械手的机械手凸缘与工具中心点之间的特定的结构长度和机械手凸缘的中心轴线与工具中心点之间的特定的总宽度存储在机械手控制部中,
其中,
d)中间凸缘的结构长度与施涂装置的结构长度相匹配,使得施涂装置的结构长度与中间凸缘的结构长度的和等于施涂机械手的机械手凸缘与工具中心点之间的存储在机械手控制部中的结构长度,
e)所述侧向偏移通过中间凸缘的与施涂装置相匹配,使得机械手凸缘的中心轴线与工具中心点之间的实际总宽度与存储在机械手控制部中的总宽度一致。
本发明的目的在于解决上述问题。首先,必须可简单且快速地更换施涂机械手上的施涂装置。第二,以不同类型的施涂装置获得的涂覆结果必须还能彼此相似。
该目的通过根据本发明的机械手组件并通过根据本发明的适当的装配方法来实现。
本发明包括将中间凸缘和相应的施涂装置成对地匹配起来的通用技术讲授,实际上不仅关于分别需要的连接结构,而且关于结构长度。因此,例如,如果施涂装置将以相对较短的结构长度装配,在这种情况下,中间凸缘以相应的长结构长度组合,以便补偿施涂装置的较短的结构长度。另一方面,如果施涂装置将以相对较长的结构长度装配,那么该施涂装置与具有相应的短结构长度的中间凸缘组合。保证施涂装置与中间凸缘的结构长度的这种匹配,使得一对施涂装置和中间凸缘的总结构长度总是不变的,并且匹配存储在机械手控制部中的用于致动工具中心点TCP的结构长度。这提供下述优势:无论在不同情况下所装配的施涂装置的类型如何,工具中心点TCP总是沿规划的轨迹被致动。因此,与开始所描述的现有技术相比,更换至其它类型的施涂装置不会导致工具中心点偏离规划的轨迹。
通常,施涂装置(例如旋转雾化器)的工具中心点相对于机械手凸缘的中心轴线具有侧向偏移,所述偏移可根据类型而波动。然而,我们期望施涂装置的转换不仅在纵向方向上而且在侧向方向上不对工具中心点产生影响。由此,在本发明的框架下,还可通过与施涂装置成对地相匹配的中间凸缘来匹配侧向偏移,使得机械手凸缘的中心轴线与工具中心点之间的实际总宽度匹配存储在机械手控制部中的总宽度。因此,在该布置中,施涂装置的转换在纵向方向上和在侧向方向上都不会导致实际工具中心点的移动。
上面已经提到,根据本发明的中间凸缘从设在机械腕轴的机械手凸缘上的连接部中选择那些对相应类型的施涂装置而言必需的连接部,这些连接部以所需的连接结构设在中间凸缘的施涂装置侧凸缘面上。由于必需许多管路以用于驱动空气、支承空气、成形空气、涂料、回流、高电压等,因此,中间凸缘的该匹配功能非常复杂。因此,目前为止,在中间凸缘的结构长度不过度长的情况下,几乎不可能在中间凸缘中容纳所需的管路,中间凸缘的过长的结构长度使得工具中心点的实际位置发生干扰性的移动。为了解决该问题,本发明优选地设想,中间凸缘通过生长型制造工艺(快速原型)制成。这是有利的,因为以这种生长型制造工艺可实现复杂的管路几何形状,使得中间凸缘可以以相对较短的结构长度实现,这进而使得工具中心点的实际位置通过中间凸缘能够基本上不从存储在机械手控制部中的特定位置偏离。这种生长型制造工艺本身是已知的,并且例如描述在WO 2010/028864A2中,使得对于生长型制造工艺的细节,该文件的内容必须整体归于本说明书。
生长型制造工艺的使用还能够实现无管的中间凸缘,这进而能够在中间凸缘内实现相应的复杂的管路几何形状和管路系统。根据本发明的中间凸缘因此优选地是无管的,即中间凸缘中优选地没有用于输送各种介质(例如驱动空气、压缩空气、支承空气、成形空气、涂覆剂、清洗剂等)的单独的可弯曲的管。
在本发明的一个优选实施例中,至少端对端的光导通道还延伸通过中间凸缘以供光导通向旋转雾化器。这种光导例如可用于转速计算,这本身是从现有技术中已知的,因此不必更详细地描述。
在本发明的优选实施例中,中间凸缘具有基体,光导通道具有包层,必要时,光导通道的所述包层与基体相比由不同的材料组成、特别是由塑料或金属制成。
光导因此可例如通过旋拧、夹持、钩挂、粘合或类似方式装配在中间凸缘中。
此外,必须提出,这种光导传统上以非常复杂的方式弯曲,并且部分地缠绕流体管路,使得光导也沿周向弯曲。然而,根据本发明的中间凸缘使得能够明显更直地引导光导,所述光导不必沿周向弯曲。
此外,根据本发明的中间凸缘使得光导在光导的机械手侧连接部与施涂装置侧连接部之间的引导长度明显更短。例如,实际光导长度可小于不弯曲的直接连接距离的300%、200%、150%或甚至120%。
上面已提到,中间凸缘可通过生长型制造工艺制成。此外,机械手凸缘和光导通道的包层也可借助于生长型制造工艺制造。
此外,应提到,施涂装置凸缘的连接结构和机械手凸缘的连接结构优选地具有许多连接部。在此示例性地提出下述连接部:
-至少一个压缩空气连接部,特别是用于驱动空气、成形空气和控制空气,以用于施涂装置;
-至少一个涂覆剂连接部,用于供涂覆剂通过;
-至少一个第一清洗剂连接部,用于供清洗剂通向施涂装置;
-至少一个第二清洗剂连接部,用于使清洗剂从施涂装置退回;
-至少一个电连接部,以便与施涂装置建立电接触,例如用于涂覆剂的静电充电;
-至少一个光导连接部,以便连接光导,例如用于旋转雾化器上的转速计算。
机械手凸缘的连接结构通常具有下述特征:与施涂装置凸缘的连接结构相比具有更多的连接部,以便可选地能够连接具有更多的和/或其它的连接部的施涂装置。机械手凸缘的连接结构通常装备成用于适合各种场合,使得具有相应的不同连接结构的大部分的各种类型的施涂装置经由中间凸缘连接。
此外,应提到,中间凸缘的结构长度优选地小于24cm、15cm、10cm或甚至5cm。这明显短于开始描述的传统中间凸缘的结构长度,所述传统中间部不是通过生长型制造工艺制成,由此导致中间凸缘的相应地大的结构长度。中间凸缘的该相对较大的结构长度进而具有下述缺点,工具中心点的实际位置通过中间凸缘发生偏移。相比之下,根据本发明的中间凸缘由于其短的结构长度因此不具有该缺点,该短结构长度例如可通过使用生长型制造工艺实现。
此外,应提到,本发明不仅要求保护上述根据本发明的机械手组件。本发明还要求保护相应的装配方法,其中,施涂装置和中间凸缘分别彼此成对地匹配,并且一起被更换。中间凸缘在该布置中具有两个功能。
首先,中间凸缘从设在机械手侧上的连接部中选择相应类型的施涂装置实际所需的那些连接部,使这些连接部在其施涂装置侧的连接凸缘上的设计确定的连接结构中可用。
第二,在中间凸缘的结构长度分别与相应类型的施涂装置相匹配的情况下,所述中间凸缘还确保转换至其它类型的施涂装置不会导致工具中心点的实际位置发生移动。
附图说明
本发明的另外的有利实施例在从属权利要求中确定或与本发明的优选实施例的说明一起更详细地在下述附图中描述,其中:
图1A示出了根据本发明的机械手组件,其具有机械腕轴、中间凸缘和旋转雾化器,
图1B仅示出了来自图1A的机械腕轴,
图1C仅示出了来自图1A的旋转雾化器,
图1D仅示出了来自图1A的中间凸缘,
图2A示出了来自图1A的机械手组件,其具有不同的中间凸缘和不同的雾化器,
图2B仅示出了来自图2A的机械腕轴,
图2C仅示出了来自图2A的旋转雾化器,
图2D仅示出了来自图2A的中间凸缘,
图3A示出了自图1A的机械手组件,其具有不同的中间凸缘和不同的旋转雾化器,
图3B仅示出了来自图3A的机械腕轴,
图3C仅示出了来自图3A的旋转雾化器,
图3D仅示出了来自图3A的中间凸缘,
图4示出了延伸通过中间凸缘的光导,
图5示出了来自图4的成弯曲状态的光导,
图6示出了中间凸缘的一个实施例,其中装配有光导,
图7示出了通过根据本发明的中间凸缘的剖视图,其中装配有光导通道和光导,
图8A-8D示出了根据现有技术的机械手组件。
具体实施方式
图1A-1D、2A-2D和3A-3D示出了机械腕轴5,各种类型的施涂装置装配在所述机械腕轴5上,为每个施涂装置提供有中间凸缘4。这些机械手组件部分地对应于已经在开始时描述且在图8A-8D中示出的机械手组件,参照前面的说明,相同的附图标记用于相应的零部件,从而避免重复描述。
在根据图1A的机械手组件中,雾化器1是不具有外部静电荷的旋转雾化器。然而,在根据图2A的机械手组件中,雾化器1是是空气雾化器。最后,图3A示出了在机械腕轴5上装配有另外的类型的雾化器1的机械手组件。
在该布置中,下述是重要的:机械手凸缘7在机械腕轴5上提供所有对不同类型的雾化器1而言必要的连接部。这例如导致:在根据图2A的空气雾化器的连接中,由于成形空气仅为雾化器1提供,因此用于成形空气的连接部在机械手凸缘7上保持未使用。中间凸缘4从设在机械手凸缘7的机械手侧上的连接部中选择对相应类型的雾化器1而言必需的那些连接部。这些连接部以相应类型的雾化器1所必需的连接结构设在中间凸缘4的雾化器侧凸缘面8上。中间凸缘4由此形成用于匹配雾化器侧上所需的连接结构的适配器。
此外,中间凸缘4还补偿各种类型的雾化器1的不同的结构长度LZ,使得以其它类型的雾化器1更换该雾化器1不会导致工具中心点TCP的实际位置发生移动。由此,中间凸缘4的结构长度LF每次都与雾化器的结构长度LZ成对地匹配,使得机械手凸缘7与工具中心点之间的总结构长度LG对应于存储在中央机械手控制部中的结构长度。这具有下述优势:雾化器1的转换不会导致工具中心点的实际位置的偏移,使得运行中的工具中心点TCP沿着提前规划的轨迹移动。
图4、5和6示出了中间凸缘4的具有光导10的改型,如图6中可见,所述光导10围绕中间凸缘4沿周向部分地缠绕。
图7示出了中间凸缘4的另一结构,所述中间凸缘4借助于生长型制造工艺制造而成,中间凸缘4具有光导通道11,光导10插入光导通道11中。如根据图6的实施例的情况下那样,这使得光连接部12之间的光导长度明显更短,因为光导10不必沿周向弯曲。
本发明不限于上述优选实施例。而是,可以有许多同样使用本发明的概念并因此落入本发明的范围的替代方案和改型。特别地,本发明还独立于所引用的权利要求地要求保护从属权利的主题和特征。
附图标记列表
1 旋转雾化器
2 旋杯
3 外部充电环
4 中间凸缘
5 机械腕轴
6 中间凸缘的机械手侧凸缘面
7 机械手凸缘
8 中间凸缘的雾化器侧凸缘面
9 雾化器凸缘
10 光导
11 光导通道
12 光导连接部
TCP 雾化器的工具中心点
LF 中间凸缘的结构长度
LZ 雾化器的结构长度
LG 中间凸缘和雾化器的总结构长度
BG 中间凸缘和雾化器的总宽度
Claims (14)
1.一种机械手组件,其具有:
a)具有机械手凸缘(7)的施涂机械手,所述机械手凸缘(7)具有特定的连接结构和中心轴线,
b)机械手控制部,用于控制施涂机械手,其中,施涂机械手的机械手凸缘(7)与工具中心点(TCP)之间的特定的结构长度(LG)和所述机械手凸缘(7)的中心轴线与工具中心点(TCP)之间的特定的总宽度(BG)存储在机械手控制部中,
c)施涂装置(1),用于将涂覆剂施涂至工具中心点(TCP),施涂装置(1)具有:
c1)具有特定的连接结构的施涂装置凸缘(9)以及
c2)施涂装置凸缘(9)与工具中心点(TCP)之间的特定的结构长度(LZ),机械手组件还具有:
d)具有特定结构长度(LF)的中间凸缘(4),所述中间凸缘(4)
d1)布置在机械手凸缘(7)与施涂装置凸缘(9)之间,以及
d2)使机械手凸缘(7)的连接结构匹配施涂装置凸缘(9)的连接结构,
d3)将施涂装置(1)以特定的侧向偏移装配在机械手凸缘(7)上,
其特征在于,
e)中间凸缘(4)的结构长度(LF)与施涂装置(1)的结构长度(LZ)相匹配,使得施涂装置(1)的结构长度(LZ)与中间凸缘(4)的结构长度(LF)之和大致等于施涂机械手的机械手凸缘(7)与工具中心点(TCP)之间的存储在机械手控制部中的结构长度(LG),
f)所述侧向偏移通过中间凸缘(4)与施涂装置(1)相匹配,使得机械手凸缘(7)的中心轴线与工具中心点(TCP)之间的实际总宽度(BG)与存储在机械手控制部中的总宽度一致。
2.如权利要求1所述的机械手组件,其特征在于,中间凸缘(4)是无管的。
3.如权利要求1或2所述的机械手组件,其特征在于,中间凸缘(4)具有至少一个端对端的光导通道(11)以供光导(10)通过。
4.如权利要求3所述的机械手组件,其特征在于,中间凸缘(4)具有基体,光导通道具有包层,光导通道(11)的所述包层与基体相比由不同的材料组成。
5.如权利要求3所述的机械手组件,
其特征在于,
a)光导(10)被旋拧、夹持、钩挂或粘合至中间凸缘(4)中,和/或
b)光导(10)不沿周向弯曲。
6.如权利要求3所述的机械手组件,
其特征在于,
a)光导(10)具有特定的光导长度,
b)光导(10)的机械手侧连接部与光导(10)的施涂装置侧连接部之间具有特定的连接距离,
c)所述光导长度小于所述连接距离的300%、200%、150%或120%。
7.如权利要求4所述的机械手组件,其特征在于,中间凸缘(4)和/或机械手凸缘(7)和/或光导通道(11)的包层至少部分地通过生长型制造工艺制造。
8.如权利要求1或2所述的机械手组件,其特征在于,施涂装置凸缘(9)的连接结构和机械手凸缘(7)的连接结构具有下述连接部:
a)至少一个压缩空气连接部,
b)至少一个涂覆剂连接部,用于供涂覆剂通过,
c)至少一个第一清洗剂连接部,用于供清洗剂通向施涂装置(1),
d)至少一个第二清洗剂连接部,用于使清洗剂从施涂装置(1)退回,
e)至少一个电连接部,以便建立电接触,和
f)至少一个光导连接部,以便连接光导。
9.如权利要求1或2所述的机械手组件,其特征在于,机械手凸缘(7)的连接结构与施涂装置凸缘(9)的连接结构相比具有更多的连接部,以便可选地能够连接具有更多的和/或其它的连接部的施涂装置。
10.如权利要求1或2所述的机械手组件,其特征在于,中间凸缘(4)的结构长度(LF)小于24cm、15cm、10cm或5cm。
11.如权利要求4所述的机械手组件,其特征在于,所述光导通道(11)的所述包层由塑料或金属制成。
12.如权利要求8所述的机械手组件,其特征在于,所述至少一个压缩空气连接部用于驱动空气、成形空气和控制空气,以用于施涂装置(1)。
13.一种用于将施涂装置(1)装配至施涂机械手的方法,所述方法包括下述步骤:
a)将中间凸缘(4)装配至施涂机械手的机械手凸缘(7),所述中间凸缘(4)具有特定的结构长度(LF)并且将施涂装置(1)安装在机械手凸缘(7)上,使工具中心点(TCP)具有特定的侧向偏移,
b)将施涂装置(1)装配至中间凸缘(4),所述施涂装置(1)在施涂装置(1)的施涂装置凸缘(9)与工具中心点(TCP)之间具有特定的结构长度(LZ),
c)将施涂机械手的机械手凸缘(7)与工具中心点(TCP)之间的特定的结构长度(LG)和机械手凸缘(7)的中心轴线与工具中心点(TCP)之间的特定的总宽度(BG)存储在机械手控制部中,
其特征在于,
d)中间凸缘(4)的结构长度(LF)与施涂装置(1)的结构长度(LZ)相匹配,使得施涂装置(1)的结构长度(LZ)与中间凸缘(4)的结构长度(LF)的和等于施涂机械手的机械手凸缘(7)与工具中心点(TCP)之间的存储在机械手控制部中的结构长度(LG),
e)所述侧向偏移通过中间凸缘(4)的与施涂装置(1)相匹配,使得机械手凸缘(7)的中心轴线与工具中心点(TCP)之间的实际总宽度(BG)与存储在机械手控制部中的总宽度一致。
14.如权利要求13所述的方法,其特征在于,所述方法还包括下述步骤:
a)从施涂机械手拆卸施涂装置(1)和中间凸缘(4),
b)以不同的、适当地匹配的中间凸缘(4)将不同的施涂装置(1)装配至施涂机械手,开始拆卸一个施涂装置(1)与结束安装另一施涂装置(1)之间存在小于5分钟、2分钟或1分钟的更换期。
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