CN107257722B - 用于处理对象的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于搬运机器人(120)的定位装置(10‑13)，其中，定位装置被设置用于，在定位装置的第一种状态下使搬运机器人保持在静止位置中，在第二种状态下使搬运机器人保持在激活位置中，其中，搬运机器人(120)在静止位置中布置在待处理的对象(2)下方。此外本发明涉及一种用于处理对象的设备，包括用于使待处理的对象(2)运动的输送装置(14)和根据本发明的定位装置(10‑13)。

Description

用于处理对象的设备

技术领域

本发明涉及一种用于处理对象的机器人用的定位装置以及用于处理对象的设备。

背景技术

在涂装技术、尤其是对象的表面处理和涂装的领域内，除了保障高质量和降低计件成本之外，周期速度也起决定性作用。例如在涂漆时，待涂漆的对象、例如车辆车身借助输送技术被输送经过涂漆室。在此作为输送方式使用的是走停方法(Stop-and-Go-Verfahren)或者利用适合的输送装置连续输送待处理的对象。在走停方法中，待涂漆的对象运动到涂漆室中且在处理过程或涂漆过程期间静止。在连续输送时，待涂漆的对象在涂漆过程期间以连续的速度运动经过涂漆室。

在两种情况下使用承载涂装装置的现今的多轴机器人，以便处理对象。因为待涂漆的车辆车身通常具有车门以及行李舱盖和发动机罩，所以涂装装置可以仅在下述情况下到达车身内室：车门以及行李舱盖和发动机罩被打开或抬起。使用所谓的搬运机器人用于打开过程和关闭过程。这种搬运机器人例如打开车门且使其保持在打开状态中，而具有涂装装置的多轴机器人为能从打开的车门达到的车身内室涂漆。在涂漆过程之后，搬运机器人又可以将车门关闭——只要这对于进一步处理车身是必要的。在涂漆过程或涂装过程期间，然而尤其在为了外部涂漆或外部涂装而关闭车辆车身开口之后，多轴机器人的运动空间由于搬运机器人的存在而可能受限。此外会出现，在处理待处理的对象、例如车辆车身期间可能需要，使得所使用的多轴机器人相对于待处理的对象沿着水平的或垂直的附加轴移动，以便达到对象的所有待处理的表面。而且在此搬运机器人的存在可能形成障碍。

出于这个原因，通常在涂漆室或处理车间内设置车辆车身的两级处理，以便在第一步骤中例如首先为车辆车身的内室涂漆或进行处理，并且然后在第二步骤中从外部对车辆车身涂漆或进行处理。这意味着，在涂漆系统中要设置两个区域，以便能完全为车辆车身涂漆。为两个区域分别设置多个多轴机器人，它们分别承载涂装装置。这意味着，多个几乎相同的分别承载涂装装置的多轴机器人要安装在涂漆系统中。从而出现了，要为每个分别承载涂装装置的多轴机器人设置在颜料供给管路、清洗剂供给管路、电流供给线路和压缩空气供给管路处的必要的连接部。

在图1和图2中示出了这种情况。在图1和图2中示出了具有内部涂漆区域和外部涂漆区域的涂漆室1，该涂漆室根据走停方法工作。车辆车身2被输送经过车辆车间1。分别承载涂装装置的多轴机器人3设置在内室涂漆站4和外部涂漆站5上。多轴机器人3可以相对于车身2移动。示出了多轴机器人，而未示出附加的水平的或垂直的移动轴。在内部涂漆站4处附加地固定式设置搬运机器人6。这种搬运机器人6通常设置在要打开/关闭的元件——在此也就是车辆车身2的车门——附近，并且因此由于由搬运机器人6占用的空间体积而限制了多轴机器人3的运动灵活性。由于需要设置两个涂漆区域4、5用于车辆车身2的内部区域和外部区域，所以这个涂漆室具有上述缺点。

已知的是，为搬运机器人6设置了相对于车辆车身2的与多轴机器人3相同的相对移动性。在WO 2009/146 936中描述了这种涂漆室，其中，同时执行内部涂漆和外部涂漆的一部分，并且外部涂漆在关闭车身开口之后结束。然而这种解决方案复杂且因此昂贵。

发明内容

本发明的目的在于，克服所述缺点且尤其给出一种设备，该设备尽可能小地限制承载涂装装置的多轴机器人的运动空间。尤其是本发明的目的还在于，能利用相同的承载涂装装置的多轴机器人为对象、尤其是车辆车身进行内部涂漆和外部涂漆。

所述目的通过根据独立权利要求1所述的、用于处理对象的搬运机器人/操作机器人用的定位装置来实现。

本发明的其它设计方案在从属权利要求中给出。

根据本发明的用于搬运机器人的定位装置被设置用于，在定位装置的第一种状态下使搬运机器人保持在静止位置中，在第二种状态下使搬运机器人保持在激活位置中。在静止位置中，搬运机器人布置在待处理的对象的垂直投影下方、尤其之内。即为搬运机器人设置两个位置，搬运机器人可以借助定位装置进入到两个位置中。在激活位置中规定，搬运机器人可以遵照其真正的用途、即处理对象。而在静止位置中规定，搬运机器人优选处于待处理的对象下方。

由于下述事实：定位装置必须基本上仅使搬运机器人进入两个位置中，则与当必须沿着其移动路径实现精确的定位相比，定位装置仅需满足较低的要求。搬运机器人的可能必要的精确定位——例如在车门的窗口处——通过搬运机器人自身来实现。此外，将搬运机器人存放在待处理的对象下方是特别有利的，这是因为从而在待处理的对象侧面和/或在其上方的整个空间保持自由。此外，如果搬运机器人在其静止位置中尤其布置在待处理的对象的垂直投影之内，那么在待处理的对象侧面的整个空间例如为了通过分别承载涂装装置的多轴机器人进行处理是自由的。

一种优选实施方式以下述方式得出：搬运机器人在激活位置中至少部分地处于待处理的对象的最低位置上方。搬运机器人在静止位置中能够自由接近待处理的对象，而搬运机器人在激活位置中相对于待处理的对象如此布置，使得搬运机器人例如可以在待处理的对象处执行一个动作、例如打开车门。

优选地，定位装置具有用于搬运机器人的机械连接可能性。定位装置也就可以根据需要装配有适合的搬运机器人。搬运机器人优选还可以是具有多个轴的机器人，该机器人在其自由端部上可以装配有不同的、用于在车辆上打开和/或关闭车门的辅助工具。

下述情况是特别优选的：在静止位置中的机械连接可能性的位置与在激活位置中的机械连接可能性的位置不同。因此在从静止位置转换至激活位置中时转移机械连接可能性。以这种方式，在激活位置中由搬运机器人占用的运动空间可以通过将搬运机器人转移到静止位置中而至少部分地、优选完全地释放。

下述情况是有利的：定位装置被如此设置，使得从静止位置至激活位置中的转换借助旋转运动或/和平移运动实现。根据搬运机器人或定位装置的设计方案，所述运动方式或其它运动方式或者由旋转和平移组成的组合可以是有利的。

有利地，搬运机器人在静止位置中通过定位装置来保护。在此，这种保护尤其可以涉及处于定位装置的周围环境中的气体、液体或固体材料、尤其是在涂漆过程时的喷溅。

本发明的一种优选实施方式在于用于处理对象的设备，包括用于使待处理的对象运动的输送装置和如上所述的定位装置。这种定位装置可以有利地内置到输送装置的空间中，而不会妨碍该输送装置。这种用于处理对象的设备例如可以是涂漆室。

如果这种用于处理对象的设备、尤其涂漆室配备有定位装置，其在从静止位置转换至激活位置中时设置了搬运机器人的机械连接可能性的转移，则下述情况是有利的：在静止位置中的机械连接可能性与在激活位置中的机械连接可能性之间的连接线与待处理的对象的运动方向的角度在30°至150°、优选45°至135°、特别优选60°至120°的范围内，且尤其为90°。如果搬运机器人垂直于待处理的对象的、通过输送装置确定的运动方向或基本上垂直于此移动，则搬运机器人必须仅经过一段短的路程，以便从静止位置进入激活位置中。

下述情况是有利的：定位装置布置在输送装置的空间处和/或之内。在此，定位装置例如可以在固定地点处如此定位在输送装置的区域中，使得搬运机器人在静止位置中完全布置在待处理的对象下方。

在一种实施方式中可以规定，定位装置被设置用于，借助输送装置本身或在输送装置下方借助自身的附加的水平轴与待处理的对象共同输送。这种布置在下述情况下可以是特别有利的：输送装置预定连续的运动，其中，待处理的对象在处理期间被连续输送、即移动。而在所谓的走停方法时下述情况可以是有利的：定位装置位置固定地安装在输送装置的区域中或输送装置下方并且不与待处理的对象共同输送。

在用于处理对象的设备的一种设计方案中、尤其在涂漆室中可以规定，所述设备具有另外的多轴机器人，所述多轴机器人分别承载涂装装置。这种设备也就可以具有：至少一个第一搬运机器人，该第一搬运机器人能借助定位装置在激活位置与静止位置之间运动；和至少一个第二多轴机器人。如果至少第一搬运机器人处于其静止位置中，则与当至少第一搬运机器人处于其激活位置中时相比，为至少第二多轴机器人提供了较大的运动空间。这种设计方案能实现，用于处理对象的设备、尤其涂漆室具有唯一一个组合的内部/外部涂漆区域。

在所述设备的一种实施方式中，在至少一个搬运机器人通过至少一个定位装置保持在激活位置中期间，通过至少一个承载涂装装置的多轴机器人在打开车门、行李舱盖和/或前盖时从内部为对象——优选车辆车身——涂漆。

另选地或附加地，在所述设备的一种实施方式中可以规定，在至少一个搬运机器人通过至少一个定位装置保持在静止位置中期间，通过至少一个承载涂装装置的多轴机器人，在关闭车门、行李舱盖或/和前盖时从外部为对象——优选车辆——涂漆。

在所述设备的一种实施方式中，与至少一个搬运机器人的定位装置的状态相关地，由用于处理对象的设备、尤其涂漆室的控制装置来如此调节至少一个多轴机器人，使得其参数能实现适合于定位装置的状态的射束形式。

由于对搬运机器人和多轴机器人的不同要求，搬运机器人和多轴机器人能以不同的方式构造。

附图说明

现在参照附图详细阐述本发明。其中：

图1示出了根据现有技术的涂漆室的俯视图；

图2示出了图1的涂漆室的截面图；

图3示出了定位装置的根据本发明的第一实施例的俯视图，不带有承载涂装装置的多轴机器人；

图4示出了定位装置的根据本发明的第二实施例的俯视图，不带有承载涂装装置的多轴机器人；

图5示出了定位装置的根据本发明的第三实施例的俯视图，不带有承载涂装装置的多轴机器人；

图6示出了定位装置的根据本发明的第四实施例的俯视图，不带有承载涂装装置的多轴机器人；

图7示出了具有处于激活位置中的根据图3的定位装置的、根据本发明的涂漆室的俯视图；

图8示出了图7的涂漆室的截面图；

图9示出了具有在静止位置中的定位装置的图7的涂漆室的俯视图；和

图10示出了图9的涂漆室的截面图。

具体实施方式

在图3中以俯视图示出了根据第一实施例的四个定位装置10、11、12、13。定位装置10-13内置到输送装置14的空间中。输送装置14被设置用于，使得待处理的对象、例如车辆车身沿着输送轴线Z运动经过处理室、例如涂漆室15。涂漆室15仅示意性地且以一个局部示出并且沿着输送轴线Z具有壁16、17。为了清楚起见，不额外地示出用于涂装任务的多轴机器人。

涂漆室沿输送方向Z还由在此未示出的、具有用于要处理的对象的闸门的壁来界定。图3示出了涂漆室，其中，不仅能首先进行内部涂漆而且还能随后进行对象、尤其车辆车身的外部涂漆。因此未示出的多轴机器人承载涂装装置，该涂装装置适合于，不仅用于内部涂漆，而且还用于外部涂漆。

涂装装置射束的调整、以及其它参数、例如漆量、引导空气或高压由涂漆室的中央控制单元(未示出)预先规定。该中央控制单元还预先规定了用于定位装置的参数。定位装置的状态和搬运机器人的位置必须适合于用于相应的涂漆的参数。

优选地，两个定位装置10、12布置在输送装置14的一侧上，并且两个定位装置11、13布置在输送装置14的另一侧上。定位装置10-13根据抽屉的基本原理构造并且沿着运动轴线Y打开或关闭。该运动轴线Y基本上垂直于输送轴线Z。当然，在运动轴线Y与输送轴线Z之间还能实现90°角以外的其它角度，只要该运动沿着运动轴线Y能远离输送轴线Z。沿输送轴线Z进一步在前面布置的定位装置10、11在激活位置中示出，沿输送轴线Z进一步在后面布置的定位装置12、13在静止位置中示出。在涂漆过程期间，涂漆室的所有定位装置10-13通常在相同状态下，即在静止位置中或者在激活位置中。在图3中示出的状态例如可以在从内部涂漆转换为外部涂漆时发生。

各个定位装置10-13基本上构造相同。所以下面仅详细描述定位装置10，然而该描述还类似地适合于其它定位装置11-13。定位装置10具有两个移位装置102、104。移位装置102、104能以马达驱动的方式、例如电动地或气动地或液压地来驱动。移位装置102、104在输送装置14下方支承在安装位置106、108处。移位装置102、104以机械的方式与平台110耦联。平台110可以平面地设计成框架结构或适合的其它形式。在操纵移位装置102、104时，平台110沿着运动轴线Y从输送装置14下方移出。在称为激活位置的第一终端位置中示出了该定位装置10。在称为静止位置的第二终端位置中例如示出了定位装置12。

平台110承载搬运机器人120。为此目的，在平台110处设置未详细说明的机械连接可能性。在本实施例中，搬运机器人120设计成开门机器人。搬运机器人120还可以是打开发动机罩机器人或打开行李舱盖机器人。

搬运机器人120在定位过程期间进入到激活位置中或者在定位过程结束时本身占据激活位置，其中，该搬运机器人可以执行赋予其的功能。为了通过定位装置运动到静止位置中，搬运机器人120在定位过程期间或之前本身占据静止位置。在定位装置10中，搬运机器人120在其激活位置中示出，而在定位装置12中，搬运机器人120处于静止位置中。如果定位装置10——例如像在定位装置12中示出的那样——在其静止位置中，则安装在平台110上的盖部112防止位于其下的搬运机器人120受到在涂漆过程期间形成的喷溅的损害。

如同样借助处于静止位置中的定位装置12、13可以看出，各个定位装置12、13完全处于由待处理的对象扫过的区域A下方和/或完全处于该区域之内，其在附图中通过虚线示出。

图4以俯视图示出了定位装置的第二实施例。下面相同的附图标记用于相同的或相似的20个特征。与图3的定位装置10-13的不同之处在于：在图4中定位装置10-13未布置在输送装置14下方以及由待处理的对象扫过的区域A之内，而是位于其静止位置中，如其在定位装置12、13时示出的那样，至少部分地位于壁16、17中。而且在此可以在壁16、17中完全隐藏定位装置13。然而因为在涂漆室15中运动的、承载涂装装置的多轴机器人的运动区域位于待处理的对象附近，所以不需要强制性地完全隐藏定位装置10-13。

然而如果未示出的、承载涂装装置的多轴机器人可以在附加的水平轴上平行于待处理的对象运动，则在图4中描述的定位装置应安置在附加的水平轴下方。

图5以俯视图示出了定位装置的第三实施例。在涂漆室15中又布置了四个定位装置20、21、22、23。与图3的第一实施例的不同之处在于，定位装置20-23在静止位置中安置在涂漆室15的底板中。在图5中布置在下方的定位装置22、23在静止位置中示出，在图5中布置在上方的定位装置20、21在激活位置中示出。

定位装置20-23能围绕轴线X摆动。该轴线X平行于输送轴线Z布置。然而上述情况不是必要的前提条件。可以实现在相对于输送轴线Z的任意角度下的每种其它布置。定位装置20-23基本上构造相同。下面出于这个原因，仅这个定位装置本身借助定位装置20、22的示图来阐述。定位装置20-23中的每一个都具有搬运机器人120，该搬运机器人在激活位置中(借助定位装置20、21示出)能进入激活位置中并且在静止位置中(借助定位装置20、23示出)能进入静止位置或停车位置中。在静止位置中在底板中，定位装置20、21完全从涂漆室15离开并且利用盖部防止受到处于涂漆室中的材料、例如喷溅的损害。盖部212同时可以被越过，或者说定位装置20-23在涂漆室中没有形成干扰外形，从而能在涂漆室15中运动的、承载涂装装置的多轴机器人在其运动区域方面没有受到限制。

在定位装置22的示图中，以描绘的方式部分地去除盖部212，从而可以看到，搬运机器人120在静止位置中占据静止位置。搬运机器人120布置在平台210上。在垂直于涂漆室15底板的横截面中，平台210可以为L形，然而其还可以设计成单一的台。

另选地，搬运机器人120可以在可运动的罩下方或之后布置在涂漆室的底板或壁中。该罩在搬运机器人的激活位置中翻开或移开并且给搬运机器人赋予了其完整的运动灵活性，并且该罩在静止位置中覆盖搬运机器人120，该罩是定位装置的最简单的实施例。这个实例在附图中未示出。

图6以俯视图示出了定位装置的第四实施例。在图6中示出的定位装置30-33除了镜像布置之外基本上构造相同。定位装置30-33具有能摆动的平台310。该平台310在一个端部上在由待处理的对象扫过的区域A下方铰接在例如在涂漆室15的底板上固定的铰接部311上。平台310的、与铰接部311对置的端部承载搬运机器人120。引导部313——其必要时可以配备有支承部——引导平台310的摆动运动。需要用于定位装置30的运动的力引入可以在铰接部311的区域中或者例如在引导部313的区域中实现。在定位装置32、33中示出的静止位置中，平台110连同搬运机器人120位于由待处理的对象扫过的区域A之内。仅引导部313从该区域A突出。然而，该引导部例如可以如此设计，使得引导部具有与涂漆室的围绕的底板相同的水平(高度)并且因此例如可以无鼓起地被越过。

图7-10示出了用于处理对象的设备的根据本发明的实施例的俯视图以及截面图，该设备在本实例中设计成具有唯一一个涂漆站18的涂漆室15。在涂漆站18上设置四个多轴机器人3。多轴机器人3例如可以设计成具有总共七个运动轴的机器人，从而各个多轴机器人3能相对于固定的且待处理的对象自动运动。借助输送装置14，待处理的对象——在本实例中为车辆车身2——沿着输送方向Z以走停方法被输送至涂漆站18并且在涂漆过程之后继续从涂漆室15送出。涂漆站18是组合的内部/外部涂漆站。搬运机器人从内部涂漆到外部涂漆或者反向的转换定位通过定位装置如此之快地进行，使得能提高涂漆室15的总周期。

此外通过合并内部涂漆单元与外部涂漆单元省略了直至四个多轴机器人以及所属的涂装装置。由此可以总体上更短地构造涂漆线。因此，然而首先省略了供给管路的一部分，连同空气输送至涂漆室以及在涂漆室下方的喷溅清理。

在涂漆站18中，在输送装置14处且在由车辆车身2覆盖的区域A下方设置四个定位装置10-13，如其已经地参照图3详细阐述的那样。

在图7和图8中，定位装置10-13位于激活位置中。搬运机器人120已经占据其激活位置。具体而言，在这个实施例中设计成开门机器人的搬运机器人120使得车辆车身2的各个车门保持在打开位置中。还可以设置其它类似设计的搬运机器人用于打开发动机罩或打开行李舱盖。根据车门/发动机罩/行李舱盖打开机构的设计方案还可以规定，搬运机器人120不需要用于，保持车门/发动机罩/行李舱盖开启。在这种情况下，定位装置10-13在打开过程之后可以移动到静止位置中，以便从而使多轴机器人3获得了尽可能大的运动灵活性。在本实施例中，如在图7和图8中示出的那样，车辆车身2首先被内部涂漆，以便然后进行外部涂漆。这一点在图9和图10中示出。

图9和图10示出了一种情况的俯视图以及截面图，其中，定位装置10-13处于其各个静止位置中。所述静止位置在下述情况下被占据：配属于定位装置10-13的搬运机器人120暂时不再被需要和/或此外由定位装置10-13占用的空间例如被需要用于多轴机器人3的运动。在此示出的实施例中情况是这样的：从内部涂漆转换为外部涂漆。为了进行外部涂漆，只要可能的话就应封闭车身开口、例如车门或发动机罩/行李舱盖。这个关闭过程通过搬运机器人120实施。然后，搬运机器人120前往其静止位置中，并且定位装置10、11进入静止位置中，并且由此使多轴机器人3获得了尽可能大的空间。

Claims (18)

1.一种用于搬运机器人(120)的定位装置(10-13)，其特征在于，定位装置(10-13)被设置用于，在定位装置的第一种状态下使搬运机器人(120)保持在静止位置中，在第二种状态下使搬运机器人保持在激活位置中，其中，

在静止位置中，搬运机器人(120)布置在对象(2)下方，所述对象将要通过具有涂装装置的多轴机器人(3)处理，并且搬运机器人(120)位于由待处理的对象(2)扫过的区域(A)内，或者

搬运机器人(120)至少部分地布置在用于处理对象(2)的设备(15)的壁中。

2.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，搬运机器人(120)在激活位置中至少部分地处于待处理的对象(2)的最低位置上方。

3.根据权利要求1或2所述的定位装置，其特征在于，定位装置(10-13)具有用于搬运机器人(120)的机械连接可能性和/或搬运机器人(120)是多轴机器人。

4.根据权利要求3所述的定位装置，其特征在于，在静止位置中的机械连接可能性的位置与在激活位置中的机械连接可能性的位置不同。

5.根据权利要求1或2所述的定位装置，其特征在于，定位装置(10-13)被如此设置，使得从静止位置至激活位置中的转换借助旋转运动或/和平移运动实现。

6.根据权利要求1或2所述的定位装置，其特征在于，搬运机器人(120)在静止位置中通过定位装置(10-13)来保护。

7.一种用于处理对象(2)的设备(15)，包括用于使待处理的对象(2)运动的输送装置(14)和根据前述权利要求中任一项所述的定位装置(10-13)，其中，用于处理对象的设备具有至少一个多轴机器人(3)。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述设备(15)是涂漆室。

9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述至少一个多轴机器人(3)具有涂装装置。

10.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，定位装置(10-13)具有用于搬运机器人(120)的机械连接可能性，其中，在静止位置中的机械连接可能性与在激活位置中的机械连接可能性之间的连接线与待处理的对象的运动方向的角度在30°至150°的范围内。

11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述角度在45°至135°的范围内。

12.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述角度在60°至120°的范围内。

13.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述角度为90°。

14.根据权利要求7至13中任一项所述的设备，其特征在于，定位装置(10-13)布置在输送装置(14)的区域中或输送装置(14)下方。

15.根据权利要求7至13中任一项所述的设备，其特征在于，定位装置被设置用于，在输送装置下方借助自身的附加的水平轴与待处理的对象共同输送。

16.根据权利要求7至13中任一项所述的设备，其特征在于，搬运机器人(120)在静止位置中位于多轴机器人(3)的运动区域之外。

17.根据权利要求7至13中任一项所述的设备，具有控制装置，该控制装置被以下述方式设置，使得在搬运机器人(120)处于激活位置中期间，通过承载涂装装置的多轴机器人(3)在打开车门、行李舱盖和/或前盖时从内部为车辆车身(2)涂漆和/或在关闭车门、行李舱盖和/或前盖时从外部为车辆车身涂漆。

18.根据权利要求7至13中任一项所述的设备，具有控制装置，该控制装置被以下述方式设置，使得与定位装置的状态和/或至少一个搬运机器人(120)的位置相关地，由所述设备的控制装置来如此调节至少一个多轴机器人(3)，使得其参数使射束形式能适合于定位装置的状态。

Images