CN1137791C - 将包括至少一个涂料喷涂器的组件安装在机器人活动部件上的方法和装置 - Google Patents

将包括至少一个涂料喷涂器的组件安装在机器人活动部件上的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及的方法包括下列工步：将与活动部件(6c)成为一体的支座(30)接合(F3)到连接在组件(7)上的一个环(20)内；相对于这个支座(30)转动(F4)这个环(20)，使设在环周边上的第一凸部(22)与设在支座周边上的第二凸部(32)相对；及朝向所说组件(7)移动一个连接在活动部件(6c)上的支承板34，直到这支承板将一压力载荷施加在所说组件(7)上，所说压力载荷被传送到所说环上，使所说第一和第二凸部(22、32)互相接合。涉及的装置包括：一个连接到组件上的其上设有第一凸部(22)的环(20)，和一个与活动部件(6c)成为一体且其上设有第二凸部(32)的支座(30)，当被活动部件承载的支承板(34)相对于支座(30)移动(F3)时，第一和第二凸部(22、32)能够互相接合。

Description

将包括至少一个涂料喷涂器的组件 安装在机器人活动部件上的方法和装置
本发明涉及一种用来将包括至少一个涂料喷涂器的组件安装在机器人活动部件上的方法和装置。
自动涂料喷涂设备必须具有相当大的灵活性以最大限度地减少相关的投资。目前已有多种不同类型的涂料喷涂器，如旋转喷涂器、气动喷涂器和电-气动喷涂器。另一方面，喷嘴，可能有的碗状件(喷碗)和可能有的充电系统必须根据涂料的种类适配，涂料可以是底漆、清漆、金属漆、溶剂漆或水溶漆。
在已知的设备中，通常只配备一种所要使用的喷涂器。例如在用来涂覆汽车车身的设备中，常给喷漆间装备一种喷涂器，它基本上用于喷漆间的整个寿命期。可以设想使用不同的喷漆间，使各具一种专用于某种用途的喷涂器，但这将涉及相当大的投资，经济上可能不划算。
本发明的一个特定目的就是要克服这些缺点，为此提出一种能可靠而快速地将一组件安装到一机器人上的方法和装置，使在操作时喷涂器的类型能适应所需的那种用途及/或所要喷涂的那种涂料。
为此，本发明涉及一种用来将包括至少一个喷涂器的组件安装到机器人活动部件上的方法，其特征在于包括：
-将一个固定在活动部件上的支座接合到连接在所说组件上的一个环内；
-相对于这个支座转动这个环，使设在所说环的周边上的第一凸部与设在所说支座的周边上的第二凸部相对；和
-沿着这个组件的方向移动一个连接在这个活动部件上的支承板，一直到这个板将一支承作用施加在该组件上，于是这个支承作用被传送到环上，结果就可使第一和第二凸部互相接合。
由于本发明，环和支座一起构成一个通过转动而锁紧的系统，这个系统类似于卡口连接系统或所谓“四分之一”转系统，虽然该环相对于支座的转动角度不一定必需90°。支承板的移动使该环和支座产生的组合能够固定并可确保在机器人和所述组件之间的界面上制出的流体的及/或电气的连接紧密。本发明的方法引用的只是环的转动和支承板的可以是平移的纵线移动。这些运动在机械上都是简单的，适宜特别快地实行，结果组件的安装和拆卸可达到与汽车工业的生产率协调。
按照本发明的一个有效的方面，支承板的移动是将加压的空气供到支座和支承板之间的封闭体积(空间)内得到的。这种活塞移动的控制模式使得能够得到相当快的运动和支承板对组件的强力支承。这样，凸部间的相互接合力就取决于供应给这个封闭体积的压力。
本发明还涉及一种实施上述方法的装置，更具体地说，涉及的装置包括：
-一个连接到组件上的环，在其周边上设有第一凸部；
-一个固定在活动部件上的支座，在其周边上设有第二凸部；
-一个被活动部件支承的支承板，它适宜在一个基本上行于支座中心轴线的方向上相对于支座而移动。
-当该环环绕支座时，第一和第二凸部适宜互相接合，支承板适宜将对这两个凸部的锁紧作用施加在组件上。
按照本发明其他一些有利方面，第一和第二凸部分别具有在该环的内部径向表面上和在支座的外部径向表面上制出的柱销，当环被设置在支座的周围时这些柱销适宜被对准。在该情况下预定要相互对接的柱销表面被有利地设有各自的定中心装置，这些定中心装置可以包括设在其中一个柱销的一个表面上的凹部，用来接纳在另一个柱销的相应表面上制出的突出元件。
-支承板具有多个孔眼用来通过供应给喷涂器的流体，这些孔眼适宜与组件内的相应孔眼对准；及/或一个电气连接器，该连接器适宜与设在组件上的电气连接器配合，以便将电流供应给喷涂器。由于支承板的活动性质，在支承板和组件的多个孔眼之间可以得到满意的密封，同时由连接器实现的电连接是可靠的并被保护起来免受环境的影响。
-支承板还设有一个孔，用来通过装在组件内的储罐的活塞的控制杆以将涂料供给喷涂器。
-在支座和支承板之间形成一个封闭体积，这个封闭体积适宜被有选择地连接到加压空气源上，在这体积内的压力值使得支承板的移动能被控制。
-所述环上设有多个凸部，这些凸部适宜与属于清洗/填充组件操作台(工位)的操纵环上所设的、具有相应形状的凸部配合，借以控制这个环的转动。
下面接合附图以只是举例的方式就用来将组件安装到机器人的活动部件上的装置及其实施方法进行说明，阅后当可较容易地理解本发明并看到其中较清楚地显示的其他一些优点。
图1概略地示出操作时的一个用于喷涂涂料的设备。
图2为图1中设备的清洗/填充操作台的部件的部分透视图，其中有些部件已被剖开。
图3为图1中设备的机器人的臂端和一个要被安装到这个机器人上的组件的分解透视图。
图4为在装配过程中通过图2中元件的剖面图。
图5为与图4相似之图，其中元件已被装配。
现在参阅图1，其中一个自动机或机器人1被设在一条传送带2的附近，该带运送要被涂覆的物件，在本例中为汽车车身3，机器人属于多轴型并具有一个底盘4，后者可在平行于传送方向X-X′延伸的轨道5上运动。有一被底盘4支承的臂6具有多个互相铰接的臂段6a、6b、6c。底盘4也由部件4a和4b绕一条基本垂直的轴线Z-Z′互相铰接构成。臂6的臂段6c支承着组件7，而在组件7内设有一个涂料储罐8和一个喷涂器9。喷涂器9属于静电旋转型，其上装有一个碗状件9a预定将被喷涂器9内成为一体的空气涡轮以高速驱动。当车身3就位或在机器人1的高度上前进时，组件7被设置成与车身相对，开动喷涂器9用储罐8内所含涂料喷涂车身。在储罐8内存在的涂料数量须适合要被涂覆的车身3的表面。
当车身涂覆操作结束而第二个车身向机器人1前进时，后者转向喷漆间内在其附近的清洗/填充操作台10。
如在图2中清楚可见，这个操作台10设有两个区域11和12用来接纳如同组件7那样型式的组件。更精确地说，区域11是空的，准备接纳组件7，而区域12含有一个相似的组件7′，该组件7同样具有与组件7相似的储罐8′和喷涂器9′。组件7和7′可交替地安装在臂6的臂段6c上。
通过图2中用箭头F1代表的臂段6c的下降运动将组件7带向并放入区域11内，组件7须运动通过一个形成区域11进入口11a的环13。在区域12的上部高位上设有一个类似的环14。
组件7上装有一环20，其下部设有多个缺口21，用来接纳多个在环13的内部径向表面上制出的肋条15。
这样，当其中一个组件7或7′被设置在区域11或12中时，元件15和21的配合便能使环13或14和环20或20′固定地和这组件一同旋转。
环13和14分别用连杆16或17固定，这两连杆被一杆18连接在一起，该杆18被一驱动推顶器19控制而平行于其长轴线X18直线移动，如箭头F2所示。这样，推顶器便能驱动组件7和7′的环20和20′使它们绕区域11和12的中心轴线X11和X12旋转。
在图3中可较清楚地看到，环20在其内部径向表面20a上设有多个被空区23分隔开的柱销22。
在臂6的臂段6c上设有基本为圆筒形的支座30，其外部径向表面30a具有比表面20a略小的直径。
在将组件7或7′装上和卸自臂段6c时，元件20和30各自的中心轴线X20和X30汇合在一起。
表面30a也设有柱销32，其宽度略小于区域23的宽度。
在组件7的上部制有一块支承板24，其上设有多个孔眼25用来通过空气或其他流体，以便控制储罐8和喷漆器9并监控这些装置。还设有一个电连接器26用来将高压电供应给喷涂器9。
有一相应的支承板34位于支座30的中心部，同样具有多个通过空气用的孔眼35和一个连接到高压电源(未示出)上的电连接器36。
当组件7装到臂段6c上时，一方面孔眼25和35对准，另一方面连接器26和36对准。
当组件7或7′位在其中一个接纳区11或12之中而安装到臂段6c上时，其环20与环13或14中的一个环对接。在这个整体形态下，支座30被引入到环20内，如图3中的箭头F3所示，柱销32进入到环20的柱销22之间的空区23内。然后由于推顶器19的驱动，它驱动环13和14从而驱动环20，使环20转动，如箭头F4所示，结果可使柱销22与柱销32相对，于是成为图4的整体形态。
在这个形态下，柱销22的指向组件7的下表面22a与柱销32的指向臂段6c的上表面32a互相面对。
表面22a上设有突起27向支承板24突出。另外，在每个表面32a上设有缺口37用来接纳突起27。
这样在转动F4后，每一表面22a上的突起27都与柱销32上的缺口37相对，而元件27和37都各设在表面22a和32a的中心部。
支承板34可相对于支座30在轴线X30的方向上移动。实际上在支座30的内表面和支承板34的外表面之间形成一个环状体积38，这个环状体积被一控制管线(未示出)连接到同样未被示出的压缩空气源。
在转动F4后，体积38被加压，其作用是使支承板34平行于轴线X30而直线移动，如箭头F5所示，一直到支承板34牢固地对接在支承板24上为止。结果在孔眼25和35之间及在连接器26和36之间的连接被可靠地密封，而这个在图5中以箭头F6示出的作用力的效果是将表面22a抵压在表面32a上并使突起27嵌入到缺口37内，这样可确保组件7有效地用机械方法锁紧在臂段6c上。
在作用力F6的作用下，突起27和缺口37的配合使环20和支座30的转动能被阻止。另外，在体积38内的压力丧失的情况下，驱动活塞8a的装置仍能保持将轴向作用力施加在环20上，该作用由于元件27和37的接合，可确保有效的机械锁紧。
支承板24还设有中心孔29，同时支承板34设有内部横截面相同的中心孔39，可供控制储罐8内活塞8a位置的杆40在其内滑动。在图5所示形态下，由于可用设在臂段6c内的驱动器(未示出)精密地控制杆40，因此能够用来控制活塞8a的位置，特别是用来供应喷涂器9的活塞。
在将组件7装上和卸自臂段6c时，在组件7内的杆40被退回，如图3和4所示。
当组件7要从臂段6c上脱离连接时，例如在图2所示工步的下一个工步，在体积38内的压力返回到大气压力，结果作用力F5被消除，杆40被后退。
这时便能驱动环20使它在箭头F4的方向或在相反方向绕轴线X20、X30旋转，从而将柱销22和32带到不再相对的形态。然后利用一个与箭头F3所示相反的运动便可使臂段6c升起，将其带到与可装在臂段6c上的第二组件7′相对的位置，如上所述。
构成本发明装置的元件由电绝缘材料例如合适的塑料制成。这样便能避免带有高电压的部件之间产生电弧的危险，例如，在喷涂器为静电型而涂料为水溶性时，在喷涂器的碗形件和储罐的内含物与其它地电位部件如机器人的手柄之间。该装置被这样设计便在带有高电压的部件附近没有任何导电的元件。
因此本发明可在多轴机器人的臂端快速更换组件，以致能够高速喷涂车身3，而储罐8和喷涂器9可在使用组件7′的相应元件8′和9′的被覆盖的时间段内被清洗。
本发明曾以一个多轴机器人和一个具有储罐的组件7示出，但本发明可应用于任何一种型式的机器人和任何一种型式的组件不管它是否有成为一体的储罐来供应所述喷涂器。
按照本发明的实施例的变型，环20可被安装得能自由环绕组件7旋转。该组件可具有两个或多个任何一种已知型式的喷涂器。本发明曾示出利用运动F3将支座30引入到环20内，但也可能使用相反的运动，此时环20被移动以便接合在支座30的周围。在任何一种情况下，按照本发明的意思，支座30都要接合在环内。
由于本发明，能够快速更换装在机器人1的臂6上的组件7，特别是更换组件的类型，组件7和7′不必完全相同。这样喷涂器9、储罐8或有关的静电充电系统的特性，因此可根据所需用途来适配。

Claims (10)

1.用来将具有至少一个涂料喷涂器(9、9′)的组件(7、7′)装到机器人(6)的活动部件(6c)上的方法，其特征在于包括：
-将固定在所说活动部件上的支座(30)接合(F3)到连接在所说组件(7)上的一个环(20)内；
-相对于所说支座(30)转动(F4)所说环(20)，使设在所说环的周边上的第一凸部(22)与设在所说支座的周边上的第二凸部(32)相对；
-沿着所说组件(7)的中心轴线方向移动(F5)一个连接在所说活动部件(6)的支承板(34)，一直到所说板将一支承作用(F6)施加到所说组件上，所说支承作用被传送到所说环上，结果使第一和第二凸部(22，32)互相接合。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，所说支承板的移动(F5)是将加压空气供到所说支座(30)和所说支承板(34)之间形成的封闭体积(38)内而得到的。
3.用来将具有至少一个涂料喷涂器(9、9)的组件(7、7′)装到机器人(6)的活动部件(6c)上的装置，其特征在于包括：
-一个连接到组件上的环(20)，在其周边上设有第一凸部(22)；
-一个固定在活动部件(6c)上的支座(30)，在其周边设有第二凸部(32)；
-一个被活动部件(6c)支承的支承板(34)，它用于在一个基本上平行于所说支座中心轴线(X30)的方向上相对于支座(30)而移动(F5)；
-当所说环(20)环绕所说支座(30)时，所说第一和第二凸部(22，32)用于互相接合，所说支承板(34)用于将对所说两个凸部的锁紧作用(F6)施加在所说组件上。
4.按照权利要求3的装置，其特征在于，所说第一和第二凸部分别具有在所说环(20)的内部径向表面(20a)上和在所说支座(30)的外部径向表面(30a)上制出的柱销(22、32)，当所说环(20)被设置在所说支座(30)的周围时这些柱销用于被对准(F4)。
5.按照权利要求4的装置，其特征在于，预定要互相对接的所说柱销的表面(22a、32a)分别设有各自的定中心装置(27、37)。
6.按照权利要求5的装置，其特征在于，预定与另一个柱销(22)的相应表面(22a)对接的其中一个所说柱销(32)的至少一个表面(32a)上设有一个缺口(37)，用来接纳在所说相应表面上制出的突起(27)。
7.按照权利要求3到6中任一项的装置，其特征在于，所说支承板(34)具有多个孔眼(35)用来通过供应给所说喷涂器(9)的流体，所说孔眼用于与所说组件(7)内的相应孔眼(25)对准；及/或一个电气连接器(36)，该连接器用于与设在所说组件上的电气连接器(26)配合，以便将电流供给所说喷涂器。
8.按照权利要求3到6中任一项的装置，其特征在于，所说支承板(34)还设有一个孔(39)用来通过装在所说组件(7)内的储罐(8)的活塞(8a)的控制杆(40)以将涂料供给所说喷涂器(9)。
9.按照权利要求3到6中任一项的装置，其特征在于，在所说支座(30)和所说支承板(34)之间形成一个封闭体积(34)，所说体积用于被有选择地连接到加压空气源上，在所说体积内的压力值能让所说支承板的移动(F5)受到控制。
10.按照权利要求3到6中任一项的装置，其特征在于，所说环(20)设有多个凸部(21)，所说凸部(21)用于与设在属于清洗/填充组件操作台(10)的操纵环(13、14)上具有相应形状的凸部(15)配合，借以控制所说环的转动(F4)。
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