CN1291930A - 用于表面处理的装置,特别是升降工作的吊盘,和使这种装置工作的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于表面处理的装置,特别是升降工作吊盘(100),具有一悬梁(304)或一平台,一贴合在待处理表面上的工作装置(305),还具有设置在悬梁(304)或平台和工作装置(305)之间的用来提供作用在工作装置(305)上的贴紧力的装置(318),其特征在于:工作装置(305)可绕两个最好是交成直角的轴线自由运动地悬挂在吊架(307,316)上,用来提供贴紧力的装置(318)作用在吊架(307,316)上。

Description

用于表面处理的装置，特别是升降工作的吊盘， 和使这种装置工作的方法

本发明涉及一种用于表面处理的、按权利要求1前序部分的装置，特别是升降工作的吊盘，以及一种使这种装置工作的方法。

由US4，286，417已知一种这一类型的装置。由DE3 629623 C2已知一种具有一可运动喷射罐笼的用来清理大面积物体表面的装置。在喷射罐笼内装有一个或几个喷砂器械的喷嘴，如由ATE 151 678 T1所知，以进行表面的无尘喷射处理。

升降工作的吊盘包括一通常机械驱动的行走机座，其上面装有一可绕垂直轴旋转的上部车体。上部车体上装有可绕一水平轴线回转的悬梁。悬梁可伸缩性地伸长，并在其背向上部车体的一端具有工作装置、工作平台或工作罐笼，例如喷射罐笼。

本装置也可以通过例如剪式工作的罐笼或支柱罐笼(Stempelbuehne)构成，它们在其朝向工作装置的末端上形成一平台，它相当于悬梁在工作装置一侧的末端。在这种结构形式时此装置最好安装在一可行走的底座上，特别是设置在具有一完全可折合的、在两个方向的转向角最好至少为90°的转向装置的可行走底座上。其中在头顶喷射时工作装置通过罐笼的开出与待处理表面相接触，而特别是通过吊盘的移动进行送进和平行移动。在侧向喷射时通过吊盘的移动和定位靠上，相反特别是可以通过吊盘的升降送进。表面的平行移动处理同样特别是通过吊盘的移动进行。作为升降吊盘的另一种选择方案考虑一种多关节悬梁，它通常通过许多关节具有机械的空间上的重合性(Ueberbestimmung)。

对于一定的使用目的，例如对于升降吊盘用作喷射工具，工作装置贴合在待处理表面上。出于工作防护技术、生态学和经济方面的原因工作装置必须可以这样地贴合在待处理表面上，使它在周边密封地贴合。为此例如考虑一或两列的刷型密封装置，真空密封装置或磁力辅助密封装置，如由DE 2904091 A1所知。

在已知的升降工作吊盘中工作装置贴合或压紧在待处理表面上通过可相对于底盘绕垂直轴回转的上部车体的回转力矩或通过传感器控制的、多轴的和直接作用在工作装置上的驱动系统进行。这有这样的缺点，不是贴紧力不能准确地调整和调节，因为通过回转运动上部车体、悬梁和工作罐笼的整个质量必须回转，就是传感器控制的驱动系统在工作装置区域内容易受到干扰。由此既不能保证工作装置和待处理表面之间所要求的密封性，也不能保证升降工作吊盘所要求的使用寿命。此外用已知升降工作吊盘无法进行在敏感表面上的处理过程，例如飞机表面的清理或油漆。

因此本发明的目的是，提供一种表面处理装置，特别是升降工作吊盘，它具有长的使用寿命，并且用它可以以很高的稳定性调整贴紧力。此外本发明的目的是，提供一种使这种升降工作吊盘运行的方法。这种方法应该保证特别是在较高的维护要求的表面上按预先规定的轨迹移动，在移动时工作装置始终与待处理表面相接触。

这个目的通过在独立的权利要求中确定的装置和方法来解决。本发明特别的结构类型在从属权利要求中给出。

通过将工作装置悬挂在一绕两个，尤其是交成一直角的轴自由运动的类似于万向节的吊架上，并且工作装置作用在吊架上以提供贴紧力，不需要多轴的传感器控制的和容易受干扰的驱动装置便能保证工作装置可靠地贴合在待处理表面上。工作装置在待处理表面上的贴合借助于一独立的单轴控制装置或调节装置并且尤其是以恒定的力进行。

吊架最好由一用于钟形或罐笼形工作装置的叉形吊架构成，其中叉形吊架的柄部可绕其纵轴自由旋转地悬挂，例如借助于一滚锥轴承。通过在吊架的两个轴上适当地安装限位开关可以在工作装置相对于叉子或滚锥轴承的轴到达规定的回转角时使工作装置借助于相应的驱动装置重新回转到其原始位置。这里例如工作装置这样的位置可以算作原始位置，在这个位置供应软管或管道得到通向工作装置例如通向喷射或喷注工具的合理的导向。此外在吊架的两个轴上可以安装位置传感器，特别是角度传感器，它们将关于两个轴的位置以及关于工作装置相对于待处理表面的布置的信息回输给一控制单元。由此可以确保，作用在吊架上的贴紧力基本上始终作用在与待处理表面交成直角的方向上。被吊架的叉子夹紧的表面最好平行于待处理表面，或者与它交成一0°至30°的锐角。

作为提供贴紧力的装置考虑采用气缸或液压缸，具有相匹配的，在工作区内比较小的弹簧常数的弹簧等等。液压缸可以单独地或与一液力蓄能器协调工作。它最好可以用恒定的和比较小的压力加载。在采用气缸时由于工作介质的可压缩性可以特别方便地达到力的贮存效果。在工作装置沿待处理表面上可预先规定的轨迹移动时距离变化可以通过工作装置的升降加以补偿，以提供特别是气缸的贴紧力。沿着升降路径可以设置多个位置开关，特别是在终点位置以及一个中间位置。代替实现离散位置检测的位置开关或者作为另一种选择方案，也可以设置贮力器升降位置的连续的位置检测装置。

工作装置或支承它的吊架可借助于第一驱动装置绕两个交成直角的轴相对于悬梁的靠近工作装置的末端可控制地旋转，特别是第一驱动装置的第一驱动元件使吊架绕第一垂直轴旋转，而第一驱动装置的第二驱动元件使吊架绕第一水平轴旋转。此外第一驱动元件可以借助于第一驱动装置的一第三驱动元件做得附加地可绕另一个水平轴线旋转。第一驱动装置用于提供贴靠力的装置的跟踪运动，并且受提供贴紧力的装置的位置信息控制。由于工作装置相对于悬梁的可回转性既可以进行侧面的也可以进行头顶上的表面处理，其中工作装置和待处理表面之间的距离的各种变化通过提供贴紧力的装置加以补偿。

此外提供贴紧力的装置从而还有工作装置以及吊架借助于第二驱动装置进行跟踪运动(Nachfuehrung)，第二驱动装置驱动一伸缩性的可进出移动的悬梁，该悬梁可相对于上部车体绕一第二水平轴线旋转，同时它们驱动可相对于一下构件，特别是底盘，绕第二垂直轴线旋转的上部车体。

这里第二驱动装置至少部分地可通过提供贴紧力的装置的位置信息控制。例如在侧向喷射时可以通过控制悬梁的进出运动和悬梁绕第二水平轴线相对于上部车体的旋转运动在待处理表面上走出一条借助于控制装置预先规定的轨迹。假若由于待处理表面弯曲使悬梁在工作装置一侧的末端和待处理表面之间的距离大到提供贴紧力的装置无法再加以补偿，并且给控制装置发送该装置的位置信息，例如操作一端头的限位开关，那末悬梁通过上部车体相对于下构件的旋转向待处理表面方向跟踪运动。

在头顶喷射时，用相应的方法可以通过悬梁绕第二水平轴线旋转进行跟踪运动，如果通过控制悬梁的进出运动和通过上部车体相对于下构件的旋转走出规定的轨迹的话。这里由第二驱动装置引起的运动用传感器检测，特别是跟踪运动用作用来控制工作装置沿规定轨迹运动的输入量，以便例如能够通过跟踪运动进行相关的控制校正和／或在表面处理时保持轨迹速度不变。

第一和第二驱动装置可以包含特别是双作用气缸或液压缸。

这一类装置，一般来说包含一喷射工具，例如可以用于处理船体，特别是处理焊缝，或者去除飞机上的油漆或其他涂层或污垢。设置两个错开90°设置的排出口保证不管是在侧向喷射还是在头顶喷射时都可以可靠地排出通过处理过程形成的废料。

待处理表面与装置的安装面交成例如90°至45°角的侧向喷射基本上通过悬梁的进出运动和通过控制悬梁相对于上部车体的通常液压或电气驱动的旋转运动进行。

在待处理表面与装置的安装面交成例如45°至0°时的头顶喷射主要通过悬梁的进出运动和通过控制上部车体相对于下构件的通常同样由液压或电力驱动的旋转运动进行。在这两种喷射时提供贴紧力的装置保证在产生距离变化时工作装置的跟踪运动。

在采用按本发明的使本装置运行的方法时工作装置首先贴合在待处理表面上，接着沿可预先规定的轨迹的表面运动，这时由于沿轨迹的运动产生的工作装置与表面之间的距离的变化通过提供贴紧力的装置加以补偿。沿可预先规定的轨迹的运动通常通过悬梁的进出运动和通过悬梁绕第二水平轴线相对于上部车体的旋转或者通过上部车体绕第二垂直轴线相对于下部结构的旋转进行。这些运动例如由一可贮存程序的控制装置控制，由此可以自动地走出任意的轨迹，例如之字形相互连接的基本上垂直分布和相互搭接的轨迹，以便按轨迹清理大的表面，例如船体。这里可贮存程序的控制装置不直接承担工作装置贴合在待处理表面上的控制功能。这个功能通过工作装置的吊架特别是连同提供贴紧力的贮力器一起完成。由此即使在弯曲的表面时也保证工作装置始终贴合，而不必知道弯曲表面的准确分布，特别是不必预先在数学上表述此表面。贴紧力最好通过气缸提供。一旦它到达其行程的一个终点，并操作相应的限位开关，或者连续的位置检测装置发出到达终点位置的信号，提供贴紧力的装置借助于第一和／或第二驱动装置作跟踪运动。

本发明的优点、特征和细节也由参照附图对一实施例的下述具体说明中得到。其中在权利要求和说明中提到的特征可以各自个别地或以任意的组合作为本发明的主要内容。

图1表示一在侧向喷射时的带喷射罐笼的升降工作吊盘，

图2表示一在头顶喷射时的带喷射罐笼的升降工作吊盘，

图3表示一侧向喷射时的喷射罐笼，

图4表示一头顶喷射时的喷射罐笼，

图5表示在头顶喷射时从待处理表面出发的喷射罐笼的顶视图。

图1表示一在侧向喷射时的带喷射罐笼的升降工作吊盘100，它具有一马达驱动的底盘101和一在它上面可绕一第二垂直轴线102旋转的上部车体103，在它上面设有一可绕一第二水平轴线回转的悬梁104。其中在上部车体103和悬梁104之间作用一第二驱动装置的液压驱动元件136。悬梁104可伸缩性地伸长，并在其背向上部车体103的末端处具有一喷射罐笼105。还表示了喷射罐笼105的吊架的支承叉107以及第一驱动装置的第三液压驱动元件108，它既用来使提供贴紧力的装置318作跟踪运动也用于喷射罐笼105绕另一水平轴线333的回转运动。所示侧向喷射例如可以在与升降工作吊盘100的安装面106交成45°至90°之间的角度的待处理表面上进行。

悬梁104可借助于液压缸136形式的第二驱动装置的第一驱动元件相对于上部车体103旋转。此旋转或回转运动也作用在罐体134上，它尤其是可以用作第三液压驱动元件108的控制缸，在所述应用场合下驱动元件108首先用作从动缸，其次仅仅用作独立的第三液压驱动元件。

图2表示在头顶喷射时的带一喷射罐笼205的升降工作吊盘100。除锥形喷射罐笼205、吊架支承叉207的侧视图和第三驱动元件208以外还表示出了第一驱动装置的第二液压驱动元件209，它同样和第三驱动元件208一样，既可以用来使喷射罐笼205作旋转运动-这一次是绕第一水平轴线326，也可以用来使提供贴紧力的装置318作跟踪运动。两个驱动元件208、209做成双作用液压缸。作为这种结构形式的另一种选择方案也可以考虑双作用气动缸。例如当待处理表面311与升降工作吊盘100的安装面106交成0°至45°角的时候，便进行头顶喷射。

在图1和2中所示的锥形的、朝待处理表面311张开的喷射罐笼105、205通常具有1m的直径和100kg的质量。安装在悬梁104工作装置一侧的末端上的整个装置具有约500kg的质量。作为喷射物例如采用砂、刚玉和氧化铝或钢丸。这种喷射罐笼的一种可能的应用场合是船体在油漆前的预处理。

图3表示在侧向喷射时的喷射罐笼305，它通过第一滚轮310贴合在待处理表面311上。周边的多排刷型密封装置312用来使喷射在一封闭的空间内进行，特别是既没有喷射物也没有在处理过程中形成的废料向外渗透。喷射罐笼305具有一喷射物输入管313以及两个错开90°安装在喷射罐笼305上的排出口314。喷射罐笼305可绕支承叉307上的第一水平轴线315自由回转地悬挂。支承叉307的柄可绕一几乎垂直的轴线316自由回转地悬挂在一滚锥轴承316上。支承叉307和滚锥轴承316实现喷射罐笼305在悬梁304靠近喷射罐笼处的末端上绕两条特别是相交成一直角的轴线可自由运动的悬挂。

滚锥轴承316通过一拐角零件与气缸318的活塞317连接。气缸318的活塞317或活塞杆支承在两个滚轮319上。其次在活塞317上装有一凸轮320，它操纵限位开关321和中间开关322，它们安装在第一条臂324的第一分叉323上。气缸318与该第一分叉323固定连接。第一条臂324通过第二分叉325可绕第一水平轴线326相对于第二条臂328回转。回转运动由第一驱动装置的双作用气缸或液压缸327产生，第一驱动装置与第一条臂324的第一分叉323和第二条臂328连接。

第二条臂328可借助于一液压马达或回转油缸330绕第一垂直轴线329回转。液压回转缸330与一双臂杠杆332的第一臂331固定连接，双臂杠杆可绕另一水平轴线333相对于悬梁304在喷射罐笼附近的末端回转。回转运动通过第一驱动装置的第二双作用气缸或液压缸334产生，第一驱动装置一端与悬梁304连接，另一端与杠杆332的第二条臂335连接。在液压结构时该第二双作用缸334可以附加地或单独的作为一端与悬梁304连接，另一端和上部车体103连接并与驱动元件136机械并联的控制缸134的从动缸这样地运动，使得即使在悬梁304相对于上部车体103绕其第二水平轴线回转时第一垂直轴线329仍然基本上保持其垂直取向。

在图3中所示的实施例具有一在回转运动方面的重合性。例如第一条臂324绕第一水平轴线的回转运动既可以通过第一双作用缸327也可以通过第二双作用缸334实现。这种在回转运动方面的重合性允许在喷射罐笼在待处理表面上作跟踪运动时有较大的自由度。

如果悬梁304和待处理表面311之间发生距离变化，那么这个变化通过气缸318补偿，此气缸通过一未画出的压力调节阀可以用可调的、恒定气压加载。通过气缸318补偿距离变化一直进行到凸轮320与限位开关321接触为止。相应地发生的控制信号起动双作用缸327、334中的一个，或者通过悬梁101的进出运动、通过悬梁101相对于上部车体103的旋转运动或通过上部车体103相对于底盘101的旋转运动作跟踪运动。这里随后的控制要么一直进行到凸轮320与气缸318行程的相对的末端处的限位开关321接触为止，要么一直进行到凸轮320与中间开关322接触为止。

用类似的方法可以通过在喷射罐笼305的吊架315，316’的两个轴上装上限位开关或角度位置传感器或转角发送器在喷射罐笼305相对于支承叉307(或相对于滚锥轴承316的轴316’)到达规定的转角时借助于回转缸330，双作用缸327、334或悬梁的伸缩运动，悬梁101相对于上部车体103的旋转运动或上部车体103相对于底盘101的旋转运动重新回到原始位置。

图4表示在头顶喷射时的喷射罐笼。与图3中的工作方式相比主要的区别在于第一双作用罐427的开出运动。此外在头顶喷射时处理所形成的废料基本上通过出口414从喷射罐笼405中排出。另外的工作方式，特别是喷射罐笼405和待处理表面411之间距离变化的补偿按类似于关于图3的说明的工作方式进行。这里在头顶喷射时提供贴紧力的装置必须施加的贴紧力与侧向喷射相比增加一个重力分量。这个分量例如可以借助于装在气缸318上并确定重力加速度的加速度传感器或通过一转角发送器确定，该转角发送器确定第一条臂324相对于第一水平轴线326的角度位置。

图5表示在头顶喷射时从待处理表面411出发喷射罐笼505的顶视图。表示了喷射罐笼505借助于支承叉507的悬挂和滚锥轴承516。滚轮510保证喷射罐笼505在待处理表面411上无摩擦的开动。环形分布的、多列刷型密封装置512提供喷射空间相对于外界的可靠密封。喷射物通过输入管513输入，在处理时形成的废料通过出口514从喷射罐笼505中排出。

Claims (10)

1．用于表面(311)处理的装置，特别是升降工作吊盘(100)，具有一悬梁(304)或一平台，一可贴合在待处理表面(311)上的工作装置(305)，和一个设置在悬梁(304)或平台和工作装置(305)之间的提供作用在工作装置(305)上的贴紧力的装置(318)，其特征在于：工作装置(305)可绕两个尤其是相交成直角的轴线自由运动地悬挂在吊架(307，316)上，提供贴紧力的装置(318)作用在吊架(307，316)上。

2．按权利要求1的装置，其特征在于：提供贴紧力的装置包含一贮力器，特别是一可用恒定的、最好是借助于调压阀可调的压力加载的气缸或液压缸(318)，用来测量贮力器行程位置的装置沿贮力器的往复路径设置，特别是至少具有一个位置开关(321，322)。

3．按权利要求2的装置，其特征在于：工作装置(305)或吊架(307，316)可借助于气动、液压或电动的第一驱动装置(327、330、334)相对于悬梁(304)靠近工作装置的末端绕第一垂直轴线(329)和绕第一水平轴线(326，333)旋转，并且第一驱动装置的至少一部分(327，330，334)可由测量往复位置的装置控制。

4．按权利要求2或3的装置，其特征在于：悬梁(104)可借助于气动、液压或电动的第二驱动装置作伸缩性的进出运动，悬梁可相对于上部车体(103)绕第二水平轴线旋转，上部车体(103)可相对于下构件，特别是底盘(101)，绕第二垂直轴线(102)旋转，并且第二驱动装置的至少一部分可由测量行程位置的装置控制。

5．按权利要求1至4之任一项的装置，其特征在于：工作装置包含一工作罐笼(305)，特别是包含用于表面清理的喷射工具的喷射罐笼。

6．按权利要求5的装置，其特征在于：工作罐笼(305)具有一用于工作介质，特别是喷射物的输入管(313)，和两个错开90°设置的排出口(314)，特别是吸出口。

7．用于使按权利要求1至6之任一项的装置运行的方法，具有以下步骤：

-工作装置(305)贴合在待处理表面(311)上，

-工作装置(305)沿规定的轨迹运动，

-通过沿轨迹运动所产生的工作装置(305)和表面(311)之间的距离的变化通过提供贴紧力的装置(318)加以补偿。

8．按权利要求7的用来使按权利要求4至6之任一项的装置运行的方法，有以下步骤：

-提供贴紧力的装置借助于第一或第二驱动装置根据测量行程位置的装置的控制信号作跟踪运动，特别是当贮力器(318)行程的第一个终点处的第一个位置开关(321)被操作，直到特别是在贮力器(318)行程的相对的第二个终点处的第二个位置开关被操作时。

9．按权利要求8的方法，其特征在于：工作装置(305)沿规定轨迹通过悬梁(104)的进出运动所作的运动和上部车体(103)相对于下构件绕第二垂直轴线(102)的运动或悬梁(104)相对于上部车体(103)绕第二水平轴线的运动通过受控制的，特别是可存贮程序的控制装置控制，提供贴紧力的装置(318)的跟踪运动通过悬梁(104)相对于上部车体(103)绕第二水平轴线的运动或者通过上部车体(103)相对于下构件绕第二垂直轴线(102)的运动进行。

10．按权利要求9的方法，其特征在于：跟踪运动构成用于控制工作装置(305)沿规定轨迹运动的输入量。

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