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Die
Erfindung betrifft einen Lackierroboter zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosserien
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Unter „Lackierroboter” sind
hier beliebige programmgesteuerte mehrachsige Beschichtungsmaschinen
oder sonstige Bewegungsautomaten zu verstehen. Weiterhin betrifft die
Erfindung ein entsprechendes Betriebsverfahren für einen
derartigen Lackierroboter.
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In
modernen Lackieranlagen zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosserien
werden mehrachsige Lackierroboter eingesetzt, die als Applikationsgerät beispielsweise
einen Rotationszerstäuber führen und einen hocheffizienten
Lackierbetrieb ermöglichen.
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Dabei
sind gelegentlich oder häufig Farbwechsel erforderlich,
wenn die Kraftfahrzeugkarosserien mit verschiedenfarbigen Lacken
lackiert werden sollen. Die bekannten Lackierroboter weisen deshalb
einen beispielsweise in
DE
103 35 358 A1 beschriebenen Farbwechsler auf, der eingangsseitig an
mehrere Farbzuleitungen angeschlossen ist, über die verschiedenfarbige
Lacke zugeführt werden. In dem Farbwechsler münden
die einzelnen Farbzuleitungen über jeweils ein Farbventil
in einen gemeinsamen Farbzentralkanal, der den Rotationszerstäuber über
einen Farbdruckregler und eine Dosierpumpe mit dem zu applizierenden
Lack versorgt.
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Bei
dieser Bauweise des Farbwechslers muss der Farbzentralkanal zwischen
dem Farbwechsler und dem Hauptnadelventil des Zerstäubers bei
einem Farbwechsel gespült werden, bevor ein anderer Lack
mit einer neuen Farbe appliziert werden kann. Das Spülen
des Farbzentralkanals bei einem Farbwechsel ist wichtig, da die
in dem Farbzentralkanal bei einem Farbwechsel verbliebenen Lackreste ansonsten
den neuen Lack verunreinigen würden.
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Problematisch
ist hierbei jedoch, dass bei einem Farbwechsel das Lackvolumen zwischen
dem Farbwechsler und dem Hauptnadelventil des Zerstäubers
verworfen werden muss, so dass beispielsweise bei einem Farbwechsler
mit 24 möglichen Farben ein Farbverlust zwischen 45 und
55 ml auftritt.
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Es
ist deshalb zur Minimierung der bei einem Farbwechsel auftretenden
Farbverluste bekannt, den Farbwechsler möglichst nahe an
dem Zerstäuber zu montieren, d. h. in dem distalen Roboterarm,
der auch als ”Arm 2” bezeichnet wird.
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Die
Montage des Farbwechslers in dem distalen Roboterarm erfordert jedoch
bisher einen so großen Bauraum in dem distalen Roboterarm,
dass sich die bekannten Lackierroboter mit einem in dem distalen
Roboterarm montierten Farbwechsler nur zur Außenlackierung
eignen, d. h. zur Lackierung von Außenflächen
der Kraftfahrzeugkarosserien, da hierbei die Baugröße
des distalen Roboterarms nur eine untergeordnete Rolle spielt.
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Zur
Innenlackierung von Kraftfahrzeugkarosserien können dagegen
bisher keine Lackierroboter eingesetzt werden, bei denen der Farbwechsler
auf dem distalen Roboterarm montiert ist, da zur Innenlackierung
schmale, schlank bauende Roboterarme erforderlich sind, die durch
Karosserieöffnungen (z. B. Türöffnungen)
in den Innenraum der Kraftfahrzeugkarosserien hineingeführt
werden können, um die Innenflächen im Innenraum
lackieren zu können. Bei den bekannten Lackieranlagen zur
La ckierung von Kraftfahrzeugkarosserien werden deshalb zur Innenlackierung
Lackierroboter mit einer anderen Bauweise eingesetzt, bei denen
der Farbwechsler nicht auf dem distalen Roboterarm montiert ist,
wobei die höheren Farbverluste in Kauf genommen werden,
um eine schlankere Bauweise des distalen Roboterarms zu ermöglichen,
oder stattdessen komplexe Techniken wie z. B. Farbbehälter
im Zerstäuber oder Molchsysteme mit Kolbendosierern.
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Nachteilig
bei den bekannten Lackieranlagen ist also die Tatsache, dass zur
Innenlackierung einerseits und zur Außenlackierung andererseits
unterschiedliche Robotertypen eingesetzt werden müssen,
was in der Regel und jedenfalls bei nicht optimaler Auslegung auch
eine unterschiedliche Applikationstechnik erfordert. Die unterschiedlichen
Bauweisen der Lackierroboter und der zugehörigen Applikationstechnik
führen jedoch zu einem erhöhten konstruktiven
und logistischen Aufwand.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen entsprechend
verbesserten Lackierroboter zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Lackierroboter bzw. ein entsprechendes
Betriebsverfahren gemäß den Nebenansprüchen
gelöst.
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Die
Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, einen Lackierroboter
zu schaffen, der konstruktiv, d. h. durch zweckmäßige
Anordnung von Bauteilen mit geringem Platzbedarf sowohl zur Lackierung
der Außenflächen von Kraftfahrzeugkarosserien
als auch zur Lackierung der Innenflächen der Kraftfahrzeugkarosserien
geeignet ist.
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Damit
ist gemeint, dass der Roboter in der Lage sein soll, den Zerstäuber
bei montierten, also im Weg stehenden Türen und Hauben
in die Motor- und Kofferräume der Karosse und in einem
für die Lackierung des Innenraums ausreichenden Maße
durch Türöffnungen (und in Sonderfällen
durch Fensteröffnungen) in den Innenraum der Karosse einzuführen. In
typischen Fällen darf die bei horizontaler Armlage vertikale
Höhe des „Arms 2” (oder bei sonstigen
Lackiermaschinen des distalen Maschinenarms) im Bereich seines zerstäuberseitigen
Endes nicht größer sein als 350 mm, vorzugsweise
300 mm, und seine quer hierzu gemessene Breite soll in diesem Bereich nicht
größer sein als 300 mm, vorzugsweise 250 mm, wobei
die vertikale Höhe des Arms in der Regel noch wichtiger
ist als seine Breite. Diese Grenzen für hinreichend flache
(Höhe) oder schmale (Breite) Dimensionierung sollen für
eine ausreichende Länge in Richtung zu der Schwenkachse
dieses Arms nicht überschritten werden, beispielsweise
bis mindestens 300 mm ab Anbaufläche der Handachse, in
anderen Fällen bis mindestens 500 mm. In seinem hinteren Bereich
kann der Arm dann breiter werden, z. B. für seitlichen
Schlauchaustritt, und aus konstruktiven Gründen auch höher.
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Derart
schlanke Roboterarme sind für die Innenlackierung von Karossen
an sich bekannt, doch konnten sie aus Platzgründen bisher
nicht die für die Applikation benötigten Bauteile
wie Farbwechsler, Dosierpumpen, Farbdruckregler usw. enthalten,
sie hatten also die erwähnten Nachteile wie Farb-, Spül- und
Zeitverluste usw..
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Der
erfindungsgemäße Lackierroboter weist deshalb
einen oder mehrere Roboterarme auf, um ein Applikationsgerät
(z. B. einen Rotationszerstäuber, Luftzerstäuber,
Airless-Zerstäuber oder Ultraschallzerstäuber)
räumlich zu positionieren, was an sich aus dem Stand der
Technik bekannt ist. Die Roboterarme können kinetisch seriell
oder auch parallel oder kombiniert seriell und parallel angeordnet
sein, wobei auch die in
EP
1 614 480 B1 beschriebene Parallelkinematik mit nur einem
(dem distalen) Arm in Betracht kommt. Bei dem erfindungsgemäßen
Lackierroboter ist der distale Roboterarm (d. h. der sogenannte ”Arm
2”), dagegen so schmal und schlankbauend, dass der distale
Roboterarm mit dem daran montierten Applikationsgerät durch
Karosserieöffnungen (z. B. Fensteröffnungen) hindurch
in den Innenraum der Kraftfahrzeugkarosserien eingeführt werden
kann, um die dortigen Innenflächen zu lackieren.
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Weiterhin
weist der erfindungsgemäße Lackierroboter vorzugsweise
einen Farbwechsler auf, der zur Minimierung der bei einem Farbwechsel
auftretenden Farbverluste vorzugsweise auf dem distalen Roboterarm
(”Arm 2”) des Lackierroboters montiert ist, was
durch eine besondere Bauweise des Farbwechsler ermöglicht
wird ohne die Eignung zur Innenlackierung zu beeinträchtigen.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist
der Farbwechsler mehrere Andockstellen (z. B. an einer Farbleiste)
auf, die von den einzelnen Farbzuleitungen mit den verschiedenfarbigen
Lacken gespeist werden. Darüber hinaus weist der Farbwechsler
in diesem Ausführungsbeispiel eine bewegliche Farbentnahme
(z. B. einen Andockschlitten) auf, die wahlweise an eine der Andockstellen
andocken kann und im angedockten Zustand den Lack aus der zugehörigen
Farbzuleitung entnimmt und die gemeinsame Farbleitung mit dem entnommenen
Lack speist. Zur Auswahl des Lacks mit der gewünschten
Farbe wird die Farbentnahme also so positioniert, dass die Farbentnahme
an der zugehörigen Andockstelle andockt, woraufhin der Lack über
die Andockstelle aus der zugehörigen Farbzuleitung entnommen
werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Farbwechsler
also im Gegensatz zu dem eingangs beschrie benen bekannten Farbwechsler
keinen Farbzentralkanal auf, so dass der Farbwechsler aufgrund seiner
Konstruktion auch bei einer Fehlfunktion der Farbventile oder einer fehlerhaften
Ansteuerung der Farbventile verhindert, dass es zu einer Lackverunreinigung
kommen kann, da nur jeweils eine einzige Farbzuleitung mit der Farbentnahme
verbunden ist.
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Auch
bei dem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen
Farbwechsler ist in den einzelnen Farbzuleitungen vorzugsweise jeweils
ein Farbventil angeordnet, das den Lackstrom durch die jeweilige Farbzuleitung
wahlweise sperrt oder freigibt. Die einzelnen Farbventile werden
hierbei durch jeweils ein und dasselbe Steuersignal gesteuert, wobei
es sich beispielsweise um ein pneumatisches, elektrisches oder auch
mechanisches Steuersignal handeln kann. Vorzugsweise wird das Steuersignal
zur Ansteuerung der einzelnen Farbventile von der Farbentnahme über
die jeweils angedockte Andockstelle zu dem jeweiligen Farbventil
geführt, so dass das Steuersignal nur dann zu einem der
Farbventile gelangen kann, wenn die Farbentnahme an die zugehörige
Andockstelle angedockt ist. Durch diese Art der Ansteuerung der
Farbventile wird inhärent sichergestellt, dass die einzelnen
Farbventile nur geöffnet werden können, wenn die
Farbentnahme an der zugehörigen Andockstelle angedockt
ist. Die einzelnen Farbventile sind also vorzugsweise so konstruiert,
dass die Farbventile bei einem fehlenden Steuersignal die zugehörige
Farbzuleitung sperren. Als Farbventile oder statt üblicher
Farbventile können auch als Schnellverschluss- oder Quick-Connect-Kupplungen
bekannte Elemente, extern angesteuerte Rückschlagventile
oder durch Bestätigung mit einem Stößel öffnende
Ventile verwendet werden.
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Bei
der beweglichen Farbentnahme kann es sich beispielsweise um einen
Andockschlitten handeln, der relativ zu den Andock stellen der einzelnen Farbzuleitungen
linear verschiebbar ist. Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit,
dass die Farbentnahme drehbar ist, um an die gewünschte
Andockstelle anzudocken.
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Ähnliche
Farbwechsler sind beispielsweise aus der Patentanmeldung
EP 1 245 295 A2 bekannt, so
dass der Inhalt dieser Patentanmeldung dieser Beschreibung in vollem
Umfang zuzurechnen ist, was den Aufbau und die Funktionsweise des
Farbwechslers anbelangt.
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Weiterhin
weist der erfindungsgemäße Lackierroboter vorzugsweise
zwei getrennte Spülkreisläufe auf, nämlich
einen ersten Spülkreislauf zum Spülen der Andockstellen
des Farbwechslers und einen zweiten Spülkreislauf zum Spülen
der gemeinsamen Farbleitung für die verschiedenfarbigen
Lacke zwischen dem Farbwechsler und dem Zerstäuber, wobei
die beiden Spülkreisläufe getrennt oder zumindest
trennbar sind, so dass die Andockstellen unabhängig und
getrennt von der gemeinsamen Farbleitung spülbar sind.
Bei dieser Bauweise besteht also die Möglichkeit, dass
die gemeinsame Farbleitung für die verschiedenfarbigen
Lacke bis zu dem Zerstäuber hingespült wird, während
gleichzeitig oder zumindest zeitlich überlappend die Andockstellen
des Farbwechslers gespült werden. Diese gleichzeitige bzw.
zeitlich überlappende Spülung verringert bei einem
Farbwechsel die Farbwechselzeit. Darüber hinaus kann die
Farbentnahme bei einem Farbwechsel bereits eine neue Andockstelle
anfahren und daran andocken, während die gemeinsame Farbleitung
für die verschiedenfarbigen Lacke bis zu dem Zerstäuber
hin gespült wird, was ebenfalls zu einer Verringerung der
erforderlichen Farbwechselzeit beiträgt.
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Die
Trennung der beiden Spülkreisläufe erfolgt bei
dieser Bauweise vorzugsweise durch mindestens ein Trennventil, das
in der Farbentnahme angeordnet ist.
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Hierbei
führt der erste Spülkreislauf vorzugsweise von
einer Spülmittelzuleitung ausgehend über ein Spülmittelventil
durch die gemeinsame Farbleitung stromabwärts hinter dem
Trennventil zu dem Zerstäuber und schließlich
wahlweise über ein Rückflussventil in eine Rückflussleitung
oder über das Hauptnadelventil des Zerstäubers.
Beim Spülen der gemeinsamen Farbleitung bestehen also im
Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten.
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Zum
Einen besteht die Möglichkeit, dass die üblicherweise
als Spülmittel dienende Verdünnerflüssigkeit
nach dem Spülen der gemeinsamen Farbleitung von dem Zerstäuber
in der gleichen Weise abgesprüht wird wie der zu applizierende
Lack. Hierbei wirkt das in die gemeinsame Farbleitung eingeleitete Spülmittel
als Verdrängermedium und schiebt den noch in der Farbleitung
befindlichen Lack über den Zerstäuber aus. Auch
die als ”Push-out-Betrieb” bezeichnete Betriebsweise
ist möglich, bei der der noch in der Leitung befindliche
und von dem Zerstäuber abgesprühte Restlack noch
praktisch vollständig zur Lackierung verwendet wird, bis
schließlich das als Verdrängermedium dienende
Spülmittel von dem Zerstäuber abgegeben wird.
In diesem ”Push-out-Betrieb” ist also die genaue
Kenntnis des Umschaltzeitpunktes erforderlich, zu dem das Farbventil
geschlossen und das Spülmittelventil geöffnet wird.
Der Lackierbetrieb muss dann mit einem ausreichenden zeitlichen
Sicherheitsabstand beendet werden, bevor das als Verdrängermedium
dienende Spülmittel von dem Zerstäuber abgegeben
wird. In an sich bekannter Weise kann „Push-out” mit
einem den Lack schiebenden Molch durchgeführt werden, wobei
der Molch von dem Spülmittel geschoben werden kann. Wenn
aber der Restlack von einem Spülmittel direkt geschoben
wird (entsprechendes gilt für Reflow-Betrieb), sind zur
Vermeidung des bekannten „Lanzeneffekts” Leitungen
mit ausreichend kleinem Schlauchdurchmesser erforderlich. Der Innendurchmesser
aller Leitungen und Kanäle in Bauteilen, durch die Lack
direkt von dem Spülmittel oder sonstigem Schiebemedium
geschoben wird, soll deshalb kleiner sein als 6 mm, beispielsweise
zwischen ungefähr 2 und ungefähr 4 mm. Ferner
sollen diese Leitungen und Kanäle auch im Hinblick auf
den Lanzeneffekt und zur Vermeidung von Verwirbelungen usw. Ecken
und scharfe Biegungen vermeiden.
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Zum
Anderen besteht bei der Spülung der gemeinsamen Farbleitung
die Möglichkeit, dass in dem Zerstäuber ein erstes
Rückflussventil angeordnet ist, über das das Spülmittel
in eine. Rückflussleitung abgeleitet werden kann.
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Die
beiden vorstehend genannten Arten der Spülung können
auch miteinander kombiniert werden, indem der von dem Spülmittel
aus dem gemeinsamen Farbleitung herausgedrückte Lack zunächst zur
Lackierung verwendet wird. Kurz bevor das Spülmittel das
Hauptnadelventil des Zerstäubers erreicht, wird dann das
Hauptnadelventil geschlossen und das Rückflussventil in
dem Zerstäuber geöffnet, damit das Spülmittel
nicht abgesprüht wird.
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Darüber
hinaus ermöglicht das erfindungsgemäße
Farbwechselsystem eine Wiederverwendung des in der gemeinsamen Farbleitung
zwischen dem Farbwechsler und dem Zerstäuber befindlichen Lacks,
indem der bei einem Farbwechsel in der gemeinsamen Farbleitung zwischen
dem Farbwechsler und dem Zerstäuber befindliche Lack über
die Andockstelle in die zugehörige Farbzuleitung zurückgedrückt
wird, weshalb diese Betriebsweise auch als ”Reflow-Betrieb” bezeichnet
wird. Das Zurückdrü cken des Lacks aus dem Leitungsabschnitt
der gemeinsamen Farbleitung zwischen dem Farbwechsler und dem Zerstäuber
in die Farbzuleitung erfolgt vorzugsweise dadurch, dass im Bereich
des Zerstäubers stromaufwärts vor dem Hauptnadelventil
des Zerstäubers ein als Verdrängungsmedium dienendes Schiebemittel
wie z. B. Spülflüssigkeit in die gemeinsame Farbleitung
eingeleitet wird. Das in die gemeinsame Farbleitung eingeleitete
Spülmittel drückt dann den in der gemeinsamen
Farbleitung befindlichen Lack zurück in die zugehörige
Farbzuleitung. In dem zugehörigen Ausführungsbeispiel
der Erfindung mündet deshalb eine Spülmittelzuleitung über
ein in dem Zerstäuber angeordnetes Spülmittelventil stromaufwärts
vor dem Hauptnadelventil des Zerstäubers in die gemeinsame
Farbleitung, um den in der gemeinsamen Farbleitung verbliebenen
Lack für eine spätere Wiederverwendung durch den
Farbwechsler hindurch in die zugehörige Farbleitung zurückzudrücken,
wobei das eingeleitete Spülmittel als Verdrängungsmedium
dient.
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Auch
der Reflow-Betrieb kann in an sich bekannter Weise mit einem Molch
durchgeführt werden.
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Die
Einleitung des Verdränger- oder Schiebemediums, beispielsweise
eines Löse- oder Spülmittels in den Zerstäuber
erfolgt vorzugsweise nicht direkt über die Spülmittelzuleitung
und das Spülmittelventil, sondern über einen Spülmitteldosierer,
der in der Spülmittelzuleitung stromaufwärts vor
dem Spülmittelventil angeordnet ist und das in dem Spülmitteldosierer
befindliche Spülmittel in die gemeinsame Farbleitung drücken
kann, wenn das Spülmittelventil geöffnet ist.
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Mit „Dosierer” ist
hier eine Einrichtung gemeint, die ein vorbestimmtes Flüssigkeitsvolumen (Dosis)
fördern soll, aber keinen definierten Volumenstrom pro
Zeiteinheit erzeugen muss.
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Ein
derartiger Dosierer, z. B. ein Kolbendosierer, der vorzugsweise
nur mit Druck beaufschlagt wird und ohne definierte Zeit- oder Geschwindigkeitssteuerung
arbeitet, hat wesentliche Vorteile z. B. gegenüber einer
volumetrisch arbeitenden Zahnraddosierpumpe. Neben dem geringerem
Steueraufwand ergibt sich vor allem der Vorteil deutlich geringerer Verluste,
die bei Dosierpumpen durch Schlupf verursacht werden und infolge
Verschleiß im Betrieb ständig und überdies
undefiniert größer werden.
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Stromaufwärts
vor dem Spülmitteldosierer befindet sich hierbei vorzugsweise
ein weiteres Spülmittelventil zur steuerbaren Befüllung
des Spülmitteldosierers über die Spülmittelzuleitung.
Eingangsseitig kann der Spülmitteldosierer also vorzugsweise über
das Spülmittelventil aus der Spülmittelzuleitung mit
dem Spülmittel befüllt werden. Ausgangsseitig
ist der Spülmitteldosierer dagegen über das Spülmittelventil
mit der gemeinsamen Farbleitung verbunden, um das als Verdrängungsmedium
dienende Spülmittel in die gemeinsame Farbleitung dosieren
zu können.
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In
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist
der Spülmitteldosierer ein Dosiervolumen auf, das im Wesentlichen
gleich dem Füllungsvolumen der Farbleitung zwischen dem
jeweils angedockten Farbventil einerseits und dem Hauptnadelventil
des Zerstäubers andererseits ist. Damit reicht das Dosiervolumen
des Spülmitteldosierers aus, um den gesamten Leitungsabschnitt
der gemeinsamen Farbleitung zwischen dem Farbwechsler und dem Zerstäuber
mit dem als Verdrängungsmedium dienenden Spülmittel
zu füllen und dadurch den in diesem Leitungsabschnitt befindlichen
Lack zurück in die zugehörige Farbleitung zu drücken.
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Beispielsweise
kann der Spülmitteldosierer für den ”Reflow-Betrieb” als
Dosierzylinder ausgebildet sein oder durch einen Molchschlauch gebildet werden.
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Hinsichtlich
des Antriebs des Spülmitteldosierers bestehen verschiedene
Möglichkeiten, wobei der Spülmitteldosierer vorzugsweise
elektrisch oder pneumatisch angetrieben wird.
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Es
wurde bereits vorstehend erläutert, dass der erfindungsgemäße
Farbwechsler eine bewegliche Farbentnahme aufweist, die an einer
von mehreren Andockstellen andocken kann, um den Lack der gewünschten
Farbe über die Andockstelle aus der zugehörigen
Farbzuleitung zu entnehmen. Hierbei ist vorzugsweise eine Spannvorrichtung
vorgesehen, welche die Farbentnahme (z. B. den Andockschlitten)
und die jeweilige Andockstelle (z. B. in der Farbleiste) im angedockten
Zustand mechanisch miteinander verspannt. Dies ermöglicht
vorteilhaft ein nach außen hin kräftefreies Andocken
der Farbentnahme an die jeweilige Andockstelle, so dass keine groß dimensionierten
Halterungen oder Abstützungen erforderlich sind.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Spannvorrichtung
eine Nut mit einer Hinterschneidung auf, an der ein bewegliches
Spannelement angreift. Beispielsweise können die einzelnen Farbzuleitungen
und die zugehörigen Farbventile und Andockstellen in einer
Reihe in einer Farbleiste angeordnet sein, wobei die Farbleiste
die Nut zur Verspannung mit der Farbentnahme aufweist. Die Farbentnahme
besteht hierbei vorzugsweise aus einem Andockschlitten, der in Längsrichtung
der Nut relativ zu der Farbleiste verschiebbar ist, wobei der Andockschlitten
mittels eines Andockzylinders eine in der Nut geführte
Greifscheibe anziehen kann, um den Andockschlitten mit der Farbleiste
zu verspannen.
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Trotz
der Verspannung zwischen dem Andockschlitten einerseits und der
Farbleiste andererseits kann im Fall eines Fehlers, z. B. bei Versagen einer
der dort vorgesehenen Dichtungen, im Bereich der Andockstellen eine
Leckage auftreten, wobei Lack in die Nut in der Farbleiste austritt.
Es ist deshalb vorteilhaft, wenn die Nut an ihrer Unterseite keine
Hinterschneidung aufweist, damit leckagebedingt ausgetretener Lack
unten aus der Nut ausfließen kann. Bei dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Nut deshalb
nur an ihrer oberen Nutflanke eine Hinterschneidung auf, wohingegen die
Nut an ihrer unteren Nutflanke hinterschneidungsfrei ist.
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Es
wurde bereits eingangs erwähnt, dass der Farbwechsler vorzugsweise
an dem distalen Roboterarm (”Arm 2”) montiert
ist, damit die gemeinsame Farbleitung zwischen dem Farbwechsler
und dem Zerstäuber möglichst kurz ist, was zu
entsprechend geringen Farbwechselverlusten führt. Darüber
hinaus sind auf dem distalen Roboterarm vorzugsweise auch ein Farbdruckregler
und/oder eine Dosierpumpe montiert, so dass sich wesentliche Teile
der Applikationstechnik auf dem distalen Roboterarm befinden. Ferner
ist es vorteilhaft, wenn in dem distalen Roboterarm auch ein servo-pneumatischer
Stellantrieb angeordnet ist, um die Farbentnahme (z. B. den Andockschlitten)
relativ zu den Andockstellen (z. B. an der Farbleiste) zu bewegen,
um den Lack mit der gewünschten Farbe auszuwählen.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn der Farbdruckregler, der Stellantrieb für
die Farbentnahme und/oder die Dosierpumpe in einem gemeinsamen Anschlussblock
angeordnet sind, wodurch Verbindungsschläuche zwischen
dem Farbdruckregler und der Dosierpumpe und damit schlauchbedingte
Störgrößen entfallen. Darüber
hinaus ermöglicht die Integration des Farbdruckreglers
und der Dosierpumpe in einem einzigen Anschlussblock kurze Verbindungslängen
sowie einen einfachen und kompakten Aufbau.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung von eigener schutzwürdiger
Bedeutung sieht einen besonderen Anschluss der einzelnen Farbzuleitungen
an den Farbwechsler vor. Hierzu sind in dem Farbwechsler für
die einzelnen Farbleitungen jeweils Aufnahmebohrungen angeordnet,
in welche die Farbzuleitungen zum Anschluss an den Farbwechsler
eingeführt werden. An ihrem freien Ende weisen die Farbzuleitungen
hierbei eine schräg verlaufende Spannfläche auf,
die beispielsweise aus einer konischen und koaxial zu der Aufnahmebohrung
verlaufenden Mantelfläche bestehen kann. Weiterhin befindet
sich in dem Farbwechsler eine Spannbohrung, die im Wesentlichen
rechtwinklig zu der Aufnahmebohrung verläuft und in die
Aufnahmebohrung mündet, wobei die Spannbohrung ein Innengewinde
aufweist. In die Spannbohrung kann dann eine Spannschraube (z. B. eine
Innensechskant-, Torx-, Schlitz- oder Kreuzschlitzschraube oder
dgl.) eingeschraubt werden, die mit ihrem freien Ende gegen die
schräge Spannfläche am freien Ende der Farbzuleitung
drückt und die Farbzuleitung damit axial sichert und in
der Aufnahmebohrung verspannt.
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Die
vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Anschlusskonstruktion
eignet sich auch zum Anschluss anderer Leitungen und genießt
deshalb unabhängig von den weiteren Merkmalen der Erfindung
Schutz.
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Darüber
hinaus umfasst die Erfindung auch ein entsprechendes Betriebsverfahren
für einen Lackierroboter, wobei der Lackierroboter sowohl
zur Lackierung der Außenflächen als auch zur Lackierung der
Innenflächen der Kraftfahrzeugkarosserien verwendet wird.
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Bei
einem Farbwechsel sieht das erfindungsgemäße Betriebsverfahren
vorzugsweise vor, dass die bewegliche Farbentnahme (z. B. ein Andockschlitten)
des Farbwechslers an eine von mehreren Andockstellen (z. B. an einer
Farbleiste) andockt, die aus mehreren Farbzuleitungen mit verschiedenfarbigen
Lacken gespeist werden.
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Nach
dem Andocken wird dann über die angedockte Andockstelle
der zu applizierende Lack aus der zugehörigen Farbzuleitung
entnommen und der Zerstäuber wird mit dem von dem Farbwechsler
ausgewählten Lack über eine gemeinsame Farbleitung für
die verschiedenfarbigen Lacke gespeist.
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Weiterhin
sieht das erfindungsgemäße Betriebsverfahren vorzugsweise
vor, dass die Andockstellen in dem Farbwechsler über einen
ersten Spülkreislauf mit einem Spülmittel gespült
werden, wohingegen die gemeinsame Farbleitung zwischen dem Farbwechsler
und dem Zerstäuber über einen zweiten Spülkreislauf
mit einem Spülmittel gespült wird, wobei der erste
Spülkreislauf von dem zweiten Spülkreislauf getrennt
ist oder getrennt wird.
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Vorteilhafterweise
werden die Andockstellen und die gemeinsame Farbzuleitung zwischen
dem Farbwechsler und dem Zerstäuber hierbei gleichzeitig
oder zumindest zeitlich überlappend gespült, um die
erforderliche Spüldauer und damit auch die Farbwechselzeit
zu verkürzen.
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Dabei
werden die beiden Spülkreisläufe vorzugsweise
durch mindestens ein Trennventil voneinander getrennt, um das gleichzeitige
oder zeitlich überlappende Spülen zu ermöglichen.
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Im
Rahmen des bereits vorstehend erwähnten ”Push-out-Betriebs” sieht
das erfindungsgemäße Betriebsverfahren bei einem
Farbwechsel vor, dass der in der gemeinsamen Farbleitung verbliebene Lack über
den zweiten Spülkreislauf wahlweise durch ein in dem Zerstäuber
befindliches Rückflussventil in eine Rückflussleitung
oder über das Hauptnadelventil des Zerstäubers
aus der gemeinsamen Farbleitung herausgedrückt wird.
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Bei
dem vorstehend bereits erwähnten ”Reflow-Betrieb” sieht
das erfindungsgemäße Betriebsverfahren dagegen
vor, dass der in der gemeinsamen Farbleitung verbliebene Lack über
die Andockstelle des Farbwechslers zurück in die zugehörige
Farbzuleitung gedrückt und später wieder verwendet
wird.
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Die
hier beschriebene Erfindung eignet sich insbesondere auch für
die Applikation von 2K-Lacken, wobei die erforderlichen zusätzlichen
Bauteile wie z. B. zwei Dosierpumpen ebenfalls in dem schlanken
Arm der Lackiermaschine untergebracht werden können.
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Andere
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Lackierroboters,
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2 eine
Perspektivansicht des distalen Roboterarms (”Arm 2”)
des erfindungsgemäßen Lackierroboters,
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3 eine
andere Perspektivansicht des distalen Roboterarms,
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4 eine
Perspektivansicht einer Farbleiste die Bestandteil eines Farbwechslers
ist,
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5 eine
schematische Ansicht des Andocksystems in dem erfindungsgemäßen
Lackierroboter,
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6A, 6B schematische
Querschnittsdarstellungen von verschiedenen Bauweisen der Farbleiste,
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7 und 8 den
Anschluss der einzelnen Farbleitungen an den Farbwechsler,
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9A–9D verschiedene
Betriebszustände des erfindungsgemäßen
Lackierroboters im Rahmen des sogenannten ”Push-out-Betriebs”,
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10 den ”Push-out-Betrieb” in
Form eines Flussdiagramms,
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11A–11E verschiedene
Betriebszustände des erfindungsgemäßen
Lackierroboters im Rahmen des sogenannten ”Reflow-Betriebs”,
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12 den ”Reflow-Betrieb” in
Form eines Flussdiagramms,
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13A–13H verschiedene
Betriebszustände eines erfindungsgemäßen
A/B-Systems für Push-out-Betrieb und ein entsprechendes
zeitliches Ablaufdiagramm,
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14A–14H verschiedene
Betriebszustände eines erfindungsgemäßen
A/B-Systems für Reflow-Betrieb und ein entsprechendes zeitliches Ablaufdiagramm,
sowie
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15 eine
insbesondere für die erfindungsgemäßen
A/B-Systeme geeignete Ventilanordnung.
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Die 1 bis 8 zeigen
verschiedene Ansichten bzw. Teile eines erfindungsgemäßen
Lackierroboters 1, der in einer Lackieranlage zur Lackierung
von Kraftfahrzeugkarosserien eingesetzt wird, wobei sich der Lackierroboter 1 sowohl
zur Lackierung der Außenflächen der Kraftfahrzeugkarosserien
als auch zur Lackierung der Innenflächen der Kraftfahrzeugkarosserien
eignet, wie noch detailliert beschrieben wird.
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Der
Lackierroboter
1 ist weitgehend herkömmlich aufgebaut
und weist eine Roboterbasis
2 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel
auf einem Maschinenfundament fest montiert sein kann. Es ist jedoch
alternativ auch möglich, die Roboterbasis
2 bei
einer entsprechenden Abwandlung an einer Schiene linear verfahrbar
zu montieren, so dass sich der Lackierroboter
1 in der
Lackierkabine parallel zur Förderrichtung der zu lackierenden
Kraftfahrzeugkarosserien bewegen kann. Für den hier beschriebenen
Zweck ist es auch zweckmäßig, die Schiene in an
sich bekannter Weise (
EP
1 609 532 A1 ) in Höhe des oberen Teils der Karosse
oder oberhalb ihres Daches zu montieren.
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Auf
der Roboterbasis 2 ist ein Roboterarm 3 drehbar
montiert, wobei der Roboterarm um eine senkrechte Drehachse relativ
zu der Roboterbasis 2 drehbar ist.
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An
dem Roboterarm 3 ist ein weiterer Roboterarm 4 schwenkbar
montiert.
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Schließlich
ist an dem distalen Ende des Roboterarms 4 ein distaler
Roboterarm 5 schwenkbar montiert, wobei der Roboterarm 5 über
eine herkömmliche, z. B. drei- oder vierachsige Roboterhandachse 6 einen
Rotationszerstäuber 7 führt.
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Der
distale Roboterarm 5 ist hierbei ohne eine Gehäuseabdeckung
dargestellt, so dass erkennbar ist, dass auf dem distalen Roboterarm 5 wesentliche
Teile der Applikationstechnik montiert sind, nämlich gemäß 2 ein
Farbwechsler 8, ein Farbdruckregler 9, eine Dosierpumpe 10 zur
Dosierung eines Stammlacks und eine Dosierpumpe 11 zur
Dosierung eines Härters.
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Der
Farbwechsler
8 weist eine sogenannte Farbleiste
12 auf,
die über zahlreiche Farbzuleitungen
13 mit verschiedenfarbigen
Lacken versorgt wird, wobei die einzelnen Farbzuleitungen
13 in
der Farbleiste
12 über jeweils ein Farbventil
14 (
5)
in jeweils eine Andockstelle
15 münden, aus welcher der
gewünschte Lack entnommen werden kann. Als Farbventile
14 mit
geringem Platzbedarf können zweckmäßig
elektrisch oder vorzugsweise von einem pneumatischen Kolbenantrieb
gesteuerte Nadelventile mit an ihrem Ende konischen Ventilnadeln
vorgesehen sein, wie sie aus konventionellen Farbwechslern an sich
bekannt sind (z. B.
DE
198 46 073 A1 ,
EP 1
250 964 B1 ,
DE
10 2007 037 663.6 ).
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Gemäß der
Darstellung in 2 und 3 können
die Farbventile 14 (5) z. B.
auf einer Längsseite der Farbleiste 12 in einer
oder vorzugsweise mindestens zwei in deren Längsrichtung
(Pfeilrichtung) parallelen Reihen angeordnet sein, vorzugsweise
schräg mit in parallelen Ebenen gegen die Längs richtung
geneigten Nadelachsen. Ebenfalls darstellungsgemäß können
sich die zugehörigen Andockstellen 15 (4)
in einer oder mehr zu der Längsrichtung parallelen Reihen
z. B in einer der Seitenflächen der Farbleiste 12 befinden.
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Weiterhin
weist der Farbwechsler 8 einen Andockschlitten 16 auf,
der in Pfeilrichtung (vgl. 2 und 3)
relativ zu der Farbleiste 12 in deren Längsrichtung
verschiebbar ist, wobei der Andockschlitten 16 durch einen
z. B. servo-pneumatischen, in an sich bekannter Weise mit einem
Pneumatikzylinder arbeitenden Linearantrieb 17 in Pfeilrichtung positioniert
wird, um an der gewünschten Andockstelle 15 der
Farbleiste 12 anzudocken. Alternativ ist auch ein Antrieb
mit einem elektrischen Motor oder ein sonstiger Linearantrieb in
an sich bekannter Art einsetzbar, der durch gespeicherte Steuerdaten
steuerbar ist.
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Zur
genauen Positionierung der Andockstellen ist der Linearantrieb in
an sich bekannter Weise mit einer Messeinrichtung 32 (2)
versehen. Da der Zerstäuber 7 und in manchen Fällen
auch Teile des Roboterarms 5 im Betrieb unter Hochspannung stehen
können, ist die Messeinrichtung 32 in diesen Fällen
gegen die Hochspannung isoliert. Im Fall einer elektrischen Messeinrichtung
kann sie ferner zur Erfüllung der bekannten Exschutz-Bedingungen
abgekapselt sein. Entsprechendes gilt für ggf. vorhandene sonstige
elektrische Elemente im Roboterarm.
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Die
zerstäuberseitige Anschlussleitungsanordnung des Andockschlittens 16 kann
sich in einer zu der Verschiebungsrichtung parallelen U-förmigen bewegbaren
Kabelschlepp- oder Führungskette nach Art einer bei Lackiermaschinen
an sich bekannten sogenannten Energiekette befinden, die am einen Ende
an dem Andockschlitten und am anderen Ende ortsfest befestigt ist.
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Die
zerstäuberseitige Leitungsanordnung steht in Verbindung
mit Öffnungen des Andockschlittens 16, die jeweils
mit einer der Reihen von Andockstellen 15 der Farbleiste 12 ausgerichtet
sind. Weitere Andocköffnungen können in dem Andockschlitten 16 für
Spülzwecke vorgesehen sein.
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Bei
der in 2 bis 4 dargestellten Farbleiste 12 für
z. B. 24 Farben sei angenommen, dass die Farbschläuche
als Stichleitungen angeschlossen sind. Wenn Platz für z.
B. die doppelte Anzahl von Farbventilen vorhanden ist, von denen
eine Reihe auch seitlich eingesetzt werden kann, könnte die
Farbleiste auch für Farbumlaufbetrieb ausgebildet sein.
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Aus
den 4 und 5 ist erkennbar, dass die Farbleiste 12 zwischen
den beiden Reihen von Andockstellen 15 eine in Pfeilrichtung
(2 und 3) verlaufende Nut 18 aufweist,
an deren Oberseite eine Hinterschneidung angeordnet ist. In der Nut 18 gleitet
im montierten Zustand eine Greifscheibe 19, die von dem
Andockschlitten 16 über einen Pneumatikzylinder 20 geführt
wird. Mit dem der als Andock- und Spannzylinder dienenden Pneumatikzylinder 20 sind
der Andockschlitten und die Farbleiste quer relativ zueinander verschiebbar.
Auch statt des Pneumatikzylinders 20 könnte ein
elektromotorischer oder sonstiger Antrieb vorgesehen sein.
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Im
angedockten Zustand zieht der Pneumatikzylinder 20 die
Greifscheibe 19 an, so dass die Greifscheibe 19 die
Hinterschneidung der Nut 18 in Richtung des Andockschlittens 16 zieht,
was zu einer mechanischen Verspannung zwischen dem Andockschlitten 16 einerseits
und der Farbleiste 12 andererseits führt.
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Zum
Einen ermöglicht diese mechanische Verspannung zwischen
dem Andockschlitten 16 und der Farbleiste 12 ein
weitgehend leckagefreies Andocken an die Andockstellen 15 der
Farbleiste 12.
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Zum
Anderen ermöglicht diese Art der mechanischen Verspannung
zwischen dem Andockschlitten 16 und der Farbleiste 12 ein
nach außen kräftefreies Andocken, so dass keine
aufwendigen Halterungen bzw. Abstützungen erforderlich
sind, um den Andockschlitten 16 gegen die Farbleiste 12 zu pressen.
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Im
nicht-angedockten Zustand ist der Pneumatikzylinder 20 dagegen
entspannt, so dass die Greifscheibe 19 in der Nut 18 mit
einem Spiel frei gleiten kann, damit der servo-pneumatische Linearantrieb 17 den
Andockschlitten 16 in Pfeilrichtung frei positionieren
kann, um an die gewünschte Andockstelle 15 anzudocken.
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Aus
den 4 und 6A ist weiterhin ersichtlich,
dass die Nut 18 nur an ihrer Oberseite eine Hinterschneidung
aufweist, während die Nut 18 an ihrer Unterseite
hinterschneidungfrei ist und sogar eine schräg nach unten
geneigte Nutflanke aufweist. Diese Gestaltung der Nut 18 ist
vorteilhaft, weil leckagebedingt ausgetretener Lack in der Nut 18 auf
diese Weise einfach abfließen kann und leicht entfernbar ist.
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6B zeigt
hierbei eine alternative Gestaltung der Nut 18, wobei die
Nut 18 in der Farbleiste 12 außenliegend
angeordnet ist.
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Bei
dem dargestellten Beispiel kann der Andockschlitten 16 relativ
zu der ortsfest in den Arm 5 montierten Farbleiste 12 verschiebbar
sein, doch ist auch eine umgekehrte Anordnung mit verschiebbarer Farbleiste
denkbar.
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Vorteilhaft
an dem konstruktiven Aufbau des Farbwechslers 8 ist die äußerst
schlanke Bauweise, so dass der distale Roboterarm 5 trotz
der darauf angeordneten Applikationstechnik ebenfalls sehr schlank
gebaut ist. Dies ist wichtig, weil der distale Roboterarm 5 auf
diese Weise leicht durch Karosserieöffnungen (z. B. Fensteröffnungen)
in die zu lackierende Kraftfahrzeugkarosserie eingeführt
werden kann, um dort Innenflächen zu lackieren. Aufgrund
seiner schlanken Bauweise eignet sich der erfindungsgemäße
Lackierroboter 1 also sowohl zur Lackierung von Innenflächen
als auch zur Lackierung von Außenflächen. Dies
bietet die Möglichkeit, in einer Lackierlinie nur einen
einzigen Robotertyp zum Lackieren der Kraftfahrzeugkarosserien einzusetzen, was
eine wesentliche Vereinfachung bedeutet.
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2 und 3 zeigen
bei 21 einen Anschlussblock 21, in dem die Dosierpumpe 10 für
den Stammlack, und der Farbdruckregler 9 sowie zugehörige
Drucksensoren 33 integriert sind. Diese Integration der
Dosierpumpe 10 und des Farbdruckreglers 9 in dem
Anschlussblock 21 bietet den Vorteil, dass Schlauchleitungen
und damit auch schlauchbedingte Störgrößen
zwischen dem Farbdruckregler 9 und der Dosierpumpe 10 entfallen.
Darüber hinaus bietet die Integration des Farbdruckreglers 9 und
der Dosierpumpe 10 in dem Anschlussblock 21 den
Vorteil kurzer Verbindungslängen sowie eines einfachen und
kompakten Aufbaus. Mit 21' ist in 2 der zweite
Anschlussblock für das eingangs erwähnte 2K-System
bezeichnet.
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Die 7 und 8 zeigen
eine erfindungsgemäße Anschlusskonstruktion zum
Anschluss der Farbzuleitung 13 an die Farbleiste 12.
So weisen die einzelnen Farbzuleitungen jeweils an ihrem freien Ende
einen Stecknippel 22 mit einer Überwurfmutter 23 auf,
wobei der Stecknippel 22 zum Anschluss an die Farbleiste 12 in
eine entsprechende Aufnahmebohrung in der Farbleiste 12 eingesteckt
wird. Zur Fixierung des Stecknippels 22 und damit auch
der zugehörigen Farbzuleitung in der Aufnahmebohrung der
Farbleiste 12 weist die Farbleiste 12 weiterhin eine
Spannbohrung auf, die quer, also rechtwinklig oder schräg
zu der Aufnahmebohrung verläuft und in die Aufnahmebohrung
mündet. In diese Spannbohrung wird zur Fixierung des Stecknippels 22 eine Spannschraube 24 eingeschraubt,
bis die Spannschraube 24 mit ihrer kegelförmigen
Spitze gegen eine entsprechend konisch geformte Spannfläche des
Stecknippels 22 stößt. Beim weiteren
Einschrauben der Spannschraube 24 verspannt die Spannschraube 24 dann
den Stecknippel 22 in der Aufnahmebohrung, wodurch der
Stecknippel 22 und die zugehörige Farbzuleitung
auch in der Aufnahmebohrung fixiert wird.
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Die
Spannschraube 24 kann hierbei z. B. als Innensechskantschraube
oder dgl. ausgebildet sein, so dass zum Anschluss der einzelnen
Farbzuleitungen 13 lediglich ein Inbus-Schlüssel
oder dgl. erforderlich ist, der zwischen den einzelnen Farbzuleitungen 13 einfacher
gehandhabt werden kann als ein Gabelschlüssel oder ein
Ringschlüssel. Die einzelnen Anschlüsse der Farbzuleitungen 13 an
der Farbleiste 12 können deshalb in geringeren
Abständen zueinander angeordnet werden, wodurch der erforderliche
Bauraum weiter verringert wird.
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Bei
der von dem Pneumatikzylinder 20 (5) durchgeführten
Andockbewegung des Andockschlittens 16 quer zu der Farbleiste 12 muss
für eine genaue Zentrierung des Andockeingangs des Andockschlittens 16 in
Bezug auf die Andocköffnung 15 des jeweils angefahrenen
Farbventils 14 gesorgt werden. Hierfür können
an mindestens einem der beiden Bauteile 12, 16 ein
oder mehrere (nicht dargestellte) Zentrierstifte angeordnet sein,
die in eine Bohrung an den jeweils anderen Bauteilen eingreifen können.
Diese Positionierung ist für eine bestimm te Genauigkeit
(z. B. 0,5 mm) ausgelegt, die eingehalten werden muss, weil die
Zentrierstifte größere Abweichungen (z. B. mehr
als 0,5 mm) der Linearpositionierung durch den beispielsweise servo-pneumatischen
Linearantrieb 17 (3) von der
richtigen Position nicht mehr ausgleichen können. Abweichungen sind
möglich, weil kein beliebig genauer Sensor in der für
die Positionierung vorgesehenen Messeinrichtung verwendet werden
kann oder soll. Zur genauen Positionierung kann der Linearantrieb 17 in
einem Regelkreis betrieben werden, wobei für die einzelnen
Farben jeweils gespeicherte Positionssollwerte mit den beispielsweise
von der Messeinrichtung 32 (2) festgestellten
Ist-Positionen verglichen werden und bei Abweichungen korrigiert
werden können.
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Bei
dieser Positionierung kann allerdings das Problem bestehen, dass
die gespeicherten Positionssollwerte nicht immer genau mit den tatsächlichen
Positionen der Andocköffnungen 15 übereinstimmen.
Der Grund für diese Fehler sind beispielsweise Toleranzen
bei der Fertigung des Farbwechselsystems oder Toleranzen des Messsystems.
Sich addierende Toleranzen können sich z. B. bei Zusammensetzen
des Farbwechslers, d. h. insbesondere der Farbleiste 12 aus
einzelnen modularen Segmenten ergeben. Zusätzlich zu Fehlern
der ebenen Linearpositionierung kann sich die tatsächliche
Andockposition auch durch statische Kräfte (z. B. je nach Winkel
des Roboterarms) sowie Beschleunigungskräfte der Roboterbewegungen ändern.
Bei einem nicht genau mit der tatsächlichen Position der
Andocköffnung übereinstimmenden Positionssollwert und
Korrektur dieses Fehlers durch die Zentrierstifte würde
die Regelung nach dem Andocken weiterhin versuchen, die dem Sollwert
entsprechende, vermeintlich richtige Position anzufahren. Dies kann
zu einem Druckaufbau durch den Regelkreis bis zum Maximaldruck in
dem Pneumatikzylinder des Linearantriebs führen, so dass
beim anschließenden Abdocken der durch die Pneumatik vorgespannte Andockschlitten
schlagartig zu der unrichtigen Sollposition springt oder diese überschwingt.
Die Folge wäre eine unerwünschte mechanische Beanspruchung
der Zentrierstifte und der zugehörigen Bohrungen.
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Zur
Lösung dieses Problems gibt es erfindungsgemäß verschiedene
Möglichkeiten, die sich insbesondere durch Softwarefunktionen
der Andocksteuerung realisieren lassen.
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Gemäß einer
ersten Möglichkeit können die unerwünschten
mechanischen Belastungen dadurch vermieden werden, dass nach dem
Andocken die Steuerung den Druck in den Pneumatikzylinder auf Null
oder einen ausreichend niedrigen Wert reduziert.
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Eine
zweite Möglichkeit besteht darin, dass die Steuerung die
nach dem Andocken gemessene tatsächliche Andockposition
(zumindest innerhalb einer vorbestimmten zulässigen Toleranz)
als neue Sollposition übernimmt und somit das unerwünschte Gegenregeln
vermieden wird. Diese neue Sollposition kann nur bis zum anschließenden
Abdocken gelten oder aber auch als zukünftige Sollposition
gespeichert werden.
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Eine
andere Möglichkeit ist die statistische Auswertung der
bei einer zweckmäßigen Anzahl (z. B. zwischen
drei und fünfzig oder auch hundert) jeweils vorhergehender
Andockvorgänge für die gleiche Farbe gemessenen
tatsächlichen Andockpositionen und die Übernahme
des hieraus errechneten Mittelwerts als neue Sollposition. Dadurch
können zumindest größere Schwankungen
und Fehler vermieden werden.
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Ferner
kann eine als Sollposition zu übernehmende mittlere Position
aus ermittelten oberen und unteren Positionsgrenzwerten errechnet
werden, die man dadurch erhält, dass der angedockte Andockschlitten
von dem Servoantrieb in seinen bei den Richtungen bis zu der jeweiligen
Grenze des vorhandenen Bewegungsspiels bewegt wird.
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Weitere
Probleme können in dem Positionsmesssystem (Messeinrichtung 32)
auftreten. So kann es sein, dass ein in dem Messsystem verwendeter
Positionssensor für die tatsächliche Position des
Andockschlittens je nach dessen Bewegungsrichtung unterschiedliche
Positionsmesswerte liefert. Dieses Hystereseproblem des Sensors
lässt sich dadurch lösen, dass die einzelnen Farbventile 14 beziehungsweise
deren Andocköffnungen 15 immer in der gleichen
Richtung angefahren werden. Die Anfahrrichtung wäre andernfalls
zufällig und davon abhängig, in welcher Richtung
das jeweils als nächstes anzufahrende Farbventil liegt,
was in anderen Fällen zweckmäßig sein
kann. Statt dessen wird zur Vermeidung des genannten Hystereseproblem
das jeweils nächste Farbventil nur dann direkt in der gleichen Richtung
angefahren wie das aktuelle Farbventil, wenn es von einem Bezugspunkt
(beispielsweise dem ersten Farbventil) aus in der gleichen Richtung liegt.
Liegt das nächste Farbventil dagegen zwischen dem aktuellen
Farbventil und dem Bezugspunkt, fährt der Andockschlitten
mit seinem Andockeingang zunächst bis über das
nächste Farbventil hinaus an eine Stelle (z. B. bis zu
dem ersten Farbventil) zurück, von wo es dieses nächste
Farbventil nach Richtungsumkehr erreicht.
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Eine
Alternativmöglichkeit besteht darin, für jede
Andockposition nicht wie im Normalfall nur einen Sollwert zu speichern,
sondern für jede der beiden möglichen Anfahrrichtungen
je einen Sollwert, der dann je nach der Fahrrichtung des Andockschlittens verwendet
wird.
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Ein
weiteres Problem des Positionsmesssystems kann eine für
die erforderliche Positioniergenauigkeit unvollkommene Linea rität
des Sensorverhaltens, also des Messwerts als Funktion des Andockschlittenwegs
sein. Ähnliche Probleme können auf Alterung des
Sensors oder auf Verschleiß oder Temperaturfehlern der
Messeinrichtung beruhen. Diese und andere Probleme lassen sich durch
Einzelreferierung lösen, wobei zur Erstellung des Steuerprogramms
jede Farbposition einzeln von Hand angefahren und dann die betreffende
tatsächliche Position gespeichert wird, so dass die Genauigkeit
nur noch von der (an sich extrem genauen) Reproduzierbarkeit abhängt.
Etwas weniger aufwendig wäre als Alternativmöglichkeit,
nur eine erste Andockstelle manuell oder automatisch anzufahren,
die tatsächliche Position festzustellen und dann von dort
aus den Andockschlitten selbsttätig über die dem
System bekannte Entfernungsstrecke zu der nächste Andockstelle
zu fahren, dann zu der übernächsten Andockstelle,
usw. Bei jeder Andockstelle wird vorzugsweise bei drucklosem Pneumatikzylinder
deren gemessene Position als Sollwert gespeichert, bis die vollständige Tabelle
aller Positionen vorliegt. Da die Abstände zwischen den
Andockstellen klein sind, ergeben sich entsprechend geringe Linearitätsfehler.
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Es
ist zweckmäßig, bei der Erstellung der Tabelle
der Positionssollwerte verschiedene Prüfungen hinsichtlich
Richtigkeit und Vollständigkeit durchzuführen.
Zum einen wird überprüft, dass in einem bestimmten
Streckenbereich, in dem sich nur die Andocköffnung des
Farbventils einer einzigen Farbe befinden kann, nicht die Positionen
für zwei verschiedene Farben festgestellt und einprogrammiert
(„gelernt”) werden. Ferner wird überprüft,
dass jeweils zwischen den zwei erfassten Farbpositionen innerhalb
einer bestimmten Toleranzgrenze (typisch wenige mm) der vorgesehene
Abstand eingehalten ist, um zu vermeiden, dass das System bei der
Sollwertfeststellung beispielsweise eine Farbposition überspringt.
Sodann kann auch zweckmäßigerweise überprüft
werden, dass die Farbpositionen in der logischen Reihenfolge der
Farben (1, 2, 3 ...) „gelernt” werden.
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Die
erfindungsgemäße Positionierung und Programmierung
eignet sich sinngemäß auch für andere
Andock-Farbwechsler einschließlich Rotationsfarbwechslern
mit drehbaren Andockeingängen und ist auch nicht unbedingt
auf für die Innen- und Außenlackierung geeignete
Roboter beschränkt.
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Die 9A bis 9D zeigen
verschiedene Betriebszustände des erfindungsgemäßen
Lackierroboters 1 im Rahmen eines sogenannten ”Push-out-Betriebs”,
wobei die verschiedenen Betriebszustände in 10 in
Form eines Flussdiagramms dargestellt sind.
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Im
Folgenden wird zunächst unter Bezugnahme auf 9A der
normale Lackierbetrieb beschrieben.
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Bei
dem normalen Lackierbetrieb gemäß 9A ist
der Andockschlitten 16 mit einem ersten Andockeingang an
die Farbleiste 12 angedockt und es wird über eine
Farbzuleitung 13.1 und ein Farbventil F1 ein Lack mit der
gewünschten Farbe aus der Farbleiste 12 entnommen.
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Der
aus der Farbleiste 12 entnommene Lack wird dann über
ein Trennventil FGV/F in eine gemeinsame Farbleitung 25 geleitet,
wobei die gemeinsame Farbleitung 25 über die Dosierpumpe 10 zu
dem Rotationszerstäuber 7 führt, der
den zugeführten Lack bei geöffnetem Hauptnadelventil
HN appliziert.
-
Im
Folgenden wird nun der in 9B dargestellte
Betriebszustand des Lackierroboters erläutert.
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Zum
Einen wird in diesem Betriebszustand der in der gemeinsamen Farbleitung 25 befindliche Lack
aus der gemeinsamen Farbleitung 25 herausgedrückt,
weshalb dieser Betriebszustand auch als ”Push-out-Betrieb” bezeichnet
wird. In diesem Betriebszustand ist das Farbventil F1 geschlossen,
so dass die Farbleiste 12 keinen Lack an den Andockschlitten 16 abgibt.
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Stattdessen
wird ein Spülmittel (typisch ein Verdünner für
den verwendeten Lack) über eine Spülmittelzuleitung 26 und
ein Spülmittelventil V/PO in die gemeinsame Farbleitung 25 eingeleitet,
wobei das Spülmittel als Verdrängungsmedium dient
und den in der gemeinsamen Farbleitung 25 verbliebenen
Lack über den Rotationszerstäuber 7 aus
der gemeinsamen Farbleitung 25 ausdrückt. Dabei
kann der über den Rotationszerstäuber 7 ausgedrückte Lack
zunächst noch zur Lackierung benutzt werden, jedoch muss
der Lackierbetrieb rechtzeitig eingestellt werden, bevor das über
die Spülmittelzuleitung 26 eingeleitete Spülmittel
an dem Rotationszerstäuber 7 austritt.
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In
diesem Betriebszustand ist das Trennventil FGV/F geschlossen und
trennt damit die gemeinsame Farbleitung 25 von der Andockstelle
an der Farbleiste 12, was eine Spülung der Andockstelle
ermöglicht.
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Hierzu
wird über eine Spülmittelzuleitung 27 und
ein Spülmittelventil V Spülmittel in den Andockschlitten 16 eingeleitet,
wobei das Spülmittel bis zu den Andockstellen an der Farbleiste 12 gelangt
und diese dadurch spült. Schließlich wird das
eingeleitete Spülmittel dann über ein Rückfluss-
oder Rückführungsventil RF2 und eine Rückfluss-
oder Rückführungsleitung 28 zurückgeführt.
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Es
sind also in diesem Ausführungsbeispiel zwei getrennte
Spülkreisläufe vorgesehen, die eine zeitgleiche
Spülung der gemeinsamen Farbleitung 25 und der
Andockstellen ermöglichen.
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Der
erste Spülkreislauf führt ausgehend von der Spülmittelzuleitung 27 über
das Spülmittelventil V und das Ventil V/PL zu den Andockstellen
der Farbleiste 12 und schließlich über
das Rückflussventil RF2 in die Rückflussleitung 28.
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Der
zweite Spülkreislauf führt dagegen ausgehend von
der Spülmittelzuleitung 26 über das Spülmittelventil
V/PO in die gemeinsame Farbleitung 25, von wo der erste
Spülkreislauf über die Dosierpumpe 10 in
den Rotationszerstäuber 7 bis über das Hauptnadelventil
HN verläuft.
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Darüber
hinaus wird in diesem Betriebszustand noch Pulsluft über
ein Rückschlagventil RV und ein Pulsluftventil PL eingeleitet,
um die Spülwirkung zu verbessern.
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Wie
im Flussdiagramm in 10 (rechts neben „9B”)
dargestellt ist, wird die Andockschnittstelle nicht vor oder nach
der durch den Zerstäuber führenden Leitung gespült,
sondern parallel hierzu, also zeitgleich, um Betriebsverzögerungen
zu vermeiden.
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Im
Folgenden wird nun der in 9C dargestellte
Betriebszustand erläutert.
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Zum
Einen dockt der Andockschlitten 16 in diesem Betriebszustand
darstellungsgemäß nach entsprechender Verschiebung
mit einem zweiten Andockeingang (statt mit seinem ersten Andockeingang wie
in 9A und 9B) an
eine andere Andockstelle der Farbleiste 12 an, um einen
andersfarbigen Lack zu entnehmen. Hierzu wird der Andockschlitten 16 von
dem servo- pneumatischen Linearantrieb 17 relativ zu der
Farbleiste 12 in Pfeilrichtung verschoben, wobei der Andockschlitten 16 in
der Zeichnung an die Andockstelle eines Farbventils F2 andockt, das über
eine Farbzuleitung 13.2 mit einem Lack einer bestimmten
Farbe versorgt wird.
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Zum
Anderen erfolgt in diesem Betriebszustand eine Spülung
des Rotationszerstäubers 7 und der Dosierpumpe 10.
Hierzu wird über die Spülmittelzuleitung 27 und
das Spülmittelventil V Spülmittel eingeleitet,
das über ein geöffnetes Ventil V1/PL und das ebenfalls
geöffnete Farbventil in die gemeinsame Farbleitung 25 gelangt.
Von dort erreicht das eingeleitete Spülmittel den Rotationszerstäuber 7 und
wird dann über das Hauptnadelventil HN und ein in dem Rotationszerstäuber 7 angeordnetes
Rückführungsventil RF1 und eine Rückführungsleitung 29 rückgeführt.
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Darüber
hinaus wird in diesem Betriebszustand noch Pulsluft über
das Rückschlagventil RV und das Pulsluftventil PL eingeleitet,
um die Spülwirkung zu verbessern.
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Im
Folgenden wird nun der in 9D dargestellte
Betriebszustand des Lackierroboters 1 erläutert,
in dem der neue Lack angedrückt wird. Hierbei erreicht
der gewünschte Lack aus der Farbzuleitung 13.2 über
das geöffnete Farbventil F2 und das geöffnete
Trennventil FGV/F den Rotationszerstäuber 7, wobei
das Hauptnadelventil HN zunächst noch geschlossen ist.
Am Ende dieses Betriebszustands ist der Rotationszerstäuber 7 dann
in der Lage, den neuen Lack zu applizieren.
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Die 11A bis 11E zeigen
verschiedene Betriebszustände bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel
des Lackierroboters an, der einen sog. ”Reflow-Betrieb” ermöglicht,
bei dem der bei einem Farbwechsel in der gemeinsamen Farbleitung 25 verbliebene
Lack in die zugehörige Lackzuleitung 13.1 bzw. 13.2 zurückgedrückt
wird, um eine Wiederverwendung zu ermöglichen.
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Im
Folgenden wird zunächst der Betriebszustand gemäß 11A erläutert, in dem ein normaler Lackierbetrieb
erfolgt. In diesem Betriebszustand gelangt Lack über die
Farbzuleitung 13.1, das Farbventil F1, einen ersten Andockeingang
des Andockschlittens 16, das Trennventil FGV/F und die
gemeinsame Farbleitung 25 zu dem Rotationszerstäuber 7,
der den zugeführten Lack bei geöffnetem Hauptnadelventil
HN appliziert.
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Im
Folgenden wird nun der in 11B dargestellte
Betriebszustand erläutert, in dem bei einem Farbwechsel
der in der gemeinsamen Farbleitung 25 zwischen dem Farbwechsler 8 und
dem Rotationszerstäuber 7 befindliche Lack in
die zugehörige Farbzuleitung 13.1 zurückgedrückt
wird.
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Hierzu
dient ein Spülmitteldosierer 30 in Form des dargestellten
Reflow-Zylinders, der eingangsseitig über eine Spülmittelzuleitung 31 und
ein Spülmittelventil AV2/V mit Spülmittel gefüllt
werden kann. Was hier mit „Dosierer” gemeint ist,
wurde weiter oben erläutert.
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Ausgangsseitig
ist der Spülmitteldosierer 30 über ein
Spülmittelventil AV1/V in dem Rotationszerstäuber 7 stromaufwärts
vor dem Hauptnadelventil HN mit der gemeinsamen Farbleitung 25 verbunden.
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In
dem sog. ”Reflow-Betrieb” drückt der
Spülmitteldosierer 30 das darin befindliche Spülmittel über
das Spülmittelventil AV1/V in die gemeinsame Farbleitung 25,
wobei das eingeleitete Spülmittel als Verdrängungsmedium
dient und den in der gemeinsamen Farbleitung 25 befindlichen
Lack das Trennventil FGV/F und das Farbventil F1 zurück
in die zugehörige Farbzuleitung 13.1 drückt,
was eine anschließende Wiederverwendung des zurückgedrückten
Lacks ermöglicht.
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Im
Folgenden wird nun der in 11C dargestellte
Betriebszustand erläutert, in dem die Dosierpumpe 10 und
der Rotationszerstäuber 7 gespült werden.
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Hierzu
wird aus der Spülmittelzuleitung 27 über
das Spülmittelventil V und das Ventil V1/PL Spülmittel
in die gemeinsame Farbleitung 25 eingeleitet, wobei das
Spülmittel über das Hauptnadelventil HN des Rotationszerstäubers 7 und
das Rückführungsventil RF1 in die Rückführungsleitung 29 gelangt.
Darüber hinaus wird in diesem Betriebszustand über
das Rückschlagventil RV und das Pulsluftventil PL Pulsluft
eingeleitet, um die Spülwirkung zu verbessern.
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Im
Folgenden wird nun der in 11D dargestellte
Betriebszustand erläutert, in dem der Andockschlitten 16 bis
zu den Andockstellen an der Farbleiste 12 gespült
wird.
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Hierzu
wird aus der Spülmittelzuleitung 27 über
das Spülmittelventil V und das Ventil V/PL Spülmittel
eingeleitet, das bis zu den Andockstellen der Farbleiste 12 gelangt
und diese dadurch spült. Das eingeleitete Spülmittel
wird dann über das Rückführungsventil
RF2 in die Rückführungsleitung 28 geleitet.
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Darüber
hinaus wird auch beim Spülen des Andockschlittens 16 über
das Rückschlagventil RF und das Pulsluftventil PL Pulsluft
eingeleitet, um die Spülwirkung zu verbessern.
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Im
Folgenden wird nun der in 11E dargestellte
Betriebszustand erläutert.
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Zum
Einen dockt darstellungsgemäß der Andockschlitten 16 in
diesem Betriebszustand nach entsprechender Verschiebung mit seinem
zweiten Andockeingang (anstelle des erwähnten ersten Andockeingangs)
an einer anderen Andockstelle der Farbleiste 12 an, um
einen Lack mit einer anderen Farbe zu entnehmen.
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Zum
Anderen wird in diesem Betriebszustand der neue Lack angedrückt.
Dabei gelangt der Lack aus der Farbzuleitung 13.2 über
das Farbventil F2 und das Trennventil FGV/F zu dem Rotationszerstäuber 7,
wo der neue Lack dann an dem zunächst noch geschlossenen
Hauptnadelventil HN ansteht. Nach diesem Andrücken des
neuen Lacks kann der Rotationszerstäuber 7 dann
den neuen Lack applizieren.
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Die
oben (9–12)
für den Betrieb mit Pushout und Reflow beschriebenen Ventilsysteme können
zur weiteren Zeitersparnis bei einem Farbwechsel auf ein A/B-System
erweitert werden, bei dem aus dem Andockschlitten 16 zwei
getrennte Farbleitungen parallel in den Zerstäuber 7 führen.
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Die
wesentlichen Einzelheiten des A/B-Push-out-Systems sind den Zeichnungen
ab 13A zu entnehmen. Demgemäß hat
der längs der Farbleiste 12 mit den Farbventilen
F1, F2 usw. verschiebbare Andockschlitten 16 zwei selektiv
an Farbventile der Farbleiste 12 anschließbare
Andockeingänge 40 und 41, von denen je
nach Position des Andockschlittens nur der eine oder nur der andere mit
einem der Farbventile in der Farbleiste 12 verbunden ist,
während der jeweils andere z. B. durch die Farbleiste abgedichtet
sein kann (wie bei den Ausführungsbeispielen nach 9–12). An
die beiden Andockeingänge sind in dem Andockschlitten 16 parallel
zueinander die vier dargestellten Ventile angeschlossen, nämlich
das Rückführungsventil RLF, das Farbventil LFA
des A-Zweigs, das Farbventil LFB des B-Zweigs und das Spülventil
LSV. Von dem Farbventil LFA führt die Farbleitung 25A des
A-Zweigs über die Dosierpumpe 10A in den Zerstäuber 7 und dort
zu einem innerhalb des Zerstäubers dem Hauptnadelventil
HN vorgeschalteten Farbventil FA. Parallel hierzu führt
von dem Farbventil LFB die Farbleitung 25B des B-Zweigs über
die Dosierpumpe 10B in den Zerstäuber und dort
zu einem innerhalb des Zerstäubers dem Hauptnadelventil
HN parallel zu dem Ventil FA vorgeschalteten Farbventil FB.
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Der
Andockschlitten 16 enthält ferner die beiden dargestellten
Pushout-Ventile POA und POB, von denen das Ventil POA innerhalb
des Andockschlittens an die von dem Ventil LFA zu der Dosierpumpe 10A führende
Leitung 25A und ähnlich das Ventil POB an die
Leitung 25B angeschlossen ist. An ihrem jeweiligen Eingang
sind die Ventile POA und POB an eine in den Andockschlitten führende
Leitung 26PO für als Pushout-Schiebemittel dienendes
Spülmittel (Verdünner) angeschlossen. Zusätzlich
enthält der Andockschlitten die beiden dargestellten Spülventile
LVPLA und LVPLB, von denen ähnlich wie die Ventile POA
und POB das eine an die Leitung 25A und das andere an die
Leitung 25B angeschlossen ist, und die eingangsseitig über
die Leitung 26V/PL an die externen Ventile V und PL für
Spülmittel (Verdünner) und Pulsluft angeschlossen
sind.
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In
dem Zerstäuber 7 befinden sich weitere Ventile
PL' und V' für Pulsluft und Verdünner, die parallel
zu den erwähnten Ventilen FA und FB dem Hauptnadelventil
HN vorgeschaltet sind und eingangsseitig von entsprechenden in den
Zerstäuber führenden Leitungen (nicht dargestellt)
gespeist werden können. Ferner enthält der Zerstäuber
die beiden dargestellten Rückführungsventile RFA
und RFB, die darstellungsgemäß zwischen die Eingangsseite
des Ventils FA bzw. FB und die ihnen gemeinsame Rückführungsleitung 29 geschaltet
sind.
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Bei
dem in 13B gezeigten Betriebszustand,
bei dem (nur) die Ventile F1, LFA, FA und HN geöffnet sind
und an das Ventil F1 der Farbleiste 12 der Andockeingang 40 des
Andockschlittens 16 angedockt ist, fließt durch
diese Ventile die betreffende Farbe in den Glockenteller des Zerstäubers 7.
Es wird also durch den A-Zweig lackiert.
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Bei
dem in 13C dargestellten Betriebszustand
sind (nur) die Ventile LSV, LRF, POA, V, PL sowie weiterhin die
Ventile FA und HN geöffnet, während das zuvor
angedockte Farbventil LFA nun gesperrt ist. Bei diesem Betriebszustand
wird mit dem Schiebemittel (Verdünner) aus der Leitung 26PO über
das offene Ventil POA der noch in der Leitung 25A befindliche
Restlack zu der Dosierpumpe 10A gedrückt und von
dieser in den Glockenteller gefördert, um nach dem an sich
bekannten Push-out-Prinip zum Fertiglackieren genutzt zu werden.
Dieser Betriebszustand dauert so lange, bis die (mengen- und zeitmäßig
genau vorherbestimmte) Restlackmenge verbraucht ist. Parallel hierzu
und gleichzeitig wird die Schnittstelle des Andockschlittens 16 mit
den beiden Andockeingängen 40 und 41 mit
dem aus der Leitung 26V/PL kommenden Spülmittel,
also mit Verdünner und Pulsluft gespült. Das Spülmittel
kann durch das geöffnete Rückführungsventil
LRF abfließen.
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Bei
dem in 13D gezeigten Betriebszustand
ist der Spülvorgang beendet (Ventile LSV und LRF geschlossen),
während der Pushout-Betrieb durch den A-Zweig noch fortgesetzt
wird und zugleich der Andockschlitten 16 mit seinem zweiten
Andockeingang 41 an das Farbventil F2 der Farbleiste 12 geschoben
wird.
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Auch
bei dem in 13E gezeigten Betriebszustand
wird der Pushout-Betrieb mit der Farbe des Farbventils F1 durch
den A- Zweig noch fortgesetzt. Parallel hierzu und gleichzeitig kann
aber über den an das Farbventil F2 für die nächste
Farbe angedockten Eingang 41 die nächste Farbe
nun schon durch das geöffnete Ventil LFB durch den B-Zweig, also
die Leitung 25B und die Dosierpumpe 10B bis vor
das noch geschlossene Farbventil FB des Zerstäubers angedrückt
werden, wobei die Leitung über das Ventil RFB entlüftet
werden kann.
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Bei
dem in 13F gezeigten Betriebszustand
ist der Pushout-Betrieb beendet (Ventil POA geschlossen), so dass
der Zerstäuber mit seinem Glockenteller über seine
geöffneten Ventile V' und PL' und das Hauptnadelventil
HN gespült werden kann.
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Bei
dem in 13G gezeigten Betriebszustand
wird durch den B-Zweig und das nun offene Farbventil FB des Zerstäubers
mit der neuen Farbe lackiert, während parallel hierzu und
gleichzeitig über das geöffnete Ventil LVPLA die
Leitung 25A einschließlich der Dosierpumpe 10A bis
zu dem geschlossenen Farbventil FA des Zerstäubers mit
dem aus der Leitung 26V/PL kommenden Spülmittel
gespült wird, das durch das offene Rückführungsventil RFA
abfließt. Infolgedessen ist nun der A-Zweig sofort wieder
für die nächstfolgende Farbe verfügbar.
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In 13H ist ein typisches Beispiel des zeitlichen
Ablaufs des beschriebenen Pushout-A/B-Betriebs dargestellt. Bei „start” beginnen
der anhand von 13C usw. beschriebene Pushout-Betrieb
im A-Zweig und das gleichzeitige Spülen der Schnittstelle
des Andockschlittens. Wie hieraus ersichtlich ist, beträgt
die Farbwechselzeit bei dem betrachteten Beispiel nur etwa 6 sek.
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Die
wesentlichen Einzelheiten des A/B-Reflow-Systems sind den Zeichnungen
ab 14A zu entnehmen. Hinsichtlich der Anord nung der
Ventile LRF, LFA, LFB, LSV, V und PL sowie LVPLA und LVPLB in dem
Andockschlitten 16, der Dosierpumpen 10A und 10B und
der im Zerstäuber 7 befindlichen Ventile FA, FB,
PL', V' sowie RFA und RFB kann das Reflow-System mit dem A/B-Pushout-System übereinstimmen.
Entsprechendes gilt für sonstige Einzelheiten.
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Dagegen
fehlen naturgemäß die Ventile POA und POB des
Pushout-Systems, während andererseits in dem Zerstäuber
parallel zu den Ventilen FA bis V' dem Hauptnadelventil HN das zusätzliche Reflow-Ventil
VReflow vorgeschaltet ist und beispielsweise
außerhalb des Zerstäubers im Roboterarm der schon
bei den Ausführungsbeispielen gemäß 11A usw. beschriebene Reflow-Zylinder oder Spülmitteldosierer 30 mit
den Spülmittelventilen AV2/V angeordnet sein kann. Der
Spülmitteldosierer 30 ist über die Reflowleitung
LR mit dem Reflow-Ventil RReflow verbunden.
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Bei
dem in 14B gezeigten Betriebszustand,
bei dem (nur) die Ventile F1, LFA, FA und HN geöffnet sind,
wird wie in 13B mit der aus dem Farbventil
F1 in den A-Zweig fließenden Farbe lackiert.
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Gemäß dem
in 14C gezeigten Betriebszustand wird der Lackierbetrieb
durch Schließen des Hauptnadelventils HN beendet und bei
noch offenem Ventil FA das Reflow-Ventil VReflow geöffnet.
Der Spülmitteldosierer 30 drückt mit
dem als Reflow-Schiebemittel dienenden Spülmittel (Verdünner)
durch das Ventil VReflow den noch in der
Leitung 25A befindlichen Lack durch das Ventil FA zurück
zu der Dosierpumpe 25A, die den Lack mit umgekehrter Drehrichtung durch
die geöffneten Ventile LFA und F1 zurück in das
Farbversorgungssystem fördert (Reflow).
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Sobald
Reflow durch das Farbventil F1 der Farbleiste 12 beendet
und dieses Ventil wieder geschlossen ist, können gemäß 14D über die geöffneten Ventile
LSV und LRF die Schnittstellen des Andockschlittens 16 mit
den Andockeingängen 40 und 41 gespült
werden, während zugleich über die Ventile V' und
PL' des Zerstäubers und über das Hauptnadelventil
HN der Glockenteller gespült werden kann.
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Nun
wird gemäß 14E durch
Verschieben des Andockschlittens 16 dessen zweiter Andockeingang 41 an
das Farbventil F2 für die nächste Farbe angeschlossen.
Parallel hierzu und gleichzeitig kann unter Fortsetzung der Spülung
des Glockentellers die Farbleitung 25A des Zerstäubers
gespült werden, und zwar mit dem durch das nun offene Ventil
LVPLA kommenden und von der Dosierpumpe 10A geförderten
Verdünner, der dann durch das offene Rückführungsventil
RFA und die Leitung 29 abfließt.
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Noch
während des Spülens der Leitung 25A wird
nun gemäß 14F die
neue Farbe aus dem Farbventil F2 durch das Ventil LFB in die Leitung 25B und
bis vor das Farbventil FB des Zerstäubers angedrückt,
wobei ähnlich wie in 13E eine
Entlüftung durch das Ventil RFB möglich ist. Gleichzeitig
kann der Reflow-Zylinder des Spülmitteldosierers 30 durch das
Ventil AV2/V nachgefüllt werden.
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Bei
dem in 14G gezeigten Betriebszustand
wird mit der aus dem Farbventil F2 durch den B-Zweig, also die Leitung 25B in
den Glockenteller geförderten neuen Farbe lackiert. Parallel
hierzu und gleichzeitig kann das Spülen des A-Zweigs wie
in 14F fortgesetzt und dann beendet werden.
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In 14H ist ein typisches Beispiel des zeitlichen
Ablaufs des beschriebenen Reflow-A/B-Betriebs dargestellt. Bei „start” beginnt
die anhand von 14E beschriebene Andockbewegung
des Andockschlittens 16 bis zum Anschluss des Eingangs 41 an
das Farbventil F2. Wie hieraus ersichtlich ist, beträgt
die Farbwechselzeit bei diesem Beispiel etwa 10 sek.
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Wenn
der Zerstäuber 7 z. B. bei geschlossenem Farbventil
FA durch das geöffnete Rückführungsventil
RFA gespült werden soll (13G und 14E), soll möglichst auch das geschlossene Farbventil
gespült werden. Hierfür eignet sich die in 15 schematisch
dargestellte bevorzugte Baueinheit aus dem Farbventil FA und dem
Rückführungsventil RFA. Beide Ventile sind bei
diesem Beispiel als automatisch gesteuerte Nadelventile einer an
sich aus Lackieranlagen allgemein bekannten Bauart ausgebildet (die
sich auch für die anderen in den verschiedenen Zeichnungen
dargestellten Ventilfunktionen eignen kann, in der Regel mit Ausnahme
von HN). Derartige Ventile können bekanntlich einen rohrartigen
Gehäuseteil 50 mit einem zylindrisch/konischen
Innenraum haben, durch den sich die von einem Antrieb im angrenzenden
Gehäuseteil 51 verschiebbare (nicht dargestellte)
Ventilnadel bis zu dem im äußeren Ende des Gehäuseteils 50 ausgebildeten
Ventilsitz erstreckt. An einer hierzu axial entgegengesetzten Stelle
ist an den Innenraum des Gehäuseteils 50 die Leitung 52 angeschlossen,
durch die die zu steuernde Farbe F in das bei dem dargestellten
Beispiel betrachtete Farbventil FA geleitet wird. Bei geöffnetem
Ventil FA fließt die Farbe jenseits des Ventilsitzes in
die Ausgangsleitung 53.
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Das
Rückführungsventil RFA kann konstruktiv dem Farbventil
FA entsprechen, also seinen Ventilsitz im Ende seines rohrförmigen
Gehäuseteils 60 und entgegengesetzt hierzu die
Anschlussleitung 62 haben. Darstellungs- und erfindungsgemäß mündet aber
das bei diesem Beispiel konische Ende des Gehäuseteils 60 jenseits
von dessen Ventilsitz in dem entsprechendem Ge häuseteil 50 des
Farbventils FA, so dass bei geöffnetem Rückführungsventil
RFA die beiden Anschlussleitungen 52 und 62 durch
die körperlich aneinander angrenzenden Innenräume
der beiden Ventile miteinander verbunden sind. Wenn also das Farbventil
FA geschlossen und das Rückführungsventil RFA
geöffnet wird, kann zum Spülen der dargestellten
Ventileinheit zunächst restliche Farbe und dann das Spülmittel
durch die Anschlussleitung 52 in den Innenraum des Ventils
FA fließen und von dort durch das Rückführungsventil
RFA und dessen Leitung 62 abfließen, wie durch
den Pfeil RF dargestellt ist.
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Eine ähnliche
Ventilanordnung ist zweckmäßig für die
Ventile RFB und FB des B-Zweigs der oben beschriebenen A/B-Systeme
vorgesehen. Statt der in 15 schematisch
dargestellten speziellen Ventileinheit sind auch Konstruktionen
oder Anordnungen denkbar, bei denen sich der Ventilsitz des Rückführungsventils
nicht in oder an dem Innenraum des Farbventils befindet, sondern
außerhalb und mit dem Farbventil über eine geeignete
Leitung verbunden ist. Ferner können andere bekannte Ventilbauarten
gewählt werden, soweit sie für den beschriebenen
Zweck geeignet sind.
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Die
Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten
Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist
eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die
ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in
den Schutzbereich fallen.
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Darüber
hinaus umfasst die Erfindung verschiedene Aspekte, wie beispielsweise
den Farbwechsler, die neuartige Anschlusskonstruktion für
die Farbleitungen, den ”Push-Out-Betrieb”, und
den ”Reflow-Betrieb” ggf. mit den beschriebenen
A/B-Systemen, die sich auch für andersartige Andock-Farbwechsler
einschließlich solcher mit drehbaren Andockteilen eignen
kön nen, und die getrennten Spülkreisläufe.
Dasselbe gilt für die anhand von 15 beschriebene
erfindungsgemäße Ventilanordnung, die auch für
sonstige Zwecke in einer Lackieranlage vorteilhaft sein kann. Es
ist deshalb zu erwähnen, dass die einzelnen Aspekte der
Erfindung auch unabhängig voneinander Schutz genießen.
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Ein
auch für sich schutzwürdiger Aspekt ist ferner
insbesondere darin zu sehen, für die Innenlackierung von
Karossen einen Lackierroboter zu verwenden, der in bekannter Weise
erhöht z. B. ortsfest oder gemäß
EP 1 609 532 A1 auf
einer Verfahrschiene montiert ist, wie oben schon erwähnt
wurde, und der so konstruiert und montiert ist, dass sich die Schwenkachse
seines distalen Arms („Achse 3”) beim Lackieren
in Vertikalrichtung unterhalb der bei der vertikalen Drehachse („Achse
1”) des Roboters befindlichen Schwenkachse des als „Arm
1” bezeichneten Oberarms („Achse 2”)
befinden kann (an sich bekannt als „Ellbow down”).
In dieser Stellung kann der distale Arm bei der Innenlackierung
besser als bei der bisher üblichen Position der „Achse
3” in Vertikalrichtung oberhalb der „Achse 2” z.
B. wenigstens annähernd horizontal in die Innenräume
der Karosse eingeführt werden, so dass selbst bei sperrigem
Ein- oder Anbau der Applikationstechnik einschließlich Farbwechsler
und ggf. Dosierpumpen, Farbdruckreglern usw. an oder in dem distalen
Arm die Gefahr von Kollisionen vermieden werden kann. Wie eingangs schon
erwähnt wurde, hat der erfindungsgemäß bevorzugte
Einbau der Applikationstechnik in den „Arm 2” den
wichtigen Vorteil reduzierter Farbwechselverluste. Hierbei kann
es zweckmäßig sein, wenn sich die Schwenkachsenlagerung
des Oberarms („Achse 2”) nicht konventionell oberhalb,
sondern vertikal unter der Roboterbasis befindet, so dass sich eine
entsprechend umgekehrte Kinematik ergibt. Für die Lackierung
anderer, insbesondere äußerer Flächen
der Karosse können die Roboterarme auch in die umgekehr te
Lage geschwenkt werden, bei der sich die „Achse 3” oberhalb
der „Achse 2” befindet. Die „Achse 2” kann
unterhalb der Verfahrschiene des Roboters liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 10335358
A1 [0003]
- - EP 1614480 B1 [0015]
- - EP 1245295 A2 [0020]
- - EP 1609532 A1 [0068, 0162]
- - DE 19846073 A1 [0073]
- - EP 1250964 B1 [0073]
- - DE 102007037663 [0073]