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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken, umfassend mindestens einen Behandlungsbereich, in dem die Werkstücke behandelt werden, und
eine Fördervorrichtung zum Einbringen der Werkstücke in den Behandlungsbereich und zum Ausbringen der Werkstücke aus dem Behandlungsbereich, wobei die Fördervorrichtung mindestens eine Werkstückhalterung umfasst, welche
- – einen in einer Translationsrichtung translatorisch bewegbaren Basisteil und
- – einen relativ zu dem Basisteil drehbaren Drehteil mit einer Werkstückaufnahme, an der ein zu behandelndes Werkstück aufnehmbar ist, umfasst.
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Bei aus dem Stand der Technik bekannten solchen Anlagen ist der Basisteil der Werkstückhalterung entweder selbstfahrend ausgebildet oder durch Kopplung mit einem externen Antriebsmittel, beispielsweise mit einer umlaufenden Antriebskette, in der Translationsrichtung bewegbar. Bei diesen bekannten Anlagen ist der Drehteil unmittelbar an dem translatorisch bewegbaren Basisteil angeordnet, so dass die Lage der Drehachse relativ zu dem Basisteil nicht veränderbar ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine besonderes hohe Flexibilität bei der Gestaltung der Bewegungskurven der Werkstücke beim Einbringen in den Behandlungsbereich und/oder beim Ausbringen aus dem Behandlungsbereich ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird bei einer Anlage zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Werkstückhalterung einen relativ zu dem Basisteil anhebbaren und absenkbaren Hubteil umfasst, an dem der Drehteil (unmittelbar oder mittelbar) gehalten ist.
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Auf diese Weise ist es möglich, die Lage der Drehachse des Drehteils relativ zu dem Basisteil durch Anheben oder Absenken des Hubteils zu verändern, so dass ein zusätzlicher Freiheitsgrad für die Gestaltung der Bewegungskurven der Werkstücke beim Einbringen in den Behandlungsbereich und/oder beim Ausbringen aus dem Behandlungsbereich zur Verfügung steht.
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Hierdurch können die Bewegungskurven der Werkstücke noch besser an die Werkstückgeometrie und an die Geometrie des Behandlungsbereichs angepasst werden.
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Insbesondere ist es durch einen solchen zusätzlichen Freiheitsgrad möglich, den Behandlungsbereich bei gleicher Behandlungsdauer in der Translationsrichtung des Basisteils kürzer auszubilden.
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Grundsätzlich ist es möglich, die Werkstückhalterung durch Kopplung an ein externes Antriebsmittel, beispielsweise eine Antriebskette, zu der translatorischen Bewegung in der Translationsrichtung anzutreiben.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die Werkstückhalterung einen eigenen, mit der Werkstückhalterung mitbewegten Translationsantrieb zum Antreiben der Bewegung des Basisteils in der Translationsrichtung aufweist.
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Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Basisteil mittels des Translationsantriebs kontinuierlich oder intermittierend (d. h. mit Unterbrechungen der Bewegung) in der Translationsrichtung bewegbar ist.
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Der Translationsantrieb ist vorzugsweise so ausgebildet, dass die Translationsgeschwindigkeit des Basisteils während der Translationsbewegung variierbar ist und/oder die Richtung der Translationsbewegung umkehrbar ist.
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Ferner weist die Werkstückhalterung vorzugsweise einen eigenen Hubantrieb zum Anheben und Absenken des Hubteils relativ zu dem Basisteil auf.
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Dabei ist vorzugsweise die Hubgeschwindigkeit während der Hubbewegung variierbar und/oder die Richtung der Hubbewegung umkehrbar.
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Außerdem weist die Werkstückhalterung vorzugsweise einen eigenen Drehantrieb zum Antreiben der Drehbewegung des Drehteils relativ zu dem Hubteil (und damit auch relativ zu dem Basisteil) an.
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Der Drehantrieb ist vorzugsweise so ausgebildet, dass die Geschwindigkeit der Drehbewegung während des Drehens variiert werden kann und/oder die Drehrichtung geändert werden kann.
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Unter einer Drehbewegung ist in dieser Beschreibung und in den beigefügten Ansprüchen jede Rotationsbewegung zu verstehen, unabhängig von der Größe des Drehwinkels und der Drehrichtung. Außer einer fortlaufenden Drehbewegung um 360° oder mehr zählt hierzu also insbesondere auch eine Schwenkbewegung, bei welcher der Drehteil zwischen zwei Winkelpositionen, unter Änderung der Drehrichtung, hin- und hergedreht wird.
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Eine besonders hohe mechanische Stabilität der Werkstückhalterung und somit der Werkstückposition wird erreicht, wenn der Basisteil vorteilhafterweise eine Hebebahn aufweist, längs welcher der Hubteil geführt verfahrbar ist.
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Dabei kann die Hebebahn im Wesentlichen geradlinig oder aber auch gekrümmt ausgebildet sein.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Hebebahn im Wesentlichen geradlinig ausgebildet ist und im Wesentlichen vertikal verläuft. Auf diese Weise kann die Drehachse des an dem Hubteil gehaltenen Drehteils möglichst rasch angehoben bzw. abgesenkt werden.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Hebebahn an einem Hebeturm ausgebildet ist und zwischen einem unteren Ende und einem oberen Ende des Hebeturms verläuft.
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Die Fördervorrichtung umfasst ferner vorzugsweise eine Tragschiene, welche sich in der Translationsrichtung erstreckt und den Basisteil trägt.
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Die Tragschiene nimmt vorzugsweise zumindest den überwiegenden Teil des Gewichts des Basisteils auf.
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Vorzugsweise ist die Tragschiene seitlich neben dem Behandlungsbereich angeordnet.
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Dies ist besonders dann günstig, wenn die Werkstücke in dem Behandlungsbereich mit einem Behandlungsmedium beaufschlagt werden, welches aggressive Dämpfe freisetzt, die aus dem Behandlungsbereich nach oben steigen.
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Im Gemisch mit Sauerstoff sind solche Dämpfe aus dem Behandlungsmedium oft aggressiver als das Behandlungsmedium selbst.
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Dadurch, dass die Tragschiene seitlich neben dem Behandlungsbereich angeordnet ist, statt oberhalb des Behandlungsbereichs, wird erreicht, dass sich die Tragschiene in einem Bereich ohne solche aggressiven Dämpfe befindet, so dass die Tragschiene vor solchen Dämpfen geschützt ist.
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Aus demselben Grund ist es günstig, wenn ein Translationsantrieb der Werkstückhalterung, eine Steuerungsvorrichtung der Werkstückhalterung, ein Stromabnehmer der Werkstückhalterung und/oder ein Wegmess-Sensor zum Detektieren der Position der Werkstückhalterung längs der Translationsrichtung seitlich neben dem Behandlungsbereich (statt oberhalb des Behandlungsbereichs) angeordnet sind.
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Durch diese Anordnung von Elementen der Werkstückhalterung wird ferner erreicht, dass diese Elemente der Werkstückhalterung von einem seitlich neben dem Behandlungsbereich verlaufenden Wartungsgang aus leicht von Wartungspersonal für Wartungs-, Reinigungs- und/oder Reparaturzwecke erreichbar sind.
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Die Werkstückhalterung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass die Werkstückaufnahme von einer angehobenen Position, in welcher die Werkstückaufnahme zumindest teilweise, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig, oberhalb der Tragschiene angeordnet ist, in eine abgesenkte Position bewegbar ist, in welcher die Werkstückaufnahme zumindest teilweise, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig, unterhalb der Tragschiene angeordnet ist.
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Um die Werkstückhalterung, insbesondere deren Basisteil, weiter zu stabilisieren, kann vorgesehen sein, dass die Fördervorrichtung eine Führungsschiene umfasst, welche sich in der Translationsrichtung erstreckt und an welcher der Basisteil, insbesondere ein Hebeturm des Basisteils, geführt ist, wobei die Führungsschiene vorzugsweise oberhalb der Tragschiene angeordnet ist.
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Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Basisteil mindestens ein Führungselement aufweist, welches so mit der Führungsschiene zusammenwirkt, dass ein Umkippen des Basisteils verhindert wird.
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Ein solches Führungselement kann insbesondere als ein Führungsbügel und/oder eine Führungsrolle ausgebildet sein.
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Wenn die Werkstückhalterung einen Drehantrieb zum Antreiben einer Drehung des Drehteils relativ zu dem Hubteil umfasst, umfasst ein solcher, mit der Werkstückhalterung mitbewegter Drehantrieb vorzugsweise einen Drehantriebsmotor, der an dem Hubteil angeordnet ist und sich in jeder Hubposition des Hubteils oberhalb des Behandlungsbereiches befindet.
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Wenn der Behandlungsbereich ein Behandlungsbad einer Behandlungsflüssigkeit umfasst, so ist vorzugsweise vorgesehen, dass sich der Drehantriebsmotor in jeder Position des Hubteils oberhalb eines Badspiegels des Behandlungsbades befindet. Hierdurch ist der Drehantriebsmotor besonders gut vor einem Kontakt mit der Behandlungsflüssigkeit geschützt.
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Um den Drehantriebsmotor im Abstand von der Drehachse des Drehteils anordnen zu können, kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Drehantriebsmotor über eine Antriebsübertragungsvorrichtung mit einer Drehwelle verbunden ist, mittels welcher der Drehteil relativ zu dem Hubteil drehbar ist.
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Eine solche Antriebsübertragungsvorrichtung kann insbesondere ein Kettenvorgelege, einen oder mehrere Riemen, eine oder mehrere Gelenkwellen, eine oder mehrere Koppelstangen und/oder eines oder mehrere andere Kraftübertragungselemente umfassen.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Werkstückaufnahme des Drehteils derart gegenüber der Drehachse, um welche der Drehteil relativ zu dem Hubteil drehbar ist, versetzt angeordnet ist, dass die Drehachse durch das an der Werkstückaufnahme gehaltene zu behandelnde Werkstück verläuft.
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Der Drehteil ist hierdurch so gestaltet, dass bei der Rotation des Werkstücks nur ein geringeres Antriebsmoment von dem Drehantrieb erzeugt werden muss.
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Dies ist dann besonders von Vorteil, wenn die Werkstückaufnahme mit dem daran angeordneten Werkstück innerhalb eines Behandlungsbads einer Behandlungsflüssigkeit gedreht werden soll.
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Für eine Reduzierung des erforderlichen Antriebsmoments ist es besonders günstig, wenn die Drehachse im Wesentlichen durch den Schwerpunkt des an der Werkstückaufnahme gehaltenen Werkstücks verläuft.
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Der Versatz der Werkstückaufnahme gegenüber der Drehachse kann insbesondere dadurch erzeugt werden, dass der Drehteil der Werkstückhalterung eine entsprechende Auskrängung aufweist.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Werkstückhalterung ist vorgesehen, dass der Drehteil mindestens zwei Längsträger und eine zwei Längsträger miteinander verbindende Traverse umfasst, wobei die Traverse relativ zu der Drehachse versetzt angeordnet ist.
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Vorzugsweise ist der Drehteil dabei so ausgebildet, dass die Drehachse die Traverse nicht schneidet und vollständig außerhalb der Traverse verläuft.
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Ferner verläuft eine Längsachse der Traverse vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu der Drehachse des Drehteils.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken, welches folgende Verfahrensschritte umfasst:
- – Einbringen der Werkstücke in einen Behandlungsbereich, in dem die Werkstück behandelt werden, und
- – Ausbringen der Werkstücke aus dem Behandlungsbereich.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken zu schaffen, welches eine besonderes hohe Flexibilität bei der Gestaltung der Bewegungskurven der Werkstücke beim Einbringen in den Behandlungsbereich und/oder beim Ausbringen aus dem Behandlungsbereich ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass jedes Werkstück an einer Werkstückhalterung gehalten ist, die einen in einer Translationsrichtung translatorisch bewegten Basisteil, einen relativ zu dem Basisteil anhebbaren und absenkbaren Hubteil und einen drehbar an dem Hubteil angeordneten Drehteil mit einer Werkstückaufnahme, an der das Werkstück gehalten ist, umfasst.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders günstig mit der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Anlage zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken durchführbar.
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Die erfindungsgemäße Anlage zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken eignet sich insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die erfindungsgemäße Anlage zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken umfasst vorzugsweise zwei oder mehr bewegliche Werkstückhalterungen.
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Die Werkstückhalterung umfasst vorzugsweise einen Hebeturm, an dem der Hubteil verschieblich geführt ist.
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Die Werkstückhalterung weist vorzugsweise mindestens ein Laufrad auf, das an einer Tragschiene abrollt.
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Ferner weist die Werkstückhalterung vorzugsweise mindestens eine Führungsrolle auf, die an einer Tragschiene oder an einer Führungsschiene abrollt.
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Die Drehachse, um welche der Drehteil der Werkstückhalterung relativ zu dem Hubteil und relativ zu dem Basisteil drehbar ist, ist vorzugsweise im Wesentlichen horizontal ausgerichtet.
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Ferner ist die Drehachse vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur Translationsrichtung des Basisteils ausgerichtet, während sich die Werkstückaufnahme in dem Behandlungsbereich befindet.
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Die Hubvorrichtung zum Anheben und Absenken des Hubteils ist vorzugsweise als eine klassische Hubachse ausgebildet.
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Die als klassische Hubachse ausgebildete Hubvorrichtung besteht aus relativ wenigen, einfachen Bestandteilen.
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Der Basisteil der Werkstückhalterung ist vorzugsweise als ein motorisch verfahrbarer Antriebswagen ausgebildet.
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Der Hubteil der Werkstückhalterung ist vorzugsweise als ein vertikal verfahrbarer Schlitten ausgebildet.
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Die Werkstückaufnahme, an welcher das Werkstück arretierbar ist, ist vorzugsweise nur mit einer Seitenfläche mit einem weiteren Bauteil der Werkstückhalterung verbunden.
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Die Werkstückhalterung weist vorzugsweise eine Sicherung gegen ein Verkippen um eine zur Translationsrichtung parallele Kippachse auf.
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Eine solche Sicherung ist vorzugsweise oberhalb einer das Gewicht der Werkstückhalterung tragenden Tragschiene angeordnet.
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Eine Hebebahn, längs welcher der Hubteil relativ zu dem Basisteil verfahrbar ist, ist vorzugsweise zwischen einer Tragschiene und einer Führungsschiene der Anlage zur Oberflächenbehandlung angeordnet.
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Die Anlage zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken weist vorzugsweise mindestens ein Tauchbecken und/oder mindestens ein Spülbecken und/oder mindestens eine Spritzzone auf.
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Das an der Werkstückhalterung gehaltene Werkstück wird beim Einbringen in den Behandlungsbereich und beim Ausbringen aus dem Behandlungsbereich vorzugsweise um einen Winkel von insgesamt ungefähr 360° gedreht.
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Die Anlage zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken weist vorzugsweise ein auf der Höhe des Behandlungsbereiche, insbesondere eines Behandlungsbeckens, liegende Wartungsebene auf.
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Die mechanische Mehrbelastung durch die Stützstruktur, die erforderlich ist, um ein Verkippen der Werkstückhalterung um eine zur Translationsrichtung parallele Kippachse zu verhindern, kann über einen relativ einfachen Stahlbau, der neben dem Behandlungsbereich angeordnet ist, abgeleitet werden.
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Die erfindungsgemäße Anlage zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken eignet sich insbesondere zur Oberflächenbehandlung von Fahrzeugkarosserien.
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Ferner kann mit der Anlage zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken insbesondere eine Tauchlackierung, eine Lackierungsvorbehandlung und/oder eine Werkstückreinigung an den zu behandelnden Werkstücken, insbesondere Fahrzeugkarosserien, in dem Behandlungsbereich durchgeführt werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung einer verfahrbaren Werkstückhalterung mit einem Basisteil, einem relativ zum Basisteil anhebbaren und absenkbaren Hubteil und einem relativ zu dem Hubteil drehbaren Drehteil, welcher eine Werkstückaufnahme für ein zu behandelndes Werkstück, insbesondere eine Fahrzeugkarosserie, aufweist;
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2 eine Ansicht der Werkstückhalterung aus 1 von hinten, mit der Blickrichtung längs der Translationsrichtung des Basisteils;
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3 eine Draufsicht von oben auf die Werkstückhalterung aus den 1 und 2;
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4 eine Seitenansicht der Werkstückhalterung aus den 1 bis 3, mit der Blickrichtung in Richtung des Pfeiles 4 in 3, parallel zur Drehachse des Drehteils;
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5 eine der 2 entsprechende Ansicht der Werkstückhalterung von hinten, wobei der Hubteil zusammen mit dem Drehteil aus der in den 1 bis 4 dargestellten angehobenen Position in eine abgesenkte Position abgesenkt worden ist, in welcher der Drehteil vollständig in ein Behandlungsbad einer Anlage zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken eingetaucht ist, während sich ein Drehantriebsmotor zum Antreiben der Drehbewegung des Drehteils oberhalb des Badspiegels des Behandlungsbades befindet;
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6 eine schematische Darstellung mehrerer aufeinanderfolgender Phasen eines Behandlungsvorgangs, bei dem ein an der Werkstückhalterung gehaltenes Werkstück, insbesondere eine Fahrzeugkarosserie, durch die Überlagerung einer Translationsbewegung des Basisteils, einer Hubbewegung des Hubteils und einer Drehbewegung des Drehteils zu einem Behandlungsbad der Anlage zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken transportiert, in das Behandlungsbad eingetaucht, im eingetauchten Zustand durch das Behandlungsbad transportiert, aus dem Behandlungsbad wieder ausgebracht und von dem Behandlungsbad weg (zu einer Werkstück-Abnahmestation oder zu einer nächsten Behandlungsstation) transportiert wird; und
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7 eine schematische perspektivische Darstellung der Werkstückhalterung mit daran gehaltenem Werkstück in Form einer Fahrzeugkarosserie, mit Darstellung von Details des Hubantriebs und des Drehantriebs der Werkstückhalterung.
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Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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Eine als Ganzes mit 100 bezeichnete Anlage zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken 102, insbesondere von Fahrzeugkarosserien 104, ist in 6 in der Übersicht dargestellt.
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Die Anlage 100 umfasst mindestens einen Behandlungsbereich 106, kann aber auch mehrere hintereinander angeordnete Behandlungsbereiche umfassen.
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Der Behandlungsbereich 106 kann insbesondere als ein in einem Behandlungsbecken 108 angeordnetes Behandlungsbad 110 einer Behandlungsflüssigkeit ausgebildet sein.
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Wenn es sich bei der Anlage 100 beispielsweise um eine Anlage zur kataphoretischen Tauchlackierung von Werkstücken handelt, so ist der Behandlungsbereich 106 durch ein in einem Tauchbecken angeordnetes Bad aus einem kataphoretischen Lack gebildet.
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Die Anlage 100 kann aber auch eine Vorbehandlungsanlage zum Vorbehandeln der Oberfläche eines anschließend zu lackierenden Werkstücks oder eine Reinigungsanlage zum Reinigen der Oberfläche eines anschließend weiterzubehandelnden Werkstücks sein.
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Insbesondere im Falle einer Reinigungsanlage ist es nicht erforderlich, dass der Behandlungsbereich 106 ein Behandlungsbad 110 umfasst, in welche das zu behandelnde Werkstück eingetaucht wird; vielmehr kann es sich bei dem Behandlungsbereich 106 in diesem Fall um einen Raumbereich handeln, in dem das zu reinigende Werkstück mittels Flüssigkeits-, Dampf- und/oder Gasstrahlen beaufschlagt wird, um Schmutz von der Oberfläche des Werkstücks abzulösen. Von den zu reinigenden Werkstücken abtropfendes Reinigungsmedium kann in diesem Fall von einem Behandlungsbecken 108 aufgefangen werden.
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Um die Werkstücke in den Behandlungsbereich 106 einbringen, durch den Behandlungsbereich 106 hindurchfördern und aus dem Behandlungsbereich 106 wieder ausbringen zu können, umfasst die Anlage 100 eine Fördervorrichtung 112, die ihrerseits eine Mehrzahl von unabhängig voneinander verfahrbaren Werkstückhalterungen 114 umfasst, welche jeweils eines der Werkstücke 102 tragen.
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Ferner umfasst die Fördervorrichtung 112 eine sich in einer Translationsrichtung 116 erstreckende Tragschiene 118 und eine sich im Wesentlichen parallel zu der Tragschiene 118 und ebenfalls parallel zur Translationsrichtung 116 erstreckende Führungsschiene 120, die mit vertikalem Abstand oberhalb der Tragschiene 118 angeordnet ist (siehe insbesondere 6).
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Die Tragschiene 118 und die Führungsschiene 120 sind vorzugsweise im Wesentlichen horizontal ausgerichtet; es ist aber auch möglich, dass diese Schienen ansteigende und/oder abfallende Abschnitte aufweisen, die gegenüber der Horizontalen geneigt sind, um die Höhe des Förderniveaus der Werkstückhalterungen 114 zu verändern.
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Eine der Werkstückhalterungen 114 ist in den 1 bis 5 und 7 im Detail dargestellt.
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Jede der Werkstückhalterungen 114 umfasst einen Basisteil 122, der mittels eines Translationsantriebs 124 längs der Translationsrichtung 116 verfahrbar ist, einen Hubteil 126, der mittels eines Hubantriebs 128 relativ zu dem Basisteil anhebbar und absenkbar ist, und einen Drehteil 130, der relativ zu dem Hubteil 126 und damit auch relativ zu dem Basisteil 122 mittels eines Drehantriebs 132 um eine Drehachse 134 drehbar ist.
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Die Drehachse 134 ist vorzugsweise im Wesentlichen horizontal und vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur Translationsrichtung 116 ausgerichtet (siehe 1 und 2).
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Wie am besten aus 4 zu ersehen ist, umfasst der Basisteil 122 eine Rahmenkonstruktion 136, an welcher mehrere, beispielsweise zwei, Laufräder 138 um horizontale Drehachsen drehbar gelagert sind.
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Mit den Laufrädern 138, die auf einer horizontalen Lauffläche 140 der Tragschiene 118 abrollen, stützt sich der Basisteil 122 an der Tragschiene 118 ab, welche somit das Gewicht der Werkstückhalterung 114 samt des daran angeordneten Werkstücks 102 trägt.
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Der Translationsantrieb 124, mittels welchem der Basisteil 122 längs der Translationsrichtung 116 relativ zu der Tragschiene 118 verfahrbar ist, umfasst einen oder mehrere Reibradmotoren 142, von denen jeder ein um eine vertikale Drehachse drehbar gelagertes Reibrad 144 zu einer Drehbewegung antreibt.
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Jedes Reibrad 144 liegt mit seiner Umfangsfläche unter elastischer Vorspannung an einer vertikalen Abrollfläche 146 der Tragschiene 118 an, so dass die Reibräder 144 längs der Abrollfläche 146 in der Translationsrichtung 116 abrollen, wenn sie von den Reibradmotoren 142 zu einer Drehbewegung angetrieben werden.
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Vorzugsweise werden zwei angetriebene Reibräder 144 mit jeweils einem zugeordneten Reibradmotor 142 verwendet. Grundsätzlich würde aber auch ein einziges angetriebenes Reibrad 144 mit einem zugeordneten Reibradmotor 142 ausreichen.
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Ferner sind an der Rahmenkonstruktion 136 des Basisteils 122 Führungsrollen 148 vorgesehen, die an jeweils zugeordneten vertikalen Führungsflächen 150 der Tragschiene 118 abrollen, um so den Basisteil 122 bei seiner Translation längs der Translationsrichtung 116 an der Tragschiene 118 zu führen.
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Die jeweilige Position des Basisteils 122 längs der Translationsrichtung 116 ist mittels einer Wegmessvorrichtung ermittelbar, die einen am Basisteil angeordneten Wegmess-Sensor 151 umfasst, welcher mit Positionsmarkierungen längs der Tragschiene 118 wechselwirkt, um die jeweilige Position des Basisteils 122 relativ zu diesen Positionsmarkierungen (beispielsweise optischen oder magnetischen Markierungen oder Signalsendern) zu detektieren.
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Die Rahmenkonstruktion 136 des Basisteils 122 trägt ferner einen Stromabnehmer 152, der mit einer parallel zur Tragschiene 118 unterhalb derselben verlaufenden Stromschiene 154 in Kontakt steht, um die Übertragung von elektrischer Energie zu der verfahrbaren Werkstückhalterung 114 zu ermöglichen.
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Statt eines Stromabnehmers 152 mit direktem Kontakt zur Stromschiene 154 kann auch eine berührungslose Energieübertragung mit einem induktiven Stromabnehmer verwendet werden.
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Die Rahmenkonstruktion 136 des Basisteils 122 trägt ferner eine Steuerungseinrichtung 156 in einem Steuerungsgehäuse 158, welche den Translationsantrieb 124, den Hubantrieb 128 und den Drehantrieb 132 der Werkstückhalterung 114 ansteuert und mit einer zentralen Steuerungsvorrichtung der Anlage 100 und/oder mit den Steuerungseinrichtungen 156 anderer Werkstückhalterungen 114 kommuniziert, vorzugsweise mittels drahtloser Kommunikation (beispielsweise WLAN).
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Wie am besten aus 2 zu ersehen ist, weist die Rahmenkonstruktion 136 des Basisteils 122 ferner einen horizontalen Ausleger 160 auf, welcher einen Hebeturm 162 trägt, der ein im Wesentlichen quaderförmiges Hebeturmgehäuse 163 aufweist und sich längs der Vertikalen 164 bis knapp unter die Führungsschiene 120 der Fördervorrichtung 112 erstreckt.
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Der Hebeturm 162 trägt an seinem oberen Ende einen oder mehrere Führungsbügel 166, welche die im Querschnitt beispielsweise H-förmige Führungsschiene 120 übergreifen und mit ihrem freien Ende von oben in den oberen Zwischenraum zwischen den beiden vertikalen Schenkeln 168 der Führungsschiene 120 hineingreifen, so dass der Hebeturm 162 gegen ein Umkippen gesichert ist.
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Ferner sind am oberen Ende des Hebeturms 162 eine oder mehrere obere Führungsrollen 170 vorgesehen, welche von unten in den unteren Zwischenraum zwischen den beiden vertikalen Schenkeln 168 der Führungsschiene 120 eingreifen und an einem dieser vertikalen Schenkel 168 abrollen, so dass der Hebeturm 162 und damit der Basisteil 122 der Werkstückhalterung 114 bei seiner Verschiebung längs der Translationsrichtung 116 an der Führungsschiene 120 geführt ist.
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Vorzugsweise ist jeweils eine obere Führungsrolle 170 einem der Führungsbügel 166 zugeordnet und in im Wesentlichen derselben Position längs der Translationsrichtung 116 wie der jeweils zugeordnete Führungsbügel 166 angeordnet.
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An einem unteren Ende des Hebeturms 162 ist ein Hubantriebsmotor 172 (siehe 7) in einem Hubantriebsmotorgehäuse 174 angeordnet (siehe 1).
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Der Hubantriebsmotor 172 dient zum Antreiben einer Umlaufbewegung einer ringförmig geschlossenen Hubantriebskette 176, welche innerhalb des Hebeturmgehäuses 163 über Umlenkrollen am unteren Ende und am oberen Ende des Hebeturms 162 verläuft und ein dem Hubteil 126 zugewandtes inneres Trum 178 und ein dem Hubteil 126 abgewandtes äußeres Trum 180 umfasst, welche beide im Wesentlichen vertikal verlaufen (7).
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An dem inneren Trum 178 der Hubantriebskette 176 ist der als ein Hubschlitten 182 ausgebildete Hubteil 126 festgelegt; um dies zu ermöglichen, weist das Hebeturmgehäuse 163 an seiner dem Hubteil 126 zugewandten Seite einen vertikal verlaufenden Durchtrittsschlitz 184 auf.
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Der Durchtrittsschlitz 184 bildet eine vertikal verlaufende Hebebahn 186, welche zwischen dem unteren Ende und dem oberen Ende des Hebeturms 162 verläuft und längs welcher der Hubteil 126 relativ zu dem Basisteil 122 anhebbar oder absenkbar ist, je nach der Richtung, in welcher die Umlaufbewegung der Hubantriebskette 176 mittels des Hubantriebsmotors 172 angetrieben wird.
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Der Hubteil 126 der Werkstückhalterung 114 umfasst einen an dessen oberem Ende angeordneten Drehantriebsmotor 188 in einem Drehantriebsmotorgehäuse 190 und einen sich von dem Drehantriebsmotorgehäuse 190 in vertikaler Richtung nach unten erstreckenden Haltearm 192, an dessen unterem Ende eine Drehwelle 194, welche koaxial zu der Drehachse 134 des Drehteils 130 der Werkstückhalterung 114 ausgerichtet ist, drehbar gelagert ist.
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Wie aus 7 zu ersehen ist, ist die Drehwelle 194 durch den Drehantriebsmotor 188 mittels einer Antriebsübertragungsvorrichtung 196 zu einer Drehbewegung antreibbar.
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Die Antriebsübertragungsvorrichtung 196 kann insbesondere ein Kettenvorgelege 198 umfassen, mit einer Kette, die über ein drehfest mit der Drehwelle 194 verbundenes Ritzel umläuft und von dem Drehantriebsmotor 188 zu einer Umlaufbewegung antreibbar ist.
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Je nach der Richtung, in welcher die Kette von dem Drehantriebsmotor 188 zu einer Umlaufbewegung angetrieben wird, wird die Drehwelle 194 (vom Werkstück 102 aus gesehen) im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht.
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Der Drehteil 103 der Werkstückhalterung 114 ist drehfest mit der Drehwelle 194 verbunden und umfasst einen sich in radialer Richtung von der Drehachse 134 weg erstreckenden Dreharm 200, der an seinem der Drehwelle 194 abgewandten freien Ende eine beispielsweise ungefähr zylindrische Traverse 202 trägt, die sich im Wesentlichen parallel zur Drehachse 134 auf der dem Hubteil 126 abgewandten Seite des Dreharms 200 von demselben weg erstreckt.
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Die Traverse 202 trägt zwei senkrecht zur Längsrichtung der Traverse 202 ausgerichtete, in der Längsrichtung der Traverse 202 voneinander beabstandete und im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtete Längsträger 204.
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Die Längsträger 204 tragen an ihren beiden Endbereichen jeweils eine Spannvorrichtung 206 zum Arretieren des Werkstücks 102 an den Längsträgern 204, welche somit gemeinsam mit der Traverse 202 eine Werkstückaufnahme 207 bilden, an der das zu behandelnde Werkstück 102, insbesondere eine Fahrzeugkarosserie 104, während des Behandlungsvorgangs gehalten ist.
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Durch die exzentrische Anordnung der Traverse 202 der Werkstückaufnahme 207 in Bezug auf die Drehachse 134 des Drehteils 130 ist eine Auskrängung der Werkstückaufnahme 207 gebildet, durch welche die Werkstückaufnahme 207 des Drehteils 130 derart gegenüber der Drehachse 134 versetzt angeordnet ist, dass die Drehachse 134 durch das an der Werkstückaufnahme 207 gehaltene zu behandelnde Werkstück 102 hindurch verläuft.
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Vorzugsweise ist der Versatz der Werkstückaufnahme 207 in Bezug auf die Drehachse 134 so gewählt, dass die Drehachse 134 im Wesentlichen durch den Schwerpunkt des an der Werkstückaufnahme 207 gehaltenen Werkstücks 102 hindurch verläuft.
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Durch diese Gestaltung des lastaufnehmenden Drehteils 130 wird erreicht, dass das Werkstück 102 um den eigenen Schwerpunkt gedreht werden kann, was das für die Erzeugung der Drehbewegung erforderliche Antriebsmoment reduziert.
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Dies macht sich insbesondere dann bemerkbar, wenn das Werkstück 102 innerhalb des Behandlungsbades 110, unter Verdrängung der Behandlungsflüssigkeit, gedreht werden soll.
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5 zeigt die vorstehend beschriebene Werkstückhalterung 114 in einem Zustand, in dem der Hubteil 126 (und damit auch der Drehteil 130) sich in einer relativ zu dem Basisteil 122 maximal nach unten abgesenkten Position befindet, in welcher der Drehteil 130 (gegebenenfalls mit dem daran angeordneten Werkstück 102) vollständig in das Behandlungsbad 110 eingetaucht ist.
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Der vertikale Abstand zwischen der Drehwelle 194 einerseits und dem Drehantriebsmotor 188 andererseits ist jedoch so groß gewählt, dass auch in dieser maximal abgesenkten Position der Drehantriebsmotor 188 oberhalb eines Badspiegels 208 des Behandlungsbades 110 und somit vollständig außerhalb des Behandlungsbades 110 angeordnet ist, so dass der Drehantriebsmotor 188 zu keinem Zeitpunkt in das Behandlungsbad 110 eintaucht und somit optimal vor einem Kontakt mit der Behandlungsflüssigkeit in dem Behandlungsbad 110 geschützt ist.
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In der in 5 dargestellten abgesenkten Position des Hubteils 126 befinden sich der Drehantriebsmotor 188, der Hubantriebsmotor 172 und die Reibradmotoren 142 der Werkstückhalterung 114 alle auf ungefähr derselben Höhe, knapp oberhalb des Behandlungsbereichs 106, so dass alle diese Motoren für Wartungs- und Reinigungszwecke sehr leicht von einem seitlich neben dem Behandlungsbereich 106 verlaufenden Wartungsgang aus erreichbar sind.
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Die vorstehend beschriebene Anlage 100 zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken 102, insbesondere von Fahrzeugkarosserien 104, funktioniert wie folgt:
Die zu behandelnden, insbesondere zu lackierenden, Fahrzeugkarosserien 104 werden jeweils einer Werkstückhalterung 114 in einer Standardstellung zugeführt, in welcher eine Längsrichtung 210 der jeweiligen Fahrzeugkarosserie 104 im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist und Fensteröffnungen der Fahrzeugkarosserie 104 oberhalb einer Bodengruppe der Fahrzeugkarosserie 104 angeordnet sind.
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Die in dieser Standardstellung zugeführte Fahrzeugkarosserie 104 wird an der Werkstückaufnahme 207 des Drehteils 130 der Werkstückhalterung 114 mittels der Spannvorrichtungen 206 arretiert, so dass die Fahrzeugkarosserie 104 anschließend drehfest mit der Werkstückaufnahme 207 verbunden ist.
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Vor dem Zuführen zu der Werkstückhalterung 114 wird die Fahrzeugkarosserie 104 durch Reinigungs-, Entfettungs- und weitere Vorbehandlungsvorgänge auf die Tauchlackierung in dem Behandlungsbad 110 vorbereitet.
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In der in 6 mit a bezeichneten Aufnahmestellung befindet sich der Hubteil 126 in einer zwischen der maximal angehobenen und der maximal abgesenkten Position liegenden mittleren Position relativ zu dem Hebeturm 162 des Basisteils 122.
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Die Zufuhr der Fahrzeugkarosserie 104 zu der Werkstückhalterung 114 kann bei stehender Werkstückhalterung 114 oder bei in der Translationsrichtung 116 bewegter Werkstückhalterung 114 erfolgen.
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In jedem Fall wird die Werkstückhalterung 114 nach der Zuführung der Fahrzeugkarosserie 104 mittels des Translationsantriebs 124 in der Translationsrichtung 116 zu dem Behandlungsbereich 106 hin bewegt.
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Wenn sich die Werkstückhalterung 114 einer vorderen Stirnwand 212 des Behandlungsbeckens 108 nähert, wird der Hubteil 126 durch Betätigung des Hubantriebs 128 zunächst relativ zum Basisteil 122 angehoben, und der Drehteil 130 mit der daran angeordneten Fahrzeugkarosserie 104 wird durch Betätigung des Drehantriebs 132 (in der Blickrichtung der 6 gesehen im Uhrzeigersinn) relativ zu dem Hubteil 126 um die Drehachse 134 gedreht, um die Fahrzeugkarosserie 104 von der Standardstellung, in welcher die Längsrichtung 210 der Fahrzeugkarosserie 104 im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist, in eine Vertikalstellung zu überführen, in welcher die Längsrichtung 210 der Fahrzeugkarosserie 104 im Wesentlichen vertikal ausgerichtet ist, wobei sich ein vorderes Ende der Fahrzeugkarosserie 104 unterhalb eines hinteren Endes der Fahrzeugkarosserie 104 befindet.
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In 6 ist bei Position b eine Zwischenstellung bei der Bewegung der Fahrzeugkarosserie 104 von der Standardstellung in diese Vertikalstellung dargestellt.
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Nach Erreichen der Vertikalstellung wird, unter Fortsetzung der Translationsbewegung des Basisteils 122 längs der Translationsrichtung 116, der Hubteil 126 der Werkstückhalterung 114 durch Betätigung des Hubantriebs 128 relativ zu dem Basisteil 122 abgesenkt, so dass die Fahrzeugkarosserie 104 im Wesentlichen senkrecht und unter sehr geringem Abstand von der vorderen Stirnwand 212 des Behandlungsbeckens 108 in das Behandlungsbad 110 eintaucht, wie dies in 6 bei Position c dargestellt ist.
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Unter Fortsetzung der Translationsbewegung des Basisteils 122 längs der Translationsrichtung 116 wird der Hubteil 126 bis zum Erreichen der maximal abgesenkten Stellung weiter abgesenkt und dabei gleichzeitig der Drehteil 130 relativ zu dem Hubteil 126 durch Betätigung des Drehantriebs 132 so gedreht, dass die Fahrzeugkarosserie 104 von der Vertikalstellung in die bei Position e in 6 dargestellte Kopfüberstellung gebracht wird, in welcher die Längsrichtung 210 der Fahrzeugkarosserie 104 im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist und die Bodengruppe der Fahrzeugkarosserie 104 oberhalb der Fensteröffnungen angeordnet ist.
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In dieser Kopfüberstellung ist die Fahrzeugkarosserie 104 gegenüber ihrer Standardstellung um 180° um eine horizontale Drehachse gedreht.
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Eine Zwischenstellung bei der Überführung der Fahrzeugkarosserie 104 von der Vertikalstellung in die Kopfüberstellung ist in 6 bei Position d dargestellt.
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Während sich die Fahrzeugkarosserie 104 in dem Behandlungsbad 110 befindet und durch die Translationsbewegung des Basisteils 122 längs der Translationsbewegung 116 durch das Behandlungsbad 110 hindurch gefördert wird, erfolgt die Behandlung in dem Behandlungsbad 110, insbesondere eine, beispielsweise kataphoretische, Tauchlackierung des Werkstücks 102.
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Das zu behandelnde Werkstück 102 ist dabei vollständig in das Behandlungsbad 110 eingetaucht.
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Bei Annäherung der Werkstückhalterung 114 an eine hintere Stirnwand 214 des Behandlungsbeckens 108 wird, unter Fortsetzung der Translationsbewegung des Basisteils 122 längs der Translationsrichtung 116, der Hubteil 126 durch Betätigung des Hubantriebs 128 wieder aus seiner maximal abgesenkten Position angehoben, während zugleich die Fahrzeugkarosserie 104 durch Drehung des Drehteils 130 relativ zu dem Hubteil 126 mittels des Drehantriebs 132 von der Überkopfstellung in die in 6 bei Position g dargestellte Vertikalstellung überführt wird, in welcher die Längsrichtung 210 der Fahrzeugkarosserie 104 im Wesentlichen vertikal ausgerichtet ist und das vordere Ende der Fahrzeugkarosserie 104 oberhalb des hinteren Endes der Fahrzeugkarosserie 104 angeordnet ist.
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Eine Zwischenstellung bei der Überführung der Fahrzeugkarosserie 104 von der Überkopfstellung in diese Vertikalstellung ist in 6 bei Position f dargestellt.
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In dieser Position f kann die Translationsbewegung der Werkstückhalterung 114 längs der Translationsrichtung 116 verlangsamt oder auch unterbrochen werden, um ein möglichst vollständiges Abfließen von Behandlungsflüssigkeit aus dem Innenraum und den Hohlräumen des Werkstücks 102 zurück in das Behandlungsbecken 108 zu ermöglichen.
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Nach Erreichen der Vertikalstellung von Position g in 6 wird die Fahrzeugkarosserie 104, unter Fortsetzung der Translationsbewegung des Basisteils 122 längs der Translationsrichtung 116, durch Drehung des Drehteils 130 relativ zu dem Hubteil 126 mittels des Drehantriebs 132 wieder in die Standardstellung überführt, in welcher die Längsrichtung 210 der Fahrzeugkarosserie 104 im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist und das vordere Ende der Fahrzeugkarosserie 104 in der Translationsrichtung 116 vor dem hinteren Ende der Fahrzeugkarosserie 104 angeordnet ist, wie dies bei Position i in 6 dargestellt ist. Dabei wird gleichzeitig der Hubteil 126 durch Betätigung des Hubantriebs 128 von seiner maximal angehobenen Position relativ zu dem Basisteil 122 in die zwischen der maximal angehobenen Position und der maximal abgesenkten Position des Hubteils 126 liegende mittlere Position bewegt.
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Eine Zwischenstellung bei der Überführung der Fahrzeugkarosserie 104 von der Vertikalstellung bei Position g in die Standarstellung bei der Position i ist in 6 bei Position h dargestellt.
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Sowohl das Einbringen des Werkstücks 102 in den Behandlungsbereich 106 als auch das Ausbringen des Werkstücks 102 aus dem Behandlungsbereich 106 erfolgen somit durch eine Kombination einer Translationsbewegung des Basisteils 122 längs der Translationsrichtung 116, einer Hubbewegung des Hubteils 126 relativ zu dem Basisteil 122 längs der (vorzugsweise vertikalen) Hebebahn 186 und eine Drehbewegung des Drehteils 130 relativ zu dem Hubteil 126 und damit auch relativ zu dem Basisteil 122 um die Drehachse 134.
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Jede dieser drei Bewegungen erfolgt mittels eines eigenen Antriebs und einer separaten Ansteuerung durch die Steuerungseinrichtung 156 unabhängig von den beiden anderen Bewegungen, so dass die Kinematik des Einbringvorgangs und des Ausbringvorgangs völlig frei aus diesen Bewegungen zusammengesetzt werden und an die Geometrie des jeweils zu behandelnden Werkstücks 102 und an die Geometrie des Behandlungsbereiches 106 optimal angepasst werden kann.
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Sowohl die Translationsbewegung in der Translationsrichtung 116 als auch die Hubbewegung längs der Hebebahn 186 und die Drehbewegung um die Drehachse 134 können jeweils kontinuierlich oder intermittierend (d. h. mit Unterbrechungen), mit variierender Geschwindigkeit bzw. Drehgeschwindigkeit und/oder unter Wechsel der Bewegungsrichtung bzw. der Drehrichtung durchgeführt werden.
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Nach Wiedererreichen der Standardstellung kann die Fahrzeugkarosserie 104 wieder von der Werkstückaufnahme 207 der Werkstückhalterung 114 abgenommen werden und einer weiteren Behandlung, beispielsweise einer Trocknung, zugeführt werden.
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Die Werkstückhalterung 114, von welcher die Fahrzeugkarosserie 104 abgenommen worden ist, wird über eine (nicht dargestellte) Rückführstrecke, welche seitlich neben oder auch unterhalb oder oberhalb der in 6 dargestellten Zuführstrecke der Fördervorrichtung 112 verläuft, an den Anfangspunkt der Zuführstrecke zurückgeführt, an welcher sie mit einer neuen Fahrzeugkarosserie 104 beladen wird.
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Wie bereits ausgeführt, umfasst die Fördervorrichtung 112 der Anlage 100 zur Oberflächenbehandlung von Werkstücken 102 vorzugsweise mehrere Werkstückhalterungen 114, welche die Zuführstrecke der Fördervorrichtung 112 nacheinander durchlaufen.
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6 kann daher auch als eine Momentaufnahme der Anlage 100 aufgefasst werden, in welcher neun verschiedene Werkstückhalterungen 114 mit jeweils daran angeordneter Fahrzeugkarosserie 104 dargestellt sind, die sich zum selben Zeitpunkt in verschiedenen Phasen des Behandlungsvorgangs befinden.
