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Anwendungsgebiet und Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen eines Roboterwerkzeugs oder eines Teils davon. Die Erfindung betrifft weiterhin auch ein Industrierobotersystem mit einem Industrieroboter mit einer ortsfesten oder durch einen Schienenstrang geführten Roboterbasis und einem daran vorgesehenen und gegenüber der Roboterbasis automatisiert bewegbaren Roboterarm, mit einer Reinigungseinrichtung, zur Reinigung des Roboterwerkzeugs oder eines Teils davon und mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung des Industrieroboters.
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Gattungsgemäße Industrierobotersysteme werden für vielfältige Anwendungszwecke in der Fertigung verwendet. Im Automobilbau finden gattungsgemäße Industrierobotersysteme beispielsweise zum Austrag von Flüssigkeiten Verwendung, wie beispielsweise zum Austrag von Lack, von Klebstoff oder auch von Wachs zum Zwecke der Hohlraumkonservierung. Bei gattungsgemäßen Industrierobotersystemen vorgesehene Roboterwerkzeuge, die zum Austrag der genannten und vergleichbarer Flüssigkeiten vorgesehen sind, besteht ein Problem darin, dass diese Roboterwerkzeuge zwangsläufig durch die ausgetragene Flüssigkeit verschmutzen können. Dies kann zu einer Einschränkung ihrer Funktionstauglichkeit führen. Es sind daher Reinigungseinrichtungen zur Reinigung der am Roboterarm ankoppelbaren Roboterwerkzeuge bekannt. Sie finden Verwendung, indem vom Roboter im Bedarfsfalle das fragliche Roboterwerkzeug oder ein Teil dessen abgekoppelt wird, so dass dieses durch einen menschlichen Bediener und gegebenenfalls mittels einer hierfür vorgesehenen Reinigungseinrichtung von den Flüssigkeitsresten befreit werden kann. Derweil kann der Industrieroboter gegebenenfalls mit einem Austauschwerkzeug weiterarbeiten.
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Bei bestehenden Systemen nimmt die Reinigung des Werkzeugs insbesondere aufgrund der manuell durchzuführenden Schritte viel Zeit in Anspruch und führt zu hohem Personalaufwand. Dies kann zu erheblichen Ausfallzeiten führen und es im Einzelfall auch erforderlich machen, zusätzliche Werkzeuge vorzusehen.
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Aufgabe und Lösung
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Industrierobotersystem und ein korrespondierendes Verfahren zum Reinigen des Roboterwerkzeugs zur Verfügung zu stellen, mittels dessen die Ausfallszeiten eines Industrierobotersystems vermindert werden.
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Erfindungsgemäß wird dies zum einen durch ein Verfahren zum Reinigen eines Roboterwerkzeugs oder eines Teils davon erzielt, bei dem die folgenden Schritte vorgesehen sind: Zunächst wird das Roboterwerkzeug durch den Roboterarm und im am Roboterarm angekoppelten. Zustand durch eine Zugangsöffnung in eine Reinigungskammer einer Reinigungseinrichtung eingebracht. Anschließend wird eine Reinigungsflüssigkeit durch in der Reinigungskammer angeordnete und auf das Roboterwerkzeug gerichtete Reinigungsdüsen zum Zwecke der Durchführung einer Außenreinigung des Roboterwerkzeugs oder des zu reinigenden Teils des Roboterwerkzeugs abgegeben.
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Bei einem beim erfindungsgemäßen. Verfahren zu verwendenden Industrieroboter handelt es sich um einen Roboter mit einer feststehenden oder schienengeführt verfahrbaren Roboterbasis, an der der vorzugsweise mehrgelenkige Roboterarm schwenkbar angelenkt ist, um eine flexible Handhabung des Roboterwerkzeugs zu gestatten. Dieses Roboterwerkzeug ist entkoppelbar am Roboterarm vorgesehen, wobei die hierfür vorgesehene Kopplungseinrichtung automatisiert betreibbar ist, also automatisiert durch eine Steuereinrichtung gesteuert einen Kopplungszustand und einen Entkopplungszustand einnehmen kann.
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Bei dem Roboterwerkzeug, handelt es sich um ein demzufolge austauschbares Roboterwerkzeug, welches an den konkreten Anwendungszweck angepasst ist. Vorzugsweise handelt es sich um einen Düsenkopf mit einer oder mehreren gegebenenfalls austauschbarer Düsen, die zur Abgabe von über den Roboterarm zugeführten Flüssigkeiten, wie beispielsweise von Wachs, ausgebildet sind.
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Die Reinigungsvorrichtung weist eine gegenüber dem übrigen Arbeitsbereich des Roboters zumindest im Wesentlichen gekapselte Reinigungskammer auf, innerhalb derer der eigentliche Reinigungsvorgang mittels einer Reinigungsflüssigkeit stattfindet. Diese Kammer ist gegenüber einem Arbeitsbereich des Roboters durch eine Zugangsöffnung verbunden, durch die hindurch das Roboterwerkzeug oder zumindest ein Teil hiervon in die Reinigungskammer eingebracht werden kann.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Einbringung des Roboterwerkzeugs oder eines Teils dessen in die Reinigungskammer nicht manuell vorgenommen wird, sondern durch den Roboter selbst erfolgt. Im an den Roboterarm angekoppelten Zustand wird somit das Roboterwerkzeug unter Nutzung der Freiheitsgrade des Industrieroboters, insbesondere des Roboterarms gegenüber der Roboterbasis, in die Reinigungskammer eingebracht. Somit entfällt die Notwendigkeit, das Roboterwerkzeug von einer Ablagestelle manuell oder mittels einer getrennten Handhabungseinrichtung in die Reinigungskammer zu verbringen. Nach Einbringen des Roboterwerkzeugs in die Reinigungskammer wird dieses dort durch eine Reinigungsflüssigkeit, die durch Reinigungsdüsen in die Reinigungskammer eingebracht wird, von der Verschmutzung befreit und kann anschließend mittels des Roboterarms wieder aus der Reinigungskammer entnommen werden.
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Diese durch den Roboter selbst durchgeführte Reinigung muss nicht zwingend eine Reinigung des Werkzeugs in einer externen Reinigungseinrichtung vollständig entfallen lassen. Jedoch gestattet es die vom Roboter automatisiert durchzuführende Reinigung, dass die Reinigungsintervalle für eine externe Reinigung vergrößert werden können. Außerdem kann durch die Erfindung gegebenenfalls eine Verringerung der Zahl der Werkzeuge erreicht werden.
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Als Reinigungsflüssigkeit kommt insbesondere Wasser in Frage, welches gegebenenfalls in entsalzter Form Verwendung finden kann. Auch die Zugabe von Additiven zur Verbesserung der Reinigungswirkung ist möglich. Durch Variationen hinsichtlich des Drucks, mit dem die Reinigungsflüssigkeit eingebracht wird, der Menge der einzubringenden Reinigungsflüssigkeit oder deren Temperatur kann auf das Reinigungsergebnis Einfluss genommen werden. Insbesondere kann auch der Grad der Verschmutzung bei den genannten Reinigungsparametern Berücksichtigung finden. Das Roboterwerkzeug kann während der Reinigung in der Reinigungskammer lagefest verbleiben oder auch alternativ hierzu bewegt werden, gegebenenfalls unter Nutzung der Freiheitsgrade des Roboterarms.
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Eine erste Alternative hinsichtlich des Verbleibs des Roboterarms während der Reinigung sieht vor, dass während der Abgabe der Reinigungsflüssigkeit und somit während des eigentlich Reinigungsvorgangs, das zu reinigende Roboterwerkzeug oder der zu reinigende Teil davon fest mit dem Roboterarm verbunden bleibt. In einem solchen Fall ist somit keine Entkoppelung des Roboterwerkzeugs oder des zu reinigenden Teils hiervon gegenüber dem Roboterarm vorgesehen, so dass ein besonders schneller Reinigungsvorgang möglich wird. Allerdings erfordert die Koppelung des Roboterwerkzeugs an den Roboterarm während der Reinigung, dass die Reinigungskammer während des Reinigungsvorgangs im Bereich der Zugangsöffnung geöffnet bleibt oder eine gegebenenfalls vorgesehene Schließeinrichtung zum Schließen der Zugangs öffnung eine Aussparung aufweist, um auch bei in die Reinigungskammer hineinragendem Roboterarm die Zugangsöffnung vollständig oder nahezu vollständig schließen zu können.
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Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, dass nach dem Einführen des Roboterwerkzeugs oder des zu reinigenden Teils hiervon und vor Abgabe der Reinigungsflüssigkeit eine Entkoppelung des zu reinigenden Roboterwerkzeugs vom Roboterarm oder des zu reinigenden Teils des Roboterwerkzeugs von einem am Roboterarm verbleibenden Basisabschnitt des Roboterwerkzeugs erfolgt und hieran anschließend eine Beabstandung des Roboterarms von dem in der Reinigungskammer verbleibenden zu reinigenden Roboterwerkzeugs oder dem zu reinigenden Teil davon stattfindet.
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Somit kann nach Einbringen des Roboterwerkzeugs in die Reinigungskammer der Roboterarm vom Roboterwerkzeug entkoppelt und aus der Reinigungskammer herausbewegt werden. So ist es sehr einfach möglich, die Reinigungskammer während des eigentlichen Reinigungsvorgangs weitgehend dicht zu verschließen und ein Austreten der Reinigungsflüssigkeit in den Arbeitsbereich des Roboters zu verhindern. Auch ermöglicht die Entkoppelung des zu reinigenden Roboterwerkzeugs während des Reinigens vom Roboterarm, dass der Roboterarm unter Nutzung eines anderen Roboterwerkzeugs während des Reinigungsvorgangs weiterarbeitet.
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Durch das Entkoppeln des Roboterarms vom Roboterwerkzeug oder des zu reinigenden Teils des Roboterwerkzeugs von einem korrespondierenden Basisabschnitt, wird allerdings bewirkt, dass Zugangskanäle am Roboterwerkzeug oder dem zu reinigenden Teil hiervon, die der Zuführung von Arbeitsflüssigkeiten wie Lack, Klebstoff oder Wachs dienen, freiliegen und somit auch mit Reinigungsflüssigkeit beaufschlagt werden. Wenn dies vermieden werden soll, so ist es von Vorteil, wenn nach dem Entkoppeln des zu reinigenden Roboterwerkzeugs vom Roboter oder des zu reinigenden Teils des Roboterwerkzeugs vom Basisabschnitt eine als Abdeckung agierende Schutzvorrichtung am Roboterwerkzeug oder dem zu reinigenden Teil davon angebracht wird, wobei diese Schutzvorrichtung im angebrachten Zustand das Roboterwerkzeug oder den zu reinigenden Teil davon partiell gegen die Reinigungsflüssigkeit schützt. Somit können insbesondere die genannten Zugangskanäle vor dem Eintritt von Flüssigkeit geschützt werden, welche bei der erneuten Inbetriebnahme des Roboterwerkzeugs Probleme verursachen könnten.
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Die Anbringung der Schutzvorrichtung kann grundsätzlich manuell erfolgen. Von besonderem Vorteil ist es jedoch, wenn auch diese Anbringung automatisiert erfolgt. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Anbringung der Schutzabdeckung selbsttätig durch den Roboter mittels seines Roboterarms erfolgt. So kann der Roboter nach Einbringen des Roboterwerkzeugs in die Reinigungskammer und nach der Entkoppelung hiervon mittels seines Roboterarms die an einem vorgegebenen Lagerplatz vorgesehene Schutzabdeckung ergreifen und diese auch in die Reinigungskammer einführen. Dort kann sie auf das Roboterwerkzeug aufgelegt oder gegebenenfalls mit diesem verriegelt werden.
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Die Schutzabdeckung kann im an dem Roboterwerkzeug angebrachten Zustand vollständig, innerhalb der Reinigungskammer angeordnet sein, so dass eine gegebenenfalls vorgesehene Schließeinrichtung die Reinigungskammer vollständig verschließen kann. Von besonderem Vorteil kann jedoch auch eine Gestaltung sein, bei der die Schutzabdeckung partiell aus der Reinigungskammer herausragt, wobei in diesem Falle die Schließeinrichtung der Reinigungseinrichtung vorzugsweise mit Aussparungen vorgesehen ist, durch die hindurch die Schutzabdeckung bei gleichzeitig vollständig verschlossener Reinigungskammer herausragt. So sind. Luftanschlüsse zum Verriegeln und Entriegeln der Schutzabdeckung am Roboterarm und/oder am Roboterwerkzeug während der Reinigung nicht schutzlos der Reinigungsflüssigkeit ausgesetzt. Außerdem gestattet es dieses vorgehen, den Roboterarm noch vor Abschluss der Reinigung wieder an die Schutzabdeckung anzukoppeln, so dass diese unmittelbar nach Ende des Reinigungsvorgangs wieder vom Roboterwerkzeug entfernt werden kann.
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Die bislang erläuterten Schritte dienen der Außenreinigung des Roboterwerkzeugs. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, im Zuge des Reinigungsprozesses auch eine Innenreinigung vorzunehmen. Hierzu kann vor, während oder nach der Außenreinigung eine Reinigungsflüssigkeit durch am Roboterarm vorgesehene Reinigungskanäle zugeführt werden, die die Kanäle des Roboterwerkzeugs spült. Diese Innenreinigung der Kanäle erfolgt vorzugsweise, während das Roboterwerkzeug bereits in der Reinigungskammer angeordnet ist, so dass die Reinigungsflüssigkeit innerhalb der Reinigungskammer austritt. Statt der Reinigungsflüssigkeit kann zur Innenreinigung auch Druckluft zugeführt werden.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass auch eine Trocknung des gereinigten. Roboterwerkzeugs vorgenommen wird, wobei hierfür Druckluft zugeführt werden kann. Diese Zuführung kann beispielsweise in Art eines Luftvorhangs im Bereich der Zugangsöffnung vorgesehen sein. Wenn das Roboterwerkzeug mittels des Roboterarms nach erfolgter Außenreinigung aus der Reinigungskammer herausbewegt wird, wird es an diesem Luftvorhang vorbeigeführt, der die Trocknung bewirkt.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein zur Durchführung des genannten Verfahrens geeignetes Industrierobotersystem. Ein erfindungsgemäßes Industrierobotersystem gattungsgemäßer Art zeichnet sich dadurch aus, dass die Reinigungseinrichtung eine Reinigungskammer aufweist, in die das Roboterwerkzeug oder der zu reinigende Teil davon einführbar ist und in der Reinigungsdüsen angeordnet sind, durch die hindurch eine Reinigungsflüssigkeit in die Reinigungskammer eingebracht werden kann. Dabei ist die Reinigungseinrichtung derart relativ zum Industrieroboter angeordnet, dass das Roboterwerkzeug oder der zu reinigende Teil davon vom Industrieroboter in die Reinigungskammer verbracht werden kann. Die Reinigungseinrichtung eines erfindungsgemäßen Industrierobotersystems kann innerhalb oder außerhalb der Roboterkabine angeordnet sein. Sie ist in jedem Fall so angeordnet, dass der gegebenenfalls schienengebunden verfahrbare Roboter in der Lage ist, sein Roboterwerkzeug innerhalb der Reinigungskammer zu platzieren.
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Die Steuerung des Industrieroboters erfolgt vorzugsweise über eine Steuervorrichtung, wobei diese vorzugsweise zur Durchführung des oben genannten Verfahrens ausgebildet ist und sowohl die Steuerung des Industrieroboters als auch der Reinigungseinrichtung übernimmt. Diese Steuervorrichtung ist in der Lage, ohne menschlichen Eingriff und gegebenenfalls bedarfsabhängig ein Roboterwerkzeug mittels des Roboterarms der Reinigungsvorrichtung zuzuführen und die Reinigung durchzuführen.
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insbesondere vorteilhaft ist es, wenn die Steuervorrichtung automatisiert die Reinigung des Roboterwerkzeugs oder der mehreren Roboterwerkzeuge während der Todzeiten durchführt, während derer der Roboter für die Fertigung nicht benötigt wird.
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Bei dem Roboterwerkzeug handelt es sich vorzugsweise um ein als Düsenkopf ausgebildetes Roboterwerkzeug mit einer oder mehreren Düsen zum Austrag eines Fluids, insbesondere um ein als Düsenwechselkopf mit einer oder mehreren separat austauschbaren Austragdüsen ausgebildetes Roboterwerkzeug. Gerade bei derartigen Roboterwerkzeugen ist der Aspekt der Werkzeugreinigung von besonderer Bedeutung, da durch die durch die Düse ausgetragene Flüssigkeit das Roboterwerkzeug in erheblichem Maße verschmutzt werden kann.
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Die Reinigungseinrichtung weist vorzugsweise eine Reinigungskammer mit einer insbesondere oberseitig vorgesehenen Zugangsöffnung auf, durch die das Roboterwerkzeug von oben mittels des Roboterarms ein führbar ist. Weiterhin ist es bevorzugt, wenn eine Schließeinrichtung für die Zugangsöffnung vorgesehen ist, mittels derer diese zumindest teilweise verschließbar ist. Je nach vorgesehenem Ablauf des Reinigungsverfahrens kann die Schließeinrichtung dabei derart ausgebildet sein, dass sie die Zugangsöffnung weitgehend vollständig verschließt. Dies ist zweckmäßig, wenn bestimmungsgemäß der Roboterarm vom Roboterwerkzeug entkoppelt wird, bevor das Roboterwerkzeug gereinigt wird. Es kann sich jedoch auch um eine Schließeinrichtung handeln, die eine Aussparung für den. Roboterarm oder auch für einen aus der Reinigungskammer herausragenden Teil des Roboterwerkzeugs oder einer Schutzvorrichtung für das Roboterwerkzeug aufweist.
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Ein erfindungsgemäßes Industrierobotersystem verfügt vorzugsweise über eine Schutzvorrichtung, die derart ausgebildet ist, dass sie durch den Roboterarm handhabbar ist und auf dem in der Reinigungseinrichtung zuvor abgelegten Roboterwerkzeug anordenbar ist, um Einlasskanäle am. Roboterwerkzeug vor Reinigungsflüssigkeit zu schützen. Diese Schutzvorrichtung wird vorzugsweise vor dem Reinigungsprozess an einem hierfür vorgesehenen Lagerplatz vorgehalten und nach Einfügen des Roboterwerkzeugs durch den. Roboterarm am Roboterwerkzeug platziert. Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Schutzvorrichtung über eine Kopplungseinrichtung verfügt, mittels derer sie automatisiert an einen Roboterarm ankoppelbar ist. Diese Kopplungsvorrichtung kann vorzugsweise jener Kopplungsvorrichtung gleichen, die auch am Roboterwerkzeug vorgesehen ist, so dass dieselbe Kopplungseinrichtung am Roboterarm zum Ankoppeln an das Roboterwerkzeug und zum Ankoppeln an die Schutzvorrichtung geeignet ist.
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Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Schutzvorrichtung auf ihrer dem Roboterwerkzeug in ihrer Funktionszustellung zugewandten Seite eine Kopplungseinrichtung aufweist, die eine Verriegelung am Roboterwerkzeug zulässt, beispielsweise eine pneumatisch gesteuerte Verriegelung, so dass während des Reinigungsvorgangs eine besonders sichere Verbindung zwischen dem Roboterwerkzeug und der Schutzvorrichtung erzielt wird. Diese dem Roboterwerkzeug zugewandte Kopplungseinrichtung an der Schutzvorrichtung gleicht vorzugsweise der Kopplungseinrichtung am Roboterarm, so dass dieselbe Kopplungseinrichtung am Roboterwerkzeug zum Ankoppeln an den Roboterarm und an die Schutzabdeckung geeignet ist.
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Hinsichtlich insbesondere ihrer Maße und ihrer Formgebung ist die Schutzvorrichtung vorzugsweise an das Roboterwerkzeug und die Reinigungskammer derart angepasst, dass sie nach Anbringung an dem in der Reinigungskammer abgelegten Roboterwerkzeug aus der Reinigungskammer herausragt. Dabei ist vorzugsweise dennoch eine Schließeneinrichtung zum Verschließen der Zugangsöffnung vorgesehen, die jedoch deine Aussparung, aufweist, die an die Form der Schutzabdeckung derart angepasst ist, dass trotz Herausragens der Schutzabdeckung aus der Reinigungskammer diese weitgehend dicht verschlossen ist.
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Dadurch, dass die Schutzvorrichtung aus der Reinigungskammer herausragt, können die darin vorgesehen Kanäle, beispielsweise für die pneumatische Ankopplung der Schutzvorrichtung an das Roboterwerkzeug, von Flüssigkeit freigehalten werden. Außerdem kann der Roboterarm hierdurch bereits vor Abschluss des Reinigungsvorgangs wieder an die Schutzvorrichtung angekoppelt werden, so dass ein besonders schneller Reinigungsvorgang möglich ist.
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Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass die in die Reinigungskammer eingebrachte Flüssigkeit wieder aufbereitet wird, so dass die vom Werkstück entfernten Verunreinigungen aus der Flüssigkeit entfernt werden und diese anschließend wieder für die weitere Reinigung verwendet werden kann. Hierfür ist ein Separator vorgesehen, der die Flüssigkeit von den Verunreinigungen trennt. Besonders von Vorteil ist es, wenn dieser Separator als Zentrifuge ausgebildet ist. Es hat sich gezeigt, dass das beispielsweise bei der Hohlraumversiegelung verwendete Wachs mittels einer solchen. Zentrifuge schnell und zuverlässig von der Reinigungsflüssigkeiit getrennt werden kann.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das anhand der Zeichnungen dargestellt ist. Dabei zeigt:
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1 ein erfindungsgemäßes Industrierobotersystem in einer schematischen Darstellung,
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1a eine alternative Gestaltung zum Industrierobotersystem der 1,
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2a bis 2e den Ablauf einer Reinigung eines Roboterwerkzeugs mittels des Industrierobotersystems der 1,
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3 eine Schutzvorrichtung zum Schutz des Roboterwerkzeugs während der Reinigung und
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4 die Schutzvorrichtung der 4 in an dem Roboterarm und an das Roboterwerkzeug angekoppelten Zustand.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Industrierobotersystem in einer schematischen Ansicht. Dieses umfasst einen Industrieroboter 10 mit einer entlang eines Schienenstrangs 14 verfahrbaren Roboterbasis 12. An dieser Roboterbasis ist ein gegenüber der Roboterbasis automatisiert bewegbarer Roboterarm 16 vorgesehen, der vorliegend mehrere gegeneinander schwenkbare Segmente 16a, 16b und 16c aufweist. Am distalen Ende des Roboterarms 16 ist eine Kopplungseinrichtung 16d vorgesehen. Diese dient der Ankopplung eines Roboterwerkzeugs 20. Dieses verfügt über eine Basis 22 mit einer Kopplungseinrichtung 22a, die korrespondierend zur Kopplungseinrichtung 16d ausgebildet ist und mit dieser automatisiert in einen Kopplungs- bzw. Entkopplungszustand überführt werden kann. Das Roboterwerkzeug 20 ist als Düsenwechselkopf ausgebildet. Er weist daher eine Mehrzahl von austauschbaren Düsen 24 auf, die zum Austragen von Flüssigkeiten, beispielsweise von Wachs zur Versiegelung von Hohlkammern im Fahrzeugbau, ausgebildet ist. Diese Düsen 24 sind zwischen einer Ruhestellung, dargestellt in 1a, und einer demgegenüber relativ zur Basis 22 verschwenkten Funktionsstellung automatisiert verschwenkbar.
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Das erfindungsgemäße Robotersystem verfügt weiterhin über eine Reinigungseinrichtung 30. Diese verfügt über eine Reinigungskammer 34 umgebende Wandungen 32 und eine Zugangsöffnung 35 an der oberen Stirnseite, über die die Reinigungskammer 34 von außen zugänglich ist. Weiterhin verfügt die Reinigungseinrichtung 30 über automatisiert verfahrbare Schließabschnitte 36, mittels derer die Zugangsöffnung 35 zumindest partiell verschlossen werden kann.
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Innerhalb der Reinigungseinrichtung 30 sind Träger 40 zur Aufnahme des Düsenwechselkopfes 20 vorgesehen. Um diese Träger 40 und die gestrichelt dargestellte Reinigungsposition des Düsenwechselkopfs 20' sind Reinigungsdüsen 38 angeordnet, mittels derer Reinigungsflüssigkeit auf das in der Reinigungseinrichtung 30 angeordnete Roboterwerkzeug 20' versprüht werden kann.
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An einer vorgegebenen Position außerhalb der Reinigungseinrichtung 30 ist darüber hinaus eine Schutzvorrichtung 50 angeordnet, deren Funktionsweise und Zweck im Weiteren noch erläutert wird.
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Die Reinigungseinrichtung 30 und die Reinigungsdüsen 38 werden durch eine Leitung 62a aus einem Reinigungsflüssigkeitsspeicher 60 gespeist, wobei hierfür eine Pumpvorrichtung 64a vorgesehen ist. Die Reinigungsflüssigkeit sammelt sich nach ihrem Austrag mittels der Reinigungsdüsen 38 am Boden der Reinigungseinrichtung 30. Sie wird von dort aus durch die Leitung 62b zurück in den Reinigungsflüssigkeitsbehälter 60 geführt. Zur Säuberung der Flüssigkeit im Behälter 60, insbesondere zur zumindest partiellen Entfernung der Flüssigkeitsrückstände, die vom Roboterwerkzeug 20 entfernt wurden, wird die Flüssigkeit aus dem Behälter 60 kontinuierlich oder phasenweise mittels einer Pumpeinrichtung 64c und durch eine Leitung 62c einer Zentrifuge 70 zugeführt. Diese rotiert mit hoher Geschwindigkeit und separiert dadurch die Flüssigkeitsreste und andere Verschmutzungen, die vom Roboterwerkzeug 20 entfernt wurden einerseits und die Reinigungsflüssigkeit andererseits. Die Reinigungsflüssigkeit wird durch die Leitung 62d zurück in den Behälter 60 gefördert.
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Der Industrieroboter 10 und die Reinigungseinrichtung 30 werden durch eine gemeinsame Steuereinrichtung 80 angesteuert.
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Das dargestellte System gestattet es, das Roboterwerkzeug 20 automatisiert reinigen zu lassen, ohne dass dies das Zutun von Menschen braucht. Dies wird im Weiteren noch anhand der 2a bis 2e erläutert.
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1a zeigt eine Abwandlung der Gestaltung der 1. Bei dieser ist die Reinigungseinrichtung 30' wesentlich kleiner ausgebildet. Sie weist ebenfalls eine von Wandungen 32' umgebene Reinigungskammer 34' auf, innerhalb derer ebenfalls Reinigungsdüsen 38' vorgesehen sind. Anders als die Ausgestaltung der 1 ist die Reinigungsvorrichtung gemäß der 1a jedoch nur zur Aufnahme einer Düse 24' des Roboterwerkzeugs vorgesehen, während die übrigen Abschnitte des Roboterwerkzeugs außerhalb der Reinigungskammer 34' verbleiben. Die Schießeinrichtungen weisen daher eine hierfür passende recht kleine Ausnehmung auf.
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Anhand der 2a bis 2e wird das Vorgehen zur Reinigung. des Roboterwerkzeugs 20 verdeutlicht.
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2a zeigt einen Zustand, in dem das Roboterwerkzeug 20 noch an den Roboterarm 16 angekoppelt ist und oberhalb der Zugangsöffnung 35 der Reinigungseinrichtung 30 positioniert ist. In diesem Zustand wird die Zugangsöffnung 35 durch Verfahren der Schließabschnitte 36 mittels hierfür vorgesehener Motoren und gesteuert von Steuergerät 80 geöffnet. Dies gestattet es dem Roboterarm 16, das Roboterwerkzeug 20 auf den Trägern 40 zu platzieren und anschließend eine Entkoppelung vorzunehmen, so dass der Roboterarm in der in 2b angedeuteten Weise wieder aus der Reinigungseinrichtung 30 herausfahren kann.
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Bevor der Reinigungsvorgang beginnt, wird die Schutzvorrichtung 50 vom Roboterarm 16 angekoppelt, wobei sie hierfür in nachfolgend noch erläuterter Weise über eine mit dem Roboterwerkzeug 20 übereinstimmende Kopplungseinrichtung verfügt. Der Roboterarm 16 kann die Schutzabdeckung daher ergreifen und in der in 2c dargestellten Weise über die Zugangsöffnung 35 der Reinigungskammer 34 verfahren.
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Anschließend wird die Schutzvorrichtung 50 abgesenkt und auf dem Roboterwerkzeugkopf 20 abgelegt und mit diesem verriegelt, so dass sie selbst bei hohem Druck der anschließend eingebrachten Reinigungsflüssigkeit ihre Position beibehält. Nach darauf folgendem Entkoppeln des Roboterarms 16 von der Schutzvorrichtung 50 und Schließen der Zugangsöffnung 35 mittels der Schließeinrichtung 36 ist der Ausgangszustand für die Werkzeugreinigung erreicht. Dies ist in 2d dargestellt. Die Schutzabdeckung 50 ist dabei nach Anbringung am Roboterwerkzeug 20 nicht vollständig in der Reinigungskammer 34 angeordnet, sondern ragt mit einem Abschnitt, an dem unter anderen die Zugangsleitungen für den pneumatischen Verriegelungsmechanismus vorgesehen sind, aus der Reinigungskammer 34 heraus. Um die Reinigungskammer 34 dennoch mittels der Schließeinrichtung 36 vollständig oder annähernd vollständig schließen zu können, sind in den Flügeln der Schließeinrichtung 36 an den Querschnitt der Schutzabdeckung 50 angepasste Ausnehmungen 36a vorgesehen.
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2e zeigt die eigentliche Reinigung des Roboterwerkzeugs 20 in der Reinigungskammer 34 der Reinigungseinrichtung 30. Dabei wird durch die Reinigungsdüsen 38 Reinigungsflüssigkeit, insbesondere Wasser mit Additiven, in Form von Sprühstrahlen ausgegeben. Hierdurch werden Verschmutzungen und Rückstände von durch das Roboterwerkzeug ausgebrachten Fluiden gelöst. Sobald der Reinigungsvorgang der 2e abgeschlossen ist, wird in nicht dargestellter Art und Weise und in gegenüber den 2a bis 2e umgekehrter Reihenfolge das Roboterwerkzeug 20 wieder in den Roboterarm 16 angekoppelt. Hierzu wird zunächst die Schutzvorrichtung 50 am Roboterarm 16 angekoppelt und vom Roboterwerkzeug 20 entkoppelt, um anschließend an ihrem Lagerplatz wieder abgelegt zu werden. Anschließend wird das Roboterwerkzeug 20 an den Roboterarm 16 angekoppelt und kann weiter bestimmungsgemäß verwendet werden.
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Bei einer alternativen, nicht dargestellten Variante, wird auf eine Schutzvorrichtung 50 verzichtet. Es kann dann allerdings stattdessen der Roboterarm 16 selbst während der Reinigung am Roboterwerkzeug 20 angekoppelt verbleiben, wobei in diesem Falle die Ausnehmungen 36a an die Formgebung des Roboters angepasst sein sollten.
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3 zeigt die Schutzvorrichtung 50 in einer Detailansicht, aus der sich die beidseitig vorgesehenen Kopplungseinrichtungen 50a, 50b zur Ankopplung an den Roboterarm 16 einerseits und zur Ankopplung an das Roboterwerkzeug 20 andererseits ersehen lassen. Korrespondierend hierzu zeigt 4 die Schutzabdeckung 50 in einem an den Roboterarm 16 und das Roboterwerkzeug 20 angekoppelten Zustand.
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Aufbau und Funktionsweise der Kopplungseinrichtung sind dabei wie folgt ausgebildet: Die Kupplungseinrichtungen 52 an der Schutzvorrichtung 50 entspricht hinsichtlich der Bauweise der Kopplungseinrichtung 22a am Roboterwerkzeug 20. Sie verfügt über eine Ausnehmung 52a, in der ein als Hohlkörper ausgebildeter Kopplungsflansch 52b mit einer innenliegenden Verriegelungsnut 52c angeordnet ist. Korrespondierend hierzu ist an der Kopplungseinrichtung 16d des Roboterarms 16 ein zum Einrücken in den Kopplungsflansch 50b vorgesehener Kopplungsflansch 17a vorgesehen, innerhalb dessen ein pneumatisch verlagerbarer Kolben 17b angeordnet ist. Durch pneumatische Verlagerung dieses Kolbens 17b kann dieser als Verriegelungskörper agierende Kugeln 17c nach außen und damit in die Verriegelungsnut 52c hineindrücken.
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Die Kopplung zwischen der Schutzvorrichtung 50 und dem Roboterwerkzeug 20 erfolgt auf die gleiche Weise. Auch das Roboterwerkzeug 20 ist mit einer Ausnehmung 23a und einem darin vorgesehenen Kopplungsflansch 23b mit Verriegelungsnut 23c ausgerüstet. Auf seiner dem Roboterarm 16 abgewandten Seite ist die Schutzabdeckung 50 in gleicher Art wie der Roboterarm 16 ausgebildet. Zur Kopplung mit dem Roboterwerkzeug 20 sind hier ein Kopplungsflansch 54a mit innenliegendem Kolben 54b und durch den Kolben radial verlagerbaren Verriegelungskörpern 54c vorgesehen.
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Durch diese Gestaltung, bei der die Kopplungseinrichtungen 52, 54 an der Schutzabdeckung entsprechend den Kopplungseinrichtungen 16d, 22a am Roboterarm 16 und am Roboterwerkzeug 20 ausgebildet sind, lässt sich die Schutzabdeckung mit einem zu diesem Zweck nicht gesondert angepassten Roboterarm und Roboterwerkzeug verwenden und an diese jeweils ankoppeln.
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Die Luftzufuhr zur Steuerung der Kopplungseinrichtung 52 erfolgt durch Kanäle 56, die sich bei an den Roboterarm 16 angekoppelter Schutzabdeckung in kommunizierender Verbindung mit korrespondieren Kanälen am Roboterwerkzeug befinden.
