Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln, insbesondere zum Lackieren, von Gegenständen, insbesondere von Fahrzeugkarosserien, mit
- a) mindestens einem gestaltveränderlichen Arm, dessen freies Ende rechnergesteuert entlang einer vorgegebenen Trajektorie bewegbar ist;
- b) mindestens einer mit dem freien Ende des Arms verbundenen Behandlungseinrichtung, insbesondere einer Lack-Applikationseinrichtung.
The invention relates to a device for treating, in particular for painting, articles, in particular vehicle bodies, with - a) at least one shape-variable arm whose free end is computer-controlled along a predetermined trajectory movable;
- b) at least one treatment device connected to the free end of the arm, in particular a paint application device.
Unter dem Begriff ”Behandeln” wird vorliegend jede Einwirkung auf einen Gegenstand verstanden, sei dies nun mit oder ohne Berührung des Gegenstandes. Als Beispiel für eine Behandlung mit Berührung des Gegenstandes sei hier das Polieren oder Schleifen genannt; ein prominentes Beispiel für die Behandlung ohne Berührung des Gegenstandes ist das Beschichten und hier wieder insbesondere das Lackieren. Unter ”Behandeln” kann aber auch eine Bewegung oder Verformung des Gegenstandes oder eines Teils des Gegenstandes verstanden werden, bei welcher der Gegenstand im Übrigen unverändert bleibt. Auch die Verbindung zweier Teile mittels Klebstoff ist eine ”Behandlung” im vorliegend verrwendeten Sinne dieses Wortes.The term "treating" is understood in the present case to mean any action on an object, be it with or without touching the object. As an example of a treatment with contact of the object is here called the polishing or grinding; a prominent example of the treatment without touching the object is the coating and here again especially the painting. However, "treating" can also be understood as meaning a movement or deformation of the article or of a part of the article in which the article otherwise remains unchanged. The connection of two parts by means of adhesive is a "treatment" in the presently misused sense of this word.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere zur Behandlung größerer Gegenstände gedacht, wobei zur Verdeutlichung der Problematik die Lackierung von Fahrzeugkarosserien herangezogen wird. Bisher geschieht die automatische Lackierung von Fahrzeugkarosserien mit Hilfe von Robotern, häufig von Knickarmrobotern, die beidseits des Bewegungsweges, zuweilen auch oberhalb des Bewegungsweges, der Fahrzeugkarosserien angeordnet sind. Diese Roboter tragen jeweils Applikationseinrichtungen, aus denen bestimmte, ihnen zugeordnete Bereiche der Fahrzeugkarosserien unter dem Einfluss teilweise individueller Robotersteuerungen, teilweise einer übergeordneten Anlagesteuerung mit Lack beaufschlagt werden.The present invention is intended in particular for the treatment of larger objects, the painting of vehicle bodies being used to clarify the problem. So far, the automatic painting of vehicle bodies with the help of robots, often done by articulated robots, which are arranged on both sides of the path of movement, sometimes also above the path of movement of the vehicle bodies. These robots each carry application devices, from which certain, assigned to them areas of the vehicle bodies under the influence of partially individual robot controls, partially applied to a higher-level investment control with paint.
Jeder dieser Roboter weist einen einzigen Arm auf, der in dem Sinne gestaltveränderlich ist, als er mehrere Teile aufweist, die gegeneinander abgewinkelt oder verdreht werden können. Im Allgemeinen, insbesondere bei den häufig eingesetzten Knickarmrobotern, können dabei benachbarte Teile des Armes nur in einer einzigen, durch die Lage der entsprechenden Schwenkachse definierten Ebene verschwenkt werden.Each of these robots has a single arm, which is variable in shape in the sense that it has several parts that can be angled or twisted against each other. In general, in particular in the case of articulated-arm robots frequently used, adjacent parts of the arm can be pivoted only in a single plane defined by the position of the corresponding pivot axis.
Derartige Roboter sind somit bekannte Vorrichtungen der eingangs genannten Art.Such robots are thus known devices of the type mentioned.
Die Lackierung von Fahrzeugkarosserien mit im Allgemeinen einer Mehrzahl von Robotern ist verhältnismäßig aufwendig. Dies schon deshalb, weil die Steuerungen mehrfach vorgesehen werden müssen, wobei Sorge dafür zu tragen ist, dass die weitgehend unabhängig voneinander agierenden Roboter nicht miteinander kollidieren. In vielen Fällen reicht es auch nicht aus, die Roboter stationär in der Spritzkabine anzuordnen; vielmehr müssen sie dynamisch verfahren werden. Bei Verwendung von Robotern muss ferner eine begehbare Ebene vorgesehen sein, welche die Bewegungsfreiheit in der Spritzkabine stört und zudem immer wieder gereinigt werden muss. Jeder Roboter benötigt ferner einen eigenen Verbindungspunkt zu außerhalb der Kabine liegenden Anlageteilen, insbesondere zu den verschiedenen Farb- und Betriebsmedien sowie elektrischen Leitungen, die zur Ausübung der Lackierfunktion erforderlich sind.The painting of vehicle bodies with generally a plurality of robots is relatively expensive. This is because the controls have to be provided several times, whereby care must be taken that the largely independently acting robots do not collide with each other. In many cases, it is not enough to arrange the robots stationary in the spray booth; rather they have to be moved dynamically. When using robots must also be provided a walk-level, which interferes with the freedom of movement in the spray booth and also has to be cleaned again and again. Each robot also requires its own connection point to outside of the cabin lying plant parts, in particular to the various color and operating media and electrical lines that are required to perform the painting function.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher der apparative und steuerungstechnische Aufwand reduziert ist.Object of the present invention is to provide a device of the type mentioned, in which the apparatus and control technology effort is reduced.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
- c) eine Vielzahl von Armen vorgesehen ist, die alle von einem gemeinsamen stationären Anschlussbereich ausgehen und alle mindestens eine Behandlungseinrichtung an ihrem freien Ende tragen;
wobei
- d) die Arme in dem Sinne gestaltveränderlich sind, dass sie mindestens an einer Mehrzahl von Stellen entlang ihrer Längserstreckung rechnergesteuert um unterschiedliche, nicht beschränkt auf in einer einzigen Ebene liegende Winkel abgewinkelt werden können.
This object is achieved in that - c) a plurality of arms is provided, all starting from a common stationary connection area and all carry at least one treatment device at its free end; in which
- d) the arms are modifiable in the sense that they can be angled, at least at a plurality of points along their longitudinal extent, by different angles, not limited to angles lying in a single plane.
Erfindungsgemäß wird also die Zahl von Anschlussbereichen, die zur Versorgung der Vorrichtung mit Behandlungs- und/oder Betriebsmedien sowie zur Versorgung mit elektrischen Betriebsund/oder Steuerspannungen erforderlich sind, erheblich reduziert. Für alle der vielen Arme, welche die Vorrichtung in sich vereinigt, ist nur ein einziger derartiger Anschlussbereich erforderlich, der im Allgemeinen zentral angeordnet ist. Die Vielzahl von Armen sowie deren Länge und Reichweite wird im einfachsten Falle so gewählt, dass sie den zu behandelnden Gegenstand in einer Weise umgreifen können, bei welcher die Behandlung an allen hierfür vorgesehenen Stellen stattfinden kann.According to the invention, therefore, the number of connection areas that are required to supply the device with treatment and / or operating media and to supply electrical operating and / or control voltages is considerably reduced. For all of the many arms that unite the device, only a single such connection area is required, which is generally centrally located. The plurality of arms and their length and reach is chosen in the simplest case so that they can embrace the object to be treated in a manner in which the treatment can take place at all designated places.
Diese Behandlung kann bei stehendem Gegenstand erfolgen; die erforderliche Länge der Arme ergibt sich dann aus einfachen geometrischen Überlegungen. Gegebenenfalls ist es aber auch möglich, größere Gegenstände gegenüber der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu bewegen, wodurch grundsätzlich die Länge der Arme reduziert werden kann. Es ist auch denkbar, dass bei sehr großen Gegenständen mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen eingesetzt werden, die dann jeweils eine Mehrzahl von Armen und einen dieser Mehrzahl zugeordneten Anschlußbereich aufweisen und die Behandlung des Gegenstandes unter sich aufteilen.This treatment can be done with the object standing; the required length of the arms then results from simple geometrical considerations. Optionally, it is also possible to move larger objects relative to the device according to the invention, whereby in principle the length of the arms can be reduced. It is also conceivable that at very large Objects several devices according to the invention are used, which then each have a plurality of arms and one of these plurality associated terminal area and divide the treatment of the object among themselves.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann ohne weiteres von einer einzigen Steuerung aus betrieben werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass die Arme miteinander kollidieren.A device according to the invention can easily be operated from a single control, without the risk of the arms colliding with one another.
Sie kann in sehr unterschiedlicher Weise betrieben werden: Im einfachsten Falle führen alle Behandlungseinrichtungen aller Arme dieselbe Behandlung, nur an unterschiedlichen Bereichen, des Gegenstandes aus. Es ist aber auch durchaus denkbar, dass unterschiedlichen Armen oder unterschiedlichen Gruppen von Armen unterschiedliche Funktionen zugewiesen sind. Beispielsweise können ein oder mehrere Arme den Außenbereich eines hohlen Gegenstandes behandeln, während ein oder mehrere Arme denselben Gegenstand von innen behandeln.It can be operated in very different ways: In the simplest case, all treatment facilities of all arms perform the same treatment, only on different areas of the object. But it is also conceivable that different roles or different groups of poor people have different roles. For example, one or more arms may handle the exterior of a hollow article while one or more arms handle the same article from the inside.
Beim Lackieren von Gegenständen können Gruppen von Armen gebildet werden, die in unterschiedlichen Farben lackieren. Einzelne oder mehrere Arme können auch zur Bewegung des Gegenstandes oder eines Teiles des Gegenstandes eingesetzt werden. So ist es beim Lackieren von Fahrzeugkarosserien üblich, dass beispielsweise die Front- und/oder die Heckklappe und/oder die Türen zum Lackieren geöffnet werden, eine Aufgabe, die einem oder mehreren der Arme zugewiesen werden kann.When painting objects, groups of arms can be formed that paint in different colors. Single or multiple arms may also be used to move the article or a part of the article. For example, when painting vehicle bodies, it is common for the front and / or tailgate and / or doors to be opened for painting, a task that can be assigned to one or more of the arms.
Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, die wartungsintensiven Komponenten außerhalb der Spritzkabine oder zumindest an einem leicht zugänglichen Ort unterzubringen, so dass sich eine Begehungsebene im Allgemeinen erübrigt.In a device according to the invention, it is possible to accommodate the maintenance-intensive components outside the spray booth or at least in an easily accessible location, so that a walk-in level is generally unnecessary.
Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Größe der dynamisch zu bewegenden Massen klein. Daher sind geringere Sicherheitsmaßnahmen, insbesondere auch keine so großen Sicherheitsabstände, erforderlich wie bei der Verwendung von Robotern.In a device according to the invention, the size of the masses to be moved dynamically is small. Therefore, lower safety measures, in particular not as large safety distances, required as in the use of robots.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen die Arme eine Mehrzahl von in Abstand voneinander befindlichen Kugelgelenken und zwischen den Kugelgelenken verlaufende Verbindungsstücke auf, wobei kraftbetriebene Einrichtungen vorgesehen sind, welche die beidseits der Kugelgelenke liegende Verbindungsstücke gegeneinander verschwenken können. Alle kraftbetriebenen Einrichtungen können dabei individuell von der Steuerung angesteuert werden, so dass die Arme im Bereich der Kugelgelenke nach Bedarf im Wesentlichen in beliebigen Richtungen abgeknickt werden können.In an advantageous embodiment of the invention, the arms have a plurality of spaced-apart ball joints and extending between the ball joints connecting pieces, wherein power-operated devices are provided which can pivot the lying on both sides of the ball joints connecting pieces against each other. All power-driven devices can be individually controlled by the controller, so that the arms in the ball joints can be bent as needed in substantially any direction.
Die kraftbetriebenen Einrichtungen können eine Mehrzahl von Kolben-Zylinder-Einheiten umfassen.The power operated devices may include a plurality of piston-cylinder units.
Alternativ ist es möglich, dass die kraftbetriebenen Einrichtungen eine Mehrzahl von fluidbetriebenen künstlichen Muskeln umfassen. Diese künstlichen Muskeln, wie sie beispielsweise in der DE 299 08 008 171 beschrieben sind, benötigen verhältnismäßig wenig Platz.Alternatively, it is possible for the powered devices to include a plurality of fluid-operated artificial muscles. These artificial muscles, such as those in the DE 299 08 008 171 described require relatively little space.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die kraftbetriebenen Einrichtungen jeweils zwei Motoren umfassen, mit deren Hilfe ein auf einer Seite eines Kugelgelenks liegendes Verbindungsstück um zwei senkrecht zueinander liegende Achsen gegenüber dem auf der anderen Seite des Kugelgelenks liegenden Verbindungsstück verschwenkt werden kann.Another possibility is that the power-driven devices each comprise two motors with the aid of which a lying on one side of a ball joint connector can be pivoted about two mutually perpendicular axes relative to the lying on the other side of the ball joint connector.
Besonders günstig ist diejenige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher die Arme als Rüssel ausgebildet sind, die eine Mehrzahl von Gruppen von Kammern aufweisen, die um die Mittellinie des Arms herum und in axialer Richtung nebeneinander liegend angeordnet sind und individuell durch Beaufschlagung mit einem Fluid expandierbar sind. Ein derartiger rüsselförmiger Arm ähneltfunktional einem solchen, bei dem eine große Vielzahl von Kugelgelenken in geringem Abstand voneinander vorgesehen ist. Er kann sich daher ähnlich einem Elefantenrüssel in seiner Gestalt verändern, woraus sich seine Beschreibung als ”rüsselförmig” erklärt.Particularly favorable is that embodiment of the device according to the invention, in which the arms are formed as proboscis, which have a plurality of groups of chambers, which are arranged around the center line of the arm and in the axial direction next to each other and individually expandable by exposure to a fluid are. Such a proboscis arm is similar in function to one in which a large plurality of ball joints are provided at a small distance from each other. He can therefore change in shape similar to an elephant's trunk, which explains his description as "weird-shaped".
Weitere Ausgestaltungen der kraftbetriebenen Einrichtungen sind Gegenstände der Ansprüche 7 bis 18. Welche dieser Ausgestaltungen im Einzelfall zum Einsatz kommt, entscheidet sich nach Zeckmäßigkeitsgesichtspunkten entsprechend den jeweiligen Umständen.Further embodiments of the power-operated devices are the subject matter of claims 7 to 18. Which of these embodiments is used in an individual case, decides according Zeckmäßigkeitsgesichtpoints according to the particular circumstances.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigenEmbodiments of the invention are explained below with reference to the drawing; show it
1 einen vertikalen Schnitt durch eine Spritzkabine für Fahrzeugkarosserien mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; 1 a vertical section through a spray booth for vehicle bodies with a first embodiment of a device according to the invention;
2 einen Schnitt durch die Spritzkabine der 1 gemäß der dortigen Linie II-II; 2 a section through the spray booth the 1 according to the local line II-II;
3 in vergrößertem Maßstab einen Abschnitt eines Armes der Vorrichtung der 1 und 2 im Bereich eines Gelenks nach einem ersten Ausführungsbeispiel; 3 on an enlarged scale, a portion of an arm of the device 1 and 2 in the region of a joint according to a first embodiment;
4 einen Schnitt gemäß Linie IV-IV von 3; 4 a section according to line IV-IV of 3 ;
5 eine Ansicht, ähnlich der 3, eines zweiten Ausführungsbeispieles eines Arms der Vorrichtung; 5 a view similar to the one 3 a second embodiment of an arm of the device;
6 einen Schnitt gemäß Linie VI-VI von 5; 6 a section according to line VI-VI of 5 ;
7 eine Ansicht, ähnlich den 3 und 5 eines dritten Ausführungsbeispieles eines Armes der Vorrichtung; 7 a view similar to the one 3 and 5 a third embodiment of an arm of the device;
8 einen Schnitt gemäß Linie VIII-VIII von 7; 8th a section according to line VIII-VIII of 7 ;
9 einen vertikalen Schnitt durch eine Spritzkabine für Fahrzeugkarosserien mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung; 9 a vertical section through a spray booth for vehicle bodies with a second embodiment of the device according to the invention;
10 einen Schnitt gemäß Linie X-X von 9; 10 a section along line XX of 9 ;
11 die Seitenansicht eines Abschnittes eines Armes der Vorrichtung der 9 und 10; 11 the side view of a portion of an arm of the device 9 and 10 ;
12 eine Draufsicht auf den Abschnitt des Armes von 11; 12 a plan view of the section of the arm of 11 ;
13 perspektivisch einen Ausschnitt aus einem Arm mit einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Kugelgelenks; 13 in perspective, a section of an arm with a further embodiment of a ball joint;
14 eine Seitenansicht zur 13; 14 a side view to 13 ;
15 eine weitere Seitenansicht zu 13; 15 another side view too 13 ;
16 perspektivisch einen Ausschnitt aus einem Arm mit einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Gelenks; 16 in perspective, a section of an arm with a further embodiment of a joint;
17 den Armausschnitt der 16 in anderer Perspektive; 17 the armhole of the 16 in a different perspective;
18 perspektivisch einen Ausschnitt aus einem Arm mit einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Gelenks; 18 in perspective, a section of an arm with a further embodiment of a joint;
19 den Armausschnitt der 18 in anderer Perspektive; 19 the armhole of the 18 in a different perspective;
20 perspektivisch einen Ausschnitt aus einem Arm mit einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Gelenks; 20 in perspective, a section of an arm with a further embodiment of a joint;
21 den Armausschnitt der 20 in anderer Perspektive; 21 the armhole of the 20 in a different perspective;
Zunächst wird auf die 1 und 2 Bezug genommen.First, on the 1 and 2 Referenced.
In diesen ist eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete Spritzkabine dargestellt, in welcher Fahrzeugkarosserien 2 lackiert werden können. Die Spritzkabine 1 kann dabei beliebige bekannte Bauweise besitzen. Insbesondere weist sie im oberen Bereich ein Luftplenum 3 auf, durch welches konditionierte Luft in den eigentlichen Lackierraum 4 der Spritzkabine 1 strömt. Dort nimmt diese Luft den sogenannten ”Overspray” auf, also die nicht an der Fahrzeugkarosserie 2 haftenden Lackpartikel oder -tröpfchen, und transportiert diesen nach unten durch einen den begehbaren Boden des Lackierraumes 4 bildenden Rost 5 hindurch zu geeigneten Filtern oder Auswaschungen, in denen die Luft von den Lackpartikeln oder -tröpfchen befreit wird, so dass sie gegebenenfalls nach geeigneter Rekonditionierung in das Luftplenum 3 zurückgeführt werden kann. All diese Vorgänge sind bekannt und müssen daher nicht näher beschrieben werden.In these is a total with the reference numeral 1 marked spray booth shown in which vehicle bodies 2 can be painted. The spray booth 1 can have any known construction. In particular, it has an aerial plenum at the top 3 on, by which conditioned air in the actual paint shop 4 the spray booth 1 flows. There, this air takes on the so-called "overspray", so not on the vehicle body 2 adhering paint particles or droplets, and transports this down through a walk-in floor of the painting 4 forming rust 5 through to suitable filters or washouts in which the air is freed from the paint particles or droplets, so that they may optionally after reconditioning in the air plenum 3 can be returned. All these processes are known and therefore need not be described in detail.
Im vorliegenden Zusammenhang ist es auch gleichgültig, wie die Fahrzeugkarosserien 2 in den Lackierraum 4 der Spritzkabine 1 gelangen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist in einer Seitenwand der Spritzkabine 1 eine Tür 6 vorgesehen, die zum Ein- und Ausbringen der Fahrzeugkarosserie 2 geöffnet werden kann, während des Lackiervorgangs selbst jedoch verschlossen ist. Das Ein- und Ausbringen der Fahrzeugkarosserie 2 in die zum Lackieren vorgesehene Position kann mit beliebigen Transporteinrichtungen geschehen.In the present context, it is also immaterial how the vehicle bodies 2 in the paint shop 4 the spray booth 1 reach. In the illustrated embodiment is in a side wall of the spray booth 1 a door 6 provided for the insertion and removal of the vehicle body 2 can be opened, but is closed during the painting process itself. The insertion and removal of the vehicle body 2 in the intended for painting position can be done with any transport facilities.
Alternativ ist es selbstverständlich möglich, Spritzkabinen 1 zu verwenden, die von einer Stirnseite zur anderen Stirnseite von einem Transportsystem durchtreten werden, auf denen die Fahrzeugkarosserien 2 in einer kontinuierlichen oder intermittierenden Bewegung durch den Lackierraum 4 hindurch bewegt werden.Alternatively, it is of course possible spray booths 1 to be used, which will pass from one end face to the other end face of a transport system on which the vehicle bodies 2 in a continuous or intermittent movement through the painting room 4 be moved through.
Interessant im vorliegenden Zusammenhang ist die Vorrichtung 7, mit welcher die Fahrzeugkarosserien 2 behandelt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel gehören zu den Behandlungen die Lackierung der verschiedenen Oberflächen sowie die Bewegung von Teilen der Fahrzeugkarosserie 2 bei der Vorbereitung und/oder der Durchführung des Lackiervorganges.Interesting in the present context is the device 7 with which the vehicle bodies 2 be treated. In the illustrated embodiment, the treatments include the painting of the various surfaces and the movement of parts of the vehicle body 2 during the preparation and / or execution of the painting process.
Die Vorrichtung 7 weist einen etwa in der Mitte der Spritzkabine 1 angeordneten stationären Anschlussbereich 8 auf, der im vorliegenden Falle ein zylindrisches Außengehäuse (ohne eigenes Bezugszeichen) umfasst. Von dem Anschlussbereich 8 der Vorrichtung 7 aus läuft ein stationärer Kanal 9 aus der Spritzkabine 1 heraus, über welchen dem Anschlussbereich 8 und über diesen den weiteren Teilen der Vorrichtung 7 die verschiedenen zu deren Betrieb erforderlichen Medien und Spannungen zugeführt werden. Als Medien kommen insbesondere in Frage der aufzubringende Lack, gegebenenfalls in mehreren Farben, Hydraulik- und/oder Pneumatikmedien sowie elektrischer Strom und Steuerungssignale, die von einer entsprechend programmierten Steuerung (nicht dargestellt und nicht näher beschrieben) herrühren.The device 7 has one in the middle of the spray booth 1 arranged stationary connection area 8th on, which in the present case comprises a cylindrical outer housing (without its own reference numeral). From the connection area 8th the device 7 out runs a stationary channel 9 from the spray booth 1 out over which the connection area 8th and about this the other parts of the contraption 7 the various media and voltages required for their operation are supplied. As the media are in particular in the question of the applied paint, possibly in several colors, hydraulic and / or pneumatic media and electrical power and control signals, which (not shown and not described) by a correspondingly programmed control.
Von dem Anschlussbereich 8 der Vorrichtung 7 geht, in der Draufsicht etwa sternenförmig, eine Vielzahl von Armen 10 aus, die an ihren freien Enden jeweils eine Behandlungseinrichtung 11, 12 tragen. Die meisten Behandlungseinrichtungen, die beim Ausführungsbeispiel der 1 und 2 eingesetzt sind, sind Lack-Applikationseinrichtungen 11, also Spritzpistolen oder Rotationszerstäuber, die zum Aufbringen des Lacks auf die Fahrzeugkarosserie 2 dienen und mit den entsprechenden Versorgungsleitungen, die durch die Arme 10, den Anschlussbereich 8 und den Kanal 9 laufen, verbunden sind. Einer der Arme 10, nämlich demjenigen, der in 1 am weitestens links dargestellt ist und das Bezugszeichen 10a trägt, ist mit einer Greifeinrichtung 12 ausgestattet. Diese Greifeinrichtung 12 dient dazu, vor dem Lackieren die Heckklappe 13 der Fahrzeugkarosserie 2 zu öffnen und gegebenenfalls danach auch wieder zu schließen.From the connection area 8th the device 7 is, in the plan view about a star shape, a variety of arms 10 from, at their free ends in each case a treatment facility 11 . 12 wear. Most treatment facilities, which in the embodiment of the 1 and 2 are used are paint application equipment 11 , So spray guns or rotary atomizers, for applying the paint on the vehicle body 2 Serve and with the appropriate supply lines, through the arms 10 , the connection area 8th and the channel 9 run, are connected. One of the arms 10 namely, the one who is in 1 is shown on the far left and the reference numeral 10a carries is with a gripping device 12 fitted. This gripping device 12 serves to the tailgate before painting 13 the vehicle body 2 to open and, if necessary, then close again.
Die tragenden ”Skelette” der Arme 10 der Vorrichtung haben grundsätzlich alle denselben Aufbau, wie er unter Weglassung aller Leitungen, Ventile oder sonstiger Komponenten schematisch in 1 und 2 dargestellt ist. Sie besitzen eine Vielzahl von Kugelgelenken 14, die jeweils durch starre Verbindungsstücke 15 miteinander verbunden sind. Die Größe der Kugelgelenke 14 und die Länge der Verbindungsstücke 15 kann je nach den Bedürfnissen und den Funktionen, die der jeweilige Arm 10 ausführt, variieren.The carrying "skeletons" of the arms 10 The device basically all have the same structure as it, omitting all lines, valves or other components schematically in 1 and 2 is shown. They have a variety of ball joints 14 , each by rigid connectors 15 connected to each other. The size of the ball joints 14 and the length of the connectors 15 can vary depending on the needs and features of each arm 10 executes, vary.
Mit Hilfe der Kugelgelenke 14 können die Arme 10 der Vorrichtung 7 nicht nur zweidimensional, also beispielsweise in der Ebene der 1, sondern dreidimensional, also auch aus der Ebene der 1 nach unten oder oben heraus, gekrümmt werden, so dass insgesamt eine im Raum verwundene Struktur entsteht. Alle Kugelgelenke 14 sind durch geeignete Einrichtungen angetrieben, die individuell von der oben schon erwähnten Steuerung in der zur Bearbeitung, insbesondere Lackierung, der Fahrzeugkarosserie 2 erforderlichen Weise elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch angesteuert werden können.With the help of the ball joints 14 can the arms 10 the device 7 not only two-dimensional, so for example in the plane of 1 but three-dimensional, including from the level of 1 curved downwards or upwards, so that overall creates a twisted in space structure. All ball joints 14 are driven by suitable means that individually from the above-mentioned control in the processing, in particular painting, the vehicle body 2 required manner can be controlled electrically, pneumatically or hydraulically.
Die 3 und 4 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer derartigen Einrichtung in schematischer Weise. In 3 ist in der Seitenansicht, unten, ein erstes Verbindungsstück 15a dargestellt, das über ein Kugelgelenk 14 mit einem oberen Verbindungsstück 15b verbunden ist. Das Kugelgelenk 14 umfasst eine Gelenkkugel 16, die an dem oberen Verbindungsstück 15b befestigt ist, sowie eine kugelkalottenförmige Gelenkpfanne 17, die an dem unteren Verbindungsstück 15a festgelegt ist.The 3 and 4 show a first embodiment of such a device in a schematic manner. In 3 is in the side view, below, a first connector 15a represented by a ball joint 14 with an upper connector 15b connected is. The ball joint 14 includes a joint ball 16 attached to the upper connector 15b is attached, and a spherical cap-shaped socket 17 attached to the lower connector 15a is fixed.
Von dem unteren Verbindungsstück 15a erstrecken sich in der Draufsicht der 4 in einem Winkelabstand von 90° und in der Seitenansicht der 3 unter einem spitzen Winkel nach oben divergierend vier Kolben-Zylinder-Einheiten 18, die pneumatisch oder hydraulisch betrieben sein können und, wie oben erwähnt, mit Hilfe entsprechender nicht gezeigter Ventile von der Steuerung individuell betätigbar sind. Die äußeren Enden der Kolbenstangen 18a der Kolbenzylinder-Einheiten 18 sind jeweils über eine Stange oder einen Draht 19 mit der Gelenkkugel 16 verbunden.From the lower connector 15a extend in the plan view of 4 at an angular distance of 90 ° and in the side view of 3 at an acute angle upward diverging four piston-cylinder units 18 , which may be pneumatically or hydraulically operated and, as mentioned above, with the aid of corresponding valves, not shown, are individually actuated by the controller. The outer ends of the piston rods 18a the piston cylinder units 18 are each about a rod or a wire 19 with the joint ball 16 connected.
In der Stellung des Kugelgelenkes 14, in welcher die beiden Verbindungsstück 15a, 15b geradlinig fluchten, sind alle Kolbenstangen 18a aller Kolben-Zylinder-Einheiten 18 in gleicher Weise ausgefahren, wie dies in den 3 und 4 dargestellt ist.In the position of the ball joint 14 in which the two connector 15a . 15b aligned straight line, are all piston rods 18a all piston-cylinder units 18 extended in the same way as in the 3 and 4 is shown.
Um das obere Verbindungsstück 15b gegenüber dem unteren Verbindungsstück 15a abzuwinkeln, arbeiten gegenüberliegende Kolben-Zylinder-Einheiten 18 paarweise zusammen. Werden beispielsweise die in der Ebene der 3 liegenden Kolben-Zylinder-Einheiten 18 so betätigt, dass die Kolbenstange 18a der einen Kolben-Zylinder-Einheit 18 um einen bestimmten Betrag eingefahren, die Kolbenstange 18a der gegenüberliegenden Kolben-Zylinder-Einheit 18 dagegen um den entsprechenden ausgefahren wird, so verdreht sich die Gelenkkugel 16 um eine Achse, die durch ihren Mittelpunkt geht und senkrecht auf der Zeichenebene der 3 steht. Entsprechend wird das obere Verbindungsstück 15b in der Ebene der 3 mitgeschwenkt.To the upper connector 15b opposite the lower connector 15a angle, working opposite piston-cylinder units 18 in pairs. For example, those in the level of 3 lying piston-cylinder units 18 so actuated that the piston rod 18a the one piston-cylinder unit 18 retracted by a certain amount, the piston rod 18a the opposite piston-cylinder unit 18 on the other hand, it is extended by the corresponding one, so the joint ball twists 16 around an axis that passes through its center and perpendicular to the plane of the drawing 3 stands. Accordingly, the upper connector 15b in the plane of 3 also pivoted.
Fährt dagegen die Kolbenstange 18a der in 3 auf den Betrachter zuweisenden Kolben-Zylinder-Einheit 18 um denselben Betrag ein oder aus, um den sich die Kolbenstange 18a der gegenüberliegenden, in 3 nicht sichtbaren Kolben-Zylinder-Einheit 18 bewegt, so verdreht sich die Gelenkkugel 16 um eine in 3 horizontale Achse, so dass sich das obere Verbindungsstück 15b aus der Zeichenebene der 3 heraus in einer zur Zeichenebene senkrechten Ebene verschwenkt.On the other hand, it drives the piston rod 18a the in 3 attributed to the viewer piston-cylinder unit 18 by the same amount on or off, around which the piston rod 18a the opposite, in 3 invisible piston-cylinder unit 18 moved, so twisted the ball joint 16 around one in 3 horizontal axis, so that the upper connector 15b from the drawing plane of 3 pivoted out in a plane perpendicular to the plane of the drawing.
Im Allgemeinen wird die Bewegung des in 3 oberen Verbindungsstückes 15b gegenüber dem unteren Verbindungsstück 15a eine Überlagerung der beiden oben beschriebenen Bewegungsarten sein.In general, the movement of the in 3 upper connector 15b opposite the lower connector 15a be a superposition of the two types of movement described above.
In den 5 und 6 ist eine zweite Art der Einrichtung dargestellt, die zur Bewegung eines Verbindungsstückes des Armes 10 gegenüber einem benachbarten Verbindungsstück dient. Entsprechende Teile in den 5 und 6 sind mit denselben Bezugszeichen wie in den 3 und 4 zuzüglich 100 gekennzeichnet.In the 5 and 6 a second type of device is shown, which is used to move a connecting piece of the arm 10 opposite one serves adjacent connector. Corresponding parts in the 5 and 6 are denoted by the same reference numerals as in FIGS 3 and 4 plus 100.
Auch bei dem in den 5 und 6 dargestellten Arm 110 ist an dem oberen Verbindungsstück 115b eine Gelenkkugel 116 und an dem unteren Verbindungsstück 115a eine Gelenkpfanne 117 befestigt. Statt der Kolben-Zylinder-Einheiten 18 werden bei dem Ausführungsbeispiel der 5 und 6 sogenannte ”künstliche Muskeln” 118 eingesetzt. Dabei handelt es sich um Betätigungseinrichtungen, wie sie dem Grundsatz nach in der DE 199 08 008 U1 beschrieben sind, worauf Bezug genommen wird. Vorliegend genügt zu wissen, dass die axiale Abmessung dieser Betätigungseinrichtungen 118 durch Beaufschlagung ihres Innenraumes mit einem unter Druck stehenden Fluid verändert werden kann. Diese Fluids werden individuell den ”künstlichen Muskeln” 118 über die verschiedenen Verbindungsstücke 115 zugeführt, wobei die erforderlichen nicht dargestellten Ventile entweder außerhalb der Spritzkabine 1, in dem Anschlußbereich 8 oder auch in den Verbindungsstücken 115 selbst vorgesehen sein können.Also in the in the 5 and 6 illustrated arm 110 is at the top connector 115b a joint ball 116 and at the lower connector 115a a joint socket 117 attached. Instead of the piston-cylinder units 18 be in the embodiment of the 5 and 6 so-called "artificial muscles" 118 used. These are control devices, as they are in principle in the DE 199 08 008 U1 are described, to which reference is made. In the present case it suffices to know that the axial dimension of these actuators 118 can be changed by pressurizing its interior with a pressurized fluid. These fluids are personalized to the "artificial muscles" 118 over the different connectors 115 supplied, with the required valves not shown either outside the spray booth 1 in the connection area 8th or in the connectors 115 itself can be provided.
Eine weitere Möglichkeit, wie die verschiedenen Verbindungsstücke des Armes 10 der Vorrichtung der 1 und 2 gegeneinander verschwenkt werden können, ist in den 7 und 8 dargestellt. Dort sind entsprechende Teile wie in den 3 und 4 mit denselben Bezugszeichen zuzüglich 200 gekennzeichnet.Another way, like the different connectors of the arm 10 the device of 1 and 2 can be pivoted against each other, is in the 7 and 8th shown. There are corresponding parts as in the 3 and 4 with the same reference numerals in addition 200 characterized.
In 7 sind wiederum ein unteres Verbindungsstück 215a und ein oberes Verbindungsstück 215b zu erkennen. Die Gelenkkugel 216 ist in zwei Kugelhälften 216a und 216b unterteilt. Die untere Kugelhälfte 216a ist mit dem unteren Verbindungsstück 215a verbunden. Die obere Kugelhälfte 216b lässt sich mit Hilfe eines Motors 220 gegenüber der unteren Kugelhälfte 216a um eine senkrecht zur Trennebene der beiden Kugelhälften 216a, 216b stehende und durch den Kugelmittelpunkt gehende Achse verdrehen.In 7 are in turn a lower connector 215a and an upper connector 215b to recognize. The joint ball 216 is in two hemispheres 216a and 216b divided. The lower half of the sphere 216a is with the lower connector 215a connected. The upper hemisphere 216b can be with the help of an engine 220 opposite the lower hemisphere 216a around a perpendicular to the parting plane of the two hemispheres 216a . 216b rotate the standing axle passing through the center of the ball.
Beim Ausführungsbeispiel der 7 und 8 ist das obere Verbindungsstück 215b mit der Gelenkpfanne 217 verbunden, die ihrerseits mit Hilfe eines weiteren Motors 221 um eine durch den Kugelmittelpunkt gehende und auf der ersten Achse senkrecht stehende Achse verdrehbar ist. Zwischen der oberen Kugelhälfte 216b und der Gelenkpfanne 217 besteht eine Dreh-Mitnahmeverbindung, die in der Zeichnung nicht eigens dargestellt ist und dafür sorgt, dass sich die Gelenkpfanne 217 bei der Verdrehung der oberen Kugelhälfte 216b mittels des Motors 220 mit verdreht.In the embodiment of 7 and 8th is the upper connector 215b with the socket 217 connected, in turn, with the help of another motor 221 about a passing through the ball center and perpendicular to the first axis axis is rotatable. Between the upper hemisphere 216b and the socket 217 There is a rotary driving connection, which is not specifically shown in the drawing and ensures that the joint socket 217 during the rotation of the upper half of the sphere 216b by means of the engine 220 with twisted.
Die Funktionsweise der Vorrichtung 7 ist wie folgt:
Ist die Fahrzeugkarosserie 2 durch die Tür 6 in den Lackierraum 4 eingebracht, werden die verschiedenen Arme der Vorrichtung 10 aus einer Ruheposition, welche das Einführen der Fahrzeugkarosserie 2 in den Raum oberhalb des Anschlussbereiches 8 gestattet, in ihre Arbeitspositionen gebracht. Jeder Arm 10 bewegt sich nun nach einem in der Steuerung abgelegten Programm unter entsprechender Betätigung der verschiedenen dem jeweiligen Arm zugeordneten Kugelgelenke 14. Diejenigen Arme 10, welche eine Lack-Applikationseinrichtung 11 tragen, bewegen sich so, dass die Lack-Applikationseinrichtungen 11 unter Abgabe des Lackes einen bestimmten Bereich der Fahrzeugkarosserie 2 abfahren. Einzelne dieser Arme 10 können, wie dies in 2 dargestellt ist, dabei auch in den Innenraum der Fahrzeugkarosserie 2 eingreifen.The operation of the device 7 is as follows:
Is the vehicle body 2 through the door 6 in the paint shop 4 introduced, the different arms of the device 10 from a rest position, which is the insertion of the vehicle body 2 in the room above the connection area 8th allowed to put in their working positions. Every arm 10 now moves according to a program stored in the control with appropriate actuation of the various ball joints associated with the respective arm 14 , Those arms 10 which a paint application device 11 wear, move so that the paint application equipment 11 under delivery of the paint a certain area of the vehicle body 2 depart. Single of these arms 10 can, like this in 2 is shown, while also in the interior of the vehicle body 2 intervention.
Grundsätzlich ist es möglich, dass alle Applikationseinrichtungen 11 dieselbe Farbe abgeben. Je nach Bedarf können aber auch einzelne Arme 10 oder Gruppen von Armen 10 unterschiedliche Farben auf die Fahrzeugkarosserie 2 aufsprühen. Bevor die Heckklappe 13 der Fahrzeugkarosserie 2 insbesondere auf der Unterseite lackiert wird, wird sie mit Hilfe der an dem Arm 10a befestigten Greifereinrichtung 12 angehoben, so dass alle zu lackierenden Flächen zugänglich sind.Basically, it is possible that all application facilities 11 give the same color. Depending on your needs but also individual arms 10 or groups of arms 10 different colors on the vehicle body 2 spray. Before the tailgate 13 the vehicle body 2 especially on the underside is painted, it is using the on the arm 10a attached gripper device 12 raised so that all surfaces to be painted are accessible.
Wie insbesondere der 2 zu entnehmen ist, ist im Lackierraum 4 der Spritzkabine 1 eine Spülstation in Form eines mit einem Abfluss versehenen Behälters 19 vorgesehen. Alle Lack-Applikationseinrichtungen 11 können mit Hilfe der sie tragenden Arme 10 über den Behälter 19 gefahren werden. Wenn nun zur Reinigung der Strömungswege innerhalb der Arme 10 und innerhalb der Lack-Applikationseinrichtungen 11 Lösemittel geleitet wird, wird dieses zusmmen mit den verbliebenen Lackresten über die Applikationseinrichtungen 11 in den Behälter 19 ausgesprüht und von dort aus zur Entsorgung abgezogen.How the particular 2 it can be seen in the painting room 4 the spray booth 1 a rinsing station in the form of a container provided with a drain 19 intended. All paint application equipment 11 can with the help of her arms 10 over the container 19 be driven. If now to clean the flow paths inside the arms 10 and within the paint application facilities 11 Solvent is passed, this is together with the remaining paint residues on the application equipment 11 in the container 19 sprayed out and removed from there for disposal.
In den 9 und 10 ist eine Lackierkabine dargestellt, die eine gegenüber dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufweist. Entsprechende Teile sind in den 9 und 10 mit denselben Bezugszeichen wie in den 1 und 2 zuzüglich 300 gekennzeichnet. Die Bauweise der Lackierkabine 301 selbst mit ihrem Luftplenum 303, dem Lackierraum 304 und dem begehbaren Rost 305 sowie der Tür 306 stimmt identisch mit derjenigen der 1 und 2 überein. Auch die Vorrichtung 307 der 9 und 10 besitzt einen Anschlussbereich 308, der über einen nach außen führenden Kanal 309 mit den erforderlichen Medien, Versorgungsspannungen und Steuersignalen gespeist werden kann. Erneut ist eine Mehrzahl von Armen 310 vorgesehen, die an ihren Enden entweder Lack-Applikationseinrichtungen 311 oder – im Falle des Arms 10a – eine Greifeinrichtung 312 zum Öffnen der Heckklappe 313 der Fahrzeugkarosserie 302 tragen.In the 9 and 10 a paint booth is shown, the one compared to the embodiment of 1 and 2 having modified embodiment of the device according to the invention. Corresponding parts are in the 9 and 10 with the same reference numerals as in FIGS 1 and 2 plus 300 characterized. The construction of the paint booth 301 even with her plenary 303 , the paint shop 304 and the walk-in grate 305 as well as the door 306 is identical to the one of 1 and 2 match. Also the device 307 of the 9 and 10 has a connection area 308 that has a channel leading to the outside 309 can be fed with the required media, supply voltages and control signals. Again, one is Plurality of arms 310 provided at their ends either paint application equipment 311 or - in the case of the arm 10a - A gripping device 312 for opening the tailgate 313 the vehicle body 302 wear.
Anders als die Arme 10 des Ausführungsbeispieles der 1 und 2 sind die Arme 310 jedoch nicht aus geradlinigen Verbindungsstücken mit zwischenliegenden Kugelgelenken zusammengesetzt. Vielmehr handelt es sich hierbei um dreidimensional verwindbare Betätigungsrüssel, die in ihren Bewegungsmöglichkeiten dem Rüssel eines Elefanten nachgebildet sind. Derartige Betätigungsrüssel sind aus dem Stande der Technik, beispielsweise aus der DE 10 2009 058 653 A1 oder der DE 10 2009 015 975 A1 , im grundsätzlichen Aufbau bekannt. Ihr schematischer Aufbau ist den 11 und 12 zu entnehmen. 11 zeigt dabei einen Abschnitt von der Seite, 12 die Draufsicht auf den entsprechenden Abschnitt eines Betätigungsrüssels 310.Unlike the arms 10 of the embodiment of the 1 and 2 are the arms 310 but not composed of straight connectors with intermediate ball joints. Rather, these are three-dimensionally twistable actuating trunk, which are modeled in their movement possibilities the trunk of an elephant. Such actuators are known in the art, for example from the DE 10 2009 058 653 A1 or the DE 10 2009 015 975 A1 , known in the basic structure. Their schematic structure is the 11 and 12 refer to. 11 shows a section of the page, 12 the top view of the corresponding section of an actuating spout 310 ,
Ein derartiger rüsselförmiger Arm 310 umfasst eine Mehrzahl von in Gruppen oder Paketen zusammengefassten Luftkammern 330a, 330b, 330c sowie 331a, 331b, 331c, die im Winkelabstand von 120° um die Mittellinie des Armes 310 herum sowie in Axialrichtung (Längsrichtung) des Armes 310 nebeneinander liegend gruppiert sind. Jede Gruppe dieser Luftkammern 330a, 330b, 330c und 331a, 331b, 331c lässt sich über flexible Leitungen 332, die durch den röhrenförmigen Innenraum zwischen den Luftkammern 330a, 330b, 330c, 331a, 331b, 331c geführt sind, individuell gesteuert mit Druckluft beaufschlagen. Die hierfür erforderlichen Ventile sind in den 11 und 12 nur schematisch dargestellt und mit den Bezugszeichen 333 versehen. Kurze Stichleitungen (ohne Bezugszeichen) führen von den Ventilen 333 zu den einzelnen Gruppen von Luftkammern 330a, 330b, 330c, 331a, 331b, 331c. Durch diese individuelle Beaufschlagung der verschiedenen Gruppen von Luftkammern 330a, 330b, 330c, 331a, 331b, 331c ist es möglich, lokale Verwindungen des Armes 310 nach Bedarf zu bewirken.Such a proboscis arm 310 comprises a plurality of air chambers combined in groups or packages 330a . 330b . 330c such as 331a . 331b . 331c at an angular distance of 120 ° around the center line of the arm 310 around and in the axial direction (longitudinal direction) of the arm 310 are grouped lying side by side. Each group of these air chambers 330a . 330b . 330c and 331a . 331b . 331c can be over flexible lines 332 passing through the tubular interior between the air chambers 330a . 330b . 330c . 331a . 331b . 331c are guided, act individually controlled with compressed air. The valves required for this purpose are in the 11 and 12 only shown schematically and with the reference numerals 333 Mistake. Short stub lines (without reference) lead from the valves 333 to the individual groups of air chambers 330a . 330b . 330c . 331a . 331b . 331c , By this individual admission of the different groups of air chambers 330a . 330b . 330c . 331a . 331b . 331c It is possible for local twists of the arm 310 to effect as needed.
Die Funktionsweise der Vorrichtung 307 der 9 und 10 stimmt vollständig mit derjenigen überein, die oben anhand der 1 und 2 für die Vorrichtung 7 beschrieben wurde.The operation of the device 307 of the 9 and 10 fully agrees with the one above based on the 1 and 2 for the device 7 has been described.
Nicht dargestellt in den verschiedenen Figuren sind diejenigen Baukomponenten, die zum Betrieb der verschiedenen Behandlungseinrichtungen 11; 111; 12; 112 erforderlich sind, beispielsweise die verschiedenen Versorgungsschläuche oder -leitungen sowie elektrischen Kabel. Diese werden entlang des dargestellten tragenden ”Skeletts”, ggfs. innerhalb einer schützenden Hülle, nach Zweckmäßigkeitsgesichtspunkten verlegt.Not shown in the various figures are those building components used to operate the various treatment facilities 11 ; 111 ; 12 ; 112 are required, for example, the various supply hoses or lines and electrical cables. These are laid along the illustrated supporting "skeleton", if necessary. Within a protective shell, according to expediency aspects.
Die 13 bis 21 zeigen weitere Ausführungsbeispiele von Gelenken, die in den Armen erfindungsgemäßer Vorrichtungen einesetzt werden können und die Funktion eines angetriebenen Kugelgelenks erfüllen, ohne jedoch eine Kugel im strengen geometrischen Sinne als Gelenkteil aufzuweisen.The 13 to 21 show further embodiments of joints that can be used in the arms of inventive devices and serve the function of a driven ball joint, but without having a ball in the strict geometric sense as a hinge part.
Zu erkennen in den 13 bis 15 ist ein Arm, der insgesamt das Bezugszeichen 415 trägt und beispielsweise als Ausschnitt aus einem Robotorarm gedacht werden kann. Der Arm 415 umfasst ein unteres Verbindungsstück 415a sowie ein oberes Verbindungsstück 415b, die über ein Gelenk 414 miteinander verbunden sind. Wenn vorliegend von ”oben” und ”unten” gesprochen wird, so sind hierunter nur die Verhältnisse in der Zeichnung gemeint. Die tatsächliche Lage im praktischen Einsatz kann natürlich anders sein.To recognize in the 13 to 15 is an arm, the overall reference numeral 415 carries and can be thought of as a section of a robot arm, for example. The arm 415 includes a lower connector 415a and an upper connector 415b that have a joint 414 connected to each other. In the present case, when we speak of "above" and "below", this only means the relationships in the drawing. The actual situation in practical use can of course be different.
Das Gelenk 414 hat, wie erwähnt, die Funktion eines Kugelgelenks. Dies bedeutet, dass die Verbindungsstücke 415a, 415b innerhalb gewisser bauartbedingter Grenzen in allen Winkeln zueinander verschwenkt werden können; die möglichen Schwenkbewegungen lassen sich als Überlagerung aus Verschwenkungen um zwei senkrecht zueinander stehende Achsen verstehen. Das Gelenk 414 ist darüber hinaus in dem Sinn ”angetrieben”, dass die Verschwenkungen der beiden Verbindungsstücke 415a, 415b gegeneinander durch Antriebselemente bewirkt werden können, die auf engstem Raum im Bereich des Gelenks 414 selbst angeordnet sind.The joint 414 has, as mentioned, the function of a ball joint. This means that the connectors 415a . 415b can be pivoted in all angles to each other within certain design limits; the possible pivoting movements can be understood as a superposition of pivoting about two mutually perpendicular axes. The joint 414 is also "driven" in the sense that the pivoting of the two connectors 415a . 415b can be effected against each other by drive elements, which in a confined space in the region of the joint 414 are arranged themselves.
Der genaue Aufbau des Gelenks 414 ist wie folgt:
An das obere Ende des unteren Verbindungsstücks 415a ist eine Gabel 422 angeformt, die symmetrisch zur Mittelebene des unteren Verbindungsstücks 415a insgesamt vier in der Seitenansicht kreisbogenförmige, paarweise parallel zueinander verlaufende, plattenförmige Gabelelemente 422a bis 422d umfasst. Zwischen den gegenüberliegenden Gabelelementen 422a, 422b bzw. 422c, 422d sind in Winkelabständen zueinander insgesamt vier Rollen 423a bis 423d gelagert. Eine dieser Rollen 423, nämlich die Rolle 423a, ist durch einen Elektromotor 424 angetrieben. Außerdem sind in den oberen Endbereichen der Gabel 422 jeweils über Winkel 425 insgesamt vier Führungsrollen 426 in jeweils zwei Paaren gelagert, deren Funktion weiter unten deutlich wird und deren Achsen senkrecht zu den Achsen der benachbarten Rollen 423 stehen.The exact structure of the joint 414 is as follows:
To the upper end of the lower connector 415a is a fork 422 formed symmetrically to the center plane of the lower connector 415a a total of four in the side view circular arc, in pairs parallel to each other, plate-shaped fork elements 422a to 422d includes. Between the opposite fork elements 422a . 422b respectively. 422c . 422d are in angular distances from each other a total of four roles 423a to 423d stored. One of these roles 423 namely the role 423a , is by an electric motor 424 driven. In addition, in the upper end of the fork 422 each over angle 425 a total of four guide rollers 426 stored in two pairs, whose function is clear below and their axes perpendicular to the axes of the adjacent roles 423 stand.
Ein Zwischenteil, das insgesamt mit dem Bezugszeichen 427 versehen ist, umfasst ein plattenförmiges Antriebsteil 428 mit einer Antriebsfläche 429, die in der Seitenansicht kreisbogenförmig ist. Tatsächlich erstreckt sich die Antriebsfläche 429 über einen nahezu vollständigen Kreis und ist nur durch einen Schlitz 430 unterbrochen, dessen Funktion weiter unten beschrieben wird. Die Antriebsfläche 429 liegt an den vier Rollen 423a bis 423d reibschlüssig an. Erkennbar kann also das Zwischenteil 427 durch Betätigung des Motors 424 und die Wirkung der angetriebenen Rolle 423a um eine Achse verdreht werden, die senkrecht auf der durch die vier Rollen 423a bis 423d aufgespannten Ebene steht und deren Lage innerhalb der Ebene durch die Position dieser Rollen 423a bis 423b definiert ist. Die Führungsrollen 426 liegen an den gegenüberliegenden Seitenflächen des Antriebsteiles 428 an und führen dieses entsprechend ihrer Bezeichnung.An intermediate part, the whole with the reference numeral 427 is provided, comprises a plate-shaped drive part 428 with a drive surface 429 , which is circular arc in the side view. In fact, the drive surface extends 429 over an almost complete circle and is only through a slot 430 interrupted, whose function is described below. The drive surface 429 is due to the four roles 423a to 423d frictionally engaged. Recognizable, so the intermediate part 427 by operating the motor 424 and the effect of the driven roller 423a be twisted about an axis perpendicular to the through the four rollers 423a to 423d spanned level and their location within the plane by the position of these roles 423a to 423b is defined. The leadership roles 426 lie on the opposite side surfaces of the drive part 428 and carry this according to their name.
Das Zwischenteil 427 umfasst neben dem Antriebsteil 428, mit diesem starr oder gar einstückig verbunden, eine weitere Gabel 431, die ähnlich wie die Gabel 422 kreisbogenförmige, sich paarweise gegenüberliegende Gabelelemente 431a bis 431d aufweist. Zwischen den Gabelelementen 431a bis 431d sind wiederum Rollen 432a bis 432d in Winkelabständen zueinander gelagert, wobei in diesem Falle die Rolle 432d durch einen Elektromotor 433 angetrieben ist. Auch an der Gabel 431 sind über Winkel 434 insgesamt vier Führungsrollen 460 gelagert, die sich jeweils paarweise gegenüberstehen und deren Achsen jeweils senkrecht auf den Achsen der benachbarten Rollen 432 stehen. Der Sinn dieser Führungsrollen 460 wird weiter unten deutlich.The intermediate part 427 includes next to the drive part 428 connected to this rigid or even in one piece, another fork 431 similar to the fork 422 arcuate, in pairs opposite fork elements 431a to 431d having. Between the fork elements 431a to 431d are in turn roles 432a to 432d mounted at angular intervals to each other, in which case the role 432d by an electric motor 433 is driven. Also on the fork 431 are over angles 434 a total of four guide rollers 460 mounted, which face each other in pairs and their axes each perpendicular to the axes of the adjacent rollers 432 stand. The meaning of these leadership roles 460 will be clear below.
An das untere Ende des oberen Verbindungsstückes 415b ist eine Antriebsplatte 435 angeformt, die mit einer kreisbogenförmigen Antriebsfläche 436 versehen ist. Das untere Ende des oberen Verbindungsstückes 415b mit der Antriebsplatte 435 ist so in den Schlitz 430 des Zwischenteils 427 eingeführt, dass die Antriebsfläche 436 der Antriebsplatte 435 reibungsschlüssig an den Rollen 432a bis 432d anliegt. Gleichzeitig berühren die Führungsrollen 460 die gegenüberliegenden Seitenflächen der Antriebsplatte 435.To the lower end of the upper connector 415b is a drive plate 435 molded, with a circular arc drive surface 436 is provided. The lower end of the upper connector 415b with the drive plate 435 is so in the slot 430 of the intermediate part 427 introduced that drive surface 436 the drive plate 435 frictionally connected to the rollers 432a to 432d is applied. At the same time, the guide rollers touch 460 the opposite side surfaces of the drive plate 435 ,
Es ist ersichtlich, dass durch Betätigung des Elektromotors 433 über die angetriebene Rolle 432d das obere Verbindungsstück 415b um eine Achse verschwenkt werden kann, die senkrecht auf der durch die vier Rollen 432a bis 432d aufgespannten Ebene steht und deren Position in dieser Ebene durch die Anordnung der Rollen 432a bis 432d definiert ist.It can be seen that by actuation of the electric motor 433 about the driven roller 432d the upper connector 415b can be pivoted about an axis perpendicular to the through the four rollers 432a to 432d spanned level is and their position in this level by the arrangement of roles 432a to 432d is defined.
Insgesamt ist also das obere Verbindungsstück 415b mittels des beschriebenen Gelenkes 414 um zwei senkrecht zueinander stehende Achsen gegenüber dem unteren Verbindungsstück 415a verschwenkbar und ist somit in der Lage, die Funktion eines angetriebenen Kugelgelenks auszuüben.Overall, so the upper connector 415b by means of the described joint 414 around two mutually perpendicular axes relative to the lower connector 415a pivotable and thus is able to perform the function of a driven ball joint.
In den 16 und 17 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines angetriebenen Gelenkes dargestellt, welches dem oben anhand der 13 bis 15 beschriebenen ähnlich ist. Entsprechende Teile sind daher dort mit demselben Bezugszeichen zuzüglich 100 gekennzeichnet.In the 16 and 17 a further embodiment of a driven joint is shown, which the above with reference to 13 to 15 is similar. Corresponding parts are therefore marked there with the same reference sign plus 100.
Auch der in den 16 und 17 dargestellte Arm 515 umfasst ein unteres Verbindungsstück 515a und ein oberes Verbindungsstück 515b, die durch ein Gelenk 514 um zwei senkrecht zueinander stehende Achsen verschwenkbar verbunden sind.Also in the 16 and 17 illustrated arm 515 includes a lower connector 515a and an upper connector 515b passing through a joint 514 are pivotally connected about two mutually perpendicular axes.
Am oberen Ende des unteren Verbindungsstücks 515a befindet sich, starr verbunden oder einstückig, eine Gabel 522. In den oberen Endbereichen der beiden Gabelarme 522a, 522b ist mittels Gelenkzapfen 537 ein Zwischenteil 527 verschwenkbar gelagert. Das Zwischenteil 527 seinerseits weist ähnlich wie das Zwischenteil 427 der 13 bis 15 ein in der Seitenansicht durch einen nahezu geschlossenen Kreis begrenztes Antriebsteil 528 mit einer kreisbogenförmigen Antriebsfläche 529 auf. Die Antriebsfläche 529 ist wiederum durch einen Schlitz 530 unterbrochen. Auf Abflachungen 529a, 529b der Antriebsfläche 529 sind die gegenüberliegenden Enden eines Antriebsriemens 538 befestigt. Der Antriebsriemen 538 ist um eine Antriebsrolle 539 geführt, die von einem an dem Schenkel 522a der Gabel 522 befestigten Elektromotor 524 angetrieben ist. Der Antriebsriemen 538 ist in geeigneter Weise gespannt, beispielsweise durch geeignete Positionierung des Elektromotors 524.At the upper end of the lower connector 515a is rigidly connected or in one piece, a fork 522 , In the upper end areas of the two fork arms 522a . 522b is by means of pivot pin 537 an intermediate part 527 pivoted. The intermediate part 527 in turn, similar to the intermediate part 427 of the 13 to 15 a limited in the side view by a nearly closed circuit drive part 528 with a circular arc drive surface 529 on. The drive surface 529 is again through a slot 530 interrupted. On flats 529a . 529b the drive surface 529 are the opposite ends of a drive belt 538 attached. The drive belt 538 is a drive roller 539 led by one on the thigh 522a the fork 522 fixed electric motor 524 is driven. The drive belt 538 is suitably tensioned, for example by suitable positioning of the electric motor 524 ,
Das Zwischenteil 527 besitzt ein kastenartiges, nach oben und unten offenes Teil 531, welches in gewisser Weise der Gabel 431 der 13 bis 15 entspricht. Die gegenüberliegenden Stirnflächen 531a, 531b dieses kastenartigen Teils 531 sind mittels der Gelenkzapfen 537 verschwenkbar an den Schenkeln 522a, 522b der Gabel 522 befestigt.The intermediate part 527 has a box-like, up and down open part 531 which, in a sense, is the fork 431 of the 13 to 15 equivalent. The opposite faces 531a . 531b this boxy part 531 are by means of the pivot pin 537 swiveling on the thighs 522a . 522b the fork 522 attached.
Die oben beschriebene Bauweise ist also so, dass durch Bestromung des Elektromotors 524 über die angetriebene Rolle 539 und aufgrund des Antriebsriemens 538 das Zwischenteil 527 um die Achse verschwenkt werden kann, die durch die beiden Gelenkzapfen 537 vorgegeben ist.The construction described above is thus such that by energizing the electric motor 524 about the driven roller 539 and because of the drive belt 538 the intermediate part 527 can be pivoted about the axis, passing through the two pivot pins 537 is predetermined.
Am unteren Ende des oberen Verbindungsstückes 515b sind in diesem Falle zwei parallele, in der Seitenansicht einen nahezu geschlossenen Kreis bildende Platten 535a, 535b angeformt, von denen im dargestellten Ausführungsbeispiel nur eine, nämlich diejenige mit dem Bezugszeichen 535b, als Antriebsplatte verwendet wird. Auf deren kreisbogenförmiger Antriebsfläche 536 sind in der Nähe des unteren Endes des oberen Verbindungsstücks 515b die beiden Enden eines Antriebsriemens 540 befestigt. Dieser Antriebsriemen 540 ist um eine Antriebsrolle geschlungen, welche in der Zeichnung nicht erkennbar, da durch die Seitenwände des kastenartigen Teils 531 verdeckt, ist. Dieses Antriebsrad wird durch einen Elektromotor 533 angetrieben. Der Antriebsriemen 540 ist in geeigneter Weise gespannt, beispielsweise durch entsprechende Positionierung des Elektromotors 533.At the lower end of the upper connector 515b are in this case two parallel, in the side view of a nearly closed circle forming plates 535a . 535b molded, of which in the illustrated embodiment, only one, namely the one with the reference numeral 535b , is used as a drive plate. On the circular arc-shaped drive surface 536 are near the lower end of the upper connector 515b the two ends of a drive belt 540 attached. This drive belt 540 is wrapped around a drive roller, which is not in the drawing recognizable because through the side walls of the box-like part 531 is covered. This drive wheel is powered by an electric motor 533 driven. The drive belt 540 is stretched in a suitable manner, for example by appropriate positioning of the electric motor 533 ,
Die die unteren Enden des oberen Verbindungsstücks 515b bildenden Platten 535a, 535b sind durch Gelenkzapfen 541 (vgl. 17) an den gegenüberliegenden Seitenwänden des kastenartigen Teils 531 verschwenkbar gelagert, wobei die durch die beiden Gelenkzapfen 541 definierte Achse senkrecht auf der durch die beiden Gelenkzapfen 537 definierten Achse steht.The lower ends of the upper connector 515b forming plates 535a . 535b are through pivot pins 541 (see. 17 ) on the opposite side walls of the box-like part 531 pivotally mounted, which by the two pivot pins 541 defined axis perpendicular to the through the two pivot pins 537 defined axis stands.
Die Anordnung ist offensichtlich so, dass durch Betätigung des Elektromotors 533 über das nicht dargestellte Antriebsrad und mit Hilfe des Antriebsriemens 540 das obere Verbindungsstück 515b um die durch die Schwenkzapfen 541 definierte Achse verschwenkt werden kann.The arrangement is obviously such that by operation of the electric motor 533 via the drive wheel, not shown, and with the aid of the drive belt 540 the upper connector 515b around the through the pivot pin 541 defined axis can be pivoted.
Insgesamt erfüllt also auch das in den 16 und 17 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Gelenks 514 diejenige eines angetriebenen Kugelgelenks.Overall, so also in the 16 and 17 illustrated embodiment of a joint 514 that of a powered ball joint.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel, das demjenigen der 16 und 17 weitgehend entspricht, ist in den 18 und 19 dargestellt. Entsprechende Teile erhalten dasselbe, jedoch erneut um 100 erhöhte Bezugszeichen wie in den 16 und 17.Another embodiment, that of the 16 and 17 is largely equivalent, is in the 18 and 19 shown. Corresponding parts receive the same, but again increased by 100 reference numerals as in 16 and 17 ,
Wiederzuerkennen sind das untere Verbindungsstück 615 mit der daran starr befestigten Gabel 622, das kastenförmige Zwischenteil 627, das mittels Gelenkzapfen 637 an den Schenkeln 622a, 622b der Gabel 622 verschwenkbar angelenkt ist, das obere Verbindungsstück 615b mit den das untere Ende bildenden, parallelen in der Seitenansicht nahezu kreisförmigen Platten 635a, 635b, das mittels Gelenkzapfen 642 an dem Zwischenteil 627 verschwenkbar befestigt ist.Recognize are the bottom connector 615 with the fork rigidly attached 622 , the box-shaped intermediate part 627 , by means of pivot pin 637 on the thighs 622a . 622b the fork 622 pivoted hinged, the upper connector 615b with the bottom end forming, parallel in the side view almost circular plates 635a . 635b , by means of pivot pin 642 at the intermediate part 627 is pivotally mounted.
Das Antriebsteil 628 des Zwischenteils 627 ist beim Ausführungsbeispiel der 18 und 19 an der Außenseite des kastenartigen Teils 631, fest mit diesem verbunden, angebracht. Die kreisbogenförmige Antriebsfläche 629 trägt eine Aussenverzahnung 642, die mit einem in dem Schenkel 622a der Gabel 622 gelagerten Ritzel 643 kämmt. Das Ritzel 643 wird von dem Elektromotor 624 angetrieben. Aufgrund der Bauweise ist es also möglich, durch Betätigung des Elektromotors 624 über das Ritzel 643 und die Aussenverzahnung 642 das gesamte Zwischenteil 627 um die Achse zu verdrehen, die durch die Gelenkzapfen 637 definiert ist.The drive part 628 of the intermediate part 627 is in the embodiment of 18 and 19 on the outside of the box-like part 631 firmly attached to it. The arcuate drive surface 629 carries an external toothing 642 with one in the thigh 622a the fork 622 stored pinion 643 combs. The pinion 643 is from the electric motor 624 driven. Due to the design, it is therefore possible by operating the electric motor 624 over the pinion 643 and the external teeth 642 the entire intermediate part 627 to twist around the axle, passing through the pivot pins 637 is defined.
An der Außenfläche der Platte 635b am unteren Ende des oberen Verbindungsstücks 615b ist eine in der Seitenansicht kreisrunde Antriebsplatte 644 drehschlüssig angebracht, die ihrerseits eine Außenverzahnung 645 trägt. Diese Außenverzahnung 645 kämmt mit einem Ritzel 646, das in einer Seitenwand des kastenartigen Teils 631 des Zwischenteils 627 gelagert ist und durch einen Elektromotor 633 angetrieben ist. Durch Betätigung des Elektromotors 633 kann somit über das Ritzel 646 die Antriebsplatte 644 und damit das gesamte obere Verbindungsstück 615b um die Achse verschwenkt werden, die durch die Gelenkzapfen 641 definiert ist und senkrecht zu derjenigen Achse steht, die durch die Gelenkzapfen 637 vorgegeben ist.On the outer surface of the plate 635b at the lower end of the upper connector 615b is a circular in the side view drive plate 644 mounted rotationally, in turn, an external toothing 645 wearing. This external toothing 645 combs with a pinion 646 placed in a side wall of the box-like part 631 of the intermediate part 627 is stored and by an electric motor 633 is driven. By operation of the electric motor 633 can thus over the pinion 646 the drive plate 644 and thus the entire upper connector 615b to be pivoted about the axis passing through the pivot pin 641 is defined and perpendicular to the axis that passes through the pivot pin 637 is predetermined.
Insgesamt lässt sich also auch durch das Gelenk 614 die Funktion eines angetriebenen Kugelgelenks erzielen.Overall, so can also be through the joint 614 achieve the function of a powered ball joint.
In den 20 und 21 ist schließlich ein letztes Ausführungsbeispiel eines angetriebenen Gelenks 714 dargestellt, das demjenigen der 18 und 19 außerordentlich ähnlich ist. Erneut werden daher entsprechende Teile mit demselben Bezugszeichen, gegenüber den 18 und 19 jedoch erneut um 100 erhöht, gekennzeichnet. Es genügt, nachfolgend die Unterschiede zwischen dem Ausführungsbeispiel der 20 und 21 und demjenigen der 18 und 19 zu beschreiben.In the 20 and 21 is finally a last embodiment of a driven joint 714 represented that of the 18 and 19 is extraordinarily similar. Again, therefore, corresponding parts with the same reference numerals, compared to 18 and 19 but again increased by 100, marked. It suffices, below the differences between the embodiment of 20 and 21 and that of the 18 and 19 to describe.
Beim Ausführungsbeispiel der 20 und 21 ist das Antriebsteil 728, welches an dem kastenartigen Teil 731 des Zwischenteils 727 starr befestigt ist, etwas größer ausgebildet und trägt keine Außenverzahnung. Stattdessen ist das Antriebsteil 728 mit einem kreisbogenförmigen Schlitz 747 versehen, dessen radial außenliegende Begrenzungsfläche eine Verzahnung 748 aufweist. Diese Verzahnung 748 ist es, die mit einem von dem Elektromotor 724 angetriebenen Ritzel 743 kämmt.In the embodiment of 20 and 21 is the driving part 728 which is attached to the box-like part 731 of the intermediate part 727 rigidly mounted, slightly larger and does not bear external teeth. Instead, the driving part 728 with a circular arc-shaped slot 747 provided, the radially outer boundary surface a toothing 748 having. This gearing 748 is it with one of the electric motor 724 driven pinion 743 combs.
In entsprechender Weise ist eine der beiden Platten 735a, 735b am unteren Ende des oberen Verbindungsstücks 715b dadurch als Antriebsplatte 735b ausgebildet, dass sie einen kreisbogenförmigen Schlitz 750 aufweist, der an seiner radial außenliegenden Begrenzungsfläche eine Verzahnung 751 aufweist. Diese Verzahnung 751 kämmt mit einem von einem Elektromotor 733 angetriebenen Ritzel, das in den 20 und 21 nicht erkennbar ist.Correspondingly, one of the two plates 735a . 735b at the lower end of the upper connector 715b as a drive plate 735b formed to have a circular arc slot 750 has, at its radially outer boundary surface a toothing 751 having. This gearing 751 meshes with one of an electric motor 733 driven pinion, which in the 20 and 21 is not recognizable.
Die Verzahnungen 748 und 751 werden hier aufgrund ihrer Lage innerhalb des Teils, in dem sie sich befinden, als ”Innenverzahnungen” bezeichnet.The gears 748 and 751 are referred to herein as "internal gears" due to their location within the part in which they are located.
Durch Bestromung der Elektromotoren 724 und 733 lässt sich somit das obere Verbindungsstück 715b gegenüber dem unteren Verbindungsstück 715a um zwei senkrecht zueinander stehende Achsen verschwenken, die einerseits durch die Gelenkzapfen 737 und andererseits die Gelenkzapfen 741 definiert sind.By energizing the electric motors 724 and 733 thus leaves the upper connector 715b opposite the lower connector 715a around two perpendicular to each other Axes pivot, on the one hand by the pivot pin 737 and on the other hand, the pivot pins 741 are defined.
Selbstverständlich wäre es auch möglich, nicht die radial außen liegenden sondern die radial innenliegenden Begrenzungsflächen der Schlitze 747 bzw. 750 mit den entsprechenden Verzahnungen zu versehen.Of course, it would also be possible, not the radially outer but the radially inner boundary surfaces of the slots 747 respectively. 750 provided with the appropriate teeth.
Ebenfalls möglich wäre es, die verschiedenen Antriebsarten, die oben anhand der 13 bis 21 beschrieben wurden, auch zu ”mischen”, also beispielsweise eine Außenverzahnung mit einer Innenverzahnung oder einen Riemen mit einer Verzahnung oder auch eine angetriebene, auf einer Fläche eines Antriebsteils abrollende Antriebsrolle mit Riemen oder Verzahnungen nach Bedarf zu kombinieren.It would also be possible, the different types of drive, the above based on the 13 to 21 have been described, even to "mix", so for example, an external toothing with an internal toothing or a belt with a toothing or a driven, rolling on a surface of a drive part drive roller with belts or gears to combine as needed.
Statt Riemen können auch andere flexible Antriebsmittel, z. B. Zahnriemen, Ketten oder Seile, zur Anwendung kommen.Instead of belts, other flexible drive means, for. As timing belt, chains or ropes, are used.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE 29908008171 [0018] DE 29908008171 [0018]
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DE 19908008 U1 [0060] DE 19908008 U1 [0060]
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DE 102009058653 A1 [0068] DE 102009058653 A1 [0068]
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DE 102009015975 A1 [0068] DE 102009015975 A1 [0068]
