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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht Priorität auf die am 10. September 2012 eingereichte Vorläufige US-Patentanmeldung, Serien-Nr. 61/698 952, deren gesamte Offenlegung hiermit durch Verweis an dieser Stelle enthalten ist. Diese Anmeldung beansprucht außerdem Priorität auf die am 5. Oktober 2012 eingereichte Vorläufige US-Patentanmeldung, Serien-Nr. 61/710 096, deren gesamte Offenlegung hiermit durch Verweis an dieser Stelle enthalten ist.
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese Erfindung betrifft Lackierroboter und spezieller Roboter, die in einer Lackierkabine verwendet werden.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Lackierkabinen in Ausführung nach bisherigem Stand der Technik sind bekannt. Eine typische Lackierkabine bekannter Ausführung, die zum Lackieren der Außenflächen von Fahrzeugkarosserien sowohl im Stetigförderersystem als auch in einem System mit Haltepunktstationen verwendet wird, enthält eine Umfassung, in der eine Vielzahl Lackier- und Öffner-Roboter, die auf deren Umfang angeordnet sind, untergebracht ist. Diese Roboter können auf dem Fußboden, an der Wand oder auf Schienen montiert werden. Die Lackierroboter tragen entweder Sprühpistolen oder rotierende Auftragsvorrichtungen (Tauchglockenapparate), die zerstäubten Lack auf die Fahrzeugkarosserie richten.
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Eine neu hergestellte Kraftfahrzeugkarosserie wird typischerweise mit den eingebauten Türen lackiert. Während des Lackiervorgangs werden die Türen aus einer geschlossenen Stellung in eine geöffnete Stellung bewegt, um das Lackieren eines Innenraums der Kraftfahrzeugkarosserie zu erleichtern. Die Türen werden in die geschlossene Stellung zurückgeführt, wenn das Lackieren des Innenraums der Kraftfahrzeugkarosserie abgeschlossen ist. Öffner-Roboter, die als Besonderheit ein am Ende eines Gelenkarms angeordnetes, speziell angepasstes Werkzeug aufweisen, werden typischerweise eingesetzt, um die Türen beim Öffnungs- und Schließvorgang zu ergreifen und zu bewegen. Motorhaube und Heckklappe/Kofferraumdeckel des Autos können auch an der Kraftfahrzeugkarosserie angebracht werden und müssen ebenfalls während des Lackiervorgangs, ähnlich den Türen, geöffnet und geschlossen werden.
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Die Lackier- und Öffnerroboter in der Ausführung nach bisherigem Stand der Technik sind an sich schon sehr kostspielig und schränken die visuelle Erreichbarkeit zu der Kabine ein. Zum Beispiel erfordern fest am Boden montierte Roboter nach bekannter Ausführung eine erhebliche Kabinenmodifizierung beim Einbau in vorhandene Lackierkabinen, zunehmende Einbauzeit und -kosten und benötigen mehr Kabinenlänge und -breite. Fest am Boden montierte Roboter machen außerdem häufiges Reinigen aufgrund des nach unten gerichteten Zuges von Überspritzfarbnebel erforderlich, der die Ansammlung von Farbe auf Arm und Fundament des Roboters verursacht, was zu höheren Wartungs- und Reinigungskosten führt. Des Weiteren werden oft zusätzliche Roboterbereiche benötigt, weil ein Lackierroboter nicht alle lackierbaren Oberflächen auf einer Seite des Gegenstands im Wesentlichen erreichen kann und ein Öffner nicht in der Lage ist, alle zu öffnenden Flächen zu erreichen, und es ihnen deshalb an der Ersatzfähigkeit für einen außer Betrieb befindlichen Roboter mangelt. Wenn ein Roboter außer Betrieb ist, geht die gesamte Lackierkabine außer Betrieb, was Verzögerungen und Kosten für Ausfallzeiten verursacht.
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Den fest am Boden montierten Robotern bekannter Ausführung fehlt es ebenfalls an Flexibilität. Fehlende Flexibilität ist oftmals ein Ergebnis der fest am Boden montierten Roboter in Ausführung nach bisherigem Stand der Technik mit Roboterarmen, die unterteilt sind, um nur um sechs eigene Drehachsen zu rotieren. Die an einem Klemmenende dieser sechsachsigen Roboter angeordneten Endeffektorwerkzeuge können nur in der Lage sein, bestimmte Positionen und Ausrichtungen innerhalb der Arbeits-Hüllkurve zu erreichen, indem eine begrenzte Anzahl von Strukturen der Glieder des Roboterarms genutzt wird, und in vielen Fällen es nur eine Struktur erlaubt, dass das Endeffektorwerkzeug zu einer bestimmten Position und Ausrichtung gelangt. Diese begrenzten Strukturen können problematisch werden, wenn eine gewünschte Position und Ausrichtung des Endeffektorwerkzeugs zu den sechsachsigen Robotern bekannter Ausführung führt, die störend auf andere in der Lackierkabine enthaltene Roboter oder Komponenten einwirken. Um gegen diese fehlende Flexibilität anzugehen, werden sechsachsige Roboter in vielen Lackierkabinen in Ausführung nach bisherigem Stand der Technik um einen zusätzlichen Freiheitsgrad ergänzt, indem sie auf ein geradliniges Schienensystem gestellt werden. Diese Schienensysteme können unangemessen kostspielig und raumbegrenzend sein. Schienengebundene Roboter bekannter Ausführung erfordern außerdem eine Schiene, auf der entlang sich die Roboter bewegen können, um ein bewegliches Fördergerät zu verfolgen. Die Schienenachse des Roboters erfordert Türen an jedem Ende der Kabine. Die Achse des Mittelstücks des Roboters erfordert einen zusätzlichen (zusätzliche) Sicherheitsbereich(e) an den Enden der Sprühkabine, und die Schienengehäuse der fest am Boden montierten Roboter gehen zu weit in den Laufgangraum hinein und tragen zu erheblichen Kosten bei.
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Deshalb ist es wünschenswert, ein Lackiergerät und ein Lackiersystem bereitzustellen, das Roboter in effizienter und kostenwirksamer Art und Weise nutzt, die Verschwendung von Farbe verringert, in der Lackierkabine wenig Raum (Länge und Breite) einnimmt und in vorhandenen Lackierkabinen eingebaut werden kann, ohne dass eine bedeutende Modifizierung der Kabine erforderlich ist.
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Eine Verbesserung der oben beschriebenen Lackiersysteme ist in dem
US-Patent, Nr. 7 650 852 , offenbart. In diesem Patent wird ein Gerät zum Lackieren von Gegenständen beschrieben, das eine erhöhte Rohrrahmenschiene umfasst, an der ein vierachsiger Roboterarm mit einer Lackauftragvorrichtung angebracht ist. Der Roboter ist an einem Träger befestigt, der sich längs der Schiene bewegt, was eine Lackierung der Oberseite und/oder Seite einer Fahrzeugkarosserie erlaubt. Durch die Schiene hindurch können Stromleitungen und Fluidleitungen an den Roboter herangeführt werden. Zwei solche Schienen und mehrere Roboter können als ein Modul zum Einbau in einer neuen oder einer bestehenden Lackierkabine kombiniert werden.
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Es gibt jedoch noch immer den Wunsch, die Größe der Lackierkabine noch mehr dadurch zu verringern, dass die Notwendigkeit für ein geradliniges Schienensystem zur translatorischen Bewegung der Roboter in eine gewünschte Position und Ausrichtung ausgeschlossen wird.
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ABRISS DER ERFINDUNG
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung und mit dieser im Einklang stehend wurde überraschend ein redundanter Roboter in einem Roboterlackiersystem gefunden, der die Größe von Lackierkabinen wesentlich verringert. Nach der vorliegenden Erfindung ermöglicht ein Lackierroboter mit redundanten Freiheitsgraden die Verringerung einer Kabinengröße, indem die verwendbare Hüllkurve des Roboters vergrößert wird. Die redundante Achse wird genutzt, um bei Betrieb der Lackierroboter Hindernissen, der Fahrzeugkarosserie und den Öffner-Robotern auszuweichen.
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Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft einen redundanten Roboter zur Durchführung eines Arbeitsgangs an einem Werkstück in einer Lackierkabine, umfassend: einen Träger, der in festgelegter Position einer Seite der Bewegungsstrecke des Werkstücks durch die Lackierkabine benachbart angebracht ist; und einen am Träger befestigten, gelenkigen redundanten Roboterarm zur Durchführung des Arbeitsgangs am Werkstück. Der Träger kann auf einer vertikalen Säule montiert sein, die der Seite der Bewegungsstrecke benachbart positioniert ist. Der redundante Roboterarm kann ein siebenachsiger Lackierroboterarm sein, der eine zwischen einer Schulterdrehachse und einer Ellbogendrehachse positionierte redundante Drehachse enthält, wobei eine erste Drehachse und die Schulterdrehachse senkrecht verlaufen und sich schneiden. Der siebenachsige Lackierroboterarm umfasst ein äußeres Armteil, das eine erste äußere und eine zweite äußere Verlängerung aufweist, wobei ein erstes Ende der ersten äußeren Verlängerung mit einem inneren Armteil des siebenachsigen Lackierroboterarms verbunden ist und ein zweites Ende der ersten äußeren Verlängerung mit einem ersten Ende der zweiten äußeren Verlängerung zur selektiven Einstellung einer Winkelausrichtung zwischen der ersten und der zweiten äußeren Verlängerung und zum Festlegen der ausgewählten Winkelausrichtung als eine statische Verbindung dazwischen einstellbar verbunden ist. Die einstellbare Verbindung zwischen der ersten äußeren Verlängerung und der zweiten äußeren Verlängerung erlaubt es, dass eine Längsachse der zweiten äußeren Verlängerung von einer Längsachse des inneren Armteils versetzt wird. Ein inneres Armteil des siebenachsigen Lackierroboterarms kann eine winklige Längsachse besitzen. Der siebenachsige Lackierroboterarm kann einen Lackierzeilen-Schlauchstrang mit einem Teil enthalten, der sich über zwei Achsen des siebenachsigen Roboterarms erstreckt und von dem siebenachsigen Lackierroboterarm abgenommen wird, wobei die zwei Achsen eine Hüftgelenkachse und eine Schulterachse oder eine redundante Achse und eine Ellbogenachse sind. Der Schlauchstrang kann einen Teil besitzen, der durch das Innere des siebenachsigen Lackierroboterarms zwischen der Schulterachse und der redundanten Achse geführt wird und aus einer Vielzahl von Lackierzeilen gebildet sein kann, die in einer Spiralwindung zusammen geführt werden.
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Der redundante Roboterarm kann ein fünfachsiger Öffner-Roboterarm sein, der drei parallele, drehbar verbundene Gelenke und ein dazugehöriges Öffnerwerkzeug zum Öffnen von zumindest einer öffnenden Verkleidung des Werkstücks umfasst. Die drei parallelen Gelenke sind in Richtung einer Drehachse der Gelenke voneinander versetzt. Der redundante Roboter kann einen gemeinsamen Träger umfassen, um daran einen oder mehrere Roboterarme oder Öffnungsvorrichtungen zu installieren.
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In einer Ausführungsform umfasst ein Roboterlackiersystem zum Lackieren einer Fahrzeugkarosserie, die öffnende Tür-, Motorhauben- und Wagenbodenverkleidungen aufweist, eine Vielzahl vertikaler Säulen, die auf gegenüber liegenden Seiten der Bewegungsstrecke einer Fahrzeugkarosserie durch eine Lackierkabine angeordnet sind. Das System umfasst des Weiteren ein erstes Paar von sechs- oder siebenachsigen Lackierroboterarmen, die an einem ersten Paar der Säulen zum Lackieren einer ersten außenseitigen Schicht auf der Fahrzeugkarosserie befestigt sind; vier siebenachsige Lackierroboterarme, die jeweils an einer der vier Säulen zum Lackieren eines Innenraums der Fahrzeugkarosserie befestigt sind; und ein zweites Paar von sechs- oder siebenachsigen Lackierroboterarmen, die an einem zweiten Paar der Säulen zum Lackieren einer zweiten außenseitigen Schicht auf der Fahrzeugkarosserie befestigt sind.
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BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die oben erwähnten Vorteile sowie andere Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich dem Fachmann ohne weiteres aus der folgenden ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform bei Betrachtung angesichts der begleitenden Zeichnungen, in denen:
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1 die Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Lackierroboters mit redundanten Freiheitsgraden ist;
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2A die Vorderansicht einer linksgängigen Bauform des Lackierroboters mit redundanten Freiheitsgraden von 1 ist;
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2B die Vorderansicht einer rechtsgängigen Bauform des Lackierroboters mit redundanten Freiheitsgraden von 1 ist;
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3A die Vorderansicht eines äußeren Armteils des Lackierroboters von 1 mit einer ersten einstellbaren Struktur ist;
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3B die Vorderansicht eines äußeren Armteils des Lackierroboters von 1 mit einer zweiten einstellbaren Struktur ist;
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3C die Vorderansicht eines äußeren Armteils des Lackierroboters von 1 mit einer dritten einstellbaren Struktur ist;
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4A eine perspektivische Ansicht des Lackierroboters von 1 ist, die einen Schlauchstrang darstellt, der sich über eine Hüftgelenkachse und eine Schulterachse des Lackierroboters erstreckt;
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4B eine perspektivische Ansicht des Lackierroboters von 1 ist, die einen ersten Befestigungspunkt und einen zweiten Befestigungspunkt des Schlauchstrangs von 4A darstellt;
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4C eine perspektivische Ansicht des Lackiererroboters von 1 ist, die einen dritten Befestigungspunkt und einen vierten Befestigungspunkt des Schlauchstrangs von 4A darstellt;
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4D eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines Teils des Schlauchstrangs von 4A ist, die den Schlauchstrang mit einer Anordnung einer Spiralwindung zeigt;
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5 die perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Tür-Öffnerroboters ist;
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6 die perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Motorhauben-Wagenboden-Öffnerroboters ist;
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7A eine Draufsicht ist, die einen Zustand der Behinderung eines dreigelenkigen Roboterarms bekannter Ausführung mit einem Fahrzeug zeigt;
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7B eine Draufsicht ist, die den Tür-Öffnerroboter von 5 zeigt, der einem Behinderungszustand mit einem Fahrzeug aus dem Wege geht;
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8A die Draufsicht einer Lackierkabine in einer Ausführung nach bisherigem Stand der Technik ist, bei der ein Schienensystem genutzt wird;
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8B die Draufsicht einer erfindungsgemäßen Lackierkabine ist, die eine Größenreduzierung im Vergleich zur Lackierkabine bekannter Ausführung von 8A darstellt;
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9 die perspektivische Darstellung einer anderen Bauform der Lackierkabine von 8B ist;
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10 die perspektivische Ansicht eines zweiarmigen Roboters mit einem gemeinsamen Träger ist, der den Motorhauben-Wagenboden-Öffnerroboter von 6 und den Roboterarm mit redundanten Freiheitsgraden von 1 einschließt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Die folgende ausführliche Beschreibung und angefügte Zeichnungen beschreiben und veranschaulichen verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung. Beschreibung und Zeichnungen dienen dazu dem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung herzustellen und zu verwenden, und sind nicht dazu beabsichtigt, den Umfang der Erfindung in irgendeiner Weise zu beschränken. Hinsichtlich der offen gelegten Verfahren sind die dargestellten Schritte beispielhafter Natur, und somit ist keine Reihenfolge der Schritte notwendig oder entscheidend.
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1 ist die Vorderansicht eines erfindungsgemäßen siebenachsigen Lackierroboters 20. Der siebenachsige Lackierroboter 20 schließt eine redundante Drehachse ein, die eine Größenreduzierung der Kabine durch Vergrößerung der nutzbaren Hüllkurve des Roboters ohne Verwendung eines Schienensystems möglich macht. Die redundante Achse ermöglicht es, dass der siebenachsige Lackierroboter 20 Hindernissen in einer Lackierkabine wie ein Werkstück und Öffnervorrichtungen für Verkleidungen aus dem Weg geht, wenn der siebenachsige Lackiererroboter 20 für gewünschte Positionen und Ausrichtungen betätigt wird. Ähnlich erlaubt die redundante Achse die Verwendung der fünfachsigen Tür- und Motorhauben-Wagenboden-Öffner ohne eine Schiene.
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Der siebenachsige Lackierroboter 20 ist ein siebenachsiger Gelenkroboterarm, der auf einem modularen Träger 21 montiert wird und für verschiedene Einbaupositionen anpassungsfähig ist wie zum Beispiel Wandmontage oder Überkopfmontage. In 1 ist der modulare Träger 21 zur Befestigung an einer vertikalen Fläche (nicht gezeigt) wie einer Lackierkabinenwand oder einem vertikalen Pfosten oder Säule, die in einer Lackierkabine verwendet werden, ausgerichtet. Die Montageanordnung des in 1 gezeigten siebenachsigen Lackierroboters 20 wird als eine umgekehrte Montageanordnung betrachtet, weil der siebenachsige Lackierroboter 20 sich von dem modularen Träger 21 nach unten erstreckt.
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Wie in 1 gezeigt wird, ist der siebenachsige Lackierroboter 20 mit dem modularen Träger 21 zur Rotation des siebenachsigen Lackierroboters 20 um eine erste Drehachse A1, die auch als „Hüftgelenkdrehachse” bezeichnet wird, drehbar verbunden. Die erste Drehachse A1 ist als eine vertikal ausgerichtete Drehachse dargestellt, die es dem Roboterarm 20 ermöglicht, in einer horizontal ausgerichteten Ebene in einer ersten Drehrichtung R1 zu rotieren. Eine zweite Drehachse A2, die auch als „Schulterdrehachse” bezeichnet wird, liegt senkrecht zu der ersten Drehachse A1, schneidet sie und erstreckt sich quer zu dieser, was eine Drehbewegung des Roboterarms 20 längs einer vertikalen Ebene in einer zweiten Drehrichtung R2 gemäß 1 zulässt. Es soll verständlich werden, dass sich in den ersten und zweiten Drehachsen A1, A2 unterschiedliche Einbauanordnungen ergeben werden, die andere räumliche Ausrichtungen als die in 1 gezeigten haben werden.
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Ein erster oder innerer Armteil 22 des siebenachsigen Lackierroboters 20 ist an dessen einem ersten Ende mit dem modularen Träger 21 zur Rotation um die zweite Drehachse A2 drehbar verbunden. Der innere Armteil 22 weist allgemein eine bogenförmige oder winklige zweiteilige Konstruktion auf, um linksgängige und rechtsgängige Bauformen sowie optimierte Reichweite des siebenachsigen Lackierroboters 20 zur Verfügung zu stellen. Gemäß 1 umfasst der innere Armteil 22 eine erste innere Verlängerung 22A und eine zweite innere Verlängerung 22B. Ein erstes Ende der ersten inneren Verlängerung 22A ist mit dem modularen Träger 21 an der zweiten Drehachse A2 drehbar verbunden, während ein zweites Ende der ersten inneren Verlängerung 22A statisch an einem ersten Ende der zweiten inneren Verlängerung 22B befestigt ist. Eine Längsachse der zweiten inneren Verlängerung 22B ist bezüglich einer Längsachse der ersten inneren Verlängerung 22A winklig angeordnet, was eine Versetzung der zweiten inneren Verlängerung 22B relativ zu dem modularen Träger 21 bewirkt. Die Versetzung zwischen der zweiten inneren Verlängerung 22B und dem modularen Träger 21 ermöglicht es, dass der innere Armteil 22 einen weiteren Drehbereich um den modularen Träger 21 überdeckt, ohne dass der innere Armteil 22 den modularen Träger 21 behindert oder mit diesem kollidiert.
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Ein zweites Ende der zweiten inneren Verlängerung 22B ist um eine dritte Drehachse A3 mit einem ersten Ende einer Ellbogenkomponente 23 drehbar verbunden, was eine Rotation in einer dritten Drehrichtung R3 zulässt. Gemäß 1 schneidet die dritte Drehachse A3 sowohl die erste Drehachse A1 als auch die zweite Drehachse A2 an der zwischen dem inneren Armteil 22 und dem modularen Träger 21 ausgebildeten drehbaren Verbindung. Die Ellbogenkomponente 23 verbindet den inneren Armteil 22 mit einem zweiten oder äußeren Armteil 24. Die Ellbogenkomponente 23 bildet eine drehbare Verbindung zwischen dem inneren Armteil 22 und dem äußeren Armteil 24 um eine vierte Drehachse A4, die auch als Ellbogendrehachse bekannt ist und eine Rotation in einer vierten Drehrichtung A4 zulässt. Die zwischen der Ellbogenkomponente 23 und der zweiten inneren Verlängerung 22B des inneren Armteils 22 ausgebildete dritte Drehachse A3 fluchtet quer zur vierten Drehachse A4 und schneidet diese.
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Der äußere Armteil 24 ist an einem ersten Ende davon mit einem zweiten Ende der Ellbogenkomponente 23 zur Rotation um die vierte Drehachse A4 angebracht. Der äußere Armteil 24 ist modular und enthält eine erste äußere Verlängerung 24A und eine zweite äußere Verlängerung 24B. Ein erstes Ende der ersten äußeren Verlängerung 24A ist mit einem zweiten Ende der Ellbogenkomponente 23 an der vierten Drehachse A4 drehbar verbunden, während ein zweites Ende der ersten äußeren Verlängerung 24A mit einem ersten Ende der zweiten äußeren Verlängerung 24B einstellbar verbunden ist. Die zwischen der ersten äußeren Verlängerung 24A und der zweiten äußeren Verlängerung 24B ausgebildete verstellbare Verbindung ermöglicht es, dass eine Längsachse der zweiten äußeren Verlängerung 24B auf verschiedene Winkelausrichtungen bezüglich einer Längsachse der ersten äußeren Verlängerung 24A selektiv eingestellt wird. Es soll verständlich werden, dass, sobald die einstellbare Verbindung zwischen der ersten äußeren Verlängerung 24A und der zweiten äußeren Verlängerung 24B gebildet ist, die Verbindung festgelegt wird, um eine statische Verbindung zu bilden, und die ersten und zweiten Verlängerungen 24A, 24B gezwungen werden, sich während einer Handhabung des siebenachsigen Lackierroboters 20 im Einklang zu bewegen. Zum Beispiel können die Verlängerungen 24A und 24B zur selektiven Einstellung des Winkels drehbar verbunden und mit einer ringförmigen Anordnung von Löchern versehen werden, um Befestigungsmittel zur Fixierung des ausgewählten Winkels aufzunehmen.
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Die einstellbare Verbindung ermöglicht es, die zweite äußere Verlängerung 24B in vielen unterschiedlichen Anordnungen im Verhältnis zur ersten äußeren Verlängerung 24A zu befestigen oder zu verriegeln, um links- und rechtsgängige Anordnungen (gemäß 2A bzw. 2B) und andere kinematische Stellungen und Armgrößen (gemäß 3A, 3B und 3C) zuzulassen. Die erste äußere Verlängerung 24A bildet eine Versetzung der zweiten äußeren Verlängerung 246 im Verhältnis zu der Ellbogenkomponente 23 und dem inneren Armteil 22, indem die Fähigkeiten „naher Erreichbarkeit” des äußeren Armteils 24 verbessert werden. Die Fähigkeit naher Erreichbarkeit des äußeren Armteils 24 bezieht sich auf den äußeren Armteil 24, auf Bereiche der Arbeitshüllkurve des siebenachsigen Lackierroboters 20 zugreifen zu können, die dem modularen Träger 21 benachbart angeordnet sind. Wie es oben erläutert und in 3A, 3B und 3C dargestellt ist, kann eine Bedienperson des siebenachsigen Lackierroboters 20 die Position der ersten äußeren Verlängerung 24A im Verhältnis zur zweiten äußeren Verlängerung 24B auswählen, um eine Gesamtlänge des siebenachsigen Lackierroboters 20, einen Bewegungsbereich des äußeren Armteils 24 im Verhältnis zum inneren Armteil 22 sowie eine Versetzung der zweiten äußeren Verlängerung 24B im Verhältnis zum inneren Armteil 22 zu verändern. Diese Einstellbarkeit des äußeren Armteils 24 unterstützt die Bedienperson beim Konfigurieren des siebenachsigen Lackierroboters 20 für Aufgaben, die wechselnde Armlängen oder Ausrichtungen erfordern können, um entweder spezielle Teile eines Arbeitsgegenstandes zu erreichen oder um Hindernisse (einschließlich Komponenten des siebenachsigen Lackierroboters 20 selbst) zu umgehen, die sich dem siebenachsigen Lackierroboter 20 entgegenstellen können, während versucht wird, die spezielle Aufgabe zu erfüllen.
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Eine Handgelenkkomponente 25 ist mit einem zweiten Ende der vierten Verlängerung 24B des äußeren Armteils 24 an einer fünften Drehachse A5 drehbar verbunden, was eine Rotation in einer fünften Drehrichtung R5 zulässt. Die fünfte Drehachse A5 fluchtet parallel zu einer Längsachse der vierten Verlängerung 24B des äußeren Armteils 24. Die Handgelenkkomponente 25 besteht aus einem ersten Handgelenksegment 25A, einem zweiten Handgelenksegment 25 und einem dritten Handgelenksegment 25C. Ein erstes Ende des ersten Handgelenksegments 25A ist drehbar mit dem zweiten Ende der vierten Verlängerung 24B zur Rotation um die fünfte Drehachse A5 verbunden, während ein zweites Ende des ersten Handgelenksegments 25A mit einem ersten Ende des zweiten Handgelenksegments 25B zur Rotation in einer sechsten Drehrichtung R6 um eine sechste Drehachse A6 drehbar verbunden ist. Die sechste Drehachse A6 ist im Verhältnis zu der fünften Drehachse A5 winklig angeordnet, womit bewirkt wird, dass das zweite Handgelenksegment 25B und das dritte Handgelenksegment 25C im Verhältnis zur vierten Verlängerung 24B des äußeren Armteils 24 während einer Drehung des zweiten Handgelenksegments 25B um die sechste Drehachse A6 kippt. Aus diesem Grund kann die sechste Drehachse A6 als eine „Drehkippachse” bezeichnet werden.
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Ein zweites Ende des zweiten Handgelenksegments 25B ist mit einem ersten Ende des dritten Handgelenksegments 25C um eine siebente Drehachse A7 drehbar verbunden, die eine Rotation in einer siebenten Drehrichtung R7 zulässt. Die siebente Drehachse A7 fluchtet, so dass sie im Verhältnis zu der sechsten Drehachse A6 winklig und zu der fünften Drehachse A5 parallel und versetzt angeordnet ist. An einem zweiten Ende des dritten Handgelenksegments 25C ist eine Farbauftragsvorrichtung 26 befestigt. Es soll verständlich werden, dass die Farbauftragsvorrichtung zum Beispiel jeder Typ einer geeigneten Farbauftragsvorrichtung einschließlich einer Glockenauftragsvorrichtung für kreisförmige Sprühmuster oder üblichen Sprühpistole sein kann. Es soll außerdem verständlich werden, dass anstelle einer Farbauftragsvorrichtung 26 eine beliebige Anzahl von Komponenten an dem zweiten Ende des dritten Handgelenksegments 25C wie ein Schweißwerkzeug, ein Greifwerkzeug, ein Haltewerkzeug, usw. abhängig von der gewünschten Anwendung des siebenachsigen Lackierroboters 20 befestigt werden können. Folglich soll auch verständlich werden, dass die Farbauftragsvorrichtung 26 oder jedes andere Endeffektor-Roboterwerkzeug an dem dritten Handgelenksegment 25C entfernbar befestigt werden kann, um sich auf die von dem siebenachsigen Lackierroboter 20 auszuführenden unterschiedlichen möglichen Aufgaben einzustellen.
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Wie oben beschrieben wird, ist der siebenachsige Lackierroboter 20 mit sieben getrennten Drehachsen A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7 zur Rotation in sieben Drehrichtungen R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 versehen. Weil der siebenachsige Lackierroboter 20 für die an einem körperfernen Ende des siebenachsigen Lackierroboters 20 angeordnete Farbauftragsvorrichtung 26 nur sechs Drehachsen benötigt, um eine gewünschte Position und Ausrichtung innerhalb der Arbeits-Hüllkurve des siebenachsigen Lackierroboters 20 zu erreichen, bewirkt die Hinzufügung einer siebenten Drehachse, dass der siebenachsige Lackierroboter 20 eine redundante Drehachse besitzt. Der siebenachsige Roboterarm 20 weicht von herkömmlichen sechsachsigen Robotern wegen der Ergänzung der dritten Rotationsachse A3 zwischen der zweiten Drehachse A2 (der Schulterdrehachse) und vierten Drehachse A4 (der Ellbogendrehachse) ab. Folglich wird die dritte Drehachse A3 als eine redundante Drehachse betrachtet.
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Robotersysteme mit einer redundanten Drehachse sind geeignet, die Anordnung der Roboterarmkomponenten zwischen dem Ausgangspunkt des Roboterarms und dem Endeffektor-Werkzeug des Roboterarms zu verändern, ohne die Position und Ausrichtung des Endeffektor-Werkzeugs des Roboterarms zu verändern. Folglich ermöglicht das Hinzufügen einer redundanten Drehachse (der dritten Drehachse A3) eine veränderliche Positionierung des inneren Armteils 22, der Ellbogenkomponente 23, des äußeren Armteils 24 und der Handgelenkkomponente 25, während die Farbauftragsvorrichtung 26 in einer festgelegten Position und Ausrichtung verbleibt. Die Fähigkeit der Komponenten 22, 23, 24, 25 des siebenachsigen Lackierroboters 20, in mehreren abwechselnden Anordnungen positioniert und ausgerichtet zu werden, macht es möglich, den siebenachsigen Lackierroboter 20 zu konfigurieren, um Hindernissen aus dem Weg zu gehen und Teile eines Werkstücks zu erreichen, was mit einem herkömmlichen stationären sechsachsigen Roboter nicht möglich wäre. Diese Flexibilität wiederum ermöglicht es, den siebenachsigen Lackierroboter 20 in einer Weise zu installieren, indem räumliche Einschränkungen und Bedarf an mehreren sechsachsigen Robotern zur Erreichung einer speziellen Aufgabe gemäßigt sind.
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4A–4D zeigen ein Verfahren zur Verlegung von Lackierzeilen, um eine Kabinengrößenreduzierung zu erreichen. Eine Vielzahl von Lackierzeilen wird zusammen mit einer Spiralwindung verlegt, um einen wie in 4D dargestellten Schlauchstrang 27 zu bilden. Die Windung der den Schlauchstrang 27 bildenden Lackierzeilen hält die zusammen angeordneten Lackierzeilen bei einer Bewegung des siebenachsigen Lackierroboters 20. Der Schlauchstrang 27 ist an ausgewählten Stellen an dem siebenachsigen Lackierroboter 20 befestigt, damit der siebenachsige Lackierroboter 20 seinen gesamten Bewegungsbereich beibehalten kann. Typischerweise ist der Schlauchstrang 27 an einer dem modularen Träger 21 benachbarten, vertikal angeordneten Fläche wie einer Wand der Lackierkabine oder einer Säule angebracht und geht von dieser aus. Es soll jedoch verständlich werden, dass der Schlauchstrang 27 bei Bedarf von dem modularen Träger 21 oder einer beliebigen anderen in der Lackierkabine enthaltenen Komponente herrühren kann. Wie in 4B gezeigt wird, ist ein erster Befestigungspunkt 81 des Schlauchstrangs 27 mit dem siebenachsigen Lackierroboter 20 auf dem inneren Armteil 22 des siebenachsigen Lackierroboters 20 angeordnet. Die Position des ersten Befestigungspunktes 81 ermöglicht das Abnehmen des Schlauchstrangs 27 sowohl von dem Roboterarm 20 als auch von der vertikal angeordneten Fläche, von der der Schlauchstrang 27 herkommt, der sich über zwei Drehachsen des siebenachsigen Lackierroboters 20, die erste Drehachse A1 und die zweite Drehachse A2, erstreckt.
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Sobald der Schlauchstrang 27 auf den siebenachsigen Lackierroboter 20 am ersten Befestigungspunkt 81 trifft, kann der Schlauchstrang 27 durch das Innere des inneren Armteils 22 verlegt werden, bis er an einem zweiten Befestigungspunkt 82, wie in 4C gezeigt, austritt. Anschließend erstreckt sich der Schlauchstrang 27 von dem zweiten Befestigungspunkt 82 weg, um wiederum ungehindert von dem siebenachsigen Lackierroboter 20 abgenommen zu werden, und überspannt zwei zusätzliche Drehachsen, die dritte Drehachse A3 und die vierte Drehachse A4. Der Schlauchstrang 27 wird dann mit dem siebenachsigen Lackierroboter 20 wiederum an einem dritten Befestigungspunkt 83, der sich auf dem äußeren Armteil 24 befindet, befestigt. Sobald der Schlauchstrang 27 mit dem äußeren Armteil 24 an dem dritten Befestigungspunkt 83 befestigt ist, kann der Schlauchstrang 27 dann durch das Innere des äußeren Armteils 24 zu der Handgelenkkomponente 25 verlegt werden. Die Handgelenkkomponente 25 ist so gestaltet, dass der Schlauchstrang 27 durch das Innere der ersten, zweiten und dritten Handgelenksegmente 25A, 25B, 25C geführt werden kann, was eine Verlegung des Schlauchstrangs 27 im Innern des siebenachsigen Lackierroboters 20 zulässt, während die fünften, sechsten und siebenten Drehachsen A5, A6, A7 überspannt werden. Der Schlauchstrang 27 endet dann an der Farbauftragsvorrichtung 26.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Reduzierung der Größe einer Lackierkabine umfasst eines oder mehrere der nachstehend beschriebenen Merkmale. Als ein System wird ein Werkstück wie eine Fahrzeugkarosserie von einer Vielzahl von Robotern lackiert. Dieser Lackiervorgang kann zum Beispiel mit einem ersten äußeren Anstrich, anschließend einem inneren Anstrich und dann einem zweiten äußeren Anstrich durchgeführt werden. Während der inneren Bearbeitung hat der erste äußere Anstrich Zeit, sich blitzartig zu bewegen. Die Lackierroboter umfassen die siebenachsigen Lackierroboter 20, die für den inneren Lackierprozess umgekehrt angebracht sind. Für den äußeren Anstrich werden sechs- oder siebenachsige wandmontierte Roboter verwendet. Zur Unterstützung der Lackierroboter, innen liegende Teile eines Fahrzeugs zu erreichen, die zu lackieren sind, werden Tür- und Motorhauben-Wagenboden-Öffner genutzt.
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5 ist die perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Türöffner-Roboters 50. Der Türöffner-Roboter 50 ist ein dreigelenkiger paralleler Roboterarm, der zum Öffnen einer Türverkleidung eines Fahrzeugs verwendet wird, um Erreichbarkeit zum Innern der Fahrzeugkarosserie zum Aufbringen eines Anstrichs darauf zu ermöglichen. Der Türöffner-Roboterarm besitzt einen Träger 51 zur Befestigung an einer vertikalen Fläche wie einer Wand der Lackierkabine oder einer vertikal angeordneten Säule. Ein Innengelenk 52 besitzt ein erstes Ende, das mit dem Träger 51 zur Rotation um eine erste vertikale Drehachse drehbar verbunden ist. Diese erste vertikale Drehachse ersetzt die Schiene in der bekannten Ausführung. Ein zweites Ende des Innengelenks 52 ist drehbar mit einem ersten Ende eines Mittelgelenks 53 zur Drehung um eine zweite vertikale Drehachse verbunden. Ein zweites Ende des Mittelgelenks 53 ist drehbar verbunden mit einem ersten Ende eines Außengelenks 54 zur Drehung um eine dritte vertikale Drehachse. Wie in 5 gezeigt wird, ist das Mittelgelenk 53 unter dem Innengelenk 52 vertikal versetzt, während das Außengelenk 54 unter dem Mittelgelenk 51 vertikal versetzt ist. Es soll jedoch verständlich werden, dass eine beliebige Anordnung von Versetzungen zwischen den Gelenken 52, 53, 54 genutzt werden kann, den Motorhauben-Wagenboden-Öffnungsroboter 50 besser anzuordnen, um Hindernissen aus dem Weg zu gehen und wiederum potenziell die Größe einer Lackierkabine zu reduzieren. Ein zweites Ende des Außengelenks 54 ist mit einem Türöffnerwerkzeug 55 verbunden, das verwendet wird, um durch ein Türfenster eines Fahrzeugs 31 zu gelangen (7B), um die Tür zur Auftragung eines Anstrichs auf das Innere des Fahrzeugs 51 zu öffnen. Das Türöffnerwerkzeug 55 enthält des Weiteren eine vierte Drehachse und eine fünfte Drehachse, die bewirken, dass der Türöffnerroboter 50 ein 5-achsiger Roboter ist.
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6 ist die perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Motorhauben-Wagenboden-Öffnerroboters 60. Der Motorhauben-Wagenboden-Öffnerroboter 60 ist allgemein ein dreigelenkiger paralleler Roboterarm, der zum öffnen einer Motorhaube, eines Wagenbodens oder Kofferraums einer Fahrzeugkarosserie genutzt wird, um Erreichbarkeit zum Innenraum der Fahrzeugkarosserie zum Auftragen eines Anstrichs darauf zu ermöglichen. Der Motorhauben-Wagenboden-Öffnerroboter 60 besitzt einen Träger 61 zur Befestigung an einer vertikal angeordneten Fläche wie einer Wand einer Lackierkabine oder einer vertikal angeordneten Säule. Ein erstes Gelenk 62 weist ein erstes Ende auf, das mit dem Träger 61 zur Rotation um eine erste vertikale Drehachse drehbar verbunden ist. Diese erste Drehachse ersetzt die Schiene im Stand der Technik. Ein zweites Ende des ersten Gelenks 62 ist mit einem ersten Ende eines zweiten Gelenks 63 zur Rotation um eine zweite vertikale Drehachse drehbar verbunden. Ein zweites Ende des zweiten Gelenks 63 ist an einem ersten Ende eines dritten Gelenks 64 zur Rotation um eine dritte vertikale Drehachse befestigt. Das dritte Gelenk 64 erstreckt sich vertikal nach unten in einer Richtung parallel zur dritten vertikalen Drehachse. Ein zweites Ende des dritten Gelenks 64 ist drehbar verbunden mit einem ersten Ende eines vierten Gelenks 65 um eine vierte Drehachse, wobei die vierte Drehachse quer zu der dritten vertikalen Drehachse ausgerichtet ist. Ein zweites Ende des vierten Gelenks 65 ist mit einem Motorhauben-Wagenboden-Öffnerwerkzeug 66 um eine fünfte Drehachse drehbar verbunden, wobei die fünfte Drehachse parallel zu der vierten Drehachse und versetzt dazu verläuft. Das Motorhauben-Wagenboden-Öffnerwerkzeug 66 enthält einen Haken 67, der an einem körperfernen Ende davon angeordnet ist. Das Motorhauben-Wagenboden-Öffnerwerkzeug 66 wird zum Öffnen einer Motorhaube oder eines Kofferraums eines Fahrzeugs verwendet.
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Wie in 5 und 6 gezeigt wird, nutzen der Türöffner-Roboter 50 und der Motorhauben-Wagenboden-Öffnerroboter 60 jeweils drei getrennte, vertikal fluchtende Drehachsen, um die Endeffekt-Werkzeuge 55, 66 der Öffnerroboter 50, 60 zu einer gewünschten Position entlang einer horizontal ausgerichteten Ebene zu bewegen. Das bedeutet, dass jeder der Öffnerroboter 50, 60 drei Freiheitsgrade besitzt, um die Endeffektwerkzeuge 50, 66 entlang zweier ebener Translationsgrößen translatorisch zu bewegen. Folglich schließt jeder der Türöffner-Roboter 50 und der Motorhauben-Wagenboden-Öffnerroboter 60 eine redundante Drehachse ein. Diese Redundanz ermöglicht es, Hindernissen ohne die kostspielige schwerfällige Schiene der Lackierkabinen in bekannter Ausführung aus dem Weg zu gehen. Der Türöffner-Roboter 50 kann eine Reichweite besitzen, die einem herkömmlichen zweigelenkigen Türöffner-Roboterarm 70 (7A) entspricht, der zwei vertikal ausgerichtete Drehachsen aufweist, wenn eine Tür der Fahrzeugkarosserie 31 geöffnet wird. Wie in 7B gezeigt wird, weicht der Türöffner-Roboterarm 50 auch einem Behinderungszustand mit einer Fahrzeugkarosserie 31 aus, was üblich ist, wenn der zweigelenkige Türöffner-Roboterarm 70 gemäß 7A genutzt wird. Zusätzlich kann die Eliminierung der Schiene größere Flexibilität dort ermöglichen, wo die Öffnerarme 50, 60 angeordnet sind, einschließlich auf einer Säule oder einem gemeinsamen modularen Träger 21, und erhöht angeordnet über, unter oder neben den anderen in der Lackierkabine enthaltenen Robotern. Es soll verständlich werden, dass alle dieser gleichen Fähigkeiten auf den Motorhauben-Wagenboden-Öffnerroboter 60 außerdem auf den Türöffner-Roboter 50 zutreffen.
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8A ist die Draufsicht einer typischen Lackierkabine 30 in Ausführung nach bisherigem Stand der Technik, die ein Schienensystem nutzt, während 8B eine Draufsicht ist, die eine Längenreduzierung von 44% zum Beispiel einer erfindungsgemäßen Lackierkabine 40 zeigt. Die typische Lackierkabine 30 bekannter Ausführung besitzt eine Länge von ungefähr 24,70 m (81 ft). Die Fahrzeugkarosserie 31 tritt am linken Ende der Kabine 30 ein und erhält einen ersten Farbanstrich auf der Außenfläche und der Innenfläche von einer Vielzahl sechs- und siebenachsiger Lackierroboter 34 im Zusammenwirken mit einer Vielzahl von Tür- und Motorhauben-Wagenboden-Öffnern 35, die alle auf Schienen 36 in einem ersten Abschnitt 32 der Kabine angebracht sind. Die Fahrzeugkarosserie 31 erhält einen zweiten Farbanstrich auf der Außenfläche von einer weiteren Vielzahl Lackierroboter 34, die auf Schienen 36 in einem zweiten Abschnitt 32 am rechten Ende der Kabine 30 montiert sind. Es soll verständlich werden, dass durch die Anbringung der verschiedenen Robotertypen auf einer Bewegung übertragbaren Schiene eine zusätzliche Achse hinzugefügt wird, an der entlang sich die Roboter bewegen können, was einen zusätzlichen Freiheitsgrad für jeden Roboter ergibt. Das Hinzufügen des Schienensystems kann jedoch zu einer Verlängerung der Lackierkabine 30 führen. Dies tritt auf, weil in vielen Fällen einer der längs des Schienensystems hin und her bewegbaren Roboter in verschiedene Positionen entlang der Schiene versetzt werden können muss, um an Teile der Fahrzeugkarosserie zu gelangen. Alternativ dazu könnte der Roboter in eine gewünschte Position entlang der Schiene für das an einem körperfernen Ende des Roboterarms angeordnete Endeffektwerkzeug versetzt werden müssen, um eine gewünschte Position und Ausrichtung zu haben, ohne dass der restliche Roboter auf die Fahrzeugkarosserie 31 oder andere Komponenten der Lackierkabine 30 störend einwirkt. In jedem Fall kann die Ergänzung des Schienensystems zu einer größeren Länge der Lackierkabine 30 führen, was mit jedem Roboter verbunden ist, der längs des Schienensystems hin und her bewegbar ist, wodurch eine Erhöhung der Gesamtlänge der Lackierkabine 30 verursacht wird.
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Die erfindungsgemäße Kabine 40 reduzierter Länge hat eine Länge von etwa 13,7 m (45 ft) wie es in 8B gezeigt wird. Die Fahrzeugkarosserie 31 tritt an dem linken Ende der Kabine 40 ein und erhält einen ersten Farbanstrich auf der Außenseite in einem ersten Abschnitt 42 an einem linken Ende oder Eintrittsende der Kabine von einem Paar sechsachsiger Lackierroboter 6. Die sechsachsigen Lackierroboter 6 sind den oben erwähnten, siebenachsigen Lackierrobotern 20 bis auf den Ausschluss der redundanten dritten Drehachse A3 ähnlich. Die sechsachsigen Lackierroboter 6 können eher als die siebenachsigen Lackierroboter 20 genutzt werden, weil Türen, Motorhaube und Kofferraum der Fahrzeugkarosserie 31 noch nicht geöffnet wurden, indem ein von sechsachsigen Lackierrobotern 6 zu umgehendes potenzielles Hindernis ausgeschlossen wird, dem andererseits nur durch die zusätzliche Flexibilität der siebenachsigen Lackierroboter 20 aus dem Weg gegangen werden könnte. Es soll jedoch verständlich werden, dass für bestimmte, zusätzliche Flexibilität zum Umgehen von Hindernissen erforderlich machende Anwendungen die siebenachsigen Lackierroboter 20 anstelle der sechsachsigen Lackierroboter 6 verwendet werden können.
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Die Karosserie 31 bewegt sich anschließend zu einem zweiten Abschnitt oder Zwischenabschnitt 43 der Kabine 40, um einen inneren Farbanstrich von einer Vielzahl der siebenachsigen Lackierroboter 20 zu erhalten, die umgekehrt angebracht sind und von einer Vielzahl der Motorhauben-Wagenboden-Öffnerroboter 60 und der Türöffner-Roboter 50 (in 8B nicht gezeigt) unterstützt wird. Die siebenachsigen Lackierroboter 20 werden zum Spritzlackieren des inneren Anstrichs der Fahrzeugkarosserie 31 bevorzugt, weil die siebenachsigen Lackierroboter 20 eine größere Flexibilität erlauben, um durch die von den geöffneten Türen, Motorhaube und Kofferraumdeckel gebildeten Öffnungen zu gelangen, während die anderen Roboter 6, 20, 50, 60, Teile der Fahrzeugkarosserie 31 und beliebige andere Komponenten der Lackierkabine 40 umgangen werden. Die Fahrzeugkarosserie 31 erhält einen zweiten Farbanstrich auf der Außenfläche von einer weiteren Vielzahl sechsachsiger Lackierroboter 6 in einem dritten Abschnitt oder Ausgangsabschnitt 44 am rechten Ende der Kabine 40. Wiederum soll verständlich werden, dass die siebenachsigen Lackierroboter 20 bei Bedarf anstelle der sechsachsigen Lackierroboter 6 verwendet werden können.
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9 ist die perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Lackierrobotersystems 10 zur Verwendung in der in 8B gezeigten Lackierkabine 40. Eine Vielzahl vertikaler Säulen 28 (acht Säulen sind dargestellt) ist an deren oberen Enden durch horizontale Träger 29 verbunden, die eine Roboterstützstruktur bilden. Wie in 9 gezeigt wird, enthält das Lackierrobotersystem 10 vier der vertikal ausgerichteten Säulen 28 auf jeder Längsseite der Lackierkabine 40, an eine Bewegungsstrecke der Fahrzeugkarosserie 31 angrenzend, wenn sie sich durch die Lackierkabine 40 bewegt. Die auf jeder Längsseite der Lackierkabine 40 ausgerichteten Säulen 28 sind normalerweise längs einer geraden Linie parallel zur Bewegungsrichtung in der Fahrzeugkarosserie 31 angebracht. Jede der vier Säulen 28 auf jeder Längsseite der Lackierkabine 40 ist mit mindestens einer benachbarten Säule 28 in einer Längsrichtung der Lackierkabine 40 durch einen der horizontalen Träger 29 verbunden. Jede Säule 28 auf einer Längsseite der Lackierkabine 40 besitzt eine entsprechende oder gegenüber liegende Säule 28 auf einer zweiten Längsseite der Lackierkabine 40, die vier Paare der Säulen 28 bilden, wobei jedes Paar der Säulen 28 durch einen der horizontalen Träger 29 miteinander verbunden ist. Die Säulen 28 besitzen eine Höhe, so dass die horizontalen Träger 29, die die oberen Enden der Säulen 28 verbinden, über einer oberen Ebene der Fahrzeugkarosserie 31 angeordnet sind, wenn sie den zwischen den Längsreihen der Säulen 28 gebildeten Weg nach unten geht. Es soll verständlich werden, dass die vertikalen Säulen 28 und die horizontalen Träger 29 mit hohlen Innenräumen versehen sein können, um eine Verdrahtung oder Versorgungsleitungen an die Roboter 6, 20, 50, 60 zu führen, ohne störend auf das restliche Lackierrobotersystem 10 einzuwirken.
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Ein an einem Eintritt (linkes Ende) der Lackierkabine 40 ausgebildeter erster Abschnitt der Lackierkabine 40 enthält ein erstes Paar der Säulen 28. Zwei sechsachsige außenseitige Lackierroboter 6 sind jeweils an einer zugeordneten der Säulen 28 angebracht, die sich in dem ersten Abschnitt zum Lackieren des auf die Fahrzeugkarosserie 31 aufzubringenden ersten äußeren Anstrichs befinden. Ein an einem Austritt (rechtes Ende) der Lackierkabine 40 ausgebildeter dritter Abschnitt der Lackierkabine 40 enthält ein zweites Paar der Säulen 28. Zwei weitere der sechsachsigen außenseitigen Lackierroboter 6 sind auf zugeordneten der Säulen 28 angebracht, die sich in dem dritten Abschnitt zum Lackieren des zweiten äußeren Anstrichs befinden. Bei Bedarf können ebenso die siebenachsigen Lackierroboter 20 für die äußere Lackierung in dem ersten und dritten Abschnitt der Lackierkabine 40 anstelle der sechsachsigen Lackierroboter 6 verwendet werden. Wie in 9 gezeigt wird, sind die sechsachsigen Lackierroboter 6 an den Säulen 28 angebracht, so dass eine Handgelenk-Drehachse von jedem der sechsachsigen Lackierroboter 6 parallel zur Längsachse der Kabine 40 horizontal ausgerichtet ist.
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In einem Mittelteil der Lackierkabine 40 zwischen deren Eintritt und deren Austritt ist ein zweiter Abschnitt der Lackierkabine 40 ausgebildet. Der zweite Abschnitt der Lackierkabine enthält vier der Säulen 28, die zwei Säulenpaare 28 bilden. Im zweiten Abschnitt der Lackierkabine 40 ist an jeder der vier Säulen 28 einer der siebenachsigen innenseitigen Lackierroboter 20 und ein fünfachsiger Türöffner-Roboter 50 angebracht. Die fünfachsigen Türöffner-Roboter 50 sind an den Säulen 28 unterhalb der umgekehrt montierten, siebenachsigen Lackierroboter 20 angebracht, um eine Behinderung zwischen dem siebenachsigen Lackierroboter 20 und dem fünfachsigen Türöffner-Roboter 50 zu verhindern. Darüber hinaus lässt die Verwendung der drei vertikal ausgerichteten Drehachsen, die die Gelenke 52, 53, 54 des Türöffner-Roboters 50 verbinden, wie in 9 gezeigt wird, es zu, jeden der Türöffner-Roboter 50 zu jeder der zugeordneten Säulen 28 zurückzuziehen, wenn sie nicht im Gebrauch sind, um eine Behinderung zwischen den siebenachsigen Lackierrobotern 20 und den fünfachsigen Türöffner-Robotern 50 weiter zu verhindern. Eine der Säulen 28 am rechten Ende des Mittelteils des Systems 10 und eine der Säulen 28 am linken Ende des Mittelteils weisen jeweils einen daran angebrachten fünfachsigen Motorhauben-Wagenboden-Öffnerroboter 60 auf. In dem System 10 sind die Schienen 36 ausgeschlossen, die in der in 8A gezeigten Lackierkabine nach bekannter Ausführung verwendet werden, weil alle der Roboter 6, 20, 50, 60 auf den Säulen 28 montiert sind, so dass jeder Roboter 6, 20, 50, 60 an einem feststehenden Träger angebracht ist, wodurch die Länge der Lackierkabine 40 verringert wird.
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10 ist die perspektivische Darstellung eines zweiarmigen Roboters mit gemeinsamem Träger, der den siebenachsigen Lackierroboter 20 und den fünfachsigen Motorhauben-Wagenboden-Öffnerroboter 60 nach der Erfindung umfasst. Die Roboterarme 20 und 60 sind auf einem gemeinsamen Träger 20 an gegenüber liegenden Enden des gemeinsamen Trägers 12 drehbar angebracht, wodurch bewirkt wird, dass sich jeder der Roboter 20, 60 eine gemeinsame „Handgelenk-Drehachse” teilt, die als erste Drehachse A1 gemäß 10 angegeben ist. In dieser Anordnung ist der siebenachsige Lackierroboter 20 umgekehrt an einer vertikal ausgerichteten Fläche wie einer Wand oder der vertikalen Säule 28 angebracht, während der fünfachsige Motorhauben-Wagenboden-Öffnungsroboter 60 in einer aufrechten Position montiert ist. Es wird jedoch verständlich, dass jede Kombination von sechsachsigem Lackierroboter 6, siebenachsigem Lackierroboter 20, fünfachsigem Türöffner-Roboter 50 und fünfachsigem Motorhauben-Wagenboden-Öffner-Roboter 60 mit den gegenüber liegenden Enden des gemeinsamen Trägers 12 drehbar verbunden werden kann, einschließlich zwei des gleichen Typs von bei Bedarf mit jedem Ende des gemeinsamen Trägers 12 verbundenen Robotern 6, 20, 50, 60. Darüber hinaus soll verständlich werden, dass der gemeinsame Träger 12 in jeder beliebigen Ausrichtung einschließlich einer horizontalen Einbauausrichtung angebracht werden kann, womit bewirkt wird, dass sich jeder der Roboter 6, 20, 50, 60 den gemeinsamen Träger 12 teilt, um sich eine horizontale „Handgelenkdrehachse” zu teilen. Außerdem könnten zusätzliche Roboterarme und/oder Öffnungsgeräte zu der vertikalen Einbaustruktur hinzugefügt werden. Der gemeinsame Träger 12 für zwei Roboterarme besitzt die Vorteile einer gemeinsam geteilten Reinigung für zwei Lackierroboterarme 6, 20, einer kompakten Hüllkurve und verringerter Herstellungskosten.
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Wie in 9 gezeigt wird, ist jeder der Motorhauben-Wagenboden-Öffnerroboter 60 senkrecht auf einem Ende von einem der gemeinsamen Träger 12 montiert, während einer der siebenachsigen Lackierroboter 20 an einem zweiten Ende von einem der gemeinsamen Träger 12 umgekehrt angebracht ist. Die gemeinsamen Träger 12 werden anschließend an einer der in dem Mittelteil der Lackierkabine 40 angeordneten Säulen 28 montiert. Die Motorhauben-Wagenboden-Öffnerroboter 60 werden an dem gemeinsamen Träger 12 angebracht, so dass jeder Motorhauben-Wagenboden-Öffnerroboter 60 längs einer horizontalen Ebene unter den vertikalen Trägern 29, die jedes Paar der auf gegenüber liegenden Längsseiten der Lackierkabine 40 angeordneten Paars der Säulen 28 verbinden, rotieren kann. Wenn der Motorhauben-Wagenboden-Öffnerroboter 60 über dem siebenachsigen Lackierroboter 20 auf dem gemeinsamen Träger 12 montiert ist, wie in 9 und 10 gezeigt, wird die Anordnung des Motorhauben-Wagenboden-Öffnerroboters 60 optimiert, um einer Behinderung mit dem siebenachsigen Lackierroboterarm 20 aus dem Weg zu gehen. Außerdem ist diese Anordnung für den Motorhauben-Wagenboden-Öffnerroboter 60 optimal, um sich eine gemeinsame Arbeits-Hüllkurve mit dem siebenachsigen Lackierroboter 20 zu teilen. Zusätzlich kann die innerhalb des Motorhauben-Wagenboden-Öffnerroboters 60 gebildete redundante Achse den Motorhauben-Wagenboden-Öffnerroboter 60 dabei unterstützen, sich zu einer zugeordneten der Säulen 28 zurückzuziehen, wenn der Motorhauben-Wagenboden-Öffnerroboter 60 nicht im Gebrauch ist, was eine Behinderung mit den anderen in der Lackierkabine 40 verwendeten Robotern 6, 20, 50 umgeht.
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In Übereinstimmung mit den Bestimmungen der Patentstatuten wurde die vorliegende Erfindung darin beschrieben, was als Darstellung ihrer bevorzugten Ausführungsform angesehen wird. Es soll jedoch angemerkt werden, dass die Erfindung, anders als speziell veranschaulicht und beschrieben, praktiziert werden kann, ohne von ihrem Geist oder Umfang abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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