DE19610588A1 - Beschichtungsmaschine mit auswechselbarem Behälter - Google Patents
Beschichtungsmaschine mit auswechselbarem BehälterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine mehrachsige Beschichtungsmaschine
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 insbesondere einen
Lackierroboter.
Bei einem aus der EP-PS 0 274 322 bekannten Lackierroboter
dieser Art wird der auswechselbare Behälter zum Befüllen vom
Lackierroboter selbst an an der Wand der Sprühkabine vorge
sehene Zapfstellen angekoppelt und von dort nach dem Befüllen
wieder abgeholt. Damit der Behälter, dessen Ein- und Auslaß
öffnungen sich in seiner zylindrischen Seitenwand befinden,
vom Roboter ohne zu große Schwierigkeiten an die Ventilöff
nungen der Zapfstellen angeschlossen werden kann, muß er an
der Außenseite des Handgelenks des Roboters oder wenigstens
eines Bewegungsgliedes angeordnet sein, das relativ zu dem
üblicherweise nur zur groben Positionierung dienenden Roboter
arm bewegbar ist. Der automatische Ankoppelvorgang ist dennoch
nicht einfach, und es ergibt sich relativ hoher Steueraufwand
für die zum Ankoppeln notwendigen Roboterbewegungen. Ferner
kann durch den Behälter das dynamische Bewegungsverhalten des
Roboters im Handgelenkbereich beeinträchtigt werden. Außerdem
ergeben sich Isolationsprobleme bei elektrostatischen Sprüh
vorrichtungen, insbesondere bei Verwendung der leitfähigen
Wasserlacke. Weiterhin ist beim Beschichtungsbetrieb nur ein
Entleeren des Behälters durch Druckluft vorgesehen, mit der ein
Kolben oder eine Membran im Behälter betätigt werden kann,
nicht aber eine in manchen Fällen gewünschte mechanische
Dosiersteuerung.
Ziel der Erfindung ist eine Beschichtungsmaschine, deren aus
wechselbarer Behälter einfach und mit geringem Steueraufwand an
die Ventileinheit der Sprühvorrichtung angekuppelt werden kann
und außerdem das dynamische Bewegungsverhalten der Maschine
nicht beeinträchtigt.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete
Maschine gelöst.
Die hier beschriebene Maschine soll den Behälter nicht selbst
in die Befüllposition bringen, sondern zum Auswechseln des Be
hälters wird lediglich der Arm der Maschine in eine Position
gebracht, in der eine zweckmäßige Handhabungsvorrichtung, die
insbesondere eine Linearbewegung senkrecht zu der Armöffnung
ausführt, den Behälter einsetzen und entnehmen kann. Beim Ein
setzen des Behälters mit dieser Handhabungsvorrichtung kann er
sehr einfach an die ebenfalls im Inneren des Armes vorgesehene
Ventileinheit der Sprühvorrichtung angeschlossen und beim Ent
nehmen von ihr getrennt werden. Auch alle zu der Sprühvorrich
tung führenden Versorgungs- und Steuerleitungen können im
Inneren der bewegbaren Glieder der Maschine verlaufen.
Im Betrieb muß der Behälter nur die Armbewegungen der Maschine
mitmachen, nicht aber die zusätzlichen Achsenbewegungen der
Sprühvorrichtung. Ferner ist der Behälter im Arminneren gut
isolierbar, wenn er bei elektrostatischem Beschichtungsbetrieb
mit leitfähigem Material auf Hochspannung gelegt wird. Gute
Isoliermöglichkeiten ergeben sich vor allem dann, wenn der Arm
der Maschine über eine zur Isolierung der Sprühvorrichtung und
des Behälters von geerdeten Teilen der Maschine ausreichende
Länge aus isolierendem Werkstoff besteht.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein als
Dosierzylinder mit einem verschiebbaren Kolben ausgebildeter
Behälter im Inneren des Armes sehr einfach an einen elektro
mechanischen Steuerantrieb zum dosierten Entleeren des Behäl
ters angekuppelt werden kann. Insbesondere kann eine beim Ent
nehmen des Behälters in der Maschine verbleibende und an den
eingesetzten Behälter ankuppelbare Kolbenstange von einem eben
falls in die Maschine eingebauten elektrischen Servomotor an
getrieben werden, dessen Typ den in der Maschine zum Achsen
antrieb vorgesehenen Motoren entsprechen kann.
An einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel
wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen vereinfachten Längsschnitt durch den Arm eines
Lackierroboters; und
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Systems zum An
schließen des auswechselbaren Behälters an die Sprüh
vorrichtung.
In Fig. 1 ist der Arm 1 eines Lackierroboters dargestellt. Er
besteht im wesentlichen aus einem langgestreckten Gehäuse 3,
das an seinem in der Zeichnung rechten Ende in nicht darge
stellter Weise bewegbar gelagert ist und an seinem entgegen
gesetzten Ende in ebenfalls bekannter Weise weitere zusätzliche
bewegbare Glieder einschließlich einer Handgelenk- oder Hand
achsenkonstruktion 2 trägt, an der die Sprühvorrichtung ange
ordnet ist. Durch das Innere der Handachsenkonstruktion 2
führen die erforderlichen Leitungen von der (in Fig. 1 nicht
dargestellten) Sprühvorrichtung zu einem am Ende des Armes in
dessen Gehäuse 3 fest eingebauten Ventilblock 4.
Das Gehäuse 3 des Armes 1 ist nach außen geschlossen mit Aus
nahme einer auf einer Seite des Armes befindlichen Öffnung 6,
die so lang und breit bemessen ist, daß ein zylindrischer Be
hälter 8 in seiner dargestellten Lage, in der seine eigene
Längsachse zu der des Armes 1 parallel liegt, durch die Öffnung
6 in einen dort befindlichen Innenraum des Gehäuses 3 einsetz
bar und nach Gebrauch wieder herausnehmbar ist. Der Behälter 8
hat in seiner dem Ventilblock 4 zugewandten Stirnfläche eine
Auslaßventilöffnung 10, die beim Entleeren des Behälters mit
einer dem Stirnende des Behälters zugewandten Einlaßöffnung des
Ventilblocks 4 fluchtet. Die genaue Ausrichtung wird durch am
Ventilblock und am Behälterende vorgesehene Zentriermittel 12
erreicht, die beim axialen Andrücken und Ankoppeln des Behäl
ters 8 an den Ventilblock 4 miteinander in Eingriff kommen.
Eine im Stirnende des Behälters 8 befindliche zweite Ventil
öffnung dient zum Füllen, Entleeren und/oder Spülen des Behäl
ters an einer von der Maschine entfernten Füllstelle. Zum An
drücken des Behälters an den Ventilblock 4 und zu seiner Arre
tierung ist ein pneumatischer Arretierzylinder 30 vorgesehen,
dessen gegen den Behälter schiebbares Glied in der Zeichnung
nicht dargestellt ist.
Der Behälter 8 ist als Dosierzylinder ausgebildet. Er enthält
einen im Behälter zu dessen Entleerung verschiebbaren Dosier
kolben 14, der bei oder vor dem Befüllen des Behälters an der
entfernten Befüllstelle durch einen selbsttätig gesteuerten
elektromechanischen Antriebsmechanismus in eine Position ge
stellt werden kann, in der er ein vorbestimmtes Füllvolumen für
das durch eine der Ventilöffnungen 10 eingefüllte Beschichtungs
material definiert. Bei dem dargestellten Beispiel ist dies das
gesamte Behältervolumen, doch kann in anderen Fällen ein Volu
men eingestellt werden, das einschließlich einer notwendigen
Reserve gerade für einen vorbestimmten Beschichtungsvorgang
ausreicht. Bei vollständiger Entleerung liegt der Dosierkolben
14 an der Innenwand des Stirnendes des Behälters 8 an, wie bei
14′ dargestellt ist.
Zum dosierten Entleeren des Behälters 8 greift durch eine im
rückwärtigen Behälterende vorgesehene Öffnung 16 eine im
Gehäuse 3 längs dessen Längsachse verschiebbar gelagerte Kolben
stange 18 an dem Dosierkolben 14 an, die nicht ständig mit ihm
verbunden ist, sondern beim Auswechseln des Behälters im
Gehäuse 3 verbleibt. Die Kolbenstange 18 wird ihrerseits von
einem in einem erweiterten Gehäuseteil 20 untergebrachten elek
trischen Servomotor 22 über eine Kupplung 23, ein Riemen- oder
Zahngetriebe 24, eine bei 25 geführte Spindelmutter 26 und eine
bei 27 gelagerte Spindel 28 angetrieben. Zur genauen Steuerung
der dosierten Entleerung des Behälters 8 sind ein Absolutwert
geber für den Servomotor 22 und ein induktiver Drehzahlmesser
29 vorhanden. An seinem rückwärtigen Ende ist das Gehäuseteil
20 durch einen Deckel 21 verschlossen.
An ihrem dem Behälter 8 zugewandten Ende ist die Kolbenstange
18 in dem zum Arretieren des Behälters dienenden pneumatischen
Arretierzylinder 30 gelagert. In der Stirnfläche der Kolben
stange 18 sitzt ein pneumatischer Anschlagsensor 32, der ein
pneumatisches Signal erzeugt, wenn die Kolbenstange 18 gegen
den Dosierkolben 14 stößt.
Die hier beschriebene Beschichtungsmaschine kann an sich mit
jeder beliebigen Sprühvorrichtung arbeiten. Wenn aber eine
elektrostatische Sprühvorrichtung insbesondere zum Versprühen
von elektrisch leitendem Beschichtungsmaterial vorgesehen ist,
das den Ventilblock 4 und den zweckmäßig aus druckfestem Metall
bestehenden Behälter 8 auf Hochspannungspotential legen kann,
muß für ausreichende elektrische Isolierung zu den üblicher
weise geerdeten metallischen Teilen der Maschine gesorgt wer
den. Beispielsweise kann das sich erweiternde Gehäuseteil 20
aus Aluminium bestehen. Das Gehäuse 3 des dargestellten Roboter
arms 1 besteht deshalb vom Ventilblock 4 bis zu dem Gehäuseteil
20 aus einem mechanisch stabilen Kunststoff oder sonstigen
Isolierwerkstoff. Die Länge des isolierenden Gehäuses 3 ist so
bemessen, daß sich die erforderliche Isolierstrecke 33 zwischen
dem rückwärtigen Ende des zweckmäßig metallischen Arretier
zylinders 30 und dem metallischen Gehäuseteil 20 ergibt. Die
Kolbenstange 18 besteht ebenfalls aus Isolierwerkstoff.
In Fig. 2 ist schematisch das Versorgungssystem einer elektro
statischen Sprühvorrichtung 35 dargestellt, die beispielsweise
ein Rotationszerstäuber bekannter Art sein kann und das Be
schichtungsmaterial aus dem im Roboterarm montierten Behälter 8
gemäß Fig. 1 versprühen soll. Das Hauptnadelventil der Sprüh
vorrichtung 35 steht bei eingesetztem und angekoppelten Behäl
ter 8 über eine Leitung HN und ein in dem Steuerventilblock 4
enthaltenes Farbventil F mit der Einlaßöffnung 37 des Ventil
blocks und folglich der Ventilöffnung 10 des Behälters 8 in
Verbindung. Ferner führt eine Spülmittelleitung V, von der eine
zum Kurzspülen der Zerstäuberglocke unter Umgehung der Haupt
nadelleitung HN dienende Leitung KS in die Sprühvorrichtung 35
abgezweigt ist, in den Ventilblock 4. In der Leitung V gelangt
das aus Verdünner bestehende Spülmittel bei Bedarf und insbe
sondere bei einem Farbwechsel in die Leitung HN und zur Sprüh
vorrichtung. Durch eine weitere in den Ventilblock 4 führende
Leitung PL gelangt Druckluft in den Ventilblock und durch die
Leitung HN zur Sprühvorrichtung 35. Schließlich ist noch eine
ebenfalls an den Ventilblock 4 und parallel hierzu an die Sprüh
vorrichtung 35 angeschlossene Leitung RF vorhanden, durch die
insbesondere beim Farbwechsel nicht versprühtes Beschichtungs
material und Spülmittel aus den anderen Leitungen, dem Steuer
ventilblock und der Sprühvorrichtung in einen Sammelbehälter S
geleitet wird. Die beschriebenen Leitungen befinden sich im
Inneren der bewegbaren Maschinenglieder.
Die Leitungen können beim Versprühen leitfähiger Lacke im Be
reich der Sprühvorrichtung 35 und des Ventilblocks 4 auf Hoch
spannungspotential liegen und sind deshalb im weiteren Verlauf
isolierend ausgebildet. Die Notwendigkeit einer elektrischen
Isolierung entfällt, wenn statt der elektrostatischen Sprüh
vorrichtung beispielsweise ein Luftzerstäuber 35′ an den Steuer
ventilblock und die Leitung RF angeschlossen wird.
Im Betrieb wird der Behälter 8 an einer von der Beschichtungs
maschine entfernten Stelle befüllt und vorzugsweise außerhalb
der üblichen Sprühkabine von einem Transportsystem, wie es in
der DE-Patentanmeldung . . . . . . vom 18.03.1996 beschrieben ist,
zu einer Behälterwechselstelle transportiert, wo er von einer
Handhabungsvorrichtung ergriffen und längs einer linearen Be
wegungsbahn beispielsweise durch eine Öffnung der Kabinenwand
hindurch in die Öffnung 16 des Gehäuses 3 des in Fig. 1 darge
stellten Armes 1 eingesetzt werden kann. Der Behälter 8 kann
beispielsweise an einer Seite mit einem Griff 38 (Fig. 1) ver
sehen sein, an dem er von einem Greifer 39 der erwähnten Hand
habungsvorrichtung ergriffen wird. Das Andrücken und Ankuppeln
an den Ventilblock 4 erfolgt selbsttätig. Nach Gebrauch wird
der Behälter dem Arm 1 von der Handhabungsvorrichtung wieder
entnommen, die zugleich einen neuen, je nach Bedarf mit der
selben oder einer anderen Farbe gefüllten Behälter einsetzt,
wenn es nicht zweckmäßiger ist, zum Einsetzen und Entnehmen
getrennte Vorrichtungen zu verwenden.
Claims (11)
1. Mehrachsige Beschichtungsmaschine mit einer an einem
bewegbaren Arm (1) der Maschine insbesondere über ein relativ
zu dem Arm bewegbares weiteres Bewegungsglied der Maschine
angeordneten Sprühvorrichtung (35), die im Betrieb mit einem
auswechselbar montierten Behälter (8) für das zu versprühende
Beschichtungsmaterial verbunden ist, der zum Befüllen von der
Maschine entfernt und zu einer Befüllstelle transportiert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß der auswechselbare Behälter (8) im
Inneren des Armes (1) durch eine Öffnung (16) des Armes von
außen ergreifbar angeordnet ist.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Behälter im Inneren des Armes (1) an einen mit der Sprüh
vorrichtung (35) verbundenen Ventilblock (4) angekuppelt ist.
3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ventilblock (4) eine dem Stirnende des zylindrischen Be
hälters (8) zugewandte Einlaßöffnung (37) hat, die mit einer in
der Stirnfläche des Behälters (8) befindlichen Ventilöffnung
(10) ausgerichtet ist.
4. Maschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß an dem Ventilblock (4) und/oder an dem dem Ventilblock zu
gewandten Stirnende des Behälters (8) Zentriermittel (12) zum
Ausrichten der Auslaßventilöffnung (10) des Behälters mit der
Einlaßöffnung (37) des Ventilblocks (4) vorgesehen sind.
5. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß in den Arm (1) ein pneumatischer Arretier
zylinder (30) zum Andrücken des Behälters (8) gegen den Ventil
block (4) vorgesehen ist.
6. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Behälter (8) als Dosierzylinder ausge
bildet ist, der einen im Behälter verschiebbaren Kolben (14)
enthält, durch dessen Verschiebung in Richtung zu einer am
einen Behälterende befindlichen Auslaßventilöffnung (10) der Be
hälter entleerbar ist, und daß an dem Kolben (14) eine in dem
Arm (1) gelagerte Kolbenstange (18) angreift, die zur dosierten
Entleerung des Behälters (8) von einem in die Beschichtungs
maschine eingebauten Motor (22) angetrieben wird.
7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der Motor (22) ein elektrischer Servomotor ist.
8. Maschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kolbenstange (18) in dem Arretierzylinder (30) ver
schiebbar gelagert ist.
9. Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß an dem dem Behälter (8) zugewandten Ende
der Kolbenstange (18) ein Anschlagsensor (32) angeordnet ist.
10. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche mit
einer elektrostatischen Sprühvorrichtung (35), dadurch gekenn
zeichnet, daß der Arm (1) der Maschine wenigstens über eine zur
elektrischen Isolierung der Sprühvorrichtung (35) und des Be
hälters (8) von geerdeten Teilen (20) der Maschine ausreichende
Länge (33) aus isolierendem Werkstoff besteht.
11. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (18) des elektromechani
schen Dosierantriebs aus isolierendem Werkstoff besteht.
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