DE19610588A1 - Beschichtungsmaschine mit auswechselbarem Behälter - Google Patents

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.