DE3301022A1

DE3301022A1 - Manipulator

Info

Publication number: DE3301022A1
Application number: DE19833301022
Authority: DE
Inventors: Heinz 8069 Ilmmünster Schauwecker
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1983-01-14
Filing date: 1983-01-14
Publication date: 1984-07-26

Description

Manipulator
Die Erfindung bezieht sich auf einen Manipulator, wie er im Oberbegriff des Hauptanspruchs beschrieben ist.
Solche Manipulatoren, die in der Regel programmierbar sind, werden zunehmend in der industriellen Produktion eingesetzt. So zeigt die Zeitschrift VDI-Z Nr. 14 aus dem Jahre 1980 auf Seite 578 in Bild 2 einen Manipulator für das Beschichten von Werkstücken. Durch seinen Aufbau kann der gezeigte Manipulator seinen oberen Arm, der hier eine Farbspritzpistole trägt, nur in vertikalen Ebenen schwenken. In manchen Fällen, beispielsweise bein. Lackieren von Automobilkarosserien und hier insbesondere der Koffer- und Motorräume sowie der Türausschnitte können solche Manipulatoren nur bedingt eingesetzt werden. Das gilt vor allem dann, wenn die entsprechenden Klappen (Kofferraumdeckel, Motorhaube und Türen) schon vor dem Lackieren an der Karosserie montiert sind. Die Klappen lassen sich nur bis zu einem gewissen Winkel öffnen. Sie werden dadurch für den Manipulator mit seinem lediglich senkrecht verschwenkbaren Arm zum Hindernis und es gibt Punkte in den entsprechenden Hohlräumen und Türausschnitten, die er mit seiner Farbspritzpistole schwer oder überhaupt nicht erreichen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Manipulator der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, daß er mühelos auch diese Punkte erreicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst , daß die Schwenkachse des oberen Armes gegenüber der Lagerachse des unteren Armes gedreht ist.
Durch diese Maßnahme läßt sich der obere Arm aus der senkrechten Schwenkebene in eine schräge Ebene neigen. Bei Arbeiten im Koffer- oder Motorraum ist es dabei vorteilhaft, wenn die Schwenkebene etwa parallel zur geöffneten Klappe verläuft. Der Manipulator kann dadurch mit seinem oberen Arm parallel versetzt unterhalb der Haube ungehindert in den entsprechenden Hohlraum einfahren und die Bearbeitungsvorrichtung auf jeden gewünschten Punkt ausrichten. Unter Umständen ist es notwendig, die Schwenkebene etwas flacher zu wählen als die durch die geöffnete Klappe beschriebene Ebene. Als unterste Grenze hierfür hat sich am zweckmäßigsten die Winkelhalbierende zwischen der geöffneten Klappe und dem entsprechenden Karosserieausschnitt gezeigt. Weiter ist es vorteilhaft, wenn bei diesen Arbeiten die Schwenkachse etwa senkrecht zur Lagerachse steht.
Arbeiten im Bereich der Türausschnitte könnten auch von einem Manipulator nach dem Stand der Technik ausgeführt werden. Da jedoch bei vielen Karosserien die Türen in ihrem oberen Bereich sich nach innen neigen, steht die Oberkante der Tür dem Manipulator im Weg. Beim erfindungshierrsc schon gemäßen Manipulator genug eine kleine Drehung der Schwenkachse gegenüber der Lagerachse. Je nach Fahrzeugtyp kann ein verschieden großer Verdrehwinkel notwendig werden, und es ist daher vorteilhaft, wenn sich die Schwenkachse gegenüber der Lagerachse stufenlos verdrehen läßt.
Einen einfachen Aufbau erhält der erfindungsgemäße Manipulator dadurch, daß sein unterer Arm aus zwei Teilarmen gebildet ist, die um seine Längsachse gegeneinander verdrehbar sind.
Wie oben bereits erwähnt, ist bei der Bearbeitung in Koffer- und Motorräumen eine Verdrehung der Schwenkachse um 900 vorteilhaft, wobei die Schwenkebene im wesentlichen durch den öffnungswinkel der Klappen bestimmt ist. Soll der Manipulator nur fur Arbeiten in diesen Bereichen vorgesehen sein, genügt es, den unteren Arm so auszulegen, daß die Schwenk- und Lagerachse senkrecht zueinander gedreht sind. Eine Verstellmöglichkeit des Unterarms um seine Längsachse ist dann entweder überhaupt nicht notwendig, oder aber die 900-Verdrehung läßt sich durch entsprechende Arretierungsmittel fest einstellen . Außerdem kennen in diesen Fällen am Fuß des Manipulators Möglichkeiten, beispielsweise Anschläge und Verstelleinrichtungen vorgesehen sein für eine definierte und feste Neigung des unterarmes gegenüber dem Fuß.
Ein Manipulator der erfindungsgemäßen Art läßt sich in vorteilhafter Weise für das Lackieren von Automobilkarosserien verwenden. Er ist aber auf diesen Bereich nicht beschränkt. Sein oberer Arm läßt sich statt der Farbspritzpistole auch beispielsweise mit einer Schweißzange oder einer anderen Bearbeitungsvorrichtung bestücken. Ganz allgemein läßt sich der Manipulator überall dort einsetzen, wo durch hindernde Werkstückteile ein schräger Zugang notwendig wird.
Nachfolgend ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Manipulators beschrieben und in der dazugehörigen Zeichnung dargestellt.
Die Zeichnung zeigt in ihrer einzigen Figur einen Manipulator 1 für das Lackieren einer Automobilkarosserie 2. Die Karosserie 2 steht auf einem Förderband 3 oder ähnlichem und kann dadurch am Manipulator 1 vorbeibewegt werden. Der Manipulator 1 selbst kann in Richtung des Doppelpfeiles 4 an der Längsseite der Karosserie 2 entlangfahren. Desweiteren sind an der Karosserie 2 bereits die Klappen 5 und 6 des Koffer- bzw. Motorraumes montiert und während des Lackierens aufgestellt.
Die vorliegende Zeichnung zeigt den Manipulator 1, der frei programmierbar sein soll, nur schematisch und mit den für das Verständnis der Erfindung erforderlichen Teilen.
Er weist eine Fuß 7 auf, an dem ein unterer Arm 8 drehbar gelagert ist. Die Lagerachse, die in der Zeichnung die Bezugsziffer 9 trägt, verläuft waagrecht, also parallel zum Boden, auf dem der Manipulator 1 steht. Als Alternative oder zusätzlich zu seiner Möglichkeit, in Richtung des Doppelpfeiles 4 verfahrbar zu sein, könnte der Manipulator 1 ähnlich dem nach dem Stande der Technik einen Sockel aufweisen, in dem der Fuß 7 drehbar gehalten ist. Er muß demnach nicht so ausgerichtet sein, daß die Lagerachse 9 senkrecht zur Längsausdehnung der Karosserie 2 steht.
Der untere Arm 8 besteht aus zwei Teilarmen 8a, b, die gegeneinander um die Längsachse des Armes 8 stufenlos verdrehbar sind. Die Längsachse trägt die Bezugsziffer 10.
An seinem dem Fuß abgewandten Ende und damit an seinem Teilarm 8b trägt der untere Arm 8 drehbar einen oberen Arm 11. Dieser Arm 11 wiederum teilt sich über ein Drehgelenk in zwei Teilarme 1la, b auf. Durch seine drehbare Anlenkung kann der obere Arm 11 in einer Ebene verschwenken, die durch die Längsachse 10 des unteren Armes 8 geht. Die Schwenkachse ist mit 12 bezeichnet und verläuft etwa senkrecht zur Längsachse 10. Die Längsachse 10 wiederum steht etwas senkrecht auf der Lagerachse 9.
An seinem freien Ende, am Teilarm 11b trägt der obere Arm 11 verdrehbar weitere Verbindungselemente 12, 13, 14. Am Ende des Verbindungselementes 1 ist eine Spritzdüse 15 vorgesehen. Die Verbindungselemente 12, 13 und 14 bilden ein Handgelenk nach mit drei Freiheitsgraden.
Bei einem Manipulator nach dem Stand der Technik verlaufen bei jeder Einstellung die Lagerachse 9 und dlP Schwenkachse 12 parallel zueinander. Der obereArm 11 kann daher nur in vertikalen Ebenen schwenken. Andererseits lassen sich die Klappen 5, 6 konstruktionsbedingt nur bis zu einem bestimmten Winkel öffnen. Der herkömmliche Manipulator kann demnach die Punkte in der Umgebung der Klappenanlenkung an der Karosserie und dahinterliegende Bereiche nur schwer oder überhaupt nicht erreichen. Bein erfindungsgemäßen Manipulator 1 ist jedoch die Schwenkachse 12 gegenüber der Lagerachse 9 gedreht. Dadurch kann der obere Arm 11 auch in Ebenen schwenken, die aus der Vertikaien geneigt sind. Für das Lackieren des Kofferraumes und auch des Motorraumes liegt diese Verdrehung atr zweckmäßigsten bei 900. Durch Drehen des unteren Armes 8 u.n 3 einer Lagerachse 9 läßt sich dann die in Bezug auf die geöffnete Klappe erforderliche Schwenkebene einstellen. Die in der Zeichnung dargestellte Verdrehung der beiden Achsen um weniger als 900 dient lediglich dazu, den Aufbau des Manipulators zu verdeutlichen. Eine solche Stellung würde der Manipulator beispielsweise beim Lackieren von ,ürausschnitten einnehmen, wenn die Türen in ihrem oberen Bereich eingezogen sind.

Claims

Patentansprüche: 0 Manipulator mit einem Fuß und mit einem unteren Arm, der um eine waagrechte Lagerachse drehbar am Fuß gehalten ist und an seinem dem Fuß abgewandten Ende einen die Bearbeitungsvorrichtung aufweisenden und um eine Schwenkachse drehbaren, oberen Arm trägt, wobei die Schwenkachsç,tÆn etwa senkrecht zur Längsachse des unteren Armes verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (12) gegenüber der Lagerachse (9) gedreht ist.
2. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (12) um einen vorgegebenen Winkel zur Lagerachse einstellbar ist.
3. Manipulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Arm (8) aus zwei Teilarmen (8a, b) gebildet ist, die um die Längsachse (10) des unteren Armes (8) stufenlos gegeneinander verdrehbar sind.