DE3421008A1

DE3421008A1 - Industrieroboter oder telemanipulator

Info

Publication number: DE3421008A1
Application number: DE19843421008
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. 7148 Remseck Vetter
Original assignee: Hermann Behr and Sohn GmbH and Co
Current assignee: Hermann Behr and Sohn GmbH and Co
Priority date: 1984-06-06
Filing date: 1984-06-06
Publication date: 1985-12-12

Description

Die Erfindung betrifft einen Industrieroboter oder Telemani-
pulator mit einer Hand, die eine Spritzpistole zum Auftragen fließfahigen Materials zur Bildung einer Oberflächenschicht auf einem von der Hand annähernd erreichbaren Gegenstand hält, wobei die Spritzpistole ein Sperrventil aufweist, dessen gegebenenfalls gefederter Verschlußkörper zur Ventilbetätigung mittels einer Betätigungsvorrichtung mechanisch bewegbar ist.
Ein Lackierroboter mit beliebig ausgestalteter Lacksprüheinrichtung ist aus der DE-GS 83 22 699 (Behr) bekannt. Die Steuerung dieser Sprüheinrichtung macht wegen der Vielzahl der Freiheitsgrade der Roboterhand, welche die Sprüheinrichtung hält, Schwierigkeiten, weil Schläuche oder elektrische Kabel mangels hinreichender Beweglichkeit zur pneumatischen/hydraulischen bzw. elektrischen Steuerung nicht eingesetzt werden können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Industrieroboter oder Telemanipulator zu schaffen, dessen Handwerkzeug störungsfrei ferngesteuert werden kann.
Diese Aufgabe ist bei einem Industrieroboter bzw. Telemanipulator der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung zur Betätigung des Sperrventils der handlichen Spritzpistole einen am Ventilverschlußkörper befestigten Bowdenzug oder Flexballzug aufweist.
Ein solcher Zug ist vorteilhafterweise dazu geeignet, die Spritzpistole mechanisch exakt zu steuern und dennoch die Beweglichkeit der Spritzpistole nicht merklich zu beeinträchtigen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Industrieroboters oder Telemanipulators weist die Betätigungsvorrichtung einen elektromechanischen Antrieb auf, der am pistolenfernen Ende des Bowden- oder Flexballzuges angreift.
Als Antrieb ist insbesondere ein Elektromagnet oder ein Arbeitszylinder vorgesehen, der pneumatisch oder hydraulisch versorgt und elektrisch gesteuert werden kann. Dieser elektromechanische Antrieb ermöglicht eine Einbeziehung des öffnens und Schließens des Sperrventiles der Spritzpistole in ein Steuerprogramm zur elektrischen Bewegungssteuerung der Spritzpistole.
Bei der bevorzugten Ausführungsform mit Bowdenzug weist der den, Ventilverschlußkörper und beweglichen Antriebsteil verbindenden Draht des Bowdenzuges führende Schlauch desselben selbstversteifende Schleifen auf, die dafür sorgen, daß der Bowdenzug nur an seinem Anfang und an seinem Ende festgelegt zu werden braucht und deshalb allen Bewegungen der Spritzpistole in ausreichendem Maße folgen kann.
Bei der bevorzugten Ausführungsform, deren in einem Düsenstock geradlinig geführter Ventilverschlußkörper als materialführende Hohlnadel ausgebildet ist, deren Spitze mit einer Material ausspritzenden Düse als Ventilsitz zusammenwirkt und deren düsenfernes Ende mit einem Schlauchanschlußstutzen versehen ist, sind das düsenferne Nadelende und das pistolennahe Ende des Drahtes des Bowdenzuges mittels eines Zwischenstückes verbunden, an welchem der Stutzen seitlich angesetzt ist, wobei ein materialführender Kanal im Zwischenstück diese beiden Enden aneinander anschließt. Infolgedessen steht das zu verspritzende fließfähige Material vor dem Öffnen des Ventils der Spritzpistole und nach dem SchlIeßen des Ventils an diesem, ohne daß dies durch die zugabhängie Axialbewegung der Hohlnadel verhindert würde.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist das Zwischenstück in einem an den Düsenstock angeflanschten Gehäuse mit einem parallel zur Achse der Hohlnadel verlaufenden Schlitz angeordnet, der den Stutzen aufnimmt und führt, sodaß der Draht des Bowdenzuges gegen Verdrehen um seine Längsachse gesichert ist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist an den Düsenstock ein Federgehäuse angeflanscht, das eine mit dem Bowdenzug wechselwirkende, die Hohlnadel rückstellende, gegebenenfalls wendelförmige Feder umschließt. Dadurch wird auf zweckmäßige einfache Weise der dem Bowdenzug im Vergleich mit dem Flexballzug anhaftende Nachteil ausgeglichen, daß sein Draht nicht auf Druck beanspruchbar ist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform weist das Zwischenstück im ledergehäuse einen an einer Außenschulter ansetzenden zylindrischen Fortsatz mit einem Schlitz zur Aufnahme einer am pistolennahen Drahtende befestigten Öse und mit einer Querbohrung zur Aufnahme eines die Öse durchdringenden Bolzens auf und ist das Zwischenstück mit einer auf dem Fortsatz sitzenden Flanschhülse versehen, deren Flansch an der Außenschulter anliegt und die Schraubenfeder abstützt, und deren Hülse die Querbohrung verdeckt. Diese Ausgestaltung erlaubt eine einfache Montage, De- und Remontage der Verbindung der Hohlnadel mit dem Bowdenzug, denn dazu sind offenbar nur einfachste Steckvorgänge und deren Umkehrungen erforderlich, wobei die Verbindung durch die Druckfeder ohne weiteres gesichert ist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Hohlnadel mit einer Faltenbald-Dichtung versehen, deren Balg einerseits am Düsenstock und andererseits am düsenfernen Nadelende gelagert ist. Dadurch wird bei materialumströmter Hohlnadel wirksam verhindert, daß Material am Zwischenstück in das Federgehäuse und durch dessen Führungsschlitz ins Freie dringt.
ci der bevorzugten Ausführungsform ist der Balg ferner am Zwischenstück befestigt, was die Abdichtung noch zu verbessern vermag.
Im folgenden ist die Erfindung anhand der durch die Zeichnung beispielhaft dargestellten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lackierroboters im einzelnen erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht der Ausführungsform mit drei alternativen Antrieben der Betätigungsvorrichtung des Sperrventiles einer gehandhabten Spritzpistole; Fig. 2 einen zentralen Längsschnitt durch die Spritzpistole der Ausführungsform und Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III -III in Fig. 2 durch die Spritzpistole.
Im Ausführungsbeispiel weist der Lackierroboter gemäß Fig. 1 einen geradlinig verfahrbaren Sockel 10, einen vertikal auf diesem angeordneten,feststehenden Ständer 12, einen ungefähr waagrecht angeordneten, am Ständer angelenkten Ausleger 14 und einen schräg verlaufenden, am Ausleger angelenkten Arm 16 auf, dessen Hand 18 in Längsrichtung des Armes teleskopisch verschiebbar ist. Die verbindenden Gelenkachsen 13 und 15 verlaufen waagrecht parallel. Mittels nicht gezeigter Stellvorrichtungen können der Ausleger 14 um die Achse 13 und der Arm 16 um die Achse 15 auf und ab geschwenkt werden. Außerdem ist der Ständer 12 um eine vertikale Gelenkachse 11 relativ zum Sockel 10 drehbar.
Die Hand 18 besteht aus einem an der Teleskopstange 17 befestiyten Lagerteil 18.1 und aus einem Drehteil 18.2, das um eine unter 450 zur Stangenachse geneigte Achse schwenkbar ist und mit einer senkrecht zur Stangenachse angeordneten Welle 19 versehen ist, an deren aus der Hand 18 herausragendem Ende eine Spritzpistole 20 mit senkrecht zur Wellenachse angeordneter Längsachse befestigt ist. Ein als Roboterhand 18 geeigneter "Getriebekopf für Manipulatoren" ist in der DE-PS 27 45 932 (Milacron) dargestellt.
Am hinteren Ende der Spritzpistole 20 ist ein Bowdenzug 22 als Vorrichtung zum Betätigen eines Sperrventiles 24 der Spritz- pistole angesetzt; dieser mit zwei ungefähr halbkreisförmigen, selbstversteifenden Schleifen 21 und 23 in der Nähe der Hand 18 bzw. um die Gelenkachse 15 herum versehene Zug endet an einem elektromechanischen Antrieb 26 im Ausleger 14, bei welchem es sich wie in Fig. 1 angedeutet wahlweise um einen Elektromagneten 25 oder um einen einfach wirkenden Hydraulikzylinder 27 oder um einen doppelt-wirkenden Hydraulikzylinder 28 handeln kann, die wie symbolisch gezeichnet je elektrisch gesteuert sind.
Die Spritzpistole 20 weist gemäß Fig. 2 und 3 ein am äußeren Ende der Steckwelle 19 angeordnetes Federgehäuse 30 auf , dessen mit der Welle versehener Teil 30.1 an einen Düsenstock 32 angeflanscht ist und einen gegen den anderen Gehäuseteil 30.2 offenen Führungsschlitz 29 aufweist, der einen Schlauchanschlußstutzen 31 aufnimmt, dessen Achse rechtwinklig zur Längsachse der Spritzpistole 20 angeordnet ist und welcher in ein Zwischenstück 34 mit einem material führenden rechtwinkligen Kanal 33 kommunizierend eingeschraubt ist.
Das hintere Gehäuseteil 30.2 ist glockenförmig gestaltet und weist an seinem Scheitel eine Bohrung 99 auf, in die zwei koaxiale Stopfen 35 und 36 eingesetzt sind, von denen der radial innere Stopfen 36 das pistolennahe Ende des flexiblen Metallschlauches 22.1 des Bowdenzuges 22 aufnimmt, dessen vom Schlauch 22.1 geführter Draht 22.2, bei dem es sich auch um ein Drahtkabel handeln kann, an seinem im Federgehäuse 30 liegenden Ende mit einer Öse 37 versehen ist, die in einem Schlitz 38 eines axialen kreiszylindrischen Fortsatzes 39 des Zwischenstückes 34 sitzt und dabei koaxial zu einer durchgehenden Querbohrung 40 des Fortsatzes angeordnet ist, in welcher ein die Öse durchdringender, im Fortsatz versenkter Bolzen 41 steckt. Der Fortsatz 39 schließt an einer Außenschulter 42 des Zwischenstückes 34 an dieses an und trägt eine kreiszylindrische Flanschhülse 43, deren Flansch 43.1 an der Außenschulter anliegt und deren Hülse 43.2 auf dem Fortsatz 39 sitzt und dabei die Mündungen der Querbohrungen 40 verdeckt.
Koaxial zu dem im Federgehäuse 30 liegenden Ende des Drahtes22.2, der zentral durch den Stopfen 36 eingeführt ist, ist eine auf Druck beanspruchte, dem Antrieb 26 entgegenwirkende Schraubenfeder 44 im Gehäuse 30 angeordnet, die sich einerseits am Flansch 43.1 der Flanschhülse 43 und andererseits an der Berandung der Bohrung 99 des hinteren Gehäuseteiles 30.2 abstützt.
Längs der mit der Ausrichtung des Zugdrahtes 22.2 fluchtenden Achse des axialen Abschnittes 33.1 des Kanales 33 im Zwischenstück 34, welcher durch eine axiale Sackbohrung gebildet ist, in die der den Stutzen 31 aufnehmende radiale Kanalabschnitt 33.2 mündet, ist eine vom Düsenstock 32 geführte Hohlnadel 46 angeordnet; deren zweiteilige Gestaltung als Ventilnadel und deren Zusammenwirken an ihrer Spitze 45 mit einer Material ausspritzenden Düse 47 als Ventilsitz ist in der DE-GS 82 31 663 (Behr) im einzelnen erläutert. Der hülsenförmige Düsenkörper 48 ist koaxial zur Nadel 46 in den Düsenstock 32 geschraubt und bildet mit der Hohlnadel einen an deren Spitze 45 mit ihrem an den Kanalabschnitt 33.1 anschließenden Inneren in Verbindung stehenden Ringraum 49, der mit einem im Düsenstock 32 ausgebildeten Kanal 50 zur Materialrückführung bei geschlossenem Ventil 45,47 verbunden ist.
Koaxial zum Düsenkörper 48 ist mittels einer überwurfmutter 51 ein zweiter Düsenkörper 52 mit Bohrungen 53 bis 55 in einem die Düse 47 lagernden, scheibenförmigen Teil 52.1 bzw. in zwei hörnerartigen Teilen 52.2 mittelbar am Düsenstock 32 befestigt, wobei die Bohrungen mit Druckluft versorgt werden, die eine Materialzerstäubung, eine Flachstrahlerzeugung bzw.
eine Reinhaltung der Düse 47 bewirken.
Das hintere Ende der Hohlnadel 46 ist in eine Erweiterung des gebohrten Kanalabschnittes 33.1 des Zwischenstückes 34 geschraubt und trägt außerhalb desselben innerhalb einer koaxialen Bohrung 56 des Gehäuseteiles 30.1 materialdicht ein auf das Zwischenstück 34 geschraubtes Ende 57 eines Faltenbalges 58, der in eine zylindrische Ausnehmung 59 des Düsenstockes 32 eingreift und an deren Grund mittels seines Flansch förmigen Endes 60 festgelegt ist. Infolgedessen dichtet der Faltenbalg 58 den materialerfüllten Ringraum 49 im ersten Düsenkörper 48 gegen den Hohlraum des Federgehäuses 30 unabhängig von der Relativlage der Hohlnadel 46 ab. Dazu preßt der Gehäuseteil 30.1 durch seine Anflanschung an den Düsenstock 32 mittels einer Hülse 61 das vordere Balgende 60 an den Grund der Ausnehmung 59 im Düsenstock, während im hinteren Balgende 57 ein auf die Hohlnadel 46 gezogener O-Ring 62 lagert, der durch die Nadelführung nach hinten gedrungenes Material von der Verschraubung des Faltenbalges 58 mit dem Zwischenstück 34 fernhält, welche koaxial zur Verschraubung der Hohlnadel 46 mit dem Zwischenstück 34 vorgenommen ist. Das durch den Stutzen 3l,den Kanalabschnitt 33.1,die Hohlnadel 46,den Ringraum 49 und den Kanal 50 ständig zirkulierende Material kann also nicht in das Federgehäuse 30 gelangen, beispielsweise durch den Führungsschlitz 29 aus der Spritzpistole 20 austreten.

Claims

Industrieroboter oder Telemanipulator Ansprüche 1.) Industrieroboter oder Telemanipulator mit einer Hand (18), die eine Spritzpistole (20) zum Auftragen fließfähigen Materials zur Bildung einer Oberflächenschicht auf einem von der Hand (18) annähernd erreichbaren Gegenstand hält, wobei die Spritzpistole (20) ein Sperrventil (45,47) aufweist, dessen gegebenenfalls gefederter Verschlußkörper (45,46) zur Ventilbetätigung mittels einer Betätigungsvorrichtung (22,26) mechanisch bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (22,26) einen am Ventilverschlußkörper (45, 46) befestigten Bowdenzug (22) oder Flexballzug aufweist.
2.) Industrieroboter oder Telemanipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (22,26) einen elektromechanischen Antrieb (26) aufweist, der am pistolenfernen Ende des Zuges (22) angreift.
3.) Industrieroboter oder Telemanipulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Antrieb (26) ein Elektromagnet (25) oder ein Arbeitszylinder (27 oder 28) vorgesehen ist.
4.) Industrieroboter oder Telemanipulator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den, Ventilverschlußkörper (45,46) und beweglichen Antriebsteil verbindenden Draht (22.2) des Bowdenzuges (22) führende Schlauch (22.1) desselben selbstversteifende Schleifen (21 und 23) aufweist.
5.) Industrieroboter oder Telemanipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dessen in einem Düsenstock (32) geradlinig geführter Ventilverschlußkörper (45,46) als materialführende Hohlnadel (46) ausgebildet ist, deren Spitze (45) mit einer Material ausspritzenden Düse (47) als Ventilsitz zusammenwirkt und deren düsenfernes Ende mit einem Schlauchanschlußstutzen (31) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das düsenferne Nadelende und das pistolennahe Ende des Drahtes (22.2) des Bowdenzuges (22) mittels eines Zwischenstückes (34) verbunden sind, an welchem der Stutzen (31) seitlich angesetzt ist, wobei ein materialführender Kanal (33) im Zwischenstück (34) diese beiden Enden aneinander anschließt.
6.) Industrieroboter oder Telemanipulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (34) in einem an den Düsenstock (32) angeflanschten Gehäuse (3) mit einem parallel zur Achse der Hohlnadel (46) verlaufenden Schlitz (29) angeordnet ist, der den Stutzen (31) aufnimmt und führt.
7.) Industrieroboter oder Telemanipulator nach Anspruch 5 ocer 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Düsenstock (32) ein Federgehäuse (30) angeflanscht ist, das eine mit dem Bowdenzug (22) wechselwirkende, die Hohlnadel (46) rückstellende, gegebenenfalls wendelförmige Feder (44) umschließt.
8.) Industrieroboter oder Telemanipulator nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (34) im Federgehäuse (30) einen an einer Außenschulter (42) ansetzenden zylindrischen Fortsatz (39) mit einem Schlitz (38) zur Aufnahme einer am pistolennahen Drahtende befestigten Öse (37) und mit einer Querbohrung (40) zur Aufnahme eines die Öse (37) durch- dringenden Bolzens (41) aufweist und mit einer auf dem Fortsatz (49) sitzenden Flanschhülse (43) versehen ist, deren Flansch (43.1) an der Außenschulter (42) anliegt und die Schraubenfeder (44) abstützt, und deren Hülse (43.2) die Querbohrung (40) verdeckt.
9.) Industrieroboter oder Telemanipulator nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlnadel (46) mit einer Faltenbalg (58)-Dichtung versehen ist, deren Balg (58) einerseits am Düsenstock (32) und andererseits am düsenfernen Nadelende gelagert ist.
10.) Industrieroboter oder Telemanipulator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (58) ferner am Zwischenstock (34) befestigt ist.