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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Roboterbeschichtungssysteme
und insbesondere eine Vorrichtung, ein Verfahren und ein System
zum Beschichten äußerer Oberflächen von
Fahrzeugkarosserien bzw. -teilen.
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Beschichtungsbäder sind
im Stand der Technik sehr wohl bekannt. Ein typisches Beschichtungsbad
nach dem Stand der Technik, das verwendet wurde, um die äußeren Oberflächen von
Fahrzeugkarosserien sowohl bei durchgehender Förderung, wie auch Systemen
mit einer Haltestation zu beschichten, beinhaltet mehrere Beschichtungsauftragvorrichtungen
in einem umschlossenen Gehäuse. Bei
einer Ausgestaltung sind die Auftragvorrichtungen an einer Tragstruktur
mit umgekehrter U-Form montiert,
die zwei vertikale Träger
aufweist, und zwar auf jeder Seite der Bewegungsbahn der Karosserien, und
die an ihren oberen Bereichen über
einen horizontalen Träger
verbunden sind. Diese Tragstruktur wird dazu verwendet, um die oberen
Oberflächen
der Karosserie zu beschichten und der horizontale Träger kann
fixiert sein oder kann einen zusätzlichen Freiheitsgrad
der Bewegung entlang des oberen Bereichs der zu beschichtenden Fahrzeugkarosserie haben.
Eine andere Beschichtungsvorrichtung wird in derselben Beschichtungszone
verwendet, um die Seiten der Karosserie zu beschichten und hat im
allgemeinen nicht die Fähigkeit,
sich seitlich entlang der Länge
der Karosserie zu bewegen. Die Nachteile dieses Typs Beschichtungsvorrichtung
beinhalten einen Mangel an Flexibilität in Bezug auf das Vorsehen
einer optimierten Beabstandung zwischen der Karosserieoberfläche und
der Auftragvorrichtung, zusammen mit einer uneffizienten Ausnutzung
des zugewiesenen Zeitzyklus für
die Beschichtung. Im Falle der Beschichtungsvorrichtung für die obere
Oberfläche,
sind die Beschichtungsauftragvorrichtungen an einem gemeinsamen
Träger
montiert: Daher verändert
sich der Abstand zwischen jeder Be schichtungsauftragvorrichtung
und der zu beschichtenden Oberfläche
mit den Konturen der Fahrzeugkarosserie. Im Falle der Vorrichtung
für eine
seitliche Beschichtung, bewegen sich die Beschichtungsauftragvorrichtungen
nicht transversal zu der Bahn der Fahrzeugkarosserie. Sie können nur
den Abschnitt der Karosserie beschichten, der sich vor der Auftragvorrichtung befindet
und lassen einen guten Teil des verfügbaren Zeitzyklusses ungenutzt.
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Eine
Alternative für
die Tragstruktur waren am Boden montierte Roboter, die entlang der
Seiten des Beschichtungsbads angeordnet sind. An den Robotern sind
entweder Sprühpistolen
oder drehbare Auftragvorrichtungen (Glockenmaschinen) montiert, um
atomisiertes bzw. pulverisiertes Beschichtungsmittel auf den Fahrzeugkörper zu
richten.
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Während drehbare
Auftragvorrichtungen Vorteile gegenüber Sprühpistolen haben, sind mit ihnen
einige Nachteile verbunden. Die am Boden montierten Roboter nach
dem Stand der Technik, insbesondere Glockenmaschinen, sind inhärent sehr
teuer und schränken
die visuellen Betrachtungsmöglichkeiten
auf das Bad ein. Die Glockenmaschinen erfordern mehrere Glocken
für denselben
Durchsatz aufgrund eingeschränkter
Orientierungsmöglichkeit.
Die zusätzlichen
Glocken verwenden mehr Beschichtungsmaterial pro Fahrzeug aufgrund
des Beschichtungsmaterialausschusses pro Glocke während des Farbenwechsels.
Am Boden montierte Roboter nach dem Stand der Technik erfordern
auch eine wesentliche Modifizierung des Bades, wenn sie in bestehende
Beschichtungsbäder
installiert werden, was zu einer Erhöhung der Installationszeit
und der Kosten führt
und mehr Länge
und Breite des Bades. Die Schienenachse der bodenmontierten Roboter
erfordert an beiden Enden des Bades Türen. Die Mittelachse des am
Boden montierten Roboters erfordert eine zusätzliche Sicherheitszone an
den Enden des Sprühbades
und die Schienengehäuse
der am Boden montierten Roboter greifen über in den Durchgangsraum.
Am Boden montierte Roboter erfordern auch ein häufiges Reinigen, da die nach
unten gerichtete Strömung
an zuviel gesprühtem
Beschichtungsmaterial zu einer Ansammlung von Beschichtungsmaterial
auf dem Roboterarm und der Basis bzw. dem Unterbau führt, was
zu umfangreicherer Wartung und höheren
Reinigungskosten führt.
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Die
EP 0 084 523 (Basfer S.p.A.)
offenbart ein Beispiel für
ein derartiges Beschichtungssystem, bei dem Roboter zum Beschichten
auf Wägen,
auf beiden Seiten des Fahrzeugs, montiert sind.
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Den
Glockenzonenmaschinen nach dem Stand der Technik fehlt es ebenfalls
an Flexibilität.
Es sind zusätzliche
und flexiblere Roboterzonen erforderlich, da die Maschinen nach
dem Stand der Technik nicht fähig
sind, im wesentlichen alle beschichtbaren Oberflächen auf einer Seite der Karosserie
zu erreichen, und haben daher eingeschränkte Not- bzw. Unterstützungsfähigkeit
bei einer nicht im Betrieb befindlichen Beschichtungsmaschine. Zusätzliche
Roboterzonen werden auch dazu verwendet, um weniger flexiblen Beschichtungsmaschinen
nach dem Stand der Technik eine Unterstützungsfähigkeit zu liefern.
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Es
ist daher wünschenswert,
eine Beschichtungsvorrichtung und ein Beschichtungssystem vorzusehen,
die einen Roboter in effizienter und kosteneffektiver Weise liefern
unter Minimierung von Beschichtungsmaterialabfall, die wenig Raum
(Länge und
Breite) in dem Beschichtungsbad einnehmen und in existierenden Beschichtungsbädern installiert werden
können,
ohne daß das
Bad wesentlich verändert
werden muß.
Es ist auch wünschenswert,
eine Beschichtungsvorrichtung vorzusehen, bei der ein Beschichtungsroboter
fähig ist,
im wesentlichen alle zu beschichtenden Oberflächen an einer Seite des Gegenstandes
zu erreichen, um Unterstützungs- bzw.
Noteinsatzfähigkeiten
im Falle eines nicht-betriebenen Roboters vorzusehen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Demgemäß sieht
die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines
sich entlang einer Bahn bewegenden Objekts vor, umfassend: wenigstens
eine Gestellschiene, die sich entlang einer Seite der Bewegungsbahn
des Objekts erstreckt; wenigstens eine Befestigungsplatte, die an
der wenigstens einen Gestellschiene angebracht und entlang dieser
bewegbar ist; wenigstens einen Roboterarm, der an der wenigstens
einen Befestigungsplatte montiert ist, wobei der wenigstens eine
Roboterarm relativ zu der Befestigungsplatte vier Bewegungsachsen
hat; und ein Werkzeug, das an einem freien Ende des wenigstens einen
Roboterarms montiert ist, um an dem Objekt einen Prozeß durchzuführen, dadurch gekennzeichnet,
daß die
wenigstens eine Gestellschiene über
einer Ebene einer oberen Fläche
des Objekts angeordnet und daran gehindert ist, sich relativ zu
dem Objekt zu bewegen.
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Eine
modulare, erhöhte
Schiene kann ausgelegt sein, um in einem Beschichtungsbad montiert zu
werden zum automatisierten Beschichten geförderter Artikel wie beispielsweise
automobile Fahrzeugkarosserien. Die modulare, erhöhte Schiene weist
ein umschließendes
Gestell bzw. einen Rahmen auf, das oben bzw. kopfüber montierte
Schienen hat, welche die Förderlinie
der Artikel spreizen. Die beförderten
Artikel können
sich während
des Beschichtungsprozesses bewegen oder stationär sein. Die Rahmenumschließung erlaubt
auch eine höhere Festigkeit
bzw. Steifigkeit und ein geringeres Gewicht als es erzielbar ist
durch herkömmliche,
freistehende, freischwebende Schienenbefestigungen und nimmt weniger
Raum ein und realisiert geringere Kosten und geringere Bodenlast.
Wenigstens ein Beschichtungsroboter ist an einem Montageort an dem
Schienengestell montiert, um sich längsseits zu bewegen und auf
einem höheren
Niveau als die Artikel, um die Schienen gegenüber einer übermäßigen Beschichtung zu schützen und
die Kosten für
Abdeckungen zur Wartung bzw. Instandhaltung und zur Reinigung der
Schienen zu reduzieren. Das erhöhte
Schienengestell in Über einstimmung
mit der vorliegenden Erfindung kann vorteilhaft beinhaltet sein
als Teil einer neuen Beschichtungsbadanordnung oder installiert werden
als nachgerüstete
Vorrichtung ohne das Erfordernis wesentlicher Änderungen in Bezug auf das bestehende
Beschichtungsbad. Die rohrförmige
Anordnung der modularen, erhöhten
Schienen, erlaubt die Durchführung
eines Vorverdrahtens am Ort der Herstellung gegenüber einer
Verdrahtungsinstallation vor Ort, was zu Vorteilen bzgl. verschiedenster Kosten
und der Qualität
führt.
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Vorzugsweise
ist ein Roboter, der vier Freiheitsgrade vorsieht, an dem Schienengestell
montiert, was eine weitere Freiheitsachse liefert. Der Ort der Montage
des Roboters erlaubt es, daß ein
Beschichtungsroboter im wesentlichen alle zu beschichtenden Oberflächen an
einer Seite des Artikels in einem geminderten Betriebsmodus erreicht.
Vorzugsweise sind zum Zwecke des symmetrischen Beschichtens des
Artikels, gegenüberstehende
Roboter vorgesehen. Die primären
Achsen (Roboterarme) des Roboters werden vorteilhaft in einem vertikal
verlaufenden, planaren Raum betrieben. Ist eine achssymmetrische
Beschichtungsauftragvorrichtung wie beispielsweise eine drehende
Glocke, an dem Roboter zum Zwecke der Beschichtung montiert, ist
im Unterschied zum Stand der Technik ein sechster Freiheitsgrad
(Orientierung um die Stirnplatte des Robotergelenks) nicht erforderlich.
Der sechste Freiheitsgrad kann hinzugefügt werden, falls die Anwendung eine
asymmetrische Beschichtungsvorrichtung erfordert.
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Die
Kombination aus der Armgeometrie des Roboters und dem Montageort
der erhöhten
Schiene liefert gleichzeitig eine höhere Glocke bei minimalem Einfluß auf die
Badgröße, und
erlaubt, daß weniger Roboter
in einem kleinen Bad installiert werden müssen und ermöglicht die
Verwendung zur Beschichtung in dem Raum, der durch bestehende Bäder vorgesehen
ist.
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BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
obigen, wie auch andere Vorteile der vorliegenden Erfindung, werden
für den
Durchschnittsfachmann aus der folgenden, detaillierten Beschreibung
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels,
berücksichtigt
im Lichte der beigefügten
Zeichnungen, leicht verständlich,
in denen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer modularen, erhöhten Schienenvorrichtung in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
fragmentartige, perspektivische Ansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels
der erhöhten
Schienenvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist, in einem
Beschichtungsbad installiert gezeigt;
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3 eine
fragmentartige Querschnittsansicht eines Abschnitts der erhöhten Schienenvorrichtung
der 1 ist, in einer ersten Ausgestaltung in einem
Beschichtungsbad installiert;
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4 eine
fragmentarische Querschnittsansicht ähnlich der 3 ist
und die erhöhte
Schienenvorrichtung in einer zweiten Ausgestaltung in einem Beschichtungsbad
installiert zeigt;
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5 eine
perspektivische Ansicht eines der in 1 gezeigten
Roboterarme ist; und
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6 eine
Vorderansicht der erhöhten Schienenvorrichtung
der 1 ist, installiert in einem Beschichtungsbad zum
Beschichten einer Fahrzeugkarosserie.
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BESCHREIBUNG
DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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In 1 ist
eine modulare, erhöhte
Schienenvorrichtung 10 zur Beschichtung von Artikeln oder
Objekten bzw. Gegenständen
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die erhöhte Schienenvorrichtung 10 ist
ausgelegt, um in einem Beschichtungsbad angeordnet zu werden, wie dies
unten erläutert
wird. Die Vorrichtung 10 weist ein Paar Gestellschienen 11 auf,
die in einer horizontalen Richtung verlaufen und um einen vorbestimmten
Abstand auf gegenüberliegenden
Seiten einer Achse 12 voneinander beabstandet zu sein,
die eine Bewegungsbahn für
zu beschichtende Objekte definiert. Jedes Ende jeder der Gestellschienen 11 wird
auf einem oberen Ende eines dazugehörigen mehrerer Beine 13 getragen,
die ausgelegt sind zur Auflage auf einem Boden des Beschichtungsbads.
Entsprechende Enden der Gestellschienen 11 können über Querträgerelemente 14 verbunden
werden, die mit den Gestellschienen 11, den Beinen 13 und
dem Boden des Bades zusammenwirken, um eine modulare, tragende feste
kastenartige Gestell- bzw. Rahmenstruktur der Vorrichtung 10 auszubilden.
Falls dies für
ein Stützen
erforderlich ist, können
zusätzliche
der Beine 13 und der Elemente 14 zwischen den
Enden der Gestellschienen 11 angebracht werden. Die Querträger 14 können ersetzt
werden durch eine Badstruktur, die insbesondere ausgestaltet ist,
um die beiden Gestellschienen 11 in einer festen kastenartigen
Gestellstruktur zu koppeln.
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Die
Gestellschienen 11 haben jeweils wenigstens eine daran
angebrachte Befestigungsplatte 15. Drei derartige Platten 15 sind
auf jeder der Schienen 11 gezeigt. Jede der Befestigungsplatten 15 ist derart
ausgelegt, daß sie
eine Beschichtungsvorrichtung 16 hält. Die bevorzugte Beschichtungsvorrichtung 16 ist
ein roboterartiger, vierachsig schwenkbarer Arm, der an einem freien
Ende in einer Beschichtungsauftragsvorrichtung 17 endet.
Der Arm weist eine Schulterachse, eine Ellenbogenachse, eine Gelenkrotationsachse
und eine Gelenkschwenkachse auf. Obgleich ein drehbarer, glockenförmiger Atomisierer
als Beschichtungsauftragvorrichtung 17 gezeigt ist, kann
jegliche bekannte Vorrichtung, wie beispielsweise eine Spritzpistole,
Verwendung finden. Die Beschichtungsvorrichtung 16 und
die Befestigungsplatte 15 bewegen sich zusammen parallel
zu der Längsachse 12,
um eine fünfte
Bewegungsachse vorzusehen. Die Beschichtungsvorrichtung 16 wird mit
Strom und Fluiden, wie beispielsweise Farbe, Druckluft und Lösungsmittel über ein
flexibles Band 18 versorgt, das zwischen der Beschichtungsvorrichtung
und der. Gestellschiene 11 angeschlossen ist. Vorzugsweise
sind die Beschichtungsvorrichtungen 16 in gegenüberliegenden
Paaren montiert zwecks gleichzeitiger Beschichtung gegenüberliegender Oberflächen eines
Objekts, wie beispielsweise einer automobilen Karosserie oder ähnlichem
(nicht gezeigt), die durch die Vorrichtung 10 entlang der
Achse 12 gefördert
wird. Falls der gezeigte Ort der Achse 12 die oberen Oberflächen der
zu beschichtenden Objekte wiedergibt, können die Gestellschienen 11,
die Tragelemente 14 und die Befestigungsplatten 15 vorteilhaft
in einem vorbestimmten vertikalen Abstand 19 oberhalb der
die Achse 12 beinhaltenden, horizontalen Ebene, beabstandet
sein.
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Die
erhöhte
Schienenvorrichtung 10 kann bei Aufbau eines neuen Beschichtungsbades
leicht installiert werden oder als Nachrüstung bei einem existierenden
Beschichtungsbad, ohne wesentliche Modifizierung des existierenden
Beschichtungsbads zu erfordern. Die Gestellschienen 11,
die Beine 13 und die Trägerelemente 14 können in
ein Beschichtungsbad eingebracht und zu der festen Gestell- bzw. Rahmenstruktur
zusammengebaut werden. Obgleich die erhöhte Schienenvorrichtung 10 im
Zusammenhang mit einem Beschichtungsprozeß beschrieben wurde, kann die
Beschichtungsauftragvorrichtung 17 jegliches Werkzeug sein,
das geeignet ist zur Durchführung
eines Prozesses an einem Objekt, das zu dem Raum zwischen den beiden
Schienen 11 befördert
wird.
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Ein
alternatives Ausführungsbeispiel
der Vorrichtung mit erhöhter
Schiene nach der vorliegenden Erfindung ist in 2 gezeigt
als Vorrichtung 20, die in einem Beschichtungsbad 21 installiert
ist. Das Beschichtungsbad 21 weist eine hintere oder Austrittswand 22,
eine untere Wand oder einen Boden 23, eine vordere oder
Eintrittswand 24, ein paar Seitenwände 25 und eine obere
Wand oder ein Dach 26 auf. Die rechte Seitenwand 25,
die Vorderwand 24 und die obere Wand 26 sind weggeschnitten,
um das Innere des Bades 21 sehen zu können. Die Wände 22 bis 26 sind
miteinander verbunden, um einen eingeschlossenen Raum zu definieren,
in den die Vorrichtung 10 mit erhöhten Schienen der 1 vorteilhaft
angeordnet werden kann. Das alternative Ausführungsbeispiel der erhöhten Schienenvorrichtung 10 ist
jedoch ausgelegt, um in einem oberen Abschnitt des Beschichtungsbads 21 an
den Seitenwänden 25 angeordnet
zu sein. Die Vorrichtung 20 weist die Gestellschiene 11 so
auf, daß sie
sich entlang einer inneren Oberfläche der linken Seitenwand 25 erstreckt.
Die Gestellschiene 11 kann an der Seitenwand 25 über jegliche
geeignete Mittel angebracht werden. Eine zweite Gestellschiene 11 (nicht gezeigt)
ist an der gegenüberliegenden
inneren Oberfläche
der rechten Seitenwand 25 derart positioniert, daß das Bad
die Gestellschienen 21 in einer festen Gestell- bzw. Rahmenstruktur
verbindet. Die Befestigungsplatten 15 mit den Beschichtungsvorrichtungen 16 und
den Beschichtungsauftragvorrichtungen 17, sind beweglich
an den Gestellschienen 11 angebracht.
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In 3 ist
ein Abschnitt der Vorrichtung 10 an einer Seitenwand des
Beschichtungsbades gezeigt. Die Seitenwand ist geteilt in einen
oberen Abschnitt 25a oberhalb der Gestellschiene 11 und
einen unteren Abschnitt 25b unterhalb. Der obere Abschnitt 25a grenzt
an einer oberen Oberfläche 11a der
Gestellschiene 11 in der Nähe einer äußeren seitlichen Oberfläche 11b an.
Der untere Abschnitt 25b grenzt an einer unteren Oberfläche 11c der
Gestellschiene 11 in der Nähe einer inneren seitlichen
Oberfläche 11b an,
an der das Querträgerelement 14 angebracht ist.
Dadurch bildet die Gestellschiene 11 einen Teil der Seitenwand
und trennt einen inneren Raum 27 des Beschichtungsbads
von einem Durchgang 28 außerhalb des Bads. Die Gestellschienen 11 sind
aus rohrförmigem
Material hergestellt und sind im Querschnitt vorzugsweise rechtwinklig,
mit einem hohlen Inneren 11e. Alternativ sind die Gestellschienen 11 aus
jeglicher Form rohrförmigen
Materials, einschließlich,
jedoch nicht darauf eingeschränkt,
kreisförmigem
Material, ausgebildet. Eine Kopplungsleitung 29 ist an
der Oberfläche 11b angebracht,
um elektrische und fluidführende
Leitungen von dem Durchgang 28 in das Innere 11e der
Gestellschiene 11 zu führen.
Die Querträgerelemente 14 sind
ebenfalls rohrförmig,
um elektrische und fluidführende
Leitungen zu führen.
Die Gestellschienen 11 und die Querträger 14 können abgedichtet,
durchspült
und unter Druck gesetzt werden, um in der Umgebung des Beschichtungsbads
zu funktionieren.
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In 4 ist
ein Abschnitt der Vorrichtung 10 an der Seitenwand 25 des
Beschichtungsbades gezeigt, wobei die gesamte Vorrichtung 10 im
Inneren 27 des Bades angeordnet ist. Eine Kopplungsleitung 30 ist
an der Oberfläche 11b angebracht,
um elektrische und fluidführende
Leitungen in das Innere 11e der Gestellschiene 11 zu
führen.
Die Kopplungsleitung 30 erstreckt sich durch die seitliche
Wand 25 in den Durchgang 28.
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Ein
Anheben der Gestellschienen 11 auf oberhalb der Bahn der
oberen Oberflächen
des zu beschichtenden Objekts, eröffnet ein einfaches Mittel zum
Verbinden der Querträgerelemente 14 zwischen den
gegenüberliegenden
Gestellschienen, die eine Bahn für
jegliche Zuführleitungen
liefert. Daher können
die Strom- und Fluidquellen in dem Durchgang 28, an dem Äußeren der
linken seitlichen Wand 25 angrenzend, angeordnet werden,
beispielsweise um die Beschichtungsvorrichtungen 16 an
beiden Seiten des Bades zu versorgen. Auch ist es in vorteilhafter Weise
weniger teuer als dem Beschichtungsbad Trägerstahl zuzugeben, um die
freischwebenden Lasten herkömmlicher,
bodenmontierter Roboterschienen nach dem Stand der Technik zu stützen.
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Zudem
plaziert ein Anheben der Gestellschienen 11 viele der typischerweise
zu wartenden Komponenten, wie beispielsweise lineare Achsantriebskomponenten
und Kabel und Schlauchträger (nicht
gezeigt), aus dem Bereich heraus, wo sich zuviel an Sprühmittel
typischerweise sammeln würde an
Ausrüstungsgegenständen bei
nach unten gerichtetem Sprühstahl
in einem Bad nach dem Stand der Technik. Diese Komponenten müssen nicht
so mühsam
gegenüber
einem Zuviel an Beschichtungsmittel geschützt werden wie am Boden montierte
Schienen nach dem Stand der Technik. Dies vermindert in vorteilhafter
Weise die Kosten für
Schutzabdeckungen und Abdichtungen (nicht gezeigt), während es
die laufenden Wartungskosten während
der Lebenszeit der Roboter 16 senkt. Ein Anheben der Gestellschienen 11 ermöglicht auch
einen uneingeschränkten Blick
in das Beschichtungsbad 21 durch Fenster 31 (siehe 2)
in der seitlichen Wand 25, was zu einem Vorteil für Bediener
des Systems führt.
Die Vorrichtungen 10 und 20 mit erhöhter Schiene
ermöglichen
es auch, daß Zugangstüren (nicht
gezeigt) in den seitlichen Wänden 25 angeordnet
werden können,
die typischerweise an der hinteren Wand 22 und der vorderen
Wand 24 des Bades 21 angeordnet wären. Dies
wiederum reduziert die gesamte Länge
des Bades 21.
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Des
weiteren ermöglicht
ein Anheben der Gestellschienen 11 über das zu beschichtende Objekt,
wie beispielsweise eine Fahrzeugkarosserie, daß das Bad 21 schmäler als
erforderlich gemacht werden kann für einen herkömmlichen
5- oder 6-Achsenroboter
und erfordert keine Installation von Komponenten in dem Durchgang 28,
die typischerweise bei am Boden montierten Installationen nach dem Stand
der Technik vorgefunden werden. Die erhöhte Gestellschiene 11 und
die Roboter 16 erlauben auch vorteilhaft, daß der Arm
jedes Roboters, wie dies weiter unten detaillierter erläutert wird,
unter sich selbst reichen und die Seite des Fahrzeugs beschichten kann,
da die Basis des Roboters nicht zwischen der seitlichen Wand 25 und
dem Fahrzeug gefangen ist.
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Wie
in den 1 und 2 gezeigt, sind mehrere schwenkbare
Roboterarme 16 an den erhöhten Gestellschienen 11 an
verschiedenen Befestigungsplatten 15 angebracht, die sich
entlang der Schienen bewegen und es den Auftragvorrichtungen 17 erlauben,
einem zu beschichtenden Objekt, wie beispielsweise einer Fahrzeugkarosserie
(nicht gezeigt) zu folgen, wenn es sich durch das Beschichtungsbad 21 bewegt.
Die Auftragvorrichtungen 17 sind vorzugsweise glockenförmige Auftragvorrichtungen,
die ein kreisförmiges
Sprühmuster
liefern. Durch Installieren mehrerer schwenkbarer Roboterarme 16 an
den gemeinsamen Gestellschienen 11, kann das Fahrzeug so über jede
Auftragvorrichtung 17 bearbeitet werden, daß sie prozentual über eine
höhere Zeitdauer
sprüht
und erfordert weniger Roboter 16 und entsprechende Auftragvorrichtungen 17 verglichen
mit am Boden montierten Systemen.
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Bei
einem vereinfachten Roboter 16 ist die Ausgestaltung der
strukturellen Elemente der Vorrichtungen 10 und 20 mit
erhöhten
Schienen (die Gestellschiene 11, die Beine 13 und
die Querträgerelemente 14),
so daß sie
innerhalb der schmalen Raumeinschränkung in der Breite eines standardmäßigen Beschichtungsbads 21 mit
Glockenzone eingepaßt sind.
Des weiteren erzielt die Verwendung der Vorrichtung 10 mit
erhöhter
Schiene im Zusammenhang mit der höheren Flexibilität eines
mehrachsigen Manipulators, wie dies weiter unten detaillierter erläutert wird,
eine höhere
Anwendungseffizienz und reduziert dabei die Länge der Gesamtlänge eines
traditionellen Beschichtungsbads 21 mit glockenförmiger Zone.
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Wie
in 5 gezeigt, ist die bevorzugte Beschichtungsvorrichtung 16 ein
schwenkbarer Vierachsen-Roboterarm, die an einem freien Ende des Arms
durch die Beschichtungsauftragvorrichtung 17 endet, die
als drehbare Glockenauftragvorrichtung gezeigt ist. Der Roboter 16 weist
einen ersten oder inneren Armabschnitt 32 auf, der an einem
ersten Ende an einer Roboterbasis 33 montiert ist zwecks Drehung
um eine Schulterachse 34. Ein zweiter oder äußerer Armabschnitt 35 ist
bei einem ersten Ende an einem zweiten Ende des inneren Arms 32 montiert zum
Zwecke der Drehung um eine Ellenbogenachse 36. Ein Gelenk
bringt die Beschichtungsauftragvorrichtung 17 an einem
zweiten Ende des äußeren Arms 35 an
und hat eine Rotationsachse 38 und eine Schwenkachse 39.
Das Gelenk 37 dreht die Auftragvorrichtung 17 um
die Achse 38, die im allgemeinen parallel zu einer Längsachse
des äußeren Arms 35 verläuft und
dreht die Auftragvorrichtung 17 um die Achse 39,
um die Auftragvorrichtung relativ zu der Achse 38 zu schwenken
bzw. neigen. Dadurch liefert der Roboter 16 vier Bewegungsachsen
relativ zu der Basis 33 zur Bewegung der Armabschnitte 32 und 35,
dem Gelenk 37 und der Auftragvorrichtung 17 in vertikalen
Ebenen. Eine fünfte
Bewegungsachse ist eine Schienenachse 40, die durch die
Anbringung der Roboterbasis 33 an der Befestigungsplatte 15 (1)
vorgesehen ist zwecks Hin- und Herbewegung des Roboters 16 entlang
der horizontalen Längsachse
der dazugehörigen
Gestellschiene 11 (1).
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Vorzugsweise
sind die strukturellen Komponenten des äußeren Armabschnitts 35 und
des Gelenks 37 aus einem nicht-leitenden Material ausgebildet
und haben eine ausreichende strukturelle Festigkeit und sind undurchlässig gegenüber den
korrodierenden Eigenschaften von Lösungsmitteln, die in Beschichtungsumgebungen
verwendet werden, wie beispielsweise Lauramid A-Material. "Lauramid" ist eine eingetragene
Marke der Albert Handtmann ELTEKA Verwaltungs-GmbH aus Biberach,
Deutschland. Das Lauramid A-Material ist ein gießbares Polyamid Nylon 12 G
Material, das auch eine elektrostatische Isolierung, Reinlichkeit,
Reinigungsfähigkeit und
Gewichtsvorteile vorsieht. Eine Erdung eines inneren Getriebes (nicht
gezeigt) in dem Gelenk 37 und anderer leitender Komponenten
zur Verwendung in dem Beschichtungsbad 21 ist nicht notwendig,
da sie in geeigneter Weise isoliert sind. Bei nicht-geerdeten Komponenten
ist es in vorteilhafter Weise weniger wahrscheinlich, daß sie ein
Zuviel an Beschichtungsmittel anziehen, was zu einem saubereren
Roboter 16 führt,
der weniger Wartung erfordert und bessere Transferwirkung des Beschichtungsmaterials
an das Fahrzeug liefert, wobei dies alles zu geringeren Betriebskosten
führt.
Die leitenden Komponenten können
auch bei geringerem oder gleichem Potential bzw. Spannung wie die
Sprühauftragvorrichtung
geladen sein.
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Mehrere
Beschichtungsmittelleitungen 41 sind entlang der Seite
des inneren Arms 32 geführt und
schließen
an einem Farbwechsler 32 an, der in dem äußeren Arm 34 montiert
ist. Der äußere Arm 35 nimmt
einen Beschichtungsmittelkanister (nicht gezeigt) auf zum Empfang
eines zugeführten
Beschichtungsmittels über
eine ausgewählte
Leitung 41 und Abgabe des Beschichtungsmittels an die Auftragvorrichtung 17.
Auch innerhalb des äußeren Arms 35 aufgenommen,
befindet sich eine Hochspannungskaskade (nicht gezeigt) zum elektrostatischen
Laden des Beschichtungsmittels zum Zwecke des Auftrags auf das zu
beschichtende Objekt.
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6 zeigt
die Vorrichtung 10 mit erhöhten Schienen, im Inneren 27 des
Beschichtungsbads 21 installiert, zur Beschichtung einer
Fahrzeugkarosserie 43. Die Basis 33 und die Schulterachse 34 jedes Roboters 16 sind
oberhalb der horizontalen Ebene der Bewegungsachse 12 einer
oberen Oberfläche 44 der
Fahrzeugkarosserie 43 angeordnet, was die Leistungsfähigkeit
der Roboter maximiert. Einer der Roboter 16, welcher der
Beschichtung des oberen Bereichs 44 der Fahrzeugkarosserie 43 gewidmet
ist, kann vorteilhaft, falls notwendig in einem herabgesetzten Modus,
eine Seite 45 der Fahrzeugkarosserie beschichten, beispielsweise
wenn einer der Roboter 16, welcher der Beschichtung der
Seite gewidmet ist, versagt, und zwar aufgrund der Ausdehnungs- bzw.
Erweiterungsmöglichkeiten,
welche die Translationsachsen 34 und 36 vorsehen.
Zudem ermöglichen
die erhöhten
Gestellschienen 11 und Querträgerelemente 14 die
Anordnung einer umschlossenen Prozeßsteuerung 46 (5 und 6),
die pneumatische Ventile und Glockensteuerkomponenten (nicht gezeigt)
aufweist, unterhalb der Roboterbasis 33 und in dem Beschichtungsbad 21 in
einer leicht zugänglichen
Umschließung
vom X-durchspülbaren
Typ.
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Der
an der beweglichen Befestigungsplatte 15 an der erhöhten Gestellschiene 11 angebrachte Roboter 16 erlaubt
es der Auftragvorrichtung 17, der Fahrzeugkarosserie 43 zu
folgen, wenn sie sich durch das Bad 21 bewegt. Durch Verwendung
mehrerer, gegenüberliegender
Roboter 16 an gegenüberliegenden
Gestellschienen 11 und durch Ausnutzung der Fähigkeit
einer Linienfolgebewegung, kann die Fahrzeugkarosserie 43 über jede
Auftragvorrichtung 17 beschichtet werden, die über einen
hohen Prozentsatz der verfügbaren
Zykluszeit sprüht.
Beispielsweise können
die an die Austrittswand 22 (2) angrenzenden
Roboter 16 einen Abschnitt einer Fahrzeugkarosserie besprühen, während die Roboter,
welche an die Eintrittswand 24 angrenzen, einen Abschnitt
einer anderen Fahrzeugkarosserie besprühen können. Wird die Fahrzeugkarosserie
zu einem Halt innerhalb des Raums zwischen den beiden Schienen 11 befördert, können alternativ
die Roboter 16 sich immer noch entlang der Schienen bewegen,
um alle Karosserieoberflächen
zu erreichen und zu beschichten, bei denen eine Beschichtung erwünscht ist.
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Die
Roboterprimärachsen 34 und 36 betätigen die
Roboterarmabschnitte 32 und 35 in einem vertikal
verlaufenden, planaren Raum, senkrecht zu der Achse 12.
Gegenüberliegende
Roboter 16 sind vorgesehen zum Zwecke symmetrischer Beschichtung
von Objekten, wie beispielsweise der Fahrzeugkarosserie 43.
Vorzugsweise laufen Steuerleitungen (nicht gezeigt) durch oder entlang
die/der Querträgerelemente 14,
so daß eine
einzelne Steuerung (nicht gezeigt) ein Paar gegenüberliegender
Roboter 16 steuern kann zum Zwecke des Beschichtens gegenüberliegender
Seiten der Fahrzeugkarosserie 43.
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Die
Geometrie des Roboters 16 und der Befestigungsplatte 15 erlaubt
es, daß ein
Beschichtungsroboter im wesentlichen alle beschichtbaren Oberflächen an
der Oberseite 44 und einer Seite 45 der Fahrzeugkarosserie 43 in
einem herabgesetzten Betriebsmodus erreicht. Die Vorrichtungen 10 oder 12 mit
erhöhter
Schiene, sehen vorteilhaft die Verwendung mehrerer Roboter 16 an
derselben Gestellschiene 11 vor, mit der Möglich keit,
verschieden große
Fahrzeugkarosserien 43 innerhalb des Beschichtungsbads 21 zu
beschichten. Die Geometrie des Roboters 16 und der erhöhte Montageort,
schalten auch Sicherheitsthemen bezüglich Menschen im Zusammenhang
mit der Anordnung herkömmlicher
Roboter nach dem Stand der Technik in der Nähe manueller Sprühzonen aus.
Da der Roboter 16 eine planare Vorrichtung ist, die in
einer Ebene betrieben wird, senkrecht zu der Längsachse der Gestellschiene 11 und
keine Gelenkachse wie bei am Boden montierten Beschichtungsrobotern
und Schienenrobotersystemen nach dem Stand der Technik hat, erstreckt
der Roboter 16 die Auftragvorrichtung 17 nicht über die Enden
der Sprühzone,
bei beachtlicher Reduzierung der Badlänge. Des weiteren erlaubt die
Geometrie des Roboters 16 und der erhöhte Montageort, daß sich der
Roboter unterhalb der Gestellschiene 11 in eine geschützte Umschließung (nicht
gezeigt) erstreckt, so daß der
Roboter gewartet werden kann, während
die übrigen
Roboter 16 in dem Beschichtungsbad 21 weiter beschichten.
Die geschützte
Umschließung
hat Vorkehrungen für
die Verwendung von dynamischen Einschränkvorrichtungen, um die Sicherheit
des Bedieners sicherzustellen.
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In Übereinstimmung
mit den Vorgaben der Patentstatuten, wurde die vorliegende Erfindung
dahingehend beschrieben, was als Wiedergabe ihres bevorzugten Ausführungsbeispiels
angesehen wird. Es sei jedoch festgehalten, daß die Erfindung innerhalb des
Bereichs der Ansprüche
anders in die Praxis umgesetzt werden kann.