Technisches Erfindungsgebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Roboter für Werkstück-
Waschmaschinen mit Bewegung in den drei kartesischen Achsen.
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Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen solchen
Roboter, der einen ersten Schlitten umfaßt, der entlang ersten waagerechten
Führungen gleitet, die die Richtung der x-Achse bilden, während zweite
waageechte Führungen auf dem ersten Schlitten senkrecht zu den ersten
Führungen in der y-Achse angeordnet sind, auf welchen zumindest ein zweiter
Schlitten gleitet, auf dem eine hohle senkrechte Stange angebracht ist, die in
Richtung der z-Achse beweglich ist.
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Dieser Roboter umfaßt ferner einen Anschluß, der mit einem Waschfluid über
eine am Anschluß befestigte Leitung versorgt wird, welcher Anschluß ein
drehbares Teil aufweist und weiterhin eine drehbare Waschdüse aufweist, die
von dem Anschluß aus kontinuierlich mit einem Waschfluid versorgt wird,
dessen feststehendes Teil mit der Leitung verbunden ist und welcher
Anschluß innerhalb der Waschkammer der Waschmaschine angeordnet ist.
Hintergrund der Erfindung
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Viele Maschinenteile, die Bauteile kinematischer und dynamischer Systeme
bilden, sind mit Öffnungen und Kanälen zum Leiten und Aufnehmen von
Schmier- und Kühlflüssigkeiten versehen, welche Öffnungen und Kanäle nach
der Kaltverarbeitung, der Warmumformung und der chemischen und/oder
mechanischen Behandlung der Teile gewöhnlich aufgrund von
Produktrückständen - wie etwa Schneideölen, Rückständen von Ziehdrähten,
Beizrückständen, anhaftendem Sand, Graten, usw. - verschmutzt sind, welche einem
wirksamen und gründlichen Waschen und/oder Entgraten unterzogen
werden müssen, bevor die Teile in das mechanische System eingebaut werden,
dessen Teil sie bilden.
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Nach dem Stand der Technik sind gegenwärtig Vorrichtungen zum
Präzisionswaschen und/oder Entgraten von Maschinenteilen bekannt, bei denen
die Vorgänge durch Düsen mit Waschfluid unter Druck oder
Schleifmittelsuspensionen, die aus Waschdüsen ausgestoßen werden, durchgeführt
wer
den.
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In ähnlicher Weise sind zur Positionierung dieser Düsen gegenüber den zu
waschenden Maschinenteilen mechanische Vorrichtungen und kartesische
Behandlungsroboter bekannt und benutzt, die in der Lage sind, sich entlang
drei orthogonalen kartesischen Achsen zu bewegen, die in die Düsen
hineinkonstruiert sind. Zwei, dieser Achsen liegen üblicherweise in einer
horizontalen Ebene parallel zum Boden (x- und y-Achsen), während die dritte vertikal
und senkrecht zu den zwei vorstehenden Achsen steht (z-Achse).
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Eine solche mechanische Vorrichtung ist z. B. in der US-A-5,167,720
beschrieben, die eine Vorrichtung und ein Verfahren beschreibt zur
Behandlung von Düsentriebwerksteilen durch Wasser unter Hochdruck, wobei eine
Bewegung entlang jeder von drei orthogonalen kartesischen Achsen durch
einen jeweils einzelnen Schlitten oder einen Gerüstkörper durchgeführt wird,
der auf einer Führung verschiebbar ist, welche Vorrichtung ferner einen
Anschluß umfaßt, dem über eine am Anschluß befestigte Leitung, Waschfluid
zugeführt wird, welcher Anschluß ein drehbares Teil und eine drehbare
Waschdüse aufweist, die ständig mit einem Waschfluid durch den Anschluß, dessen
feststehendes Teil mit der Leitung verbunden ist, versorgt wird, wobei der
Anschluß innerhalb der Waschkammer der Waschmaschine befestigt ist.
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Diese bekannten Behandlungsroboter weisen nichtsdestotrotz den
anfänglichen Nachteil auf, daß die Anzahl der Düsen, die sie umfassen, begrenzt ist,
was den Durchsatz der Waschmaschinen einschränkt.
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Zur korrekten Ausführung des Waschvorgangs sollten die Waschdüsen zur
Drehbewegung vorgesehen und mit einer Betätigungsvorrichtung versehen
sein, die idealerweise in den Roboter eingebaut ist und entsprechend mit
dem Fluideinlaß verbunden ist, der zur Geradeausbewegung vorgesehen ist.
Obwohl jedoch Drehdichtungen oder Verbinder bekannt sind, die eine erste
feststehende Leitung, durch die ein Fluid in Längsrichtung strömt, mit einer
zweiten Leitung oder einem Aufnahmebehälter für das Fluid koppeln, der
oder die zur Drehbewegung vorgesehen ist, ist dieses Kupplungsproblem in
den gegenwärtigen kartesischen Behandlungsrobotern für
Werkstück-Waschmaschinen nicht zufriedenstellend gelöst worden.
Beschreibung der Erfindung
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, den oben beschriebenen Nachteil zu
beseitigen und eine wirkungsvolle Lösung für das ebenso beschriebene
Kupplungsproblem zu schaffen, durch einen dreiachsigen
Behandlungsroboter, der zum Waschbetrieb mit Waschdüsen versehen ist.
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Die vorliegende Erfindung erreicht dieses Ziel durch Schaffung eines
Roboters der beschriebenen Art, dadurch gekennzeichnet, daß er zwei zweite
Schlitten umfaßt, von denen jeder mit einem hohlen rohrförmigen Arm im
Innern und coaxial zu der jeweiligen hohlen vertikalen Stange versehen ist,
der an seinen Enden an Lagern abgestützt und in der Lage ist, sich um seine
eigene Achse zu drehen, wenn er durch einen Motor angetrieben wird, wobei
das untere Ende des hohlen rohrförmigen Arms fest an dem drehbaren Teil
des Anschlusses angebracht ist, so daß das letztere an seinem oberen Ende
mit dem Arm und mit dem unteren Ende mit der Waschdüse verbunden ist,
so daß mit der Drehung des Arms auch die Waschdüse gedreht wird, wobei
das feststehende Teil des Anschlusses mit der hohlen vertikalen Stange
verbunden ist.
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Entsprechend einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung sind die
beiden unabhängigen zweiten Schlitten gleitend auf ihren jeweiligen
Führungspaaren angebracht, und jeder von ihnen ist mit seiner entsprechenden
Anordnung aus einer hohlen senkrechten Stange und einem hohlen
rohrförmigen Arm versehen, wobei jeder der zweiten Schlitten durch einen
zugehörigen Motor gezogen wird, während die zwei hohlen rohrförmigen Arme
gleichzeitig und synchron durch einen einzigen Motor angetrieben werden,
der starr abgestützt ist durch einen Ansatz an der Stange und die beiden
Arme mit Hilfe von zwei Kegelradgetrieben antreibt, von denen jedes mit einem
senkrechten bodenseitigen Ausgang versehen ist, der mit dem
entsprechenden hohlen rohrförmigen Arm verbunden ist, und einem waagerechten
Ausgang, der der Welle des Motors zugeordnet ist.
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Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die hohlen
vertikalen Stangen gleichzeitig in aufsteigender oder absenkender Richtung
durch einen einzigen Motor betätigt, der auf einem der zwei Schlitten
montiert ist, wobei die Welle des Motors mit Ritzeln versehen ist, die auf
entspre
chende Zahnstangen einwirken, die jeweils mit den hohlen senkrechten
Stangen verbunden sind.
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Die vorliegende Erfindung weist ferner als Merkmal die Eigenschaft auf, daß
jede Waschdüse mit dem jeweiligen hohlen rohrförmigen Arm mit Hilfe eines
Satzes von Zahnrädern verbunden ist, so daß die Waschdüse um ihre
senkrechte Achse drehbar ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Der Umfang der neuartigen Konstruktion und die Vorteile, die durch die
vorliegende Erfindung erzielt werden, werden aus der ausführlichen
Beschreibung deutlich, die ausschließlich anhand eines nicht einschränkenden
Beispiels einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die
folgenden beigefügten Zeichnungen erfolgt:
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Fig. 1 ist eine Draufsicht auf den erfindungsgemäßen
Roboter, der die Vorrichtungen zur Bewegung entlang der
x- und y-Achsen zeigt;
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Fig. 2 ist eine Ansicht aus Richtung A in Fig. 1 des
erfindungsgemäßen Roboters, die die Vorrichtungen zur
Bewegung entlang der x- und z-Achsen zum Anheben
und Absenken der Düse zeigt;
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Fig. 3 ist eine Teilschnittansicht aus der Richtung B in den
Fig. 1 und 2, die die Vorrichtung zur synchronen
Betätigung der Waschdüsen zeigt, die am Roboter der
vorliegenden Erfindung vorgesehen sind;
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Fig. 4 ist ebenfalls eine Ansicht aus Richtung B in den Fig. 1
und 2 des erfindungsgemäßen Roboters mit den
eingebauten Vorrichtungen aus Fig. 3, die die Vorrichtungen
zeigt, die zur Bewegung entlang der y- und z-Achsen
erforderlich sind; und
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Fig. 5 ist eine Draufsicht als Teilschnitt entlang C-C in Fig. 4
in einem leicht vergrößerten Maßstab des Teils der
Vorrichtungen zur synchronen Aufwärts- und
Abwärtsbewegung der Düsen des erfindungsgemäßen Roboters.
Ausführliche Beschreibung des Zeichnungen
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In der folgenden ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung und in den beigefügten Zeichnungen, in denen die
Bezugsziffern durch Buchstabenbezeichnungen ergänzt sind, beziehen sich
letztere ausschließlich auf eins der zwei gleichen Teile und sind daher mit den
gleichen Bezugsziffern versehen, die duplizierbar sind. Wenn nicht in anderer
Weise vermerkt, ist insbesondere das, was in der folgenden Beschreibung für
jedes der Teile ausgeführt wird, die die Buchstaben A oder B tragen, in
gleicher Weise auf das andere Teil mit der gleichen Bezugsziffer anwendbar.
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Fig. 1 zeigt eine Draufsicht des erfindungsgemäßen kartesischen
Behandlungsroboters, mit einem ersten Schlitten 1, der entlang erster horizontaler
Führungen gleitet, die die x-Achse bilden. Auf dem ersten Schlitten sind
einige waagerechte Führungen 2 angebracht, die senkrecht zu den ersten
Führungen verlaufen und die y-Achse bilden.
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Fig. 2 zeigt ferner deutlich den Schlitten 1, der auf Führungskufen in der x-
Richtung gleitet. Auf dem Schlitten 1 sind zweite Führungen 2 angebracht,
auf denen zwei zweite Schlitten 3a und 3b (siehe auch Fig. 4 u. 5) gleiten
können, wobei auf jedem von ihnen wiederum die zwei hohlen senkrechten
Stangen 4a und 4b angebracht sind, die sich selbst in Richtung der z-Achsen
bewegen.
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Wie den Fig. 2 und 4 zu entnehmen ist, obwohl dieses insbesondere in Fig. 3
gezeigt ist, weist der Roboter zwei hohle rohrförmige Arme 5a und 5b auf,
von denen jeder durch eine vertikale Stange 4 geführt ist, in der er sich
gestützt durch Lager 7 drehen kann. Ein einzelner erster Motor 6 treibt die
hohlen rohrförmigen Stangen 5a und 5b zur Drehung innerhalb der
jeweiligen Stange 4 an. Ein Ende zumindest eines Arms 5 ist durch einen Satz
Rit
zel 23 mit dem drehbaren Teil eines Anschlusses 8 verbunden, der über eine
feste Leitung 9 versorgt wird, wobei der drehbare Teil des Anschlusses 8 an
seinem oberen Ende mit dem Arm 5 und an seinem unteren Ende mit einer
Waschdüse 10 verbunden ist. Wenn der hohle rohrförmige Arm 5 sich dreht,
wird die jeweilige Düse 10 dieses daher auch tun, während ihr ständig über
den Anschluß 8 Waschfluid zugeführt wird, wobei das feststehende Teil des
Anschlusses 8 mit der Einlaßleitung 9 und der Stange 4 verbunden ist.
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Dadurch werden zwei Waschdüsen 10a und 10b mit Fluidstrahlen geschaffen,
die sich entlang der drei bezeichneten orthogonalen kartesischen Achsen
bewegen können und die sich ferner drehen können. Wenn jede Achse mit
einer Robotersteuerung versehen ist, wird ein Roboter mit vier unabhängigen
robotergesteuerten Bewegungen geschaffen.
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Die Fig. 2 und 4 zeigen einen Balg 11, der den außen angeordneten oberen
Teil des Roboters von seinem unteren Teil trennt, der innerhalb der
Waschkammer der Waschmaschine angeordnet ist, zusammen mit der Montierung
der unabhängigen Schlitten 3a und 3b, ihren jeweiligen senkrechten Stangen
4a und 4b und jeweiligen zweiten Motoren 12a und 12b, die Schlitten 3a und
3b betätigen und ihnen ein Gleiten entlang des Schlittens 1 ermöglichen.
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Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, werden die hohlen rohrförmigen
Arme 5a und 5b simultan durch einen dritten einzelnen Motor 13 angetrieben,
der auf einem Ansatz 14a montiert ist und wiederum über ein Winkelversatz-
Getriebegehäuse 15a mit der Stange 4a verbunden ist. Das Gehäuse 15a hat
zwei Ausgänge: einen senkrechten unteren Ausgang, der mit dem Arm 5a
verbunden ist, und einen weiteren waagerechten Ausgang, der mit einer
gekerbten Welle 16 verbunden ist, auf der ein vergleichbares Getriebegehäuse
15b gleitet, das über einen Ansatz 14b mit dem Arm 5b verbunden ist. Da
somit die Arme 5a und 5b getrennt voneinander unabhängig mit dem Antrieb
von den Motoren 12a und 12b jeweils verbunden sind, gleitet das Gehäuse
15b auf der Welle 16, während dennoch die einzelne Traktion und
Synchronisation der Arme 5a und 5b erhalten bleiben. An diesem Ende werden die
Stangen 4a und 4b, die an den Armen 5a und 5b angebracht sind, angehoben
und abgesenkt. Da die Arme 5a und 5b an den Düsen 10a und 10b angebracht
sind, sind die Fluidstrahlen aus den Düsen 10a und 10b stets in gleicher
Weise ausgerichtet.
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Fig. 5 zeigt die gesamte Anordnung der Teile, die so angeordnet sind, daß die
Stangen 4a und 4b synchron angehoben und abgesenkt werden. Ein vierter
Motor 17 ist auf dem Schlitten 3a befestigt und treibt ein erstes Ritzel 18 an,
welches wiederum in eine erste Zahnstange 19 eingreift, die das Anheben
und Absenken der Stange 4a bewirkt. In ähnlicher Weise treibt der Motor
eine geriffelte Welle 20 zur Drehung an, in welche Welle ein zweites Ritzel 21
eingreift, in das wiederum eine zweite Zahnstange 22 zum Anheben und
Absenken der Stange 4b eingreift. Der Motor 17 bewirkt somit, daß die zwei
Stangen 4a und 4b synchron auf der z-Achse angehoben und abgesenkt
werden, obwohl die Stangen eine unabhängige Bewegung voneinander weg oder
aufeinander zu entlang der y-Achse vollführen können.
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Ferner ist aufgrund der mechanischen Konstruktion das Annähern der
Stangen 5 einer Beschränkung unterworfen. In der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Konstruktion des Endes einer der
Stangen benutzt, wie in Fig. 3 gezeigt, an welchem Ende ein Satz Zahnräder
23 angebracht ist, welcher mittels dreier Zahnräder die Bewegung eines
weiteren Drehanschlusses 24 überträgt, ähnlich zu dem Anschluß 8, der oben
beschrieben ist.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können zwei Zahnräder
vorgesehen sein, wenn ein vergleichbares Gehäuse an der anderen Stange
befestigt ist. Durch eine solche Anordnung dreht sich die Waschdüse 10a
synchron zur Waschdüse 10b und ermöglicht es, daß sich die Waschdüsen so
dicht wie möglich einander annähern.