JP2023541794A - 工作物キャリア装置を変更する方法、基材のコーティングするための工作物キャリア装置及び生産プラント - Google Patents

Abstract

本発明は、基材１２をコーティングするための生産プラント１０において工作物キャリア装置５０を変更する方法に関する。方法は、ロボット１６によって供給ゾーン２０から処理ゾーン１４まで工作物キャリア装置５０を移送するステップと、ロボット１６によって工作物キャリア装置５０を更に移送することによって工作物キャリア装置５０の結合境界部６０を介して工作物キャリア装置５０を生産プラント１０に取外し可能に結合するステップであって、工作物キャリア装置５０を生産プラント１０に取外し可能に結合するために工作物キャリア装置５０の接続アーム５８が生産プラント１０の取付け部分２６に結合され、その結果接続アーム５８が取付け部分２６に対して静止位置に固定され、かつ工作物キャリア装置５０を生産プラント１０に取外し可能に結合するために工作物キャリア装置５０の回転軸５６が生産プラント１０の駆動軸２８に結合され、その結果回転軸５６が駆動軸２８に回転駆動可能に接続される、ステップと、を含む。

Description

本発明は、基材をコーティングするため特にＥＢ ＰＶＤプロセス（ＥＢ ＰＶＤ：電子ビーム物理蒸着）によりタービンブレード、羽根、エアバッフル、などをコーティングするための生産プラントにおいて工作物キャリア装置を自動的又は完全自動的に変更するための方法に関する。更に、本発明は、工作物キャリア装置の完全自動化変更を可能にする対応する工作物キャリア装置及び対応する生産プラントに関する。本発明において、基材をコーティングするための生産プラントのための工作物キャリア装置は、レーキ（rake）、ＴＢＣレーキ又はこれと類似するもの（ＴＢＣ：タービンブレードコーティング）とも呼ぶことができる。

タービンブレード、エアバッフルなどの基材をコーティングするための実践用に知られている生産プラントにおいて、工作物キャリア（いわゆるレーキ）は、コーティング室の装着室においてプラント作業員によって組み立てられ分解される。この場合、コーティング済み基材は、装着室において工作物キャリアから個別に取り外される。新たにコーティングされる基材も、個別に装着室において工作物キャリアに置かれる。個別の基材を手動で組立及び分解することは、これらの基材の変更プロセスを時間の掛かるものにする。

基材は、コーティング中に１０００℃までに達するので、これを取り外す前に特定の冷却時間を見込まなければならない。６００℃前後の温度のとき、個別の基材は、耐熱手袋を使用して作業員によって手で取り外される。

このように手で基材を変更することは、時間が掛かり、非人間工学的であり、しばしば安全上の危険がある。組立及び分解中、生産プラントのそれぞれの装着及びコーティング室は、コーティングのために使用できない。更に、上述の境界条件の下での手による組立て及び分解中、取扱いエラーが生じ、その結果プラントの停止時間を生じる可能性がある。

したがって、先行技術の不利点を克服する方法、工作物キャリア装置及び生産プラントを提供することが本発明の目的である。特に、コーティングプラントにおいて迅速で再生可能な基材変更を可能にする解決策を提供することが、本発明の目的である。

この目的は、独立請求項の内容によって達成される。更に、方法、工作物キャリア装置及び生産プラントの展開及び実施形態が、従属請求項及び以下の説明の内容である。

本発明の１つの形態は、基材をコーティングするため、好ましくはＥＢ ＰＶＤプロセス（ＥＢ ＰＶＤ：電子ビーム物理蒸着）によって好ましくはタービンブレード、羽根、エアバッフルなどの基材をコーティングするための生産プラントにおいて、工作物キャリア装置を変更するための方法に関する。特に、方法は、工作物キャリア装置を自動的又は完全に自動的に変更することを含むことができる。本発明において、基材をコーティングするための生産プラント用の工作物キャリア装置は、工作物キャリア、レーキ、ＴＢＣレーキ又はこれに類似するもの（ＴＢＣ：タービンブレードコーティング）と呼ぶことができる。

方法は、ロボットによって生産プラントの供給ゾーンから生産プラントの処理ゾーンへ工作物キャリア装置を変位することを含む。変位は、ロボットのロボットグリッパによって工作物キャリア装置を掴むこと、工作物キャリア装置を上昇させること及び工作物キャリア装置を回動すること、を含む。ロボットは、例えば、関節アームロボット、ガントリロボット、複数軸線を持つハンドリングシステム（ハンドリング装置）又はこれに類似するものとすることができる。ロボットグリッパは、少なくとも１つ、少なくとも２つ又は２つ超えの工作物キャリア装置を掴むように設計できる。

方法は、処理ゾーンにおいて工作物キャリア装置の結合境界部及び生産プラントの接続区分を介して工作物キャリア装置を生産プラントに解除可能に結合することを含む。解除可能な結合は、ロボットによる工作物キャリア装置の更なる変位によって実現される。特に、更なる変位は、工作物キャリア装置の垂直変位又はより正確には下降とすることができる。更なる変位は、通常、工作物キャリア装置を処理ゾーンの指定位置特に装着室の中へ変位した後に行われる。

工作物キャリア装置の生産プラントへの解除可能な結合のために、工作物キャリア装置の接続アームは、生産プラントの接続区分に機械的に結合され、それによって、接続アームは、接続区分に対して固定位置に固定又は保持される。それによって、工作物キャリア装置のフレーム構造体全体は、接続アームがフレーム構造体と一体的に形成されるか又はフレーム構造体の一部とするか又は少なくともフレーム構造体に固定的に接続できるので、接続区分に対して固定位置に固定又は保持される。このような固定された機械的結合は、特にロボットによる工作物キャリア装置の上昇移動の形式の垂直変位によって、解除可能である。

更に、工作物キャリア装置を生産プラントに解除可能に結合するために、工作物キャリア装置の回転軸は、生産プラントの駆動軸に機械的に結合され、それによって、回転軸は回転駆動可能に駆動軸に接続される。この機械的結合も、特にロボットによる工作物キャリア装置の上昇移動の形式の垂直変位によって、解除可能である。

本発明に従った方法は、このように、基材が配置された多数の個別のホルダ又は基材受け器を含む工作物キャリア装置を単純に変更できるようにする。工作物キャリア装置全体は、複数の基材を含めて、ロボットによって及び工作物キャリア装置に設置された機械的結合境界部の助けを借りて、生産プラントの他のコンポーネントからユニットとして自動的に分離して、供給ゾーン又は取外しゾーンまで移動できる。ここから、工作物キャリア装置は、更に輸送されて、組立・分解ゾーンにおいて組立・分解できる。その間、コーティング予定の基材で新たに準備された工作物キャリア装置を供給ゾーンから処理ゾーンまでロボットによって移動して、生産プラントに結合できる。したがって、従来の生産プラントと異なり、プラント内での組立及び分解は、個別に手動では実行されない。代わりに、多数の基材が同時に自動的に変更される。ロボット作動の機械的結合及び変位のおかげで、変更は、再生可能に、迅速にかつ確実に実行できる。同時に、プラント作業員の作業負荷は減少する。

プロセスの更なる展開において、ロボットは、変位可能締付けボルトを備えることができる。変位可能締付けボルトは、工作物キャリア装置が処理ゾーンへ変位される前に接続アームに形成された第１貫通孔の中へ及び同時に回転軸に形成された第１回転軸孔の中へ挿入できる。これによって、特に工作物キャリア装置の変位及び結合中に、回転軸と接続アームとの間の相対的回転を阻止できる。変位可能締付けボルトは、工作物キャリア装置が生産プラントに解除可能に結合された後に第１貫通孔及び第１回転軸孔から取外し又は引抜きできる。これによって、予定されるプログラムにしたがって基材を移動するために例えばその後の基材のコーティング中必要とされる回転軸と接続アームとの間の相対的回転を可能にできる。

変位可能締付けボルトは、自動的に第１孔の中へ及びその外へ変位できることが分かる。ロボットの変位可能締付けボルトは、空圧、水圧及び／又は電磁気的に変位可能とすることができる。関連付けられる第１孔へ及びこれから変位可能締付けボルトを挿入及び引抜きすることによって、結合の再生可能性したがって交換が、更に改良できるので、更に安全性を増すことができる。締付けボルトは、線形に変位可能とすることができ、特に垂直に変位可能とすることができる。

更なる展開にしたがって、工作物キャリア装置は、センタリングボルトが接続アームに形成された第２貫通孔の中及び回転軸に形成された第２回転軸孔の中に係合するように、供給ゾーンにおいて、センタリングボルトが形成されたセンタリングトレイ又はセンタリングプラットフォーム上に配列できる。これによって、回転軸と接続アームとの間の相対的回転を阻止できる。センタリングボルトは、特に固定センタリングボルトとすることができる。第２孔は、接続アーム又は回転軸の円周方向に第１孔から離間できる（例えば１８０度オフセットして）。第２孔は、好ましくは第１孔と同軸に配列できる。センタリングボルトは、ロボットによってセンタリングトレイ上の予設定位置に工作物キャリア装置を正確に位置付けることによって、関連付けられる第１孔の中へ挿入できる。特に、センタリングボルトは、ロボットによって工作物キャリア装置を下降させることによって、関連付けられる第２孔の中へ挿入できる。

センタリングボルトは、変位可能締付けボルトが関連付けられる第１孔から引き抜かれる前に及び好ましくはロボットが工作物キャリア装置を放す前に、第２孔の中へ完全に挿入できる。したがって、回転軸が機械的に駆動軸に結合されない限り接続アームに対して固定されるようにできる。

センタリングトレイは、工作物キャリア装置及びこれに位置付けられた基材と一緒に、供給ゾーンから生産プラントから離れた組立・分解ゾーンまで移動できるように、変位又は移動可能とすることができる。

方法の更なる展開において、回転軸を駆動軸と結合する前に、生産プラントの駆動軸を、コントローラによって回転軸に対して予設定回転位置にすることができる。これによって、回転軸の１区分と駆動軸の１区分のその後の結合又は係合を単純化できる。コントローラは、例えば、メモリプログラマブルロジックコントローラとするか、又はＰＬＣプログラムを備えることができる。

駆動軸に対して予設定回転位置に駆動軸を整列することは、それ以前の工作物キャリア装置の分離のための整列によって実現でき、この場合、駆動軸は変更中整列された回転位置のままである。

それ以前の分離のための駆動軸の整列は、機械的にこれと結合されている回転軸の同時の整列を含む。これによって、回転軸を、接続アームに対する回転軸の予設定回転位置にして、それによって、第１回転軸孔を接続アームの第１貫通孔と整列させ、それによって第２回転軸孔を接続アームの第２貫通孔と整列させる。

本発明に従った方法の更なる展開において、コーティング予定の基材及び／又はコーティング済みの基材は、例えばその位置、コーティング状態、品質などを測定するために更に自動的に追跡できる。例えば、方法は、基材の状態監視を含むことができる。状態監視は、基材の画像処理及び／又は特性の計測によって実現できる。基材の特性の計測は、例えば、コーティングの前及び後の基材を含む工作物キャリア装置の重量の計測及び比較を含むことができる。これらの方法の更なるステップは、計画外の機能不良を追跡と監視によって抑制でき、プラントの停止時間を短縮することに繋がる可能性があるので、生産プラント及び生産プロセスをより安全にかつより効果的にすることができる。

方法は、特に、下で説明するタイプの工作物キャリア装置及び／又は下で説明するタイプの生産プラントによって実行できる。したがって、この点に関して説明する特徴、利点、機能、作動モード、実施形態及び更なる展開は、方法の更なる展開に応用できその逆も可能である。

方法は、複数の工作物キャリア装置例えば２つ、３つ又は３つ超えの工作物キャリア装置を同時に変更することを含むことができる。したがって、この場合、工作物キャリア装置に関して上で説明した特徴、機能及び形態は、付加的工作物キャリア装置に応用される。

本発明の更なる形態は、好ましくはＥＢ ＰＶＤプロセス（ＥＢ ＰＶＤ：電子ビーム物理蒸着）によって基材のコーティングのため好ましくはタービンブレード、羽根、エアバッフルなどをコーティングするための生産プラント用の工作物キャリア装置に関する。工作物キャリア装置は、本明細書において、工作物キャリア、レーキ、ＴＢＣレーキ又はこれに類似するものとして呼ぶことができる。

工作物キャリア装置は、複数の基材を保持するために上に形成された複数の個別のホルダ又は基材受け器を有するフレーム構造体を含む。各それぞれの個別のホルダは、基材を保持するように形成できる。

工作物キャリア装置は、フレーム構造体したがって複数の個別のホルダを生産プラントの接続区分に接続する細長い接続アームを含む。接続アームは、接続アームが沿って延びる長手軸線を持つ。特に、接続アームは、管状とすることができる。好ましくは、接続アームは、円形断面積を持つ。接続アーム及びフレーム構造体は、特に、一体で形成できる。例えば、接続アームは、フレーム構造体の一部、１領域又は１区分とすることができる。例えば、接続アームは、フレーム構造体又は工作物キャリア装置の端部分とすることができる。

工作物キャリア装置は、接続アームにおいて回転可能に支持された回転軸を含み、回転軸は、複数の基材を駆動又は移動するために複数の個別のホルダに機械的に結合される。したがって、回転軸は、接続アームの中に配置されて、接続アームの長手軸線に沿って少なくとも部分的に接続アームを通過して延びるか、又は接続アームと共通の長手軸線を持つ。回転軸を移動することによって、これに機械的に接続される個別のホルダ及びこれによって保持される基材は、個別に移動できる（これは特にコーティング中に言える）。

工作物キャリア装置は、結合境界部を備え、これを介して、工作物キャリア装置は、ロボットによって生産プラントに取外し可能に結合できる。結合境界部は、特に複数の個別のホルダから離れる方向を向く接続アームの端部に形成できる。結合境界部によって、接続アームは、接続アーム及びフレーム構造体（即ち、工作物キャリア装置）を保持するために生産プラントの接続区分に機械的に結合できる。フレーム構造体は、接続アームに対して固定位置に固定的に接続されるか又はこれと一体的に形成される。更に、結合境界部によって、回転軸は、回転軸を駆動軸に回転可能に接続するために生産プラントの駆動軸に機械的に結合できる。結合境界部は、このように、工作物キャリア装置の保持及び固定のための固定静止接続及び動的移動（特に回転移動）を伝えるための機械的接続の両方を実現する。上述の機械的結合が解除可能な接続であることが分かるだろう。

特に、機械的結合は、工作物キャリア装置の上昇／下降移動によって即ち接続アームの長手軸線を横切る工作物キャリア装置の垂直変位によって、解除又は確立できる。工作物キャリア装置の上昇／下降移動は、ロボットによって工作物キャリア装置を変位することによって実施できる。

本発明に従った工作物キャリア装置は、これに形成された機械的結合境界部によって、複数の単一ホルダを持つフレーム構造体及びこれに配列された複数の基材を含めて工作物キャリア装置全体を自動的に及び／又は完全に自動的に交換できるようにする。このような機械的結合境界部は、高温でも使用でき、コーティングプラントの処理ゾーンにおける周囲条件の元でも確実かつ安全に結合・分離できるようにする。

１つの実施形態において、結合境界部は、ロボットのロボットグリッパのための接続アームの周囲面上に形成された２つの係合面を含む。２つの係合面は、相互に実質的に対向して配列できる。２つの係合面は、例えば、接続アームの周囲面にミル加工された凹部とすることができ、その各々は、そのベース面に相補的ロボットグリッパが最適に係合できるように実質的にフラットで丸みのないベース面を持つ。

更なる展開にしたがって、結合境界部は、ロボットの締付けボルトのために接続アームに形成された第１貫通孔を備える。結合境界部は、ロボットの締付けボルトのために回転軸に形成された第１回転軸孔を備えることができ、第１貫通孔及び第１回転軸孔は、接続アームに対する回転軸の予設定回転位置において相互に整列する。相互の整列は、締付けボルトが第１貫通孔を通過して第１回転軸孔の中へ挿入でき、締付けボルトが第１貫通孔及び第１回転軸孔に同時に係合するように、これらの２つの孔が実質的に相互に同軸に配列され、その回転軸線に沿って離間することを意味する。したがって、締付けボルトは、係合中、回転軸と接続アームとの間の相対的移動特に回転移動を阻止又は防止できる。締付けボルトは、締付けピン、ロックマンドレル又はこれに類似するものと呼ぶこともできる。

工作物キャリア装置の更なる展開において、結合境界部は、センタリングトレイのセンタリングボルトのために接続アームに形成された第２貫通孔を含むことができる。結合境界部は、センタリングトレイのセンタリングボルトのために回転軸に形成された第２回転軸孔を備えることができ、第２貫通孔及び第２回転軸孔は、接続アームに対して回転軸の予設定回転位置において相互に整列する。特に、予設定回転位置は、第１孔に関して上で説明した予設定回転位置に合致することができる。相互に対する整列は、これらの２つの孔が、センタリングボルトを第２貫通孔を通過して第２回転軸孔の中へ挿入して、それによってセンタリングボルトが第２貫通孔及び第２回転軸孔に同時に係合できるように、相互に実質的に同軸に配列され、その回転軸線に沿って相互から離間することを意味する。したがって、センタリングボルトは、係合中、回転軸と接続アームとの間の相対的移動特に回転移動を阻止又は防止できる。センタリングボルトは、センタリングピン、センタリングマンドレル又はこれに類似するものと呼ぶことができる。

１つの実施形態において、結合境界部は、回転軸の一方の端に形成された剣形部分を含むことができる。言い換えると、結合境界部は、回転軸の一方の端に形成されたキーまたは突出部を含むことができる。剣形部分又は突出部／キーは、回転軸の端の端面に形成できる。本明細書において説明する回転軸の端は、工作物キャリア装置の非組立状態において回転軸の自由端とすることができる。剣形部分又は突出部／キーは、駆動軸と回転軸との間の確実な接続を実現して、少なくとも駆動軸から回転軸への回転運動の伝動を可能にできるように、駆動軸の相補的凹部(例えば、溝又はスロット)と係合するように構成される。剣形部分又は突出部／キーの相補的凹部への係合を可能にするために、回転軸及び駆動軸を予設定回転位置にして、相互に整列できる。特に、本明細書において説明する回転軸の予設定回転位置は、第１及び／又は第２孔に関連してここで説明する予設定回転位置と一致できる。

更なる展開に従えば、結合境界部は、接続アームの一方の端部に特に工作物キャリア装置の非組立状態において接続アームの自由端に形成されたカラーを含むことができる。カラーは、接続アームの端部を越えて軸方向に延びる環状区間の形式とすることができる。環状区間は、接続アームの隣接円周面と同じ外径を持つことができる。環状区間は、接続アームの端部を越えて円周面を延ばすことができ、円周面と一体的に形成できる。カラーは、長手軸線の方向にカラーの内周面から延びるその内周面に形成された保持突出部を含むことができる。保持突出部は、したがって一種のフランジ区分を表す。保持突出部は、工作物キャリア装置が結合されるとき、接続部分の一部分又はコンポーネント、特に接続部分のフランジの背後に係合するように構成できる。

本発明の別の形態は、好ましくはＥＢ ＰＶＤプロセスによって基材をコーティングするため特にタービンブレード、羽根、エアバッフルなどをコーティングするための生産プラントに関する。

生産プラントは、上述のタイプの少なくとも１つの工作物キャリア装置を備え、工作物キャリア装置は、生産プラントのレーキアームの接続区分に解除可能に接続される又は接続可能である。生産プラントは、接続区分に回転可能に取り付けられモーターによって回転駆動可能な駆動軸を備える。モーターは、生産プラントの中に組み込むか又は外部に配列できる。

１つの実施形態において、生産プラントは、工作物キャリア装置を接続部分に接続するため、工作物キャリア装置を接続区分から分離するため及び工作物キャリア装置を変位するために構成されたロボットを備えることができる。例えば、ロボットは、関節式アームロボット、ガントリロボット、複数軸線を持つハンドリングシステム（ハンドリング装置）又はこれに類似するものとすることができる。特に、ロボットは、位置付けして下降させることによって、工作物キャリア装置をレーキアームの接続区分に接続または結合するように構成できる。特に、ロボットは、これを上昇させることによって、工作物キャリア装置をレーキアームの接続区分から分離又は切断するように構成できる。したがって、工作物キャリア装置及びロボットを使用することによって非常に単純な結合及び分離が可能である。

ロボットは、第１貫通孔及び第１回転軸孔の中へ挿入可能なかつこれから取外し可能な変位可能締付けボルトを含むことができる。締付けボルトは、空圧、油圧及び／又は電磁気式に変位可能とすることができ、締付けボルトの変位は、制御プログラムによって自動的に起動できる。締付けボルトは、線形に変位可能とする特に垂直に変位可能とすることができる。

接続区分は、フランジが形成されたレーキアームの端面から軸方向に延びる環状リングを含むことができる。レーキアームは、これに取り付け可能な工作物キャリア装置を運搬又は支持するための生産プラントのフレーム区分を意味する。フランジは、環状リングの長手軸線から離れる方向に具体的には生産プラントの組立て済み作動条件において概ね上向きに環状リングの外周面から延びる。環状リング及びフランジは、環状リング及びフランジに形成された共通の軸方向の凹部を含むことができる。特に、軸方向の凹部は、生産プラントの組立て済み作動条件において環状リング及びフランジの上側領域に形成できる。軸方向の凹部を介して、回転軸の一部分は、回転軸を駆動軸に接続するために接続区分の中へ（環状リング及びフランジの中へ）挿入可能とすることができる。より具体的には、回転軸の剣形部分又は突出部／キーは、予設定回転位置にしたがって駆動軸及び回転軸が相互に及び軸方向の凹部と整列するとき軸方向の凹部を通過して駆動軸の相補的凹部（例えば、溝又はスロット）の中へ挿入可能とすることができる。

この目的で、駆動軸は、回転軸の剣形区分又は突出部／キーを挿入できる端面に形成された相補的凹部（例えば、溝又はスロット）を持つことができる。端面は、回転軸に面する駆動軸の端面とすることができる。

更なる展開において、生産プラントは、センタリングボルトが上に形成されているセンタリングトレイを含むことができる。センタリングトレイは、生産プラントに、特に供給ゾーンにおいて予設定位置に配列可能とするか又はこれに配置できる。工作物キャリア装置は、センタリングトレイ上に位置付け可能とすることができる。センタリングトレイは、工作物キャリア装置を一時的に受け入れるためのプラットフォームを提供する。センタリングボルトは、回転軸と接続アームとの間の相対的回転を防止するために接続アーム及び回転軸の２つの孔の中へ挿入可能な固定ボルト、ピン又はこれに類似するものとすることができる。センタリングトレイ上に工作物キャリア装置をピックして保持するために、工作物キャリア装置は、ロボットによってセンタリングトレイ上に置くことができる。

生産プラントは、複数の工作物キャリア装置、例えば２つ、３つ又はそれ以上の工作物キャリア装置を含むことができる。この場合、工作物キャリア装置に関連して上で説明した特徴、機能及び形態は、付加的工作物キャリア装置に応用される。

方法及び工作物キャリア装置は、高温が優勢であり機械的運転境界部が必要な他の応用及び生産プラントにも適合できる。

いくつかの特徴、利点、機能、作動モード、実施形態及び更なる展開について上では方法、工作物キャリア装置又は生産プラントに関してのみ説明したが、これらは、方法、工作物キャリア装置または生産プラントのそれぞれ他のものにも応用可能である。

本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して下で更に詳細に説明する。

図１は、本発明の１つの実施形態に従った第１状態の生産プラントの概略図である。 図２は、第２状態の図１の生産プラントの概略図である。 図３は、本発明の別の実施形態に従った生産プラントの概略的上面図である。 図４は、図３の生産プラントのロボットの概略的側面図である。 図５は、非結合状態の結合部境界部エリアの図１の生産プラントの別の概略的詳細図である。 図６は、非結合状態の結合境界部エリアの図１の生産プラントの別の概略的詳細図である。 図７は、結合状態の結合境界部エリアの図１の生産プラントの概略的詳細図である。 図８は、センタリングトレイ上に位置付けられた工作物キャリア装置の１区分を示す図１の生産プラントの概略的詳細図である。 図９は、図９に示す詳細図の断面図である。 図１０は、変位可能締付けボルトを持つロボットのグリッパを示す。

図１及び２は、複数の基材１２をコーティングするための生産プラント１０を示し、そのうち１つだけを明確化のために参照符号で示す。より正確には、図に示す実施形態において、生産プラント１０は、タービンブレードの形式の基材１２をコーティングするためのコーティングプラントである。その代わりに、コーティングプラントは、ブレード、エアバッフル又はその他のコンポーネントをＥＢ ＰＶＤプロセスによってコーティングするためにも使用できる。

基材１２は、生産プラント１０の工作物キャリア装置５０に取り付けられる又はこれによって支持される。図１及び２の好ましい実施形態には、４つの工作物キャリア装置５０を示す。２つの工作物キャリ装置５０は、それぞれ、一緒に二重レーキ配列を形成する。明確化のために、工作物キャリア装置の１つのサブコンポーネントのみに個別に参照符号を付ける。したがって、この工作物キャリ装置５０に関して説明する特徴などは、他の工作物キャリア装置５０にも適用される。

工作物キャリア装置５０の各々は、複数の個別のホルダ５４又は基材受け器５４が形成されているフレーム構造体５２を備える。１つの基材１２は、それぞれ、関連付けられる個別のホルダ５４によって保持され、個別のホルダ５４は、予設定の移動シーケンスにしたがってコーティング中に基材１２を移動するために工作物キャリア装置５０の回転軸５６（図６及び７～９）によって移動可能である。

工作物キャリア装置５０は、細長い接続アーム５８を備える。この細長い接続アーム５８は、フレーム構造体５２に隣接するか、又はフレーム構造体５２と一体的に形成されるので、フレーム構造体５２の一部である。

接続アーム５８は、フレーム構造体５２を生産プラント１０のＬ字形レーキアーム２４に接続するように構成される。この目的で、接続アーム５８は、一端に特殊な結合境界部６０を備える。レーキアーム２４自体は、生産プラント１０のマニピュレータ２５に結合されて、マニピュレータ２５によって移動できる。

基材１２をコーティングするために、工作物キャリア装置５０の少なくとも１つ（この場合には２つ）は、生産プラント１０の処理ゾーン１４に位置付けられる。図示する例において、処理ゾーンは、生産プラント１０の装着室であり、ここから工作物キャリア装置５０をマニピュレータ２５の線形変位によってコーティング室へ入れることができる。従来のコーティングプラントと異なり、本発明に従った生産プラント１０の中の基材１２は、個別に処理ゾーン１４の中へ導かれるのではなく、複数の基材１２が工作物キャリア装置５０全体の変位によって同時に処理ゾーン１４の中へ導かれる。具体的には、図示する生産プラント１０において、２つの工作物キャリア装置５０は同時に処理ゾーン１４の中へ変位される。

このために、生産プラント１０は、ロボット１６を備える。図示する実施形態において、ロボット１６は、関節式アームロボットである。ロボットアームの端部に、ロボット１６は、２つのロボットグリッパ１８を備え、これによって、２つの別個の工作物キャリア装置５０は、工作物キャリア装置を変位するため即ち上昇、回動及び下降させるために、同時に掴める。別の好ましい実施形態において、ロボット１６は、１つの工作物キャリア装置５０を掴むためにロボットグリッパ１８を１つだけ、又は２つ超えの別個の工作物キャリア装置を掴むために２つ超えのロボットグリッパを備えることができることが、分かるはずである。把握、上昇、回動及び下降は、制御プログラムによって実施し自動化し特定できる。

ロボット１６は、供給ゾーン２０から処理ゾーン１４まで工作物キャリア装置５０を変位するように構成され配列される。したがって、コーティング予定の基材１２が事前に組み立てられた工作物キャリア装置５０を、供給ゾーン２０において用意できる。特に、このために、工作物キャリア装置５０は、供給ゾーン２０において工作物キャリア装置５０を確実に予設定された位置、回転位置及び向きにするために、供給ゾーン２０においてセンタリングトレイ８０上に置くことができる。

更に、ロボット１６は、処理後に工作物キャリア装置５０を処理ゾーン１４から取外しゾーン２２まで変位するように構成され配列される。したがって、コーティングされた基材１２が組み立てられた工作物キャリア装置５０を、取外しゾーン２２から移送できる。取外しゾーン２２においても、再び工作物キャリア装置５０を確実に予設定された位置、回転位置及び向きにするために、工作物キャリア装置５０を再びセンタリングトレイ８２上に置くことができる。

具体的には、工作物キャリア装置５０を確実に予設定された位置、回転位置及び向きにするために、センタリングトレイ８０、８２は、各々、少なくとも１つの受け器８４及び少なくとも１つのセンタリングボルト（図示する好ましい実施形態において、２つの受け器８４及び２つのセンタリングボルト８６）を備える。工作物キャリア装置５０は、関連付けられるセンタリングボルト８６が工作物キャリア装置５０の孔（図８及び９）に係合するように、ロボット１６によってそれぞれの関連付けられる受け器８４に位置付けることができる。センタリングボルト８６の機能については、図８及び９に関連して更に詳しく説明する。

異なる供給ゾーン及び取外しゾーン２０、２２を設置することによって、作動ステップを平行して実施でき、例えば、未コーティングの基材１２が組み立てられた１つ又は複数の工作物キャリア装置５０は、コーティングを終えたばかりの基材１２が組み立てられた１つ又は複数の工作物キャリア装置５０が処理ゾーン１４から取外しゾーン２２へ変位されるときすでに供給ゾーン２０において用意できる。

コーティング予定の基材１２の工作物キャリア装置５０への組立ては、供給ゾーン２０において又は供給ゾーン２０から離れた組立ゾーン（図示せず）においても可能である。コーティング済み基材１２の取外しは、取外しゾーン２２又は取外しゾーン２２から離れた分解ゾーン（図示せず）において行うことができる。組立ゾーンから供給ゾーン２０まで及び／又は取外しゾーン２２から分解ゾーンまでそれぞれの工作物キャリア装置５０を移送するために、関連付けられるセンタリングトレイは、変位可能、例えば移動可能、滑動可能などとすることができる。

図１及び２から分かるように、図１は、２つの工作物キャリア装置５０が処理ゾーン１４に配置されている状態の生産プラント１０を示す。コーティング予定の基材を含む更に２つの工作物キャリア装置５０が供給ゾーン２０の中に位置付けられる。ロボット１６は、図１に示す状態においてどの工作物キャリア装置も保持又は運搬していない。これに対して、図２は、コーティング済み基材１２を含む２つの工作物キャリ装置５０が処理ゾーン１４から取り出された直後の生産プラント１０の状態を示す。ロボット１６は、取外しゾーン２２の中へ２つの工作物キャリア装置を変位してそこでこれをセンタリングトレイ８２上に位置付けるために、２つのロボットグリッパ１８によって２つの工作物キャリア装置５０を保持又は運搬する。ロボット１６は、その後２つのロボットグリッパ１８によって、供給ゾーンに２０において準備されセンタリングトレイ８０上に位置付けられたコーティング予定の基材を含む工作物キャリア装置５０を、処理ゾーン１４の中へ導くために掴む。

図３及び４は、更なる好ましい実施形態に従った生産プラント１００を示す。生産プラント１００は、コンポーネントの配列が僅かに修正されるだけで、基本的に図１及び２の生産プラント１０と一致する。したがって、生産プラント１００のコンポーネントには、図１及び２と同じ参照番号を付けている。生産プラント１０に関する説明は、したがって生産プラント１００に応用される。

結合境界部６０の領域の工作物キャリア装置５０の１区分及び生産プラント１０のレーキアーム２４の端部分を、図５、６及び７に更に詳細に示す。図５及び６は、非結合状態の、即ち生産プラント１０のレーキアーム２４との結合直前又は直後の結合境界部６０を示す。図７は、結合状態の結合境界部６０を示す。

結合境界部６０は、工作物キャリア装置５０をロボット１６によって生産プラント１０に特に生産プラント１０のレーキアーム２４に解除可能に結合できるように設計される。解除可能とは、結合境界部６０によって工作物キャリア装置５０を生産プラント１０に結合することによって、一時的に工作物キャリア装置５０と生産プラント１０との間に固定接続を確立できることを意味する。この固定接続は、このためにコンポーネントを損傷することなく工作物キャリア装置５０を変更するために再び解除できる。

この結合境界部６０のエリアにおける工作物キャリア装置５０の構造的設計は、生産プラント１０のレーキアーム２４への及びこれからの単純な結合及び分離を可能にするので、初めて、複数の基材１２と一緒に工作物キャリア装置５０全体の自動的な変更を可能にする。

図５～７から分かるように、接続アーム５８は、接続アーム５８を接続区分２６に対してしたがってレーキアーム２４に対して固定位置に保持するために、結合境界部６０によって生産プラント１０のレーキアーム２４の接続区分２６へ静止的に結合できる。このようにして、フレーム構造体５２又は工作物キャリア装置５０全体は、レーキアーム２４に対して固定位置に保持される。

更に、回転軸５６を駆動軸２８に回転可能に接続するために、結合境界部６０によって、回転軸５６を生産プラント１０の駆動軸２８に機械的に結合できる。駆動軸２８は、接続区分２６又はレーキアーム２４において回転可能に取り付けられて、生産プラント１０のモーター（図示せず）によって回転駆動可能である。回転軸５６は、接続アーム５８の中に回転可能に取り付けられて、複数の個別のホルダ５４に機械的に結合される。したがって、回転軸５６と駆動軸２８が結合されたとき、複数の基材１２は、モーターによって所望の通りに駆動できる。

接続アーム５８をレーキアーム２４の接続区分２６に解除可能に結合するために、図示する実施形態において結合境界部６０は、接続アーム５８の自由端を越えてレーキアーム２４へ向かって突出するカラー６２を含む。カラー６２は、軸方向に接続アーム５８の外周面の一部分を延ばす又は長くする。図示する実施形態において、接続アーム５８は、管状なので、カラー６２は、それ自体で環状リング区分の形状である。その内周面においてカラー６２は、保持突出部６４（図６及び７）を備え、突出部は内周面から長手軸線の方向に突出する。即ち、図５～７において下向きに突出する。保持突出部６４は、工作物キャリ装置６０がレーキアーム２４に結合されるとき接続区分２６のフランジ３０の背後に係合するように構成される。フランジ３０は、接続区分２６の環状リング３２上に形成され、環状リング３２は、レーキアーム２４の端面３４から軸方向に接続アーム５８へ向かって延びる。フランジ３０は、図５～７において、環状リング３２の外周面から上向きに延びる。環状リング３２及びこれに形成されたフランジ３０は、共通の軸方向の凹部３６を備える。図５～７から分かるように、解除可能な結合は、レーキアーム２４の長手軸線の方向に工作物キャリア装置５０を下降させることによって簡単に実現できる。分解も工作物キャリア装置５０を上昇させることによって単純に実現できることが分かるはずである。

更に、回転軸５６は、駆動軸２８への解除可能な結合のために剣形端部分６６を備える。即ち、回転軸５６の一方の端において、端面は駆動軸２８へ向かって突出する細長い突出部６６又はキー６６（剣形端部分６６）を持つ。突出部６６／キー６６の長さは、この場合、回転軸５６の直径に一致する。突出部６６／キー６６は、駆動軸２８の相補的凹部３８（又は溝又はスロット）と係合するように設計されるので、駆動軸２８と回転軸５６との間にフォームフィット接続を実現でき、それによって、駆動軸２８から回転軸５６へ回転運動を伝達できるようにする。この目的のために、突出部６６／キー６６は、駆動軸の軸方向凹部３６を通過して溝３８／スロット３８の中へ挿入可能である。図５～７から分かるように、このような係合は、レーキアーム２４の長手軸線の方向に工作物キャリア装置５０を下降させることによって実現できる。軸２８、５６の分離も、同様に、工作物キャリア装置５０を上昇させることによって実現できることが分かるはずである。

溝３８／スロット３８の中へ突出部６６／キー６６を挿入するために、回転軸５６及び駆動軸２８をまず相互に対して予設定回転位置にしなければならない。この整列を図５～７に示す。

この目的で、駆動軸２８は、モーター及びＰＬＣプログラムによって結合及び／又は分離する前に図示する回転位置にされる。

図示する実施形態において、回転軸５６の回転位置は、センタリング／締付けボルト及び関連付けられる孔によって実現される。このために、接続アーム５８は、接続アーム５８の壁を通過して延びる第１貫通孔６８を含む。更に、回転軸５６は、関連付けられる第１回転軸孔７０（図７）を含む。第１貫通孔６８及び第１回転軸孔７０は、回転軸５６の端面から軸方向に等距離だけ離間する。回転軸５６は接続アーム５８に対して回転可能なので、第１貫通孔６８と第１回転軸孔７０は、フレーム構造体５２の回転軸５６及び接続アーム５８の予設定された相対的回転位置においてのみ相互に同軸である。

接続アーム５８は、更に、接続アーム５８の壁を通過して延びる第２貫通孔７２（図５及び図９）を含む。更に、回転軸５６は、関連付けられる第２回転軸孔７４を含む（図９）。第２貫通孔７２及び第２回転軸孔７４は、回転軸５６の端面から軸方向に等距離だけ離間する。回転軸５６は接続アーム５８に対して回転可能なので、第２貫通孔７２及び第２回転軸孔７４も、回転軸５６及び接続アーム５８の予設定された相対的回転位置においてのみ相互に同軸である。予設定された相対的回転位置を図５～９に示す。

第２貫通孔７２及び第２回転軸孔７４は、両方とも、第１貫通孔６８及び第１回転軸孔７０と同距離だけ回転軸５６の端面から軸方向に離間する。第２貫通孔７２及び第２回転軸孔７４は、それぞれ接続アーム５８の円周面及び回動軸５６の円周面上に第１貫通孔６８及び第１回転軸孔７０に対して反対位置に配置される。具体的には、第２貫通孔７２は、第１貫通孔６８から円周方向に１８０°オフセットし、第２回転軸孔７４は、第１回転軸孔７０から円周方向に１８０°オフセットする。

結合状態において、回転軸５６を、モーター及びＰＬＣプログラムによって駆動軸２８によって指示される回転位置にすることができる。この回転位置において、回転軸５６は、第１貫通孔６８を通過して第１回転軸孔７０に係合するロボット１６の締付けボルト８８（図１０）によって固定され、それによって接続アーム２８に対して回転軸５６を固定して、相対的回転を阻止する。締付けボルト８８は、例えば空圧、油圧及び／又は電磁気的に第１孔の中へ及び／又はこれから自動的に変位できる。

回転軸５６が常に予設定回転位置に固定されるようにするために、締付けボルト８８は、工作物キャリア装置５０が上昇してレーキアーム２４から分離される前に第１孔６８、７０の中へ挿入される。したがって、回転軸５６は、締付けボルト８８によって及び回転軸５６を駆動軸２８に結合することによって、瞬時にその回転位置に固定される。

同様に、締付けボルト８８は、センタリングボルト８６が第２貫通孔７２及び第２回転軸孔７４に係合して接続アーム５８に対して回転軸５６を固定するまで、第１孔６８、７０から引き抜かれない。第２孔７２、７４へのセンタリングボルト８６の挿入は、センタリングトレイ８０、８２上に工作物キャリア装置５０を下降させる又は置くことによって実現でき、１つの実施形態において、センタリングボルト８６は、センタリングトレイ８０、８２上に固定的に形成できる（図１、２、８及び９）。センタリングボルト８６を第２孔７２、７４の中へ挿入するために、工作物キャリア装置５０は、ロボット１６によってセンタリングトレイ８０、８２上に的を絞って位置付けされる。

ロボット１６による工作物キャリア装置５０の最良可能な把握、保持及び変位のために、接続アーム５８は、結合境界部６０の領域に２つの係合側面７６を備える。係合面７６は、接続アーム５８の周囲面の中へミル加工され、相互に対向して形成される（図５～７及び８には１つの係合面のみ示す）。

特に、ロボット１６の変位可能締付けボルト８８は、図１０に例として示すように、ロボットグリッパ１８の領域に形成される。図示する好ましい実施形態において、締付けボルト８８は、ロボットグリッパ１８のベースボディ９６にグリッパアーム又はグリッパジョー９０の間に配列され、二重矢印によって示すようにベースボディ９６に対して線形に変位可能である（この場合には垂直に変位可能）。更に、図示する好ましい実施形態において、グリッパアーム又はグリッパジョー９０は、二重矢印９４に示すように相互に向かって及び相互に離れるように変位可能である。グリッパアーム又はグリッパジョー９０は、線形に変位可能であるようにロボットグリッパ１８のベースボディ９６において案内されるか又は回動可能にこれに接続される。

１０ 生産プラント
１２ 基材
１４ 処理ゾーン
１６ ロボット
１８ ロボットグリッパ
２０ 供給ゾーン
２２ 取外しゾーン
２４ レーキアーム
２５ マニピュレータ
２６ 接続区分
２８ 駆動軸
３０ フランジ
３２ 環状リング
３４ 端面
３６ 軸方向凹部
３８ 相補的凹部
５０ 工作物キャリア装置
５２ フレーム構造体
５４ 個別ホルダ／基材ホルダ
５６ 回転軸
５８ 接続アーム
６０ 結合境界部
６２ カラー
６４ 保持突出部
６６ 剣形端区分
６８ 第１貫通孔
７０ 第１回転軸孔
７２ 第２貫通孔
７４ 第２回転軸孔
７６ 係合面
８０ センタリングトレイ
８２ センタリングトレイ
８４ 受け器
８６ センタリングボルト
８８ 締付けボルト
９０ グリッパアーム又はグリッパジョー
９２ 矢印（移動方向）
９４ 矢印（移動方向）
９６ ベースボディ
１００ 生産プラント

Claims (15)

1. 基材（１２）をコーティングするための生産プラント（１０、１００）において工作物キャリア装置（５０）を変更する方法であって、前記方法が、
   前記生産プラント（１０、１００）の供給ゾーン（２０）から前記生産プラント（１０、１００）の処理ゾーン（１４）までロボット（１６）によって工作物キャリア装置（５０）を変位するステップと、
   前記工作物キャリア装置（５０）を前記ロボット（１６）によって更に変位することによって前記工作物キャリア装置（５０）の結合境界部（６０）を介して前記工作物キャリア装置（５０）を前記生産プラント（１０、１００）に解除可能に結合するステップと、
   を含み、
   前記工作物キャリア装置（５０）を前記生産プラント（１０、１００）に解除可能に結合するために、前記工作物キャリア装置（５０）の接続アーム（５８）が前記生産プラント（１０、１００）の接続区分（２６）に結合され、それによって前記接続アーム（５８）を前記接続区分（２６）に対して固定位置に固定し、
   前記工作物キャリア装置（５０）を前記生産プラント（１０、１００）に解除可能に結合するために、前記工作物キャリア装置（５０）の回転軸（５６）が前記生産プラント（１０、１００）の駆動軸（２８）に結合され、それによって前記回転軸（５６）が前記駆動軸（２８）に回転駆動可能に接続される、
   方法。
2. 前記ロボット（１６）が変位可能締付けボルト（８８）を備え、前記締付けボルトが、
   前記工作物キャリア装置（５０）を前記処理ゾーン（１４）まで変位する前に、前記回転軸（５６）と前記接続アーム（５８）との間の相対的回転を阻止するために、前記接続アーム（５８）に形成された第１貫通孔（６８）及び前記回転軸（５６）に形成された第１回転軸孔（７０）の中へ同時に挿入され、
   前記工作物キャリア装置（５０）を前記生産プラント（１０、１００）に解除可能に結合した後に前記回転軸（５６）と前記接続アーム（５８）との間の相対的回転を可能にするために前記第１貫通孔（６８）及び前記第１回転軸孔（７０）から取り外される、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記工作物キャリア装置（５０）が、前記供給ゾーン（２０）において、前記回転軸（５６）と前記接続アーム（５８）との間の相対的回転を阻止するために前記センタリングボルト（８６）が前記接続アーム（５８）に形成された第２貫通孔（７２）及び前記回転軸（５６）に形成された第２回転軸孔（７４）の中へ係合するように形成されたセンタリングボルト（８６）を上に持つセンタリングトレイ（８０）上に位置付けられる、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記回転軸（５６）を前記駆動軸（２８）に結合する前に、前記生産プラント（１０、１００）の前記駆動軸（２８）が、コントローラによって前記回転軸（５６）に対して予設定回転位置にされる、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。
5. 基材（１２）をコーティングするための生産プラント（１０、１００）用の工作物キャリア装置（５０）であって、前記工作物キャリア装置（５０）が、
   複数の基材（１２）を保持するための複数の個別のホルダ（５４）を持つフレーム構造体（５２）と、
   前記フレーム構造体（５２）を前記生産プラント（１０、１００）の接続区分（２６）に接続するための細長い接続アーム（５８）であって、前記接続アーム（５８）が長手軸線を持つ、細長い接続アームと、
   前記複数の基材（１２）を駆動するために前記接続アーム（５８）に回転可能に取り付けられかつ前記複数の個別のホルダ（５４）に機械的に結合された回転軸（５６）と、
   結合境界部（６０）であって、これを介して前記工作物キャリア装置（５０）がロボット（１６）によって前記生産プラント（１０、１００）に解除可能に結合でき、前記結合境界部（６０）によって前記接続アーム（５８）が前記接続アーム（５８）を前記接続区分（２６）に対して固定位置に保持するために前記生産プラント（１０、１００）の前記接続区分（２６）に結合可能であり、前記結合境界部（６０）によって前記回転軸（５６）が前記回転軸（５６）を駆動軸（２８）に回転駆動可能に接続するために前記生産プラント（１０、１００）の前記駆動軸（２８）に結合可能である、結合境界部と、
   を備える、工作物キャリア装置（５０）。
6. 前記結合境界部（６０）が、前記接続アーム（５８）の周囲面に形成されたロボットグリッパ（１８）用の２つの係合面（７６）を備える、請求項５に記載の工作物キャリ装置（５０）。
7. 前記結合境界部（６０）が、前記ロボットの締付けボルト（８８）のために前記接続アーム（５８）に形成された第１貫通孔（６８）と前記回転軸（５６）に形成された第１回転軸孔（７０）とを備え、前記第１貫通孔（６８）と前記第１回転軸孔（７０）が前記回転軸（５６）の予設定回転位置において相互に整列する、請求項５又は６に記載の工作物キャリア装置（５０）。
8. 前記結合境界部（６０）が、センタリングトレイ（８０、８２）のセンタリングボルト（８６）のために前記接続アーム（５８）に形成された第２貫通孔（７２）を備えかつ前記回転軸（５６）に形成された第２回転軸孔（７４）を備え、前記第２貫通孔（７２）と前記第２回転軸孔（７４）が、前記回転軸（５６）の予設定回転位置において相互に整列する、請求項５～７のいずれか１項に記載の工作物キャリア装置（５０）。
9. 前記結合境界部（６０）が、前記回転軸（５６）の一方の端に形成された剣形部分（６６）を備える、請求項５～８のいずれか１項に記載の工作物キャリア装置（５０）。
10. 前記結合境界部（６０）が、前記接続アーム（５８）の一端に形成され前記接続アーム（５８）の端部を越えて軸方向に環状区間の形式で延びるカラー（６２）を備え、前記カラー（６２）が、その内周面に形成され前記長手軸線の方向に前記内周面から延びる保持突出部（６４）を備える、請求項５～９のいずれか１項に記載の工作物キャリア装置（５０）。
11. 基材（１２）をコーティングするための生産プラント（１０、１００）であって、
    前記生産プラント（１０、１００）の接続区分（２６）に解除可能に接続される又は接続可能な、請求項８～１３のいずれか１項に記載の少なくとも１つの工作物キャリア装置（５０）であって、駆動軸（２８）が、前記接続区分（２６）において回転可能に取り付けられ、モーターによって回転駆動可能である、少なくとも１つの工作物キャリア装置（５０）、
    を備える、生産プラント（１０、１００）。
12. 前記工作物キャリア装置（５０）を前記接続区分（２６）に接続し、前記工作物キャリア装置（５０）を前記接続区分（２６）から分離し、前記工作物キャリア装置（５０）を変位するように構成されたロボット（１６）、
    を備える、請求項１１に記載の生産プラント（１０、１００）。
13. 前記ロボット（２６）が、前記第１貫通孔（６８）及び前記第１回転軸孔（７０）の中へ挿入可能な変位可能締付けボルト（８８）を備える、請求項１１又は１２に記載の生産プラント（１０、１００）。
14. 前記接続区分（２６）が、フレーム区分の端面（３４）から軸方向に延びてフランジ（３０）が上に形成された環状リング（３２）を備え、前記環状リング（３２）及び前記フランジ（３０）が軸方向凹部（３６）を備え、前記回転軸（５６）を前記駆動軸（２８）に接続するために前記軸方向凹部を介して前記回転軸（５６）の１区分を前記接続区分（２６）の中へ挿入可能である、請求項１１～１３のいずれか１項に記載の生産プラント（１０、１００）。
15. 前記生産プラント（１０、１００）が、前記生産プラントの予設定位置に配列できるセンタリングボルト（８６）が上に形成されたセンタリングトレイ（８０、８２）を備え、前記工作物キャリア装置（５０）が、前記センタリングトレイ（８０、８２）上に位置付けできる、請求項１１～１４のいずれか１項に記載の生産プラント（１０、１００）。

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