JP5921677B2 - 被加工部材の表面処理用の作業チャンバシステム - Google Patents

Description

本発明は、被加工部材の表面処理用の作業チャンバシステムに関し、少なくとも、
−密に閉鎖可能な作業チャンバと、
−フレーム形の被加工部材保持部であって、作業チャンバの外側の組付け位置と、作業チャンバにおける作業位置との間をガイドレール上で移動可能である、被加工部材保持部と、
−平面図で見て、作業チャンバの内側で、平行なガイドレールの群の隣に配置されているマニピュレータと、
を有する。

被加工部材の表面処理の規定の形式、例えばラッカ処理又は研磨性のブラスト媒体での処理は、閉鎖された作業チャンバにおいて実施する必要がある。処理自体は、プログラム制御されたマニピュレータによって実施される。サイクル時間は、マニピュレータの高い作業速度に基づき、実際の処理時間によってではなく、実質的に被加工部材の作業室内への取込み及び作業室における取付けにより決定される。

サイクル時間を短縮し、設備における高い処理量を達成するために、本願出願人によって実施されている、冒頭で述べた形式の作業チャンバシステムは、被加工部材を既に作業チャンバの外側で被加工部材保持部に取り付けるようになっている。作業チャンバにおける表面処理は、レールによりガイドされた複数の被加工部材保持部のうちの１つを、処理済みの被加工部材とともに、作業チャンバから移動させ、他の被加工部材保持部を、用意された被加工部材とともに作業チャンバ内にもたらすために、極めて短時間しか中断する必要はない。被加工部材保持部は、端部側に夫々シールプレートを有する。これらのシールプレートは、１つの被加工部材保持部が、チャンバの外側における組付け位置又はチャンバ内部の作業位置に到達すると直ぐに、作業チャンバにおける通路口を密に閉鎖する。

上記作業チャンバシステムは、基本的に有用であることが実証されている。しかしながら、被加工部材保持部が平行なレール上を案内されていて、１つのレールが必然的に、他のレールよりもマニピュレータに対して接近して位置決めされている、という点から欠点が明らかである。これにより、複数ある被加工部材保持部のどの被加工部材保持部が、まさに作業チャンバ内にあるかに応じて、ラッカノズル又はブラストノズルを備えたマニピュレータヘッドの、被加工部材に対する種々異なる間隔が存在するので、作業結果も種々異なる結果となることがある。

上記問題は、確かに、２つの案内軌道の場合、マニピュレータがペアになって使用されることにより多くの場合、解消することができる。これらのマニピュレータは夫々、相並んでいる案内軌道の群の一方の側に配置されていて、かつ互いに逆方向に作動する。こうしてマニピュレータは、被加工部材の前面及び背面を交互に処理する。しかしこのことは比較的高い投資コストを結果としてもたらす。

マニピュレータが定置に組付けられていて、かつ案内軌道に沿って長手方向に移動しないように、第１のアクスルとして回転アクスルを有していると、とりわけ、被加工部材保持部に対して比較的大きな間隔がある場合には、マニピュレータにとって、被加工部材保持部の外側フレームにより取り囲まれている作業領域の内側で、極めて外側に位置する領域に到達する、ということが困難であり得る。

表面処理のサイクル時間が、被加工部材の取去り及び取付け用の装備時間と比べて極めて短い場合、２つより多い被加工部材保持部が必要とされる。この構成において、全体として３つの被加工部材保持部、つまり未加工部材の取付け用の被加工部材保持部、チャンバにおける加工用の被加工部材保持部、及びチャンバの外側での処理済みの被加工部材の取去り用の被加工部材保持部が使用されることにより、取付けと取外しとは分離される。この構成において、上記欠点は、相対する側において一対のマニピュレータを使用する場合にですら存在し続ける。その理由は、夫々外側のガイドレールの間に、さらに直接的に隣接している２つのガイドレールの間の間隔の２倍の大きさの間隔があるからである。まさに狭い作業チャンバにおいて、及び制限された作業空間を備えたマニピュレータとして６軸形多関節ロボットの使用時に、被加工部材保持部の内側の作業面の全ての点にはもはや接近することができず、少なくとも正しい間隔を置いて、かつマニピュレータヘッドの必要な配向において接近することはできない。

ＵＳ−ＰＳ３１４９４４５において、レール上を案内される外側フレームを備えた作業チャンバシステムが公知になっている。外側フレームにおいて被加工部材を個別に又は搬送ボックス内で加工位置に移送することができる。レール形のアセンブリは、やはり大きな幅を必要とし、決まった姿勢での被加工部材の用意された取付けを可能にしない。この姿勢は、後にさらに作業チャンバに挿入するために必要なだけである。

独国特許出願公開２７４７１０７号明細書において、被加工部材を個別に又はプレート上でローラコンベアを介して加工位置に移送可能であり、作業チャンバ内部で回転台を介して位置決め可能である、作業チャンバシステムが公知になっている。それでもやはり、被加工部材の垂直な取付けを、被加工部材が正面からマニピュレータの作業領域において配置可能であるように許容するフレーム形のアセンブリは存在しない。

したがって本発明の目的は、冒頭で述べた形式の作業チャンバシステムを改良して、夫々作業チャンバにある被加工部材保持部から独立して、マニピュレータに対する被加工部材の一定の間隔が形成可能である作業チャンバシステムを提供することである。

上記目的は、本発明により、少なくとも１つの被加工部材保持部をガイドレールにおいて案内する外側フレームと、搬送位置において外側フレームによって取り囲まれていて、組付け位置及び／又は作業位置において、外側フレームの底面の外側にあるポジション（Stellung）に移動可能である内側フレームとを有することにより達成される。

フレームの平面からの旋回は作業チャンバ内で、内側フレームに取り付けられている被加工部材が、少なくとも直に隣り合う案内軌道の平面にまで移動可能である、という利点をもたらす。

好ましくは、平行なレール上で案内されている複数の被加工部材保持部において、中央のガイドレール上にある被加工部材保持部における被加工部材は、外側のガイドレールの平面にずらすことができるので、被加工部材は、マニピュレータの近くに位置決めされている。このことは、一方の側におけるマニピュレータによる片面だけの処理の場合に有利である。

設置される位置は、被加工部材フレームの平面に対して所定の角度を取ることができる。しかし、平面平行な位置への、内側フレームの設置が特に有利である。この平面平行な平面は、ちょうど、隣合う保持部の内側フレームが占める位置にある。したがって、軌道の換算をマニピュレータのプログラムフローにおいて行う必要はない。

被加工部材が相対する２つの側から同時に処理される場合、内側フレームを、外側の案内軌道に挿入されている被加工部材保持部から、夫々真ん中のガイド軌道の平面へと旋回させるということが有利である。こうして被加工部材は、被加工部材がどの平面において作業チャンバ内に押し込まれたかに関係なく、加工時には常に真ん中の同じ平面に位置する。

本発明に係る作業チャンバシステムの別の利点は、組立て及び解体時にも、内側フレームを作業チャンバの外側で側方に置くことができることによりもたらされる。操作員は、こうして内側フレームを自身の位置に向かって近くに引っ張ることができるので、従来の立ち位置から、締付けによる取付け及び緩めての取外し時に同じ操作を実施することができる。

内側フレームが、外側フレームに対して降下可能であり、内側フレームが、外側フレームの底面の外側に位置決めされていると、操作員が踏み段を用いずとも快適な位置において作業することができるので、特に有利である。

好ましくは、内側フレームが、パラレログラム式ガイドを介して旋回運動可能に外側フレームに結合されているようになっている。パラレログラム式ガイドは、単純に製造可能であり、かつ頑丈に形成することができる。さらに運動力学機構は、外側フレームの平面からの旋回時に、同時に降下が行われるようになっている。さらにこれと共に特に平面平行な設置運動を極めて迅速に行うことができる。

人間工学、またセットアップ時間に対する上記の利点は、内側フレームが、解除可能な結合を介して外側フレームに連結可能であることにより拡大される。操作員は、例えば内側フレームを外方旋回させることができ、ハンドトラックに下ろすことができる。次いで別の作業プロセスにおいて、他の人員により既に用意されている内側フレームを使用することができる。したがって、内側フレームの備付け及び完成した被加工部材の内側フレームからの後々の取去りは、実際の作業チャンバシステムの外側において実施することもできる。被加工部材のタイプを頻繁に交換する場合であっても、夫々被加工部材タイプに個別に適合された内側フレームを使用することができるので、取出し性は有利である。

上記解除可能な結合は、例えば構造的に特に簡単に、パラレログラム式ガイドの端部が、フォーク状に分岐した、つまり股状の収容部として形成されていて、内側フレームの鉛直方向のステーに、収容部に懸架可能なピンが設けられていることにより行うことができる。

内側フレームが鉛直方向のアクスルを中心に回転可能であると、さらに有利である。作業チャンバの外側において、被加工部材の締付けによる取付け及び緩めての取外しをこれにより容易に行うことができる。作業チャンバの内側において、内側フレームの方向転換により、被加工部材の各背面を、同じマニピュレータによって処理することもできる。内側フレームの回転が、マニピュレータのプログラム経過に取り込まれると、場合によっては被加工部材へのアクセスが困難である個所に、マニピュレータヘッドで到達することができるように、付加的な自由度を提供する。

被加工部材保持部の所定のポジションにおける作業チャンバシステムの概略的な平面図である。 被加工部材保持部の、図１とは別のポジションにおける作業チャンバシステムの概略的な平面図である。 被加工部材保持部の所定のポジションにおける作業チャンバシステムの側面図である。 被加工部材保持部の、図３とは別のポジションにおける作業チャンバシステムの側面図である。

以下に本発明を、実施の形態及び図面に基づいて詳細に説明する。

図１に、作業チャンバシステム１００を平面図において示す。作業チャンバ１０１の内側には、互いに向かい合っている２つのマニピュレータ１０２，１０３が位置決めされている。これらのマニピュレータ１０２，１０３の間に、被加工部材保持部１０，２０，３０用の３つのガイドレール１４，２４，３４が配置されている。

図１において、作業チャンバ１０１の外側には２つの被加工部材保持部１０，２０が設けられている。作業チャンバ１０１の内側には、下側のガイドレール３４上を移動可能な、外側フレーム３１を有する被加工部材保持部３０が設けられている。符号１０′，２０′，３０′を用いて、図１には別の被加工部材保持部１０，２０，３０の空いている設置場所が記されている。

図２で、上側の被加工部材保持部１０においては、内側フレーム１２がさらに外側フレーム１１の内側に位置する。これに対して真ん中の被加工部材保持部２０においては、内側フレーム２２は外側フレーム２１から外方旋回させられている。内側フレーム２２は、次いで下側の被加工部材保持部３０用の設置場所３０′に位置し、ひいては下側のガイドレール３４の領域に位置する。操作者は、被加工部材保持部３０内に入っている被加工部材に極めて簡単に接近する。

作業チャンバ１０１の内側で被加工部材保持部３０には、内側フレーム３２は真ん中のガイドレール２４に向かって設置されているので、内側フレーム３２は、２つのマニピュレータ１０２，１０３に対して同じ間隔を有する。下側のマニピュレータ１０３は、開放した外側フレーム３１を通じて内側フレーム３２内にある被加工部材に作用する。

図３には、側方からの、とりわけ被加工部材保持部１０，２０，３０の端面側から見た作業チャンバシステムが示してあり、作業チャンバ１０１は、背後に位置している。３つの被加工部材保持部１０，２０，３０全てが、作業チャンバシステム１０１から押し出されている。

左側の被加工部材保持部１０の外側フレーム１１に支承されているパラレログラム式ガイド１３が、はっきりと看取可能である。駆動軸１８は、案内軌道のキャリッジに結合されていて、各外側フレーム１１に対して、遠隔操作可能でモータによる内側フレーム１２の調整を可能にする。

図３に、外側フレームとは異なり、左側の被加工部材保持部１０の実線で記載されている内側フレーム１２は、一点鎖線で記載された出発位置から水平方向に移動するだけでなく、一点鎖線で記載された出発位置に対して鉛直方向にも降下されているので、内側フレーム１２に、操作員はより簡単にアクセス可能になる。

本発明に係る作業チャンバシステムの特別な利点は、再度、側面図を示している図４から明らかになる。背後には、作業チャンバ１０１が看取可能である。被加工部材保持部が、外方に引っ張られるか又は動かされるやいなや、内部から通路口に当接し、この通路口を閉鎖するシールプレート１６，２６，３６を、被加工部材保持部１０，２０，３０は上記作業チャンバ１０１の通路口に有する。

外側の案内軌道に夫々位置決めされている被加工部材保持部１０，３０においては、内側フレーム１２，３２が、その一点鎖線により記載された出発状態から、パラレログラム式ガイド１３，３３により側方で外方に、かつこれと同時に鉛直方向に下方に運動させられている。これにより操作員１０６，１０７は、内側フレーム１２，３２をハンドトラック１０４，１０５又はその他の補助手段に降ろすことができ、パラレログラム式ガイド１３，３３に対する結合の解除により、内側フレーム１０，３０を完全に取り出すこともできる。

図４において、内側フレーム１２，２２，３２における鉛直方向のアクスル１５，２５，３５も看取可能でもある。これらのアクスル１５，２５，３５は、内側フレーム１２，２２，３２の回転を可能にする。

Claims (9)

1. 被加工部材の表面処理用の作業チャンバシステム（１００）であって、少なくとも、
   −密に閉鎖可能な作業チャンバ（１０１）と、
   −フレーム形の被加工部材保持部（１０，２０，３０）であって、前記作業チャンバ（１０１）の外側の組付け位置と、前記作業チャンバ（１０１）内における作業位置との間を、ガイドレール（１４，２４，３４）において移動可能である、フレーム形の被加工部材保持部（１０，２０，３０）と、
   −平面図で見て、前記作業チャンバ（１０１）の内側で、平行な前記ガイドレール（１４，２４，３４）の群の隣に配置されているマニピュレータ（１０２，１０３）と、
   を備えた、被加工部材の表面処理用の作業チャンバシステムにおいて、
   少なくとも１つの被加工部材保持部（１０，２０，３０）は外側フレーム（１１，２１，３１）を有し、該外側フレーム（１１，２１，３１）を介して、前記少なくとも１つの被加工部材保持部（１０，２０，３０）は前記ガイドレール（１４，２４，３４）において案内されていて、
   前記少なくとも１つの被加工部材保持部（１０，２０，３０）は内側フレーム（１２，２２，３２）を有し、該内側フレーム（１２，２２，３２）は、搬送位置において前記外側フレーム（１１，２１，３１）によって取り囲まれていて、かつ、組付け位置及び／又は作業位置において、前記外側フレーム（１１，２１，３１）の底面の外側にある所定のポジションに移動可能であるか又は旋回可能である、
   ことを特徴とする、被加工部材の表面処理用の作業チャンバシステム。
2. フレーム形の、鉛直方向に方向付けられた少なくとも２つの前記被加工部材保持部（１０，２０，３０）が設けられていて、該被加工部材保持部（１０，２０，３０）は夫々、前記作業チャンバ（１０１）の外側の組付け位置と、前記作業チャンバ（１０１）内における作業位置との間を、互いに平行な前記ガイドレール（１４，２４，３４）において移動可能であることを特徴とする、請求項１記載の作業チャンバシステム。
3. 前記組付け位置及び／又は前記作業位置における前記内側フレーム（１２，２２，３２）は、前記外側フレーム（１１，２１，３１）の底面の外側における平面平行なポジションに移動可能であることを特徴とする、請求項１又は２記載の作業チャンバシステム。
4. 前記内側フレーム（１２，２２，３２）は、前記外側フレーム（１１，２１，３１）の底面の外側において、前記外側フレーム（１１，２１，３１）に対して降下可能であることを特徴とする、請求項１から３までの少なくともいずれか１項記載の作業チャンバシステム。
5. 前記内側フレーム（１２，２２，３２）は、パラレログラム式ガイド（１３，２３，３３）を介して、旋回運動可能に前記外側フレーム（１１，２１，３１）に結合されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の作業チャンバシステム。
6. 前記パラレログラム式ガイド（１３，２３，３３）の端部は、フォーク状の収容部として形成されており、前記内側フレーム（１２，２２，３２）の鉛直方向のステーには、前記収容部に懸架可能であるピンが設けられていることを特徴とする、請求項５記載の作業チャンバシステム。
7. 前記内側フレーム（１２，２２，３２）は、前記外側フレーム（１１，２１，３１）に解除可能な結合部を介して連結可能であることを特徴とする、請求項１から６までの少なくともいずれか１項記載の作業チャンバシステム。
8. ３つの被加工部材保持部（１０，２０，３０）が設けられていて、該３つの被加工部材保持部（１０，２０，３０）のうち少なくとも外側の被加工部材保持部に、外方に設置可能な前記内側フレーム（１１，３１）が備え付けられていることを特徴とする、請求項１から７までの少なくともいずれか１項記載の作業チャンバシステム。
9. 前記内側フレーム（１２，２２，３２）は、前記外側フレーム内で、少なくとも１つのアクスルにおいて回転可能に支承されていることを特徴とする、請求項１から８までの少なくともいずれか１項記載の作業チャンバシステム。

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