KR101681895B1

KR101681895B1 - 도장 로봇 및 그 작동방법

Info

Publication number: KR101681895B1
Application number: KR1020107022788A
Authority: KR
Inventors: 프랑크 헤레; 만프레드 미헬펠데르; 마쿠스 에르하르트; 미카엘 바우만; 라이너 멜허; 토마스 뷕
Original assignee: 듀르 시스템스 게엠베하
Priority date: 2008-03-20
Filing date: 2009-03-06
Publication date: 2016-12-05
Also published as: WO2009115201A2; BRPI0910228A2; US9089864B2; US9662672B2; ZA201007207B; KR20100124814A; RU2492937C2; JP2011519715A; MX2010010171A; BRPI0910228B1; US20150314315A1; EP2268415B1; WO2009115201A3; RU2010142910A; EP2268415A2; PT2268415E; PL2268415T3; CN101977695A; JP5576852B2; ES2544431T3

Abstract

본 발명은 외부에 도장할 외면과 내부에 도장할 내면을 갖는 차량 몸체의 도장을 위한 도장 로봇(1)에 관한 것으로서, 상기 차량 몸체의 내면 및 외면은 상기 도장 로봇에 의해 안내되는 분무기(7)에 의해 도장된다. 본 발명에 의하면, 상기 도장 로봇(7)은 상기 차량 몸체의 내면 및 외면을 도장하기에 적합하다. 또한, 본 발명은 대응하는 작동 방법에 관한 것이다.

Description

도장 로봇 및 그 작동방법 {PAINTING ROBOT AND ASSOCIATED OPERATING METHOD}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 차량 몸체 도장을 위한 도장 로봇에 관한 것이다. 여기서, "도장 로봇"은 프로그램 제어되는 다축 코팅 기계 또는 다른 운동 기계를 의미한다. 또한, 본 발명은 이러한 로봇의 작동 방법에 관한 것이다.

차량 몸체의 도장을 위한 현대식 도장 장비에서, 예를 들어 도장 장치로서 회전 분무기를 제어하며 고효율의 도장 작업을 가능하게 다축 도장 로봇이 사용되고 있다.

차량 몸체를 다른 색의 페인트로 도장해야 할 경우, 때때로 또는 자주 컬러가 교환될 필요가 있다. 그에 따라 종래의 도장 로봇은 예를 들어 DE 103 35 353 A1에서 설명된 것과 같이 다른 색의 페인트가 제공되는 다수의 컬러 공급 라인들과 입구 측에서 연결되는 컬러 교환기을 구비한다. 이러한 컬러 교환기에서, 개별 컬러 공급 라인은 각 컬러 밸브를 거쳐서 공통 중앙 컬러 채널로 개방되며, 공통 중앙 컬러 채널은 페인트 압력 조절기 및 계측 펌프를 거쳐서 제공하고자 하는 페인트를 회전 분무기로 공급한다.

이러한 구조의 컬러 교환기에서는, 색 교환시에 새로운 색을 갖는 다른 페인트가 적용되기 전에 컬러 교환기와 분무기의 메인 니들 밸브 사이의 중앙 컬러 채널은 세척되어야 한다. 색 교환시에 중앙 컬러 채널에 남겨진 페인트 잔여물은 새로운 페인트를 오염시킬 수 있으므로 색 교환시 중앙 컬러 채널의 세척는 중요하다.

하지만, 색 교환 시에 컬러 교환기와 분무기의 메인 니들 밸브 사이의 페인트는 버려져야하며, 예를 들어 그로 인해 24색을 갖는 컬러 교환기에서는 45 내지 55ml의 페인트 손실이 발생한다는 문제가 있다. 그에 따라, 색 교환 시에 발생하는 페인트 손실을 최소화하기 위해, 컬러 교환기를 분무기에 가능한 한 가까이에 즉 "제2 아암"으로 알려지고 분무기용 손목(핸드 축)에 부착되는 말단 로봇 아암 내에 설치하게 된다.

그러나, 지금까지 컬러 교환기를 말단 로봇 아암 내에 설치하기 위해서는 말단 아암 내에 큰 설치 공간이 필요하므로, 말단 로봇 아암에 설치된 컬러 교환기를 갖는 도장 로봇은 외부 도장용 즉, 자동차 몸체의 외면의 도장용으로만 적합한데, 이는 말단 로봇 아암의 크기가 중요한 요소가 아니기 때문이다.

대조적으로, 지금까지는 내부에 컬러 교환기가 설치된 로보 아암을 갖는 도장 로봇으로 차량 몸체의 내부를 도장하는 것은 불가능한데, 그것은 내부 도장을 위해서는 몸체의 개구(예를 들면, 도어 개구)를 통해 자동차 몸체의 내부로 들어갈 수 있는 가느다란 로봇 아암이 필요하기 때문이다. 따라서, 종래에는 내부 도장을 위하여, 분무기의 페인트 컨테이너 또는 피스톤 계측 수단을 갖는 피깅(pigging) 시스템과 같은 복잡한 구성 대신에, 그 내부에 컬러 교환기가 말단 로봇 아암에 설치되지 않으며, 더 많은 페인트 손실을 유발하게 되는 더욱 가느다란 말단 로봇 아암과 같은 다른 구조의 도장 로봇이 사용된다.

따라서, 종래의 도장 설비에서의 한가지 문제점은 내부 도장과 외부 도장을 위해 서로 다른 형태의 로봇이 사용되어야 하며, 이는 비최적 설계의 경우에 다르게 적용되는 기술을 요구하게 된다. 그러나, 도장 로봇 및 관련된 적용 기술의 다른 설계는 구조 및 부품 관리에 있어서 많은 노력을 요구한다.

본 발명의 목적은 상기 문제점에 대하여 개선된 도장 로봇을 제공하는 것이다.

본 발명은 차량 몸체의 외면 및 내면 모두에 대한 도장을 위한 설계 조건, 즉 작은 공간에 부품들이 배열되는 적합한 도장 로봇을 제공하는 일반적 기술적 암시를 포함한다.

이것은 상기 로봇이 상기 분무기를 도어 개구 (및 특별한 경우 창문 개구)를 통해 조립된 상태의 몸체 즉, 방해물인 도어와 후드를 갖는 상태에서 내부로 안으로 몸체의 엔진 및 트렁크 구역 안에, 그리고 내부 도장을 위해 충분히 연장될 수 있어야 함을 의미한다. 대표적인 경우에, 수평 위치에서 아암 내의 "제2 아암"(또는 다른 도장 기계의 말단 기계 아암)의 수직 높이는 분무기 측 끝의 영역 내에서 350mm, 바람직하게는 300mm를 넘지 않아야 하며, 횡방향으로 측정된 그 폭은 이 영역 내에서 300mm 바람직하게는 250mm를 넘지 않아야 하고, 상기 아암의 수직 높이는 보통 그 폭보다 더 중요하다. 충분히 편평하거나(높이) 좁은(폭) 크기에 대한 조건은 이 아암의 피봇 축선의 방향을 따르는 충분한 길이를 위하여 상기 핸드 축의 장착면으로부터 예를 들어 적어도 300mm, 다른 경우에 500mm를 초과해서는 안된다. 그 배후 영역에서, 상기 아암은 예를 들어 측면 튜브 출구를 위해 더 넓어지고 설계 사유로 인해 더 높아질 수 있다.

이러한 슬림한 형태의 아암이 몸체의 내부 도장을 위해 알려진 바 있으나, 공간적 이유로 인해 컬러 교환기, 계측 펌프, 페인트 압력 조절기 등과 같이 도장에 필요한 부품들을 수용할 수 없어서, 앞서서 언급한 페인트 손실, 세척 손실 및 시간 손실 등의 문제점을 갖게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 도장 로봇은 종래의 기술에서 알려진 도장 장치(예를 들면, 회전 분무기, 에어 분무기, 에어리스 분무기 또는 초음속 분무기)를 공간상에 위치시키기 위한 하나 이상의 로봇 아암을 구비한다. 상기 로봇 아암은 직렬 또는 병렬로, 또는 직병렬 조합으로 운동가능하게 배열되며, 하나의 (말단) 아암을 갖는 EP 1 614 480 B1에 기재된 병렬 운동학이 고려될 수 있다. 본 발명에 따른 도장 로봇에서, 상기 말단 로봇(즉, 소위 "제2 아암")은 대조적으로 좁고 슬림해서 그 위에 설치된 도장 장치를 갖는 상기 말단 로봇 아암이 몸체 개구(예를 들어, 창문 개구)를 통해 차량 몸체의 내부로 안내될 수 있어서 몸체 내면에 대한 도장이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 도장 로봇은 바람직하기로는 컬러 교환시에 발생하는 페인트 손실을 최소화하기 위해 상기 페인트 로봇의 말단 로봇 아암("제2 아암")에 바람직하게 설치된 컬러 교환기를 구비하며 내부 도장의 적절성을 해치지 않고 컬러 교환기의 특별한 설계에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 컬러 교환기는 상기 개별 컬러 공급 라인에 의해 다른 색상의 페인트와 제공되는 다수의 도킹(docking) 포인트(예를 들면, 컬러 바아에)를 구비한다. 추가적으로, 이 실시예에서 상기 컬러 교환기는 상기 도킹 포인트들 중 하나에 선택적으로 도킹할 수 있으며 도킹 상태에서 관련 컬러 공급 라인으로부터 페인트를 추출하여 추출된 페인트를 상기 공통 컬러 라인으로 공급하는 이동가능한 컬러 추출기(예를 들면, 도킹 운반기)를 구비한다. 원하는 색상의 페인트를 선택하기 위하여, 상기 컬러 추출기가 관련된 도킹 포인트에 도킹하는 방식으로 위치한다. 앞서 소개된 공지의 컬러 교환기와 대조적으로, 이 실시예에서 컬러 교환기는 중앙 컬러 채널을 구비하지 않아서, 컬러 교환기는, 그 설계에 다른 그리고 상기 컬러 밸브의 오작동 또는 상기 컬러 밸브의 부정확한 구동의 경우에도, 각 경우에 하나의 컬러 공급 라인만이 상기 컬러 추출기에 연결되서 발생할 수 있는 페인트 오염을 방지한다.

또한, 상기한 본 발명에 따른 컬러 교환기에서, 상기 개별 컬러 공급 라인들 바람직하기로는 상기 각 컬러 공급 라인을 통해 페인트가 흐르는 것을 선택적으로 막거나 가능하게 하는 각 컬러 밸브가 배열된다. 이 경우에, 상기 개별 컬러 밸브는 각 경우에 하나 및 동일한 제어 신호에 의해 제어되며, 이는 예를 들어 공압, 전기 또는 기계적 제어 신호일 수 있다. 바람직하기로는, 상기 개별 컬러 밸브를 구동하기 위한 상기 제어 신호는 상기 컬러 추출기로부터 상기 각 도킹된 도킹 포인트를 거쳐 각 컬러 밸브를 통과하여, 상기 제어 신호는 상기 컬러 추출기가 관련 도킹 포인트에 도킹되었을 때에만 상기 컬러 밸브들 중 하나에 도달할 수 있다. 이러한 형태의 상기 컬러 밸브의 구동은 본질적으로 상기 컬러 추출기가 관련된 도킹 포인트에 도킹되었을 때에만 상기 개별 컬러 밸브가 개방될 수 있도록 한다. 상기 개별 컬러 밸브는 제어신호가 없을 때 상기 컬러 밸브가 관련된 컬러 공급 라인을 차단하도록 설계되는 것이 바람직하다. 상기 컬러 밸브로서 또는 통상의 컬러 밸브 대신에, 퀵-로킹 또는 퀵-연결 커플링으로 알려진 요소들, 외부에서 구동되는 비귀환 밸브 또는 플런저(plunger)에 의한 구동의 결과로서 개방되는 밸브들이 사용될 수 있다.

상기 이동가능한 컬러 추출기는 예를 들어 상기 개별 컬러 공급 라인의 도킹 포인트들에 대해 선형적으로 이동가능한 도킹 운반기일 수 있다. 하지만, 상기 컬러 추출기는 원하는 도킹 포인트에 도킹하기 위해 회전하는 것일 수도 있다.

유사한 컬러 교환기가 예를 들어 특허출원 EP 1 245 295 A2로부터 알려주 있으므로, 상기 특허출원의 내용은 컬러 교환기의 구성 및 기능과 관련하여 본 명세서에 전체적으로 포함될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 도장 로봇은 2개의 분리된 세척 회로, 즉 상기 컬러 교환기의 도킹 포인트를 세척하기 위한 제1 세척 회로 및 상기 컬러 교환기와 분무기 사이에서 상기 다른 색상의 페인트를 위한 공통 컬러 라인을 세척하기 위한 제2 세척 회로를 구비하는 것이 바람직하며, 상기 2개의 세척 회로는 분리되어 있거나 적어도 분리될 수 있어서, 상기 도킹 포인트들은 상기 공통 컬러 라인과 독립적이고 분리되어서 세척될 수 있다. 그러므로, 이러한 구성에서는, 다른 색상의 페인트를 위한 상기 공통 컬러 라인에 대한 세척이 상기 분무기까지 미치며, 그 동안 상기 컬러 교환기의 도킹 포인트가 동시에 또는 적어도 일시적으로 중복되어 세척되는 것이 가능하다. 이러한 동시 또는 일시 중복 세척은 컬러 교환시에 그 시간을 줄여준다. 또한, 컬러 교환시에, 다른 색상의 페인트를 위한 상기 공통 컬러 라인에 대한 세척이 상기 분무기까지 미치는 동안에, 상기 컬러 추출기는 이미 새로운 도킹 포인트에 접근하여 결합할 수 있어서, 컬러 교환 시간을 줄일 수 있다.

이러한 구성에서, 상기 2개의 세척 회로의 분리는 상기 컬러 추출기에 배치된 적어도 하나의 분리 밸브에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.

이 경우에, 상기 제1 세척 회로는 세척제 공급 라인으로부터 세척제 밸브를 거쳐 상기 분리 밸브의 하류에서 상기 공통 컬러 라인을 통해 상기 분무기로 이어지며, 결국 귀환 밸브를 통해 귀환 라인으로로 가거나 상기 분무기의 상기 메인 니들 밸브를 통과한다. 따라서, 본 발명에서는 상기 공통 컬러 라인을 세척하기 위한 방법이 다양하게 존재한다.

한편으로는, 상기 공통 컬러 라인에 대한 세척 이후에, 보통 상기 세척제로서 기능하는 상기 희석 유체는 적용될 페인트와 동일한 통로에 있는 분무기에 의해 분무된다. 이 경우에, 상기 공통 컬러 라인 내로 안내된 상기 세척제는 이동 매체로서 작용하며 상기 컬러 라인에 여전히 남아있는 페인트를 상기 분무기를 통해 배출한다. 또한, "배출 모드(push-out mode)"라고 언급된 작동 상태가 가능한데, 이 상태에서 상기 라인에 여전히 남아있고 상기 분무기에 의해 분무된 잔류 페인트는 상기 이동 매체로서 기능하는 상기 세척제가 마지막으로 상기 분무기에 의해 배출될 때까지 실질적으로 온전하게 도장을 위해 계속 사용된다. 그에 따라, 이러한 "배출 모드"에서, 상기 컬러 밸브가 폐쇄되고 상기 세척제 밸브가 개방되는 전환시간에 대한 정확한 정보가 필요하다. 상기 이동 매체로서 기능하는 상기 세척제가 상기 분무기에 의해 배출되기 전에 상기 도장 작업은 충분한 안전 시간 간격을 가지고 종료되어야만 한다. 공지의 방법에서, "배출"은 상기 페인트를 가압하는 피그(pig)를 이용하여 수행될 수 있으며, 상기 피그는 상기 이동 매체에 의해 가압될 수 있다. 그러나, 만일 상기 잔류 페인트가 상기 세척제에 의해 바로 가압되면(환류 모드(reflow mode)에 동일하게 적용), 충분히 작은 튜브 직경을 갖는 라인들이 공지된 "랜스(lance) 효과"를 피하기 위해 필요하다. 그러므로, 상기 세척제 또는 다른 가압 매체에 의해 페인트가 가압되는 구성들의 모든 라인과 채널의 내부 직경은 6mm보다 작으며, 예를 들어 약 2mm 내지 약 4mm이다. 또한, 이들 라인들과 채널들은 랜스 효과와 관련하여 그리고 스월링(swirling) 등을 방지하기 위해 구석과 날카로운 벤드(bend)를 피해야 한다.

다른 한편으로는, 상기 공통 컬러 라인의 세척을 위하여, 상기 세척제가 배출되어 귀환 라인으로 나갈 수 있는 제1 귀환 밸브가 상기 분무기 내에 배치될 수 있다.

또한, 상기 두가지 세척 형태는 도장을 위해 상기 세척제에 의해 상기 공통 컬러 라인으로부터 배출된 페인트를 처음에 이용함으로써 서로 결합될 수 있다. 상기 세척제가 상기 분무기의 상기 메인 니들 밸브에 도달하기 조금 전에, 상기 메인 니들 밸브는 폐쇄되고 상기 분무기의 귀환 밸브는 개방되어서 상기 세척제는 분무되지 않는다.

또한, 본 발명에 따른 컬러 교환 시스템은 상기 도킹 포인트를 거쳐 관련된 컬러 공급 라인으로 되돌아가 컬러 교환이 발생하는 경우 상기 컬러 교환기와 상기 분무기 사이의 상기 공통 컬러 라인에 위치하는 페인트를 가압함으로써 상기 컬러 교환기와 상기 분무기 사이의 상기 공통 컬러 라인에 위치하는 페인트의 재사용을 가능하게 하며, 이것으로 이 작동 상태는 "환류 모드"로 알려진다. 페인트를 상기 컬러 교환기와 상기 분무기 사이의 상기 공통 컬러 라인의 부분에서 상기 컬러 공급 라인으로 가압하는 것은, 예를 들어 세척제와 같은 이동 매체로서 기능하는 가압 물질이 상기 분무기의 메인 니들 밸브의 상류에서 상기 분무기의 영역 내 상기 공통 컬러 라인으로 안내되어서 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 공통 컬러 라인으로 안내된 상기 세척제는 상기 공통 컬러 라인에 위치하는 상기 페인트를 가압하여 관련 컬러 공급 라인으로 돌려보낸다. 그러므로, 본 발명의 관련된 실시예에서, 세척제 공급 라인은 상기 분무기의 메인 니들 밸브의 상류에서 상기 공통 컬러 라인으로 개방되어 상기 분무기 내에에 배열된 세척제 밸브를 통하며, 이는 상기 공통 컬러 라인에 남아있는 페인트를 가압하여 상기 컬러 교환기를 통해 재사용을 위해 상기 관련 컬러 공급 라인으로 보내기 위함이며, 상기 안내된 세척제는 이동 매체로서 기능한다.

상기 환류 모드는 피그를 이용하는 통상의 방법에 의해 수행될 수 있다.

예를 들어 솔벤트 또는 세척제와 같은 상기 이동 매체 또는 가압 물질을 상기 분무기로 안내하는 것은, 상기 세척제 공급 라인과 상기 세척제 밸브를 통해 직접 이루어지지 않는 것이 바람직하며, 오히려 상기 세척제 밸브의 상류에서 상기 세척제 공급 라인에 배치되고 그 내부에 위치하는 세척제를 밀 수 있는 세척제 계측 수단을 통해 상기 공통 컬러 라인으로 상기 세척제 밸브가 개방되었을 때 이루어진다.

이 경우에 "계측 수단"은 사전결정된 부피의 액체(양)을 이송하고자 하는 장치를 의미하지만, 코팅 물질용으로 사용되는 계측 펌프와는 대조적으로 정의된 단위 시간당 체적 유량을 생산해야 하는 것은 아니다.

예를 들어 피스톤 계측 수단과 같이 압력에 의해서만 작동하고 한정된 시간이나 속도 제어없이 동작하는 것이 바람직한 이러한 계측 수단은, 예를 들어 체적으로 동작하는 톱니 바퀴 계측 펌프에 비해 상당한 이점을 갖는다. 제어가 복잡하지 않다는 점 외에도, 손실이 훨씬 적다는 장점을 제공하며, 특히 계측 펌프에 있어서 상기 손실은 미끄럼에 의해 발생하여 계속 커지면서 작동시 마모로 인해 한정되지 않는다.

상기 세척제 공급 라인을 통해 상기 세척제 계측 수단을 제어가능하게 채우기 위한 추가 세척제 밸브는 상기 세척제 계측 수단의 상류에 위치하는 것이 바람직하다. 그러므로, 상기 입구 측에서, 상기 세척제 계측 수단은 상기 세척제 공급 라인으로부터 상기 세척제 밸브를 통해 세척제로 바람직하게 채워질 수 있다. 대조적으로, 상기 출구 측에서는, 이동 매체로서 기능하는 상기 세척제를 상기 공통 컬러 라인 안으로 계측할 수 있도록 상기 세척제 계측 수단이 상기 세척제 밸브를 통해 상기 공통 컬러 라인에 연결된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 세척제 계측 수단은 각각 도킹된 컬러 밸브와 분무기의 메인 니들 밸브 사이의 상기 컬러 라인의 용적과 실질적으로 동일한 계측 체적을 갖는다. 따라서, 상기 세척제 계측 수단의 상기 계측 체적은 상기 컬러 교환기와 상기 분무기 사이의 상기 공통 컬러 라인의 전체 라인 부분을 이동 매체로서 기능하는 세척제로 채우고 이 라인 부분에 위치하는 페인트를 관련된 컬러 라인으로 밀어 되돌려 보내기에 충분하다.

예로서, 상기 "환류 모드"용 세척제 계측 수단은 계측 실린더로 설계되거나 피깅 튜브에 의해 형성될 수 있다.

상기 세척제 계측 수단은 다양한 방법으로 구동될 수 있는데, 바람직하기로는 전기적으로 또는 공압적으로 구동된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 컬러 교환기는 상기 도킹 포인트를 통해 관련 컬러 공급 라인으로부터 원하는 색상의 페인트를 추출하기 위해 다수의 도킹 포인트들 중 하나에 도킹할 수 있는 이동가능한 컬러 추출기를 구비한다. 이 경우에, 도킹된 상태에서, 상기 컬러 추출기(예를 들면, 도킹 운반기)와 상기 각 도킹 포인트(예를 들면 컬러 바에서)를 함께 기계적으로 결합하는 클램핑 장치가 구비되는 것이 바람직하다. 그에 따라 상기 컬러 추출기가 어떠한 외력 없이도 각 도킹 포인트에 도킹하는 것이 가능하여, 큰 홀더나 지지대가 필요없게 된다.

한가지 바람직한 실시예에서, 상기 클램핑 장치는 이동가능한 클램핑 요소가 걸리는 언더컷을 구비하는 홈을 포함한다. 예로서, 상기 개별 컬러 공급 라인들과 상기 관련된 컬러 밸브들과 도킹 포인트들은 컬러 바아의 하나의 열을 따라 배치될 수 있으며, 상기 컬러 바아는 상기 컬러 추출기에 결합하기 위한 홈을 구비한다. 이 경우에, 상기 컬러 추출기는 상기 홈의 길이 방향을 따라 상기 컬러 바아에 대해 이동가능한 도킹 운반기를 구비하는 것이 바람직하며, 상기 도킹 운반기는 상기 홈을 따라 안내되는 고정 디스크를 구동하는 도킹 실린더에 의해 스스로 당겨질 수 있어서 상기 컬러 바아에 결합된다.

일측의 상기 도킹 운반기와 반대측의 상기 컬러 바아 사이의 결합에도 불구하고, 도킹 포인트 영역에서 누설이 발생할 수 있는데, 이는 그 내에 구비되는 씨일(seal)들 중 하나가 손상되는 등과 같은 고장에 나타나며 페인트는 컬러 바아의 홈으로 누설된다. 따라서, 만일 상기 홈이 아래에 언더컷을 구비하지 않는다면, 누설된 페인트가 홈의 외부 아래로 흐를 수 있다는 장점이 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에서, 상기 홈은 상부 홈 플랭크(flank)에만 언더컷을 가지며, 상기 홈은 하부 홈 플랭크에는 언더컷을 갖지 않는다.

도입부에서 이미 언급된 바와 같이, 바람직하기로는 상기 컬러 교환기는 상기 말단 로봇 아암("제2 아암")에 장착되어서 상기 컬러 교환기와 상기 분무기 사이의 상기 공통 컬러 라인은 가능한 한 짧아져서 컬러 교환시 손실을 줄일 수 있다. 추가적으로, 바람직하기로는 코팅 물질용 압력 조절기 및/또는 계측 펌프가 상기 말단 로봇 아암에 장착되어서 도장 기술의 필수 부품들이 상기 말단 로봇 아암에 위치하게 된다. 또한, 원하는 색상의 페인트를 선택하기 위하여 상기 도킹 포인트(예를 들어 상기 컬러 바아에 위치)에 대해 상기 컬러 추출기(예를 들면, 도킹 운반기)를 이동시키기 위해 서보-공압 액추에이터가 상기 말단 로봇 아암에 배치될 수 있다.

여기서, 상기 코팅 물질 계측용 "계측 펌프"는, 체적 유량, 즉 단위 시간당 이송된 물질의 체적을 작동시에 자동적으로 예를 들어 코팅 대상에 현재 코팅된 하위 면적에 따라 제어할 수 있는 이송 장치를 의미한다. 계측 펌프의 대표적인 예는 전기 모터 또는 특히 톱니 바퀴 펌프 또는 다른 회전 이동 펌프에 의해 구동되는 피스톤 계측 수단이다. 요구에 따른 계측율의 변화는 계측 펌프의 구동 모터의 회전 속도를 제어함으로써 통상의 방법으로 달성될 수 있다.

또한, 만일 상기 페인트 압력 조절기, 상기 컬러 추출기용 액추에이터 및/또는 상기 계측 펌프가 상기 공통 연결 블록에 배열된다면, 상기 페인트 압력 조절기와 상기 계측 펌프 사이의 연결 튜브를 생략되어 그에 따른 혼란을 없앨 수 있다. 또한, 상기 페인트 압력 조절기와 상기 계측 펌프를 하나의 연결 블록에 일체화함으로써, 연결길이가 짧아지고 단순하고 콤팩트한 설계가 가능하게 된다. 상기 페인트 압력 조절기는 상기 계측 펌프에 직접 설치될 수 있다.

본 발명의 가치있는 다른 측면에 따르면, 상기 개별 컬러 공급 라인을 상기 컬러 교환기에 연결하는 연결부가 구비된다. 이를 위하여, 상기 각 개별 컬러 라인용 수용 구멍이 상기 컬러 교환기에 배치되며, 상기 수용 구멍 안으로 상기 컬러 공급 라인이 상기 컬러 교환기와의 연결을 위해 삽입된다. 그 자유단에서, 이 경우에 상기 컬러 공급 라인은 각이진 클램핑 표면을 구비하며, 상기 클램핑 표면은 예를 들어 상기 수용 구멍과 공통 축을 가지고 연장되는 원추형 외부 표면을 구비할 수 있다. 또한, 상기 수용 구멍에 실질적으로 직각으로 연장되고 상기 수용 구멍에 개방되는 클램핑 구멍이 상기 컬러 교환기에 위치하며, 상기 클램핑 구멍은 암나사를 구비한다. 클램핑 스크루(예를 들어, 앨런 스크루, 톡스 스크루, 슬롯티드 스크루 또는 크로스-헤드 스크루 등)은 상기 클램핑 구멍으로 들어가서, 그 끝단이 상기 컬러 공급 라인의 자유단에 위치하는 각진 클램핑 표면에 대응하며, 상기 컬러 공급 라인을 축방향에 대해 고정시켜서 상기 수용 구멍에 결합시킨다.

위에서 설명된 본 발명에 따른 연결부 설계는 다른 라인들을 연결하기에 적합하며 그에 따라 본 발명의 다른 특징과 독립적으로 다른 보호를 누린다.

또한, 본 발명은 대응하는 도장 로봇용 작동 방법을 제공하며, 상기 도장 로봇은 차량 몸체의 외부 도장 및 내부 도장 모두에 사용된다.

컬러 교환시에, 본 발명에 따른 작동 방법에서는, 상기 컬러 교환기의 상기 이동가능한 컬러 추출기(예를 들면, 도킹 운반기)가 다수의 컬러 공급 라인으로부터 다른 색상의 페인트를 제공하는 다수의 도킹 포인트들(예를 들면 컬러 바아에 위치) 중 하나에 도킹되는 것이 바람직하다.

도킹 후에, 적용될 페인트는 상기 관련된 컬러 공급 라인으로부터 상기 도킹 포인트를 거쳐 추출되며 상기 분무기는 다른 색상의 페인트를 위해 공통 컬러 라인을 통해 상기 컬러 교환기에 의해 선택된 페인트를 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 작동 방법에서는, 상기 컬러 교환기 내의 상기 도킹 포인트가 제1 세척 회로를 통해 세척제로 세척되며, 상기 컬러 교환기와 상기 분무기 사이의 상기 공통 컬러 라인은 제2 세적 회로를 통해 세척제로 세척되고, 상기 제1 세척회로는 상기 제2 세척회로와 독립되거나 분리된다.

이 경우에 상기 도킹 포인트들과 상기 컬러 교환기와 상기 분무기 사이의 상기 공통 컬러 라인은 동시에 또는 적어도 일시적으로 중복되는 방식으로 세척되어서 필요한 세척 시간을 줄이고 그에 따라 컬러 교환 시간도 줄어든다.

상기 두 세척 회로는 동시 또는 일시적 중복 세척이 가능하도록 적어도 하나의 분리 밸브에 의해 서로 분리된다.

위에서 언급된 "배출 모드"에서, 본 발명에 따른 작동 방법에서는, 컬러 교환시에 상기 공통 컬러 라인에 남아 있는 페인트는 상기 제2 세척회로를 통해 상기 공통 컬러 라인 밖으로 배출되어서 상기 분무기에 위치하는 귀환 밸브를 통해 귀환 라인으로 가거나 상기 분무기의 메인 니들 밸브를 통과하게 된다.

대조적으로, 위에서 언급된 "환류 모드"에서, 본 발명에 따른 작동 방법에서는, 상기 공통 컬러 라인에 남아 있는 페인트가 밀려서 상기 컬러 교환기의 도킹 포인트를 통해 상기 관련된 컬러 공급 라인으로 들어가며 이후 재사용된다.

여기서 설명된 본 발명은 두가지 요소의 페인트의 적용을 위해서 특히 적절하며, 예를 들어 2개의 계측 펌프와 같이 요구되는 상기 추가 요소는 상기 페인트 기계의 슬림 아암에 마찬가지로 수용될 수 있다.

본 발명은 상기 분무기의 근처에 배치된 컬러 교환기를 갖는 예를 들어 수성페인트와 같은 전도성 페인트의 정전 코팅용 및 직접 충전 또는 외부 충전의 다른 코팅 물질용 종래의 도장 로봇에 적합한다. 분무기에서 비 전도성 페인트와 그 직접 충전의 경우에, 상기 컬러 충전기와 상기 접지된 컬러 공급부 사이의 페인트 컬럼은 충분히 절연되어 있으므로, 본 발명에 따른 도킹 컬러 교환기는 분무기의 고전압에 사용될 수 있다. 대조적으로, 전도성 페인트의 경우에, 만일 외부 전극을 갖는 회전 분무기가 사용되면 상기 컬러 교환기는 접지될 수 있다.

본 발명의 목적은 독립항에 따른 도장 로봇 및 그 작동 방법에 의해 달성된다.

본 발명의 다른 추가적 개선 사항이, 청구항에 기재되고 다음의 도면을 참조하는 본 발명의 바람직한 실시예의 설명과 함께 더욱 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 도장 로봇의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 도장 로봇의 말단 로봇 아암("제2 아암")의 사시도이다.
도 3은 말단 로봇 아암을 다른 측에서 바라본 사시도이다.
도 4는 컬러 교환기의 일 부분인 컬러 바아의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 도장 로봇의 도킹 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 6a 및 도 6b는 컬러 바아의 다른 예에 대한 개략적인 단면도이다.
도 7 및 도 8은 개별 컬러 라인과 컬러 교환기의 연결부를 도시한 것이다.
도 9a 내지 도 9d는 소위 "배출 모드"의 상태에서 본 발명에 따른 도장 로봇의 다른 작동 상태를 도시한 것이다.
도 10은 "배출 모드"에 대한 순서도이다.
도 11a 내지 도 11e는 소위 "환류 모드"의 상태에서 본 발명에 따른 도장 로봇의 다른 작동 상태를 도시한 것이다.
도 12는 "환류 모드"에 대한 순서도이다.
도 13a 내지 도 13h는 배출 모드를 위한 본 발명에 따른 A/B 시스템의 다른 작동 상태 및 대응하는 시간 순서도를 도시한 것이다.
도 14a 내지 도 14h는 환류 모드를 위한 본 발명에 따른 A/B 시스템의 다른 작동 상태 및 대응하는 시간 순서도를 도시한 것이다.
도 15는 본 발명에 따른 A/B 시스템에 특히 적합한 밸브 장치를 도시한 것이다.
도 16은 본 발명에 따른 도장 로봇에 적합한 컬러 교환기의 모듈식 컬러 바아를 도시한 것이다.
도 17은 도 16에 도시된 컬러 바아의 하나의 모듈을 개략적으로 도시한 것이다.
도 18은 도 16에 도시된 컬러 바아의 배면을 도시한 것이다.
도 19는 컬러 순환 작동을 하는 도 16에 도시된 컬러 바아의 하나의 모듈을 도시한 것이다.
도 20은 도 19에 도시된 모듈의 배면을 도시한 것이다.
도 21은 밸브에 연결되는 모듈 몸체의 내부에 마련된 파이프를 구비하는 도 19에 도시된 모듈의 밸브 장치를 도시한 것이다.
도 22는 도 16 내지 도 18에 도시된 컬러 바아에 추가하기에 적합한 특정 컬러 공급을 위한 모듈을 도시한 것이다.
도 23은 도 22에 도시된 모듈의 밸브 장치와 도장 로봇의 분무기에 연결되는 연결부를 개략적으로 도시한 것으로서, 특정 컬러 공급을 위한 모듈의 밸브 장치에 대한 상세도를 포함한다.

도 1 내지 도 8은 차량 몸체 도장용 도장 장비에 사용되는 본 발명에 따른 도장 로봇(1)의 사시도 및 부품들을 도시한 것으로서, 도장 로봇(1)은 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 차량 몸체의 외면뿐만 아니라 내면에 대한 도장에도 적합하다.

도장 로봇(1)은 많은 부분에서 종래의 구조를 따르는데, 본 실시예에서 기계 대좌에 설치되어 고정될 수 있는 로봇 베이스(2)를 구비한다. 그러나, 이와는 달리 로봇 베이스(2)는 레일 위에서 선형적으로 이동할 수 있도록 적절히 변형된 형태로 설치되어서, 도장 로봇(1)은 도장실 내에서 도장할 차량 몸체의 이송 방향과 평행하게 움직일 수 있다. 또한, 여기서 설명된 목적을 위하여, 몸체의 상부의 높이 또는 그 지붕의 위에 공지된 방식(EP 1 609 532 A1)으로 레일을 설치하는 것이 적합하다.

하나의 로봇 아암(3)이 로봇 베이스(2)에 회전가능하게 설치되는데, 로봇 아암(3)은 로봇 베이스(2)에 대해 수직한 회전축선을 중심으로 회전가능하다. 추가 로봇 아암(4)이 로봇 아암(3)에 회전가능하게 설치된다.

마지막으로, 말단 로봇 아암(5)이 추가 로봇 아암(4)의 말단에 회전가능하게 설치되며, 말단 로봇 아암(5)은 종래의 예를 들어 3축 또는 4축의 로봇 핸드 축(6)를 통해 회전 분무기(7)를 안내한다.

여기서 말단 로봇 아암(5)은 하우징 커버를 구비하지 않는 것으로 도시되어서 적용 기술의 필수 요소 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 컬러 교환기(8), 통상적인 형태의 페인트 압력 조절기(9), 저장 페인트 계측용 계측 펌프(10), 두 가지 요소의 페인트의 적용과 관련하여 여기서 고려되는 예에서 경화제 계측용 계측 펌프(11)가 말단 로봇 아암(5)에 설치됨을 알 수 있다.

컬러 교환기(8)는 많은 컬러 공급 라인(13)을 통해 다른 색의 페인트를 공급받는 소위 컬러 바아(bar)(12)를 구비하며, 컬러 바아(12) 내에서 개별 컬러 공급 라인(13)은 각 컬러 밸브(도 5의 14)를 통해 원하는 페인트가 추출될 수 있는 각 페인트 도킹 포인트(15)로 개방된다. 작은 공간을 필요로 하는 컬러 밸브(14)로서, 전기적으로 또는 바람직하게는 공압 피스톤 구동에 의해 제어되며 그 끝단에 원추형 밸브 니들을 구비하는 니들 밸브가 통상의 컬러 교환기(예들 들면, DE 198 46 073 A1, EP 1 250 964 B1, DE 10 2007 037 663.3)로부터 알 수 있는 바와 같이 사용될 수 있다.

아래(도 16 내지 도 18)에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 컬러 밸브(도 5의 14)는 컬러 바아(12)의 측면에 그 길이방향(도 3의 화살표 방향)에 평행하게 1열 또는 바람직하게는 적어도 2열로 배치되며, 횡으로 또는 바람직하기로는 측면에 수직으로 배치되어 바람직하기로는 (도 5의 서보 공압 선형 구동기(17)의) 도킹 방향에 평행한 니들 축을 구비한다. 도시된 바와 같이, 관련된 도킹 포인트(도 4의 15)는 마찬가지로 예를 들어 컬러 바아(12)의 측면, 바람직하기로는 컬러 밸브의 반대 측면에 길이방향에 평행한 1열 이상으로 서로 동일한 거리를 갖도록 위치할 수 있다. 도시된 바와 같이 2열로 배치된 경우에, 한 열의 도킹 포인트들은 다른 열의 도킹 포인트들에 대해 인접한 도킹 포인트들 사이의 거리가 절반이 되도록 컬러 바아의 길이방향을 따라 오프셋된다.

또한, 컬러 교환기(8)는 화살표 방향(도 2 및 도 3 참조)을 따라 컬러 바아에 대하여 그 길이방향을 따라 이동가능한 도킹 운반기 또는 컬러 추출기(16)를 구비하며, 도킹 운반기(16)는 컬러 바아(12)의 바람직한 도킹 포인트(15)에 결합하기 위해 공압 실린더를 구비하는 통상의 방식으로 작동하는 예를 들어 서보 공압 선형 구동기(17)에 의해 화살표 방향을 따라 위치한다. 이와는 달리, 저장된 제어 데이터에 의해 제어될 수 있는 전기 모터 또는 다른 선형 구동기가 사용될 수도 있다.

도킹 포인트에 정확하게 위치시키기 위해, 선형 구동기는 통상의 방식의 계측 장치(도 2의 32)를 구비된다. 분무기(7)와 어떤 경우 로봇 아암(5)의 부품들도 작동시에 고전압에 놓일 수 있으므로, 계측 장치(32)는 고전압에 대해 절연된다. 전기 계측 장치의 경우에 있어서는, 폭발에 대한 보호조건을 만족시키기 위해 추가로 캡슐에 의해 보호될 수 있다. 로봇 아암의 다른 전기 구성 요소에도 동일한 사항이 적용된다.

도킹 운반기(16)의 분무기측 연결 라인 배치는 도장 기계에서 공지된 소위 에너지 체인 방식으로 이동방향에 평행하게 움직일 수 있는 U-자형 케이블 운반 체인 또는 안내 체인에 위치할 수 있으며, 상기 체인은 도킹 운반기와 일단부에 부착되고 타단부에 고정된다. 분무기측 라인 배치는 각 경우에 컬러 바아(12)의 도킹 포인트(15)의 어느 한 열과 정렬되는 도킹 운반기(또는 컬러 추출기)(16)의 개구에 연결된다. 추가적인 도킹 개구가 세척 목적 및 컬러 밸브(14) 스위칭용 공압 제어 신호를 위해 도킹 운반기(16)에 구비될 수 있다.

도 2 내지 도 4에 도시된 예를 들어 24색용 컬러 바아(12)의 경우에, 컬러 튜브는 스터브(stub) 라인으로서 연결되는 것으로 가정한다. 만일 예를 들어 2배수의 컬러 연결부를 위한 공간이 있다면, 컬러 바아는 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 컬러 순환을 위해 설계될 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에서 컬러 바아(12)는 페인트 도킹 포인트(15)의 두 열의 사이에서 화살표(도 2 및 도 3 참조)의 방향을 따라 연장된 홈(18)을 구비하며, 상기 홈의 상측에는 언더컷이 형성된다. 도킹 운반기(16)에 의해 공압 실린터(20)를 통해 안내되는 결합 디스크(19)는 홈(18) 내에서 설치된 상태로 슬라이드 이동한다. 도킹 및 클램핑 실린더로서 작용하는 공압 실린더(20)에 의해, 도킹 운반기와 컬러 바아는 서로에 대해 횡으로 이동할 수 있다. 전기 모터 구동기 또는 다른 구동기가 공압 실린더(20) 대신에 구비될 수 있다.

도킹된 상태에서, 공압 실린더(20)는 결합 디스크(19)를 자신을 향해 잡아 당겨서 결합 디스크(19)가 도킹 운반기(16)의 방향을 따라 홈(18)의 언더컷을 당기며, 그에 따라 한 쪽의 도킹 운반기(16)와 다른 쪽의 컬러 바아(12) 사이에 기계적 결합이 이루어진다.

한편으로, 도킹 운반기(16)와 컬러 바아(12) 사이의 이러한 기계적 결합은 컬러 바아(12)의 도킹 포인트(15)에서 도킹이 누설없이 이루어지도록 한다.

다른 한편으로, 도킹 운반기(16)와 컬러 바아(12) 사이의 이러한 기계적 결합은 어떠한 외력도 없이 도킹이 가능하도록 하므로, 도킹 운반기(16)를 컬러 바아(12)에 가압하기 위한 복잡한 홀더 또는 지지대가 필요하지 않게 된다.

대조적으로, 공압 실린더(20)의 압력은 비도킹 상태에서 해소되어서 결합 디스크(19)는 홈(18) 내에서 슬라이드 이동이 가능하여 서보 공압 선형 구동기(17)는 도킹 운반기(16)를 원하는 도킹 포인트(15)에서 도킹하도록 화살표 방향을 따라 위치시킬 수 있다.

도 4 내지 도 6a에 도시된 바와 같이, 홈(18)은 상측에만 마련된 언더컷을 구비하며, 하측에는 언더컷을 구비하지 않고 일정 각도로 아래로 경사진 홈 플랭크(flank)를 구비한다. 홈(18)의 이러한 구조는 누설로 인해 홈(18)으로 배출된 페인트가 쉽게 배출되고 제거될 수 있다는 장점을 제공한다.

도 6b는 홈(18)의 다른 구조를 보여주며, 홈(18)은 컬러 바아(12)의 외부에 배치된다.

도시된 예에서, 도킹 운반기(16)는 아암(5)에 정지식으로 설치된 컬러 바아(12)에 대해 이동가능하지만, 이동가능한 컬러 바아를 구비하는 반대의 구조도 생각할 수 있다.

컬러 교환기(8) 구조의 한가지 장점은 매우 슬림하다는 것이며, 그에 따라 말단 로봇 아암(5)은 그 위에 설치되는 적용 기술에도 불구하고 마찬가지로 매우 슬림하다. 이것은 차량 몸체 내면을 도장하기 위해 도장될 몸체 안으로 말단 로봇 아암(5)이 개구(예를 들면, 창문 개구)를 통해 쉽게 들어갈 수 있게 하므로 중요하다. 따라서 이러한 슬림한 디자인에 의해, 본 발명에 따른 도장 로봇(1)은 내면 및 외면 도장 모두에 적합하다. 이로인해 도장 라인에서 단 한 가지 형태의 차량 몸체 도장용 로봇을 사용하는 것이 가능하게 되며, 이는 상당한 단순화를 의미한다.

도 2와 도 3은 연결 블록(21)을 도시하고 있으며, 연결 블록(21)의 내부에는 저장 페인트용 계측 펌프(10)와 페인트 압력 조절기(9)와 관련된 압력 센서(33)가 일체화되어 있다. 페인트 압력 조절기(9)는 계측 펌프(10)에 어떠한 연결 튜브도 없이 바로 설치될 수 있다. 연결 블록(21) 내에서의 계측 펌프(10)와 페인트 압력 조절기(9)의 이러한 일체화는 튜브로 인한 페인트 압력 조절기(9)와 계측 펌프(10) 사이의 혼란을 튜브와 함께 없앨 수 있다. 또한, 연결 블록(21) 내에서의 페인트 압력 조절기(9)와 계측 펌프(10)의 일체화는 연결 길이를 짧게 하여 단순하고 콤팩트한 구조를 가능하게 한다. 도 2에서 도면부호 21'는 위에서 언급한 2가지 요소 시스템을 위한 제2 연결 블록을 나타낸다.

도 7 및 도 8은 컬러 공급 라인(13)을 컬러 바아(12)로 연결하기 위한 본 발명에 따른 연결 구조를 보여준다. 예를 들면, 각 경우에서 개별 컬러 공급 라인은 각 자유단에서 결합 너트(23)를 구비하는 플러그 인 니플(22)을 구비하며, 컬러 바아(12) 연결용 플러그 인 니플(22)은 컬러 바아(12)의 대응하는 수용 구멍 안으로 삽입된다. 플러그 인 니플(22)과 관련 컬러 공급 라인을 컬러 바아(12)의 수용 구멍 내에 고정시키기 위해, 컬러 바아(12)는 수용 구멍에 횡으로 즉, 직각 또는 경사지게 연장되고 수용 구멍 안으로 개방된 클램핑 구멍을 더 구비한다. 플러그 인 니플(22)을 고정하기 위하여, 클램핑 스크루(24)가 클램핑 구멍 안으로 클램핑 스크루(24)가 그 원추형 팁이 그에 대응하는 프러그 인 니플(22)의 원추형 클램핑 표면에 닿을 때까지 조여진다. 클램핑 스크루(24)가 더 조여짐에 따라, 클램핑 스크루(24)는 플러그 인 니플(22)을 수용 구멍 내에 결합시키며, 그에 따라 플러그 인 니플(22)과 관련 컬러 공급 라인은 수용 구멍에 고정된다.

이 경우에 클램핑 스크루(24)는 예를 들면 앨런(Allen) 스크루 또는 그와 유사한 것으로 설계되어서, 개별 컬러 공급 라인(13)을 연결하기 위하여, 오픈 엔드 끝단 렌치 또는 링 스패너보다 더 쉽게 개별 컬러 공급 라인들(13) 사이에서 조작될 수 있는 앨런 키 또는 그와 유사한 것이 요구된다. 따라서, 컬러 공급 라인(13)과 컬러 바아(12)의 개별 연결부들은 서로 간격이 더욱 좁아질 수 있으며, 그에 따라 필요한 설치 공간이 더욱 줄어든다.

도킹 운반기(16)가 컬러 바아(12)로 도킹을 위해 공압 실린더(도 5의 20)에 의해 운반되어 횡으로 움직이는 동안, 도킹 운반기(16)의 도킹 입구는 각각에 접근하는 컬러 밸브(14)의 도킹 개구(15)에 대해 정확하게 중심이 맞아야 한다. 이를 위하여, 두 구성(12, 16) 중 적어도 하나에 다른 구성의 구멍에 결합할 수 있는 하나 이상의 센터링 핀(미도시)이 배치될 수 있다. 이러한 위치설정은 지켜야할 특정 정확도(예를 들면, 0.5mm)를 위해 설계되는데, 이것은 센터링 핀이 정확한 위치로부터 예를 들어 서보 공압 선형 구동기(도 3의 17)에 의한 선형 위치설정의 더 큰 편차(예를 들면, 0.5mm 이상)에 대해서는 더 이상 보상할 수 없기 때문이다. 요구되는 정확도의 센서가 위치설정을 위해 제공되는 계측 장치에 사용될 수 없는 경우 편차가 존재한다. 정확한 위치설정을 위하여, 선형 구동기(17)는 제어 루프 내에서 작동할 수 있으며, 개별 컬러를 위해 각각 저장된 공칭 위치 값은 예를 들어 계측 장치(도 2의 32)에 의해 결정된 실제 위치와 비교되고 편차에 따라 수정될 수 있다.

그러나, 이러한 위치설정에 의해, 저장된 공칭 위치값이 도킹 포인트, 즉 도ㅋ킹 개구5)의 실제 위치와 항상 정확하게 일치하는 것이 아니라는 문제가 있다. 이러한 오차는 예를 들어 컬러 교환 시스템 제조시의 허용 오차 또는 계측 시스템의 허용 오차에 기인한다. 서로에게 부가하는 허용 오차는 예를 들어 컬러 교환기 즉, 특히 개별 모듈 세그먼트(도 16 내지 도 18)로부터의 컬러 바아(12)의 조립시에 발생할 수 있다. 2차원의 선형 위치설정시 오차에 더하여, 실제 도킹 위치는 정적 힘(예를 들면, 로봇 아암의 각도에 따름)과 로봇 움직임의 가속력에 의해 변경될 수 있다. 도킹 개구의 실제 위치와 정확하게 일치하지 않는 공칭 위치와 센터링 핀에 의해 이러한 오차의 수정이 있는 경우, 제어 시스템은 도킹 후에 공칭값에 대응하는 정확한 위치로 근접시키는 것을 계속 시도할 것이다. 이것은 제어 루프를 거쳐 압력 상승에 따른 선형 구동기의 공압 실린더 내의 최대 압력으로 이어져서, 이어지는 언도킹(undocking)의 경우에 공압적으로 프리텐션된 도킹 운반기가 갑자기 정확하지 않은 공칭 위치로 튀거나 오버슈트한다. 그에 따라 센터링 핀과 관련 구멍들에 바람직하지 않는 기계적 스트레스가 작용한다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 특히 도킹 제어 시스템의 소프트웨어 기능에 의해 실행될 수 있는 본 발명에 따른 다양한 가능성이 있다.

첫 번째 가능성에 따르면, 바람직하지 않는 기계적 스트레스는 도킹 후에 제어 시스템이 공압 실린더의 압력을 0으로 줄이거나 실질적으로 낮은 값으로 줄여서 피할 수 있다.

두 번째 가능성은 제어 시스템이 새로운 공칭 위치로써 도킹 후 측정된 실제 도킹 위치로(적어도 사전정의된 허용가능한 오차 내에서) 변경하며, 그에 따라 바람직하지 않는 카운터 제어가 방지된다. 이러한 새로운 공칭 위치는 이어지는 언도킹까지만 적용되거나 그 밖에 앞으로의 공칭 위치로서 저장될 수도 있다.

다른 가능성은 적당한 수(예를 들어 3 에서 50 또는 100 사이)의 각 선행 도킹 공정 동안 동일한 색에 대해 계측된 실제 도킹 위치의 통계적 평가와 새로운 공칭 위치로서 그로부터 계산된 평균값의 반영이다. 결과로서 적어도 더 큰 진동과 에러를 피할 수 있다.

또한, 공칭 위치로서 수행될 평균 값은, 이용가능한 움직임의 각 제한에 미치는 데까지 서보 구동기에 의해 양방향으로 이동하는 결합된 도킹 운반기의 결과로서 얻어진 결정된 위치 상한값과 위치 하한값으로부터 계산될 수 있다.

다른 문제가 위치 계측 시스템(계측 장치(32))에서 발생할 수 있다. 예를 들어, 도킹 운반기의 실제 위치를 위한 계측 시스템에 사용되는 위치 센서가 운동 방향에 따라서 다른 측정 값을 제공하는 경우이다. 이러한 센서의 히스테리시스 문제는 항상 동일한 방향으로 개별 컬러 밸브(14) 또는 그 도킹 개구(15)에 접근함으로써 해결될 수 있다. 그렇지 않은 경우 접근 방향은 랜덤일 수 있고 다음에 접근할 컬러 밸브가 위치하는 방향에 종속될 수 있으며, 이는 다른 상황에 적합할 수 있다. 이 대신에, 앞서 언급한 히스테리시스 문제를 막기 위해, 다음 컬러 밸브가 기준 점(예를 들어 제1 컬러 밸브)으로부터의 진행방향과 동일한 방향에 있을 때에만, 각 다음 컬러 밸브가 현재의 컬러 밸브로부터 바로 접근할 수 있다. 만일, 반면에, 다음 컬러 밸브가 현재의 컬러 밸브와 기준 위치의 사이에 놓이면, 그 도킹 입구를 갖는 도킹 운반기는 먼저 다음 컬러 밸브를 지나 한 위치(예를 들어 제1 컬러 밸브)로 돌아가며 방향 전환 후에 상기 한 위치로부터 다음 컬러 밸브로 도달한다.

이와는 다른 한 가지 가능성은 보통의 경우에 단 하나의 공칭 값을 각 도킹 위치에 대해 저장하는 것이 아니라 두 가지 가능한 접근 방향 각각에 대한 각 공칭 값을 저장하는 것이며, 상기 값은 도킹 운반기의 이동 방향에 따른 방법에 사용된다.

위치 계측 시스템의 다른 문제는 센서 거동의 선형성 즉, 도킹 운반기 이동의 함수로서 측정된 값의 선형성이 될 수 있으며, 이는 필요한 위치 정확성을 위해 충분하지 않다. 유사한 문제는 센서의 노화 또는 측정 장치의 마모 또는 온도 오류에 기인할 수 있다. 이러한 문제 및 다른 문제들은 개별적인 참조에 의해 해결될 수 있는데, 제어 프로그램을 생성하기 위하여, 각 컬러 위치는 손에 의해 개별적으로 접근된 후 관련된 실제 위치가 저장되어서, 정확성은 (자체로 지극히 정확한) 재현가능성에만 의존하게 된다. 다른 가능성으로서, 첫 번째 도킹 위치만 수동 또는 자동으로 접근하고 실제 위치를 저장한 후 거기에서 다음 도킹 위치로 시스템에 알려진 거리만큼 도킹 운반기를 자동으로 이동시키며, 이후 다음의 도킹 위치 등에 실시하는 것이 좀 덜 복잡할 것이다. 각 도킹 위치에 대하여, 압력이 가해지지 않은 상태의 공압 실린더를 가지고, 그의 측정된 위치는 모든 위치의 완성된 테이블이 사용가능할 때까지 공칭 값으로 저장된다. 도킹 위치들 사이의 거리가 매우 작기 때문에, 상대적으로 작은 선형성 에러를 얻을 수 있다.

공칭 위치 값의 테이블을 생성할 때, 정확성과 완성도에 대한 다양한 검사를 수행하는 것이 편리하다. 한편으로는, 두 가지 다른 색을 위한 위치가 확인될 수 없으며 단일 컬러의 컬러 밸브의 도킹 개구만이 위치할 수 있는 주어진 거리 범위 내에서 프로그램될 수 없다는 것이 검사된다. 또한, 각 경우에 검출된 두 컬러 위치의 사이에서 의도하는 거리가 시스템이 예를 들어 공칭 값을 확인할 때 하나의 컬러 위치를 넘어가 버리는 것을 방지하기 위해 주어진 허용 오차 내에서 유지되는 것이 검사된다. 컬러 위치가 컬러의 논리적 순서(1, 2, 3, ...)에서 학습된다는 것이 검사되는 것이 유리하다.

본 발명에 따른 위치설정 및 프로그래밍은 회전가능한 도킹 입구를 구비하는 회전 컬러 교환기를 포함하는 다른 도킹 컬러 교환기에 대해서도 적합하며, 내부 및 외부 도장에 적합한 로봇으로만 제한되는 것은 아니다.

도 9a 내지 도 9d는 소위 "배출 모드"의 상태에서 본 발명에 따른 도장 로봇(1)의 다른 작동 상태들을 도시한 것이며, 다른 작동 상태가 순서도의 형태로 도 10에 도시되어 있다.

먼저 정상 도장 모드가 도 9a를 참조하여 아래와 같이 설명된다.

도 9a에 도시된 정상 도장 모드에서, 도킹 운반기(16)는 제1 도킹 입구에 의해 컬러 바아(12)에 도킹되고 원하는 컬러를 갖는 페인트가 컬러 바아(12)로부터 컬러 공급 라인(13.1)과 컬러 밸브(F1)을 통해 추출된다.

컬러 바아(12)로부터 추출된 페인트는 분리 밸브(FGV/F)를 거쳐 공통 컬러 라인(25)으로 들어가며, 공통 컬러 라인(25)은 계측 펌프(10)를 지나 메인 니들 밸브(HN)가 열렸을 때 공급된 페인트를 적용하는 회전 분무기(7)로 이어진다.

이제 도 9b에 도시된 도장 로봇의 작동 상태가 아래에서 설명될 것이다.

먼저, 이러한 작동 상태에서, 공통 컬러 라인(25)에 위치하는 페인트는 공통 컬러 라인(25)으로부터 배출되며, 이러한 이유로 이러한 작동 상태는 "배출 모드(push-out mode)"로 알려져 있다. 이러한 작동 상태에서 컬러 밸브(F1)는 폐쇄되어서, 컬러 바아(12)는 도킹 운반기(16)에 어떠한 페인트도 제공하지 않는다.

대신에, 세척제(flushing agent)(전형적으로는 사용 페인트용 시너)가 세척제 공급 라인(26)과 세척제 밸브(V/PO)를 통해 공통 컬러 라인(25) 안으로 공급되며, 세척제는 이동 매체로서 기능하며 공통 컬러 라인(25)에 남아있는 페인트를 회전 분무기(7)를 통해 공통 컬러 라인(25) 밖으로 배출한다. 이 경우, 회전 분무기(7)를 통해 배출된 페인트는 초기에 도장용으로 사용될 수 있으나, 도장 모드는 세척제 공급 라인(26)을 통해 공급된 세척제가 회전 분무기(7)로부터 나가기 전에 적절한 시간으로 조절되어야 한다.

이러한 작동 상태에서, 분리 밸브(FGV/F)는 폐쇄되어서 공통 컬러 라인(25)과 컬러 바아(12)의 도킹 포인트를 분리시켜서 도킹 포인트의 세척이 가능하게 한다.

이를 위하여, 세척제는 세척제 공급 라인(27)과 세척제 밸브(V)를 통해 도킹 운반기(16) 안으로 안내되며, 세척제는 컬러 바아(12)의 도킹 포인트까지 도달하여 도킹 포인트를 세척한다. 마지막으로, 안내된 세척제는 귀환 밸브(return valve)(RF2)와 귀환 라인(28)을 거쳐 되돌아온다.

그에 따라, 이러한 실시예에서, 2개의 분리된 세척 회로가 제공되어서 공통 컬러 라인(25)과 도킹 포인트에 대한 동시 세척이 가능하게 된다.

제1 세척 회로는 세척제 공급 라인(27)으로부터 세척제 밸브(V)와 밸브(V/PL)를 통해 컬러 바아(12)의 도킹 포인트까지 이어지며 결국 귀환 밸브(RF2)를 거쳐 귀환 라인(28)으로 연결된다.

대조적으로, 제2 세척 회로는 세척제 공급 라인(26)으로부터 세척제 밸브(V/PO)를 통해 공통 컬러 라인(25) 내로 이어지며, 여기로부터 제1 세척 회로는 계측 펌프(10)를 거쳐서 회전 분무기로 연장되고 메인 니들 밸브(HN)을 통과하게 된다.

또한, 이러한 작동 상태에서, 세척 효과를 높이기 위하여 펄스 에어가 비귀환 밸브(RV)와 펄스 에어 밸브(PL)를 통해 공급된다.

도 10의 순서도에 ("도9b"의 우측 옆에) 도시된 것처럼, 도킹 인터페이스는 분무기를 통해 이어지는 라인의 전 또는 후에 세척되는 것이 아니라 오히려 동시에 이루어져서 작동 지연을 막는다.

이제 도 9c에 도시된 작동 상태를 아래에서 설명할 것이다.

한편으로, 도시된 것처럼 대응하는 이동 이후에, 이러한 작동 상태에서 도킹 운반기(16)는 (도 9a 및 9b의 제1 도킹 입구 대신에) 제2 도킹 입구로 다른 색의 페인트를 추출하기 위하여 컬러 바아(12)의 다른 도킹 포인트와 도킹한다. 이를 위하여, 도킹 운반기(16)는 화살표 방향을 따라 컬러 바아(12)에 대하여 서보 공압 선형 구동기(17)에 의해 이동하며, 도면의 도킹 운반기(16)는 컬러 공급 라인(13.2)을 통해 주어진 컬러의 페인트를 공급하는 컬러 밸브(F2)의 도킹 포인트와 도킹한다.

다른 한편으로, 회전 분무기(7)와 계측 펌프(10)의 세척이 이 작동 상태에서 이루어진다. 이를 위하여, 세척제가 세척제 공급 라인(27)과 세척제 밸브(V)를 거쳐서 공급되며, 세척제는 개방된 밸브(V1/PL)과 마찬가지로 개방된 컬러 밸브를 거쳐서 공통 컬러 라인(25)을 지나간다. 여기로부터, 공급된 세척제는 회전 분무기(7)에 도달하고 회전 분무기(7) 내에 마련된 메인 니들 밸브(HN)와 귀환 밸브(RF1)과 귀환 라인(29)을 거쳐서 귀환한다.

또한, 이 작동 상태에서, 비 귀환 밸브(RV)와 펄스 에어 밸브(PL)를 통해 펄스 에어가 세척 효과를 높이기 위하여 공급된다.

이제 도 9d에 도시된 새로운 페인트가 제공되는 도장 로봇(1)의 작동 상태가 설명될 것이다. 이 경우에, 원하는 페인트가 컬러 공급 라인(13.2)로부터 개방된 컬러 밸브(F2)와 개방된 분리 밸브(FGV/F)를 거쳐서 회전 분무기(7)에 도달하며, 메인 니들 밸브(HN)는 초기에 여전히 폐쇄된다. 이 작동 상태의 끝에서 회전분무기(7)는 새로운 페인트를 적용할 수 있다.

도 11a 내지 도 11e는 소위 "환류 모드(reflow mode)"를 허용하는 도장 로봇의 수정된 실시예에서 다른 작동 상태를 도시한 것으로서, 재사용이 가능하도록 컬러 교환시에 공통 컬러 라인(25)에 남겨진 페인트가 관련 컬러 공급 라인(13.1 또는 13.2)으로 되돌아간다.

먼저, 도 11a에 도시된 정상 도장 모드에서의 작동 상태가 아래에서 설명된다. 이러한 작동 상태에서, 페인트는 컬러 공급 라인(13.1), 컬러 밸브(F1), 도킹 운반기(16)의 제1 도킹 입구, 분리 밸브(FGV/F) 및 공통 컬러 라인(25)를 거쳐서 메인 니들 밸브(HN)가 개방되었을 때 공급된 페인트를 적용하는 회전 분무기(7)를 지난다.

이제 도 11b에 도시된 작동 상태에 대해 설명하는데, 도 11b의 작동 상태에서는 컬러 교환 시에 컬러 교환기(8)와 회전 분무기(7)의 사이의 공통 컬러 라인(25)에 위치하는 페인트가 관련 컬러 공급 라인(13.1)으로 돌아간다.

이를 위하여, 도시된 환류 실린더 형태의 세척제 계측 수단(30)이 사용되며, 이는 세척제 공급 라인(31)과 세척제 밸브(AV2/V)을 거쳐서 입구 측에서 세척제로 채워진다. 여기서 "계측 수단"이라는 용어의 의미는 위에서 설명된 바 있다.

출구 측에서, 세척제 계측 수단(30)은 회전 분무기(7) 내의 세척제 밸브(AV1/V)를 통해 메인 니들 밸브(HN)의 상류에 공통 컬러 라인(25)과 연결된다.

소위 "환류 모드"에서, 세척제 계측 수단(30)은 그 내부에 위치하는 세척제를 세척제 밸브(AV1/V)를 통해 공통 컬러 라인(25)으로 밀며, 제공된 세척제는 이동 매체로서 기능하며 분리 밸브(FGV/F)와 컬러 밸브(F1)를 거쳐서 관련 컬러 공급 라인(13.1)으로 돌아가고, 공통 컬러 라인(25)에 위치하는 페인트는 되돌아가서 재사용이 가능하다.

이제 도 11c에 도시된 작동 상태에 대해 설명하는데, 도 11c의 작동 상태에서는 계측 펌프(10)와 회전 분무기(7)가 세척된다.

이를 위하여, 세척제는 세척제 공급 라인(27)으로부터 세척제 밸브(V)와 밸브(V1/PL)을 거쳐서 공통 컬러 라인(25)으로 공급되며, 세척제는 회전 분무기(7)의 메인 니들 밸브(HN)와 귀환 밸브(RF1)을 거쳐서 귀환 라인(29)을 통과한다. 또한, 이 작동 상태에서, 세척 효과를 높이기 위해 펄스 에어가 비귀환 밸브(RV)와 펄스 에어 밸브(PL)를 거쳐서 제공된다.

이제 도 11d에 도시된 작동 상태에 대해 설명하는데, 도 11d에 도시된 작동 상태에서는 도킹 운반기(16)가 세척되며, 이는 컬러 바아(12)의 도킹 포인트까지 미친다.

이를 위하여, 세척제가 세척제 공급 라인(27)으로부터 세척제 밸브(V)와 밸브(V/PL)을 거쳐서 공급되며, 세척제는 컬러 바아(12)의 도킹 포인트까지 닿아서 세척한다. 공급된 세척제는 귀환 밸브(RF2)를 거쳐서 귀환 라인(28)을 지난다.

또한, 도킹 운반기(16)의 세척 동안에도, 세척 효과를 높이기 위해 펄스 에어가 비귀환 밸브(RV)와 펄스 에어 밸브(PL)을 거쳐서 공급된다.

이제 도 11e에 도시된 작동 상태에 대해 설명한다.

한편으로, 도시된 바와 같이 대응하는 이동이 있은 후에, 이 작동 상태에서 도킹 운반기(16)는 (앞서서 언급한 제1 도킹 입구 대신에) 제2 도킹 입구를 가지고 다른 색의 페인트를 추출하기 위하여 컬러 바아(12)의 다른 도킹 포인트에 도킹하다.

다른 한편으로, 새로운 페인트가 이 작동 상태에서 공급된다. 여기서, 페인트는 컬러 공급 라인(13.2)으로부터 컬러 밸브(F2)와 분리 밸브(FGV/F)를 거쳐서 회전 분무기(7)로 공급되며, 새로운 페인트는 초기에 여전히 닫힌 메인 니들 밸브(HN)에서 사용가능하다. 새로운 페인트가 제공되어서, 회전 분무기(7)은 새로운 페인트를 적용할 수 있다.

컬러 교환 시간을 더욱 절약하기 위하여, 배출 및 환류 모드를 위해 위에서(도 9 내지 도 12) 설명한 밸브 시스템은 2개의 분리된 컬러 라인이 도킹 운반기(16)로부터 분무기(7)까지 병렬로 이어지는 A/B 시스템으로 확장될 수 있다.

A/B 배출 시스템은 도 13a를 시작으로 도면을 통해 상세하게 설명될 수 있다. 그에 따라, 컬러 밸브(F1, F2 등)를 구비하는 컬러 바아(12)를 따라 움직일 수 있는 도킹 운반기(16)는 컬러 바아(12)의 컬러 밸브들 중 하나에 선택적으로 연결될 수 있는 2개의 도킹 입구(40, 41)를 포함하며, 2개의 도킹 입구(40, 41) 중 하나 또는 다른 하나가 도킹 운반기의 위치에 따라 컬러 바아(12)의 컬러 밸브들 중 하나와 연결되고, 각 다른 도킹 입구는 (도 9 내지 도 12에 도시된 실시예에서 와 같이) 예를 들어 컬러 바아에 의해 밀폐될 수 있다. 4개의 도시된 밸브, 즉 귀환 밸브(RLF), A-가지의 컬러 밸브(LFA), B-가지의 컬러 밸브(LFB) 및 세척 밸브(LSV)는 도킹 운반기(16) 내에서 두 도킹 입구에 서로 병렬로 연결된다. 컬러 밸브(LFA)로부터, A-가지의 컬러 라인(25A)은 계측 펌프(10A)를 거쳐서 분무기(7)로 이어지며, 거기서 메인 니들 밸브(HN)의 상류에서 분무기 내에 배치된 컬러 밸브(FA)로 이어진다. 거기서 병렬로, B-가지의 컬러 라인(25B)는 컬러 밸브(LFB)로부터 계측 펌프(10B)를 거쳐 분무기로 이어지며, 거기서 메인 니들 밸브(HN)의 상류에서 분무기 내에 밸브(FA)와 병렬로 배치된 컬러 밸브(FB)로 이어진다.

또한, 도킹 운반기(16)는 2개의 도시된 배출 밸브(LPOA, LPOB)를 포함하며, 두 배출 밸브 중 밸브(LPOA)는 도킹 운반기 내에서 밸브(LFA)에서 계측 펌프(10A)까지 이어지는 라인(25A)과 연결되며, 유사하게 밸브(LPOB)는 라인(25B)에 연결된다. 각 입구에서, 밸브(LPOA, LPOB)는 배출 모드용 배출제로서 기능하는 세척제(시너)용으로 도킹 운반기로 이어지는 라인(26PO)과 연결된다. 추가로, 도킹 운반기는 2개의 도시된 세척 밸브(LVPLA, LVPLB)를 포함하며, 그들 중 하나는 밸브(POA, POB)와 유사한 방법으로 라인(25A)와 연결되고 나머지는 라인(25B)에 연결되며, 이들은 라인(26V/PL)을 통해 세척제(시너)와 펄스 에어를 위한 외부 밸브(V, PL)와 입구 측에서 연결된다.

메인 니들 밸브(HN)의 상류에 연결되며 앞서 언급한 밸브(FA, FB)와 병렬로 배치되는 펄스 에어 및 시너용 밸브(PL', V)가 분무기(7) 내에 위치하며, 분무기 안으로 안내하는 대응하는 라인(미도시)에 의해 입구 측에 제공될 수 있다. 또한, 분무기는 도시된 바와 같이 각각 밸브(FA, FB)의 입구 측과 상기 밸브에 공통인 귀환 라인(29)의 사이에 연결된 2개의 도시된 귀환 밸브(RFA, RFB)를 구비한다.

도 13b에 도시된 상태에서는, 밸브(F1, LFA FA, HN)가(만) 개방되며, 도킹 운반기(16)의 도킹 입구(40)는 컬러 바아(12)의 밸브(F1)와 결합되고, 관련 페인트가 이들 밸브를 통해 분무기(7)의 벨컵으로 흐른다. 그에 따라, 도장이 A-가지를 통해 이루어진다.

도 13c에 도시된 상태에서는, 밸브(LSV, LRF, POA, V, PL, FA, HN)가(만) 개방되며, 전에 결합된 컬러 밸브(LFA)는 차단된다. 이 작동 상태에서, 라인(25A)에 위치하는 잔여 페인트가 배출제(시너)에 의해 개방된 밸브(POA)를 통해 라인(26PO)로부터 계측 펌프(10A)로 배출되고 계측 펌프에 의해 알려진 배출 원리에 따라 최종 도장용으로 사용하기 위해 벨컵으로 이송된다. 이러한 작동 상태는 (양과 시간에 의해 사전에 정확하게 정의된) 잔여 페인트 양이 소비될 때까지 지속된다. 이와 병행하여 동시에, 2개의 도킹 입구(40, 41)를 구비하는 도킹 운반기(16)의 인터페이스는 라인(26V/PL)로부터 나오는 세척제 즉, 시너 및 펄스 에어를 이용하여 세척된다. 세척제는 개방된 밸브(LRF)를 통해 흘러나갈 수 있다.

도 13d에 도시된 작동 상태에서는, 세척 과정은 종료되며(밸브(LSV, LRF)는 폐쇄), A-가지를 통한 배출 모드가 동시에 계속되고 도킹 운반기(16)는 컬러 바아(12)의 컬러 밸브(F2)에서 제2 도킹 입구(41)로 밀린다.

도 13e에 도시된 작동 상태에서도, 컬러 밸브(F1)으로부터 A-가지를 통하는 컬러를 이용한 배출 모드가 계속된다. 하지만, 이와 병행하여 동시에, 다음의 컬러가 이미 다음 컬러를 위한 컬러 밸브(F2)에 결합된 입구(41)를 통해 개방된 밸브(LFB)와 B-가지 즉 라인(25B)과 계측 펌프(10B)를 거쳐서 컬러가 여전히 폐쇄된 분무기의 컬러 밸브(FB)에 도달할 때까지 제공될 수 있으며, 라인은 밸브(RFB)를 통해 배출될 수 있다.

도 13f에 도시된 작동 상태에서, 배출 모드는 종료되어서(밸브(POA)는 폐쇄) 벨컵을 구비하는 분무기는 개방된 밸브(V', PL')와 메인 니들 밸브(HN)을 거쳐 세척될 수 있다.

도 13g에 도시된 작동 상태에서, 도장은 B-가지와 이제 개방된 분무기의 컬러 밸브(FB)를 통해 새로운 색으로 이루어지며, 그와 병행하여 동시에, 개방된 밸브(LVPLA)와 계측 펌프(10A)를 포함하며 분무기의 폐쇄된 컬러 밸브(FA)까지의 라인(25A)은 라인(26V/PL)로부터 나온 세척제로 세척되며, 세척제는 개방된 귀환 밸브(RFA)를 통해 흘러나간다. 결과적으로, A-가지는 이제 즉시 다음 컬러를 위하여 다시 이용가능하게 된다.

도 13h는 위에서 설명된 배출 A/B 모드의 시간 순서의 전형적인 예를 보여준다. "시작"에서, 도 13c 등을 참조하여 설명된 A-가지에서의 배출 모드와 동시에 이루어지는 도킹 운반기의 인터페이스에 대한 세척이 시작된다. 이 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 고려된 예에서의 색 교환 시간은 약 6초일 뿐이다.

A/B 배출 시스템은 도 14a를 시작으로 도면을 통해 상세하게 설명될 수 있다. 도킹 운반기(16) 내에 위치하는 밸브(LRF, LFA, LFB, LSV, V, PL, LVPLA, LVPLB)의 배열 및 분무기 내에 위치하는 계측 펌프(10A, 10B)와 밸브(FA, FB, PL', V', RFA, RFB)에 대하여, 환류 시스템은 A/B 배출 시스템에 대응할 수 있다. 동일한 사항이 다른 부분에 적용된다.

대조적으로, 배출 시스템의 밸브(POA, POB)는 자연히 생략되며, 반면에 추가 환류 밸브(V_Reflow)가 분무기 내의 밸브(FA 내지 V')와 병렬로 메인 니들 밸브(HN)의 상류에 배치되고 예를 들어 환류 실린더의 로봇 아암의 분무기 또는 도 11a 등에 도시된 실시예에서 이미 설명된 세척제 밸브(AV2/V)를 구비하는 세척제 계측 수단(30)의 외부에 배치될 수 있다. 세척제 계측 수단(30)은 환류 라인(LR)을 통해 환류 밸브(R_Reflow)에 연결된다.

도 14b에 도시된 작동 상태에서는, 밸브(F1, LFA, FA, HN)가(만) 개방되며, 도장은 도 13b에 도시된 바와 같이 컬러 밸브(F1)를 나와 A-가지로 흐르는 페인트를 이용하여 이루어진다.

도 14c에 도시된 실시예에서는, 도장 모드는 메인 니들 밸브(HN)을 폐쇄함으로써 종료되며, 환류 밸브(V_Reflow)는 개방되고 밸브(FA)는 계속 개방된다. 환류 배출 수단으로 기능하는 세척제(시너)을 가지고, 세척제 계측 수단(30)은 라인(25A) 내에 여전히 남아있는 페인트를 밸브(FA)를 통해 계측 펌프(25A)까지 밀어내며, 반대 방향으로 페인트를 개방된 밸브(LFA, F1)를 통해 컬러 공급 시스템으로 되돌려 보낸다(환류).

컬러 바아(12)의 컬러 밸브(F1)를 거치는 환류가 종료되고 이 밸브가 다시 폐쇄되자마자, 도킹 입구(40, 41)를 구비하는 도킹 운반기(16)의 인터페이스는 도 14d에 도시된 바와 같이 개방된 밸브(LSV, LRF)를 통해 세척될 수 있으며, 동시에 벨컵은 분무기의 밸브(V', PL')와 메인 니들 밸브(HN)를 통해 세척될 수 있다.

이제, 도 14e에 도시된 바와 같이, 도킹 운반기(16)를 이동킴으로써, 제2 도킹 입구(41)는 다음 컬러용 컬러 밸브(F2)에 연결된다. 이와 병행하여 동시에, 벨컵의 세척이 계속되고 분무기의 컬러 라인(25A)은 개방된 밸브(LVPLA)를 거쳐 나와서 계측 펌프(10A)에 의해 이송된 시너를 가지고 세척될 수 있으며, 이후 시너는 개방된 귀환 밸브(RFA)와 라인(29)를 통해 흘러나갈 수 있다.

여전히 라인(25A)의 세척 시에 도 14f에 도시된 바와 같이, 새로운 색이 컬러 밸브(F2)로부터 밸브(LFB)를 거쳐서 라인(25B)로 분무기의 컬러 밸브(FB) 바로 전까지 제공되며, 도 13e와 같은 방법에 따라, 밸브(RFB)을 통한 배출이 가능해진다. 동시에, 세척제 계측 수단(30)의 환류 실린더는 밸브(AV2/V)를 통해 끝단까지 갈 수 있다.

도 14g에 도시된 작동 상태에서, 도장은 B-가지 즉 라인(25B)를 거쳐 컬러 밸브(F2)로부터 벨컵까지 이송되는 새로운 색을 이용하여 이루어진다. 이와 병행하여 동시에, 도 14f에 도시된 바와 같이 A-가지의 세척이 계속된 후 종료된다.

도 14h는 위에서 설명된 환류 A/B 모드의 시간 순서의 전형적인 예를 보여준다. "시작"에서, 도 14e를 참조하여 설명된 도킹 운반기(16)의 도킹 동작은 입구(41)가 컬러 밸브(F2)에 연결될 때까지 시작한다. 이 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 실시예에서 색 교환 시간은 약 10초가 걸린다.

만일 예를 들어 컬러 밸브(도 13g 및 도 14e의 FA)가 폐쇄된 상태에서 분무기(7)가 개방된 귀환 밸브(RFA)를 통해 세척된다면, 폐쇄된 컬러 밸브에서 가능한 길게 연장된 그 밸브 시트까지도 세척되어야 한다. 이를 위해 도 15에 개략적으로 도시된 컬러 밸브(FA)와 귀환 밸브(RFA)를 구비하는 바람직한 구조 유닛이 적합하다. 이 예에서, 두 밸브 모두 도장 설비로부터 이 분야에서 일반적으로 알려진 자동제어되는 니들 밸브로 설계된다(보통 HN을 제외하고 여러 도면에서 도시된 다른 밸브 기능에 적합할 수도 있다). 알려진 바와 같이, 이러한 밸브는 원통형/원추형 내부를 갖는 튜브형 하우징부(50)를 구비하는데, 이를 통해 밸브 니들(미도시)이 하우징부(50)의 외부 끝에 형성된 밸브 시트까지 연장되며, 밸브 니들은 인접 하우징부(51) 내의 예를 들어 공압적으로 제어되는 구동기의 수단으로 이동가능하다. 라인(52)은 반대 밸브 시트 축방향을 따라 위치하는 점에 하우징부(50)의 내부에 연결되며, 라인(52)을 통해 제어될 컬러(F)가 도시된 예에서 고려되는 컬러 밸브(FA)로 이송된다. 밸브(FA)가 개방된 상태에서, 컬러는 밸브 시트의 다른 측에서 출구 라인(53)으로 흘러 들어간다.

귀환 밸브(RFA)는 컬러 밸브(FA)의 설계 사항에 대응하여, 즉 그 튜브형 하우징부(60)의 끝단 내의 밸브 시트와 그 반대편의 연결 라인(62)를 구비할 수 있다. 그러나, 도면과 본 발명에 따르면, 본 실시예에서 원추형인 하우징부(60)의 끝단은 그 밸브 시트의 반대측에서 컬러 밸브(FA)의 대응하는 하우징부(50)로 개방하여, 귀환 밸브(RFA)가 개방되었을 때, 2개의 연결 라인(52, 62)은 두 밸브가 물리적으로 인접하는 내부에서 서로 연결된다. 따라서, 컬러 밸브(FA)가 폐쇄되고 귀환 밸브(RFA)가 개방되었을 때, 도시된 밸브 유닛을 세척하기 위하여 잔류 페인트와 세척제의 순서로 연결 라인(52)를 거쳐서 밸브(FA) 안으로 흐르고, 화살표(RF)로 도시된 것처럼 귀환 밸브(RFA)와 라인(62)을 거쳐 흘러나갈 수 있다.

유사한 밸브 구조가 위에서 설명된 A/B 시스템의 B-가지의 밸브(RFB, FB)에 사용될 수 있다. 도 15에 개략적으로 도시된 특정 밸브 유닛 대신에, 귀환 밸브의 밸브 시트가 컬러 밸브의 내부에 위치하지 않고 외부에 위치하며 적절한 라인을 통해 컬러 밸브에 연결되는 구조 또는 배열도 생각할 수 있다. 또한, 밸브의 다른 공지된 형태가 위의 예 및 아래에서 설명될 실시예 모두를 위하여 선택될 수 있으며, 설명된 목적에 적합하게 제공될 수 있다.

이미 위에서 (도 5와 관련하여) 언급된 바와 같이, 컬러 밸브(14)는 도킹 포인트 반대편에 위치하는 컬러 바아의 측면에 컬러 바아(12)의 길이방향을 따라 서로 평행하고 하나 위에 다른 하나가 배열된 적어도 2열로 삽입되어서, 그에 따라 컬러 바아(12)의 전체 길이는 줄어든다. 이 배열에 의한 실시예의 한 가지 장점이 도 16에 부분적으로 단순화된 형태로 도시되어 있는데, 컬러 바아(12)의 상면에 마찬가지로 (도 7 및 도 8과 관련하여) 이미 언급된 각 컬러 밸브용 컬러 연결부로서 기능하는 플러그인 니플(22)을 확인할 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 플러그인 니플(22)은 컬러 바아(12)의 상면에 끝면(65) 내로 삽입되며, 그 끝면은 도 4와 같이 지붕 형태로 경사져서, 경사진 끝면(65)에 직각인 축은 마찬가지로 컬러 바아(12)의 길이방향에 대해 일정한 각도로 경사지며 예를 들어 클램핑 스크루(도 7 및 도 8의 24)는 각각 인접하는 반대편의 경사진 끝면으로 삽입된다. 바람직하기로는, 플러그인 니플(22)은 길이방향에 평행한 두 열에서 서로 다음에 각각 배열될 수 있으며, 도면에서 플러그인 니플의 전면 열만이 도 16에서 확인될 수 있다. 페인트 연결부 반대편인 컬러 바아의 하면에 인접하는 컬러 바아(12)의 측면(66)의 영역에서, 컬러 밸브의 제1 열(14)이 도시된 바와 같이 벌러 바아의 길이방향을 따라 연장된다. 컬러 밸브의 제2 열(14')은 페인트 연결부의 방향을 따라 측면(66)의 인접 지역에 삽입되며, 밸브(14, 14')는 도면과 같이 길이방향을 따라 서로에 대해 오프셋된다. 결과적으로, 컬러 밸브를 삽입하기 위한 2열의 구멍이 길이방향에 수직인 방향을 따라 서로 더 작은 수직 거리에 위치할 수 있어서, 특히 컴팩트한 구조와 높이가 낮은 컬러 바아(12)를 얻을 수 있으며 앞에서 언급된 이유를 위해 가능한 한 얇은 로봇 아암을 위해 본 발명에 따른 바람직하고 유리한 효과를 달성할 수 있다.

연결가능한 색의 수와 그에 따라 필요한 컬러 밸브(14, 14')가 경우에 따라 달라질 수 있지만, 각 경우 가능한 한 동일한 컬러 교환기의 부품이 사용되어야 하므로, 컬러 바아(12)는 바람직하기로는 연결가능한 색에 대하여 바람직하고 단순한 방식으로 크기가 연장되거나 줄어들 수 있는 모듈 구조를 갖는다. 도 16에 도시된 예에서, 컬러 바아(16)는 도 17에 도시된 바와 같은 형태의 모듈들이 견고하지만 분리가능하게 바람직한 수(여기서는 9)로 결합되어 구성된다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 각 모듈(67)은 그 중심 축선이 컬러 바아(12)의 길이방향에 직각으로 측정된 A의 수직 거리로 이격된 2개의 컬러 밸브(14, 14')를 포함하며, 길이방향에 평행하게 측정된 VV의 오프셋을 구비하고, A는 밸브 축들 사이의 실제 상호 간격보다 더 작고 도시된 실시예에서는 끝면(66)의 평면에서 밸브 구멍의 직경보다 약간 클뿐이며, VV는 도시된 것처럼 밸브 구멍의 반경과 거의 동일하거나 그보다 약간 크다. 모듈(67)의 두 플러그인 컬러 연결 니플(22) 중 하나는 앞서 언급한 경사진 끝면(65) 상에 도시된다.

따라서, 컬러 바아(12)의 수평 길이 즉, 그 길이방향을 따라 측정된 길이는 컬러 밸브의 수평방향 오프셋 배열에 의해 증가하지 않으며, 각 모듈(67)은 측면(66)에 일반적으로 직각으로 연장되는 가로 면(68, 69)의 도시된 곡선 프로파일을 형성한다. 따라서, 모듈의 한 측에 형성된 가로 면(68)은 경사진 끝면(65)으로부터 먼저 상부 컬러 밸브(14')를 따라 수직으로 연장되다 안쪽으로 곡선을 그리며 대체로 원형으로 이어지며 하부 컬러 밸브(14)의 근처까지 연장되며 컬러 바(12)의 하면까지 다시 수직으로 연장된다. 가로 면(69)는 이에 평행한 곡선 프로파일을 구비하여서, 인접한 모듈(67)의 가로 면(68, 69)은 도 16에 도시된 바와 같이 정확하게 서로 맞게 된다. 모듈(67)의 이와 같은 형상은 컬러 바아(12)의 길이방향을 따라 형성된 수평방향 밸브 오프셋(VV)에도 불구하고 단 하나의 컬러 밸브(14)를 구비하는 모듈보다 더 많은 공간을 차지하지 않는다는 장점을 제공한다. 컬러 바아(12)의 전체 길이 내에서, 개별 모듈은 컬러 바아의 외측에 형성된 밸브 구멍의 직경보다 모듈 몸체의 필요한 벽 두께 만큼만 더 넓다.

도 18은 도 16의 모듈식 컬러 바아(12)의 배면 즉, 2열로 배치된 도킹 포인트(15, 15')의 개구를 구비하는 도킹 측을 보여준다. 이러한 개구는 니들 축 또는 관련 컬러 밸브(14, 14')의 중심 축과 동일한 축선을 가지며 그에 따라 마찬가지로 A 및 VV 값만큼 서로 오프셋된다. 또한, 컬러 밸브와 도킹 포인트(15, 15')의 각 열에서 인접하는 밸브 또는 도킹 포인트 사이의 상호 간격은 각 경우에 밸브 오프셋(VV)의 2배라는 것을 알 수 있다. 즉, 각 경우에 하나의 열의 하나의 컬러 밸브는 컬러 바아(12)의 길이방향을 따라 다른 열의 두 컬러 밸브 사이 중간에 위치한다. 도킹 포인트(15, 15')의 열과 평행하며 본 실시예에서 상부 도킹 포인트(15')와 컬러 바아의 상측 사이에 위치하는 컬러 밸브의 제어 공기용 도킹 포인트(71)의 열이 도시된다. 이미 설명된 바와 같이, 각 컬러 밸브(14, 14')는 도킹 운반기(16)를 위한 도킹 위치를 구비하며, 이는 각 경우에 위에서 설명된 센터링 핀(미도시)용 위치설정 및 센터링 부싱(70)의 하나에 의해 정의되며, 상기 부싱은 컬러 바아(12)의 하단에 도시된다. 단순화를 위해, 도킹 운반기용 안내 구조(도 4 및 6의 홈(18))는 도 18에서 생략된다.

또한, 도 18에는 로봇 아암(도 1 내지 도 3의 5) 내에서 컬러 바아를 잡아서 고정시키며 이를 위해 각 끝단 모듈(67)에 분리가능하게 결합되는 컬러 바아(12)의 양 단부에 위치하는 홀딩부(72, 73)가 도시되어 있다. 도면에 따르면, 홀딩부(72, 73)는 끝단 모듈과 면하는 끝단 면(74, 75)를 구비하며 모듈(67)의 하나 또는 다른 하나의 가로 면(68, 69)의 곡면 형상을 구비하여서, 끝단 모듈의 가로 면은 홀딩부의 관련 끝단 면(74, 75)에 정확하게 맞는다.

도 16 내지 도 18의 예에서, 컬러 라인(도 1의 13)은 각 경우에 스터드 라인으로서 각 플러그인 연결 니플(22)을 거쳐서 관련 컬러 밸브(14, 14')로 이어진다. 다른 한편으로 다른 경우에, 컬러의 일정한 순환이 컬러 소스(보통 고리형 라인을 통해)로부터 관련 밸브까지 바람직하게는 그 밸브 시트에 직접 이어져야 하며, 그로부터 추가 라인을 통해 컬러 소스로 되돌아가며 이는 스터드 라인에서 어떤 환경적 요인에 의해 발생할 수 있는 개별 컬러 요소의 분리를 피하기 위한 것이다. 이를 위하여, 컬러 바아(12)의 각 모듈은 2배수의 컬러 연결부, 즉 2색용인 도 16 내지 도 18에 도시된 예에서 2개의 플러그인 니플(22) 대신에 4개가 필요하다. 특히 2색용 그리고 컬러 순환용으로 컴팩트하고 공간을 절약하는 컬러 바아(12)의 모듈(77)의 한 실시예가 도 19에 도시되어 있다. 두 컬러 밸브(14, 14')의 배열과 가로 면(68)의 곡면 형상은 위에서 설명한 모듈(67)과 동일할 수 있다. 반면에, 도면에 따르면, 각 컬러 라인용으로 필요한 4개의 연결부 중 3개에 대한 플러그인 니플(22)이 도면에서 상부 경사진 끝단 면(85)에 배열되며, 이는 모듈(67)의 끝단 면(65)에 대응하며, 필요한 네 번째의 플러그인 니플은 공간적 이유로 인해 다른 위치의 근처에 위치하는데, 그 위치에서는 설명된 모듈의 잘 맞춰진 결합을 방해하지도 컬러 바아(12)의 높이와 길이를 증가시키지도 않는다. 이를 위하여 적절한 어느 한 위치는 어깨부(82)의 면(81)이며, 어깨부(82)는 측면(66)으로부터 도면에서 컬러 바아(12)의 길이 방향에 가로로 상부 컬러 밸브(14') 위로 돌출되며, 면(81)은 예를 들어 도 19에 도시된 바와 같이 가로 면(68)에 각도를 갖고 인접한다. 네 번째 플러그인 니플(22)은 면(81)에서 삽입되어서 비스듬하게 외부로 본 실시예에서 모듈 몸체의 구성으로부터 각을 가지고 돌출된다.

도 20은 도 19에 따른 모듈의 후면 또는 도킹 측면과 도킹 운반기(도 5의 16)용 홈(18)을 구비하는 도 6b의 예에 대응하는 안내 구조를 보여준다. 이러한 안내 구조는 그 두 (상부 및 하부) 측면에서 홈을 한정하며 컬러 도킹 포인트(15)와 제어 공기 도킹 포인트(71)의 설명된 개구 표면 요소(86, 87)를 포함하며 모듈 몸체에 일체로 형성될 수 있다. 도면에 따르면, 하나의 (상부) 표면 요소(86)는 모듈의 가로 면(69)에 인접하는 에지 상에 편평하고 둥근 돌출부(90)를 구비하는데, 돌출부(90)는 모듈의 측면과 평행하게 돌출되며, 모듈의 반대편 표면의 표면 요소(86)의 편평하고 둥근 홈(91)에 정확하게 맞아서, 가로 면(69)에 맞는 인접 모듈의 대응하는 홈(91) 안으로 맞는다. 유사하게, 다른 (하부) 표면 요소(87)는 두 에지에 둥글게 돌출된 돌출부(92)와 이에 맞는 홈(93)을 구비할 수 있으며, 돌출부(90, 92)는 모듈(77)의 측면의 반대편 에지에 위치할 수 있다. 도 19의 배면을 통해서도 알 수 있는 이러한 안내 구조는 인접 모듈들이 정확하게 결합될 수 있도록 한다.

2색용 모듈의 한 가지 적절하고 공간을 절약하는 밸브 배열가 도 21에 부분적으로 개략적으로 단순화된 형태로 도시되어 있으며, 이는 바람직한 컬러 순환을 각 밸브 시트 및 그에 따라 설명된 본 실시예에서 도킹 포인트까지 허용한다. 2개의 컬러 밸브(14, 14')는 도 19에 도시된 모듈에서 사용되는 이미 도 15와 관련하여 설명된 종래 형태의 니들 밸브일 수 있다. 제1 전방 흐름 파이프(113)는 제1 컬러용 외부 공급 라인(도 1의 라인들(13) 중 하나)이 연결되는 연결 니플(122)로부터 밸브 시트를 포함하는 제1 컬러 밸브(14)의 튜브형 하우징부(114)로 이어진다. 다음 하우징부(114)로부터, 후방 흐름 파이프(115)는 제1 컬러용 (마찬가지로 도 1의 라인들(13) 중 하나일 수 있는) 외부 귀환 라인이 연결되는 제2 연결 니플(123)로 이어진다. 대응하는 전방 및 후방 흐름 파이프(113', 115')를 통해, 고려되는 모듈의 제2 컬러 밸브(114')의 튜브형 하우징부(114')도 제2 컬러용 대응하는 니플(122', 123')에 연결된다. 연결 니플(122, 122', 123, 123')은 도 19에 도시된 4개의 플러그인 니플(22)일 수 있다. 컬러 밸브(14, 14')의 구동 제어를 위하여, 밸브 전환용 각 제어 공기를 위한 각 추가 파이프(117 또는 117')가 그 확대된 하우징부(116 또는 116')에 연결된다. 제어 공기는 앞서서 언급된 도킹 포인트(도 18 및 도 20의 71)를 통해 공급될 수 있다. 컬러 밸브의 공간 배치 및 컬러와 제어 공기용 여러 연결부의 공간 배치는 도 19 및 도 20에 도시된 모듈에 대응할 수 있다. 설명된 파이프들은 단순하고 실질적으로 곧은(필요시 서로에 대해 각이 진) 구멍에 의해 이들 구멍들에 삽입되는 모듈 몸체 및/또는 파이프 요소 내에서 적합하게 구체화될 수 있다. 모듈 몸체는 예를 들어서 금속 또는 다른 적절한 재질로 일체형으로 제작될 수 있다. 도면에서 도시된 곧은 구멍 대신에, 굽은 안내 경로가 적절한 경우에 구비될 수 있는데, 모듈 몸체는 예를 들어 생산적인 또는 DE 10 2008 047 118.6에 설명된 소위 빠른 프로토타입 방법 또는 금속 몸체용으로 적절한 유사한 공지의 생산 방법에 의해 제작될 수 있다.

2색용 모듈(67)의 예를 대신하여, 컬러 순환부의 구비여부에 관계없이 많은 컬러 밸브를 갖는 1색 또는 3색 이상의 색을 위한 모듈 모두가 설명된 도킹 컬러 교환기의 컬러 바아를 위해 구비될 수 있다. 예로서, 4색 또는 6색용 모듈은 둘 또는 3개의 인접 모듈(도 16 내지 도 20의 67 또는 77)의 형태를 각각 구비할 수 있다. 대조적으로, 예를 들어 3색 또는 5색용 모듈은 페인트 연결 니플의 다른 배열과 또한 (68, 69에 대응하는) 모듈의 두 가로 면의 곡선이 서로 평행하게 연장되는 것이 아니라 오히려 서로 거울 이미지 형태로 연장되어서 모듈의 측면이 짝수의 컬러 밸브용 모듈에 비해 더 넓고 더 좁은 영역을 갖는다는 점에서 모듈(67, 77)과 다르다.

지금까지의 설명 내에서, 도킹 컬러 교환기는 특히 여기서 고려중인 형태의 도장 설비에서 통상적인 고리상의 라인으로부터 빈번히 요구되는 표준 컬러들을 위해 사용될 수 있다. 하지만, 이것은 간단한 방법으로 드물게 요구되는 특별한 컬러에도 예를 들면 도 22에 도시된 특별 컬러용 적어도 하나의 특별 모듈을 추가함으로써 연장될 수 있다. 도면부호 127로 지시된 특별 컬러용인 이러한 모듈은 여기서 예를 들어 도 19 및 도 20에 도시된 위에서 설명된 형태의 두 모듈(77)의 사이에 설치되며, 이것은 (68과 69)에 대응하는 그 가로 면의 곡선 형상과 설명된 돌출부와 (90 내지 93)에 대응하는 홈을 구비하는 (86과 87에 대응하는) 표면 요소에 대해 일치하며, 이것은 모듈(77)의 가로 면에 정확하게 맞는다. 도 22에 도시된 모듈(127)의 도킹 측에서, 도킹 포인트(15")는 상부 도킹 포인트(15')의 열을 따라 위치하며, 아래(도 23)에서 설명하는 바와 같이 그 위에는 이 열로 안내된 도킹 운반기(16)의 입구가 결합될 수 있다.

특별 컬러 공급은 공지된 방식으로 피그된 하나 이상의 컬러 튜브를 통해 이루어지는 것이 바람직하며, 이를 통해 컬러 페인트는 압축 공기 또는 희석 유체(EP 1362641 B1, EP 1362642 B2 등)과 같은 가압 수단에 의해 교대로 구동될 수 있는 피그에 의해 이송된다. 피깅 튜브(도 22에 미도시)는 도시된 화살표에서 예를 들어 알려진 피깅 스테이션으로서 구성될 수 있는 원통형 연결 몸체(130)에 연결된다. 연결 몸체(130)의 다음에 비귀환 밸브(도 23의 RV)를 포함할 수 있는 압축 공기용 예를 들어 추가 튜브형 연결 몸체(132)가 배치된다. 또한, 귀환 라인(도 23의 136)용 추가 연결 몸체(133)는 연결 몸체(132)의 다음에 설치된다. 도시된 바와 같이, 3개의 연결 몸체(130, 132, 133)는 표준 컬러 모듈(77)의 연결 니플(22)과 유사한 방식으로 지붕 형태로 각을 갖는 모듈(127)의 끝 면(135) 안으로 서로 다음에 삽입될 수 있어서, 그 중심축은 서로 다음에 배치된 3개의 연결 니플(22)과 유사한 방식으로 컬러 바의 길이방향에 평행한 평면에서 그 길이방향에 대해 일정 각으로 경사진다. 결과적으로, 모듈(127)을 위한 낮은 연결 높이가 얻어지며, 내부 페인팅용 로봇 아암에 설치용으로 사용되는 평탄 컬러 교환기로 바람직하게 된다.

도시된 예에서, 모듈(127)은 표준 컬러용 모듈(77)에 대해 컬러 바아의 길이방향으로 2배 넓다. 특별 컬러용 다수의 모듈(127)은 컬러 바아에 도시된 방식으로 설치될 수 있다. 또한, 다수의 특별 컬러에 공통된 피깅 경로는 공지된 바(EP 1522348 A2)와 같이 구비될 수 있다.

작동 모드를 설명하기 위하여, 특별 컬러 공급의 밸브 개략도가 도 23에 부분적으로 간략하게 도시되어 있다. 그에 따라, 컬러 바아(12)는 상기 설명한 모듈(127) 내에 컬러 밸브(F)를 구비하는데, 컬러 밸브(F)는 연결 몸체(도 22의 130)에 연결되는 피킹 튜브(135)를 모듈(127)의 도킹 포인트(15")와 귀환 밸브(RF)의 입구에 연결된 피깅 튜브(135), 앞서 언급된 연결 몸체(133)을 통해 연결되는 귀환 라인(136)의 출구에 제어 가능하게 연결시킨다. 또한 압축 공기 밸브(PLM)의 출구, 앞서서 언급된 연결 몸체(132) 내에서 비귀환 밸브(RV)를 통해 압축 공기 라인(137)에 연결되는 그 입구가 귀환 밸브(RF)의 입구에 연결된다. 추가적으로 위에서 설명된 실시예에서, F1 내지 Fn은 컬러 바아(12)에 구비되는 표준 컬러용 컬러 밸브를 나타낸다.

도 23에서 확대부는 모듈(127) 내에서의 밸브 배치가 보다 정밀하게 도시되어 있다.

작동 시에, 먼저 특별 컬러가 피깅 튜브(135)로부터 귀환 밸브(RF)의 방향을 따라 개방되는 컬러 밸브(F)와 초기에 마찬가지로 개방된 귀환 밸브(RF)을 거쳐서 귀환 라인(136)으로 제공되어서, 특별 컬러는 공기 없이 도킹 포인트(15")에 제공될 수 있다. 특별 컬러가 귀환 라인(136)에 도달하여 페인트 센서(ZFS)에 의해 보고되었을 때, 밸브(RF)는 폐쇄되고 컬러 밸브(F)는 도킹 운반기(16)의 도킹 포인트(15")와 도킹 입구로 개방될 수 있다. 특별 컬러는 예를 들어서 피깅 튜브(135)를 통해 특별 컬러를 이송하는 피그가 연결 몸체(130)에 도달할 때까지 도킹 운반기(16)로 흐를 수 있다. 하지만, 컬러가 공지된 방식으로 이전 피그를 이송하는 작동 모드도 가능하다. 어떤 경우라도, 적용 공정의 종료 후에, 그 피그는 피깅 튜브(135)를 통해 밀려 배출될 수 있고 공정 중에 그 내에 위치한 컬러 잔류물을 컬러 소스로 가압할 수 있어서, 특별 컬러에 대해서도 어떠한 페인트 손실도 발생하지 않는다. 피그는 폐쇄된 밸브(RF)와 차단된 도킹 포인트를 갖는 밸브(PLM)를 통해 안내된 압축 공기에 의해 밀린다.

도킹 운반기로부터의 시너 및/또는 압축 공기는 모듈(127)의 밸브 장치를 세척하는데(피그를 미는 데에도) 사용될 수 있다. 이와는 달리 예를 들어 희석 유체와 같은 세척제를 피깅 튜브(135)를 통해 귀환 라인(136)을 거쳐 흘러 나갈 수 있는 모듈(127)로 이송하는 것도 가능하다. 또한, 펄스 에어가 밸브 장치를 세척하기 위해 밸브(PLM)를 통해 제공될 수도 있다.

컬러 교환기의 분무기측 밸브 배열은 표준 컬러용으로 위에서 설명된 실시예 예를 들어 도 9a를 참조하여 설명된 배열(LRF 밸브, LF 밸브, LSV 밸브, LVPL 밸브 및 LPO 밸브는 도 13의 RF2 밸브, FGV/F 밸브, V/PL 밸브, V1/PL 및 V/PO와 기능적으로 일치함)에 대응할 수 있다. 동일한 사항이 V 밸브, PL 밸브, HN 밸브 및 RF1 밸브에 적용된다. 도시된 바와 같이, 도 23a에서 분무기측의 밸브 배열은 실질적으로 도 13a 등을 참조하여 설명된 배열과 동일하며, 도 13에 도시된 A/B 시스템 대신에 단 하나의 컬러 라인(25)으로 줄였을 때도, 후자는 마찬가지로 여기서 사용될 수 있다.

본 발명은 위에서 설명된 바람직한 실시예들로 제한되지 않는다. 대신에 다양한 변형 및 수정이 가능하며 이는 마찬가지로 본 발명의 사상을 사용하므로 권리범위 내에 속한다.

또한, 본 발명은 예를 들어 컬러 교환기, 새로운 형태의 컬러 라인용 연결 구조, 회전 도킹부를 갖는 다른 형태의 도킹 컬러 교환기에 적합할 수 있는 선택적으로 A/B 시스템을 구비하는 "배출 모드"와 "환류모드" 및 분리 세척 회로와 같은 다른 측면들을 포함한다. 동일한 사항이 도 15를 참조하여 설명되고 도장 설비에서 다른 목적들에 장점을 가질 수도 있는 본 발명에 따른 밸브 배열에 적용된다. 따라서, 본 발명의 개별 측면들은 서로 독립적으로 보호될 수 있다.

보호받을 만한 한 가지 측면은, 특히 몸체의 내부 도장을 위해 이미 언급된 바와 같이 종래의 방식으로 상승된 높이에 예를 들어 정지 위치 또는 EP 1 609 532 A1에 따른 이송 레일 상에 설치되며, 그 말단 아암("제3 축선")의 피봇 축선이 도장 시에 로봇 수직 회전축선("제1 축선") 상에 위치하는 "제1 아암"으로 알려진 상부 아암("제2 축선")의 피봇 축선 아래로 수직 방향을 따라 위치("엘보 다운"으로 알려짐)하도록 설치되는 도장 로봇을 이용한다는 점이다. 이 위치에서, 내부 도장 시에, 말단 아암은 예를 들어 적어도 대략 수평으로 몸체의 내부 공간으로 지금까지의 종래의 위치에서보다 더 잘 진입하며, "제3 축선"은 수직방향을 따라 "제2 축선" 위에 있어서, 충돌의 위험이 컬러 교환기와 계측 펌프, 페인트 압력 조절기 등을 포함하는 적용 기술이 말단 아암 위에 또는 그 내부에 설치되는 경우에도 피할 수 있다. 도입부에서 이미 언급된 바와 같이, "제2 아암" 내에 본 발명에 따른 본 적용의 바람직한 설치는 감소된 컬러 교환 손실의 중요한 효과를 갖는다. 이 경우에, 상부 아암의 피봇 축 베어링("제2 축선")이 종래와 같이 로봇 베이스 위에 위치하지 않고 로봇 베이스 수직 아래에 위치한다면, 그에 따라 역 운동학을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 다른 도장을 위하여, 특히 몸체의 외부, 로봇 아암은 역 위치로 회전할 수 있으며, 여기서 "제3 축선"은 "제2 축선"의 위에 위치한다. "제2 축선"은 로봇의 이동 레일의 아래에 위치할 수 있다.

Claims

분무기(7)를 안내하고 분무기(7)를 이용하여 차량 몸체의 외부에 도장될 외면과 차량 몸체의 내부에 도장될 내면을 갖는 차량 몸체를 도장하기 위한 것으로, 상기 차량 몸체의 상기 외면 및 상기 내면을 모두 도장하도록 되어 있고, 상기 분무기(7)를 공간적으로 위치시키는 말단 로봇 아암(5)을 가지는 도장 로봇(1)에 있어서,
상기 말단 로봇 아암(5)상에 설치되는 컬러 교환기(8)를 포함하고, 상기 컬러 교환기(8)는,
a) 입구 측에 마련되어 다른 색상의 페인트를 공급하기 위한 것으로, 안에 선택적으로 차단하거나 개방할 수 있는 각각의 컬러 제어 장치(F1, F2,..., Fn)가 배열되어 있는 다수의 컬러 공급 라인(13, 13.1, 13.2)과,
b) 출구 측에 마련되며 상기 컬러 교환기(8)에 의해 선택된 페인트를 상기 분무기(7)로 보내기 위한 공통 컬러 라인(25)과,
c) 상기 개별 컬러 공급 라인(13, 13.1, 13.2)에 의해 제공되는 다수의 페인트 도킹 포인트(15)와,
d) 상기 페인트 도킹 포인트들(15) 중 하나에 선택적으로 결합할 수 있으며, 결합된 상태에서 연결된 컬러 공급 라인(13, 13.1, 13.2)으로부터 페인트를 추출하고 추출된 페인트를 상기 공통 컬러 라인(25)로 공급하는 컬러 추출기(16)를 구비하며,
e) 상기 컬러 추출기(16)와 상기 페인트 도킹 포인트들(15)은 서로 상대적으로 이동할 수 있고,
f) 상기 컬러 제어 장치들(F1, F2,..., Fn)은 각각의 경우에, 상기 컬러 추출기(16)로부터 상기 각 도킹된 도킹 포인트를 거쳐 상기 각 컬러 제어 장치(F1, F2,..., Fn)를 통과하여, 상기 컬러 추출기(16)가 상기 관련 도킹 포인트에 결합되었을 때에만 상기 컬러 제어 장치들(F1, F2,..., Fn) 중 하나에 도달할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 1에 있어서,
a) 상기 도장될 차량 몸체는 윈도우 개구 및 도어 개구를 포함하는 개구를 구비하며,
b) 상기 말단 로봇 아암(5)은, 상기 분무기(7)를 상기 몸체의 개구를 통해 상기 차량 몸체의 내부에 위치시키기 위해, 그 길이방향 축선에 횡으로 측정된 방향을 따라 충분히 편평하고 좁은 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 2에 있어서,
상기 말단 로봇 아암(5)은, 수평 위치에서 수직 높이가 그의 분무기 측 끝의 영역 내에서 350mm를 넘지 않고 그리고 폭은 300mm를 넘지 않는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 2에 있어서,
상기 말단 로봇 아암(5)은, 수평 위치에서 수직 높이가 그의 분무기 측 끝의 영역 내에서 300mm를 넘지 않고 그리고 폭은 250mm를 넘지 않는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 4에 있어서,
상기 컬러 제어 장치들(F1, F2,..., Fn)은 상기 컬러 추출기(16)가 결합할 수 있는 추가 도킹 포인트(71)에 의해 제공될 수 있는 제어 공기에 의해 공압적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 1에 있어서,
상기 컬러 추출기(16)는 상기 컬러 제어 장치들(F1, F2,..., Fn)의 페인트 도킹 포인트(15)에 대하여 선형적으로 또는 회전하여 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 1에 있어서,
상기 컬러 추출기(16)를 상기 컬러 공급 라인의 페인트 도킹 포인트(15) 또는 컬러 제어 장치들에 대해 위치시키기 위한 제어 루프가 제공되며, 상기 제어 루프는 상기 페인트 도킹 포인트에 대한 상기 컬러 추출기(16)의 위치를 측정하는 계측 장치(32)를 구비하고 상기 측정된 값을 저장된 공칭 위치 값과 비교하여 상기 측정된 위치를 상기 공칭 값과 일치시키거나, 또는
상기 컬러 추출기(16) 또는 상기 페인트 도킹 포인트(15)를 포함하는 컬러 교환기(8)의 부품들(12, 16) 중 적어도 하나에 적어도 하나의 센터링 요소가 배열되며, 상기 센터링 요소는 도킹 과정에서 이들 부품들의 다른 하나에 마련된 수용 개구에 결합되는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 1에 있어서,
상기 컬러 교환기의 컬러 추출기(16)와 상기 페인트 도킹 포인트(15)의 사이에서 상기 상대적인 운동을 위해 저장된 제어 데이터에 의해 제어될 수 있는 서보 공압 구동기(17) 또는 전기 서보 구동기가 제공되는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 1에 있어서,
a) 상기 컬러 교환기(8)의 페인트 도킹 포인트(15)를 세척제로 세척하기 위한 제1 세척 회로와,
b) 상기 컬러 교환기(8)와 상기 분무기(7) 사이의 상기 공통 컬러 라인(25)을 세척제로 세척하기 위한 제2 세척 회로를 구비하며, 상기 제1 세척 회로는 상기 제2 세척 회로와 별도로 구성되거나 분리될 수 있어서 상기 페인트 도킹 포인트(15)가 상기 공통 컬러 라인(25)에 독립적으로 분리되어서 세척될 수 있는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 9에 있어서,
a) 상기 제1 및 제2 세척 회로를 서로 분리하기 위하여 상기 컬러 추출기(16)의 상기 공통 컬러 라인(25) 내에 분리 밸브(FGV/F, V1/PL)가 배치되며,
b) 상기 제1 세척 회로는 세척제 공급 라인(27)로부터 제1 세척제 밸브(V)를 통해 상기 공통 컬러 라인(25)으로 상기 분리 밸브(FGV/F, V1/PL)의 상류에서 상기 페인트 도킹 포인트(15)로 제1 귀환 밸브(RF2)를 거쳐 귀환 라인(28)으로 최종적으로 이어지며, 그리고
c) 상기 제2 세척 회로는 세척제 공급 라인(26)으로부터 제2 세척제 밸브(V/PO)를 통해 상기 공통 컬러 라인(25)을 거쳐 상기 분리 밸브(FGV/F, V1/PL)의 하류에서 상기 분무기(7)로 최종적으로는 제2 귀환 밸브(RF1)를 통해 귀환 라인(29) 내로 또는 상기 분무기(7)의 메인 니들 밸브(HN)를 통과하는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 10 에 있어서,
세척제 공급 라인(31)이 상기 분무기(7)에 배치된 세척제 밸브(AV1/V)를 통해 상기 분무기(7)의 상기 메인 니들 밸브(HN)의 상류에서 상기 공통 컬러 라인(25)으로 개방되어서, 상기 공통 컬러 라인(25) 내의 잔류 페인트를 세척제를 이용해 가압하여 상기 컬러 교환기(8)를 거쳐서 관련 컬러 공급 라인(13, 13.1, 13.2)으로 이후 재사용을 위해 이동시키는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 11에 있어서,
a) 상기 세척제 밸브(AV1/V)의 상류에서 상기 세척제 공급 라인(31) 내에 배치되고, 상기 세척제 밸브(AV1/V)가 개방되었을 때 그 내부에 위치하는 세척제를 상기 공통 컬러 라인(25)으로 가압하는 세척제 계측 수단(30), 및
b) 상기 세척제 공급 라인(31)을 통해 상기 세척제 계측 수단(30)을 제어가능하게 채우기 위한 세척제 밸브(AV2/V)를 구비하는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 12에 있어서,
a) 상기 세척제 계측 수단(30)은 상기 각각의 컬러 제어 장치(F1, F2,..., Fn)와 상기 분무기(7)의 상기 메인 니들 밸브(HN) 사이의 상기 공통 컬러 라인(25)의 용적과 실질적으로 동일한 계측 체적을 가지며, 그리고
b) 상기 세척제 계측 수단(30)은 계측 실린더 또는 피킹 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 12에 있어서,
상기 세척제 계측 수단(30)은 전기적으로 또는 공압적으로 구동되는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 1에 있어서,
상기 도킹된 상태에서 상기 컬러 추출기(16)와 상기 각 도킹 포인트(15)를 기계적으로 클램핑하기 위한 클램핑 장치(18, 19, 20)를 구비하는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 15에 있어서,
상기 클램핑 장치(18, 19, 20)는 이동가능한 클램핑 요소(19)가 걸리는 언더컷을 구비하는 홈(18)을 포함하는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 16에 있어서,
상기 언더컷은 홈(18)이 상부 측면에만 형성되고 하부 측면에는 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 1 에 있어서,
말단 로봇 아암(5)을 가지며, 상기 말단 로봇 아암(5)은,
a) 상기 말단 로봇 아암(5)의 내부 또는 위에 설치되는 페인트 압력 조절기(9), 또는
b) 적용될 페인트를 계측하기 위해 상기 말단 로봇 아암(5)의 내부 또는 위에 설치되고, 상기 입구 측에서 상기 컬러 교환기(8)에 연결되며 상기 출구 측에서 상기 분무기(7)에 연결되는 계측 펌프(10), 또는
c) 상기 말단 로봇 아암(5) 내에 배치되고 상기 컬러 추출기(16)를 상기 페인트 도킹 포인트(15)에 대해 이동시키기 위한 서보-공압 구동기(17) 또는 전기 서보 구동기를 구비하는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 18에 있어서,
공통 연결 블록(21)을 구비하며, 상기 공통 연결 블록 내에는 상기 페인트 압력 조절기(9), 상기 서보-공압 구동기(17) 또는 상기 계측 펌프(10)가 배치되는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 1항에 있어서,
상기 개별 컬러 공급 라인(13, 13.1, 13.2)은 각 경우에 컬러 연결구조에 의해 상기 컬러 교환기(8)에 연결되며, 상기 컬러 연결구조는,
a) 상기 관련 컬러 공급 라인(13, 13.1, 13.2)의 삽입을 위해 상기 컬러 교환기(8) 내에 마련된 수용 구멍과,
b) 상기 컬러 공급 라인(13, 13.1, 13.2)의 끝단에 마련된 경사진 클램핑 면과,
c) 상기 컬러 교환기(8) 내에서 상기 수용 구멍과 실질적으로 직각을 이루며 연장되고 상기 수용 구멍으로 개방되며 내부 나사산을 갖는 클램핑 구멍과,
d) 상기 클램핑 구멍 내로 스크루 결합되며, 스크루 결합된 상태에서 상기 컬러 공급 라인(13, 13.1, 13.2)의 상기 클램핑 면에 대해 그 자유단으로 가압하여 축방향으로 상기 컬러 공급 라인(13, 13.1, 13.2)을 고정하고 클램핑하는 클램핑 스크루(24)를 구비하는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 1에 있어서,
상기 컬러 교환기의 상기 컬러 추출기(16)는 2개의 평행한 컬러 라인(25A, 25B)과 분무기(7)에 위치하는 밸브 배열(FA, FB)을 거쳐서 상기 분무기의 출구 밸브(HN)에 연결되는 적어도 하나의 도킹 입구(40, 41)를 구비하며,
상기 2개의 컬러 라인(25A, 25B)은 교대로 다른 컬러를 상기 분무기(7)로 이송하며 교대로 세척될 수 있으며,
상기 컬러 교환기의 컬러 추출기(16)는 적어도 하나의 도킹 입구(40, 41)를 세척하기 위한 적어도 하나의 장치(V, PL, LSV, LRF) 및 상기 2개의 평행한 컬러 라인(25A, 25B)을 분무기(7) 내에 위치하는 상기 밸브 배열(FA, FB)까지 세척하기 위한 장치(LVPLA, LVPLB)를 구비하는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 21에 있어서,
밸브 하우징부(50)의 내부에서 이동가능한 니들 밸브로서 설계된 자동제어되는 제1 밸브(FA)와, 자동제어되며 상기 제1 밸브(FA)에 연결된 제2 밸브(RFA)를 구비하는 배열을 포함하고,
상기 제2 밸브(RFA)의 제어되는 입구 또는 출구가 상기 제1 밸브(FA)의 하우징부(50)의 내부에 배열되거나 라인을 통해 내부에 연결되는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 1에 있어서,
페인트 압력 조절기(9)와 계측 펌프(10)를 구비하고, 상기 페인트 압력 조절기(9)와 상기 계측 펌프(10)는 공통 연결 블록(21) 내에 어떠한 연결 튜브도 없이 일체로 형성되며, 상기 압력 조절기(9)는 상기 계측 펌프(10)에 직접 설치되는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 1에 있어서,
상기 컬러 교환기(8)가 컬러 바아(12)와 상기 컬러 바아에 대해 이동가능한 컬러 추출기(16)로 형성되고, 상기 컬러 바아(12)는 서로 분리 가능하게 결합된 다수의 모듈(67, 77)에 의해 형성되며, 각 모듈(66, 77)은 적어도 하나의 컬러 밸브(F, 14, 14`)와 상기 컬러 밸브에 연결되는 적어도 하나의 페인트 도킹 포인트(15)를 구비하는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 24에 있어서,
각 모듈(67, 77)은 상기 컬러 바아(12)의 길이 방향에 평행한 상기 컬러 바아의 측면(66)에 각 중심 축이 횡방향 또는 수직하게 삽입되는 적어도 2개의 컬러 밸브(14, 14`)를 구비하며, 상기 모듈의 상기 컬러 밸브(14, 14`)의 중심축은 상기 컬러 바아의 길이 방향을 따라 서로 일정 값(VV) 만큼 오프셋되고, 상기 길이방향에 수직인 방향을 따라 일정 값(A) 만큼 이격되며, 이들 값(VV, A)은 각 모듈에서 동일하고, 상기 도킹 포인트는 상기 측면(66)의 반대편 상기 컬러 바아(12)의 일측에 위치하는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 25에 있어서,
상기 도킹 포인트는 상기 컬러 밸브(14, 14`)의 중심 축으로서 서로 같은 값(VV, A) 만큼 오프셋되고 서로 이격되는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 25에 있어서,
각 모듈(67, 77)은 곡선 프로파일을 갖는 상기 컬러 바아(12)의 상측으로부터 상기 컬러 바아의 하측으로 상기 측면(66)에 횡으로 연장된 가로 면(68, 69)를 구비하며, 상기 가로 면(68, 69)이 인접하는 모듈과 서로 결합되고, 상기 상측과 상기 하측에서 나아가는 상기 가로 면(68, 69)은 먼저 상기 상측 및 하측에 대해 횡으로 또는 수직하게 연장된 후 상기 컬러 바아의 길이방향에 평행한 방향으로 굽혀진 다음, 마지막으로 상기 상측 및 하측에 횡으로 또는 수직하게 한번 더 연장되며, 상기 모듈의 2개의 굽은 가로 면(68, 69)은 서로에 대해 평행하게 또는 거울 이미지로 연장되는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 24에 있어서,
외부 컬러 공급 라인에 연결될 수 있고 중심 축선을 갖는 적어도 하나의 연결 요소(22)가 상기 모듈(67, 77)의 상측에서 상기 컬러 바아(12)의 길이방향에 경사지게 각진 끝 면(65) 내에 상기 중심 축선이 수직하게 삽입되며 상기 모듈의 내부에서 관련 컬러 밸브(14, 14`)에 연결되는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 24에 있어서,
각 모듈(77)은 각 컬러 밸브(14, 14`)를 위한 외부 컬러 라인에 연결될 수 있으며, 컬러 순환을 위하여 상기 모듈(77) 안에서 상기 컬러 밸브(14, 14`)의 내부에 연결된 2개의 연결 요소(22)를 구비하는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 29에 있어서,
상기 컬러 밸브(14, 14`)는 튜브형 하우징 부(114, 114`)를 갖고 밸브 시트와 밸브 니들용 구동부를 포함하는 추가 하우징 부(116, 116`)를 포함하는 니들 밸브로서 설계되며, 상기 모듈(77)을 형성하는 모듈 몸체 내의 구멍 또는 중공형 라인 또는 파이프(113, 113`, 115, 115`)가 연결 요소(122, 123, 122`, 123`)로부터 상기 밸브 시트까지의 페인트 순환을 위하여 관련 컬러 밸브(14, 14`)의 상기 튜브형 하우징부(114, 114`)에 또는 그 내부로 이어지는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 30에 있어서,
상기 모듈 몸체는 단일체(one-piece)의 모듈 몸체인 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 30에 있어서,
각 경우에 상기 컬러 밸브를 구동시키기 위하여 압축 공기 또는 다른 제어 매체를 위해 실질적으로 직선형으로 연장된 추가 구멍 또는 파이프(117, 117`)가 상기 모듈 몸체 내에서 상기 모듈(77)의 각 도킹 포인트(71)로부터 상기 모듈의 각 컬러 밸브(14, 14`) 내 상기 구동부를 포함하는 상기 하우징부(116, 116`)에 또는 상기 하우징부(116, 116`) 내로 이어지는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 24에 있어서,
적어도 하나의 모듈(127)이 상기 컬러 바아(12) 내에 삽입될 수 있으며, 상기 모듈의 도킹 포인트(15``)는 인접 모듈(77)의 도킹 포인트(15`)의 열을 따라 상기 컬러 바아(12)의 길이방향에 평행하게 놓이며, 컬러 밸브(F)를 통해 상기 모듈(127)의 내부에서 상기 모듈(127)의 연결 몸체(130)에 연결되고, 컬러 물질을 상기 모듈(127)로 이송하는 피그를 위한 피깅 튜브(135)가 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 33에 있어서,
상기 모듈(127)의 상기 연결 몸체(130)의 다음에, 상기 피깅 튜브(135)를 통해 상기 피그를 밀기 위한 압축 공기 또는 다른 가압 매체를 제공하는 귀환 라인(136) 또는 라인(137)을 위한 하나 또는 둘의 추가 연결 몸체(132, 133)가 마련되며, 상기 모듈(127)은 상기 귀환 라인(136) 또는 상기 가압 매체를 위한 라인(137)을 위한 각 밸브(RF, PLM)를 포함하는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1).
청구항 1 내지 청구항 34 중 어느 하나의 청구항에 따른 도장 로봇(1)에 사용하기 위한 컬러 교환기(8)에 있어서,
a) 입구 측에 마련되어 다른 색상의 페인트를 공급하기 위한 것으로, 안에 선택적으로 차단하거나 개방할 수 있는 각각의 컬러 제어 장치(F1, F2,..., Fn)가 배열되어 있는 다수의 컬러 공급 라인(13, 13.1, 13.2)과,
b) 출구 측에 마련되며 상기 컬러 교환기(8)에 의해 선택된 페인트를 상기 분무기(7)로 보내기 위한 공통 컬러 라인(25)과,
c) 상기 개별 컬러 공급 라인(13, 13.1, 13.2)에 의해 제공되는 다수의 페인트 도킹 포인트(15)와,
d) 상기 페인트 도킹 포인트들(15) 중 하나에 선택적으로 결합할 수 있으며, 결합된 상태에서 연결된 컬러 공급 라인(13, 13.1, 13.2)으로부터 페인트를 추출하고 추출된 페인트를 상기 공통 컬러 라인(25)로 공급하는 컬러 추출기(16)를 구비하며,
e) 상기 컬러 추출기(16)와 상기 페인트 도킹 포인트들(15)은 서로 상대적으로 이동할 수 있고,
f) 상기 컬러 제어 장치들(F1, F2,..., Fn)은 각각의 경우에, 상기 컬러 추출기(16)로부터 상기 각 도킹된 도킹 포인트를 거쳐 상기 각 컬러 제어 장치(F1, F2,..., Fn)를 통과하여, 상기 컬러 추출기(16)가 상기 관련 도킹 포인트에 결합되었을 때에만 상기 컬러 제어 장치들(F1, F2,..., Fn) 중 하나에 도달할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1)에 사용하기 위한 컬러 교환기(8).
청구항 35에 있어서,
상기 컬러 교환기(8)가 컬러 바아(12)와 상기 컬러 바아에 대해 이동가능한 컬러 추출기(16)로 형성되고, 상기 컬러 바아(12)는 서로 분리 가능하게 결합된 다수의 모듈(67, 77)에 의해 형성되며, 각 모듈(66, 77)은 적어도 하나의 컬러 밸브(F, 14, 14`)와 상기 컬러 밸브에 연결되는 적어도 하나의 페인트 도킹 포인트(15)를 구비하는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1)에 사용하기 위한 컬러 교환기(8).
청구항 1 내지 청구항 34 중 어느 하나의 청구항에 따른 도장 로봇(1)에 사용하기 위한 밸브 배열에 있어서,
밸브 하우징부(50)의 내부에서 이동가능한 니들 밸브로서 설계된 자동제어되는 제1 밸브(FA)와, 자동제어되며 상기 제1 밸브(FA)에 연결된 제2 밸브(RFA)를 구비하는 배열을 포함하고,
상기 제2 밸브(RFA)의 제어되는 입구 또는 출구가 상기 제1 밸브(FA)의 하우징부(50)의 내부에 배열되거나 라인을 통해 내부에 연결되는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1)에 사용하기 위한 밸브 배열.
분무기(7)를 안내하고 분무기(7)를 이용하여 차량 몸체의 외부에 도장될 외면과 차량 몸체의 내부에 도장될 내면을 갖는 차량 몸체를 도장하기 위한 것으로, 상기 차량 몸체의 상기 외면 및 상기 내면을 모두 도장하도록 채택되고, 상기 분무기(7)를 공간 상에 위치시키는 말단 로봇 아암(5)을 가지는 청구항 1에 따른 도장 로봇(1)의 작동 방법에 있어서,
상기 도장 로봇(1)을 상기 차량 몸체의 상기 외면에 대한 도장과 상기 내면에 대한 도장 모두에 사용되도록 하고, 상기 도장 로봇(1)은 상기 말단 로봇 아암(5)상에 설치되는 컬러 교환기(8)를 포함하고, 상기 컬러 교환기(8)는,
a) 입구 측에 마련되어 다른 색상의 페인트를 공급하기 위한 것으로, 안에 선택적으로 차단하거나 개방할 수 있는 각각의 컬러 밸브, 즉 컬러 제어 장치(F1, F2,..., Fn)가 배열되어 있는 다수의 컬러 공급 라인(13, 13.1, 13.2)과,
b) 출구 측에 마련되며 상기 컬러 교환기(8)에 의해 선택된 페인트를 상기 분무기(7)로 보내기 위한 공통 컬러 라인(25)과,
c) 상기 개별 컬러 공급 라인(13, 13.1, 13.2)에 의해 제공되는 다수의 페인트 도킹 포인트(15)와,
d) 상기 페인트 도킹 포인트들(15) 중 하나에 선택적으로 결합할 수 있으며, 결합된 상태에서 연결된 컬러 공급 라인(13, 13.1, 13.2)으로부터 페인트를 추출하고 추출된 페인트를 상기 공통 컬러 라인(25)로 공급하는 컬러 추출기(16)를 구비하며,
e) 상기 컬러 추출기(16)와 상기 페인트 도킹 포인트들(15)은 서로 상대적으로 이동할 수 있고,
f) 상기 컬러 제어 장치들(F1, F2,..., Fn)은 각각의 경우에, 상기 컬러 추출기(16)로부터 상기 각 도킹된 도킹 포인트를 거쳐 상기 각 컬러 제어 장치(F1, F2,..., Fn)를 통과하여, 상기 컬러 추출기(16)가 상기 관련 도킹 포인트에 결합되었을 때에만 상기 컬러 제어 장치들(F1, F2,..., Fn) 중 하나에 도달할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1)의 작동 방법.
청구항 38에 있어서,
a) 상기 컬러 교환기(8)의 이동가능한 컬러 추출기(16)를 다수의 컬러 공급 라인(13, 13.1, 13.2)으로부터 다른 색상의 페인트를 공급받는 다수의 페인트 도킹 포인트(15) 중 하나에 도킹시키는 단계;
b) 적용될 페인트를 상기 결합된 페인트 도킹 포인트(15)를 통해 상기 관련 컬러 공급 라인(13, 13.1, 13.2)로부터 추출하는 단계;
c) 상기 분무기(7)에 상기 다른 색상의 페인트를 위해 공통 컬러 라인(25)을 통해 상기 컬러 교환기(8)에 의해 선택된 페인트를 제공하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1)의 작동 방법.
청구항 39에 있어서,
상기 컬러 공급 라인 또는 그에 연결되는 컬러 밸브의 페인트 도킹 포인트(15)에 대한 상기 컬러 추출기(16)의 위치설정은 상기 도킹 포인트에 대한 상기 컬러 추출기(16)의 위치를 측정하는 계측 장치(32)를 포함하며 상기 측정된 값을 저장된 공칭 위치값과 비교하여 상기 측정된 위치를 상기 공칭 위치값에 일치시키는 제어 루프에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1)의 작동 방법.
청구항 40에 있어서,
a) 상기 도킹 후에, 상기 위치설정을 위해 제공되는 서보 공압 구동기(17)의 공압 실린더의 압력이 0 또는 다른 낮은 값으로 작아지는 단계;
b) 상기 도킹 후에 상기 제어 루프의 상기 공칭 위치값으로서 측정된 상기 컬러 추출기(16)의 위치를 사용 또는 저장하는 단계;
c) 동일한 컬러에 대해 다수의 도킹 과정에서 측정된 도킹 위치를 통계적으로 평가하고 그로부터 결정된 평균값을 상기 공칭 위치값으로 저장하는 단계;
d) 상기 도킹된 컬러 추출기(16)를 양쪽 방향으로 상기 이용가능한 운동의 각 제한까지 이동시키고 상기 제한에서 측정된 위치로부터의 위치를 상기 공칭 위치값으로 결정하는 단계;들 중 적어도 하나의 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1)의 작동 방법.
청구항 40에 있어서,
a) 상기 모든 페인트 도킹 포인트(15)가 상기 컬러 추출기(16)에 의해 항상 동일한 이동 방향을 따라 접근하는 단계;
b) 양방향 접근을 위하여, 각 경우에 개별 공칭 위치값이 각 페인트 도킹 포인트(15)를 위해 결정되고 저장되며 각 방향에 따라 상기 위치설정을 위해 사용되는 단계;
c) 수동으로 하나 또는 각 도킹 포인트(15)에 접근시켜서 상기 과정에서 측정된 위치를 상기 공칭 위치값으로 저장하는 단계;
d) 수동으로 하나의 페인트 도킹 포인트(15)에 접근시키고 자동으로 상기 컬러 추출기(16)를 계속 이동시켜서 상기 개별 도킹 포인트들 사이에 사전에 알려진 거리에 기반하여 다음의 페인트 도킹 포인트에 위치시키는 단계;들 중 적어도 하나의 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1)의 작동 방법.
청구항 38에 있어서,
a) 상기 컬러 교환기(8) 내의 상기 페인트 도킹 포인트(15)를 제1 세척 회로를 통해 세척제로 세척하는 단계;
b) 상기 컬러 교환기(8)와 상기 분무기(7) 사이의 상기 공통 컬러 라인(25)을 상기 제1 세척회로와 분리된 제2 세척 회로를 통해 세척제로 세척하는 단계;를 컬러 교환시에 수행하는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1)의 작동 방법.
청구항 43에 있어서,
a) 상기 페인트 도킹 포인트(15)와, 상기 컬러 교환기(8)와 상기 분무기(7) 사이의 상기 공통 컬러 라인(25)이 동시에 또는 일시적으로 중복되게 세척되고, 그리고
b) 상기 2개의 세척 회로는 상기 동시 또는 일시적 중복 세척이 가능하도록 분리 밸브(FGV/F, V1/PL)에 의해 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1)의 작동 방법.
청구항 43에 있어서,
컬러 교환시에, 상기 공통 컬러 라인(25)의 잔류 페인트는 상기 공통 컬러 라인(25)으로부터 밀려 나가서 상기 제2 세척 회로를 거쳐 귀환 밸브(RF1)를 통해 귀환 라인(29)으로 또는 분무기(7)의 메인 니들 밸브(HN)를 거치는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1)의 작동 방법.
청구항 38에 있어서,
컬러 교환 시에,
a) 상기 공통 컬러 라인(25)의 잔류 페인트를 상기 컬러 교환기(8)의 도킹 포인트(15)를 통해 관련 컬러 공급 라인(13, 13.1, 13.2)으로 배출하는 단계;
b) 후속 도장에서 상기 배출된 페인트를 다시 사용하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1)의 작동 방법.
청구항 46에 있어서,
세척제가 메인 니들 밸브(HN)의 상류측에 있는 상기 분무기(7) 내 상기 공통 컬러 라인(25)으로 이동 매체로서 안내되어서, 상기 공통 컬러 라인(25)의 잔류 페인트가 상기 컬러 교환기(8)를 통해 상기 관련 컬러 공급 라인(13, 13.1, 13.2)으로 배출되도록 한 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1)의 작동 방법.
청구항 47에 있어서,
이동 매체로서 작용하는 상기 세척제는 세척제 계측 수단(30)에 의해 상기 공통 컬러 라인(25)으로 안내되는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1)의 작동 방법.
청구항 48에 있어서,
상기 세척제 계측 수단(30)은 세척제 공급 라인(31)과 세척제 밸브(AV2/V)를 통해 상기 이동 매체로서 작용하는 상기 세척제로 채워지는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1)의 작동 방법.
분무기(7)를 안내하고 분무기(7)를 이용하여 차량 몸체의 외부에 도장될 외면과 차량 몸체의 내부에 도장될 내면을 갖는 차량 몸체를 도장하기 위한 것으로, 상기 차량 몸체의 상기 외면 및 상기 내면을 모두 도장하도록 채택되어 있는 청구항 1에 따른 도장 로봇(1)의 작동 방법에 있어서,
적어도 하나의 상기 차량 몸체의 내부에 대한 도장 시에, 상기 로봇의 말단 아암의 피봇 축선(제3 축선)을 상기 말단 아암에 인접하는 상기 로봇의 상부 아암의 피봇 축선(제2 축선)의 아래에 위치되도록 한 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1)의 작동 방법.
청구항 50에 있어서,
상기 차량 몸체의 내부는 적어도 대략 수평 위치로 안내된 상기 말단 아암에 의해 도장되는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1)의 작동 방법.
청구항 38에 있어서,
교대로 사용되는 병렬연결된 컬러 라인(25A, 25B)은 상기 도킹 컬러 교환기의 이동가능한 컬러 추출기(16)로부터 상기 분무기(7)에 위치하는 밸브 배열(FA, FB)까지 이어지며, 컬러 교환시에, 상기 사용된 컬러 라인(FA, FB)에 위치하는 페인트가 배출 모드에서 소비되거나 환류 모드에서 상기 로봇의 컬러 공급 시스템 내로 돌아가는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1)의 작동 방법.
청구항 52에 있어서,
상기 배출 모드 시에, 상기 도킹 컬러 교환기의 상기 이동가능한 컬러 추출기(16)의 적어도 하나의 도킹 입구(40, 41)에 대한 세척이 이루어지고 그리고 상기 이동가능한 컬러 추출기(16)의 새로운 컬러용 컬러 밸브(F2)로의 도킹이 이루어지거나, 또는 상기 환류 모드 시에, 상기 적어도 하나의 도킹 입구(40, 41)가 상기 환류 후에 세척되고 그 후에 상기 이동가능한 컬러 추출기(16)는 새로운 컬러용 컬러 밸브(F2)에 결합되며 이전 컬러용으로 사용된 컬러 라인(25A)은 분무기(7)의 상기 밸브 배열(FA, FB)까지 세척되는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1)의 작동 방법.
청구항 52에 있어서,
분무기(7)의 컬러 밸브(FA)까지 이어지는 컬러 라인(25A) 대한 세척 시에, 페인트 출구에서 폐쇄되는 상기 컬러 밸브(FA)도 세척되며, 세척제는 상기 컬러 밸브(FA)의 추가 연결부(60)를 거쳐서 그 내부를 통해 귀환 라인(RF)으로 흐르는 것을 특징으로 하는 도장 로봇(1)의 작동 방법.
청구항 50에 따른 도장 로봇(1)의 작동 방법을 수행하기 위한 코팅 장비에 있어서,
적어도 하나의 내부에 대한 도장 시에, 로봇의 말단 아암의 피봇 축선(제3 축선)은 말단 아암에 인접하는 로봇의 상부 아암의 피봇 축선(제2 축선)의 아래에 위치하는 것을 특징으로 하는 코팅 장비.
청구항 55에 있어서,
상기 도장 로봇은 레일에 이동가능하게 또는 정지식으로 배치되거나 상기 몸체의 상부의 일정 높이 또는 그 지붕 위에 설치된 베이스에 배치되는 것을 특징으로 하는 코팅 장비.