WO2015018512A1 - Beschichtungsroboter und entsprechendes beschichtungsverfahren - Google Patents

Beschichtungsroboter und entsprechendes beschichtungsverfahren Download PDF

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WO2015018512A1
WO2015018512A1 PCT/EP2014/002124 EP2014002124W WO2015018512A1 WO 2015018512 A1 WO2015018512 A1 WO 2015018512A1 EP 2014002124 W EP2014002124 W EP 2014002124W WO 2015018512 A1 WO2015018512 A1 WO 2015018512A1
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robot
coating
rotation
axis
base
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Andreas Collmer
Marcus Frey
Detlev HANNING
Bernd Leiensetter
Uwe Ludwig
Arno Scheer
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Duerr Systems AG
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Duerr Systems AG
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    • B25J9/00—Program-controlled manipulators
    • B25J9/0009—Constructional details, e.g. manipulator supports, bases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B13/00—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/02—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work
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    • B05B13/0433—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation with spray heads moved by robots or articulated arms, e.g. for applying liquid or other fluent material to three-dimensional [3D] surfaces the work being vehicle components, e.g. vehicle bodies
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/0075—Manipulators for painting or coating

Definitions

  • the invention relates to a coating robot for coating components, in particular in the form of a painting robot for painting motor vehicle body components. Furthermore, the invention comprises a corresponding coating method.
  • multi-axis painting robots are usually used, which lead a rotary atomizer.
  • the painting robots are in this case usually arranged on opposite sides of a conveying path, along which the motor vehicle body components to be painted are transported through the painting installation.
  • the known painting robots usually have six movable axes, namely a robot axis with three axes, two pivotable robot arms and an additional axis of rotation between the robot base and a relative thereto rotatable robot member.
  • the robot base is optionally mounted stationary on a stand or is linearly displaceable along an additional travel axis.
  • a disadvantage of the known painting robots with a fixed robot base is the limited working space, so that several painting robots along the conveying direction must be arranged one behind the other for complete painting of the continuous motor vehicle body parts.
  • a disadvantage of the known painting robots described above with an additional travel axis is the additional expense for the travel axis.
  • the prior art includes the patent application US 2012/0325142 AI.
  • the robot base is indeed rotatable relative to the stationary stand.
  • the proximal robot arm is not pivotable with respect to the rotatable robot member, but only about its longitudinal axis rotatable.
  • the axis of rotation of the robot base is aligned parallel to the conveying direction of the components to be coated. This has the disadvantage that hardly increases due to the rotation of the robot base of the working space of the painting robot along the conveying direction.
  • the invention is therefore based on the object to provide a correspondingly improved painting robot. Furthermore, the invention has for its object to provide a correspondingly improved coating method. These objects are achieved by a coating robot according to the invention or by a coating method according to the invention in accordance with the independent claims.
  • the invention provides an additional axis of rotation to allow the robot base to be rotatable relative to the stand, thereby allowing the working space of the coating robot to be increased without an additional travel axis to the extent that a single coating robot is sufficient to coat the entire exterior surfaces of the passing components.
  • the coating robot according to the invention initially has a stand in accordance with the prior art to hold the robot base.
  • the stand is arranged stationary and can be mounted, for example, on a tower-like frame.
  • the coating robot is preferably at the
  • the robot base is mounted on the tower-like frame below or in an intermediate position.
  • the stand has an additional travel axis, wherein the robot base along the travel axis is movable.
  • the additional travel axis runs in this case in the horizontal direction, preferably parallel to the conveying direction.
  • the coating robot according to the invention in accordance with the prior art, a rotatable robot member which is rotatable relative to the robot base.
  • the coating robot according to the invention comprises in accordance with the prior art, a first robotic arm pivotally mounted to the rotary robotic member, the first robotic arm carrying a second robotic arm pivotally attached to the first robotic arm.
  • the proximal first robot arm is also referred to as "arm 1" according to conventional terminology, while the distal second robot arm is commonly referred to as "arm 2".
  • the two axes of rotation of the two robot arms are parallel to each other, but in principle other orientations of the axes of rotation of the two robot arms are also conceivable within the scope of the invention.
  • the coating robot according to the invention is characterized in that the robot base is rotatable relative to the stand about a second axis of rotation.
  • This second axis of rotation advantageously increases the working space of the coating robot according to the invention in comparison to conventional six-axis coating robots, so that a complex additional travel axis can be dispensed with.
  • the second axis of rotation of the robot base extends substantially horizontally, preferably at right angles to the conveying direction of the components to be coated.
  • the first axis of rotation of the rotatable robot member is preferably oriented such that it lies in a substantially vertical plane of rotation independently of the rotational position of the rotatable robot base, wherein the plane of rotation preferably runs substantially parallel to the conveying direction.
  • the two axes of rotation of the robot base and the rotatable robot Terglieds are therefore preferably aligned at right angles to each other.
  • the first axis of rotation of the rotatable robot member intersects the second axis of rotation of the robot base so that the two axes of rotation of the robot member and the robot base lie in a common plane.
  • the first axis of rotation of the rotatable robot member intersects the second
  • the axis of rotation of the robot base not, so that the two axes of rotation in the mathematical sense are skewed.
  • the common solder between the two axes of rotation i.e., the shortest vertical link between the two axes of rotation
  • the common solder between the two axes of rotation is preferably at least 50mm, 80mm. 100mm, 150mm, 200mm, 300mm or even 400mm long.
  • the robot base is rotatable within a range of rotation angle relative to the stator, wherein the rotation angle range preferably comprises at least +/- 90 0 , +/- 135 0 or even at least +/- 180 0 .
  • the robot base is preferably rotatable relative to the stator on both sides, which facilitates the positioning of the respective application device (for example rotary atomizer).
  • the robot base is rotatable so that the robot member is over the robot base, with the first axis of rotation of the rotatable robot member being perpendicular in this so-called home position.
  • This basic position is suitable, for example, for exterior painting of motor vehicle body components.
  • the robot base is also rotatable such that the rotatable robot member is located below the robot base, with the first axis of rotation of the rotatable robot member then preferably being perpendicular.
  • This downwardly pivoted arrangement is suitable, for example, for interior painting when the respective application device (eg rotary atomizer) is introduced through an open door of a motor vehicle body in the interior of the vehicle body to paint there inside surfaces.
  • the coating robot according to the invention has an enlarged working space due to the additional axis of rotation for the robot base.
  • the working space is that space within which the coating robot can coat components when the components are within the working space.
  • the coating robot according to the invention can have a working space which has a length of at least 4 m, 5 m or even 6 m along the conveying direction.
  • the coating robot according to the invention thus preferably allows an uninterrupted application of a coating web with a length of at least 3 m, 4 m or even 5 m parallel to the conveying direction.
  • the two axes of rotation are - as already mentioned briefly above - in a common seed level and are thus not offset in the conveying direction.
  • the first axis of rotation of the rotatable robot member is offset in the conveying direction with respect to the second axis of rotation of the robot base, i. the first axis of rotation is located at the front with respect to the second axis of rotation in the conveying direction.
  • the first axis of rotation of the rotatable robot member is offset in the basic position relative to the second axis of rotation of the robot base counter to the conveying direction, i. the first axis of rotation is located behind the second axis of rotation with respect to the conveying direction.
  • the robot base is arranged at least in the basic position with its center opposite to the second axis of rotation offset upwards.
  • the robot base is offset at least in the basic position with its center opposite to the second axis of rotation offset downwards.
  • the center point of the robot base at least in the basic position, is at the same height as the axis of rotation of the robot base.
  • stator preferably has different mounting positions to the robot base in horizontal direction and / or in the vertical direction in different mounting positions rotatably mounted on the stand can.
  • the components to be coated are preferably motor vehicle bodies, which generally have an engine compartment and a pivotable bonnet.
  • the coating robot according to the invention is preferably designed so that it can coat the underside of the bonnet and the inner walls of the engine compartment when the bonnet is opened.
  • the coating robot according to the invention is preferably designed so that it can coat the underside of a tailgate of a motor vehicle body, when the tailgate is opened.
  • the rotation of the robot base relative to the stator is preferably driven by a rotary drive, which preferably has an electric drive motor.
  • a rotary drive which preferably has an electric drive motor.
  • EU European Union
  • ATEX Atmosphere explosive
  • the exterior of the paint booth is usually not designated and designed as explosion-proof room.
  • the rotary drive for the rotatable robot base is therefore preferably arranged outside of the spray booth.
  • the coating robot according to the invention preferably has a leadthrough between the robot base and the stator to guide leads from the stator to the robot base.
  • the lines carried out are, for example, electrical cables and hose lines, in particular electrical cables for electric drive motors for the electromotive movement of the individual robot links as well as hose lines for driving air, steering air and / or pulse air of a rotary atomizer.
  • the line feedthrough between the stator and the rotatable robot base preferably has a rotation angle range of at least ⁇ 90 °, ⁇ 135 ° or even ⁇ 180 °, in order to allow a largely undisturbed positioning of the coating robot.
  • the leadthrough between the robot base and the stator is preferably arranged coaxially with the second axis of rotation of the robot base.
  • the line leadthrough preferably has a seal which seals off the interior of the paint booth from the exterior of the paint booth and fulfills the requirements for explosion protection.
  • explosion-proof seals are commercially available, for example, under the product names Roxtec® and Variozell®.
  • the lines between the stator and the robot base without a rotary feedthrough are continuous.
  • the lines are preferably even without coupling between a stationary ink supply on the side of the stand and a color changer on the coating robot, ie without an intermediate rotary feedthrough.
  • the color changer can in this case be attached, for example, to or in the first robot arm or to or in the second robot arm. This arrangement of the color changer as far downstream as possible, since this can achieve extremely low color change losses.
  • the bushing has a hose guide tube which receives the hose lines.
  • the cable feedthrough preferably has a cable guide tube which receives the electric cable.
  • the tube guide tube and the cable guide tube are preferably arranged substantially coaxially, wherein the tube guide tube is preferably arranged in the cable guide tube, so that the cable guide tube surrounds the tube guide tube.
  • the hose lines are therefore preferably laid centrally in the so-called neutral fiber in order to minimize mechanical stress on the hose lines.
  • the additional rotation axis for the robot base is preferably completely integrated in the robot control.
  • conventional robot controls control the drive motors for the various moving axes of the painting robot in order to move the ink impact point of the respective application device (eg rotary atomizer) along predetermined paths.
  • the invention therefore preferably provides that this robot control also the Rotary drive for the rotating robot base controls. This is also to be distinguished from a possible separate control for the rotary drive of the rotatable robot base, which, however, would cause difficulties in coordinated motion and is therefore less advantageous.
  • the robot controller may additionally control a travel axis to move the robot base along the travel axis.
  • the coating robot according to the invention is preferably arranged in a paint booth which is bounded by a cabin wall.
  • the stand for holding the robot base is hereby preferably arranged outside the booth wall in order to realize a so-called "clean all” concept, i. a smooth interior cabin wall with correspondingly low susceptibility to fouling or good cleanability.
  • a pivot bearing is integrated in the cabin wall, which allows a rotatable mounting of the robot base.
  • the stand can be a tower-like frame that supports the robot base in an elevated position, which reduces the dirtiness of the coating robot because the coating agent dispensed in the paint booth is caused by a downward flow of air is pressed down.
  • the second axis of rotation of the rotatable robot base is therefore at least Im, 1.5m, 2m or 2.5m above a component carrier on which the components to be coated are transported on a conveyor through the paint shop.
  • the components to be coated are transported on a conveyor along a conveying direction through the coating system, wherein at least at one point along the conveying direction a pair of coating robots is arranged on opposite sides of the conveyor.
  • the rotational axis of the rotary robot member in the home position may be offset from the second rotation axis of the robot base in the conveyance direction, while in the opposite coating robot of the same pair, the first rotation axis of the rotary robot member in the home position opposite to the second rotation axis of the robot base the conveying direction is offset.
  • the two opposing coating robots of a pair are therefore preferably arranged somewhat asymmetrically by the robot base being offset in the conveying direction or in the opposite direction to the conveying direction.
  • the opposing coating robots of a pair can also be arranged asymmetrically offset in the vertical direction.
  • the coating robot are arranged preferably within a painting booth before ⁇ , wherein the spray booth preferably has a cabin width of at least 4m, 5m or even 6m.
  • the paint booth can have at its top a Zu Kunststoffdecke that initiates a downward Beerström- tion in the spray booth to push any overspray down and thereby minimize contamination by the overspray.
  • the OF INVENTION ⁇ dung modern coating robot preferably carries a rotary atomizer.
  • the coating robot leads other types of application ⁇ devices, such as ultrasonic atomizers, Airmix devices or airless devices.
  • the invention is not limited to paints in terms of the coating agent to be applied, but also allows, for example, the application of sealants, adhesives or insulating materials.
  • the invention is not limited to the Beschich ⁇ tion of motor vehicle body parts and their attachments len (eg shock absorbers), but also allows, for example, the coating of rotor blades of wind turbines or aircraft parts.
  • the invention includes coating methods also a novel loading, wherein the transportable construction ⁇ parts along a conveying direction past a coating robot to be transported.
  • the coating robot In this case, the outer surfaces of the moving components are coated during the transport of the components, with the complete outer surfaces of the individual coating robots or of a pair of opposing coating robots being completely coated in the case of the individual components.
  • the coating robot according to the invention makes it possible, due to the increased working space, that the coating robot does not have to be displaced during the coating, but remains stationary.
  • the coating process according to the invention thus makes possible a complete exterior painting with a pair of coating robots without an additional linear travel axis.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a painting robot according to the invention when painting a roof surface of a motor vehicle body
  • FIG. 2 shows the painting robot according to FIG. 1 during the painting of a lower side of a motor hood of the motor vehicle body;
  • FIG. 3 shows the painting robot from FIGS. 1 and 2 during the painting of a lower side of a tailgate of the motor vehicle body
  • FIG. 4 shows the painting robot from FIGS. 1 to 3 in an interior painting
  • FIG. 5A perspective view of a line implementation in the painting robot of Figures 1 to 4,
  • FIG. 5B shows a more extensive perspective view according to FIG. 5A, which additionally shows the painting robot;
  • FIG. 6A shows a schematic illustration of the asymmetrical arrangement of the robot base in the painting robot according to the invention
  • FIG. 6B shows a side view of the painting robot
  • FIGS. 1-4, 5A and 5B show different views and operating states of a painting robot 1 according to the invention for painting motor vehicle bodies 2 in a painting installation.
  • the painting robot 1 is partly of conventional construction and has as an application device a rotary atomizer 3 with an outer charging ring, wherein the outer charging ring allows in a conventional manner an electrostatic charging of the applied paint.
  • the rotary atomizer 3 is mounted on a robot arm 5 ("arm 2") via a multi-axis robot hand axis 4, wherein the robot arm 5 is pivotable about an axis of rotation 6 relative to a further robot arm 7 ("arm 1").
  • the robot arm 7 is in turn rotatable about an axis of rotation 8 relative to a rotatable robot member 9.
  • the rotatable robot member 9 is rotatable about a further rotation axis 10 relative to a robot base 11.
  • the robot base 11 is held by a stand 12 in this case.
  • the painting robot 1 is characterized in that the robot base 11 is not fixedly mounted on the stand 12, but is rotatable about a further axis of rotation 13 relative to the stand 12.
  • the axis of rotation 13 is in this case oriented horizontally and extends at right angles to the conveying direction of the motor vehicle bodies 2, which are transported by a conventional conveyor through the paint shop.
  • the painting robot 1 is mounted with the robot base 11 above the motor vehicle bodies 2. This is advantageous because it reduces the susceptibility to fouling of the painting robot 1, since any overspray in the paint booth is forced downwards by a downward flow of air in the paint booth.
  • the robot base 11 is inclined counter to the conveying direction, so that the rotatable robot member 9 is located above the robot base 11 and with respect to the conveying direction behind the robot base 11.
  • the axis of rotation 10 of the rotary robot member 9 then encloses an angle of about 60 ° with the vertical.
  • FIG. 2 shows a coating of an inner surface of a Engine hood 15 of the vehicle body 2.
  • the painting robot 1 is rotated in the opposite direction, ie, in the conveying direction, so that the rotatable robot member 9 is located above the robot base 11 and in front of the robot base 11 with respect to the conveying direction.
  • the rotary atomizer 3 can then be moved by the painting robot 1 under the open hood 15 to paint the inner surface (underside) of the hood 15.
  • the axis of rotation 10 of the rotatable robot member 9 then encloses an angle of approximately 45 ° with the vertical.
  • FIG. 3 shows another operating mode for painting an inner surface of a tailgate 16 of the motor vehicle body 2.
  • the painting robot 1 is again inclined counter to the conveying direction, so that the rotatable robot member 9 is located obliquely above and behind the robot base 11.
  • the rotary atomizer 3 can then be positioned by the painting robot 1 such that the rotary atomizer 3 paints the inner surface (underside) of the tailgate 16.
  • the axis of rotation 10 of the rotatable robot member 9 may enclose an angle of 60 ° to the vertical.
  • FIG. 4 shows another mode of operation of the painting robot 1 for painting an interior 17 of the motor vehicle body.
  • the painting robot 1 is turned down so that the rotatable robot member 9 is located under the robot base 11 with the rotation axis 10 of the rotatable robot member 9 oriented substantially vertically.
  • the robot arm 5 can then be introduced with the rotary atomizer 3 into the interior 17 of the motor vehicle body 2 in order to carry out an interior painting.
  • the painting booth is delimited by a booth wall 18, the booth wall 18 being shown here only schematically.
  • a rotary drive 19 is further erh-borrowed having an electric motor to rotate the robot base 11 relative to the stator 12.
  • the rotary drive 19 is preferably arranged outside the spray booth and therefore does not have to meet the requirements for explosion protection. This is advantageous because then a simple electric motor without explosion protection for the rotary drive 19 can be used.
  • FIGS. 5A and 5B show perspective views of a cable feedthrough 20 for the passage of hose lines 21 and electric cables 22.
  • the cable feedthrough 20 has an outer cable guide tube 23 for receiving the electric cables 22 and an inner hose guide tube 24 for receiving the hose lines 21, wherein the cable guide tube 23 and the hose guide tube 24 are arranged coaxially with one another and also coaxially with the axis of rotation 13 of the robot base 11.
  • Hose lines 21 in the central hose guide tube 24 is advantageous because the hose lines 21 are then guided essentially in the so-called neutral fiber and are therefore exposed to only minimal mechanical stresses.
  • the cable guide tube 23 has a seal 25, which seals the cabin interior relative to the cabin exterior and meets the requirements for explosion protection, such seals 25 being commercially available, for example, under the product names Roxtec® or Variozell®.
  • the hose lines 21 contain color lines and pneumatic hoses for 24 different colors (eg 24 different colors) in circulation, wherein the hose lines 21 are led to a color changer which can be arranged, for example, on the robot arm 5. Such an arrangement of the color changer very far downstream near the atomizer is advantageous because color change losses and color change times can thereby be minimized.
  • hose lines 21 between a stand-side color cabinet on the one hand and the color changer on the other hand are performed without interruption, i. without an intermediate rotary union.
  • FIGS. 6A and 6B show a schematic representation of a paint shop according to the invention, which partially coincides with the embodiment described above, so reference is made to avoid repetition of the above description, with the same reference signs are used for corresponding details.
  • a special feature of this embodiment is that in the opposite painting robots 1, the robot base 11 is arranged asymmetrically offset, both in the vertical direction and in the conveying direction.
  • the robot base 11 is offset with its center 26 with respect to the axis of rotation 13 of the robot base 11 downwards.
  • robot base 11 is offset with respect to the axis of rotation 13, specifically in the case of the upper painting line shown in FIG. 6A.
  • Robot 1 in the conveying direction and in the lower in Figure 6A Un ⁇ Ren painting robot 1 against the conveying direction.
  • FIGS. 7-12 show various possibilities of positioning the robot base 11 on the stand 12.
  • the center 26 of the robot base 11 coincides exactly with the axis of rotation 13 of the robot base 11.
  • the robot base 11 is offset with its center 26 opposite the rotation axis 13 counter to the conveying direction by a distance a.
  • the robot base 11 is offset with its center 26 in the conveying direction with respect to the axis of rotation 13.
  • the center point 26 of the robot base 11 is not offset in the conveying direction from the axis of rotation 13.
  • the robot base 11 is offset downwards with its center 26 with respect to the axis of rotation 13.
  • the robot base is offset upwards with its center 26 with respect to the axis of rotation 13.
  • the schematic representation according to FIG. 12 shows an asymmetrical attachment of the robot base 11, wherein the robot base 11 is offset by its center 26 along the conveying direction by a distance a.
  • the robot base 11 is in this case with its center 26 also in vertical direction relative to the axis of rotation 13 up ver ⁇ sets, by a distance b.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beschichtungsroboter (1) zur Beschichtung von Bauteilen (2), insbesondere einen Lackierroboter (1) zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen (2), mit einem Ständer (12), einer von dem Ständer (12) gehaltenen Roboterbasis (11), einem drehbar an der Roboterbasis (11) angebrachten Roboterglied (9) und zwei schwenkbaren Roboterarmen (5,7). Es wird vorgeschlagen, dass die Roboterbasis (11) relativ zu dem Ständer (12) um eine zweite Drehachse (13) drehbar ist. Weiterhin umfasst die Erfindung ein entsprechendes Beschichtungsverfahren.

Description

BESCHREIBUNG
Beschichtungsroboter und
entsprechendes Beschichtungsverfahren
Die Erfindung betrifft einen Beschichtungsroboter zur Be- schichtung von Bauteilen, insbesondere in Form eines Lackierroboters zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen . Weiterhin umfasst die Erfindung ein entsprechendes Beschich- tungsverfahren .
In modernen Lackieranlagen zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen werden üblicherweise mehrachsige Lackierroboter eingesetzt, die einen Rotationszerstäuber führen. Die Lackierroboter sind hierbei in der Regel auf gegenüberliegenden Seiten eines Förderwegs angeordnet, entlang dem die zu lackierenden Kraftfahrzeugkarosseriebauteile durch die Lackieranlage transportiert werden. Hierbei weisen die bekannten Lackierroboter üblicherweise sechs bewegliche Achsen auf, nämlich eine Roboterhandachse mit drei Achsen, zwei schwenkbare Roboterarme und eine zusätzliche Drehachse zwischen der Roboterbasis und einem relativ dazu drehbaren Roboterglied. Die Roboterbasis wird wahlweise ortsfest an einem Ständer montiert oder ist entlang einer zusätzlichen Verfahrachse linear verschiebbar.
Nachteilig an den bekannten Lackierrobotern mit einer ortsfesten Roboterbasis ist der begrenzte Arbeitsraum, so dass zur vollständigen Lackierung der durchlaufenden Kraftfahrzeugkarosseriebauteile mehrere Lackierroboter entlang der Förderrichtung hintereinander angeordnet werden müssen. Nachteilig an den vorstehend beschriebenen bekannten Lackierrobotern mit einer zusätzlichen Verfahrachse ist dagegen der zusätzliche Aufwand für die Verfahrachse. Weiterhin umfasst der Stand der Technik die Patentanmeldung US 2012/0325142 AI. Hierbei ist die Roboterbasis zwar relativ zu dem ortsfesten Ständer drehbar. Allerdings ist der proximale Roboterarm hierbei in Bezug auf das drehbare Roboterglied nicht schwenkbar, sondern nur um seine Längsachse drehbar. Darüber hinaus ist die Drehachse der Roboterbasis hierbei parallel zur Förderrichtung der zu beschichtenden Bauteile ausgerichtet. Dies hat den Nachteil, dass sich durch die Drehbarkeit der Roboterbasis der Arbeitsraum des Lackierroboters entlang der Förderrichtung kaum vergrößert.
Ferner ist zum Stand der Technik hinzuweisen auf US
2006/0102072 AI, DE 10 2008 045 553 AI, DE 10 2007 062 403 AI und DE 10 2009 012 140 AI. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen entsprechend verbesserten Lackierroboter zu schaffen. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein entsprechend verbessertes Beschichtungsverfahren zu schaffen. Diese Aufgaben werden durch einen erfindungsgemäßen Beschich- tungsroboter bzw. durch ein erfindungsgemäßes Beschichtungsverfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Die Erfindung sieht eine zusätzliche Drehachse vor, damit die Roboterbasis relativ zu dem Ständer drehbar ist, wodurch sich der Arbeitsraum des Beschichtungsroboters auch ohne eine zusätzliche Verfahrachse so weit vergrößern lässt, dass ein einziger Beschichtungsroboter ausreicht, um die gesamten Außenflächen der durchlaufenden Bauteile zu beschichten. Der erfindungsgemäße Beschichtungsroboter weist zunächst in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik einen Ständer auf, um die Roboterbasis zu halten.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Ständer ortsfest angeordnet und kann beispielsweise an einem turmartigen Gestell montiert werden. Hierbei ist der Beschichtungsroboter vorzugsweise an der
Oberseite des turmartigen Gestells montiert, wobei die angehobene Montage des Beschichtungsroboters die Verschmutzungsneigung des Beschichtungsroboters verringert, da der von dem Zerstäuber abgegebene Beschichtungsnebel in der Regel durch eine abwärts gerichtete Luftströmung in der Lackierkabine nach unten gedrückt wird.
Es besteht jedoch im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass die Roboterbasis an dem turmartigen Gestell unten oder in einer Zwischenposition montiert wird.
Weiterhin besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass der Ständer eine zusätzliche Verfahrachse aufweist, wobei die Roboterbasis entlang der Verfahrachse verfahrbar ist. In der Regel verläuft die zusätzliche Verfahrachse hierbei in horizontaler Richtung, vorzugsweise parallel zu der Förderrichtung .
Darüber hinaus weist der erfindungsgemäße Beschichtungsrobo- ter in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik ein drehbares Roboterglied auf, das relativ zu der Roboterbasis drehbar ist .
Weiterhin umfasst der erfindungsgemäße Beschichtungsroboter in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik einen ersten Roboterarm, der schwenkbar an dem drehbaren Roboterglied angebracht ist, wobei der erste Roboterarm einen zweiten Roboterarm trägt, der schwenkbar an dem ersten Roboterarm angebracht ist. Der proximale erste Roboterarm wird entsprechend der üblichen Fachterminologie auch als "Arm 1" bezeichnet, während der distale zweite Roboterarm üblicherweise als "Arm 2" bezeichnet wird. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung verlaufen die beiden Drehachsen der beiden Roboterarme parallel zueinander, jedoch sind im Rahmen der Erfindung grundsätzlich auch andere Orientierungen der Drehachsen der beiden Roboterarme denkbar.
Der erfindungsgemäße Beschichtungsroboter zeichnet sich dadurch aus, dass die Roboterbasis relativ zu dem Ständer um eine zweite Drehachse drehbar ist. Diese zweite Drehachse vergrößert vorteilhaft den Arbeitsraum des erfindungsgemäßen Beschichtungsroboters im Vergleich zu herkömmlichen sechsach- sigen Beschichtungsrobotern, so dass auf eine aufwändige zusätzliche Verfahrachse verzichtet werden kann.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung verläuft die zweite Drehachse der Roboterbasis im Wesentlichen horizontal, vorzugsweise rechtwinklig zur Förderrichtung der zu beschichtenden Bauteile.
Die erste Drehachse des drehbaren Roboterglieds ist vorzugs- weise so ausgerichtet, dass sie unabhängig von der Drehstellung der drehbaren Roboterbasis in einer im Wesentlichen senkrechten Drehebene liegt, wobei die Drehebene vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu der Förderrichtung verläuft. Die beiden Drehachsen der Roboterbasis und des drehbaren Robo- terglieds sind also vorzugsweise rechtwinklig zueinander ausgerichtet .
In einer Variante der Erfindung schneidet die erste Drehachse des drehbaren Roboterglieds die zweite Drehachse der Roboterbasis, so dass die beiden Drehachsen des Roboterglieds und der Roboterbasis in einer gemeinsamen Ebene liegen.
In einer anderen Variante der Erfindung schneidet die erste Drehachse des drehbaren Roboterglieds dagegen die zweite
Drehachse der Roboterbasis nicht, so dass die beiden Drehachsen im mathematischen Sinne windschief sind. Das Gemeinlot zwischen den beiden Drehachsen (d.h. die kürzeste lotrechte Verbindungsstrecke zwischen den beiden Drehachsen) ist vor- zugsweise mindestens 50mm, 80mm,. 100mm, 150mm, 200mm, 300mm oder sogar 400mm lang.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Roboterbasis innerhalb eines Drehwinkelbereichs relativ zu dem Ständer drehbar, wobei der Drehwinkelbereich vorzugsweise mindestens +/-900, +/-1350 oder sogar mindestens +/-1800 umfasst.
Hierbei ist zu erwähnen, dass die Roboterbasis relativ zu dem Ständer vorzugsweise beidseitig drehbar ist, was die Positio- nierung des jeweiligen Applikationsgeräts (z.B. Rotationszerstäuber) erleichtert.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Roboterbasis so drehbar, dass sich das Roboterglied über der Roboterbasis befindet, wobei die erste Drehachse des drehbaren Roboterglieds in dieser sogenannten Grundstellung senkrecht verläuft. Diese Grundstellung eignet sich beispielsweise zur Außenlackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Roboterbasis jedoch alternativ auch so drehbar, dass sich das drehbare Roboterglied unter der Roboterbasis befindet, wobei die erste Drehachse des drehbaren Roboterglieds dann vorzugsweise senkrecht verläuft. Diese nach unten geschwenkte Anordnung eignet sich beispielsweise für eine Innenlackierung, wenn das jeweilige Applikationsgerät (z.B. Rotationszerstäuber) durch eine geöffnete Tür einer Kraftfahrzeugkarosserie in den Innenraum der Kraftfahrzeugkarosserie eingeführt wird, um dort Innenflächen zu lackieren.
Es wurde bereits vorstehend kurz erwähnt, dass der erfindungsgemäße Beschichtungsroboter aufgrund der zusätzlichen Drehachse für die Roboterbasis einen vergrößerten Arbeitsraum aufweist. Der Arbeitsraum ist dabei derjenige Raum, innerhalb dessen der Beschichtungsroboter Bauteile beschichten kann, wenn sich die Bauteile innerhalb des Arbeitsraumes befinden. Aufgrund der zusätzlichen Drehachse für die Roboterbasis kann der erfindungsgemäße Beschichtungsroboter einen Arbeitsraum aufweisen, der entlang der Förderrichtung eine Länge von mindestens 4m, 5m oder sogar 6m aufweist. Der erfindungsgemäße Beschichtungsroboter ermöglicht also vorzugsweise eine unterbrechungsfreie Applikation einer Beschichtungsbahn mit einer Länge von mindestens 3m, 4m oder sogar 5m parallel zu der Förderrichtung .
Es wurde bereits vorstehend kurz erwähnt, dass sich das drehbare Roboterglied in einer Grundstellung über der Roboterbasis befindet. Hinsichtlich der Positionen der beiden Drehachsen des Roboterglieds und der Roboterbasis relativ zueinander bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten.
In einer Variante der Erfindung liegen die beiden Drehachsen - wie vorstehend bereits kurz erwähnt - in einer gemein- samen Ebene und sind somit in Förderrichtung nicht versetzt.
In einer anderen Variante der Erfindung ist die erste Drehachse des drehbaren Roboterglieds dagegen in der Förderrich- tung gegenüber der zweiten Drehachse der Roboterbasis versetzt, d.h. die erste Drehachse befindet sich bezüglich der zweiten Drehachse in Förderrichtung vorne.
In einer weiteren Variante der Erfindung ist die erste Dreh- achse des drehbaren Roboterglieds dagegen in der Grundstellung gegenüber der zweiten Drehachse der Roboterbasis entgegen der Förderrichtung versetzt, d.h. die erste Drehachse befindet sich bezüglich der Förderrichtung hinter der zweiten Drehachse .
Darüber hinaus bestehen auch hinsichtlich der vertikalen Positionierung der Roboterbasis bezüglich der zweiten Drehachse im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten. In einer Variante der Erfindung ist die Roboterbasis zumindest in der Grundstellung mit ihrem Mittelpunkt gegenüber der zweiten Drehachse nach oben versetzt angeordnet.
In einer anderen Variante der Erfindung ist die Roboterbasis dagegen zumindest in der Grundstellung mit ihrem Mittelpunkt gegenüber der zweiten Drehachse nach unten versetzt angeordnet .
Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, dass der Mittel- punkt der Roboterbasis zumindest in der Grundstellung in der gleichen Höhe liegt wie die Drehachse der Roboterbasis.
Ferner ist zu erwähnen, dass der Ständer vorzugsweise verschiedene Montagepositionen aufweist, um die Roboterbasis in horizontaler Richtung und/oder in vertikaler Richtung in verschiedenen Montagepositionen drehbar an dem Ständer montieren zu können.
Es wurde bereits vorstehend kurz erwähnt, dass es sich bei den zu beschichtenden Bauteilen vorzugsweise um Kraftfahrzeugkarosserien handelt, die in der Regel einen Motorraum und eine schwenkbare Motorhaube aufweisen. Der erfindungsgemäße Beschichtungsroboter ist vorzugsweise so ausgebildet, dass er die Unterseite der Motorhaube und die Innenwände des Motorraums beschichten kann, wenn die Motorhaube aufgeklappt ist.
Darüber hinaus ist der erfindungsgemäße Beschichtungsroboter vorzugsweise so ausgebildet, dass er die Unterseite einer Heckklappe einer Kraftfahrzeugkarosserie beschichten kann, wenn die Heckklappe aufgeklappt ist.
Die Drehung der Roboterbasis relativ zu dem Ständer wird vorzugsweise von einem Drehantrieb angetrieben, der vorzugsweise einen elektrischen Antriebsmotor aufweist. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass der Innenraum einer Lackierkabine in der Regel als explosionsgeschützter Raum ausgewiesen und ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass die Anforderungen der ATEX- Produktrichtlinien der Europäischen Union (EU) erfüllt werden müssen (ATEX: Atmosphere explosive ) . Der Außenraum der Lackierkabine ist dagegen in der Regel nicht als explosionsgeschützter Raum ausgewiesen und ausgebildet. Bei einer Anordnung des Drehantriebs für die Roboterbasis innerhalb der Lackierkabine müsste der Drehantrieb selbst ebenfalls die Anforderungen an einen explosionsgeschützten Raum erfüllen, was mit einem erheblichen Aufwand verbunden wäre. Der Drehantrieb für die drehbare Roboterbasis ist deshalb vorzugsweise außerhalb der Lackierkabine angeordnet. Bei dem eingangs beschriebenen herkömmlichen Beschichtungsro- boter mit einer ortsfesten Roboterbasis ist die Durchführung der Elektrokabel und Schlauchleitungen zu der Roboterbasis unproblematisch, da die Roboterbasis ortsfest angeordnet ist. Die drehbare Roboterbasis wirft diesbezüglich jedoch Schwierigkeiten auf. Der erfindungsgemäße Beschichtungsroboter weist deshalb vorzugsweise eine Leitungsdurchführung zwischen der Roboterbasis und dem Ständer auf, um Leitungen von dem Ständer zu der Roboterbasis zu führen. Bei den durchgeführten Leitungen handelt es sich beispielsweise um Elektrokabel und Schlauchleitungen, insbesondere um Elektrokabel für elektrische Antriebsmotoren zum elektromotorischen Bewegen der einzelnen Roboterglieder sowie um Schlauchleitungen für Antriebsluft, Lenkluft und/oder Pulsluft eines Rotationszer- stäubers.
Die Leitungsdurchführung zwischen dem Ständer und der drehbaren Roboterbasis weist vorzugsweise einen Drehwinkelbereich von mindestens ±90°, ±135° oder sogar ±180° auf, um eine weitgehend ungestörte Positionierung des Beschichtungsrobo- ters zu ermöglichen.
Darüber hinaus ist die Leitungsdurchführung zwischen der Roboterbasis und dem Ständer vorzugsweise koaxial zu der zwei- ten Drehachse der Roboterbasis angeordnet.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Leitungsdurchführung vorzugsweise eine Abdichtung aufweist, die den Innenraum der Lackierkabine gegenüber dem Außenraum der Lackierkabine abdich- tet und die Anforderungen an einen Explosionsschutz erfüllt. Derartige explosionsgeschützte Abdichtungen sind beispielsweise unter den Produktbezeichnungen Roxtec® und Variozell® kommerziell erhältlich. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Leitungen zwischen dem Ständer und der Roboterbasis ohne eine Drehdurchführung durchgehend. Darüber hinaus sind die Leitungen vorzugsweise sogar zwischen einer ortsfesten Farbversorgung auf der Seite des Ständers und einem Farbwechsler auf dem Beschichtungsroboter kopplungsfrei durchgehend, d.h. ohne eine zwischengeschaltete Drehdurchführung. Der Farbwechsler kann hierbei beispielsweise an oder in dem ersten Roboterarm oder an bzw. in dem zweiten Roboterarm angebracht werden. Diese Anordnung des Farbwechslers möglichst weit stromabwärts ist vorteilhaft, da sich dadurch äußerst geringe Farbwechselverluste erreichen lassen.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Leitungsdurchführung ein Schlauchführungsrohr auf, das die Schlauchleitungen aufnimmt. Weiterhin weist die Leitungsdurchführung vorzugsweise ein Kabelführungsrohr auf, das die Elektrokabel aufnimmt. Das Schlauchführungsrohr und das Kabelführungsrohr sind vorzugsweise im Wesentlichen koaxial angeordnet, wobei das Schlauchführungsrohr vorzugsweise in dem Kabelführungsrohr angeordnet ist, so dass das Kabelführungsrohr das Schlauchführungsrohr umgibt. Die Schlauchleitungen werden also vorzugsweise mittig in der sogenannten neutralen Faser verlegt, um mechanische Belastungen auf die Schlauchleitungen zu minimieren.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die zusätzliche Drehachse für die Roboterbasis vorzugsweise vollständig in die Robotersteuerung integriert ist. So steuern herkömmliche Robotersteuerungen die Antriebsmotoren für die verschiedenen beweglichen Achsen des Lackierroboters, um den Farbauftreffpunkt des jeweiligen Applikationsgeräts (z.B. Rotationszerstäuber) entlang vorgegebener Bahnen zu bewegen. Die Erfindung sieht deshalb vorzugsweise vor, dass diese Robotersteuerung auch den Drehantrieb für die drehbare Roboterbasis steuert. Davon zu unterscheiden ist eine ebenfalls mögliche separate Steuerung für den Drehantrieb der drehbaren Roboterbasis, was jedoch Schwierigkeiten bei der koordinierten Bewegung aufwerfen wür- de und deshalb weniger vorteilhaft ist. Darüber hinaus kann die Robotersteuerung zusätzlich auch eine Verfahrachse steuern, um die Roboterbasis entlang der Verfahrachse zu bewegen.
Es wurde bereits vorstehend kurz erwähnt, dass der erfin- dungsgemäße Beschichtungsroboter vorzugsweise in einer Lackierkabine angeordnet ist, die von einer Kabinenwand begrenzt wird. Der Ständer zur Halterung der Roboterbasis ist hierbei vorzugsweise außerhalb der Kabinenwand angeordnet, um ein sogenanntes "Clean all"-Konzept zu realisieren, d.h. ei- ne glatte Kabineninnenwand mit entsprechend geringer Verschmutzungsanfälligkeit bzw. guter Reinigungsfähigkeit.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in die Kabinenwand ein Drehlager integriert, das eine drehbare Lagerung der Roboterbasis ermöglicht.
Es wurde bereits eingangs kurz erwähnt, dass es sich bei dem Ständer um ein turmartiges Gestell handeln kann, das die Roboterbasis in erhöhter Lage trägt, wodurch die Verschmut- Zungsanfälligkeit des Beschichtungsroboters verringert wird, da das abgegebene Beschichtungsmittel in der Lackierkabine durch eine abwärts gerichtete Luftströmung heruntergedrückt wird. Vorzugsweise befindet sich die zweite Drehachse der drehbaren Roboterbasis deshalb mindestens Im, 1,5m, 2m oder 2,5m über einem Bauteilträger, auf dem die zu beschichtenden Bauteile auf einer Fördereinrichtung durch die Lackieranlage transportiert werden.
Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass die Erfindung nicht nur Schutz beansprucht für den vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Beschichtungsroboter. Vielmehr beansprucht die Erfindung auch Schutz für eine komplette Beschichtungsanlage mit mindestens einem erfindungsgemäßen Beschichtungsroboter.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage werden die zu beschichtenden Bauteile auf einer Fördereinrichtung entlang einer Förderrichtung durch die Beschichtungsanlage transportiert, wobei zumindest an einer Stelle entlang der Förderrichtung ein Paar von Be- schichtungsrobotern auf gegenüberliegenden Seiten der Fördereinrichtung angeordnet ist.
Bei dem einen Beschichtungsroboter dieses Paars kann die Drehachse des drehbaren Roboterglieds in der Grundstellung gegenüber der zweiten Drehachse der Roboterbasis in der Förderrichtung versetzt sein, während bei dem gegenüberliegenden Beschichtungsroboter desselben Paars die erste Drehachse des drehbaren Roboterglieds in der Grundstellung gegenüber der zweiten Drehachse der Roboterbasis entgegen der Förderrichtung versetzt ist. Die beiden gegenüberliegenden Beschichtungsroboter eines Paars sind also vorzugsweise etwas asymmetrisch angeordnet, indem die Roboterbasis in der Förderrichtung bzw. entgegen der Förderrichtung versetzt ist.
Darüber hinaus können die gegenüberliegenden Beschichtungsroboter eines Paars auch in vertikaler Richtung asymmetrisch versetzt angeordnet sein. So besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass bei dem einen Beschichtungsroboter ei- nes Paars die Roboterbasis mit ihrem Mittelpunkt gegenüber der zweiten Drehachse nach oben versetzt ist, während bei dem gegenüberliegenden Beschichtungsroboter des Paars die Roboterbasis mit ihrem Mittelpunkt gegenüber der zweiten Drehachse nach unten versetzt angeordnet ist. Ferner ist zu erwähnen, dass die Beschichtungsroboter vor¬ zugsweise innerhalb einer Lackierkabine angeordnet sind, wobei die Lackierkabine vorzugsweise eine Kabinenbreite von mindestens 4m, 5m oder sogar 6m aufweist.
Darüber hinaus kann die Lackierkabine an ihrer Oberseite eine Zuluftdecke aufweisen, die eine abwärts gerichtete Luftströ- mung in die Lackierkabine einleitet, um etwaigen Overspray nach unten zu drücken und dadurch Verschmutzungen durch den Overspray zu minimieren.
Es wurde bereits vorstehend kurz erwähnt, dass der erfin¬ dungsgemäße Beschichtungsroboter vorzugsweise einen Rotationszerstäuber führt. Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass der Beschichtungsroboter anderen Typen von Applikations¬ geräten führt, wie beispielsweise Ultraschallzerstäuber, Air- mix-Geräte oder Airless-Geräte .
Darüber hinaus ist die Erfindung hinsichtlich des zu applizierenden Beschichtungsmittels nicht auf Lacke beschränkt, sondern ermöglicht beispielsweise auch die Applikation von Dichtmitteln, Klebemitteln oder Dämmstoffen.
Ferner ist die Erfindung nicht beschränkt auf die Beschich¬ tung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen und deren Anbautei- len (z.B. Stoßdämpfer), sondern ermöglicht beispielsweise auch die Beschichtung von Rotorblättern von Windkraftanlagen oder Flugzeugteilen.
Schließlich umfasst die Erfindung auch ein neuartiges Be- schichtungsverfahren, bei dem die zu transportierenden Bau¬ teile entlang einer Förderrichtung vorbei an einem Beschichtungsroboter transportiert werden. Der Beschichtungsroboter beschichtet hierbei die Außenflächen der sich bewegenden Bauteile während des Transports der Bauteile, wobei bei den einzelnen Bauteilen jeweils die vollständigen Außenflächen von demselben Beschichtungsroboter oder von einem Paar gegenüber- liegender Beschichtungsroboter vollständig beschichtet werden. Der erfindungsgemäße Beschichtungsroboter ermöglicht es aufgrund des vergrößerten Arbeitsraumes, dass der Beschichtungsroboter während der Beschichtung nicht verschoben werden muss, sondern ortsfest bleibt. Das erfindungsgemäße Beschich- tungsverfahren ermöglicht also eine komplette Außenlackierung mit einem Paar von Beschichtungsrobotern ohne eine zusätzliche lineare Verfahrachse.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Perspektivansicht auf einen erfindungs- gemäßen Lackierroboter bei der Lackierung einer Dachfläche einer Kraftfahrzeugkarosserie,
Figur 2 den Lackierroboter gemäß Figur 1 bei der Lackierung einer Unterseite einer Motorhaube der Kraftfahrzeugkarosserie,
Figur 3 den Lackierroboter aus den Figuren 1 und 2 bei der Lackierung einer Unterseite einer Heckklappe der Kraftfahrzeugkarosserie,
Figur 4 den Lackierroboter aus den Figuren 1 bis 3 bei einer Innenlackierung,
Figur 5A Perspektivansicht auf eine Leitungs durchführung bei dem Lackierroboter aus den Figuren 1 bis 4,
Figur 5B eine umfassendere Perspektivansicht gemäß Fi- gur 5A, die zusätzlich den Lackierroboter zeigt ,
Figur 6A eine schematische Darstellung der asymmetrischen Anordnung der Roboterbasis bei dem er- findungsgemäßen Lackierroboter,
Figur 6B eine Seitenansicht des Lackierroboters aus
Figur 6A, Figuren 7-12 verschiedene schematische Darstellungen zur
Verdeutlichung der möglichen asymmetrischen Anordnung der Roboterbasis an dem Ständer.
Die Figuren 1-4, 5A und 5B zeigen verschiedene Ansichten bzw. Betriebszustände eines erfindungsgemäßen Lackierroboters 1 zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosserien 2 in einer Lackieranlage .
Der Lackierroboter 1 ist teilweise herkömmlich aufgebaut und weist als Applikationsgerät einen Rotationszerstäuber 3 mit einem Außenaufladungsring auf, wobei der Außenaufladungsring in herkömmlicher Weise eine elektrostatische Aufladung des applizierten Lacks ermöglicht. Der Rotationszerstäuber 3 ist über eine mehrachsige Roboterhandachse 4 an einem Roboterarm 5 ("Arm 2") montiert, wobei der Roboterarm 5 um eine Drehachse 6 relativ zu einem weiteren Roboterarm 7 ("Arm 1") schwenkbar ist. Der Roboterarm 7 ist wiederum um eine Drehachse 8 relativ zu einem drehbaren Roboterglied 9 drehbar.
Das drehbare Roboterglied 9 ist um eine weitere Drehachse 10 relativ zu einer Roboterbasis 11 drehbar.
Die Roboterbasis 11 wird hierbei von einem Ständer 12 gehalten. Der Lackierroboter 1 zeichnet sich dadurch aus, dass die Roboterbasis 11 nicht ortsfest an dem Ständer 12 montiert ist, sondern um eine weitere Drehachse 13 relativ zu dem Ständer 12 drehbar ist.
Die Drehachse 13 ist hierbei horizontal ausgerichtet und verläuft rechtwinklig zur Förderrichtung der Kraftfahrzeugkaros- serien 2, die von einer herkömmlichen Fördereinrichtung durch die Lackieranlage transportiert werden.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass der Lackierroboter 1 mit der Roboterbasis 11 oberhalb der Kraftfahrzeugkarosserien 2 mon- tiert ist. Dies ist vorteilhaft, weil dadurch die Verschmutzungsanfälligkeit des Lackierroboters 1 verringert wird, da etwaiger Overspray in der Lackierkabine durch eine abwärts gerichtete Luftströmung in der Lackierkabine nach unten gedrückt wird.
Figur 1 zeigt hierbei eine Lackierung einer Dachfläche 14 der Kraftfahrzeugkarosserie 2. Hierbei ist die Roboterbasis 11 entgegen der Förderrichtung geneigt, so dass sich das drehbare Roboterglied 9 über der Roboterbasis 11 und bezüglich der Förderrichtung hinter der Roboterbasis 11 befindet. Die Drehachse 10 des drehbaren Roboterglieds 9 schließt dann mit der Senkrechten einen Winkel von ungefähr 60° ein.
Figur 2 zeigt dagegen eine Lackierung einer Innenfläche einer Motorhaube 15 der Kraftfahrzeugkarosserie 2. Bei dieser Betriebsart ist der Lackierroboter 1 in entgegengesetzter Richtung gedreht, d.h. in der Förderrichtung, so dass sich das drehbare Roboterglied 9 über der Roboterbasis 11 und bezüg- lieh der Förderrichtung vor der Roboterbasis 11 befindet. Der Rotationszerstäuber 3 kann dann von dem Lackierroboter 1 unter die geöffnete Motorhaube 15 bewegt werden, um die Innenfläche (Unterseite) der Motorhaube 15 zu lackieren. Die Drehachse 10 des drehbaren Roboterglieds 9 schließt dann mit der Senkrechten einen Winkel von ungefähr 45° ein.
Figur 3 zeigt eine andere Betriebsart zur Lackierung einer Innenfläche einer Heckklappe 16 der Kraftfahrzeugkarosse- rie 2. In dieser Betriebsart ist der Lackierroboter 1 wiederum entgegen der Förderrichtung geneigt, so dass sich das drehbare Roboterglied 9 schräg über und hinter der Roboterbasis 11 befindet. Der Rotationszerstäuber 3 kann dann von dem Lackierroboter 1 so positioniert werden, dass der Rotations- Zerstäuber 3 die Innenfläche (Unterseite) der Heckklappe 16 lackiert. Beispielsweise kann die Drehachse 10 des drehbaren Roboterglieds 9 in dieser Betriebsart einen Winkel von 60° zur Senkrechten einschließen. Figur 4 zeigt eine andere Betriebsart des Lackierroboters 1 zur Lackierung eines Innenraumes 17 der Kraftfahrzeugkarosse- rie. In dieser Betriebsart ist der Lackierroboter 1 nach unten gedreht, so dass sich das drehbare Roboterglied 9 unter der Roboterbasis 11 befindet, wobei die Drehachse 10 des drehbaren Roboterglieds 9 im Wesentlichen senkrecht ausgerichtet ist. Der Roboterarm 5 kann dann mit dem Rotationszerstäuber 3 in den Innenraum 17 der Kraftfahrzeugkarosserie 2 eingeführt werden, um eine Innenlackierung auszuführen. Aus der Darstellung gemäß Figur 4 ist auch ersichtlich, dass die Lackierkabine von einer Kabinenwand 18 begrenzt wird, wobei die Kabinenwand 18 hierbei nur schematisch dargestellt ist. Aus der Zeichnung ist ferner ein Drehantrieb 19 ersicht- lieh, der einen Elektromotor aufweist, um die Roboterbasis 11 relativ zu dem Ständer 12 zu drehen. Hierbei ist der Drehantrieb 19 vorzugsweise außerhalb der Lackierkabine angeordnet und muss deshalb nicht den Anforderungen an einen Explosionsschutz genügen. Dies ist vorteilhaft, weil dann ein einfacher Elektromotor ohne einen Explosionsschutz für den Drehantrieb 19 eingesetzt werden kann.
Die Figuren 5A und 5B zeigen Perspektivansichten einer Leitungsdurchführung 20 zur Durchführung von Schlauchleitun- gen 21 und Elektrokabeln 22.
Die Leitungsdurchführung 20 weist zur Aufnahme der Elektroka- bel 22 ein äußeres Kabelführungsrohr 23 und zur Aufnahme der Schlauchleitungen 21 ein inneres Schlauchführungsrohr 24 auf, wobei das Kabelführungsrohr 23 und das Schlauchführungsrohr 24 koaxial zueinander und auch koaxial zu der Drehachse 13 der Roboterbasis 11 angeordnet sind. Die Führung der
Schlauchleitungen 21 in dem mittigen Schlauchführungsrohr 24 ist vorteilhaft, weil die Schlauchleitungen 21 dann im We- sentlichen in der sogenannten neutralen Faser geführt werden und deshalb nur minimalen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind .
Weiterhin ist zu erwähnen, dass das Kabelführungsrohr 23 eine Abdichtung 25 aufweist, die den Kabineninnenraum gegenüber dem Kabinenaußenraum abdichtet und den Anforderungen an einen Explosionsschutz genügt, wobei derartige Abdichtungen 25 beispielsweise unter den Produktbezeichnungen Roxtec® oder Va- riozell® kommerziell erhältlich sind. Ferner ist zu erwähnen, dass die Schlauchleitungen 21 Farbleitungen und Pneumatikschläuche für 24 verschiedene Farben (z.B. 24 verschiedene Farben) im Umlauf enthalten, wobei die Schlauchleitungen 21 zu einem Farbwechsler geführt werden, der beispielsweise auf dem Roboterarm 5 angeordnet sein kann. Eine solche Anordnung des Farbwechslers sehr weit stromabwärts nahe dem Zerstäuber ist vorteilhaft, weil dadurch Farbwechselverluste und Farbwechselzeiten minimiert werden kön- nen.
Hierbei ist zu erwähnen, dass die Schlauchleitungen 21 zwischen einem ständerseitigen Farbschrank einerseits und dem Farbwechsler andererseits unterbrechungsfrei geführt sind, d.h. ohne eine zwischengeschaltete Drehdurchführung.
Die Figuren 6A und 6B zeigen eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lackieranlage, die teilweise mit dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugs zeichen verwendet werden.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass bei den gegenüberliegenden Lackierrobotern 1 die Roboterbasis 11 asymmetrisch versetzt angeordnet ist, und zwar sowohl in vertikaler Richtung als auch in Förderrichtung.
So ist bei den beiden Lackierrobotern die Roboterbasis 11 mit ihrem Mittelpunkt 26 gegenüber der Drehachse 13 der Roboterbasis 11 nach unten versetzt.
Darüber hinaus ist die Roboterbasis 11 gegenüber der Drehachse 13 versetzt, und zwar bei dem in Figur 6A oberen Lackier- roboter 1 in der Förderrichtung und bei dem in Figur 6A unte¬ ren Lackierroboter 1 entgegen der Förderrichtung.
Die Figuren 7-12 zeigen verschiedene Möglichkeiten der Posi- tionierung der Roboterbasis 11 an dem Ständer 12.
Bei dem schematischen Ausführungsbeispiel gemäß Figur 7 fällt der Mittelpunkt 26 der Roboterbasis 11 exakt mit der Drehachse 13 der Roboterbasis 11 zusammen.
Bei der schematischen Darstellung gemäß Figur 8 ist die Roboterbasis 11 dagegen mit ihrem Mittelpunkt 26 gegenüber der Drehachse 13 entgegen der Förderrichtung um einen Abstand a versetzt .
Bei der schematischen Darstellung gemäß Figur 9 ist die Roboterbasis 11 dagegen mit ihrem Mittelpunkt 26 in der Förderrichtung gegenüber der Drehachse 13 versetzt. Bei der schematischen Darstellung gemäß Figur 10 ist der Mittelpunkt 26 der Roboterbasis 11 in Förderrichtung nicht versetzt zu der Drehachse 13. Allerdings ist die Roboterbasis 11 hierbei mit ihrem Mittelpunkt 26 gegenüber der Drehachse 13 nach unten versetzt.
Bei der schematischen Darstellung gemäß Figur 11 ist die Roboterbasis dagegen mit ihrem Mittelpunkt 26 gegenüber der Drehachse 13 nach oben versetzt. Schließlich zeigt die schematische Darstellung gemäß Figur 12 eine asymmetrische Anbringung der Roboterbasis 11, wobei die Roboterbasis 11 mit ihrem Mittelpunkt 26 entlang der Förderrichtung um eine Distanz a versetzt ist. Darüber hinaus ist die Roboterbasis 11 hierbei mit ihrem Mittelpunkt 26 auch in vertikaler Richtung gegenüber der Drehachse 13 nach oben ver¬ setzt, und zwar um einen Abstand b. Die Verbindungslinie zwischen dem Mittelpunkt 26 und der Drehachse 13 schließt hierbei gegenüber der Senkrechten einen Winkel α ein, wobei sich ein Winkel a=25° als vorteilhaft erwiesen hat.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die eben- falls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den jeweils in Bezug genommenen Ansprüchen .
Bezugs zeichenliste :
1 Lackierroboter
2 Kraftfahrzeugkarosserie
3 Rotationszerstäuber
4 Roboterhandachse
5 Roboterarm
6 Drehachse
7 Roboterarm
8 Drehachse
9 Drehbares Roboterglied
10 Drehachse
11 Roboterbasis
12 Ständer
13 Drehachse
14 Dachfläche
15 Motorhaube
16 Heckklappe
17 Innenraum
18 Kabinenwand
19 Drehantrieb
20 Leitungsdurchführung
21 Schlauchleitungen
22 Elektrokabel
23 Kabelführungsrohr
24 Schlauchführungsrohr
25 Abdichtung
26 Mittelpunkt der Roboterbasis
a Horizontaler Versatz des Mittelpunkts der Roboterbasis genüber der Drehachse
b Vertikaler Versatz des Mittelpunkts der Roboterbasis ge genüber der Drehachse

Claims

ANSPRÜCHE
1. Beschichtungsroboter (1) zur Beschichtung von Bauteilen (2), insbesondere Lackierroboter (1) zur Lackierung von
Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen (2), mit
a) einem Ständer (12),
b) einer Roboterbasis (11), die von dem Ständer (12) gehalten wird,
c) einem drehbaren Roboterglied (9), das an der Roboterbasis (11) angebracht ist und relativ zu der Roboterbasis (11) um eine erste Drehachse (10) drehbar ist,
d) einem ersten Roboterarm (7), der schwenkbar an dem
drehbaren Roboterglied (9) angebracht ist, und
e) einem zweiten Roboterarm (5), der schwenkbar an dem
ersten Roboterarm (7) angebracht ist,
dadurch gekennzeichnet,
f) dass die Roboterbasis (11) relativ zu dem Ständer (12) um eine zweite Drehachse (13) drehbar ist.
2. Beschichtungsroboter (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass die zweite Drehachse (13) der Roboterbasis (11) im Wesentlichen horizontal verläuft, und/oder
b) dass die zu beschichtenden Bauteile (2) auf einer Fördereinrichtung entlang einer Förderrichtung an dem Beschichtungsroboter (1) vorbei transportiert werden, wobei die zweite Drehachse (13) der Roboterbasis (11) im Wesentlichen rechtwinklig zu der Förderrichtung verläuft, und/oder
c) dass die erste Drehachse (10) des drehbaren Roboterglieds (9) unabhängig von der Drehstellung der Robo- terbasis (11) in einer im Wesentlichen senkrechten Drehebene liegt, wobei die Drehebene der ersten Drehachse (10) des drehbaren Roboterglieds (9) vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu der Förderrichtung verläuft, und/oder
d) dass die erste Drehachse (10) des drehbaren Robo¬ terglied (9) und die zweite Drehachse (13) der Roboterbasis (11) einander schneiden und in einer gemeinsamen Ebene liegen, und/oder
e) dass die erste Drehachse (10) des drehbaren Roboterglieds (9) und die zweite Drehachse (13) der Roboterbasis (11) windschief sind und sich somit nicht schneiden, wobei das Gemeinlot zwischen der ersten Drehachse (10) des drehbaren Roboterglieds (9) und der zweiten Drehachse (13) der Roboterbasis (11) vorzugsweise mindestens 50mm, 80mm, 100mm, 150mm, 200mm, 300mm oder 400mm lang ist.
3. Beschichtungsroboter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Roboterbasis (11) so drehbar ist, dass sich das drehbare Roboterglied (9) über der Roboterbasis (11) befindet, wobei die erste Drehachse (10) des drehbaren Roboterglieds (9) vorzugsweise senkrecht verläuft, und
b) dass die Roboterbasis (11) alternativ so drehbar ist, dass sich das drehbare Roboterglied (9) unter der Roboterbasis (11) befindet, wobei die erste Drehachse (10) des drehbaren Roboterglieds (9) vorzugsweise senkrecht verläuft .
4. Beschichtungsroboter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass der Beschichtungsroboter (1) einen Arbeitsraum aufweist, innerhalb dessen der Beschichtungsroboter (1) die Bauteile (2) beschichten kann, wobei sich der Arbeitsraum in der Förderrichtung der zu beschichtenden Bauteile (2) über eine Länge von mindestens 4m, 5m oder 6m erstreckt, und/oder
b) dass der Beschichtungsroboter (1) eine parallel zu der
Förderrichtung verlaufende Beschichtungsbahn mit einer Länge von mindestens 3m, 4m oder 5m unterbrechungsfrei beschichten kann.
5. Beschichtungsroboter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass sich das drehbare Roboterglied (9) in einer Grundstellung über der Roboterbasis (11) befindet, und b) dass die zu beschichtenden Bauteile (2) auf einer Fördereinrichtung entlang einer Förderrichtung an dem Beschichtungsroboter (1) vorbei transportiert werden, und c) dass die erste Drehachse (10) des drehbaren Roboterglieds (9) in der Grundstellung gegenüber der zweiten Drehachse (13) der Roboterbasis (11) versetzt ist und zwar
cl) in der Förderrichtung oder
c2) entgegen der Förderrichtung.
6. Beschichtungsroboter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Roboterbasis (11) mit ihrem Mittelpunkt (26) gegenüber der zweiten Drehachse (13) nach oben versetzt angeordnet ist, oder
b) dass die Roboterbasis (11) mit ihrem Mittelpunkt
gegenüber der zweiten Drehachse (13) nach unten
setzt angeordnet ist, oder
c) dass die Roboterbasis (11) mit ihrem Mittelpunkt (26) in der gleichen Höhe angeordnet ist wie die zweite Drehachse (13)
7. Beschichtungsroboter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass die zu beschichtenden Bauteile (2) Kraftfahrzeug- karosserien (2) mit einem Motorraum und einer schwenkbaren Motorhaube (15) sind, wobei der Beschichtungsroboter (1) die Unterseite der Motorhaube (15) und die Innenwände des Motorraums beschichten kann, wenn die Motorhaube (15) aufgeklappt ist, und/oder
b) dass die zu beschichtenden Bauteile (2) Kraftfahrzeugkarosserien (2) mit einer schwenkbaren Heckklappe (16) sind, wobei der Beschichtungsroboter (1) die Unterseite der Heckklappe (16) beschichten kann, wenn die Heckklappe (16) aufgeklappt ist.
8. Beschichtungsroboter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Roboterbasis (11) von einem Drehantrieb (19) drehbar angetrieben wird, insbesondere mit einem elektrischen Antriebsmotor, und
b) dass die Roboterbasis (11) innerhalb einer Lackierkabine angebracht ist, wobei der Innenraum der Lackierkabine vorzugsweise als explosionsgeschützter Raum ausgewiesen und ausgebildet ist, und
c) dass der Drehantrieb (19) für die Roboterbasis (11) außerhalb der Lackierkabine angeordnet ist, wobei der Außenraum der Lackierkabine vorzugsweise nicht als explosionsgeschützter Raum ausgewiesen und ausgebildet ist.
9. Beschichtungsroboter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass zwischen der Roboterbasis (11) und dem Ständer
(12) eine Leitungsdurchführung (20) vorgesehen ist, um Leitungen (21, 22) von dem Ständer (12) zu der Roboterbasis (11) zu führen, insbesondere Elektrokabel (22) und Schlauchleitungen (21) , insbesondere Elektrokabel (22) für elektrische Antriebsmotoren zum elektromotori¬ schen Bewegen der einzelnen Roboterglieder und
Schlauchleitungen (21) für Antriebsluft, Lenkluft und/oder Pulsluft eines Rotationszerstäubers (3), b) dass die Leitungsdurchführung (20) mit den Leitungen
(21, 22) vorzugsweise einen Drehwinkelbereich von mindestens ±180° aufweist,
c) dass die Leitungsdurchführung (20) vorzugsweise im Wesentlichen koaxial zu der zweiten Drehachse (13) der Roboterbasis (11) verläuft,
d) dass die Leitungsdurchführung (20) vorzugsweise eine Abdichtung (25) aufweist, die vorzugsweise einen Innenraum einer Lackierkabine gegenüber einem Außenraum der Lackierkabine abdichtet und die Anforderungen an einen Explosionsschutz erfüllt.
10. Beschichtungsroboter (1) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Leitungen (21, 22) zumindest zwischen dem
Ständer (12) und der Roboterbasis (11) ohne eine Drehdurchführung durchgehend sind,
b) dass die Leitungen (21, 22) vorzugsweise zwischen einer ortsfesten Farbversorgung auf der Seite des Ständers (12) und einem Farbwechsler auf dem Beschichtungsroboter (1) durchgehend sind,
c) dass der Farbwechsler vorzugsweise an dem ersten Roboterarm (7) oder an dem zweiten Roboterarm (5) angebracht ist.
11. Beschichtungsroboter (1) nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, a) dass die Leitungsdurchführung (20) ein Schlauchführungsrohr (24) aufweist, das die Schlauchleitungen (21) aufnimmt,
b) dass die Leitungsdurchführung (20) ein Kabelführungsrohr (23) aufweist, das die Elektrokabel (22) aufnimmt, c) dass das Schlauchführungsrohr (24) und das Kabelführungsrohr (23) vorzugsweise im Wesentlichen koaxial angeordnet sind, und
d) dass das Schlauchführungsrohr (24) vorzugsweise in dem Kabelführungsrohr (23) angeordnet ist, so dass das Kabelführungsrohr (23) das Schlauchführungsrohr (24) umgibt .
12. Beschichtungsroboter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Robotersteuerung, die mechanische Antriebe für folgende Roboterglieder steuert:
a) eine Roboterhandachse (4), die an dem zweiten Roboterarm (5) angebracht ist, insbesondere mit zwei oder drei beweglichen Achsen,
b) den zweiten Roboterarm (5),
c) den ersten Roboterarm (7),
d) das drehbare Roboterglied (9),
e) die Roboterbasis (11), und/oder
f) eine Verfahrachse, entlang der die Roboterbasis (11) verfahrbar ist.
13. Beschichtungsanlage, insbesondere Lackieranlage zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen (2) , mit mindestens einem Beschichtungsroboter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
14. Beschichtungsanlage nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass die zu beschichtenden Bauteile (2) auf einer För- dereinrichtung entlang einer Förderrichtung durch die Beschichtungsanlage transportiert werden,
b) dass an einer Stelle entlang der Fördereinrichtung ein
Paar von Beschichtungsrobotern (1) auf gegenüberliegenden Seiten der Fördereinrichtung angeordnet ist.
15. Beschichtungsanlage nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass bei dem einen Beschichtungsroboter (1) des Paars die erste Drehachse (10) des drehbaren Roboterglieds
(9) in der Grundstellung gegenüber der zweiten Drehachse (13) der Roboterbasis (11) in der Förderrichtung versetzt ist, und
b) dass bei dem gegenüber liegenden Beschichtungsroboter
(1) des Paars die erste Drehachse (10) des drehbaren Roboterglieds (9) in der Grundstellung gegenüber der zweiten Drehachse (13) der Roboterbasis (11) entgegen der Förderrichtung versetzt ist.
16. Beschichtungsanlage nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass bei dem einen Beschichtungsroboter (1) des Paars die Roboterbasis (11) mit ihrem Mittelpunkt (26) gegenüber der zweiten Drehachse (13) nach oben versetzt ist, und
b) dass bei dem einen Beschichtungsroboter (1) des Paars die Roboterbasis (11) mit ihrem Mittelpunkt (26) gegenüber der zweiten Drehachse (13) nach unten versetzt ist .
17. Beschichtungsverfahren zur Beschichtung von Bauteilen (2), insbesondere zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosserie- bauteilen, mittels eines Beschichtungsroboters (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ro- boterbasis (11) relativ zu dem Ständer (12) gedreht wird.
18. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 17,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
a) Transportieren der zu beschichtenden Bauteile (2) entlang einer Förderrichtung vorbei an dem Beschichtungsroboter (1), wobei der Beschichtungsroboter (1) während der Beschichtung nicht verschoben wird, sondern ortsfest ist, und
b) Beschichten von Außenflächen der sich bewegenden Bauteile (2) durch den Beschichtungsroboter (1) während des Transports der Bauteile (2), wobei bei den einzelnen Bauteilen (2) jeweils die vollständigen Außenflächen von demselben Beschichtungsroboter (1) oder von einem Paar gegenüber liegender Beschichtungsroboter (1) vollständig beschichtet werden,
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