DE202010005430U1

DE202010005430U1 - Farbauftragssystem

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Publication number: DE202010005430U1
Application number: DE202010005430U
Authority: DE
Original assignee: ABB Technology AG
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2003-07-18
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2010-07-15
Anticipated expiration: 2020-05-12
Also published as: DE202004021742U1; CN202377147U; JP4698978B2; DE102004033640A1; US7429298B2; DE202004021737U1; US20050051085A1; DE102004033640B4; JP2005040791A; US20090007844A1; US8726832B2

Abstract

Farbauftragssystem zum Auftragen von Farbe auf große Objekte (2), umfassend eine Farbauftragskabine mit umgebenden Wänden, wobei die umgebenden Wände eine erste Wand umfassen, und eine Roboterinstallation umfassend mindestens einen ersten Farbauftragsroboter (3), vorzugsweise mehrere Farbauftragsroboter (3), wobei jeder Roboter eine stationäre Basis (5), ein von der Basis getragenes Gestell (6), das drehbar um eine erste Achse angeordnet ist, einen von dem Gestell getragenen ersten Arm, der drehbar um eine zweite Achse angeordnet ist, einen von dem ersten Arm getragenen zweiten Arm (8), der drehbar um eine dritte Achse angeordnet ist, und ein viertes, ein fünftes und ein sechstes Armteil umfasst, das von dem zweiten Arm getragen wird, um ein befestigtes Farbauftragswerkzeug (10) auszurichten, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Farbauftragsroboter zumindest teilweise innerhalb der Farbauftragskabine angeordnet ist, und dass der erste Farbauftragsroboter zumindest teilweise von einer zumindest teilweise außerhalb der Farbauftragskabine angeordneten Stützstruktur (12) gestützt wird, und dass die erste Achse...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Farbauftrags- bzw. Lackiersystem, umfassend eine Farbauftragskabine und eine Roboterinstallation zum Auftragen von Farbe auf große Objekte in der Farbauftragskabine. Genauer betrifft die Erfindung ein solches Farbauftragsystem, das eine Farbauftragskabine mit Wänden einschließt, die das Objekt, auf das Farbe aufgetragen werden soll, von der Umgebung isolieren. Insbesondere betrifft die Erfindung ein solches System, in dem die Roboterinstallation mindestens zwei Industrieroboter umfasst, wobei jeder zumindest vier Achsen für servogesteuerte Bewegungen umfasst. Ein Industrieroboter umfasst in diesem Kontext einen Manipulator mit elektrischen Motoren und ein Steuermittel, enthaltend Strom- bzw. Energiemittel zum Antreiben des Motors, und Computermittel, die durch Befehle von einem Computerprogramm zum Erfassen und Steuern der Manipulatorbewegungen angeordnet werden.
Hintergrund der Erfindung
Das Auftragen von Farbe auf Fahrzeugkörper in einem industriellen Maßstab findet normalerweise in einer Farbauftragskabine statt, durch die die Fahrzeugkörper in einer Reihenfolge auf einer Fördereinrichtung bewegt werden. Zum Auftragen von Farbe auf Fahrzeugkörper in solchen Kabinen zum Beispiel wird ein einfacher Typ von harten Automatisierungslösungen wie sich hin- und her bewegenden Vorrichtungen (reciprocators) oder dergleichen verwendet. Vorrichtungen dieser Art können einen ausreichenden Bereich von Hin- und Herbewegung in der vertikalen Richtung aufweisen, weisen aber begrenzte Bereiche der Bewegung in der transversalen Richtung der Farbauftragskabine, und praktisch keine Möglichkeit auf, dem Objekt, auf welches Farbe aufgetragen werden soll, in der Richtung der Bewegung der Fördereinrichtung durch die Kabine zu folgen. Mehrere solcher sich hin- und her bewegenden Vorrichtungen mit überlappenden Arbeitsbereichen entlang der Erstreckung der Richtung der Kabine müssen dann verwendet werden, um eine brauchbare Geschwindigkeit der Fördereinrichtung und Farbabdeckung aufrecht zu erhalten. Eine typische Darstellung von Maschinen des Stands der Technik von diesem Typ ist in 1 und 2 gezeigt.
Um eine optimale und gleichmäßige Farbschicht und eine optimale Qualität des Farbauftrags zu erhalten, muss die Farbe in einer gesteuerten Weise von dem Farbauftragswerkzeug senkrecht auf zu bedeckende Oberfläche gesprüht werden. Das Bewegungsmuster des Farbauftragswerkzeugs muss dann entsprechend in Bezug auf die gekrümmten Oberflächen und Kanten des Fahrzeugkörpers programmiert werden. Dies kann nur mittels einer flexiblen Lösung einschließlich mehrerer Industrieroboter erreicht werden. Der Roboter kann das Farbauftragswerkzeug leicht an das optimale Pfadmuster für die verschiedenen Fahrzeugmodelle anpassen, die in der gleichen Fertigungsstraße hergestellt/lackiert werden.
Eine solche Roboterlösung muss dann in der Farbauftragskabine selbst angeordnet werden, was beträchtlich breitere Kabinen erfordert als in einer optimalen Fertigungsstraße benötigt würden. Eine typische Ansicht einer Farbauftragskabine des Stands der ist in 3 gezeigt. Eine andere Farbauftragsvorrichtung dieser Art ist aus US 4,714,044 bekannt.
Aus US 4,630,567 ist ein Farbsprühsystem einschließlich einer Farbauftragskabine vorbekannt. Das System umfasst zwei Farbauftragsroboter, die auf Schienen entlang eines Fahrzeugkörpers in der Richtung der Förderbewegung eines Fahrzeugstroms bewegbar sind. Das bekannte System offenbart eine Kabine mit einer Wand, welche den eingeschlossenen Farbauftragsbereich definiert, und mindestens einem Farbauftragsroboter, der in diesem Farbauftragsbereich angeordnet ist. Der Farbauftragsroboter ist beweglich auf einem Spurmittel außerhalb des Farbauftragsbereichs gelagert. Spurmittel umfassend Schienen sind jedoch kostspielig und in der Funktion sehr empfindlich gegenüber Schmutz und Partikeln auf den Schienen. Daher ist es schwierig, die Roboterposition auf den Schienen zu verfolgen.
Dennoch verwenden alle die bekannten Farbauftragssysteme mehrere Manipulatoren auf jeder Seite des Fahrzeugkörpers, um den gesamten Bereich abzudecken, auf den Farbe aufgetragen werden soll. Je mehr Manipulatoren in der Farbauftragskabine zum Auftragen von Farbe auf das Objekt erforderlich sind, desto höher sind die Investitionskosten. Eine große Anzahl von Manipulatoren, die gesteuert werden müssen, um gleichzeitig Farbe auf das Objekt aufzutragen, führt normalerweise zu einer sehr komplexen Softwareprogrammierung.
Ein allgemein bekannter aufrecht angebrachter Industrieroboter weist ein Gestell auf, der drehbar um eine vertikale Achse angeordnet ist. Das Gestell trägt einen unteren Arm, der drehbar um eine horizontale Achse angeordnet ist, und der untere Arm trägt einen oberen Arm, der ebenso um eine horizontale Achse drehbar angeordnet ist. Um die volle Betriebsfähigkeit des Roboters zu erreichen, benötigt der Roboter für das Manövrieren des unteren Arms einen Freiraum zwischen dem Roboter und der Rückwand. Andererseits muss die Farbauftragskabine so klein wie möglich sein. Daher besteht eine Interessenkollision. Der Roboter benötigt mehr Raum und die Kabine muss in ihrem Volumen beschränkt sein.
Ein Weg, um diese Situation zu handhaben ist es, mehrere Roboter anzuordnen, die mit überlappenden Betriebsbereichen angeordnet sind und so arbeiten, dass der untere Arm niemals zurückschwenkt. Daher gibt es in solchen Systemen keinen Bedarf an einem Manövrierraum hinter dem Roboter. Diese Anordnung beeinträchtigt natürlich die Leistung des Roboters. Der Roboter kann dann nur kurze Farbauftragszüge machen. Eine erhöhte Anzahl von Farbauftragszügen verlangt nach einer erhöhten Anzahl von zeitaufwendigen Neuausrichtungsvorgängen und führt zu einer starken Verschwendung von Farbe.
Demzufolge besteht seit langem ein Bedarf in der Industrie zur Fahrzeugherstellung, die Raumanforderungen für eine Farbauftragskabine zu verringern und dennoch die Betriebskapazität der Farbauftragsroboter zu erhöhen, um das Produktionsvolumen aufrecht zu erhalten oder sogar zu erhöhen. Dabei soll der Farbauftragsroboter sicher und stabil angeordnet sein, wobei die Anordnung nicht den Bewegungsspielraum des Roboters einschränken soll. Die Anordnung muss zudem hohen Gewichts-, Hebel-, und Beschleunigungskräften standhalten, ohne dabei eine unkontrollierte Bewegung des Farbauftragsroboters zu gestatten.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine grundlegende Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Farbauftragssystem für große Objekt bereitzustellen, das mindestens einen, vorzugsweise eine geringere Anzahl stationärer und stabil angebrachter Farbauftragsroboter beinhaltet, eine kleine Farbauftragskabine beinhaltet, und das eine höhere Produktionskapazität pro installiertem Roboter bietet. Eine Farbauftragskabine ist in diesem Kontext eine abgedichtete Umgebung umfassend einen Boden, eine Decke und Wände, die Öffnungen zur Aufnahme eines Fahrzeugkörpers aufweisen, der auf einer Fördereinrichtung bewegt wird. Der Farbauftragsroboter, auf den diese Erfindung gerichtet ist, ist ein stationär angebrachter und von einer Stützstruktur, die zumindest teilweise außerhalb der Farbauftragskabine angeordnet ist, gestützter Industrieroboter mit einem Farbauftragswerkzeug so wie einem Farbsprühmittel (Sprühpistole), das an seinem Endeffektor befestigt ist. Dabei soll eine hohe Betriebseffizienz und eine geringe Verschwendung von Farbe sichergestellt sein.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung erreicht gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen, Aspekte und Details der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen, den Figuren, sowie der Beschreibung dargestellt.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung werden diese Aufgaben durch ein Farbauftragssystem erreicht, umfassend mindestens einen, vorzugsweise zwei Farbauftragsroboter, von denen jeder an einer Wand angebracht ist, und wobei die erste Achse horizontal angeordnet ist. Durch diese Anordnung kann der Roboter alle Punkte erreichen, die zumindest die Hälfte eines Objekts abdecken, auf das Farbe aufgetragen werden soll, ohne irgendeine Notwendigkeit für einen Manövrierraum hinter dem Roboter. Der erste Farbauftragsroboter ist zumindest teilweise innerhalb der Farbauftragskabine angeordnet, und er wird zumindest teilweise von einer zumindest teilweise außerhalb der Farbauftragskabine angeordneten Stützstruktur gestützt. Insbesondere kann ein Farbauftragsroboter gemäß der Erfindung eine stationäre Basis umfassen, die an einer Wand angebracht ist, und mittelbar oder unmittelbar von der Stützstruktur gestützt wird.
Die Basis trägt ein Gestell, das drehbar um eine erste Achse angeordnet ist, wobei das Gestell einen ersten Arm trägt, der drehbar um eine zweite Achse angeordnet ist, wobei der erste Arm einen zweiten Arm trägt, der drehbar um eine dritte Achse angeordnet ist, und der zweite Arm einen vierten, einen fünften und einen sechsten Armteil zum Ausrichten der daran befestigten Sprühpistole trägt. Gemäß der Erfindung ist die erste Achse in einer horizontalen Ebene angeordnet. Die zweite und die dritte Achse sind bevorzugt parallel und senkrecht zu der ersten Achse angeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Achse entlang der Richtung der Fördereinrichtung ausgerichtet, welche die Objekte bewegt, auf die Farbe aufgetragen werden soll.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der erste Farbauftragsroboter vollständig von der zumindest teilweise außerhalb der Farbauftragskabine angeordneten Stützstruktur gestützt. In anderen Worten, die regelmäßig zwischen dem Farbauftragsroboter und der Stützstruktur angeordnete Wand übernimmt in dieser Ausführungsform keine tragende Rolle. Ihre Ausgestaltung kann daher in mechanischer Hinsicht auf ein Minimum begrenzt gehalten werden, da sie nicht das schwere Gewicht des Roboters tragen muss. Dies erlaubt eine günstige und einfache Wand zur Verfügung zu stellen, deren Funktion sich im Wesentlichen auf das Abschirmen von Farbpartikeln beschränkt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste Farbauftragsroboter vollständig innerhalb der Farbauftragskabine angeordnet. Damit ist die Basis ebenfalls innerhalb der Farbauftragskabine angeordnet. Beispielsweise kann die Basis an der Wand oder an einem durch die Wand durchführenden Befestigungsmittel der hinter der Wand liegenden Stützstruktur befestigt sein. Gemäß anderen bevorzugten Ausführungsformen ist der erste Farbauftragsroboter mit Ausnahme der Basis vollständig innerhalb der Farbauftragskabine angeordnet. Das heißt, lediglich die Basis befindet sich außerhalb der Kabine, wo sie beispielsweise an der Stützstruktur befestigt ist.
Gemäß Ausführungsformen ist die Stützstruktur so angeordnet, dass sie sich teilweise außerhalb der Wand befindet, und teilweise innerhalb der Wand. In diesem Fall hat die Wand beispielsweise eine Ausdehnung, und die Stützstruktur reicht von außerhalb der Wand bis in diese Ausdehnung hinein. Es ist möglich, aber nicht zwingend, dass die Stützstruktur dabei durch die Wand auf die Farbauftragskabineninnenseite durchreicht.
Gemäß anderen Ausführungsformen ist die Stützstruktur vollständig außerhalb der Kabine angeordnet. Damit ist die Stützstruktur insbesondere vollständig außerhalb der die Kabine umgebenden Wände angeordnet. Dies schließt regelmäßig nicht aus, dass bspw. Befestigungsmittel der Stützstruktur wie Schrauben, Bolzen etc. dennoch durch die Wand in die Kabine hindurch reichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der erste Farbauftragsroboter unmittelbar von der Stützstruktur gestützt. Unmittelbar bedeutet in diesem Kontext insbesondere, dass die Wand zwischen Stützstruktur und Roboter keine mechanische Mittlerrolle übernimmt. Der Roboter ist beispielsweise unmittelbar mit Befestigungsmitteln der Stützstruktur verbunden, über die der Roboter gehalten und gestützt wird. Die Befestigungsmittel können sich innerhalb und/oder außerhalb der Kabine befinden.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird der erste Farbauftragsroboter mittelbar von der Stützstruktur gestützt. Dies bedeutet, dass zwischen Farbauftragsroboter – wie zum Beispiel dessen Basis – und der Stützstruktur weitere Elemente vorgesehen sind, die geeignet sind, die aus der Stützung resultierende mechanische Belastung von dem Roboter auf die Stützstruktur weiterzugeben. Beispielsweise ist es denkbar, dass der Roboter an der Wand befestigt ist, wobei die Wand wiederum mit der Stützstruktur verbunden ist. Somit können auf den Roboter wirkende Kräfte über die Wand an die Stützstruktur weitergegeben werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste Farbauftragsroboter vorzugsweise über die Basis mit der Wand verbunden ist, vorzugsweise an der Wand befestigt.
Die Stützstruktur dient gemäß Ausführungsformen dazu, die entsprechende Wand zu stützen, bspw. in den Fällen, in denen der Roboter an der Wand befestigt ist. Die erste Wand kann auch eine Ausnehmung aufweisen. Beispielsweise kann der erste Farbroboter, vorzugsweise dessen Basis, durch die Ausnehmung durchreichen, um dann außerhalb der Wand mit der Stützstruktur in Verbindung stehen. Alternativ kann auch die Stützstruktur durch die Ausnehmung durchreichen, bspw. können Befestigungsmittel der Stützstruktur durch die Ausnehmung durchreichen. In diesem Fall wird der Roboter an den die Wand durchreichenden Teilen der Stützstruktur innerhalb der Wand befestigt.
Erfindungsgemäß können mehrere Farbauftragsroboter vorgesehen sein, insbesondere zwei, drei oder vier. Für jeden Farbauftragsroboter oder für jeweils Teile der Farbauftragsroboter kann das soeben und im Folgenden Beschriebene zur Anwendung kommen, insbesondere bzgl. seiner Anbringung und bzgl. seines Verhältnisses zur Wand und/oder der Stützstruktur.
Jeder Farbauftragsroboter ist vorzugsweise direkt an der Wand angebracht, wobei eine erste Achse vorzugsweise in einer horizontalen Ebene liegt. Alternativ können die Farbauftragsroboter auch direkt an der Stützstruktur angebracht sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der erste Farbauftragsroboter von einer ersten Stützstruktur gestützt, und der zweite Farbauftragsroboter von einer zweiten Stützstruktur. Gleiches kann für den dritten, vierten oder höherzahligen Farbauftragsroboter gelten, sofern einer oder mehrere hiervon vorgesehen sind. Die Verteilung der Last auf mehrere Stützstrukturen erlaubt insbesondere auf entsprechend geringere Lasten ausgelegte Stützstrukturen. Zudem gibt es keine aus den Bewegungen und Beschleunigungen der einzelnen Roboter resultierende ungünstige Kräfteaddition, der eine gemeinsame Stützstruktur widerstehen können muss.
Alternativ können der erste Farbauftragsroboter und der zweite Farbauftragsroboter von derselben Stützstruktur gestützt werden. Gleiches kann für den dritten, vierten oder höherzahligen Farbauftragsroboter gelten, sofern einer oder mehrere hiervon vorgesehen sind. Teilen sich mehrere Roboter eine gemeinsame Stützstruktur, vereinfacht und vergünstigt dies die Bereitstellung der Anlage.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Roboter eine hohle Struktur. Die Struktur enthält mehrere hohle Hohlräume zum Umschließen der elektrischen Motoren und Strom- und Signalkabel, die verwendet werden, um den Roboter anzutreiben, und für die Steuerung von Prozessausrüstungen. Jeder solche Hohlraum enthält ein schützendes Gas vom Typ Inertgas, Stickstoff, saubere Luft oder irgendein anderes nicht-entflammbares Gas oder eine Mischung solcher Gase unter Überdruck, um die umgebenden gefährlichen Gase am Eindringen in den Hohlraum zu hindern, und daran, durch Funken von den Motoren entzündet zu werden.
Im Fall von zwei Farbauftragsrobotern ist normalerweise jeder der zwei Roboter in der Kabine angeordnet, um auf die Hälfte eines Objekts Farbe aufzutragen. Dies bedeutet, dass die zwei Arme jedes Roboters zusammen alle Stellungen von jeder Hälfte des Objekts erreichen müssen. Daher muss die minimale Länge des ersten und des zweiten Arms zusammen länger sein als die Hälfte der Länge des Objekts. Da der erste und der zweite Arm sich aufeinander falten können müssen, sind sie in einer bevorzugten Ausführungsform in ihrer Länge gleich. Daher muss bei dieser Konfiguration die Länge von jedem Arm gleich einem oder länger als ein Viertel der Länge des Objekts sein, auf das Farbe aufgetragen werden soll.
In einer Weiterbildung umfasst einer der Arme oder Armteile, wie zum Beispiel der zweite Arm eine gebogene Struktur für eine bessere Reichweitenleistung. Die Reichweitenleistung kann unter Umständen noch erhöht werden, wenn mehrere der Arme und Armteile, wie zum Beispiel zwei der Arme und Armteile, eine gebogene Struktur aufweisen. Unter gebogene Struktur wird dabei jede Abweichung von einer geradlinigen Form angesehen.
Da die zwei Farbauftragsroboter angeordnet sind, um jede Hälfte des Objekts abzudecken, besteht normaler Weise keine Notwendigkeit für einen dritten Farbauftragsroboter. Jedoch kann in Situationen, in denen die Produktionskapazität erhöht werden muss oder wenn das Objekt, auf das Farbe aufgetragen werden soll, sehr groß ist, ein dritter Farbauftragsroboter installiert werden. Ein solcher dritter Roboter kann in einer Wandposition befestigt werden, die höher ist als der erste und der zweite Farbauftragsroboter. Auch der dritte Roboter kann von der beschriebenen Stützstruktur oder einer weiteren Stützstruktur gestützt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Roboteranordnung ein Steuermittel, das den Farbauftragsrobotern ermöglicht, einem Objekt, auf das Farbe aufgetragen werden soll, unter kontinuierlicher Bewegung durch die Kabine zu folgen.
Zum besseren Verständnis der Betriebsweise der Erfindung soll im Folgenden das Verfahren erklärt werden, Farbe in langen kontinuierlichen Zügen auf ein Objekt aufzutragen.
Ein Farbzug beginnt damit, dass die Sprühpistole in einer Stellung vor einem Pfad, auf dem Farbe aufgetragen werden soll, angeordnet wird. Die Bewegung beginnt, und bei einer Stellung gerade vor dem Startpunkt des Pfads wird die Pistole eingeschaltet. Der Roboter bewegt dann die Sprühpistole entlang des Pfads in einer vorbestimmten Entfernung und in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche des Pfads. Wenn das Ende des Pfads erreicht ist, wird die Pistole in Betrieb belassen, bis sie das Pfadende vollständig passiert hat, bevor die Pistole abgeschaltet wird. Dann stoppt die Bewegung und der Zug ist beendet. Entlang eines solchen Zugs kann der Betrieb der Pistole willkürlich ein- oder ausgeschaltet werden, was Öffnungen in einem Fahrzeugkörper berücksichtigt, so wie zum Beispiel einer Öffnung für die Aufnahme eines Fensters. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Länge eines solchen Zugs gleich oder länger als das Objekt, auf das Farbe aufgetragen werden soll. Durch diese längeren Farbzüge wird die Anzahl von zeitaufwendigen Neuausrichtungen der Pistole verringert. Dies wird zu einem effizienteren Zeitmanagement des Sprühbetriebs führen. Durch die Verwendung von längeren Zügen wird das Objekt mit weniger Zügen vollständig lackiert. Da es einen Augenblick beim Beginn und dem Ende von jedem Zug gibt, in dem Farbe verschwendet wird, wird die gesamte Verschwendung von Farbe eines Lackiervorgangs verringert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Farbauftragssystem Steuermittel enthaltend Computermittel und Computerprogrammmittel zum Steuern der Farbauftragsroboter und des Farbauftragsvorgangs. In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform wird das Computerprogramm zumindest teilweise über ein Netzwerk so wie das Internet bereitgestellt. In einer Weiterbildung ist das Computerprogramm auf einem Computer-lesbaren Medium so wie einer CD-Rom gespeichert.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden einem Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den angehängten Zeichnungen besser ersichtlich, in der:
1 ein Farbauftragsmanipulator des Stands der Technik mit zwei stationären Gestellen ist, die einen flexiblen horizontalen Träger mit Sprühpistolen tragen;
2 ein einseitiger Farbauftragsmanipulator des Stands der Technik mit einem beweglichen Arm ist, der eine Sprühpistole trägt;
3 ein Farbauftragsmanipulator des Stands der Technik mit vier stationär aufrecht angebrachten Industrierobotern mit Sprühpistolen ist;
4 eine dreidimensionale Ansicht eines Farbauftragssystems gemäß Ausführungsformen der Erfindung mit zwei stationären, an der Wand angebrachten Industrierobotern mit Sprühpistolen in einer Farbauftragskabine ist;
5 eine zweite dreidimensionale Ansicht eines Farbauftragssystems gemäß Ausführungsformen der Erfindung von oben ist, wobei die Reichweite jedes Roboters ersichtlich ist;
6 eine dritte dreidimensionale Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Farbauftragssystems gemäß der Erfindung mit zwei stationären Industrierobotern mit Sprühpistolen ist, die auf derselben Wand bzw. an derselben Stützstruktur in einer Farbauftragskabine angebracht sind;
7 eine zweite Ansicht der Ausführungsform des Farbauftragssystem gemäß 6 ist; und
8 eine schematische dreidimensionale Ansicht einer Ausführungsform des Farbauftragssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Gemäß 4 umfasst ein Farbauftragssystem gemäß der Erfindung eine Farbauftragskabine 1, in der ein Objekt angeordnet ist, und ein Fahrzeugkörper 2, auf das Farbe aufgetragen werden soll. Die Kabine umfasst ebenso einen ersten Farbauftragsroboter 3 und einen zweiten Farbauftragsroboter 3. Jeder der Farbauftragsroboter umfasst eine Basis 5, die an der Wand der Kabine angebracht ist. Die Basis umfasst eine Cantilever-Konstruktion und trägt ein Gestell 6, der drehbar um eine erste Achse angeordnet ist, welche in der gezeigten Ausführungsform in der Richtung der Länge der Kabine ausgerichtet ist. Das Gestell trägt einen ersten Arm 7, der drehbar um eine zweite Achse angeordnet ist, welche in der gezeigten Ausführungsform senkrecht zu der ersten Achse angeordnet ist. Das Gestell trägt einen zweiten Arm 8, der drehbar um eine dritte Achse angeordnet ist, welche in der gezeigten Ausführungsform parallel zu der zweiten Achse angeordnet ist. Der zweite Arm trägt einen Endeffektor umfassend eine Armteilanordnung 9 mit drei Bewegungsfreiheitsgraden. Schließlich trägt der Endeffektor ein Farbauftragswerkzeug 10 in der Form einer oder mehrer Sprühpistolen/Applikatoren. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist in der 4 die Stützstruktur nicht gezeigt.
Das Farbauftragssystem ist in 5 in einer anderen Ansicht dargestellt, wobei gleiche Teile die gleichen Ziffern aufweisen wie in 4. Während die Farbauftragsroboter in 4 in einer Ausgangsstellung gehalten werden, um volle Zugänglichkeit zu der Kabine zu ergeben, sind die Roboter in 5 in einer Betriebsstellung gezeigt. Aus der Figur ist die Flexibilität der möglichen Bewegung der zwei Farbauftragsroboter klar zu ersehen.
Der Farbauftragsroboter ist vorzugsweise an der Wand der Farbauftragskabine befestigt. Alternativ dazu ist es möglich, dass er die Wand lediglich durchstößt. Die mechanische Befestigung des oder der Farbauftragsroboter erfolgt ausschließlich oder zumindest teilweise über eine zumindest teilweise außerhalb der Farbauftragskabine positionierte Stützstruktur 12. Diese trägt das Gewicht des Roboters ausschließlich oder teilweise und vermag weiteren Kräften, etwa ausgelöst durch eine Beschleunigung oder Abbremsen des Roboters, standzuhalten.
Gemäß einer Ausführungsform stützt die Stützstruktur 12 den Farbauftragsroboter unmittelbar. Der Farbauftragroboter ist direkt an ihr befestigt. Gemäß anderen Ausführungsformen stützt die Stützstruktur den Farbauftragroboter lediglich mittelbar, etwa durch eine Verstärkung des entsprechenden Wandteils, an dem der Farbauftragroboter befestigt ist.
Es ist möglich, dass pro Farbauftragsroboter eine Stützstruktur vorgesehen ist. Es ist ebenso möglich, dass bspw. zwei oder mehr Farbauftragsroboter von derselben Stützstruktur gestützt werden.
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 6 und 7 gezeigt, wobei 6 eine dreidimensionale Seitenansicht der Farbauftragskabine zeigt, und 7 eine dreidimensionale Endansicht der Farbauftragskabine zeigt. In dieser Ausführungsform sind die zwei Farbauftragsroboter auf der gleichen Basis 5 angebracht. Die Basis ist zum Beispiel über die Wand an der Stützstruktur 12 befestigt.
Wieder haben die zwei Roboter die gleiche Konfiguration wie in der vorherigen Ausführungsform in 4 und 5. Daher weist jeder Farbauftragsroboter ein Gestell 6 auf, das von der Basis 5 getragen wird und drehbar um eine erste Achse angeordnet ist. Das Gestell trägt einen ersten Arm 7, der drehbar um eine zweite Achse angeordnet ist, welche in dieser Ausführungsform als zu der ersten Achse senkrecht ausgerichtet gezeigt ist. Der erste Arm trägt einen zweiten Arm 8, der drehbar um eine dritte Achse angeordnet ist, welche in dieser Ausführungsform als zu der zweiten Achse parallel ausgerichtet gezeigt ist. Der zweite Arm trägt einen Endeffektor umfassend eine Armteilanordnung 9 mit drei Bewegungsfreiheitsgraden. Schließlich trägt der Endeffektor ein Farbauftragswerkzeug 10 in der Form einer Sprühpistole.
Die Erfindung muss nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt sein. Daher soll in dem erfindungsgemäßen Konzept auch verstanden werden, dass ein dritter Farbauftragsroboter der gleichen oder ähnlichen Art in der Kabine installiert werden könnte, um die Produktionskapazität zu erhöhen oder für das Auftragen von Farbe auf sehr große Objekte.
Es ist ebenfalls innerhalb des erfindungsgemäßen Konzepts, ein Steuermittel zum Steuern der zwei Roboter bei deren Farbauftragsbetrieb einzuschließen.
In 4 ist der Roboterarm 7, der um die zweite Achse rotiert, als ein gerader Arm dargestellt. In 5 und 6 ist gezeigt, dass der Roboterarm 7, der um die zweite Achse rotiert, eine gebogene 30 Struktur oder gekröpft sein kann. Es kann aus 6 ersehen werden, dass es durch das Anordnen des zweiten und des dritten Achsenarms in einer gekröpften Form für den zweiten Arm 8 möglich ist, in Bezug auf den ersten Arm 7 volle 360° um die dritte Achse zu rotieren.
8 zeigt eine weitere Ausführungsform, in der die Basis 5 von einem oder mehreren der Roboter konstruiert oder so angebracht sein kann, dass die erste Achse in 4 in einem anderen, nicht senkrechten Winkel in Bezug auf die Wand und/oder den Boden angeordnet werden kann, um eine optimale Zugänglichkeit zu beiden Seiten und Oberteilen des Fahrzeugkörpers zu erhalten. Zum Beispiel kann die Basis 5 so angebracht werden, dass sich die erste Achse in einer Kombination von 30 Grad Winkel in Bezug auf die Horizontale und 10 Grad in Bezug auf die Vertikale befindet, das heißt in Bezug auf beide Wände, ebenso wie anderen Kombinationen, um eine optimale Pfadbewegung der Sprühpistole in Richtung des Objekts/Fahrzeugkörpers zu erhalten.
8 zeigt zwei Roboter 3, die direkt an entgegengesetzten Wänden der Kabine angebracht sind. Jeder Roboter ist angebracht, wobei die erste Achse A1 in einer horizontalen Ebene liegt, jedoch kann die Basis 5 so angebracht sein, dass die erste Achse nicht parallel zu der Richtung der Fördereinrichtung Hc und/oder nicht senkrecht zu der Wand ist. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist lediglich die hintere Stützstruktur 12 gezeigt, wobei auch eine weitere Stützstruktur vor der vorderen Wand vorgesehen ist. Die Arme des Roboters auf der entfernten Wand sind in jeder von zwei vergleichsweise extremen Positionen angeordnet gezeigt, zum hohen oder niedrigen Sprühen entlang der Seite des Objekts, und die Arme des Roboters auf der näheren Wand sind in jeder von zwei Positionen angeordnet gezeigt, zum Sprühen der oberen, Vorderseite des Objekts, oder unteren, Rückseite des Objekts.
Die 7 zeigt in schematischer Darstellung Stützstrukturen 12, die jeweils außerhalb der Wände der Farbauftragskabine angeordnet sind. Gemäß Ausführungsformen, ist die eine oder mehrere Stützstruktur mittig der Wand/Wände der Farbauftragskabine angeordnet, wobei sich das mittig auf die Richtung der Fördereinrichtung Hc bezieht. 8 zeigt eine gestrichelte Säule oder Pfeiler, die/der als Stützstruktur 12 fungiert, und außerhalb der Farbauftragskabine angeordnet ist, um den Farbauftragsroboter zu stützen, der an der Wand befestigt ist. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Roboter also an der Wand befestigt und wird gestützt von der Stützstruktur 12, mit der er durch die Wand verbunden ist.
Wie vorhergehend beschrieben ist die Basis 5 an der Wand der Kabine angebracht oder wird durch sie zur außerhalb der Farbauftragskabine positionierten Stützstruktur hindurchgeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Roboterbasis so konstruiert, dass das Innere der Basis für Wartung und Kontrollzwecke von außerhalb der Farbauftragskabine zugänglich ist. Ein Zugang durch die Wand sowie gegebenenfalls die Stützstruktur der Farbauftragskabine stellt sozusagen einen Zugang zu beispielsweise Steuer- und Diagnosefunktionen in der Basis 5 des Roboters bereit, ebenso wie beispielsweise zu einigen mechanischen, elektrischen und elektronischen Komponenten des Roboters. Ein Zugang von außerhalb der Kabine über eine geeignete Luke, Abdeckung oder ein Fenster bringt gewaltige Vorteile mit sich, da für typische Diagnose- und/oder Wartungsvorgänge ein Betreten der Farbauftragskabine durch einen Techniker nicht länger erforderlich ist. Daher können einige Diagnose-, Kontroll- und/oder Wartungsvorgänge für einen Roboter gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden, während die Kabine noch in Betrieb ist. Dies können Vorgänge sein, die normalerweise unmöglich auszuführen sind oder die auszuführen zu gefährlich ist.
Es soll angemerkt werden, dass, obwohl das Vorstehende beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung durchgeführt werden können, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen, wie er in den angehängten Schutzansprüchen definiert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 4714044 [0004]
- US 4630567 [0005]

Claims

Farbauftragssystem zum Auftragen von Farbe auf große Objekte (2), umfassend eine Farbauftragskabine mit umgebenden Wänden, wobei die umgebenden Wände eine erste Wand umfassen, und eine Roboterinstallation umfassend mindestens einen ersten Farbauftragsroboter (3), vorzugsweise mehrere Farbauftragsroboter (3), wobei jeder Roboter eine stationäre Basis (5), ein von der Basis getragenes Gestell (6), das drehbar um eine erste Achse angeordnet ist, einen von dem Gestell getragenen ersten Arm, der drehbar um eine zweite Achse angeordnet ist, einen von dem ersten Arm getragenen zweiten Arm (8), der drehbar um eine dritte Achse angeordnet ist, und ein viertes, ein fünftes und ein sechstes Armteil umfasst, das von dem zweiten Arm getragen wird, um ein befestigtes Farbauftragswerkzeug (10) auszurichten, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Farbauftragsroboter zumindest teilweise innerhalb der Farbauftragskabine angeordnet ist, und dass der erste Farbauftragsroboter zumindest teilweise von einer zumindest teilweise außerhalb der Farbauftragskabine angeordneten Stützstruktur (12) gestützt wird, und dass die erste Achse des Farbauftragsroboters in einer horizontalen Ebene angeordnet ist.
Farbauftragssystem nach Anspruch 1, wobei der erste Farbauftragsroboter vollständig von der zumindest teilweise außerhalb der Farbauftragskabine angeordneten Stützstruktur gestützt wird.
Farbauftragssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Farbauftragsroboter vollständig innerhalb der Farbauftragskabine und/oder die Stützstruktur (12) vollständig außerhalb der Farbauftragskabine angeordnet ist.
Farbauftragssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Farbauftragsroboter unmittelbar von der Stützstruktur (12) gestützt wird
Farbauftragssystem nach einem der Ansprüche 1–3, wobei der erste Farbauftragsroboter mittelbar von der Stützstruktur (12) gestützt wird
Farbauftragssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Farbauftragsroboter mit Ausnahme der Basis vollständig innerhalb der Farbauftragskabine angeordnet ist.
Farbauftragssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Farbauftragsroboter vorzugsweise über die Basis mit der Wand verbunden ist, vorzugsweise an der Wand befestigt ist.
Farbauftragssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stützstruktur (12) die erste Wand stützt.
Farbauftragssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Wand eine Ausnehmung aufweist.
Farbauftragssystem nach Anspruch 9, wobei der erste Farbroboter, vorzugsweise dessen Basis, durch die Ausnehmung durchreicht.
Farbauftragssystem nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Stützstruktur durch die Ausnehmung durchreicht.
Farbauftragssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, des Weiteren umfassend einen zweiten Farbauftragsroboter.
Farbauftragssystem nach Anspruch 12, wobei jeder Farbauftragsroboter vorzugsweise direkt an der Wand angebracht ist, wobei eine erste Achse vorzugsweise in einer horizontalen Ebene liegt.
Farbauftragssystem nach Anspruch 12 oder 13, wobei der erste Farbauftragsroboter von einer ersten Stützstruktur (12) gestützt wird, und der zweite Farbauftragsroboter von einer zweiten Stützstruktur (12) gestützt wird.
Farbauftragssystem nach einem der Ansprüche 12–13, wobei der erste Farbauftragsroboter und der zweite Farbauftragsroboter von derselben Stützstruktur (12) gestützt werden.
Farbauftragssystem nach Anspruch 12–15 oder einem hiervon abhängigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Roboter und der zweite Roboter auf der gleichen Basis (5) an der Wand der Farbauftragskabine angebracht sind.
Farbauftragssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest einer der Arme und/oder Armteile gebogen ausgebildet ist.
Farbauftragssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwei der Arme und/oder Armteile, vorzugsweise der erste Arm und der zweite, Arm gebogen ausgebildet sind.
Farbauftragssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Achse jedes Farbauftragsroboters entlang der Richtung einer Fördereinrichtung angeordnet ist, welche die Objekte befördert, auf die Farbe aufgetragen werden soll.
Farbauftragssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Roboter und der zweite Roboter an entgegengesetzten Wänden der Farbauftragskabine angebracht sind.
Farbauftragssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Roboter und der zweite Roboter an der gleichen Wand der Farbauftragskabine angebracht sind.
Farbauftragssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Roboter und der zweite Roboter durch dieselben Steuermittel gesteuert werden.
Farbauftragssystem nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Basis von jedem Farbauftragsroboter auf einem Niveau oberhalb des Objekts angebracht ist, auf das Farbe aufgetragen werden soll.
Farbauftragssystem nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite und die dritte Achse parallel und senkrecht (90 Grad) zu der ersten Achse ausgerichtet sind.
Farbauftragssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der erste oder der zweite Roboter eine zweite Achse aufweisen, die senkrecht zu der ersten Achse und in einem Winkel von weniger als 90° in Bezug auf die Wand der Farbauftragskabine angeordnet ist.
Farbauftragssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der erste oder der zweite Roboter eine zweite Achse aufweisen, die senkrecht zu der ersten Achse und in einem Winkel von weniger als 90° in Bezug auf den Boden der Farbauftragskabine angeordnet ist.
Farbauftragssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des zweiten Arms, der drehbar um die dritte Achse mindestens des ersten oder des zweiten Roboters angeordnet ist, von der Achse des zweiten Arms versetzt oder gebogen gebildet ist.
Farbauftragssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder Farbauftragsroboter mehrere geschlossene Hohlräume aufweist, die in Reihe verbunden sind, die die elektrischen Motoren, Strom- und Signalkabel umschließen, die für die Bewegung des Roboters angeordnet sind, und dass ein nicht-entzündliches Gas vom Typ Inertgas, Stickstoff, Reinluft oder irgendein anderes nicht-entflammbares Gas oder eine Mischung solcher Gase m den miteinander verbundenen Hohlräumen unter einem Überdruck gehalten wird.
Farbauftragssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Robotersystem einen dritten Farbauftragsroboter umfasst, der angeordnet ist, um Farbe auf der oberen Oberfläche des Objekts aufzutragen, auf das Farbe aufgetragen werden soll.
Farbauftragssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Robotersystem einen Farbauftragsroboter umfasst, der an einer Wand oberhalb der horizontalen Mittellinie des Objekts angebracht angeordnet ist, auf das Farbe aufgetragen werden soll.
Farbauftragssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Robotersystem mindestens einen Roboter umfasst, bei dem ein Zugang zu Komponenten innerhalb der Basis durch die an der Wand angebrachte Basis erlangt werden kann.
Farbauftragssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zugang zu der Innenseite der Basis des mindestens einen Roboters von außerhalb der Farbauftragskabine durch eine Wand oder andere äußere Oberfläche der Farbauftragskabine erlangt werden kann.
Farbauftragssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Roboter mit mehreren Sprühköpfen oder anderen Auftragvorrichtungen ausgerüstet sein kann.