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Die
Erfindung betrifft eine Wechsel- und Befestigungsvorrichtung für Spritzapparate
zur Anbringung an einer stationären
oder beweglichen Einrichtung.
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Spritzapparate
werden zum Auftragen von Beschichtungen auf Werkstücke insbesondere
in der Serien- und Massenfertigung eingesetzt, wobei die Vorrichtungen
auf automatisierte Arbeitsabläufe
programmiert werden können.
Dabei können
im Rahmen eines Arbeitsablaufs, d. h. bei der Bearbeitung eines
Werkstücks,
sowohl räumliche
Einstellungen als auch Änderungen
in der Art und Weise der Materialabgabe (Mengenänderung, Änderung des Spritzkegels) vorgegeben
werden.
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Hauptforderung
solcher Spritzapparate sind eine präzise und flexible Regelbarkeit,
geringer Platzbedarf und hohe Konstanz in der Qualität des Arbeitsergebnisses.
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Ein
solcher Spritzapparat besteht beispielsweise aus einer Düse, die
zum Verspritzen von Material geeignet ist (Lackierdüse, Beschichtungsdüse). Es
werden sowohl Spritzapparate eingesetzt, die lediglich eine feste
Einstellung aufweisen als auch Spritzapparate, deren Einstellung,
beispielsweise im Ablauf eines Arbeitsprogramms veränderbar
ist.
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Bekannte
automatische Materialspritzvorrichtungen besitzen ein be wegliches
Bauteil, in der Regel in Gestalt eines Roboterarms. Die Arbeitsseite des
Roboterarms, d. h. die dem zu bearbeitetem Werkstück zugewandte
Seite ist für
die Aufnahme verschiedener Spritzapparate mit einem Adapter versehen. Üblich sind
beispielsweise Adapter mit Versorgungsleitungen, die den Spritzapparat
mit den entsprechenden Gegenanschlüssen aufnehmen können.
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Adapter
dienen nicht nur zur Kopplung von Spritzapparaten an solche beweglichen
Einrichtungen wie Roboterarme, sondern auch zur Kopplung von Spritzapparaten
an stationäre
Einrichtungen wie Spitzkabinen sowie Förder- und Durchlaufsysteme.
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Aus
der
DE 196 46 277
A1 ist eine Sprühbeschichtungseinrichtung
zur schnellen Montage einer Sprühvorrichtung
an einer Trägerplatte
bekannt. Diese Trägerplatte
ist mit einem Adapter verbunden, der für verschiedene Einsatzzwecke
geeignet ist. Die Verbindungen der Sprühvorrichtung mit der Trägerplatte
erfolgt mit einem Drehspannverschluss, welcher es erlaubt, die beiden
Komponenten durch eine relative Drehbewegung der beiden Teile zueinander schnell
miteinander zu verbinden, so dass die Sprühvorrichtung im verbundenen
Zustand nicht wackeln kann. Durch ein Verriegelungsmittel wird ein
unbeabsichtigtes Öffnen
der Drehspannverbindung verhindert.
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Es
ist jedoch nachteilig, dass beim An- und Abbau der Spritzapparatur
diese insgesamt gedreht werden muss, wobei zusätzlich noch ein Widerstand überwunden
werden muss, damit die Spritzapparatur im Verriegelungsmittel einrastet.
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Außerdem muss
vor dem Abmontieren des Spritzapparates die Materi alzufuhr vor dem
Adapter durch einen separaten Handgriff abgestellt werden, um ein
Herausspritzen des Materials aus der Trägerplatte bei der Abnahme des
Spritzapparates zu vermeiden.
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Aus
der
DE 299 235 23
U1 ist ein Sprinkler bekannt, der zu seiner Befestigung
in einen Halter eingeschraubt oder mittels einer Bajonettverbindung eingesetzt
und gehalten wird. Der Halter weist einen Grundkörper auf, der einerseits an
eine Löschmittelleitung
angeschlossen und andererseits zur Aufnahme des Sprinklers ausgebildet
ist und mittels Schrauben an einem Paneel befestigt ist. Im Innern
des Halters ist ein Durchgang mit einem Ventilelement angeordnet,
das durch Eigengewicht, d. h. durch Schwerkraft gesperrt wird. Der
Sprinkler weist an seinem vorderen Ende eine Betätigungsfläche auf, die beim Einsetzen
in den Halter am Ventilkörper
angreift und diesen in Öffnungsstellung
bewegt.
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Die
EP 0 290 869 A2 beschreibt
eine Vorrichtung zum auswechselbaren Anschließen eines Abschnitts eines
Doseninnenbearbeitungsarmes. Hierbei wird der Abschnitt an dem Arm
mittels einer Überwurfmutter
oder unter Verwendung eines Bajonettverschlusses befestigt.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Wechsel- und Befestigungsvorrichtung
bereitzustellen, mit der ein schneller Wechsel der Spritzapparatur
auf einfache und sichere Weise ermöglicht wird, wobei beim Entfernen
der Spritzapparatur mindestens die Zufuhr eines Mediums automatisch
unterbrochen wird.
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Diese
Aufgabe wird mit einer Wechsel- und Befestigungsvorrichtung gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Sperr- und Betätigungselement
vorzusehen ist, das zwei Funktionen erfüllt. Zum einen muss das Sperr-
und Betätigungselement
das Befestigungselement in seiner Verriegelungsstellung sperren,
so dass ein unbeabsichtigtes Lösen
des Befestigungselementes und somit ein Lösen des Spritzapparates verhindert
wird. Zum anderen muss das Sperr- und Betätigungselement beim Entsperren
auch gleichzeitig dafür
sorgen, dass die Zufuhr des Fluids, insbesondere die Materialzufuhr,
unterbrochen wird. Durch die Verknüpfung eines Verschlussorgans,
z. B. im Materialkanal, mit dem Befestigungselement über ein gemeinsames
Bauteil, nämlich über das
Sperr- und Betätigungselement
wird sichergestellt, dass vor der Abnahme des Spritzapparates zwingend
eine Unterbrechung der Zufuhr des Fluids erfolgt.
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Durch
die Wechsel- und Befestigungsvorrichtung werden in der Regel verschiedene
Fluide, wie z. B. auch Steuerluft, dem Spritzapparat zugeführt. Auch
in diesen entsprechenden Kanälen
oder Leitungen können
ebenfalls Verschlussorgane angeordnet sein, die über das Sperr- und Betätigungselement
betätigt
werden können.
Da jedoch der ungewollte Austritt des zu versprühenden Materials, wie z. B.
Farbe oder Lack, den größten Schaden
anrichtet, ist vorzugsweise lediglich im Materialkanal oder in der
Materialleitung eine solche Sicherungseinrichtung vorgesehen und
mit dem Sperr- und Betätigungselement
verbunden.
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Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass der
Spritzapparat zwecks Verriegelung auf der Wechsel- und Befestigungsvorrichtung
selbst nicht bewegt werden muss. Der Spritzapparat wird lediglich
auf der Wechsel- und Befestigungsvorrichtung aufgesetzt und die
Verriegelung erfolgt mit dem bewegbaren Befestigungselement.
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Vorzugsweise
ist das Befestigungselement ein drehbar am Grundkörper gelagerter
Ring mit mindestens einem Verriegelungselement, wobei der Ring einen
sich in Umfangsrichtung erstreckenden Schlitz oder eine Randausnehmung
aufweist, durch den/die sich das Sperr- und Betäti gungselement aus dem Grundkörper nach
außen
erstreckt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist
der Ring eine Bajonettmutter.
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Der
Spritzapparat weist hierzu ebenfalls entsprechende Verriegelungselemente
auf, die mit den Verriegelungselementen des Befestigungselementes zusammenwirken.
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Vorzugsweise überragt
das Befestigungselement die erste Stirnfläche der Wechsel- und Befestigungsvorrichtung.
Dies hat den Vorteil, dass die Verriegelungselemente des Spritzapparates
durch das Befestigungselement, insbesondere durch den Ring, abgedeckt
und nicht von außen
zugänglich
sind.
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Vorzugsweise
weist der Ring an seiner Außenfläche im Randbereich
des Schlitzes oder der Randausnehmung mindestens ein Sperrmittel
auf, das mit dem Sperr- und Betätigungselement
in Sperrstellung zusammenwirkt. Das Sperrmittel in Verbindung mit
dem Sperr- und Betätigungselement
verhindert ein ungewolltes Lösen
des Befestigungselementes.
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Vorzugsweise
umfasst das Sperrmittel mindestens eine Nut oder einen Vorsprung.
Das Sperrelement rastet vorzugsweise in die Nut ein oder liegt an
dem Vorsprung an, der gemäß einer
anderen Ausführungsform
auch von dem Sperr- und Betätigungselement
umfasst werden kann.
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Vorzugsweise
ist das Sperr- und Betätigungselement
ein Drehknopf mit einem Schaft, wobei der Schaft zwei gegenüberliegende
ebene Flächen
aufweist und wobei die Schaftdicke im Bereich der ebenen Flächen < der Breite des
Schlitzes oder der Randausnehmung ist.
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Der
Ring lässt
sich nur dann drehen, wenn sich der Drehknopf in einer Position
befindet, in der der Schaft sich längs des Schlitzes oder längs der Randausnehmung
bewegen lässt.
In dieser Position des Drehknopfes liegen die beiden ebenen Flächen parallel
zum Schlitz und das Verschlussorgan befindet sich in Schließstellung,
so dass der Spritzapparat problemlos abgenommen werden kann.
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Das
Verschlussorgan ist vorzugsweise ein federbelasteter Bolzen. Durch
die Federeinrichtung wird der Verschlussbolzen vorzugsweise in Schließstellung
gehalten, so dass der Bolzen in Öffnungsstellung
nur gegen die Federkraft bewegt werden kann. Dadurch wird sichergestellt,
dass in jedem Fall eine Unterbrechung des Fluids erfolgt und dass
das Öffnen
eine gezielte Betätigung
des Sperr- und Betätigungselementes
erforderlich macht.
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Vorzugsweise
ist der Bolzen am Schaft befestigt, wobei gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Bolzen und der Schaft oder das Sperr- und Betätigungselement
einstückig
ausgebildet sind.
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Um
die Positionierung des Spritzapparates auf der ersten Stirnfläche der
Wechsel- und Befestigungsvorrichtung zu erleichtern und die optimale
Position sicherzustellen, in der die jeweiligen Kanalöffnungen
deckungsgleich übereinander
liegen, weist die erste Stirnfläche
mindestens ein erstes Arretierungsmittel auf. Ein solches Arretierungsmittel
kann beispielsweise eine Vertiefung sein.
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Vorzugsweise
ist die bewegliche Einrichtung, an die die Wechsel- und Befestigungseinrichtung
anbringbar ist, ein Roboterarm.
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Der
Spritzapparat, der auf eine solche Wechsel- und Befestigungsvorrichtung
aufgesetzt werden kann, ist dadurch gekennzeichnet, dass er einen
Sockel aufweist, der an seiner Umfangsfläche mindestens ein Verriegelungsmittel
aufweist. Vorzugsweise ist das Verriegelungsmittel ein Bajonettring.
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An
der Unterseite des Sockels ist vorzugsweise mindestens ein zweites
Arretierungsmittel vorgesehen, das beim Aufsetzen des Spritzapparates auf
die erste Stirnfläche
der Wechsel- und Befestigungsvorrichtung mit dem ersten Arretierungsmittel zusammenwirkt.
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Dieses
zweite Arretierungsmittel kann beispielsweise ein Arretierstift
sein, der in eine entsprechende Vertiefung oder Ausnehmung in der
ersten Stirnfläche
der Wechsel- und Befestigungsvorrichtung eingreift und dadurch eine
einwandfreie Positionierung gewährleistet.
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Die
Wechsel- und Befestigungsvorrichtung ermöglicht auf einfache Weise einen
schnellen Austausch des Spritzapparates, wobei zusätzlich eine
Sicherungsfunktion eingebaut ist, die die Fluidzufuhr bei Demontage
des Spritzapparates unterbricht.
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Eine
beispielhafte Ausführungsform
der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 einen
Spritzapparat und eine Wechsel- und Befestigungsvorrichtung in perspektivischer Darstellung
vor dem Zusammenbau,
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2 die
Draufsicht auf die Wechsel- und Befestigungsvorrichtung gemäß 1,
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3 einen
Schnitt längs
der Linie III-III in 4a durch Wechsel- und Befestigungsvorrichtung und
Spritzapparat im aufgesetzten Zustand gemäß 4a,
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4a,
b zwei Seitenansichten des Spritzapparates und der Wechsel- und
Befestigungsvorrichtung im zusammengesetzten aber noch nicht verriegelten
Zustand,
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5a,
b zwei Seitenansichten des Spritzapparates und der Wechsel- und
Befestigungsvorrichtung im verriegelten Zustand.
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In
der 1 ist ein Spritzapparat 1 oberhalb einer
Wechsel- und Befestigungsvorrichtung 10 dargestellt. Der
Spritzapparat 1 ist an der Unterseite mit einem zylindrischen
Sockel 2 versehen, der an seiner Umfangsfläche 3 einen
sogenannten Bajonettring 4 aufweist. Dieser Bajonettring 4 besteht
im Wesentlichen aus einem ringförmigen
Vorsprung mit in Umfangsrichtung ansteigender Klemmfläche 9.
An der Unterseite 6 des Sockels 2 steht ein Arretierstift 7 vor.
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Die
Wechsel- und Befestigungsvorrichtung 10 weist einen Grundkörper 17 und
ein am Grundkörper 17 beweglich
angeordnetes Befestigungselement 20 auf, das in der hier
gezeigten Ausführungsform
aus einer Bajonettmutter 21 besteht. Der Grundkörper besitzt
eine erste Stirnfläche 11,
die in Draufsicht in der 2 dargestellt ist, und eine
zweite Stirnfläche 12,
an der ein Anschlussstück 16 (siehe auch 3),
beispielsweise eines Roboterarms anschließbar ist. Im Grundkörper 17 sind
Fluidkanäle 13, 14 (siehe
auch 3) angeordnet, die in 1 nicht
zu sehen sind.
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Die
Bajonettmutter 21 ist benachbart zur ersten Stirnfläche 11 angeordnet
und steht gegenüber der
ersten Stirnfläche 11 vor,
so dass der Sockel 2 beim Zusammensetzen in den Innenraum
der Bajonettmutter 21 eintaucht. Die Bajonettmutter 21 besitzt einen
Schlitz 24, der einen breiten Schlitzabschnitt 24a und
einen schmalen Schlitzabschnitt 24b aufweist. Nach dem
Aufsetzen des Spritzapparates 1 wird die Bajonettmutter 21 verdreht
und mittels des Sperr- und Betätigungselementes 40,
das in der hier gezeigten Ausführungsform
ein Drehknopf 41 mit Schaft 42 ist, verriegelt.
Der Drehknopf 41 ist mit dem Verschlussorgan 30 verbunden,
wie im Zusammenhang mit der 3 erläutert wird.
Der Drehknopf 41 ist derart ausgebildet, dass er sich nur
im Abschnitt 24a, nicht aber im Abschnitt 24b drehen
lässt.
Dies wird dadurch erreicht, dass der Schaft 42 zwei ebene Flächen 43, 44 aufweist,
wodurch er durchmesserreduziert ausgebildet ist.
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Im
unteren Abschnitt weist die Wechsel- und Befestigungsvorrichtung 10 eine
Klemmeinrichtung 50 auf, mit der die Wechsel- und Befestigungsvorrichtung
beispielsweise an einer Spritzkabine befestigt werden kann.
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In
der 2 ist die Draufsicht auf die erste Stirnfläche 11 der
Wechsel- und Befestigungsvorrichtung 10 dargestellt.
In der Stirnfläche
sind Auslassöffnungen
der Kanäle 13 und 14 dargestellt.
Beispielsweise können
der Kanal 13 Material und die Kanäle 14 Steuerluft führen. Zusätzlich weist
die erste Stirnfläche 11 zwei
Vertiefungen 15 auf, die zur Arretierung und Fixierung
des Spritzapparates 1 dienen. Die Bajonettmutter 21 weist
zwei kreisbogenförmige Bünde 22 auf,
die bei der Montage des Spritzapparates mit dem Bajonettring 4 des
Sockels 2 des Spritzapparates 1 zusammenwirken.
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In
der 3 ist ein Schnitt längs der Linie III-III durch
die Anordnung gemäß 4a dargestellt.
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Der
Einfachheit halber ist lediglich der Kanal 13 dargestellt,
der sich von der zweiten Stirnfläche 12,
wo ein Anschlussstück 16 angeordnet
ist, bis zur ersten Stirnfläche 11 erstreckt.
Von dort setzt sich der Kanal 13 im Kanal 8 durch
den Sockel 2 fort und führt in
das Innere des Spritzapparats 1.
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Im
Kanal 13 ist ein Verschlussorgan 30 in Form einen
Bolzens 31 angeordnet, der sich in 3 in Schließstellung
befindet. Der Bolzen 31 weist an seiner Außenumfangsfläche eine
Dichtung 32 auf. Der Bolzen 31 ist im Grundkörper 17 in
radialer Richtung beweglich gelagert und ist rückseitig mit dem Schaft 42 des
Drehknopfes 41 verbunden. Der Bolzen 31 und damit
der Drehknopf 41 sind sowohl drehbar als auch in axialer
Richtung verschiebbar.
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Zwischen
dem Schaft 42 und dem Bolzen 31 ist eine Federeinrichtung 33 angeordnet,
die sich einerseits am Bolzen 31 und andererseits an der
Innenseite der Bajonettmutter 21 abstützt. Die Federeinrichtung besteht
aus einer Druckfeder, die so ausgelegt ist, dass sie den Bolzen 31 in
Schließstellung hält. Um in Öffnungsstellung
zu gelangen, ist der Drehknopf 41 in axialer Richtung herauszuziehen, wobei
die Federkraft der Feder 33 zu überwinden ist. Durch eine Drehung
des Drehknopfes 41 um 90° und durch
das Einrasten des Drehknopfes wird das Befestigungselement 20 gesperrt.
Durch die Feder 33 wird das Sperr- und Betätigungselement
in Sperrstellung gedrückt
und gehalten (siehe 5a, 5b).
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Der
Drehknopf 41 erstreckt sich durch den Schlitz 24 in
der Bajonettmutter 21 radial nach außen. Der Schlitz 24 ist
im Randbereich mit einem Anschlag 45 versehen, an dem an
der Innenseite die Feder 33 und an der Außenseite
der Schaft 42 des Drehknopfes 41 anliegt.
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Der
Grundkörper 17 weist
an seiner Außenumfangsfläche eine
Führungsnut 18 auf,
in die ein Führungselement 23 der
Bajonettmutter 21 eingreift. Die Bajonettmutter 21 wird
damit drehbar und unverlierbar am Grundkörper 17 gehalten.
Am oberen Ende weist die Bajonettmutter 21 die im Zusammenhang
mit der 2 beschriebenen kreisbogenförmigen Bünde 22 auf,
die den Bajonettring 4 übergreifen. Durch
Verdrehen der Bajonettmutter 21 laufen die kreisbogenförmigen Bünde 22 auf
der nach oben ansteigenden Klemmfläche 9, so dass eine
nach unten gerichtete Klemmkraft auf den Sockel 2 ausgeübt wird.
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In
den 4a und 4b sind
der Spritzapparat 1 und die Wechsel- und Befestigungsvorrichtung 10 in
Seitenansicht dargestellt. Die Bajonettmutter 21 befindet
sich in einer ersten Endposition im schmalen Schlitzabschnitt 24b,
in der der Drehknopf 41 sich am rechten Ende des Schlitzes 24 befindet. Durch
ein Verdrehen des Rings 21 in Pfeilrichtung wandert der
Drehknopf 41 längs
des Schlitzes 24, bis die in 5a gezeigte
zweite Endposition im breiten Schlitzabschnitt 24a erreicht
ist.
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In
der 4b ist zu sehen, dass sich das Verschlussorgan 30 im
Kanal 13 in Schließstellung befindet.
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In
der 5a befindet sich der Drehknopf 41 am
linken Ende des Schlitzes 24 im breiten Schlitzabschnitt 24a,
wo benachbart zum Schlitzabschnitt 24a jeweils zwei Nuten 25 vorgesehen
sind. Nur in diesem Schlitzabschnitt 24a ist der Drehknopf 41 drehbar.
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Wie
in der 5b dargestellt ist, besitzt
der Drehknopf 41 als Verriegelungselemente Vorsprünge 46,
die in die beiden Nuten 25 eingreifen und somit die Bajonettmutter 21 in
seiner Verriegelungsstellung sperren. Hierzu ist es notwendig, den
Drehknopf 41 sowohl in axialer Richtung herauszuziehen
als auch in Pfeilrichtung zu verdrehen. Aufgrund der Verbindung
mit dem Bolzen 31 wird dieser aus dem Kanal 13 in
seine Offenstellung gezogen. Erst wenn auf diese Weise die Verriegelung
der Bajonettmutter 21 erfolgt ist, ist auch die Zufuhr
des Fluids innerhalb der Wechsel- und Befestigungsvorrichtung 10 gewährleistet.
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Bei
einer Abnahme des Spritzapparates 1 ist zuvor der Drehknopf 41 in
seine Entriegelungsstellung zu bringen, was bedeutet, dass der Drehknopf zunächst noch
soweit in axialer Richtung herausgezogen werden muss, dass sich
die Verriegelungselemente 46 aus den Nuten 25 lösen. Anschließend ist der
Drehknopf um 90° zu
drehen, so dass die Flächen 43, 44 parallel
zum Schlitz 24 angeordnet wird, und in axialer Richtung
nach innen zu schieben, so dass der Bolzen 31 in Verschlussstellung
im Kanal 13 angeordnet ist.
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Das
Verdrehen ist deshalb notwendig, weil der Schaft 42 zwei
ebene Flächen 43, 44 aufweist, deren
Abstand derart gewählt
ist, dass der Schaft in den schmalen Schlitzabschnitt 24b eingreifen
kann. Erst dadurch wird es möglich,
die Bajonettmutter 21 aufzudrehen.
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- 1
- Spritzapparat
- 2
- Sockel
- 3
- Umfangsfläche
- 4
- Bajonettring
- 6
- Unterseite
- 7
- Arretierstift
- 8
- Kanal
- 9
- Klemmfläche
- 10
- Wechsel-
und Befestigungsvorrichtung
- 11
- erste
Stirnfläche
- 12
- zweite
Stirnfläche
- 13
- Kanal
- 14
- Kanal
- 15
- Vertiefung
- 16
- Anschlussstück
- 17
- Grundkörper
- 18
- Führungsnut
- 20
- Befestigungselement
- 21
- Bajonettmutter,
Ring
- 22
- kreisbogenförmiger Bund
- 23
- Führungselement
- 24
- Schlitz
- 24a
- breiter
Schlitzabschnitt
- 24b
- schmaler
Schlitzabschnitt
- 25
- Nut
- 30
- Verschlussorgan
- 31
- Bolzen
- 32
- Dichtung
- 33
- Federeinrichtung
- 40
- Sperr-
und Betätigungselement
- 41
- Drehknopf
- 42
- Schaft
- 43
- ebene
Fläche
- 44
- ebene
Fläche
- 45
- Anschlag
- 46
- Vorsprung
- 50
- Klemmeinrichtung