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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Fertigungseinrichtung, insbesondere
einen Montage- oder einen Spritzroboter, für die serienweise
Beschichtung, Bearbeitung oder Handhabung von Werkstücken,
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus
der
DE 10 2004
014 209 A1 ist eine gattungsgemäße Fertigungseinrichtung
bekannt, die zumindest einen Arm, der über zumindest ein
Gelenk abwinkelbare Armabschnitte aufweist besitzt. An dem freien
Ende eines äußeren Armabschnittes ist dabei ein
Werkzeug zur Bearbeitung des Werkstücks angeordnet. Zur
Versorgung des Werkzeuges mit elektrischer Energie beziehungsweise
mit Verbrauchsmaterial, ist eine Leitungsanordnung vorgesehen, welche
durch den Innenraum der Armabschnitte und durch hohle Gelenke der
die einzelnen Armabschnitte miteinander verbindenden Übergänge
geführt und durch eine Zugentlastungsvorrichtung so an
den Gelenken fixiert ist, dass sie in den Gelenken bei ihren Biegungen
längs oder in der Nähe einer Linie oder Ebene
verlaufen, bei der ihre mechanische Beanspruchung möglichst
gering ist. Hierdurch soll unabhängig von der Bewegung
des Roboterarms eine möglichst straffe Leitungsführung erreicht
werden.
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Aus
der
DE 103 04 652
A1 ist ein Roboter, insbesondere ein Lackierroboter, mit
mindestens einem beweglichen Glied bekannt, welches eine Leitungsdurchführung
aufweist, die mindestens eine Leitung aufnimmt. Dabei ist die Leitung
in der Leitungsführung mindestens teilweise spiralförmig
oder mäanderförmig angeordnet, um bei einer Änderung der
Roboterstellung eine Axialbewegung der Leitung zu ermöglichen.
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Aus
der
EP 0 144 602 A1 ist
eine Haltevorrichtung für Versorgungsleitungen an Robotern
bekannt, wobei die ein Werkzeug des Roboters versorgenden Leitungsbündel
in an den einzelnen Baugruppen des Roboters angeordneten rohrförmigen Gehäuse
gehalten und geführt sind und wobei in diesen Gehäusen
Einsätze zur Aufnahme und Halterung unterschiedlich großer
Leitungen vorgesehen sind, die den unterschiedlichen Aufgaben des
Roboters angepasst sind und darüber hinaus schnell ausgetauscht
werden können.
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Aus
der
EP 1 602 458 A1 ist
eine Roboterhandachse mit einer Schlauchführung für
einen Lackierroboter bekannt, wobei die Roboterhandachse eine Schlauchdurchführung
mit einem Schutzschlauch und einem Schlauchführungselement
aufweist. Hierdurch sollen die Schläuche in lateraler Richtung
geführt und dadurch eine Schlaufenbildung verhindert werden.
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Schließlich
ist aus der
EP 1 614
478 A1 eine Schlauchführung für einen
Lackierroboter mit mindestens einem Beschichtungsmittelschlauch
zur Durchleitung eines elektrisch aufgeladenen Beschichtungsmittels
und einer den Beschichtungsmittelschlauch umgebenden elektrischen
Isolierung bekannt. Die Isolierung weist einen separaten Isolierschlauch
aus einem elektrisch isolierenden Material auf, in welchem der Beschichtungsmittelschlauch verläuft.
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Hierdurch
soll der Beschichtungsmittelschlauch einerseits und der Isolierschlauch
andererseits auf die jeweilige technische Funktion hin optimiert
werden, ohne dass die verschiedenen Konstruktionsziele gegensätzlich
sind.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
für eine gattungsgemäße Fertigungseinrichtung
eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, welche sich
insbesondere durch geringe Wartungsintervalle auszeichnet.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand
des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, an einem Armabschnitt
eines Roboterarms eine Führungseinrichtung vorzusehen,
in welcher eine Leitungsanordnung, das heißt Schläuche für
einem Werkzeug zuzuführende Medien- und/oder elektrische
Leitungen, geführt sind, wobei die Führungseinrichtung
unabhängig von der Bewegung des Roboterarms für
eine Straffheit der einzelnen Leitungen beziehungsweise Schläuche
der Leitungsanordnung in einem Werkzeugbereich sorgt und dadurch ein
Reiben derselben, verbunden mit einer über lange Zeit hin
gesehenen Beschädigung, verhindert. Der Roboterarm ist
dabei Teil einer Fertigungseinrichtung, insbesondere eines Montage-
oder eines Spritzroboters für die serienweise Beschichtung,
Bearbeitung oder Handhabung von Werkstücken. Der Roboterarm,
allgemein auch Arm genannt, weist über zumindest ein Gelenk
abwinkelbare Armabschnitte auf, wobei an einem freien Ende eines Armabschnittes
ein dreh- und/oder verschiebebewegbares Werkzeug zur Bearbeitung
des Werkstücks angeordnet ist. Die Schläuche für
dem Werkzeug zuzuführende Medien beziehungsweise die elektrischen
Leitungen verlaufen insbesondere außen entlang des Armes,
zusammengefasst in der Leitungsanordnung, wobei die Führungseinrichtung zum
Halten beziehungsweise Straffen der Leitungsanordnung einen mit
dieser verbundenen und translatorisch bewegbaren Schlitten aufweist.
Die Leitungsanordnung weist an der dem Werkzeug zugewandten Seite
der Führungseinrichtung einen Werkzeugbereich und an der
dem Werkzeug abgewandten Seite der Führungseinrichtung
einen Kompensationsbereich auf. Die Führungseinrichtung
ist so ausgebildet, dass sie den Schlitten derart verstellt, dass
sämtliche Bewegungen des Arms und des Werkzeugs mit der Leitungsanordnung
korrekt durchführbar sind und gleichzeitig mittels einer
geeigneten Änderung der Länge der Leitungsanordnung
im Werkzeugbereich die Leitungsanordnung im Werkzeugbereich hinreichend
straff gehalten wird. Dadurch wird eine Schlaufenbildung beziehungsweise
ein Scheuern einer abknickenden Leitungsanordnung verhindert. Über
den translatorisch verstellbaren Schlitten erfolgt somit eine kontinuierliche
Längenanpassung der benötigten Länge
der Leitungsanordnung im Werkzeugbereich, wodurch eine Reduzierung
der Berührungen zwischen der Leitungsanordnung einerseits
und dem Arm und/oder dem Werkzeug andererseits erreicht werden kann.
Hierdurch verringert sich nicht nur der Abrieb an der Leitungsanordnung
sondern auch ein Schmutzeintrag in einer Produktionszelle, welcher aufgrund
des Abriebes bei Berührungen der Leitungsanordnung am Arm
bzw. am Werkzeug entsteht. Insgesamt kann durch den deutlich verringerten
bzw. vollständig vermiedenen Abrieb ein deutlich längeres
Wartungsintervall vorgesehen werden, wodurch sich die Wartungskosten
naturgemäß reduzieren lassen.
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Zweckmäßig
ist zur Verstellung des Schlittens der Führungseinrichtung
ein Kolben-/Zylinderaggregat vorgesehen, welches beispielsweise
pneumatisch betrieben ist. Ein derartiges Kolben-/Zylinderaggregat
erlaubt eine äußerst exakte Einstellung beziehungsweise
Steuerung der Schlittenbewegung und damit ein besonders exaktes
Kompensieren der durch die Bewegungen des Roboterarms bedingten und
sich ständig verändernden erforderlich Länge der
Leitungsanordnung. Insbesondere bei der Verwendung von Druckluft
als Betriebsmedium lässt sich zudem ein sehr umweltfreundliches
Betreiben des Kolben-Zylinderaggregates realisieren.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Lösung sind die Führungseinrichtung beziehungsweise
zumindest Teile davon aus Aluminium ausgebildet. Aufgrund der unter
Umständen sehr hohen Bewegungsgeschwindigkeiten eines derartigen
Roboterarms, müssen die daran befestigten Komponenten nach
Möglichkeit relativ leicht ausgebildet sein, um den Energiebedarf
des Roboters beziehungsweise der Fertigungseinrichtung möglichst
gering halten zu können. Zugleich kann durch eine sehr
leichte Ausbildung der Führungseinrichtung der Roboterarm
der Fertigungseinrichtung in seiner bisherigen Form beibehalten
werden, insbesondere muss dieser nicht aufgrund eines großen Gewichtes
der Führungseinrichtung konstruktiv verstärkt
beziehungsweise mit leistungsstärkeren Antrieben ausgerüstet
werden. Die Ausbildung von zumindest Teilen der Führungseinrichtung
aus Aluminium bietet somit eine robuste und gleichzeitig gewichtsminimierende
Lösung, welche einen Bewegungsablauf des Roboterarms nicht
oder nur unwesentlich beeinträchtigt.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche
oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei
zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine
Ansicht auf eine erfindungsgemäße Fertigungseinrichtung,
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2 eine
Detailansicht einer Führungseinrichtung an der Fertigungseinrichtung,
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3 eine
Darstellung wie in 2, jedoch aus einer anderen
Perspektive.
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Entsprechend 1 ist
eine erfindungsgemäße Fertigungseinrichtung 1 dargestellt,
welche in der Art eines Montageroboters für die serienweise Bearbeitung
oder Handhabung von nicht gezeigten Werkstücken ausgebildet
ist. Dabei soll die gemäß 1 dargestellte
Ausführungsform der Fertigungseinrichtung 1 rein
exemplarisch verstanden werden, so dass von der Erfindung insbesondere
auch Fertigungseinrichtungen 1 umfasst sein sollen, welche
als Spritzroboter für die serienweise Beschichtung von Werkstücken
dienen. Die Fertigungseinrichtung 1 weist einen Arm 2 auf,
welcher insgesamt zwei Armabschnitte 3 und 4 besitzt,
die über ein gemeinsames Gelenk 5 miteinandner
verbunden sind. Der Armabschnitt 3 ist an seinem dem Armabschnitt 4 entgegengesetzten
Ende gelenkig mit einem Fuß 6 der Fertigungseinrichtung 1 verbunden.
An seinem dem Armabschnitt 3 abgewandten Ende weist der Armabschnitt 4 gemäß der 1 ein
Werkzeug 7, hier eine Schweißzange auf, welche
in vielerlei Richtung beweglich am Armabschnitt 4 gelagert
ist.
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Ist
die Fertigungseinrichtung 1 als Spritzroboter ausgebildet,
so muss dieser extreme Bewegungen mit Umorientierungen im Handachsbereich,
das heißt im Bereich des Werkzeugs 7, ausführen
können. Bei einer Ausbildung der Fertigungseinrichtung 1 ist
das Werkzeug 7 dem gemäß als Spritzwerkzeug ausgeführt,
wobei ein Schlauch 8 vorgesehen ist, welcher dem Spritzwerkzeug
ein Spritzmedium zuführen kann. Bei einem als Schweißzange
ausgebildeten Werkzeug 7 muss dieses zusätzlich
mit elektrischer Energie zum Schweißen versorgt werden,
so dass in diesem Fall eine Leitung 8 entlang der beiden Armabschnitte 3 und 4 zum
Werkzeug 7 geführt werden muss. Insgesamt können
die Schläuche beziehungsweise elektrischen Leitungen 8 Teil
einer Leitungsanordnung 9 sein, welche mehrere Leitungen 8 beziehungsweise
Schläuche 8 umfasst. Die Leitungsanordnung 9 verläuft
dabei außen entlang des Armes 2.
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Unabhängig
von einer Stellung des Armes 2 muss dabei eine sichere/ausreichende
Versorgung des geführten Werkzeuges 7 gewährleistet
werden, so dass eine erhöhte Schlepplänge der
Leitungsanordnung 9 vorgehalten werden muss. Eine derartig erhöhte
Schlepplänge führt bei manchen Bewegungen des
Armes 2 dazu, dass die Leitungsanordnung 9 beziehungsweise
die darin enthaltenen Schläuche beziehungsweise Leitungen 8 ausknicken
und an mechanischen Teilen des Armes 2 reiben, wodurch ein nicht
zu unterschätzender Schmutzeintrag in den Produktionsprozess
stattfindet. Darüber hinaus werden durch extreme Knickbewegungen
beziehungsweise durch die Reibung der Leitungsanordnung 9 am
Arm 2 die Schläuche beziehungsweise Leitungen 8 der
Leitungsanordnung 9 mechanisch stark belastet, was verkürzte
Wartungsintervalle nach sich zieht.
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Um
eine Reibung der Leitungsanordnung 9 an den einzelnen Armabschnitten 3, 4,
das heißt am Arm 2 der Fertigungseinrichtung 1,
verbunden mit den damit einhergehenden Nachteilen vermeiden zu können,
weist die erfindungsgemäße Fertigungseinrichtung 1 zumindest
eine die Leitungsanordnung 9 haltende beziehungsweise straffende
Führungseinrichtung 10 auf, welche einen mit der
Leitungsanordnung 9 verbunden und translatorisch bewegbaren Schlitten 11 besitzt.
Dieser Schlitten 11 ist entlang des Pfeils 12 translatorisch
hin und her bewegbar, wobei der Schlitten 11 gleichzeitig
fest mit der Leitungsanordnung 9, das heißt den
Schläuchen beziehungsweise den Kabeln 8 verbunden
ist. Am gegenüberliegenden Ende der Führungseinrichtung 10 weist
diese eine Führungsöffnung 13 auf, durch
welche die Leitungsanordnung 9 geführt ist. Die
Leitungsanordnung 9 weist an der dem Werkzeug 7 zugewandten
Seite der Führungseinrichtung 10 einen Werkzeugbereich 17 und
an der dem Werkzeug 7 abgewandten Seite der Führungseinrichtung 10 einen Kompensationsbereich 16 auf.
Die Führungseinrichtung 10 ist so ausgebildet,
dass sie den Schlitten 11 derart verstellt, dass sämtliche
Bewegungen des Arms 2 und des Werkzeugs 7 mit
der Leitungsanordnung 9 korrekt durchführbar sind
und gleichzeitig mittels einer geeigneten Änderung der
Länge der Leitungsanordnung 9 im Werkzeugbereich 17 die
Leitungsanordnung 9 im Werkzeugbereich 17 hinreichend
straff gehalten wird.
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Zum
translatorischen Verstellen des Schlittens 11 ist eine
Verstelleinrichtung 14 vorgesehen, welche beispielsweise
als Kolben-Zylinderaggregat 15 ausgebildet ist. Ein derartiges
Kolben-Zylinderaggregat 15 kann dabei beispielsweise pneumatisch betrieben
sein. Von großem Vorteil ist dabei, dass die Verstellbewegung
des Schlittens 11 mittels des Kolben-Zylinderaggregates 15 äußerst
exakt erfolgt, so dass die sich ständig ändernde
Schlepplänge der Leitungsanordnung 9 im Werkzeugbereich 17,
hervorgerufen durch die unterschiedlichen Bewegungen des Armes 2 bzw.
des Werkzeugs 7 der Fertigungseinrichtung 1, problemlos
kompensiert werden können. Hierdurch lässt sich
eine reibungsarme Bewegung der Leitungsanordnung 9 erzielen,
wodurch sich einerseits der Verschleiß der Leitungsanordnung 9 reduziert
und andererseits ein Schmutzeintrag, welcher durch die Reibung hervorgerufen
wird, verringert. Generell ist aber auch eine elektrisch betriebene
Verstelleinrichtung 14 denkbar.
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Wie
den 1 bis 3 zu entnehmen ist, ist die
Führungseinrichtung 10 am dem Werkzeug 7 zugeordneten
Armabschnitt 4 angeordnet und vorzugsweise aus Aluminium,
das heißt aus einem leichten aber dennoch festen Werkstoff
ausgebildet. Eine Ausbildung der Führungseinrichtung 10 aus
Aluminium bietet dabei den Vorteil, dass der Arm 2 beziehungsweise
einen diesen betreibende Antriebseinrichtung nicht verstärkt
werden müssen, da sich das geringe Gewicht der Führungseinrichtung 10 nicht oder
nur unwesentlich auf die Bewegungsfähigkeit des Armes 2 auswirkt.
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Prinzipiell übt
dabei die Verstelleinrichtung 14, das heißt im
Falle der 1 bis 3 das Kolben-Zylinderaggregat 15 eine
permanente Kraft auf den Schlitten 11 der Führungseinrichtung 10 aus,
so dass die Leitungsanordnung 9 im Werkzeugbereich 17 stets
unter einer vordefinierten Vorspannung gehalten werden kann. Üblicherweise
ist auch eine nicht dargestellte Ventileinrichtung vorgesehen, über welche
eine Vorspannkraft und/oder eine Rückfederkraft des Schlittens 11 manuell
oder automatisch einstellbar ist.
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Durch
die erfindungsgemäße Führungseinrichtung 10 erfolgt
somit eine kontinuierliche Längenanpassung der benötigten
Länge der Leitungsanordnung 9 im Werkzeugbereich 17,
was zu einer Reduzierung der Berührungen zwischen der Leitungsanordnung 9 und
dem Arm 2 der Fertigungseinrichtung 1 bzw. dem
Werkzeug 7 führt und damit zu einem geringeren
Verschleiß. Insbesondere werden auch die mechanischen Belastungen
der Leitungsanordnung 9 reduziert, da diese nicht wie bisher üblich stark
abgeknickt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004014209
A1 [0002]
- - DE 10304652 A1 [0003]
- - EP 0144602 A1 [0004]
- - EP 1602458 A1 [0005]
- - EP 1614478 A1 [0006]