DE102016003916A1

DE102016003916A1 - Lackierstation und zugehöriges Betriebsverfahren

Info

Publication number: DE102016003916A1
Application number: DE102016003916.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas Hezel; Sven Schweigler; Matthias Imle
Original assignee: Duerr Systems AG
Current assignee: Duerr Systems AG
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2017-10-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lackierstation, insbesondere in Form einer Lackierkabine, zur Lackierung von Karosseriebauteilen (1), insbesondere von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen (1). Die erfindungsgemäße Lackierstation umfasst mehrere Lackierroboter (11, 12) zum Lackieren der Kraftfahrzeugkarosseriebauteile (1), mehrere Haubenöffner (5, 6) und mehrere Türöffner (8, 9) zum Öffnen von Hauben (4) bzw. Türen (2, 3) der zu lackierenden Karosseriebauteile (1). Die Erfindung sieht vor, dass zumindest an einer Seite der Lackierstation die Lackierroboter (11, 12), die Haubenöffner (5, 6) und die Türöffner (8, 9) mit ihrer Roboterbasis (14, 15, 26, 27, 41, 42) in drei verschiedenen Ebenen (7, 10, 13) übereinander angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lackierstation (z. B. Lackierkabine) zur Lackierung von Karosseriebauteilen (z. B. Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen). Weiterhin umfasst die Erfindung ein zugehöriges Betriebsverfahren.
In modernen Lackieranlagen zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen werden die zu lackierenden Kraftfahrzeugkarosseriebauteile von einer Fördereinrichtung durch Lackierkabinen gefördert, in denen die Kraftfahrzeugkarosseriebauteile dann lackiert werden. Die Lackierung der Kraftfahrzeugkarosseriebauteile erfolgt in der Regel durch mehrachsige Lackierroboter, die als Applikationsgerät üblicherweise einen Rotationszerstäuber führen. Für eine Innenlackierung von Bauteiloberflächen im Inneren der Kraftfahrzeugkarosseriebauteile ist es erforderlich, die Türen und Hauben (Motorhaube, Kofferraumdeckel) zu öffnen, damit die Lackierroboter die als Applikationsgerät verwendeten Rotationszerstäuber in den Innenraum der Kraftfahrzeugkarosseriebauteile einführen können. Hierzu sind üblicherweise mehrachsige Handhabungsroboter eingesetzt, die ein Greifwerkzeug führen, um die Türen bzw. Hauben (Motorhauben, Kofferraumdeckel) zu öffnen. Die Handhabungsroboter zum Öffnen der Türen sind üblicherweise als SCA-RA-Roboter (SCARA: Selective Complicance Assembly Robot Arm) ausgebildet und werden auch als Türöffner bezeichnet. Die Handhabungsroboter zum Öffnen der Hauben sind dagegen als Knickarmroboter mit einer seriellen Kinematik ausgebildet und werden auch als Haubenöffner bezeichnet.
Aus US 7 622 158 B2 ist ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Lackierkabine bekannt. Hierbei sind die Haubenöffner und die Türöffner an einer unteren Verfahrschiene parallel zur Förderrichtung verfahrbar. Die Lackierroboter sind dagegen an einer oberen Verfahrschiene parallel zur Förderrichtung verfahrbar. Die Lackierroboter, die Haubenöffner und die Türöffner sind hierbei also in zwei unterschiedlichen Ebenen übereinander angeordnet. Nachteilig an dieser bekannten Anordnung ist jedoch die Tatsache, dass die an der oberen Verfahrschiene relativ hoch angebrachten Lackierroboter relativ schlecht in den Innenraum der Kraftfahrzeugkarosseriebauteile eingeführt werden können, wodurch die Innenlackierung erschwert wird.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine entsprechend verbesserte Lackierstation und ein entsprechendes Betriebsverfahren zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Lackierstation (z. B. Lackierkabine) und ein entsprechendes Betriebsverfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, die Lackierroboter, die Haubenöffner und die Türöffner mit ihrer Roboterbasis in drei verschiedenen Ebenen übereinander anzuordnen.
Die erfindungsgemäße Lackierstation weist zunächst in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik mehrere mehrachsige Lackierroboter auf, um die Karosseriebauteile mittels eines Applikationsgeräts (z. B. Rotationszerstäuber) zu lackieren. Derartige Lackierroboter sind aus dem Stand der Technik an sich bekannt und müssen deshalb nicht näher beschrieben werden. Lediglich beispielhaft kann an dieser Stelle das bereits eingangs zitierte Patent US 7 622 158 B2 erwähnt werden, das derartige Lackierroboter beschreibt.
Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Lackierstation in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik mehrere sogenannte Haubenöffner zum Öffnen von Hauben (z. B. Motorhauben, Kofferraumdeckel) der zu lackierenden Kraftfahrzeugkarosseriebauteile, wobei die einzelnen Haubenöffner jeweils als mehrachsiger Handhabungsroboter ausgebildet sind. Derartige Haubenöffner sind aus dem Stand der Technik ebenfalls bekannt und müssen deshalb nicht detailliert beschrieben werden. Lediglich beispielhaft kann an dieser Stelle das bereits eingangs zitierte Patent US 7 622 158 B2 erwähnt werden, das derartige Haubenöffner beschreibt.
Darüber hinaus umfasst die erfindungsgemäße Lackierstation in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik mehrere Türöffner zum Öffnen von seitlichen Türen der zu lackierenden Karosseriebauteile, wobei die einzelnen Türöffner jeweils als mehrachsiger Handhabungsroboter ausgebildet sind. Auch derartige Türöffner sind aus dem Stand der Technik an sich bekannt und müssen deshalb nicht detailliert beschrieben werden. Lediglich beispielhaft kann auch diesbezüglich auf das eingangs zitierte Patent US 7 622 158 B2 verwiesen werden, das derartige Türöffner beschreibt. Vorzugsweise sind die Türöffner jedoch als SCARA-Roboter ausgebildet, was an sich aus dem Stand der Technik ebenfalls bereits bekannt ist.
Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass sich die erfindungsgemäße Lackierstation dadurch auszeichnet, dass zumindest an einer Seite der Lackierstation die Lackierroboter, die Haubenöffner und die Türöffner mit ihrer Roboterbasis in drei verschiedenen Ebenen übereinander angeordnet sind.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Haubenöffner mit ihrer Roboterbasis alle in einer oberen Ebene angeordnet, während die Lackierroboter mit ihrer Roboterbasis alle in einer mittleren Ebene angeordnet sind, wohingegen die Türöffner mit ihrer Roboterbasis alle in einer unteren Ebene angeordnet sind.
Im Rahmen der Erfindung sind jedoch vertikale Abweichungen der Montageposition der einzelnen Roboter gegenüber der vorgegebenen jeweiligen Ebene möglich, wobei die vertikalen Abweichungen beispielsweise ±1 cm, ±2 cm, ±5 cm, ±10 cm, ±20 cm oder sogar ±40 cm ausmachen können. Es ist also nicht zwingend erforderlich, dass alle Roboter desselben Robotertyps (Lackierroboter, Haubenöffner, Türöffner) jeweils alle exakt in der derselben Ebene angeordnet sind.
Die Anbringung der Haubenöffner in der oberen Ebene ist vorteilhaft, weil die Haubenöffner dann von oben die Hauben (Motorhauben, Kofferraumdeckel) öffnen können und dabei die Lackierroboter und die Türöffner in den unteren Ebenen kaum stören.
Die Anbringung der Lackierroboter in der mittleren Ebene ist dagegen vorteilhaft, weil dadurch die Innenlackierung erleichtert wird. So können die Lackierroboter aufgrund ihrer mittleren Höhenlage die als Applikationsgerät verwendeten Rotationszerstäuber leichter in den Innenraum der Karosseriebauteile einführen.
Die Montage der Türöffner in der unteren Ebene ist dagegen vorteilhaft, weil dadurch das Öffnen der Türen erleichtert wird.
Die Verteilung der Lackierroboter, der Türöffner und der Haubenöffner auf drei verschiedene Ebenen ermöglicht also eine optimale vertikale Platzierung der einzelnen Robotertypen entsprechend ihrer jeweiligen Funktion.
Hierbei ist noch zu erwähnen, dass die drei verschiedenen Ebenen für die Montage der Lackierroboter, der Haubenöffner und der Türöffner vorzugsweise horizontal und parallel zueinander verlaufen.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Förderer vorgesehen, der die zu lackierenden Karosseriebauteile durch die Lackierstation fördert, was an sich ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Die Haubenöffner an der oberen Verfahrschiene sind dabei vorzugsweise an einer oberen Verfahrschiene parallel zu dem Förderer verfahrbar. Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass die Haubenöffner ortsfest angeordnet sind, sofern der Arbeitsraum der Haubenöffner hinreichend groß ist.
Die Lackierroboter sind dagegen bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorzugsweise ortsfest angeordnet. Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Lackierroboter an einer mittleren Verfahrschiene parallel zu dem Förderer verfahrbar sind.
Die Türöffner sind dagegen vorzugsweise an einer unteren Verfahrschiene parallel zu dem Förderer verfahrbar. Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass die Türöffner ortsfest angeordnet sind, sofern die Türöffner einen hinreichend großen Arbeitsraum aufweisen.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel zeichnet sich jedoch durch die Kombination von ortsfesten Lackierrobotern und verfahrbaren Türöffnern und Haubenöffner aus.
Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die verfahrbaren Haubenöffner die ortsfesten Lackierroboter auf derselben Seite des Förderers entlang der oberen Verfahrschiene passieren können. Dies ist vorteilhaft, da die Haubenöffner dann verfahren werden können, ohne den Betrieb der Lackierroboter zu stören.
Darüber hinaus können die verfahrbaren Türöffner vorzugsweise ebenfalls die ortsfesten Lackierroboter auf derselben Seite des Förderers entlang der unteren Verfahrschiene passieren. Auch dies ist vorteilhaft, weil die Türöffner einerseits und die Lackierroboter andererseits sich dadurch möglichst wenig stören.
Ferner können auch die verfahrbaren Türöffner und die verfahrbaren Haubenöffner auf derselben Seite des Förderers einander passieren, so dass auch diesbezüglich keine wechselseitigen Störungen auftreten.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die obere Verfahrschiene für die Haubenöffner auf Stützen montiert, während die untere Verfahrschiene an den Stützen für die obere Verfahrschiene befestigt ist. Die ortsfesten Lackierroboter sind hierbei vorzugsweise in Längsrichtung der Verfahrschienen zwischen den benachbarten Stützen angeordnet und können beispielsweise an einer seitlichen Kabinenwand einer Lackierkabine oder an einer Säule angeordnet sein. Hierbei ist zu erwähnen, dass die Lackierstation vorzugsweise eine Lackierkabine ist, die seitlich durch eine Kabinenwand begrenzt ist. Die Stützen für die Verfahrschienen und/oder die Säulen für die Lackierroboter sind hierbei vorzugsweise außerhalb der Lackierkabine angeordnet, d. h. an der Außenseite der Kabinenwand. Dadurch lässt sich das sogenannte „Clean Wall”-Konzept realisieren, d. h. eine Kabineninnenwand, die kaum Konturen aufweist und deshalb gut gereinigt werden kann.
In einer Erfindungsvariante weist die Lackierstation zwei vormontierte und jeweils einzeln transportfähige Module auf, die auf gegenüberliegenden Seiten des Förderers angeordnet sind, wobei die vormontierten Module jeweils Folgendes umfassen können:

– Die obere Verfahrschiene für die Haubenöffner,
– die Haubenöffner, die auf der oberen Verfahrschiene montiert sind,
– die untere Verfahrschiene für die Türöffner,
– die Türöffner, die auf der unteren Verfahrschiene montiert sind,
– die Säulen zur Montage der Lackierroboter,
– die auf den Säulen montierten Lackierroboter, und/oder
– die Stützen zur Halterung der beiden Verfahrschienen.

Diese Module können dann herstellerseitig vormontiert und getestet werden, wodurch der Arbeits- und Zeitaufwand für die Endmontage der Lackierstation beim Kunden deutlich verringert wird.
Die vormontierten Module müssen jedoch nicht zwangsläufig alle der vorstehend genannten Komponenten enthalten. Es ist beispielsweise auch möglich, dass die vormontierten Module nur die obere Verfahrschiene für die Haubenöffner und die daran montierten Haubenöffner umfassen. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass die vormontierten Module nur die untere Verfahrschiene für die Türöffner und die daran montierten Türöffner umfassen. Ferner können die vormontierten Module auch nur die obere Verfahrschiene, die daran montierten Haubenöffner, die untere Verfahrschiene, die daran montierten Türöffner und die Säulen umfassen.
Es wurde bereits vorstehend kurz erwähnt, dass die Haubenöffner selbst an sich in herkömmlicher Weise ausgebildet sein können. Die Haubenöffner weisen deshalb vorzugsweise zunächst eine Roboterbasis auf, die an der oberen Verfahrschiene verfahrbar montiert ist. Darüber hinaus weisen die einzelnen Haubenöffner jeweils ein drehbares Roboterglied auf, das an der verfahrbaren Roboterbasis angebracht ist, insbesondere an der Oberseite der Roboterbasis, wobei das drehbare Roboterglied relativ zu der Roboterbasis drehbar ist, insbesondere um eine senkrechte Drehachse. Weiterhin umfassen die Haubenöffner bei der erfindungsgemäßen Lackierstation einen proximalen Roboterarm, der an dem drehbaren Roboterglied angebracht ist und relativ zu dem drehbaren Roboterglied schwenkbar ist, vorzugsweise um eine waagerechte Schwenkachse. Ferner umfassen die einzelnen Haubenöffner vorzugsweise einen distalen Roboter, der schwenkbar an dem proximalen Roboterarm angebracht ist, vorzugsweise um eine horizontale Schwenkachse. Schließlich umfassen die einzelnen Haubenöffner vorzugsweise ein Handhabungswerkzeug (z. B. Greifer) zum Öffnen und Schließen der Hauben.
Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass die zu lackierenden Karosseriebauteile von einem Förderer durch die Lackierstation gefördert werden können. Hierbei besteht die Möglichkeit, dass die Haubenöffner der Lackierstation alle auf derselben Seite des Förderers angeordnet sind, so dass auf der gegenüberliegenden Seite des Förderers keine Haubenöffner erforderlich sind, sondern nur Türöffner und Lackierroboter. Hierbei sind also vorzugsweise beidseitig Türöffner und Lackierroboter vorgesehen, während die Haubenöffner nur einseitig angeordnet sind.
Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass in der Lackierstation auf jeder Seite des Förderers zwei Haubenöffner angeordnet sind, nämlich ein Motorhaubenöffner zum Öffnen einer Motorhaube der zu lackierenden Karosseriebauteile und ein Heckklappenöffner zum Öffnen einer Heckklappe (Kofferraumdeckel) der zu lackierenden Karosseriebauteile.
Ferner ist zu erwähnen, dass die Lackierroboter, die Haubenöffner und die Türöffner vorzugsweise jeweils eine serielle Roboterkinematik aufweisen, wie es auch beim Stand der Technik der Fall ist.
Die Haubenöffner haben vorzugsweise mindestens fünf oder mindestens sechs beweglich Achsen, jedoch sind auch Abwandlungen mit mehr oder weniger beweglichen Achsen möglich.
Zu den Verfahrschienen ist zu erwähnen, dass sich diese vorzugsweise in Förderrichtung über die Positionen mehrerer Lackierroboter und vorzugsweise über die gesamte Länge der Lackierstation erstrecken. Davon zu unterscheiden sind sogenannte Stummelachsen oder Kurzachsen, die sich nicht über die gesamte Länge der Lackierstation erstrecken, was jedoch im Rahmen der Erfindung ebenfalls möglich wäre.
Die einzelnen Lackierroboter haben vorzugsweise mindestens sechs oder sieben bewegliche Achsen, was an sich aus dem Stand der Technik ebenfalls bereits bekannt ist. Die einzelnen Lackierroboter weisen deshalb vorzugsweise zunächst eine ortsfeste Roboterbasis und ein erstes Roboterglied auf, das an der Roboterbasis angebracht ist und relativ zu der Roboterbasis um eine senkrechte Drehachse schwenkbar ist. Darüber hinaus umfassen die einzelnen Lackierroboter vorzugsweise ein zweites Roboterglied, das schwenkbar an dem ersten Roboterglied angebracht ist und relativ zu dem ersten Roboterglied um eine waagerechte Drehachse schwenkbar ist. Ferner verfügen die einzelnen Lackierroboter vorzugsweise über einen proximalen Roboterarm, der an dem zweiten Roboterglied angebracht ist und relativ zu dem zweiten Roboterglied um seine Längsachse drehbar ist. Darüber hinaus umfassen die einzelnen Lackierroboter vorzugsweise einen distalen Roboterarm, der schwenkbar an dem proximalen Roboterarm angebracht ist. Am Ende des distalen Roboterarms befindet sich vorzugsweise eine mehrachsige Roboterhandachse, die schließlich ein Applikationsgerät (z. B. Rotationszerstäuber) trägt.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung schaffen die ortsfesten Lackierroboter vorzugsweise eine Redundanz, so dass bei einem Ausfall eines der ortsfesten Lackierroboter ein anderer der ortsfesten Lackierroboter die Karosseriebauteile lackieren kann. Dies setzt jedoch bei ortsfesten Lackierrobotern voraus, dass die einzelnen Lackierroboter einen hinreichend großen Arbeitsraum aufweisen. Die Arbeitsräume der benachbarten Lackierroboter müssen sich hierbei räumlich überlappen, um die vorstehend erwähnte Redundanz zu ermöglichen.
Neben der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Lackierstation umfasst die Erfindung auch ein Betriebsverfahren für eine derartige Lackierstation, wobei sich die einzelnen Verfahrensschritte des Betriebsverfahrens bereits aus der vorstehenden Beschreibung der Lackierstation ergeben und deshalb nicht noch einmal beschrieben werden müssen.
In einer Betriebsweise werden die zu lackierenden Karosseriebauteile von einem Förderer im Durchlaufbetrieb ohne anzuhalten durch die Lackierstation gefördert und während der Förderbewegung ohne anzuhalten lackiert. Diese Betriebsweise ist zu unterscheiden von dem alternativ möglichen Stop-and-go-Betrieb, bei dem die zu lackierenden Karosseriebauteile zum Lackieren jeweils angehalten werden.
Bei dem Durchlaufbetrieb öffnen die Haubenöffner die Hauben der zu lackierenden Karosseriebauteile und halten diese dann offen, wobei die Haubenöffner beim Offenhalten der Hauben synchron mit den Karosseriebauteilen mitfahren, da diese im Durchlaufbetrieb nicht anhalten.
Das gleiche gilt dann auch für die Türöffner, welche die Türen der zu lackierenden Karosseriebauteile öffnen und dann offen halten, wobei die Türöffner beim Offenhalten mit dem jeweiligen Karosseriebauteil synchron mitfahren, da die Karosseriebauteile im Durchlaufbetrieb nicht anhalten.
Die Lackierroboter lackieren dann auch Innenflächen der Karosseriebauteile im Innenraum der Karosseriebauteile, während die Karosseriebauteile ohne anzuhalten durch die Lackierstation gefördert werden, wobei die Haubenöffner die Hauben und die Türöffner die Türen beim Lackieren der Innenflächen offen halten.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Lackierkabine mit Haubenöffnern, Lackierrobotern und Türöffnern sowie einer Kraftfahrzeugkarosserie,
2 die Lackierkabine aus 1 ohne die Kraftfahrzeugkarosserie, sowie
3 die Lackierkabine aus den 1 und 2 ohne die Kabinenwand.
Die Zeichnungen zeigen eine erfindungsgemäße Lackierkabine, die in einer Lackieranlage zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosserien 1 eingesetzt wird. Die einzelnen Kraftfahrzeugkarosserien 1 weisen jeweils Türen 2, 3 auf, die zum Lackieren von Bauteiloberflächen im Innenraum der Kraftfahrzeugkarosserien 1 geöffnet werden müssen, wie noch detailliert beschrieben wird. Darüber hinaus weisen die Kraftfahrzeugkarosserien 1 Motorhauben 4 und Kofferraumdeckel auf, die ebenfalls geöffnet werden müssen, um darunter befindliche Bauteiloberflächen der Kraftfahrzeugkarosserien 1 zu lackieren, wie ebenfalls noch detailliert beschrieben wird.
Die Kraftfahrzeugkarosserien 1 werden von einem nicht dargestellten Förderer in Richtung der Doppelpfeile durch die Lackierkabine gefördert, wobei die Kraftfahrzeugkarosserien 1 auf dem Förderer auf Haltegestellen ruhen, die auch als „Skids” bezeichnet werden.
Die Zeichnungen zeigen jeweils eine Perspektivansicht einer Seite der Lackierkabine. Die Lackierkabine ist jedoch weitgehend spiegelbildlich ausgebildet, so dass auf der gegenüberliegenden Seite der Lackierkabine auf der anderen Seite des Förderers eine entsprechende Anordnung vorgesehen ist.
Die Lackierkabine weist zunächst zwei Haubenöffner 5, 6 auf, die an einer oberen Verfahrschiene 7 in Richtung des Doppelpfeils verfahrbar sind, d. h. parallel zu dem Förderer, der die Kraftfahrzeugkarosserie 1 durch die Lackierkabine fördert. Die einzelnen Haubenöffner 5, 6 haben die Aufgabe, die Motorhaube 4 und den Kofferraumdeckel der Kraftfahrzeugkarosserien 1 zu öffnen, was noch detailliert beschrieben wird.
Darüber hinaus weist die Lackierkabine zwei Türöffner 8, 9 auf, die jeweils als SCARA-Roboter ausgebildet sind und die Aufgabe haben, die Türen 2, 3 der Kraftfahrzeugkarosserien 1 für eine Innenlackierung zu öffnen, was aus dem Stand der Technik an sich ebenfalls bekannt ist. Die Türöffner 8, 9 sind hierbei an einer unteren Verfahrschiene 10 in Richtung des Doppelpfeils verfahrbar, d. h. parallel zur Förderrichtung des Förderers, der die Kraftfahrzeugkarosserien 1 durch die Lackierkabine fördert. Der Aufbau und die Betriebsweise der Türöffner 8, 9 wird ebenfalls noch detailliert beschrieben.
Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Lackierkabine zwei Lackierroboter 11, 12, die in einer mittleren Ebene 13 ortsfest angeordnet sind.
Die Haubenöffner 5, 6, die Lackierroboter 11, 12 und die Türöffner 8, 9 sind bei der erfindungsgemäßen Lackierkabine also in drei unterschiedlichen Ebenen übereinander angeordnet.
So sind die Haubenöffner 5, 6 in einer oberen Ebene angeordnet, die durch die obere Verfahrachse 7 definiert wird. Diese oben liegende Anordnung der Haubenöffner 5, 6 ist vorteilhaft, weil die Haubenöffner 5, 6 dann relativ einfach die Motorhaube 4 und den Kofferraumdeckel der Kraftfahrzeugkarosserien 1 von oben öffnen können ohne den Betrieb der Lackierroboter 11, 12 zu stören.
Die Anordnung der Lackierroboter 11, 12 in der mittleren Ebene 13 ist dagegen vorteilhaft, weil dadurch die Innenlackierung der Kraftfahrzeugkarosserien 1 erleichtert wird, weil die Lackierroboter 11, 12 dann leichter durch die geöffneten Türen 2, 3 in den Innenraum der Kraftfahrzeugkarosserien 1 eingeführt werden können.
Schließlich sind die Türöffner 8, 9 in einer unteren Ebene angeordnet, die durch die untere Verfahrschiene 10 definiert wird. Diese unten liegende Anordnung der Türöffner 8, 9 ist vorteilhaft, weil dadurch das Öffnen der Türen 2, 3 der Kraftfahrzeugkarosserien 1 erleichtert wird.
Die Haubenöffner 5 bzw. 6 weisen jeweils eine Roboterbasis 14 bzw. 15 auf, die an der oberen Verfahrschiene 7 verfahrbar angebracht ist. Darüber hinaus weisen die Haubenöffner 5, 6 jeweils ein drehbares Roboterglied 16 bzw. 17 auf, das an der Oberseite der Roboterbasis 14 bzw. 15 angebracht und relativ zu der Roboterbasis 14 bzw. 15 um eine senkrechte Drehachse drehbar ist. An dem drehbaren Roboterglied 16 bzw. 17 ist ein proximaler Roboterarm 18 bzw. 19 angebracht, der relativ zu dem drehbaren Roboterglied 16 bzw. 17 um eine waagerechte Schwenkachse schwenkbar ist. Der proximale Roboterarm 18 bzw. 19 trägt einen distalen Roboterarm 20 bzw. 21, wobei der distale Roboterarm 21 beispielsweise in 1 ohne eine Abdeckung dargestellt ist. Am Ende des distalen Roboterarms 20, bzw. 21 ist eine mehrachsige Roboterhandachse 22 bzw. 23 angebracht, die schließlich ein Greifwerkzeug 24 bzw. 25 trägt, das geeignet ist, um die Motorhaube 4 bzw. den Kofferraumdeckel der Kraftfahrzeugkarosserien 1 zu öffnen.
Die Lackierroboter 11 bzw. 12 weisen jeweils eine Roboterbasis 26 bzw. 27 auf, die jeweils ortsfest angebracht ist. Hierzu weist die Lackierkabine an der Außenseite einer Kabinenwand 28 jeweils eine Montagesäule 29 bzw. 30 auf, wobei die Roboterbasis 26 bzw. 27 an der Montagesäule 29, 30 befestigt ist. Weiterhin umfassen die Lackierroboter 11, 12 jeweils ein drehbares Roboterglied 31 bzw. 32, das um eine senkrechte Drehachse relativ zu der ortsfesten Roboterbasis 26 bzw. 27 drehbar ist. Darüber hinaus umfassen die Lackierroboter 11, 12 jeweils ein drehbares Roboterglied 33 bzw. 34, das relativ zu dem drehbaren Roboterglied 31 bzw. 32 um seine Längsachse schwenkbar ist. Ferner umfassen die Lackierroboter 11, 12 jeweils einen Roboterarm 35 bzw. 36, der relativ zu dem schwenkbaren Roboterglied 33, 34 schwenkbar ist. Am Ende der Roboterarme 35 bzw. 36 ist jeweils eine Roboterhandachse 37, 38 angeordnet, die jeweils einen Rotationszerstäuber 39 bzw. 40 trägt.
Die Türöffner 8, 9 weisen jeweils eine verfahrbare Roboterbasis 41, 42, ein schwenkbares Roboterglied 43 bzw. 44, ein schwenkbares Roboterglied 45 bzw. 46 und ein Greifwerkzeug 47 bzw. 48 auf. Die Türöffner 8, 9 sind hierbei in herkömmlicher Weise als SCARA-Roboter ausgebildet.
Aus 3 ist weiterhin ersichtlich, dass die obere Verfahrschiene 7 auf drei Stützen 49, 50, 51 montiert ist, wobei die untere Verfahrschiene 10 an der Vorderseite der Stützen 49–51 montiert ist. Darüber hinaus sind auch die Montagesäulen 29, 30 für die Lackierroboter 11, 12 mit der unteren Verfahrschiene 10 verbunden.
Die gesamte Anordnung mit der oberen Verfahrschiene 7, der unteren Verfahrschiene 10, den Stützen 49–51, den Montagesäulen 29, 30, den Haubenöffnern 5, 6, den Lackierrobotern 11, 12 und den Türöffnern 8, 9 bildet also ein vormontiertes Modul, das herstellerseitig vormontiert und getestet werden kann. Dies ist vorteilhaft, weil dadurch der Arbeitsaufwand und der Zeitaufwand für die Montage und Inbetriebnahme beim Kunden deutlich verringert werden kann.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Haubenöffner 5, 6 die Lackierroboter 11, 12 in Längsrichtung passieren können. Weiterhin können auch die Türöffner 8, 9 die Lackierroboter 11, 12 in Längsrichtung passieren. Dies ist vorteilhaft, weil dann keine wechselseitigen Störungen auftreten.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls 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 und insbesondere auch ohne die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs. Beispielsweise genießt auch der Gedanke von vormontierten Modulen eigene schutzwürdige Bedeutungen und ist deshalb unabhängig von den anderen Merkmalen der Erfindung.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeugkarosserie
2, 3: Türen der Kraftfahrzeugkarosserie
4: Motorhaube der Kraftfahrzeugkarosserie
5, 6: Haubenöffner
7: Obere Verfahrschiene
8, 9: Türöffner
10: Untere Verfahrschiene
11, 12: Lackierroboter
13: Mittlere Ebene
14, 15: Roboterbasis der Haubenöffner
16, 17: Drehbares Roboterglied der Haubenöffner
18, 19: Proximaler Roboterarm der Haubenöffner
20, 21: Distaler Roboterarm der Haubenöffner
22, 23: Roboterhandachse der Haubenöffner
24, 25: Greifwerkzeug der Haubenöffner
26, 27: Roboterbasis der Lackierroboter
28: Kabinenwand
29, 30: Montagesäule für Lackierroboter
31, 32: Drehbares Roboterglied der Lackierroboter
33, 34: Schwenkbares Roboterglied der Lackierroboter
35, 36: Roboterarm der Lackierroboter
37, 38: Roboterhandachse der Lackierroboter
39, 40: Rotationszerstäuber der Lackierroboter
41, 42: Roboterbasis der Türöffner
43, 44: Drehbares Roboterglied der Türöffner
45, 46: Drehbares Roboterglied der Türöffner
47, 48: Greifwerkzeug der Türöffner
49–51: Stützen für obere Verfahrschiene

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7622158 B2 [0003, 0007, 0008, 0009]

Claims

Lackierstation, insbesondere in Form einer Lackierkabine, zur Lackierung von Karosseriebauteilen (1), insbesondere von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen (1), mit a) mehreren mehrachsigen Lackierrobotern (11, 12) zur Lackierung der Karosseriebauteile (1) mittels eines Applikationsgeräts (39, 40), insbesondere mittels eines Rotationszerstäubers (39, 40), b) mehreren Haubenöffnern (5, 6) zum Öffnen von Hauben (4) der zu lackierenden Karosseriebauteile (1), wobei die einzelnen Haubenöffner (5, 6) jeweils als mehrachsiger Handhabungsroboter ausgebildet sind, und c) mehreren Türöffnern (8, 9) zum Öffnen von seitlichen Türen (2, 3) der zu lackierenden Karosseriebauteile (1), wobei die einzelnen Türöffner (8, 9) jeweils als mehrachsiger Handhabungsroboter ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, d) dass zumindest an einer Seite der Lackierstation die Lackierroboter (11, 12), die Haubenöffner (5, 6) und die Türöffner (8, 9) mit ihrer Roboterbasis (14, 15, 26, 27, 41, 42) in drei verschiedenen Ebenen (7, 10, 13) übereinander angeordnet sind.
Lackierstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an einer Seite der Lackierstation a) die Haubenöffner (5, 6) mit ihrer Roboterbasis (14, 15) alle in einer oberen Ebene (7) angeordnet sind, b) die Lackierroboter (11, 12) mit ihrer Roboterbasis (26, 27) alle in einer mittleren Ebene (13) angeordnet sind, und c) die Türöffner (8, 9) mit ihrer Roboterbasis (41, 42) alle in einer unteren Ebene (10) angeordnet sind.
Lackierstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass ein Förderer vorgesehen ist, der die zu lackierenden Karosseriebauteile (1) durch die Lackierstation fördert, b) dass die Haubenöffner (5, 6) an einer oberen Verfahrschiene (7) parallel zu dem Förderer verfahrbar sind, c) dass die Lackierroboter (11, 12) ortsfest angeordnet sind, und d) dass die Türöffner (8, 9) an einer unteren Verfahrschiene (10) parallel zu dem Förderer verfahrbar sind.
Lackierstation nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, a) dass die verfahrbaren Haubenöffner (5, 6) die ortsfesten Lackierroboter (11, 12) auf derselben Seite des Förderers entlang der oberen Verfahrschiene (7) passieren können, und/oder b) dass die verfahrbaren Türöffner (8, 9) die ortsfesten Lackierroboter (11, 12) auf derselben Seite des Förderers entlang der unteren Verfahrschiene (10) passieren können, und/oder c) dass die verfahrbaren Türöffner (8, 9) und die verfahrbaren Haubenöffner (5, 6) auf derselben Seite des Förderers einander passieren können.
Lackierstation nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, a) dass die obere Verfahrschiene (7) auf Stützen (49, 50, 51) montiert ist, b) dass die untere Verfahrschiene (10) an den Stützen (49, 50, 51) für die obere Verfahrschiene (7) befestigt ist, und/oder c) dass die ortsfesten Lackierroboter (11, 12) in Längsrichtung der Verfahrschienen (7, 10) zwischen den benachbarten Stützen (49, 50, 51) angeordnet sind, insbesondere an einer seitlichen Kabinenwand (28) einer Lackierkabine oder an einer Säule (29, 30), und/oder d) dass die Lackierstation eine Lackierkabine ist, die seitlich durch eine Kabinenwand (28) begrenzt ist, und/oder e) dass die Stützen (49, 50, 51) und/oder die Säulen (29, 30) für die Lackierroboter (11, 12) außerhalb der Lackierkabine angeordnet sind.
Lackierstation nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lackierstation zwei vormontierte und jeweils einzeln transportfähige Module aufweist, die auf gegenüber liegenden Seiten des Förderers angeordnet sind, wobei die vormontierten Module jeweils folgendes umfassen: a) die obere Verfahrschiene (7), b) die Haubenöffner (5, 6), die auf der oberen Verfahrschiene (7) montiert sind, c) die untere Verfahrschiene (10), d) die Türöffner (8, 9), die auf der unteren Verfahrschiene (10) montiert sind, e) die Säulen (49, 50, 51) zur Montage der Lackierroboter (11, 12), f) die auf den Säulen (49, 50, 51) montierten Lackierroboter (11, 12), und g) die Stützen (29, 30) zur Halterung der beiden Verfahrschienen (7, 10).
Lackierstation nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Haubenöffner (5, 6) an der oberen Verfahrschiene jeweils folgendes aufweisen: a) eine Roboterbasis (14, 15), die an der oberen Verfahrschiene verfahrbar montiert ist, b) ein drehbares Roboterglied (16, 17), das an der verfahrbaren Roboterbasis (14, 15) angebracht ist, insbesondere an der Oberseite der Roboterbasis (14, 15), und relativ zu der Roboterbasis (14, 15) um eine senkrechte Drehachse schwenkbar ist, c) einen proximalen Roboterarm (18, 19), der an dem drehbaren Roboterglied (16, 17) angebracht ist und relativ zu dem drehbaren Roboterglied (16, 17) um eine waagerechte Schwenkachse schwenkbar ist, d) einen distalen Roboterarm (20, 21), der schwenkbar an dem proximalen Roboterarm (18, 19) angebracht ist, e) eine Roboterhandachse (22, 23) am Ende des distalen Roboterarms (20, 21), und/oder f) ein Handhabungswerkzeug (24, 25) an der Roboterhandachse (22, 23) zum Öffnen und Schließen der Hauben (4).
Lackierstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass die zu lackierenden Karosseriebauteile (1) von einem Förderer durch die Lackierstation gefördert werden, und b) dass die Haubenöffner (5, 6) der Lackierstation alle auf derselben Seite des Förderers angeordnet sind, so dass auf der gegenüber liegenden Seite des Förderers keine Haubenöffner (5, 6) vorgesehen sind, sondern nur Türöffner (8, 9) und Lackierroboter (11, 12), oder c) dass in der Lackierstation auf jeder Seite des Förderers zwei Haubenöffner (5, 6) angeordnet sind, nämlich ein Motorhaubenöffner zum Öffnen einer Motorhaube der zu lackierenden Karosseriebauteile (1) und ein Heckklappenöffner zum Öffnen einer Heckklappe der zu lackierenden Karosseriebauteile (1).
Lackierstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Haubenöffner (5, 6) jeweils mindestens fünf oder mindestens sechs bewegliche Achsen aufweisen, und/oder b) dass die Türöffner (8, 9) jeweils als SCARA-Roboter ausgebildet sind, und/oder c) dass die Lackierroboter (11, 12), die Haubenöffner (5, 6) und die Türöffner (8, 9) jeweils eine serielle Roboterkinematik haben, und/oder d) dass sich die obere Verfahrschiene (7) und/oder die untere Verfahrschiene (10) in Längsrichtung über die Positionen mehrerer Lackierroboter (11, 12) erstrecken, e) dass die einzelnen Lackierroboter (11, 12) jeweils mindestens sieben bewegliche Achsen aufweisen, und/oder f) dass die einzelnen Lackierroboter (11, 12) jeweils folgendes aufweisen: f1) eine ortsfeste Roboterbasis (26, 27), f2) ein erstes Roboterglied (31, 32), das an der Roboterbasis angebracht ist und relativ zu der Roboterbasis (26, 27) um eine senkrechte Drehachse schwenkbar ist, f3) einen proximalen Roboterarm (33, 34), der an dem zweiten Roboterglied (31, 32) angebracht ist und relativ zu dem zweiten Roboterglied (31, 32) um seine Längsachse drehbar ist, f4) einen distalen Roboterarm (35, 36), der schwenkbar an dem proximalen Roboterarm (33, 34) angebracht ist, f5) eine mehrachsige Roboterhandachse (37, 38), die an dem distalen Roboterarm (35, 36) angebracht ist, und f6) das Applikationsgerät (39, 40), das an der Roboterhandachse (37, 38) angebracht ist.
Lackierstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass die ortsfesten Lackierroboter (11, 12) eine Redundanz schaffen, so dass bei einem Ausfall eines der ortsfesten Lackierroboter (11, 12) ein anderer der ortsfesten Lackierroboter (11, 12) die Karosseriebauteile (1) lackieren kann, und/oder b) dass die ortsfesten Lackierroboter (11, 12) jeweils einen Arbeitsraum haben, innerhalb dessen die Karosseriebauteile (1) lackiert werden können, wobei sich die Arbeitsräume der unmittelbar benachbarten Lackierroboter (11, 12) überlappen, um die Redundanz zu schaffen.
Betriebsverfahren für eine Lackierstation, insbesondere für eine Lackierstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den folgenden Schritten: a) Fördern von Karosseriebauteilen (1) mittels eines Förderers durch die Lackierstation, b) Öffnen und Schließen von Türen (2, 3) der Karosseriebauteile (1) durch Türöffner (8, 9), wobei die einzelnen Türöffner (8, 9) jeweils als mehrachsiger Handhabungsroboter ausgebildet sind, c) Öffnen und Schließen von Hauben (4) der Karosseriebauteile (1) durch Haubenöffner (5, 6), wobei die einzelnen Haubenöffner (5, 6) jeweils als mehrachsiger Handhabungsroboter ausgebildet sind, und d) Lackieren der Karosseriebauteile (1) durch mehrachsige Lackierroboter (11, 12), die jeweils ein Applikationsgerät (39, 40) führen, insbesondere einen Rotationszerstäuber (39, 40), dadurch gekennzeichnet, e) dass zumindest an einer Seite der Lackierstation die Lackierroboter (11, 12), die Haubenöffner (5, 6) und die Türöffner (8, 9) mit ihrer Roboterbasis in drei verschiedenen Ebenen (7, 10, 13) übereinander angeordnet sind.
Betriebsverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Haubenöffner (5, 6) entlang einer oberen Verfahrschiene (7) verfahren werden und dabei die ortsfesten Lackierroboter (11, 12) auf derselben Seite des Förderers passieren, und/oder b) dass die Türöffner (8, 9) entlang einer unteren Verfahrschiene (10) verfahren werden und dabei die ortsfesten Lackierroboter (11, 12) auf derselben Seite des Förderers passieren.
Betriebsverfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, a) dass die zu lackierenden Karosseriebauteile (1) von einem Förderer im Durchlaufbetrieb ohne anzuhalten durch die Lackierstation gefördert werden und während der Förderbewegung ohne anzuhalten lackiert werden, b) dass die Haubenöffner (5, 6) die Hauben (4) der zu lackierenden Karosseriebauteile (1) öffnen und dann offen halten, wobei die Haubenöffner (5, 6) beim offen halten mit dem Karosseriebauteil (1) synchron mitfahren, c) dass die Türöffner (8, 9) die Türen (2, 3) der zu lackierenden Karosseriebauteile (1) öffnen und dann offen halten, wobei die Türöffner (8, 9) beim offen halten mit dem Karosseriebauteil (1) synchron mitfahren, und d) dass die Lackierroboter (11, 12) Innenflächen der Karosseriebauteile (1) lackieren, während die Karosseriebauteile (1) ohne anzuhalten durch die Lackierstation gefördert werden, wobei die Haubenöffner (5, 6) die Hauben (4) und die Türöffner (8, 9) die Türen (2, 3) beim Lackieren der Innenflächen des Karosseriebauteils offen halten.