DE19610588B4

DE19610588B4 - Beschichtungsmaschine mit auswechselbarem Behälter

Info

Publication number: DE19610588B4
Application number: DE19610588A
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. Vetter; Michael Dipl.-Ing. Baumann; Jürgen Dipl.-Ing. Haas; Thomas Dipl.-Ing. Hezel
Original assignee: Duerr Systems AG
Current assignee: Duerr Systems AG
Priority date: 1996-03-18
Filing date: 1996-03-18
Publication date: 2010-08-05
Anticipated expiration: 2016-03-19
Also published as: DE19610588A1; EP0796664A3; EP0796664A2; ES2159373T3; DE59703985D1; EP0796664B1

Abstract

Mehrachsige Beschichtungsmaschine mit
a) einem bewegbaren Arm (1),
b) einem auswechselbar montierten Behälter (8) für das zu versprühende Beschichtungsmaterial,
c) einer Sprühvorrichtung (35), die an dem Arm (1) angeordnet ist und im Betrieb mit dem Behälter (8) verbunden ist,
d) einer auf der Seite des Arms (1) befindlichen Öffnung (6),
dadurch gekennzeichnet,
e) dass der auswechselbare Behälter (8) im Inneren des Arms (1) angeordnet ist,
f) dass der auswechselbare Behälter (8) durch die Öffnung (6) des Arms (1) von außen ergreifbar und entnehmbar ist,
g) dass der Behälter (8) als Dosierzylinder ausgebildet ist,
h) dass in dem Behälter (8) ein Kolben (14) verschiebbar ist,
i) dass an dem Kolben (14) eine Kolbenstange (18) angreift,
j) dass die Kolbenstange (18) zur Entleerung des Behälters (8) von einem in die Beschichtungsmaschine eingebauten Motor (22) angetrieben wird,
k) dass die Kolbenstange...

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrachsige Beschichtungsmaschine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 insbesondere einen Lackierroboter.
Bei einem aus der EP 0 274 322 A1 bekannten Lackierroboter dieser Art wird der auswechselbare Behälter zum Befüllen vom Lackierroboter selbst an an der Wand der Sprühkabine vorgesehene Zapfstellen angekoppelt und von dort nach dem Befüllen wieder abgeholt. Damit der Behälter, dessen Ein- und Auslassöffnungen sich in seiner zylindrischen Seitenwand befinden, vom Roboter ohne zu grosse Schwierigkeiten an die Ventilöffnungen der Zapfstellen angeschossen werden kann, muss er an der Aussenseite des Handgelenks des Roboters oder wenigstens eines Bewegungsgliedes angeordnet sein, das relativ zu dem üblicherweise nur zur groben Positionierung dienenden Roboterarm bewegbar ist. Der automatische Ankoppelvorgang ist dennoch nicht einfach, und es ergibt sich relativ hoher Steueraufwand für die zum Ankoppeln notwendigen Roboterbewegungen. Ferner kann durch den Behälter das dynamische Bewegungsverhalten des Roboters im Handgelenkbereich beeinträchtigt werden. Ausserdem ergeben sich Isolationsprobleme bei elektrostatischen Sprühvorrichtungen, insbesondere bei Verwendung der leitfähigen Wasserlacke. Weiterhin ist beim Beschichtungsbetrieb nur ein Entleeren des Behälters durch Druckluft vorgesehen, mit der ein Kolben oder eine Membran im Behälter betätigt werden kann, nicht aber eine in manchen Fällen gewünschte mechanische Dosiersteuerung.
Aus DE 89 06 341 U1 ist ein Lackierroboter bekannt, bei dem an einem Roboterarm in der Nähe der Roboterhand mittels einer Schnellspanneinrichtung außen ein auswechselbarer Beschichtungsmittelbehälter montiert ist. Die Schnellspanneinrichtung ermöglicht hierbei ein schnelles und einfaches Auswechseln des Beschichtungsmittelbehälters.
Aus WO 94/22590 A1 ist eine herkömmliche Beschichtungsmittelanlage bekannt, bei dem der Beschichtungsmittelbehälter in herkömmlicher Weise innerhalb eines Roboterarms angeordnet ist.
Schließlich sind aus DE 82 13 103 U1 und US 4 098 436 A Abgabevorrichtungen für Sprühdosen bekannt.
Ziel der Erfindung ist eine Beschichtungsmaschine, deren auswechselbarer Behälter einfach und mit geringem Steueraufwand an die Ventileinheit der Sprühvorrichtung angekuppelt werden kann und ausserdem das dynamische Bewegungsverhalten der Maschine nicht beeinträchtigt.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Maschine gelöst.
Die hier beschriebene Maschine soll den Behälter nicht selbst in die Befüllposition bringen, sondern zum Auswechseln des Behälters wird lediglich der Arm der Maschine in eine Position gebracht, in der eine zweckmäßige Handhabungsvorrichtung, die insbesondere eine Linearbewegung senkrecht zu der Armöffnung ausführt, den Behälter einsetzen und entnehmen kann. Beim Einsetzen des Behälters mit dieser Handhabungsvorrichtung kann er sehr einfach an die ebenfalls im Inneren des Armes vorgesehene Ventileinheit der Sprühvorrichtung angeschlossen und beim Entnehmen von ihr getrennt werden. Auch alle zu der Sprühvorrichtung führenden Versorgungs- und Steuerleitungen können im Inneren der bewegbaren Glieder der Maschine verlaufen.
Im Betrieb muß der Behälter nur die Armbewegungen der Maschine mitmachen, nicht aber die zusätzlichen Achsenbewegungen der Sprühvorrichtung. Ferner ist der Behälter im Arminneren gut isolierbar, wenn er bei elektrostatischem Beschichtungsbetrieb mit leitfähigem Material auf Hochspannung gelegt wird. Gute Isoliermöglichkeiten ergeben sich vor allem dann, wenn der Arm der Maschine über eine zur Isolierung der Sprühvorrichtung und des Behälters von geerdeten Teilen der Maschine ausreichende Länge aus isolierendem Werkstoff besteht.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein als Dosierzylinder mit einem verschiebbaren Kolben ausgebildeter Behälter im Inneren des Armes sehr einfach an einen elektromechanischen Steuerantrieb zum dosierten Entleeren des Behälters angekuppelt werden kann. Insbesondere kann eine beim Entnehmen des Behälters in der Maschine verbleibende und an den eingesetzten Behälter ankuppelbare Kolbenstange von einem ebenfalls in die Maschine eingebauten elektrischen Servomotor angetrieben werden, dessen Typ den in der Maschine zum Achsenantrieb vorgesehenen Motoren entsprechen kann.
An einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen vereinfachten Längsschnitt durch den Arm eines Lackierroboters; und
2 eine schematische Darstellung des Systems zum Anschließen des auswechselbaren Behälters an die Sprühvorrichtung.
In 1 ist der Arm 1 eines Lackierroboters dargestellt. Er besteht im wesentlichen aus einem langgestreckten Gehäuse 3, das an seinem in der Zeichnung rechten Ende in nicht dargestellter Weise bewegbar gelagert ist und an seinem entgegengesetzten Ende in ebenfalls bekannter Weise weitere zusätzliche bewegbare Glieder einschließlich einer Handgelenk- oder Handachsenkonstruktion 2 trägt, an der die Sprühvorrichtung angeordnet ist. Durch das Innere der Handachsenkonstruktion 2 führen die erforderlichen Leitungen von der (in 1 nicht dargestellten) Sprühvorrichtung zu einem am Ende des Armes in dessen Gehäuse 3 fest eingebauten Ventilblock 4.
Das Gehäuse 3 des Armes 1 ist nach außen geschlossen mit Ausnahme einer auf einer Seite des Armes befindlichen Öffnung 6, die so lang und breit bemessen ist, daß ein zylindrischer Behälter 8 in seiner dargestellten Lage, in der seine eigene Längsachse zu der des Armes 1 parallel liegt, durch die Öffnung 6 in einen dort befindlichen Innenraum des Gehäuses 3 einsetzbar und nach Gebrauch wieder herausnehmbar ist. Der Behälter 8 hat in seiner dem Ventilblock 4 zugewandten Stirnfläche eine Auslaßventilöffnung 10, die beim Entleeren des Behälters mit einer dem Stirnende des Behälters zugewandten Einlaßöffnung des Ventilblocks 4 fluchtet. Die genaue Ausrichtung wird durch am Ventilblock und am Behälterende vorgesehene Zentriermittel 12 erreicht, die beim axialen Andrücken und Ankoppeln des Behälters 8 an den Ventilblock 4 miteinander in Eingriff kommen. Eine im Stirnende des Behälters 8 befindliche zweite Ventil öffnung dient zum Füllen, Entleeren und/oder Spülen des Behälters an einer von der Maschine entfernten Füllstelle. Zum Andrücken des Behälters an den Ventilblock 4 und zu seiner Arretierung ist ein pneumatischer Arretierzylinder 30 vorgesehen, dessen gegen den Behälter schiebbares Glied in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
Der Behälter 8 ist als Dosierzylinder ausgebildet. Er enthält einen im Behälter zu dessen Entleerung verschiebbaren Dosierkolben 14, der bei oder vor dem Befüllen des Behälters an der entfernten Befüllstelle durch einen selbsttätig gesteuerten elektromechanischen Antriebsmechanismus in eine Position gestellt werden kann, in der er ein vorbestimmtes Füllvolumen für das durch eine der Ventilöffnungen 10 eingefüllte Beschichtungsmaterial definiert. Bei dem dargestellten Beispiel ist dies das gesamte Behältervolumen, doch kann in anderen Fällen ein Volumen eingestellt werden, das einschließlich einer notwendigen Reserve gerade für einen vorbestimmten Beschichtungsvorgang ausreicht. Bei vollständiger Entleerung liegt der Dosierkolben 14 an der Innenwand des Stirnendes des Behälters 8 an, wie bei 14' dargestellt ist.
Zum dosierten Entleeren des Behälters 8 greift durch eine im rückwärtigen Behälterende vorgesehene Öffnung 16 eine im Gehäuse 3 längs dessen Längsachse verschiebbar gelagerte Kolbenstange 18 an dem Dosierkolben 14 an, die nicht ständig mit ihm verbunden ist, sondern beim Auswechseln des Behälters im Gehäuse 3 verbleibt. Die Kolbenstange 18 wird ihrerseits von einem in einem erweiterten Gehäuseteil 20 untergebrachten elektrischen Servomotor 22 über eine Kupplung 23, ein Riemen- oder Zahngetriebe 24, eine bei 25 geführte Spindelmutter 26 und eine bei 27 gelagerte Spindel 28 angetrieben. Zur genauen Steuerung der dosierten Entleerung des Behälters 8 sind ein Absolutwertgeber für den Servomotor 22 und ein induktiver Drehzahlmesser 29 vorhanden. An seinem rückwärtigen Ende ist das Gehäuseteil 20 durch einen Deckel 21 verschlossen.
An ihrem dem Behälter 8 zugewandten Ende ist die Kolbenstange 18 in dem zum Arretieren des Behälters dienenden pneumatischen Arretierzylinder 30 gelagert. In der Stirnfläche der Kolbenstange 18 sitzt ein pneumatischer Anschlagsensor 32, der ein pneumatisches Signal erzeugt, wenn die Kolbenstange 18 gegen den Dosierkolben 14 stößt.
Die hier beschriebene Beschichtungsmaschine kann an sich mit jeder beliebigen Sprühvorrichtung arbeiten. Wenn aber eine elektrostatische Sprühvorrichtung insbesondere zum Versprühen von elektrisch leitendem Beschichtungsmaterial vorgesehen ist, das den Ventilblock 4 und den zweckmäßig aus druckfestem Metall bestehenden Behälter 8 auf Hochspannungspotential legen kann, muß für ausreichende elektrische Isolierung zu den üblicherweise geerdeten metallischen Teilen der Maschine gesorgt werden. Beispielsweise kann das sich erweiternde Gehäuseteil 20 aus Aluminium bestehen. Das Gehäuse 3 des dargestellten Roboterarms 1 besteht deshalb vom Ventilblock 4 bis zu dem Gehäuseteil 20 aus einem mechanisch stabilen Kunststoff oder sonstigen Isolierwerkstoff. Die Länge des isolierenden Gehäuses 3 ist so bemessen, daß sich die erforderliche Isolierstrecke 33 zwischen dem rückwärtigen Ende des zweckmäßig metallischen Arretierzylinders 30 und dem metallischen Gehäuseteil 20 ergibt. Die Kolbenstange 18 besteht ebenfalls aus Isolierwerkstoff.
In 2 ist schematisch das Versorgungssystem einer elektrostatischen Sprühvorrichtung 35 dargestellt, die beispielsweise ein Rotationszerstäuber bekannter Art sein kann und das Beschichtungsmaterial aus dem im Roboterarm montierten Behälter 8 gemäß 1 versprühen soll. Das Hauptnadelventil der Sprühvorrichtung 35 steht bei eingesetztem und angekoppelten Behälter 8 über eine Leitung HN und ein in dem Steuerventilblock 4 enthaltenes Farbventil F mit der Einlaßöffnung 37 des Ventilblocks und folglich der Ventilöffnung 10 des Behälters 8 in Verbindung. Ferner führt eine Spülmittelleitung V, von der eine zum Kurzspülen der Zerstäuberglocke unter Umgehung der Haupt nadelleitung HN dienende Leitung KS in die Sprühvorrichtung 35 abgezweigt ist, in den Ventilblock 4. In der Leitung V gelangt das aus Verdünner bestehende Spülmittel bei Bedarf und insbesondere bei einem Farbwechsel in die Leitung HN und zur Sprühvorrichtung. Durch eine weitere in den Ventilblock 4 führende Leitung PL gelangt Druckluft in den Ventilblock und durch die Leitung HN zur Sprühvorrichtung 35. Schliesslich ist noch eine ebenfalls an den Ventilblock 4 und parallel hierzu an die Sprühvorrichtung 35 angeschlossene Leitung RF vorhanden, durch die insbesondere beim Farbwechsel nicht versprühtes Beschichtungsmaterial und Spülmittel aus den anderen Leitungen, dem Steuerventilblock und der Sprühvorrichtung in einen Sammelbehälter S geleitet wird. Die beschriebenen Leitungen befinden sich im Inneren der bewegbaren Maschinenglieder.
Die Leitungen können beim Versprühen leitfähiger Lacke im Bereich der Sprühvorrichtung 35 und des Ventilblocks 4 auf Hochspannungspotential liegen und sind deshalb im weiteren Verlauf isolierend ausgebildet. Die Notwendigkeit einer elektrischen Isolierung entfällt, wenn statt der elektrostatischen Sprühvorrichtung beispielsweise ein Luftzerstäuber 35 an den Steuerventilblock und die Leitung RF angeschlossen wird.
Im Betrieb wird der Behälter 8 an einer von der Beschichtungsmaschine entfernten Stelle befüllt und vorzugsweise ausserhalb der üblichen Sprühkabine von einem Transportsystem zu einer Behälterwechselstelle transportiert, wo er von einer Handhabungsvorrichtung ergriffen und längs einer linearen Bewegungsbahn beispielsweise durch eine Öffnung der Kabinenwand hindurch in die Öffnung 6 des Gehäuses 3 des in 1 dargestellten Armes 1 eingesetzt werden kann. Der Behälter 8 kann beispielsweise an einer Seite mit einem Griff 38 (1) versehen sein, an dem er von einem Greifer 39 der erwähnten Handhabungsvorrichtung ergriffen wird. Das Andrücken und Ankuppeln an den Ventilblock 4 erfolgt selbsttätig. Nach Gebrauch wird der Behälter dem Arm 1 von der Handhabungsvorrichtung wieder entnommen, die zugleich einen neuen, je nach Bedarf mit derselben oder einer anderen Farbe gefüllten Behälter einsetzt, wenn es nicht zweckmäßiger ist, zum Einsetzen und Entnehmen getrennte Vorrichtungen zu verwenden.

Claims

Mehrachsige Beschichtungsmaschine mit a) einem bewegbaren Arm (1), b) einem auswechselbar montierten Behälter (8) für das zu versprühende Beschichtungsmaterial, c) einer Sprühvorrichtung (35), die an dem Arm (1) angeordnet ist und im Betrieb mit dem Behälter (8) verbunden ist, d) einer auf der Seite des Arms (1) befindlichen Öffnung (6), dadurch gekennzeichnet, e) dass der auswechselbare Behälter (8) im Inneren des Arms (1) angeordnet ist, f) dass der auswechselbare Behälter (8) durch die Öffnung (6) des Arms (1) von außen ergreifbar und entnehmbar ist, g) dass der Behälter (8) als Dosierzylinder ausgebildet ist, h) dass in dem Behälter (8) ein Kolben (14) verschiebbar ist, i) dass an dem Kolben (14) eine Kolbenstange (18) angreift, j) dass die Kolbenstange (18) zur Entleerung des Behälters (8) von einem in die Beschichtungsmaschine eingebauten Motor (22) angetrieben wird, k) dass die Kolbenstange (18) aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff besteht.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (8) im Inneren des Armes (1) an einen mit der Sprühvorrichtung (35) verbundenen Ventilblock (4) angekuppelt ist.
Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilblock (4) eine dem Stirnende des zylindrischen Behälters (8) zugewandte Einlassöffnung (37) hat, die mit einer in der Stirnfläche des Behälters (8) befindlichen Ventilöffnung (10) ausgerichtet ist.
Maschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ventilblock (4) und/oder an dem dem Ventilblock zugewandten Stirnende des Behälters (8) Zentriermittel (12) zum Ausrichten der Auslassventilöffnung (10) des Behälters mit der Einlassöffnung (37) des Ventilblocks (4) vorgesehen sind.
Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Arm (1) ein pneumatischer Arretierzylinder (30) zum Andrücken des Behälters (8) gegen den Ventilblock (4) vorgesehen ist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (22) ein elektrischer Servomotor ist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (18) in dem Arretierzylinder (30) verschiebbar gelagert ist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem dem Behälter (8) zugewand ten Ende der Kolbenstange (18) ein Anschlagsensor (32) angeordnet ist.
Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine elektrostatische Sprühvorrichtung (35), wobei der Arm (1) der Maschine wenigstens über eine zur elektrischen Isolierung der Sprühvorrichtung (35) und des Behälters (8) von geerdeten Teilen (20) der Maschine ausreichende Länge (33) aus isolierendem Werkstoff besteht.