專利名稱：將包括至少一個(gè)涂料噴涂器的組件安裝在機(jī)器人活動(dòng)部件上的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來將包括至少一個(gè)涂料噴涂器的組件安裝在機(jī)器人活動(dòng)部件上的方法和裝置。
自動(dòng)涂料噴涂設(shè)備必須具有相當(dāng)大的靈活性以最大限度地減少相關(guān)的投資。目前已有多種不同類型的涂料噴涂器，如旋轉(zhuǎn)噴涂器、氣動(dòng)噴涂器和電-氣動(dòng)噴涂器。另一方面，噴嘴，可能有的碗狀件(噴碗)和可能有的充電系統(tǒng)必須根據(jù)涂料的種類適配，涂料可以是底漆、清漆、金屬漆、溶劑漆或水溶漆。
在已知的設(shè)備中，通常只配備一種所要使用的噴涂器。例如在用來涂覆汽車車身的設(shè)備中，常給噴漆間裝備一種噴涂器，它基本上用于噴漆間的整個(gè)壽命期?？梢栽O(shè)想使用不同的噴漆間，使各具一種專用于某種用途的噴涂器，但這將涉及相當(dāng)大的投資，經(jīng)濟(jì)上可能不劃算。
本發(fā)明的一個(gè)特定目的就是要克服這些缺點(diǎn)，為此提出一種能可靠而快速地將一組件安裝到一機(jī)器人上的方法和裝置，使在操作時(shí)噴涂器的類型能適應(yīng)所需的那種用途及/或所要噴涂的那種涂料。
為此，本發(fā)明涉及一種用來將包括至少一個(gè)噴涂器的組件安裝到機(jī)器人活動(dòng)部件上的方法，其特征在于包括-將一個(gè)固定在活動(dòng)部件上的支座接合到連接在所說組件上的一個(gè)環(huán)內(nèi)；-相對(duì)于這個(gè)支座轉(zhuǎn)動(dòng)這個(gè)環(huán)，使設(shè)在所說環(huán)的周邊上的第一凸部與設(shè)在所說支座的周邊上的第二凸部相對(duì)；和-沿著這個(gè)組件的方向移動(dòng)一個(gè)連接在這個(gè)活動(dòng)部件上的支承板，一直到這個(gè)板將一支承作用施加在該組件上，于是這個(gè)支承作用被傳送到環(huán)上，結(jié)果就可使第一和第二凸部互相接合。
由于本發(fā)明，環(huán)和支座一起構(gòu)成一個(gè)通過轉(zhuǎn)動(dòng)而鎖緊的系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)類似于卡口連接系統(tǒng)或所謂“四分之一”轉(zhuǎn)系統(tǒng)，雖然該環(huán)相對(duì)于支座的轉(zhuǎn)動(dòng)角度不一定必需90°。支承板的移動(dòng)使該環(huán)和支座產(chǎn)生的組合能夠固定并可確保在機(jī)器人和所述組件之間的界面上制出的流體的及/或電氣的連接緊密。本發(fā)明的方法引用的只是環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)和支承板的可以是平移的縱線移動(dòng)。這些運(yùn)動(dòng)在機(jī)械上都是簡單的，適宜特別快地實(shí)行，結(jié)果組件的安裝和拆卸可達(dá)到與汽車工業(yè)的生產(chǎn)率協(xié)調(diào)。
按照本發(fā)明的一個(gè)有效的方面，支承板的移動(dòng)是將加壓的空氣供到支座和支承板之間的封閉體積(空間)內(nèi)得到的。這種活塞移動(dòng)的控制模式使得能夠得到相當(dāng)快的運(yùn)動(dòng)和支承板對(duì)組件的強(qiáng)力支承。這樣，凸部間的相互接合力就取決于供應(yīng)給這個(gè)封閉體積的壓力。
本發(fā)明還涉及一種實(shí)施上述方法的裝置，更具體地說，涉及的裝置包括-一個(gè)連接到組件上的環(huán)，在其周邊上設(shè)有第一凸部；-一個(gè)固定在活動(dòng)部件上的支座，在其周邊上設(shè)有第二凸部；-一個(gè)被活動(dòng)部件支承的支承板，它適宜在一個(gè)基本上行于支座中心軸線的方向上相對(duì)于支座而移動(dòng)。
-當(dāng)該環(huán)環(huán)繞支座時(shí)，第一和第二凸部適宜互相接合，支承板適宜將對(duì)這兩個(gè)凸部的鎖緊作用施加在組件上。
按照本發(fā)明其他一些有利方面，第一和第二凸部分別具有在該環(huán)的內(nèi)部徑向表面上和在支座的外部徑向表面上制出的柱銷，當(dāng)環(huán)被設(shè)置在支座的周圍時(shí)這些柱銷適宜被對(duì)準(zhǔn)。在該情況下預(yù)定要相互對(duì)接的柱銷表面被有利地設(shè)有各自的定中心裝置，這些定中心裝置可以包括設(shè)在其中一個(gè)柱銷的一個(gè)表面上的凹部，用來接納在另一個(gè)柱銷的相應(yīng)表面上制出的突出元件。
-支承板具有多個(gè)孔眼用來通過供應(yīng)給噴涂器的流體，這些孔眼適宜與組件內(nèi)的相應(yīng)孔眼時(shí)準(zhǔn)；及/或一個(gè)電氣連接器，該連接器適宜與設(shè)在組件上的電氣連接器配合，以便將電流供應(yīng)給噴涂器。由于支承板的活動(dòng)性質(zhì)，在支承板和組件的多個(gè)孔眼之間可以得到滿意的密封，同時(shí)由連接器實(shí)現(xiàn)的電連接是可靠的并被保護(hù)起來免受環(huán)境的影響。
-支承板還設(shè)有一個(gè)孔，用來通過裝在組件內(nèi)的儲(chǔ)罐的活塞的控制桿以將涂料供給噴涂器。
-在支座和支承板之間形成一個(gè)封閉體積，這個(gè)封閉體積適宜被有選擇地連接到加壓空氣源上，在這體積內(nèi)的壓力值使得支承板的移動(dòng)能被控制。
-所述環(huán)上設(shè)有多個(gè)凸部，這些凸部適宜與屬于清洗/填充組件操作臺(tái)(工位)的操縱環(huán)上所設(shè)的、具有相應(yīng)形狀的凸部配合，借以控制這個(gè)環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
下面接合附圖以只是舉例的方式就用來將組件安裝到機(jī)器人的活動(dòng)部件上的裝置及其實(shí)施方法進(jìn)行說明，閱后當(dāng)可較容易地理解本發(fā)明并看到其中較清楚地顯示的其他一些優(yōu)點(diǎn)。


圖1概略地示出操作時(shí)的一個(gè)用于噴涂涂料的設(shè)備。
圖2為圖1中設(shè)備的清洗/填充操作臺(tái)的部件的部分透視圖，其中有些部件已被剖開。
圖3為圖1中設(shè)備的機(jī)器人的臂端和一個(gè)要被安裝到這個(gè)機(jī)器人上的組件的分解透視圖。
圖4為在裝配過程中通過圖2中元件的剖面圖。
圖5為與圖4相似之圖，其中元件已被裝配。
現(xiàn)在參閱圖1，其中一個(gè)自動(dòng)機(jī)或機(jī)器人1被設(shè)在一條傳送帶2的附近，該帶運(yùn)送要被涂覆的物件，在本例中為汽車車身3，機(jī)器人屬于多軸型并具有一個(gè)底盤4，后者可在平行于傳送方向X-X′延伸的軌道5上運(yùn)動(dòng)。有一被底盤4支承的臂6具有多個(gè)互相鉸接的臂段6a、6b、6c。底盤4也由部件4a和4b繞一條基本垂直的軸線Z-Z′互相鉸接構(gòu)成。臂6的臂段6c支承著組件7，而在組件7內(nèi)設(shè)有一個(gè)涂料儲(chǔ)罐8和一個(gè)噴涂器9。噴涂器9屬于靜電旋轉(zhuǎn)型，其上裝有一個(gè)碗狀件9a預(yù)定將被噴涂器9內(nèi)成為一體的空氣渦輪以高速驅(qū)動(dòng)。當(dāng)車身3就位或在機(jī)器人1的高度上前進(jìn)時(shí)，組件7被設(shè)置成與車身相對(duì)，開動(dòng)噴涂器9用儲(chǔ)罐8內(nèi)所含涂料噴涂車身。在儲(chǔ)罐8內(nèi)存在的涂料數(shù)量須適合要被涂覆的車身3的表面。
當(dāng)車身涂覆操作結(jié)束而第二個(gè)車身向機(jī)器人1前進(jìn)時(shí)，后者轉(zhuǎn)向噴漆間內(nèi)在其附近的清洗/填充操作臺(tái)10。
如在圖2中清楚可見，這個(gè)操作臺(tái)10設(shè)有兩個(gè)區(qū)域11和12用來接納如同組件7那樣型式的組件。更精確地說，區(qū)域11是空的，準(zhǔn)備接納組件7，而區(qū)域12含有一個(gè)相似的組件7′，該組件7同樣具有與組件7相似的儲(chǔ)罐8′和噴涂器9′。組件7和7′可交替地安裝在臂6的臂段6c上。
通過圖2中用箭頭F1代表的臂段6c的下降運(yùn)動(dòng)將組件7帶向并放入?yún)^(qū)域11內(nèi)，組件7須運(yùn)動(dòng)通過一個(gè)形成區(qū)域11進(jìn)入口11a的環(huán)13。在區(qū)域12的上部高位上設(shè)有一個(gè)類似的環(huán)14。
組件7上裝有一環(huán)20，其下部設(shè)有多個(gè)缺口21，用來接納多個(gè)在環(huán)13的內(nèi)部徑向表面上制出的肋條15。
這樣，當(dāng)其中一個(gè)組件7或7′被設(shè)置在區(qū)域11或12中時(shí)，元件15和21的配合便能使環(huán)13或14和環(huán)20或20′固定地和這組件一同旋轉(zhuǎn)。
環(huán)13和14分別用連桿16或17固定，這兩連桿被一桿18連接在一起，該桿18被一驅(qū)動(dòng)推頂器19控制而平行于其長軸線X18直線移動(dòng)，如箭頭F2所示。這樣，推頂器便能驅(qū)動(dòng)組件7和7′的環(huán)20和20′使它們繞區(qū)域11和12的中心軸線X11和X12旋轉(zhuǎn)。
在圖3中可較清楚地看到，環(huán)20在其內(nèi)部徑向表面20a上設(shè)有多個(gè)被空區(qū)23分隔開的柱銷22。
在臂6的臂段6c上設(shè)有基本為圓筒形的支座30，其外部徑向表面30a具有比表面20a略小的直徑。
在將組件7或7′裝上和卸自臂段6c時(shí)，元件20和30各自的中心軸線X20和X30匯合在一起。
表面30a也設(shè)有柱銷32，其寬度略小于區(qū)域23的寬度。
在組件7的上部制有一塊支承板24，其上設(shè)有多個(gè)孔眼25用來通過空氣或其他流體，以便控制儲(chǔ)罐8和噴漆器9并監(jiān)控這些裝置。還設(shè)有一個(gè)電連接器26用來將高壓電供應(yīng)給噴涂器9。
有一相應(yīng)的支承板34位于支座30的中心部，同樣具有多個(gè)通過空氣用的孔眼35和一個(gè)連接到高壓電源(未示出)上的電連接器36。
當(dāng)組件7裝到臂段6c上時(shí)，一方面孔眼25和35對(duì)準(zhǔn)，另一方面連接器26和36對(duì)準(zhǔn)。
當(dāng)組件7或7′位在其中一個(gè)接納區(qū)11或12之中而安裝到臂段6c上時(shí)，其環(huán)20與環(huán)13或14中的一個(gè)環(huán)對(duì)接。在這個(gè)整體形態(tài)下，支座30被引入到環(huán)20內(nèi)，如圖3中的箭頭F3所示，柱銷32進(jìn)入到環(huán)20的柱銷22之間的空區(qū)23內(nèi)。然后由于推頂器19的驅(qū)動(dòng)，它驅(qū)動(dòng)環(huán)13和14從而驅(qū)動(dòng)環(huán)20，使環(huán)20轉(zhuǎn)動(dòng)，如箭頭F4所示，結(jié)果可使柱銷22與柱銷32相對(duì)，于是成為圖4的整體形態(tài)。
在這個(gè)形態(tài)下，柱銷22的指向組件7的下表面22a與柱銷32的指向臂段6c的上表面32a互相面對(duì)。
表面22a上設(shè)有突起27向支承板24突出。另外，在每個(gè)表面32a上設(shè)有缺口37用來接納突起27。
這樣在轉(zhuǎn)動(dòng)F4后，每一表面22a上的突起27都與柱銷32上的缺口37相對(duì)，而元件27和37都各設(shè)在表面22a和32a的中心部。
支承板34可相對(duì)于支座30在軸線X30的方向上移動(dòng)。實(shí)際上在支座30的內(nèi)表面和支承板34的外表面之間形成一個(gè)環(huán)狀體積38，這個(gè)環(huán)狀體積被一控制管線(未示出)連接到同樣未被示出的壓縮空氣源。
在轉(zhuǎn)動(dòng)F4后，體積38被加壓，其作用是使支承板34平行于軸線X30而直線移動(dòng)，如箭頭F5所示，一直到支承板34牢固地對(duì)接在支承板24上為止。結(jié)果在孔眼25和35之間及在連接器26和36之間的連接被可靠地密封，而這個(gè)在圖5中以箭頭F6示出的作用力的效果是將表面22a抵壓在表面32a上并使突起27嵌入到缺口37內(nèi)，這樣可確保組件7有效地用機(jī)械方法鎖緊在臂段6c上。
在作用力F6的作用下，突起27和缺口37的配合使環(huán)20和支座30的轉(zhuǎn)動(dòng)能被阻止。另外，在體積38內(nèi)的壓力喪失的情況下，驅(qū)動(dòng)活塞8a的裝置仍能保持將軸向作用力施加在環(huán)20上，該作用由于元件27和37的接合，可確保有效的機(jī)械鎖緊。
支承板24還設(shè)有中心孔29，同時(shí)支承板34設(shè)有內(nèi)部橫截面相同的中心孔39，可供控制儲(chǔ)罐8內(nèi)活塞8a位置的桿40在其內(nèi)滑動(dòng)。在圖5所示形態(tài)下，由于可用設(shè)在臂段6c內(nèi)的驅(qū)動(dòng)器(未示出)精密地控制桿40，因此能夠用來控制活塞8a的位置，特別是用來供應(yīng)噴涂器9的活塞。
在將組件7裝上和卸自臂段6c時(shí)，在組件7內(nèi)的桿40被退回，如圖3和4所示。
當(dāng)組件7要從臂段6c上脫離連接時(shí)，例如在圖2所示工步的下一個(gè)工步，在體積38內(nèi)的壓力返回到大氣壓力，結(jié)果作用力F5被消除，桿40被后退。
這時(shí)便能驅(qū)動(dòng)環(huán)20使它在箭頭F4的方向或在相反方向繞軸線X20、X30旋轉(zhuǎn)，從而將柱銷22和32帶到不再相對(duì)的形態(tài)。然后利用一個(gè)與箭頭F3所示相反的運(yùn)動(dòng)便可使臂段6c升起，將其帶到與可裝在臂段6c上的第二組件7′相對(duì)的位置，如上所述。
構(gòu)成本發(fā)明裝置的元件由電絕緣材料例如合適的塑料制成。這樣便能避免帶有高電壓的部件之間產(chǎn)生電弧的危險(xiǎn)，例如，在噴涂器為靜電型而涂料為水溶性時(shí)，在噴涂器的碗形件和儲(chǔ)罐的內(nèi)含物與其它地電位部件如機(jī)器人的手柄之間。該裝置被這樣設(shè)計(jì)便在帶有高電壓的部件附近沒有任何導(dǎo)電的元件。
因此本發(fā)明可在多軸機(jī)器人的臂端快速更換組件，以致能夠高速噴涂車身3，而儲(chǔ)罐8和噴涂器9可在使用組件7′的相應(yīng)元件8′和9′的被覆蓋的時(shí)間段內(nèi)被清洗。
本發(fā)明曾以一個(gè)多軸機(jī)器人和一個(gè)具有儲(chǔ)罐的組件7示出，但本發(fā)明可應(yīng)用于任何一種型式的機(jī)器人和任何一種型式的組件不管它是否有成為一體的儲(chǔ)罐來供應(yīng)所述噴涂器。
按照本發(fā)明的實(shí)施例的變型，環(huán)20可被安裝得能自由環(huán)繞組件7旋轉(zhuǎn)。該組件可具有兩個(gè)或多個(gè)任何一種已知型式的噴涂器。本發(fā)明曾示出利用運(yùn)動(dòng)F3將支座30引入到環(huán)20內(nèi)，但也可能使用相反的運(yùn)動(dòng)，此時(shí)環(huán)20被移動(dòng)以便接合在支座30的周圍。在任何一種情況下，按照本發(fā)明的意思，支座30都要接合在環(huán)內(nèi)。
由于本發(fā)明，能夠快速更換裝在機(jī)器人1的臂6上的組件7，特別是更換組件的類型，組件7和7′不必完全相同。這樣噴涂器9、儲(chǔ)罐8或有關(guān)的靜電充電系統(tǒng)的特性，因此可根據(jù)所需用途來適配。
權(quán)利要求
1.用來將具有至少一個(gè)涂料噴涂器(9、9′)的組件(7、7′)裝到機(jī)器人(6)的活動(dòng)部件(6c)上的方法，其特征在于包括-將固定在所說活動(dòng)部件上的支座(30)接合(F3)到連接在所說組件(7)上的一個(gè)環(huán)(20)內(nèi)；-相對(duì)于所說支座(30)轉(zhuǎn)動(dòng)(F4)所說環(huán)(20)，使設(shè)在所說環(huán)的周邊上的第一凸部(22)與設(shè)在所說支座的周邊上的第二凸部(32)相對(duì)；-沿著所說組件(7)的方向移動(dòng)(F5)一個(gè)連接在所說活動(dòng)部件(6)的支承板(34)，一直到所說板將一支承作用(F6)施加到所說組件上，所說支承作用被傳送到所說環(huán)上，結(jié)果使第一和第二凸部(22，32)互相接合。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所說支承板的移動(dòng)(F5)是將加壓空氣供到所說支座(30)和所說支承板(34)之間形成的封閉體積(38)內(nèi)而得到的。
3.用來將具有至少一個(gè)涂料噴涂器(9、9)的組件(7、7′)裝到機(jī)器人(6)的活動(dòng)部件(6c)上的裝置，其特征在于包括-一個(gè)連接到組件上的環(huán)(20)，在其周邊上設(shè)有第一凸部(22)；-一個(gè)固定在活動(dòng)部件(6c)上的支座(30)，在其周邊設(shè)有第二凸部(32)；-一個(gè)被活動(dòng)部件(6c)支承的支承板(34)，它適宜在一個(gè)基本上平行于所說支座中心軸線(X30)的方向上相對(duì)于支座(30)而移動(dòng)(F5)；-當(dāng)所說環(huán)(20)環(huán)繞所說支座(30)時(shí)，所說第一和第二凸部(22，32)適宜互相接合，所說支承板(34)適宜將對(duì)所說兩個(gè)凸部的鎖緊作用(F6)施加在所說組件上。
4.按照權(quán)利要求3的裝置，其特征在于，所說第一和第二凸部分別具有在所說環(huán)(20)的內(nèi)部徑向表面(20a)上和在所說支座(30)的外部徑向表面(30a)上制出的柱銷(22、32)，當(dāng)所說環(huán)(20)被設(shè)置在所說支座(30)的周圍時(shí)這些柱銷適宜被對(duì)準(zhǔn)(F4)。
5.按照權(quán)利要求4的裝置，其特征在于，預(yù)定要互相對(duì)接的所說柱銷的表面(22a、32a)分別設(shè)有各自的定中心裝置(27、37)。
6.按照權(quán)利要求5的裝置，其特征在于，預(yù)定與另一個(gè)柱銷(22)的相應(yīng)表面(22a)對(duì)接的其中一個(gè)所說柱銷(32)的至少一個(gè)表面(32a)上設(shè)有一個(gè)凹部(37)，用來接納在所說相應(yīng)表面上制出的突出元件(27)。
7.按照權(quán)利要求3到7中任一項(xiàng)的裝置，其特征在于，所說支承板(34)具有多個(gè)孔眼(35)用來通過供應(yīng)給所說噴涂器(9)的流體，所說孔眼適宜與所說組件(7)內(nèi)的相應(yīng)孔眼(25)對(duì)準(zhǔn)；及/或一個(gè)電氣連接器(36)，該連接器適宜與設(shè)在所說組件上的電氣連接器(26)配合，以便將電流供給所說噴涂器。
8.按照權(quán)利要求3到7中任一項(xiàng)的裝置，其特征在于，所說支承板(34)還設(shè)有一個(gè)孔(30)用來通過裝在所說組件(7)內(nèi)的儲(chǔ)罐(8)的活塞(8a)的控制桿(40)以將涂料供給所說噴涂器(9)。
9.按照權(quán)利要求3到8中任一項(xiàng)的裝置，其特征在于，在所說支座(30)和所說支承板(34)之間形成一個(gè)封閉體積(34)，所說體積適宜被有選擇地連接到加壓空氣源上，在所說體積內(nèi)的壓力值能讓所說支承板的移動(dòng)(F5)受到控制。
10.按照權(quán)利要求3到9中任一項(xiàng)的裝置，其特征在于，所說環(huán)(20)設(shè)有多個(gè)凸部(21)，所說凸部(21)適宜與設(shè)在屬于清洗/填充組件操作臺(tái)(10)的操縱環(huán)(13、14)上具有相應(yīng)形狀的凸部(15)配合，借以控制所說環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)(F4)。
全文摘要
本發(fā)明涉及的方法包括下列工步:將與活動(dòng)部件(6c)成為一體的支座(30)接合(F
文檔編號(hào)B05B5/16GK1374889SQ0081219
公開日2002年10月16日 申請(qǐng)日期2000年8月11日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月30日
發(fā)明者C·托瑪, P·普羅韋耐茲, L·桑蒂斯 申請(qǐng)人:薩姆斯技術(shù)公司