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Die Erfindung betrifft ein Reinigungswerkzeug für einen Roboterarm eines Industrieroboterarm zur Reinigung von Gewindebohrungen, Stiftbolzen und Flächen, unter anderem an Maschinen- und Kfz-Unterbodenkonstruktionen, mittels Druckluftdüsentechnik, wobei der Roboterarm mit einer Pneumatik-Dreheinheit ausgestattet ist und mit Verbindungselementen zum Roboterarm.
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Vorrichtungen zum Reinigen von Maschinenteilen mittels Robotertechnik sind bereits bekannt. Dabei werden die Drehachsen des Roboterarmes benutzt, um das Werkzeug in eine Position zu bringen, welche es erlaubt, die Reinigungsarbeit an der entsprechenden Stelle durchzuführen. Dabei reichen oft die Achsen des Roboterarms nicht aus, um an jeder gewünschten Stelle eines Bauteils mit komplizierter konstruktiver Beschaffenheit die erforderlichen Reinigungsarbeiten mit einem Werkzeug durchführen zu können, so dass mehrere Roboterarme zum Einsatz kommen müssen.
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An vielen Maschinenteilen sind jedoch die Konstruktionen so gestaltet, dass nach einer Behandlung mit beispielsweise Imprägnierungsmaterial, die Gewindebohrungen, Flächenbereiche und auch Bolzen von dem Imprägnierungsmaterial wieder befreit werden müssen, um diese für die weitere Bearbeitung vorzubereiten.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Roboterarmwerkzeug zu schaffen, mit dessen Hilfe ohne Umrüstaufwand das Werkzeug sowohl für die Flächen-, Gewindebohrungs- und auch Bolzenreinigung an Maschinen- und Fahrwerkskonstruktionen eingesetzt werden kann, um diese Bereiche sicher von vorhandenen Verschmutzung und Restbeständen von Behandlungsmaterialien, wie beispielsweise Imprägnierungsmaterial, Gewindeschneidstaub und dergleichen, sicher zu befreien und säubern zu können.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, wobei die forteilhaften Ausgestaltungen in den Unteransprüchen beschrieben sind.
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Danach besteht das erfindungsgemäße Reinigungswerkzeug für den Einsatz an einem Roboterarm eines Industrieroboters aus einer Pneumatik-Dreheinheit, aus einer am Roboterarmende angeordneten Drehmomenten-Stützkonstruktion für die Aufnahme einer drehbar gelagerten Pneumatik-Spritzdüse und für die Anordnung einer pneumatischen Bolzenreinigungsdüse.
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Das Gehäuse der Pneumatik-Spritzdüse ist axial mittels eines Befestigungsflansches innerhalb der Drehmomenten-Stützkonstruktion so angeordnet, dass die Spritzdüse in eine um ihre Längsachse ausgerichtete Rotationsbewegung ausführen kann. Der Antrieb erfolgt über die Dreheinheit des Roboterarms. Zwischen der Drehmomenten-Stützkonstruktion und dem Gehäuse der Pneumatik-Spritzdüse sind zwei separat abgedichtete und von einander unabhängig ansteuerbare Luftkammern radial um das Gehäuse der Spritzdüse umlaufend ausgebildet angeordnet. Diese sind mittels Luftkanälen innerhalb des Gehäuses der Pneumatik-Spritzdüse mit den dort separat verlaufenden Luftführungseinheiten für die Flächenreinigung und für die Gewindebohrungsreinigung jeweils verbunden und auch jeweils separat ansteuerbar ausgebildet.
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Die Luftführungseinheit für die Gewindebohrungsreinigung ist als axial angeordnete separate bewegliche Spitzdüse mit einem Außendurchmesser von ca. 1/3 des Innendurchmessers des Spritzdüsengehäuses ausgebildet und weist wenigstens eine Luftaustrittsöffnung zur Reinigung der Gewindebohrungen auf. Diese Luftaustrittsöffnung ist mittels einer Luftführungskante ausgestattet, so dass der Luftaustritt entgegen der Luftführungsrichtung ausgerichtet ist. Um auch das Innerste der Gewindebohrung mit der Spritzdüse erreichen zu können, ist die Spritzdüse so ausgebildet, dass sie wenigstens um das Längenmaß der zu reinigenden Lochtiefe aus der oberen Abschlussebene des Spritzdüsengehäuses herausragt.
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Für die Reinigung der Flächenbereiche und auch für die Gewindebohrungen selbst, ist der obere Teil des Zwischenraums zwischen Innendurchmessers des Spritzdüsengehäuses und dem Außendurchmesser der Spritzdüse als Luftführungseinheit für die Flächenreinigung ausgebildet und verjüngt sich bis zum Bereich der oberen Abschlussebene des Spritzdüsengehäuses. Zwischen oberen Abschlussebene des Spritzdüsengehäuses und dem Außendurchmesser der Spitzdüse ist der Luftaustritt zur Flächenreinigung ausgebildet.
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Für die angestrebte zusätzlich Möglichkeit der Bolzenreinigung ist die pneumatische Bolzenreinigungsdüse peripher in einem rechten Winkel zur Achsausrichtung der Spritzdüsenanordnung an der Drehmomenten-Stützkonstruktion mittels Befestigungselementen angeordnet und steht mit einer separat an der Drehmomenten-Stützkonstruktion angeordneten und separat steuerbaren Luftzuführeinheit für die Bolzenreinigung in Verbindung. Bereits innerhalb der Drehmomenten-Stützkonstruktion ist eine von der Luftzuführeinheit für die Bolzenreinigung versorgte separat abgedichtete und als umlaufende Nut ausgebildete, sich zur Luftaustrittsöffnung verjüngende Luftkammer angeordnet, welche über Verbindungskanäle mit der innerhalb der Bolzenreinigungsdüse um die zylindrisch ausgebildete axial ausgerichtete Bolzenaufnahme für die zu reinigenden Bolzen angeordneten weiteren Luftkammer in Verbindung stehend angeordnet ist. Diese weitere Luftkammer weist an der Abschlussebene der Bolzenreinigungsdüse eine in die Bolzenaufnahme gerichtete Luftaustrittsöffnung auf. Am unteren Ende der Bolzenreinigungsdüse ist zusätzlich ein Kanal für die Entfernung der abgetragenen Verschmutzungspartikel angeordnet, so dass die abgetragenen material- und Schmutzreste von der Reinigungsluft in den und durch den Kanal bis zum Auffangbehälter gedrückt werden können.
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Die Bolzenaufnahme ist dabei so dimensioniert, dass sie die Maße des größten an der Maschinenkonstruktion vorhandenen und zu reinigenden Bolzendurchmesser und das größte Längenmaß dieser um wenigstens 10% übersteigt.
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Die Ausgestaltung der Dreheinheit des Roboterarmes kann vorteilhafter Weise als pneumatisch angetriebene Dreheinheit ausgebildet sein. Es besteht auch die Möglichkeit der Ausbildung als elektrisch angetriebene Dreheinheit.
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Die Luftaustrittsöffnung der zweiten Luftkammer der Bolzenreinigungsdüse kann vorteilhaft an der Abschlussebene der Bolzenreinigungsdüse als eine in diese Bolzenaufnahme gerichtete umlaufend angeordnete Luftaustrittnut ausgebildet sein.
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Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass diese Luftaustrittsöffnung an der Abschlussebene der Bolzenreinigungsdüse umlaufend und als in die Bolzenaufnahme ausgerichtete einzelne Luftaustrittsöffnungen ausgebildet ist.
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Mit diesem Reinigungswerkzeug wurde eine Lösung geschaffen, mit deren Hilfe es möglich ist, dass mit einem einzigen Roboterarm-Werkzeug sowohl vorhandene Bolzen, Bohrungen, Gewindebohrungen und auch Flächenbereichen eines Maschinenbauteils oder einer Unterbodengruppe von Kraftfahrzeugen sicher gereinigt werden kühnen, da dieses Werkzeug mit mehreren in verschiedenen Richtungen angeordneten und separat ansteuerbaren Luftaustrittsöffnungen ausgestattet wurde, deren Luftaustritt in Verbindung mit den Roboterarmgelenken in nahezu alle notwenigen Bereiche der zu reinigenden Baugruppen ausgerichtet werden kann. Ein weiterer Vorteil sind dabei die jeweils separat ansteuerbaren Luftaustrittsbereiche, welche jedoch von einer Luftversorgungseinheit mit Luft versorgt werden, was den Bauaufwand wesentlich minimiert. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist der gleichzeitig organisierte Abtragsport des abgetragenen bzw. entfernten Materials bei der Bolzenreinigungsdüse während des Reinigungsprozesses. Eine Nachbehandlung der Bolzen ist nicht notwendig.
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Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In den beigefügten Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Seitenansicht auf das Reinigungswerkzeug;
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2 eine schematische Ansicht von Hinten auf das Reinigungswerkzeug;
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3 eine schematische Seitenansicht um 180° versetzt zur Ansicht aus 1 und
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4 eine schematische Seitenansicht um 90° versetzt zur Ansicht aus 1.
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Ausführungsbeispiel 1:
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Gemäß der 1 bis 4 besteht ein Reinigungswerkzeug für den Einsatz an einem Roboterarm zur Reinigung von Gewindebohrungen, Stiftbolzen und Flächen mittels Druckluftdüsentechnik zunächst aus einer Pneumatik-Dreheinheit und Verbindungselementen zum Roboterarm. An dem Roboterarmende ist dabei eine Drehmomenten-Stützkonstruktion 1 angeordnet, welche der Aufnahme einer drehbar gelagerten Pneumatik-Spritzdüse 2 und der weiteren Anordnung einer pneumatischen Bolzenreinigungsdüse 3 dient. Die Pneumatik-Spritzdüse 2 ist vorteilhafter weise axial mittels eines Befestigungsflansches 2.1 an der Dreheinheit 1.1 des Roboterarmes innerhalb der Drehmomenten-Stützkonstruktion 1 fest angeordnet. Dabei ist die Pneumatik-Spritzdüse so gelagert, dass sie innerhalb der Drehmomenten-Stützkonstruktion 1 eine Rotationsbewegung ausüben kann. Zwischen der Drehmomenten-Stützkonstruktion 1 und der Pneumatik-Spritzdüse 2 sind zwei jeweils separat abgedichtete und jeweils separat voneinander unabhängig ansteuerbare Luftkammer LK1 und LK2 ausgebildet. Diese stehen zur Luftdruckversorgung mit einer jeweils separat steuerbaren Druckluft-Zuführeinheit LF1 bzw. LF2 in Verbindung.
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Im Gehäuse 2.2 der Pneumatik-Spritzdüse 2 sind jeweils im Bereich der Luftkammeranordnungen umlaufend angeordnete durchgängige Bohrungen 2.3 angeordnet, welche dazu dienen, die Verbindung zwischen den Luftkammern LK1 und LK2 zu den Luftführungseinheiten LF1 und LF2 herzustellen.
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Die Luftführungseinheit LF1 ist als axial angeordnete separate Spitzdüse 2.4 ausgebildet ist. Sie weist einen Außendurchmesser von ca. 1/3 des Innendurchmessers des Spritzdüsengehäuses 2.2 auf. An der Peripherie der Spritzdüse 2.4 sind die Luftaustrittsöffnung 2.5 angeordnet, wobei wenigstens eine der Luftaustrittsöffnungen 2.5 einen, entgegen der Luftführungsrichtung gerichteten Luftaustritt zur Reinigung der Gewindebohrungen aufweist.
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Die Spritzdüse 2.4 ragt wenigstens um das Längenmaß der zu reinigenden Gewindebohrungstiefe aus der oberen Abschlussebene 2.6 des Spritzdüsengehäuses 2.2 heraus. Der obere Teil des Zwischenraums zwischen Innendurchmessers des Spritzdüsengehäuses 2.2 und dem Außendurchmesser der Spritzdüse 2.4 ist als Luftführungseinheit LF2 ausgebildet und verjüngt sich bis zum Bereich der oberen Abschlussebene 2.6 des Spritzdüsengehäuses 2.2, wobei zwischen diesem Bereich und der äußeren Peripherie der Spitzdüse 2.4 der Luftaustritt 2.7 zur Flächenreinigung ausgebildet ist. Der Luftaustritt ist bereits an der Konstruktion der Spritzdüse 2.4 und deren Gehäuse 12 dadurch so vorteilhaft gestaltet, dass er in drei verschiedene Richtungen austritt, vertikal in Richtung der Luftführung, entgegengesetzt zur Luftführung und horizontal durch die Verwirbelung beim Zusammentreffen dieser beiden vertikalen Luftströme. Eine sehr effiziente Luftführung für den Reinigungsprozess von Bohrungen, vor allem Gewindebohrungen.
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Die weiterhin an der Peripherie und dort in einem rechten Winkel zur Achsausrichtung der Spritzdüsenanordnung 2 an der Drehmomenten-Stützkonstruktion 1 mittels Befestigungselementen 3.1 angeordneten pneumatischen Bolzenreinigungsdüse 3 steht mit einer separat an der Drehmomenten-Stützkonstruktion 1 angeordneten Luftzuführeinheit LF3 in Verbindung. Innerhalb der Drehmomenten-Stützkonstruktion 1 ist dabei eine von der Luftzuführeinheit LF3 versorgte, separat abgedichtete und als umlaufende Nut ausgebildete Luftkammer LK3/1 angeordnet.
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Diese ist über den Verbindungskanal 3.4 mit der innerhalb der Bolzenreinigungsdüse 3 und um die zylindrisch ausgebildete Bolzenaufnahme 3.5 für die zu reinigenden Bolzen angeordnete und sich zur Luftaustrittsöffnung 3.3 verjüngende Luftkammer LK3/2 in Verbindung stehend angeordnet.
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Die Luftkammer LK3/2 weist an der Abschlussebene 3.2 der Bolzenreinigungsdüse 3 wenigstens eine in die Bolzenaufnahme 3.5 gerichtete Luftaustrittsöffnung 3.6 auf. Am unteren Ende der Bolzenreinigungsdüse 3 ist ein Kanal 3.7 für den Abtransport und die Entfernung der abgetragenen Verschmutzungspartikel angeordnet. Durch die Luftführung in die Bolzenaufnahme 3.5 wird das abgetragene Material in Richtung Kanal 3.7 transportiert und durch den Kanal 3.7. entfernt. Dadurch ist eine sehr praktische und effiziente Lösung geschaffen, wodurch eine Nachbearbeitung des zu reinigenden Bolzens vermieden wird.
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Um die Drehbewegungen der Dreheinheit 1.1 zu realisieren, ist diese vorteilhafter Weise entweder als pneumatisch angetriebene oder als elektrisch angetriebene Dreheinheit 1.1 des Roboterarmes ausgebildet.
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Die Luftaustrittsöffnung 3.6 der Luftkammer LK3/2 an der Abschlussebene der Bolzenreinigungsdüse 3 ist vorteilhafter weise als eine in die Aufnahme 3.5 gerichtete umlaufend angeordnete Luftaustrittsnut 3.3 ausgebildet ist.
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Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Luftaustrittsöffnung 3.6 der Luftkammer LK3/2 an der Abschlussebene 3.2 als mehrere einzelne, in die Bolzenaufnahme 3.5 ausgerichtete, partiell umlaufend angeordnete Luftaustrittsöffnungen 3.6 gestaltet ist. Diese können so ausgebildet sein, dass deren Luftströmungsachse voneinander abweichen, so dass eine effektive Anströmung des zu reinigenden Bolzens mit Druckluft und somit eine umfassende Reinigung des Bolzens erfolgt.
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Reinigungswerkzeuge dieser Art werden vor allem für die Reinigung von Maschinenbau- und Kfz-Unterbodenkonstruktionen zur Entfernung von Imprägnierungsmaterial, Resten von Spanmaterial zur Vorbereitung auf die weitere Bearbeitung benötigt. Mit dieser Lösung ist eine platzsparende, kostengünstige Vorrichtung geschaffen worden, die eine effektive und zeitsparende Reinigung von Baukonstruktionen ermöglicht, ohne dass eine Umrüstung des Roboterarm-Reinigungswerkzeuges erforderlich wird, obwohl die Reinigungsaufgaben in unterschiedlichen Richtungen und in unterschiedlicher Art und Weise, wie es die Bolzen-, Bohrungs- und Flächenreinigung es erfordern, durchgeführt werden müssen. Diese unterschiedlichen Aufgaben können durch die erfinderische Lösung mit einem einzigen Reinigungswerkzeug für einen Roboterarm durchgeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehmomenten-Stützkonstruktion
- 2
- Pneumatik-Spritzdüse
- 3
- Bolzenreinigungsdüse
- 2.1
- Befestigungsflansches
- 1.1
- Dreheinheit des Roboterarmes
- LK1
- ansteuerbare Luftkammer der Spritzdüse
- LK2
- ansteuerbare Luftkammer der Spritzdüse
- LF1
- Druckluft-Zuführeinheit
- LF2
- Druckluft-Zuführeinheit
- 2.2
- Gehäuse der Spritzdüse
- 2.3
- Bohrungen
- 2.4
- Spitzdüse
- 2.5
- Luftaustrittsöffnung
- 2.6
- Abschlussebene des Spritzdüsengehäuses
- 2.7
- Luftaustritt zur Flächenreinigung
- LF3
- Luftzuführeinheit
- LK3/1
- Luftkammer in der Stützkonstruktion
- LK3/2
- Luftkammer in der Bolzenreinigungsdüse
- 3.1
- Befestigungselementen
- 3.2
- Abschlussebene der Bolzenreinigungsdüse
- 3.3
- Luftaustrittsnut
- 3.4
- Verbindungskanal
- 3.5
- Bolzenaufnahme
- 3.6
- Luftaustrittsöffnung
- 3.7
- Kanal
