DE3526958C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen im Teach-in-Verfahren pro­ grammierbaren Lackierroboter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs, wie er z. B. aus der DE-OS 32 11 992 als bekannt hervorgeht.

Und zwar handelt es sich dabei um einen solchen Lackier­ roboter, bei dem das Teach-in-Verfahren mit dem Arbeits­ roboter selber durchgeführt wird. Zwar hat dieses Verfah­ ren den Nachteil, daß das zunächst in der Programmierphase manuell auszuübende Bewegungsprogramm aufgrund des relativ schweren Arbeitsarmes des Roboters, der dabei bewegt werden muß, etwas behindert wird; jedoch ist ein zusätz­ licher Aufwand für einen gesonderten, in Leichtbauweise ausgeführten Programmierroboter mit identischer Kinematik entbehrlich. Der Auslöser an den Handgriffen bei dem genannten Lackierroboter dient nicht zum Betätigen irgend­ welcher Schwenkachsen, sondern ist als sog. Totmannsiche­ rung ausgelegt. Damit soll sichergestellt sein, daß nach dem Loslassen der beiden Handgriffe während der Programmierphase der Roboterarm in der jeweiligen Stellung stehen bleibt. Im übrigen sind die Handgriffe mit rich­ tungsabhängigen Kraftsensoren ausgestattet, die mit den Antriebseinheiten für die einzelnen Glieder des Roboter­ armes in der Weise verbunden sind, daß die Antriebe derart eingesteuert werden, daß bei manueller Krafteinwirkung auf die Handgriffe in einer bestimmten Richtung der Roboterarm der damit vorgegebenen Richtung servounterstützt folgt.

Meistens ist es bei der Lackierung von Serienteilen mittels Industrierobotern möglich, die Werkstücke mit der zu lackierenden Partie optimal im Verhältnis zum Lackier­ roboter zu plazieren. Gegebenenfalls kommt ein Umspannen des Werkstückes oder auch der Arbeitseinsatz eines zweiten Lackierroboters zum Lackieren solcher Oberflächenpartien, die vom ersten Lackierroboter nicht erreicht werden können, in Betracht. Dieser Aufwand ist jedoch nur in bestimmten Fällen vertretbar. In der Regel gibt es bei serienmäßig durch einen einzigen Lackierroboter zu lac­ kierenden Werkstücken auch Oberflächenpartien, die vom Lackierroboter nur sehr schlecht erreicht werden. Meist sind dies die Unterseiten bei hängend transportierten Werkstücken. Insbesondere beim Programmieren des Lackier­ roboters im Teach-in-Verfahren bereiten diese Bereiche besondere Schwierigkeiten, da diese Partien erst recht manuell schwierig zugänglich sind. Dadurch wird ein flüssiger Ablauf der Programmierbewegung innerhalb dieses Oberflächenbereiches stark beeinträchtigt, was nachher auch auf den Arbeitsbetrieb des Lackierroboters und das Lackierergebnis durchschlagen kann.

Die DE-OS 32 43 341 zeigt einen programmierbaren Schweiß­ roboter, der im Wiedergabebetrieb Lichtbogenschweißungen an Überlappnähten durchführen soll. Hierbei wird voraus­ gesetzt, daß die Werkstücke bzw. die zuzuschweißende Schweißfuge dem Roboter innerhalb einer gewissen Streu­ breite annähernd lagegleich dargeboten werden. Der Schweißroboter ist mit einer Zusatzeinrichtung zur genauen Lageabtastung der Schweißfuge innerhalb des Streubereiches ausgerüstet. Und zwar wird ein quer zur Vorschubrichtung des Schweißkopfes liegender Lichtstrich derart schräg auf den Überlappungsstoß projiziert, daß dieser einer mit der Achse gleichachsig zum Schweißkopf stehenden Videokamera als ein versetzter Strich erscheint. Der Versatz innerhalb des Lichtstriches deutet der Auswerteelektronik die Lage der Schweißfuge an. Der Schweißkopf ist über eine annä­ hernd parallel zur Schweißnaht liegende Schwenkachse schwenkbar gelagert und mit einem entsprechenden Schwenk­ antrieb versehen. Der Schwenkantrieb des Schweißkopfes wird aufgrund der Bildauswertung des Nahtlagesensors so angesteuert, daß die Spitze des Schweißkopfes stets mit der ermittelten Schweißfugenlage übereinstimmt. Die Schwenkbarkeit des Schweißkopfes ist hier auf den Tole­ ranzbereich der Nahtlage beschränkt. Abgesehen davon, daß die Nahtlagenachführung eines Schweißkopfes nur für Schweißroboter sinnvoll einsetzbar ist, bietet die be­ kannte Zusatzeinrichtung keine Verbesserung der Zugänglichkeit schwierig erreichbarer Oberflächenbereiche beim Teach-in-Betrieb von Lackierrobotern.

Die DE-OS 32 11 688 zeigt einen fünfachsigen Montagerobo­ ter, der drei translatorische und zwei rotatorische Bewegungsachsen aufweist. Die drei translatorischen Bewegungsachsen sind entsprechend der drei Raumachsen rechtwinklig zueinander angeordnet; die beiden rotato­ rischen Bewegungsachsen schneiden sich in einen gemein­ samen Punkt, der im sogenannten Tool-center-point, also im Arbeitspunkt des Werkzeuges liegt; der Schwenkweg der letzten Bewegungsachse ist auf etwa 90° beschränkt. Aufgrund der lediglich fünf Bewegungsachsen des Roboters - ein universell einsetzbarer Roboter setzt sechs Bewegungs­ achsen voraus - sind die Einsatzmöglichkeiten dieses Roboters beschränkt. Andererseits hat die - im Gegensatz zu Schwenkarmrobotern - leicht überschaubare Kinematik des Roboters den Vorteil, daß er relativ leicht im sog. Off-line-Verfahren programmiert werden kann. Für einen Teach-in-Programmierbetrieb ist dieser Roboter jedoch denkbar ungeeignet, weil sich die verschiedenen Bewegungs­ achsen nicht vom Werkzeug her ohne weiteres verschieben bzw. verschwenken lassen. Abgesehen davon wäre der fünf­ achsige Roboter für den Lackierbetrieb in seinen Bewe­ gungsmöglichkeiten viel zu sehr eingeschränkt.

Die DE-OS 31 32 953 zeigt ein Zwischenglied zwischen der Werkzeugaufnahme am Ende eines Roboterarmes und dem zugehörigen Werkzeug. Dieses Zwischenglied ist mehrgliedrig in Form von Rohrstücken und T-förmigen Rohrschellen aufgebaut und kann bezüglich der Relativlage seiner beiden Endflanschen beliebig verändert werden. Durch das Zwischenglied soll dem Werkzeug gegenüber dem Roboterarm eine gewisse Vororientierung verliehen werden, so daß der Roboterarm ein bestimmtes Arbeitsprogramm ohne umständliches Umsetzen des Werkzeuges in einem Zug optimal durchführen kann. Die optimale Ausgestaltung des Zwi­ schengliedes bzw. die optimale Vororientierung des Werk­ zeuges in Relation zum Ende des Roboterarmes muß fallweise ausprobiert werden. Durch Lösen der Rohrschellen und manuelles Verschwenken der dadurch gegebenen Beweglichkeit innerhalb des Zwischengliedes kann manuell eine neue gegenüber einer zuvor als ungünstig erwiesenen Stellung verändert werden. Auf diese Weise kann man durch Probieren sich an eine Optimalform herantasten. In jedem Fall wird jedoch während des Ablaufbetriebes das Werkzeug starr am beweglichen Ende des Roboterarmes gehaltert; während des Ablaufbetriebes ist eine Beweglichkeit des Zwischengliedes nicht möglich. Der Bewegungsbereich des Werkzeuges oder dessen Grundorientierung gegenüber dem Ende des Roboter­ armes bleibt also erhalten. Schwierig zugängliche Ober­ flächenpartien eines zu lackierenden Werkstückes können durch eine starre Umorientierung des Werkzeuges möglicher­ weise anschließend günstiger zugänglich sein, dafür sind aber zuvor gut zugänglich gewesene Oberflächenpartien nunmehr entsprechend ungünstiger zugänglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, den gattungsmäßig zugrundege­ legten Lackierroboter dahingehend auszugestalten, daß auch ungünstig liegende Oberflächenbereiche von Werkstücken im Teach-in-Verfahren leicht mit dem Sprühorgan erreicht wer­ den können und somit auch in diesen Bereichen ein zügiger und flüssiger Programmierablauf erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst. Dank der Schwenkbarkeit des Lackzerstäubungsorganes um eine zusätzliche Achse kann der Arbeitsbereich winkelmäßig schlagartig verlagert werden, so daß normalerweise ungünstig liegende Oberflächenbereiche der Werkstücke nunmehr aus günstiger Position zugänglich sind. Dadurch können auch bei diesen Oberflächenbereichen die Programmierbewegungen zügig und flüssig durchgeführt werden.

Die Erfindung ist anhand eines in den Zeichnungen darge­ stellten Ausführungsbeispieles nachfolgend noch kurz er­ läutert; dabei zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Lackierroboters in normaler Arbeitsstellung des Lackzerstäubungs­ organes und

Fig. 2 das Ende des Arbeitsarmes des Lackierroboters nach Fig. 1, wobei das Lackzerstäubungsorgan nach oben geschwenkt ist.

Die Fig. 1 zeigt einen Lackierroboter 1, dessen Arbeitsarm 2 räumlich allseits beweglich ist. Im Bereich seines Außen­ endes sind zwei Antriebe 5 und 6 mit zwei zueinander senk­ recht stehenden Schwenkachsen angebracht. Das Abtriebsglied des letzten Antriebes 6 stelle gewissermaßen das Endteil 8 des Arbeitsarmes 2 dar; an ihm ist die Halterung 7 für das Lackzerstäubungsorgan 4 angebracht. An diesem Endglied ist außerdem eine Handhabe 3 zum manuellen Bewegen des Lackzer­ stäubungsorganes 4 während der Programmierphase vorgesehen, wobei der gesamte Arbeitsarm des Lackierroboters mitgeschleppt werden muß. Zwar gibt es Ausgestaltungsformen für derartig programmierbare Roboter, bei denen das Gewicht des Arbeits­ armes kompensiert ist, so daß es nicht während der Program­ mierphase durch Körperkraft des Programmierers gehalten zu werden braucht. Jedoch wirkt sich die träge Masse des Ar­ beitsarmes bei Bewegungsumkehr oder bei engen Kurven immer noch spürbar aus. Vor allen Dingen beim Hantieren im bo­ dennahen Bereich mit nach oben gerichtetem Lackzerstäu­ bungsorgan können sich leicht Probleme ergeben.

Solange im Programmierbetrieb das seitlich neben dem Lackier­ roboter aufgehängte Werkstück 13 lackiert wird, sind der­ artige Probleme jedoch weniger zu befürchten. Beim Lackieren der dem Roboter zugekehrten Frontalseite des Werkstückes be­ findet sich der Arbeitsarm 2 und das Lackzerstäubungsorgan 4 im wesentlichen in der in Fig. 1 dargestellten normalen Strecklage, bei der auch der Sprühstrahl 14 des Lackzerstäu­ bungsorganes in grober Annäherung etwa mit dem Arbeitsarm 2 gleichgerichtet ist.

Um auch das Lackieren der Unterseite des Werkstückes 13 pro­ blemlos programmieren zu können, ist erfindungsgemäß jen­ seits des Endteiles 8 und jenseits der Handhabe 3 innerhalb der Halterung 7 für das Lackzerstäubungsorgan ein zusätzliches Gelenk 9 angebracht, dessen Schwenkachse beim dargestellten Ausführungsbeispiel etwa annähernd parallel liegt mit der Schwenkachse des vorletzten Antriebes 5 des Kopfes am Arbeits­ arm. An dem Lackzerstäubungsorgan ist ein kleiner Betätigungs­ hebel 11 angebracht, der vom Schwenkzentrum des Zusatzgelenkes 9 sich radial wegerstreckt. An ihm greift ein Arbeitszylinder 10 an, der einen definierten Hub ausführt und der dementsprech­ end auch einen definierten Schwenkwinkel an dem Betätigungshe­ bel 11 beziehungsweise an dem Lackzerstäubungsorgan 4 hervor­ ruft. Eine solche Schwenkbewegung kann durch den Auslöser 12 an der Handhabe 3 ausgelöst werden, wobei der Auslöser zweck­ mäßigerweise funktionell als Taster ausgebildet ist, der - solange der Auslöser gedrückt ist - die in Fig. 2 dargestell­ te Schwenklage des Lackzerstäubungsorganes 4 beibehält und der nach dem Loslassen die in Fig. 1 dargestellte Normallage des Lackzerstäubungsorganes wieder herbeiführt. Bei der nach oben geschwenkten Lage des Lackzerstäubungsorganes kann unter bequemer Stellung der Handhabe 3 die Programmierbewegung für das Lackieren der Unterseite des Werkstückes zügig und flüssig durchgeführt werden. Ein Umsetzen des Roboterkopfes und ein Umgreifen an der Handhabe und dementsprechend eine Unter­ brechung des Lackiervorganges während der Programmierphase ist dazu nicht erforderlich. Es kann ohne weiteres von dem Programmier-Lackieren der Seitenwände des Werkstückes gleich zum Programmier-Lackieren von dessen Unterseite übergegangen werden. Zweckmäßigerweise wird man lediglich die Zerstäubungs­ tätigkeit des Lackzerstäubungsorganes für den Schwenkvorgang unterbrechen.

Claims (1)

1. Im Teach-in-Verfahren programmierbarer Lackierroboter mit einem räumlich bewegbaren Arbeitsarm, an dessen dem Lackzerstäubungsorgan zugekehrten Ende eine Handhabe zum manuellen Führen des Arbeitsarmes bzw. des Lackzerstäu­ bungsorganes während der Programmierphase angebracht ist, welche Handhabe einen fingerbetätigbaren Auslöser zur Fernbetätigung eines Bewegungsantriebes enthält, ferner mit Weg- bzw. Winkelsensoren an den Gelenken des Lackier­ roboters und einem Datenspeicher, aufgrund dessen das manuell abgefahrene Bewegungsprogramm abspeicherbar und im Wiedergabebetrieb genau reproduzierbar ist. gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

   • a) jenseits des starr mit der Handhabe (3) verbundenen Endgliedes (8) des Arbeitsarmes (2) ist in der Halterung (7) des Lackzerstäubungsorganes (4) ein zusätzliches Gelenk (9) und ein durch einen Hebel (11) und einen Arbeitszylinder (10) gebildeter, durch den Auslöser (12) fernbetätigbarer Bewegungsantrieb für dieses Gelenk (9) angebracht;
   • b) das Gelenk (9) ist so ausgebildet und angeordnet, daß das Lackzerstäubungsorgan (4) - ausgehend von einer etwa horizontal auf das Werkstück (13) zu gerichteten Neutrallage (Fig. 1) des Arbeitsarmes (2) und der Arbeitsrichtung (Sprühstrahl 14) des Lackzerstäubungs­ organes (4) - in einer annähernd vertikal stehenden Bewegungsebene ruckartig um einen in der Größe ein­ deutig definierten etwa rechten Winkel nach oben (Fig. 2) bzw. wieder in die Ausgangslage zurück schwenkbar ist;
   • c) während der Teach-in-Programmierung und im Wiedergabebetrieb ist lediglich die Tatsache des Verschwenkens des zusätzlichen Gelenkes (9) mit abspeicherbar bzw. abrufbar.