DE69002776T2 - Spray gun with a movement mechanism in five directions. - Google Patents

Abstract

Apparatus for manipulating a spray device having a spray nozzle (48) relative to a target substrate, which apparatus includes drive mechanisms for moving the spray device in the X, Y and preferably Z directions, and separate mechanisms for rotating the spray nozzle (48) relative to the spray device (12) and for tilting the spray nozzle (48) relative to the spray device (12).

Description

Die Erfindung betrifft durch einen Roboter betätigte Sprühpistolen, und insbesondere eine Sprühpistole, die besonders zum Beschichten von Leiterplatten bestimmt und imstande ist, sich entlang von fünf "Achsen1" zu bewegen, nämlich Bewegung in einer ersten Ebene entlang einer X- und einer Y-Achse, Bewegung in einer senkrechten Ebene entlang einer Z-Achse, Drehung um eine zur Z-Achse im wesentlichen parallele Achse (die sogenannte "vierte Achse") und Schwenkbewegung in einer im wesentlichen paralell zur Z-Achse ausgerichteten vertikalen Ebene (der sogenannten "fünften Achse" der Bewegung). Diese Erfindung zieht auch die Anwendung von Antriebsmechanismen für die vierte und fünfte Achse an einer Sprühpistole in Betracht, die in den X-, Y- und Z-Richtungen feststehend ist und bei der das zu beschichtende Substrat auf einem Tisch gelagert ist, der in bezug auf die Sprühpistole in die X-, Y- und Z-Richtungen bewegbar ist.The invention relates to robot-operated spray guns, and in particular to a spray gun particularly designed for coating printed circuit boards and capable of moving along five "axes1", namely movement in a first plane along an X and a Y axis, movement in a vertical plane along a Z axis, rotation about an axis substantially parallel to the Z axis (the so-called "fourth axis") and pivoting movement in a vertical plane substantially parallel to the Z axis (the so-called "fifth axis" of movement). This invention also contemplates the application of fourth and fifth axis drive mechanisms to a spray gun that is fixed in the X, Y and Z directions and in which the substrate to be coated is supported on a table that is movable in the X, Y and Z directions relative to the spray gun.

Kompakte Leiterplatten für elektronische Geräte sind normalerweise mit einer feuchtigkeitsdichten Isolatorschicht überzogen, um sie vor Feuchtigkeit, elektrischem Streuverlust und Staub zu schützen. Vorzugsweise sind die feuchtigkeitsdichten Isolatorschichten solche, die als gleichförmige Schichten bekannt sind, wie zum Beispiel synthetische Acryl-, Polyurethan- oder Epoxidharze, die in einem leichtflüchtigen Lösungsmittel gelöst sind. Wenn sie auf eine saubere Leiterplatte aufgebracht werden, wird eine gleichförmig dicke isolierende Harzschicht gebildet, während das Lösungsmittel kontinuierlich verdampft.Compact printed circuit boards for electronic devices are usually covered with a moisture-proof insulator layer to protect them from moisture, electrical leakage and dust. Preferably, the moisture-proof insulator layers are those known as uniform layers, such as synthetic acrylic, polyurethane or epoxy resins dissolved in a volatile solvent. When applied to a clean circuit board, a uniformly thick insulating resin layer is formed while the solvent continuously evaporates.

In der Vergangenheit wurden fünf grundlegende Verfahren angewendet, um Beschichtungen von feuchtigkeitsdichten Isolatoren auf Leiterplatten aufzubringen. Diese Verfahren werden in der älteren US-Anmeldung mit der Seriennummer 06/941,365, angemeldet am 15. Dezember 1986 mit dem Titel "Verfahren zum Auftragen einer feuchtigkeitsdichten Isolatorbeschichtung auf kompakte Leiterplatten" im Namen von Takagi Shimada, und in der Continuation-in- part-Anmeldung mit der Seriennummer 07/206,199, angemeldet am 13. Juni 1988 im Namen von Takagi Shimada mit dem Titel "Verfahren zum Auftragen einer feuchtigkeitsdichten Isolatorbeschichtung auf Leiterplatten unter Nutzung von dreiecks- oder schwalbenschwanzförmigen Flüssigkeitsschichten, die von einer Flach-Formdüse abgegeben werden", beschrieben.Five basic methods have been used in the past to apply moisture-proof insulator coatings to printed circuit boards. These methods are described in the prior U.S. application Serial No. 06/941,365, filed December 15, 1986, entitled "Method of applying moisture-proof insulator coating to compact printed circuit boards" in the name of Takagi Shimada, and in the continuation-in-part application Serial No. 07/206,199, filed June 13, 1988, in the name of Takagi Shimada, entitled "Method of applying moisture-proof insulator coating to printed circuit boards using triangular or dovetail-shaped liquid layers dispensed from a flat-form nozzle."

Wie in diesen Anmeldungen erörtert, gehören zu den grundlegenden Verfahren des Auftragens von Beschichtungen feuchtigkeitsdichter Isolatoren auf Leiterplatten:As discussed in these applications, the basic methods of applying moisture-proof insulator coatings to printed circuit boards include:

a) das Tauchverfahren, bei dem kompakte Leiterplatten in einen den feuchtigkeitsdichten Isolator enthaltenden Tauchbehälter getaucht werden;(a) the dipping process, in which compact printed circuit boards are dipped into a dipping tank containing the moisture-proof insulator;

b) das Bürstenstreichverfahren, bei dem der feuchtigkeitsdichte Isolator manuell durch eine Bürste auf die Leiterplatte aufgebracht wird;b) the brush coating method, in which the moisture-proof insulator is manually applied to the circuit board by means of a brush;

c) das Rollverfahren, bei dem eine mit einem feuchtigkeitsdichten Isolator imprägnierte Rolle aus Schafswolle auf der Oberfläche der Leiterplatte gerollt wird, um sie zu beschichten;(c) the rolling method, in which a roll of sheep's wool impregnated with a moisture-proof insulator is rolled on the surface of the printed circuit board to coat it;

d) das Sprühverfahren, bei dem der feuchtigkeitsdichte Isolator auf die Leiterplatte durch Sprühtechniken aufgebracht wird; undd) the spraying process, in which the moisture-proof insulator is applied to the circuit board by spraying techniques; and

e) das Schlitzbeschichtungsverfahren, bei dem der feuchtigkeitsdichte Isolator unter Druck gesetzt und aus dem Schlitzbeschichter gepreßt wird, um eine Schicht zum Überziehen der Leiterplattenoberfläche hinauszudrücken.e) the slot coating process, in which the moisture-proof insulator is pressurized and pressed out of the slot coater to extrude a layer for coating the circuit board surface.

Wie in allen obengenannten Shimada-Patentanmeldungen ausgeführt wird, hat jedes der vorgenannten Verfahren bestimmte Vor- und Nachteile. Zum Beispiel erfordern alle Verfahren, ausgenommen das Bürstenstreichverfahren, Abdeckungen für solche Teile der Leiterplatte, die unbeschichtet bleiben sollen. Das Anbringen und Entfernen der Abdeckungen von den Platten muß manuell erfolgen, was einen Engpaß in der Massenproduktion von Leiterplatten hervorrufen kann. Obwohl das Bürstenstreichverfahren keine Abdeckung erfordert, ist es arbeitsintensiv und im übrigen für die Massenproduktion nicht geeignet.As stated in all of the above-mentioned Shimada patent applications, each of the above-mentioned methods has certain advantages and disadvantages. For example, all of the methods except the brush coating method require masking for those parts of the circuit board that are to remain uncoated. The application and removal of the masking from the boards must be done manually, which can create a bottleneck in the mass production of circuit boards. Although the brush coating method does not require masking, it is labor-intensive and, moreover, not suitable for mass production.

Um die Nachfrage zu erfüllen, ist das Sprühverfahren das in der Massenproduktion eingesetzte, am meisten angewendete Isolatorbeschichtungsverfahren. Jede der obengenannten Shimada-Anmeldungen offenbart ein Verfahren zum Sprühen von flüssigem Isolierbeschichtungsmaterial auf eine Leiterplatte, bei dem eine flache Formdüse eingesetzt wird und eine relative Bewegung zwischen der Düse und der Leiterplatte in einer zur Ebene des von der Düse abgegebenen flachen Sprühmusters querverlaufenden Richtung erzeugt wird. Die Zuführung von Beschichtungsmaterial zu der Düse wird intermittierend unterbrochen, um so ein Ablagern von flüssiger Beschichtung auf Teilen der Leiterplatte und/oder Leiterteilen, die unbeschichtet bleiben sollen, zu verhindern.To meet demand, the spray process is the most widely used insulator coating process used in mass production. Each of the above-mentioned Shimada applications discloses a method for spraying liquid insulating coating material onto a circuit board, which involves using a flat molding nozzle and creating relative motion between the nozzle and the circuit board in a direction transverse to the plane of the flat spray pattern emitted by the nozzle. The supply of coating material to the nozzle is intermittently interrupted so as to prevent deposition of liquid coating on portions of the circuit board and/or circuit portions that are to remain uncoated.

Eine mit dem in den obengenannten Shimada-Anmeldungen offenbarten Beschichtungsverfahren verbundene Schwierigkeit ist es, für eine Bewegung der Sprühdüse oder der Leiterplatte in bezug aufeinander zu sorgen, so daß die gewünschte Form des Beschichtungsmaterials an allen Stellen auf der Platte erhalten wird. Bei der Massenproduktion werden oft Roboterarme eingesetzt, um die Sprühpistolen mit in einer feststehenden Position daran befestigten Sprühdüsen zu betätigen. Diese Roboterarme sind imstande, die Sprühpistole und ihre Sprühdüse in eine Z- Richtung, d.h., zur Leiterplatte hin und von ihr weg, und in die X- und Y-Richtungen, d.h. entlang der Länge und Breite der Leiterplatte zu bewegen.A difficulty associated with the coating process disclosed in the above-mentioned Shimada applications is to provide movement of the spray nozzle or the circuit board with respect to each other so that the desired shape of the coating material is obtained at all locations on the board. In mass production, robotic arms are often used to operate the spray guns with spray nozzles attached to them in a fixed position. These robotic arms are capable of moving the spray gun and its spray nozzle in a Z direction, i.e., toward and away from the circuit board, and in the X and Y directions, i.e., along the length and width of the circuit board.

Um zu sichern, daß die gewünschte Form des Beschichtungsmaterials durch die Sprühdüse sowohl in die X- als auch die Y-Richtung der Bewegung der Sprühpistole aufgetragen wird, ist es notwendig, die Sprühdüse, und ebenso die Sprühpistole, jedes Mal, wenn die Bewegungsrichtung von der X- in die Y-Richtung oder umgekehrt geändert wird, um 90º neu auszurichten. Die Drehung der gesamten Sprühpistole erfordert relativ schwere Mechanismen, die oft schwierig auf einem Roboterarm zu lagern sind und/oder die Geschwindigkeit des Roboterarmes reduzieren.To ensure that the desired shape of the coating material is applied by the spray nozzle in both the X and Y directions of the spray gun movement, it is necessary to realign the spray nozzle, and also the spray gun, by 90º each time the direction of movement is changed from the X to the Y direction or vice versa. The rotation of the entire spray gun requires relatively heavy mechanisms that are often difficult to support on a robot arm and/or reduce the speed of the robot arm.

Eine andere mit den vorbekannten Leiterplattenbeschichtungsgeräten verbundene Schwierigkeit ist, daß die Leiterplatten nicht unbedingt eben sind, weil Leiterteile und ähnliches von ihrer Oberfläche hervorstehen können. Bei einigen Anwendungen ist es wünschenswert, die vertikalen Seiten oder den unteren Teil eines auf der LeiterPlatte angeordneten Teiles zu beschichten. Das kann mit Roboterarmen, die eine Sprühpistole nur in die X-, Y- und Z-Richtungen bewegen kann, nicht ohne weiteres ausgeführt werden.Another difficulty associated with the previously known PCB coating equipment is that the PCBs are not necessarily flat because circuit parts and the like may protrude from their surface. In some applications it is desirable to coat the vertical sides or the bottom part of a part placed on the PCB. This cannot be easily accomplished with robotic arms that can only move a spray gun in the X, Y and Z directions.

Es ist deshalb ein Ziel dieser Erfindung, eine Vorrichtung zur Bedienung einer Sprühpistole zu entwickeln, die das Ausmaß der Bewegung und das während der Bedienung der Sprühpistole zu steuernde Trägheitsmoment reduziert und die zur genauen und wirksamen Ausbringung des Beschichtungsmaterials sowohl auf ein vorgesehenes Substrat als auch auf Teile, die auf dem Substrat aufgebracht sind, führt.It is therefore an object of this invention to develop a spray gun operating device which reduces the amount of movement and moment of inertia to be controlled during operation of the spray gun and which results in accurate and efficient application of the coating material both to an intended substrate and to parts applied to the substrate.

Die europäische Patentanmeldung 0 122 034 beschreibt eine Vorrichtung zum Anstreichen einer Kraftfahrzeugkarosserie, die einen Roboter mit einem Arm enthält, der einen um fünf Achsen bewegbaren Führungskopf trägt. An dem Führungskopf ist eine Sprüheinrichtung in solcher Weise befestigt, daß er durch die Einrichtung um eine Drehachse rotieren kann.European patent application 0 122 034 describes a device for painting a motor vehicle body, which contains a robot with an arm that carries a guide head that can move about five axes. A spray device is attached to the guide head in such a way that it can rotate about an axis of rotation through the device.

Die deutsche Patentanmeldung 2850421 beschreibt eine Vorrichtung, die einen an horizontalen Schienen bewegbaren Laufwagen enthält, der einen ersten, vertikal bewegbaren Schlitten trägt, der wiederum einen zweiten, um 90º zu dem Laufwagen und dem ersten Schlitten bewegbaren Schlitten trägt. Eine Spühpistole ist entweder starr an dem zweiten Schlitten befestigt oder kann in bezug darauf eine schwenkende und/oder drehende Bewegung ausführen.German patent application 2850421 describes a device that includes a carriage that can be moved on horizontal rails and that carries a first, vertically movable slide that in turn carries a second slide that can be moved 90º to the carriage and the first slide. A spray gun is either rigidly attached to the second slide or can perform a pivoting and/or rotating movement with respect to it.

Das obige Ziel wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Auftragen eines Beschichtungsmateriauf eine Oberfläche gelöst, die eine Sprüheinrichtung umfaßt, die eine Sprühdüse zum Austragen des Beschichtungsmaterials auf eine Oberfläche, ein Mittel zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der Sprüheinrichtung und der Oberfläche entlang einer X-Achse, ein Mittel zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der Sprüheinrichtung und der Oberfläche entlang einer Y-Achse, wobei die Y-Achse senkrecht zur X-Achse ist, ein Mittel zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der Sprüheinrichtung und der Oberfläche entlang einer Z-Achse, wobei die Z-Achse sowohl zu der X-Achse als auch zu der Y-Achse senkrecht ist, ein Mittel zum Drehen der Sprühdüse um eine zu der X- und Y-Achse im wesentlichen senkrechte Achse und ein Mittel zum Schwenken der Sprühdüse besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprüheinrichtung eine Verlängerung einschließt, die mit einem Durchlaß zum Durchleiten von Beschichtungsmaterial ausgebildet ist, an der die Sprühdüse befestigt ist, daß das drehbare Mittel die Verlängerung und die Sprühdüse dreht, um die Sprühdüse in eine Position einzustellen, die im wesentlichen senkrecht zu der Richtung der Bewegung der Sprüheinrichtung entlang der X-Achse oder der Y-Achse ist, und daß das schwenkbare Mittel die Sprühdüse in bezug auf die Sprüheinrichtung unabhängig von der Drehung der Sprühdüse schwenkt.The above object is achieved according to the invention by a device for applying a coating material to a surface, which comprises a spray device having a spray nozzle for applying the coating material to a surface, a means for generating a relative movement between the spray device and the surface along an X-axis, a means for generating a relative movement between the spray device and the surface along a Y-axis, the Y-axis being perpendicular to the X-axis, means for producing relative movement between the spray device and the surface along a Z-axis, the Z-axis being perpendicular to both the X-axis and the Y-axis, means for rotating the spray nozzle about an axis substantially perpendicular to the X and Y axes, and means for pivoting the spray nozzle, characterized in that the spray device includes an extension formed with a passage for passing coating material to which the spray nozzle is attached, the rotatable means rotates the extension and the spray nozzle to set the spray nozzle in a position substantially perpendicular to the direction of movement of the spray device along the X-axis or the Y-axis, and the pivotable means pivots the spray nozzle with respect to the spray device independently of the rotation of the spray nozzle.

In einer Ausführungsform wird die Sprühpistole in bezug auf das zu beschichtende Substrat, wie z. B. eine Leiterplatte, betätigt und die Bewegung der Sprühpistole und ihrer Sprühdüse in den X-, Y- und Z-Richtungen mit einer unabhängig gesteuerten und ausgelösten Bewegung der Sprühdüse in bezug auf die Sprühpistole gekoppelt. Mit einem Roboterarm, der die Sprühpistole trägt, verbundene Mechanismen sind wirksam, um die Sprühpistole und ihre Sprühdüse entlang der X-Achse, Y-Achse und Z- Achse in bezug auf die Leiterplatte oder andere zu beschichtende Substrate zu bewegen. Zusätzlich dazu ist ein Mechanismus vorgesehen, der die Sprühdüse der Sprühpistole um eine zur Z-Achse parallele Achse dreht, und ein anderer Mechanismus, der die Sprühdüse in bezug auf die Sprühpistole unabhängig von der Drehbewegung schwenkt. Auf diese Weise wird für eine Bewegung der Düse der Sprühpistole in fünf Richtungen gesorgt, d.h., entlang der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse, Drehung um eine Achse parallel zur Z-Achse (der sogenannten "vierten Achse") und eine schwenkende oder schwingende Bewegung in bezug auf die Sprühpistole (der sogenannten "fünften Achse"). Alternativ dazu umfaßt die Sprühpistole die Antriebsmechanismen für die vierte und fünfte Achse, ist aber in den X-, Y- und Z-Richtungen feststehend. In diesem Fall ist die zu beschichtende Leiterplatte auf einem in bezug auf die feststehende Sprühpistole in die X-, Y- und Z-Richtungen bewegbaren Tisch gelagert.In one embodiment, the spray gun is actuated with respect to the substrate to be coated, such as a circuit board, and the movement of the spray gun and its spray nozzle in the X, Y and Z directions is coupled with an independently controlled and triggered movement of the spray nozzle with respect to the spray gun. Mechanisms connected to a robotic arm carrying the spray gun are operative to move the spray gun and its spray nozzle along the X-axis, Y-axis and Z-axis with respect to the circuit board or other substrate to be coated. In addition, a mechanism is provided which rotates the spray nozzle of the spray gun about an axis parallel to the Z-axis and another mechanism which pivots the spray nozzle with respect to the spray gun independently of the rotational movement. In this way, movement of the nozzle of the spray gun in five directions, i.e., along the X-axis, the Y-axis and the Z-axis, rotation about an axis parallel to the Z-axis (the so-called "fourth axis") and a pivoting or oscillating movement with respect to the spray gun (the so-called "fifth axis"). Alternatively, the spray gun includes the drive mechanisms for the fourth and fifth axes but is fixed in the X, Y and Z directions. In this case, the circuit board to be coated is mounted on a table that is movable in the X, Y and Z directions with respect to the fixed spray gun.

In der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform ist eine Sprühpistole von der Art, wie sie z.B. in dem US-Patent 4,785,006 gezeigt ist, leicht modifiziert, um eine Verlängerung aufzunehmen, die innen in einem, im Inneren der Sprühpistole ausgebildeten Verbindungsstück drehbar gelagert ist und sich von der Basis des Pistolenkörpers, wo normalerweise die Sprühdüse der Sprühpistole befestigt werden würde, nach außen erstreckt. Diese Verlängerung ist mit einem Beschichtungsaustragskanal ausgebildet, der einen bewegbaren, von dem Pistolenkörper getragenen Kolben aufnimmt. Das Beschichtungsmaterial wird in den inneren Kanal des Pistolenkörpers durch einen Einlaß eingeführt und fließt um die äußere Oberfläche des Kolbens in den Beschichtungsaustragskanal der Verlängerung. Der Kolben ist wirksam, um den in der Verlängerung ausgebildeten Auslaß zu öffnen und zu schließen, und unbenutztes oder überschüssiges Beschichtungsmaterial wird durch das hohle Innere des Kolbens zurück zum Pistolenkörper geführt, um es durch einen mit einer Beschichtungsmaterialquelle verbundenen Auslaß auszutragen.In the presently preferred embodiment, a spray gun of the type shown, for example, in U.S. Patent 4,785,006 is slightly modified to include an extension which is pivotally mounted internally in a connector formed inside the spray gun and extends outwardly from the base of the gun body where the spray nozzle of the spray gun would normally be mounted. This extension is formed with a coating discharge channel which receives a movable piston carried by the gun body. The coating material is introduced into the internal channel of the gun body through an inlet and flows around the outer surface of the piston into the coating discharge channel of the extension. The piston is operative to open and close the outlet formed in the extension and unused or excess coating material is directed through the hollow interior of the piston back to the gun body for discharge through an outlet connected to a coating material source.

Eine Sprühdüse ist an der Basis der Verlängerung in Verbindung stehend mit dem angeordneten Austragskanal der Verlängerung drehbar befestigt. Die Sprühdüse hat einen Ausgabeauslaß, der vorzugsweise versetzt von der Längsachse der Verlängerung und wirksam ist, um Beschichtungsmaterial auf ein Substrat, wie z.B. eine Leiterplatte, auszustoßen, wenn der Kolben in die geöffnete Stellung bewegt wird.A spray nozzle is pivotally mounted to the base of the extension in communication with the arranged discharge channel of the extension. The spray nozzle has a discharge outlet preferably offset from the longitudinal axis of the extension and effective to eject coating material onto a substrate, such as a circuit board, when the piston is moved to the open position.

Die Sprühpistole, die Verlängerung und die Sprühdüse sind durch einen Roboterarm zusammen entlang der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse bewegbar. Zusätzlich zu dieser Bewegung sind separate Mechanismen vorgesehen, um die Verlängerung und die Sprühdüse in bezug auf die Sprühpistole zu drehen und die Sprühdüse in bezug auf die Sprühpistole zu schwingen oder zu schwenken.The spray gun, extension and spray nozzle are movable together along the X-axis, Y-axis and Z-axis by a robotic arm. In addition to this movement, separate mechanisms are provided to rotate the extension and spray nozzle with respect to the spray gun and to swing or pivot the spray nozzle with respect to the spray gun.

Die Verlängerung und die Sprühdüse können in bezug auf die Sprühpistole durch das Wirken einer Teilscheibe, die starr an der Verlängerung befestigt ist, gedreht werden. Die Teilscheibe hat dementsprechend eine Reihe von auf dem Umfang im Abstand angeordneten Stiften, von denen jeder mit einer, zwischen einer ausgefahrenen und einer zurückgezogenen Stellung bewegbaren, Schubplatte verbindbar ist. ist. Jedes Mal, wenn die Schubplatte ausgefahren ist, greift sie mit einem der Stifte der Teilscheibe ineinander und bewirkt das Drehen der Teilscheibe und der Verlängerung in bezug auf die Sprühpistole. Eine mit der Teilscheibe verbundene Verriegelungseinrichtung hält sie in einer drehfesten Stellung fest, während die Schubplatte von ihrer ausgefahrenen Stellung in die zurückgezogene Stellung zurückgeführt wird. Alle diese Bestandteile haben ein relativ leichtes Gewicht, wodurch sie für eine Vielzahl von Roboterarmen anwendbar sind, ohne Geschwindigkeit der Bewegung des Roboterarmes zu opfern oder nennenswerte, durch übermäßiges Gewicht hervorgerufene Trägheitskräfte hinzuzufügen.The extension and spray nozzle can be rotated relative to the spray gun by the action of a dividing disc rigidly attached to the extension. The dividing disc accordingly has a series of circumferentially spaced pins, each of which is connectable to a pusher plate movable between an extended and a retracted position. Each time the pusher plate is extended, it engages one of the pins of the dividing disc and causes the dividing disc and extension to rotate relative to the spray gun. A locking device connected to the dividing disc holds it in a non-rotatable position while the pusher plate is returned from its extended position to the retracted position. All of these components are relatively light in weight, making them applicable to a variety of robot arms. without sacrificing speed of movement of the robot arm or adding significant inertial forces caused by excessive weight.

Vorzugsweise dreht jeder Kolbenhub oder Ausfahren der Schubplatte die Teilscheibe und damit die Verlängerung und die Sprühdüse um einen Winkelabstand von 90º in bezug auf die Sprühpistole. Auf diese Weise kann die Sprühdüse eingestellt werden, um eine gewünschte Form von Beschichtungsmaterial in einer zu der Bewegungsrichtung der Sprühpistole im wesentlichen senkrechten Richtung abzugeben, unabhängig davon, ob die Sprühpistole in die X- oder Y-Richtung bewegt wird. Dieses beseitigt die Notwendigkeit, entweder die Sprühpistole oder das vorgesehene Substrat zu bewegen, um eine gewünschte Ausrichtung der Sprühwolke in bezug auf die Bewegungsrichtung der Pistole zu erreichen.Preferably, each piston stroke or extension of the pusher plate rotates the indexing disk and hence the extension and the spray nozzle through an angular distance of 90º with respect to the spray gun. In this way, the spray nozzle can be adjusted to deliver a desired shape of coating material in a direction substantially perpendicular to the direction of travel of the spray gun, regardless of whether the spray gun is moved in the X or Y direction. This eliminates the need to move either the spray gun or the intended substrate to achieve a desired orientation of the spray cloud with respect to the direction of travel of the gun.

Zusätzlich zu der Drehung der Verlängerung und der Sprühdüse in bezug auf die Sprühpistole ist ein Mechanismus vorgesehen, um die Sprühdüse in einer zu der Achse, um die die Sprühdüse rotiert, im allgemeinen parallele Ebene zu schwenken. Vorzugsweise ist ein Mantelrohr an der Verlängerung verschiebbar befestigt und vertikal auf- und abwärts entlang der Verlängerung bewegbar. Das Mantelrohr nimmt in geeigneter Weise eine Gabel auf, die mit dem Kolben eines Hydraulikzylinders verbunden sein kann. Wenn der Zylinder betätigt wird, um den Kolben auszufahren, bewegt sich die Gabel mit dem Kolben und drückt das Mantelrohr entlang der Verlängerung nach unten. Das Mantelrohr wird entlang der Verlängerung nach oben bewegt, wenn der Kolben im Zylinder zurückgezogen wird und so die Gabel mit sich bewegt.In addition to rotation of the extension and spray nozzle relative to the spray gun, a mechanism is provided to pivot the spray nozzle in a plane generally parallel to the axis about which the spray nozzle rotates. Preferably, a mandrel is slidably mounted on the extension and is vertically movable up and down along the extension. The mandrel suitably receives a fork which may be connected to the piston of a hydraulic cylinder. When the cylinder is actuated to extend the piston, the fork moves with the piston and pushes the mandrel downwards along the extension. The mandrel is moved upwards along the extension when the piston is retracted in the cylinder, moving the fork with it.

Die Auf- und Abbewegung des Mantelrohres entlang der Verlängerung erzeugt eine Schwenkbewegung der Sprühdüse durch die Verbindung eines Düsenkurbelarmes mit einem Düsenschwenkhebel. Der Düsenkurbelarm kann ein drehbar an dem Mantelrohr befestigtes, oberes Ende und ein drehbar an dem Düsenschwenkhebel befestigtes, unteres Ende haben. Der Düsenschwenkhebel kann an einem Vorsprung an der Sprühdüse befestigt sein, die schwenkbar in einem Adapter gelagert ist, der in geeigneter Weise an der Basis der Sprühdüse befestigt ist.The up and down movement of the mandrel along the extension produces a pivoting movement of the spray nozzle by connecting a nozzle crank arm to a nozzle pivot lever. The nozzle crank arm may have an upper end pivotally attached to the mandrel and a lower end pivotally attached to the nozzle pivot lever. The nozzle pivot lever may be attached to a projection on the spray nozzle which is pivotally mounted in an adapter suitably attached to the base of the spray nozzle.

In diesem Fall wird der Düsenkurbelarm als Reaktion auf die Abwärtsbewegung des Mantelrohres nach unten bewegt, was bewirkt, das ein Ende des Düsenschwenkhebels entweder in die Uhrzeigerrichtung oder entgegen der Uhrzeigerrichtung schwenkt. Durch die Verbindung zwischen dem Düsenschwenkhebel und dem Düsenvorsprung wird wiederum die Sprühdüse in die gleiche Richtung geschwenkt. Wenn das Mantelrohr dann in die entgegengesetzte, nach oben führende Richtung bewegt wird, wird der Düsenkurbelarm in die entgegengesetzte Richtung bewegt, wobei er den Düsenschwenkhebel und die Sprühdüse in die entgegengesetzte Richtung dreht.In this case, the nozzle crank arm is moved downward in response to the downward movement of the mandrel, causing one end of the nozzle pivot lever to pivot either clockwise or counterclockwise. The connection between the nozzle pivot lever and the nozzle boss in turn pivots the spray nozzle in the same direction. When the mandrel is then moved in the opposite, upward direction, the nozzle crank arm is moved in the opposite direction, rotating the nozzle pivot lever and the spray nozzle in the opposite direction.

Der Düsenkurbelarm und der Düsenschwenkhebel sind also wirksam, die Sprühdüse in bezug auf die Sprühpistole zu schwenken, so daß die Austragsöffnung der Düse in einer genauen Bahn in bezug auf das zu beschichtende Substrat geschwenkt wird. Dadurch wird es möglich, das Beschichtungsmaterial in einem Winkel in bezug auf die Leiterplatte und die darauf gelagerten Teile zu richten, um die Seiten und/oder Unterseiten dieser Teile zu beschichten.The nozzle crank arm and nozzle pivot lever are thus operative to pivot the spray nozzle relative to the spray gun so that the discharge orifice of the nozzle is pivoted in a precise trajectory relative to the substrate to be coated. This makes it possible to direct the coating material at an angle relative to the circuit board and the parts supported thereon in order to coat the sides and/or undersides of these parts.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, wobei:The invention is described in more detail below by way of examples with reference to the accompanying drawings, in which:

Fig. 1 eine teilweise schematische Vorderansicht, teilweise aufgebrochen, der erfindungsgemäßen "Fünf-Achsen"- Sprühpistole einschließlich einer schematischen Darstellung der Mechanismen zum Bewegen der Sprühpistole entlang der X-, Y- und Z-Achsen ist;Figure 1 is a partially schematic front view, partially broken away, of the "five-axis" spray gun of the present invention including a schematic representation of the mechanisms for moving the spray gun along the X, Y and Z axes;

Fig. 2 eine Seitenansicht, von der Linie 2-2 der Fig. 1 aus gesehen, ist,und teilweise im Querschnitt den Mechanismus zum Schwenken der Sprühdüse hierin zeigt;Fig. 2 is a side view, taken from line 2-2 of Fig. 1, and showing, partly in cross-section, the mechanism for pivoting the spray nozzle therein;

Fig. 2A eine Teilansicht des unteren Teiles von Fig. 2 ist, die die Sprühdüse angewinkelt in bezug auf die Z- Achse zeigt;Fig. 2A is a partial view of the lower part of Fig. 2 showing the spray nozzle angled with respect to the Z-axis;

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 in Fig. 1 ist, die hierin den Mechanismus zum Drehen der Sprühdüse der Sprühpistole zeigt, wobei die Schubplatte in einer zurückgezogenen Stellung ist;Fig. 3 is a sectional view taken along line 3-3 in Fig. 1, showing the mechanism for rotating the spray nozzle of the spray gun therein with the push plate in a retracted position;

Fig. 3A eine der Fig. 3 annähernd gleiche Ansicht ist, in der die Schubplatte in einer ausgefahrenen Stellung ist;Fig. 3A is a view approximately similar to Fig. 3, in which the pusher plate is in an extended position ;

Fig. 3B eine den Fig. 3 und 3A annähernd gleiche Ansicht ist, in der die Schubplatte beim Vorgang des Bewegens in ihre zurückgezogene Stellung ist; undFig. 3B is a view approximately similar to Figs. 3 and 3A, in which the pusher plate is in the process of moving to its retracted position; and

Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie 4-4 in Fig. 2 ist, die hierin die Basis der Verlängerung und Sprühdüse zeigt.Fig. 4 is an enlarged sectional view taken along line 4-4 in Fig. 2 showing the base of the extension and spray nozzle therein.

Die Vorrichtung 10 umfaßt eine Sprühpistole 12 der Art, wie sie in dem US-Patent 4,785,996 offenbart ist. Die Sprühpistole 12 umfaßt einen Pistolenkörper 14, der mit einer sich bis zum unteren Ende des Pistolenkörpers 14 erstreckenden Stufenbohrung 16 ausgebildet ist. In der Bohrung 16 am unteren Ende des Pistolenkörpers 14 ist ein Lager 17 aufgenommen und oben auf dem Lager 17 liegt ein Befestigungsblock 18. Sowohl das Lager 17 als auch der Befestigungsblock 18 ist mit einer Durchgangsbohrung 19 bzw. 21 ausgebildet, die einen bewegbaren Kolben 22 aufnehmen, der ein hohles Inneres 23 besitzt. Zwischen der Außenseite des Kolbens 22 und der Durchgangsbohrung 21 des Befestigungsblockes 18 ist eine Zwischenraum ausgebildet, der durch einen in dem Befestigungsblock 18 ausgebildeten Durchlaß 24 mit einer Fluideinlaßöffnung 25 im Pistolenkörper 14 verbunden ist.The device 10 includes a spray gun 12 of the type disclosed in U.S. Patent 4,785,996. The spray gun 12 includes a gun body 14 formed with a stepped bore 16 extending to the lower end of the gun body 14. A bearing 17 is received in the bore 16 at the lower end of the gun body 14, and a mounting block 18 rests on top of the bearing 17. Both the bearing 17 and the mounting block 18 are formed with a through bore 19 and 21, respectively, which receive a movable piston 22 having a hollow interior 23. Between the outside of the piston 22 and the through hole 21 of the mounting block 18, an intermediate space is formed, which is connected to a fluid inlet opening 25 in the gun body 14 through a passage 24 formed in the mounting block 18.

Das Beschichtungsmaterial wird durch die Öffnung 25 und den Durchlaß 24 in die Durchgangsbohrung 21 des Befestigungsblockes 18 eingeführt und fließt entlang der Außenseite des Kolbens 22.The coating material is introduced through the opening 25 and the passage 24 into the through hole 21 of the mounting block 18 and flows along the outside of the piston 22.

Der Pistolenkörper 14 nimmt eine zylindrische Verlängerung 26 auf, die durch das Lager 17 drehbar gelagert ist. Das obere Ende der zylindrischen Verlängerung 26 greift mit einer Dichtung 27 an dem oberen Ende des Lagers 17 ineinander und ist dort zwischen dem Lager 17 und einem ringförmigen Bodenteil des Befestigungsblockes 18 eingeschlossen. Die zylindrische Verlängerung 26 ist mit einem inneren Durchlaß 28 ausgebildet, der an seinem oberen Ende mit der das Beschichtungsmaterial führenden Durchgangsbohrung 21 in dem Befestigungsblock 18 in Verbindung steht. Dieser Durchlaß 28 nimmt den Kolben 22 auf, der sich abwärts zum unteren Ende der Verlängerung 26 erstreckt. Vorzugsweise ist das untere Ende 30 des Kolbens 22 konisch und ausgebildet, um mit einem am unteren Ende der Verlängerung 26 angeordneten Aufnahmestück 32 ineinanderzugreifen. Der Kolben 22 ist beweglich zwischen einer geöffneten, zurückgezogenen Stellung, in der sein unteres Ende 30 aus dem Aufnahmestück 32 ausgerückt ist und einen darin ausgebildeten Ausgabeauslaß 34 freigibt, und einer gezeigten ausgefahrenen Stellung, in der das untere Ende 30 des Kolbens 22 mit dem Aufnahmestück 32 ineinandergreift und den Ausgabeauslaß 34 abriegelt. Diese Bewegung des Kolbens 22 steuert den Fluß des Beschichtungsmaterials, das von der Verlängerung 26 zum Auftragen auf ein Substrat wie unten beschrieben ausgegeben wird.The gun body 14 receives a cylindrical extension 26 which is rotatably supported by the bearing 17. The upper end of the cylindrical extension 26 engages a seal 27 at the upper end of the bearing 17 and is there enclosed between the bearing 17 and an annular bottom portion of the mounting block 18. The cylindrical extension 26 is formed with an internal passage 28 which communicates at its upper end with the through hole 21 in the mounting block 18 which carries the coating material. This passage 28 receives the piston 22 which extends downwardly to the lower end of the extension 26. Preferably, the lower end 30 of the piston 22 is conical and formed to engage with a lower end of the extension 26. The piston 22 is movable between an open, retracted position in which its lower end 30 is disengaged from the receiver 32 and exposes a dispensing outlet 34 formed therein, and an extended position shown in which the lower end 30 of the piston 22 engages the receiver 32 and seals off the dispensing outlet 34. This movement of the piston 22 controls the flow of coating material dispensed from the extension 26 for application to a substrate as described below.

Wie in den Fig. 2 und 4 gezeigt ist, fließt das Beschichtungsmaterial um die Außenseite des Kolbens 22 herum zu seinem konischen unteren Ende 30, wo es durch den Ausgabeauslaß 34 ausgestoßen wird, wenn der Kolben 22 in der zurückgezogenen, geöffneten Stellung ist, und/oder um überschüssiges Beschichtungsmaterial von der Verlängerung 26 abzuführen, ist Vorsorge getroffen, um das Beschichtungsmaterial vom unteren Teil der Verlängerung 26 nach oben und außerhalb des Pistolenkörpers 14 zurückzuführen.As shown in Figures 2 and 4, the coating material flows around the outside of the piston 22 to its tapered lower end 30 where it is expelled through the discharge outlet 34 when the piston 22 is in the retracted, open position, and/or to discharge excess coating material from the extension 26, provision is made to return the coating material from the lower part of the extension 26 upward and outside the gun body 14.

In der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform ist der Kolben 22 mit einer Öffnung 38 ausgebildet, die unmittelbar über seinem unteren, konischen Ende 30 gelegen ist. Überschüssiges oder nicht verwendetes Beschichtungsmaterial, das nicht durch den Ausgabeauslaß 34 hinausgedrückt wird, tritt in die Öffnung 38 des Kolbens 22 ein und fließt in seinem hohlen Inneren 23 aufwärts zu einer zweiten, in dem obenen Ende des Kolbens 22 ausgebildeten Öffnung 40. Das Beschichtungsmaterial verläßt die Öffnung 40 und tritt in einen Hohlraum 42 ein, der in dem Pistolenkörper 14 zwischen einer oben auf dem Befestigungsblock 18 angeordneten Abdichtung in der Form einer Ringscheibe 43 und einer ähnlichen Abdichtung 44, die durch eine Feder 45 in ihrer Lage gehalten wird, ausgebildet ist. Dieser Hohlraum 42 ist mit einem Zirkulationsauslaß 47 verbunden, der in dem Pistolenkörper 14 ausgebildet ist und mit einer Beschichtungsmaterialquelle (nicht dargestellt) in Verbindung steht. Es ist vorgesehen, daß Beschichtungsmaterial kontinuierlich durch den Kolben 22 zurückgeführt wird, selbst wenn ein Teil des Beschichtungsmaterials durch den Ausgabeauslaß 34 ausgestoßen wird. Dieses sichert, daß das Beschichtungsmaterial während der Betätigung der Sprühpistole 12 auf der geeigneten Temperatur erwärmt bleibt.In the presently preferred embodiment, the piston 22 is formed with an opening 38 located immediately above its lower, tapered end 30. Excess or unused coating material not expelled through the discharge outlet 34 enters the opening 38 of the piston 22 and flows upwardly within its hollow interior 23 to a second opening 40 formed in the upper end of the piston 22. The coating material exits the opening 40 and enters a cavity 42 formed in the gun body 14 between an upper on the mounting block 18 in the form of a washer 43 and a similar seal 44 held in place by a spring 45. This cavity 42 is connected to a circulation outlet 47 formed in the gun body 14 and communicating with a source of coating material (not shown). It is intended that coating material is continuously recycled through the piston 22 even when some of the coating material is expelled through the discharge outlet 34. This ensures that the coating material remains heated to the appropriate temperature during operation of the spray gun 12.

Es sollte jedoch selbstverständlich sein, daß es nicht notwendig ist, einen Hohlkolben 22 oder andere Mittel zum Zurückführen des Beschichtungsmaterials vorzusehen, d.h., das Material könnte in der Sprühpistole "tot-en- dend" sein, wenn es von dort nicht entfernt wird.It should be understood, however, that it is not necessary to provide a hollow piston 22 or other means for returning the coating material, i.e., the material could be "dead-ended" in the spray gun if not removed therefrom.

Betrachtet man nun Fig. 4, ist ein Adapter 46 auf das untere Ende der Verlängerung 26 geschraubt, um eine Sprühdüse 48 daran zu befestigen. Der Adapter 46 hat einen Ring 50, der mit dem äußeren Gewinde der Verlängerung 26 ineinandergreift, und eine Bohrung 52, die mit dem Ausgabeauslaß 34 in dem Aufnahmestück 32 an der Basis der Verlängerung 26 in Verbindung steht. Durch den Adapter 46 wird eine Ringscheibe 43 gelagert, die mit einer Auflageplatte 32 in Eingriff ist, um dazwischen eine Abdichtung zu erzeugen. Der Adapter 46 ist mit einer Querdurchgangsbohrung 54 ausgebildet, in der ein zylindrischer Vorsprung 56 der Sprühdüse 48 drehbar befestigt ist. Zwischen dem Adapter 46 und dem Düsenvorsprung 56 sind O-Ringdichtungen 58 eingesetzt, um dort eine flüssigkeitsundurchlässige Abdichtung zu erzeugen.Referring now to Fig. 4, an adapter 46 is threaded onto the lower end of the extension 26 for securing a spray nozzle 48 thereto. The adapter 46 has a ring 50 which engages the external threads of the extension 26 and a bore 52 which communicates with the discharge outlet 34 in the receiver 32 at the base of the extension 26. The adapter 46 supports an annular disk 43 which engages a support plate 32 to create a seal therebetween. The adapter 46 is formed with a transverse through bore 54 in which a cylindrical projection 56 of the spray nozzle 48 is rotatably mounted. O-ring seals 58 are inserted between the adapter 46 and the nozzle projection 56 in order to create a liquid-tight seal there.

Der Düsenvorsprung 56 ist mit einer L-förmigen Verbindungsbohrung 60 ausgebildet, die an einem Ende mit der Bohrung 52 in dem Adapter 46 und an dem anderen Ende mit einem in der Sprühdüse 48 ausgebildeten Fluidaustragskanal 64 in Verbindung steht. Eine Reinigungsschraube 65 ist an der Düse 48 eingebaut und kreuzt den Kanal 64, um die Reinigung der Düse 48 und der Basis der Verlängerung 26 zu ermöglichen. Der Fluidaustragskanal 64 endet an einer Austragsöffnung 66, die in bezug auf ein zu beschichtendes Substrat (nicht dargestellt) in einer abwärts verlaufenden Richtung ausgerichtet ist. Folglich wird ein Fließweg für das Beschichtungsmaterial von der Verlängerung 26 in die Sprühdüse 48 gebildet, der die Bohrung 52 in dem Adapter 46, die Verbindungsbohrung 60 in dem Düsenvorsprung 56 und den Fluidaustragskanal 64 in dem Körper der Sprühdüse 48 einschließt. Der Fluß des Beschichtungsmaterials durch diesen Fließweg wird durch die Tätigkeit des Kolbens 22 beim Bewegen zwischen einer zurückgezogenen, offenen Stellung in bezug auf die Austragsöffnung 34 in dem Aufnahmestück 32, und einer geschlossenen, ausgefahrenen Stellung, gesteuert.The nozzle projection 56 is formed with an L-shaped connecting bore 60 which communicates at one end with the bore 52 in the adapter 46 and at the other end with a fluid discharge channel 64 formed in the spray nozzle 48. A cleaning screw 65 is installed on the nozzle 48 and crosses the channel 64 to enable cleaning of the nozzle 48 and the base of the extension 26. The fluid discharge channel 64 terminates at a discharge opening 66 which is oriented in a downward direction with respect to a substrate to be coated (not shown). Thus, a flow path for the coating material from the extension 26 into the spray nozzle 48 is formed which includes the bore 52 in the adapter 46, the connecting bore 60 in the nozzle boss 56 and the fluid discharge channel 64 in the body of the spray nozzle 48. The flow of the coating material through this flow path is controlled by the action of the piston 22 in moving between a retracted, open position with respect to the discharge opening 34 in the receiver 32 and a closed, extended position.

Pistolenbewegung entlang der X-Achse, Y-Achse und Z-AchseGun movement along the X-axis, Y-axis and Z-axis

Ein grundlegendes Merkmal der Vorrichtung ist der Aufbau und die Wirkungsweise der Mechanismen zum Bewegen der Sprühpistole 12 und ihrer Sprühdüse 48 in bezug auf ein vorgesehenes Substrat, wie z. B. eine Leiterplatte. Mit dem Roboterarm, der die Sprühpistole 12 trägt, verbundene Mechanismen sind wirksam, um die Sprühpistole 12 entlang der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse zu bewegen. Die Einzelheiten solcher Mechanismen bilden für sich keinen Teil der Erfindung und die folgende Beschreibung der Bewegung der Sprühpistole 12 in die X-, Y- und Z-Richtung ist nur zum Zweck des Erörterns der gesamten Arbeitsweise der Vorrichtung 10 vorgesehen. Darüberhinaus ist in Erwägung gezogen, daß die Sprühpistole 12 in einer alternativen Ausführungsform in einer feststehenden Position gehalten wird und Antriebsmechanismen vorgesehen sind, um einen Tisch (nicht dargestellt), der die Leiterplatte trägt, entlang der X-, Y- und Z-Richtungen zu bewegen.A fundamental feature of the apparatus is the structure and operation of the mechanisms for moving the spray gun 12 and its spray nozzle 48 with respect to an intended substrate, such as a circuit board. Mechanisms are operative to move the spray gun 12 along the X-axis, the Y-axis and the Z-axis. The details of such mechanisms do not form part of the invention per se and the following description of the movement of the spray gun 12 in the X, Y and Z directions is provided only for the purpose of discussing the overall operation of the apparatus 10. Moreover, it is contemplated that in an alternative embodiment the spray gun 12 may be held in a fixed position and drive mechanisms may be provided to move a table (not shown) supporting the circuit board along the X, Y and Z directions.

Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung bezieht sich der Begriff "Oberteil" auf den oberen Teil der Sprühpistole 12, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, und der Begriff "Unterteil" bezieht sich auf den unteren Teil des Pistolenkörpers 14 in diesen Figuren. Die "X-Achse" ist eine sich von links nach rechts erstreckende Achse, wie in Fig. 1 dargestellt ist, die "Y- Achse" ist eine Achse, die sich in und aus der Seite von Fig. 1 erstreckt und die "Z-Achse" ist eine sich in vertikaler Richtung zwischen dem Oberteil und dem Unterteil der Fig. 1 erstreckende Achse.For the purposes of this description, the term "top" refers to the top of the spray gun 12 as shown in Figures 1 and 2, and the term "bottom" refers to the bottom of the gun body 14 in those figures. The "X-axis" is an axis extending from left to right as shown in Figure 1, the "Y-axis" is an axis extending in and out of the side of Figure 1, and the "Z-axis" is an axis extending vertically between the top and bottom of Figure 1.

Betrachtet man nun Fig. 1, ist die Sprühpistole 12 an einer Pistolenmontageplatte 68 starr befestigt, die sich vertikal erstreckende Seitenkanten 70 besitzt, von denen eine in Fig. 1 dargestellt ist. Die Pistolenmontageplatte 68 ist zwischen vier Rollen 72 eingeschlossen, von denen zwei auf jeder Seitenkante 70 der Montageplatte 68 angeordnet sind. Jede der Rollen 72 ist auf einem Zapfen 74 drehbar, der an einem durch den Roboterarm 78 getragenen Rahmen 76 befestigt ist, schematisch in Fig. 1 abgebildet.Referring now to Fig. 1, the spray gun 12 is rigidly mounted to a gun mounting plate 68 having vertically extending side edges 70, one of which is shown in Fig. 1. The gun mounting plate 68 is enclosed between four rollers 72, two of which are located on each side edge 70 of the mounting plate 68. Each of the rollers 72 is mounted on a pin 74 which is attached to a frame 76 carried by the robot arm 78, shown schematically in Fig. 1.

Der Rahmen 76 befestigt einen Motor 80, dessen Abtriebswelle 82 antreibend mit einem Zahnradritzel 84 verbunden ist. Dieses Zahnradritzel 84 greift mit einer an der Pistolenmontageplatte 68 befestigten Zahnstange 86 ineinander. Wenn der Motor 80 in Betrieb gesetzt ist, wird das Zahnradritzel 84 in bezug auf die Zahnstange 86 entweder in Uhrzeigerrichtung oder entgegen der Uhrzeigerrichtung gedreht. Die Antriebsverbindung zwischen dem Zahnradritzel 84 und der Zahnstange 86 bewirkt das vertikale Bewegen der Pistolenmontageplatte 68, d.h., entlang der Z-achse, zwischen den Rollen 72 auf jeder ihrer Seitenkanten 70. Diese Bewegung der Pistolenmontageplatte 68 führt die Sprühpistole 12 und die Sprühsüse 48 dort entlang, um die Sprühdüse 48 in einer gewünschten vertikalen Lage in bezug auf ein Substrat, wie z. B. eine zu beschichtende Leiterplatte, zu positionieren.The frame 76 mounts a motor 80, the output shaft 82 of which is drivingly connected to a pinion gear 84. This pinion gear 84 meshes with a rack 86 attached to the gun mounting plate 68. When the motor 80 is operated, the pinion gear 84 is rotated with respect to the rack 86 either clockwise or counterclockwise. The drive connection between the pinion gear 84 and the rack 86 causes the gun mounting plate 68 to move vertically, i.e., along the Z-axis, between the rollers 72 on each of its side edges 70. This movement of the gun mounting plate 68 guides the spray gun 12 and the spray nozzle 48 thereto position the spray nozzle 48 in a desired vertical position with respect to a substrate, such as a circuit board to be coated.

Die Bewegung der Sprühdüse 12 und der Sprühpistole 48 in der Y-Richtung wird wie folgt erreicht. Die Deckplatte des Rahmens 76 hält vier Gegenlager 88, 90 (zwei von ihnen sind dargestellt), die durch Führungsstangen oder lineare Führungsbahnen 92 bzw. 94 getragen werden, die durch Ständer 95 an einer Tragplatte 96 befestigt sind. Die Tragplatte 96 wiederum ist durch Ständer 98, von denen einer in Fig. 1 gezeigt ist, an Führungsstangen 100 befestigt, die an einer Halterung 101 durch den Roboterarm 78 getragen werden.The movement of the spray nozzle 12 and the spray gun 48 in the Y-direction is achieved as follows. The top plate of the frame 76 supports four thrust bearings 88, 90 (two of them are shown) which are supported by guide rods or linear guideways 92, 94 respectively which are attached by posts 95 to a support plate 96. The support plate 96 is in turn attached by posts 98, one of which is shown in Fig. 1, to guide rods 100 which are supported on a bracket 101 by the robot arm 78.

Ein Motor 102 ist am Boden der Tragplatte 96 befestigt und hat eine Abtriebswelle 104, die antreibend mit einem Zahnradritzel 106 verbunden ist. Dieses Zahnradritzel 106 greift mit einer Zahnstange 108 ineinander, die an der oberen Platte des Rahmens 76, die sich dort entlang in eine Y-Richtung erstreckt, befestigt ist. Als Reaktion auf die Tätigkeit des Motors 102 greift das Zahnradritzel 106 antreibend mit der Zahnstange 108 ineinander und bewegt den Rahmen 76 und somit die Sprühpistole 12 und die Sprühdüse 48 in eine Y-Richtung entlang der oben definierten Y-Achse.A motor 102 is attached to the bottom of the support plate 96 and has an output shaft 104 which is drivingly connected to a gear pinion 106. This gear pinion 106 meshes with a rack 108 which is the upper plate of the frame 76 extending therealong in a Y direction. In response to the action of the motor 102, the pinion gear 106 drivingly engages the rack gear 108 and moves the frame 76 and hence the spray gun 12 and the spray nozzle 48 in a Y direction along the Y axis defined above.

Die Bewegung der Sprühpistole 12 und der Sprühdüse 48 in die X-Richtung oder entlang der X-Achse wird in ähnlicher Weise wie die Bewegung entlang der Y-Achse erreicht. Ein dritter, an dem Roboterarm 78 befestigter Motor 110 hat eine Abtriebswelle 112, die ein Zahnradritzel 114 trägt. Das Zahnradritzel 114 greift antreibend mit einer Zahnstange 116 ineinander, die auf der Tragplatte 96 befestigt ist und sich entlang einer X- Richtung erstreckt. Als Reaktion auf die Drehung der Abtriebswelle 112 und des Zahnradritzels 114 bewegen sich die Tragplatte 96, der Rahmen 76 und somit die Sprühpistole 12 und die Sprühdüse 48 in die X-Richtung in bezug auf den feststehenden Roboterarm 78.Movement of the spray gun 12 and spray nozzle 48 in the X direction or along the X axis is accomplished in a similar manner to movement along the Y axis. A third motor 110 attached to the robot arm 78 has an output shaft 112 carrying a pinion gear 114. The pinion gear 114 drivingly engages a rack 116 mounted on the support plate 96 and extending along an X direction. In response to rotation of the output shaft 112 and pinion gear 114, the support plate 96, frame 76, and thus the spray gun 12 and spray nozzle 48 move in the X direction relative to the stationary robot arm 78.

Es sollte verständlich sein, daß die oben beschriebenen Antriebsmechanismen zum Bewegen der Sprühpistole 12 und der Sprühdüse 48 entlang der X-, Y- und Z-Achsen nicht als beschränkend aufzufassen sind und daß eine Vielzahl anderer Mechanismen ebenso verwendet werden könnten, um eine solche Bewegung in X-, Y- und Z-Richtung zu erreichen.It should be understood that the drive mechanisms described above for moving the spray gun 12 and spray nozzle 48 along the X, Y and Z axes are not intended to be limiting and that a variety of other mechanisms could also be used to achieve such movement in the X, Y and Z directions.

Bewegung entlang der vierten Achse - Drehung der SprühdüseMovement along the fourth axis - rotation of the spray nozzle

Betrachtet man nun die Fig. 3, 3A und 3B und die Fig. 1, ist der Mechanismus zum Drehen der Sprühdüse 48 in bezug auf die Sprühpistole 12 dargestellt. Wie oben beschrieben, bewegen sich die Sprühpistole 12 und die Sprühdüse 48 als eine Einheit in den X-, Y- und Z-Richtungen. Der Mechanismus für die Bewegung entlang der vierten Achse ist jedoch wirksam, um die Sprühdüse 48 unabhängig vom Rest der Sprühpistole 12 und unabhängig von jeder Bewegung des Roboterarmes 78 zu drehen.Referring now to Figures 3, 3A and 3B and Figure 1, the mechanism for rotating the spray nozzle 48 with respect to the spray gun 12 is shown. As described above, the spray gun 12 and the spray nozzle 48 move as a unit in the X, Y and Z directions. However, the mechanism for movement along the fourth axis is operative to rotate the spray nozzle 48 independently of the rest of the spray gun 12 and independently of any movement of the robot arm 78.

Eine Teilscheibe 118 ist starr an der Verlängerung 26 unterhalb des unteren Endes des Pistolenkörpers 14 befestigt. Die Teilscheibe 118 hat vier sich nach unten erstreckende Stifte 120a-d, die im Abstand von 90º voneinander im gleichen radialen Abstand vom Mittelpunkt der Teilscheibe 118 angeordnet sind. Vier Aussparungen 122a- d sind auf dem Umfang der Teilscheibe 118 in radialer Ausrichtung mit den Stiften 120a-d ausgebildet.A dividing disk 118 is rigidly attached to the extension 26 below the lower end of the gun body 14. The dividing disk 118 has four downwardly extending pins 120a-d spaced 90º apart at the same radial distance from the center of the dividing disk 118. Four recesses 122a-d are formed on the circumference of the dividing disk 118 in radial alignment with the pins 120a-d.

Ein Tragrahmen 124 ist von einer Seite der Teilscheibe 118 nach außen ausgekragt und in dieser Position durch Schrauben 126 an der Unterseite der Pistolenmontageplatte 68 befestigt. Dieser Tragrahmen 124 nimmt einen Hydraulikzylinder 128 mit einem Kolben 130 auf, der zwischen einer ausgefahrenen Stellung, wie in Fig. 3A gezeigt ist, und einer zurückgezogenen Stellung, wie in Fig. 3 gezeigt ist und im einzelnen weiter unten beschrieben ist, bewegbar ist. Der Kolben 130 ist an einer Gabel 131 befestigt, die wiederum schwenkbar durch 132 an einer Schubplatte 134 befestigt ist. Die Schubplatte 134 ist zwischen ihren beiden Enden auf einer Seite mit einer Nockenfläche 136 und an ihrem vorderen oder linken Ende mit einer Kerbe 138 ausgebildet, wie in den Fig. 3- 3B zu sehen ist. Von der Oberfläche der Schubplatte 134 erstreckt sich ein Stift 140 nach oben, zu Zwecken, die weiter unten klar werden.A support frame 124 projects outwardly from one side of the indexing disk 118 and is secured in this position by screws 126 to the underside of the gun mounting plate 68. This support frame 124 supports a hydraulic cylinder 128 having a piston 130 which is movable between an extended position as shown in Fig. 3A and a retracted position as shown in Fig. 3 and described in more detail below. The piston 130 is secured to a fork 131 which in turn is pivotally secured by 132 to a pusher plate 134. The pusher plate 134 is provided between its two ends on one side with a cam surface 136 and on its front or left end formed with a notch 138 as seen in Figs. 3-3B. A pin 140 extends upwardly from the surface of the pusher plate 134 for purposes which will become clear hereinafter.

Die vordere oder linke Seite des Tragrahmens 124 nimmt einen Feststellhebel 142 auf, der durch 144 an ihm befestigt ist. Ein Ende des Feststellhebels 142 ist angewinkelt und nimmt eine Rolle 146 auf, die mit den Aussparungen 122 auf dem Umfang der Teilscheibe 118 in Eingriff bringbar ist. Eine Feder 148, die sich zwischen dem Feststellhebel 142 und einem von dem Tragrahmen 124 getragenen Pfosten 150 erstreckt, drängt ein Ende des Feststellhebels 142 in Uhrzeigerrichtung, wie es in den Fig. 3-3B gezeigt ist, so daß die Rolle 146 an der Peripherie der Teilscheibe 118 festgehalten wird.The front or left side of the support frame 124 receives a locking lever 142 secured thereto by 144. One end of the locking lever 142 is angled and receives a roller 146 engageable with the recesses 122 on the periphery of the indexing disk 118. A spring 148 extending between the locking lever 142 and a post 150 carried by the support frame 124 urges one end of the locking lever 142 in a clockwise direction as shown in Figures 3-3B so that the roller 146 is retained on the periphery of the indexing disk 118.

Die Funktionsweise des Mechanismus für die vierte Achse ist wie folgt. In der in Fig. 3 dargestellten Stellung ist der Kolben 130 des Hydraulikzylinders 128 in einer zurückgezogenen Stellung, in der der Stift 140 auf der Schubplatte 134 hinter dem Feststellhebel 142 und der Stift 120b der Teilscheibe 118 innerhalb der Kerbe 138 der Schubplatte 134 gelegen ist. Eine zwischen der Schubplatte 134 und dem Rahmen 124 verbundene Feder 152 drängt die Schubplatte 134 gegen den Stift 120b. Außerdem sitzt die Rolle 146 des Feststellhebels 142 in der Aussparung 122c auf dem Umfang der Teilscheibe 118, um die Teilscheibe 118 in einer feststehenden Drehstellung zu halten.The operation of the mechanism for the fourth axis is as follows. In the position shown in Fig. 3, the piston 130 of the hydraulic cylinder 128 is in a retracted position in which the pin 140 on the thrust plate 134 is located behind the locking lever 142 and the pin 120b of the indexing disk 118 is located within the notch 138 of the thrust plate 134. A spring 152 connected between the thrust plate 134 and the frame 124 urges the thrust plate 134 against the pin 120b. In addition, the roller 146 of the locking lever 142 is seated in the recess 122c on the circumference of the indexing disk 118 to hold the indexing disk 118 in a fixed rotational position.

Entsprechend Fig. 3A, wenn der Hydraulikzylinder 128 wirksam ist, um den Kolben 130 auszufahren, laufen aufeinanderfolgend zwei Bewegungen ab. Als erstes greift der Stift 140 auf der Schubplatte 134 mit dem Feststellhebel 142 ineinander, um ihn um den Drehpunkt 144 zu schwenken, so daß die Rolle 146 aus der Aussparung 122c an der Teilscheibe 118 ausgrückt. Das befreit die Teilscheibe 118 aus ihrer feststehenden Position und ermöglicht ihr, sich zu drehen. Die weitere Vorwärtsbewegung der Schubplatte 134 beim Ausfahren des Kolbens 130 bewirkt, daß die Kerbe 138 der Schubplatte 134 mit dem Stift 120b der Teilscheibe 118 in Eingriff kommt. Die Schubplatte 134 dreht die Teilscheibe 118, die verbundene Verlängerung 126 und die Sprühdüse 48 aufgrund ihres Eingriffes mit dem Stift 120b, und die Rolle 146 des Feststellhebels 142 fährt entlang der Peripherie der Teilscheibe 118.According to Fig. 3A, when the hydraulic cylinder 128 is operative to extend the piston 130, two movements occur in succession. First, the pin 140 on the thrust plate 134 engages the locking lever 142 to pivot it about pivot point 144 so that roller 146 disengages from recess 122c on indexing disc 118. This releases indexing disc 118 from its fixed position and allows it to rotate. Further forward movement of pusher plate 134 as piston 130 extends causes notch 138 of pusher plate 134 to engage pin 120b of indexing disc 118. Pusher plate 134 rotates indexing disc 118, associated extension 126 and spray nozzle 48 due to its engagement with pin 120b and roller 146 of locking lever 142 rides along the periphery of indexing disc 118.

Wenn der Kolben 130, wie in Fig. 3A, voll ausgefahren ist, hat die Schubplatte 134 die Teilscheibe 118 um ungefähr 90º bewegt, d.h., der Stift 120b wurde in die Position bewegt, die ursprünglich von dem Stift 120a eingenommen wurde, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Im Verlauf der Bewegung in die vordere Richtung verschiebt sich die Schubplatte 134 aufgrund der runden Form der Teilscheibe 118 in einer bogenförmigen Bahn, was durch die Drehverbindung zwischen der Schubplatte 134 und der an dem Kolben 130 befestigten Gabel 131 ermöglicht wird. Diese bogenförmige Bahn ermöglicht es dem Stift 140, sich um das Ende des Verrriegelungshebels 142 herum zu bewegen und den Feststellhebel 142 zum Wiedereinklinken mit der Peripherie der Teilscheibe 118 zu befreien. An dem Punkt der vollen Ausdehnung des Kolbens 130 sitzt die Rolle 146 des Feststellhebels 142 in einer Aussparung auf der Peripherie der Teilscheibe 118, d.h., in der Aussparung 122d, wie in Fig. 3A zu sehen ist. Dieses verriegelt die Teilscheibe 118 in einer feststehenden Drehposition, während die Schubplatte 134 mit dem Zurückziehen des Kolbens 130 in ihre Ausgangsstellung zurückgebracht wird.When the piston 130 is fully extended, as in Fig. 3A, the pusher plate 134 has moved the indexing disc 118 by approximately 90º, that is, the pin 120b has been moved to the position originally occupied by the pin 120a, as shown in Fig. 3. During the course of movement in the forward direction, the pusher plate 134 translates in an arcuate path due to the round shape of the indexing disc 118, which is made possible by the pivotal connection between the pusher plate 134 and the fork 131 attached to the piston 130. This arcuate path allows the pin 140 to move around the end of the locking lever 142 and free the locking lever 142 for re-engagement with the periphery of the indexing disc 118. At the point of full extension of the piston 130, the roller 146 of the locking lever 142 sits in a recess on the periphery of the indexing disc 118, i.e., in the recess 122d, as can be seen in Fig. 3A. This locks the indexing disc 118 in a fixed rotational position, while the thrust plate 134 is returned to its starting position by retracting the piston 130.

Im Verlauf des Zurückbringens in ihre Ausgangsstellung läuft die Nockenfläche 136 der Schubplatte 134 an dem Stift 120c entlang, der in die Position bewegt wurde, die ursprünglich von dem Stift 120b eingenommen wurde. Siehe Fig. 3B. Diese Nockenfläche 136 ist wirksam, um die Schubplatte 134 in bezug auf den Feststellhebel 142 nach außen zu drücken, so daß der Stift 140 auf der Schubplatte 134 den Feststellhebel 142 freigeben und in seine ursprüngliche Position hinter dem Feststellhebel 142, wie in Fig. 3 dargestellt ist, zurückkehren kann.In the course of returning to its original position, the cam surface 136 of the pusher plate 134 rides along the pin 120c which has been moved into the position originally occupied by the pin 120b. See Fig. 3B. This cam surface 136 is effective to press the pusher plate 134 outwardly with respect to the locking lever 142 so that the pin 140 on the pusher plate 134 can release the locking lever 142 and return to its original position behind the locking lever 142 as shown in Fig. 3.

In der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform ist eine Nockenscheibe 143 auf der Teilscheibe 118 gelagert. Ein mit einem Begrenzungsschalter 147 verbundener Auslösehebel 145 sitzt auf der äußeren Peripherie der Nockenscheibe 143 auf. Bei Erreichen einer vorbestimmten Position auf der Nockenscheibe 143, aktiviert der Auslösehebel 145 den Begrenzungsschalter 147, um zu signalisieren, daß sich die Teilscheibe 118 in einer "Ziel"-Position befindet, d.h., daß die vier Stifte 120a-d in einer Position ausgerichtet sind, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist.In the presently preferred embodiment, a cam disk 143 is mounted on the index disk 118. A trip lever 145 connected to a limit switch 147 is mounted on the outer periphery of the cam disk 143. Upon reaching a predetermined position on the cam disk 143, the trip lever 145 activates the limit switch 147 to signal that the index disk 118 is in a "target" position, i.e., that the four pins 120a-d are aligned in a position as shown in Fig. 3.

Der oben beschriebene Vorgang wird dann wiederholt, um die Teilscheibe 118 in bezug auf die Längsachse der Verlängerung 26 um weitere 90ºzu schalten. Ein mit den Steuerungen des Roboterarmes verbundenes Steuerorgan (nicht dargestellt) ist wirksam, um die Arbeitsweise des Hydraulikzylinders 128 zu steuern, so daß die Geschwindigkeit und die Häufigkeit der Drehung der Teilscheibe 118 wie gewünscht verändert werden kann. In Abhängigkeit von den Anforderungen einer besonderen Anwendung ist es vorgesehen, daß der Hydraulikzylinder 128 betrieben werden kann, um den Kolben 130 langsam oder schnell und/oder mit einer hohen oder niedrigen Häufigkeit auszufahren und einzurücken, um die gewünschte Drehbewegung der Sprühdüse 48 zu erhalten.The above-described operation is then repeated to index the indexing disk 118 a further 90º with respect to the longitudinal axis of the extension 26. A control member (not shown) connected to the controls of the robot arm is operative to control the operation of the hydraulic cylinder 128 so that the speed and frequency of rotation of the indexing disk 118 can be varied as desired. Depending on Depending on the requirements of a particular application, it is contemplated that the hydraulic cylinder 128 may be operated to extend and retract the piston 130 slowly or quickly and/or at a high or low frequency to obtain the desired rotational movement of the spray nozzle 48.

Bewegung entlang der fünften Achse - Schwenken der SprühdüseMovement along the fifth axis - swiveling the spray nozzle

Es wird nun bezug genommen auf die Fig. 2 und 2A, in denen der Mechanismus zum Schwenken der Sprühdüse 48 in bezug auf die Verlängerung 26 und die Sprühpistole 12 dargestellt ist. Dieser Mechanismus ist wirksam, um die Sprühdüse 48 entlang einer bogenförmigen Bahn unabhängig von der Bewegung der Sprühpistole 12 entlang der X-, Y- und Z-Achsen und unabhängig von der oben beschriebenen Drehung der Sprühdüse 48 zu "schwenken" oder zu drehen.Reference is now made to Figures 2 and 2A, which illustrate the mechanism for pivoting the spray nozzle 48 with respect to the extension 26 and the spray gun 12. This mechanism is operative to "pivot" or rotate the spray nozzle 48 along an arcuate path independent of the movement of the spray gun 12 along the X, Y and Z axes and independent of the rotation of the spray nozzle 48 described above.

Ein Hydraulikzylinder 154 ist an der Pistolenmontageplatte 68 befestigt und hat einen Kolben 156, der durch Muttern 159 an einer Gabel 158 starr befestigt ist. Eine Begrenzungsplatte 160 ist an der Basis des Hydraulikzylinders 154 befestigt und mit einem Langloch oder einer Bohrung ausgebildet, die eine Anschlagschraube 164 verschiebbar aufnimmt. Die Anschlagschraube 164 ist durch Einstellmuttern 166 mit der Gabel 158 verbunden und damit in Reaktion auf die Ausdehnung und das Zurückziehen des Kolbens 156 bewegbar.A hydraulic cylinder 154 is attached to the gun mounting plate 68 and has a piston 156 rigidly secured to a yoke 158 by nuts 159. A limit plate 160 is attached to the base of the hydraulic cylinder 154 and is formed with an elongated hole or bore which slidably receives a stop screw 164. The stop screw 164 is connected to the yoke 158 by adjusting nuts 166 and is movable therewith in response to the extension and retraction of the piston 156.

Die Gabel 158 hat ein Paar von im Abstand angeordneten Armen 168, von denen einer in der Fig. 2 gezeigt ist, die in einer durch eine obere Scheibe 172 und eine untere Scheibe 174 eines Mantelrohres 176 ausgebildeten Nut 170 beweglich aufgenommen sind. Das Mantelrohr 176 ist im allgemeinen zylindrisch in der Form und auf der Verlängerung 26 zum Bewegen entlang derselben in die vertikale Richtung, d.h. parallel zu der Z-Achse, verschiebbar angeordnet. Vorzugsweise erstreckt sich zwischen der oberen Scheibe 172 und der oben beschriebenen Teilscheibe 118 ein Verbindungsstift 178, um die relative Drehstellung der Teilscheibe und des vertikal bewegbaren Mantelrohres 176 aufrechtzuerhalten.The fork 158 has a pair of spaced arms 168, one of which is shown in Fig. 2, which are received in a groove formed by an upper disk 172 and a lower disk 174 of a casing tube 176. 170 are movably received. The jacket tube 176 is generally cylindrical in shape and is slidably mounted on the extension 26 for movement therealong in the vertical direction, ie, parallel to the Z axis. Preferably, a connecting pin 178 extends between the upper disk 172 and the above-described index disk 118 to maintain the relative rotational position of the index disk and the vertically movable jacket tube 176.

Wie oben erwähnt wurde, ist die Sprühdüse 48 innerhalb der Querdurchgangsbohrung 54 des Adapters 46 drehbar gelagert und der Vorsprung 56 der Sprühdüse 48 erstreckt sich von dort nach außen. Dieser Vorsprung 56 der Sprühdüse 48 ist zwischen einem Paar von Armen 180, 182, die einen Teil eines Düsenschwenkhebels 184 bilden, eingespannt. Die Arme 180, 182 des Schwenkhebels 184 sind im Abstand voneinander angeordnet und haben dazwischen eine Kerbe, die den Düsenvorsprung 56 umgibt. Zwischen den Armen 180, 182 erstreckt sich eine Schraube 185, die den Düsenvorsprung 56 in den Armen 180, 182 festklemmt, so daß die Bewegung des Düsenschwenkhebels 184 direkt auf die Sprühdüse 48 übertragen wird.As mentioned above, the spray nozzle 48 is rotatably supported within the transverse through-bore 54 of the adapter 46 and the projection 56 of the spray nozzle 48 extends outwardly therefrom. This projection 56 of the spray nozzle 48 is clamped between a pair of arms 180, 182 which form part of a nozzle pivot lever 184. The arms 180, 182 of the pivot lever 184 are spaced apart from one another and have a notch therebetween which surrounds the nozzle projection 56. A screw 185 extends between the arms 180, 182 which clamps the nozzle projection 56 in the arms 180, 182 so that the movement of the nozzle pivot lever 184 is transmitted directly to the spray nozzle 48.

Ein Ende des Düsenschwenkhebels 184 ist durch einen Stift 186 an dem unteren Ende eines Düsenkurbelarmes 188 drehbar befestigt. Das gegenüberliegende, obere Ende des Düsenkurbelarmes 188 ist durch einen Stift 189 an dem Mantelrohr 176 unmittelbar unter der unteren Scheibe 174 drehbar befestigt.One end of the nozzle pivot lever 184 is rotatably attached to the lower end of a nozzle crank arm 188 by a pin 186. The opposite, upper end of the nozzle crank arm 188 is rotatably attached to the jacket tube 176 immediately below the lower disk 174 by a pin 189.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2, 2A und 4, wird die Schwenkbewegung der Sprühdüse 48 wie folgt erreicht. Der Hydraulikzylinder 154 wird betätigt, um den Kolben 156 auszufahren und auf diese Weise die Gabel 158 und die Anschlagschraube 164 nach unten zu bewegen, wie es in den Fig. ersichtlich ist. Daraufhin drückt die Gabel 158 das Mantelrohr 176 entlang der Verlängerung 26 nach unten. Diese Bewegung des Mantelrohres 176 drückt den Düsenkurbelarm 188 nach unten, was den Düsenschwenkhebel 184 in Uhrzeigerrichtung dreht, wie in Fig. 2A zu sehen ist. Aufgrund der Verbindung zwischen dem Düsenschwenkhebel 184 und dem Düsenvorsprung 156 schwenkt die Sprühdüse 48 in die gleiche Bewegungsrichtung wie der Düsenschwenkhebel 184. Der Austragsöffnung 66 der Sprühdüse 48 wird deshalb in einem Bogen, der dem Ausmaß der Schwenkbewegung des Düsenschwenkhebels 184 entspricht, in Uhrzeigerrichtung geschwenkt oder gedreht.Referring to Figures 2, 2A and 4, the pivoting movement of the spray nozzle 48 is achieved as follows. The hydraulic cylinder 154 is actuated to extend the piston 156 and thus move the fork 158 and the Stop screw 164 downward, as shown in the figures. The fork 158 then pushes the jacket tube 176 downward along the extension 26. This movement of the jacket tube 176 pushes the nozzle crank arm 188 downward, which rotates the nozzle pivot lever 184 clockwise, as shown in Fig. 2A. Due to the connection between the nozzle pivot lever 184 and the nozzle projection 156, the spray nozzle 48 pivots in the same direction of movement as the nozzle pivot lever 184. The discharge opening 66 of the spray nozzle 48 is therefore pivoted or rotated clockwise in an arc which corresponds to the extent of the pivoting movement of the nozzle pivot lever 184.

Als Reaktion der Bewegung des Kolbens 156 in die entgegengesetzte, nach oben verlaufende Richtung, zieht die Gabel 158 das Mantelrohr 176 nach oben, das den Düsenkurbelarm 188 mit sich nimmt. Diese Aufwärtsbewegung des Düsenkurbelarms 188 schwenkt den Düsenschwenkhebel 184 in die entgegengesetzte Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn und schwenkt oder dreht auf diese Weise die Sprühdüse 48 in die gleiche Richtung. Die vertikale Auf- und Abwärtsbewegung des Kolbens 156, der Gabel 158, des Mantelrohres 176 und des Düsenkurbelarmes 188 wird somit durch den Düsenschwenkhebel 184 in eine Dreh- oder Schwenkbewegung der Sprühdüse 48 umgewandelt.In response to the movement of the piston 156 in the opposite, upward direction, the fork 158 pulls the jacket tube 176 upward, which takes the nozzle crank arm 188 with it. This upward movement of the nozzle crank arm 188 pivots the nozzle pivot lever 184 in the opposite, counterclockwise direction, thereby pivoting or rotating the spray nozzle 48 in the same direction. The vertical up and down movement of the piston 156, the fork 158, the jacket tube 176 and the nozzle crank arm 188 is thus converted by the nozzle pivot lever 184 into a rotating or pivoting movement of the spray nozzle 48.

Das Ausmaß der an die Sprühdüse 48 abgegebenen Schwenkbewegung wird durch die Anschlagschraube 164 gesteuert. Wie in Fig. 2A dargestellt ist, ist der Kopf 165 der Schraube 164 an der oberen Seite der Begrenzungsplatte 160 angeordnet. Wenn der Kolben 156 ausgefahren wird und die Gabel 158 nach unten bewegt, wird die Anschlagschraube 164 mit der Gabel 158 mitgenommen. Wenn der Kopf 165 der Anschlagschraube 164 die feststehende Begrenzungsplatte 160 berührt, wird die weitere Abwärtsbewegung des Kolbens 156 verhindert. Dieses steuert das Ausmaß der vertikalen Bewegung des Mantelrohres 176 entlang der Verlängerung 26, die wiederum die Bewegung des Düsenkurbelarmes 188 und des Düsenschwenkhebels 184 steuert. Die Stellung des Kopfes 165 der Anschlagschraube 164 in bezug auf die feststehende Begrenzungsplatte 160 ist durch Lockern der Muttern 166 und Bewegen des Oberteils der Schraube 164 entlang der Gabel 158 einstellbar.The amount of pivoting movement imparted to the spray nozzle 48 is controlled by the stop screw 164. As shown in Fig. 2A, the head 165 of the screw 164 is arranged on the upper side of the limit plate 160. When the piston 156 is extended and the fork 158 moves downwards, the stop screw 164 is driven along with the fork 158. When the head 165 of the stop screw 164 reaches the fixed When the piston 156 contacts the limiting plate 160, further downward movement of the piston 156 is prevented. This controls the amount of vertical movement of the jacket tube 176 along the extension 26, which in turn controls the movement of the nozzle crank arm 188 and the nozzle pivot lever 184. The position of the head 165 of the stop screw 164 with respect to the fixed limiting plate 160 is adjustable by loosening the nuts 166 and moving the top of the screw 164 along the fork 158.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Auftragen eines Beschichtungsmaterials auf eine Oberfläche, umfassend eine Sprühpistole mit einer Sprühdüse zum Ausbringen des Beschichtungsmaterials auf eine Oberfläche, einem Mittel zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der Sprühpistole und der Oberfläche entlang einer X-Achse, einem Mittel zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der Sprühpistole und der Oberfläche entlang einer Y-Achse, wobei die Y- Achse senkrecht zur X-Achse ist, einem Mittel zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der Sprühpistole und der Oberfläche entlang einer Z-Achse, wobei die Z-Achse sowohl zur X-Achse als auch zur Y-Achse senkrecht ist, einem Mittel zum Drehen der Sprühdüse um eine zu der X- Achse und der Y-Achse im wesentlichen senkrechte Achse und einem Mittel zum Schwenken der Sprühdüse, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühpistole (12) eine Verlängerung (26) umfaßt, die mit einem Durchlaß (28) zum Durchleiten von Beschichtungsmaterial ausgebildet ist, mit dem die Sprühdüse (48) verbunden ist, daß das drehende Mittel die Verlängerung (26) und die Sprühdüse (48) dreht, um die Sprühdüse (48) in eine Position einzustellen, die im wesentlichen senkrecht zu der Richtung der Bewegung der Sprühpistole (12) entlang der X-Achse oder der Y-Achse ist, und daß das schwenkbare Mittel die Sprühdüse (48) in bezug auf die Sprühpistole (12) unabhängig von der Drehung der Sprühdüse (48) schwenkt.1. Device for applying a coating material to a surface, comprising a spray gun with a spray nozzle for applying the coating material to a surface, a means for generating a relative movement between the spray gun and the surface along an X-axis, a means for generating a relative movement between the spray gun and the surface along a Y-axis, the Y-axis being perpendicular to the X-axis, a means for generating a relative movement between the spray gun and the surface along a Z-axis, the Z-axis being perpendicular to both the X-axis and the Y-axis, a means for rotating the spray nozzle about an axis substantially perpendicular to the X-axis and the Y-axis, and a means for pivoting the spray nozzle, characterized in that the spray gun (12) comprises an extension (26) which is designed with a passage (28) for passing coating material through which the spray nozzle (48) is connected, that the rotating means rotates the extension (26) and the spray nozzle (48) to adjust the spray nozzle (48) to a position that is substantially perpendicular to the direction of movement of the spray gun (12) along the X-axis or the Y-axis, and that the pivoting means pivots the spray nozzle (48) with respect to the spray gun (12) independently of the rotation of the spray nozzle (48). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühpistole (12) mit einem Fluideinlaß (25) und einem Zirkulationsauslaß (47) ausgebildet ist, wobei die Verlängerung (26) an der Sprühpistole (12) drehbar befestigt ist, der Verlängerungsdurchlaß (28) mit dem Fluideinlaß (25) in Verbindung steht, um das Beschichtungsmaterial aufzunehmen und in einer Austragsöffnung (34) zu enden, der Durchlaß (28) einen Hohlkolben (22) aufnimmt, der zwischen einer offenen Position in bezug auf die Austragsöffnung (34), in der das Beschichtungsmaterial aus der Austragsöffnung (34) hinausgedrückt wird, und einer geschlossenen Position, in der der Kolben (22) den Fluß des Beschichtungsmaterials durch die Austragsöffnung (34) sperrt, bewegbar ist, der Kolben (22) an einem Ende mit einer ersten Öffnung (38), die das Beschichtungsmaterial von dem Durchlaß (28) der Verlängerung (26) in den Hohlraum (23) des Kolbens (22) leitet, und an seinem gegenüberliegenden Ende mit einer zweiten Öffnung (40) ausgebildet ist, die mit dem Zirkulationsauslaß (47) in der Sprühpistole (12) verbunden ist, um das Beschichtungsmaterial vom Innenraum des Kolbens (22) auszutragen.2. Device according to claim 1, characterized in that the spray gun (12) is designed with a fluid inlet (25) and a circulation outlet (47), wherein the extension (26) on the spray gun (12) is rotatably mounted, the extension passage (28) is connected to the fluid inlet (25) to receive the coating material and to end in a discharge opening (34), the passage (28) receives a hollow piston (22) which is movable between an open position with respect to the discharge opening (34) in which the coating material is pushed out of the discharge opening (34) and a closed position in which the piston (22) blocks the flow of the coating material through the discharge opening (34), the piston (22) is formed at one end with a first opening (38) which directs the coating material from the passage (28) of the extension (26) into the cavity (23) of the piston (22), and at its opposite end with a second opening (40) which is connected to the circulation outlet (47) in the spray gun (12) in order to circulate the coating material from the interior of the piston (22). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Drehen der Verlängerung (26) eine an der Verlängerung (26) befestigte Teilscheibe (118), die Stifte (120) besitzt, von denen jeder radial im Abstand von der Mitte der Scheibe (118) und peripher im Abstand voneinander angeordnet ist, ein Verriegelungsmittel (146) zum lösbaren Verriegeln der Teilscheibe (118) gegen Drehung und eine Schubplatte (134) umfaßt, die in eine erste Richtung und in eine entgegengesetzte, zweite Richtung bewegbar ist, wobei die Schubplatte (134) im Fall der Bewegung in die erste Richtung wirksam ist, um aufeinanderfolgend das Verriegelungsmittel (146) von der Teilscheibe (118) zu trennen und dann einen der Stifte (120) der Teilscheibe (118) zu berühren, um die Teilscheibe (118) und die Verlängerung (26) zu drehen, wobei das Verriegelungsmittel (146) vor der Bewegung der Schubplatte (134) in die entgegengesetzte, zweite Richtung nicht wirksam ist, um mit der Teilscheibe (118) wieder ineinanderzugreifen, um die Teilscheibe (118) in Vorbereitung zum Ineinandergreifen der Schubplatte (134) mit einem anderen der Stifte (120) auf der Teilscheibe (118) stationär festzuhalten.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the means for rotating the extension (26) comprises a dividing disc (118) fixed to the extension (26) and having pins (120) each of which is arranged radially at a distance from the center of the disc (118) and peripherally at a distance from one another, a locking means (146) for releasably locking the dividing disc (118) against rotation and a pusher plate (134) which is movable in a first direction and in an opposite, second direction, the pusher plate (134) being effective in the case of movement in the first direction to successively separate the locking means (146) from the dividing disc (118) and then to contact one of the pins (120) of the dividing disc (118) to rotate the dividing disc (118) and the extension (26), the locking means (146) being arranged before the Movement of the thrust plate (134) in the opposite, second direction is not effective to re-engage with the indexing disc (118) to hold the indexing disc (118) stationary in preparation for engagement of the thrust plate (134) with another of the pins (120) on the indexing disc (118). 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilscheibe (118) an ihrem äußeren Umfang mit im Abstand angeordneten Aussparungen (122) ausgebildet ist und daß das Verriegelungsmittel einen Feststellhebel (142) umfaßt, der in bezug auf die Teilscheibe (118) schwenkbar ist und an einem Ende eine Rolle (146) besitzt, die ausgebildet ist, um in jede der Aussparungen (122) der Teilscheibe (118) zu passen, wobei der Feststellhebel (142) wirksam ist, um die Teilscheibe (118) stationär zu halten, wenn die Rolle (146) in einer der Aussparungen (122) der Teilscheibe (118) sitzt.4. Device according to claim 3, characterized in that the indexing disc (118) is formed on its outer periphery with spaced-apart recesses (122) and in that the locking means comprises a locking lever (142) which is pivotable with respect to the indexing disc (118) and has at one end a roller (146) which is designed to fit into each of the recesses (122) of the indexing disc (118), the locking lever (142) being effective to hold the indexing disc (118) stationary when the roller (146) is seated in one of the recesses (122) of the indexing disc (118). 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Adapter (46) die Sprühdüse (48) mit der Verlängerung (26) drehbar verbindet, wobei der Adapter (46) mit einer Bohrung (54), in der ein Teil der Sprühdüse (48) drehbar befestigt ist, und mit mindestens einem Durchlaß (52, 60, 64) ausgebildet ist, der den Durchlaß (28) der Verlängerung (26) mit der Sprühdüse (48) verbindet, um Beschichtungsmaterial von der Verlängerung (26) in die Sprühdüse (48) zu leiten.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that an adapter (46) rotatably connects the spray nozzle (48) to the extension (26), the adapter (46) being formed with a bore (54) in which a part of the spray nozzle (48) is rotatably mounted, and with at least one passage (52, 60, 64) which connects the passage (28) of the extension (26) to the spray nozzle (48) in order to guide coating material from the extension (26) into the spray nozzle (48). 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Schwenken der Sprühdüse (48) ein entlang der Verlängerung (26) in eine erste und eine zweite Richtung bewegbares Mantelrohr (176) und einen Schwenkhebel (184) umfaßt, der starr an der Sprühdüse (48) befestigt ist, wobei der Schwenkhebel (184) und der Kurbelarm (188) in Reaktion auf die Bewegung des Mantelrohres (176) in die erste Richtung wirksam sind, um den Schwenkhebel (184) in Uhrzeigerrichtung zu schwenken und der Kurbelarm (188) in Reaktion auf die Bewegung des Mantelrohres (176) in die zweite Richtung wirksam ist, um den Schwenkhebel (184) entgegen der Uhrzeigerrichtung in bezug auf die Verlängerung (26) und die Sprüheinrichtung (14) zu schwenken und dadurch die Sprühdüse (48) in eine dem Uhrzeigersinn entgegengesetzte Richtung zu schwenken.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the means for pivoting the spray nozzle (48) comprises a jacket tube (176) movable along the extension (26) in a first and a second direction and a pivot lever (184) which is rigidly attached to the spray nozzle (48), the pivot lever (184) and the crank arm (188) being operative in response to movement of the jacket tube (176) in the first direction to pivot the pivot lever (184) clockwise and the crank arm (188) being operative in response to movement of the jacket tube (176) in the second direction to pivot the pivot lever (184) counterclockwise with respect to the extension (26) and the spray device (14) and thereby pivot the spray nozzle (48) in an anti-clockwise direction. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (176) mit einer oberen Scheibe (172) und einer unteren Scheibe (174) ausgebildet ist, die im Abstand voneinander angeordnet sind, wobei sie zwischen ihnen eine Nut (170) bilden.7. Device according to claim 6, characterized in that the casing tube (176) is formed with an upper disk (172) and a lower disk (174) which are arranged at a distance from one another, forming a groove (170) between them. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein Mittel zum Bewegen des Mantelrohres (176) entlang der Verlängerung (26), das eine Gabel (158) umfaßt, die ein innerhalb der Nut (170) zwischen den oberen und unteren Platten (172, 174) geführtes Ende und einen Hydraulikzylinder (154) besitzt, um die Gabel (158) in bezug auf die Verlängerung (26) zu bewegen, wobei die Gabel (158) wirksam ist, um mit der unteren Scheibe (174) ineinanderzugreifen und das Mantelrohr (176) in eine Richtung zu bewegen und mit der oberen Scheibe (172) ineinanderzugreifen und das Mantelrohr (176) in die andere Richtung zu bewegen.8. Apparatus according to claim 7, characterized by a means for moving the jacket tube (176) along the extension (26) comprising a fork (158) having an end guided within the groove (170) between the upper and lower plates (172, 174) and a hydraulic cylinder (154) for moving the fork (158) with respect to the extension (26), the fork (158) being operative to engage the lower disc (174) and move the jacket tube (176) in one direction and to engage the upper disc (172) and move the jacket tube (176) in the other direction. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikzylinder (154) mit einer feststehenden Begrenzungsplatte (160) verbunden ist, die Gabel (158) außerdem einen Anschlag (164, 165) umfaßt, der sich zwischen der Gabel (158) und der feststehenden Begrenzungsplatte (160) erstreckt, wobei der Anschlag (164, 165) wirksam ist, um die Begrenzungsplatte (160) an einem vorbestimmten Punkt der Bewegung der Gabel (158) in Eingriff zu bringen, um die Bewegung des Mantelrohres (176) entlang der Verlängerung (26) und damit die Größe der Schwenkbewegung der Sprühdüse (48) zu begrenzen.9. Device according to claim 8, characterized in that the hydraulic cylinder (154) is connected to a fixed limiting plate (160), the fork (158) also comprises a stop (164, 165), extending between the fork (158) and the fixed limit plate (160), the stop (164, 165) being operative to engage the limit plate (160) at a predetermined point of movement of the fork (158) to limit the movement of the jacket tube (176) along the extension (26) and hence the amount of pivotal movement of the spray nozzle (48).