EP2095884B1 - Anordnung zum Beschichten von Werkstücken - Google Patents

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EP2095884B1
EP2095884B1 EP09001280A EP09001280A EP2095884B1 EP 2095884 B1 EP2095884 B1 EP 2095884B1 EP 09001280 A EP09001280 A EP 09001280A EP 09001280 A EP09001280 A EP 09001280A EP 2095884 B1 EP2095884 B1 EP 2095884B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
lacquering
workpiece
movement
chassis
coating
Prior art date
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Active
Application number
EP09001280A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2095884A1 (de
Inventor
Gerhard Dipl.-Ing. Fröhlich
Gunter Dr.-Ing. Börner
Thomas Dipl.-Ing. Kroll
John Winter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB AG Germany
Original Assignee
ABB AG Germany
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB AG Germany filed Critical ABB AG Germany
Priority to PL09001280T priority Critical patent/PL2095884T3/pl
Publication of EP2095884A1 publication Critical patent/EP2095884A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2095884B1 publication Critical patent/EP2095884B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B13/00—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/02—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work
    • B05B13/04—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation
    • B05B13/0431—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation with spray heads moved by robots or articulated arms, e.g. for applying liquid or other fluent material to 3D-surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B16/00—Spray booths
    • B05B16/40—Construction elements specially adapted therefor, e.g. floors, walls or ceilings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B16/00—Spray booths
    • B05B16/80—Movable spray booths

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for coating workpieces according to the preamble of claim 1, and to a method for coating a workpiece according to the preamble of claim 8.
  • Suitable painting devices are, for example, painting robots, which are provided with a paint atomizer.
  • a paint atomizer for example, painting robots, which are provided with a paint atomizer.
  • several against each other immovably arranged in the form of a portal paint sprayer, through which portal an object to be painted is movable to view as painting.
  • a painting robot leads the paint atomizer during the coating process according to the program along a predetermined path of movement at a predetermined speed around the workpiece to be coated, wherein the paint atomizer are usually given respective Zerstäuberparameter for the different sections of the trajectory.
  • a paint robot has six degrees of freedom of movement and is limited in its work area to a range of 2m to 3m around its base. With such a robot, for example, smaller workpieces such as bumpers of automobile bodies without a relative movement of robot base to workpiece paintable.
  • the movement of the very long workpiece during the coating process should be avoided as much as possible in order to avoid otherwise occurring paint defects safely.
  • the rotor blade is mostly fixed in a horizontal position on one side of the rotor flange, so that any movement of the rotor blade this vibrate, for example, with an amplitude of more than +/- 250mm at its free non-tensioned end, which makes a coating process almost impossible.
  • a disadvantage of a large length of a travel rail of a painting device, for example, 40m are both the high technical complexity for the establishment of a correspondingly long paint booth with Verfahrschiene and the resulting from the length of the cabin effort for their ventilation.
  • a generally common air sink rate of 0.3 m / s and a spray booth floor plan of 50 mx 6 m there is a requirement of approx. 320000 m 3 of air per hour, which must also be filtered and conditioned.
  • GB 706 600 discloses a generic arrangement for coating workpieces.
  • EP 1 506 819 discloses an apparatus for coating workpieces.
  • a length of the movable rail from 5m to 10m even with very long to be painted workpieces with, for example, 20m to over 70m length completely sufficient.
  • the painting robot has a very good reachability of a workpiece parallel to the travel rail along the travel rail, so that it is completely coatable.
  • the Verfahrschiene is connected to at least one chassis, which allows a uniform movement of the Verfahrschiene.
  • the chassis has at least two mutually parallel axes, which each provided with at least one guided in or on rails wheel.
  • the chassis has at least two mutually parallel axes, which each provided with at least one guided in or on rails wheel.
  • a particularly low-friction mobility of the chassis is given.
  • the guidance of the wheels of the chassis by means of a rail provides the path of the Verfahrschiene in turn, which preferably runs parallel to the path of movement of the painting robot on the Verfahrschiene itself.
  • positioning rails are arranged parallel to one another and rigidly coupled to one another at a fixed distance from one another.
  • the rigid coupling of the travel rails preferably takes place in such a way that the coupling means, for example a cross member, do not collide with a possible bearing of the workpiece when changing a working position of the device, for example a support which removes the load of the workpiece downwards.
  • the coupling means for example a cross member
  • Verfahrschienen also reduces the effort to spend the arrangement in a different working position.
  • a chassis carrying the travel rail is movable by means of a drive.
  • a change of the working position of an arrangement according to the invention is thereby further simplified.
  • a painting booth according to the invention is generally provided with a protective wall and optionally with a cover which completely surrounds the painting apparatus and its working area.
  • This protective wall is preferably provided at its two end faces, each with a portal-like opening, which allows to introduce a workpiece in the work space delimited by the paint booth or elongate components whose length exceeds the length of the paint booth to edit segments in the work space.
  • a method is made possible which permits the coating of a workpiece which is preferably immutable for the duration of the machining, the cross-section of the portal opening defining the maximum size of the workpiece which can be machined.
  • the paint booth is preferably open on its underside below the work area, that is, it has no floor connected to the paint booth, so as to allow, if necessary, the support of the workpiece from below.
  • Each painting device which in turn has a working area, is suitable for use in the paint booth.
  • This is, for example, an industrial robot with 6 degrees of freedom without its own travel rail but also a painting portal mentioned in the introduction, which can be moved along a positioning rail located in the paint booth.
  • the protective wall surrounding the paint booth represents a protection of the environment from the paint mist inevitably arising during the coating process.
  • the arrangement of the paint sprayer together with the spray booth on two or more chassis allows a simple change of a working position of the spray booth.
  • a workpiece which is longer than the working area of the painting device within the painting booth can be coated by moving the painting booth in the longitudinal direction in further working positions, the length of the traveling rail and thus also of the painting booth being shortened.
  • the painting device is formed by at least two painting robots, which are arranged on both sides of the working area.
  • Painting robots preferably those with 6 degrees of freedom of movement, have a high flexibility and a working range of about 2m to 3m around their base.
  • An arrangement of a painting device over an object to be painted, for example, on a connection carrier between two parallel positioning rails is within the meaning of the invention.
  • a mutual arrangement of the painting robot to the work area allows a two-sided coating of a portion of the workpiece in one and the same position of the paint booth.
  • the at least two painting robots provided are each longitudinally movable on a traveling rail arranged on both sides of the working area in the paint booth, these being supported on at least one chassis.
  • the working range of the painting robot within the paint booth is thus expanded and the number of positions required for coating a long workpiece positions of the paint booth is reduced in an advantageous manner.
  • a particularly preferred embodiment of the paint booth is provided with a device for supplying and / or discharging air, in which preferably also an air filter can be arranged.
  • the paint mist produced during the coating process can be sucked out of the paint booth in this way and the quality of the paint finish can thus be increased.
  • the paint booth is preferably operated under reduced pressure, ie more air is extracted in the floor area of the spray booth than flows in through the cabin ceiling.
  • the lack of air is through the opposite portal-like openings sucked in from the environment. As a result, the outlet of paint mist is reduced to the environment in an advantageous manner.
  • containers for liquid media for example storage and / or collecting containers for paint and / or solvents, are arranged thereon movably with the paint booth, so that expensive supply lines for the various liquids are dispensable.
  • a travel of 50m and more By arranging the media container on the paint booth, a correspondingly long media line, for example for paint, is avoided by the movable paint booth to a stationary paint supply, for example by means of a paint line.
  • the solution of the third object namely to provide a method for coating a workpiece in a paint booth with the features described above, wherein the workpiece is longer than the work area bounded by the paint booth is characterized by the characterizing features of claim 8.
  • the painting booth is hereby moved to coat a respective section in a position in which the portion of the workpiece intended for coating is arranged in the working area and thus enclosed by the painting booth and can be coated by means of the painting device.
  • any number of sections to be coated and any number of adjacent positions of the paint booth are provided, wherein the paint booth is moved almost continuously during the coating process of several section.
  • the current relative position of the paint booth to the workpiece is the reference for the movement of the painting. In this case, this should largely avoid program-specific traversing movement on the travel rail, which results in dynamic forces on the paint booth in its travel direction.
  • the program-related movement of the paint booth is predetermined by a robot controller.
  • the movement of the paint booth is to be regarded as the eighth degree of freedom, with corresponding movements are given in the same manner as in the seven other degrees of freedom of one and the same robot control.
  • the traversing movement of the painting booth is treated in terms of control engineering like a traversing movement of the painting robot on a traversing rail.
  • control of the movement is taken over by an existing robot control, which thus controls and coordinates all movements of painting robot and paint booth.
  • the movement of movement of the paint booth is determined on the basis of the surface of the workpiece to be painted in a respective section. The smaller the area per length of a section to be painted of the workpiece, the faster a further working position is approached.
  • the painting time for a workpiece can thus be reduced in an advantageous manner.
  • Fig. 1 shows an exemplary arrangement 10 of a painting robot 12 on a movable rail 14. This arrangement is to be regarded as part of a further arrangement, which in Fig. 2 is shown and which represents two interconnected parallel rails.
  • the painting robot 12 preferably has seven degrees of freedom of movement, including the travel rail, also referred to as the 'seventh axis'.
  • An arrow indicates the two traversing directions 90, along which the painting robot 12 can be moved on the travel rail 14 in accordance with the specification by a machining program which determines the path of movement of a paint sprayer connected to the painting robot 12 and not shown.
  • the Verfahrschiene 14 is a standard Verfahrschiene for Painting robot, which is usually offered by the same manufacturer, as the associated painting robot.
  • the Verfahrschiene 14 is connected at its two ends, each with a first chassis 16 and a second chassis 18.
  • the chassis 16, 18 as a basic structure carrier of a suitable material, for example steel, which in the Fig. 1 are indicated as bars.
  • Each chassis has in the example shown three axes, with each of which wheels 50 are connected. In the illustrated example, one wheel per axis is visible, which is guided in each case on a rail 20, which may correspond to a commercial railroad track.
  • a guide of the wheels 50 on the rail 20 can be realized, for example, by suitable trolleys, similar to an impeller of a railway car.
  • the rail 20 is connected to a work surface 99, for example, a hall floor made of concrete.
  • a part of in Fig. 2 would be provided arrangement of two connected traversing rails, would be provided due to the required stability of the device instead of a respective two wheels 50 per axle and two rails 20.
  • the predetermined by the rail 20 forward and backward travel direction of the chassis corresponds to the two traversing directions 90 of the painting robot on the Verfahrschiene.
  • Fig. 2 again shows a plan view of an exemplary arrangement 100 of two painting robots 12, 32 on two coupled traverse rails 14, 34.
  • the first Verfahrschiene 14 is as already in Fig. 1 shown from a different perspective connected to a first chassis 16 and a second chassis 18, and out with not shown in this illustration wheels on a rail 20, which also remove the load of the assembly on the rail 20.
  • the positioning rail 34 is connected to a third chassis 36 and a fourth chassis 38 in an analogous structure, which in turn are guided on wheels 50, not shown, on a parallel to the rail 20 extending rail 40.
  • the two displacement rails 14, 34 are arranged at a parallel distance at a distance from each other, which makes it possible to arrange a workpiece 92 to be painted between them.
  • the painting robots located on the travel rails face each other, Thus, they have a working area in the direction of the workpiece 92 to be painted.
  • the first chassis 16 and the third 36 chassis are rigidly coupled to one another via a first connecting element 60.
  • the second 18 and the fourth 38 chassis are rigidly coupled together in a similar manner via a second connecting element 61.
  • Suitable connecting elements 60, 61 are, for example, steel girders in the form of a gantry.
  • the portal-like shape avoids collision of the connecting elements 60, 61 with the workpiece 92. This arrangement is as a basic structure of the in Fig. 3 view painting booth shown.
  • Fig. 3 shows a frontal view of in Fig. 2 illustrated arrangement, wherein in addition to the first connecting element 60 at its lower outer region on both sides a respective horizontal support surface 62 is shown. This preferably runs over the entire length of the paint booth and serves as a work and storage area.
  • a first 64, second 66, third 68 and fourth container 70 are shown standing on the two footprints 62. These containers are used for example for the supply of paint and / or solvent but also for the disposal of the program according to the purpose used for cleaning solvents.
  • the workpiece 92 to be coated is shown on a holder 94 befindlich.
  • the portal-like shape of the first connecting element 60 avoids collisions with the workpiece 92 and its holder 94.
  • Fig. 2 the painting robots 12 and 32, which are arranged on the travel rails 14 and 34, which in turn are located on chassis, of which in this illustration the first chassis 16 and the third chassis 36 are visible.
  • the wheels 50 which are guided by means of the rails 20 and 40, a running surface which is in contact with the upper edge of the respective rail 20, 40 and a running ring for the guide is shown.
  • Fig. 4 shows the same frontal view of an exemplary paint booth as Fig. 3 However, the front page now but with a cabin wall 72, which has a portal-like opening 74, is shown.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Spray Control Apparatus (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Beschichten von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zum Beschichten eines Werkstückes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
  • Es ist allgemein bekannt, dass zum Beschichten von Werkstücken, insbesondere mit Farbe beziehungsweise Lacken, sogenannte Lackiervorrichtungen zur Anwendung kommen. Geeignete Lackiervorrichtungen sind beispielsweise Lackierroboter, welche mit einem Lackzerstäuber versehen sind. Darüber hinaus sind beispielsweise auch mehrere gegeneinander unbeweglich in Form eines Portals angeordnete Lackzerstäuber, durch welches Portal ein zu lackierendes Objekt bewegbar ist, als Lackiervorrichtung anzusehen.
  • Ein Lackierroboter führt den Lackzerstäuber während des Beschichtungsvorganges programmgemäß entlang eines vorgegebenen Bewegungspfades in einer vorgegebenen Geschwindigkeit um das zu beschichtende Werkstück, wobei dem Lackzerstäuber üblicherweise für die verschiedenen Abschnitte der Bewegungsbahn jeweilige Zerstäuberparameter vorgegeben sind.
  • Üblicherweise verfügt ein Lackierroboter über sechs Bewegungsfreiheitsgrade und ist in seinem Arbeitsbereich auf etwa einen Bereich von 2m bis 3m um seine Basis eingeschränkt. Mit einem derartigen Roboter sind beispielsweise kleinere Werkstücke wie Stossfänger von Automobilkarosserien ohne eine Relativbewegung von Roboterbasis zu Werkstück lackierbar.
  • Zur Lackierung größerer Werkstücke, wie beispielsweise Automobilkarosserien, ist es üblich, einen derartigen Roboter mit einem siebenten Freiheitsgrad der Bewegung zu versehen, indem dieser auf einer ihm zugeordneten Verfahrschiene befestigt wird, wobei zumeist alle sieben Bewegungsfreiheitsgrade komplett bei der Steuerung des Roboters berücksichtigt werden. Ein derartiger Roboter ist nun entlang seiner Verfahrschiene, welche im automobilen Bereich typischerweise eine Länge von 4m bis 10m aufweist, längs des zu lackierenden Objektes verfahrbar.
  • Insbesondere bei langgestreckten Werkstücken resultiert eine entsprechende Länge einer Verfahrschiene eines Roboters beziehungsweise einer Lackiervorrichtung.
  • Bei der Beschichtung langgestreckter Werkstücke, wie beispielsweise Rotorblättern von Windkraftanlagen, ist die Verfahrbewegung des sehr langen Werkstückes während des Beschichtungsvorganges möglichst zu vermeiden, um ansonsten auftretende Lackierfehler sicher zu vermeiden. Beim Fertigungsprozess ist das Rotorblatt nämlich zumeist in waagerechter Position einseitig am Rotorflansch befestigt, so dass jegliche Verfahrbewegung des Rotorblattes dieses in Schwingungen versetzen, beispielsweise mit einer Amplitude von mehr als +/- 250mm an dessen freiem nichteingespannten Ende, was einen Beschichtungsprozess nahezu unmöglich macht.
  • Nachteilig an einer großen Länge einer Verfahrschiene einer Lackiervorrichtung von beispielsweise 40m sind sowohl der hohe technische Aufwand zur Errichtung einer entsprechend langen Lackierkabine mit Verfahrschiene als auch der aus der Länge der Kabine resultierende Aufwand für ihre Belüftung. Bei einer allgemein üblichen Luftsinkgeschwindigkeit von 0,3m/s und einem Lackierkabinengrundriss von 50m x 6m ergibt sich beispielsweise ein Bedarf von ca. 320000m3 Luft pro Stunde, die zudem auch gefiltert und konditioniert werden muss.
  • GB 706 600 offenbart eine gattungsgemäße Anordnung zum Beschichten von Werkstücken.
  • EP 1 506 819 offenbart eine Vorrichtung zum Beschichten von Werkstücken.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung der eingangsgenannten Art anzugeben, die die Beschichtung auch langgestreckter Werkstücke ohne Qualitätseinbuße auf möglichst einfache Weise gestattet.
  • Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, hierfür ein entsprechendes Beschichtungsverfahren anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.
  • Somit ist eine Länge der bewegbaren Verfahrschiene von 5m bis 10m auch bei sehr langen zu lackierenden Werkstücken mit beispielsweise 20m bis über 70m Länge völlig ausreichend. Gleichzeitig weist der Lackierroboter entlang der Verfahrschiene eine sehr gute Erreichbarkeit eines parallel zur Verfahrschiene befindlichen Werkstückes auf, so dass dieses komplett beschichtbar ist.
  • Infolge der erfindungsgemäß vorgesehenen Bewegbarkeit der Verfahrschiene ihrerseits kann diese gemeinsam mit der Lackiervorrichtung verschiedene Arbeitspositionen in bezug auf das zu beschichtende Werkstück einnehmen, so dass Werkstücke mit einer beliebigen Länge, die beispielsweise deutlich größer als die Länge der Verfahrschiene ist, beschichtbar sind.
  • In vorteilhafter Weise wird somit der hohe Fertigungsaufwand, der seither bei der Beschichtung mit stationärer Verfahrschiene anfiel, drastisch verringert und gleichzeitig die Fertigungsqualität erheblich verbessert ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Verfahrschiene mit wenigstens einem Fahrgestell verbunden, welches eine gleichmäßige Verfahrbewegung der Verfahrschiene ermöglicht. Durch diesen modularen Aufbau der Anordnung ist der konstruktive Aufwand zur Umsetzung der Bewegbarkeit der Verfahrschiene in günstiger Weise wesentlich verringert.
  • Gemäß einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Anordnung weist das Fahrgestell wenigstens zwei parallel zueinander angeordnete Achsen auf, welche jeweils wenigstens mit einem in oder auf Schienen geführten Rad versehen sind. Durch die Verwendung von Rädern ist eine besonders reibungsarme Bewegbarkeit des Fahrgestells gegeben. Die Führung der Räder des Fahrgestells mittels einer Schiene gibt den Verfahrweg der Verfahrschiene ihrerseits vor, welcher vorzugsweise parallel zu dem Bewegungspfad des Lackierroboters auf der Verfahrschiene selbst verläuft.
  • Auf diese Weise ist die Einschränkung der Bewegungsfreiheit des Lackierroboters aufgrund einer verkürzten Verfahrschiene durch eine einfache Bewegung der Verfahrschiene selbst in derselben Richtung vorteilhaft kompensierbar.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestättungsform der Anordnung sind Verfahrschienen parallel zueinander angeordnet und in festem Abstand zueinander starr miteinander gekoppelt.
  • Vorzugsweise erfolgt die starre Kopplung der Verfahrschienen derart, dass die Kopplungsmittel, beispielsweise ein Querträger, beim Wechsel einer Arbeitsposition der Vorrichtung nicht mit einer eventuellen Lagerung des Werkstückes kollidieren, beispielsweise einer Stütze, welche die Last des Werkstückes nach unten abträgt.
  • Eine starre Kopplung der Verfahrschienen verringert darüber hinaus den Aufwand, die Anordnung in eine andere Arbeitsposition zu verbringen.
  • Bei paralleler Anordnung zweier, vorzugsweise gegenüberliegender Verfahrschienen, auf welchen jeweils Lackiervorrichtungen bewegbar angeordnet sind, ist eine beidseitige Lackierung eines Werkstückes ermöglicht.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist ein die Verfahrschiene tragendes Fahrgestell mittels eines Antriebs bewegbar. Ein Wechsel der Arbeitsposition einer erfindungsgemäßen Anordnung wird dadurch weiter vereinfacht.
  • Eine erfindungsgemäße Lackierkabine ist im Allgemeinen mit einer Schutzwand und gegebenenfalls mit einer Abdeckung versehen, welche die Lackiervorrichtung und deren Arbeitsbereich vollständig umschließt.
  • Diese Schutzwand ist vorzugsweise an ihren beiden Stirnflächen mit je einer portalähnlichen Öffnung versehen, welche gestattet, ein Werkstück in den von der Lackierkabine begrenzten Arbeitsraum einzubringen beziehungsweise langgestreckte Bauteile, deren Baulänge die Länge der Lackierkabine überschreitet, segmentweise im Arbeitsraum zu bearbeiten.
  • Somit ist mittels der erfindungsgemäßen Lackierkabine ein Verfahren ermöglicht, das die Beschichtung eines vorzugsweise für die Dauer der Bearbeitung unbewegbaren zu lackierenden Werkstücks gestattet, wobei der Querschnitt der Portalöffnung die maximale Größe des erfindungsgemäß bearbeitbaren Werkstückes vorgibt.
  • Weiterhin ist die Lackierkabine an ihrer Unterseite unterhalb des Arbeitsbereiches vorzugsweise offen, das heißt, sie weist keinen mit der Lackierkabine verbundenen Boden auf, um so im Bedarfsfall die Abstützung des Werkstücks von unten zu ermöglichen.
  • Jede Lackiervorrichtung, welche ihrerseits über einen Arbeitsbereich verfügt, ist geeignet, um in der Lackierkabine verwendet zu werden. Dies ist beispielsweise ein Industrieroboter mit 6 Freiheitsgraden ohne eigene Verfahrschiene aber auch ein eingangs erwähntes Lackierportal, welches entlang einer in der Lackierkabine befindlichen Verfahrschiene bewegbar ist.
  • Die die Lackierkabine umgebende Schutzwand stellt einen Schutz der Umgebung vor dem beim Beschichtungsprozess zwangsläufig entstehenden Lacknebel dar. Die Anordnung der Lackiervorrichtung zusammen mit der Lackierkabine auf zwei oder auch mehr Fahrgestellen ermöglicht einen einfachen Wechsel einer Arbeitsposition der Lackierkabine.
  • Ein Werkstück, welches länger ist, als der Arbeitsbereich der Lackiervorrichtung innerhalb der Lackierkabine, ist durch Bewegen der Lackierkabine in Längsrichtung in weiteren Arbeitspositionen beschichtbar, wobei günstigerweise die Länge der Verfahrschiene und damit auch die der Lackierkabine verkürzt ist.
  • Gleichzeitig verbleibt In ebenso vorteilhafter Weise der beim Beschichten entstehende Lacknebel innerhalb der Lackierkabine.
  • Nach der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Anordnung wird die Lackiervorrichtung von wenigstens zwei Lackierrobotern gebildet, welche beiderseits des Arbeitsbereichs angeordnet sind. Lackierroboter, vorzugsweise solche mit 6 Bewegungsfreiheitsgraden, weisen eine hohe Flexibilität und einen Arbeitsbereich von ca. 2m bis 3m um deren Basis auf. Auch eine Anordnung einer Lackiervorrichtung über einem zu lackierenden Objekt, beispielsweise auf einem Verbindungsträger zwischen zwei parallel angeordneten Verfahrschienen ist im Sinne der Erfindung.
  • Eine beiderseitige Anordnung der Lackierroboter um den Arbeitsbereich ermöglicht eine beidseitige Beschichtung eines Abschnittes des Werkstückes in ein und derselben Position der Lackierkabine.
  • Nach der erfindungsgemäßen Ausführungform der Anordnung sind die wenigstens zwei vorgesehenen Lackierroboter jeweils auf einer beiderseits des Arbeitsbereiches in der Lackierkabine angeordneten Verfahrschiene längsbewegbar, wobei diese auf wenigstens ein Fahrgestell abgestützt sind.
  • Der Arbeitsbereich der Lackierroboter innerhalb der Lackierkabine ist somit erweitert und die Anzahl von zur Beschichtung eines langen Werkstückes benötigten Positionen der Lackierkabine ist in vorteilhafter Weise reduziert.
  • Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Lackierkabine ist mit einer Vorrichtung zur Zu- und/oder Abführung von Luft versehen, in welcher vorzugsweise auch ein Luftfilter angeordnet sein kann.
  • Der beim Beschichtungsvorgang entstehende Lacknebel ist auf diese Weise aus der Lackierkabine absaugbar und die Qualität des Lackierergebnisses damit steigerbar.
  • Die Lackierkabine wird vorzugsweise im Unterdruck betrieben, d.h. im Bodenbereich der Lackierkabine wird mehr Luft abgesaugt als durch die Kabinendecke zuströmt. Die fehlende Luftmenge wird durch die gegenüberliegenden portalähnlichen Öffnungen aus der Umgebung eingesaugt. Dadurch wird der Austritt von Lacknebel an die Umgebung in vorteilhafter Weise reduziert.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind mit der Lackierkabine bewegbar Behälter für flüssige Medien, beispielsweise Vorrats- und/oder Sammelbehälter für Lack und/oder Lösemittel, daran angeordnet, so dass aufwendige Zuleitungen für die verschiedenen Flüssigkeiten entbehrlich sind.
  • Je nach Länge des zu beschichtenden Werkstückes ergibt sich für die Lackierkabine ein Verfahrweg von 50m und mehr. Durch eine Anordnung der Medienbehälter an der Lackierkabine wird eine entsprechend lange Medienleitung, beispielsweise für Lack, von der bewegbaren Lackierkabine zu einer stationären Lackversorgung, beispielsweise mittels einer Lackleitung, vermieden.
  • Der konstruktive Aufwand der Medienver- und Entsorgung wird hierdurch vorteilhaft reduziert. Zudem ergibt sich aufgrund der deutlich geringeren Schlauchlänge zwischen Lackversorgung und Lackiervorrichtung beispielsweise ein verbessertes Einschaltverhalten des Lackzerstäubers und damit eine höhere Qualität des Lackierergebnisses.
  • Die Lösung der dritten Aufgabe, nämlich ein Verfahren zum Beschichten eines Werkstückes in einer Lackierkabine mit den zuvor beschriebenen Merkmalen anzugeben, wobei das Werkstück länger ist als der von der Lackierkabine begrenzte Arbeitsbereich, ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 8 gekennzeichnet.
  • Die Lackierkabine wird hierbei zur Beschichtung eines jeweiligen Abschnittes in eine Position bewegt, in welcher der zur Beschichtung vorgesehene Abschnitt des Werkstücks im Arbeitsbereich angeordnet ist und somit von der Lackierkabine umschlossen und mittels der Lackiervorrichtung beschichtbar.
  • Mit diesem Verfahren ist auch die Beschichtung von Werkstücken möglich, welche länger sind als der Arbeitsbereich einer Lackiervorrichtung innerhalb der Lackierkabine.
  • Erfindungsgemäß sind während des Beschichtungsvorgangs eines Abschnittes die Lackierkabine und das Werkstück gegeneinander fixiert. Ein gegenseitiges Bewegen, beispielsweise aufgrund einer Beschleunigungs- oder Bremsbewegung eines Lackierroboters auf seiner mit der Lackierkabine starr verbundenen Verfahrschiene ist damit ausgeschlossen und das Lackierergebnis wird verbessert.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind beliebig viele zu beschichtende Abschnitte und beliebig viele aneinandergrenzende Positionen der Lackierkabine vorgesehen, wobei die Lackierkabine während des Beschichtungsvorgangs mehrerer Abschnittes nahezu kontinuierlich verfahren wird.
  • Die momentane Relativposition der Lackierkabine zum Werkstück ist der Bezug für die Bewegung der Lackiervorrichtung. Diese sollte in diesem Fall programmgemäße Verfahrbewegung auf der Verfahrschiene weitestgehend vermeiden, welche dynamische Kräfte auf die Lackierkabine in deren Verfahrrichtung zur Folge haben.
  • In einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die programmgemäße Verfahrbewegung der Lackierkabine von einer Robotersteuerung vorgegeben.
  • Bei Verwendung eines Lackierroboters mit Verfahrschiene und insgesamt sieben Freiheitsgraden der Bewegung beispielsweise ist die Verfahrbewegung der Lackierkabine als achter Bewegungsfreiheitsgrad anzusehen, wobei entsprechende Bewegungen in gleicher Weise wie bei den sieben anderen Bewegungsfreiheitsgraden von ein- und derselben Robotersteuerung vorgegeben werden.
  • Bei Verwendung eines Lackierroboters mit sechs Freiheitsgraden und ohne Verfahrschiene wird die Verfahrbewegung der Lackierkabine steuerungstechnisch wie eine Verfahrbewegung des Lackierroboters auf einer Verfahrschiene behandelt.
  • In vorteilhafter Weise wird die Steuerung der Verfahrbewegung von einer bereits vorhandenen Robotersteuerung übernommen, welche somit alle Bewegungen von Lackierroboter und Lackierkabine steuert und koordiniert.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird die Verfahrbewegung der Lackierkabine anhand der zu lackierenden Oberfläche des Werkstückes in einem jeweiligen Abschnitt ermittelt. Je geringer die Fläche pro Länge eines zu lackierenden Abschnittes des Werkstückes ist, desto schneller wird eine weitere Arbeitsposition angefahren.
  • Die Lackierzeit für ein Werkstück kann damit in vorteilhafter Weise gesenkt werden.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten sind den weiteren abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
  • Anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen sollen die Erfindung, vorteilhafte Ausführungsformen sowie weitere Vorteile näher beschrieben und erläutert werden.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine erste beispielhafte Anordnung eines Lackierroboter auf einer bewegli- cher Verfahrschiene,
    Fig. 2
    eine Draufsicht auf eine beispielhafte Anordnung von zwei Lackierrobotern auf zwei gekoppelten Verfahrschienen,
    Fig. 3
    eine erste Frontalsicht auf eine beispielhafte Lackierkabine sowie
    Fig. 4
    eine zweite Frontalsicht auf eine beispielhafte Lackierkabine mit Stirnwand
  • Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Anordnung 10 eines Lackierroboters 12 auf einer beweglichen Verfahrschiene 14. Diese Anordnung ist als ein Teil einer weiteren Anordnung anzusehen, welche in Fig. 2 gezeigt ist und welche zwei miteinander verbundene parallel angeordnete Verfahrschienen darstellt. Vorzugsweise verfügt der Lackierroboter 12 über sieben Bewegungsfreiheitsgrade inklusive der auch als ,siebte Achse' bezeichneten Verfahrschiene. Ein Pfeil deutet die beiden Verfahrrichtungen 90 an, entlang derer der Lackierroboter 12 auf der Verfahrschiene 14 entsprechend der Vorgabe durch ein Bearbeitungsprogramm bewegbar ist, welches den Bewegungspfad eines mit dem Lackierroboter 12 verbundenen und nicht gezeigten Lackzerstäubers bestimmt. Die Verfahrschiene 14 ist eine Standardverfahrschiene für Lackierroboter, welche zumeist vom selben Hersteller angeboten wird, wie der zugehörige Lackierroboter.
  • Die Verfahrschiene 14 ist an ihren beiden Enden mit je einem ersten Fahrgestell 16 und einem zweiten Fahrgestell 18 verbunden. Vorzugsweise weisen die Fahrgestelle 16, 18 als Grundstruktur Träger aus einem geeigneten Material auf, beispielsweise Stahl, welche in der Fig. 1 als Balken angedeutet sind. Jedes Fahrgestell weist im gezeigten Beispiel drei Achsen auf, mit welchen jeweils Räder 50 verbunden sind. Im dargestellten Beispiel ist jeweils ein Rad pro Achse sichtbar, welches jeweils auf einer Schiene 20 geführt ist, die einer handelsüblichen Eisenbahnschiene entsprechen kann. Eine Führung der Räder 50 auf der Schiene 20 ist beispielsweise durch geeignete Laufkränze realisierbar, ähnlich wie bei einem Laufrad eines Eisenbahnwaggons. Die Schiene 20 ist mit einer Arbeitsfläche 99 verbunden, beispielsweise einem Hallenboden aus Beton. Für den Fall, dass die in Fig. 1 dargestellte Anordnung nicht - wie zuvor beschrieben - ein Teil der in Fig. 2 gezeigten Anordnung von zwei verbundenen Verfahrschienen wäre, wären aufgrund der erforderlichen Standsicherheit der Vorrichtung anstelle von einem jeweils zwei Räder 50 pro Achse und zwei Schienen 20 vorzusehen.
  • Die durch die Schiene 20 vorgegebene vor- und rückwärtige Verfahrrichtung der Fahrgestelle entspricht den beiden Verfahrrichtungen 90 des Lackierroboters auf der Verfahrschiene.
  • Fig. 2 zeigt wiederum eine Draufsicht auf eine beispielhafte Anordnung 100 von zwei Lackierrobotern 12, 32 auf zwei gekoppelten Verfahrschienen 14, 34. Die erste Verfahrschiene 14 ist wie bereits in Fig. 1 aus einer anderen Perspektive dargestellt mit einem ersten Fahrgestell 16 und einem zweiten Fahrgestell 18 verbunden, und mit in dieser Darstellung nicht gezeigten Rädern auf einer Schiene 20 geführt, welche auch die Last der Anordnung auf die Schiene 20 abtragen. Parallel hierzu ist in analogem Aufbau die Verfahrschiene 34 mit einem dritten Fahrgestell 36 und einem vierten Fahrgestell 38 verbunden, welche ihrerseits auf nicht gezeigten Rädern 50 auf einer parallel zur Schiene 20 verlaufenden Schiene 40 geführt sind. Die beiden Verfahrschienen 14, 34 sind in parallelem Abstand in einer Distanz zueinander angeordnet, welche es ermöglicht, ein zu lackierendes Werkstück 92 zwischen ihnen anzuordnen. Die auf den Verfahrschienen befindlichen Lackierroboter stehen sich gegenüber, weisen also einen Arbeitsbereich in Richtung des zu lackierenden Werkstückes 92 auf.
  • Das erste Fahrgestell 16 und das dritte 36 Fahrgestell sind über ein erstes Verbindungselement 60 starr miteinander gekoppelt. Das zweite 18 und das vierte 38 Fahrgestell sind in analoger Weise über ein zweites Verbindungselement 61 starr miteinander gekoppelt. Geeignete Verbindungselemente 60, 61 sind beispielsweise Stahlträger in Form eines Portals. Die portalähnliche Form vermeidet eine Kollision der Verbindungselemente 60, 61 mit dem Werkstück 92. Diese Anordnung ist als Grundstruktur der in Fig. 3 gezeigten Lackierkabine anzusehen.
  • Fig. 3 zeigt eine Frontalansicht der in Fig. 2 dargestellten Anordnung, wobei zusätzlich an dem ersten Verbindungselement 60 an dessen unteren Außenbereich beidseitig je eine waagerechte Standfläche 62 dargestellt ist. Diese verläuft vorzugsweise über die gesamte Länge der Lackierkabine und dient als Arbeits- und Abstellfläche. Ein erster 64, zweiter 66, dritter 68 und vierter Behälter 70 sind stehend auf den beiden Standflächen 62 dargestellt. Diese Behälter dienen beispielsweise der Versorgung mit Lack und/oder Lösemittel aber auch zur Entsorgung von programmgemäß zu Reinigungszwecken benutztem Lösemittel.
  • Das zu beschichtende Werkstück 92 ist auf einer Halterung 94 befindlich dargestellt. Die portalähnliche Form des ersten Verbindungselementes 60 vermeidet Kollisionen mit dem Werkstück 92 und dessen Halterung 94.
  • Weiterhin dargestellt sind auch wie in Fig. 2 die Lackierroboter 12 und 32, welche auf den Verfahrschienen 14 und 34 angeordnet sind, welche ihrerseits auf Fahrgestellen befindlich sind, von denen in dieser Darstellung das erste Fahrgestell 16 und das dritte Fahrgestell 36 sichtbar sind. Bei den Rädern 50, welche mittels der Schienen 20 beziehungsweise 40 geführt sind, ist eine Lauffläche, welche mit der Oberkante der jeweiligen Schiene 20, 40 in Kontakt ist sowie ein Laufkranz für die Führung dargestellt.
  • Fig. 4 zeigt dieselbe Frontalansicht auf eine beispielhafte Lackierkabine wie Fig. 3, wobei die Stirnseite jetzt aber mit einer Kabinenwand 72, welche eine portalähnliche Öffnung 74 aufweist, dargestellt ist.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Beispielhafte Anordnung Lackierroboter auf beweglicher Verfahrschiene
    12
    Erster Lackierroboter
    14
    Erste Verfahrschiene
    16
    Erstes Fahrgestell
    18
    Zweites Fahrgestell
    20
    Erste Schiene
    32
    Zweiter Lackierrobotern
    34
    Zweite Verfahrschiene
    36
    Drittes Fahrgestell
    38
    Viertes Fahrgestell
    40
    Zweite Schiene
    50
    Rad
    60
    Erstes Verbindungselement
    61
    Zweites Verbindungselement
    62
    Standfläche
    64
    Erster Behälter
    66
    Zweiter Behälter
    68
    Dritter Behälter
    70
    Vierter Behälter
    72
    Kabinenwand mit portalähnlicher Öffnung
    74
    Portalähnliche Öffnung
    90
    Verfahrrichtungen
    92
    Werkstück
    94
    Halterung
    99
    Arbeitsfläche
    100
    Draufsicht auf zwei gekoppelte Verfahrschienen mit Robotern und Fahr- gestellen
    101
    Frontalsicht auf beispielhafte Lackierkabine
    102
    Frontalsicht auf beispielhafte Lackierkabine mit Stirnwand

Claims (11)

  1. Anordnung zum Beschichten von Werkstücken (92) mit einer Lackierkabine, die zwei einander gegenüberliegende portalähnliche Öffnungen (74) aufweist, zwischen denen ein Arbeitsbereich vorgesehen ist, und auf wenigstens zwei parallel zueinander angeordneten Fahrgestellen (16, 18, 26, 38) abgestützt mit diesen gemeinsam bewegbar ist, sowie mit wenigstens einer Lackiervorrichtung zum Beschichten der Werkstücke (92),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Lackiervorrichtung von wenigstens zwei Lackierrobotern (12, 32) gebildet ist, die beiderseits des Arbeitsbereichs angeordnet sind, dass die Lackierrobotern (12, 32) auf einer Verfahrschiene (14, 34) angeordnet sind und auf dieser entlang einer Verfahrrichtung (90) bewegbar sind, wobei die Verfahrschiene (14, 34) ihrerseits wobei diese auf wenigstens ein Fahrgestell (16, 18, 26, 38) abgestützt ist und relativ zu einem stationären Bezugspunkt parallel zu einer Arbeitsfläche (99) bewegbar ist.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrschiene (14, 34) mit wenigstens einem Fahrgestell (16, 18, 26, 38) verbunden ist, welches eine Verfahrbewegung der Verfahrschiene (14, 34) ermöglicht.
  3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrgestell (16, 18, 26, 38) wenigstens zwei parallel zueinander angeordnete Achsen aufweist, die jeweils an wenigstens einem Ende mit in/auf Schienen (20, 40) geführten Rädern (50) versehen sind.
  4. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Verfahrschienen (14, 34) parallel zueinander angeordnet und starr miteinander gekoppelt sind.
  5. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Verfahrschiene (14, 34) tragende Fahrgestell (16, 18, 26, 38) mittels eines Antriebs bewegbar ist.
  6. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lackierkabine mit einer Vorrichtung zur Zu- und/oder Abführung und/oder Reinigung von Luft versehen ist.
  7. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lackierkabine mit Behältern für flüssige Medien (64, 66, 68, 70), beispielsweise Vorrats- und/oder Sammelbehälter für Lack und/oder Lösemittel, versehen ist.
  8. Verfahren zum Beschichten eines Werkstückes in einer Lackierkabine nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Werkstück (92) länger ist als der von der Lackierkabine begrenzte Arbeitsbereich, wobei die Beschichtung des Werkstückes (92) sequentiell erfolgt und hierzu das Werkstück (92) in mehrere axial aneinandergrenzende Abschnitte unterteilt wird, wobei ferner die Lackierkabine zur Beschichtung eines jeweiligen Abschnittes in eine Position bewegt wird, in welcher der zur Beschichtung vorgesehene Abschnitt des Werkstücks (92) im Arbeitsbereich angeordnet ist und somit von der Lackierkabine umschlossen und mittels der Lackiervorrichtung (12, 32) beschichtbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass während des Beschichtungsvorgangs eines Abschnittes die Lackierkabine und das Werkstück (92) gegeneinander fixiert werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass beliebig viele Abschnitte und beliebig viele Positionen vorhanden sind und während des Beschichtungsvorgangs mehrerer Abschnitte die Lackierkabine nahezu kontinuierlich verfahren wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrbewegung der Lackierkabine von einer Robotersteuerung vorgegeben wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrbewegung der Lackierkabine anhand einer zu lackierenden Oberfläche des Werkstückes in einem zu lackierenden Abschnitt ermittelt wird.
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