用於處理對象的設備的製作方法

2023-06-20 00:44:57

本發明涉及一種用於處理對象的機器人用的定位裝置以及用於處理對象的設備。

背景技術：

在塗裝技術、尤其是對象的表面處理和塗裝的領域內，除了保障高質量和降低計件成本之外，周期速度也起決定性作用。例如在塗漆時，待塗漆的對象、例如車輛車身藉助輸送技術被輸送經過塗漆室。在此作為輸送方式使用的是走停方法(stop-and-go-verfahren)或者利用適合的輸送裝置連續輸送待處理的對象。在走停方法中，待塗漆的對象運動到塗漆室中且在處理過程或塗漆過程期間靜止。在連續輸送時，待塗漆的對象在塗漆過程期間以連續的速度運動經過塗漆室。

在兩種情況下使用承載塗裝裝置的現今的多軸機器人，以便處理對象。因為待塗漆的車輛車身通常具有車門以及行李艙蓋和發動機罩，所以塗裝裝置可以僅在下述情況下到達車身內室：車門以及行李艙蓋和發動機罩被打開或抬起。使用所謂的搬運機器人用於打開過程和關閉過程。這種搬運機器人例如打開車門且使其保持在打開狀態中，而具有塗裝裝置的多軸機器人為能從打開的車門達到的車身內室塗漆。在塗漆過程之後，搬運機器人又可以將車門關閉——只要這對於進一步處理車身是必要的。在塗漆過程或塗裝過程期間，然而尤其在為了外部塗漆或外部塗裝而關閉車輛車身開口之後，多軸機器人的運動空間由於搬運機器人的存在而可能受限。此外會出現，在處理待處理的對象、例如車輛車身期間可能需要，使得所使用的多軸機器人相對於待處理的對象沿著水平的或垂直的附加軸移動，以便達到對象的所有待處理的表面。而且在此搬運機器人的存在可能形成障礙。

出於這個原因，通常在塗漆室或處理車間內設置車輛車身的兩級處理，以便在第一步驟中例如首先為車輛車身的內室塗漆或進行處理，並且然後在第二步驟中從外部對車輛車身塗漆或進行處理。這意味著，在塗漆系統中要設置兩個區域，以便能完全為車輛車身塗漆。為兩個區域分別設置多個多軸機器人，它們分別承載塗裝裝置。這意味著，多個幾乎相同的分別承載塗裝裝置的多軸機器人要安裝在塗漆系統中。從而出現了，要為每個分別承載塗裝裝置的多軸機器人設置在顏料供給管路、清洗劑供給管路、電流供給線路和壓縮空氣供給管路處的必要的連接部。

在圖1和圖2中示出了這種情況。在圖1和圖2中示出了具有內部塗漆區域和外部塗漆區域的塗漆室1，該塗漆室根據走停方法工作。車輛車身2被輸送經過車輛車間1。分別承載塗裝裝置的多軸機器人3設置在內室塗漆站4和外部塗漆站5上。多軸機器人3可以相對於車身2移動。示出了多軸機器人，而未示出附加的水平的或垂直的移動軸。在內部塗漆站4處附加地固定式設置搬運機器人6。這種搬運機器人6通常設置在要打開/關閉的元件——在此也就是車輛車身2的車門——附近，並且因此由於由搬運機器人6佔用的空間體積而限制了多軸機器人3的運動靈活性。由於需要設置兩個塗漆區域4、5用於車輛車身2的內部區域和外部區域，所以這個塗漆室具有上述缺點。

已知的是，為搬運機器人6設置了相對於車輛車身2的與多軸機器人3相同的相對移動性。在wo2009/146936中描述了這種塗漆室，其中，同時執行內部塗漆和外部塗漆的一部分，並且外部塗漆在關閉車身開口之後結束。然而這種解決方案複雜且因此昂貴。

技術實現要素：

本發明的目的在於，克服所述缺點且尤其給出一種設備，該設備儘可能小地限制承載塗裝裝置的多軸機器人的運動空間。尤其是本發明的目的還在於，能利用相同的承載塗裝裝置的多軸機器人為對象、尤其是車輛車身進行內部塗漆和外部塗漆。

所述目的通過根據獨立權利要求1所述的、用於處理對象的搬運機器人/操作機器人用的定位裝置來實現。

本發明的其它設計方案在從屬權利要求中給出。

根據本發明的用於搬運機器人的定位裝置被設置用於，在定位裝置的第一種狀態下使搬運機器人保持在靜止位置中，在第二種狀態下使搬運機器人保持在激活位置中。在靜止位置中，搬運機器人布置在待處理的對象的垂直投影下方、尤其之內。即為搬運機器人設置兩個位置，搬運機器人可以藉助定位裝置進入到兩個位置中。在激活位置中規定，搬運機器人可以遵照其真正的用途、即處理對象。而在靜止位置中規定，搬運機器人優選處於待處理的對象下方。

由於下述事實：定位裝置必須基本上僅使搬運機器人進入兩個位置中，則與當必須沿著其移動路徑實現精確的定位相比，定位裝置僅需滿足較低的要求。搬運機器人的可能必要的精確定位——例如在車門的窗口處——通過搬運機器人自身來實現。此外，將搬運機器人存放在待處理的對象下方是特別有利的，這是因為從而在待處理的對象側面和/或在其上方的整個空間保持自由。此外，如果搬運機器人在其靜止位置中尤其布置在待處理的對象的垂直投影之內，那麼在待處理的對象側面的整個空間例如為了通過分別承載塗裝裝置的多軸機器人進行處理是自由的。

一種優選實施方式以下述方式得出：搬運機器人在激活位置中至少部分地處於待處理的對象的最低位置上方。搬運機器人在靜止位置中能夠自由接近待處理的對象，而搬運機器人在激活位置中相對於待處理的對象如此布置，使得搬運機器人例如可以在待處理的對象處執行一個動作、例如打開車門。

優選地，定位裝置具有用於搬運機器人的機械連接可能性。定位裝置也就可以根據需要裝配有適合的搬運機器人。搬運機器人優選還可以是具有多個軸的機器人，該機器人在其自由端部上可以裝配有不同的、用於在車輛上打開和/或關閉車門的輔助工具。

下述情況是特別優選的：在靜止位置中的機械連接可能性的位置與在激活位置中的機械連接可能性的位置不同。因此在從靜止位置轉換至激活位置中時轉移機械連接可能性。以這種方式，在激活位置中由搬運機器人佔用的運動空間可以通過將搬運機器人轉移到靜止位置中而至少部分地、優選完全地釋放。

下述情況是有利的：定位裝置被如此設置，使得從靜止位置至激活位置中的轉換藉助旋轉運動或/和平移運動實現。根據搬運機器人或定位裝置的設計方案，所述運動方式或其它運動方式或者由旋轉和平移組成的組合可以是有利的。

有利地，搬運機器人在靜止位置中通過定位裝置來保護。在此，這種保護尤其可以涉及處於定位裝置的周圍環境中的氣體、液體或固體材料、尤其是在塗漆過程時的噴濺。

本發明的一種優選實施方式在於用於處理對象的設備，包括用於使待處理的對象運動的輸送裝置和如上所述的定位裝置。這種定位裝置可以有利地內置到輸送裝置的空間中，而不會妨礙該輸送裝置。這種用於處理對象的設備例如可以是塗漆室。

如果這種用於處理對象的設備、尤其塗漆室配備有定位裝置，其在從靜止位置轉換至激活位置中時設置了搬運機器人的機械連接可能性的轉移，則下述情況是有利的：在靜止位置中的機械連接可能性與在激活位置中的機械連接可能性之間的連接線與待處理的對象的運動方向的角度在30°至150°、優選45°至135°、特別優選60°至120°的範圍內，且尤其為90°。如果搬運機器人垂直於待處理的對象的、通過輸送裝置確定的運動方向或基本上垂直於此移動，則搬運機器人必須僅經過一段短的路程，以便從靜止位置進入激活位置中。

下述情況是有利的：定位裝置布置在輸送裝置的空間處和/或之內。在此，定位裝置例如可以在固定地點處如此定位在輸送裝置的區域中，使得搬運機器人在靜止位置中完全布置在待處理的對象下方。

在一種實施方式中可以規定，定位裝置被設置用於，藉助輸送裝置本身或在輸送裝置下方藉助自身的附加的水平軸與待處理的對象共同輸送。這種布置在下述情況下可以是特別有利的：輸送裝置預定連續的運動，其中，待處理的對象在處理期間被連續輸送、即移動。而在所謂的走停方法時下述情況可以是有利的：定位裝置位置固定地安裝在輸送裝置的區域中或輸送裝置下方並且不與待處理的對象共同輸送。

在用於處理對象的設備的一種設計方案中、尤其在塗漆室中可以規定，所述設備具有另外的多軸機器人，所述多軸機器人分別承載塗裝裝置。這種設備也就可以具有：至少一個第一搬運機器人，該第一搬運機器人能藉助定位裝置在激活位置與靜止位置之間運動；和至少一個第二多軸機器人。如果至少第一搬運機器人處於其靜止位置中，則與當至少第一搬運機器人處於其激活位置中時相比，為至少第二多軸機器人提供了較大的運動空間。這種設計方案能實現，用於處理對象的設備、尤其塗漆室具有唯一一個組合的內部/外部塗漆區域。

在所述設備的一種實施方式中，在至少一個搬運機器人通過至少一個定位裝置保持在激活位置中期間，通過至少一個承載塗裝裝置的多軸機器人在打開車門、行李艙蓋和/或前蓋時從內部為對象——優選車輛車身——塗漆。

另選地或附加地，在所述設備的一種實施方式中可以規定，在至少一個搬運機器人通過至少一個定位裝置保持在靜止位置中期間，通過至少一個承載塗裝裝置的多軸機器人，在關閉車門、行李艙蓋或/和前蓋時從外部為對象——優選車輛——塗漆。

在所述設備的一種實施方式中，與至少一個搬運機器人的定位裝置的狀態相關地，由用於處理對象的設備、尤其塗漆室的控制裝置來如此調節至少一個多軸機器人，使得其參數能實現適合於定位裝置的狀態的射束形式。

由於對搬運機器人和多軸機器人的不同要求，搬運機器人和多軸機器人能以不同的方式構造。

附圖說明

現在參照附圖詳細闡述本發明。其中：

圖1示出了根據現有技術的塗漆室的俯視圖；

圖2示出了圖1的塗漆室的截面圖；

圖3示出了定位裝置的根據本發明的第一實施例的俯視圖，不帶有承載塗裝裝置的多軸機器人；

圖4示出了定位裝置的根據本發明的第二實施例的俯視圖，不帶有承載塗裝裝置的多軸機器人；

圖5示出了定位裝置的根據本發明的第三實施例的俯視圖，不帶有承載塗裝裝置的多軸機器人；

圖6示出了定位裝置的根據本發明的第四實施例的俯視圖，不帶有承載塗裝裝置的多軸機器人；

圖7示出了具有處於激活位置中的根據圖3的定位裝置的、根據本發明的塗漆室的俯視圖；

圖8示出了圖7的塗漆室的截面圖；

圖9示出了具有在靜止位置中的定位裝置的圖7的塗漆室的俯視圖；和

圖10示出了圖9的塗漆室的截面圖。

具體實施方式

在圖3中以俯視圖示出了根據第一實施例的四個定位裝置10、11、12、13。定位裝置10-13內置到輸送裝置14的空間中。輸送裝置14被設置用於，使得待處理的對象、例如車輛車身沿著輸送軸線z運動經過處理室、例如塗漆室15。塗漆室15僅示意性地且以一個局部示出並且沿著輸送軸線z具有壁16、17。為了清楚起見，不額外地示出用於塗裝任務的多軸機器人。

塗漆室沿輸送方向z還由在此未示出的、具有用於要處理的對象的閘門的壁來界定。圖3示出了塗漆室，其中，不僅能首先進行內部塗漆而且還能隨後進行對象、尤其車輛車身的外部塗漆。因此未示出的多軸機器人承載塗裝裝置，該塗裝裝置適合於，不僅用於內部塗漆，而且還用於外部塗漆。

塗裝裝置射束的調整、以及其它參數、例如漆量、引導空氣或高壓由塗漆室的中央控制單元(未示出)預先規定。該中央控制單元還預先規定了用於定位裝置的參數。定位裝置的狀態和搬運機器人的位置必須適合於用於相應的塗漆的參數。

優選地，兩個定位裝置10、12布置在輸送裝置14的一側上，並且兩個定位裝置11、13布置在輸送裝置14的另一側上。定位裝置10-13根據抽屜的基本原理構造並且沿著運動軸線y打開或關閉。該運動軸線y基本上垂直於輸送軸線z。當然，在運動軸線y與輸送軸線z之間還能實現90°角以外的其它角度，只要該運動沿著運動軸線y能遠離輸送軸線z。沿輸送軸線z進一步在前面布置的定位裝置10、11在激活位置中示出，沿輸送軸線z進一步在後面布置的定位裝置12、13在靜止位置中示出。在塗漆過程期間，塗漆室的所有定位裝置10-13通常在相同狀態下，即在靜止位置中或者在激活位置中。在圖3中示出的狀態例如可以在從內部塗漆轉換為外部塗漆時發生。

各個定位裝置10-13基本上構造相同。所以下面僅詳細描述定位裝置10，然而該描述還類似地適合於其它定位裝置11-13。定位裝置10具有兩個移位裝置102、104。移位裝置102、104能以馬達驅動的方式、例如電動地或氣動地或液壓地來驅動。移位裝置102、104在輸送裝置14下方支承在安裝位置106、108處。移位裝置102、104以機械的方式與平臺110耦聯。平臺110可以平面地設計成框架結構或適合的其它形式。在操縱移位裝置102、104時，平臺110沿著運動軸線y從輸送裝置14下方移出。在稱為激活位置的第一終端位置中示出了該定位裝置10。在稱為靜止位置的第二終端位置中例如示出了定位裝置12。

平臺110承載搬運機器人120。為此目的，在平臺110處設置未詳細說明的機械連接可能性。在本實施例中，搬運機器人120設計成開門機器人。搬運機器人120還可以是打開發動機罩機器人或打開行李艙蓋機器人。

搬運機器人120在定位過程期間進入到激活位置中或者在定位過程結束時本身佔據激活位置，其中，該搬運機器人可以執行賦予其的功能。為了通過定位裝置運動到靜止位置中，搬運機器人120在定位過程期間或之前本身佔據靜止位置。在定位裝置10中，搬運機器人120在其激活位置中示出，而在定位裝置12中，搬運機器人120處於靜止位置中。如果定位裝置10——例如像在定位裝置12中示出的那樣——在其靜止位置中，則安裝在平臺110上的蓋部112防止位於其下的搬運機器人120受到在塗漆過程期間形成的噴濺的損害。

如同樣藉助處於靜止位置中的定位裝置12、13可以看出，各個定位裝置12、13完全處於由待處理的對象掃過的區域a下方和/或完全處於該區域之內，其在附圖中通過虛線示出。

圖4以俯視圖示出了定位裝置的第二實施例。下面相同的附圖標記用於相同的或相似的20個特徵。與圖3的定位裝置10-13的不同之處在於：在圖4中定位裝置10-13未布置在輸送裝置14下方以及由待處理的對象掃過的區域a之內，而是位於其靜止位置中，如其在定位裝置12、13時示出的那樣，至少部分地位於壁16、17中。而且在此可以在壁16、17中完全隱藏定位裝置13。然而因為在塗漆室15中運動的、承載塗裝裝置的多軸機器人的運動區域位於待處理的對象附近，所以不需要強制性地完全隱藏定位裝置10-13。

然而如果未示出的、承載塗裝裝置的多軸機器人可以在附加的水平軸上平行於待處理的對象運動，則在圖4中描述的定位裝置應安置在附加的水平軸下方。

圖5以俯視圖示出了定位裝置的第三實施例。在塗漆室15中又布置了四個定位裝置20、21、22、23。與圖3的第一實施例的不同之處在於，定位裝置20-23在靜止位置中安置在塗漆室15的底板中。在圖5中布置在下方的定位裝置22、23在靜止位置中示出，在圖5中布置在上方的定位裝置20、21在激活位置中示出。

定位裝置20-23能圍繞軸線x擺動。該軸線x平行於輸送軸線z布置。然而上述情況不是必要的前提條件。可以實現在相對於輸送軸線z的任意角度下的每種其它布置。定位裝置20-23基本上構造相同。下面出於這個原因，僅這個定位裝置本身藉助定位裝置20、22的示圖來闡述。定位裝置20-23中的每一個都具有搬運機器人120，該搬運機器人在激活位置中(藉助定位裝置20、21示出)能進入激活位置中並且在靜止位置中(藉助定位裝置20、23示出)能進入靜止位置或停車位置中。在靜止位置中在底板中，定位裝置20、21完全從塗漆室15離開並且利用蓋部防止受到處於塗漆室中的材料、例如噴濺的損害。蓋部212同時可以被越過，或者說定位裝置20-23在塗漆室中沒有形成幹擾外形，從而能在塗漆室15中運動的、承載塗裝裝置的多軸機器人在其運動區域方面沒有受到限制。

在定位裝置22的示圖中，以描繪的方式部分地去除蓋部212，從而可以看到，搬運機器人120在靜止位置中佔據靜止位置。搬運機器人120布置在平臺210上。在垂直於塗漆室15底板的橫截面中，平臺210可以為l形，然而其還可以設計成單一的臺。

另選地，搬運機器人120可以在可運動的罩下方或之後布置在塗漆室的底板或壁中。該罩在搬運機器人的激活位置中翻開或移開並且給搬運機器人賦予了其完整的運動靈活性，並且該罩在靜止位置中覆蓋搬運機器人120，該罩是定位裝置的最簡單的實施例。這個實例在附圖中未示出。

圖6以俯視圖示出了定位裝置的第四實施例。在圖6中示出的定位裝置30-33除了鏡像布置之外基本上構造相同。定位裝置30-33具有能擺動的平臺310。該平臺310在一個端部上在由待處理的對象掃過的區域a下方鉸接在例如在塗漆室15的底板上固定的鉸接部311上。平臺310的、與鉸接部311對置的端部承載搬運機器人120。引導部313——其必要時可以配備有支承部——引導平臺310的擺動運動。需要用於定位裝置30的運動的力引入可以在鉸接部311的區域中或者例如在引導部313的區域中實現。在定位裝置32、33中示出的靜止位置中，平臺110連同搬運機器人120位於由待處理的對象掃過的區域a之內。僅引導部313從該區域a突出。然而，該引導部例如可以如此設計，使得引導部具有與塗漆室的圍繞的底板相同的水平(高度)並且因此例如可以無鼓起地被越過。

圖7-10示出了用於處理對象的設備的根據本發明的實施例的俯視圖以及截面圖，該設備在本實例中設計成具有唯一一個塗漆站18的塗漆室15。在塗漆站18上設置四個多軸機器人3。多軸機器人3例如可以設計成具有總共七個運動軸的機器人，從而各個多軸機器人3能相對於固定的且待處理的對象自動運動。藉助輸送裝置14，待處理的對象——在本實例中為車輛車身2——沿著輸送方向z以走停方法被輸送至塗漆站18並且在塗漆過程之後繼續從塗漆室15送出。塗漆站18是組合的內部/外部塗漆站。搬運機器人從內部塗漆到外部塗漆或者反向的轉換定位通過定位裝置如此之快地進行，使得能提高塗漆室15的總周期。

此外通過合併內部塗漆單元與外部塗漆單元省略了直至四個多軸機器人以及所屬的塗裝裝置。由此可以總體上更短地構造塗漆線。因此，然而首先省略了供給管路的一部分，連同空氣輸送至塗漆室以及在塗漆室下方的噴濺清理。

在塗漆站18中，在輸送裝置14處且在由車輛車身2覆蓋的區域a下方設置四個定位裝置10-13，如其已經地參照圖3詳細闡述的那樣。

在圖7和圖8中，定位裝置10-13位於激活位置中。搬運機器人120已經佔據其激活位置。具體而言，在這個實施例中設計成開門機器人的搬運機器人120使得車輛車身2的各個車門保持在打開位置中。還可以設置其它類似設計的搬運機器人用於打開發動機罩或打開行李艙蓋。根據車門/發動機罩/行李艙蓋打開機構的設計方案還可以規定，搬運機器人120不需要用於，保持車門/發動機罩/行李艙蓋開啟。在這種情況下，定位裝置10-13在打開過程之後可以移動到靜止位置中，以便從而使多軸機器人3獲得了儘可能大的運動靈活性。在本實施例中，如在圖7和圖8中示出的那樣，車輛車身2首先被內部塗漆，以便然後進行外部塗漆。這一點在圖9和圖10中示出。

圖9和圖10示出了一種情況的俯視圖以及截面圖，其中，定位裝置10-13處於其各個靜止位置中。所述靜止位置在下述情況下被佔據：配屬於定位裝置10-13的搬運機器人120暫時不再被需要和/或此外由定位裝置10-13佔用的空間例如被需要用於多軸機器人3的運動。在此示出的實施例中情況是這樣的：從內部塗漆轉換為外部塗漆。為了進行外部塗漆，只要可能的話就應封閉車身開口、例如車門或發動機罩/行李艙蓋。這個關閉過程通過搬運機器人120實施。然後，搬運機器人120前往其靜止位置中，並且定位裝置10、11進入靜止位置中，並且由此使多軸機器人3獲得了儘可能大的空間。