機器人噴塗裝置的製作方法

2023-10-24 15:21:27

專利名稱：機器人噴塗裝置的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及一種機器人噴塗系統，尤其是涉及一種機器人裝置， 能夠將導電塗料施加到機動車身的外表面上。
背景技術：
現有技術中的噴櫃已眾所周知。用以在連續運輸和停站系統中都能噴 塗車身外表面的常用噴櫃包括容納著多個噴塗器的外殼。在一種結構中， 上述噴塗器安裝在倒U形的支承結構上，該結構包括兩個垂直支承件，一 個在車身運動路徑的一側，在這二者的頂部由水平支承件相連。該支承結 構用來噴塗車身的頂面，上述水平梁可被固定到或者具有額外的自由度沿 著待噴車身的頂部移動。另一種噴塗裝置用在相同的噴塗區域，來噴塗車 身的側面，且通常不會沿著車身橫向移動。這種噴塗裝置的缺點就是缺乏 靈活性從而不能優化車身表面和噴塗器之間的遠射距離，還有就是對規定 噴塗循環時間的浪費。如果是頂面噴塗機械，則噴塗器被安裝在共用梁上-因而每一噴塗器和待噴表面之間的距離因車身輪廓的不同而不同。如果是 側噴機械，則噴塗器不能在車身運動路徑的橫向上移動。它們只能噴塗上 述噴塗器前面的部分車身，從而大部分噴塗循環時間都浪費掉了。
背景技術：
在下列專利中均有所公開，美國專利4，781，517記載有一種 位於工件之上、支承在龍門架上的機器人裝置；美國專利4，721，630中教 導有一種機器人被固定就位噴塗物體；美國專利5， 240， 745記載有支承在 交叉梁上的塗料噴槍，相距工件表面具有恆定的距離。
近來，另一種支承結構具有安裝在地板上的機器人，這些機器人沿著 噴櫃的側面設置。上述機器人安裝有噴槍或旋轉噴塗器(雙臂機械，bell machines)，用以向車身噴塗塗料。
儘管旋轉噴塗器比噴槍更具有優勢，但是仍存在著一些缺點。現有技 術中的地板安裝機器人(floor mounted robots)，尤其是雙臂機械，本 身成本很高且使操作者對噴櫃觀察也有限制。由於方向限制，所以上述雙 臂機械需要更多組雙臂來達到相同生產量。由於在換色期間每組雙臂對塗 料的浪費，這些附加的臂會在每個車身上使用更多的塗料。當安裝到現有 噴櫃內時，現有的地板安裝機器人也需要噴櫃進行比較大的調整，從而需 要增加安裝時間和成本，而且還需要加大噴櫃的長度和寬度。地板安裝機 器人的架軌軸線需要門設置在噴櫃的兩端。這種地板安裝機器人的腕部軸 線要求在噴櫃的兩端設有額外的安全地帶，且地板安裝機器人的導軌箱要 伸入到通道空間內。地板安裝機器人還需要經常清潔，這是由於塗料的下 向過度噴塗，使塗料積聚在機器人手臂和基座上，從而需要更高的維護和 清潔費用。
現有的雙臂區域機械還缺乏靈活性。現有機械基本上達不到車身一個 側面的所有可噴塗表面，這就限制了用於不起作用的噴塗機械的備份噴塗 能力，因而需要額外的更加靈活的機器人區域。也可以使用其他的機器人 區域向現有噴塗機械提供備份噴塗能力以克服靈活性的缺陷。
因此，提供一種噴塗裝置和噴塗系統是必要的，這種系統以高效和低 成本有效的方式利用機器人，將塗料浪費降為最低，在噴櫃內佔用很小空 間(長度和寬度)，且能夠安裝到現有噴櫃中，而並不需要進行明顯改動。 而且提供有一種噴塗裝置也是必要的，其中一個噴塗機器人基本上能夠到 達物體一個側面的所有可噴塗表面，從而為無效機器人提供了一種備份能 力。由於水基塗料的傳導性，有必要使接地的散裝塗料供應系統與帶電的
當地分配罐和噴塗系統相電絕緣。在現有技術中，如美國專利US5， 293， 911 和US5，367，944所示，雙臂噴塗器，罐，罐驅動器，靜電級聯裝置和停靠 界面均被整合到一個安裝在機器人腕部的單元內。但這種噴塗器的缺點如 下
1) 該噴塗器笨重，昂貴且易因和噴櫃內的物體碰撞而損壞。
2) 噴塗器必須要停靠在一個處於噴櫃內固定位置的停靠面上，因而 這就限制了整個過程的靈活性。
3) 當機器人移動到或從上述停靠面開始移動時，這種停靠過程需要 花費循環時間。罐直到噴塗器到達噴塗位置才可能開始填充。
4) 這種停靠硬體很昂貴且只能用於水基塗料系統。 另一種將散裝塗料供給系統與帶電塗料分配罐相隔離的方法就是清
潔並乾燥上述供給系統和分配罐之間的塗料傳輸管線。而在自動噴塗系統 內(連續運輸系統上的快速換色)，散裝供給系統和塗料分配罐之間傳輸 管線的清潔乾燥卻不會得以成功實施。這種系統在過去未被使用的原因有 幾個，這些原因包括
1) 清潔乾燥上述管線以及提供高電壓隔離的時間超過了兩個待噴車 身之間的容許停留時間。
2) 高電壓並不易於保持，因而上述隔離系統會打折扣(產生電弧和 針孔)。靜電燒蝕會在上述傳輸線、分配系統、到噴塗器的供給管線或者 廢料收集管線上燒出窟窿。而這種噴塗過程並不會容忍這種停工時間。
3) 相比較其他隔離方式，留在塗料傳輸線中的廢料量過多。
4) 相比其他電壓隔離方式，可接受的限壓並不能提供高噴塗傳輸的 效率。

發明內容
本發明涉及一種用以在噴櫃或類似圍欄內噴塗物體的裝置，方法和系統。
上述改進旨在克服已有缺陷，提供一種成本有效的解決方案來有效利 用當今水基塗料的環境優勢。本發明涉及一種噴塗裝置，其具有機器人臂(35)，該機器人臂(35) 上安裝有噴塗器(17)，該噴塗裝置包括腕部(37)，該腕部的一端與 所述臂(35)的外端連接，其另一端用於安裝所述噴塗器(17)，該腕部 具有外殼體(37a)，所述殼體是結構件並能夠支撐所述噴塗器(17)， 所述殼體(37a)由不受用在噴塗環境中的溶劑的腐蝕特性所影響的非傳 導性材料形成。
本發明進一步涉及一種噴塗裝置，其包括噴塗機器人臂(35)，所 述臂具有由非傳導性材料形成的第一殼體(35a)和一外端；腕部(37)， 該腕部的一端與所述臂的所述外端連接，所述腕部具有第二殼體(37a)， 該第二殼體(37a)為結構元件並由非傳導性材料形成，所述腕部(37) 具有另一端；和噴塗器(17)，其安裝於所述腕部的所述另一端上並由所 述第二殼體支撐。


參考附圖並結合優選實施例的詳細敘述，本發明的上述以及其他優點 將對本領域技術人員更加顯而易見，其中
圖l是本發明中模塊化高架軌裝置的透視圖2是本發明中安裝在噴櫃內的另一高架軌裝置實施例的簡要透視
圖3是圖1中安裝在噴櫃內的高架軌裝置在第一結構的簡要截面圖； 圖4是類似於圖3的簡要截面圖，示出了安裝在噴櫃內的高架軌裝置處 於第二結構；
圖5是圖1中所示噴塗機器人之一的透視圖6是圖1中安裝在噴櫃內、用以噴塗車身的高架軌裝置的前視圖7是圖5中所示外臂從換色器一側的放大視圖8是圖5中所示外臂從塗料罐一側的放大簡要透視圖9是圖8所示的上述罐和驅動裝置的透視圖10是圖9所示的上述罐速拆機構的放大分解透視圖11是圖9所示的速拆活塞杆的放大分解透視圖。
具體實施例方式
圖l中示出了根據本發明的、用以噴塗物品或物體的模塊化高架軌裝
置10。如下所述，該高架軌裝置10適於設置在噴櫃內。該裝置10包括一對 水平延伸的架軌ll，它們在軸線12的相對側，從而相隔一段預定的距離， 限定一段待噴塗物體的運動路徑。每一架軌ll的每一端均支承在多個支腳 13之一的上端，這些支腳接觸到噴櫃的地板上。架軌ll的相應端可由十字 支撐件14進行連接，該支撐件將架軌11和支腳13結合成裝置10的模塊化剛 性支承架結構。如果需要支承，也可以將額外的支腳13和支撐件14固定到 架軌ll的端部之間。
每一架軌11均至少具有一個固定在其上的安裝座15。在每個導軌ll 上，如圖所示，有三個這樣的座15。每個安裝座15均用以保持噴塗裝置16。 優選的噴塗裝置16是四軸機器人關節臂，其自由端處為噴塗器17。上述臂 包括肩軸，肘軸，腕轉軸和腕傾斜軸。儘管示出的是旋轉雙臂噴霧器作為 噴塗器17，但也可以使用任何已知的裝置例如噴槍。噴塗裝置16和安裝座 15--同平行於縱向軸線12移動，從而產生第五運動軸線。經由噴塗裝置和 架軌11之間的柔性帶18，噴塗裝置16被供以電能，塗料、壓縮空氣和溶劑 等流體。優選的，噴塗裝置16被成對對置安裝，以便於車身等物體(未示 出)沿軸線12移動通過上述裝置10時能夠同時噴塗其相對的表面。如果軸 線12的所示位置表示噴塗物體的頂表面，則架軌ll、支承件14和安裝座15 在包含軸線12的水平面上均可有利地間隔預定的垂直距離19。
當新的噴櫃建成或者翻新已有噴櫃而並不進行重大更改時，上述高架 軌裝置10就能夠容易地進行安裝。架軌ll、支腳13和支承件14可拿進噴櫃 並組裝成剛性框架結構。儘管上述高架軌裝置10用於噴塗加工，但噴塗器 17可以是任何在沿路徑移動的物體上執行操作的合適工具。
圖2示出了本發明中另一安裝在噴櫃21內的高架軌裝置20實施例。噴 櫃21包括後壁或出口壁22，下壁或地板23，前壁或入口壁24， 一對側壁25 和頂壁或頂蓋26。右側壁25，前壁24和頂壁26均被切掉，以便於能夠看見 噴櫃21的內部。這些壁22 —26均連在一起，從而形成一個封閉空間，能夠 用來容納圖I中的高架軌裝置IO。但是另一個實施例的高架軌裝置20設置 在噴櫃21上部的側壁25上。該裝置20包括沿著左側壁25的內表面延伸的架軌11。該架軌11可通過任何合適的機構固定到側壁25上。另一個架軌11(未
示出)設置在右側壁25的相對內表面上，以使得噴櫃和架軌ll連成剛性框 架結構。安裝座15、噴塗裝置16和噴塗器17都可移動地固定到架軌11上。 圖3示出了在噴櫃側壁上的部分上述裝置10。側壁分成在架軌ll上的 上部25a和在架軌之下的下部25b。上部25a和架軌ll的上表面lla鄰接，並 靠近外側面llb。下部25b鄰接架軌ll的下表面llc，並靠近固定著十字支 承件14的內側面lld。因此架軌ll形成側壁的一部分，用以將噴櫃的內部 空間27和噴櫃之外的通道28隔開。架軌ll由管狀材料製成，並最好為矩形 截面，具有中空內部lle。另外，架軌ll也可以由任何形狀的管狀原料形 成，可以是但不局限於圓形材料。連接管29固定到表面llb上，用以將電 液管線從通道28導引到架軌ll的內部lle內。十字支承件14還可以為管狀， 用來導引電液管線。在噴櫃環境內，架軌11和十字支承件14均被密封、淨 化以及加壓處理。
圖4中示出了噴櫃側壁25上的部分上述裝置10，其中整個裝置10設置 在噴櫃的內部27內。連接管30固定到表面llb上，用以將電液管線導引到 架軌ll的內部lle內。上述連接管30經由側壁25延伸進入上述通道28。
將架軌ll升高到待噴塗物體上表面路徑之上可為連接對置架軌之間 的十字支承件14提供簡單的結構，為供給線路提供通路。因此電能和流體 源可以設置在例如靠近左側壁25外部的通道28內，從而將噴塗裝置16設置 到噴櫃的兩側上。而且，與現有技術中對噴櫃添加支承鋼以支承現有地板 安裝機器人架軌的懸臂載荷的情況相比較，上述簡單的結構還是成本很低 的。
另外，將架軌ll升高可以將多個常用維護部件例如線性軸向驅動元 件、電纜和管護套(未示出)等不放在塗料超範圍噴塗積聚在設備上的區 域內，而這些地方通常在現有技術中處於噴櫃的下向通風處。這些元件不 需要象傳統地板安裝軌那樣來回地運動，以防被噴塗上塗料。這樣在降低 機器人16使用壽命維修成本的同時，還能夠有利地降低護套和密封件(未 示出)的成本。將架軌11升高還不會妨礙經由設置在側壁25上的視窗31(參 考圖2)觀察噴櫃21，這對系統操作者很有利。當該高架軌裝置IO、 20通常設置在噴櫃21的後壁22和前壁24上時，它們還可以設置有入門(未示 出)，放置在側壁25內。這就再次減小了噴櫃21的整個長度。
而且，相比傳統的5 — 7軸機器人，將架軌ll升高到待噴的車身等物體 之上，可以使噴櫃21製造得更窄，而且也不需要在通道28內安裝零件，而 這在傳統技術中卻是必需的。由於上述機器人基座並沒有限定在側壁25和 車身之間，所以上述高架軌11和機器人16還可以使每一機器人的手臂能夠 達到自身之下，噴塗車身的側面，在下面將詳細敘述。
如圖1和2所示，多個關節臂機器人16固定到高架軌11的不同安裝座15 上，沿著導軌移動，使在車身穿過噴櫃21時噴塗器17隨動於車身(未示出) 等待噴的物體。噴塗器17最好是圓形噴射模式的雙臂噴塗器。將多個關節 臂機器人16安裝在共用架軌11上，車身可以被每個噴塗器17噴塗很長時 間，相比較於地板安裝系統，僅需幾個機器人16和相應的噴塗器17。
由於機器人16結構簡單，高架軌裝置IO、 20 (架軌ll、支腳13和十字 支承件14)的結構性元件設計能夠裝在標準雙臂區域的噴櫃21的狹窄寬度 空間內。而且，利用高架軌裝置10和高柔性多軸機械手相結合，可以獲得 更高的效率，因此可以減小傳統雙臂區域噴櫃21的整個長度，在下面將詳 細敘述。
如圖5所示，優選的噴塗裝置16為四軸機器人關節臂，其自由端處為 噴塗器17，該噴塗器是旋轉雙臂噴塗器。該機器人16包括第一或內臂部32， 在第一端安裝到機器人基座33上，用以繞肩軸線34旋轉。第二或外臂部35 在第一端安裝到內臂部32的第二端上，可繞肘軸線36旋轉。腕部37將噴塗 器17固定到外臂部35的第二端上，並具有旋轉軸線38和傾斜軸線39。該腕 部37繞上述軸線38旋轉噴塗器17，該軸線通常平行於外臂部35的縱向軸 線，腕部繞軸線39旋轉噴塗器17，從而將該噴塗器相對於軸線38傾斜。因 此，機器人16相對基座33可提供四軸運動，使臂部32、 35，腕部37、噴塗 器17在垂直面上動作。第五運動軸為導軌軸線40，機器人基座33被固定到 安裝座15 (圖l)上，能夠使機器人16沿著相應架軌11 (圖l)的水平縱向 軸線往復運動。
優選的，外臂部35和腕部37的結構性元件均由非傳導材料形成，該材 料具有合適的結構強度，不受用在噴塗環境中的溶劑的腐蝕特性所影響，例如 La眼mid A材料。"Lauramid ，，是Albert Handtmann ELTEKA Verwaltungs —GmbH (德國，Biberach)的註冊商標。Lau濯id A材料是 一種可鑄造聚醯胺尼龍12G材料，其能夠提供靜電隔離，潔淨度好，高清 潔能力和重量輕等優點。由於已被很好的絕緣，所以在噴櫃21內不必使用 腕部37內的接地內置傳動裝置和其他傳導元件。這些不接地的元件有利地 減小了引發過度噴塗的可能性，從而減小了清潔機器人16的保養，且使塗 料傳遞到車身的效率也提高，所有這些都減小了操作成本。這些傳導元件 還可以在較低或相同電勢下充電，用作噴塗器。
沿著內臂部32的側邊，布置著多個噴塗線41，這些線和安裝在外臂35 上的換色器42相連。外臂35容納著塗料罐(未示出)，該塗料罐用來接納 經由選定的一條線41供給的塗料並將該塗料供給到噴塗器17。外臂35內還 容納著一個高電壓級聯裝置(未示出)，使塗料帶上靜電，用以待噴的物 體。
圖6示出了安裝在噴櫃21內部27的、用於噴塗車身43的高架軌裝置10。 每一機器人16的基座33和肩軸線34均在車身43上表面44的運動軸線12的 水平面之上，這就使機器人的活動範圍加大。如果在降級模式中需要，舉 例來說，如果其中一個專用於噴塗側面機器人16不能工作，由於平移軸34、 36可提供伸展能力，專用於噴塗車身43頂部44的一個機器人16可有利地噴 塗車身的側面45處。另外在噴櫃21內，在機器人基座33之下，高架軌ll和 十字支承件14上可放置過程控制器外殼46 (圖5、 6)，其為易接觸式X淨 化處理外殼，包括氣壓閥和雙臂控制裝置(未示出)。
固定到高架軌11上可移動的安裝座15上的機器人16可使噴塗器17在 車身43穿過噴櫃21時，能夠隨動於車身43。利用對置架軌ll上的多個相對 機器人16，通過線路跟蹤運動能力，每個噴塗器17可以在可循環時間內噴 塗車身43很長時間。例如，靠近出口壁22 (圖2)的機器人16可噴塗一個 車身的一部分，而靠近入口壁24的機器人16卻可以噴塗另一個車身的一部 分。
在垂直於軸線12所在平面的方向上，機器人主軸34、 36有利地操作機 器人臂部32、 35。對置機器人16對稱噴塗車身43等物體。最好是，控制線路(未示出)依次經由十字支承件14，以便單控制器(未示出)控制著一
對對置的機器人16，來噴塗車身43的對置側面。
機器人16和安裝座15的輪廓可使一個噴塗機器人在操作降級模式中 基本上能夠達到車身43 —側45的頂部44上的所有可噴塗表面。高架軌裝置 10或20可有利地將多重機器人16用在同一架軌11上，從而在噴櫃21內能夠 噴塗不同尺寸的車身43。機器人16的結構及其高架安裝位置還可避免因將 傳統機器人靠近手動噴塗區域而產生的人身安全問題。由於上述機器人16 相對架軌ll的縱向軸線是平面裝置，且不像傳統的地板安裝噴塗機器人那 樣具有腕部軸線，所以這些機器人16不會使噴塗器17移動超過噴塗區域的 端部。而且，機器人16的結構及其高架安裝位置還可使機器人在架軌11的 下面移動到一個保護罩(未示出)內，以便在噴櫃21內的機器人16連續噴 塗時，這些機器人可以得到保養。上述保護罩要使用動力限制裝置，以保 證操作者的安全。
於2002年11月04日申請、名為"用於水基塗料的機器人裝置"的美國 臨時專利申請序列第60/423，636號的上述內容作為參考結合在這裡。
圖5中的機器人噴塗裝置16的外臂35從圖7中換色器42的側面示出，以 及從圖8的內置塗料罐的側面示出。根據本發明的外臂35結合有傳統水基 塗料噴塗器上的一些特徵，並將它們集成到一個機器人噴塗應用裝置中， 其中上述臂和腕部元件由非傳導材料構成。機器人外臂35的殼體35a和腕 部37的殼體37a均由合適的非傳導材料構成，例如Lauramid A Nylon 12G。 換色器42具有多個導電接地的顏色閥42a，並如圖7所示，換色器42被安裝 在殼體35a的外側面上。在外臂35的相對側面上，在殼體35a的側壁內，安 裝有一個帶電塗料罐47，從而和另一側的接地顏色閥42a相隔開。這種結 構可以和用在溶劑塗料系統中的一樣，使用同一顏色閥42a和同一噴塗器 17，從而達到低成本且共享硬體平臺的目的。除了節約成本以外，上述硬 件設施還可以減小安裝在機器人腕部37上的硬體重量，從而能夠利用低成 本的機械手來執行噴塗功能。將水基塗料硬體集成到機器人臂35內部上的 另一個好處就是可以避免上述硬體在安裝到機器人腕部時經常發生的硬 件"受損"和可能碰撞。本發明的一個主要方面就是通過什麼方式來隔開塗料罐47。通常在現 有技術中，在塗料罐和塗料供應源之間會設置有一個物理斷開處(或者氣 隙)。由靜電導致放電，噴塗器和其停靠處進行物理連接，以接收合適的
顏色和塗料量。而在根據本發明的噴塗裝置16中，不需要停靠處，在罐47 充填之後且在帶上靜電之前，僅由一小段長度的FEP (氟化乙烯-丙稀)線 來隔開靜電，該線潔淨、乾燥且經過壓制。如圖7所示，由FEP材料製成的 塗料傳輸及隔離線48被連在換色器42的出口和罐集成塊49之間，罐集成塊 49和罐47的內部相流體聯通。
圖9示出了罐47及其相應的驅動系統。速拆活塞杆50被保持在安裝於 殼體35a(圖8)的驅動架51內。驅動電機52為減速器53提供旋轉動力，減 速器53經由連接件54和活塞杆50相接。活塞杆50是一種滾珠絲槓式驅動 器，在車身噴塗操作過程中將塗料供以噴塗器17。上述機構50定義了一種 連接到活塞(未示出)上的杆，該活塞可在上述罐47內形成的氣缸(未示 出)中移動，從而使活塞自始至終地向氣缸的底部驅動，因此能夠減小塗 料的浪費和罐的清潔費用。這種結構使上述罐驅動電機52和減速器53處於 肘部55內，且將外臂部35連接到內臂部32上，從而使電機52相距靜電(未 示出)以及罐47還有相當長的距離。在噴塗操作之後，靜電消失，利用上 述形成外臂殼體35a的材料(LauramidA)的絕緣特性，在換色器42處，上 述分配罐47和接地塗料供給線相隔開。該分配罐47安裝在相對換色器42的 外臂部35相反側上，並完全由上述殼體35a的絕緣材料所環繞和包圍。
當需要清洗上述罐47內部時，上述相連的活塞/杆50從氣缸底部後退， 以便高效清潔活塞面和罐底部之間的區域。在使用溶劑和空氣混合物時， 上述相連的杆可以使活塞來回循環(進進出出)。利用溶劑和空氣混合物 清潔上述罐47的同時，從上述罐到噴塗器(未示出)的塗料線被逆向衝洗 出啟動的泵送管線。以相反的循環順序使上述溶劑和空氣入口閥循環或者 通過溶劑和空氣混合閥的使用生成上述溶劑和空氣混合物，因而上述溶劑 和空氣閥在同時產生動作，還可以使用體積流量控制裝置，使溶劑和空氣 具有合適的比例，以便有效清洗。在罐清洗之後，上述系統就準備充填新 顏色的塗料。這種系統的好處就是在機械手(機器人)準備清潔或者在"原 始"位置時，清潔過程就可以開始。為了減少維修時間，上述啟動的罐47必須要容易拆卸下來，以便日常
維護和保養。根據本發明的噴塗裝置16結合有只用四個簡單步驟就能從罐 47和罐集成塊49上拆除的特徵。上述罐47通過速拆機構56固定到驅動架51 上。首先，拆掉多個緊固件57 (參考圖8和圖9)，將上述罐集成塊49從臂 殼體35a上拆卸下來。其次，旋轉上述罐速拆機構56，直到其鬆動。這就 會使該速拆機構56朝向罐集成塊49滑動。第三，轉動杆鎖定鍵(在下敘述) 到打開位置。第四，將罐集成塊49和罐47從形成在臂殼體35a內的視窗58 (圖8)中拆掉。
在圖10中詳細示出了上述罐速拆機構56。驅動架51具有減徑端59和多 個在其環形面上的間隔位置上形成的中凸鎖緊機構60。在端部59的相對面 和罐凸緣擋圈62之間還固定著彈簧墊圈61，上述擋圈被連接到罐47 (未示 出)的一端上。速拆擋圈63可滑動地容納在上述罐47上，並由罐凸緣擋圈 62所保持。在擋圈63的內表面上形成著多個內凹的鎖緊機構64，用於和對 應個中凸鎖緊機構60相配合。為了安裝，移動上述罐47的凸緣擋圈62，通 過其間的彈簧墊圈61和驅動架51的端部59相配合。擋圈63朝向驅動架51移 動，而內凹的鎖緊機構64位於上述中凸的鎖緊機構之間的空間內。其後， 逆時針旋轉擋圈63，使相應個內凹鎖緊機構64和中凸鎖緊機構60配合。如 果要將罐47從驅動架51上釋放出來，逆向進行安裝過程即可。
圖11中詳細示出了速拆活塞杆50。在一端，連接件54包括滾珠絲槓65 和相應的滾珠絲槓螺母66。當驅動電機52 (圖9)經由減速器53 (圖9)旋 轉滾珠絲槓65時，滾珠絲槓螺母66沿著縱軸線移動，從而將固定在活塞杆 50另一端的活塞67伸出或者縮回。該活塞67收容在罐47 (未示出)內形成 的氣缸(未示出)中。活塞67通過杆鎖緊鍵68可釋放地固定在活塞杆50上。 該鍵68通常為C形，尺寸設計為可徑向地滑動到鄰近杆體70—端形成的半 圓槽69內。該槽69向從杆體70的上述端面延伸的中心孔71打開。活塞67具 有縱向延伸的杆72，該杆可收容到上述孔71內。上述杆72具有在其中形成 的環槽73，用以容納上述鍵68，從而使活塞67可釋放地固定到杆體70上。 上述鍵68可扣入到槽73內或者使用任何已知的棘爪機構來嚙合到槽69內。
參考圖5， 7—11來敘述噴塗裝置16操作的不同模式。
A.由限定器和扭矩感應器進行填充將活塞67輕輕從氣缸底部拉出，打開噴塗器觸發閥，塗料從選定的顏
色閥42a中經由隔離線48流出並流到罐47內。當罐內的初始體積由上述觸 發通道所充滿時，其中的空氣就會被擠出上述系統，直到塗料達到上述觸 發填充通道中的限制為止。此時，系統內的壓力陡然上升，這是由塗料和 由塗料所替換的空氣之間的粘度差造成的。這種壓力上升將導致驅動電機 52施加到滾珠絲槓65上的扭矩增加，這種增加可被感應並用於自動調節觸 發填充時間，或者作為一種診斷，以便用戶調節一個定時值。上述罐47和 罐集成塊49目前處於"充填"(經由限定器和觸發通道填充)狀態，上述 系統準備"快速填充"模式操作。
B. 由相連活塞和杆進行的快速填充
相連的活塞和杆組件50可使系統通過幾種方式來減小上述罐的充填 時間。第一種方式就是匹配塗料的填充速率。如果進入上述罐47的塗料填 充速率已知或可以自動測量，則可以調節上述罐活塞機構50收回時的速 度，從而將進入塗料的壓降最小化，減少充填時間。測量伺服誤差(正或 負)或者施加在上述罐活塞機構上的電機扭矩，從而檢測充填速度。第二 種方式就是將填充速度設定在容許範圍之下。上述活塞杆機構50可在一個 已知的速度下縮回，該速度稍微低於系統的充填速率。第三種方式就是在 真空下"注射"塗料。以高於散裝供給系統充填速度的速度將相連活塞杆 50拉回，就可以降低充填時間。例如，相連活塞杆50可以被快速拉回到充 填目標位置，並保持到塗料充填開始時為止。這在上述罐47內部就會產生 真空，從而進一步提高塗料的充填速度。
C. 在充填目標處的扭轉感應
當達到充填目標時，上述罐47內的流體壓力開始增加。這種壓力的增 加可由測量驅動電機52施加到滾珠絲槓65上的扭矩而得知。當檢測到扭矩 增加，上述罐入口閥就關閉。如上所述，這種特性可用作調節充填時間的 診斷工具或調節如上所述充填順序的自動方法。而且，上述活塞運動方向 也可以反向，朝向分配方向運動，而不是朝向充填方向，從而確保系統進 行正確填充，沒有竄入的空氣。上述入口閥和出口閥均關閉，這時，當活 塞在分配方向向前移動，竄入的空氣被壓縮，因此流體充填系統內沒有空 氣而迅速升壓。這種壓力可由分配罐的驅動系統來感知。D. 利用空氣或溶劑，以將塗料浪費降為最低
由於塗料產品的高額成本，所以將顏色更換時塗料浪費降為最低是至
為重要的。因此，提供一種能夠利用顏色閥42a和隔離線48內塗料量的能 力。從顏色閥42a經由隔離線48到上述罐47的塗料量作為"V2"。如果我 們假定上述"快速充填操作"中的塗料量為"VI"，則總填充目標二V1十 V2。在快速填充到"VI"時，活塞67停止，塗料供給閥關閉，空氣或溶劑 供給閥打開，隨後活塞67在一定速率下縮回，從而使管線48內的大部分塗 料被推進或被拉進上述分配罐47內。當達到上述總充填目標時，上述罐入 口閥關閉，而空氣供給閥也被切斷。可通過檢測電機扭矩是否增加來確定 上述罐內壓力是否增加，這通常用來確定系統是否完全充填。這樣，充填 過程就完成了。除了利用上述機械硬體來獲得空氣推動以外，還需要軟體 控制器(位於圖6中的過程控制外殼46內)來完成上述空氣推動操作。
E. 利用噴塗工具(paint pig)將塗料浪費降為最低 上述系統還能夠利用非連接的活塞(噴塗工具，未示出)，該活塞在
換色器的開端(在上述傳輸線上遠離隔離/分配罐47的最遠端)被注塑到 傳輸線48內，且可用於完全將塗料排到上述隔離罐中。在上述噴塗工具之 後，清潔並乾燥上述傳輸線，以便提供隔離方式。隨後在重複噴塗循環和 上述過程之後將上述噴塗工具推回。
F. 清潔隔離和泵送管線
在充填罐47和空氣推動操作之後，隔離線48和泵送管線內的剩餘塗料 都必須清潔，隨後進行乾燥，去除溶劑和空氣或溶劑和空氣混合物。在隔 離線和泵送管線清洗之後，可向塗料供給高壓充電。當接通高壓電時，氣 流就被保持在隔離線48內，或隔離線由乾燥空氣進行加壓。上述操作泵送 管線終止於上述應用區域附近的某一點，該管線的下遊端和接地電勢靜電 隔離。因此，實質上就不接地。
G. 具有限流功能的高電壓
當進行上述管線乾燥過程時，能夠應用高電壓。通過最大電流設置可 以限定電壓，該最大電流設置可編程寫入高電壓控制單元。當乾燥傳輸線 48時，電壓增加到噴塗所需的設定。當噴塗裝置(機器人)16移動到噴塗 的起始位置時就可以完成該過程，從而減小整個循環時間。如上所述，根據本發明的隔離系統既可以用於旋轉噴霧器，也可以用 於自動噴槍。
根據專利法的規定，本發明已經在優選實施例中得以敘述。但是應該 注意的是，除了特定實例，在不偏離本發明的精神或範圍內，也可以實踐 本發明。
權利要求
1.一種噴塗裝置，其具有機器人臂(35)，該機器人臂(35)上安裝有噴塗器(17)，該噴塗裝置包括腕部(37)，該腕部的一端與所述臂(35)的外端連接，其另一端用於安裝所述噴塗器(17)，該腕部具有外殼體(37a)，所述殼體是結構件並能夠支撐所述噴塗器(17)，所述殼體(37a)由不受用在噴塗環境中的溶劑的腐蝕特性所影響的非傳導性材料形成。
2. 如權利要求l所述的裝置，其特徵在於，所述殼體(37a)由聚醯胺 材料鑄造。
3. 如權利要求l所述的裝置，其特徵在於，所述腕部(37)具有運動 的旋轉軸線(38)和運動的傾斜軸線(39)。
4. 一種噴塗裝置，其包括噴塗機器人臂(35),所述臂具有由非傳導性材料形成的第一殼體 (35a)和一外端；腕部(37)，該腕部的一端與所述臂的所述外端連接，所述腕部具有 第二殼體(37a)，該第二殼體(37a)為結構元件並由非傳導性材料形成， 所述腕部(37)具有另一端；和噴塗器(17)，其安裝於所述腕部的所述另一端上並由所述第二殼體 支撐。
5. 如權利要求4所述的裝置，包括安裝於所述第一殼體內部的塗料罐 (47)。
6. 如權利要求5所述的裝置，包括塗料傳輸線(48)，其將上述塗料 罐(47)的內部持續連接到換色器(42)，從而在所述噴塗罐(47)的噴 塗使用過程中，將塗料從所述換色器(42)傳輸到塗料罐(47)的內部， 並且使所述塗料罐(47)靜電隔離開所述換色器(42)。
7. 如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述換色器(42)安裝到 所述第一殼體(35a)的外表面上。
8. 如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述換色器(42)安裝到 所述第一殼體(35a)的外側。
9. 如權利要求6所述的裝置，包括噴塗工具，其可移動地插入在所述 塗料傳輸線中，並在所述塗料傳輸線中可滑行移動。
10. 如權利要求4所述的裝置，其特徵在於，所述第二殼體(37a)由 聚醯胺材料鑄造。
11. 如權利要求4所述的裝置，其特徵在於，所述腕部(37)具有運 動的旋轉軸線(38)和運動的傾斜軸線(39)。
全文摘要
一個噴塗機器人的外臂(35)包括非傳導性的殼體(35a)，該殼體在外側安裝著換色器(42)，在內側安裝著塗料罐(47)，換色器和塗料罐由塗料隔離傳輸線(48)相連。該塗料罐(47)通過速拆連接件(56)可釋放地固定到活塞杆(50)和驅動電機(52)上。通過清潔並乾燥上述傳輸線(48)，將塗料供給線(41)和所施加的高電壓相隔離。塗料罐(47)的充填速率可根據驅動電機(52)在塗料罐內移動活塞所產生的檢測扭矩來控制。
文檔編號B05B12/14GK101524675SQ200910135040
公開日2009年9月9日 申請日期2003年10月23日 優先權日2002年10月23日
發明者丹尼爾·W·曼茨, 密歇爾·G·比姆, 布拉德·O·尼德奎爾, 斯坦·H·麥克洛斯基, 斯科特·J·克利福德, 波爾·D·科皮奧利, 羅伯特·C·福蒂, 馬修·澤蒙羅 申請人:美國發那科機器人有限公司