用来抽吸喷涂粉末的汽车车轮上一定面积区域的装置 【技术领域】
本发明涉及一种用来抽吸喷涂粉末的汽车车轮上一定面积区域的装置。
背景技术
汽车车轮，特别是轻金属车轮，当今主要采用粉末涂漆。首先将相应准备好的车轮在一粉末喷涂工位内涂覆涂漆粉末，然后将它放在一烘干炉内烘干。这时通常不可避免，在喷涂粉末过程中汽车车轮朝向粉末喷涂的涂抹装置的所有表面都被涂漆粉末覆盖。但是这是不希望的，因为一定的面积，特别是固定孔周围的环形面以及轮毂孔的表面应该尽可能不涂漆。
因此迄今为止相应表面用手工去除涂漆粉末。作为另一种选择汽车车轮在进入粉末喷涂工位之前相应地遮蔽，例如在汽车车轮固定孔内放入球体。但是这种遮蔽过程以及以后在喷涂粉末后去除遮蔽物同样必须用费时的并因此昂贵的手工工作进行。
【发明内容】
本发明的目的是，设计一种装置，用该装置在汽车车轮喷涂粉末后可以全自动地去除不希望涂漆地那些表面区域上的粉末。
按照本发明这个目的通过这样的方法来实现，即该装置包括：
a)一输送系统，该系统使汽车车轮沿一个运动路径穿过此装置引导；
b)一电子摄像机，借助于它可在一测量工位测得汽车车轮的轴线位置和角度位置；
c)带有一包括多个抽吸口的可运动的抽吸头的抽吸工位；
d)一运动装置，它能够引导抽吸头以不同的轴线方位和绕其轴线的不同的角度位置接近处于抽吸工位中汽车车轮的喷涂了粉末的表面，并在这个位置以汽车车轮的速度运动一定的路程；
e)一与抽吸口相连的低压源；
f)一控制装置，它将在用于一确定的汽车车轮的轴线和角度位置的测量工位内求得的数据以一相应于汽车车轮在测量工位和抽吸工位之间的通行时间的时间滞后传递给抽吸头的运动装置，运动装置使它开始引导抽吸头在其轴线和角度位置的相应取向下接近汽车车轮，并随车轮运动一定的路程。
也就是说按照本发明来自粉末喷涂工位的汽车车轮连续地穿过全自动装置，在此装置内首先借助于电子摄像机确定各个车轮的准确的轴线方位以及车轮绕其轴线的角度位置。在这里得到的数据输送给控制装置，控制装置本身控制抽吸头的运动。将抽吸头移至一相当于先前求出的相应汽车车轮的轴线方位和角度位置的方位和角度位置。抽吸头从控制装置得到指令，以相当于汽车车轮在测量工位和抽吸工位之间的通行时间的时间滞后接近汽车车轮。这里当时的车轮和所测得的该车轮的数据之间的对应关系保持“先进先出”的原则。
在抽吸过程中抽吸头在一定时间内随汽车车轮一起运动，因此不必使车轮停止。在按本发明的用来去除不希望的涂漆粉末区的装置中不需要手工操作。
使汽车车轮穿过按本发明的装置的输送系统可以和连接在涂漆设备前面和后面的工位内的输送系统协调一致。
运动装置适宜于是一具有相应轴数的机械手，抽吸头固定在机械手臂部的末端上。对此在市场上可以获得的合适的机械手，也就是说无需为了按本发明的装置自行设计。
如果包括多个分别配设于不同类型的汽车车轮的可更换抽吸头，在按本发明的装置上可以处理不同类型的汽车车轮。
在这种情况下，在测量工位内的电子摄像机也能够识别车轮种类并向控制装置发出相应的信号是有利的。
如果抽吸头通过一工具交换系统固定在机械手臂上，则特别有利。这种类型的工具交换系统是公知的；如果需要处理一种新的车轮类型的话，该交换系统可以迅速地更换抽吸头。
对于每个抽吸头可以设一位于机械手臂的作用区内的安放面。这样同样可以全自动地通过这样的方法进行抽吸头的更换，即机械手臂移动到一安放面，在那里卸下迄今为止使用的抽吸头，然后移动到另一安放面，并在这装上后续处理所需要的抽吸头。
输送装置可以包括一链式输送机。因为通用链式输送机也可以用在连接在按本发明的装置前面的粉末喷涂工位和连接在按本发明的装置后面的工位中，以使一个统一的输送装置可以贯穿所有这些工位，所以这是有利的。
汽车车轮适宜于装在固定在输送装置上并可绕其自身的轴线旋转的轴上。然而这种可旋转性的优点通常对于连接在按本发明的装置前面的粉末喷涂工位有好处，在那里通过汽车车轮的旋转便于涂漆粉末的喷涂。
在涂漆设备中的，按上面所述最好也应该能够穿过按本发明的装置的通用输送装置必须做得比较结实。因此有时该输送装置具有一定的间隙。在这种情况下采用本发明的这样的实施形式是有利的，在这种实施形式中除输送装置外在测量工位和抽吸工位之间的路程中还设有一同步装置，它接纳输送装置可能存在的间隙并使汽车车轮具有精确规定的速度。用这种方法避免，汽车车轮在抽吸工位内的位置偏离按照在测量工位中求出的数据所计算的位置。
同步装置可以例如包括两条环形带，其分支平行于汽车车轮的运动路径延伸，其中所述轴夹紧在内分支之间。
出于安全性的原因，如果抽吸口做在一气嘴单元上是有利的，气嘴单元可运动地设置在抽吸头内部，并被一弹簧装置压向使抽吸口最大地突出于抽吸头的位置。因此在不是十分精确地引导抽吸头接近汽车车轮时气嘴装置弹回，从而可以避免抽吸头或汽车轮的损坏。
这里可以设一传感器，在气嘴单元克服弹簧装置的力运动超过预定的路程时，传感器向控制装置发出一报警信号，根据这个报警信号控制装置从汽车车轮处拉开抽吸头。装置可以停机，使操作者注意到所存在的差错。
抽吸头可以具有多个抽吸口，它们以离抽吸头的轴线相同的径向距离设置，并用来抽吸包围汽车车轮固定孔入口的环形面。
此外抽吸头可以具有一与其轴线同心的用来抽吸汽车车轮表面的环形口。
采用商业上通用的、价格便宜的工业粉尘吸尘器作为低压源是有利的。
在本发明一种特别优选的实施形式中所述轴分别具有一带一定心锥体的轴头，其中定心锥体具有一可在一轴头孔内移动并受一弹簧装置的作用力的活塞形段，和一穿过轴头上侧上的孔伸出的锥形段，该锥形段在抽吸头向汽车车轮靠近时与抽吸头的一部分接触，由此克服弹簧装置的作用力推回轴头上的孔内的定心锥体，并在定心锥体的锥形段和轴头上侧上的孔之间形成一个缝隙。
为其名称所说的那样，定心锥体首先用于在向汽车车轮靠近时抽吸头的定心，另一方面定心锥体的缩回打开一流动路径，在抽吸汽车车轮轮毂孔时空气流过此流动路径，从而可以支持抽吸过程。
附图的简要描述
下面借助于附图对本发明的实施例作较详细的说明；附图表示：
图1：一用来抽吸粉末喷涂的铝车轮的装置的侧视图；
图2：图1中装置的俯视图；
图3：图1中装置的抽吸工位区域内的局部放大图，局部剖开。
本发明具体的实施方式
图1和2中所示的总体用附图标记1表示的装置用来自动抽吸事先在粉末喷涂工位内用涂漆粉末涂覆的铝车轮的不希望有涂漆层的区域。这些区域特别是固定孔23锥形扩展的末端区域以及轮毂孔28的区域(参见图3)。将铝车轮2沿图1中箭头3的方向借助于一示意表示的链式输送机4从未画出的粉末喷涂工位向抽吸装置1输送，并在正常运行时以连续的速度将其输送穿过抽吸装置。这时铝车轮2以图3中所示的方式装在轴头5的上侧上，该轴头由一垂直延伸的可绕其自身的轴线旋转的轴6支承。轴6本身固定在链式输送机4上。如图1所示，多个支承铝车轮2的具有所属轴头5的轴6以规则的间距前后顺序排列。
沿箭头3方向输送的铝车轮2首先到达测量工位50并在那里进入CCD-摄像机7的视野之内。摄像机测量从它下面经过的铝车轮2的类型，并确定该铝车轮2精确的轴线方位和角度位置。
铝车轮2由链式输送机4带动继续输送到一抽吸工位，该抽吸工位在图中总体以附图标记8表示。抽吸工位8包括一机械手9，如图2所示，该机械手安装在铝车轮2运动路径旁边的地面上，并具有一机械手臂10。机械手臂10的末端携带一工具交换系统11。其结构与通用的在机床中使用的工具交换系统一致，它允许快速地工具交换并具有与此适合的连接装置。在所述情况下连接装置还有用于真空管道的联接器，如后面还要说明的那样。这个真空管道穿过机械手臂10并通向一在图2中所示的工业吸尘器52，该吸尘器用作真空源和从铝车轮2上吸下的粉末的收集过滤器。
抽吸工位8还包括一抽吸头12，它可借助于工具交换系统11装在机械手臂10的末端上，并在图3中以放大的比例局部剖开地画出。
抽吸头12具有一圆柱形壳体13，它与一大致在一半高度处穿过壳体13的圆形支承板14连接。支承板通过一刚性杆15固定在工具交换系统11的可取下的部分11a上。也就是说支承板14跟随工具交换系统11作所有的运动。
在支承板14上借助于三个平行于轴线分布的相互错开120°的角度的导向柱17悬挂一气嘴单元16，在图3中可以看到其中两个导向柱。为此气嘴单元16具有一平行于支承板14延伸的具有孔的板18，导向柱17穿过这些孔。板18借助于同心围绕导向柱区域并分别张紧在一安装在导向柱17上的联接器20和板18的上侧之间的弹簧19尽可能向下压在导向柱17末端上携带的止挡上。也就是说是这样的结构，即板18，从而还有气嘴单元16可通过一从下方作用的力克服弹簧19的力平行地或带有一定的倾侧地向上移动。
气嘴单元16的板18在其底面上带一第一空气分配环21，它含有一在图中看不到的环形空腔。从空气分配环21平行于轴线地向下伸出多个抽吸口22。抽吸口22的数量和其几何布局，也就是说特别是其轴向距离以及其相互的角度间距与铝车轮2上的固定孔23的布局一致。抽吸口22在其末端上带有气嘴头24，它本身在其末端处这样地锥形倒斜，使抽吸口22可以在固定孔23相应的圆锥形末端区域内定心。
轴向穿过抽吸口22的在图中看不到的抽吸通道通入空气分配环21内部的环形空腔内。
气嘴单元16的板18在其上侧上携带多个软管接头25，在图3中仅仅画出其中一个，该接头与空气分配环21内的环形空腔连通。这些软管接头25通过在图3中为了简化起见未画出的并在合适的孔中穿过支承板14的软管与软管接头26连接，软管接头26安装在工具交换系统11可取下的部分11a的底面上，并且在图3中只能看到其中一个。
在支承板14的底面上固定一圆柱形杆31，它与固定支承板14的固定杆15同心布置。杆31在其下侧面上固定一环形风口27，其直径相当于铝车轮轮毂孔28的直径。环形风口27的在图3中看不到的环形抽吸缝隙与第二个空心空气分配环29的内腔连通，该空气分配环拧在环形风口27上。空气分配环29的内腔本身与径向设置的软管接头30连通，此软管接头本身又通过未画出的软管与工具交换系统11上的可取下的部分11a上的软管接头26连接。
杆31穿过空气分配环29以及支承板18上的孔，并部分穿过下空气分配环21。导向杆31在下端上设有一接纳部32，它在图3中所示的抽吸头12在铝车轮2上的工作位置时的位置上接纳定心锥体33向上伸出的尖端。定心锥体33具有一活塞形的在轴头5的一个与轴线平行的孔34内被引导的圆柱形区域33a以及一上部的圆锥形部分33b，它穿过轴头5上侧上的一个圆孔35。
一在定心锥体33底面和轴头5上的孔34的底部之间张紧的弹簧43通常将定心锥体33向上压至与圆柱头5的上壁贴合。
工具交换系统11的可取下的部分11a上的软管接头26以这里未画出的方式与上面已经提到过的用于真空管道的联接器连接，联接器在工具交换系统11的固定在机械手臂10上的部分11b内有一对应件。
在铝车轮2穿过抽吸装置1的区域内，亦即从铝车轮2被CCD-摄像机7测量的测量工位50前不远处开始直至抽吸过程结束后的那个位置，沿铝车轮2的运动路径在链式输送机4的上方平行布置一同步装置36。此同步装置36有这样的作用，即消除轴6在链式输送机4上可能有的间隙，以使铝车轮2的位置在被CCD-摄像机7测量的位置和进行抽吸过程的位置之间不会发生变化。
如特别是由图2可见，同步装置36包括两个环形带37、38，它们分别具有一直线形的并平行于运动方向3分布的内支37a或38a和一外支37b、38b。环形带37、38分别通过两个导向轮39、40或41、42引导，其中每一个受到驱动。通过链式输送机4的驱动电源与环形带37、38的驱动电源按主从方式的电路连接实现环形带37、38与链式输送机4的绝对同步。环形带37、38的两个内支37a、38b贴合在轴6的上部区域内，并夹紧此轴，以始终精确地确定轴6在输送方向3的位置。
上述抽吸装置1按以下方式工作：
刚刚涂覆涂漆粉末的铝车轮2借助于链式输送机4引导。这时铝车轮2即使在不希望涂覆涂漆的表面区域内也涂上了涂漆粉末。这些表面区域特别是轮毂孔28的界壁以及每个朝外的围绕固定孔23的环形面。
在铝车轮2进入CCD-摄像机7的测量范围内之前，所属的轴6进入同步装置36的内支37a、38a之间，使得此后进一步的运动被精确地限定。
在通过CCD-摄像机7下方时摄像机不仅确定从旁边经过的铝车轮2的类型，而且也确定其轴线位置和固定孔23的角度位置。这些数据输送给一控制系统51，它在图2中示意画出。控制系统51以一相当于铝车轮2在CCD-摄像机7下方的测量工位和机械手10附近的位置之间的行进时间的时间滞后将这些有关的数据传递给机械手10。
一旦相关铝车轮2到达上述(机械手附近)的位置，那么机械手9便知道，是什么类型的车轮和铝车轮2处于怎样的位置。机械手首先检查，固定在机械手臂10末端上的抽吸头12是否相应于待被测量的车轮类型，如果不是这样，必须进行抽吸头12的更换，对此在后面再加以说明。如果CCD-摄像机7检测过的车轮类型与抽吸头12符合，那么抽吸头12借助于机械手9加速到相当于铝车轮2运动速度的直线速度。与此同时抽吸头12的轴线按所示出的铝车轮2的轴线位置找正/对齐，并这样地改变抽吸头12的旋转位置，使得从其底面上伸出的不同抽吸口22对准当时的铝车轮2上的固定孔23。如果已经对准，那么抽吸头12便下降到汽车车轮2上。这时抽吸口22的锥形收缩的气嘴头24挤入固定孔23内。但是在气嘴头24和固定孔23表面进行接触之前，在汽车车轮2上端面上的固定孔23的周围区域借助于抽吸口22环形地抽吸。
几乎与此同时抽吸头12底面上的环形风口27挤入轮毂孔28。这里在环形风口27和轮毂孔28的壁之间发生实体接触时，粉末的抽吸也已经基本结束。
还在抽吸过程期间，亦即气嘴头24贴合在固定孔23上和环形风口27贴合在轮毂孔28上之前，定心锥体33的尖端便已嵌入抽吸头12上的导向杆31上的接纳部32内。现在起在抽吸头12沿朝铝车轮2的方向继续运动时定心锥体33克服弹簧43的作用向下压。由此在轴头5的上侧上的孔35和定心锥体33的锥形区33b之间打开一环形缝隙，空气可以从下方，亦即从轴头5的孔34，穿过环形缝隙向上，然后穿过轮毂孔28。通过这样流动的空气支持干净地抽吸轮毂孔28。
在抽吸过程中通过机械手臂10引导的抽吸头12一直跟随铝车轮2连续均匀的运动，如果该抽吸过程结束，便通过机械手9从铝车轮2上取下抽吸头12。现在铝车轮2离开同步装置36的作用区，被继续引导到设备的另一部分，例如烘干炉。
当气嘴头24或环形风口27贴靠在固定孔23的壁部或铝车轮2的轮毂孔28上时，由于气嘴单元16相对于抽吸头12的弹性支承可以避免铝车轮2和/或抽吸头12的损坏。沿气嘴单元16的运动路径设有一未画出的传感器。如果传感器断定，气嘴单元16向上压缩了一段超出了规定最大值的路程，则机械手9在控制装置51的指令下使抽吸头12从铝车轮2上抬起；在这种情况下产生一报警信号。
如图2所示，在机械手臂10的作用范围内设有多个安放位置44至46，在这些位置上可以安放适合于不同车轮类型的抽吸头12。如果CCD-摄像机7断定，从它下面经过的铝车轮所属类型不同于正好固定在机械手臂10末端上的抽吸头12的类型，则机械手9从控制装置得到一指令，将安装在它上面的抽吸头12存放在配设给它的安放位置44、45、46上，并将适合于所到达的车轮类型的抽吸头12从相应的安放位置44、45、46上拾起。然后机械手9将新安装的抽吸头12重新引导回铝车轮2运动路径上的工作位置。因为卸下不再需要的并安装新的抽吸头12需要一定的时间，在这种情况下，在用第一个抽吸头12抽吸的最后一个铝车轮2和应该用第二个抽吸头12抽吸的第一个新类型的铝车轮2之间必须具有一最小距离。也就是说在规定的铝车轮2的运动速度下顺序排列的不同类型的铝车轮2之间的最小距离必须相应于更换抽吸头12所需要的时间。