Roboter-Küh1system

Die Erfindung betrifft ein Roboter-Kühlsystem zum Kühlen eines Roboters, insbesondere zum Kühlen eines Lackierroboters oder eines Handhabungsroboters in einer Lackieranlage.

Moderne Industrieroboter (z.B. Lackierroboter) weisen verschiedene Wärmequellen auf, die im Betrieb Wärme erzeugen, was eine ausreichende Kühlung erforderlich macht, um die Wär me abzuführen. Beispielsweise verfügen moderne Industrierobo ter üblicherweise über Elektromotoren zum mechanischen Antrieb, wobei diese Elektromotoren Wärme erzeugen. Darüber hinaus weisen moderne Industrieroboter üblicherweise Getrieb auf, die aufgrund innerer Reibung ebenfalls Wärme erzeugen, die abgeführt werden muss. Schließlich verfügen moderne La ^¬ ckierroboter auch über elektrisch betriebene Applikationsbau teile (z.B. elektrisch angesteuerte Ventile), die ebenfalls Wärme erzeugen. Ohne eine ausreichende Abführung der im Be ^¬ trieb von den Wärmequellen erzeugten Wärme kann es zu einer Überhitzung von Bauteilen (z.B. Ventile, Sensoren, Motoren, etc.) in dem Industrieroboter kommen. Darüber hinaus kann ei ne Überhitzung auch zu einem Erlöschen des Garantieanspruchs gegenüber einem Motorenhersteller führen, wenn die von dem Motorenhersteller vorgegebene maximale Umgebungstemperatur überschritten wird.

Es sind deshalb aus dem Stand der Technik verschiedene Kühl ^¬ maßnahmen bekannt, um die im Betrieb eines Industrieroboters entstehende Wärme abzuführen. Eine bekannte Kühlmaßnahme besteht darin, die Abwärme der An ^¬ triebsmotoren in das Ölbad der zugehörigen Getriebe abzuleiten, wobei die Wärme dann durch Wärmeleitung und Konvektion von dem Ölbad über das Robotergehäuse an die Umgebungsluft abgegeben wird.

Eine andere bekannte Kühlmaßnahme stellt das gezielte Durch ^¬ spülen und Umspülen der Motorengehäuse mit Luft dar. Dies führt jedoch zu einem zusätzlichen Luftverbrauch, was mit hö- heren Betriebskosten verbunden ist.

Ferner ist es bekannt, wassergekühlte Antriebsmotoren einzu ^¬ setzen, wodurch die im Betrieb entstehende Wärme aus dem Ro ^¬ boter abgeführt wird.

Eine weitere bekannte Kühlmaßnahme besteht darin, die An ^¬ triebsmotoren des Roboters direkt an das Robotergehäuse anzu ^¬ flanschen, wodurch ein guter Wärmekontakt zwischen den Antriebsmotoren einerseits und dem Robotergehäuse andererseits erreicht wird, was die Wärmeableitung in die Umgebungsluft begünstigt .

Schließlich ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Motorflansche direkt mit Druckluft (Prozessluft) im Einkreisprin- zip zu durchströmen, um die im Betrieb entstehende Wärme aus dem Roboter abzuleiten. Dies ist jedoch aufgrund des damit verbundenen Druckverlustes nur bei wenigen Motorflanschen und somit auch nur bei wenigen Motoren möglich. Der Druckverlust würde nämlich zur Mangelversorgung nachgeschalteter Verbrau- eher (z.B. Applikationsbauteile) führen.

Nachteilig an den vorstehend beschriebenen bekannten Kühlmaß ^¬ nahmen ist zunächst die Tatsache, dass diese oftmals nicht ausreichen, um unter allen Betriebsbedingungen eine ausreichende Kühlung zu gewährleisten.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Kühlmaßnahmen besteht in der indirekten Wärmeableitung über mehrere Komponenten, wie beispielsweise Bauteile, Motoröl, etc., was zu einer unbe ^¬ friedigenden Wärmeableitung führt.

Darüber hinaus erfordern die bekannten Kühlmaßnahmen eine er- hebliche Zusatzenergie, beispielsweise zur Bereitstellung des erforderlichen Luftvolumens. Dies erhöht die Betriebskosten des Roboters, was unerwünscht ist.

Bei einer Durchströmung der Motorflansche (Kühlflansche) mit Prozessluft (d.h. Druckluft für am Lackierprozess beteiligte Bauteile oder für den Lackierprozess selbst) muss der jewei ^¬ lige Motorflansch mit einem hohen Fertigungsaufwand gefertigt werden, um zu verhindern, dass Bauteilreste bzw. Fremdkörper aus dem Motorflansch durch die Prozessluft in nachfolgende Applikationsbauteile verschleppt werden, was dort zu einer

Fehlfunktion führen könnte. Dieser hohe Fertigungsaufwand ist bei jedem Motorflansch durchzuführen und auch von Seiten der Qualitätssicherung laufend zu überprüfen, was zu einem hohen Herstellungsaufwand führt.

Zum Stand der Technik ist auch hinzuweisen auf DE 40 33 331 AI, WO 2004/007152 AI, DE 600 05 824 T2, DE 297 11 523 Ul, US 4 852 114 A, WO 2016/009785 AI, US 6 577 093 Bl, DE 100 13 721 AI, DE 603 05 395 T2, US 6 298 684 Bl und DE 10 2007 053 538 AI.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein ent ^¬ sprechend verbessertes Roboter-Kühlsystem zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Roboter- Kühlsystem gemäß dem Hauptanspruch gelöst.

Das erfindungsgemäße Roboter-Kühlsystem eignet sich besonders vorteilhaft zum Kühlen eines Lackierroboters, wie er an sich bekannt ist, um in Lackieranlagen beispielsweise zur Lackie ^¬ rung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen eingesetzt zu werden. Darüber hinaus eignet sich das erfindungsgemäße Roboter- Kühlsystem jedoch auch zur Kühlung von sogenannten Handha- bungsrobotern, die in Lackieranlagen zum Öffnen von Türen o- der Hauben von Kraftfahrzeugkarosserien verwendet werden, wobei derartige Handhabungsroboter an sich aus dem Stand der Technik bekannt sind. Ferner ist zu erwähnen, dass sich das erfindungsgemäße Roboter-Kühlsystem auch zum Kühlen anderer Typen von Industrierobotern eignet.

Das erfindungsgemäße Roboter-Kühlsystem dient hierbei zum Kühlen von Roboterbauteilen, die eine Wärmequelle bilden und deshalb zu kühlen sind. Ein Beispiel eines zu kühlenden Robo- terbauteils ist ein Antriebsmotor (z.B. Elektromotor), der eine bewegliche Roboterachse des Roboters antreibt. Ein ande ^¬ res Beispiel eines zu kühlenden Roboterbauteils ist ein Robo ^¬ tergetriebe, das von einem Antriebsmotor angetrieben wird. Ferner kann es sich bei dem zu kühlenden Roboterbauteil auch um ein elektrisch betriebenes Applikationsbauteil handeln, wie beispielsweise ein elektrisch angesteuertes Ventil. Die Erfindung ist also hinsichtlich der zu kühlenden Wärmequellen nicht auf bestimmte Typen von Wärmequellen beschränkt. Das erfindungsgemäße Roboter-Kühlsystem weist in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik einen Primärkühlkreislauf auf, in dem ein primäres Kühlmittel (z.B. Kühlwasser) zirkuliert, um das Roboterbauteil zu kühlen, das eine Wärmequelle bildet. Das erfindungsgemäße Roboter-Kühlsystem zeichnet sich gegenüber dem Stand der Technik durch ein zusätzliches Sekundärkühlsystem aus, das Wärme von dem Primärkühlkreislauf ab ^¬ führt .

Vorzugsweise ist das Sekundärkühlsystem ein Sekundärkühlkreislauf, in dem ein sekundäres Kühlmittel (z.B. Druckluft) strömt, wobei der Sekundärkühlkreislauf die Wärme von dem Primärkühlkreislauf mittels eines Wärmeübertragers (Wärmetau- scher) abführt. Im Betrieb wird also zunächst die von dem zu kühlenden Roboterbauteil (z.B. Antriebsmotor) ausgehende Wärme von dem primären Kühlmittel in dem Primärkühlkreislauf aufgenommen, z.B. mittels eines Wärmeüberträgers. Die Wärme geht dann von dem primären Kühlmittel in dem Primärkühlkreis- lauf auf das sekundäre Kühlmittel in dem Sekundärkühlsystem über und wird dann nach außen abgeführt.

Zur thermischen Verbindung des Primärkühlkreislaufs mit dem Sekundärkühlsystem (z.B. Sekundärkühlkreislauf) weist das er- findungsgemäße Roboter-Kühlsystem vorzugsweise einen Wärme ^¬ übertrager (Wärmetauscher) auf, der einerseits an den Primärkühlkreislauf und andererseits an das Sekundärkühlsystem (z.B. Sekundärkühlkreislauf) angeschlossen ist und die Wärme von dem primären Kühlmittel in dem Primärkühlkreislauf auf das sekundäre Kühlmittel in dem Sekundärkühlsystem überträgt. Derartige Wärmeübertrager (Wärmetauscher) sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt und müssen deshalb nicht näher be ^¬ schrieben werden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Roboter-Kühlsystem mindestens einen Kühlflansch auf, der thermisch mit dem zu kühlenden Roboterbauteil verbunden ist. Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff eines Kühl- flanschs ist vorzugsweise allgemein zu verstehen und bezeich- net lediglich ein Bauteil, das an das zu kühlende Roboterbau ^¬ teil (z.B. Antriebsmotor, Getriebe) angeflanscht ist und von dem Primärkühlkreislauf gekühlt wird und daher als Wärmeüber ^¬ trager wirkt. Beispielsweise kann der Kühlflansch direkt me- chanisch mit dem zu kühlenden Roboterbauteil verbunden sein, so dass die im Betrieb in dem zu kühlenden Roboterbauteil entstehende Wärme leicht durch Wärmeleitung von dem zu kühlenden Roboterbauteil auf den Kühlflansch übergehen kann.

Der Kühlflansch weist vorzugsweise eine Hohlkammer zur Durch- leitung des primären Kühlmittels auf. Der Primärkühlkreislauf leitet das primäre Kühlmittel also hierbei durch die Hohlkam- mer des Kühlflanschs , wobei das primäre Kühlmittel Wärme von dem zu kühlenden Roboterbauteil aufnimmt .

In einer Variante der Erfindung ist der Kühlflansch zwischen einem Antriebsmotor des Roboterantriebs und einem Roboterge ^¬ häuse des Roboters angeordnet. Hierbei besteht das Roboterge ^¬ häuse vorzugsweise aus einem Gussmaterial und weist deshalb eine große thermische Wärmekapazität auf.

In einer anderen Variante der Erfindung ist der Kühlflansch dagegen zwischen dem Antriebsmotor und dem zugehörigen Getriebe angeordnet, wobei der Kühlflansch vorzugsweise eine Durchgangsbohrung aufweist, durch die die Antriebswelle des Antriebsmotors hindurchgeführt ist. Hierbei kann der Kühl ^¬ flansch die im Betrieb entstehende Wärme aufnehmen, die ei ^¬ nerseits von dem Antriebsmotor und andererseits von dem Ge ^¬ triebe erzeugt wird. Auf diese Weise können mit einem einzi- gen Kühlflansch zwei Roboterbauteile (Antriebsmotor und Getriebe) gekühlt werden. Weiterhin ist zu erwähnen, dass es sich bei dem primären Kühlmittel vorzugsweise um eine Kühlflüssigkeit handelt, wie beispielsweise Kühlwasser oder Öl. Bei dem sekundären Kühlmittel handelt es sich dagegen vorzugsweise um ein gasförmiges Kühlmittel, wobei vorzugsweise Druckluft verwendet wird. Derartige Druckluft steht in moder ^¬ nen Lackieranlagen ohnehin als Prozessluft zur Verfügung und muss deshalb nicht eigens erzeugt werden. Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff von Prozessluft bezeichnet

Druckluft, die mittelbar oder unmittelbar für den Lackierpro- zess eingesetzt wird, also beispielsweise zur Steuerung von Applikationsbauteilen. Die Verwendung von Prozessluft zu Kühlzwecken bietet den Vorteil, dass der Luftverbrauch durch die Kühlung nicht erhöht wird. Beispielsweise umfasst der Be ^¬ griff Prozessluft folgende Druckluftarten:

- Antriebsluft zum Antrieb einer Druckluftturbine eines Rota ^¬ tionszerstäubers,

- Bremsluft zum Abbremsen der Druckluftturbine,

- Lagerluft für ein Luftlager der Druckluftturbine,

- Lenkluft zur Formung des Sprühstrahls des Zerstäubers,

- Steuerluft zum Steuern von pneumatischen Komponenten (z.B. Ventile) des Zerstäubers. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Sekundärkühlsystem (z.B. Sekundärkühlkreislauf) ein offe ^¬ nes System, wobei das sekundäre Kühlmittel Druckluft ist. Dies bedeutet, dass die das sekundäre Kühlmittel bildende Druckluft nach dem Durchströmen des Wärmeübertragers (Wärme- tauscher) nicht wieder zurückgeführt wird und somit nicht zirkuliert. Vielmehr wird die als sekundäres Kühlmittel die ^¬ nende Druckluft hierbei nach dem Durchströmen des Sekundärkühlsystems zum Betrieb des gekühlten Roboters eingesetzt, wie es an sich von herkömmlichen Lackierrobotern bekannt ist. So weisen herkömmliche Lackierroboter als Applikationsgerät oftmals einen Rotationszerstäuber auf, der von einer Druckluftturbine angetrieben wird. Die als sekundäres Kühlmittel dienende Druckluft kann dann nach dem Durchströmen des Sekundärkühlsystems (z.B. Sekundärkühlkreislauf) als Antriebsluft zum Antrieb der Druckluftturbine verwendet werden.

Eine weitere Verwendungsmöglichkeit der als sekundäres Kühl- mittel dienenden Druckluft besteht in dem Einsatz als Brems ^¬ luft zum Abbremsen der Druckluftturbine.

Darüber hinaus kann die als sekundäres Kühlmittel dienende Druckluft auch als Lagerluft zur Lagerung einer Welle des Ro- tationszerstäubers dienen.

Schließlich besteht auch die Möglichkeit, dass die als sekun ^¬ däres Kühlmittel dienende Druckluft nach dem Durchströmen des Sekundärkühlsystem (z.B. Sekundärkühlkreislauf) als Lenkluft zur Formung eines Sprühstrahls eines Zerstäubers eingesetzt werden kann. Die Druckluft kann als Prozessluft grundsätzlich in allen Applikationsbauteilen zur Anwendung kommen.

Hierbei ist zu bemerken, dass die Druckluft zum Betrieb des Zerstäubers eine bestimmte Mindesttemperatur benötigt. Es be ^¬ steht jedoch die Möglichkeit, dass die anlagenseitig bereit ^¬ gestellte Druckluft stromaufwärts vor dem Roboter-Kühlsystem eine Temperatur aufweist, die kleiner ist als die zum Betrieb des Zerstäubers erforderliche Mindesttemperatur. Das erfin- dungsgemäße Roboter-Kühlsystem hat dann den positiven Zusatzeffekt, dass die als sekundäres Kühlmittel dienende Druckluft beim Durchströmen des Roboter-Kühlsystems so weit erwärmt ist, dass die Temperatur der Druckluft nach dem Durchströmen des Roboter-Kühlsystems zumindest bis auf die zum Betrieb des Zerstäubers erforderliche Mindesttemperatur angehoben ist. Es ist deshalb unter Umständen nicht erforderlich, die Druckluft zusätzlich zu erwärmen, wodurch Energie eingespart werden kann. Allerdings kann es unter Umständen auch hierbei erforderlich sein, die Druckluft für den Zerstäuber (z.B. Antriebsluft) zu erwärmen, da der Temperaturhub bei der Ent ^¬ spannung der Druckluft bei hohen Volumenströmen zur einer eheblichen Expansionskälte führt, welche kompensiert werden muss damit kein Kondensat entsteht.

Ferner ist zu erwähnen, dass das erfindungsgemäße Roboter- Kühlsystem vorzugsweise eine Umwälzpumpe aufweist, um das primäre Kühlmittel (z.B. Kühlwasser) in dem Primärkühlkreis ^¬ lauf umzuwälzen. Die sekundäre Druckluft steht dagegen in der Regel unter Druck und muss daher nicht zusätzlich in Bewegung gebracht werden.

Hierbei ist zu erwähnen, dass der Primärkühlkreislauf vor ^¬ zugsweise ein geschlossener Kreislauf ist. Dies bedeutet, dass das Kühlmittel nach dem Durchströmen des Primärkühlkreislaufs wieder an den Eingang des Primärkühlkreislaufs zu ^¬ rückgeführt wird und somit in dem Primärkühlkreislauf zirku ^¬ liert .

Bei dem Sekundärkühlsystem handelt es sich dagegen - wie bereits vorstehend kurz erwähnt wurde - vorzugsweise um ein of ^¬ fenes System. Dies bedeutet, dass das sekundäre Kühlmittel (z.B. Druckluft) in das Sekundärkühlsystem eingeleitet wird und das Sekundärkühlsystem dann wieder verlässt, so dass keine Zirkulation des sekundären Kühlmittels in dem Sekundärkühlsystem erfolgt. Es besteht jedoch im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass sowohl der Primärkühlkreislauf als auch das Sekun ^¬ därkühlsystem als geschlossene Kreisläufe ausgebildet sind. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, dass sowohl der Primärkühlkreislauf als auch das Sekundärkühlsystem als offe ^¬ ne Kreisläufe ausgebildet sind.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Roboter-Kühlsystem mehrere Wärmeübertrager (Wärmetauscher) auf, wie beispielsweise mehrere Kühlflansche, die von jeweils einer Wärmequelle (z.B. Antriebsmotor) Wärme aufnehmen. Hierbei besteht die Möglichkeit, dass mehrere parallele Primärkreisläufe vorgesehen sind, die sternförmig mit den zu kühlenden Wärmequellen verbunden sind.

Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass die zu kühlenden Wärmequellen seriell in einem Primärkühlkreislauf hintereinander angeordnet sind, so dass das primäre Kühlmittel die Wärmequellen nacheinander kühlt.

Hinsichtlich der Topologie der Primärkreisläufe bestehen je ^¬ doch verschiedene Möglichkeiten. Vorzugsweise wird eine pa ^¬ rallele Anordnung mit einer seriellen Anordnung kombiniert. So können beispielsweise drei parallele Primärkreisläufe vor ^¬ gesehen sein, um die verschiedenen Wärmequellen zu kühlen, wobei in den parallelen Primärkreisläufen jeweils seriell hintereinander mehrere Wärmequellen angeordnet sind. Bei dem zu kühlenden Roboter handelt es sich vorzugsweise um einen Roboter mit einer seriellen Roboterkinematik. Der Roboter weist vorzugsweise eine Roboterbasis, ein drehbares Robo ^¬ terglied, einen proximalen Roboterarm und einen distalen Roboterarm sowie eine Roboterhandachse auf, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und deshalb nicht näher be ^¬ schrieben werden muss. Der proximale Roboterarm kann hierbei in zwei Armteile unterteilt sein, die relativ zueinander verdreht werden können und zwar um ihre Längsachse. Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass der proximale Roboterarm ungeteilt ist. Hierbei ist noch zu erwähnen, dass der proximale Roboterarm entsprechend der üblichen Fachterminologie auch als „Arm 1" bezeichnet wird, während der distale Roboterarm entsprechend der üblichen Fachterminologie auch als „Arm 2" bezeichnet wird. Es wurde bereits vorstehend kurz erwähnt, dass der Roboterantrieb üblicherweise durch Elektro ^¬ motoren erfolgt, die in dem Roboter über die verschiedenen Roboterglieder verteilt angeordnet sind. Der Primärkühlkreis ^¬ lauf erstreckt sich deshalb vorzugsweise über die Roboterba- sis bis in das drehbare Roboterglied, den proximalen Roboter ^¬ arm und/oder sogar bis in den distalen Roboterarm, um die dort befindlichen Antriebsmotoren bzw. Getriebe kühlen zu können . Ferner ist zu erwähnen, dass der Roboter vorzugsweise mehrere bewegliche Roboterachsen aufweist, die jeweils einen Roboter ^¬ antrieb aufweisen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind deshalb alle Roboterantriebe der einzelnen Ro ^¬ boterachsen mit einem Kühlflansch verstehen, wie er vorste- hend schon beschrieben wurde.

Der Kühlflansch weist vorzugsweise mindestens eine Kühlrippe auf, die zur Vergrößerung der Wärmekontaktfläche in den kühlmittelgefüllten Innenraum des Kühlflanschs hineinragt.

Dadurch wird der Wärmeübergang von dem Kühlflansch auf das primäre Kühlmittel in dem Innenraum des Kühlflanschs verbes ^¬ sert . In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Wärmeübertrager (Wärmetauscher) mindestens drei parallele Platten auf, nämlich eine mittlere Platte und zwei äußere Platten. Die mittlere Platte ist hierbei Bestandteil des pri- mären Kreislaufs, während die beiden äußeren Platten Bestand ^¬ teil des Sekundärkühlsystems (z.B. Sekundärkühlkreislauf) sind .

Die mittlere Platte weist deshalb vorzugsweise eine Einlass- kammer und eine Auslasskammer auf, die durch einen Durchlass miteinander verbunden sind. In dem Durchlass ist vorzugsweise ein drehbares Pumpenrad angeordnet, welches das primäre Kühl ^¬ mittel (z.B. Kühlwasser) aus der Einlasskammer in die Auslasskammer pumpen kann. Das erwärmte primäre Kühlmittel tritt also zunächst in die Einlasskammer in der mittleren Platte ein, wird dann von dem Pumpenrad in die Auslasskammer gepumpt und tritt dann aus der Auslasskammer wieder aus. In der Einlasskammer und in der Auslasskammer gibt das erwärmte primäre Kühlmittel hierbei Wärme an die beiden äußeren Platten auf, die von dem sekundären Kühlmittel durchströmt werden, wobei es sich vorzugsweise um Druckluft handelt. Hierbei weisen die beiden äußeren Platten jeweils eine Kammer auf, die von dem sekundären Kühlmittel (z.B. Druckluft) durchströmt wird. Schließlich ist zu erwähnen, dass die Erfindung nicht nur Schutz beansprucht für das vorstehend beschriebene erfin ^¬ dungsgemäße Roboter-Kühlsystem. Vielmehr beansprucht die Erfindung auch Schutz für einen kompletten Roboter mit einem derartigen Roboter-Kühlsystem. Bei diesem Roboter handelt es sich - wie bereits eingangs kurz erwähnt wurde - vorzugsweise um einen Lackierroboter oder um einen Handhabungsroboter einer Lackieranlage zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosse ^¬ rien . Andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen

Lackierroboters mit einem erfindungsgemäßen Robo ^¬ ter-Kühlsystem, Figur 2 eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen

Roboterantriebs ,

Figur 3 eine Erfindungsvariante zur Montage eines Kühl- flanschs in dem Lackierroboter,

Figur 4 eine aufgeschnittene Perspektivansicht eines er ^¬ findungsgemäßen Kühlflanschs ,

Figur 5 eine aufgeschnittene Perspektivansicht eines Wär- meübertragers (Wärmetauscher) in dem erfindungs ^¬ gemäßen Roboter-Kühlsystem,

Figur 6 eine Perspektivansicht der mittleren Platte und einer äußeren Platte des Wärmeübertragers aus Fi- gur 5,

Figur 7 eine Perspektivansicht des erfindungsgemäßen Ro ^¬ boter-Kühlsystems , Figur 8 eine schematische Darstellung des Roboter- Kühlsystems aus Figur 7.

Figur 1 zeigt eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Lackierroboters 1, der zur Lackierung von Kraftfahrzeugkaros- Seriebauteilen in einer Lackieranlage eingesetzt werden kann und mit einem erfindungsgemäßen Roboter-Kühlsystem ausgestattet wird, wie noch detailliert beschrieben wird. Der Lackierroboter 1 ist teilweise herkömmlich aufgebaut und weist zunächst eine Roboterbasis 2 auf, die wahlweise orts ^¬ fest montiert ist oder entlang einer Verfahrschiene verfahren werden kann. Weiterhin verfügt der Lackierroboter 1 über ein drehbares Roboterglied 3, das an der Oberseite der Roboterbasis 2 mon ^¬ tiert ist und relativ zu der Roboterbasis 2 um eine senkrech ^¬ te Drehachse drehbar ist. Ferner verfügt der Lackierroboter 1 über einen proximalen Roboterarm, der aus zwei Armenteilen 4, 5 besteht. Das Armteil 4 des proximalen Roboterarms ist relativ zu dem drehba ^¬ ren Roboterglied 3 um eine waagerechte Drehachse schwenkbar. Das Armteil 5 des proximalen Roboterarms ist dagegen relativ zu dem Armteil 4 um seine Längsachse drehbar.

Darüber hinaus weist der Lackierroboter 1 in üblicher Weise einen distalen Roboterarm 6 auf, der am Ende des Armteils 5 des proximalen Roboterarms schwenkbar montiert ist.

Am Ende des distalen Roboterarms 6 ist schließlich eine mehr ^¬ achsige Roboterhandachse 7 montiert, die als Applikationsge ^¬ rät beispielsweise einen herkömmlichen Rotationszerstäuber führen kann, der zur Vereinfachung nicht dargestellt ist.

Der Lackierroboter 1 weist also zahlreiche bewegliche Robo ^¬ terachsen auf, die von jeweils einem Roboterantrieb angetrie ^¬ ben werden, wie er beispielsweise in Figur 2 dargestellt ist. So besteht der Roboterantrieb im Wesentlichen aus einem Elektromotor 8 und einem Getriebe 9. Die Erfindung sieht nun vor, dass zwischen dem Elektromotor 8 und dem zugehörigen Getriebe 9 ein Kühlflansch 10 montiert ist, der die Aufgabe hat, den Elektromotor 8 und das Getriebe 9 zu kühlen, wobei der Aufbau und die Funktionsweise des Kühlflanschs 10 noch detailliert beschrieben wird. An dieser Stelle ist lediglich zu erwähnen, dass die in dem Elektromotor 8 und in dem Getriebe 9 im Betrieb entstehende Wärme durch Wärmeleitung auf den Kühlflansch 10 übergeht und dann durch einen Primärkühl- kreislauf mit einem primären Kühlmittel (z.B. Kühlwasser) abgeführt wird.

Figur 3 zeigt eine alternative Anordnung eines Kühlflanschs 11 zwischen einem Elektromotor 12 und einem Gussgehäuse 13 des Lackierroboters 1.

Figur 4 zeigt eine Perspektivansicht eines Ausführungsbei ^¬ spiels eines Kühlflanschs 14, der beispielsweise zwischen dem Elektromotor 8 und dem Getriebe 9 in Figur 2 montiert werden kann.

Der Kühlflansch 14 weist zunächst eine Durchgangsbohrung 15 auf, durch die eine Antriebswelle hindurchgeführt werden kann .

Weiterhin weist der Kühlflansch 14 einen Innenraum 16 auf, der im Betrieb von einem primären Kühlmittel (z.B. Kühlwasser) durchströmt wird. Das primäre Kühlmittel wird hierbei durch einen Einlass 17 in den Innenraum 16 eingeleitet und verlässt den Innenraum 16 dann wieder über einen Auslass 18. Zur Verbesserung des Wärmekontakts zwischen dem primären Kühlmittel (z.B. Kühlwasser) einerseits und dem Material des Kühlflanschs 14 andererseits weist der Kühlflansch 14 mehrere Kühlrippen 19 auf, die in den kühlmittelgefüllten Innenraum 16 des Kühlflanschs 14 hineinragen und dadurch die Wärmekontaktfläche vergrößern.

Der Kühlflansch 14 ist hierbei in einem geschlossenen Primärkühlkreislauf angeordnet, in dem das primäre Kühlmittel (z.B. Kühlwasser) zirkuliert.

Die Figuren 5 und 6 zeigen einen Wärmeübertrager (Wärmetauscher) 20, der einerseits mit drei Primärkreisläufen 21, 22, 23 (siehe Figuren 7 und 8) und andererseits mit einem Sekun- därkühlkreislauf 24 verbunden ist.

Der Wärmeübertrager 20 besteht im Wesentlichen aus drei Platten 25, 26, 27, die im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet und miteinander verbunden sind.

Die mittlere Platte 26 ist hierbei Bestandteil der Primär ^¬ kreisläufe 21-23 und weist hierzu eine Einlasskammer 28 und eine Auslasskammer 29 auf, die durch einen Durchlass mitei ^¬ nander verbunden sind. In dem Durchlass zwischen der Einlass- kammer 28 und der Auslasskammer 29 ist ein Pumpenrad 30 ange ^¬ ordnet, das von einem Antriebsmotor 31 angetrieben wird und das primäre Kühlmittel (Kühlwasser) aus der Einlasskammer 28 in die Auslasskammer 29 fördert. Zur Zuführung des erwärmten primären Kühlmittels (Kühlwasser) aus den primären Kreisläufen 21-23 weist der Wärmeübertrager 20 mehrere Einlässe 32 auf. Das gekühlte primäre Kühlmittel wird dann von dem Wärmeüber ^¬ trager 20 an mehreren Auslässen 33 (siehe Figur 5) wieder abgegeben . Die Einlässe 32 und die Auslässe 33 für das primäre Kühlmit ^¬ tel (Kühlwasser) sind also mit der Einlasskammer 28 bzw. mit der Auslasskammer 29 in der mittleren Platte 26 verbunden.

Darüber hinaus weist der Wärmeübertrager 20 Einlässe 34 und Auslässe 35 (siehe Figur 5) für das sekundäre Kühlmittel (z.B. Druckluft) auf.

In den beiden äußeren Platten 25, 27 befindet sich jeweils eine Luftkammer 36, 37, wobei die beiden Luftkammern 36, 37 mit den Einlässen 34 und mit den Auslässen 35 verbunden sind.

Die Kammern 36, 37 sind also Bestandteil des Sekundärkühl ^¬ kreislaufs 24. Die Figuren 7 und 8 zeigen eine Perspektivansicht bzw. eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Roboter- Kühlsystems mit den primären Kreisläufen 21-23 und dem Sekundärkühlkreislauf 24. In dem Primärkühlkreislauf 21 sind hierbei insgesamt sechs

Kühlflansche 38-43 hintereinander angeordnet. Das als primä ^¬ res Kühlmittel verwendete Kühlwasser fließt also in den Pri ^¬ märkühlkreislauf 21 nacheinander durch die Kühlflansche 38- 43, die mit jeweils einem Antriebsmotor 44-49 thermisch ver- bunden sind.

Der zweite Primärkühlkreislauf 22 weist dagegen nur zwei Kühlflansche 50, 51 auf, die in dem Primärkühlkreislauf 22 hintereinander angeordnet sind und thermisch mit jeweils ei ^¬ nem Antriebsmotor 52, 53 verbunden sind.

Schließlich weist der Primärkühlkreislauf 23 zwei Kühlflan ^¬ sche 54, 55 auf, die thermisch mit zwei Antriebsmotoren 56, 57 verbunden sind.

In den Primärkreisläufen 21-23 sind die Zulaufleitungen jeweils als durchgezogene Linie dargestellt, während die Rück ^¬ laufleitungen als gestrichelte Linie gezeichnet sind (siehe Figur 8 ) .

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen be ^¬ vorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den jeweils in Bezug genommenen Ansprüchen und insbesondere auch ohne die Merkmale des Haupt ^¬ anspruchs .

Bezugs zeichenliste :

1 Lackierroboter

2 Roboterbasis

3 Drehbares Roboterglied

4 Schwenkbares Armteil des proximalen Roboterarms

5 Drehbares Armteil des proximalen Roboterarms

6 Distaler Roboterarm

7 Roboterhandachse

8 Elektromotor

9 Getriebe

10 Kühlflansch

11 Kühlflansch

12 Elektromotor

13 Gussgehäuse

14 Kühlflansch

15 Durchgangsbohrung für Antriebswelle

16 Innenraum

17 Einlass

18 Auslass

19 Kühlrippen

20 Wärmeübertrager (Wärmetauscher)

21-23 Primärkreislauf

24 Sekundärkreislauf

25 Äußere Platte

26 Mittlere Platte

27 Äußere Platte

28 Einlasskammer in der mittleren Platte

29 Auslasskammer in der mittleren Platte

30 Pumpenrad zwischen Einlasskammer und Auslasskammer

31 Antriebsmotor für Pumpenrad

32 Einlässe für erwärmtes Kühlwasser

33 Auslässe für gekühltes Kühlwasser

34 Einlässe für kalte Druckluft Auslässe für erwärmte Druckluft Luftkammer in der äußeren Platte Luftkammer in der äußeren Platte-43 Kühlflansche

-49 Antriebsmotoren

, 51 Kühlflansche

, 53 Antriebsmotoren

, 55 Kühlflansche

, 57 Antriebsmotoren

~k ~k -k -k -k