(57)【要約】  熱可塑性材料製部品（４）の表面をプラズマで処理するためのロボットデバイス（１）であって、このロボットデバイスは、一方においては、熱可塑性材料製部品を保持するための第１の保持手段（２）、及び、他方においては、回転円筒状先端部（８）を有するプラズマトーチ（５）を保持するための第２の保持手段（６）を備え、第１の保持手段及び／又は第２の保持手段（２、６）は、トーチ（５）と部品（４）とが相対運動することによりトーチ（５）が部品（４）の処理領域（９）にわたって移動できるように可動であり、またこのデバイスは、プラズマトーチ（５）上に、トーチ（５）の先端部（８）と部品（４）との間の距離を制御するための制御手段（１０、１１、１１’）を備え：制御手段（１０）が、プラズマトーチ（５）の先端部（８）に軸方向に配置されたロッドを備えること；ロボットデバイスが、可動トーチ（５）と第２の保持手段（６）との間に挿置される、トーチ（５）の軸方向に可動であるキャリッジ（７）を備えること；及び可動キャリッジ（７）が、平衡位置又は当接位置の周囲の運動に対する反力を生成するための手段を備えること、を特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性材料製部品（４）の表面をプラズマで処理するためのロボットデバイス（１）であって、
前記ロボットデバイスは、一方においては、熱可塑性材料製部品を保持するための第１の保持手段（２）、及び、他方においては、回転円筒状先端部（８）を有するプラズマトーチ（５）を保持するための第２の保持手段（６）を備え、
前記第１の保持手段及び／又は前記第２の保持手段（２、６）は、前記トーチ（５）と前記部品（４）とが相対運動することにより前記トーチ（５）が前記部品（４）の処理領域（９）にわたって移動できるように可動であり、
また前記デバイスは、前記プラズマトーチ（５）上に、前記トーチ（５）の前記先端部（８）と前記部品（４）との間の距離を制御するための制御手段（１０、１１、１１’）を備える、ロボットデバイス（１）において、
前記制御手段（１０）は、前記プラズマトーチ（５）の前記先端部（８）に軸方向に配置されたロッドを備えること、
前記ロボットデバイスは、前記可動トーチ（５）と前記第２の保持手段（６）との間に挿置される、前記トーチ（５）の軸方向に可動であるキャリッジ（７）を備えること、及び
前記可動キャリッジ（７）は、平衡位置又は当接位置の周囲の運動に対する反力を生成するための手段を備えること
を特徴とする、デバイス。
【請求項２】
前記第１の保持手段（２）は、ハンドリング用ロボットからなることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記第２の保持手段（６）は、固定支持体からなることを特徴とする、請求項１又は２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記可動キャリッジ（７）は、前記トーチ（５）をその軸方向に移動させるための電動手段を備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記ロッドはその端部に転動体（１０’）を備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性材料製部品の表面をプラズマで処理するためのロボットデバイスに関し、これは特に、自動車産業で使用する熱可塑性材料製部品を接着剤で被覆してある領域の表面処理に関連するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロボットによる熱可塑性材料（被覆領域）のプラズマ表面処理では、このタイプの材料に対するプライマー及び接着剤の良好な接着の必須条件である良好な表面張力を保証するために、プラズマトーチの先端部と処理対象の部品の表面との間の距離を正確に制御するのが好ましい。しかし、この処理対象の部品をハンドリング用ロボットに装填し、この部品をプラズマトーチの下に高速で通過させることからなる、自動化された解決策においては、このタイプのロボットプロセスによるずれのリスクが高い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、上述の問題を解決すること、並びにずれ許容差が非常に厳しく、プロセスがずれ許容差を守ることができず、及び／又は処理対象の材料にこのプロセスが必要である場合に、動的な制御／計測による解決策を実装することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の上述の目的は、熱可塑性材料製部品の表面をプラズマで処理するためのロボットデバイスにより達成され、このロボットデバイスは、一方においては、熱可塑性材料製部品を保持するための第１の保持手段、及び、他方においては、回転円筒状先端部を有するプラズマトーチを保持するための第２の保持手段を備え、第１の保持手段及び／又は第２の保持手段は、トーチと部品とが相対運動することによりトーチが部品の処理領域にわたって移動できるように可動であり、またこのデバイスは、プラズマトーチ上に、トーチの先端部と部品との間の距離を制御するための制御手段を備え：上記制御手段が、プラズマトーチの先端部に軸方向に配置されたロッドを備え、これにより、有利にはロッドが部品を確実に押圧するように後述の反力を生成するための手段と結合された、単純な機械的解決手段を得ることができること；上記ロボットデバイスが、可動トーチと第２の保持手段（特に支持体）との間に挿置される、トーチの軸方向に可動であるキャリッジを備えること；及び上記可動キャリッジが、キャリッジ及びそれに伴ってトーチを平衡位置又は当接位置に戻すために、この平衡位置又は当接位置の周囲の運動に対する反力を生成するための手段を備えること、を特徴とする。
【０００５】
これらの手段により、工具と部品との間の距離を動的に制御し、及び／又は１００％の部品をオンラインで制御し、これによって高い処理品質を保証し、処理の進行をより円滑にし、かつ製造時に起こり得るドリフトを回避及び補正できる。
【０００６】
本発明の他の特徴（個別に適用しても、又は組み合わせて適用してもよい）によると：
‐第１の保持手段（又は第２の保持手段）は、特に多関節アームを有するハンドリング用ロボットからなり；
‐第２の保持手段（又は第１の保持手段）は、固定支持体からなり；
‐可動キャリッジは、トーチを軸方向に移動させるための電動手段を備え、これにより、特定の実施形態では、トーチと部品との間の距離を計測することで検出される、発生し得るドリフトを、リアルタイムに補正でき；
‐制御手段は、プラズマトーチの先端部に軸方向に配置されたロッドを備え；並びに
‐ロッドがその上を移動したりトーチの先端部がその上で永久回転したりする部品に跡がつかないように、ロッドはその端部に転動体を備え、場合により、このロッドをトーチの先端部に取り外し可能にねじ留め又は爪留めすることにより、適切な長さのロッドを随意に選択及び交換できる。
【０００７】
本発明の他の特徴及び利点は、例示的な実施形態に関する以下の説明から明らかになるであろう。添付の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明によるデバイスの概略図である。
【図２】図２は、図１の細部Ａの拡大図である。
【図３】図３は、本発明のデバイスのプラズマトーチの詳細図であり、このプラズマトーチは、第１の実施形態の距離制御システムを備える。
【図４】図４は、プラズマトーチの端部に設置された距離制御システムの詳細図である。
【図５】図５は、２つの変形例Ｂ及びＣによる第２の実施形態の距離制御システムを備える、本発明のデバイスのプラズマトーチの詳細図である。
【図６】図６は、変形例Ｂを更に詳細に示した図である。
【図７】図７は、変形例Ｃを更に詳細に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１、２はロボット表面処理デバイス１を示し、このロボット表面処置デバイス１は：
‐一方においては、その多関節アーム３の端部が、例えば成形熱可塑性材料で作製された自動車両の部品（図示した応用例の場合は熱可塑性材料製後尾扉）である被加工物４を支承する、ハンドリング用ロボット２；及び
‐他方においては、垂直プラズマトーチ５の軸に沿って（この場合垂直に）摺動可能な、平衡位置を中心とするキャリッジによって、支持体６の端部に支承された、垂直プラズマトーチ５（支持体６は例えば、地面に固定される）
を備える。
【００１０】
トーチ５の先端部８は、プラズマジェットを部品４に配向し、このプラズマジェットは、ハンドリング用ロボット２の運動によって部品４上に画定される軌道９に沿って、この部品を侵食する（当然、静止状態の部品と、ハンドリング用ロボットに支承されたトーチとを有する、逆の構成を使用してもよい）。図示した応用例では、この軌道９は、熱可塑性材料製後尾扉４の後方窓部が取り付けられる領域に対応している。トーチ５の先端部８は円筒状であり、その垂直軸を中心として回転する。
【００１１】
本発明の目的は、このロボットデバイスに、トーチ５の先端部８と部品４との間の距離を制御する手段を設けること、並びに高速動的作業プロセスにおいて上記制御を行うことである。
【００１２】
図４、５に示す第１の解決策によると、先端部８の下端に、好ましくは取り外し可能であるロッド１０が設けられ、このロッド１０は先端部８と同軸であり、ロッド１０は、例えば先端部８の端部にねじ留めできる。このロッド１０により、部品４との距離Ｈを維持でき、従ってロッドは部品と接触することによって、可動キャリッジ７を介して経路のずれを吸収するため、ずれの問題を未然に防ぐことができる。必要に応じて、部品４がトーチ５の下を（摩擦による振動を受けながら）移動する時に、トーチ５に接続されているロッド１０との接触を維持できるよう、可動キャリッジ７に反力を加えてよい。必要に応じて、トーチ５の回転及びロッドの下での部品４の並進運動によって部品４に傷が付かないように、ロッド１０に転動体１０’を設けてよい（図４参照）。ロッド１０は取り外し可能であるため、ロッド１０は交換可能であり、高さに関して又は摩耗に対して柔軟であり、また、いずれの必要な作業高さＨを得られるようにロッド１０の寸法を定めることができる。
【００１３】
トーチ先端部８と部品４との間の距離Ｈを制御するための手段の第２の実施形態によると、レーザセンサ１１（即ちコンパレータ）をロッド１０の所定の位置に組み込み、このレーザセンサ１１（即ちコンパレータ）は、部品４上に光線１２を放射し、反射光線を計測して、トーチ５と部品４との間の距離Ｈを動的に計算して記録する。可動キャリッジシステム７は、トーチ５と部品４との間の距離Ｈをリアルタイムで補正するのが望ましいか否かに応じて、使用されるか又は使用されない。リアルタイムで補正するのが望ましい場合、電気機械インターフェースを介してキャリッジ７を電動式でサーボ制御してセンサの設定値を処理し、トーチ５の位置を電動式の可動キャリッジ７によって補正する。この距離Ｈをリアルタイムで補正できない場合、又はこのような補正を望まない場合、可動キャリッジ７は必要でない。いずれの場合も、部品４に対するトーチ５の位置を動的に記録することで距離計測を実施でき、これにより、許容差範囲を定義して連続的なプロセス制御を実現することで、許容差範囲を画定できるという利点がある。
【００１４】
この解決策の一変形例によると、レーザセンサ１１をプラズマトーチ内に同軸に組み込むのではなく、レーザセンサ１１’をプラズマトーチ５及びその軸からずらして配設し、従って実装がより容易である。レーザ光線１２’は斜光線であるが、レーザの標的点はトーチ５の作業軸上に位置せず、経路ずれの指標を示すのみである。従ってこのような構成では、可動キャリッジ７を介してトーチ／部品の位置の電気機械的補正をサーボ制御するのが有利ではないが、オンライン位置制御を実行するのに適した構造であると言える。
【００１５】
当然、上述の複数の解決策を組み合わせることも可能であり、有利である。特に、一方においては、ロッド１０を使用し、トーチ５と部品４との間の距離を確実に制御して、接触を維持する機械的原理を介してそのずれを自然に補正する、単純で純機械的な解決策と、他方においては、センサ１１’を使用してプラズマ表面処理プロセスをオンラインで制御するための解決策とを組み合わせることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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