DE102016119619A1

DE102016119619A1 - Dosierroboter sowie werkzeughalter dafür

Info

Publication number: DE102016119619A1
Application number: DE102016119619.3A
Authority: DE
Inventors: Martin Reuter
Original assignee: Marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH
Current assignee: Marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH
Priority date: 2016-10-14
Filing date: 2016-10-14
Publication date: 2018-04-19
Anticipated expiration: 2036-10-15
Also published as: JP2018062055A; US10737380B2; KR102035200B1; CN108372049B; CN108372049A; DE102016119619B4; JP6559750B2; US20180104814A1; KR20180041611A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dosierroboter zur Abgabe flüssiger und/oder pastöser Medien mit drei senkrecht zueinander orientierten Bewegungsfreiheitsgraden, mit einer Basis mit zwei parallel zueinander beabstandeten ersten Linearführungen; einer Portalbrücke, die auf den beiden ersten Linearführungen verfahrbar gelagert ist und eine senkrecht zu den beiden ersten Linearführungen orientierte zweite Linearführung aufweist; und einer dritten Linearführung zur beweglichen Führung eines Wagens zur Aufnahme einer Dosiereinheit, die senkrecht zu der ersten und der zweiten Linearführung orientiert ist und entlang der zweiten Linearführung verfahrbar ist. Der Dosierroboter weist einen Arbeitsraum auf, der sich in einem Bereich erstreckt, der sich in Längsrichtung der beiden ersten Linearführungen in Fortsetzung des Bereichs befindet, der sich unmittelbar zwischen den beiden ersten Linearführungen erstreckt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dosierroboter, mit dem sich flüssige und/oder pastöse Medien wie beispielsweise Klebstoffe gezielt auf ein Werkstück aufbringen lassen. Ferner betrifft die Erfindung einen Werkzeughalter zur Bereitstellung zumindest einer Dosiereinheit, vorzugsweise für einen erfindungsgemäßen Dosierroboter.
Üblicherweise kommen sogenannte kartesische Roboter zum Einsatz, um flüssige oder pastöse Medien gezielt auf ein Werkstück aufzubringen zu können. Derartige kartesische Roboter weisen in aller Regel zwei oder drei senkrecht zueinander ausgerichtete Linearführungen auf, mittels derer eine Dosiereinheit im Raum an eine gewünschte Stelle bewegt werden kann, um Klebstoff an definierte Stellen eines Werkstücks aufbringen zu können. Derartige Dosierroboter können beispielsweise als sogenannte Table-Top-Roboter ausgeführt sein, bei denen das Werkstück auf einer Basis des Roboters entlang einer ersten Linearführung verfahrbar ist. Die Basis trägt dabei zumindest eine ortsfeste Stütze, an deren Kopfende ein senkrecht zu der ersten Linearführung orientierter Kragarm vorgesehen ist, der eine zweite Linearführung aufweist, an der ihrerseits wiederum eine dritte Linearführung zur beweglichen Führung eines Wagens zur Aufnahme einer Dosiereinheit verfahrbar ist. Die dritte Linearführung ist dabei entlang der zweiten Linearführung verfahrbar und senkrecht zu der ersten und der zweiten Linearführung orientiert. Auf diese Weise kann die Dosiereinheit an eine bestimmte Stelle verfahren werden, um einen Klebstoff auf ein Werkstück aufbringen zu können, das sich auf der Basis auf dem entlang der ersten Linearführung verfahrbaren Wagen befindet. Im Unterschied zu derartigen Table-Top-Robotern weisen Inline-Roboter - also kartesische Roboter, die in bzw. entlang von Fertigungsstraßen zum Einsatz kommen - keine Basis mit einer feststehenden Stütze auf; vielmehr verfügen derartige Inline-Roboter häufig über zwei erste Linearführungen, die stationär oberhalb der Fertigungsstraße angeordnet und senkrecht zur Transportrichtung der Fertigungsstraße ausgerichtet sind. Auf den beiden ersten Linearführungen ist dabei eine Brücke verfahrbar gelagert, entlang derer eine senkrecht zu den beiden ersten Linearführungen orientierte zweite Linearführung angeordnet ist. Eine dritte Linearführung ist wiederum zur beweglichen Führung eines Wagens zur Aufnahme einer Dosiereinheit vorgesehen, wobei diese dritte Linearführung senkrecht zu den beiden ersten und der zweiten Linearführung orientiert und entlang der zweiten Linearführung verfahrbar ist. Aufgrund dieser Bauweise bzw. Anordnung der einzelnen Linearführungen über dem Arbeitsraum ist dieser nur schlecht zugänglich.
Obwohl Table-Top-Roboter und Inline-Roboter somit gewisse Gemeinsamkeiten aufweisen, unterscheiden sie sich dennoch hinsichtlich der Position und Anordnung der einzelnen Linearführungen voneinander, weshalb es wünschenswert wäre, einen Dosierroboter zu schaffen, der gleichermaßen als Table-Top-Roboter und als Inline-Roboter zum Einsatz kommen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen einheitlichen Aufbau für einen Dosierroboter zu schaffen, so dass der Roboter möglichst flexibel einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird mit einem Dosierroboter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch gelöst, dass sich ein Arbeitsraum der Dosiereinheit in einem Bereich erstreckt, der sich in Längsrichtung der beiden ersten Linearführungen in Fortsetzung des Bereichs erstreckt, der sich unmittelbar zwischen den beiden ersten Linearführungen erstreckt.
Anders als bei herkömmlichen Table-Top- oder Inline-Robotern befindet sich also der Arbeitsraum in Draufsicht betrachtet nicht im Verfahrbereich der ersten Linearführung; vielmehr erstreckt sich der Arbeitsraum bei dem erfindungsgemäßen Dosierroboter in einem Bereich, der sich in Fortsetzung der beiden ersten Linearführungen sowie dazwischen erstreckt. Ist also der Arbeitsraum in Draufsicht betrachtet als eine rechteckige Fläche definiert, so erstrecken sich die beiden parallel zueinander beabstandeten ersten Linearführungen senkrecht zu einer Seitenfläche des rechteckigen Arbeitsraums, ohne jedoch in diesen hineinzuragen. Der Dosierroboter kann somit als Table-Top-Roboter, als auch als Inline-Roboter zum Einsatz kommen: soll der Dosierroboter beispielsweise an einer Fertigungsstraße und somit als Inline-Roboter zum Einsatz kommen, so kann sich das Förderband einer Fertigungsstraße durch den Arbeitsraum hindurch erstrecken, wodurch ein kontinuierlicher Fertigungsprozess gewährleistet werden kann. Als Table-Top-Roboter kann der Dosierroboter hingegen im Bereich seines Arbeitsraums eine ortsfeste Arbeitsfläche oder einen Tisch aufweisen, auf den zu bearbeitende Werkstücke händisch oder mittels eines weiteren Roboters positioniert werden können.
Nachfolgend werden nun bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Dosierroboters beschrieben, wobei sich weitere Ausführungsformen auch aus der Figurenbeschreibung, den Zeichnungen sowie den abhängigen Ansprüchen ergeben können.
So kann es gemäß einer ersten Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Portalbrücke einen den Abstand zwischen den beiden ersten Linearführungen überspannenden Balkenabschnitt aufweist, der sich in Draufsicht betrachtet in Richtung der ersten Linearführung versetzt zu jenen Stellen befindet, an denen die Portalbrücke auf den beiden ersten Linearführungen aufsteht. Hierzu weist die Portalbrücke zwei Stützen auf, die auf den beiden ersten Linearführungen verfahrbar sind, wobei die Kopfenden der beiden Stützen durch den Balkenabschnitt miteinander verbunden sind. In Draufsicht betrachtet befindet sich dabei der Balkenabschnitt nicht im Bereich der beiden Stützen; vielmehr können von den Kopfenden der Stützen beispielsweise Kragarme abstehen, die in Richtung der beiden ersten Linearführungen orientiert sind und die an ihren frei auskragenden Enden durch den Balkenabschnitt miteinander verbunden sind. Der Balkenabschnitt bildet somit in Drauf- oder Seitenansicht betrachtet in Bezug auf die Fußpunkte der beiden Stützen der Portalbrücke gewissermaßen einen Überhang, wodurch gewährleistet werden kann, dass die Dosiereinheit in beliebige Bereiche des Arbeitsraums bewegt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass die Portalbrücke und/oder die Basis des Dosierroboters in Hohlkastenbauweise ausgeführt ist/sind und zwar vorzugsweise aus Stahlblech. So weist nämlich Stahl bzw. Stahlblech im Vergleich zu Aluminiumguss, woraus die Tragkonstruktion herkömmlicher kartesischer Roboter üblicherweise ausgeführt ist, einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, was zur Folge hat, dass sich der Dosierroboter unter Wärmeeinwirkung nur geringfügig verformt. Die Präzision des Dosierroboters ist somit nur in geringem Maße von etwaigen Temperaturveränderungen abhängig. Außerdem unterliegt der Dosierroboter aufgrund des geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten nur geringen temperaturbedingten Zwängungen und Zwangsspannungen, so dass die Leichtgängigkeit von entlang der Linearführungen des Dosierroboters verfahrbaren Wägen nicht unter dem Einfluss von Temperaturveränderungen leidet.
Vorzugsweise kann als Konstruktionsmaterial für die Portalbrücke und die Basis Stahlblech mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 11 bis 18 * 10^-6 1/K zum Einsatz kommen. Insbesondere kann es sich als vorteilhaft erweisen, die Portalbrücke und die Basis des Dosierroboters aus demselben Material wie beispielsweise aus Stahl mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 12 × 10^-6 1/K oder aus Edelstahl mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 17 × 10^-6 1/K zu fertigen, da sich in diesem Falle die Portalbrücke und die Basis bei etwaigen Temperaturveränderungen in gleichem Maße verformen, so dass es auch zu keinen Zwängungen zwischen der Portalbrücke und der Basis kommen kann.
Obwohl die Hohlkastenbauweise der Portalbrücke bereits zufriedenstellende Steifigkeitseigenschaften verleiht, kann es sich gemäß einer weiteren Ausführungsform als vorteilhaft erweisen, den Innenraum der in Hohlkastenbauweise ausgeführten Portalbrücke durch Versteifungsrippen in mehrere Zellen zu unterteilen, da hierdurch die Portalbrücke noch steifer ausgebildet werden kann. Des Weiteren kann es gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen sein, zumindest einzelne dieser Zellen mit einem Polyurethanschaum oder einem anderen schwingungsabsorbierenden Material zu füllen, da hierdurch dynamische Beanspruchungen des Dosierroboters gering gehalten werden können.
Der Innenraum der in Hohlkastenbauweise ausgeführten Basis kann hingegen beispielsweise mit Beton oder auch mit einem körnigen Material wie beispielsweise Kies oder Sand gefüllt sein, um so der Basis und damit dem gesamten Dosierroboter die erforderliche Standfestigkeit zu verleihen.
Zwar können die Stahlbleche, aus denen die Basis und die Portalbrücke in Hohlkastenbauweise gefertigt sind, verhältnismäßig maßgenau vorgefertigt werden. Werden die Bleche jedoch miteinander verschweißt, um eine Holkastenkonstruktion zu bilden, können sich die einzelnen Bleche unter Umständen geringfügig verziehen. Um daher an in Hohlkastenbauweise gefertigten Konstruktionen des Dosierroboters wie beispielsweise an der Basis, der Portalbrücke oder der Tragkonstruktion für die dritte Linearführung maßgenau die jeweiligen Linearführungen und/oder von den Linearführungen geführte Wägen montieren zu können, ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass zwischen einer jeden in Hohlkastenbauweise gefertigten Konstruktion und der jeweiligen Linearführung und/oder dem jeweiligen Wagen eine aushärtbare Ausgleichmasse vorgesehen wird, durch die etwaige Maßabweichen ausgeglichen werden. Beispielsweise können die ersten Linearführungen während der Montage des Dosierroboters mittels Positionierschablonen in in der Basis ausgebildeten Rinnen in die richtige Position gebracht werden, woraufhin die Rinnen zur Lagefixierung der jeweiligen Linearführung mit einem aushärtbaren Vergussmaterial wie beispielwiese Epoxidharz vergossen werden. Nach dem Aushärten des Vergussmaterial können dann die Linearführungen mit Hilfe von Befestigungsschrauben, die durch die Vergussmasse in die Basis geschraubt werden, an der Basis gesichert werden.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform kann der Dosierroboter über einen einzigen Antriebsmotor zum Verfahren der Portalbrücke verfügen. Würde hingegen jede Stütze der Portalbrücke durch einen eigenen Antriebsmotor verfahren werden, so könnte dies bei unzureichender Synchronisation der beiden Motoren zum Verkanten der Portalbrücke führen. Werden hingegen beide Stützen der Portalbrücke durch ein und denselben Antriebsmotor verfahren, indem die Motorwelle des Antriebsmotors mit beiden Stützen der Portalbrücke antriebswirksam verbunden ist, so erfahren beide Stützen stets denselben Vorschub, ohne dass hierzu eine aufwendige Synchronisation mehrerer Antriebsmotoren erforderlich wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann sich der einzige Antriebsmotor zum Verfahren der Portalbrücke beispielsweise in dem Bereich befinden, der sich unmittelbar zwischen den beiden ersten Linearführungen erstreckt. In diesem Falle kann der Antriebsmotor eine durchgehende Motorwelle mit zwei Wellenenden umfassen, von denen jedes einen von zwei Treibriemen antreibt, die jeweils mit einer die Stützen der Portalbrücke verbindenden Traverse gekoppelt sind. Vorzugsweise sind hierbei auch die beiden Treibriemen aus demselben Material, beispielsweise aus Stahl, gefertigt, aus dem auch die Portalbrücke sowie die Basis gefertigt sind, so dass es auch wiederum zu keinen Zwängungen zwischen den Treibriemen und der Basis sowie der Portalbrücke kommen kann. Durch die Anordnung des Antriebsmotors zwischen den beiden ersten Linearführungen sowie durch den Antrieb der Portalbrücke über die beiden Treibriemen werden auch die Steifigkeitseigenschaften des Dosierroboters gegenüber Verdrehungen um die Achse der Motorwelle sowie gegenüber Verdrehungen um eine Achse verbessert, die in Richtung der dritten Linearführung orientiert ist (Hochachse).
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform kann der Dosierroboter einen Antriebsmotor zum Verfahren des Wagens entlang der dritten Linearführung umfassen, wozu dieser Antriebsmotor mit dem Wagen über einen vorzugsweise aus Stahl gefertigten Treibriemen antriebswirksam verbunden sein kann. Um unerwünschten Schlupf zwischen der Antriebswelle dieses Antriebsmotors und diesem Treibriemen zu verhindern, kann dieser Antriebsmotor eine auf seiner Motorwelle montierte Antriebsrolle aufweisen, die den Treibriemen antreibt, wobei die Antriebsrolle mit einem Material beschichtet ist, das einen Reibkoeffizienten zum Treibriemen bewirkt, der höher ist, als der Reibkoeffizient von Stahl auf Stahl. Beispielweise kann die Antriebsrolle mit einem harten, körnigen Material mit einem Durchmesser von etwa 3 bis 10 µm beschichtet sein, wodurch sich ein Reibkoeffizienten zu dem aus Stahl gefertigten Treibriemen in der Größenordnung von etwa 0,17 ergibt.
Damit der entlang der dritten Linearführung verfahrbare Wagen auch bei einem etwaigen Stromausfall seine Position hält, kann es gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen sein, dass der Antriebsmotor zum Verfahren dieses Wagens eine Bremseinrichtung wie beispielsweise eine Feder-Magnet-Bremse umfasst, die den Antriebsmotor im stromlosen Zustand blockiert. Beispielsweise kann die Feder-Magnet-Bremse einen Elektromagneten umfassen, der im bestromten Zustand einen federvorgespannten Riegel in einer Stellung hält, in der er mit der Antriebswelle des Antriebsmotors außer Eingriff ist. Bei einem Stromausfall erzeugt der Elektromagnet hingegen kein Magnetfeld mehr, so dass der federvorgespannte Riegel mit der Motorwelle in Eingriff gelangen kann, was zur Folge hat, dass sich die Motorwelle und damit der von dem Antriebsmotor angetriebene Wagen entlang der dritten Linearführung nicht bewegen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass entlang der ersten, der zweiten und/oder der dritten Linearführung mehrere gleichmäßig zueinander beabstandete Lichtschranken vorgesehen sind, wobei die entlang der jeweiligen Linearführung verfahrbare Einheit in Form der Portalbrücke, der dritten Linearführung und/oder des Wagens zur Aufnahme einer Dosiereinheit eine die Lichtschranken unterbrechende Schaltfahne aufweist, die eine Breite hat, die der Hälfte des Abstands zwischen zwei benachbarten Lichtschranken entspricht. Hierdurch erhöht sich die effektive Anzahl der von den Lichtschranken zur Verfügung gestellten Messpunkte um den Faktor 2, da sowohl das Unterbrechen der jeweiligen Lichtschranke als auch das Freigeben derselben als Messpunkt genutzt werden kann.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform kann der Dosierroboter einen entlang der dritten Linearführung verfahrbaren Wagen umfassen, der zur Aufnahme einer Dosiereinheit eine Adaptereinheit mit einem vorzugsweise pneumatisch betätigbaren Greifmechanismus aufweist, der ausgebildet ist, um einen Adapter der Dosiereinheit formschlüssig an dem entlang der dritten Linearführung verfahrbaren Wagen zu sichern. Durch die Adaptereinheit wird somit gewissermaßen ein Werkzeugwechsler geschaffen, der es dem Dosierroboter erlaubt, selbsttätig seine als Werkzeug dienende Dosiereinheit auszutauschen.
Die Adaptereinheit kann über eine elektrische und/oder pneumatische Anschlussschnittstelle verfügen, die ausgebildet ist, um infolge der Sicherung des Adapters der Dosiereinheit an dem entlang der dritten Linearführung verfahrbaren Wagen mit einer Gegenanschlussschnittstelle des Adapters der Dosiereinheit verbunden zu werden. Über die beiden Schnittstellen erfolgt dabei sowohl die Energie- und/oder Druckluft- oder Vakuumversorgung der Dosiereinheit als auch der Datenaustausch mit der Dosiereinheit. Tauscht also der Werkzeugwechsler eine Dosiereinheit gegen eine andere Dosiereinheit aus, so wird hierbei gleichzeitig die elektrische und/oder pneumatische Schnittstelle zwischen Roboter und Dosiereinheit unterbrochen und anschließend wieder hergestellt, ohne dass hierzu separate Arbeitsschritte von einem weiteren Roboter oder einer Bedienperson vonnöten sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung können mehrere Dosiereinheiten von einem Werkzeughalter gemäß Anspruch 14 bereitgestellt werden. Insbesondere kann der Werkzeughalter mit mehreren Dosiereinheiten bestückt sein, die mit unterschiedlichen Medien befüllt sein können und/oder die unterschiedlich ausgebildete Dosierventile aufweisen können. Der Dosierroboter kann somit unter Verwendung seines Werkzeugwechslers aus dem Werkzeughalter mit unterschiedlichen Medien befüllte Dosiereinheiten entnehmen, die gegebenenfalls auch unterschiedliche Dosierventile aufweisen können, um je nach Bedarf unterschiedliche Medien und/oder unterschiedliche Dosiermengen auf ein Werkstück auftragen zu können. Hierdurch kann eine kontinuierliche Arbeitsweise des Dosierroboters sichergestellt werden, da Standzeiten entfallen, die andernfalls beim Austausch oder Wechsel der Kartuschen einer Dosiereinheit auftreten. Auch entfallen Standzeiten, die ansonsten auftreten würden, wenn ein Dosierventil gegen ein anderes händisch ausgetauscht werden müsste, wodurch sich der Auslastungsgrad des Dosierroboters insgesamt steigern lässt.
Zwar handelt es sich bei den Dosierventilen von Dosiereinheiten üblicherweise um normally closed Ventile, also Ventile, die im unbetätigten Zustand geschlossen sind; dennoch kann bei längerer Nichtbenutzung einer Dosiereinheit unter Umständen eine geringe Menge Medium durch das Dosierventil austreten. Um dies zu verhindern, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Werkzeughalter für jede von ihm aufgenommene Dosiereinheit ein Abdichtelement aufweisen kann, das das Dosierventil der jeweiligen Dosiereinheit abdichtet.
Gemäß einer Ausführungsform kann das zumindest eine Abdichtelement dabei ortsfest an dem Werkzeughalter vorgesehen sein, wohingegen die zumindest eine Dosiereinheit entnehmbar von dem Werkzeughalter aufgenommen wird. Wenn daher von einem Dosierroboter eine Dosiereinheit aus dem Werkzeughalter entnommen wird, wird das Abdichtelement automatisch von dem Dosierventil entfernt, ohne dass hierzu ein separater Arbeitsschritt benötigt wird.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Abdichtelement eine ringförmige Lippendichtung umfassen, die eine Austrittsdüse eines Dosierventils abdichtend umgibt. Auf der dem Dosierventil gegenüberliegenden Seite kann dabei die Lippendichtung beispielsweise von einem geschlossenen Becher aufgenommen werden oder sie kann auf der dem Dosierventil gegenüberliegenden Seite durch einen angespritzten oder einstückig mit der Lippendichtung ausgebildeten Deckel verschlossen sein.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Abdichtelement einen Klebestreifen umfassen, von dem ein Abschnitt über eine Austrittsdüse eines Dosierventils geklebt ist und von dem ein anderer Abschnitt lösbar an dem Werkzeughalter beispielsweise mittels einer Klemme gesichert ist. Wird eine Dosiereinheit, deren Dosierventil durch solch einen Klebestreifen abgedichtet ist, aus dem Werkzeughalter entnommen, wird dabei der Klebestreifen automatisch von der Austrittsdüse, an der er angeklebt ist, abgezogen, so dass diese zur Abgabe von zu dosierendem Medium freiliegt.
Ist das Abdichtelement als Lippendichtung ausgeführt, kann der Werkzeughalter gemäß einer weiteren Ausführungsform ferner eine Absaugvorrichtung umfassen, die über die Lippendichtung mit der Austrittsdüse des Dosierventils in abgedichteter Fluidverbindung steht. Auf diese Weise können etwaige Medienreste aus der Austrittsdüse abgesaugt werden, so dass diese die Austrittsdüse nicht verstopfen können.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen exemplarisch erläutert, wobei:

1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Dosierroboters von vorne zeigt;
2 eine perspektivische Darstellung des Dosierroboters gemäß 1 ohne Basis von hinten zeigt;
3 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung des Antriebs der Portalbrücke des Dosierroboters zeigt;
4 eine der 3 entsprechende Darstellung mit auf den ersten Linearführungen angeordneter Portalbrücke zeigt;
5 eine perspektivische Darstellung einer Portalbrücke mit teilweise weggebrochener Seitenwand zeigt;
6 eine perspektivische Schemadarstellung einer dritten Linearführung samt Antrieb zeigt;
7 drei unterschiedliche Bauformen eines erfindungsgemäßen Dosierroboters in perspektivischer Darstellung zeigt;
8 den Dosierroboter gemäß 1 mit einem Lichtzaun zum Schutz des Arbeitsraums zeigt;
9 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Werkzeughalters zeigt;
10 das Detail „Z“ der 10 in vergrößerter Darstellung zeigt;
11 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Werkzeughalters zeigt;
12 das Detail „X“ der 11 in vergrößerter Darstellung zeigt;
13 einen erfindungsgemäßen Dosierroboter im Bereich seines entlang der dritten Linearführung beweglichen Wagens einschließlich Werkzeugwechsler zeigt;
14 das Detail „X“ der 13 in vergrößerter Darstellung zeigt; und
15 das Detail „Z“ der 13 in vergrößerter Darstellung zeigt.

Die 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Dosierroboter 10 in seiner Gesamtheit in perspektivischer Darstellung schräg von vorne. Der Dosierroboter 10 weist eine in Hohlkastenbauweise ausgeführte Basis 12 auf, die eine ebenfalls in Hohlkastenbauweise ausgeführte Portalbrücke 18 trägt, die entlang zweier erster Linearführungen 20 (siehe 2), die parallel beabstandet zueinander sind und von der Basis 12 aufgenommen werden, verfahrbar ist. Die Portalbrücke 18 weist eine senkrecht zu den beiden ersten Linearführungen 20 orientierte zweite Linearführung 22 auf, entlang derer eine dritte Linearführung 24 zur beweglichen Führung eines Wagens 32 zur Aufnahme einer hier nicht dargestellten Dosiereinheit verfahrbar gelagert ist. Dieser Wagen 32 wird hier auch als dritter Wagen 32 bezeichnet. Die dritte Linearführung 24 ist dabei senkrecht zu den beiden ersten Linearführungen 20 und der zweiten Linearführung 22 orientiert, so dass der dritte Wagen 32 zur Aufnahme einer Dosiereinheit gezielt an eine gewünschte Stelle im Raum verfahren werden kann.
Wie bereits zuvor erwähnt ist die Basis 12 in Hohlkastenbauweise ausgeführt und bildet in ihrem vorderen Bereich zur Aufnahme einer Arbeitsfläche 14, die in Draufsicht den Arbeitsraum 15 des Dosierroboters 10 definiert, eine Ausnehmung 16 aus. Der Arbeitstisch bzw. die Arbeitsfläche 14 ist somit über die in Hohlkastenbauweise ausgeführte Basis 12 starr mit den von der Basis 12 getragenen Linearführungen 20, 22, 24 verbunden, die die auch die einzelnen Linearführungen 20, 22, 24 trägt, wodurch der Roboter 10 in sich verwindungssteif und steif ist. Die Basis 12 weist ferner zwei zueinander beabstandete Aufnahmerinnen (nicht dargestellt) auf, die zur Aufnahme der beiden ersten Linearführungen 20 dienen. In diesen Aufnahmerinnen können die beiden ersten Linearführungen 20 mittels Epoxydharz eingegossen werden, um so etwaige Maßabweichungen, die bei der Herstellung der Basis 12 auftreten können, auszugleichen.
Wie der 1 entnommen werden kann, erstreckt sich bei dem erfindungsgemäßen Dosierroboter 10 der Arbeitsraum 15, der in Draufsicht durch die Arbeitsfläche 14 definiert wird, in einem Bereich, der sich in Längsrichtung der beiden ersten Linearführungen 20 in Fortsetzung des Bereichs erstreckt, der sich unmittelbar zwischen den beiden ersten Linearführungen 20 erstreckt. Mit anderen Worten erstrecken sich also die beiden ersten Linearführungen 20 in der perspektivischen Darstellung der 1 hinter der Arbeitsfläche 14, ohne in den Arbeitsraum 15 einzudringen. Da die dritte Linearführung 24 mitsamt dem Wagen 32, der zur Aufnahme einer Dosiereinheit dient, exzentrisch an der Portalbrücke 18 angeordnet ist, kann somit die Dosiereinheit mittels des Dosierroboters 10 gezielt an eine beliebige Stelle innerhalb des Arbeitsraums 15 verfahren werden, um so ein Medium wie beispielsweise Klebstoff auf ein auf der Arbeitsfläche 14 befindliches Werkstück auftragen zu können.
Zwar weist die Basis 12 aufgrund ihrer Hohlkastenbauweise eine gewisse Eigensteifigkeit auf; um jedoch der Basis 12 auch die erforderliche Standfestigkeit zu verleihen, kann diese in ihrem Innenraum zumindest teilweise mit Beton gefüllt sein. Wie der 1 ferner entnommen werden kann, weist die Basis 12 in ihrem vorderen Bereich des Weiteren ein Schubfach 17 auf, dessen Front Bedienelemente des Roboters 10 aufnimmt und an dessen Rückseite Schnittstellen zur Stromversorgung und Datenkommunikation vorgesehen sein können.
Die 2 zeigt den erfindungsgemäßen Dosierroboter 10 in einer perspektivischen Darstellung schräg von hinten, wobei gegenüber der 1 die Basis 12 weggelassen wurde, so dass hier die beiden zueinander beabstandeten ersten Linearführungen 20 besser erkennbar sind. Jede dieser ersten Linearführungen 20 wird durch eine Schiene gebildet, wobei entlang jeder dieser Schienen jeweils zwei erste Wägen 28 verfahrbar sind (siehe auch 3), auf denen die Portalbrücke 18 mit Hilfe von Schauben 26 (siehe 3) montiert ist, so dass die Portalbrücke 18 mittels der vier ersten Wägen 28 verfahrbar auf den beiden ersten Linearführungen 20 gelagert ist. Um Maßungenauigkeiten der Portalbrücke 18 auszugleichen, kann auch hier jeweils eine aushärtbare Ausgleichmasse zwischen den erste Wägen 28 und den entsprechenden Aufstandsflächen der Portalbrücke 18 vorgesehenen werden. Dadurch, dass die beiden ersten Linearführungen 20 beabstandet zueinander angeordnet sind und die Portabrücke 18 mittels der vier ersten Wägen 28 verfahrbar auf den beiden ersten Linearführungen 20 gelagert ist, ist die so gebildete Führung verhältnismäßig steif, so dass die beiden ersten Linearführungen 20 relativ schmal ausgeführt werden können, ohne dass dies zu Lasten der Steifigkeit der Führung geht.
Angetrieben bzw. verfahren wird die Portalbrücke 18 mittels eines einzigen Antriebsmotors 14, der sich in dem Bereich befindet, der sich unmittelbar zwischen den beiden ersten Linearführungen 20 erstreckt. Durch den ersten Antriebsmotor 14 werden zwei erste Treibriemen 46 angetrieben, wozu der erste Antriebsmotor 14 eine durchgehende Motorwelle mit zwei Wellenenden umfasst, von denen jedes einen der beiden Treibriemen 46 antreibt (siehe auch 3). Die Treibriemen 46 sind dabei mit einer Traverse 50 gekoppelt, die die beiden Stützen 36 der Portalbrücke 18 miteinander verbindet. Dadurch, dass beide Stützen 26 der Portalbrücke 18 somit stets denselben Vorschub aufgrund des Antriebs durch den einzigen Antriebsmotor 14 erfahren, kann die Portalbrücke 18 bzw. können die Wägen 28, auf denen die Portalbrücke 18 aufsteht, nicht verkanten.
Wie bereits erwähnt ist auch die Portalbrücke 18 vorzugsweise in Hohlkastenbauweise ausgeführt, wobei der Innenraum der Portalbrücke 18 durch eine Anzahl von Versteifungsrippen 52 (siehe 5) in mehrere Zellen unterteilt sein kann, von denen zumindest eine mit einem Polyurethanschaum oder einem anderen schwingungsabsorbierenden Material gefüllt sein kann.
Wie insbesondere aus der Zusammenschau der 2 und 5 hervorgeht, weist die Portalbrücke 18 einen Balkenabschnitt 34 auf, der sich zwischen den beiden Stützen 36 erstreckt und somit den Abstand zwischen den beiden ersten Linearführungen 20 überspannt. Der Balkenabschnitt 34 befindet sich dabei in Richtung der beiden ersten Linearführungen 20 in Draufsicht betrachtet versetzt zu jenen Stellen, an denen die Portalbrücke 18 mit ihren Stützen 36 auf den beiden ersten Linearführungen aufsteht. Hierzu ist am Kopfende einer jeden Stütze 36 der Portalbrücke 18 einstückig eine Auskragung bzw. ein Kragarm 38 ausgebildet, der sich in Draufsicht betrachtet in Richtung der jeweiligen ersten Linearführung 20 erstreckt. An diesen Auskragungen 38 schließt sich einstückig damit ausgebildet der Balkenabschnitt 34 der Portalbrücke 18 an, so dass dieser in Drauf- oder Seitenansicht betrachtet einen Überhang in Bezug auf die Fußpunkte der Stützen 36 der Portalbrücke 18 bildet. Somit kann der Dosierroboter 10 mit seiner Dosiereinheit jede gewünschte Stelle in seinem Arbeitsraum 15 anfahren, obwohl sich die ersten Linearführungen 20 nicht in den Arbeitsraum 15 hinein erstrecken.
Wie der 2 ferner entnommen werden kann, trägt die Portalbrücke 18 einen zweiten Antriebsmotor 16, mittels dessen ein zweiter Wagen 30, der die dritte Linearführung 24 trägt, entlang der zweiten Linearführung 22 verfahren werden kann. Der dritte zweite Wagen 30 ist länger als jeder der ersten Wägen 28 und auch die zweite Linearführung 22 ist breiter als jede der beiden ersten Linearführungen 20, so dass auch hier die erforderliche Steifigkeit gegeben ist. Ferner weist der Dosierroboter 10 einen dritten Antriebsmotor 48 auf (siehe 6), mittels dessen der dritte Wagen 32 entlang der dritten Linearführung 24 verfahren werden kann. Da der Antrieb des zweiten Wagens 30 dem Antrieb des dritten Wagens 32 gleicht, beschränken sich die nachfolgenden Ausführungen auf den Antrieb des dritten Wagens 32. Wie die ersten Wägen 28 wird auch der dritte Wagen 32 von dem dritten Antriebsmotor 44 mittels eines (dritten) Treibriemens 48 angetrieben, wobei auf der Motorwelle dieses Antriebsmotors 44 eine Antriebsrolle 54 montiert sein kann, die mit einem Material 56 beschichtet ist, das einen höheren Reibkoeffizienten als der dritte Treibriemen 48 aufweist, um so die Traktion des Treibriemens 48 zu verbessern. Der zweite Treibriemen, der von dem zweiten Antriebsmotor 42 angetrieben wird, ist in den Figuren nicht erkennbar, da er sich unter einer Abdeckung 47 an der Portalbrücke 18 erstreckt. Der dritte Antriebsmotor 44 kann erfindungsgemäß eine nicht dargestellte Bremseinrichtung wie beispielsweise eine Feder-Magnet-Bremse umfassen, die den Antriebsmotor 44 im stromlosen Zustand blockiert.
Die Antriebsrolle 54 mit einem speziellen Reibmaterial zu beschichten, erweist sich dabei als vorteilhaft, da der dritte Treibriemen 48, wie auch alle anderen Treibriemen des Dosierroboters 10, aus Stahl gefertigt sein kann und somit eine vergleichsweise geringe Griffigkeit aufweist. Die Treibriemen aus Stahl zu fertigen, erweist sich jedoch dahingehend als vorteilhaft, da auch die Portalbrücke 18, die Basis 12, die Traverse 50 sowie die Linearführungen 20, 22, 24 aus Stahl gefertigt sein können, da Stahl im Unterschied zu Aluminiumguss, woraus kartesische Roboter üblicherweise gefertigt sind, einen verhältnismäßig geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten im Bereich von etwa 12 bis 17 × 10^-6 1/K besitzt. Somit unterliegt der Dosierroboter aufgrund der Tatsache, dass insbesondere die Portalbrücke 18 und die Basis 12 aus Stahlblech gefertigt sind, nur geringen Wärmedehnungen, so dass die Präzision des Dosierroboters 10 auch bei größeren Temperaturschwankungen nicht leidet. Die Portalbrücke 18, die Basis 12 und die Treibriemen 46, 48 können jedoch auch beispielsweise aus Edelstahl oder einem anderen wärmedehnungsarmem Material gefertigt werden, solange für all diese Komponenten das gleiche Material oder Materialien mit ähnlichem Wärmedehnungskoeffizienten zum Einsatz kommen, so dass es bei Temperaturschwankungen nicht zu unerwünschten Spannungs- und Zwängungseffekten zwischen den einzelnen Komponenten des Dosierroboters 10 kommt.
Wie der 6 ferner entnommen werden kann, sind entlang der dritten Linearführung 24 mehrere Lichtschranken 60 vorgesehen, welche gleichmäßig beabstandet zueinander angeordnet sind. Diese Lichtschranken 60 werden dabei durch eine Schaltfahne 62 unterbrochen bzw. freigegeben, welche an dem dritten Wagen 32 angebracht ist, der die Dosiereinheit des Roboters 10 trägt. Die Schaltfahne 62 weist hierbei eine Breite 63 auf, die der Hälfte des Abstands zwischen zwei benachbarten Lichtschranken 62 entspricht. Hierdurch lässt sich die effektive Anzahl der von den Lichtschranken 60 zur Verfügung gestellten Messpunkten um den Faktor 2 erhöhen, da sowohl das Unterbrechen als auch das Freigeben der jeweiligen Lichtschranke 60 als Signalimpuls genutzt werden kann. Um die Genauigkeit der Messpunkte der Lichtschranken 60 zu erhöhen, können die Lichtschranken 60 ferner eine kleine Apertur aufweisen.
Insgesamt ist der erfindungsgemäße Dosierroboter 10 so aufgebaut, dass die Massenträgheit seiner beweglichen Komponenten von unten nach oben abnimmt, so dass der zweite Antriebsmotor 42 zum Verfahren des zweiten Wagens 30 entlang der zweiten Linearführung 22 schwächer als der erste Antriebsmotor 40 und der dritte Antriebsmotor 44 zum Verfahren des dritten Wagens 32 entlang der dritten Linearführung 44 wiederum schwächer als der zweite Antriebsmotor 42 ausgeführt werden an.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Dosierroboters 10 mit seinem Arbeitsraum 15, der sich in Fortsetzung der beiden ersten Linearführungen 20 sowie dazwischen erstreckt, kann der Dosierroboter 10 gemäß 7 sowohl als Table-Top-Roboter als auch als Inline-Roboter genutzt werden. So zeigt die linke Abbildung der 7 eine Ausführungsform als Table-Top-Roboter, bei der die Ausnehmung 16 in der Basis 12 durch eine als Tisch dienende Arbeitsfläche 14 überdeckt wird. Die mittlere Abbildung der 7 zeigt hingegen die Anwendung des Roboters 10 als Inline-Roboter, wobei die Arbeitsfläche 14 entnommen wurde, so dass durch die Ausnehmung 16 in der Basis 12 ein hier nicht dargestelltes Förderband hindurchgeführt werden kann. Auch in der ganz rechten Darstellung der 7 wird der Dosierroboter 10 als Inline-Roboter genutzt, indem er die letzte Maschine an einer Transferstraße bildet.
Gemäß 8 ist der erfindungsgemäße Dosierroboter 10 mit einem Lichtzaun 74 versehen, durch den ein Bediener vor der Bewegung des Roboters 10 geschützt wird, indem die Bewegung des Roboters 10 gestoppt wird, wenn eine Lichtschranke des Lichtzauns 74 unterbrochen wird. Durch den Lichtzaun 74 kann der Arbeitsraum 15 des Roboters 10 ferner in zwei voneinander getrennte Bereiche geteilt werden (nicht dargestellt), so dass der Roboter 10 zum Beispiel in der durch den Lichtzaun 74 geschützten Hälfte ein Werkstück bearbeiten kann, während der Bediener in der anderen Hälfte ein neues Werkstück in den Arbeitsraum 15 einbringt.
Um den Werkzeugwechsel, also den Austausch einer Dosiereinheit 102 durch eine andere Dosiereinheit 102, bei dem erfindungsgemäßen Dosierroboter 10 zu beschleunigen, weist der dritte Wagen 32, der entlang der dritten Linearführung 24 verfahrbar ist, eine als Werkzeugwechsler dienende Adaptereinheit 64 mit einem Hebel- bzw. Greifmechanismus 68 auf (siehe 13 und14), der durch einen Pneumatikzylinder 66 an dem dritten Wagen 32 betätigt werden kann. Durch die Betätigung des Pneumatikzylinders 66 wird der Greifmechanismus 68 um einen Schwenkbolzen 69 verschwenkt, wodurch eine Adapterplatte 103 einer Dosiereinheit 102 an dem dritten Wagen 24 gesichert werden kann, indem das obere Ende 130 der Adapterplatte 103 durch einen Nasenabschnitt 70 des Greifmechanismus 68 gegen den dritten Wagen 32 gedrückt wird. Hierzu weist das obere Ende 130 der Adapterplatte 103 insbesondere eine satteldachartige Kontur 109 auf, wobei der Nasenabschnitt 70 auf der dem dritten Wagen 32 abgewandten schrägen Fläche 108 der satteldachartigen Kontur 109 aufreitet und an dieser entlang gleitet, wenn der Pneumatikzylinder 66 zur Sicherung einer Dosiereinheit 102 über ihre Adapterplatte 103 an dem dritten Wagen 32 ausgefahren wird. Das untere Ende 131 der Adapterplatte 103 wird hingegen von einer Aufnahmenut 71 an dem dritten Wagen 32 aufgenommen, so dass die Adapterplatte 103 und damit die Dosiereinheit 102 formschlüssig an dem dritten Wagen 32 gesichert ist, wenn der Kolben des Pneumatikzylinders 66 ausgefahren ist. Wird der Kolben des Pneumatikzylinders 66 hingegen eingefahren, so wird der Greifmechanismus 68 im Gegenuhrzeigersinn um den Schwenkbolzen 69 verschwenkt. Hierbei reitet der Greifmechanismus 68 mit einer Druckfläche 73 auf der dem dritten Wagen 32 zugewandten schrägen Fläche 107 der satteldachartigen Kontur 109 auf und drückt diese von dem dritten Wagen 32 weg, wodurch das obere Ende 130 der Adapterplatte 103 freigegeben wird, was zur Folge hat, dass die Dosiereinheit 102 gesichert in der Aufnahmenut 71 im Uhrzeigersinn von dem dritten Wagen 32 wegkippen kann.
Wie der 13 und insbesondere dem in der 15 dargestellten Detail „Z“ der 13 entnommen werden kann, weist die als Werkzeugwechsler dienende Adaptereinheit 64 eine elektrische und eine pneumatische Anschlussschnittstelle 72 auf, die mit einer Gegenanschlussschnittstelle 128 an der Adapterplatte 103 der Dosiereinheit 102 gekoppelt werden kann, um so die Dosiereinheit 102 mit elektrischer Energie und Druckluft oder Vakuum sowie Steuersignalen zu versorgen. Die Koppelung der Anschlussschnittstelle 72 mit der Gegenanschlussschnittstelle 128 der Adapterplatte 103 erfolgt dabei automatisch, wenn die Adapterplatte 103 mit Hilfe des Werkzeugwechslers bzw. des Greifmechanismus 68 an dem dritten Wagen 32 gesichert wird, so dass keine zusätzlichen Schritte erforderlich werden, um andernfalls erforderliche Steck- oder Koppelverbindungen zwischen dem Roboter 10 und der Dosiereinheit 102 zu schließen.
Im Folgenden wird nun unter Bezugnahme auf die 9 bis 12 der erfindungsgemäße Werkzeughalter 100 beschrieben, welcher zur Aufnahme und Bereitstellung von Dosiereinheiten 102 dient, die von dem Dosierroboter 10 gerade nicht verwendet werden. Die in dem Werkzeughalter 100 auf diese Weise geparkten Dosiereinheiten 102 können in dem Werkzeughalter 100 neu befüllt oder mit neuen Medienkartuschen 110 bestückt werden und von dem Werkzeughalter 100 zur späteren Verwendung durch den Dosierroboter 10 bevorratet werden.
Der Werkzeughalter 100 weist für jede von ihm aufzunehmende Dosiereinheit 102 eine gegabelte Stütze 126 mit zwei senkrecht zur Zeichenebene zueinander versetzen Zinken 127 sowie einen rechtwinklig davon abstehenden Kragarm 122 auf, siehe beispielsweise 9. Die gegabelte Stütze 126 bildet hierbei vier halbkreis- bzw. U-förmige Ausnehmungen 132 zur Aufnahme von vier Zapfen 138 aus, von denen je zwei seitlich von der Adapterplatte 103 einer jeden Dosiereinheit 102 abstehen. Die U-förmigen Ausnehmungen 132 sind dabei senkrecht zueinander orientiert, so dass eine Dosiereinheit 102 mittels ihrer Zapfen 138 in die Ausnehmungen 132 des Werkzeughalters 100 eingehängt werden kann.
Der Werkzeughalter 100 kann somit mehrere Dosiereinheiten 102 zur Verwendung durch den erfindungsgemäßen Dosierroboter 10 zur Verfügung stellen, wozu sich der Werkzeughalter 100 in der 1 beispielsweise unmittelbar vor der Basis 12 des Dosierroboters befinden kann, so dass dieser aus dem Werkzeughalter 100 mittels seines Werkzeugwechslers 64 Dosiereinheiten 102 entnehmen und in den Werkzeughalter 100 wieder zurück stellen kann. Hierzu wird die Portalbrücke 18 entlang der ersten Linearführung 20 bis unmittelbar an die Arbeitsfläche 14 verfahren, so dass der Greifmechanismus 68 des Werkzeugwechslers 64 auf die von dem Werkzeughalter 100 zur Verfügung gestellten Dosiereinheiten 102, insbesondere deren Adapterplatten 103, zugreifen kann. Um eine Dosiereinheit 102 aus dem Werkzeugwechsler 100 zu entnehmen, wird der dritte Wagen 32 zunächst ein Stück nach oben verfahren, bis das untere Ende 131 der Adapterplatte 103 von der Aufnahmenut 71 des dritten Wagens 32 aufgenommen wird. Anschließend wird der Kolben des Pneumatikzylinders 66 des Werkzeugwechslers 64 ausgefahren, was zur Folge hat, dass der Nasenabschnitt 70 des Greifmechanismus 68 auf der schrägen Fläche 108 am oberen Ende der Adapterplatte 103 aufreitet, was bei fortschreitender Betätigung des Pneumatikzylinders 66 zur Folge hat, dass die Dosiereinheit 102 um das von der Aufnahmenut 71 aufgenommene untere Ende 131 der Adapterplatte 103 nach links verschwenkt und somit an den dritten Wagen 32 des Dosierroboters 10 herangezogen wird. Hierbei wird gleichzeitig die Gegenanschlussstelle 128 der Dosiereinheit 102 mit der Anschlussschnittstelle 72 des Werkzeugwechslers 64 gekoppelt, so dass hierfür keine separaten Arbeitsschritte anfallen. Soll die so aufgenommene Dosiereinheit 102 gegen eine andere Dosiereinheit 102 mit beispielsweise einem anderen Medium oder einem anderen Dosierventil 104 ausgetauscht werden, so kann der Dosierroboter 100 die zuvor aus dem Werkzeughalter 100 entnommene Dosiereinheit 102 wieder in denselben zurückstellen und anschließend eine andere Dosiereinheit 102 aus dem Werkzeughalter 100 entnehmen.
Zwar weisen die von dem Werkzeughalter 100 bereitgestellten Dosiereinheiten 102 normally closed Dosierventile 104 auf, deren Austrittsdüse 114 im nicht betätigten Zustand durch eine Ventilkugel 116 verschlossen ist, so dass aus der jeweiligen Medienkartusche 110 über den Medienkanal 102 kein Medium in die Austrittsdüse 114 des Dosierventils 104 gelangen kann. Sollten sich jedoch etwaige Medienreste im Bereich der Ventilkugel 116 oder der Austrittsdüse 114 ansammeln, kann nicht ausgeschlossen werden, dass weiteres Medium von dem Dosierventil 104 abgegeben wird.
Um dies zu verhindern, weist der Werkzeughalter 100 für jede von ihm aufgenommene Dosiereinheit 102 ein Abdichtelement 106 auf, das das Dosierventil 104 der jeweiligen Dosiereinheit 102 abdichtet. Das Abdichtelement 106 ist dabei ortsfest an dem Werkzeughalter 100 vorgesehen, was bedeutet, dass das Abdichtelement 106 automatisch von dem jeweiligen Dosierventil 104 entfernt wird, wenn die Dosiereinheit 102 aus dem Werkzeughalter 100 entnommen wird.
Gemäß der in der 10 dargestellten Ausführungsform kann es sich bei dem Abdichtelement 106 beispielsweise um eine ringförmige Lippendichtung 118 handeln, die ihrerseits von einem Becher 124 aufgenommen wird, der von dem Kragarm 122 aufgenommen wird. Die ringförmige Lippendichtung 118 ist hierbei in eine am oberen Rand des Bechers 124 ausgebildete Ringnut eingepasst und kann somit bei Bedarf durch Aushebeln leicht ausgetauscht werden.
Bei der in den 11 und 12 dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei dem Abdichtelement 106 um einen Klebestreifen 120, der über die Austrittsdüse 114 des Dosierventils 104 geklebt ist. Vorzugsweise ist der Klebestreifen 120 hierbei nur in jenem Bereich klebend, mit dem er zur Abdichtung des Dosierventils 104 an dessen Austrittsdüse 108 geklebt ist. Das gegenüberliegende Ende des Klebestreifens 120 ist hingegen mittels einer durch eine Feder 136 vorgespannten Klemme 134 gegen das freie Ende des Kragarms 122 des Werkzeughalters 100 geklemmt und ist somit lösbar an dem Werkzeughalter 100 gesichert. Wird eine Dosiereinheit 102 aus dem Werkzeughalter 100 entnommen, so wird automatisch der Klebestreifen 120 von der Austrittsdüse 114 abgezogen. Wird die Klemme 134 gelöst, kann anschließend der Klebestreifen 120 durch einen neuen Klebestreifen 120 ersetzt werden, um damit die Austrittsdüse 104 einer anderen Dosiereinheit 102 abzudichten.
Bei der Ausführungsform gemäß den 9 und 10, bei der das Abdichtelement 106 durch eine ringförmige Lippendichtung 118 gebildet wird, kann zusätzlich eine nicht dargestellte Absaugvorrichtung in den Werkzeughalter 100 integriert sein, mit der sich ein Unterdruck im Innenraum des Bechers 124 erzeugen lässt. Durch diese Absaugvorrichtung können somit etwaige Medienreste aus der Austrittsdüse 114 entfernt werden, so dass keine zusätzlichen Arbeitsschritte erforderlich werden, um derartige Medienreste händisch zu entfernen.
Bezugszeichenliste

10: Dosierroboter
12: Basis
14: Arbeitsfläche
15: Arbeitsraum
16: Ausnehmung für 14
17: Schubfach
18: Portalbrücke
20: erste Linearführung
22: zweite Linearführung
24: dritte Linearführung
26: Schrauben
28: erster Wagen
30: zweiter Wagen
32: dritter Wagen
34: Balkenabschnitt von 18
36: Stützen von 18
38: Kragarm bzw. Auskragung
40: erster Antriebsmotor
42: zweiter Antriebsmotor
44: dritter Antriebsmotor
46: erster Treibriemen
47: Abdeckung
48: dritter Treibriemen
50: Traverse
52: Versteifungsrippen
54: Antriebsrolle
56: Reibbeschichtung
60: Lichtschranke
62: Schaltfahne
63: Breite von 62
64: Werkzeugwechsler bzw. Adaptereinheit
66: Pneumatikzylinder
68: Greif- bzw. Hebelmechanismus
69: Schwenkbolzen
70: Nasenabschnitt
71: Aufnahmenut
72: Anschlussschnittstelle (elektrisch/pneumatisch)
73: Druckfläche
74: Lichtzaun
100: Werkzeughalter
102: Dosiereinheit
103: Adapterplatte
104: Dosierventil
106: Abdichtelement
107: schräge Fläche
108: schräge Fläche
109: satteldachartige Kontur
110: Kartusche
112: Medienkanal
114: Austrittsdüse
116: Ventilkugel
118: Lippendichtung
120: Klebestreifen
122: Kragarm
124: Becher
126: gegabelte Stütze
127: Zinken
128: Gegenanschlussschnittstelle
130: oberes Ende von 103
131: unteres Ende von 103
132: Ausnehmungen
134: Klemme
136: Feder
138: Zapfen

Claims

Dosierroboter (10) zur Abgabe flüssiger oder pastöser Medien mit drei senkrecht zueinander orientierten Bewegungsfreiheitsgraden, umfassend: - eine Basis (12) mit zwei parallel zueinander beabstandeten ersten Linearführungen (20); - eine Portalbrücke (18), die auf den beiden ersten Linearführungen (20) verfahrbar gelagert ist und die eine senkrecht zu den beiden ersten Linearführungen (20) orientierte zweite Linearführung (22) aufweist; und - eine dritte Linearführung (24) zur beweglichen Führung eines Wagens (32) zur Aufnahme einer Dosiereinheit (102), die senkrecht zu den ersten Linearführungen (20) und der zweiten Linearführung (22) orientiert und entlang der zweiten Linearführung (22) verfahrbar ist; wobei sich ein Arbeitsraum (15) des Dosierroboters (10) in einem Bereich erstreckt, der sich in Längsrichtung der beiden ersten Linearführungen (20) in Fortsetzung des Bereichs befindet, der sich unmittelbar zwischen den beiden ersten Linearführungen (20) erstreckt.
Dosierroboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Portalbrücke (18) zwei auf den beiden ersten Linearführungen (20) verfahrbar gelagerte Stützen (36) und einen den Abstand zwischen den beiden ersten Linearführungen (20) überspannenden Balkenabschnitt (34) aufweist, der sich in Richtung der ersten Linearführungen (20) versetzt zu den Stellen befindet, an denen die Portalbrücke (18) mit ihren Stützen (36) auf den beiden ersten Linearführungen (20) verfahrbar gelagert ist.
Dosierroboter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Portalbrücke (18) und/oder die Basis (12) in Hohlkastenbauweise ausgeführt sind/ist, und zwar vorzugsweise aus Stahlblech mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa 11 bis 18 * 10^-61/K, insbesondere im Bereich von etwa 12 bis 17* 10^-61/K.
Dosierroboter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum der in Hohlkastenbauweise ausgeführten Portalbrücke (18) durch Versteifungsrippen (52) im mehre Zellen unterteilt ist, von denen zumindest eine mit einem (Polyurethan)-Schaum oder einem anderen schwingungsabsorbierendem Material gefüllt ist.
Dosierroboter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum der in Hohlkastenbauweise ausgeführten Basis (12) zumindest teilweise mit Beton gefüllt ist.
Dosierroboter nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser einen einzigen Antriebsmotor (40) zum Verfahren der Portalbrücke (18) umfasst, dessen Motorwelle mit beiden Stützen (36) der Portalbrücke (18) antriebswirksam mit verbunden ist.
Dosierroboter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der eine einzige Antriebsmotor (40) zum Verfahren der Portalbrücke (18) in dem Bereich befindet, der sich unmittelbar zwischen den beiden ersten Linearführungen (20) erstreckt und der eine durchgehende Motorwelle mit zwei Wellenenden umfasst, von denen jedes einen von zwei Treibriemen (46) antreibt, die jeweils mit einer die Stützen (36) der Portalbrücke (18) verbindenden Traverse (50) gekoppelt und die vorzugsweise aus Stahl gefertigt sind.
Dosierroboter nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser einen Antriebsmotor (44) zum Verfahren des Wagens (32) entlang der dritten Linearführung (24) umfasst, wozu dieser Antriebsmotor (44) mit dem Wagen (32) über einen vorzugsweise aus Stahl gefertigten Treibriemen (48) antriebswirksam verbunden ist, wobei insbesondere der Antriebsmotor (44) eine auf seiner Motorwelle montierte Antriebsrolle (54) aufweist, die den Treibriemen (48) antreibt und die mit einem Material (56) beschichtet ist, das einen Reibkoeffizienten zum Treibriemen (48) bewirkt, der höher ist, als der Reibkoeffizient von Stahl auf Stahl.
Dosierroboter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (44) zum Verfahren des Wagens (32) entlang der dritten Linearführung (24) eine Bremseinrichtung umfasst, die den Antriebsmotor (44) im stromlosen Zustand blockiert.
Dosierroboter nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der ersten, der zweiten und/oder der dritten Linearführung (20, 22, 24) mehrere gleichmäßig zueinander beabstandete Lichtschranken (60) vorgesehen sind, wobei die entlang der jeweiligen Linearführung (20, 22, 24) verfahrbare Einheit in Form der Portalbrücke (18), der dritten Linearführung (24) und/oder des Wagens (32) zur Aufnahme einer Dosiereinheit eine die Lichtschranken (60) unterbrechende Schaltfahne (62) mit einer Breite (63) aufweist, die der Hälfte des Abstands zwischen zwei benachbarten Lichtschranken (60) entspricht.
Dosierroboter nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zumindest einem Führungselement aus der Gruppe von Führungselement, die aus der ersten Linearführung (20), der zweiten Linearführung (22), der dritten Linearführung (24) und zumindest einem Wagen, der durch eine der Linearführungen (20, 22, 24) beweglich geführt ist, und einer in Hohlkastenbauweise ausgeführten Konstruktionen (12, 18) des Dosierroboters (10), an der das zumindest eine Führungselement befestigt ist, zum Ausgleich von Maßabweichungen der jeweiligen in Hohlkastenbauweise ausgeführten Konstruktion (12, 18) eine aushärtbare Ausgleichsmasse vorgesehen ist.
Dosierroboter nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser einen entlang der dritten Linearführung (24) verfahrbaren Wagen (32) umfasst, der zur Aufnahme einer Dosiereinheit (102) eine Adaptereinheit (64) mit einem vorzugsweise pneumatisch betätigbaren Greifmechanismus (68) aufweist, der ausgebildet ist, um einen Adapter (103) der Dosiereinheit (102) formschlüssig an dem entlang der dritten Linearführung (24) verfahrbaren Wagen (32) zu sichern.
Dosierroboter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaptereinheit (64) über eine elektrische und/oder pneumatische Anschlussschnittstelle (72) verfügt, die ausgebildet ist, um mit einer Gegenanschlussschnittstelle (128) des Adapters (103) der Dosiereinheit (102) zur Versorgung derselben mit elektrischer Energie und/oder Druckluft oder Vakuum sowie zum Datenaustausch mit der Dosiereinheit (102) infolge der Sicherung des Adapter (103) der Dosiereinheit (102) an dem entlang der dritten Linearführung (24) verfahrbaren Wagen (32) zu koppeln.
Werkzeughalter (100) mit mehreren Aufnahmen zur Bereitstellung zumindest einer Dosiereinheit (102) mit einem Dosierventil (104) zur Abgabe eines pastösen oder flüssigen Mediums, vorzugweise für einen Dosierroboter (10) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei vorzugsweise der Werkzeughalter (100) für jede von ihm aufgenommene Dosiereinheit (102) ein Abdichtelement (106) aufweist, das das Dosierventil (104) der jeweiligen Dosiereinheit (102) abdichtet.
Werkzeughalter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Abdichtelement (106) ortsfest an dem Werkzeughalter (100) vorgesehen ist und die zumindest eine Dosiereinheit (102) entnehmbar von dem Werkzeughalter aufgenommen wird.
Werkzeughalter nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdichtelement (106) eine ringförmige Lippendichtung (118) umfasst, die eine Austrittsdüse (114) des Dosierventils (102) abdichtend umgibt; oder dass das Abdichtelement (106) einen Klebestreifen (120) umfasst, von dem ein Abschnitt über eine Austrittsdüse (114) des Dosierventils (102) geklebt ist und von dem ein anderer Abschnitt lösbar an dem Werkzeughalter (100) gesichert ist.
Werkzeughalter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Absaugvorrichtung umfasst, die über die Lippendichtung (118) mit der Austrittsdüse (114) des Dosierventils (104) in abgedichteter Fluidverbindung steht.