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Die Erfindung betrifft einen Rotationsgreifer für Glasrohre.
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In der Analysemesstechnik, insbesondere im Bereich der Wasserwirtschaft, der Umweltanalytik, im industriellen Bereich, z.B. in der Lebensmitteltechnik, der Biotechnologie und der Pharmazie, sowie für verschiedenste Laboranwendungen sind Messgrößen wie der pH-Wert, die Leitfähigkeit, oder auch die Konzentration von Analyten, wie beispielsweise Ionen oder gelösten Gasen in einem gasförmigen oder flüssigen Messmedium von großer Bedeutung. Diese Messgrößen können beispielsweise mittels elektrochemischer Sensoren erfasst und/oder überwacht werden, wie zum Beispiel optische, potentiometrische, amperometrische, voltammetrische oder coulometrische Sensoren, oder auch Leitfähigkeitssensoren.
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Manche elektrochemische Sensoren weisen eine Glasbaugruppe auf, welche bei deren Herstellung mittels einer Hitzequelle bearbeitet wird, um die Glasbaugruppe in eine vorbestimmte Form zu bringen. Für die Glasbearbeitung sind Erwärmungsphasen sowie Zieh- und Blasphasen notwendig. Die Glasbaugruppe umfasst für gewöhnlich ein Glasrohr, welches bei der Bearbeitung einer Flamme ausgesetzt wird, gleichzeitig rotiert und im Inneren mit Luft beaufschlagt wird. Das Einbringen von Blasluft dient dabei zum Verrunden von inneren Glaskonturen sowie zum prozessbedingten Aufblasen auf gewünschte Außendurchmesser des Glasrohrs.
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Das Formen der Glasbaugruppe wird üblicherweise durch geschulte Fachkräfte mit besonderer händischer Fertigkeit manuell durchgeführt. Durch den steigenden Bedarf an elektrochemischen Sensoren auf der einen Seite und den Fachkräftemangel mit derartigen händischen Fertigkeiten auf der anderen Seite, besteht die Notwendigkeit Glasbaugruppen für elektrochemische Sensoren automatisiert zu formen.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche ein automatisiertes Formen einer Glasbaugruppe ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Rotationsgreifer für Glasrohre gemäß Anspruch 1.
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Der erfindungsgemäße Rotationsgreifer umfasst:
- - ein Gehäuse,
- - einen Innenkörper, welcher relativ zum Gehäuse um eine Achse drehbar gelagert ist,
- - einen Antrieb, welcher mit dem Innenkörper kraftschlüssig verbunden ist.
Der Innenkörper weist einen Greifer, einen ersten Druckluftanschluss, eine Dichtvorrichtung und einen sich entlang der Achse erstreckenden Hohlraum auf.
Der Hohlraum weist einen Innendurchmesser auf und umfasst eine Öffnung, um ein Glasrohr zumindest teilweise im Hohlraum anzuordnen.
Der Greifer ist dazu geeignet, das Glasrohr zu halten.
Der erste Druckluftanschluss ist dazu geeignet, den Hohlraum mit einem Gas zu beaufschlagen.
Die Dichtvorrichtung ist im Hohlraum angeordnet, und ist dazu geeignet, den Innendurchmesser des Hohlraums zu reduzieren.
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Anhand des erfindungsgemäßen Rotationsgreifer wird ermöglicht, ein Glasrohr in Rotation zu bringen und gleichzeitig Druckluft in das Glasrohr einzublasen. Somit kann das Glasrohr mithilfe einer Hitzequelle in eine vorbestimmte Form gebracht werden. Die Erfindung schafft die Voraussetzung Glasrohre ähnlich der Handhabung eines Glasbläsers zu bearbeiten. Der Rotationsgreifer dichtet mittels der Dichtvorrichtung gegenüber dem Glasrohr ab und schafft die Möglichkeit Blasluft in das Glasrohrinnere einzuleiten. Der Rotationsgreifer kann zudem an einen Roboterarm montiert werden und ermöglicht die mehrdimensionale Glasbearbeitung mithilfe eines Gasbrenners und/oder diversen Werkzeugen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Dichtvorrichtung einen Wellendichtring oder einen aufblasbaren Dichtring.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Zentrierhülse zwischen der Öffnung des Hohlraums und der Dichtvorrichtung angeordnet.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Gehäuse einen Griff für einen Roboterarm auf. Der Griff weist einen zweiten Druckluftanschluss auf. Der erste Druckluftanschluss ist mit dem zweiten Druckluftanschluss verbunden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Dichtvorrichtung über einen Druckminderer fluidtechnisch mit dem ersten Druckluftanschluss verbunden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Gehäuse mehrere Aufnahmepunkte auf.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Dichtvorrichtung einen aufblasbaren Dichtring, einen Innenring sowie einen Außenring. Der aufblasbare Dichtring ist dazu geeignet, im Innenring angeordnet zu werden und der Innenring ist dazu geeignet, im Außenring angeordnet zu werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Innenring ein erstes Dichtelement zum Abdichten mit dem Außenring auf und der Außenring weist ein zweites Dichtelement zum Abdichten mit dem Innenkörper auf.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- - 1: eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Rotationsgreifers,
- - 2: eine Schnittdarstellung des in 1 gezeigten Rotationsgreifers,
- - 3: eine Schnittdarstellung eines Innenkörpers des Rotationsgreifers,
- - 4: eine Detailansicht eines Ausschnitts des Innenkörpers aus 3,
- - 5: eine Ausführungsform eines Dichtrings,
- - 6: eine Ausführungsform einer Dichtvorrichtung.
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1 zeigt einen erfindungsgemäßen Rotationsgreifer 1 mit einem im Rotationsgreifer 1 aufgenommenen Glasrohr 2. Der Rotationsgreifer 1 umfasst ein Gehäuse 10, einen vom Gehäuse 10 umgebenen Innenkörper 20 und einen Antrieb 40.
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Das Glasrohr 2 ist im dargestellten Beispiel ein Glaskörper für einen pH-Sensor. Das Glasrohr 2 steht vorzugsweise teilweise aus dem Rotationsgreifer 1 heraus, so dass zumindest ein zu bearbeitendes Ende des Glasrohrs 2 einfach einer Hitzequelle, zum Beispiel einer Flamme, ausgesetzt werden kann. Ein dem zu bearbeitenden Ende gegenüberliegendes Ende des Glasrohrs 2 ist im Innenkörper 20 angeordnet. Das zu bearbeitende Ende des Glasrohrs 2 ist verschlossen und das dem zu bearbeitenden Ende gegenüberliegende Ende des Glasrohrs 2 ist offen (vergleiche 1 und 2).
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Der Antrieb 40 ist kraftschlüssig mit dem Innenkörper 20 verbunden, um den Innenkörper 20 relativ zum Gehäuse 10 in Rotation zu versetzen. Der Antrieb 40 kann über einen Riemen mit dem Innenkörper 20 verbunden sein (siehe 2). Der Antrieb 40 ist beispielsweise außen an dem Gehäuse 10 befestigt. Der Antrieb 40 ist zum Beispiel ein Elektromotor. Der Antrieb 40 kann aber auch im Gehäuse 10 angeordnet sein oder ein Teil des Innenkörpers 20 sein. Beispielsweise kann der Antrieb 40 ein Druckluftmotor sein.
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Wie in 2 ersichtlich, ist der Innenkörper 20 relativ zum Gehäuse 10 um eine Achse X drehbar gelagert. Der Innenkörper 20 weist einen Greifer 21, einen ersten Druckluftanschluss 22, eine Dichtvorrichtung 30 und einen sich entlang der Achse X erstreckenden Hohlraum 23 auf.
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Der Hohlraum 23 weist einen Innendurchmesser ID orthogonal zur Achse X sowie eine Öffnung 24 auf. Der Innendurchmesser ID ist derart gewählt, dass das zu bearbeitende Glasrohr 2 in dem Hohlraum 23 problemlos angeordnet werden kann. Der Innendurchmesser ID beträgt beispielsweise 15 mm. Das Glasrohr 2 kann durch die Öffnung 24 in den Hohlraum 23 eingeführt werden. Die Öffnung 24 ist vorzugsweise an einem axialen Ende des Hohlraums 23 angeordnet. Der Hohlraum 23 wird beispielsweise durch eine Hohlwelle gebildet.
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Der Greifer 21 ist beispielsweise in der Nähe der Öffnung 24 angeordnet und ist dazu geeignet, das Glasrohr 2 zu halten. Der in 2 gezeigte Greifer 21 ist ein Dreibackengreifer aus einem hitzebeständigen und glasschonenden Material. Beispielsweise ist der Greifer 21 aus Messing.
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Der erste Druckluftanschluss 22 ist dazu geeignet, den Hohlraum 23 mit einem Gas oder Gasgemisch, zum Beispiel Druckluft, zu beaufschlagen. In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der erste Druckluftanschluss 22 an einem Ende des Hohlraums 23 angeordnet.
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Die Dichtvorrichtung 30 ist im Hohlraum 23 angeordnet und ist dazu geeignet, den Innendurchmesser ID des Hohlraums 23 zu reduzieren. Somit ist es möglich, ein im Hohlraum 23 angeordnetes Glasrohr 2 von außen, also von der Innenfläche des Hohlraums 23 her, abzudichten und das Glasrohr 2 im Inneren mit Druckluft zu beaufschlagen.
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Die Dichtvorrichtung 30 umfasst vorzugsweise einen aufblasbaren Dichtring 31. In einer alternativen nicht dargestellten Ausführungsform kann der aufblasbare Dichtring 31 jedoch auch durch einen Wellendichtring ersetzt sein.
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3 und 4 zeigen den Innenkörper 20 in einer Einzeldarstellung. Eine Zentrierhülse 36 ist zwischen der Öffnung 24 des Hohlraums 23 und der Dichtvorrichtung 30 angeordnet. Die Zentrierhülse 36 umgibt die Achse X und ist vorzugsweise zwischen der Öffnung 24 und der Dichtvorrichtung 30 angeordnet. die Zentrierhülse 36 ist zumindest in Richtung der Öffnung 24 trichterförmig ausgebildet. Somit wird das Glasrohr 2 beim Einführen in den Hohlraum 23 zentriert, um einfach durch die Dichtvorrichtung 30 geschoben zu werden.
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4 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Dichtvorrichtung 30 und der Zentrierhülse 36. Der aufblasbare Dichtring 31 weist eine nach innen zum Glasrohr 2 gerichtete Aufblasrichtung auf und wird mit ca. 1 bar Druckluft aufgeblasen. Der aufblasbare Dichtring 31 ist mit dem ersten Druckluftanschluss 22 fluidtechnisch verbunden. Ein Druckminderer 25 ist vorzugsweise dem Dichtring 31 vorgeschaltet, um den Luftdruck zu begrenzen.
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Im aufgeblasenen Zustand ist der Innendurchmesser des Dichtrings 31 kleiner als der Innendurchmesser ID des Hohlraums 23. Wenn der Dichtring 31 nicht mit Luft beaufschlagt wird, zieht sich der Dichtring 31 zusammen, so dass der Innendurchmesser des Dichtrings 31 geweitet wird. Im unaufgeblasenen Zustand ist der Innendurchmesser des Dichtrings 31 größer oder gleich dem Innendurchmesser ID des Hohlraums 23. Der Dichtring 31 lässt sich also radial zur Achse X in seiner Größe verändern. Im unaufgeblasenen Zustand ist ein quasi kraftfreies Herausziehen und Einschieben des Glasrohrs 2 durch den Dichtring 31 möglich.
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5 zeigt eine Ausführungsform des aufblasbaren Dichtrings 31. 6 zeigt die verschiedenen Elemente der Dichtvorrichtung 30. Der aufblasbare Dichtring 31 ist in einem Innenring 32 platziert und der Innenring 32 ist in einem Außenring 33 platziert. Diese mehrteilige Anordnung der Dichtvorrichtung 30 hat den Vorteil, dass der aufblasbare Dichtring 31 einfach ausgewechselt werden kann. Der Innenring 32 weist ein erstes Dichtelement 34 auf, um den Innenring 32 mit dem Außenring 33 luftdicht abzudichten. Der Außenring 33 weist ein zweites Dichtelement 35 auf, um den Außenring 33 zum Hohlraum 23 abzudichten.
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Das Gehäuse 10 weist einen Griff 11 für einen Roboterarm auf. Somit kann der Rotationsgreifer 1 durch den Roboterarm in jeder beliebigen Position gehalten werden und an die Hitzequelle herangeführt werden. Der Griff 11 weist einen zweiten Druckluftanschluss 12 auf, welcher mit dem ersten Druckluftanschluss 22 fluidtechnisch verbunden ist. Der Griff 11 kann verschiedene, dem Fachmann bekannte Haltevorrichtungen oder Aufhängevorrichtungen aufweisen.
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Das Gehäuse 10 weist mehrere Aufnahmepunkte 13 auf, um den Rotationsgreifer 1 in einer Abstellvorrichtung positionsgenau zu platzieren. Somit wird ein Aufnehmen des Rotationsgreifer 1 durch den Roboterarm erleichtert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rotationsgreifer
- 2
- Glasrohr
- 10
- Gehäuse
- 11
- Griff
- 12
- zweiter Druckluftanschluss
- 13
- Aufnahmepunkt
- 20
- Innenkörper
- 21
- Greifer
- 22
- erster Druckluftanschluss
- 23
- Hohlraum
- 24
- Öffnung
- 25
- Druckminderer
- 30
- Dichtvorrichtung
- 31
- Dichtring 32 Innenring
- 33
- Außenring
- 34
- erstes Dichtelement
- 35
- zweites Dichtelement
- 36
- Zentrierhülse
- 40
- Antrieb
- X
- Achse
- ID
- Innendurchmesser
