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Die Erfindung betrifft eine Umsetzvorrichtung für Mikrosysteme,
insbesondere für
unter Reinraumbedingungen arbeitende Mikrosysteme, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Unter Reinraumbedingungen arbeitende
Mikrosysteme finden zunehmend Verwendung anstelle großflächiger und
mit sehr hohen Investitionskosten verbundener Reinräume. Der
in der Regel modulare Aufbau der Mikrosysteme bedingt neben der
Beschickung der einzelnen Arbeitsstationen auch die Notwendigkeit
des Umsetzens der jeweiligen Werkteile, meist plattenförmigen Elementen
in Form von planaren Substraten, Wafern, Bauteilträgern, Werkstücken, Werkstückträgern oder
dergleichen, mit Transport und/oder Zwischenlagerung zwischen nicht
unmittelbar modular verbundenen Arbeitszentren, und damit beispielsweise
den Einsatz von Transportwagen mit der Notwendigkeit des Umsetzens
der Werkteile vom Transportwagen zu Lagerstationen, zu Arbeitszentren
oder dergleichen.
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Diesbezüglich kann eine zeilenmäßige Zuordnung
von Arbeitszentren, Andockstationen für Transportwagen, Lagerstationen
oder dergleichen zweckmäßig sein,
da die zeilenmäßige Zuordnung die
Schaffung von Transportgassen erleichtert.
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Bezogen auf Arbeitssituationen, die
für Handhabungsgeräte in Form
so genannter Scara-Roboter sowohl eine Längsverfahrbarkeit wie auch
eine Höhenverstellbarkeit
bei quer zur Hubrichtung ausschwenkbaren Arbeitsarmen verlangen, wurde
mit der
DE 101 49 469
A bereits vorgeschlagen, einen längs einer linearen Führungsbahn
verfahrbaren, als Scherenhubtisch ausgebildeten Hubtisch vorzusehen,
der ein durch ein Handhabungsgerät
gebildetes Handhabungssystem aufweist.
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Durch die
US 2001/00 24 611 A1 ist
eine Umsetzvorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der
eine lineare Führungsbahn
mit verfahrbarem Hubtisch in einer Gasse zwischen längs der
Führungsbahn
angeordneten Prozessstationen einer Prozesseinheit liegt. Der Hubtisch
trägt ein
Handhabungssystem, das über
den Hubtisch höhenverstellbar
ist und ein gegenüber
dem Hubtisch um eine aufrechte Achse drehbares Handhabungsgerät mit quer zur
Drehachse ausschwenkbaren Armen aufweist. Endseitig zur Führungsbahn
ist der Prozesseinheit eine Beschickungsvorrichtung für die in
den Prozessstationen zu behandelnden Werkteile zugeordnet, welche,
aufgenommen in Kassetten, in Transportboxen angeliefert werden.
Angedockt an die Beschickungsvorrichtung liegen die von den Kassetten
aufgenommenen Werkteile im Zugriffsbereich der Arme des Handhabungssystemes, über das
die Umsetzung der Werkteile von den Kassetten auf die Prozessstationen,
zwischen den Prozessstationen und zurück auf die Kassetten und damit
zur Beschickungsvorrichtung erfolgt, wobei beim Verfahren des Hubtisches
jeweils nur die von den Armen des Handhabungsgerätes getragenen Werkteile transportiert werden
können.
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Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung (
DE 39 09 669 A1 )
sind Speicher- und Prozessstationen für Werkteile, wie Wafer, in
einer regalartigen Aufnahme angeordnet und liegen im Zugriffsbereich eines
Handhabungssystemes, das in einem in flächiger Ü berdeckung zur Aufnahme anzuordnenden Rahmenteil
auf längs
der Aufnahme verlaufenden, hubverstellbaren Führungen verfahrbare Schlitten aufweist.
Diese tragen querverschiebbare Handhabungsgeräte mit ausschwenkbaren Greifern, über die durch
Verfahren der Schlitten die erfassten Werkteile den verschiedenen
Speicher- und Prozessstationen der Aufnahme zugeführt werden
können,
so dass auch hier nur die von den Greifern jeweils getragenen Werkteile
transportiert werden.
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Aus der
US 4 947 784 ist eine weitere Umsetzvorrichtung
für Wafer
bekannt, mit der stehend in um aufrechte Achsen drehbaren Kassetten
angeordnete Wafer für
eine nachfolgende Heißbehandlung
in einem Ofen auf eine Tragrinne umgesetzt werden, auf der die Wafer
ebenfalls beabstandet stehend angeordnet sind. Hierzu sind eine
Gruppe von Kassetten und die Tragrinne längs einer Führungsbahn angeordnet, und
zwar im Überlappungsbereich
zu einem längs
der Führungsbahn
verfahrbaren Hubtisch, über
den höhenverstellbar
ein Handhabungssystem getragen ist. Dieses Handhabungssystem umfasst quer
zur Führungsbahn
ausgreifend zwei Greifereinheiten, die jeweils in Querrichtung zur
Führungsbahn einander
gegenüberliegend
gerasterte Aufnahmen für
die umzusetzenden Wafer aufweisen, wobei die Aufnahmen in ihrem
Raster auf den Anordnungsraster für die Wafer in den Kassetten
abgestimmt sind. Hierbei ist der Rasterabstand für die Spannbacken der einen
Greifereinheit doppelt so groß wie
für die Spannbacken
der anderen Greifereinheit, so dass sich in Verbindung mit der drehbaren
Anordnung der Kassetten beim Umsetzen der Wafer von den Kassetten
auf die Tragrinne und umgekehrt unterschiedliche Zuordnungen realisieren
lassen.
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Handhabungssysteme tragende Hubtische als
Scherenhubtische sind aus der
JP 110 29 220 A bekannt. Die über zueinander
parallele Scherengestänge
abgestützte,
das Handhabungssystem tragende Tischplatte ist bei dieser Lösung gegenüber einer
Basisplatte dadurch höhenverstellbar,
dass die Anlenkungen eines jeweiligen Scherengestänges gegen
die Basisplatte in ihrem Abstand zueinan- der verstellt werden.
Das vom Hubtisch getragene Handhabungssystem ist damit zusammen
mit der Tischplatte verstellbar und umfasst zwei zueinander höhenversetzte
und in parallelen Ebenen ausschwenkbare Greiferarme.
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Eine spezielle Ausgestaltung eines
solchen Handhabungssystems ergibt sich aus der WO 99/34437 und umfasst
eine gegenüber
einem Grundgestell drehbare Basis, an der die Greiferarme drehbar
angelenkt sind, die ihrerseits jeweils dreiteilig gestaltet aus
Oberarm, Unterarm und Hand bestehen. Die Armteile untereinander
sind ebenso wie der Oberarm gegenüber der Basis um zur Drehachse
der Basis gegenüber
dem Grundgestell parallele Achsen drehbar angetrieben. Zusätzlich weisen
die Wellenverbindungen zwischen Oberarm und Unterarm für die beiden
Greiferarme unterschiedliche Länge
auf, so dass sich ein Höhenversatz
der Unterarme und der von diesen getragenen Hände ergibt, der so bemessen
ist, dass die Hand des Greiferarmes mit der kürzeren Wellenverbindung zwischen
Oberarm und Unterarm bei Überlappung
im Schwenkweg zum Unterarm des anderen Greiferarmes unter diesem durchläuft.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Umsetzvorrichtung der eingangs genannten Art in Richtung weiterer
Einsatzmöglichkeiten
bei Verkürzung
der notwendigen Arbeitszeiten weiterzubilden.
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Erreicht wird dies mit einer Umsetzvorrichtung
gemäß dem Anspruch
1, also mit einer Kombination eines längs einer linearen Führungsbahn
verfahrbaren Hubtisches, insbesondere eines Scherenhubtisches, mit
einem Handhabungssystem und mit einem Werkteilmagazin, wobei Werkteilmagazin
und Handhabungssystem vom Hubtisch getragen, also mit und über den
Hubtisch verfahrbar sind sowie auch in ihrer Höhenlage zueinander verstellbar
sind, so dass aufgrund der Kopplung des Werkteilmagazins zum Hubtisch
sowohl die linearen Verfahrwege entlang der Führungsbahn wie auch die Zahl
der Hubverstellungen und die Hubverstellwege minimiert werden können und
durch die Lage des Werkteilmagazins im Zugriffsbereich des Handhabungsgerätes das
Werkteilmagazin als Zwischenspeicher genutzt werden kann. Damit
sind in der Abfolge der über
das Handhabungssystem umzusetzenden Werkteile bei minimiertem Transportaufwand
erweiterte Variationsmöglichkeiten
gegeben.
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In Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Umsetzvorrichtung
kann das Handhabungssystem mehrere Handhabungsgeräte aufweisen,
ebenso wie der Zwischenspeicher mehrere Zwischenspeicherplätze, so
dass die Variationsmöglichkeiten
erweitert und dadurch die Nebenzeiten des Umsetzbetriebes verkürzt werden.
Dies gilt insbesondere auch, wenn Zugriffsstellen für das Handhabungsgerät beiderseits der
linearen Führungsbahn
gegeben sind, so beispielsweise einerseits auf einen oder mehrere
Transportwagen und andererseits auf eine oder mehrere Bearbeitungsstationen.
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Bei mehreren Handhabungsgeräten für ein Handhabungssystem
erweist es sich als zweckmäßig, die
Handhabungsgeräte
drehbar und bevorzugt gemeinsam gegen den Hubtisch abzustützen. Die gemeinsame
Abstützung
für zwei
Handhabungsgeräte
erfolgt bevorzugt über
einen Armträger,
zu dem die Oberarme dieser beiden Handhabungsgeräte zusammengefasst sind, wobei
dessen Abstützung
gegen den Hubtisch zweckmäßigerweise
und bevorzugt über
den Antrieb des Armträgers
erfolgt. Im Rahmen der Erfindung erweist es sich insbesondere als
zweckmäßig, einen
an sich bekannten, stumpfwinkligen Armträger vorzusehen, mit im mittleren
Bereich liegender Drehachse zum Hubtisch und im Bereich der Schenkelenden
liegenden Antrieben für
die weiterführenden
Teile der Handhabungsgeräte,
wobei die Handhabungsgeräte
bezüglich
dieser Teile, bei bevorzugter Ausbildung als an sich bekannte Scara-Arme,
Unterarme und Hände
aufweisen. Diese können
in einer gemeinsamen Arbeitsebene liegen, oder auch für die jeweiligen
Handhabungsgeräte
höhenversetzt
zueinander angeordnet sein. Die zueinander höhenversetzte Anordnung hat
eine Verringerung des Durchmessers und des Störkreises zur Folge, der vom
Armträger
bei auf minimale Ausfahrlänge
eingefahrenen Armen des Handhabungsgerätes überstrichen wird.
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Im Rahmen der Erfindung erweist es
sich insbesondere als zweckmäßig, den
Zwischenspeicher, bei zum Hubtisch höhenfestem Handhabungssystem,
gegen den Hubtisch höhenverstellbar
zu machen, so dass die Beschickung des Zwischenspeichers keine Hubverstellung
des Handhabungsgerätes
erforderlich macht. Grundsätzlich ist
im Rahmen der Erfindung aber auch eine Höhenverstellbarkeit des Handhabungsgerätes – oder der
Handhabungsgeräte – gegenüber dem
zum Hubtisch höhenfesten Zwischenspeicher
möglich,
oder auch lediglich eine Höhenverstellbarkeit
der weiterführenden
Teile der Arme gegenüber
dem Armträger.
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Im Hinblick auf die maximale Raumausnutzung
auch hinsichtlich der Verfahrlänge
des als Scherenhubtisch ausgebildeten Hubtisches längs der
linearen Führungsbahn
erweist es sich im Rahmen der Erfindung als zweckmäßig, wenn
den der Verbindung der Scherenarme zur Linearführung des Scherenhubtisches
zugeordneten Schlitten jeweils auch der Antrieb zugeordnet wird,
so dass die Länge der
linearen Führungsbahn
grundsätzlich
frei gewählt werden
kann und in Anpassung an den Bedarf über ihre gesamte Erstreckung
für die
Führung
des Scherenhubtisches genutzt werden kann, womit axiale Überstände zur
jeweiligen, durch die zu versorgenden Arbeitsstationen und dergleichen
bedingten Gesamtlänge
weitgehend vermieden sind.
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Im Rahmen der Erfindung liegen für den Zwischenspeicher
bekannte Ausgestaltungen von Speicherstationen, so auch eine karussellartige
Ausbildung mit einem Planetentisch, dem Planeten als Speicherplätze zugeordnet
sind, wobei der Antrieb erfindungsgemäß oberhalb des Planetentisches
liegt und bevorzugt einer Brücke
zugeordnet ist, die höhenverstellbar
gegenüber
dem Scherenhubtisch ist. Erfindungsgemäß kann der Zwischenspeicher
aber auch, wiederum bevorzugt drehbar, als kassettenartige Aufnahme
für plattenförmige Elemente
als Werkstücke
oder dergleichen dienen, wobei seitliche Führungsauflagen vorgesehen und
bevorzugt mehrere Ablageebenen übereinander
angeordnet sind.
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Neben der Notwendigkeit, einzelne
Werkteile umzusetzen, ist es im Rahmen der Beschickung von Arbeitszentren
des Weiteren auch zweckmäßig, Werkteilmagazine,
beispielsweise in Form kassetten artiger Boxen, wie sie u. a. als
standardisierte Foup-Boxen bekannt sind, umsetzen zu können. Derartige
Umsetzvorgänge
kommen beispielsweise zwischen angedockten Transportbehältern, Transportbehältern und
zwischengeschalteten Lagerstationen oder erfindungsgemäß zwischen
Transportbehältern,
Arbeitsstationen, zwischengeschalteten Speicherstationen und gegebenenfalls
Speicherplätzen
in Frage, die dem Hubtisch zugeordnet sind, so beispielsweise oberhalb
oder auch seitlich zum Hubtisch, oberhalb beispielsweise überlagert
zum Handhabungssystem, seitlich beispielsweise seitlich versetzt
zum Handhabungssystem, wobei der Hubtisch mit entsprechenden seitlichen
Auflagen versehen sein kann.
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Im Hinblick auf eine derartige Ausgestaltung kann
erfindungsgemäß dem Hubtisch
eine Tragvorrichtung für
Werkteilmagazine zugeordnet sein, über die die Werkteilmagazine
zum Hubtisch sowohl in Hubrichtung wie auch quer hierzu verstellbar
sind. Hierzu kann die Tragvorrichtung bei höhenfester Lage zum Hubtisch
ihrerseits so ausgebildet sein, dass sich in Verbindung mit ihrer
Betätigung
beim Umsetzen der Werkteilmagazine eine Höhenverstellung ergibt, oder
es kann die Tragvorrichtung über den
Hubtisch in ihrer Höhenlage
verstellbar sein, und es sind ferner auch Kombinationen der Höhenverstellbarkeit
des Hubtisches und der Tragvorrichtung gegen den Hubtisch als im
Rahmen der Erfindung liegend zu sehen.
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Neben einer Verstellbarkeit des Werkteilmagazins
quer zur Hubrichtung, die bei entsprechender Ausgestaltung der Tragvorrichtung
mit einer Höhenverlagerung
verbunden sein kann, liegt im Rahmen der Erfindung auch eine Drehbarkeit
der Tragvorrichtung um eine in Hubrichtung verlaufende Drehachse, die
weitere Variationsmöglichkeiten
eröffnet,
insbesondere mit einer Verstellbarkeit der Tragvorrichtung in Höhenrichtung
zum Hubtisch.
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Eine konstruktiv besonders einfache
Lösung einer
Ausgestaltung einer Tragvorrichtung zur Verlagerung des Werkteilmagazines
sowohl in Hubrichtung wie auch quer hierzu ist über einen Träger erreichbar,
der um eine quer zur Hubrichtung verlaufende Achse gegenüber dem
Hubtisch verschwenkbar ist, so dass sich je nach Schwenklage die
Funktion eines Auslegers ergibt, womit Werkteilmagazine aus einer
seitlich versetzten Lage zur Führungsbahn
in die Ebene der Führungsbahn
oder über
diese hinaus wiederum in eine seitlich versetzte Lage umgesetzt werden
können,
wobei insbesondere die Lage in der Ebene der Führungsbahn auch zur Zwischenlagerung
genutzt werden kann.
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In Verbindung mit einer Verdrehbarkeit
der Tragvorrichtung, bzw. deren Trägers um eine sich in Hubrichtung
erstreckende Drehachse sind weitere Positionen anfahrbar. Im Rahmen
der Erfindung kann der Tragvorrichtung auch ein Träger in Form
eines Joches zugeordnet sein, der zur Drehachse der Tragvorrichtung
quer verläuft,
so dass durch Drehung die jeweils gewünschten Positionen zum Erfassen
oder Abgeben des Werkteilträgermagazins
angefahren werden können,
in denen – gegebenenfalls
durch Höhenverstellung
der Tragvorrichtung gegenüber
dem Hubtisch, oder auch Höhenverstellung
des Hubtisches – ein
Aufgreifen oder Absetzen des Werkteilmagazins möglich ist.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale
der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung
nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen
mit weiteren Details näher
erläutert. Es
zeigen:
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1 in
perspektivischer und schematisierter Darstellung eine Umsetzvorrichtung
für Mikrosysteme
gemäß der Erfindung
mit einem längs
einer linearen Führungsbahn
verfahrbaren, als Scherenhubtisch ausgebildeten Hub tisch, einem
von diesem getragenen Handhabungssystem und einem darüber angeordneten,
ebenfalls vom Hubtisch getragenen Zwischenspeicher in einer Ausführung des
Handhabungssystems mit zwei Handhabungsgeräten, deren quer zur Hubrichtung
ausfahrbare und schwenkbare Arme im Bereich ihrer in Verlängerung
der Oberarme liegenden Teile höhenversetzt
zueinander liegen,
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2 den
Scherenhubtisch gemäß 1 mit einem Teil der Linearführung in
vergrößerter Darstellung,
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3 eine 1 entsprechende Darstellung einer
Umsetzvorrichtung gemäß 1, wobei der oberhalb des
Handhabungssystems vorgesehene Zwischenspeicher nicht dargestellt
ist und die Armteile der beiden Handhabungsgeräte jeweils ebenengleich liegen,
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4 bezogen
auf die Darstellung gemäß 2 eine Ansicht in Richtung
des Pfeiles IV, in der der Zwischenspeicher kassettenartig mit übereinander
liegenden Ablageebenen und diesen zugeordneten Führungsauflagen versehen ist,
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5 bezogen
auf ein Handhabungsgerät, wie
es in den 1, 2 und 4 dargestellt bzw. angedeutet ist, Stellungsbilder
der Arme der beiden Handhabungsgeräte,
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6 eine
der 5 entsprechende
Darstellung, wobei zur Darstellung gemäß 5 überlagert
der Zwischenspeicher sowie der erforderliche Raumbedarf veranschaulicht
ist,
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7 eine
Darstellung ähnlich
jener gemäß 5, wobei Ausgangslage eine
Gestaltung des Handhabungssystems mit zwei Handhabungsgeräten ist,
deren Arme bezüglich
ihrer jeweils entsprechenden Teile ebenengleich zueinander liegen,
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8 eine
Ansicht einer erfindungsgemäßen Umsetzvorrichtung
gemäß Pfeil
VIII in 9, die eine überlagert
zum Handhabungssystem auf dem Hubtisch abgestützte Tragvorrichtung zeigt,
die mit einem verschwenkbaren, als abgekröpften Tragarm ausgebildeten
Ausleger arbeitet, mit dem das jeweilige Werkteilmagazin zu erfassen
ist,
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9 eine
Ansicht der Umsetzvorrichtung gemäß 8 in Richtung des Pfeiles IX,
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10 eine
Draufsicht auf eine Umsetzvorrichtung gemäß 8, und
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11 bis 13 eine weitere Variante
einer erfindungsgemäßen Umsetzvorrichtung,
wiederum in Ansichten gemäß Pfeil
XI und Pfeil XII sowie in Draufsicht.
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In den 1 bis 4 ist schematisiert jeweils die
lineare Führungsbahn 10 für einen
oder mehrere Hubtische 11, hier entsprechend als Scherenhubtische
gezeigt, die ebenso wie die Führungsbahn 10 Bestandteil
einer Umsetzvorrichtung 12 sind. Dem jeweiligen Scherenhubtisch 11 ist
ein Handhabungssystem 13 zugeordnet, das in den Ausführungsbeispielen
jeweils zwei Handhabungsgeräte 14 und 15 umfasst,
die eine Arbeitseinheit bilden. Oberhalb des Handhabungssystems 13 und
im Zugriffsbereich von dessen Handhabungsgeräten 14 und 15 liegt
ein Zwischenspeicher 16, der mit dem Handhabungssystem 13 eine über den
Scherenhubtisch 11 höhenverstellbare
Einheit bildet.
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Der Scherenhubtisch 11 umfasst
im Rahmen der Erfindung längs
der Führungsbahn 10 verfahrbare
Schlitten 17 und 18, denen im Rahmen der Erfindung
jeweils entsprechende, hier nur angedeutete Antriebsquellen zugeordnet
sind, so dass die Länge der
Führungsbahn 10 jeweils über ihre
volle Erstreckung als Verfahrweg genutzt werden kann. Von den den
Schlitten 17 und 18 zugehörigen Antriebsquellen ist die
dem Schlitten 17 zugeordnete mit 19 bezeichnet
und durch einen Elektromotor, beispielsweise auch einen Getriebemotor,
gebildet, der mit seinem Abtriebsteil mit einem entsprechenden Gegenglied der
Führungsbahn 10 zusammenwirkt.
In analoger Weise kann auch der Antrieb für den Schlitten 18 gebildet
sein, wobei die entsprechenden Steuer- und Versorgungsleitungen
nicht gezeigt sind. Mit den Schlitten 17 und 18 ist
das Scherenhubgestänge 20 verbunden,
das ausgehend vom Schlitten 17 einen Lastarm 21 aufweist,
und ausgehend vom Schlitten 18 Führungsarme 22 und 23,
die eine Parallellenkeranordnung bilden, so dass durch Verstellung
der Schlitten 17 und 18 gegeneinander bei Anbindung des
Lastarmes 21 und der Führungsarme 22 und 23 an
einem gemeinsamen Kopfteil 24 eine Höhenverlagerung des Kopfteiles 24 unter
Beibehaltung von dessen Ausrichtung gegenüber der Führungsbahn 10 möglich ist.
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Das Kopfteil 24 umfasst
im Ausführungsbeispiel
eine Antriebsquelle 25, und über diese getragen die Handhabungsgeräte 14 und 15 sowie
eine Grundplatte 26 als Tragbasis für den Zwischenspeicher 16,
der über
Teleskopsäulen 27, 28 an
einem diese verbindenden Brückenglied 29 aufgehängt ist, oberhalb
desselben der Drehantrieb 30 für den Zwischenspeicher 16 liegt.
Der Zwischenspeicher 16 ist in 4 kassettenartig mit mehreren übereinander liegenden
Ablageebenen dargestellt, kann aber auch in anderweitiger Weise
gestaltet sein, wobei für
die gezeigte, kassettenartige Ausbildung bezogen auf eine Beschickung
ein Arbeiten von oben nach unten und bezogen auf eine Entnahme ein
Arbeiten von unten nach oben vorgesehen ist.
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Die notwendige Höhenanpassung des Zwischenspeichers 16 zu
den Handhabungsgeräten 14 und 15 erfolgt
im Ausführungsbeispiel
durch Höhenverstellung über die
Teleskopsäulen 27 und 28,
während
die Gesamteinheit, also das Kopfteil 24, über den
Scherenhubtisch 11 in der Höhenlage verstellbar ist, wobei
diese Höhenverstellung
gleichzeitig mit einer Fahrbewegung des Scherenhubtisches 11 längs der
Führungsbahn 10 verbunden
sein kann, so dass die Positionierung gegen über die Umsetzvorrichtung 12 anzufahrende
Stationen durch Stellbewegungen in Hub- und Längsrichtung kombiniert erfolgen
kann. Zeitlich überlagert
zu diesen Stellbewegungen der Umsetzvorrichtung 12 in Hub-
und Längsrichtung können die
Handhabungsgeräte 14 und 15 arbeiten, und
kann auch die Verstellung und Verdrehung des Zwischenspeichers 16 erfolgen,
so dass sich über
die erfindungsgemäße Umsetzvorrichtung 12 eine
zeitliche Verdichtung von Umsetzvorgängen zwischen den jeweiligen
Stationen erreichen lässt.
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Die Handhabungsgeräte 14 und 15 sind
im Grundaufbau ähnlich
und jeweils nach Art des menschlichen Arbeitsarmes in Form eines
sogenannten Scara-Roboters aufgebaut, wobei im Rahmen der Erfindung,
wie anhand der 5 bis 7 nachfolgend näher noch
erläutert,
die beiden Handhabungsgeräte 14, 15 in
einer Arbeitseinheit zusammengefasst sind.
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Bezüglich des Grundaufbaus besteht
jedes der Handhabungsgeräte 14 und 15,
entsprechend dem Aufbau des menschlichen Armes, aus einer Hand 31,
einem Unterarm 32 und einem Oberarm 33, wobei
im Rahmen der Zusammenfassung der beiden Handhabungsgeräte 14 und 15 zu
einer Arbeitseinheit die Oberarme 33 zu einem Armträger 34 zusammengefasst
sind, so dass bezüglich
der Oberarme 33 zwar noch eine Verschwenkbarkeit gegenüber der gemeinsamen
Tragbasis, im Ausführungsbeispiel
der Antriebsquelle 25 gegeben ist, die Verschwenkbarkeit
der Oberarme 33 gegeneinander aber nicht mehr gegeben ist.
Der grundsätzliche
Aufbau, wie vorstehend geschildert, ist an sich bekannt und die
in der vorstehenden Schilderung verwendeten Bezugszeichen sind in 5 insbesondere im bezogen
auf die Zeichnung links außen
wiedergegebenen Stellungsbild 1 – die Stellungsbilder sind
mit 1 bis 5 bezeichnet – eingetragen. Dort sind auch
die jeweiligen Drehachsen bezeichnet, wobei die Drehachse zwischen Hand 31 und
Unterarm 32 mit 35, die Drehachse zwischen Unterarm 32 und
jeweiligem Oberarm- bzw. Armträger 34 mit
36 und die durch die Zusammenfassung der Oberarme 33 im
Armträger 34 den
Oberarmen 33 gemeinsame Drehachse, und damit die Drehachse
des Armträgers 34,
mit 37 bezeichnet ist.
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5 und 7 veranschaulichen, dass
die Zuordnung der Unterarme 32 zum die Oberarme 33 umfassenden
Armträger 34 in
unterschiedlicher Weise erfolgen kann, nämlich derart, dass bezüglich der Hand 31 und
des Unterarmes 32 des einen Handhabungsgerätes 14 eine Überlappung
zu Hand 31 und Unterarm 32 des anderen Handhabungsgerätes 15 möglich ist
(5 und 6) oder derart, dass diese sich lediglich
in parallelen Ebenen zueinander bewegen können (7).
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Den Darstellungen der Handhabungsgeräte 14 und 15 gemäß 5 und 6 entspricht die Ausgestaltung gemäß 1, 3 und 4,
der Darstellung gemäß 7 entspricht die Ausgestaltung
gemäß 3.
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In den Arbeits-Stellungsbildern gemäß 5 und 6 sind jeweils 5 Drehstellungen
für die
Handhabungsgeräte 14 und 15 veranschaulicht,
wobei in 5 lediglich
deren Armteile – Hand
31, Unterarm 32 und durch Zusammenfassung der Oberarme 33 gebildeter
Armträger 34 mit
ihren Drehachsen 35 bis 37 – veranschaulicht sind und
zur Differenzierung der Hände 31 in
den jeweili gen Stellungen diese mit A und B gekennzeichnet sind. 6 zeigt bei entsprechenden
Drehstellungen, die mit 1 bis 5 bezeichnet sind, überlagert
die Anordnung des übergreifenden Brückengliedes 29 und
des daran drehbar aufgehängten
Zwischenspeichers 16, wobei der Zwischenspeicher 16 bezüglich des
jeweiligen Speicherplatzes exzentrisch zur Drehachse 38 seines
Drehantriebes 30 ausgestaltet ist, so dass eine Verlagerung
des jeweiligen Speicherplatzes jeweils in die Richtung erfolgen
kann, aus der die Beschickung erfolgt oder in die Richtung, in der
eine Entnahme erfolgen soll. Veranschaulicht ist dies durch die
Stellungsbilder 1, 4 und 5 in 6.
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Für
das Anfahren der jeweiligen Stellungen ist bezüglich des Armträgers 34 keine
Drehrichtung vorgegeben, sondern es kann dieser um die Drehachse 37,
die mit der Drehachse der Antriebswelle der Antriebsquelle 25 zusammenfällt, in
Abhängigkeit davon
gedreht werden, welche Umgebungsverhältnisse zu berücksichtigen
sind, und dies in Verbindung mit einer jeweils eigenständigen Antriebsquelle
in der Verbindung des jeweiligen Unterarmes 32 mit dem Armträger 34 über die
Drehachse 36. Die jeweiligen Antriebsquellen in dieser
Verbindung sind in 4 mit
39 und 40 bezeichnet.
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Die Stellungsbilder gemäß 5 und 6 veranschaulichen des Weiteren für die eine
der in diesen Stellungsbildern mit A und B bezeichneten Hände 31 eine
zur zugehörigen
Drehachse symmetrische Ausbildung (Hand A) und für die andere Hand B eine zur Drehachse
unsymmetrische Ausbildung, wodurch sich eine Anpassung an die räumlichen
Gegebenheiten erreichen lässt,
beispielsweise an Beschränkungen,
wie sie durch sonstige konstruktive Gegebenheiten bedingt sind.
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7 zeigt
eine weitere Abfolge von Stellungsbildern, und zwar nunmehr für eine Ausbildung der
Handhabungsgeräte 14 und
15 derart,
dass deren Armteile (Hände 31,
Unterarme 32) in einander entsprechenden, gleichen Ebenen
liegen.
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In 6 sowie
in 7 sind strichliert
die Freiräume
angegeben, die einerseits im Minimum – Abstand 41 – seitlich
der Führungsbahn
C erforderlich sind, um ein freies Durchlaufen der Handhabungsgeräte 14 und 15 zu
ermöglichen,
und die andererseits – Abstand 42 – sinnvollerweise
als Toleranzabstand zu den jeweils beiderseits der Führungsbahn
C liegenden Stationen, seien sie verfahrbar oder stationär, einzuhalten
sind.
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4 und
in entsprechender Weise auch 1 lassen
erkennen, dass es im Hinblick auf die Beladung des Zwischenspeichers 16 bei
entsprechender Ablagehöhe
desselben, beispielsweise bei mehreren Ablageebenen, erfindungsgemäß von Vorteil
ist, den Arm 31 in Höhenrichtung
gegenüber
dem Unterarm 32 abzusetzen, wie dies durch Abstandselemente 43 in
Form von Abstandsbolzen insbesondere in 1 ersichtlich ist.
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Anstelle der Höhenverstellbarkeit des Zwischenspeichers 16 durch
Höhenverstellung
der Brücke 29 kann
erfindungsgemäß auch die
Brücke 29 lagefest
zum Scherenhubtisch 11 angeordnet werden und der Zwischenspeicher 16 gegenüber der
Brücke 29 verstellt
werden. Ebenso liegt im Rahmen der Erfindung eine Höhenverstellbarkeit
der Handhabungsgeräte 14 bzw. 15 gegenüber dem
Zwischenspeicher 16, wobei erfindungsgemäß auch mehrere
Höhenverstellbarkeiten
kombiniert vorgesehen sein können,
was das Arbeitsspektrum noch erweitert. Zweckmäßig und vorteilhaft kann diesbezüglich auch eine
getrennte Höhenverstellbarkeit
für beide
Handhabungsgeräte 14 bzw. 15 vorgesehen
sein.
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In den 8 bis 10 ist eine Weiterbildung
einer erfindungsgemäßen Umsetzvorrichtung
dargestellt, wobei als Grundeinheit wiederum – es finden insoweit gleiche
Bezugszeichen Verwendung – eine Führungsbahn 10 vorgesehen
ist, auf der ein Hubtisch 11 in Form eines Scherenhubtisches
verfahrbar abgestützt
ist. Dem Hubtisch 11 ist ein Kopfteil 24 zugeordnet,
das die Antriebsquelle 25 umfasst, über die die Handhabungsgeräte 14 und 15 des
Handhabungssystems 13 getragen sind und dem eine Grundplatte 26 zugehört, auf
der über
Tragsäulen 27, 28,
die auch hier als Teleskopsäulen
ausgebildet sein können,
ein Brückenglied 29 abgestützt ist.
Ein Zwischenspeicher im Sinne der vorausgegangenen Ausführungsbeispiele
ist in Überlagerung
zu den Handhabungsgeräten
und in deren Zugriffsbereich in diesem Ausführungsbeispiel nicht gezeigt,
kann im Rahmen der Erfindung aber auch bei dieser Lösung vorgesehen
sein. Entsprechendes gilt für
die Säulen 27, 28,
die aufgrund der Ausgestaltung der Tragvorrichtung 44 bei
dieser Lösung
nicht höhenverstellbar
sein müssen,
die aber höhenverstellbar
sein können,
beispielsweise in ihrer Ausgestaltung als Teleskopsäulen.
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Die Tragvorrichtung 44 ist,
wie insbesondere 8 zeigt,
mit einer Tragbasis 45 versehen, welche auf der Grundplatte 26 abgestützt sein
kann oder selbst auch die Grundplatte 26 mit umfassen kann.
In einer einfachen Ausgestaltung kann, wie 9 insbesondere veranschaulicht, die Tragbasis 45 durch einen
Bügel 46 gebildet
sein, dessen Schenkel 47 die Lagerung 48 für einen
Träger 49 aufnimmt,
der bei galgenartiger Ausbildung einen ausschwenkbaren Ausleger
bildet, wobei die Verschwen- kung um die durch die Lagerung 48 bestimmte
Lagerachse 55 im Ausführungsbeispiel
durch einen hierzu exzentrisch in der Achse 50 gegen die
Schenkel 47 abgestützten Stellzylinder 51 erfolgt,
der nahe dem Kragarm 52 am Träger 49 in einer Achse 53 abgestützt ist.
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Bevorzugt ist der Träger 49 mit
dem Kragarm 52 so dimensioniert, dass in der strichliert
gezeigten, eingeschwenkten Lage das mit 54 bezeichnete Werkteilmagazin
ebenso wie die gesamte Tragvorrichtung 44 innerhalb des
durch den Störkreis
(Abstand 41 in 7)
des Handhabunqssystemes 13 bestimmten Umrisses liegen,
so dass ein Verfahren des Hubtisches 11 längs der
Führungsbahn 10 durch die
vorgesehene Tragvorrichtung 44 nicht beeinträchtigt wird.
Andererseits kann die Tragvorrichtung 44, wie in Volllinien
in 8 erkennbar, und
ebenso in 10, soweit
seitlich quer zur Führungsbahn 10, zu
der die Lagerachse 55 der Lagerung 48 parallel verläuft, ausgeschwenkt
werden, dass Werkteilmagazine 54 in seitlich zur Führungsbahn
angedockten Transportbehältern
abgegriffen werden können.
Dies gilt auch für
etwaige Abdeckungen der Transportbehälter, wobei im Rahmen der Erfindung
auch Zugriff auf Stapel von Werkteilmagazinen genommen werden kann,
sofern solche über
einen Transportbehälter
angeliefert werden oder in sonstiger Form gestapelt vorliegen und
nacheinander versetzt werden sollen.
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Gezeigt ist eine Ausschwenkbarkeit
quer zur Führungsbahn 10 lediglich
nach einer Seite. Im Rahmen der Erfindung ist eine Ausschwenkung
auch nach der Gegenseite aber durchaus möglich, wobei insoweit insbesondere
bei Gestaltung des Schwenkantriebs für den Träger 49 als Drehantrieb
sehr große Schwenkwege
in einfacher Weise zu realisieren sind.
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Für
die Werkteilmagazine 54 ist die Verbindung im dargestellten
Ausführungsbeispiel
zum Kragarm 52 des Trägers 49 durch
einen Sauggreifer 61 gebildet, im Rahmen der Erfindung
liegen aber auch andere Befestigungsmöglichkeiten.
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Nicht dargestellt ist in dem Ausführungsbeispiel
gemäß 8 bis 10 eine Verdrehbarkeit der Tragbasis 45 gegenüber dem
Hubtisch 11 bzw. dessen Kopfteil 24. Im Rahmen
der Erfindung kann eine solche, wie durch die Achse 56 angedeutet,
aber vorgesehen sein, womit sich das Einsatzspektrum erweitert.
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Eine weitere Ausgestaltung einer
dem Scherenhubtisch 11 und dem diesem zugeordneten Handhabungssystem 13 überlagerten
Tragvorrichtung 57 ist in 11 bis 13 veranschaulicht, wobei
die Tragvorrichtung 57 ihrerseits gegenüber dem Hubtisch 11 höhenverstellbar
ist, wie durch die gegen die Grundplatte 26 abgestützten Teleskopsäulen 27 und 28 beispielhaft
veranschaulicht. Zusätzlich
weist die Tragvorrichtung 57 eine Tragbasis 58 auf, über die
der als Joch ausgebildete Träger 59 zentral
um eine zur Hubachse parallele Drehachse, wie bei 60 angedeutet, drehbar
ist, so dass das Joch 59 aus der gezeigten Querlage zur
Führungsbahn 10 auch
in eine der Erstreckungsrichtung der Führungsbahn 10 entsprechende
Lage verschwenkt werden kann, so dass auch bei dieser Lösung sowohl
eine Längsverfahrbarkeit
entsprechend der Erstreckungsrichtung der Führungsbahn 10 gegeben
ist, sowie auch, wie in 11 und 13 veranschaulicht, Zugriff
auf seitlich zur Führungsbahn 10 liegende
Positionen genommen werden kann. Die Werkteilmagazine sind auch
hier mit 54 bezeichnet, und 11 veranschaulicht
verschiedene Höhenlagen
für die
Werkteilmagazine 54, die durch Höhenversatz der Tragvorrichtung 57 gegenüber dem
Hubtisch 11 wie auch durch Höhenverstellung des Hubtisches,
gegebenenfalls kombiniert, erreicht werden können, wobei eine Höhenverstellbarkeit
der Tragvorrichtung 57 gegenüber dem Hubtisch 11,
die besonders große
Hubwege ermöglicht, zusätzliche
Flexibilität
in den Arbeitsabläufen
ergibt.