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Die Erfindung betrifft eine Anlage zum gravimetrischen Zusammenführen einzelner fließfähiger Feststoffkomponenten in wenigstens einen Sammelbehälter, umfassend
- - wenigstens eine Lagerstation mit mehreren Vorratsbehältern zur Bevorratung der fließfähigen Feststoffkomponenten, welche an ihrem einen Ende mit je einer Dosiereinheit ausgestattet sind, und
- - wenigstens eine Dosierstation, welche eine Betätigungseinrichtung zur Betätigung der Dosiereinheit eines jeweiligen Vorratsbehälters umfasst und welcher eine Wiegeeinrichtung zugeordnet ist, um die jeweilige fließfähige Feststoffkomponente entsprechend ihrer gewünschten Masse aus einem jeweiligen Vorratsbehälter in den Sammelbehälter zu überführen.
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Derartige Anlagen sind bekannt und dienen zur Dosierung und gegebenenfalls Mischung einzelner Komponenten von pulver-oder partikelförmigen, fließfähigen Feststoffen gemäß einer vorgegebenen Rezeptur, wobei es sich bei den fließfähigen Feststoffen beispielsweise um beliebige Chemikalien einschließlich Bestandteilen von Farben, wie Farbstoffe, Pigmente etc., Kunststoffgranulate, Lebensmittel, pharmazeutische Wirkstoffen, Baustoffe und dergleichen handeln kann.
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Die
EP 1 707 926 A2 beschreibt eine Anlage zum gravimetrischen Zusammenführen mehrerer, in separaten Vorratsbehältern auf Vorrat gehaltener fließfähiger Feststoffkomponenten in einen oder mehrere Sammelbehälter in Form von Transportbehältern, welche auf einer unterhalb der Vorratsbehälter angeordneten Führung verlagerbar sind und in welche die Feststoffkomponenten aus den Vorratsbehältern mittels letzteren zugeordneten Dosiereinheiten überführbar sind. Die Dosiereinheiten sind Teil von Dosierstationen, welche Betätigungsmittel zur Betätigung der Dosiereinheiten der Vorratsbehälter umfassen, um die Dosiereinheiten anlässlich einer Dosierung öffnen und schließen zu können. Die Führung ist von Fahrschienen gebildet, auf welchen ein oder mehrere Shuttles entlang rollen, welche die Sammelbehälter aufnehmen. Um eine gravimetrische Dosierung zu gewährleisten, ist unterhalb einer jeden Dosiereinheit eine stationäre Wiegeeinrichtung positioniert, welche mit einer Hubeinrichtung ausgestattet ist, um einen jeweiligen Transportbehälter anlässlich der Dosierung einer Feststoffkomponente aus einem jeweiligen Vorratsbehälter von dem Shuttle auf die Wiegeeinrichtung zu setzen und nach dem Dosiervorgang wieder auf das Shuttle zu laden, um ihn dem nächsten Vorratsbehälter oder einer Entleerstation zuzuführen.
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Aus der
EP 2 326 926 A1 ist eine weitere Anlage zum gravimetrischen Zusammenführen einzelner fließfähiger Feststoffkomponenten in einen oder mehrere Sammelbehälter in Form von Transportbehälter bekannt. Die Anlage umfasst gleichfalls mehrere Vorratsbehältern zur Bevorratung der fließfähigen Feststoffkomponenten, welche mit je einer Dosiereinheit ausgestattet sind, um die jeweilige Feststoffkomponente in die Sammelbehälter zu überführen. Die Dosiereinheiten sind wiederum Teil von Dosierstationen, welche Betätigungsmittel zur Betätigung der Dosiereinheiten der Vorratsbehälter umfassen, um die Dosiereinheiten anlässlich einer Dosierung öffnen und schließen zu können. Den Vorratsbehältern ist zu diesem Zweck jeweils eine unterhalb derselben angeordnete Wiegeeinrichtung zugeordnet. Die Sammelbehälter sind zwischen den Dosiereinheiten der Vorratsbehälter entlang einer Führung verfahrbar und wirken mit den Wiegeeinrichtungen zusammen. Die Führung weist mehrere, in Führungsrichtung hintereinander angeordnete Führungssegmente auf, auf welchen die Sammelbehälter geführt sind, wobei zumindest die unterhalb der Dosiereinheiten der Vorratsbehälter angeordneten Führungssegmente von Wäge-/Führungssegmenten gebildet sind, welche von den übrigen Führungssegmenten mechanisch entkoppelt sind, so dass sich der Sammelbehälter in seiner jeweiligen Dosierposition auf den Wäge-/Führungssegmenten befindet, um sein Gewicht zu erfassen.
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Während sich die bekannten Anlagen zum gravimetrischen Zusammenführen verhältnismäßig großer Mengen der verschiedenen, in den Vorratsbehältern auf Vorrat gehaltenen fließfähigen Feststoffkomponenten bestens bewährt haben, bieten sie sich zur gravimetrischen Zusammenführung einer Mehrzahl an in Vorratsbehälters bevorrateten, pulver- oder partikelförmigen, fließfähigen Feststoffkomponenten in relativ kleinen Mengen nur bedingt an. Die Gründe hierfür bestehen einerseits in einem relativ hohen Platzbedarf, wobei die Sammel- bzw. Transportbehälter nur entlang ihrer Führungen zwischen den Vorratsbehältern hin und her verlagerbar sind, was insbesondere im Falle von nur kleinen Dosiermengen viel Zeit in Anspruch nimmt, während welcher kein Dosiervorgang stattfinden kann. Darüber hinaus erfordern die bekannten Anlagen der Anzahl an Vorratsbehälters entsprechende Anzahl an Dosierstationen mit je einer Betätigungseinrichtung und einer Wiegeeinrichtung, welche die Dosiereinheit eines jeweiligen Vorratsbehälters zu betätigen vermag, was mit einem verhältnismäßig hohen Investitionsaufwand einhergeht. Darüber erfordern die Vorratsbehälter insbesondere dann, wenn ihnen anlässlich eines Dosiervorgangs nur kleine Mengen an fließfähigem Feststoff entnommen werden sollen, ein Rührwerk, um den Feststoff anlässlich des Dosiervorgangs fließfähig zu halten und insbesondere ein Verklumpen oder Zusammenbacken des pulver- oder partikelförmigen, fließfähigen Feststoffes auch nach längeren Standzeiten, während welcher der jeweilige Feststoff für die gewünschte Rezeptur nicht benötigt worden ist, zu verhindern.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zum gravimetrischen Zusammenführen einzelner pulver-und/oder partikelförmiger, fließfähiger Feststoffkomponenten der eingangs genannten Art unter zumindest weitestgehender Vermeidung der vorgenannten Nachteile auf einfache und kostengünstige Weise dahingehend weiterzubilden, dass er bei einem relativ geringen Investitionsaufwand insbesondere auch zur Dosierung von Klein- und Kleinstmengen der einzelnen fließfähigen Feststoffkomponenten besser geeignet ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Anlage der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Anlage ferner wenigstens einen programmtechnisch eingerichteten Manipulator umfasst, welcher zur Überführung eines jeweiligen Vorratsbehälters zwischen der Lagerstation und der Dosierstation ausgebildet ist, wobei der Manipulator ferner zum Drehen und/oder zum Schütteln eines jeweiligen Vorratsbehälters anlässlich seines Überführens von der Lagerstation an die Dosierstation eingerichtet ist, um durch Auflockerung der in dem jeweiligen Vorratsbehälter bevorrateten, fließfähigen Feststoffkomponente als Austragshilfe anlässlich der anschließenden Dosierung zu dienen.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung macht einerseits die Führungen zur Verlagerung des Sammelbehälters relativ zu den Vorratsbehältern, andererseits die Vielzahl an mit Betätigungseinrichtungen zur Betätigung der Dosiereinheiten der Vorratsbehälter ausgestatteten Dosierstationen entbehrlich, indem die mit den Dosiereinheiten versehenen Vorratsbehälter mittels des Manipulators aus der Lagerstation an die Dosierstation und umgekehrt überführt werden können, wodurch sich auch ein deutlich geringerer Platzbedarf der gesamten Anlage ergibt. Hierbei können die z.B. im Wesentlichen nach Art eines Regallagers ausgestaltete Lagerstation mit den Vorratsbehältern, welche insbesondere nicht notwendigerweise nur nebeneinander, sondern beispielsweise auch übereinander in der Lagerstation abgestellt sein können, sowie die wenigstens eine Dosierstation vorteilhafterweise in einer Bearbeitungszelle des Manipulators angeordnet sein, welche sich im Bereich dessen Reichweite bzw. in dessen Arbeitsbereich erstreckt und in üblicher Weise mit entsprechenden Absperr- bzw. Sicherheitseinrichtungen versehen sein kann, um ein Betreten der Bearbeitungszelle während des Betriebs zu verhindern.
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Darüber hinaus erfordern die Vorratsbehälter auch dann, wenn ihnen stets nur (sehr) kleine Dosiermengen entnommen werden sollen, insbesondere kein Rührwerk, um die hierin bevorrateten Feststoffe fließfähig zu halten, da der Manipulator zum zumindest ein- oder mehrmaligen Drehen des Vorratsbehälters um eine oder mehrere Drehachsen und/oder zum Schütteln des Vorratsbehälters, z.B. gemäß einer translatorischen Hin- und Herbewegung in einer oder mehreren Raumrichtungen, anlässlich des Überführens eines Vorratsbehälters von der Lagerstation an die Dosierstation eingerichtet ist, so dass die in dem Vorratsbehälter bevorrateten fließfähigen Feststoffe zwecks der nachfolgenden Dosierung gelockert und fließfähig gehalten werden und auch bei längeren Standzeiten nicht Gefahr laufen zu agglomerieren oder an dem Vorratsbehälter anzubacken. Dies geschieht erfindungsgemäß im Rahmen der ohnehin erforderlichen Überführung eines jeweiligen Vorratsbehälters an die Dosierstation mittels des Manipulators, so dass zur Auflockerung der in den Vorratsbehältern auf Vorrat gehaltenen fließfähigen Feststoffe kein zusätzlicher Arbeitsschritt erforderlich ist und insbesondere keine Stillstandszeiten entstehen.
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In vorteilhafter Ausgestaltung kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass die Vorratsbehälter in der Lagerstation mit ihrer Dosiereinheit nach oben weisend abgestellt sind, wobei der Manipulator zum zumindest einmaligen Umdrehen eines jeweiligen Vorratsbehälters zwischen seiner Lagerstellung mit der Dosiereinheit nach oben weisend und seiner Dosierstellung mit der Dosiereinheit nach unten weisend, also üblicherweise um etwa 180°, anlässlich des Überführens eines jeweiligen Vorratsbehälters zwischen der Lagerstation und der Dosierstation eingerichtet ist. Je nach Art des in einem jeweiligen Vorratsbehälters bevorrateten fließfähigen Feststoffes kann der Manipulator, wie oben erwähnt, anlässlich des Überführens des Vorratsbehälters aus der Lagerstation an die Dosierstation selbstverständlich zusätzlich zur mehrmaligen Drehung des Vorratsbehälters, wenngleich nicht notwendigerweise jeweils um etwa 180°, und/oder zum Schütteln des Vorratsbehälters eingerichtet sein, wobei die programmtechnische Einrichtung des Manipulators hinsichtlich der Bewegungsbahn des Vorratsbehälters entsprechend den Anforderungen der in einem jeweiligen Vorratsbehälter befindlichen fließfähigen Feststoffkomponente z.B. auch variieren kann. So ist es beispielsweise denkbar, dass der Manipulator derart programmtechnisch eingerichtet ist, dass er einen Vorratsbehälter, welcher eine stark hygroskopische und zum Verklumpen neigende, feinpartikuläre Feststoffkomponente aufnimmt, anlässlich seiner Überführung von der Lagerstation an die Dosierstation mehrmals dreht. und/oder schüttelt, während er einen anderen Vorratsbehälter, welcher eine nur gering hygroskopische, grobpartikuläre Feststoffkomponente aufnimmt, anlässlich seiner Überführung von der Lagerstation an die Dosierstation lediglich um etwa 180° um eine horizontale Drehachse dreht, um die Dosiereinheit des Vorratsbehälters von oben nach unten zu drehen. In jedem Fall bietet die Lagerung der Vorratsbehälter mit nach oben weisender Dosiereinheit in der Lagerstation den weiteren Vorteil eines Kontaminationsschutzes der Dosiereinheit, da letztere nicht mit Teilen der Lagerstation in Berührung kommt, ohne dass die z.B. nach Art eines einfachen Regallagers aufgebaute Lagerstation zusätzliche Traggestelle zum Einhängen eines jeweiligen Vorratsbehälters erfordert, welche zudem zusätzliche, insbesondere vertikale Hin- und Herbewegungen des Manipulators beim Abstellen bzw. Entnehmen eines jeweiligen Vorratsbehälters erforderte, welche mit einem entsprechenden, zusätzlichen Zeitaufwand während der Handhabung einhergingen.
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Während der Manipulator grundsätzlich in Form einer beliebigen bekannten, programmtechnisch eingerichteten Handhabungseinrichtung ausgestaltet sein kann, kann es sich bei dem Manipulator vorzugsweise um einen Roboter, insbesondere um einen mehrachsigen Industrieroboter, wie beispielsweise um einen sechsachsigen Industrieroboter, handeln.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemä-ßen Anlage kann vorgesehen sein, dass der Dosierstation eine Zu-/Abführeinrichtung zum Zu- und Abführen des Sammelbehälters zugeordnet ist. Die Sammelbehälter, welche im Übrigen entsprechend des eingangs genannten Standes der Technik z.B. als Transportbehälter ausgestaltet sein können, um die hierin zusammengeführte Rezeptur der aus mehreren Vorratsbehälters dosierten fließfähigen Feststoffkomponenten einem weiteren Verfahrensschritt zuzuführen, kann mittels der Zu-/Abführeinrichtung einerseits der Dosierstation zugeführt, um ihr dort aus einem jeweiligen, mittels des Manipulators an die Dosierstation überführten Vorratsbehälters die gewünschte Masse an fließfähigem Feststoff aufzugeben, andererseits aus der Dosierstation abgeführt werden, um z.B. den mit der fertigen Rezeptur befüllten Sammelbehälter fort zu transportieren.
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Die Zu-/Abführeinrichtung kann vorzugsweise wenigstens ein Förderband oder wenigstens eine Rollenbahn umfasst, welche zweckmäßigerweise über einen motorischen Antrieb verfügen, um die Sammelbehälter selbsttätig der Dosierstation zu und dieser abzuführen. In vorteilhafter Ausgestaltung kann dabei vorgesehen sein, dass die Zu-/Abführeinrichtung wenigstens ein Paar Förderbänder oder ein Paar Rollenbahnen umfasst, von welchen je eine(s) zum Zuführen des Sammelbehälters an die Dosierstation und das bzw. die andere zum Abführen des Sammelbehälters aus der Dosierstation dient, so dass ein jeweiliges Förderband bzw. eine jeweilige Rollenbahn jeweils nur die Zufuhr bzw. die Abfuhr eines jeweiligen Sammelbehälter an bzw. von der Dosierstation übernimmt.
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Die der Dosierstation zugeordnete Wiegeeinrichtung kann hierbei vorteilhafterweise an einem Ende, zweckmäßigerweise an dem dem Manipulator zugewandten Ende, der wenigstens einen Zu-/Abführeinrichtung angeordnet sein, wobei die Zu-/Abführeinrichtung zum Zuführen des Sammelbehälters auf die Wiegeeinrichtung und/oder zum Abführen des Sammelbehälters von der Wiegeeinrichtung ausgebildet ist. Sofern die Zu-/Abführeinrichtung wenigstens ein Förderband oder wenigstens eine Rollenbahn umfasst, kann die Wiegeeinrichtung der Dosierstation folglich beispielsweise an einem Ende des Förderbandes bzw. der Rollenbahn angeordnet sein, wobei sie sich insbesondere unmittelbar hieran anschließt, um einen zugeführten Sammelbehälter direkt auf die Wiegeeinrichtung zu überführen und/oder einen abzuführenden Sammelbehälter direkt auf der Wiegeeinrichtung zu positionieren, so dass die Wiegeeinrichtung das Gewicht des hierauf befindlichen Sammelbehälters zu erfassen vermag, wenn letzterem an der Dosierstation eine fließfähige Feststoffkomponente aus einem Vorratsbehälter aufgegeben wird. Die mit der Wiegeeinrichtung in Wirkverbindung stehende Dosierstation vermag dann mittels ihrer Betätigungseinrichtung die Dosiereinheit des jeweiligen Vorratsbehälters so lange zu öffnen, bis die Wiegeeinrichtung die gewünschte Masse der in den Sammelbehälter überführten Feststoffkomponente gravimetrisch erfasst hat.
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In Bezug auf die konstruktive Ausgestaltung der Dosiereinheiten der Vorratsbehälter und der hiermit zusammenwirkenden Betätigungseinrichtung der Dosierstation kann in vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen sein, dass
- - die Dosiereinheit eines jeweiligen Vorratsbehälters einen Auslassstutzen aus einem nachgiebig elastischen Material umfasst, dessen Einlassöffnung an einem Auslass eines jeweiligen Vorratsbehälters festgelegt ist und welcher an seinem anderen Ende eine zwischen zwei entgegengesetzten Dichtlippen gebildete, im Wesentlichen schlitzförmige Auslassöffnung aufweist, welche in Richtung ihrer Schließstellung elastisch vorbelastet und infolge etwa in ihrer Erstreckungsrichtung einwirkender Druckkräfte entgegen ihrer elastischen Vorbelastung in eine Öffnungsstellung überführbar ist, und
- - die Betätigungseinrichtung der Dosierstation zum Aufbringen von Druckkräften auf die im Wesentlichen schlitzförmige Auslassöffnung des Auslassstutzens der Dosiereinheit etwa in Erstreckungsrichtung der im Wesentlichen schlitzförmigen Auslassöffnung ausgebildet ist, um sie von ihrer Schließstellung in eine Öffnungsstellung zu überführen.
Die Dosiereinheiten der Vorratsbehälter können auf diese Weise rein passiv sein und umfassen insbesondere keine eigenen Antriebe, wobei zur Betätigung der passiven Dosiereinheiten die Betätigungseinrichtung der Dosierstation dient, welche Druckkräfte auf die im Wesentlichen schlitzförmige Auslassöffnung des Auslassstutzens einer jeweiligen Dosiereinheit etwa in Erstreckungsrichtung der im Wesentlichen schlitzförmigen Auslassöffnung auszuüben vermag, um die schlitzförmige Auslassöffnung der Dosiereinheit entgegen ihrer elastischen Vorbelastung in die Schließstellung in eine Öffnungsstellung zu überführen. Darüber hinaus können die derart ausgestalteten Dosiereinheiten der Vorratsbehälter insbesondere im Wesentlichen gänzlich aus einem elastomeren Kunststoffmaterial, wie z.B. Silikon, Gummi, vorzugsweise thermoplastischen Polyurethanelastomeren etc., gefertigt sein, so dass die Dosiereinheiten keine Metallteile aufweisen, um dem andernfalls auftretenden Problem einer elektrostatischen Aufladung solcher nicht geerdeter Metallteile zu begegnen, was andernfalls zu Funkenentladungen bis hin zu Staubexplosionen der fließfähigen Feststoffkomponenten führen könnte.
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Die Betätigungseinrichtung der Dosierstation kann im Falle von derart ausgestalteten Dosiereinheiten vorzugsweise zwei aufeinander zu und voneinander fort bewegbare Betätigungsfinger aufweisen, welche zum Aufbringen der Druckkräfte auf die im Wesentlichen schlitzförmige Auslassöffnung des Auslassstutzens der Dosiereinheit dienen (nämlich - wie bereits erwähnt - in einer Richtung etwa parallel zur Erstreckungsrichtung der im Wesentlichen schlitzförmigen Auslassöffnung), wobei die Betätigungsfinger insbesondere mittels eines motorischen Antriebs gesteuert bewegbar sind, welcher ferner mit der Wiegeeinrichtung - sei es z.B. drahtlos oder sei es z.B. mittels Kabel - in Wirkverbindung steht, um die Betätigungsfinger der Betätigungseinrichtung der Dosierstation entsprechend der gewünschten Dosiermenge zu betätigen. Die Betätigungsfinger der Betätigungseinrichtung können dabei grundsätzlich in beliebiger Weise aufeinander zu und voneinander fort bewegbar sein, wie beispielsweise translatorisch entlang von Führungen, rotatorisch durch Verschwenken um je eine Schwenkachse, etc. Sofern die Betätigungsfinger der Betätigungseinrichtung der Dosierstation mittels eines motorischen Antriebs, beispielsweise in Form von Elektromotoren, wie z.B. Servomotoren oder dergleichen, oder in Form von Pneumatik- oder Hydraulikmotoren, gesteuert bewegbar sind, kann es sich beispielsweise ferner anbieten, dass die Betätigungsfinger mittels ihres motorischen Antriebs in verschiedene Abstände voneinander überführbar sind, um unterschiedliche Öffnungsweiten der im Wesentlichen schlitzförmigen Auslassöffnung des Auslassstutzens einer jeweiligen Dosiereinheit einzustellen, wie z.B. eine oder mehrere geringe Öffnungsweite(n) zwecks einer Feindosierung (der Abstand der Betätigungsfinger ist nur geringfügig kleiner als die Länge der die schlitzförmige Auslassöffnung zwischen sich bildenden Dichtlippen des Auslassstutzens) bzw. eine oder mehrere große Öffnungsweite(n) zwecks einer Grobdosierung (der Abstand der Betätigungsfinger ist merklich kleiner als die Länge der die schlitzförmige Auslassöffnung zwischen sich bildenden Dichtlippen des Auslassstutzens). Darüber hinaus kann es sich z.B. als zweckmäßig erweisen, wenn die Betätigungsfinger der Betätigungseinrichtung der Dosierstation mittels ihres motorischen Antriebs in eine Oszillationsbewegung, insbesondere mit voreinstellbarer Amplitude, versetzbar sind, um während eines Dosiervorgangs bei in eine Öffnungsstellung versetzter Auslassöffnung des Auslassstutzens einer jeweiligen Dosiereinheit zusätzlich für einen verbesserten Austrag der dosierten, fließfähigen Feststoffe zu sorgen. Bei der Oszillationsbewegung kann es sich insbesondere um eine Schwingungsbewegung handeln, vorzugsweise in Bewegungsrichtung der Betätigungsfinger aufeinander zu und voneinander fort, so dass die Fließfähigkeit der pulver- und/oder partikelfähigen Feststoffe während des Dosiervorgangs erhöht wird und diese stets „nachrutschen“ können, ohne dass es zu einer Unterbrechung des Materialflusses kommt.
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Um die im Wesentlichen schlitzförmige Auslassöffnung des Auslassstutzens der Dosiereinheit stets sicher und zuverlässig in Richtung ihrer Schließstellung elastisch vorzubelasten und auf diese Weise für die notwendige Dichtigkeit der Dosiereinheit zu sorgen, während die hiermit bestückten Vorratsbehälter in der Lagerstation abgestellt sind, kann die schlitzförmige Auslassöffnung vorzugsweise mittels einer separaten, lösbar am Außenumfang der die Auslassöffnung begrenzenden Dichtlippen des Auslassstutzens aufbringbaren Klammer aus einem nachgiebig elastischen Material elastisch in ihre Schließstellung vorbelastet sein, wobei die im montierten Zustand außenseitig den Dichtlippen anliegenden Schenkel der Klammer in Richtung ihrer aneinander angenäherten Stellung elastisch vorbelastet und infolge der mittels der Betätigungseinrichtung der Dosierstation ausübbaren, etwa in Erstreckungsrichtung der Schenkel der Klammer einwirkenden Druckkräfte elastisch voneinander fort bewegbar bzw. auseinander spreizbar sind. Die zwischen den Dichtlippen des Auslassstutzens der Dosiereinheit gebildete, im Wesentlichen schlitzförmige Auslassöffnung muss in diesem Fall nicht notwendigerweise gleichfalls in Richtung ihrer Schließstellung elastisch vorbelastet sein, wie es ohne Vorhandensein der Klammer erforderlich wäre, doch kann dies selbstverständlich auch zusätzlich vorgesehen sein. In jedem Fall lässt sich die mit der Klammer versehene Auslassöffnung des Auslassstutzens in einfacher Weise mittels der Betätigungseinrichtung der Dosierstation öffnen, indem die außenseitig den Dichtlippen anliegenden Schenkel der Klammer, welche in Richtung ihrer aneinander angenäherten Stellung elastisch vorbelastet sind, mit etwa parallel zu ihrer Erstreckungsrichtung einwirkenden Druckkräften beaufschlagt werden, um sie elastisch voneinander fort zu bewegen und die Auslassöffnung dabei freizugeben. Da die Kraftrichtung zum Auseinanderspreizen der Schenkel der Klammer dieselbe ist wie zum Auseinanderspreizen der die Auslassöffnung zwischen sich begrenzenden Dichtlippen des Auslassstutzens, werden dabei zugleich die Dichtlippen voneinander beabstandet und wird die im Wesentlichen schlitzförmige Auslassöffnung des Auslassstutzens geöffnet. Sobald die Auslassöffnung des Auslassstutzens der Dosiereinheit nach Dosierung der gewünschten Menge eines jeweiligen fließfähigen Feststoffes mittels der Betätigungseinrichtung der Dosierstation wieder geschlossen werden soll, ist lediglich eine Druckentlastung der Klammer und der die Auslassöffnung zwischen sich begrenzenden Dichtlippen erforderlich, woraufhin letztere aufgrund der elastischen Vorbelastung der Klammer sowie gegebenenfalls zusätzlich aufgrund einer eigenen mechanischen Vorbelastung in die Schließstellung überführt werden. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass sich die im Wesentlichen schlitzförmige Auslassöffnung nicht notwendigerweise exakt linear erstrecken muss, sondern beispielsweise auch einen etwa sinus-, zickzack- oder andersartigen Verlauf besitzen kann. Die Klammer ist dabei insbesondere als separates, auf den Außenumfang der die Auslassöffnung des Auslassstutzens der Dosiereinheit zwischen sich begrenzenden Dichtlippen aufbringbares und folglich bedarfsweise auch leicht austauschbares Bauteil ausgestaltet, wobei sich die Klammer ausschließlich außenseitig des Auslassstutzens befindet und keine zusätzlichen Teile im Innern desselben erforderlich sind, um hierdurch bedingte Kontaminationen der zu dosierenden fließfähigen Feststoffe zu vermeiden. Wie auch der Auslassstutzen der Dosiereinheit kann dabei auch die Klammer insbesondere aus metallfreien Werkstoffen, z.B. aus elastomeren Kunststoffmaterialien, wie solchen der oben in Bezug auf den Auslassstutzen genannten Art, gebildet sein, so dass sich das oben geschilderte Problem einer elektrostatischen Aufladung von Metallteilen bei der Pulverdosierung nicht stellt.
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Um auf einfache Weise mehr oder minder allein aufgrund der Formgebung der mit den die Auslassöffnung des Auslassstutzens der Dosiereinheit zwischen sich begrenzenden Dichtlippen zusammenwirkenden Klammer zu sorgen, kann in diesem Zusammenhang vorzugsweise vorgesehen sein, dass die die Auslassöffnung des Auslassstutzens zwischen sich bildenden Dichtlippen einen zumindest abschnittsweise oder insbesondere auch im Wesentlichen gänzlich konvex gekrümmten Außenumfang besitzen, während die Schenkel der Klammer in deren demontiertem Zustand einen demgegenüber geringer konvex gekrümmten, im Wesentlichen geradlinigen oder insbesondere auch konkav gekrümmten, also etwa taillierten, Innenumfang besitzen. Folglich ergibt sich die elastische Vorbelastung der Dichtlippen aufeinander zu, um die Auslassöffnung zu verschließen, vornehmlich aufgrund der elastischen Verformung der Schenkel der Klammer, wenn diese auf den konvex gekrümmten Außenumfang der Dichtlippen aufgebracht wird, wobei die - im unbelasteten, nicht montierten Zustand ihrerseits geringfügiger konvex gekrümmten, im Wesentlichen geradlinigen oder insbesondere auch konkav gekrümmten bzw. taillierten - Schenkel der Klammer entlang den konvex gekrümmten Dichtlippen nach außen gebogen werden und aufgrund ihres elastischen Rückstellvermögens für die erforderliche elastische Vorbelastung der Auslassöffnung in deren Schließstellung sorgen. Darüber hinaus ergibt sich auf diese Weise auch sehr eine einfache Überführung der Auslassöffnung in eine Öffnungsstellung, indem - wie oben erwähnt - die im montierten Zustand außenseitig den Dichtlippen anliegenden Schenkel der Klammer infolge etwa in ihrer Erstreckungsrichtung einwirkender Druckkräfte mittels der Betätigungseinrichtung der Dosierstation elastisch gemeinsam mit den Dichtlippen voneinander fort bewegt bzw. auseinander gespreizt werden.
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Es sei an dieser Stelle jedoch explizit darauf hingewiesen, dass die Dosiereinheit eines jeweiligen Vorratsbehälters und die hiermit zusammenwirkende Betätigungseinrichtung der Dosierstation grundsätzlich auch in beliebiger anderer bekannter Weise ausgestaltet sein kann, wobei die Dosiereinheit vorzugsweise antriebslos bzw. passiv sein kann. So kann die Dosiereinheit eines jeweiligen Vorratsbehälters beispielsweise auch eine antriebslos in dem Vorratsbehälter angeordnete Förderschnecke umfassen, während die Betätigungseinrichtung der Dosiereinheit eine, insbesondere motorisch, angetriebene Antriebswelle umfasst, welche mit der Förderschnecke koppelbar ist und diese entsprechend der gewünschten Dosiermenge antreibt, wenn der mit der Dosiereinheit versehene Vorratsbehälter an die Dosierstation überführt worden ist. Eine solche Dosiereinheit einschließlich der zugehörigen Dosierstation ist z.B. aus den
DE 102 20 792 A1 und
DE 103 20 763 A1 bekannt, welche hiermit ausdrücklich zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht werden. Rein exemplarisch sei in diesem Zusammenhang ferner erwähnt, dass die Dosiereinheit eines jeweiligen Vorratsbehälters zur kontaminationsfreien Überführung der hierin befindlichen fließfähigen Feststoffkomponente beispielsweise eine verschließbare Dosieröffnung umfassen kann, während ein jeweiliger Sammelbehälter eine verschließbare Aufnahmeöffnung umfasst, wobei die Dosieröffnung der Dosiereinheit mit der Aufnahmeöffnung des Sammelbehälters an der Dosierstation lösbar miteinander verbindbar ist. Die Betätigungseinrichtung der Dosierstation vermag in diesem Fall die mit der Aufnahmeöffnung des Sammelbehälters lösbar verbundene Dosieröffnung der Dosiereinheit eines jeweiligen Vorratsbehälters unter mechanischer Kraftentkopplung sowohl von dem Vorratsbehälter als auch von dem Sammelbehälter in eine Öffnungsstellung zu überführen, um die gewünschte Menge an fließfähigem Feststoff in den Sammelbehälter zu dosieren. Eine solche Dosiereinheit einschließlich der zugehörigen Dosierstation ist z.B. aus der
DE 10 2008 020 218 B3 bekannt, welche hiermit ebenfalls ausdrücklich zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemä-ßen Anlage kann ferner vorgesehen sein, dass sie eine Ein-/Ausschleuseinrichtung zum Ein- und Ausschleusen der mit einer Dosiereinheit versehenen Vorratsbehälter in Richtung der Lagerstation bzw. von dieser fort umfasst. Die Ein-/Ausschleuseinrichtung dient folglich einerseits zum Transportieren von mit einer jeweiligen fließfähigen Feststoffkomponenten befüllten Vorratsbehältern in Richtung der Lagerstation, andererseits zum Transportieren von leeren oder für eine neue Rezeptur nicht mehr benötigten Vorratsbehältern von der Lagerstation fort.
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Ähnlich wie die Zu-/Abführeinrichtung des bzw. der Sammelbehälter(s) kann auch die Ein-/Ausschleuseinrichtung der Vorratsbehälter vorzugsweise wenigstens ein Förderband oder wenigstens eine Rollenbahn umfassen, welche zweckmäßigerweise wiederum über einen motorischen Antrieb verfügen, um die Vorratsbehälter selbsttätig in Richtung der Lagerstation bzw. von dieser fort zu transportieren. In vorteilhafter Ausgestaltung kann dabei vorgesehen sein, dass die Ein-/Ausschleuseinrichtung wenigstens ein Paar Förderbänder oder ein Paar Rollenbahnen umfasst, von welchen je eine(s) zum Einschleusen eines Vorratsbehälters in Richtung der Lagerstation und das bzw. die andere zum Ausschleusen eines Vorratsbehälters von der Lagerstation fort dient, so dass ein jeweiliges Förderband bzw. eine jeweilige Rollenbahn jeweils nur das Einschleusen bzw. das Ausschleusen eines jeweiligen Sammelbehälter in Richtung der Lagerstation bzw. von dieser fort übernimmt.
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Ein Ende der Ein-/Ausschleuseinrichtung ist hierbei zweckmäßigerweise innerhalb der Reichweite bzw. innerhalb des Arbeitsbereiches des Manipulators angeordnet, wobei der Manipulator vorzugsweise ferner zum Überführen je eines mit einer Dosiereinheit versehenen Vorratsbehälters zwischen einem Ende der Ein-/Ausschleuseinrichtung und der Lagerstation eingerichtet ist. Der Manipulator dient in diesem Fall folglich sowohl zur Überführung der mit je einer Dosiereinheit versehenen Vorratsbehälter zwischen der Lagerstation und der Dosierstation, andererseits zwischen der Lagerstation und der Ein-/Ausschleuseinrichtung.
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Hierbei kann in vorteilhafter Ausgestaltung ferner vorgesehen sein, dass der Ein-/Ausschleuseinrichtung eine Sensoreinrichtung zugeordnet ist, welche zum Erkennen der Ausrichtung der Dosiereinheit eines mittels der Ein-/Ausschleuseinrichtung eingeschleusten Vorratsbehälters ausgebildet ist, wobei der Manipulator mit der Sensoreinrichtung in Wirkverbindung steht und anlässlich des Überführens des mit der Dosiereinheit versehenen Vorratsbehälters von der Ein-/Ausschleuseinrichtung an die Lagerstation zum Drehen des Vorratsbehälters in Abhängigkeit von der Ausrichtung der Dosiereinheit eingerichtet ist, um den Vorratsbehälter gemäß einer vorgegebenen Ausrichtung der Dosiereinheit in der Lagerstation einzulagern. Der Manipulator ist in diesem Fall folglich derart programmtechnisch eingerichtet, dass er einen jeweiligen Vorratsbehälter anlässlich seiner Überführung von der Ein-/Ausschleuseinrichtung an die Lagerstation um einen solchen Winkel, insbesondere um eine etwa vertikale Achse, zu drehen vermag, um ihn gemäß der vorgegebenen Ausrichtung der Dosiereinheit in der Lagerstation einzulagern, welche erforderlich ist, um die Dosiereinheit anlässlich einer späteren Überführung des hiermit versehenen Vorratsbehälters an die Dosierstation mittels des Manipulators in die notwendige Relativanordnung in Bezug auf die Betätigungseinrichtung der Dosierstation zu bringen. Der jeweils erforderliche Drehwinkel ergibt sich hierbei durch die jeweilige Ausrichtung der Dosiereinheit eines mittels der Ein-/Ausschleuseinrichtung eingeschleusten Vorratsbehälters, welche von der Sensoreinrichtung erfasst und an den Manipulator zwecks Einstellung seiner Bewegungsbahn übermittelt wird. Hierdurch ist es möglich, der Ein-/Ausschleuseinrichtung - sei es manuell oder sei es gleichfalls in automatisierter Weise - mit einer Dosiereinheit versehene Vorratsbehälter in praktisch beliebiger Ausrichtung der Dosiereinheit aufzugeben, welche anlässlich der anschließenden Überführung des Vorratsbehälters an die Lagerstation mittels des Manipulators um den jeweils erforderlichen Drehwinkel gedreht wird, um den Vorratsbehälter sodann stets gemäß der vorgegebenen Ausrichtung der Dosiereinheit in der Lagerstation einzulagern. Sofern die Dosiereinheiten der Vorratsbehälter mit einer im Wesentlichen schlitzförmigen Auslassöffnung versehen sind, wie sie weiter oben im Einzelnen beschrieben ist, so vermag die Sensoreinrichtung der Ein-/Ausschleuseinrichtung z.B. die Ausrichtung der im Wesentlichen schlitzförmigen Auslassöffnung der Dosiereinheit relativ zu dem Vorratsbehälter zu erkennen, wobei der mit der Sensoreinrichtung in Wirkverbindung stehende Manipulator anlässlich des Überführens des mit der Dosiereinheit versehenen Vorratsbehälters von der Ein-/Ausschleuseinrichtung an die Lagerstation den Vorratsbehälters in Abhängigkeit von der Ausrichtung der im Wesentlichen schlitzförmigen Auslassöffnung der Dosiereinheit dreht, um ihn gemäß der vorgegebenen Ausrichtung der im Wesentlichen schlitzförmigen Auslassöffnung der Dosiereinheit in der Lagerstation einzulagern.
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Bei der Sensoreinrichtung kann es sich grundsätzlich um beliebige bekannte Sensoreinrichtungen handeln, welche zum Erkennen der Ausrichtung der Dosiereinheit in der Lage sind, wie beispielsweise um mit als solchen bekannten Bilderkennungseinrichtungen ausgestattete Kameras, insbesondere in Form von Digitalkameras.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Vorratsbehälter mit einer die hierin bevorratete fließfähige Feststoffkomponente identifizierenden Codierung versehen sind, wie beispielsweise einer in einem RFID-Transponder hinterlegten Codierung in Bezug auf wesentliche Parameter des fließfähigen Feststoffes, und dass die Anlage eine Ausleseeinheit, wie beispielsweise ein RFID-Lesegerät, umfasst, welche zum Auslesen der Codierung eingerichtet ist. Die Ausleseeinheit kann beispielsweise in den Manipulator, in die Lagerstation oder insbesondere in die Ein-/Ausschleuseinrichtung integriert sein, um vorzugsweise bereits anlässlich des Einschleusens eines frisch mit einer fließfähigen Feststoffkomponente befüllten Vorratsbehälters die codierten Daten des Feststoffes zu erfassen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage zum gravimetrischen Zusammenführen einzelner, in mehreren Vorratsbehälter bevorrateten fließfähigen Feststoffkomponenten in Sammelbehälter, mit einer Lagerstation mit mehreren, mit je einer Dosiereinheit versehenen Vorratsbehältern, einer Dosierstation mit dieser zugeordneter Wiegeeinrichtung, einer Zu-/Abführeinrichtung für die Sammelbehälter, einer Ein-/Einschleuseinrichtung für die Vorratsbehälter und einem Manipulator in Form eines Roboters;
- 2 eine schematische Detailansicht der Ein-/Ausschleuseinrichtung der Anlage gemäß 1 einschließlich des Manipulators von der Seite betrachtet;
- 3 eine schematische Detailansicht der Lagerstation der Anlage gemäß 1 einschließlich des Manipulators von der Seite betrachtet;
- 4 eine schematische Seitenansicht des Manipulators gemäß 1 bis 3 während der Überführung eines mit einer Dosiereinheit versehenen Vorratsbehälters von der Lagerstation an die Dosierstation;
- 5 eine der 4 entsprechende Seitenansicht des Manipulators während der Überführung des mit der Dosiereinheit versehenen Vorratsbehälters von der Lagerstation an die Dosierstation zu einem gegenüber 4 späteren Zeitpunkt;
- 6 eine schematische Detailansicht der Zu-/Abführeinrichtung der Anlage gemäß 1 mit hieran anschließender Dosierstation einschließlich des Manipulators und der Ein-/Ausschleuseinrichtung;
- 7 eine schematische perspektivische Detailansicht einer Ausführungsform einer Dosiereinheit der Vorratsbehälter der Anlage gemäß 1 mit einem nachgiebig elastischen Auslassstutzen mit an dessen im Wesentlichen schlitzförmige Auslassöffnung außenseitig aufgebrachter Klammer;
- 8 eine schematische Draufsicht auf den Auslassstutzen der Dosiereinheit gemäß 7 von oben;
- 9 eine schematische Draufsicht auf den mit der Klammer versehenen Auslassstutzen der Dosiereinheit gemäß 7 und 8 von unten;
- 10 eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Betätigungseinrichtung der der Dosierstation der Anlage gemäß 1 in einer Betriebssituation vor oder nach dem Dosieren von fließfähigem Feststoff aus der Dosiereinheit gemäß 7 bis 9; und
- 11 eine der 10 entsprechende schematische perspektivische Ansicht der Betätigungseinrichtung in einer Betriebssituation während des Dosierens von fließfähigem Feststoff aus der Dosiereinheit gemäß 7 bis 9.
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In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 versehenen Anlage zum gravimetrischen Zusammenführen von pulver- oder partikelförmigen, fließfähigen Feststoffkomponenten in Sammelbehälter schematisch wiedergegeben. Die Anlage 1 umfasst eine Lagerstation 10, welche beispielsweise nach Art eines Regallagers 11 ausgestaltet ist und eine Mehrzahl an sowohl übereinander als auch nebeneinander angeordneten Abstellplätzen für je einen Vorratsbehälter 20 (vgl. auch die 3) aufweist. Die Vorratsbehälter 20 dienen zur Bevorratung je einer der fließfähigen Feststoffkomponenten und sind an einem ihrer Enden mit einer nachfolgend unter Bezugnahme auf die 7 bis 9 im Einzelnen erläuterten Dosiereinheit 30 ausgestattet.
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Die Anlage 1 umfasst ferner wenigstens eine Dosierstation 40, welche eine nachfolgend unter Bezugnahme auf die 6 sowie insbesondere auf die 10 und 11 näher beschriebene Betätigungseinrichtung 41 zur Betätigung der Dosiereinheit 30 eines jeweiligen Vorratsbehälters 20 umfasst und welcher eine Wiegeeinrichtung 42 zugeordnet ist, bei welcher es sich um eine übliche Wiegeeinrichtung gemäß dem Stand der Technik handelt und welche lediglich in der 6 schematisch angedeutet ist.
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Die Anlage 1 gemäß 1 umfasst darüber hinaus eine nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 näher erläuterte Ein-/Ausschleuseinrichtung 50, welche sowohl zum Einschleusen der mit einer Dosiereinheit 30 versehenen, z.B. frisch mit einer fließfähigen Feststoffkomponente befüllten Vorratsbehälter 20 in Richtung der Lagerstation 10 als auch zum Ausschleusen der mit einer Dosiereinheit 30 versehenen, z.B. leeren Vorratsbehälter 20 von der Lagerstation 10 fort dient. Die Ein-/Ausschleuseinrichtung 50 weist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Paar Förderbänder oder Rollenbahnen 51a, 51b auf, wobei die Rollenbahn 51a zum Einschleusen der Vorratsbehälter 20 in Richtung der Lagerstation 10 (vgl. den Pfeil 52a) und die Rollenbahn 51b zum Ausschleusen der Vorratsbehälter 20 von der Lagerstation 10 fort (vgl. den Pfeil 52b) dient. Die Rollenbahnen 51a, 51b der Ein-/Ausschleuseinrichtung 50 sind dabei zweckmäßigerweise bedarfsweise in Richtung des Pfeils 52a, 52b mittels je eines motorischen Antriebs 53a, 53b angetrieben.
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Überdies umfasst die Anlage 1 eine nachfolgend unter Bezugnahme auf die 6 näher beschriebene Zu-/Abführeinrichtung 60, welche sowohl zum Zuführen der z.B. noch leeren Sammelbehälter 70 an die Dosierstation 40 als auch zum Abführen der z.B. gemäß der vorgegebenen Rezeptur fertig befüllten Sammelbehälter 70 von der Dosierstation 40 fort, beispielsweise in Richtung eines weiteren Verarbeitungs-, Abfüll- oder Verpackungsschrittes (nicht gezeigt), dient. Während die Sammelbehälter 70 im einfachsten Falle beispielsweise von transportablen Behältern im Wesentlichen in Form von Eimern gebildet oder in beliebiger anderer bekannter Weise ausgestaltet sein können, weist die Zu-/Abführeinrichtung 60 für die Sammelbehälter 70 - insoweit ähnlich wie die Ein-/Ausschleuseinrichtung 50 für die Vorratsbehälter 20 - beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Paar Förderbänder oder Rollenbahnen 61a, 61b auf, wobei die Rollenbahn 61a zum Zuführen der Sammelbehälter 70 an die Dosierstation 40 (vgl. den Pfeil 62a) und die Rollenbahn 61b zum Abführen der Sammelbehälter 70 von der Dosierstation 40 fort (vgl. den Pfeil 62b) dient. Die Rollenbahnen 61a, 61b der Zu-/Abführeinrichtung 60 sind dabei zweckmäßigerweise ebenfalls bedarfsweise in Richtung des Pfeils 62a, 62b mittels je eines motorischen Antriebs 63a, 63b angetrieben.
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Wie ferner der 1 zu entnehmen ist, umfasst die Anlage 1 schließlich einen zumindest zur Handhabung der mit je einer Dosiereinheit 30 versehenen Vorratsbehälter 20 zwischen der Lagerstation 10, der Dosierstation 40 und der Ein-/Ausschleuseinrichtung 50 dienenden, entsprechend seiner gewünschten Bewegungen programmtechnisch eingerichteten Manipulator 80, welcher im vorliegenden Fall von einem Roboter 81 - hier in Form eines sechsachsigen Industrieroboters (vgl. auch die 4 und 5 weiter unten) - gebildet und dessen Roboterhand 82 mit einem Greifwerkzeug 83 bestückt ist, z.B. im Wesentlichen in Form einer Gabel, welche zum Ergreifen je eines Vorratsbehälters 20 geeignet ist. Die Lagerstation 10, die Dosierstation 40 mit der Wiegeeinrichtung 42 (siehe 6) und das der Lagerstation 10 zugewandte Ende der Ein-/Ausschleuseinrichtung 50 befinden sich dabei in Reichweite des Manipulators 80 und sind zweckmäßigerweise um dessen Umfang herum angeordnet, wobei sie insbesondere in einer Bearbeitungszelle nach Art einer Roboterzelle aufgestellt sein können. Die Dosierstation 40 mit der dieser zugeordneten Wiegeeinrichtung 42 ist dabei in Reichweite des Manipulators 80 an dem diesen zugewandten Ende der Zu-/Abführeinrichtung 60 angeordnet, wobei sie im vorliegenden Fall z.B. an dem dem dem Manipulator 80 zugewandten Ende der Rollenbahn 61b vorgesehen ist. Auf diese Weise können die Sammelbehälter 70 mittels der Rollenbahn 61a der Zu-/Abführeinrichtung 60 dadurch der Dosierstation 40 zugeführt werden, indem sie, sobald sie in Richtung des Pfeils 62a an das der Dosierstation 40 zugewandte Ende der Rollenbahn 61a transportiert worden sind, in Richtung des Pfeils 64 von der Rollenbahn 61a an die sich unmittelbar neben dieser erstreckende Rollenbahn 61b transferiert werden (sei es mittels des Manipulators 80 oder sei es mittels einer, nicht zeichnerisch dargestellten Umsetzeinrichtung).
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Sie befinden sich dann auf der Wiegeeinrichtung 42 (vgl. die 6) der Dosierstation 40, in welcher ihnen die gewünschte, mittels der Wiegeeinrichtung 42 gravimetrisch erfasste Masse einer fließfähigen Feststoffkomponente aus einem mittels des Manipulators 80 an die Dosierstation 40 überführten Vorratsbehälters 20 mittels dessen Dosiereinheit 30 aufgegeben werden kann. Sobald die gewünschte Rezeptur mehrerer Feststoffkomponenten aus mehreren Vorratsbehältern 11 einem Sammelbehälter 70 zudosiert worden ist, kann letzterer mittels der Rollenbahn 61b der Zu-/Abführeinrichtung wieder in Richtung des Pfeils 62b von der Dosierstation 40 fort transportiert werden.
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In der 2 ist die Ein-/Ausschleuseinrichtung 50 für die mit je einer Dosiereinheit 30 versehenen Vorratsbehälter 20 einschließlich des in Form eines sechsachsigen Industrieroboters 81 ausgestalteten Manipulators 80 nochmals in schematischer Seitenansicht in einer Situation wiedergegeben, in welcher der Manipulator 80 gerade einen an das ihm zugewandte Ende des Rollenbahn 51a der Ein-/Ausschleuseinrichtung 50 transportierten Vorratsbehälter 20 mit Dosiereinheit 30 an die Lagerstation 10 überführt. Der hierfür programmtechnisch eingerichtete Roboter 81 hat zu diesem Zweck den Vorratsbehälter 20 mittels seines Greifwerkzeugs 83 ergriffen und durchläuft eine programmtechnisch eingerichtete Bewegungsbahn, um den Vorratsbehälter 20 der Lagerstation 10 zuzuführen. Letzteres ist in der 3 erkennbar, in welcher die im vorliegenden Fall nach Art eines Regallagers 11 ausgestaltete Lagerstation 10 einschließlich des in Form eines sechsachsigen Industrieroboters 81 ausgestalteten Manipulators 80 nochmals in schematischer Seitenansicht dargestellt ist. Die Ein-/Ausschleuseinrichtung 30 kann beispielsweise ferner eine nicht zeichnerisch wiedergegebene Ausleseeinheit, z.B. in Form eines RFID-Lesegerätes, umfassen, welche zum Auslesen einer Codierung ausgebildet ist, welche eine jeweilige, in einem jeweiligen Vorratsbehälter 20 bevorratete fließfähige Feststoffkomponente zu identifizieren vermag. Die Codierung kann beispielsweise in einem RFID-Transponder gespeichert sein, welcher an einem jeweiligen Vorratsbehälter 10 - sei es lösbar oder sei es fest in diesen integriert - angebracht ist.
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Wie ferner der 3 sowie auch der 1 zu entnehmen ist, sind die jeweils mit einer Dosiereinheit 30 bestückten Vorratsbehälter 20 bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sowohl in der Lagerstation 10 als auch auf den Rollenbahnen 51a, 51b der Ein-/Ausschleuseinrichtung 50 mit ihrer Dosiereinheit 30 nach oben weisend abgestellt, so dass jegliche Berührungen der Dosiereinheiten 30 mit anderen Teilen der Anlage 1 und hierdurch gegebenenfalls verursachte Kontaminationen der fließfähigen Schüttgutkomponenten vermieden werden. In den 4 und 5 ist jeweils eine schematische Seitenansicht des programmtechnisch eingerichteten Manipulators 80 anlässlich der Überführung eines mit einer Dosiereinheit 30 versehenen Vorratsbehälters 20 von der Lagerstation 10 an die Dosierstation 40 gezeigt, wobei der Manipulator 80 in der 4 den Vorratsbehälter 20 gerade der Lagerstation 10 entnommen hat, während er ihn in der 5 gerade der Dosierstation 40 zuführt. Wie hierbei erkennbar, ist der in Form des Roboters 81 ausgestaltete Manipulator 80 dabei zumindest zum einmaligen Drehen des Vorratsbehälters 20 um etwa 180° um eine sich senkrecht zur Zeichnungsebene erstreckende Drehachse eingerichtet (vgl. den Pfeil P der 4), um ihn einerseits von seiner Lagerposition mit nach oben weisender Dosiereinheit 30 in seine Dosierposition mit nach unten weisender Dosiereinheit 30 zu überführen und auf diese Weise insbesondere auch für eine Auflockerung der in dem Vorratsbehälter 20 bevorrateten fließfähigen Feststoffe zwecks der nachfolgenden Dosierung zu sorgen und diese fließfähig zu halten, so dass sie auch nach längeren Standzeiten des Vorratsbehälters 20 nicht agglomerieren oder an dem Vorratsbehälter 20 anbacken. Darüber hinaus kann der Manipulator 80 auch zum mehrmaligen Drehen um dieselbe oder andere Drehachsen und/oder zum Schütteln des Vorratsbehälters 20 anlässlich seiner Überführung von der Lagerstation 10 an die Dosierstation 40 eingerichtet sein, wobei die entsprechende Bewegungsbahn des Roboters 81 individuell programmiert werden kann.
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In der Situation der 6, welche eine schematische Detailansicht der Zu-/Abführeinrichtung 60 für die Sammelbehälter 70 mit hieran anschließender Dosierstation 40 einschließlich des Manipulators 80 und der Ein-/Ausschleuseinrichtung 50 der Anlage 1 zeigt, hat der Manipulator 80 schließlich den (in 6 rechten) Vorratsbehälter 20 entsprechend seiner Dosierposition mit nach unten weisender Dosiereinheit 30 an die Dosierstation 40 übergeben, welche beim vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Trageinrichtung 43 umfasst, welche zum Halten des Vorratsbehälters 20 in der Dosierposition entsprechend der notwendigen Relativanordnung in Bezug auf die Betätigungseinrichtung 41 der Dosierstation 40 (vgl. hierzu auch die 10 und 11) dient, so dass dies nicht mittels des Manipulator 80 durchgeführt werden muss und letzterer für den nächsten Handhabungsvorgang sogleich wieder zur Verfügung steht. Der (in 6 linke) Sammelbehälter 70, welchem ein Anteil der in dem Vorratsbehälter 20 bevorrateten fließfähigen Feststoffkomponente zudosiert werden soll, befindet sich unterhalb der Dosiereinheit 30 des Vorratsbehälters 20 auf der Wiegeeinrichtung 42, wobei die Betätigungseinrichtung 41 der Dosierstation 40 die Dosiereinheit 30 des Vorratsbehälters 20 so lange öffnet, bis die Wiegeeinrichtung 42 die gewünschte Masse der Feststoffkomponente erfasst hat.
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In den 7 bis 9 sind schematische Ansichten einer Ausführungsform einer solchen Dosiereinheit 30 der Vorratsbehälter 20 schematisch wiedergegeben, wobei der Vorratsbehälter 20 selbst auf Veranschaulichungsgründen nicht dargestellt ist. Wie hieraus ersichtlich, umfasst die Dosiereinheit 30 einen Auslassstutzen 31 aus einem nachgiebig elastischen Kunststoffmaterial, z.B. aus einem, vorzugsweise thermoplastischen, Polyurethanelastomer, Silikon, Gummi oder dergleichen, wobei er bei dem zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel einstückig hieraus geformt ist. An dem Auslassstutzen 31 ist eine Klammer 32 (vgl. die 7 und 9) aus einem gleichfalls nachgiebig elastischen Kunststoffmaterial, z.B. ebenfalls aus einem, vorzugsweise thermoplastischen, Polyurethanelastomer, Silikon, Gummi oder dergleichen, montiert, wobei die Klammer 32 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ebenfalls einstückig hieraus geformt ist.
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Der Auslassstutzen 31 der Dosiereinheit 30 besitzt an seinem einen, in der 7 oberen Ende eine Einlassöffnung 33, welche beispielsweise einen runden - hier einen etwa kreisrunden - Querschnitt besitzt und zum Festlegen an dem mit einem etwa entsprechenden Querschnitt versehenen Auslass des Vorratsbehälters 20 (vgl. die 1 bis 6) dient. Um den Auslassstutzen 31 insbesondere lösbar am Auslass des Vorratsbehälters 20 festlegen zu können, ist die Einlassöffnung 33 an ihrem Außenumfang mit Befestigungsstrukturen 34 ausgestattet (vgl. die 7 und 8), welche beim vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei parallel verlaufende Umfangsvorsprünge umfassen und beispielsweise eine Rohrschelle (nicht gezeigt) im Wesentlichen formschlüssig zwischen sich aufnehmen können, um den Auslassstutzen 31 an seiner Einlassöffnung 33 sowohl form- als auch kraftschlüssig, aber gleichwohl lösbar am Auslass des Vorratsbehälters 20 befestigen zu können. Von seiner Einlassöffnung 33 verjüngt sich der Auslassstutzen 31 im Wesentlichen trichterförmig nach unten in Richtung einer am entgegengesetzten Ende der Einlassöffnung 33 angeordneten Auslassöffnung 35, welche im Wesentlichen schlitzförmig ausgestaltet (vgl. insbesondere die 8 und 9) und zwischen zwei entgegengesetzten Dichtlippen 36 (vgl. die 9) des Auslassstutzens 31 gebildet ist. Die die im Wesentlichen schlitzförmige Auslassöffnung 35 zwischen sich begrenzenden Dichtlippen 36 besitzen einen in Bezug auf die Auslassöffnung 35 konvexen, z.B. etwa kreisbogenförmigen Außenumfang und vermögen gegebenenfalls infolge ihrer elastischen Nachgiebigkeit die Auslassöffnung 35 zumindest geringfügig in ihre Schließstellung gemäß den 8 und 9, in welcher die Dichtlippen 36 zur im Wesentlichen gänzlichen Anlage aneinander gelangen, elastisch vorzubelasten. Wird auf die im Wesentlichen schlitzförmige Auslassöffnung 35 bzw. auf die diese zwischen sich bildenden Dichtlippen 36 eine etwa in Erstreckungsrichtung der schlitzförmigen Auslassöffnung 35 einwirkende Druckkraft ausgeübt, wie es in den 7 bis 9 mit dem Bezugszeichen F gekennzeichnet ist, so lässt sich die Auslassöffnung 35 in eine Öffnungsstellung überführen, indem die Dichtlippen 36 auseinander gespreizt bzw. voneinander fort bewegt werden, wie es in der 8 mit der Strichlinierung 37 angedeutet ist, wobei der Öffnungsquerschnitt der im Wesentlichen schlitzförmigen Auslassöffnung 35 mit zunehmender Krafteinwirkung größer wird.
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Wie weiterhin aus den 7 bis 9 hervorgeht, ist die im Wesentlichen schlitzförmige Auslassöffnung 35 des Auslassstutzens 31 der Dosiereinheit 30 zum Zwecke eines optimalen Schließvermögens auch nach lange andauerndem Betrieb, ohne dass die Gefahr einer Kontamination der zu dosierenden fließfähigen Feststoffe besteht, mittels der als separates Bauteil ausgebildeten Klammer 32 elastisch in ihre Schließstellung vorbelastet, wobei die Klammer 32 an dem konvexen Außenumfang der die Auslassöffnung 35 zwischen sich bildenden Dichtlippen 36 lösbar aufgebracht ist (siehe insbesondere die 9). Die elastische Vorbelastung der zwischen den Dichtlippen 36 gebildeten, im Wesentlichen schlitzförmigen Auslassöffnung 35 des Auslassstutzens 31 in Richtung der Schließstellung mittels der hierauf außenseitig aufgebrachten Klammer 32 geschieht dabei derart, dass die im montierten Zustand außenseitig den Dichtlippen 36 anliegenden Schenkel 38 der nachgiebig elastischen Klammer 32 in Richtung ihrer einander angenäherten Stellung elastisch vorbelastet sind, so dass sie die Dichtlippen 36 zwischen sich entlang der gesamten Länge der im Wesentlichen schlitzförmigen Auslassöffnung 35 gegeneinander andrücken. Werden die Schenkel 38 der Klammer 32 hingegen mit Druckkräften F beaufschlagt, welche etwa in ihrer Erstreckungsrichtung, d.h. auch etwa in Erstreckungsrichtung der Dichtlippen 36 und der zwischen diesen gebildeten schlitzförmigen Auslassöffnung 35, auf die Klammer 32 einwirken, so werden die beiden Schenkel 38 der Klammer 32 voneinander fort bewegt bzw. auseinander gespreizt, wobei zugleich die Dichtlippen 36 des Auslassstutzens 31 in der oben beschriebenen Weise auseinander gespreizt werden und die schlitzförmige Auslassöffnung 35 folglich in eine Öffnungsstellung überführt wird (entsprechend dem Bezugszeichen 37 der 8), deren Öffnungsquerschnitt durch den Betrag der einwirkenden Druckkräfte F, z.B. zum Fein- oder Grobdosieren, eingestellt werden kann.
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Um für die elastische Vorbelastung der Dichtlippen 36 aufeinander zu, also in Richtung der Schließstellung der zwischen den Dichtlippen 36 gebildeten, im Wesentlichen schlitzförmigen Auslassöffnung 35 zu sorgen, besitzen die Schenkel 38 der Klammer 32 im unbelasteten, demontierten Zustand (nicht gezeigt) einen gegenüber dem konvex gekrümmten Außenumfang der Dichtlippen 36 zumindest geringer konvex gekrümmten, etwa geradlinigen oder vorzugsweise auch geringfügig konkav gekrümmten bzw. taillierten Innenumfang. Wird die Klammer 32 folglich an dem konvex gekrümmten Außenumfang der die Auslassöffnung 35 zwischen sich bildenden Dichtlippen 36 des Auslassstutzens 31 montiert, so müssen die Schenkel 38 der Klammer 32 dabei entlang des konvexen Außenumfangs der Dichtlippen 36 auseinander gespreizt werden, wodurch sich die nachgiebig elastische Vorbelastung der Dichtlippen 36 aufeinander zu, d.h. in Richtung der Schließstellung der Auslassöffnung 35 ergibt. Die Klammer 32 kann dabei vorteilhaferweise im Wesentlichen ringförmig ausgestaltet sein, so dass sie im montierten Zustand die die Auslassöffnung 35 zwischen sich bildenden Dichtlippen 36 vollumfänglich umgreift. Darüber hinaus kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Klammer 32 nicht nur kraftschlüssig, sondern auch formschlüssig am Außenumfang der Dichtlippen 36 des Auslassstutzens 31 montiert ist, wobei sie zu diesem Zweck mit inneren Eingriffsstrukturen, z.B. in Form von Umfangsnuten (nicht erkennbar), ausgestattet sein kann, welche zu äußeren Eingriffsstrukturen der Dichtlippen 36, z.B. in Form von Umfangsvorsprüngen (ebenfalls nicht erkennbar), komplementär sind.
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In den 10 und 11 ist eine Ausführungsform einer Betätigungseinrichtung 41 der Dosierstation 40 dargestellt, welche zum Aufbringen der Druckkräfte F (vgl. die 7 bis 9) auf die Auslassöffnung 35 des Auslassstutzens 31 der Dosiereinheit 30 - hier: auf die Klammer 32, welche am Außenumfang der die Auslassöffnung 35 des Auslassstutzens 11 begrenzenden Dichtlippen 36 aufgebracht worden ist - etwa in Erstreckungsrichtung der außenseitig den Dichtlippen 36 anliegenden Schenkeln 38 der Klammer 32 dient, um die Schenkel 38 der Klammer 32 elastisch voneinander fort zu bewegen und dabei die im Wesentlichen schlitzförmige Auslassöffnung 35 des Auslassstutzens 31 von ihrer Schließstellung in eine Öffnungsstellung zu überführen. Die Betätigungseinrichtung 41 der Dosierstation 40 weist zu diesem Zweck zwei in Richtung des Pfeils S aufeinander zu und voneinander fort bewegbare Betätigungsfinger 44 auf, welche im vorliegenden Fall z.B. an ihren einander zugewandten Seiten mit je einem Eingriffsprofil 44a versehen sind, welche im Wesentlichen komplementär zur Außenkontur der einander entgegengesetzten Enden der Klammer 32 ausgestaltet sind. Zur Hin- und Herbewegung der Betätigungsfinger 44 aufeinander zu und voneinander fort in Richtung des Pfeils S sind letztere beispielsweise an je einem Schlitten 45a festgelegt, welcher entlang je einer Führung 45b - hier in Form einer Linearführung - verschieblich geführt ist, so dass sich eine translatorische Bewegung der Betätigungsfinger 44 ergibt. Während sich die Betätigungsfinger 44 der Betätigungseinrichtung 41 in der 11 in einer Dosierposition befinden (ihr Abstand voneinander ist kleiner als die Länge der Klammer 32, so dass letztere elastisch komprimiert und hierdurch die im Wesentlichen schlitzförmige Auslassöffnung 35 des Auslassstutzens 31 in eine Öffnungsstellung überführt worden ist), befinden sich die Betätigungsfinger 44 in der 10 in einer Ruheposition vor oder nach einem Dosiervorgang (ihr Abstand ist größer als die Länge der Klammer 32, so dass hierauf keine Druckkräfte ausgeübt werden).
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Die Betätigungsfinger 44 sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel mittels je eines oder eines gemeinsamen motorischen Antriebs, z.B. in Form eines Elektromotors, gesteuert bewegbar, welcher einen jeweiligen Schlitten 45a, an welchem ein jeweiliger Betätigungsfinger 44 befestigt ist, antreibt und aufgrund seiner Unterbringung im Innern eines Gehäuses 46 der Betätigungseinrichtung 41 in den 10 und 11 nicht erkennbar ist. Die Betätigungseinrichtung 41 kann ferner vorzugsweise eine elektronische Steuereinheit (ebenfalls nicht erkennbar) umfassen, welche mit dem motorischen Antrieb der Betätigungsfinger 44 in Wirkverbindung steht, um letztere gemäß dem gewünschten Öffnungsquerschnitt der Auslassöffnung 35 des Auslassstutzens 31 der Dosiereinheit 30 anzutreiben, d.h. die Betätigungsfinger 44 in den jeweils gewünschten Abstand voneinander zu überführen, wie er der jeweils gewünschten Öffnungsweite der im Wesentlichen schlitzförmigen Auslassöffnung 35 des Auslassstutzens 31 entspricht. Die Steuereinheit steht ferner zweckmäßigerweise mit der Wiegeeinrichtung 42 (vgl. die 6) in Wirkverbindung, um die Betätigungsfinger 44 entsprechend der gewünschten Dosiermenge zu betätigen, wobei die Betätigungsfinger 44 insbesondere wieder auseinander von der Auslassöffnung 35 bzw. der hieran montierten Klammer 32 fort bewegt werden, sobald die gewünschte Dosiermenge gravimetrisch erfasst worden ist. Darüber hinaus kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Betätigungsfinger 44 der Betätigungseinrichtung 41 während eines Dosiervorgangs mittels ihres motorischen Antriebs in eine Oszillationsbewegung versetzbar sind, um während des Dosiervorgangs bei in eine Öffnungsstellung versetzter Auslassöffnung 35 des Auslassstutzens 41 einer jeweiligen Dosiereinheit 30 für einen verbesserten Austrag der dosierten, fließfähigen Feststoffe zu sorgen, indem die Oszillationsbewegung für eine Agitation der pulver- und/oder partikelförmigen Feststoffe sorgt, so dass diese stets nachfließen und nicht ins Stocken geraten. Die Oszillationsbewegung der Betätigungsfinger 44 in Form einer Hin- und Herbewegung mit kleiner Amplitude kann sich vorzugsweise in derselben Richtung wie die Bewegung der Betätigungsfinger 44 aufeinander zu und voneinander fort (Pfeil S) vollziehen, so dass sie mittels desselben Motors des Antriebs, welcher die Schlitten 45a entlang der Führungen 45b antreibt, vonstatten gehen kann und keinen zusätzlichen Motor erfordert.
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Um sicherzustellen, dass der Manipulator 80 anlässlich der Überführung eines jeweiligen, mit je einer Dosiereinheit 30 versehenen Vorratsbehälters 30 von der Lagerstation 10 an die Dosierstation 40 den Vorratsbehälter 30 stets in einer solchen Position an die Dosierstation 40 übergibt, dass sich die im Wesentlichen schlitzförmige Auslassöffnung 35 des Auslassstutzens 31 der Dosiereinheit 30 etwa senkrecht zu den Betätigungsfingern 44 der Betätigungseinrichtung 41 der Dosierstation 40 erstreckt, damit die durch Verlagerung der Betätigungsfinger 44 aufeinander zu (Pfeil P der 10 und 11) ausgeübte Druckkraft etwa in Erstreckungsrichtung der schlitzförmigen Auslassöffnung 35 auf diese einzuwirken vermag, um die Auslassöffnung 35 in eine Öffnungsstellung zu versetzen, kann in vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen sein, dass der Ein-/Ausschleuseinrichtung 50 eine nicht zeichnerisch wiedergegebene Sensoreinrichtung, z.B. in Form einer Digitalkamera, zugeordnet ist, welche zum Erkennen der Ausrichtung der im Wesentlichen schlitzförmigen Auslassöffnung 35 des Auslassstutzens 31 der Dosiereinheit 30 eines jeden, mittels der Ein-/Ausschleuseinrichtung 50 eingeschleusten Vorratsbehälters 20 ausgebildet ist. Der Manipulator 80 steht dabei, z.B. drahtlos, mit der Sensoreinrichtung in Wirkverbindung und ist anlässlich des Überführens des mit einer jeweiligen Dosiereinheit 30 versehenen Vorratsbehälters 30 von der Ein-/Ausschleuseinrichtung 50 an die Lagerstation 10 zum Drehen des Vorratsbehälters 20 in Abhängigkeit von der Ausrichtung der im Wesentlichen schlitzförmigen Auslassöffnung 35 des Auslassstutzens 31 der Dosiereinheit 30 programmtechnisch eingerichtet, um einen jeden Vorratsbehälter 20 gemäß einer vorgegebenen Ausrichtung der im Wesentlichen schlitzförmigen Auslassöffnung 35 in der Lagerstation 10 einzulagern. Der jeweils erforderliche Drehwinkel ergibt sich hierbei durch die jeweilige Ausrichtung der schlitzförmigen Auslassöffnung 35 des Auslassstutzens 31 der Dosiereinheit 30 eines mittels der Ein-/Ausschleuseinrichtung 50 eingeschleusten Vorratsbehälters 20, welche von der Sensoreinrichtung erfasst und an den Manipulator 80 zwecks Einstellung seiner Bewegungsbahn übermittelt wird. Auf diese Weise ist es möglich, der Ein-/Ausschleuseinrichtung 50 die mit einer Dosiereinheit 30 versehenen Vorratsbehälter 20 in beliebiger Orientierung der im Wesentlichen schlitzförmigen Auslassöffnung 35 aufzugeben, welche anlässlich der anschließenden Überführung des Vorratsbehälters 20 an die Lagerstation 10 mittels des Manipulators 80 um den jeweils erforderlichen Drehwinkel gedreht wird, um den Vorratsbehälter 20 sodann stets gemäß der vorgegebenen Ausrichtung der schlitzförmigen Auslassöffnung 35 der Dosiereinheit 30 in der Lagerstation 10 einzulagern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1707926 A2 [0003]
- EP 2326926 A1 [0004]
- DE 10220792 A1 [0019]
- DE 10320763 A1 [0019]
- DE 102008020218 B3 [0019]
