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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Technisches
Gebiet
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Die Erfindung betrifft generell eine
Vorrichtung zum Auftragen eines flexiblen Bandes auf eine ebene
Bahn. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung, um ein
verformbares, flexibles Klebeband unter konstanter Spannung auf
eine ebene Bahn zu legen. Speziell betrifft die Erfindung eine Vorrichtung,
um als Teil eines Herstellungsvorgangs für Mehrscheibenfenster ein Isolierband
auf eine ebene Glas-Bahn aufzutragen.
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Information
zum Stand der Technik
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In verschiedenen Herstellungsumgebungen tritt
die Notwendigkeit auf, ein flexibles Band auf eine ebene Bahn aufzutragen.
Beispielsweise werden oft Klebebänder
verwendet, um Maschinenbauteile aneinander zu befestigen. Ferner
ist bekannt, an verschiedenen Maschinen und Gebäudeteilen Isolier- und Vibrationsisolierband
anzubringen, entweder um Flüssigkeiten
oder Gase einzuschließen
oder, alternativ, um nach außen
hin eine Abdichtung gegenüber Verschmutzungen
zu bilden. Ferner werden oft elastomere flexible Haftbänder an
Zugriffswandungen von Maschinengehäusen befestigt, z. B. an Air-Condition-Einheiten
oder Kompressoren, wenn das Maschinengehäuse Witterungs- oder härteren Herstellungsbedingungen
ausgesetzt wird. Derartige flexible Bänder werden zudem oft zwischen
parallelen Glasscheiben bei der Herstellung isolierter Fenster oder Türen angeordnet.
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Insbesondere sind bei der Herstellung
von Glaseinheiten zur Platzierung in Fenster- oder Türrahmen
mehrere Herstellungsschritte erforderlich. Wärme isolierte Einzel- und Mehrscheiben-Fenster- und
Tür-Einheiten
weisen mehrere strukturelle Elemente auf: Holz-, Aluminium- oder
Vinylrahmen zum Einfassen der Glasscheibe, Metall-Abstandshalter, die
zur Abstandshaltung zwischen den mehreren Glasscheiben und entlang
der Umfangsränder
der Scheiben angeordnet werden, Fensterstab- und Mittelpfosten-Streifen,
die zwischen sämtlichen
Glasscheiben des Mehrscheiben-Fensters und direkt an diese Scheiben
anschließend
platziert werden, um einen ornamentalen Effekt zu erzielen, und
dichtendes Bandmaterial, das am Umfangsrand der Glas-Bahnen der
Mehrscheiben-Einheit angebracht wird.
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Zu den aktuelleren Innovationen bei
der Herstellung wärmeisolierter
Mehrscheiben-Fenster zählen
die Aufhängung
eines mit wärmeisolierendem Material
beschichteten Polyesterfilms zwischen den Glasscheiben und das Füllen des
zwischen den Scheiben gelegenen Raums mit einem Gas niedriger Leitfähigkeit
wie z. B. Argon oder Krypton, um eine Barriere gegen die Übertragung
von Leitungswärme zu
bilden. Der zwischen den Glas-Bahnen angeordnete Film wirkt als
Barriere gegenüber
einer Strahlungswärmeübertragung
durch das Fenster ins Freie.
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Im Zusammenhang mit der Herstellung
von Einzel- oder Mehrscheiben-Fenstereinheiten
ist bekannt, dass die Art der Behandlung und Ausgestaltung der Umfangsränder kritisch
für die
Funktionsfähigkeit
des Fensters ist. Die Art der Ausgestaltung der Umfangsränder der
Glas-Bahnen kann nach der Installierung der Glas-Bahn in einer isolierten
Tür- oder
Fenstereinheit einen funktionsmindernden Effekt haben. Der Umfangsrand
der Glas-Bahn kann insofern einen großen Einfluss auf die gesamte
thermische Leistungsfähigkeit
des Isolierfensters haben, als der Mittelbereich des Glases einen
höheren
Wert aufnehmen kann, während
die Ränder
des Glases jedoch kühler
sind.
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Die thermische Leistungsfähigkeit
des Randbereichs des Glases wird insbesondere durch die Art und
das Verfahren beeinflusst, mit der bzw, dem das Bandmaterial an
dem Umfangsrand der Glasscheiben befestigt wird. Dichtendes Bandmaterial
zur Anbringung am Umfangsrand des Glases kann aus verschiedenen
Materialien hergestellt werden, darunter Polyisobutylen oder Butylheißschmelze,
oder ein haftendes oder polymerisierbares Plastikmaterial, das durch
eine am Umfangsrand der Glas-Bahn platzierte Düse eingespritzt wird. Ein derartiger
Dichtstreifen wird z. B. von Tremco Inc. hergestellt und unter der Markenzeichen
Swiggle® Seal
vertrieben. Swiggle® Seal
hat sich als praktisches Produkt bei der Herstellung von Doppelglasfenstern
erwiesen. Das Produkt hat bei Raumtemperatur beträchtliche
Hafteigenschaften und wird an der Glas-Bahn angebracht, um eine
hermetische Barriere gegenüber
dem Bereich zu bilden, an dem der Rahmen passend um die Umgangsränder der
Glas-Bahn herum angeordnet ist. Somit werden durch die luftdichte
Anhaftung des Dichtstreifens an den Glas-Bahnen ein Eindringen von
Feuchtigkeit und ein Leitungswärmeverlust
vermieden. Zusätzlich
gewährleistet
der Dichtstreifen, dass das Argon- oder Krypton-Gas, das eine niedrige Leitfähigkeit
hat, zwischen den Fensterscheiben eingeschlossen bleibt.
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Bei einem Mehrscheiben-Fenster wird
das Dichtbandmaterial am Umfangsrand einer Glas-Bahn angebracht,
um die luft- und wasserdichte hermetische Dichtung zwischen den
Rändern
der Glas-Bahn zu bilden, auf die das Dichtbandmaterial aufgelegt
ist, und eine zweite Bahn wird auf der Oberseite des Dichtbands
positioniert. Die Hafteigenschaften des Dichtbandmaterials sind
derart vorgesehen, dass das Problem der Beschlagbildung verhindert
wird, die aufgrund einer undichten Stelle entweder zwischen dem
Dichtband und dem Rand einer oder beider der Glas-Bahnen, oder zwischen
dem Dichtband und der Holz-, Aluminium- oder Vinyl-Rahmeneinheit, in
der das Mehrscheiben-Fenster eingefasst ist, entstehen könnte. Wenn
die hermetische Anhaftung des Dichtbandmaterials versagt, verdunstet
die Luftfeuchtigkeit in dem Raum zwischen den Glasscheiben, und
es tritt Beschlagbildung auf. Folglich wird die Qualität des Mehrscheiben-Fensters
aufgrund des zwischen den Glas-Bahnen auftretenden Beschlags beeinträch tigt,
und zudem wird die Wärmeisolierungsqualität des Mehrscheibenfensters
aufgrund der Undichtigkeit des Deckbands verschlechtert.
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Somit ist es offensichtlich, dass
die Anbringung des Dichtbandmaterials ein kritisches Problem beim
gesamten Herstellungsvorgang und hinsichtlich der thermischen Funktion
jeder Glaseinheit ist, unabhängig
davon, ob es sich um ein Einzelscheiben- oder ein Mehrscheiben-Fenster
handelt.
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Im Stand der Technik sind mehrere
Vorrichtungen zum Anbringen eines Dichtbandmaterials an den Umfangsrändern von
Glasbahn-Material bekannt. Zu den Beispielen des Standes der Technik gehören das
U.S.-Patent Nr. 3,886,013 von Bowser, das U.S.-Patent Nr. 3,990,570
von Mercier, das U.S.-Patent Nr. 4,088,522 von Mercier, das U.S.-Patent
Nr. 4,145,237 von Mercier und das U.S.-Patent Nr. 4,546,723 von
Leopold.
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Bislang wurde das Swiggle® Seal von
Hand angebracht. Insbesondere wird der Streifen von einer Rolle
abgerollt, von Hand entlang des Randes des Glases ausgerichtet und
angedrückt,
um den Streifen an dem Glas in Anhaftung zu bringen. Nachdem der Streifen
um den gesamten Umfang der ersten Glasscheibe herum angebracht worden
ist, wird die zweite Scheibe auf dem Streifen platziert, und die
gesamte Einheit wird erwärmt,
um den Streifen mit dem Glas zu verbonden. Obwohl dieses Verfahren
für seinen
beabsichtigten Zweck als adäquat
gilt, ist es aufgrund von Inkonsistenzen bei der Platzierung des Streifens
relativ zum Rand der Scheibe und aufgrund des extensiven Zeitaufwands
für die
akkurate Platzierung des Isolierbands nachteilig.
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Infolge der Schwierigkeiten beim
manuellen Anbringen des Isolierstreifens sind verschiedene Vorrichtungen
entwickelt worden, um den Anbringungsvorgang zu erleichtern. Eine
derartige Vorrichtung ist im U.S.-Patent Nr. 4,756,789 von Kolff
beschrieben.
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Obwohl diese Vorrichtung ebenfalls
für ihren Zweck
geeignet scheint, verlangt sie einen relativ hohen Zeitaufwand und
ist ferner mit dem Problem behaftet, dahingehend vorgesehen zu sein,
dass sie während
des Anbringens des Isolierstreifens an der Oberfläche des
Glases entlanggleitet. Da jedoch zahlreiche Scheiben, an denen der
Isolierstreifen angebracht wird, beschichtet sind, z. B. durch Anbringen
des mit einem wärmeisolierten
Material beschichteten Polyester-Films zwischen den Glasscheiben,
besteht bei einer an der Glasoberfläche entlangreibenden Vorrichtung
die Gefahr, dass diese Beschichtungen zerkratzt oder anderweitig
beschädigt
werden.
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Somit besteht Bedarf an einem Applikator, mit
dem ein flexibles Bandmaterial automatisch an einer ebenen Bahn
angebracht werden kann, wie z. B. bei der Anbringung eines Isolierstreifens
an einer Glasscheibe, ohne dass der Applikator die Glasscheibe kontaktiert.
Ferner besteht Bedarf an einem Applikator, mit dem flexible Isolierbänder entlang
eines vorbestimmten Wegs an einer Glasscheibe angebracht werden
können,
und der gewährleistet, dass
der Streifen präzise
am Rand der Glasscheibe positioniert bleibt, und der ferner jede
Ecke präzise formt,
so dass um den Umfang der Glasscheibe herum ein durchgehender Streifen
gebildet wird.
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EP-A-0 403 408 zeigt einen Applikator
mit einer Basis, die einen Applikatorkopf trägt, und mit einem Tisch, der
die Bahn an der Basis halten kann. Eine erste Antriebsvorrichtung
bewegt den Applikatorkopf, und eine von dem Applikatorkopf gehaltene zweite
Antriebsvorrichtung bewegt das flexible Band. Mit diesem Applikator
wird der Versuch unternommen, die Spannung des flexiblen Bands auf
einem im wesentlichen konstanten Niveau zu halten. Dies wird erzielt
durch eine mechanische Vorrichtung, die mehrere durch Federn verbundene
Arme aufweist. Diese Vorrichtung kann nur kleine Variationen ausgleichen und
ist vom Aufbau her kompliziert.
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DE-U-87 10 842 zeigt eine zum Anbringen von
Abstandhaltern an einer Glasscheibe vorgesehene Vorrichtung, die
einen Applikatorkopf und ein Ma gazin aufweist, mit dem die Abstandhalter
dem Applikatorkopf zugeführt
werden. Die erste Antriebsvorrichtung bewegt den Applikatorkopf,
und die von dem Applikatorkopf getragene zweite Antriebsvorrichtung treibt
eine Zuführspule
für ein
flexibles Band an, das mit den Abstandshaltern versehen ist. Diese
Vorrichtung weist keine Feedback- oder Steuereinrichtung auf, um
die Spannung und die Geschwindigkeit des mit den Abstandhaltern
versehenen Bands in Korrelation miteinander zu bringen.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
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Die Aufgaben der Erfindung umfassen
die Schaffung eines automatischen Applikators zum Anbringen eines
flexiblen Bandmaterials an einer ebenen Bahn.
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Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung
eines Applikators zum Anbringen eines flexiblen Isolierbands am
Umfang einer Glasscheibe.
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Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung
eines Applikators, mit dem der Randbereich eines flexiblen Band
in Kontakt mit einer ebenen Bahn gebracht werden kann.
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Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung
eines Applikators, mit dem das flexible Band an jeder Ecke der ebenen
Bahn präzise
gebogen werden kann.
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Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung
eines Applikators zum Anbringen eines flexiblen Bands an einer Glasscheibe,
wobei das flexible Band ein Band der Marke Swiggle® Seal ist.
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Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung
eines Applikators, mit dem an dem Band eine konstante Spannung derart
aufrechterhalten werden kann, dass das Band während der Anbringung weder
gedehnt noch zusammengedrückt werden
kann und dadurch gewährleistet
ist, dass das Band eine konstante Querschnittskonfiguration beibehält.
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Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung
eines Applikators, bei dem auf das Band während dessen Anbringung an
der Glasscheibe ein konstanter Druck ausgeübt wird.
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Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung
eines Applikators, bei dem ein Sensor an einer Druckrolle angeordnet
ist, um zu gewährleisten,
dass sich die Druckrolle dreht.
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Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung
eines Applikators, bei dem die Spule zusammen mit dem Applikatorkopf
bewegt wird und dadurch der Abstand minimiert wird, um den sich
das flexible Band von der Spule zu der Applikationszone bewegt.
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Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung
eines Applikators, bei dem das Glas in der horizontalen Ebene verbleibt,
wenn das flexible Band an dem Glas angebracht wird.
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Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung
eines Applikators, der die Platzierung von Markierungen auf dem
flexiblen Band relativ zu der Bewegung des Kopfs durch das kartesische
Koordinatensystem in Registeranordnung durchführt, statt die Markierungen
in gleichmäßigen Abständen entlang
vorbestimmter Längen
an dem flexiblen Band anzuordnen.
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Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung
eines Applikatorkopfs mit einem zum Abwickeln flexiblen Bands vorgesehenen
Motor, dessen Drehgeschwindigkeit anfangs derart eingestellt wird,
dass sie der Geschwindigkeit des Roboterarms entspricht.
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Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung
eines Applikators, bei dem die Geschwindigkeit des Motors, der flexibles
Band von der Spule abwickelt, als Reaktion auf die Spannung des
flexiblen Bands und die Menge des auf der Spule befindlichen flexiblen Bands
zunimmt und abnimmt, um zu gewährleisten, dass
das flexible Band unter konstanter Spannung verbleibt.
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Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung
eines Applikators, der einen Applikatorkopf aufweist, welcher an
einem programmierbaren Roboterarm angeordnet ist.
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Eine wiederum weitere Aufgabe ist
die Schaffung eines Applikators, der vom Aufbau her einfach ist,
der die angeführten
Zweckvorgaben auf einfache, wirksame und kostengünstige Weise erfüllt, und
der auf dem Gebiet bestehende Probleme und Bedürfnisse löst und erfüllt.
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Diese Aufgabe werden gemäß der Erfindung durch
die Merkmale der Ansprüche
1 bzw. 31 gelöst.
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Der verbesserte flexible Bandapplikator
der vorliegenden Erfindung weist entsprechend seiner generellen
Beschaffenheit auf: einen Applikatorkopf, für den ein Bewegungsweg, ein
mindestens teilweise durch den Applikatorkopf verlaufender Weg für das flexible
Band, und eine Applikationszone für das flexible Band vorgesehen
sind; einen Tisch, der die Bahn an dem Applikatorkopf rückhalten
kann; eine erste Antriebsvorrichtung, um den Applikatorkopf relativ
zu dem Objekt mit vorgewählten
Geschwindigkeiten entlang des Bewegungswegs zu bewegen; eine Datenerfassungseinrichtung
zum Erfassen auf die Geschwindigkeit der ersten Antriebsvorrichtung bezogener
Daten; eine zweite Antriebsvorrichtung zum Antreiben des flexiblen
Bandes; und eine betriebsmäßig mit
der zweiten Antriebsvorrichtung verbundenen Steuereinrichtung zum
Empfangen von Daten von der Datenerfassungseinrichtung und zum Ändern der
Geschwindigkeit der zweiten Antriebsvorrichtung als Reaktion auf
die erfassten Daten und zum Beibehalten einer proportionalen Beziehung zwischen
der Betriebsgeschwindigkeit der zweiten Antriebsvorrichtung und
der Betriebsgeschwindigkeit der ersten Antriebsvorrichtung, wodurch
die auf das flexible Band einwirkende Spannung über den gesamten Bewegungsweg
des Applikatorkopfs hinweg im wesentlichen konstant bleibt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, welche die nach Meinung der Anmelder besten Arten
der Anwendung der Prinzipien der Erfindung repräsentiert, ist in der folgenden
Beschreibung erläutert,
in den Zeichnungen gezeigt und insbesondere in den beigefügten Ansprüchen deutlich
aufgeführt.
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht des Roboterarms, wobei Teile weggebrochen
sind oder geschnitten gezeigt sind und ein Applikatorkopf strichpunktiert
angedeutet ist, und wobei die Anordnung in Kombination mit einem
ebenen Bahnhaltetisch gezeigt ist;
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2 zeigt
eine vertikale Seitenansicht des Applikatorkopfs, wobei der Drucker
weggelassen ist;
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3 zeigt
eine vertikale Seitenansicht des Applikatorkopfs aus der entgegengesetzten
Richtung der vertikalen Seitenansicht gemäß 2;
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4 zeigt
eine vertikale Endansicht des Applikatorkopfs gemäß 2;
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5 zeigt
eine vertikale Endansicht des Applikatorkopfs aus der entgegengesetzten
Richtung der vertikalen Endansicht gemäß 4;
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6 zeigt
eine Draufsicht auf den Applikatorkopf gemäß 2;
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7 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
des in 2 umrandeten
Bereichs, wobei Teile weggebrochen oder geschnitten gezeigt sind;
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8 zeigt
eine vergrößerte vertikale Schnittansicht
des Applikatorkopfs gemäß 2;
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9 zeigt
eine vergrößerte Draufsicht
von unten auf den Applikatorkopf in Blickrichtung der Linie 9-9
von 8, wobei Teile weggebrochen
sind;
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10 zeigt
eine vergrößerte vertikale
Endansicht des Applikatorkopfs in Blickrichtung der Linie 10-10
von 8, wobei Teile weggebrochen
sind;
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11 zeigt
eine vergrößerte vertikale
Endansicht des Applikatorkopfs in Blickrichtung der Linie 11-11
von 8, wobei Teile weggebrochen
oder geschnitten gezeigt sind;
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12 zeigt
eine 2 ähnliche
vergrößerte Schnittansicht
des Applikatorkopfs in einer ersten Position;
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13 zeigt
eine 12 ähnliche
vergrößerte vertikale
Seitenansicht zur Darstellung einer zweiten Position, wobei der
Drucker weggelassen ist;
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14 zeigt
eine 13 ähnliche
vergrößerte vertikale
Seitenansicht zur Darstellung einer dritten Position;
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15 zeigt
eine 5 ähnliche
vergrößerte vertikale
Endansicht zur Darstellung einer vierten Position;
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16 zeigt
eine 13 ähnliche
vergrößerte vertikale
Seitenansicht zur Darstellung einer fünften Position;
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17 zeigt
eine 13 ähnliche
vergrößerte vertikale
Seitenansicht zur Darstellung einer sechsten Position;
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18 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
des Applikatorkopfs in der Position gemäß 19 in Blickrichtung der Linie 18-18 von 17;
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19 zeigt
eine 13 ähnliche
vergrößerte vertikale
Seitenansicht zur Darstellung einer siebten Position;
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20 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
des Applikatorkopfs in der Position gemäß 21 in Blickrichtung der Linie 20-20 von 19;
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21 zeigt
eine 13 ähnliche
vergrößerte vertikale
Seitenansicht zur Darstellung einer achten Position;
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22 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
des Applikatorkopfs in der Position gemäß 23 in Blickrichtung
der Linie 22-22 von 21;
und
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23 zeigt
eine 14 ähnliche
vergrößerte vertikale
Seitenansicht zur Darstellung einer neunten Position.
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Gleiche Teile sind in den gesamten
Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Der gemäß der vorliegenden Erfindung
vorgesehene verbesserte Applikator für flexibles Band ist generell
mit 1 gekennzeichnet und ist insbesondere in 1–6 gezeigt.
Der Applikator 1 weist einen Roboterarm 2 mit
einer Halterung 3 auf. Die Halterung 3 ist derart
bemessen, dass sie den in 1 in strichpunktierter
Linie angedeuteten Applikatorkopf 4 aufnehmen kann. Unter
dem Applikatorkopf 4 ist ein Haltetisch 5 positioniert,
auf dem eine ebene Bahn 6 gehalten werden kann. Obwohl
der Haltetisch 5 verschiedene Größen und Konfigurationen aufweisen kann,
ist er in der bevorzugten Ausführungsform
entweder als Rollen-Tisch oder als Luft-Tisch zum Halten der ebenen
Bahn 6 ausgebildet und ist Teil einer Fördereinheit, die sich derart über den
Roboterarm 2 hinaus erstreckt, dass Glas-Bahnen in einer
Fertigungslinie entlang der oberen Fläche des Haltetischs 5 aus
einer vorherigen Arbeitsstation in eine unterhalb des Applikatorkopfs 4 gelegenen
Position und in eine nachfolgende Position bewegt werden können.
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Der Roboterarm 2 kann verschiedene
Größen und
Konfigurationen aufweisen und muss mindestens drei Freiheitsgrade
haben, um zu gewährleisten,
dass der Applikatorkopf 4 durch das kartesische Koordinatensystem
bewegbar ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform handelt es sich
bei dem Roboterarm 2 um den von Nachi Robotics, 22285 Roethgel Drive,
Novi, MI unter der Modell-Nr. SA-130 hergestellten Typ.
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Insofern der Roboterarm vom handelsüblichen
Typ ist, wird er nur im Überblick
und nur in dem zum Verständnis
der Erfindung erforderlichen Ausmaß beschrieben. Der Roboterarm 2 weist
eine Basis 10 mit einem stationären Befestigungssockel 11 und einer
Lagerplatte 12 auf, die drehbar derart an dem Befestigungssockel 11 befestigt
ist, dass die Lagerplatte 12 relativ zu dem Befestigungssockel 11 in
der Richtung des Pfeils A bewegbar ist. Obwohl der Befestigungssockel 11 an
verschiedenartigen Oberflächen
wie z. B. Böden,
Wänden
und Decken befestigt werden kann, ist der Befestigungsso ckel 11 gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
an einer horizontalen Tragfläche 13 befestigt.
An der Lagerplatte 12 ist eine Tragstruktur 14 zur
gemeinsamen Drehung mit dieser befestigt. Ein erster Motor 9 ist
betriebsmäßig derart
mit der Lagerplatte 12 verbunden, dass der erste Motor 9 die
Lagerplatte 12 relativ zu dem Befestigungssockel 11 dreht.
An der Tragstruktur 14 ist ein Basisarm 15 über einen
Schwenkstift 16 drehbar befestigt und durch ein Gegengewicht 17 gegen
unkontrollierte Bewegung im Gleichgewicht gehalten. Mit dem Basisarm 15 wirkt
ein zweiter Motor 18 betriebsmäßig zusammen, um den Basisarm
in der Richtung des insbesondere in 1 gezeigten
Pfeils B zu bewegen.
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An dem Basisarm 15 ist über einen Schwenkstift 22 ein
oberer Arm 21 befestigt, wobei ein dritter Motor 23 den
oberen Arm 21 relativ zum Basisarm 15 in eine
Drehbewegung in der Richtung des insbesondere in 1 gezeigten Pfeils versetzt. Wie sich
aus der vorstehenden Erläuterung
ergibt, wirken der erste Motor 9, der zweite Motor 18 und
der dritte Motor 23 derart zusammen, dass sie den oberen
Arm 21 durch das kartesische Koordinatensystem bewegen.
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Mehrere konzentrische Antriebsschäfte 24 verlaufen
entlang der Länge
des oberen Arms 21 und erstrecken sich zwischen einem (nicht
gezeigten) vierten Motor und einem Gelenkabschnitt 25.
Die Antriebsschäfte 24 sind
zum Drehen des Gelenkabschnitts 25 in der Richtung des
Pfeils D (1) betätigbar.
Ferner kann die Halterung 3 in der Richtung des Pfeils
E gedreht werden. Der Roboterarm 2 umfasst somit mehrere
Motoren, um die Halterung 3 in den Richtungen der Pfeile
A, B und C (1) durch das
kartesische Koordinatensystem zu bewegen. Ferner kann der Gelenkabschnitt 25 in
der Richtung des Pfeils D gedreht werden, während die Halterung 3 auch
in der Richtung des Pfeils E bewegbar ist. Der Roboterarm 2 wird
zunächst
in den Richtungen der Pfeile A, B und C derart bewegt, dass der
Kopf relativ zu dem Werkstück
in Position gebracht wird, und wird dann zum Ausrichten der Halterung 3 relativ
zu dem Haltetisch 5 betätigt,
indem der Gelenkab schnitt in der Richtung des Pfeils D bewegt wird
und die Halterung 3 in der durch den Pfeils E angedeuteten
Richtung gedreht wird.
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Nachdem nun der Roboterarm 2 generell
beschrieben worden ist, wird der Applikatorkopf 4 beschrieben,
der einen U-förmigen
Rahmen 30 (2–6) mit einem Körper 31 und
einem Paar paralleler und voneinander beabstandeter oberer und unterer
Schenkel 32 aufweist, die von dem Körper abstehen, wodurch der
Körper 31 und
die oberen und unteren Schenkel 32 eine U-förmige Halterung 33 bilden.
Der Körper 31 weist
ein Paar paralleler und voneinander beabstandeter vertikaler Träger 34 und
ein Paar von Endbügeln 35 auf,
die zwischen den vertikalen Trägern 34 von
jedem Ende derselben abstehen. Der obere Schenkel 32 weist
ein Paar paralleler und voneinander beabstandeter Tragbalken 36 auf, von
denen jeder an einer Seite des Körpers 31 befestigt
ist. Wie insbesondere in 3 und 4 gezeigt ist, ist am Äußeren des
Körpers 31 ein
U-förmiger
Befestigungsbügel 37 angeordnet,
an dem ein Lager-Satz 38 befestigt ist. Durch den U-förmigen Befestigungsbügel 37 und
den Körper 31 erstreckt
sich eine Achse 41, die drehbar in dem Lager-Satz 38 gehalten
ist. An der Achse 41 ist innerhalb der Halterung 33 zwischen den
oberen und unteren Schenkeln 32 eine Spule 42 flexiblen
Bands 43 fest angeordnet. Die Spule 42 wird an
der Achse 41 über
einen Handknauf 44 rückgehalten,
der durch Gewindeeingriff am Ende der Achse 41 befestigt
ist. Der Handknauf 44 ist abnehmbar, um die Spule 42 bei
Bedarf ersetzen zu können.
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Ferner ist an der Achse 41 innerhalb
des U-förmigen
Befestigungsbügels 37 eine
Antriebs-Riemenscheibe 45 befestigt. Eine Motorbefestigungsplatte 46 (5) ist an dem Körper 31 befestigt
und trägt
einen Antriebsmotor 47. Der Antriebsmotor 47 weist
eine Antriebswelle 48 mit einer daran befestigten Antriebs-Riemenscheibe 49 auf,
wobei die Antriebs-Riemenscheibe 49 koplanar mit einer angetriebenen
Riemenscheibe 45 ist. Ein Antriebsgurt 52 verläuft derart
um die angetriebene Riemenscheibe 45 und die Antriebs-Riemenscheibe 49,
das eine Aktivierung des Antriebsmotors 47 eine Dre hung
der Antriebswelle 48 und der mit dieser verbundenen Antriebs-Riemenscheibe 49 bewirkt.
Durch Drehung der Antriebs-Riemenscheibe 49 werden die angetriebene
Riemenscheibe 45 und die mit dieser verbundene Achse 41 gedreht.
Wenn sich die Achse 41 dreht, dreht sich die Spule 42 mit
dieser, so dass flexibles Band 43 abgewickelt wird.
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An der Motorbefestigungsplatte 46 ist
ein U-förmiger
Rollen-Befestigungsbügel 53 (5) befestigt, der eine Gleitstange 54 über der
Spule 52 hält.
Ferner steht eine durch Stifte 55 befestigte U-förmige Befestigungsplatte 53 von
der Seite des Körpers 31 ab
(6). Eine Gleitstange 56 verläuft durch
in der U-förmigen
Befestigungsplatte 53 ausgebildete Öffnungen, wobei sie im wesentlichen
parallel zu der Gleitstange 54 angeordnet ist und über der
Spule 42 gehalten ist.
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Über
jedes Ende der Gleitstangen 54 und 56 erstreckt
sich eine Schraubenfeder 57, die koaxial mit diesen verläuft. An
jeder Gleitstange 54 und 56 ist ein Folgerelement 58 gleitbar
befestigt, das ein Paar paralleler und voneinander beabstandeter
Seitenwände 59 (4 und 5) und ein Paar zwischen diesen befestigter
horizontaler Halterollen 60 aufweist. An den Seiten der
Halterollen 60 steht ein Paar paralleler und voneinander
beabstandeter vertikaler Führungsrollen 61 nach
oben ab, die in einem Abstand voneinander angeordnet sind, welcher
gleich der Breite des flexiblen Bands 43 ist. Somit greifen
die Halterollen 60 an dem flexiblen Band 43 entlang
dessen Breite an, wobei jede vertikale Führungsrolle 61 an
einem Rand des flexiblen Bands 43 angreift. Jedes Folgerelement 58 ist
gleitbar an einer Gleitstange 54 und 56 befestigt
und bewegt sich als Reaktion auf eine quer zur axialen Länge der
Spule 42 erfolgende Bewegung des flexiblen Bands 43 entlang
seiner zugehörigen Gleitstange.
Insbesondere wird, während
die Spule 42 über
ihre Verbindung mit dem Antriebsmotor 47 gedreht wird,
mit jeder Drehung der Spule 42 eine weitere Wicklung des
flexiblen Bands 43 abgewickelt. Während jede der aufeinanderfolgenden
Wicklungen des flexiblen Bands 43 von der Spule 42 abgewickelt
wird, verlagert sich der Punkt, an dem das flexible Band 43 von
der Spule abgezogen wird, axial entlang der Länge der Spule 42.
Während
sich der Punkt des Abziehens von der Spule 42 axial verlagert,
reagieren die Folgerelemente 58 darauf, indem sie sich
entlang der Länge
der Gleitstangen 54 und 56 bewegen. Die Schraubenfedern 57 verhindern, dass
das betreffende Folgerelement 58 von der zugehörigen Gleitstange 54 bzw. 56 abgleitet.
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An dem Körper 31 ist nahe dem
unteren Schenkel 32 eine L-förmige Rollen-Halteplatte 64 befestigt,
die einen horizontalen Abschnitt 65 und einen vertikalen
Abschnitt 66 aufweist. Wie insbesondere in 3 und 5 gezeigt
ist, ist ein Paar paralleler und voneinander beabstandeter Führungsrollen 67,
deren Mittelachse im wesentlichen parallel zu der Achse 41 verläuft, an
der Oberseite des vertikalen Abschnitts 66 der Rollen-Halteplatte 64 befestigt.
Die Führungsrollen 67 greifen
somit an dem flexiblen Band 43 entlang dessen Breite an.
An der Rollen-Halteplatte 64 ist direkt unterhalb der Führungsrollen 67 ein
U-förmiger
Bügel 69 angeordnet.
An dem U-förmigen
Bügel 69 ist
ein Paar zweiter Führungsrollen 68 mit
einer im wesentlichen rechtwinklig zur Achse 41 befestigten
Mittelachse befestigt, wobei jede Rolle 68 an einem Rand
des flexiblen Bands 43 angreift. Eine dritte Führungsrolle 72 und
eine vierte Führungsrolle 73 sind
an der Rollen-Halteplatte 64 befestigt und verlaufen parallel
sowie im Abstand zu der ersten Führungsrolle 67,
wobei die Rolle 73 über eine
Rollenbefestigungsplatte 74 am Boden einer Rollen-Halteplatte 64 befestigt
ist.
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Von dem Körper 31 des Rahmens 30 steht ein
erster Rollen-Haltebügel 75 der
ersten Rollen-Halteplatte 64 gegenüberliegend nach außen ab (2-4).
Der erste Rollen-Haltebügel 75 weist
ein Paar paralleler und voneinander beabstandeter Seitenwände 76 auf.
Die Seitenwände 76 halten
einen Stab 80, an dem eine Rolle 81 drehbar befestigt
ist. Eine separate Rolle 82, die parallel sowie beabstandet
zu der Stange 80 verläuft,
ist ebenfalls an den Seitenwänden 76 des
ersten Rollen-Haltebügels 75 gehalten.
Ein zweiter Rollen-Haltebügel 83 mit
einem Paar von Seitenwänden 84 hält einen
Stab
85, an dem eine Separatorrolle 86 drehbar
befestigt ist. Die Separatorrollen 86 und 82 und
die Rolle 81 sind an ersten und zweiten Rollenhaltebügeln 75 bzw.
83 nach außen
hin freischwebend gehalten.
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Eine Halterung 87 (6) ist zwischen den horizontalen
Trägern 36 des
oberen Schenkels 32 befestigt und ist komplementär zu der
Halterung 3 des Roboterarms 2 ausgebildet. Das
komplementäre Verhältnis zwischen
der Halterung 87 des Applikatorkopfs 4 und der
Halterung 3 des Roboterarms 2 gewährleistet,
dass der Applikatorkopf 4 derart an dem Roboterarm 2 montierbar
ist, dass er durch das kartesische Koordinatensystem bewegbar ist
und um eine Mittelachse drehbar ist.
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Am Ende eines horizontalen Trägers 36 ist ein
erster optischer oder akustischer Sensor 90 positioniert.
Der Sensor 90 weist einen Strahl-Ausgang 90 auf
(4–6),
welcher derart positioniert ist, dass er einen Strahl auf die Spule 42 flexiblen
Bands 43 ausgibt. Insbesondere gibt der Sensor einen Strahl auf
die in 2 generell mit
A' gekennzeichnete Wicklung
aus, die am Ende der Spule angeordnet ist. In ähnlicher Weise ist ein optischer
oder akustischer Sensor 92 mit einem Strahl-Ausgang 93 an
dem horizontalen Träger 36 positioniert,
wobei der Strahlaustritts-Sensor 92 auf die am anderen
Ende der Spule 42 gelegene Wicklung des flexiblen Bands 43 projiziert
wird, die in 4 generell
mit B' gekennzeichnet
ist. Beide Sensoren 90 und 92 sind elektronisch
mit einer Steuereinheit 94 (6)
verbunden, die ebenfalls mit dem Antriebsmotor 47 verbunden ist.
Die Steuereinheot 94 ist ferner mit dem Roboterarm 2 verbunden
und empfängt
Information von diesem. Insbesondere empfängt die Steuereinheit 94 Information,
welche die Vektorgeschwindigkeit des Roboterarms 2 betrifft,
um zu Anfang die Geschwindigkeit des Antriebsmotors 47 einzustellen.
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Gemäß 3 und 7 ist
eine Tänzerarmvorrichtung 95 an
dem Körper 31 des
Rahmens 30 gegenüber
dem Punkt der Befestigung des Antriebsmotors 47 mit dem
Körper 31 des
Rahmens 30 befestigt. Die Tänzerarmvorrichtung
95 weist
einen zentralen Schwenkbügel 96 und
einen nach außen
von diesem abstehenden L-förmigen
Zylinderbügel 97 auf.
Der zentrale Schwenkbügel 96 weist
ein Paar paralleler und voneinander beabstandeter Schenkel 98 auf.
Ein Schwenkstift 99 ist an den Schenkeln 98 befestigt und
erstreckt sich zwischen diesen, um einen Tänzerarm 100 schwenkbar
zu halten. Der Tänzerarm 100 weist
einen U-förmigen
Befestigungsbügel 101 mit
einem Paar paralleler und voneinander beabstandeter Schenkel 102 auf.
Die Schenkel 102 des U-förmigen Befestigungsbügels 101 verlaufen
zwischen den Schenkeln 98 des zentralen Schwenkbügels 96. In
jedem Schenkel 102 ist eine Öffnung 103 zur Aufnahme
eines Schwenkstifts 99 ausgebildet. Somit verläuft der
Schwenkstift 99 durch die Schenkel 98 des zentralen
Schwenkbügels 96 und
durch Streben 102 des U-förmigen Befestigungsbügels 101,
um eine Schwenkbewegung des Tänzerarms 100 relativ zu
dem zentralen Schwenkbügel 96 zu
ermöglichen. An
dem U-förmigen
Befestigungsbügel 101 ist
ein U-förmiger
Tänzerrahmen 104 befestigt
und trägt über dessen
offenes Ende hinweg eine Tänzerrolle 105.
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Ein Zylinder 110 ist an
einem Schwenkstift 111 an dem L-förmigen Zylinderbügel 97 befestigt und
weist einen Stab 112 auf, der zwischen den Schenkeln 102 des
U-förmigen
Befestigungsbügels 101 des
Tänzerarms 100 über einen
Schwenkstift 113 befestigt ist. Der Schwenkstift 113 verläuft durch die
Stange 112 und eine Öffnung 114,
die durch jeden der Schenkel 102 verläuft. Eine Auslenkung des Tänzerarms 100 bewirkt
somit, dass der Stab 112 in den Zylinder 110 eingeführt wird
und aus diesem zurückgezogen
wird. Mit dem Zylinder 110 ist ein elektronischer Sensor 115 verbunden,
um die Bewegung der Stange 112 relativ zu dem Zylinder 110 zu
messen und diese Messdaten einer Steuereinheit 94 zuzuführen. Alternativ
kann die radiale Position des Tänzerarms 100 gemessen
und der Steuereinheit 94 zugeführt werden.
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Gemäß 3–4 ist an dem horizontalen
Abschnitt 65 der Rollenhalteplatte 64 ein Drucker-Bügel 126 befestigt,
der eine Applikatorvorrichtung 120 trägt. Wie insbesondere in 8–12 gezeigt
ist, ist gemäß einem
der Merkmale der vorliegenden Erfindung an einem Bügel 126 (10 und 11) ein pneumatischer Zylinder 121 befestigt,
der eine Kolbenzylinderstange 122 aufweist, welche an einem
Halteclip 123 befestigt ist. In dem Halteclip 123 ist
ein Drucker 124 befestigt, dessen Arbeitsende nach unten
zu dem flexiblen Band 43 hin gerichtet ist, wie noch detailliert
beschrieben wird. Bei dem Drucker 124 kann es sich um einen
Drucker mit verschiedenen Größen und
Konfigurationen handeln, einschließlich Wärmedruckern und Tintenstrahldrucker,
wobei bei der bevorzugten Ausführungsform
ein Tintenstrahldrucker verwendet wird. Eine Gleitstange 125 erstreckt
sich von dem Halteclip 123 nach außen, verläuft im wesentlichen rechtwinklig
zu dem Haltebügel 126 und ist
in einer Öffnung
aufgenommen, die in einem Gleitblock 127 ausgebildet ist.
Der pneumatische Zylinder 121 bewirkt somit, dass sich
der Drucker 124 zu dem flexiblen Band 43 hin und
von diesem weg bewegt, wobei der Zusammengriff zwischen der Gleitstange 125 und
dem Gleitblock 127 gewährleistet,
dass die Bewegung des Druckers 124 im wesentlichen rechtwinklig
zu dem Haltebügel 126 erfolgt.
Eine Steuereinheit 128 ist vorgesehen, um zu noch zu erläuternden
Zwecken den Drucker 124 an vorgewählten Punkten der Bewegungsstrecke
des Applikatorkopfs 4 zu aktivieren.
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An einem horizontalen Abschnitt 65 der
Rollenhalteplatte 64 ist ein zweiter pneumatischer Zylinder 130 (8) befestigt, der eine Zylinderstange 131 aufweist,
die an einer Befestigungsachse 132 befestigt ist. Ein Paar
von Gleistangen 134 bewegt sich innerhalb eines an dem
horizontalen Abschnitt befestigten Führungsblocks 135,
um die Bewegung der Befestigungsachse 132 zu führen, wenn
der zweite pneumatische Zylinder 130 auf diese einwirkt. Eine
Druckrolle 136, die drehbar an der Befestigungsachse 132 befestigt
ist, verbleibt im wesentlichen vertikal, wenn sich der zweite pneumatische
Zylinder 130 in der ausgefahrenen und in der eingefahrenen
Position befindet. Die Druckrolle 136 greift an dem oberen
Randbereich des flexiblen Bands 43 an.
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An dem horizontalen Abschnitt 65 der
Rollenhalteplatte 64 ist ein dritter pneumatischer Zylinder 130 (8) befestigt, der im wesentlichen
horizontal angeordnet ist und eine Zylinderstange 141 aufweist
(8). Die Zylinderstange 141 an
einem Schwenkstift 143 mit einem Befestigungsblock 142 verbunden.
Der Befestigungsblock 142 trägt eine Klemmstiftrolle 144,
die von dem unteren Ende des Befestigungsblocks 142 nach
unten absteht. Der Befestigungsblock 142 ist über eine
zylindrische Stange 145 drehbar an der Rollenhalteplatte 64 befestigt. Der
Befestigungsblock 142 ist zwischen dem Schwenkstift 143 und
der Klemmstiftrolle 144 drehbar an der zylindrischen Stange 145 befestigt.
Somit wird durch Betätigung
des dritten Zylinders 140 die Zylinderstange 141 bewegt,
wodurch der Befestigungsblock 142 und die zugehörige Klemmstiftrolle 144 um
die Zylinderstange 145 herum gedreht werden.
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An der Rollenhalteplatte 64 ist
ein vierter pneumatischer Zylinder 146 befestigt, der im
wesentlichen parallel zu dem dritten pneumatischen Zylinder 140 verläuft und
eine Zylinderstange 147 aufweist. Die Zylinderstange 147 ist
an einem Schwenkstift 149 mit einem Befestigungsblock 148 verbunden. Ähnlich wie
der Befestigungsblock 142 ist auch der Befestigungsblock 148 schwenkbar
an der zylindrischen Stange 145 befestigt und trägt eine
Klemmstiftrolle 150. Somit bewirkt eine Aktivierung des
vierten pneumatischen Zylinders 146 eine Bewegung der Zylinderstange 147 in
dem pneumatischen Zylinder 146, wodurch der Befestigungsblock 148 und
die mit diesem verbundene Klemmrolle 150 um den Schwenkstift 145 gedreht
werden.
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An dem horizontalen Abschnitt 65 der
Rollenhalteplatte 64 ist ein fünfter pneumatischer Zylinder 153 aufgehängt, der
eine Zylinderstange 154 aufweist. Die Zylinderstange 154 ist über ein
Paar Befestigungsstifte 156 schwenkbar an einem Paar unabhängig befestigter
Befestigungsblöcke 155 befestigt.
Jeder Befestigungsblock 155 ist schwenkbar an einem Stabilisierungsblock 158 befestigt
und trägt eine
Klemmrolle 157. Somit bewirkt eine Aktivierung des fünften pneumatischen
Zylinders 153, dass sich die Zylinderstange in den pneumatischen
Zylinder 153 und aus diesem heraus bewegt. Wenn sich die Zylinderstange 154 bewegt,
werden die Befestigungsblöcke 155 um
den Stabilisierungsblock 158 herum geschwenkt, wodurch
sie die Klemmrollen 157 auf die im Folgenden beschriebene
Weise anheben und absenken. Ferner sind ein fünfter pneumatischen Zylinder 153 und
mit diesem verbundene Klemmrollen 157 an einem Paar horizontal
verlaufender Gleitstangen 159 befestigt, die in Durchgangsöffnungen
des Führungsblocks 160 aufgenommen
sind. Die Gleitstangen 159 können in dem Führungsblock 160 bewegt
werden, um die Position der Klemmrollen 157 relativ zu
den Klemmrollen 150 und 144 zu verlagern. Die
Bewegung der Gleistangen 159 kann manuell oder automatisch über einen
Kolbenzylinder 8 (8)
erfolgen, um die Klemmrollen 157 zwischen einer vorgerückten und
einer zurückgezogenen
Position zu bewegen. An einem Befestigungsbügel 164 ist eine horizontale
Rolle 163 drehbar derart befestigt, dass sie den oberen
Rand des flexiblen Bands 43 kontaktiert, und die Rolle
ist zwischen der Klemmrolle 150 und den Klemmrollen 157 positioniert.
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Gemäß 8 und 9 ist
eine erste stationäre Rolle 165 an
der Klemmrolle 144 positioniert und um einen Abstand von
der Rolle 144 entfernt angeordnet, welcher gleich der Breite
des flexiblen Bands 43 ist. Ferner ist die Druckrolle 136 zwischen
der Klemmstiftrolle 144 und der ersten stationären Rolle 165 angeordnet,
wodurch eine Applikationszone 167 definiert wird. Die Applikationszone 167 ist
der Bereich, in dem das flexible Band 143 an der ebenen Bahn 6 angebracht
wird. Eine zweite stationäre
Rolle 166 ist an der Klemmrolle 150 positioniert
und ferner in einem Abstand von dieser angeordnet, welcher gleich
der Breite des flexiblen Bands 43 ist.
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In einer Druckrolle 136 sind
mehrere Öffnungen 168 ausgebildet.
Ein dritter optischer Sensor 169 (9) gibt auf die Druckrolle 136 an
dem Punkt, an dem sich die Öffnungen 168 an
dem Sensor vorbeibewegen, ein optisches Signal aus. Der auf die Druckrolle 136 ausgegebene
Lichtstrahl wird alter nierend von der Rolle 136 reflektiert
und durch eine Öffnung 168 hindurchgelassen.
Indem der optische Sensor 169 alternierende Signale empfängt, verifiziert
er, dass sich die Druckrolle 136 dreht. Andernfalls wird,
falls in einer Situation, in welcher der optische Strahl konstant
durch die Öffnungen 168 tritt, der
optische Sensor 169 dauerhaft keine Reflexion erhält, ein
Steuersignal an die Steuereinheit 94 ausgegeben, um die
Bewegung des Applikatorkopfs 4 zu stoppen, da diese Signale
anzeigen, dass sich die Druckrolle 136 nicht dreht.
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Gemäß den nun zu erläuternden 10 und 11 ist ein Hydraulikzylinder 174 an
dem horizontalen Abschnitt 65 der Rollenhalteplatte 64 befestigt
und weist eine Zylinderstange 175 auf. Die Zylinderstange 175 ist
an dem horizontalen Befestigungsblock 176 befestigt, mit
dem an jedem Ende ein Schwenkarm 177 über einen Schwenkstift 178 befestigt
ist. Jeder Schwenkarm 177 ist an einem Schwenkstift 180 schwenkbar
an einer Scherenklinge 179 befestigt. Die Scherenklingen 179 sind
an einem gemeinsamen Schwenkstift 181 befestigt, der zwischen
den Stiften 180 und einer Schneidkante 182 positioniert ist.
Durch Aktivierung des Hydraukizylinders 174 wird somit
die Zylinderstange 175 zu den Haltetisch 5 hin und
von diesem weg bewegt, so dass der Befestigungsblock 176 und
die mit diesem verbundenen Schwenkarme 177 bewegt werden.
Wenn sich die Schwenkarme 177 bewegen, bewirken sie, dass
die mit ihnen verbundenen Scherenklingen 179 sich um den
Schwenkstift 181 drehen, so dass sich die Schneidkanten 182 auf
das flexible Band 43 hin und von diesem weg bewegen.
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Ein Vakuumdukt 190 (8) wird von dem vertikalen
Abschnitt 66 der Rollenhalteplatte 64 gehalten
und ist an einer (nicht gezeigten) Vakuumquelle befestigt. Der Vakuumdukt 190 zieht
eine Papier-Bandträgerlage 191 von
dem flexiblen Band 43 ab und transportiert diese auf die
nachstehend beschriebene Weise an eine entfernt gelegene Stelle.
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Der Weg des flexiblen Bands 43 beginnt
innerhalb des für
flexibles Band vorgesehenen Applikators 1, wenn das Band
auf einer Spule 42 in die Halterung 33 geladen
wird. Dann wird das flexible Band der Spule 42 entnommen,
und ein Papier-Bandträgerlage 191 wird über den
Vakuumdukt 190 separat abgezogen und in einem Beutel zur nachfolgenden
Entsorgung gesammelt. Das flexible Band 43 tritt dann zwischen
der Führungsrolle 81 und der
Separatorrolle 82 durch. Die Papier-Bandträgerlage 191 wird
zunächst
in den Vakuumdurchlass 190 eingeführt, wobei die Vakuumquelle
eine hinreichende Kraft auf die Papier-Bandträgerlage 191 ausübt, um diese
weiterhin nahe der Separatorrolle 82 von dem flexiblen
Band 43 abziehen zu können.
Somit bewegt sich die Papier-Bandträgerlage 191 über die Separatorrolle 82 und
unter der Separatorrolle 86, damit gewährleistet ist, dass die Papier-Bandträgerlage
sich nicht mit dem auf der Spule 42 verbleibenden flexiblen
Band 43 verheddert.
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Das flexible Band 43 läuft dann über die
Führungsrolle 81, über die
von dem Tänzerrahmen 104 gehaltene
Tänzerrolle 105 und
in das Folgerelement 58 über die Halterollen 60 und
zwischen den von der Gleistange 56 gehaltenen Führungsrollen 61.
Ferner läuft
das flexible Band 43 über
die Halterolle 60 und passiert eine zwischenliegende Führungsrolle 61 des Folgerelements 58,
die an der Gleitstange 54 nahe dem Antriebsmotor 47 befestigt
ist. Das flexible Band 43 wird beim Passieren der Folgerelemente 58 präzise positioniert,
da die Breite des flexiblen Bands 43 von beiden Halterollen 60 kontaktiert
wird und die Lateralposition als Ergebnis des Kontaktes zwischen der
Führungsrolle 61 und
dem Rand des flexiblen Bands 43 konstant bleibt.
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Somit tritt das flexible Band 43 aus
dem bewegbar an der Gleitstange 54 angeordneten Folgerelement 58 aus
und läuft
zwischen den ersten Führungsrollen 67 durch,
die im Querschnitt betrachtet das flexiblen Band 43 entlang
seiner breitesten Bemessung kontaktieren. Dann tritt das flexible
Band 43 zwischen den zweiten Führungsrollen 68 durch,
die das flexible Band 43 im Querschnitt betrachtet entlang
der kürzesten
Bemessung kontaktieren. Die ersten Führungsrollen 67 und
die zweiten Führungsrollen 68 wirken
somit derart zusammen, dass gewährleistet
ist, dass das flexible Band 43 präzise positioniert bleibt, bevor
das flexible Band 43 über
dritte Führungsrollen 73 und
vierte Führungsrollen 74 läuft.
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Bislang ist das flexible Band 43 in
der gleichen Weise ausgerichtet geblieben wie in seiner Ausrichtung
bei der Abnahme von der Spule 42. Insofern der Rand des
flexiblen Bands 43 die ebene Bahn 6 kontaktiert,
wird das flexible Band 43 mit dem Effekt um 90° gedreht,
dass der Rand an der ebenen Bahn 6 positioniert ist (2 und 13). Das flexible Band 43 tritt
dann zwischen den Klemmrollen 157 und der Klemmrolle 150 bzw.
der zweiten stationären
Rolle 166 durch. Die stationäre Rolle 166 und die
Klemmrolle 150 sind mit einem unteren, nach außen abstehenden
kreisförmigen
Flansch 162 versehen. Wenn das flexible Band 43 zwischen
der Klemmrolle 150 und der zweiten stationären Rolle 166 hindurchtritt, läuft es auch
unter der horizontalen Rolle 163 und über den Flanschen 162 durch.
Das flexible Band 43 tritt dann in die Applikationszone 167 zwischen
der Klemmstiftrolle 144 und der ersten stationären Rolle 165 und
unter der Druckrolle 136 ein. Der zweite Zylinder 130 übt einen
konstanten Luftdruck auf die Druckroller 136 aus, um das
flexible Band 43 einer konstanten abwärtsgerichteten Kraft auszusetzen und
es zuverlässig
an der ebenen Bahn 6 anhaften zu lassen.
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Nachdem der Bewegungsweg des flexiblen Bands 43 durch
den für
flexibles Band vorgesehenen Applikator 1 beschrieben worden
ist, wird nun das Betriebsverfahren insbesondere anhand von 1 und 13–25 beschrieben. Zunächst gemäß 1 werden der erste Motor 9,
der zweite Motor 18 und der dritte Motor 23 des
Roboterarms 2 derart betätigt, dass sie die Halterung 3 in
die Startposition relativ zu der auf dem Haltetisch gehaltenen ebenen
Bahn 6 bewegen. Anschließend können die Halteschäfte 24 gedreht
werden, um den Gelenkabschnitt 25 in der Richtung des Pfeils
D und die Halterung 3 in der Richtung des Pfeils E zu drehen
und dadurch den Appli katorkopf 4 relativ zu der ebenen
Bahn 6 korrekt auszurichten. Der Applikatorkopf 4 befindet
sich somit in der insbesondere in 12 gezeigten
Position, in der das flexible Band 43 zwischen der Klemmstiftrolle 144 und
der ersten stationären
Rolle 165 und unterhalb der Druckrolle 136 positioniert
ist. Der Roboterarm 2 wird dann dahingehend aktiviert,
dass er den Applikatorkopf 4 in der durch den Pfeil F (14) angedeuteten Position
bewegt, in welcher der zweite Zylinder 130 einen konstanten
Druck auf die Druckrolle 136 ausübt, um die Enden des flexiblen
Bands 43 sicher an der ebenen Bahn 6 zu halten.
Das flexible Band 43 kontaktiert jedoch die ebene Bahn 6 nur in
der Applikationszone 167, während die Flansche 162 das
flexible Band 43 über
der ebenen Bahn 6 halten, um zu gewährleisten, dass das Band nicht
unpräzise
auf ihr positioniert ist. Dann wird der Applikatorkopf 4 in
der Richtung des insbesondere in 14 gezeigten
Pfeils G bewegt, bis die Klemmstiftrolle 144 den Rand der
ebenen Bahn 6 erreicht. Beim Erreichen dieser Position
wird der Roboterarm 2 zum Drehen des Applikatorkopfs 4 in
der Richtung des insbesondere in 15 gezeigten
Pfeils H aktiviert. Dieser Vorgang wird an jeder Ecke der ebenen
Bahn 6 wiederholt, bis der Applikatorkopf zu der Ecke der ebenen
Bahn 6 zurückkehrt,
an der das fortlaufende flexible Band 43 anfangs auf der
ebenen Bahn 6 platziert wurde.
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Die Vorwärtsbewegung des Applikatorkopfs 4 wird
unmittelbar vor dem Zeitpunkt gestoppt, bevor die Klemmrollen 157 das
existierende flexible Band 43, das auf der ebenen Bahn 6 platziert
ist, kontaktieren. Dann wird der fünfte pneumatische Zylinder 153 aktiviert,
um die Zylinderstange 154 nach unten zu bewegen, so dass
die Befestigungsblöcke 155 und die
mit diesen verbundenen Klemmrollen 157 um den Stabilisierungsblock 158 und
in eine im wesentlichen horizontale Position drehen, die insbesondere
in 18 und 19 gezeigt ist. Die Klemmrollen 157 drehen
sich somit generell bei I in 18.
Beim Aktivieren des fünften
Zylinders 153 zum Anheben der Klemmrollen 157 in
die Position gemäß 17 und 18 wird der Roboterarm 2 aktiviert,
um den Applikatorkopf 4 in der Richtung des insbesondere
in 17 gezeigten Pfeils
J zu bewegen, bis die Klemmrolle 150 am Beginn des flexiblen
Bands 43 positioniert ist. Anschließend wird der vierte pneumatische
Zylinder 146 aktiviert, um die Zylinderstange 147 zurückzuziehen
und den Befestigungsblock 148 und die mit diesem verbundene
Klemmrolle 150 um die zylindrische Stange 145 zu
drehen und diese dadurch in eine unmittelbar über dem flexiblen Band 43 gelegene
Winkelorientierung zu bewegen, wie insbesondere in 20 und 21 gezeigt
ist.
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Anschließend, nachdem die Klemmstiftrolle 144 durch
Betätigung
des Roboterarms 2 in eine am Beginn des fortlaufenden flexiblen
Bands 43 gelegene Position bewegt worden ist, wird der
dritte pneumatische Zylinder 140 aktiviert, um die Zylinderstange 141 weiter
in den pneumatischen Zylinder 140 zu drücken, so dass sich der Befestigungsblock 142 und die
mit diesem verbundene Klemmstiftrolle 144 um die Zylinderstange 145 drehen
und dadurch die Klemmstiftrolle 144 nach oben in eine winklige
Ausrichtung relativ zu dem flexiblen Band 43 gedreht wird (21 und 22). Dann wird der Roboterarm 2 wiederum
dahingehend gesteuert, dass er den Applikatorkopf 4 in
eine Position bewegt, in der die Scherenklingen 179 direkt
jenseits der ebenen Bahn 6 positioniert sind. Nachdem diese
Position erreicht ist, wird der hydraulische Zylinder 174 betätigt, um
die Zylinderstange 175 und den mit diesem verbundenen Befestigungsblock 176 zu
bewegen. Durch die Bewegung des Befestigungsblocks 176 werden
die Scherenklingen 179 drehend um den Schwenkstift 181 bewegt.
Diese Drehbewegung bewirkt, das die Schneidklingen 182 zusammenwirken
und das flexible Band 43 schneiden.
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Nachdem der hydraulische Zylinder 174 betätigt worden
ist und dadurch die Schneidklingen 179 um den Schwenkstift 191 gedreht
worden sind, um das flexible Band 43 zu schneiden, wird
der pneumatische Zylinder 8 aktiviert, um die Klemmrollen
aus der zurückgezogenen
in die vorgeschobene Position zu bewegen. Wenn die Klemmrollen das
flexible Band 43 greifen, wird das Ende des flexiblen Bands 43 in
eine Startposition zwischen der Stabilisierungsrolle 165 und
der Klemmstiftrolle 144 unterhalb der Druckrolle 136 bewegt.
Das flexible Band 43 ist somit zur Anbringung an der nächsten ebenen
Bahn positioniert.
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Während
des gesamten Betriebs des Applikators 1 für flexibles
Band gibt der dritte optische Sensor 169 kontinuierlich
einen Strahl auf die Druckrolle 136 aus. Wenn sich die
Druckrolle 136 in Reibeingriff mit dem flexiblen Band 43 befindet,
dreht sie sich als Ergebnis der Bewegung des Applikatorkopfs 4 relativ
zu der ebenen Bahn 6. Aufgrund dieser Drehung erhält der dritte
optische Sensor 169 einen intermittierenden Strahl von
der Lichtquelle, während
der Lichtstrahl alternierend durch die Öffnungen tritt und von der
Druckrolle 136 zwischen den Öffnungen 168 blockiert
wird. Sollte der drifte optische Sensor 169 jedoch einen
kontinuierlichen Lichtstrahl oder ein kontinuierliches reflektiertes
Signal empfangen, gibt der dritte optische Sensor 169 ein Signal
an den Roboterarm 2 aus, um den Betrieb zu stoppen. Das
Signal zum Unterbrechen des Betriebs erfolgt, wenn das flexible
Band 43 nicht anfangs an der ebenen Bahn 6 anhaftet,
so dass der Betrieb des Applikators 1 für flexibles Band nicht den
Effekt hat, dass ein flexibles Band 43 auf der ebenen Bahn 6 appliziert
wird. Nachdem der Applikator 1 für flexibles Band gestoppt worden
ist, kann die Maschine mit einem Minimum an Betriebsunterbrechung
inspiziert werden.
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Auch während des Betriebs des Applikator 1 für flexibles
Band bewegen sich die Folgerelemente 58 kontinuierlich
entlang der Gleitstäbe 54 und 56. Insbesondere
wird während
des Durchtritts des flexiblen Bands 43 durch jedes Folgerelement 58 hindurch
von dem flexiblen Band 43 ein winkliger Druck auf die Folgerelemente 58 ausgeübt. Somit
gewährleisten
die Folgerelemente 58, dass die Verwendung einer Spule
mit aufeinanderfolgend gewickelten Windungen flexiblen Bands 43 keinen
negativen Einfluss auf den Bewegungsweg des flexiblen Bands 43 durch
den Applikator 1 für
flexibles Band nimmt. Wenn die Schraubenfedern 57 an jedem
Ende der Gleitstäbe 54 und 56 positioniert
sind, ist der Bewegungsweg der Folgerelemente 58 relativ
zu den Gleitstäben 54 und 56 auf
diejenige Länge
der Gleitstäbe 54 und 56,
die zwischen den Schraubenfedern 57 angeordnet ist, vorbestimmt.
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Während
des gesamten Vorgangs des Anbringens des flexiblen Bands 43 auf
die ebene Bahn 6 druckt der Drucker 124 gleichmäßig beabstandete Markierungen
entlang dem Inneren des flexiblen Bands 43. Diese Markierungen,
von denen eine insbesondere in 24 gezeigt
ist und generell mit 192 gekennzeichnet ist, zeigen den
Punkt an, an dem ein Fensterstab zwecks Herstellung eines unterteilten Lichtfensters
platziert würde.
Während
die Markierungen 192 angebracht werden können, indem
einfach der Drucker 124 an gleichmäßigen Intervallen des den Applikatorkopf 4 durchlaufenden
flexiblen Bands 43 aktiviert wird, können derartige Applikationsverfahren
möglicherweise
ungleichmäßige Markierungen
erzeugen. Insbesondere wird, falls zum Erzeugen jeder Ecke eine
Länge des
flexiblen Bands 43 verwendet wird, diese Menge flexiblen
Bands 43 einen derartigen Versatz der gleichmäßig beabstandeten
Markierungen verursachen, dass die auf jede Ecke folgenden Markierungen
um ein Maß versetzt sind,
das gleich der Menge des flexiblen Bands 43 ist, welche
zum Erzeugen der Ecke verwendet wird. Der Drucker 124 als
solcher führt
keine Indexbewegung entlang der Menge des durch den Applikatorkopf 4 laufenden
flexiblen Bands durch, sondern empfängt statt dessen Index-Information
von dem Roboterarm 2 dahingehend, dass der Drucker 124 instruiert
wird, an vorbestimmten Intervallen der Bewegung des Applikatorkopfs 4 entlang
der ebenen Bahn 6 eine Markierung 192 zu drucken.
Auf diese Weise werden die auf dem flexible Band 43 ausgebildeten
Markierungen 192 präzise
an sämtlichen
vier Seiten der ebenen Bahn 6 angebracht, um sicherzustellen,
dass die an diesen positionierten Fensterstäbe genaue Abstände einhalten.
Der Drucker 124 erhält
Information zu den vorgewählten
Bewegungsstrecken, die der Applikatorkopf 5 vom Roboterarm 2 her
zurückgelegt hat,
und wird an vorgewählten
Intervallen entlang des Bewegungswegs aktiviert. Das flexible Band 43 mit verschiedenen
anderen Arten von Information versehen werden, z. B. Hersteller-
und Kundeninformation, ohne vom Gedanken der vorliegenden Erfindung
abzuweichen.
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Die Steuereinheit 94 steuert
die Geschwindigkeit des Antriebsmotors 47. Die Steuereinheit 94 empfängt Eingangsdaten
aus drei Quellen. Die Geschwindigkeit des Antriebsmotors 47 wird
somit anfangs derart eingestellt, dass in einer solchen Beziehung
zu der Vektorgeschwindigkeit des Roboterarms 2 steht, dass
die Menge des durch die Betätigung
des Antriebsmotors 47 abgewickelten flexiblen Bands anfangs
der erforderlichen Menge flexiblen Bands entspricht, falls sich
der Applikatorkopf 4 mit einer Vektorgeschwindigkeit bewegt,
die derjenigen des Roboterarms 2 ähnlich ist. Die Sensoren 90 und 92 liefern somit
Multiplikations-Eingangsdaten, und der Sensor 115 liefert
Angleichungs-Eingangsdaten von der Tänzerarmvorrichtung 95.
Insbesondere empfängt
der Antriebsmotor 47 kontinuierliche Eingangssignale von
den Sensoren 90 und 92, um festzustellen, welche
Lage flexiblen Bands 43 gerade von der Spule 42 abgewickelt
wird. Wenn das flexible Band 43 in durchgehenden Wicklungen
axial entlang der Spule 42 und konzentrisch um die Achse
der Spule 42 auf die Spule 42 gelegt wird, misst
jeder optische Sensor 90 und 92 den Abstand zwischen
der Endwicklung und dem Sensor, um festzustellen, welche konzentrische
Lage des flexiblen Bands 43 gerade von der Spule 42 abgezogen
wird. Wie insbesondere anhand von 4 und 6 ersichtlich ist, misst
der Sensor 92 den Abstand zwischen dem flexiblen Band und
dem Sensor und vergleicht den Abstand mit dem Abstand, der zwischen
dem Sensor 90 und der Spule 42 gemessen wurde.
Der von dem Sensor 92 gemessene Abstand würde hier
anzeigen, dass die derzeitige Lage flexiblen Bands 43 von
unterhalb des Sensors 92 her abgezogen worden ist, da der
Abstand unter dem Sensor 92 größer ist als unter dem Sensor 90. Nachdem
das Band von unterhalb des Sensors 90 abgezogen worden
ist, wird der Abstand von dem Sensor 90 verwendet, um festzustellen,
welche Lage flexiblen Bands 43 gerade von der Spule 42 abgezogen
wird. Die Kenntnis darüber,
welche Lage flexiblen Bands 43 von der Spule 42 abgezogen
wird, macht es möglich,
die Geschwindigkeit des Antriebsmotors 47 ausgehend von
der durch die Steuereinheit 94 eingestellten Anfangsgeschwindigkeit
zu erhöhen,
um sie in Relation zu der Vektorgeschwindigkeit des Roboterarms 2 zu
setzen. Insbesondere nimmt während
des Abziehens sämtlicher
Wicklungen flexiblen Bands 43 von der Spule 42 auch
der Umfang der Spule ab. Wenn der Umfang des flexiblen Bands 43 mit
jeder Wicklung abnimmt, nimmt auch die Menge an Band ab, die mit
jeder einzelnen Umdrehung der Spule 42 entfernt wird. Die
Geschwindigkeit des Antriebsmotors 47 muss dann erhöht werden,
damit häufigere
Umdrehungen erfolgen, um jedes Mal, wenn eine weitere Bandlage von der
Spule 42 entfernt wird, eine gegebene Länge flexiblen Bands abzuziehen.
Die Sensoren 90 und 92 liefern somit Information
zu dem bestimmtem Maß flexiblen
Bands 43, das gerade abgezogen wird, so dass die Geschwindigkeit
des Antriebsmotors 47 entsprechend angepasst werden kann.
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Andererseits sollte der Antriebsmotor 47 verlangsamt
werden, wenn weniger flexibles Band 43 erforderlich ist.
Insbesondere wird, wenn der Applikatorkopf 4 eine Ecke
handhabt, sehr wenig flexibles Band 43 verwendet, wobei
jedoch bei der Eckenbildung relativ zu der Bildung einer geraden
Linie ein beträchtliches
Maß an
Zeit vergeht.
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Die Tänzerarmvorrichtung 95 erzeugt
ein Druck-Eingangssignal, das von dem Sensor 115 gelesen
wird, wobei das Druck-Eingangssignal zum Angleichen der Geschwindigkeit
des Antriebsmotors 47 verwendet werden kann. Insbesondere
wird, wenn das flexible Band 43 ausgehend von der Spule 42 über die
Tänzerrolle 105 zugeführt wird,
dieser Vorgang unter Spannung durchgeführt. Eine Veränderung
des Spannung des flexiblen Bands 43 verändert den auf die Zylinderstange 112 einwirkenden
Druck, so dass sich die Stange in dem pneumatischen Zylinder 110 bewegt.
Der Sensor 115 stellt das Maß an Auslenkung der Tänzerrolle 105 als
Ergebnis der Spannung des flexiblen Bands 43 fest. Der
Sensor 115 gibt diese Information an die Steuereinheit 94 weiter,
welche die Geschwindigkeit des Antriebsmotors 47 erhöhen kann,
um die durch den Antriebsmotor 47 zugeführte Menge flexiblen Bands 43 in
einer Situation zu vergrößern, in
der sich die Tänzerarmvorrichtung 95 in
der in 7 strichpunktiert
angedeuteten Position befindet, d. h. wenn der Druck des flexiblen
Bands 43 groß ist,
da die Applikatorvorrichtung 120 mehr flexibles Band 43 benötigt als
der Antriebsmotor 47 derzeit von der Spule 42 abwickelt. Andererseits
kann die Tänzerarmvorrichtung 95 ein von
einem Sensor 115 gelesenes Signal erzeugen, das anzeigt,
dass der Antriebsmotor 47 zuviel flexibles Band ausgibt
und dass die Applikatorvorrichtung 120 die derzeit von
der Spule 42 abgewickelte Menge flexiblen Bands nicht verwendet.
Durch ein derartiges Eingangssignal wird die Geschwindigkeit des
Motors 47 reduziert, bis die Geschwindigkeit des Antriebsmotors 47 der
Lineargeschwindigkeit des Roboterarms 2 angepasst ist.
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Zusammenfassend betrachtet weist
ein Applikator 1 für
flexibles Band einen Roboterarm 2 mit einem daran befestigten
Applikatorkopf 4 auf, der über einem Haltetisch 5 aufgehängt ist.
Der Applikatorkopf 4 ist mit einer Halterung 33 zur
Aufnahme einer Spule flexiblen Bands 43 versehen. Ein Antriebsmotor 47 ist
zum Drehen der Spule 42 vorgesehen, und das flexible Band 43 läuft über eine
Tänzerarmvorrichtung 95,
die mit einem pneumatischen Zylinder 110 verbunden ist.
Es wird entweder der auf den pneumatischen Zylinder einwirkende
Druck oder die Position der Zylinderstange relativ zu dem Zylinder gemessen,
um ein Analogsignal zu erzeugen, das in Relation zu dem Maß an Druck
steht, den das flexible Band auf die Tänzerarmvorrichtung 95 ausübt. Das Signal
wird von einem Sensor 115 dem Antriebsmotor 47 dahingehend
zugeführt,
dass bei einem Anstieg des Drucks auf die Tänzerarmvorrichtung 95 die Geschwindigkeit
der Antriebsmotors 47 zunimmt. Falls umgekehrt der Druck
auf die Tänzerarmvorrichtung 95 abnimmt,
nimmt die Geschwindigkeit des Antriebsmotors 47 ab. Der
auf die Tänzerarmvorrichtung 95 ausgeübte Druck
steht somit in proportionaler Beziehung zu der auf die flexiblen
Bahn 6 aufgebrachten Menge flexiblen Bands 43.
Mehrere optische Sensoren sind zum Messen der Lage flexiblen Material 43 vorgesehen,
die gerade von der Spule 42 abgewickelt wird.
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Bei Applikation eines fortlaufenden
flexiblen Bands auf eine ebene Bahn werden mehrere pneumatische
Zylinder derart betätigt,
dass die Rollen aus den Weg freimachen, um zu gewährleisten,
dass der Applikatorkopf nicht unbeabsichtigt das flexible Band 43 von
der ebenen Bahn 27 löst.
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Somit ist der verbesserte Applikator
einfacher ausgestaltet und bildet eine wirksame, sichere, kostengünstige und
effiziente Vorrichtung, mit der sämtliche genannten Zweckvorgaben
erfüllt
und die bei herkömmlichen
Vorrichtungen auftretenden Schwierigkeiten beseitigt werden, und
mit der Probleme gelöst
und neue Ergebnisse auf dem Gebiet erreicht werden.
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In der vorstehenden Beschreibung
sind aus Gründen
der Kürze,
Klarheit und Verständlichkeit
bestimmte Ausdrücke
verwendet worden, aus denen jedoch über die Erläuterung des Standes der Technik hinaus
keine unnötigen
Beschränkungen
hergeleitet werden dürfen,
da diese Ausdrücke
zu Zwecken der Beschreibung verwendet werden und breit auszulegen
sind.
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Ferner geben die Beschreibung und
die Zeichnungen nur ein Beispiel für die Erfundung, und der Umfang
der Erfindung darf nicht auf die exakten gezeigten oder beschriebenen
Details beschränkt werden.