KR102035200B1

KR102035200B1 - 미터링 로봇 및 이를 위한 툴 홀더

Info

Publication number: KR102035200B1
Application number: KR1020170133842A
Authority: KR
Inventors: 마르틴 로이터
Original assignee: 마르코 시스템애널라이즈 운트 엔트비크룽 게엠베하
Priority date: 2016-10-14
Filing date: 2017-10-16
Publication date: 2019-11-08
Also published as: DE102016119619B4; US10737380B2; US20180104814A1; DE102016119619A1; JP6559750B2; JP2018062055A; CN108372049B; KR20180041611A; CN108372049A

Abstract

본 발명은 서로에 대해 수직인 방향을 가지는 세 개의 이동 자유도를 가지는 액상 또는 반죽상 미디어를 분사하기 위한 미터링 로봇에 관한 것이며, 미터링 로봇은 서로에 대해 나란하게 이격되는 두 개의 제1 리니어 가이드를 가지는 베이스,
상기 두 개의 제1 리니어 가이드 상에 이송 가능한 방식으로 지지되며 상기 두 개의 제1 리니어 가이드에 수직인 방향을 이루는 제2 리니어 가이드를 가지는 포탈 브릿지; 그리고 상기 제1 리니어 가이드 및 상기 제2 리니어 가이드와 수직인 방향을 이루며 상기 제2 리니어 가이드를 따라 이송 가능한, 미터링 유닛을 수용하기 위한 카트의 이동 가능한 가이드를 위한, 제3 리니어 가이드를 포함한다. 미터링 로봇은 상기 두 개의 제1 리니어 가이드 사이에서 직접적으로 연장되는 영역의 확장에서 상기 두 개의 제1 리니어 가이드의 길이 방향으로 위치되는 영역에서 연장되는 작업 공간을 가진다.

Description

미터링 로봇 및 이를 위한 툴 홀더{Metering robot and tool holder for same}

본 출원은 2016년 10월 14일에 출원되고 "METERING ROBOT AND TOOL HOLDER FOR SAME"라는 명칭의 독일 특허출원 제102016119619.3호의 우선권을 청구하며, 이로써 이 출원의 모든 내용은 모든 목적을 위하여 그 전체가 본 출원의 참조로 통합된다.

본 발명은 접착제와 같은 액상(liquid) 및/또는 반죽상(pasty) 미디어를 목표 방식으로 작업물에 도포되도록 하는 미터링 로봇에 관한 것이다. 나아가 본 발명은 적어도 하나의 미터링 유닛을 제공하기 위한, 바람직하게는 본 발명에 따른 미터링 로봇을 위한 툴 홀더에 관한 것이다.

소위 직교좌표 로봇(Cartesian robots)은 목표 방식으로 작업물에 액상 또는 반죽 미디어를 도포할 수 있도록 일반적으로 사용된다. 그러한 직교좌표 로봇은 서로 수직으로 배열되고 그에 의해 미터링 유닛이 작업물의 정해진 지점들에 접착제를 도포할 수 있도록 공간상에서 원하는 위치로 이동될 수 있도록 하는 두 개 또는 세 개의 선형 가이드를 대체로 포함한다. 예를 들어 그러한 미터링 로봇은 작업물이 로봇의 베이스 상에서 제1 선형 가이드를 따라 이송될 수 있는 소위 테이블-탑(table-top) 로봇으로 디자인될 수 있다. 이 과정에서 베이스는 제2 리니어 가이드를 가지는 제1 리니어 가이드와 수직을 이루며 여기에 제3 리니어 가이드가 미터링 유닛을 수용하기 위한 카트의 이동 가능한 가이드를 위해 다시 이송 가능한 캔틸레버가 그 헤드 단에서 구비되는 적어도 하나의 고정 위치의 지지체를 지지한다. 이와 관련하여 제3 선형 가이드는 제2 선형 가이드를 따라 이송 가능하고 제1 및 제2 선형 가이드에 수직을 이룬다. 이 방식으로, 미터링 유닛은 제1 선형 가이드를 따라 이동 가능한 카트 상에 베이스 상에 위치되는 작업물에 접착제를 도포할 수 있도록 특정 위치로 이동될 수 있다. 그러한 테이블-탑 로봇과는 달리, 제조 라인에 또는 제조 라인을 따라 사용되는 직교좌표 로봇인 인라인(inline) 로봇은 고정 지지물을 가지는 어떠한 베이스도 갖지 않으며, 오히려 그러한 인라인 로봇은 제조 라인 위에 고정된 방식으로 배열되고 제조 라인의 이송 방향에 대해 수직으로 배열되는 두 개의 제1 선형 가이드를 자주 가진다. 이와 관련하여 브릿지(bridge)가 두 개의 선형 가이드 상에 이송 가능한 방식으로 지지되고 두 개의 제1 선형 가이드에 수직을 이루는 제2 선형 가이드가 브릿지를 따라 배열된다. 그리고 미터링 유닛을 수용하기 위한 카트의 이동 가능한 가이드를 위해 제3 선형 가이드가 구비되고, 제3 선형 가이드는 두 개의 제1 선형 가이드 및 제2 선형 가이드와 수직을 이루고 제2 선형 가이드를 따라 이송 가능하다. 작업 공간은 작업 공간 위의 개별 선형 가이드들의 이러한 구조와 배열에 의해 접근이 어렵다.

따라서 테이블-탑 로봇 및 인라인 로봇은 특정한 공통의 특징들을 가지지만, 그럼에도 불구하고 그것들은 개별 선형 가이드의 위치 및 배열의 면에서 서로 달라서 테이블-탑 로봇과 인라인 로봇으로 동등하게 사용될 수 있는 미터링 로봇을 제공하는 것이 바람직하다.

따라서 로봇이 가능한 유연한 방식으로 사용될 수 있도록 미터링 로봇의 균일한 디자인을 제공하는 것이 본 발명의 근본적인 목적이다.

이 목적은 청구항 제1항의 특징을 가지고 특히 미터링 유닛의 작업 공간이 두 개의 제1 리니어 가이드 사이에서 직접 연장되는 영역의 확장(prolongation)에서 두 개의 제1 리니어 가이드의 길이방향으로 연장되는 미터링 로봇에 의해 충족된다.

기존의 테이블-탑 로봇 또는 인라인 로봇과 달리, 작업 공간이 평면에서 볼 때 제1 리니어 가이드의 이송 범위에 위치하지 않으며; 대신에 본 발명에 따른 미터링 로봇의 작업 공간은 두 개의 제1 리니어 가이드의 확장 및 그 사이에서 연장되는 영역에서 연장된다. 따라서 작업 공간이 평면에서 볼 때 사각형 영역으로 정의되면, 서로에 대해 나란하게 이격되는 두 개의 제1 리니어 가이드는 사각형 작업 공간으로 침투하지 않고 그 측면 영역에 대해 수직으로 연장된다. 따라서 미터링 로봇은 테이블-탑 로봇 및 인라인 로봇으로 사용될 수 있고; 예를 들어 미터링 로봇이 제조 라인에서 인라인 로봇으로 사용되면, 제조 라인의 컨베이어 벨트가 작업 공간을 통해 연장될 수 있으며, 그에 의해 연속적인 생산 공정이 담보될 수 있다. 이와 대조적으로, 테이블-탑 로봇으로서, 미터링 로봇은 고정된 위치 작업 면 또는 그 작업 공간의 영역에 있는 테이블을 가질 수 있고 처리되는 작업물이 수작업으로 또는 추가 로봇에 의해 그 위에 위치될 수 있다.

본 발명에 따른 미터링 로봇의 바람직한 실시예들이 이하에서 설명되며, 추가 실시예들이 도면 및 청구항들로부터 도출될 수 있다.

제1 실시예에 따르면, 포탈 브릿지(portal bridge)는 두 개의 제1 리니어 가이드 사이의 간격을 걸쳐 이어지고 평면에서 볼 때 포탈 브릿지가 두 개의 제1 리니어 가이드 상에 세워지는 지점들로부터 제1 리니어 가이드의 방향으로 오프셋 되어 위치하는 횡단 섹션(traverse section)을 가지는 것이 제공된다. 이 목적을 위해, 포탈 브릿지는 두 개의 제1 리니어 가이드 상에서 이송될 수 있는 두 개의 지지체를 가지며, 두 개의 지지체의 헤드 단은 횡단 섹션에 의해 서로 연결된다. 이 점에서 평면에서 볼 때 횡단 섹션은 두 개의 지지체의 영역에 위치하지 않으며; 예를 들어 캔틸레버는 지지체의 헤드 단으로부터 돌출될 수 있고; 이것들은 두 개의 제1 리니어 가이드의 방향을 향하고 그들의 자유롭게 돌출된 단에서 횡단 섹션에 의해 서로 연결된다. 따라서 횡단 섹션은 평면 또는 측면에서 볼 때 포탈 브릿지의 두 개의 지지체의 바닥 점들에 대해 소위 오버행을 형성하며, 그에 의해 미터링 유닛이 작업 공간의 임의의 요구되는 영역으로 이동될 수 있다.

추가 실시예에 따르면, 포탈 브릿지 및/또는 미터링 로봇의 베이스는 중공 박스 구조로 디자인되며 바람직하게는 시트 스틸(sheet steel)로 이루어진다는 것이 제공된다. 따라서 스틸 또는 시트 스틸은 기존의 직교좌표 로봇이 전형적으로 디자인되는 캐스트 알루미늄(cast aluminum)과 비교할 때 소위 더 작은 열 팽창 계수를 가지며, 이는 미터링 로봇이 열 효과 하에서 단지 미세하게 변형된다는 결과를 가진다. 따라서 미터링 로봇의 정확도가 온도 변화에 작은 정도로 의존한다. 추가로, 작은 열 팽창 계수로 인해, 미터링 로봇은 작은 온도-야기된 구속 및 구속 스트레스에 노출되어 미터링 로봇의 리니어 가이드를 따라 이송 가능한 카트의 부드러운 이동이 온도 변화의 영향에 의해 크게 문제되지 않는다.

바람직하게는 11 내지 18 * 10^-6 1/K의 열 팽창 계수를 가지는 시트 스틸이 포탈 브릿지 및 베이스의 제조 물질로 사용될 수 있다. 미터링 로봇의 포탈 브릿지 및 베이스를 예를 들어 12 x 10^-6 1/K의 열 팽창 계수를 가지는 스틸 또는 17 x 10^-6 1/K의 열 팽창 계수를 가지는 스테인레스 스틸과 같은 동일한 물질로 제조하는 것이 특히 유리하다는 것이 입증되며, 그 이유는 이 경우 포탈 브릿지 및 베이스가 임의의 온도 변화에 대해 동일한 정도로 변형되어 포탈 브릿지 및 베이스 사이에 어떠한 구속도 없기 때문이다.

비록 포탈 브릿지의 중공 박스 구조가 만족스러운 강도 특성을 이미 제공하지만, 본 발명의 추가 실시예에 따르면 중공 박스 구조로 디자인된 포탈 브릿지의 내부 공간을 강도 강화 리브(stiffening ribs)에 의해 복수의 셀로 분할하는 것이 유리하다는 것이 입증되며, 이는 포탈 브릿지가 이에 의해 더욱 강도가 향상되기 때문이다. 본 발명의 추가 실시예에 따르면 이들 셀들의 적어도 하나를 폴리우레탄 폼(polyurethane foam) 또는 다른 진동 흡수 물질로 충진하는 것이 제공될 수 있으며, 그 이유는 이에 의해 미터링 로봇의 동적 스트레인이 작게 유지될 수 있기 때문이다.

대조적으로, 중공 박스 구조로 디자인된 베이스의 내부 공간은 베이스 및 그에 따른 전체 미터링 로봇에 요구되는 안정성을 제공하기 위해 예를 들어 콘크리트 또는 자갈이나 모래와 같은 입상 물질(granular material)로 채워질 수 있다.

베이스 및 포탈 브릿지가 중공 박스 구조로 그에 의해 제조되는 스틸 시트는 비교적 정확한 치수로 미리 제조될 수 있다. 그러나 금속 시트가 중공 박스 구조를 형성하기 위해 서로 용접되면, 개별 금속 시트는 특정 환경에서 약간 변형될 수 있다. 따라서 베이스, 포탈 브릿지 또는 제3 리니어 가이드를 위한 지지 구조에서와 같이 중공 박스 구조로 제조되는 미터링 로봇의 구조에서 개별 리니어 가이드 및/또는 리니어 가이드에 의해 가이드 되는 카트를 정확한 치수로 설치하기 위해, 추가 실시예에서 그에 의해 임의의 치수 편차가 보상될 수 있는 경화 가능한 레벨링 컴파운드(hardenable leveling compound)가 중공 박스 구조로 제조되는 구조 및 개별 리니어 가이드 및/또는 개별 카트 사이에 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 리니어 가이드는 베이스에 형성되는 채널에서 포지셔닝 패턴에 의해 미터링 로봇의 조립 동안 올바른 위치로 옮겨질 수 있으며, 이때 채널은 개별 리니어 가이드의 위치를 바로잡기 위해 에폭시 레진과 같은 경화 가능한 폿팅(potting) 물질로 캐스트 될 수 있다. 폿팅 물질의 경화 후에, 리니어 가이드는 폿팅 컴파운드를 통과하여 베이스에 나사 결합되는 체결 스크류의 도움에 의해 베이스에 고정될 수 있다.

추가 실시예에 따르면, 미터링 로봇은 포탈 브릿지를 이송시키는 단일의 드라이브 모터를 가질 수 있다. 이와 대조적으로, 포탈 브릿지의 각 지지체가 그 자체의 드라이브 모터에 의해 이송되면, 이는 두 개의 모터 사이의 불충분한 동기화 시에 포탈 브릿지의 기울어짐(canting)을 유발할 수 있다. 이와 대조적으로, 포탈 브릿지의 양 지지체가 드라이브 모터의 모터 샤프트가 포탈 브릿지의 양 지지체에 구동 효율적으로 연결되는 하나의 동일한 드라이브 모터에 의해 이동되면, 양 지지체는 이 목적을 위해 필요한 복수의 드라이브 모터의 복잡한 동기화 없이 동일한 이송(feed)을 겪는다.

추가 실시예에 따르면, 예를 들어 포탈 브릿지를 이송시키기 위한 단일의 드라이브 모터가 두 개의 제1 리니어 가이드 사이에서 직접적으로 연장되는 영역에 위치될 수 있다. 이 경우, 드라이브 모터는 포탈 브릿지의 지지체들을 연결하는 횡단체에 각각 결합되는 두 개의 드라이브 벨트를 각각 구동하는 두 개의 샤프트 단을 가지는 연속 모터 샤프트를 포함할 수 있다. 이 점에서, 두 개의 드라이브 벨트는 바람직하게는 예를 들어 그에 의해 포탈 브릿지 및 베이스가 또한 제조되는 스틸과 같은 동일한 물질로 형성될 수 있으며 그에 따라 드라이브 벨트, 베이스 및 포탈 브릿지 사이에 어떠한 구속도 일어나지 않을 수 있다. 모터 샤프트의 축을 중심으로 하는 회전 및 제3 리니어 가이드의 방향(수직 축)으로 방향을 이루는 축을 중심으로 하는 회전에 대한 미터링 로봇의 강도(stiffness) 특성이 두 개의 제1 리니어 가이드 사이에 드라이브 모터를 배열하는 것 및 두 개의 드라이브 벨트를 통해 포탈 브릿지를 구동하는 것에 의해 또한 향상될 수 있다.

추가 실시예에 따르면, 미터링 로봇은 제3 리니어 가이드를 따라 카트를 이송시키기 위한 드라이브 모터를 포함할 수 있으며, 이 목적을 위해 드라이브 모터는 바람직하게는 스틸로 제조되는 드라이브 벨트에 의해 카트에 구동 효율적으로 연결될 수 있다. 이 드라이브 모터와 이 드라이브 벨트 사이의 원하지 않는 슬립(slip)을 방지하기 위해, 이 드라이브 모터는 그 모터 샤프트에 장착되고 드라이브 벨트를 구동하는 드라이브 롤러를 가질 수 있고, 드라이브 롤러는 스틸에 대한 스틸의 마찰 계수보다 더 큰 드라이브 벨트에 대한 마찰 계수에 영향을 주는 물질로 코팅된다. 예를 들어, 드라이브 롤러는 대략 3 내지 10㎛의 직경을 가지는 하드 입상 물질로 코팅될 수 있으며, 그에 의해 대략 0.17 크기의 마찰 계수가 스틸로 제조되는 드라이브 벨트에 대해 얻어진다.

또한 제3 리니어 가이드를 따라 이송 가능한 카트가 파워 고장 시에 그 위치를 유지할 수 있도록, 추가 실시예에 따르면 이 카트를 이송하기 위한 드라이브 모터가 전류 비공급 상태에서 드라이브 모터를 차단하는 스프링-마그넷 브레이크와 같은 브레이킹 장치를 포함하는 것이 제공될 수 있다. 예를 들어, 스프링-마그넷 브레이크는 활성 상태에서 드라이브 모터의 드라이브 샤프트와 체결이 해제되는 위치에 스프링-부하 래치(latch)를 유지하는 전자석을 포함할 수 있다. 파워 고장 시에, 전자석은 대조적으로 더 이상 자기장을 생성하지 않으며 그에 따라 스프링 사전 부하된 래치가 모터 샤프트와 컨택하게 이동할 수 있으며, 이는 모터 샤프트 및 그에 따라 드라이브 모터에 의해 구동되는 카트가 제3 리니어 가이드를 따라 이동할 수 없게 되는 결과를 가진다.

추가 실시예에 따르면, 서로 일정하게 이격되는 복수의 광 차단기(light barriers)가 제1, 제2 및/또는 제3 리니어 가이드를 따라 배열되며 여기서 포탈 브릿지, 제3 리니어 가이드 및/또는 미터링 유닛을 수용하기 위한 카트의 형태의 개별 리니어 가이드를 따라 이송 가능한 유닛이 광 차단기를 방해하고 인접하는 광 차단기 사이의 간격의 절반에 대응하는 폭을 가지는 스위치 러그(switch lug)를 가지는 것이 제공될 수 있다. 광 차단기에 의해 제공되는 측정 포인트들의 유효 개수는, 개별 광 차단기의 방해 및 해제 모두가 측정 포인트로 사용될 수 있기 때문에, 이에 의해 2배수로 증가된다.

추가 실시예에 따르면, 미터링 로봇은 제3 리니어 가이드를 따라 이송될 수 있고 미터링 유닛을 수용하기 위해 바람직하게는 공압적으로 구동될 수 있고 미터링 유닛의 어댑터를 형태 매칭 방식으로 제3 리니어 가이드를 따라 이송될 수 있는 카트에 안착시키도록 구성되는 그립핑 구조를 가지는 어댑터 유닛을 가지는 카트를 포함할 수 있다. 따라서 툴 교환기는 미터링 로봇이 툴로 작용하는 그 미터링 유닛을 독립적으로 교체할 수 있도록 하는 어댑터 유닛에 의해 생성된다.

어댑터 유닛은 미터링 유닛의 어댑터를 제3 리니어 가이드를 따라 이송 가능한 카트에 안착시키는 것의 결과로서 미터링 유닛의 어댑터의 카운터-연결 인터페이스에 연결되도록 구성되는 전기 및/또는 공압 연결 인터페이스를 가질 수 있다. 이 과정에서, 미터링 유닛의 에너지 공급 및/또는 압축 공기 또는 진공 공급 및 미터링 유닛과의 데이터 교환 양자 모두가 두 개의 인터페이스를 통해 이루어진다. 따라서 툴 교환기가 하나의 미터링 유닛을 다른 미터링 유닛으로 교체하면, 로봇과 미터링 유닛 사이의 전기 및/또는 공압 인터페이스는 이 과정에서 동시에 차단되고 추가 로봇이나 요구되는 작업자에 의한 추가 작업 공정 없이 재설정된다.

본 발명의 추가 측면에 따르면, 복수의 미터링 유닛이 청구항 제14항에 따라 툴 홀더로부터 제공될 수 있다. 특히 툴 홀더는 서로 다른 미디어로 채워질 수 있고/있거나 다르게 구성된 미터링 밸브를 가지는 복수의 미터링 유닛을 구비할 수 있다. 그에 따라 미터링 로봇은 툴 교환기를 사용하는 동안 툴 홀더로부터 다른 미디어로 채워진 미터링 유닛을 제거할 수 있고, 미터링 유닛은 요구되는 대로 다른 미디어 및/또는 다른 미터링 양을 작업물에 도포할 수 있도록 서로 다른 미터링 밸브를 선택적으로 가질 수 있다. 그렇지 않으면 미터링 유닛의 카트리지의 교체 또는 교환 시 일어날 수 있는 정지 시간이 관리될 수 있기 때문에, 이에 의해 미터링 로봇의 연속적인 작동이 담보될 수 있다. 미터링 밸브가 다른 것에 의해 수작업으로 교체될 때 발생하는 정지 시간이 또한 관리되며, 그에 의해 미터링 로봇의 성능이 전체적으로 향상될 수 있다.

미터링 유닛의 미터링 밸브는 비구동 상태에서 폐쇄되는 노멀리-폐쇄(normally closed) 밸브일 수 있으며; 그럼에도 불구하고 미디어의 작은 양이 미터링 유닛의 장시간 비사용 시에 특정 환경에서 미터링 밸브로부터 배출될 수 있다. 이를 방지하기 위해, 본 발명에 따르면 툴 홀더가 개별 미터링 유닛의 미터링 밸브를 밀봉하는 그에 의해 수용된 각 미터링 유닛을 위한 밀봉 요소를 가질 수 있다.

실시예에 따르면, 이 점에서 적어도 하나의 밀봉 요소는 툴 홀더에서 고정된 위치에 구비될 수 있으며, 반면에 적어도 하나의 미터링 유닛은 제거 가능하게 툴 홀더에 의해 수용된다. 따라서 미터링 유닛이 미터링 로봇에 의해 툴 홀더로부터 제거되면, 밀봉 요소는 이 목적을 위해 요구되는 별도의 작업 공정 없이 미터링 밸브로부터 자동적으로 제거된다.

실시예에 따르면, 밀봉 요소는 미터링 밸브의 아웃렛 노즐을 밀봉 상태로 둘러싸는 환형 립 씰(annular lip seal)을 포함할 수 있다. 이 점에서, 예를 들어 립 씰은 미터링 밸브의 반대 편에 배치되는 측면부에 폐쇄 컵에 의해 수용될 수 있거나 립 씰에 인젝션 몰드되거나 일체로 형성되는 커버에 의해 미터링 밸브의 반대 측에 배치되는 측면부에 폐쇄될 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 밀봉 요소는 접착 스트립을 포함할 수 있으며, 접착 스트립의 한 섹션은 미터링 밸브의 아웃렛 노즐 위에 접착 상태로 본딩되고 다른 섹션은 예를 들어 클램프에 의해 툴 홀더에 이탈 가능하게 안착될 수 있다. 그 미터링 밸브가 그러한 접착 스트립에 의해 밀봉되는 미터링 유닛이 툴 홀더로부터 제거되면, 접착 스트립은 이 점에서 접착 상태로 본딩된 아웃렛 밸브로부터 자동적으로 떨어져 나오게 되며 그에 따라 아웃렛 밸브는 분사될 미디어를 분사하기 위해 해제된다.

밀봉 요소가 립 씰로 구성되면, 추가 실시예에 따르면, 툴 홀더는 나아가 립 씰을 통해 미터링 밸브의 아웃렛 노즐과 밀봉된 유체 연결을 가지는 흡입(suction) 장치를 더 포함할 수 있다. 이 방식으로, 임의의 미디어 잔존물이 아웃렛 노즐로부터 흡입될 수 있어서 아웃렛 노즐을 막을 수 없다.

본 발명은 이하에서 첨부된 도면들을 참조로 하여 예시적으로 더 구체적으로 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미터링 로봇의 전방에서 본 사시도이다.
도 2는 도 1에 따른 미터링 로봇에서 베이스(base)가 없는 상태의 후방에서 본 사시도이다.
도 3은 미터링 로봇의 포탈 브릿지(portal bridge)의 구동을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 포탈 브릿지가 제1 선형 가이드들에 정렬되어 있는 도 3에 대응하는 도면이다.
도 5는 부분적으로 제거된 측벽(side wall)을 가지는 포털 브릿지의 사시도이다.
도 6은 구동기와 함께 제3 선형 가이드의 개략적인 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 미터링 로봇의 서로 다른 세 개의 구조의 사시도이다.
도 8은 작업 공간을 보호하기 위한 광 펜스(light fence)를 가지는 도 1에 따른 미터링 로봇을 보여준다.
도 9는 본 발명에 따른 툴 홀더의 실시예의 측면도를 보여준다.
도 10은 도 9의 "Z"의 확대도이다.
도 11은 본 발명에 따른 툴 홀더의 다른 실시예의 측면도를 보여준다.
도 12는 도 11의 "X"의 확대도이다.
도 13은 툴 교환기를 포함하고 제3 선형 가이드를 따라 이동 가능한 본 발명의 실시예에 따른 미터링 로봇의 카트 영역을 보여준다.
도 14는 도 13의 "X"의 확대도이다.
도 15는 도 13의 "Z"의 확대도이다.

도 1은 본 발명에 따른 미터링 로봇(10)의 전체의 정면에서 경사진 방향에서의 사시도를 보여준다. 미터링 로봇(10)은 중공 박스 구조로 구성되고 포탈 브릿지(portal bridge)(18)를 지지하는 베이스(12)를 가지며, 포탈 브릿지(18)는 마찬가지로 중공 박스 구조로 형성되고 서로에 대해 나란하게 이격되고 베이스(12)에 수용되는 두 개의 제1 리니어 가이드(20)(도 2 참조)를 따라 이동 가능하다. 포탈 브릿지(18)는 두 개의 제1 선형 가이드(20)에 수직이 되도록 방향을 이루는 제2 리니어 가이드(22)를 가지며, 제3 리니어 가이드(24)가 여기에 도시되지 않은 미터링 유닛을 수용하기 위한 카트(32)의 이동 가능한 가이드를 위해 제2 리니어 가이드(22)를 따라 이송 가능하게 지지된다. 이 카트(32)는 여기서 또한 제3 카트(32)로 불린다. 이 점에서 제3 선형 가이드(24)는 두 개의 제1 리니어 가이드(20) 및 제2 리니어 가이드(22)와 수직을 이루도록 배열되어 미터링 유닛을 수용하는 제3 카트(32)가 공간 상에서 원하는 지점으로 목표하는 방식으로 이송될 수 있다.

앞에서 이미 언급된 바와 같이, 베이스(12)는 중공 박스 구조로 구성되고 평면도 상에서 미터링 로봇(10)의 작업 공간(15)을 정의하는 작업 면(14)을 수용하기 위한 리세스(recess)(16)를 그 전방 영역에 형성한다. 그에 따라 작업 테이블 또는 작업 면(14)은 중공 박스 구조로 구성되고 또한 개별 리니어 가이드(20, 22, 24)를 지지하는 베이스(12)를 통해 베이스(12)에 의해 지지되는 개별 가이드(20, 22, 24)에 리지드하게(rigidly) 연결되고, 그에 의해 로봇(10)은 구부러지는 것이 방지되고 그 자체로 뻣뻣하게(stiff) 된다. 베이스(12)는 두 개의 제1 리니어 가이드(20)의 수용을 위한 역할을 하는 두 개의 상호 이격된 수용 채널(도시되지 않음)을 더 가진다. 두 개의 제1 리니어 가이드(20)는 베이스(12)의 제조 중에 발생할 수 있는 임의의 치수 편차를 보상할 수 있도록 이들 수용 채널에 에폭시 레진(epoxy resin)에 의해 캐스트될 수 있다.

도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 평면도 상에서 작업 면(14)에 의해 정의되는 작업 공간(15)은 두 개의 제1 리니어 가이드(20) 사이에서 직접적으로 연장되는 영역의 연장에서 두 개의 제1 리니어 가이드(20)의 길이방향으로 연장되는 영역에서 본 발명에 따른 미터링 로봇(10)에서 연장된다. 다시 말해, 두 개의 제1 리니어 가이드(20)는 그에 따라 작업 공간으로 침투하지 않고 도 1의 사시도에서 작업 공간(14)의 뒤에서 연장된다. 미터링 유닛을 수용하기 위한 역할을 하는 카트(32)와 함께 제3 리니어 가이드(24)는 포탈 브릿지(18)에 편심으로 배열되기 때문에, 미터링 유닛은 그에 따라 작업 공간 내에서 임의의 원하는 지점으로 목표된 방식으로 미터링 로봇(10)에 의해 이송될 수 있고 그에 의해 접착제와 같은 미디어를 작업 면(14)에 위치된 작업물에 도포할 수 있다.

베이스(12)는 그 중공 박스 구조에 의해 특정한 고유 강도를 명백히 가지지만, 또한 베이스(12)에 요구되는 안정성을 부여하기 위해 그 내부 공간에 적어도 부분적으로 콘크리트가 채워질 수 있다. 도 1에서 더 알 수 있듯이, 베이스(12)는 드로워(drawer)(17)를 그 선단 영역에 가지며, 드로워의 선단이 로봇(10)의 작동 요소를 수용하고 그 후단에 파워 공급 및 데이터 통신을 위한 인터페이스가 구비된다.

도 2는 본 발명에 따른 미터링 로봇(10)의 후방에서 경사진 방향에서의 사시도이며, 도 1에 대해 베이스(12)가 생략되어 두 개의 상호 이격된 제1 리니어 가이드(20)가 더 잘 인식될 수 있다. 이들 제1 리니어 가이드(20) 각각은 레일에 의해 형성되며, 두 개의 개별 제1 카트(28)가 이들 레일(또한 도 3 참조) 각각을 따라 이송될 수 있고 포탈 브릿지는 스크류(26)(도 3 참조)의 도움에 의해 이들 카트 상에 장착됨으로써 포탈 브릿지(18)는 네 개의 제1 카트(28)에 의해 이송 가능한 방식으로 두 개의 제1 리니어 가이드(20) 상에 지지된다. 포탈 브릿지(18)의 치수 상의 불균일성을 보정하기 위해, 개별적인 경화 가능한 레벨링 컴파운드가 또한 제1 카트(28)와 포탈 브릿지(18)의 대응하는 영역 사이에 제공될 수 있다. 두 개의 제1 리니어 가이드(20)가 서로에 대해 이격되도록 배열되고 포탈 브릿지(18)가 두 개의 제1 리니어 가이드(20) 상에 이송 가능한 방식으로 네 개의 제1 카트에 의해 지지되기 때문에, 이러한 방식으로 형성된 가이드는 비교적 스티프하며 그에 의해 두 개의 제1 리니어 가이드(20)는 가이드의 강도를 손상시키지 않고 비교적 좁게 디자인될 수 있다.

포탈 브릿지(18)는 두 개의 리니어 가이드(20) 사이에서 직접적으로 연장되는 영역에 위치되는 단일의 드라이브 모터(drive motor)(40)에 의해 구동되거나 이송된다. 두 개의 제1 드라이브 벨트(drive belts)(46)는 제1 드라이브 모터(40)에 의해 구동되고, 이 목적을 위해 제1 드라이브 모터(40)는 두 개의 드라이브 벨트(46)의 하나를 각각 구동하는 그 두 개의 샤프트 끝단을 가지는 연속 모터 샤프트(continuous motor shaft)를 포함한다(또한 도 3 참조). 이 점에서 드라이브 벨트(46)는 포탈 브릿지(18)의 두 개의 지지체(36)를 서로 연결하는 횡단체(traverse)(50)에 결합된다. 이에 따라 포탈 브릿지(18)의 양 지지체(36)가 단일의 드라이브 모터(40)에 의한 구동에 의해 동일한 이송을 항상 겪게 되기 때문에, 포탈 브릿지(18) 또는 그 위에 포탈 브릿지(18)가 세워지는 카트(28)는 기울어짐을 형성할 수 없다.

이미 언급된 바와 같이, 포탈 브릿지(18)는 또한 바람직하게는 중공 박스 구조로 디자인될 수 있으며, 포탈 브릿지(18)의 내부 공간은 다수의 강도 강화 리브(52)(도 5 참조)에 의해 복수의 셀(cells)로 분할될 수 있고, 이들 셀들 중 적어도 하나의 셀은 폴리우레탄 폼(polyurethane foam) 또는 다른 진동 흡수 물질로 채워질 수 있다.

도 2 및 도 5의 조합에 의해 특히 알 수 있듯이, 포탈 브릿지(18)는 두 개의 지지체(36) 사이에서 연장되고 그에 따라 두 개의 제1 리니어 가이드(20) 사이의 공간을 가로지르는 횡단 섹션(34)을 가진다. 이 점에서 횡단 섹션(34)은 평면에서 볼 때 포탈 브릿지(18)의 지지체(36)가 두 개의 제1 리니어 가이드(20)의 방향을 따라 두 개의 제1 리니어 가이드 상에 세워지는 지점들로부터 오프셋 되도록 위치된다. 이 목적을 위해, 돌출부 또는 캔틸레버(38)가 평면에서 볼 때 각각의 제1 리니어 가이드(20)의 방향으로 포탈 브릿지(18)의 각 지지체(36)의 헤드 단에 형성되어 연장된다. 이들 캔틸레버(38)와 일체로 형성되는 포탈 브릿지(18)의 횡단 섹션(34)은 그들(38)과 인접하고, 그에 따라 횡단 섹션은 평면 또는 측면에서 볼 때 포탈 브릿지(18)의 지지체(36)의 바닥 포인트에 대한 오버행(overhang)을 형성한다. 그에 따라 미터링 로봇(10)의 미터링 유닛은, 비록 제1 리니어 가이드(20)가 작업 공간(15) 내로 연장되지 않지만, 그 작업 공간 내의 임의의 원하는 지점으로 이송될 수 있다.

도 2로부터 더 알 수 있는 바와 같이, 포탈 브릿지(18)는 제3 리니어 가이드(24)를 지지하는 제2 카트(30)가 그에 의해 제2 리니어 가이드(22)를 따라 이송될 수 있는 제2 드라이브 모터(42)를 지지한다. 제2 카트(30)는 제1 카트(28)의 각각 보다 더 길고 제2 리니어 가이드(22)는 또한 두 개의 제1 리니어 가이드(20)의 각각 보다 더 넓어서 요구되는 강도가 얻어진다. 나아가 미터링 로봇(10)은 그에 의해 제3 카트(32)가 제3 리니어 가이드(24)를 따라 이송될 수 있는 제3 드라이브 모터(44)(도 6 참조)를 가진다. 제2 카트(30)의 구동이 제3 카트(32)의 구동과 동일하기 때문에, 다음의 설명은 제3 카트(32)의 구동에 한정된다. 제1 카트(28)와 마찬가지로, 제3 카트(32)는 또한 (제3) 구동 벨트(48)에 의해 제3 구동 모터(44)에 의해 구동되며, 이때 드라이브 롤러(54)는 드라이브 모터(44)의 모터 샤프트에 장착될 수 있고, 드라이브 롤러는 드라이브 벨트(48)의 트랙션을 향상시키기 위해 제3 드라이브 벨트(48)보다 더 큰 마찰 계수를 가지는 물질(56)로 코팅될 수 있다. 제2 드라이브 모터(42)에 의해 구동되는 제2 드라이브 벨트는 포탈 브릿지(18)에서 커버(47) 아래로 연장되기 때문에 도면에서 인식될 수 없다. 본 발명에 따르면, 제3 드라이브 모터(44)는 도시되어 있지 않으나 전류가 없는 상태에서 드라이브 모터(44)를 차단하는 스프링-마그넷 브레이크(spring-magnet brake)와 같은 브레이킹 장치를 포함할 수 있다.

이 점에서, 미터링 로봇(10)의 모든 다른 드라이브 벨트와 마찬가지로 제3 드라이브 벨트(48)는 스틸(steel)로 만들어질 수 있고 그에 의해 상대적으로 낮은 그립을 가지게 되기 때문에, 드라이브 롤러(54)를 특별한 마찰 물질로 코팅하는 것이 유리하다고 입증된다. 그러나 스틸로 드라이브 벨트를 제조하는 것이, 직교좌표 로봇이 전형적으로 제조되는 캐스트 알루미늄 스틸과 달리 스틸은 대략 12 내지 17 x 10^-6 1/K 범위의 상대적으로 작은 열 팽창 계수를 가지기 때문에, 포탈 브릿지(18), 베이스(12), 횡단체(50) 및 리니어 가이드(20, 22, 24)가 또한 스틸로 제조될 수 있는 범위에서 유리하다고 입증된다. 포탈 브릿지(18)와 베이스(12)가 특히 시트 스틸(sheet steel)로 제조된다는 사실로 인해, 미터링 로봇은 작은 열 팽창에 단지 노출되며 그에 따라 미터링 로봇(10)의 정밀도는 더 큰 온도 변화 시에 큰 문제가 되지 않는다. 그러나 포탈 브릿지(18), 베이스(12) 및 드라이브 벨트(46, 48)는 예를 들어 유사한 열 팽창 계수를 가지는 동일한 물질 또는 물질들이 사용되어 원하지 않는 스트레스 효과 및 구속 효과가 온도 변화 시에 미터링 로봇(10)의 개별 요소들 사이에 일어나지 않는 한은 스테인리스 스틸 또는 낮은 열 팽창을 가지는 다른 물질로도 제조될 수 있다.

도 6으로부터 더 알 수 있는 바와 같이, 서로 일정하게 이격되도록 배열되는 복수의 광 차단기(light barriers)(60)가 제3 리니어 가이드(24)를 따라 구비된다. 이 점에서 이들 광 차단기(60)는 로봇(10)의 미터링 유닛을 지지하는 제3 카트(32)에 부착되는 스위치 러그(switch lug)(62)에 의해 차단되거나 해제된다. 이 점에서 스위치 러그(62)는 두 개의 이웃하는 광 차단기(62) 사이의 간격의 절반에 해당하는 폭(63)을 가진다. 개별 광 차단기(60)의 차단 및 해제 모두가 신호 펄스(signal pulse)로 사용될 수 있기 때문에, 광 차단기(60)에 의해 제공되는 측정 포인트의 유효 개수는 2배로 증가될 수 있다. 광 차단기(60)의 측정 지점의 정확성을 높이기 위해, 나아가 광 차단기(60)는 작은 개구를 가질 수 있다.

본 발명에 따른 미터링 로봇(10)은, 제2 카트(30)를 제2 리니어 가이드(22)를 따라 이송시키기 위한 제2 드라이브 모터(42)가 제1 드라이브 모터(40)보다 약하고 제3 카트(32)를 제3 리니어 가이드(24)를 따라 이송시키기 위한 제3 드라이브 모터(44)가 차례로 제2 드라이브 모터(42)보다 약하도록, 전체적으로 그 이동 가능한 요소들의 관성 질량이 바닥에서부터 꼭대기로 갈수록 감소되도록 하는 디자인을 갖는다.

도 7에 따른 미터링 로봇(10)은, 두 개의 제1 리니어 가이드(10)의 연장 및 그 사이에서 이어지는 작업 공간(15)을 가지는 미터링 로봇(10)의 본 발명에 따른 구조에 의해, 테이블-탑(table-top) 로봇 및 인라인(inline) 로봇 양자 모두로 사용될 수 있다. 도 7의 좌측 이미지는 베이스(12)의 리세스(16)가 테이블로 작용하는 작업 면(14)에 의해 덮인 테이블-탑 로봇의 실시예를 보여준다. 이와 대조적으로 도 7의 중간의 이미지는 인라인 로봇으로의 로봇(10)의 사용을 보여주며, 여기서 작업 공간(14)은 제거되어 도시되지 않은 컨베이어 벨트가 베이스(12)의 리세스(16)를 통해 연장될 수 있다. 또한 미터링 로봇(10)은 이송 라인에서 가장 마지막 기계를 형성하는 도 7의 가장 우측에 도시된 인라인 로봇으로 사용될 수도 있다.

도 8에 따르면, 본 발명에 따른 미터링 로봇(10)은 광 펜스(light fence)(74)를 구비하며, 이에 의해 광 펜스(74)의 광 차단기가 차단될 때 로봇(10)의 이동이 멈추는 로봇(10)의 이동으로부터 작업자가 보호된다. 나아가 로봇(10)의 작업 공간(15)은 라이트 펜스(74)에 의해 두 개의 상호 분리된 영역(도시되지 않음)으로 나누어질 수 있으며, 그에 의해 예를 들어 로봇(10)은 작업자가 새로운 작업물을 작업 공간(15)의 나머지 절반으로 유입시키는 동안 라이트 펜스(74)에 의해 보호되는 절반의 공간에서 작업물을 처리할 수 있다.

툴 교체, 즉 미터링 유닛(101)의 다른 미터링 유닛(102)으로의 대체를 가속시키기 위해, 본 발명에 따른 미터링 로봇(10)에서, 제3 리니어 가이드(24)를 따라 이송될 수 있는 제3 카트(32)는 제3 카트(32)에서 공압(pneumatic) 실린더(66)에 의해 구동되는 툴 교환기로 역할하고 레버 또는 그립핑(gripping) 구조(68)(도 13 및 14 참조)를 가지는 어댑터 유닛(64)을 가진다. 그립핑 구조(68)는 공압 실린더(66)의 구동에 의해 피봇 핀(69)을 중심으로 피봇되며, 그에 의해 미터링 유닛(102)의 어댑터 플레이트(103)는 제3 카트(24)에 안착될 수 있으며, 여기서 어댑터 플레이트(103)의 상측 단(130)은 그립핑 구조(68)의 노즈 섹션(nose section)(70)에 의해 제3 카트(32)를 향해 눌려진다. 이 목적을 위해, 어댑터 플레이트(103)의 상측 단(130)은 특히 박공(gable) 지붕 형태의 윤곽(109)을 가지며, 노즈 섹션(70)은 제3 카트(32)에서 멀리 떨어진 박공 지붕 형태의 윤곽(109)의 경사 면(108)에 올라타고 공압 실린더(66)가 그 어댑터 플레이트(103)를 통해 미터링 유닛(102)을 제3 카트(32)에 안착시키기 위해 배출될 때 이 윤곽을 따라 미끄러진다. 이와 대조적으로 어댑터 플레이트(103)의 하측 단(131)은 제3 카트(32)에 있는 수용 그루브(71)에 수용되며, 그에 따라 어댑터 플레이트(103) 및 미터링 유닛(102)은 공압 실린더(66)의 피스톤이 배출될 때 형상 매칭 방식으로 제3 카트(32)에 안착된다. 이와 대조적으로, 공압 실린더(66)의 피스톤이 유입되면, 그립핑 구조(68)는 피봇 핀(69)을 중심으로 반시계 반향으로 피봇된다. 이 점에서, 그립핑 구조(68)의 가압 면은 카트(32)를 마주하는 박공 지붕 형태의 윤곽(109)의 경사 면(107)에 올라타고 이를 제3 카트(32)로부터 멀어지게 하며, 이에 의해 어댑터 플레이트(103)의 상측 단(130)은 이탈되고, 이는 수용 그루브(71)에 안착된 미터링 유닛(102)이 제3 카트(32)로부터 멀어지게 틸트될 수 있는 결과를 가진다.

도 13 및 도 15에 도시된 도 13의 "Z"의 상세도에서 알 수 있는 바와 같이, 툴 교환기로 작용하는 어댑터 유닛(64)은 미터링 유닛(102)에 전기 에너지 및 압축 공기 또는 진공, 그리고 제어 신호를 공급하기 위해 미터링 유닛(102)의 어댑터 플레이트(103)에서 카운터 연결 인터페이스(128)에 결합될 수 있는 전기 연결 인터페이스(72) 및 공압 연결 인터페이스(72)를 가진다. 이 점에서 연결 인터페이스(72)의 어댑터 플레이트(103)의 카운터 연결 인터페이스(128)와의 결합은 어댑터 플레이트(103)가 툴 교환기 또는 그립핑 구조(gripping mechanism)(68)의 도움에 의해 제3 카트(32)에 안착될 때 자동적으로 발생하게 되고 그에 따라 그렇지 않으면 요구되는 로봇(10)과 미터링 유닛(102) 사이의 플러그-인(plug-in) 연결 또는 커플링 커넥션 없이 폐쇄를 위해 어떠한 추가적인 조치도 필요하지 않게 된다.

아래에서, 미터링 로봇(10)에 의해 사용되고 있지 않는 미터링 유닛(102)을 수용하고 제공하는 역할을 하는 본 발명에 따른 툴 홀더(tool holder)(100)가 도 9 내지 도 12를 참조로 하여 설명될 것이다. 이러한 방식으로 툴 홀더(100)에 설치된 미터링 유닛(102)은 재충전되거나 툴 홀더(100)에서 새로운 미디어 카트리지(110)를 제공받을 수 있고 미터링 로봇(10)에 의해 추후 사용을 위해 툴 홀더(100)로부터 공급될 수 있다.

예를 들어, 도 9를 참조하면, 툴 홀더(100)는 그에 의해 수용되는 각 미터링 유닛(102)을 위해 그로부터 직각으로 돌출되는 캔틸레버(122) 뿐만 아니라 도면의 면에 대해 서로 직각을 이루며 오프셋되는 두 개의 가지(tines)(127)를 가지는 갈라진 지지체(126)를 가진다. 이 점에서 갈라진 지지체(126)는 네 개의 스피고트(spigots)(138)를 수용하는 네 개의 반원 또는 U 형상의 리세스(132)를 가지며, 두 개의 스피고트가 각 미터링 유닛(102)의 어댑터 플레이트(103)로부터 횡방향으로 각각 돌출된다. 이 점에서 U 형상의 리세스(132)는 서로에 대해 수직이 되도록 방향을 이루어 미터링 유닛(102)이 스피고트(138)에 의해 툴 홀더(100)의 리세스(132) 내로 걸릴 수 있게 된다.

이에 따라 툴 홀더(100)는 본 발명에 따른 미터링 로봇(10)에 의한 사용을 위한 복수의 미터링 유닛(102)을 제공할 수 있으며, 이 목적을 위해 예를 들어 툴 홀더(100)는 도 1에서 미터링 로봇의 베이스(12)의 앞에 직접적으로 위치될 수 있으며 그에 따라 후자가 툴 교환기(64)에 의해 툴 홀더(100)로부터 미터링 유닛(102)을 제거할 수 있으며 이를 다시 툴 홀더(100)에 설치할 수 있다. 이 목적을 위해, 포탈 브릿지(18)는 작업 공간(14)까지 제1 리니어 가이드(20)를 따라 이송될 수 있고 그에 따라 툴 교환기(64)의 그립핑 구조(68) 가 툴 홀더(100)에 의해 제공되는 미터링 유닛(102), 특히 그들의 어댑터 플레이트(103)를 사용할 수 있다. 툴 교환기(100)로부터 미터링 유닛(102)을 제거하기 위해, 먼저 제3 카트(32)가 어댑터 플레이트(103)의 제3 엔드(131)가 제3 카트(32)의 수용 그루브(71)에 의해 수용될 때까지 위로 약간 이송된다. 그리고 나서 툴 교환기(54)의 공압 실린더(66)의 피스톤이 배출되고, 이는 그립핑 구조(68)의 노즈 섹션(70)기 어댑터 플레이트(103)의 상측 단에서 경사 면(108)을 올라타는 결과를 가지게 되고, 이는 공압 실린더(66)의 전진 구동에서 미터링 유닛(102)이 수용 그루브(71)에 수용된 어댑터 플레이트(103)의 단(131)을 중심으로 왼쪽으로 피봇되고 그에 따라 미터링 로봇(10)의 제3 카트(32)를 향해 당겨지게 되는 결과를 가지게 된다. 이 점에서, 미터링 유닛(102)의 카운터 연결 포인트(128)는 툴 교환기(64)의 연결 인터페이스(72)에 동시에 결합되고 그에 따라 이를 위한 별도의 작업 공정이 생기지 않는다. 이러한 방식으로 수용된 미터링 유닛(102)이 다른 미디어 또는 다른 미터링 밸브(104)를 가지는 다른 미터링 유닛(102)으로 교체될 때, 예를 들어, 그에 따라 미터링 로봇(100)은 툴 홀더(100)로부터 앞서 제거된 미터링 유닛(102)을 다시 되돌려 위치시킬 수 있고 그리고 나서 툴 홀더(100)로부터 다른 미터링 유닛(102)을 제거할 수 있다.

툴 홀더(100)에 의해 제공되는 미터링 유닛(102)은 노멀리 폐쇄인 미터링 밸브(104)를 가지며, 미터링 밸브(104)의 아웃렛 노즐(114)은 비구동 상태에서 밸브 볼(116)에 의해 폐쇄되어 미디어가 개별 미디어 카트리지(110)로부터 미디어 채널(102)을 통해서 미터링 밸브(104)의 아웃렛 노즐(114)로 이동할 수 없게 된다. 그러나 미디어 잔류물이 밸브 볼(116) 또는 아웃렛 노즐(114)의 영역에 모이면, 추가 미디어가 미터링 밸브(104)로부터 투여되는 것이 방지될 수 없다.

이를 방지하기 위해, 툴 홀더(100)는 그에 의해 수용된 각 미터링 유닛(102)을 위해 개별 미터링 유닛(102)의 미터링 밸브(104)를 밀봉하는 밀봉 요소(106)를 가진다. 이 점에서 밀봉 요소(106)는 툴 홀더(100)에서 고정된 위치에 제공되며, 이는 미터링 유닛(102)이 툴 홀더(100)로부터 제거될 때 밀봉 요소(106)가 개별 미터링 밸브(104)로부터 자동적으로 제거된다는 것을 의미한다.

도 10에 도시된 실시예에 따르면, 예를 들어 밀봉 요소(106)는 캔틸레버(122)에 의해 수용되는 컵(124)에 의해 수용되는 환형 립 씰(annular lip seal)(118)일 수 있다. 이 점에서 환형 립 씰(118)은 컵(124)의 상단에 형성되는 환형 그루브에 끼워지며 그에 의해 요구되듯이 지렛대 질에 의해 쉽게 교체될 수 있다.

도 11 및 도 12에 도시된 실시예는 미터링 유닛(104)의 아웃렛 노즐(114) 위에 접착 방식으로 본딩되는 접착 스트립(adhesive strip)(120)에 대한 밀봉 요소(106)이다. 이 점에서 접착 스트립(120)은 바람직하게는 밀봉을 위해 미터링 밸브(104)의 아웃렛 노즐(108)에 접착 방식으로 본딩되기 위한 영역에서 단지 접착성이다. 대조적으로, 접착 스트립(120)의 반대 측에 배치되는 단은 스프링(136)에 의해 미리 하중이 가해진 클램프(134)에 의해 툴 홀더(100)의 캔틸레버(122)의 자유 단에 클램핑되고 그에 따라 툴 홀더(100)에 이탈 가능하게 안착된다. 미터링 유닛(102)이 툴 홀더(100)로부터 제거되면, 접착 스트립(120)은 아웃렛 노즐(114)로부터 자동적으로 이탈된다. 클램프(134)가 이탈되면, 접착 스트립(120)은 그리고 나서 다른 미터링 유닛(102)의 아웃렛 노즐(104)을 밀봉하기 위해 새로운 접착 스트립(120)으로 교체될 수 있다.

밀봉 요소(106)가 환형 립 씰(118)에 의해 형성되는 도 9 및 도 10에 따른 실시예에서, 도시되어 있지 않으나 컵(124)의 내부 공간에 진공을 생성하기 위한 흡입 장치(suction apparatus)가 툴 홀더(11)에 추가로 일체화될 수 있다. 그에 따라 임의의 미디어 잔존물은 이 흡입 장치에 의해 아웃렛 노즐(114)로부터 제거될 수 있으며 그에 따라 그러한 미디어 잔존물을 수작업으로 제거하기 위한 추가적인 작업 공정이 필요하지 않게 된다.

10 미터링 로봇(metering robot)
12 베이스(base)
14 작업 면(work surface)
15 작업 공간(work space)
16 14를 위한 리세스(recess)
17 드로워(drawer)
18 포탈 브릿지(portal bridge)
20 제1 리니어 가이드(first linear guide)
22 제2 리니어 가이드(second linear guide)
24 제3 리니어 가이드(third linear guide)
26 스크류(screws)
28 제1 카트(first cart)
30 제2 카트(second cart)
32 제3 카트(third cart)
34 18의 횡단 섹션(traverse section)
36 18의 지지체(supports)
38 캔틸레버(cantilever) 또는 돌기(projection)
40 제1 드라이브 모터(first drive motor)
42 제2 드라이브 모터(second drive motor)
44 제3 드라이브 모터(third drive motor)
46 제1 드라이브 벨트(first drive belt)
47 커버(cover)
48 제3 드라이브 벨트(third drive belt)
50 횡단체(traverse)
52 강도 강화 리브(stiffening ribs)
54 드라이브 롤러(drive roller)
56 마찰 코팅(friction coating)
60 광 차단기(light barrier)
62 스위치 러그(switch lug)
63 62의 폭(width)
64 툴 교환기(tool changer) 또는 어댑터 유닛(adapter unit)
66 공압 실린더(pneumatic cylinder)
68 그립핑 메커니즘(gripping mechanism) 또는 레버 메커니즘(lever mechanism)
69 피봇 핀(pivot pin)
70 노즈 섹션(nose section)
71 수용 그루브(receiving groove)
72 연결 인터페이스(전기적/공압적)
73 가압 면(pressing surface)
74 광 펜스(light fence)
100 툴 홀더(tool holder)
102 미터링 유닛(metering unit)
103 어댑터 플레이트(adapter plate)
104 미터링 밸브(metering valve)
106 밀봉 요소(sealing element)
107 경사 면(oblique surface)
108 경사 면(oblique surface)
109 박공 지붕 형태의 윤곽(gable roof-like contour)
110 카트리지(cartridge )
112 미디어 채널(media channel)
114 아웃렛 노즐(outlet nozzle)
116 밸브 볼(valve ball)
118 립 씰(lip seal)
120 접착 스트립(adhesive strip )
122 캔틸레버(cantilever)
124 컵(cup)
126 갈라진 지지체(forked support)
127 가지(tines)
128 카운터-연결 인터페이스(counter-connection interface)
130 103의 상측 단
131 103의 하측 단
132 리세스(recesses)
134 클램프(clamp)
136 스프링(spring)
138 스피고트(spigot)

Claims

서로에 대해 수직인 방향을 가지는 세 개의 이동 자유도를 가지는 액상 또는 반죽상 미디어를 분사하기 위한 미터링 로봇(10)으로서,
서로에 대해 나란하게 이격되는 두 개의 제1 리니어 가이드(20)를 가지는 베이스(12);
상기 두 개의 제1 리니어 가이드(20) 상에 이송 가능한 방식으로 지지되며 상기 두 개의 제1 리니어 가이드(20)에 수직인 방향을 이루는 제2 리니어 가이드(22)를 가지는 포탈 브릿지(18); 그리고
상기 제1 리니어 가이드(20) 및 상기 제2 리니어 가이드(22)와 수직인 방향을 이루며 상기 제2 리니어 가이드(22)를 따라 이송 가능한, 미터링 유닛(102)을 수용하기 위한 카트(32)의 이동 가능한 가이드를 위한, 제3 리니어 가이드(24);
를 포함하고,
상기 미터링 로봇(10)의 작업 공간(15)은 상기 두 개의 제1 리니어 가이드(20) 사이에서 직접적으로 연장되는 영역의 확장에서 상기 두 개의 제1 리니어 가이드(20)의 길이 방향으로 위치되는 영역에서 연장되고,
중공 박스 구조로 디자인된 상기 포탈 브릿지(18)의 내부 공간은 강도 강화 리브(52)에 의해 복수의 셀(cells)로 나누어지고, 상기 셀들 중 적어도 하나는 진동 흡수 물질로 채워지는
미터링 로봇(10).
제1항에서,
상기 포탈 브릿지(18)는 상기 두 개의 리니어 가이드(20) 상에서 이송 가능한 방식으로 지지되는 두 개의 지지체(36)를 가지고, 상기 두 개의 제1 리니어 가이드(20) 사이에서 거리를 이어주며 상기 포탈 브릿지(18)의 상기 지지체(36)가 상기 두 개의 제1 리니어 가이드(20) 상에서 이송 가능한 방식으로 지지되는 지점들로부터 상기 제1 리니어 가이드(20)의 방향으로 오프셋 되어 위치되는 횡단 섹션(34)을 가지는 것을 특징으로 하는 미터링 로봇.
제1항 또는 제2항에서,
상기 포탈 브릿지(18) 및 상기 베이스(12) 중 적어도 하나는 11 내지 18 * 10^-6 1/K, 또는 12 내지 17 * 10^-6 1/K 범위의 열 팽창 계수를 가지는 시트 스틸(sheet steel)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미터링 로봇.
제1항에서,
상기 적어도 하나의 셀은 (폴리우레탄) 폼으로 채워지는 것을 특징으로 하는 미터링 로봇.
제1항에서,
중공 박스 구조로 디자인된 상기 베이스(12)의 내부 공간은 적어도 부분적으로 콘크리트로 채워지는 것을 특징으로 하는 미터링 로봇.
제1항에서,
상기 포탈 브릿지(18)를 이송하기 위한 단일 드라이브 모터(40)를 포함하고, 상기 드라이브 모터(40)의 모터 샤프트는 상기 포탈 브릿지(18)의 양 지지체(36)에 구동 효율적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 미터링 로봇.
제6항에서,
상기 포탈 브릿지(18)를 이송하기 위한 상기 단일 드라이브 모터(40)는 상기 두 개의 제1 리니어 가이드(20) 사이에서 직접적으로 연장되는 공간에 배치되고 두 개의 샤프트 단을 가지는 연속 모터 샤프트를 포함하며, 상기 두 개의 샤프트 단의 각각은 상기 포탈 브릿지(18)의 스터브(stubs)(36)를 연결하는 횡단체(50)에 각각 결합되는 두 개의 드라이브 벨트(45) 중 하나를 구동하는 것을 특징으로 하는 미터링 로봇.
제1항에서,
상기 제3 리니어 가이드(24)를 따라 상기 카트(32)를 이송시키기 위한 드라이브 모터(44)를 포함하고, 이 목적을 위해 상기 드라이브 모터(44)는 드라이브 벨트(48)를 통해서 상기 카트(32)에 구동 효율적으로 연결되며, 상기 드라이브 모터(44)는 그 모터 샤프트에 장착되고 상기 드라이브 벨트(48)를 구동하고 스틸 상의 스틸의 마찰 계수보다 더 큰 드라이브 벨트(48)에 대한 마찰 계수를 만드는 물질(56)로 코팅되는 드라이브 롤러(54)를 가지는 것을 특징으로 하는 미터링 로봇.
제8항에서,
상기 카트(32)를 상기 제3 리니어 가이드(24)를 따라 이송시키기 위한 상기 드라이브 모터(44)는 전류 비공급 상태에서 상기 드라이브 모터(44)를 차단하는 브레이킹 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 미터링 로봇.
제1항에서,
서로에 대해 균일하게 이격되는 복수의 광 차단기(60)가, 포탈 브릿지(18), 상기 제3 리니어 가이드(24) 또는 상기 광 차단기(60)를 방해하고 두 개의 이웃하는 상기 광 차단기(60) 사이의 간격의 절반에 해당하는 폭(63)을 가지는 스위치 러그(62)를 가지는 미터링 유닛을 수용하기 위한 카트(32)의 형태의 상기 개별 제1, 제2 및 제3 리니어 가이드(20, 22, 24)를 따라 이송 가능한 유닛에, 상기 제2 또는 제3 리니어 가이드(22, 24)를 따라 구비되는 것을 특징으로 하는 미터링 로봇.
제1항에서,
상기 제3 리니어 가이드(24)를 따라 이송 가능하고 미터링 유닛(102)을 수용하기 위한 그립핑 구조(68)를 가지는 어댑터 유닛(64)을 가지는 카트(32)를 포함하고, 상기 그립핑 구조는 공압적으로 구동될 수 있고 상기 미터링 유닛(102)의 어댑터(103)를 형태 매칭 방식으로 상기 제3 리니어 가이드(24)를 따라 이송 가능한 카트(32)에 안착시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 미터링 로봇.
제11항에서,
상기 미터링 유닛(102)의 상기 어댑터(103)가 상기 제3 리니어 가이드(24)를 따라 이송 가능한 카트(32)에 안착되는 결과로서, 전기 에너지 또는 압축 공기 또는 진공을 공급하고 상기 미터링 유닛(102)과의 데이터 교환이 이루어지도록, 상기 어댑터 유닛(64)은 상기 미터링 유닛(102)의 상기 어댑터(103)의 카운터-연결 인터페이스(128)와 결합하도록 구성된 전기적 및 공압적 연결 인터페이스(72) 중 어느 하나를 가지는 것을 특징으로 하는 미터링 로봇.
반죽 또는 액상 미디어를 분사하기 위한 미터링 밸브(104)를 가지는 적어도 하나의 미터링 유닛(102)을 제공하기 위한 복수의 리시버(receivers)를 가지며, 제1항에 따른 미터링 로봇(10)을 위한 것이고, 수용되는 각 미터링 유닛(102)을 위한 개별 미터링 유닛(102)의 미터링 밸브(104)를 밀봉하는 밀봉 요소(106)를 가지는 툴 홀더(100).
제13항에서,
상기 적어도 하나의 밀봉 요소(106)는 상기 툴 홀더(100)에서 정지된 위치에 구비되고 상기 적어도 하나의 미터링 유닛(102)은 상기 툴 홀더에 의해 제거 가능하게 수용되는 것을 특징으로 하는 툴 홀더.
제13항 또는 제14항에서,
상기 밀봉 요소(106)는 상기 미터링 밸브(104)의 아웃렛 노즐(114)을 밀봉 상태로 둘러싸는 환형 립 씰(118)을 포함하거나; 상기 밀봉 요소(106)가 그 한 섹션이 상기 미터링 밸브(104)의 아웃렛 노즐(114) 위에 접착 상태로 본딩되고 다른 섹션이 상기 툴 홀더(100)에 이탈 가능하게 안착되는 것을 특징으로 하는 툴 홀더.
제15항에서,
상기 립 씰(118)을 통해서 상기 미터링 밸브(104)의 상기 아웃렛 노즐(114)과 밀봉된 유체 연통 상태에 있는 흡입 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 툴 홀더.
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