DE102004030377B3

DE102004030377B3 - Translatorischer Manipulator, Behandlungsanlage und Verfahren zum Behandeln von Behandlungsgut

Info

Publication number: DE102004030377B3
Application number: DE102004030377A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl.-Ing. Schneider
Original assignee: Atotech Deutschland GmbH and Co KG
Current assignee: Atotech Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 2004-06-23
Filing date: 2004-06-23
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2024-06-24
Also published as: KR20070037447A; EP1758805A1; BRPI0512403A; WO2006000439A1; KR101211977B1; JP4714738B2; EP1758805B1; US20090000111A1; CN1972853A; HK1103386A1; PL1758805T3; TW200613206A; DE602005012094D1; TWI356801B; CN1972853B; JP2008507118A; MY139511A; ATE419204T1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen preisgünstig herstellbaren translatorischen Manipulator zur Beförderung von Behandlungsgut in Behandlungsstationen in einer vertikalen Behandlungsanlage, der leicht an veränderte Gegebenheiten angepasst werden kann, ohne das es erforderlich ist, die Anlage vollständig umzukonstruieren. Der Manipulator weist mindestens ein Fahrelement 10, das längs einer mindestens zwei Behandlungsstationen für das Behandlungsgut 9 verbindenden Führung verfahrbar ist, mindeestens ein Hubelement 11 sowie mindestens ein an den Hubelementen 11 angebrachtes Greifelement 12 für das Behandlungsgut 9 auf. Die Hubelemente 11 und die an diesen angebrachten Greifelemente 12 sind modulartig erweiterbar, so dass sich die Hubelemente 11 quer zu mehreren Reihen von Behandlungsstationen erstrecken und in den Stationen gehaltenes Behandlungsgut 9 jeweils von den Greifelementen 12 greifbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen translatorischen Manipulator für in Behandlungsstationen zu behandelndes Behandlungsgut, insbesondere einen Transportwagen zur Beförderung des Behandlungsgutes zwischen den Behandlungsstationen in einer vertikalen Behandlungsanlage mit Behandlungsbädern sowie zum Einsenken des Behandlungsgutes in die Behandlungsbäder der Stationen und Ausheben aus den Bädern.
Transportaufgaben in der Industrie sind vielfältig. Dort wo Bewegungsabläufe gut vorausplanbar sind und sich ständig wiederholen, wird auf teure Roboter, die innerhalb eines konstruktiv bedingten Aktionsbereiches beliebige Bewegungen ausführen können, oft verzichtet. In diesen Fällen kommen Transportsysteme zum Einsatz, die auf eine bestimmte Anwendung spezialisiert sind. So werden beispielsweise in der Lackindustrie Tauchbadanlagen eingesetzt, in denen die Ware an Warenträgern hängend von Tauchbad zu Tauchbad transportiert wird. Hierzu werden Transportwagen verwendet. Die Bewegung der Ware besteht aus einem Senkvorgang in ein Tauchbad hinein und einem Hubvorgang aus dem Bad wieder heraus sowie einem Fahrvorgang in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung, um verschiedene Bäder oder eine Belade- oder Entladestation anzufahren. Handelt es sich beispielsweise um eine elektrophoretische Tauchlackieranlage, ist neben der Trag-, Beförderungs-, Hub- und Senkfunktion der Transportsysteme auch die Stromzuführung über die Warenträger realisiert. Die Teile hängen häufig an Gestellen und diese wiederum an Warenträgern, die über seitliche Aufnahmen zum Transport ausgestattet sind. Die Transportwagen greifen diese Warenträger zum Transport an den Aufnahmen.

Aus WO 98/44170 A2 ist ein Transportsystem bekannt, bei dem einzelne Teile des Behandlungsgutes auf Gestellen lose aufgeschüttet sind und mittels einer Transporteinrichtung in ein Tauchbad von oben eingesenkt werden. Die Transportvorrichtung besteht aus einer Transportschiene, auf der sich einzelne Schlitten mit Antrieben horizontal bewegen. In den Schlitten sind vertikal verfahrbare Hub- und Stufengestelle geführt. Diese Gestelle bestehen im Wesentlichen aus einem Rahmen mit zwei U-förmigen Schienen, in die am Schlitten gelagerte angetriebene Rollen eingreifen. Mit den Schienen sind horizontale Tragarme für so genannte Horden verbunden, auf denen das Behandlungsgut liegt. Der Vorteil dieser Vorrichtung ist, dass eine große Menge an Teilen gleichzeitig transportiert werden kann. Nachteilig ist aber, dass die Transportleistung für jeden Transportwagen fest vorgegeben ist und – wenn überhaupt – nur mit erheblichem Aufwand vergrößert werden kann.

Bei diesem System werden Kleinteile transportiert und behandelt. Sind große Werkstücke zu transportieren, kann eventuell auf Warenträger bzw. Horden verzichtet werden. In diesem Falle werden die Werkstücke an Gestellen befestigt und diese mittels am Transportsystem angebrachter Halter gegriffen und zu den einzelnen Tauchbädern gebracht bzw. von dort wieder weg befördert. Beispielsweise werden Leiterplatten an Gestellen befestigt, die wiederum gemeinsam an einem Warenträger befestigt werden. Auf diese Weise können beispielsweise matrixartig 15 – 20 Platten nebeneinander und bis zu vier Platten übereinander an einem Warenträger angeordnet werden. Alle Platten werden gleichzeitig behandelt und erfahren grundsätzlich dieselben Behandlungsbedingungen. Allerdings ergeben sich durch deren unterschiedliche Anordnung in der Behandlungsstation leicht unterschiedliche Bedingungen, etwa unterschiedliche Strömungsbedingungen für im unteren Bereich und im oberen Bereich eines Warenträgers angebrachte Platten oder unterschiedliche elektrische Potentiale bei einer elektrochemischen Behandlung an in der Nähe der Kontaktflächen des Warenträgers und an davon weiter entfernt angeordneten Platten, die zu einer Qualitätsschwankung zwischen einzelnen Platten führt.

Aus DE 86 34 279 U1 geht eine Vorrichtung hervor, welche eine Behandlung in zwei oder mehreren neben einander angeordneten Reihen von Arbeitsstationen erlaubt. Die Vorrichtung dient zum waagerechten Transportieren von Werkstücken zwischen diesen Arbeitsstationen und zum Heben und Senken der Werkstücke im Bereich jeder Arbeitsstation mittels zwei transportierbarer Fahreinrichtungen und einer Hubeinrichtung, welche an Trägern als Fahrschienen geführt werden. Dabei weisen die Träger Zahnstangen aus Präzisionsrundstahl auf, welche von einem Führungsschlitten ringförmig umfasst werden.
Der Vorteil der vorgenannten Behandlungssysteme ist, dass sie hoch spezialisiert und relativ preisgünstig herstellbar sind. Deren Nachteil besteht aber darin, dass diese Transportsysteme nur schwer an andere Gegebenheiten anpassbar sind, beispielsweise an die Notwendigkeit einer Kapazitätserhöhung.

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem besteht von daher darin, ein Transportsystem für vorbestimmte Aufgaben aufzuzeigen, das preisgünstig herstellbar ist und leicht an veränderte Gegebenheiten angepasst werden kann, ohne dass es erforderlich ist, die Anlage umzukonstruieren. Weitere Aufgaben bestehen darin, eine möglichst gleich bleibende Qualität aller Behandlungsgutteile zu erreichen.

Gelöst wird das Problem durch den in Patentanspruch 1 angegebenen translatorischen Manipulator, die in Anspruch 19 angegebene Behandlungsanlage und das in Anspruch 24 angegebene Verfahren. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient insbesondere zur Beförderung von Behandlungsgut zwischen Behandlungsstationen in einer vertikalen Behandlungsanlage mit Behandlungsbädern, insbesondere in einer Tauchlackier-, Phosphatier- oder Galvanisieranlage, sowie zum Einsenken des Behandlungsgutes in die Behandlungsbäder der Stationen und zum Ausheben aus den Bädern. Derartige Manipulatoren werden in den genannten Bereichen der Technik Transportwagen genannt. Die Transportwagen werden insbesondere benutzt, um Behandlungsgut, beispielsweise zu galvanisierende Teile zu Stationen in einer Reihe von (hintereinander angeordneten) Behandlungsstationen in einer vorgegebenen Reihenfolge zu befördern, dort abzusetzen, wobei das Behand lungsgut mit dem dort befindlichen Behandlungsmedium in Kontakt gebracht wird, und nach der Behandlung wieder aufzunehmen, um es zu einer anderen Station zu befördern. Derartige Behandlungsstationen können insbesondere Behandlungsbäder mit Behandlungsflüssigkeit, beispielsweise Reinigungs-, Aktivierungs-, Konditionierungs-, Ätz-, Metallisierungs-, Passivierungs- und Beschichtungsflüssigkeit, sein. Die Behandlungsstationen können auch zur Trocknung oder zur Be- oder Entladung dienen.

Beispielsweise kann der erfindungsgemäße Manipulator über den Behältern einer Behandlungsanlage aufgebaut sein. Durch den modularen Aufbau des Manipulators wird ein größtmöglicher Grad an Flexibilität im Hinblick auf eine Erweiterung oder auch hinsichtlich eines Rückbaus der Anlage bei einer Erhöhung bzw. Erniedrigung der Kapazität der Anlage erreicht.

Im erfindungsgemäßen Sinne sind die Manipulatoren modular aufgebaut. Hierzu umfasst der Manipulator

– mindestens ein Fahrelement, das längs einer mindestens zwei Behandlungsstationen für das Behandlungsgut verbindenden Führung, beispielsweise längs einer, Fahrschiene, verfahrbar ist,
– mindestens ein Hubelement sowie
– mindestens ein an den Hubelementen angebrachtes Greifelement für das Behandlungsgut.

Die Hubelemente und die an diesen angebrachte Greifelemente sind im erfindungsgemäßen Sinne modulartig erweiterbar, so dass sich die Hubelemente quer zu mindestens zwei (nebeneinander angeordneten) Reihen von Behandlungsstationen erstrecken können und dass jeder Reihe von Behandlungsstationen mindestens ein Greifelement zugeordnet ist, welches das in den Stationen gehaltene Behandlungsgut jeweils greifen kann. Das Behandlungsgut ist mit Hilfe der Hubelemente anhebbar und absenkbar.

Hierdurch kann eine Anlage, die derartige Manipulatoren aufweist, an veränderte Wünsche eines Anlagenanwenders oder an die Notwendigkeit späterer Veränderungen der Transportkapazität einfach angepasst werden. Dies kann durch Verbreiterung des Manipulators in einem durch die Abmessungen des Behandlungsgutes vorgegebenen Raster durch Einfügen von Erweiterungsmodulen für das Hubelement, beispielsweise von Quertraversenmodulen, und Anfügen weiterer Greifelemente geschehen, wenn beispielsweise zusätzliche Reihen von Behandlungsstationen vorgesehen werden. Vorzugsweise werden maximal neun zusätzliche Erweiterungsmodule und eine entsprechende Anzahl weiterer Greifelemente eingefügt. Das Raster ist in der Regel durch die Breite der Traggestelle für das Behandlungsgut bzw. durch dieses selbst vorgegeben. Jedes weitere Erweiterungsmodul, das eingefügt wird, weist die genannte Breite auf. Gegebenenfalls können auch mehrere normierte Erweiterungsmodule, die jeweils der Breite einer zusätzlichen Reihe von Behandlungsstationen entsprechen, eingefügt werden.

Somit weist der erfindungsgemäße Manipulator folgende Einzelmodule auf:

a) Fahrmodule (-elemente): Diese nehmen vorzugsweise den kompletten Fahrantrieb auf. Vorzugsweise ist ein Fahrmodul an jeder Längsseite einer oder mehrerer Reihen von Behandlungsstationen vorgesehen. Zwischen zwei Fahrmodulen ist vorzugsweise ein Hubmodul vorgesehen, das die Reihen von Behandlungsstationen überspannt. Ein Fahrelement kann insbesondere durch einen Tragrahmen mit einem Basisschenkel sowie mindestens zwei am Basisschenkel gelagerten Laufrädern gebildet sein.
b) Hubmodule (-elemente): Die Fahrmodule halten die Hubmodule. Mit den Hubmodulen werden wiederum die Greifmodule gehalten. Die Hubmodule werden durch mindestens ein von mindestens einer Quertraverse gehaltenes Hubwerk oder durch mindestens eine von mindestens einem Hubwerk gehaltene Quertraverse gebildet. Im ersteren Falle werden die Greifmodule von den Hubwerken direkt gehalten. In diesem Falle sind die Quertraversen vorzugsweise feststehend (nicht höhenbeweglich) und mit den Fahrmodulen verbunden. Im letzteren Falle sind die Hubwerke mit den Fahrmodulen verbunden und tragen höhenbewegliche Quertraversen. Diese Quertraversen halten wiederum die Greifmodule. Die Quertraversen können durch Quertraversenmodule gebildet sein (beispielsweise zur Verlängerung vorhandener Quertraversen). Es können sowohl feststehende als auch höhenbewegliche Quertraversen aus entsprechenden Modulen bestehen. Werden die an feststehenden Quertraversen gehaltenen Hubwerke, die jeweils Greifmodule halten, eingesetzt, so können einzelne Behandlungsgutteile in einer mehrere Reihen von Behandlungsstationen aufweisenden Anlage separat befördert, in die Stationen eingesenkt und aus diesen ausgehoben werden. Diese Konstruktion ist aufwendiger als Konstruktionen mit höhenbeweglichen Quertraversen und direkt daran gebrachten Greifmodulen. Mit letzterer Variante kann eine separate Behandlung einzelner Teile allerdings nicht durchgeführt werden. Die Hubmodule werden vorzugsweise von zwei Fahrmodulen gehalten. Die Hubwerke können insbesondere durch ein pneumatisch oder hydraulisch betriebenes Zylinder-Kolben-Hubsystem, eine motorisch betriebene Hubspindel oder ein motorisch betriebenes Hubband gebildet sein.
c) Greifmodule (-elemente): Die Greifmodule können entweder an einer höhenbeweglichen Quertraverse oder an einer feststehenden Quertraverse des Hubmoduls befestigt sein. Ein Greifmodul kann insbesondere durch zwei das Behandlungsgut seitlich greifende Klemmbügel gebildet sein, die über jeweilige Drehpunkte schwenkbar gelagert sind und durch axiale Verschiebung jeweils eines Schenkels der Klemmbügel betätigt werden können. Alternativ kann das Greifmodul auch einfach ein Haken oder ein Schwalbenschwanz sein, wenn der zu greifende Gegenstand entsprechende Halterungsmöglichkeiten aufweist.

Die höhenbeweglichen und feststehenden Quertraversen eines Hubelements in einem erfindungsgemäßen Manipulator erstrecken sich vorzugsweise quer zu mindestens zwei Reihen von Behandlungsstationen, d.h. im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Behandlungsgutes, die sich entlang den Reihen der Behandlungsstationen erstreckt. Jeder Reihe von Behandlungsstationen sind mindestens ein Greifelement, gegebenenfalls mindestens ein Hubwerk, das ein Greifelement hält, sowie gegebenenfalls mindestens ein Quertraversenmodul zugeordnet, wobei mehrere Quertraversenmodule zusammen gesetzt eine Quertraverse bilden. Mit dem Greifelement kann jeweils ein in einer Reihe von Behandlungsstationen behandeltes Behandlungsgutteil oder eine zusammen gehörige Gruppe von Behandlungsgutteilen befördert werden. Vorzugsweise sind maximal zehn Quertraversenmodule in einem Hubelement oder entsprechend lange Quertraversen mit zugehörigen Greifelementen sowie gegebenenfalls Hubwerken für die Greifelemente zusammengestellt. Es können auch zwei Fahrelemente und ein Hubelement mit zwei Hubwerken an den beiden Fahrelementen, die höhenbewegliche Quertraversen halten, vorgesehen sein. Die Fahrelemente sind vorzugsweise an den beiden äußeren Längsseiten von M nebeneinander angeordneten Reihen von Behandlungsstationen verfahrbar (wobei M eine ganze Zahl größer als Null ist). Die Fahrelemente tragen die sich quer zu den Reihen der Behandlungsstationen erstreckenden Hubelemente und diese wiederum die Greifelemente. Alternativ können zusätzlich zwischen einzelnen Reihen der Behandlungsstationen weitere Fahrelemente vorgesehen sein, um die innere Stabilität des Manipulators zu erhöhen.

Durch die Modulbauweise ergeben sich vielfältige Vorteile: Soll die Produktionskapazität einer Anlage durch seitliches Anfügen von jeweils zusätzlichen Behandlungsstationen, beispielsweise Tauchstationen mit entsprechenden Bädern, bzw. zusätzlichen Reihen von Behandlungsstationen vergrößert werden, kann dies durch das Einfügen zusätzlicher Quertraversenmodule in die Hubelemente und Greifmodule und gegebenenfalls zusätzlicher Hubwerke für die Greifmodule erreicht werden. So wird die Auslegung der Anlagenleistung in relativ kleinen Schritten wählbar, ohne dass die Grundkonstruktion der Anlage verändert werden muss. Derartige Kapazitätserweiterungen können auch noch später realisiert werden, wenn die Anlage schon aufgebaut ist.

Bei jeder Erweiterung der Anlage um eine weitere Reihe von Behandlungsstationen werden weitere Quertraversenmodule und entsprechende Greifmodule sowie gegebenenfalls Hubwerke zugefügt. Entsprechend werden diese Module bei der Reduzierung der Reihen von Behandlungsstationen abgebaut.

Die Fahrelemente können insbesondere auf Transportbahnen, die Laufflächen aufweisen, beispielsweise Fahrschienen, laufen, die parallel zu den äußeren Reihen von Behandlungsstationen aufgebaut sind. Diese Bahnen für einen Horizontaltransport weisen einen festen Abstand im Raster der Reihen der Behandlungsstationen auf. Sie sind über oder neben diesen Reihen angeordnet. Die Spurweite einer beispielsweise aus zwei benachbarten Transportschienen bestehenden Fahrbahn für einen Manipulator, der darauf entlang gleiten kann, kann bei der ersten Planung einer Behandlungsanlage so gewählt werden, dass durch spätere Veränderungen kein Umbau der Fahrschienen erforderlich wird, wenn bereits für spätere Erweiterungen der Anlage die erforderlichen Schienen montiert werden. Handelt es sich beispielsweise um eine Anlage mit nur einer Badreihe, wird die Spurweite der Fahrbahn so ausgelegt, dass sie der Breite des geplanten Endausbaus entspricht. Die notwendige Verbreiterung des Fahrwerks des Manipulators kann zunächst auch durch preisgünstige Platzhaltermodule hergestellt werden, die dann später gegen Erweiterungsmodule mit Hubwerken ausgetauscht werden.

Ist eine weitere Leistungssteigerung der Anlage erforderlich, beispielsweise auf zehn Quertraversen- und Greifmodule und gegebenenfalls Hubwerke, kann für den Fall, dass die Fahrschienen an der Gebäudedecke angebracht sind, auch noch eine dritte Fahrschiene und ein zusätzliches Fahrmodul sowie auch gegebenenfalls ein drittes Hubwerk (wenn die Hubwerke an den Fahrmodulen angeordnet sind und höhenbewegliche Quertraversen in den Hubmodulen halten) vorgesehen werden. Es ist jedoch auch möglich, an der Decke angebrachte Transportbahnträger bei einer späteren Erweiterung der Anlage auf die neue Breite umzusetzen.

Alternativ können auch Fahrschienen am Gebäudeboden bei einem ersten Aufbau der Anlage so montiert werden, dass sie unmittelbar neben den Reihen der Behandlungsstationen verlaufen. Später zusätzlich installierte Behandlungsstationen können dann neben den bereits montierten Fahrschienen aufgebaut werden, ohne die bereits verlegte Fahrschiene wieder zu demontieren, so dass diese Fahrschiene nach der Erweiterung zwischen zwei Reihen von Behandlungsstationen verläuft. In diesem Falle sollte dann mindestens eine weitere Fahrschiene auf der Seite der Reihen der Behandlungsstationen verlegt werden, an der bis dahin noch keine Fahrschiene installiert war. In diesem Falle weist der Manipulator entlang aller dieser Fahrschienen verfahrbare Fahrelemente auf, die die Hubelemente halten. Grundsätzlich können auch zwischen allen Reihen von Behandlungsstationen Fahrbahnen und darauf verfahrbare Fahrmodule und dazwischen Hubmodule vorgesehen sein.

Anstelle der vorstehend genannten Fahrschienen können auch andere äquivalente Mittel eingesetzt werden, um eine translatorische Bewegung der Fahrelemente und eine Lastübertragung auf diese zu bewerkstelligen.

Mit der erfindungsgemäßen Modulbauweise ist ein einfacher Aufbau des Manipulators möglich. Ferner kann der Manipulator problemlos durch einen entsprechenden Anbau weiterer Module auf eine größere Kapazität erweitert oder durch entsprechenden Abbau vorhandener Module an eine geringere Kapazität angepasst werden. Im letzteren Fall kann die dadurch gewonnene Stellfläche für andere Anwendungen genutzt werden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Fahrelemente, die Hubelemente, insbesondere die Quertraversen und Hubwerke der Hubelemente, und die Greifelemente in einem Manipulator gleich aufgebaut. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die einzelnen Elemente schnell und problemlos miteinander verbunden werden können, so dass eine Kapazitätserweiterung leicht gelingt. Weiterhin ergibt sich durch die Modulbauweise auch eine verminderte Ersatzteilhaltung, da weniger unterschiedliche Teile verwendet werden. Dies führt zu einer leichteren Austauschbarkeit einzelner Module für Wartungszwecke oder bei einer Reparatur.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, zwischen den Fahrelementen beispielsweise nur ein Hubwerk und ein Greifelement, mit dem das Behandlungsgut gegriffen und sicher gehalten werden kann, vorzusehen. Vorzugsweise wird ein Hubelement zwischen zwei Fahrelementen gehalten. Dadurch wird eine stabile Konstruktion des Manipulators mit einer Lastübertragung durch die beiden Fahrelemente, an denen wiederum die Hubelemente befestigt sind, auf eine Basis ermöglicht.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Fahr-/Hubmodul durch Integration eines Hubwerkes in ein Fahrelement gebildet. Dadurch sind zusätzlich zu dem Fahr-/Hubmodul nur die Quertraversen des Hubelements sowie Greif module für das Behandlungsgut erforderlich, wobei die Quertraversen mit den Hubwerken in den Fahr-/Hubmodulen verbunden sind.

Die erfindungsgemäße Behandlungsanlage umfasst

– mindestens eine Reihe von Behandlungsstationen, und
– einen oder mehrere erfindungsgemäße translatorische Manipulatoren, die sich quer zu den in Transportrichtung des Behandlungsgutes erstreckenden Reihen von Behandlungsstationen erstrecken können.

Die Behandlungsstationen sind vorzugsweise so ausgelegt, dass darin jeweils ein einzelnes Behandlungsgutteil, beispielsweise eine elektrische Schaltungsträgerplatte, behandelbar ist. In herkömmlichen Anlagen zu Behandlung von elektrischen Schaltungsträgerplatten sind die einzelnen Behandlungsgutteile vorzugsweise an Gestellen befestigt, die wiederum gemeinsam an einem Warenträger befestigt sind. Auf diese Weise können beispielsweise matrixartig 15 – 20 Platten nebeneinander und bis zu vier Platten übereinander an einem Warenträger angeordnet werden. Durch die unterschiedliche Anordnung der Teile in einer Behandlungsstation erfahren diese leicht voneinander abweichende Behandlungsbedingungen. Dies führt zu einer Qualitätsschwankung zwischen den einzelnen Platten. Mit der erfindungsgemäßen Ausführungsform, bei der jedes einzelne Teil in einer separaten Behandlungsstation behandelt wird, können die Behandlungsbedingungen für jedes Teil exakt eingestellt werden, da alle Teile unter denselben Bedingungen behandelt werden.

Die Behandlungsanlage kann insbesondere M Reihen von jeweils N Behandlungsstationen umfassen, wobei N und M ganze Zahlen größer als Null sind. Der Manipulator erstreckt sich quer zu den M Reihen der Behandlungsstationen. In jeder Behandlungsstation wird vorzugsweise jeweils nur ein Behandlungsgutteil behandelt. Da M Reihen von Behandlungsstationen vorgesehen sind, können gleichzeitig M Behandlungsgutteile behandelt werden. Die Behandlungsgutteile werden einzelnen Behandlungsstationen in den jeweils N Stationen aufweisenden Reihen von Behandlungsstationen sukzessive zugeführt und dabei mit Behandlungsflüssigkeit in Kontakt gebracht oder auch in einzelnen Behandlungsstationen getrocknet. Da unter den Behandlungsstationen auch die Be- und Entladestationen verstanden werden, werden die Behandlungsgutteile in den Reihen demgemäß beispielsweise auch durch einen Zuförderer zugeführt und geladen oder in einen Abförderer entladen.

Die Behandlungsstationen können hierzu im Wesentlichen die Größe der Teile des Behandlungsgutes aufweisen. Da in einem Behandlungsbehälter zu einem gegebenen Zeitpunkt nur ein Behandlungsgutteil behandelt wird, braucht der Innenraum des Behälters nicht wesentlich größer zu sein als das Teil selbst. Dadurch wird das Volumen des Behälters und folglich auch das der Behandlungsflüssigkeit in diesem Behälter minimiert. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht auch darin, dass die Behandlungsbedingungen für jede Schaltungsträgerplatte exakt eingestellt werden können, da jede Platte einzeln in einer Behandlungsstation behandelt wird und daher alle Platten grundsätzlich unter denselben Bedingungen behandelt werden. Beispielsweise besteht nicht der Nachteil bekannter Behandlungsanlagen, in denen mehrere Platten an einem Gestell befestigt und in eine Behandlungsstation geführt werden, so dass sich beispielsweise durch die Größe der Gestelle und Behandlungsstationen an unterschiedlichen Stellen in der Station und für unterschiedliche Platten an einem Gestell unterschiedliche Behandlungsbedingungen einstellen. Derartige unterschiedliche Behandlungsbedingungen können beispielsweise unterschiedliche Strömungsbedingungen der Behandlungsflüssigkeit für im unteren Bereich und im oberen Bereich des Gestells angebrachte Platten oder unterschiedliche elektrische Potentiale bei einer elektrochemischen Behandlung an in der Nähe der Kontaktflächen des Gestells und davon weiter entfernt angeordneten Platten sein. Durch die geringe Größe des Behandlungsbehälters ist eine reproduzierbare Einstellung von Betriebszuständen in den Behandlungsstationen auch sehr viel einfacher möglich als bei herkömmlichen Anlagen. Beispielsweise können Strömungsprofile leichter gezielt optimiert werden als bei Wahl eines Behälters, dessen Innenraum deutlich größer als die Platte ist.

Quer zur Fahrtrichtung einer solchen Anlage sind daher vorzugsweise mehrere gleiche Behälter aneinander gereiht. Jeder Behälter ist für ein Behandlungsgutteil ausgelegt. In Fahrtrichtung gesehen können auch mehrere Werkstücke hintereinander gleichzeitig in die Behälter eingebracht werden. Hierzu können entweder mehrere Behandlungsbehälter für dieselbe Behandlungsart hintereinander angeordnet sein. In diesem Falle sind auch mehrere Greifelemente und gegebenenfalls die Greifelemente tragende Hubwerke in Fahrtrichtung hintereinander vorgesehen. Falls die Werkstücke Platten sind, können auch mehrere Teile „im Stapel" gemeinsam in einem Behälter behandelt werden. Im letzteren Falle wird zwar eine effektivere Ausnutzung der Behandlungsanlage erreicht. Eine gleichbleibende Qualität der einzelnen Platten wird aber nur dann erreicht, wenn jede Platte mit einer eigenen unabhängigen Versorgung sowie Überwachung der Behandlungsparameter ausgestattet ist. Mehrere Behandlungsgutteile in einer Reihe werden vor allem dann gleichzeitig zu behandeln sein, wenn im Verhältnis zur Taktzeit der Anlage lange Behandlungszeiten in den Bädern einzuhalten sind, so dass für einen Behandlungsschritt aus diesem Grunde mehrere Behandlungsstationen erforderlich sind.

Die Behandlungsgutteile können bei der Beladung an Gestellen befestigt und die Gestelle an einem Warenträger befestigt werden. In diesem Falle wird der mit den Gestellen und Teilen beladene Warenträger von dem Manipulator gegriffen und in den einzelnen Behandlungsstationen abgelegt. In diesem Falle sind nur wenige Greifelemente und gegebenenfalls Hubwerke an den Quertraversen der Hubelemente erforderlich. Alternativ dazu können die Teile bei der Beladung auch direkt an einem Warenträger befestigt werden. Auch in diesem Falle wird der mit den Teilen beladene Warenträger von dem Manipulator gegriffen und in den einzelnen Behandlungsstationen abgelegt. Auch in diesem Falle sind nur wenige Greifelemente und gegebenenfalls Hubwerke an den Quertraversen erforderlich, da nur ein Warenträger gegriffen werden muss. Die Greifelemente für Warenträger können in einer Ausführungsführungsform seitlich an den Fahrelementen angebrachte Tragelemente sein, die von Hubwerken (Hubelemente) an den Fahrelementen gehalten werden und die die Warenträger durch Untergreifen anheben und befördern. In einer weiteren Alternative können die Teile bei der Beladung von den Greifelementen des Manipulators direkt gegriffen und jeweils in den Behandlungsstationen abgelegt werden. Letztere Variante weist gegenüber den vorangehenden wesentliche Vorteile auf, da die Warenträger zur Halterung der Teile und gegebenenfalls der Gestelle in Produktionspausen oder nach einer Produktionsschicht abge legt werden müssten. Hierzu wären spezielle teure Ablagestationen und Ausfahrprogramme für die Warenträger erforderlich. Dies entfällt in dieser Variante. Außerdem können einzelne Teile separat behandelt werden und müssen nicht exakt demselben Behandlungsprogramm wie die übrigen von einem Warenträger gehaltenen Teile unterworfen werden. Eine separate Behandlung kann nämlich dann erforderlich sein, wenn sich herausstellt, dass ein Teil nach der Behandlung nicht den gewünschten Spezifikationen entspricht und demgemäß nachbearbeitet werden muss. Außerdem können die einzelnen Teile in diesem Falle in verschiedenen Reihen in unterschiedlichem Rhythmus bearbeitet werden.

Da das direkte Greifen der Teile vom Manipulator vorteilhaft ist, sind Gestelle zur Halterung des Behandlungsgutes in den Behandlungsstationen angeordnet. Diese können beispielsweise Klapprahmen sein, die die Teile aufnehmen und in der Station halten. So können diese Gestelle aus zwei über eine Kante aneinander angelenkten Rahmen bestehen, wobei der Rahmen in einem Behandlungsbehälter an dessen Boden über dessen Gelenk befestigt ist. Beim Einfahren des Teils ist der Rahmen geöffnet und wird nach dem Einfahren geschlossen, um das Teil zu halten. Bei einer einfachen chemischen Behandlung oder einem Spülvorgang durch Eintauchen in Flüssigkeit können die Teile auch mit Hilfe von einfachen, z. B. U-förmigen, Führungen im Behandlungsbehälter gehalten werden, in die das Behandlungsgut beim Einsenken in das Bad eingeschoben wird.

Die einzelnen Module des Manipulators können über geeignete Verbindungselemente miteinander verbunden sein. Da der Manipulator vorzugsweise im Baukastensystem (modular) aufgebaut ist, sind die Verbindungselemente ebenfalls vereinheitlicht. Hierzu sind geeignete Anschlussstücke zur Verbindung an den jeweils geeigneten Stellen der Module vorgesehen. Mehrere Fahrmodule, Hubmodule und Greifmodule werden vorzugsweise über lösbare Verbindungselemente, beispielsweise Flansche oder Flanschplatten, miteinander verbunden. Der Manipulator ist vorzugsweise so ausgelegt, dass bis zu zehn nebeneinander angeordnete Behandlungsstationen durch die Quertraversenmodule des Hubmoduls überspannt werden können. Die Module können insbesondere mittels Schraubverbindungen oder beispielsweise Rohrverschraubungen montiert werden. Dadurch wird eine flexible Erweiterung der Anlage oder ein flexibler Rückbau ermöglicht. Insbesondere können die Fahrmodule über lösbare Verbindungselemente mit den Hubmodulen verbunden sein. Gleiches gilt für Quertraversenmodule, die zusammengebaut werden, sofern bei einer Vergrößerung des Manipulators nicht auf verlängerte Quertraversen zurückgegriffen wird. Für den weiteren Fall, dass die Fahrmodule beidseitig mit Hubelementen verbunden werden, weisen sie Verbindungselemente an beiden Seiten auf.

Die Verbindung von Modulen mit einem zusätzlichen Hub- und Fahrmodul durch Flansche kann so gestaltet werden, dass eine Überbestimmung der Lastverteilung verhindert wird. Dies kann beispielsweise über Gummipuffer oder andere bewegliche Verbindungstechniken realisiert werden. Somit können auch kleine Niveaudifferenzen der Fahrbahnen, die dann mindestens dreifach parallel nebeneinander laufen, ausgeglichen werden.

Auch elektrische Leitungen zur Ansteuerung und Versorgung von elektrisch betriebenen Antriebseinheiten, einschließlich von Aktuatoren für die Hubelemente und für die Greifelemente, an den Fahrelementen, Hubelementen und/oder Greifelementen werden zwischen den genannten Elementen vorzugsweise über lösbare Steckkontakte miteinander verbunden, so dass eine schnelle und problemlose Montage oder Demontage ermöglicht wird. Die Steckkontakte sind vorzugsweise gleich aufgebaut und an jeweils gleicher Stelle an den Fahr-, Hub- und Greifelementen platziert. Die Steckkontakte können insbesondere Stecker und Steckdosen oder Klemmleisten sein.

Die für die Steuerung der Antriebe erforderlichen Schaltgeräte sowie die Stromversorgung der Antriebe können ebenfalls modular aufgebaut sein. Die einzelnen Antriebsmodule können über einheitliche Stecker oder Klemmleisten mit einheitlicher Belegung miteinander verbunden werden. Hierzu können an den Fahr- und/oder Hubelementen Schaltkästen und die Schaltgeräte vorgesehen sein. Die Schaltkästen und -geräte sind vorzugsweise ebenfalls gleich aufgebaut und an jeweils gleicher Stelle an den Elementen platziert.

Elektrisch betriebene Antriebseinheiten an den Fahrelementen werden vorzugsweise über Schleifschienen und Stromabnehmer oder über Schleppkabel und Schleppschläuche oder Schleppketten elektrisch versorgt. Stromschleifschienen sind bevorzugt.

In Verbindung beispielsweise mit Funknetzwerken nach Übertragungsstandard 802.11b oder g kann auf eine immer den spezifischen Raumverhältnissen angepasste Verkabelung zur Steuerung der Hub- und Fahrwerke und in Verbindung mit den Schleifschienen auch auf die Kraftversorgung über Kabel ganz verzichtet werden. Wird Pressluft für die Hub- oder Greifelemente benötigt, kann diese über kleine Kompressoren auch direkt am Fahrelement oder am Hubelement erzeugt werden.

Ein Fahr- und/oder Hubmodul weist im Falle der Steuerungssignalübertragung über ein Funknetz einen Sender, einen Empfänger und die notwendigen Endschalter und Schaltgeräte auf. Die weiteren Module können an den Sender über Steckverbindungen mit angeschlossen werden. Alternativ erhält jedes Fahr- und/oder Hubmodul als Sonderfall einen eigenen Sender und Empfänger.

Für die Verfolgung des Fahrweges des Manipulators ist beispielsweise auch für jeden Transportwagen ein Laser-Wegmesssystem an einer Behälterreihe angebracht. Fahrbefehle (Vorwärts – Rückwärts – Bremsen – Stop) und Hubbefehle (Auf – Ab – Bremsen – Stop) können beispielsweise von einem stationären Rechner über das Funknetz auf den Manipulator übertragen, und eine Ausführungsbestätigung kann von dort zurückgefunkt werden. Darüber hinaus können aber auch herkömmliche Stromversorgungen mit Übertragung der Kraft und Steuerbefehle über Schleppkabel oder beispielsweise Schleppketten realisiert werden.

Die Antriebseinheiten für die Fahrbewegung des Manipulators sind in der Regel Getriebemotore, die die Achsen von Fahrrollen der Fahrelemente direkt gekoppelt oder über Zahnriemenscheiben und Zahnriemen, die mit den Fahrrollen bzw. den Fahrrollenachsen fest verbunden sind, antreiben. Auch Ketten oder Zahnräder und andere aus der Antriebstechnik bekannte Elemente können verwendet werden. Für schnelle Bewegungen kann es erforderlich sein, alle Fahrrollen anzutreiben. Die Kraftübertragung auf eine zweite Fahrrolle kann beispielsweise ebenfalls mittels Zahnriemen auf einfache Weise erfolgen.

Zusätzlich zu einem elektromotorischen Antrieb für die Fahr- und Hubbewegung sind auch andere Antriebstechniken, wie beispielsweise hydraulische oder pneumatische Hub- und Drehzylinder, einsetzbar, insbesondere bei der Verwendung in explosionsgeschützter Umgebung. Desgleichen kann die Fahrbewegung des Manipulators mit Hilfe von Zugseilen von einem stationären Antrieb aus erzeugt werden.

In einer speziellen Ausführungsform der Fahr- bzw. Fahr-/Hubmodule werden diese beidseitig durch obere und untere Fahrrollen und zusätzliche seitliche Stützrollen so starr an den Fahrschienen geführt, dass auf zusätzliche Versteifungs(quer-)traversen zwischen den Fahrmodulen und Hubwerken verzichtet werden kann. Die beiden Hubwerke bzw. Fahr-/Hubmodule werden dann nur mit der höhenbeweglichen Quertraverse verbunden, an der die Greifelemente angebracht sind.

In der Behandlungsanlage können den Behandlungsstationen ferner Sensoren zugeordnet sein, mit denen jeweilige Betriebszustände in den Behandlungsstationen erfassbar sind. Die Sensoren können als Messfühler zur Ermittlung der Parameter: Temperatur von in den Behandlungsstationen enthaltenem Behandlungsmedium, Strömungsgeschwindigkeit von in den Behandlungsstationen enthaltenem Behandlungsmedium, elektrische Stromdichte zwischen einem in einer Behandlungsstation befindlichen Teil des Behandlungsgutes und ebenfalls in der Behandlungsstation befindlichen Gegenelektroden, Füllstand von in einer Behandlungsstation enthaltener Behandlungsflüssigkeit und Konzentrationen von chemischen Verbindungen in sich in einer Behandlungsstation befindender Behandlungsflüssigkeit, ausgebildet sein. Die Erfassung der Konzentrationen der chemischen Verbindungen schließt nicht nur die Ermittlung der jeweiligen Konzentrationen der Rezeptur-Bestandteile der Bäder ein, sondern auch die der Konzentration von schädlichen Bestandteilen, die während des Badbetriebes entstehen. Daher kann in diesem Falle mit den Sensoren auch die Zersetzungsgeschwindigkeit der gewünschten Bestandteile ermittelt werden. Auch von den Sensoren an den Behandlungsstationen können Daten über ein Funknetz an die Steuerungen übertragen werden.

Der erfindungsgemäße Manipulator kann insbesondere in Behandlungsanlagen eingesetzt werden, die zur Behandlung von elektrischen Schaltungsträgerplatten dienen. Schaltungsträgerplatten sind insbesondere Leiterplatten und andere Halbzeuge, die zur Aufnahme von elektronischen Bauelementen oder zur Verbindung von elektronischen Komponenten auf andere Weise dienen, beispielsweise von Hybridschaltungen, Multichipmodulen, Folientastaturen, elektrischen Folienverbindern und anderen Schaltungsträgern. Die Schaltungsträgerplatten können außenseitig mit Kupferfolien kaschierte dielektrische Platten mit oder ohne Kupferinnenlagen oder Platten ohne außenseitige elektrisch leitfähige Schichten sein. In letzterem Falle können auf den Platten elektrisch leitfähige Schichten, insbesondere Kupferschichten, abgeschieden werden. Die Platten können insbesondere auch in Form von Folien vorliegen.

Zur galvanotechnischen Behandlung/Herstellung von Schaltungsträgerplatten sind die Behandlungsstationen in der Behandlungsanlage als Stationen zur nasschemischen Behandlung ausgebildet. Andere Behandlungsstationen können auch als Trocknungs-, Be- und Entladestationen ausgebildet sein.

Als nasschemische Behandlung sind alle galvanotechnischen Behandlungsarten denkbar, die sowohl Spül-, Vorbehandlungs-, insbesondere Quell-, Reinigungs-, Ätz-, Konditionier-, Aktivierungs- und Reduktionsbehandlungen als auch Metallabscheidebehandlungen einschließen, wobei letztere sowohl chemische, also stromlose Verfahren unter Verwendung eines Reduktionsmittels und zementative Abscheidungsverfahren (durch Ladungsaustauschreaktion), als auch elektrochemische Abscheidebehandlungen umfassen, bei denen Metall unter der Einwirkung einer äußeren Stromquelle abgeschieden wird oder Metalloberflächen auf den Schaltungsträgeroberflächen anderweitig elektrochemisch behandelt werden, beispielsweise durch elektrochemisches Ätzen von Metall.

Anhand der nachfolgend beschriebenen Figuren wird die Erfindung näher erläutert.
1: zeigt ein erfindungsgemäßes Fahrmodul in der Seitenansicht;
2: zeigt das Modul gemäß 1 in einer Vorderansicht;
3: zeigt einen kompletten erfindungsgemäßen Manipulator mit Fahrmodul in einer Vorderansicht über einer Behandlungsstation;
4 zeigt Details des in 3 nur schematisch dargestellten Greifers;
5 zeigt ein Fahr-/Hubmodul in der Seitenansicht;
6 zeigt das Fahr-/Hubmodul gemäß 5 in der Vorderansicht;
7 zeigt einen kompletten erfindungsgemäßen Manipulator mit Fahr-/Hubmodul in einer Vorderansicht über einer Behandlungsstation;
8 zeigt einen modulartig erweiterten, sich quer über drei Reihen von Behandlungsstationen erstreckenden Manipulator mit Fahr-/Hubmodul;
9 zeigt einen erfindungsgemäßen Manipulator über einer Reihe von Behandlungsstationen mit Fahr-/Hubmodul in einer Seitenansicht.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugsziffer gleiche Elemente.
In 1 ist ein erfindungsgemäßes Fahrmodul 10 in der Seitenansicht dargestellt. Das Fahrmodul besteht im Wesentlichen aus einem Tragrahmen 1, der beispielsweise aus Rechteckrohren besteht, die gegen die Umwelteinwirkungen mit einem entsprechenden Überzug versehen sind, oder aus Edelstahl bestehenden Rechteckrohren. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Rechteckrohre miteinander verschweißt.
Zur modulartn Verbindung des Fahrmoduls mit Quertraversen sind Flanschplatten 4 vorgesehen, über die die Quertraversen mit dem Fahrmodul 10 verschraubt werden können. Die Flanschplatten können entweder nur einseitig (wie in 2 dargestellt) vorgesehen sein, um Quertraversen nur an einer Seite des Fahrmoduls zu befestigen, oder beidseitig am Tragrahmen 1, um den Manipulator, ausgehend von dem gezeigten Fahrmodul, beidseitig aufzubauen.
Am Basisschenkel 1.1 (unteres Rechteckrohr des Tragrahmens) des Tragrahmens 1 sind zwei Fahrrollen 2 mittels nicht dargestellter Lager drehbar angebracht, mit deren Hilfe das Fahrmodul in die in 1 durch einen Doppelpfeil angegebenen Richtungen verfahren werden kann. Am Tragrahmen ist ferner ein beispielsweise elektrischer Fahr-Getriebemotor 5 angeflanscht. Die Antriebswelle des Getriebemotors ist in diesem Beispiel mit der Achse 3 (siehe 2) der einen Fahrrolle fest verbunden. Die andere Fahrrolle ist ebenfalls fest an einer Achse befestigt. Hierfür können z. B. übliche Keile und Verschraubungen benutzt werden.
Neben dem hier beschriebenen Fahrantrieb mittels elektrischen Getriebemotors 5 sind auch andere hier nicht dargestellte Antriebe möglich, wie beispielsweise druckluftgetriebene Motore, etwa für einen Betrieb in explosionsgefährdeter Umgebung, und stationäre Antriebseinheiten, die den Fahrantrieb am Fahrmodul über Zugseile oder Ketten übernehmen.
Zur Steuerung des Antriebsmotors 5 sowie weiterer Aggregate, die an den Hubmodulen, Quertraversen und Greifmodulen angebracht sind, dienen Schaltgeräte, die in dem Schaltkasten 17 untergebracht sind. Elektrische Verbindungen und Verbindungen für Alternativ-Energie sowie Verbindungen für Steuersignale werden über nicht dargestellte einfach lösbare Steck- oder Klemmverbinder hergestellt, um Änderungen an den Verbindungsleitungen ohne nennenswerten Umrüstaufwand bzw. ohne Neukonstruktion zu ermöglichen. Die Steck-, Klemmverbinder und dergleichen, die am Fahrmodul erforderlich sind, können ebenfalls im Schaltkasten 17 untergebracht werden.
2 zeigt das Fahrmodul 10 in einer gegenüber der Darstellung von 1 um 90° horizontal gedrehten Ansicht. Die Fahrbewegung des Moduls 10 erfolgt hier dementsprechend in die Zeichnungsebene hinein bzw. aus dieser heraus. Die Fahrrollen 2 sind zur leichtgängigen Führung auf einer Fahrschiene mit einer rückspringenden Lauffläche 2.1 ausgestattet.
In 3 sind zwei Fahrelemente 10 mit jeweils einem Fahr-Getriebemotor und Fahrrollen 2 gezeigt, über deren Laufflächen 2.1 die Fahrrollen die Last auf die Fahrschienen 13 übertragen. Die Fahrschienen sind beidseitig eines Behandlungsbehälters 19 angeordnet.
An den Flanschplatten 4 werden die in 3 dargestellten feststehenden Quertraversen 14,15 des Hubmoduls 11 angeflanscht. Jedes Hubmodul besteht in diesem Beispiel aus drei Quertraversen, nämlich einer oberen Traverse 14 und zwei unteren Quertraversen 15, an deren Enden beidseitig Flanschplatten 4 zur festen Verbindung mit den Fahrmodulen 10 angebracht sind. Für die unteren Traversen 15 sind die Flanschplatten in 3 nicht gezeigt. In der Mitte der unteren Quertraversen befindet sich eine Verbindung 16 aus einem flachen Werkstoff, die die Quertraversen 15 in vormontiertem Zustand zusammenhält.
Die Verbindung 16 bildet gleichzeitig die untere Befestigung des als Hubzylinder 7 ausgeführten Hubwerkes. Am oberen Ende des Hubzylinders ist das Hubwerk direkt an der oberen Quertraverse 14 befestigt. Im Hubzylinder bewegt sich eine Kolbenstange 18 auf und ab. Am unteren Ende der Kolbenstange ist ein Greifer 12 befestigt, der das Behandlungsgut 9 durch Öffnen und Schließen eines hier nicht dargestellten Klemmmechanismus' greift und nach dem Transport wieder freigibt. Das Behandlungsgut befindet sich in 3 in einem Behandlungsbehälter 19.
In 4 ist ein Beispiel für ein Greifelement 12 detailliert dargestellt. Es handelt sich hier um einen mit einem kleinen Pressluftzylinder 20 betätigten Greifer. Die Zuführungen für Pressluft und die zur Steuerung nötigen Ventile sind nicht dargestellt. Der Greifer besteht aus mindestens zwei Klemmbügeln 22, die an der Hubstange 18 mittels der Klemmbügel-Achsen 23 drehbar gelagert sind. Die Betätigungsstange 21 des Pressluftzylinders 20 greift über einen Führungsbolzen 25 in die Langlöcher 24 an den Klemmbügeln und an dem Führungs-Langloch 26 an der Hubstange 18 ein. Das Führungs-Langloch 26 an der Hubstange 18 sorgt dafür, dass die Betätigungsstange 21 beim Betätigen des Greifers nicht seitlich abweichen kann. Dies könnte zu einer außermittigen Klemmung des Behandlungsgutes 9 führen. Zum Festklemmen des Behandlungsgutes wird die Betätigungsstange 21 in Pfeilrichtung nach oben gezogen und dreht dabei die unteren Enden der Klemmbügel 22 nach innen. Dadurch bewegen sich die Klemmbügel aufeinander zu, und das Behandlungsgut wird zangenartig gegriffen. Damit das Behandlungsgut während einer Transportbewegung nicht schwingt oder schaukelt, ist eine Führung der Hubstange ähnlich z. B. der Führung eines Pneumatik-Hubkolbens erforderlich.
Der Ablauf eines Transportvorganges des Behandlungsgutes von einer Behandlungsstation zur nächsten erfolgt auf folgende Weise (siehe 3 und 4):
Der Transportwagen, bestehend aus mindestens einem Hubmodul und einem Fahrmodul sowie mindestens einem Greifmodul, fährt zu der Behandlungsstation, aus der das flache Behandlungsgut 9 ausgehoben werden soll. Dabei ist die Hubstange 18 zumindest teilweise in den Hubzylinder 7 eingefahren, um das in Behandlung befindliche Behandlungsgut in den übrigen Bädern beim Vorbeifahren nicht zu berühren. Nach einem Bremsvorgang und einer genauen Positionierung des Fahrwerkes an der Behandlungsstation 19 fährt die Hubstange 18 ganz aus dem Hubzylinder heraus, bis die untere Position erreicht ist. Dabei ist der Greifmechanismus am unteren Ende der Hubstange 18 geöffnet. Nachdem die Hubstange die untere Position erreicht hat, schließt der Greifmechanismus und klemmt dabei das Behandlungsgut 9 ein. Danach fährt die Hubstange in seine obere Stellung und zieht dabei das Behandlungsgut aus der Behandlungsstation 19 heraus. Ist die obere Hubstellung erreicht, wird der Fahrvorgang zur nächsten Behandlungsstation ausgeführt. Ist dort die richtige Halteposition erreicht, wird die Hubstange 18 in die untere Position abgesenkt. Dabei wird das Behandlungsgut von in dem Behandlungsbad vorhandenen Haltevorrichtungen gehalten oder gegriffen, so dass der Greifmechanismus 12 wieder geöffnet werden kann. Nach dem wieder zumindest teilweise erfolgten Anheben der Hubstange kann der nächste Transportvorgang mit einer Fahrbewegung gestartet werden.
Alle Bewegungsvorgänge sind mittels entsprechender Sensoren (in den Figuren nicht dargestellt) überwacht. So lange die vorausgehende Transportbewegung nicht abgeschlossen und von den Sensoren freigegeben ist, wird der nächste Transport-(Teil)schritt nicht ausgeführt. Die Bewegung des Behandlungsgutes wird in der Regel mittels Computer gesteuert (z. B. Personalcomputer mit geeigneten Ein- und Ausgangskarten sowie geeigneter Software). Die Personalcomputer-Steuerung kann u. U. durch eine speicherprogrammierbare Steuerung zur Ausgabe der Befehle an die Schaltgeräte und zur laufenden Abfrage der Sensoren unterstützt werden. Da alle Module des Transportsystems gleich gestaltet sind, können auch die Sensoren, die Schaltgeräte und die für die Steuerung erforderliche Software aus immer gleichen Bauteilen bestehen.
Der modulare Aufbau ist nicht nur mit der zuvor beschriebenen Antriebstechnik realisierbar. So können anstelle der pneumatischen oder hydraulisch betätigten Hubwerke auch elektrische Antriebe in Form von Magnetspulen Verwendung finden. In diesem Falle ersetzt eine Magnetspule den Hubzylinder und eine magnetische, innen beweglich gelagerte Magnetstange ersetzt den Hubkolben. Darüber hinaus sind auch herkömmliche Antriebe einsetzbar, die den Hubvorgang mittels Drehbewegung und Ketten oder Bändern erzeugen. Hierbei wird das Behandlungsgut durch das Gewicht der Hubvorrichtung abgesenkt und durch Aufwickeln einer Kette oder eines Bandes ähnlich eines Flaschenzuges angehoben.
5 zeigt ein Fahr-/Hubmodul 27 mit Tragrahmen 1 in einer Seitenansicht. In diesem Beispiel ist am Fahrmodul aus 2 zusätzlich ein Hubwerk befestigt. Hierzu ist eine Führungsschiene 34 mittig am Tragrahmen 1 des Fahrelements befestigt. In der U-förmigen Führungsschiene ist ein Gleitschuh 32 beweglich gelagert. Dieser wird vom Hubmotor 29 auf- und abwärts bewegt. Hierzu treibt der Motor die Hubspindel 30 an, mit der das Hubband 31 auf die Hubspindel aufgewickelt oder von dieser abgewickelt werden kann. Die Abwärtsbewegung erfolgt dabei mittels Schwerkraft in dem Maße, wie das Hubband 31 von der Hubspindel 30 abgewickelt wird. Im oberen Bereich des Tragrahmens 1 des Fahr-/Hubmoduls 27 sowie am Basisschenkel 1.1 sind Flanschplatten 4 zur Befestigung von Quertraversen gezeigt. Am Gleitschuh 32 ist eine Verbindung 33 angebracht. An dieser Verbindung wird die höhenbewegliche Quertraverse 28, wie in 7 dargestellt, befestigt.
6 zeigt das oben beschriebene Fahr-/Hubmodul 7 in einer Vorderansicht. Die Führungsschiene 34 ist zur besseren Darstellung im oberen Bereich mittig aufgeschnitten, so dass die Hubspindel 30, das Hubband 31 und der Gleitschuh 32 gut sichtbar sind.
7 zeigt einen fertig aufgebauten Transportwagen in der gleichen Ansicht wie das Fahr-/Hubmodul aus 6. Im unteren Bereich von 7 befindet sich der Badbehälter 19. Darüber ist das Behandlungsgut 9 in fast ausgehobener Stellung dargestellt. Es wird vom Greifelement 12 an der höhenbeweglichen Quertraverse 28 des Hubelements gehalten.
Die Quertraverse 28 ist an der Verbindung 33 beispielsweise durch Schrauben mit dem Hubwerk verschraubt und dort mit dem Gleitschuh 32 fest verbunden. Durch den Antrieb der Hubmotore 29 wird das Hubband 31 auf die Hubspindel 30 beidseitig und gleichlaufend aufgewickelt und zieht den Gleitschuh an beiden Hub-/Fahrmodulen nach oben. Damit wird das Behandlungsgut 9 über das Greifelement 12 nach oben bzw. unten befördert.
In 7 sind die Fahrelemente 10 und das Hubelement 11 dargestellt, wobei das Hubwerk des Hubelements im Hub-/Fahrmodul integriert ist. Ferner sind die Versteifungstraversen 14, 15 dargestellt, die den Transportwagen weiter stabilisieren. Diese Quertraversen sind mit dem Rahmen 1 des Fahr-/Hubelements über die Flanschplatten 4 ebenfalls fest verbunden. Wird das Fahr-/Hubelement beidseitig nicht nur über die Fahrrollen 2, sondern auch durch entsprechende nicht dargestellte Elemente, beispielsweise zusätzliche untere Fahrrollen und seitliche Führungsrollen an der Fahrschiene 13, kipp- und neigungsfest, aber in Fahrtrichtung beweglich, gehalten, können die Quertraversen 14,15 entfallen. Das linke und rechte Fahr-/Hubelement ist dann nur mit der höhenbeweglichen Quertraverse 28 verbunden.
Soll die Transportleistung einer Anlage nachträglich verringert werden, ist auch dies durch Entfernen von Hubwerken und Modulen der höhenbeweglichen Traversen 28 sowie gegebenenfalls Fahrmodulen 10 möglich. Insbesondere bei chemischen Verfahren in entsprechend gestalteten Anlagen mit einzelnen Behältern für jedes Behandlungsgut kann dies zu einer Verringerung der Betriebskosten bzw. der Ausschussquote beitragen. Durch das Entfernen der Hubwerke ist beispielsweise keine Fehlbestückung von nicht mehr in Betrieb befindlichen Behältern möglich. Außerdem wird der Wartungsaufwand durch die Änderung der Transportsysteme geringer.
In 8 ist eine Erweiterung der in 7 gezeigten Anlage um weitere zwei Reihen von Behandlungsstationen mit Behältern 19 dargestellt. Drei Behandlungsgutteile 9 befinden sich in diesen Behältern und werden hierzu von Greifelementen 12 gehalten, die an einer höhenbeweglichen Traverse 28 gehalten werden.
Ebenso wie die höhenbewegliche Traverse 28 des Hubelements 11 ist auch die Versteifungstraverse 14 um das Rastermaß der zusätzlich vorgesehenen Behälter 19 verlängert worden. Hierzu können Erweiterungsmodule der Traversen eingebaut werden. Die Traversen 14, 28 bestehen aus Traversensegmenten, die modulartig über Flanschplatten 4 miteinander verschraubt sind.
In 9 ist die In 8 gezeigte Anlage in Seitenansicht dargestellt. In diesem Falle ist eine Reihe der Behandlungsstationen zu erkennen. Das Fahrelement 10 wird durch einen Rahmen 1 gebildet und läuft auf einer hier nicht dargestellten Fahrschiene mit Hilfe der Laufrollen 2 oberhalb einer Reihe von Behandlungsbehältern 19. Das Hubwerk des Fahrelements ist im Fahrelement 10 integriert und schematisch angedeutet.
Ein Behandlungsgutteil 9 ist in einem ersten Behälter abgelegt und wird dort in einer Behandlungsflüssigkeit behandelt (Flüssigkeitsniveau 35).

1: Tragrahmen
1.1: Basisschenkel des Tragrahmens 1
2: Fahrrollen
2.1: Laufflächen der Fahrrollen 2
3: Achsen für Fahrrollen 2
4: Flanschplatten
5: Fahr-Getriebemotor
7: Hubzylinder
8: Greifer
9: Behandlungsgut
10: Fahrelement
11: Hubelement
12: Greifelement
13: Fahrschiene
14: obere Quertraverse
15: untere Quertraverse
16: Verbindung
17: Schaltkasten
18: Hubstange, Hubkolben
19: Behandlungsstation
20: Greiferzylinder
21: Betätigungsstange
22: Klemmbügel
23: Klemmbügelachse
24: Führungs-Langloch am Klemmbügel 22
25: Führungsbolzen
26: Führungs-Langloch an der Hubstange 18
27: Fahr-/Hubmodul
28: höhenbewegliche Quertraverse
29: Hubmotor
30: Hubspindel
31: Hubband
32: Gleitschuh
33: Verbindung für höhenbewegliche Quertraverse 28
34: Führungsschiene
35: Flüssigkeitsniveau

Claims

Translatorischer Manipulator für in Behandlungsstationen (19) zu behandelndes Behandlungsgut (9), umfassend – mindestens ein Fahrelement (10), das längs einer mindestens zwei Behandlungsstationen (19) für das Behandlungsgut (9) verbindenden Führung verfahrbar ist, – mindestens ein Hubelement (11) sowie – mindestens ein an den Hubelementen (11) angebrachtes Greifelement (12) für das Behandlungsgut (9), dadurch gekennzeichnet, dass die Hubelemente (11) und die an diesen angebrachten Greifelemente (12) modulartig erweiterbar sind, so dass sich die Hubelemente (11) im Falle einer Erweiterung quer zu mindestens zwei Reihen von Behandlungsstationen (19) erstrecken, und dass jeder Reihe von Behandlungsstationen (19) mindestens ein Greifelement (12) zugeordnet ist.
Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zur Beförderung, zum Einsenken und zum Ausheben des Behandlungsgutes (9) in vertikalen Tauchlackier-, Phosphatier- oder Galvanisieranlagen ausgebildet ist.
Manipulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei gleich aufgebaute Fahrelemente (10) vorgesehen sind.
Manipulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fahrelement (10) durch einen Rahmen (1) mit einem Basisschenkel (1.1) sowie mindestens zwei am Basisschenkel (1.1) gelagerten Laufrädern (2) gebildet ist.
Manipulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hubelement (11) durch mindestens ein von mindestens einer Quertraverse (28) gehaltenes Hubwerk oder durch mindestens eine von mindestens einem Hubwerk gehaltene Quertraverse (28) gebildet wird.
Manipulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei gleich aufgebaute Hubwerke vorgesehen sind.
Manipulator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hubwerk durch ein pneumatisch oder hydraulisch betriebenes Zylinder-Kolben-Hubsystem, eine motorisch betriebene Hubspindel oder ein motorisch betriebenes Hubband gebildet ist.
Manipulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei gleich aufgebaute Greifelemente (12) vorgesehen sind.
Manipulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Greifelement (12) durch zwei das Behandlungsgut (9) greifende Klemmbügel (22) gebildet ist, die über jeweilige Drehpunkte (23) schwenkbar gelagert sind und durch axiale Verschiebung jeweils eines Schenkels der Klemmbügel (22) betätigt werden können.
Manipulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fahr-/Hubmodul (27) durch Integration eines Hubwerkes in ein Fahrelement (10) gebildet ist.
Manipulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrelemente (10) über lösbare Verbindungselemente (4) mit den Hubelementen (11) verbunden sind.
Manipulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Fahrelementen (10), Hubelementen (11) und/oder Greifelementen (12) elektrische Leitungen zur elektrischen Ansteuerung und Versorgung von elektrisch betriebenen Antriebseinheiten (5) vorgesehen sind und dass die elektrischen Leitungen zwischen den Fahrelementen (10), Hubelementen (11) und Greifelementen (12) über lösbare Steckkontakte miteinander verbunden sind.
Manipulator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckkontakte gleich aufgebaut und an jeweils gleicher Stelle an den Fahrelementen (10), Hubelementen (11) und Greifelementen (12) platziert sind.
Manipulator nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckkontakte Stecker und Steckdosen oder Klemmleisten sind.
Manipulator nach einem der Ansprüche 12 – 14, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren an den Behandlungsstationen (19) sowie Steuerungen für die Antriebseinheiten (5) an den Fahrelementen (10), Hubelementen (11) und/oder Greifelementen (12) vorgesehen sind und dass Steuersignale sowie Daten der Sensoren über ein Funknetz an die Steuerungen übertragbar sind.
Manipulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Fahrelementen (10) Schaltkästen (17) und Schaltgeräte vorgesehen sind und dass die Schaltkästen (17) und Schaltgeräte gleich aufgebaut und an jeweils gleicher Stelle an den Fahrelementen (10) platziert sind.
Manipulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elektrisch betriebene Antriebseinheiten (5) an den Fahrelementen (10) über Schleifschienen und Stromabnehmer oder über Schleppkabel und Schleppschläuche oder Schleppketten elektrisch versorgt werden.
Manipulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrelemente (10) über mindestens ein Laser-Wegmesssystem an der Reihe von Behandlungsstationen (19) positionierbar sind.
Behandlungsanlage, umfassend – mindestens eine Reihe von Behandlungsstationen (19) und – mindestens einen translatorischen Manipulator nach einem der Ansprüche 1 – 18.
Behandlungsanlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsstationen (19) im Wesentlichen die Größe der Teile des Behandlungsgutes (9) haben.
Behandlungsanlage nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass Gestelle zur Halterung des Behandlungsgutes (9) in den Behandlungsstationen (19) angeordnet sind.
Behandlungsanlage nach einem der Ansprüche 19 – 21, dadurch gekennzeichnet, dass den Behandlungsstationen (19) Sensoren zugeordnet sind, mit denen jeweilige Betriebszustände in den Behandlungsstationen (19) erfassbar sind.
Behandlungsanlage nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren als Messfühler zur Ermittlung jeweils eines Parameters ausgebildet sind, ausgewählt aus einer Gruppe, umfassend a) die Temperatur von in den Behandlungsstationen (19) enthaltenem Behandlungsmedium, b) die Strömungsgeschwindigkeit von in den Behandlungsstationen (19) enthaltenem Behandlungsmedium, c) die elektrische Stromdichte zwischen dem in einer Behandlungsstation (19) befindlichen Behandlungsgut (9) und ebenfalls in der Behandlungsstation (19) befindlichen Gegenelektroden, d) den Füllstand von in den Behandlungsstationen (19) enthaltenem Behandlungsmedium und e) die Konzentrationen von chemischen Verbindungen in sich in einer Behandlungsstation (19) befindender Behandlungsflüssigkeit.
Verfahren zum Behandeln von Behandlungsgut (9) mit folgenden Verfahrensschritten: a) Sukzessives Zuführen des Behandlungsgutes (9) zu einzelnen Behandlungsstationen (19) in einer mehrere Stationen umfassenden Reihe von Behandlungsstationen (19) und dabei b) In-Kontakt-Bringen des Behandlungsgutes (9) mit Behandlungsmedium in den jeweiligen Behandlungsstationen (19), dadurch gekennzeichnet, dass c) mindestens eine Reihe von Behandlungsstationen (19) vorgesehen wird und zum sukzessiven Zuführen des Behandlungsgutes (9) zu den einzelnen Behandlungsstationen (19) ein translatorischer Manipulator nach einem der Ansprüche 1 – 18 verwendet wird.