CN116057201A - 工件承载装置的更换方法、工件承载装置及用于涂覆基板的生产车间 - Google Patents

Abstract

本揭露是有关于一种用于在一生产车间(10)中更换一工件承载装置(50)以涂覆多个基板(12)的方法。此方法包括以下步骤：通过一机器人(16)将依工件承载装置(50)从一供应区(20)移动到一处理区(14)；通过机器人(16)进一步移动工件承载装置(50)，经由工件承载装置(50)的一耦接接口(60)将工件承载装置(50)可释放地耦接到生产车间(10)，其中为了将工件承载装置(50)可释放地耦接到生产车间(10)，工件承载装置(50)的一连接臂(58)耦接到生产车间(10)的一连接部分(26)，从而将连接臂(58)固定在相对于连接部分(26)的一固定位置，并且其中为了将工件承载装置(50)可释放地耦接到生产车间(10)，工件承载装置(50)的一驱动轴(56)连接到生产车间(10)的一驱动轴(28)，从而以一可旋转驱动的方式将驱动轴(56)连接到驱动轴(28)。

Description

工件承载装置的更换方法、工件承载装置及用于涂覆基板的生产车间

技术领域

本揭露是有关于一种在生产车间中自动或全自动更换工件承载装置的方法，特别是有关于通过电子束物理气相沉积制程(EBPVD：Electron-Beam PhysicalVaporDeposit)对涡轮叶片、轮叶、导流板等进行涂覆。此外，本揭露是有关于一种对应的工件承载装置和一种对应的生产车间，其能够全自动地更换工件承载装置。在本揭露的意义上，用于涂覆基板的生产车间的工件承载装置也可以称为耙(rake)、涡轮叶片涂覆耙(TBC：TurbineBladeCoating)等。

背景技术

在从实务中已知的用于涂覆基板(例如涡轮叶片、空气挡板等)的生产车间中，工件载体(所谓的耙)由车间操作员在涂覆室的装载室中手动组装和拆卸。在这种情况下，被涂覆的基板在装载室中从工件载体上单独移除。待新涂覆的基板也被单独放置在装载室中的工件载体上。手动组装和拆卸单一基板使得这些基板更换过程非常耗时。

由于基板在涂覆期间达到高达1000℃的温度，因此在移除基板之前还必须允许一定的冷却时间。在大约600℃的温度下，随后操作员使用耐热手套手动移除单一基板。

以这种方式手动更换基板非常耗时、不符合人体工程学并且通常对安全至关重要。在组装和拆卸期间，生产车间各自的装载和涂覆室不能用于涂覆。此外，在上述边界条件下进行手动组装和拆卸时，可能会出现处理错误，从而导致车间停伡。

因此，本揭露的一个目的是提供一种克服先前技术的缺点的方法、工件承载装置、以及生产车间。具体而言，本揭露的目的是提供一种解决方案，此解决方案能够在涂覆车间中实现快速且可再现的基板更换。

此目的通过独立权利要求的标的实现。此方法、工件承载装置、及生产车间的进一步发展和实施例是从属权利要求和以下描述的标的。

发明内容

本揭露的一个态样是有关于一种用于在生产车间中更换工件承载装置的方法，此车间用于涂覆基板，较佳地用于涂覆例如涡轮机叶片、轮叶、空气隔板等的基板，较佳地通过电子束物理气相沉积制程(EBPVD：Electron-Beam PhysicalVaporDeposit)。特别地，此方法可以包括工件承载装置的自动或全自动更换。在本揭露的意义上，用于涂覆基板的生产车间的工件承载装置也可以称为工件承载器、耙、涡轮叶片涂覆耙(TBC：TurbineBladeCoating)等。

此方法包括通过机器人将工件承载装置从生产车间的供应区移动到生产车间的处理区。移动可以包括通过机器人的机器人夹持器夹持工件承载装置、举升工件承载装置、及枢转工件承载装置。机器人例如可以是关节臂机器人(articulated-armrobot)、龙门机器人(gantryrobot)、多轴搬运系统(搬运装置)等。机器人夹持器可设计成夹持至少一、至少二、或多于两个的工件承载装置。

此方法包括通过处理区中的工件承载装置的耦接接口和生产车间的连接部分将工件承载装置可释放地耦接到生产车间。可释放的耦接通过机器人进一步移动工件承载装置来实现。特别地，进一步的移动可以是工件承载装置的竖直移动、或者更准确地说是降低。进一步的移动通常发生在工件承载装置移动到处理区中的指定位置(特别是移动到装载室中)之后。

为了将工件承载装置可释放地耦接到生产车间，工件承载装置的连接臂机械耦接到生产车间的连接部分，由此连接臂相对于连接部分固定或固持在固定位置。由此，工件承载装置的整个框架结构被固定或固持在相对于连接部分的固定位置，因为连接臂可以较佳地与框架结构一体地形成或者成为框架结构的一部分或者至少是固定连接到框架结构。这种固定的机械耦接是可释放的，特别是通过机器人以工件承载装置的举升运动的形式的竖直移动来释放。

此外，为了将工件承载装置可释放地耦接到生产车间，工件承载装置的驱动轴机械地耦接到生产车间的驱动轴，从而驱动轴以可旋转驱动的方式连接到驱动轴。此机械耦接也是可释放的，特别是通过机器人以工件承载装置的举升运动的形式的竖直移动来释放。

因此，根据本揭露的方法可以用简单的方式更换整个工件承载装置，此工件承载装置包括大量的单独固持器或其上布置有基板的基板容器。因此，整个工件承载装置(包括多个基板)可以以一个单元形式通过机器人并借助于设置在工件承载装置上的机械耦接接口自动地与生产车间的其他部件去耦接，并且移动到供应区或移除区。从那里，工件承载装置可以进一步运输并在组装和拆卸区组装和拆卸。同时，可以通过机器人将具有待涂覆的基板的新准备好的工件承载装置从供应区移动到处理区并耦接到生产车间。因此，与传统的生产车间不同，车间内的组装和拆卸不再是单独和手动进行的。替代地，同时自动更换大量的基板。得益于机器人致动的机械耦接和移动，可以用可重复、快速和安全的方式进行更换。同时，减少车间操作员的工作量。

在此过程的进一步发展中，机器人可以包括可移动的锁栓。在工件承载装置移动到处理区之前，可移动的锁栓可以插入形成在连接臂中的第一通孔中并且同时插入形成在驱动轴中的第一驱动轴孔中。这可以阻止驱动轴和连接臂之间的相对旋转，特别是在工件承载装置的移动和耦接期间。在工件承载装置已经可释放地耦接到生产车间之后，可移动的锁栓可以从第一通孔和第一驱动轴孔移除或取出。这可以允许驱动轴和连接臂之间的相对旋转，这可能是需要的，例如在随后的基板涂覆期间根据预期的程序移动它们。

应当理解，可移动的锁栓可以自动移入和移出第一孔。机器人的可移动的锁栓可以用气动、液压、及/或机电方式移动。通过将可移动的锁栓插入到相关联的第一孔中和从中取出，可以进一步提高耦接的可重复性并因此进一步提高转换，从而进一步提高安全性。锁栓可以是线性可移动的，特别是可竖直移动的。

根据进一步的发展，工件承载装置可以布置在供应区中的定心托盘或定心平台上，其上形成有定心螺栓，使得定心螺栓接合在连接臂中形成的第二通孔中和在驱动轴上形成的第二驱动轴孔中。这可以阻止驱动轴和连接臂之间的相对旋转。定心螺栓尤其可以是固定的定心螺栓。第二孔可以在连接臂或驱动轴的圆周方向上与第一孔间隔开，例如偏移180°。第二孔可较佳地与第一孔同轴布置。通过机器人将工件承载装置精确定位在定心托盘上的预定位置，定心螺栓可以插入相关联的第一孔中。特别地，通过机器人降低工件承载装置，可以将定心螺栓插入相关联的第二孔中。

在可移动的锁栓从相关联的第一孔中取出之前并且较佳地在机器人释放工件承载装置之前，定心螺栓可以完全插入第二孔中。这样，只要驱动轴不与驱动轴机械耦接，就可以保证驱动轴相对于连接臂是固定的。

定心托盘可以是可移动的或可动的，使得它与工件承载装置和定位在其上的基板可以一起从供应区移动到远离生产车间的组装和拆卸区。

在将驱动轴与驱动轴耦接之前，在此方法的进一步发展中，生产车间的驱动轴可以通过控制器被带到相对于驱动轴的预定旋转位置。这可以简化驱动轴的一部分与驱动轴的一部分的后续耦接或接合。控制器可以例如是记忆体可编程逻辑控制器或包括可程序化逻辑控制器(PLC)程序。

驱动轴到相对于驱动轴的预定旋转位置的对准已经可以通过工件承载装置的先前去耦接的对准来实现，在这种情况下，驱动轴在更换期间保持在对准的旋转位置中。

先前去耦接的驱动轴的对准包括仍与其机械耦接的驱动轴的同时对准。这也使驱动轴进入驱动轴相对于连接臂的预定旋转位置，从而使第一驱动轴孔与连接臂的第一通孔共同对准，从而使第二驱动轴孔进入与连接臂的第二通孔共同对准。

在根据本揭露的方法的进一步发展中，可以进一步执行待涂覆基板及/或已涂覆基板的自动追踪，例如以确定其位置、涂覆条件、品质等。例如，此方法可能包括基板的状态监测。状态监测可以通过图像处理及/或基板特性的测量来实现。基板特性的测量可以包括例如测量和比较包括基板的工件承载装置在涂覆之前和之后的重量。这些进一步的方法步骤可以使生产车间和生产过程更加安全和有效率，因为通过追踪和监测可以减少意外故障，从而缩短车间的停伡时间。

此方法尤其可以借助下述类型的工件承载装置及/或下述类型的生产车间来执行。在此态样描述的特征、优点、功能、操作模式、实施例和进一步发展可以对应地应用于此方法的进一步发展，且反之亦然。

此方法可以包括同时更换一个以上的工件承载装置，例如两个、三个、或三个以上的工件承载装置。在这种情况下，上述关于工件承载装置的特征、功能和态样对应地适用于另外的工件承载装置。

本揭露的另一个态样是有关于一种用于生产车间的工件承载装置，此生产车间用于涂覆基板，较佳地用于涂覆涡轮机叶片、轮叶、空气隔板等，较佳地通过电子束物理气相沉积制程(EBPVD：Electron-BeamPhysicalVapor Deposition)。工件承载装置在本文中也可称为工件承载器、耙、涡轮叶片涂覆耙等。

工件承载装置包括框架结构，框架结构具有形成在其上的多个单独固持器或基板容器以用于固持多个基板。每个对应的单独固持器可以形成为固持基板。

工件承载装置包括细长的连接臂，连接臂将框架结构连接到生产车间的连接部分，并因此将多个单独固持器连接到生产车间的连接部分。连接臂具有纵轴，连接臂沿着此纵轴延伸。特别地，连接臂可以是管状的。较佳地，连接臂具有圆形剖面。连接臂和框架结构尤其可以一体形成。例如，连接臂可以是框架结构的一部分、区域、或区段。例如，连接臂可以是框架结构或工件承载装置的端部。

工件承载装置包括可旋转支撑在连接臂中的驱动轴，此驱动轴机械地耦接到多个单独固持器以驱动或移动多个基板。因此，驱动轴设置在连接臂中并且沿着连接臂的纵轴至少部分地延伸穿过连接臂或者与连接臂具有共同的纵轴。通过移动驱动轴，机械地连接到其上的各个固持器及因此由其固持的基板可以单独移动，这在涂覆期间特别相关。

工件承载装置包括耦接接口，工件承载装置经由此耦接接口可以通过机器人可拆卸地耦接到生产车间。耦接接口尤其可以形成在连接臂的背对多个单独固持器的端部处。通过耦接接口，连接臂可以机械地耦接到生产车间的连接部分，以在相对于连接部分的固定位置固持连接臂和与其固定连接或与其一体形成的框架结构(即工件承载装置)。此外，通过耦接接口，驱动轴可以机械地耦接到生产车间的驱动轴，以将驱动轴可旋转地连接到驱动轴。因此，耦接接口既实现用于固持和固定工件承载装置的固定静态连接，又实现用于传递动态运动(尤其是旋转运动)的机械连接。应当理解，所描述的机械耦接是可释放的连接。

特别地，可以通过工件承载装置的举升/降低运动(即通过工件承载装置横向于连接臂的纵轴的竖直移动)来释放或建立机械耦接。工件承载装置的举升/降低运动可以通过机器人使工件承载装置移动来进行。

根据本揭露的工件承载装置能够通过形成在其上的机械耦接接口自动及/或完全自动地更换包括框架结构的整个工件承载装置，此框架结构具有多个单一固持器和布置在其上的多个基板。这种机械耦接接口也可以在高温下使用并且即使在涂覆车间的处理区中的环境条件下也允许可靠和安全的耦接和去耦接。

在一实施例中，耦接接口包括形成在用于机器人的机器人夹持器的连接臂的周边表面上的两个接合表面。两个接合表面可布置成彼此基本相对。两个接合表面例如可以是铣入连接臂的周边表面中的凹槽，每个凹槽都具有基本平坦的非圆形底面，使得互补的机器人夹持器可以最佳地接合在这些底面上。

根据进一步的发展，耦接接口可以包括形成在连接臂中用于机器人的锁栓的第一通孔。耦接接口可以包括形成在驱动轴中用于机器人的锁栓的第一驱动轴孔，其中第一通孔和第一驱动轴孔在驱动轴相对于连接臂的预定旋转位置中彼此对准。彼此对准在此意味着这两个孔基本上彼此同轴布置，并且沿着其旋转轴间隔开，使得锁栓可以通过第一通孔插入到第一驱动轴孔中，由此锁栓同时与第一通孔和第一传动轴孔啮合。因此，锁栓可以在接合期间阻挡或防止驱动轴和连接臂之间的相对运动，特别是旋转运动。锁栓也可称为锁定销、锁定心轴(lockingmandrel)等。

在工件承载装置的进一步发展中，耦接接口可以包括形成在连接臂中的用于定心托盘的定心螺栓的第二通孔。耦接接口可以包括形成在驱动轴中的用于定心托盘的定心螺栓的第二驱动轴孔，其中第二通孔和第二驱动轴孔在驱动轴相对于连接臂的预定的旋转位置中彼此对准。特别地，预定旋转位置可以对应于上述关于第一孔的预定旋转位置。彼此对准在这里意味着这两个孔基本上彼此同轴布置并且沿着其旋转轴彼此间隔开，使得定心螺栓可以通过第二通孔插入到第二驱动轴孔中，由此定心螺栓同时与第二通孔和第二传动轴孔接合。因此，定心螺栓可以在接合期间阻止或防止驱动轴和连接臂之间的相对运动，特别是旋转运动。定心螺栓也可称为定心销、定心心轴等。

在一实施例中，耦接接口可以包括形成在驱动轴的一端处的剑形部分。换言之，耦接接口可以包括形成在驱动轴的一端处的键(key)或突起。剑形部分或突起/键可以形成在驱动轴的端点的端面上。此处所述的驱动轴的端点可以是工件承载装置未组装状态下驱动轴的自由端。剑形部分或突起/键配置以与驱动轴的互补凹槽(例如，沟槽或狭槽)接合，从而可以实现驱动轴和驱动轴之间的正向连接，允许至少从驱动轴到驱动轴的旋转运动的传输。为了使剑形部分或突起/键能够接合到互补凹槽中，驱动轴和驱动轴可各自进入预定的旋转位置并因此彼此对准。特别地，本文所述的驱动轴的预定旋转位置可以对应于上述关于第一孔及/或第二孔的预定旋转位置。

根据进一步的发展，耦接接口可以包括形成在连接臂的一端处的套环(collar)，特别是在工件承载装置的未组装状态下形成在连接臂的自由端处。套环可以是环形段的形式，其在轴向方向上延伸超过连接臂的端点。环形段可以具有与连接臂的邻接圆周表面相同的外径。环形段可以将圆周表面延伸超过连接臂的端部，并且可以与圆周表面一体地形成。套环可以包括形成在其内周表面上的保持突起，其在纵轴方向上从套环的内周表面延伸。因此，保持突起代表一种凸缘部分。当工件承载装置被耦接时，保持突起可以配置以在连接部分的一部分或部件后面接合，特别是连接部分的凸缘。

本揭露的另一个态样是有关于一种用于涂覆基板的生产车间，特别是用于涂覆涡轮机叶片、轮叶、空气隔板等，较佳地通过电子束物理气相沉积制程。

生产车间包括至少一上述类型的工件承载装置，其可释放地连接或可连接至生产车间的耙臂的连接部分。生产车间包括驱动轴，此驱动轴可旋转地安装在连接部分中并且可以通过马达可旋转地驱动。马达可以整合到生产车间中或布置在外部。

在一实施例中，生产车间可以包括机器人，此机器人配置以将工件承载装置连接到连接部分、将工件承载装置与连接部分去耦接、以及移动工件承载装置。例如，机器人可以是关节臂机器人、龙门机器人、多轴搬运系统(搬运装置)等。特别地，机器人可以配置以通过定位和降低将工件承载装置连接或耦接到耙臂的连接部分。特别地，机器人可以配置以通过举升工件承载装置将其与耙臂的连接部分去耦接或断开。因此，通过使用工件承载装置和机器人可以实现非常简单的耦接和去耦接。

机器人可以包括可移动的锁栓，其可插入第一通孔和第一驱动轴孔中和从中移除。锁栓可以用气动、液压及/或机电方式移动，其中锁栓的移动可以通过控制程序自动启动。锁栓可以是线性可移动的，特别是可竖直移动的。

连接部分可以包括从耙臂的端面轴向延伸的环形圈，其上形成有凸缘。耙臂描述(describes)生产车间的框架部分，以承载或支撑可附接到其的工件承载装置。凸缘在远离环形圈的纵轴的方向上从环形圈的外周表面延伸，更具体地，在生产车间的组装操作条件下通常向上延伸。环形圈和凸缘可以包括形成在环形圈和凸缘中的公共轴向凹槽。特别地，在生产车间的组装操作条件下，轴向凹槽可以形成在环形圈和凸缘的上部区域中。经由轴向凹槽，驱动轴的一部分可插入连接部分(进入环形圈和凸缘)以将驱动轴连接到驱动轴。更具体地，当驱动轴和驱动轴根据预定旋转位置彼此对准并与轴向凹槽对准时，驱动轴的剑形部分或突起/键可以通过轴向凹槽插入到驱动轴的互补凹槽(例如，沟槽或狭槽)中。

为此，驱动轴可以具有形成在端面中的互补凹槽(例如沟槽或狭槽)，驱动轴的剑形部分或突起/键可以插入到此凹槽中。端面可以是驱动轴的面向驱动轴的端面。

在进一步的发展中，生产车间可以包括其上形成有定心螺栓的定心托盘。定心托盘可以布置或设置在生产车间的预定位置，特别是在供应区。工件承载装置可以定位在定心托盘上。定心托盘提供用于临时接收工件承载装置的平台。定心螺栓可以是固定螺栓、销等，可插入连接臂和驱动轴的两个孔中，以防止驱动轴和连接臂之间的相对旋转。为了将工件承载装置拾取并固持在定心托盘上，可以通过机器人将工件承载装置放置在定心托盘上。

生产车间可以包括一个以上的工件承载装置，例如两个、三个、或三个以上的工件承载装置。在这种情况下，上述关于工件承载装置的特征、功能和态样对应地适用于额外的工件承载装置。

可以理解，此方法和工件承载装置也适用于高温普遍存在且需要机械运动接口的其他应用和生产车间。

尽管一些特征、优点、功能、操作模式、实施例和进一步的发展在上文中仅针对方法、工件承载装置或生产车间进行描述，但是其可以对应地应用于方法、工件承载装置或生产车间的其他者。

附图说明

图1示出根据本揭露的一个实施例的生产车间处于第一状态的示意图；

图2示出图1的生产车间在第二状态下的示意图；

图3示出根据本揭露的另一个实施例的生产车间的示意性上视图；

图4示出图3的生产车间的机器人的示意性侧视图；

图5示出处于非耦接状态的耦接接口的区域中的图1的生产车间的示意性详细视图；

图6示出图1的生产车间在处于非耦接状态的耦接接口的区域中的进一步示意性详细视图；

图7示出处于耦接状态的耦接接口的区域中的图1的生产车间的示意性详细视图；

图8示出图1的生产车间的示意性详细视图，示出定位在定心托盘上的工件承载装置的一部分；

图9示出图9的详细视图的剖视图；以及

图10示出具有可移动的锁栓的机器人的夹持器。

具体实施方式

图1和图2示出用于涂覆多个基板12的生产车间10，为了清楚起见，仅其中之一设有参考符号。更准确地说，在所示实施例中，生产车间10是用于涂覆涡轮叶片形式的基板12的涂覆车间。或者，涂覆车间也可用于通过电子束物理气相沉积制程对叶片、空气隔板或其他部件进行涂覆。

基板12附接到生产车间10的工件承载装置50或由其支撑。在图1和图2的示例性实施例中，示出四个工件承载装置50。两个工件承载装置50分别共同形成双耙布置。为了清楚起见，仅一个工件承载装置的子部件单独标有附图标记。关于工件承载装置50所描述的特征等对应地适用于其他工件承载装置50。

每个工件承载装置50包括框架结构52，框架结构52具有形成在其上的多个单独固持器54或基板容器54。一个基板12分别由相关联的单独固持器54固持，其中单独固持器54可以通过工件承载装置50的驱动轴56(参见图6和图7至图9)移动，以便在涂覆期间根据预定的运动次序移动基板12。

工件承载装置50包括细长的连接臂58。细长的连接臂58邻接框架结构52或在此与框架结构52一体地形成，并且因此是框架结构52的一部分。连接臂58配置以将框架结构52连接到生产车间10的在此为L形的耙臂24。为此，连接臂58在一端设置有特殊的耦接接口60。耙臂24本身又连接到生产车间10的操纵器25并且可以通过操纵器25移动。

为了涂覆基板12，至少一个(此处为两个)工件承载装置50被定位在生产车间10的处理区14中。在所示的示例中，处理区是生产车间10的装载室生产车间10，工件承载装置50可以通过操纵器25的线性移动从生产车间10带入涂覆室。与传统的涂覆车间相比，根据本揭露的生产车间10中的基板12不是单独地引入到处理区14，而是通过整个工件承载装置50的移动将多个基板12同时引入处理区14。更具体地，在所示的生产车间10中，两个工件承载装置50同时移动到处理区14中。

为此目的，生产车间10包括机器人16。在所示实施例中，机器人16是关节臂机器人。在机器人臂的末端，机器人16包括两个机器人夹持器18，通过两个机器人夹持器18，可以同时夹持两个单独的工件承载装置50以便随后移动它们(即升高、枢转和降低它们)。应当理解，在替代示例性实施例中，机器人16可以仅包括用于夹持一个工件承载装置50的一个机器人夹持器18、或者用于夹持多于两个单独的工件承载装置的多于两个机器人夹持器。夹持、举升、枢转和降低可以自动执行并由控制程序指定。

机器人16被配置和布置成将工件承载装置50从供应区20移动到处理区14。因此，可以在供应区20中提供预组装有待涂覆的基板12的工件承载装置50。特别地，工件承载装置50可以放置在供应区20中的定心托盘80上，以确保工件承载装置50在供应区20中的预定位置、旋转位置和方位。

此外，机器人16配置和布置成在处理之后将工件承载装置50从处理区14移动到移除区22。因此，可以将与现在已被涂覆的基板12组装在一起的工件承载装置50从移除区22运走。在移除区22中，工件承载装置50也可以再次放置在定心托盘82上，以再次确保工件承载装置50的预定位置、旋转位置和方位。

更具体地，为了确保工件承载装置50的预定位置、旋转位置和方位，定心托盘80、82各自包括至少一插口(receptacle)84和一个定心螺栓86(在所示的示例性实施例中，两个插口84和两个定心螺栓86)。工件承载装置50可以通过机器人16定位在对应的相关联的插口84中，使得相关联的定心螺栓86接合在工件承载装置50的孔中(见图8和图9)。结合图8和图9更详细地描述定心螺栓86。

通过提供不同的供应区和移除区20、22，可以并行执行操作步骤，使得例如可以在供应区20中已经提供一或多个具有未涂覆的基板12的新的工件承载装置50，同时一或多个具有刚涂覆的基板12的工件承载装置50从处理区14移动到移除区22。

组装可发生在供应区20或与供应区20间隔开的组装区(未示出)中。已被涂覆的基板12的移除可发生在移除区22中或在与移除区22隔开的拆卸区中(未示出)。为了将对应的工件承载装置50从组装区运输到供应区20及/或从移除区22运输到拆卸区，相关联的定心托盘可以是可移动的，例如，可移动的、可滑动的等。

从图1和图2的附图中可以看出，图1示出生产车间10的状态，其中两个工件承载装置50设置在处理区14中。两个另外的工件承载装置50具有用于涂覆的基板定位于供应区20中。在图1所示的状态下，机器人16不固持或承载任何工件承载装置。相比之下，图2示出在具有被涂覆的基板12的两个工件承载装置50已经从处理区14中刚移除之后的生产车间10的状态。机器人16通过两个机器人夹持器18固持或承载两个工件承载装置50，以便将其移动到移除区22中并且在那里将其定位在定心托盘82上。随后，机器人16通过两个机器人夹持器18夹持具有待涂覆的基板的工件承载装置50，此基板已在供应区20中准备好并放置在定心托盘80上，以便将其引入处理区14。

图3和图4示出根据另一示例性实施例的生产车间100。生产车间100基本上对应于图1和图2的生产车间10，而仅对部件的布置稍作修改。生产车间100的部件因此提供有与图1和图2中相同的附图标记。关于生产车间10的说明对应地适用于生产车间100。

在图5、图6和图7中更详细地示出在耦接接口60和生产车间10的耙臂24的端部的区域中的工件承载装置50的一部分。于此，图5和图6示出处于非耦接状态的耦接接口60，即在与生产车间10的耙臂24刚耦接之前或刚耦接之后。图7示出处于耦接状态的耦接接口60。

耦接接口60设计为使得工件承载装置50可以通过机器人16可释放地耦接到生产车间10，特别是生产车间10的耙臂24。可释放意味着通过将耦接工件承载装置50经由耦接接口60连接到生产车间10，可以在工件承载装置50和生产车间10之间临时建立固定连接。可以再次释放固定连接以更换工件承载装置50而不必为此目的损坏部件。

工件承载装置50在其耦接接口60的区域中的结构设计实现与生产车间10的耙臂24的简单耦接和去耦接，且因此首次实现连同多个基板12的整个工件承载装置50的自动更换。

如图5至图7所示，连接臂58可以通过耦接接口60静态耦接到生产车间10的耙臂24的连接部分26，以便将连接臂58固持在相对于连接部分26的固定位置，且因此耦接到达耙臂24。以此方式，框架结构52或整个工件承载装置50相对于耙臂24固持在固定位置。

此外，可以看出，通过耦接接口60，驱动轴56可以机械耦接到生产车间10的驱动轴28，以便将驱动轴56可旋转地连接到驱动轴28。驱动轴28可旋转地安装在连接部分26或耙臂24中，并且又可以通过生产车间10的马达(未示出)可旋转地驱动。驱动轴56可旋转地安装在连接臂58中并且机械耦接到多个单独固持器54。因此，当驱动轴56和驱动轴28耦接时，多个基板12可以通过马达以期望的方式驱动。

为了将连接臂58可释放地耦接到耙臂24的连接部分26，所示实施例中的耦接接口60包括朝向耙臂24凸出超过连接臂58的自由端的套环62。套环62沿轴向延伸或延长连接臂58的外周表面的一部分。在所示的实施例中，连接臂58是管状的，使得套环62本身是圆环段的形状。在其内圆周表面上，套环62设置有保持突起64(见图6和图7)，保持突起64沿纵轴的方向从内圆周表面突出，即在图5至图7中向下突出。当工件承载装置60耦接到耙臂24时，保持突起64配置以在连接部分26的凸缘30后面接合。凸缘30形成在连接部分26的环形圈32上，其中环形圈32从耙臂24的端面34朝向连接臂58轴向延伸。如图5至图7所示，凸缘30从环形圈32的外圆周表面向上延伸。环形圈32和形成在其上的凸缘30设有公共轴向凹槽36。如图5至图7的概要所示，可以通过沿耙臂24的纵轴的方向降低工件承载装置50以简单的方式实现可释放的耦接。应当理解，可以通过举升工件承载装置50类似地实现去耦接。

此外，驱动轴56设置有用于可释放地耦接到驱动轴28的剑形端部66。即，在驱动轴56的一端，端面具有细长突起66或键66(剑形端部66)朝向驱动轴28突出。突起66/键66的长度在此对应于驱动轴56的直径。突起66/键66被设计成接合驱动轴28的互补凹槽38(或沟槽或狭槽)，使得驱动轴28和驱动轴56之间可以实现形状配合连接，这使得旋转运动能够从驱动轴28传递到驱动轴56。为此目的，突起66/键66可以通过轴向凹槽36插入到驱动轴的沟槽38/狭槽38中。如图5至图7的概要所示，这种接合可以通过沿耙臂24的纵轴的方向降低工件承载装置50来实现。应当理解，轴28、56的去耦接可以通过举升工件承载装置50类似地实现。

为了将突起66/键66插入沟槽38/狭槽38中，驱动轴56和驱动轴28必须首先相对于彼此进入预定的旋转位置。这种排列示于图5至图7中。

为此，驱动轴28通过马达和可程序化逻辑控制器程序被带入所示出的在耦接及/或去耦接之前的旋转位置。

在所示实施例中，驱动轴56的旋转位置通过定心/锁栓和相关联的孔来实现。为此目的，连接臂58包括延伸穿过连接臂58的壁的第一通孔68。此外，驱动轴56包括相关联的第一驱动轴孔70(图7)。第一通孔68和第一驱动轴孔70在轴向方向上与驱动轴56的端面等距间隔开。由于驱动轴56可相对于连接臂58转动，第一通孔68和第一驱动轴孔70仅在驱动轴56与框架结构52的连接臂58的预定相对转动位置处同轴。

连接臂58还包括延伸穿过连接臂58的壁的第二通孔72(如图5所指示和图9所示)。此外，驱动轴56包括相关联的第二驱动轴孔74(如图9所示)。第二通孔72和第二驱动轴孔74在轴向方向上与驱动轴56的端面等距间隔开。由于驱动轴56可相对于连接臂58转动，仅在驱动轴56与连接臂58的预定相对转动位置中，第二通孔72与第二驱动轴孔74也同轴。预定相对旋转位置在图5至图9中示出。

第二通孔72和第二驱动轴孔74均与驱动轴56的端面沿轴向间隔与第一通孔68和第一驱动轴孔70相同的距离。第二通孔72和第二驱动轴孔74分别设置在与连接臂58的圆周表面和驱动轴56的圆周表面上的第一通孔68和第一驱动轴孔70相对的位置。更具体地，第二通孔72与第一通孔68周向偏移180°，第二驱动轴孔74与第一驱动轴孔70沿周向偏移180°。

在耦接状态下，驱动轴56可以通过马达和可程序化逻辑控制器程序被带到驱动轴28所示的旋转位置。在旋转位置，驱动轴56随后通过机器人16的锁栓88(参见图10)固定，锁栓88通过第一通孔68接合第一驱动轴孔70，从而相对于连接臂28固定驱动轴56并阻止相对旋转。锁栓88可以自动移入和移出第一孔，例如气动地、液压地及/或机电方式地实现。

为了确保驱动轴56始终固定在预定旋转位置，在升高工件承载装置50并因此与耙臂24去耦接之前，将锁栓88插入第一孔68、70。因此，通过锁栓88和通过驱动轴56与驱动轴28的耦接暂时将驱动轴56固定在其旋转位置。

类似地，直到定心螺栓86接合第二通孔72和第二驱动轴孔74并且相对于连接臂58固定驱动轴56，才从第一孔68、70中取出锁栓88。可以通过将工件承载装置50降低或放置在定心托盘80、82上来实现将定心螺栓86插入第二孔72、74中，其中在一实施例中，定心螺栓86可以固定地形成在定心托盘80、82上(如图1、图2、图8和图9所示)。为了将定心螺栓86插入第二孔72、74，通过机器人16将工件承载装置50针对性地定位在定心托盘80、82上。

为了通过机器人16尽可能最好地夹持、固持和移动工件承载装置50，连接臂58包括在耦接接口60的区域中的两个横向接合表面76。接合表面76被铣入连接臂58的周边表面并且彼此相对地形成(在图5至图7和图8中仅示出一个接合表面)。

特别地，如图10中示例所示，机器人16的可移动的锁栓88可以形成在机器人夹持器18的区域中。在所示的示例性实施例中，锁栓88布置在机器人夹持器18的基体96上的夹持器臂或持器爪90之间并且可相对于基体96线性移动，这由双箭头92指示(于此为竖直可移动性)。此外，在所示的示例性实施例中，夹持器臂或持器爪90也可朝向彼此和远离彼此移动，这由双箭头94表示。夹持器臂或持器爪90可以在机器人夹持器18的基体96中被引导，以可线性移动或可枢转地连接到其上。

【符号说明】

10生产车间            60耦接接口

12基板                62套环

14处理区              64保持突起

16机器人              66剑形端部

18机器人夹持器        68第一通孔

20供应区              70第一驱动轴孔

22移除区              72第二通孔

24耙臂                74第二传动轴孔

25操纵器              76接合面

26连接部分            80定心托盘

28驱动轴              82定心托盘

30凸缘                84插口

32圆环                86定心螺栓

34端面                88锁栓

36轴向凹槽            90夹持器臂或夹持器爪

38互补凹槽            92箭头(运动方向)

50工件承载装置        94箭头(运动方向)

52框架结构            96基体

54单独固持器/         100生产车间

基板固持器

56驱动轴

58连接臂。

Claims (15)

1.一种更换一生产车间(10，100)中的一工件承载装置(50)以涂覆多个基板(12)的方法，其中该方法包括以下步骤：

通过一机器人(16)将依工件承载装置(50)从该生产车间(10、100)的一供应区(20)移动到该生产车间(10、100)的一处理区(14)；

通过该机器人(16)进一步移动该工件承载装置(50)，经由该工件承载装置(50)的一耦接接口(60)将该工件承载装置(50)可释放地耦接到该生产车间(10、100)，

其中为了将该工件承载装置(50)可释放地耦接到该生产车间(10、100)，该工件承载装置(50)的一连接臂(58)耦接到该生产车间(10、100)的一连接部分(26)，从而将该连接臂(58)固定在相对于该连接部分(26)的一固定位置，并且

其中为了将该工件承载装置(50)可释放地耦接到该生产车间(10、100)，该工件承载装置(50)的一驱动轴(56)耦接到该生产车间(10、100)的一驱动轴(28)，由此该驱动轴(56)以可旋转驱动的一方式连接到该驱动轴(28)。

2.根据权利要求1的方法，其中该机器人(16)包括一可移动的锁栓(88)，

在将该工件承载装置(50)移动到该处理区(14)之前，该可移动的锁栓(88)被插入到形成在该连接臂(58)中的一第一通孔(68)中，并且同时插入到形成在该驱动轴(56)中的一第一驱动轴孔(70)中，以阻止该驱动轴(56)和该连接臂(58)之间的一相对旋转；并且

在将该工件承载装置(50)可释放地耦接到该生产车间(10、100)之后，将该可移动的锁栓(88)从该第一通孔(68)和该第一驱动轴孔(70)移除，以允许该驱动轴(56)和该连接臂(58)之间的一相对旋转。

3.根据权利要求1或2的方法，其中该工件承载装置(50)定位在该供应区(20)中的一定心托盘(80)上，该定心托盘(80)上形成有一定心螺栓(86)，使得该定心螺栓(86)接合形成在该连接臂(58)中的一第二通孔(72)中和接合形成在该驱动轴(56)中的一第二驱动轴孔(74)中，以阻止该驱动轴(56)和该连接臂(58)之间的一相对旋转。

4.根据权利要求1至3中任一项的方法，

其中在将该驱动轴(56)耦接到该驱动轴(28)之前，该生产车间(10、100)的该驱动轴(28)通过一控制器被带到相对于驱动轴(56)的一预定旋转位置。

5.一种用于涂覆多个基板(12)的一生产车间(10、100)的工件承载装置(50)，其中该工件承载装置(50)包括：

一框架结构(52)，具有多个单独固持器(54)，用于固持多个基板(12)；

一细长连接臂(58)，用于将该框架结构(52)连接到该车间(10、100)的一连接部分(26)，其中该连接臂(58)具有一纵轴；

一驱动轴(56)，可旋转地安装在该连接臂(58)中，并且机械地耦接到所述多个单独固持器(54)，以驱动所述多个基板(12)；以及

一耦接接口(60)，该工件承载装置(50)可以通过机器人(16)可释放地耦接到该生产车间(10、100)，其中通过该耦接接口(60)，该连接臂(58)可耦接到该生产车间(10、100)的该连接部分(26)，以将该连接臂(58)固持在相对于该连接部分(26)的一固定位置，并且其中通过该耦接接口(60)，该驱动轴(56)可耦接到该生产车间(10、100)的一驱动轴(28)，以用一可旋转驱动的方式将该驱动轴(56)连接到该驱动轴(28)。

6.根据权利要求5的工件承载装置(50)，其中该耦接接口(60)包括形成在该连接臂(58)的一周边表面上的用于一机器人夹持器(18)的两个接合表面(76)。

7.根据权利要求5或6的工件承载装置(50)，其中该耦接接口(60)包括形成在该连接臂(58)中的用于该机器人的一锁栓(88)的一第一通孔(68)、以及形成在该驱动轴(56)中的一第一驱动轴孔(70)，其中该第一通孔(68)和该第一驱动轴孔(70)在该驱动轴(56)的一预定旋转位置彼此对准。

8.根据权利要求5至7中任一项的工件承载装置(50)，其中该耦接接口(60)包括形成在该连接臂(58)中的用于一定心托盘(80、82)的一定位螺栓(86)的一第二通孔(72)，并且包括形成在该驱动轴(56)中的一第二驱动轴孔(74)，其中该第二通孔(72)和该第二驱动轴孔(74)在该驱动轴(56)的一预定旋转位置中彼此对准。

9.根据权利要求5至8中任一项的工件承载装置(50)，其中该耦接接口(60)包括形成在该驱动轴(56)的一端点的一剑形部分(66)。

10.根据权利要求5至9中任一项的工件承载装置(50)，其中该耦接接口(60)包括形成在该连接臂(58)的一端并且在轴向方向上以一环形段形式延伸超过该连接臂(58)的该端点的一套环(62)，其中该套环(62)包括形成在其一内周表面上并且在该纵轴的方向上从该内周表面延伸的一保持突起(64)。

11.一种用于涂覆多个基板(12)的生产车间(10、100)，包括：

如权利要求5至10中任一项的至少一工件承载装置(50)，其可释放地连接或可连接到该生产车间(10、100)的一连接部分(26)，其中一驱动轴(28)可旋转地安装在该连接部分(26)中并且通过一马达可旋转地驱动。

12.根据权利要求11的生产车间(10、100)，包括：

一机器人(16)，配置以将该工件承载装置(50)连接到该连接部分(26)，将该工件承载装置(50)与该连接部分(26)去耦接，并且该移动工件承载装置(50)。

13.根据权利要求11或12的生产车间(10、100)，其中该机器人(26)包括可插入到该第一通孔(68)和该第一驱动轴孔(70)中的一可移动的锁栓(88)。

14.根据权利要求11至13中任一项的生产车间(10、100)，其中该连接部分(26)包括从一框架部分的一端面(34)沿轴向方向延伸的一环形圈(32)，并且具有形成在其上的一凸缘(30)，其中该环形圈(32)和该凸缘(30)包括一轴向凹槽(36)，该驱动轴(56)的一部分经由该轴向凹槽可插入到该连接部分(26)，以将该驱动轴(56)连接到该驱动轴(28)。

15.根据权利要求11至14中任一项的生产车间(10、100)，其中该生产车间(10、100)包括其上形成有一定心螺栓(86)的一定心托盘(80、82)，该定心螺栓可以布置在该生产车间(10、100)的一预定位置，并且其中该工件承载装置(50)可以定位在该定心托盘(80、82)上。

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