DE10120473C1 - Arbeitskammersystem - Google Patents

Abstract

Bei einem Arbeitskammersystem mit einer Roboterhand (216), die durch eine Ausnehmung (120) in die Arbeitskammer (100) eingreift, ist eine Abdichtungsvorrichtung vorgesehen, mittels der eine Abdichtung fernbetätigbar herzustellen und zu lösen ist. Die Abdichtungsvorrichtung umfasst: DOLLAR A - ein flexibles Trichterdichtungselement (20), durch welches ein innenliegendes Durchführungsringelement (40) mit dem Rand der Ausnehmung (120) verbunden ist, DOLLAR A - wenigstens zwei Kupplungselemente, die an dem Durchführungsringelement (40) befestigt sind, und DOLLAR A - wenigstens ein Riegelelement, das mit der Roboterhand (216) verbunden ist und das mittels Stellelementen zur Kupplung der Roboterhand (216) mit dem Durchführungsringelement (40) in den Eingriff mit den Kupplungselementen zu bringen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Arbeitskammersystem bestehend aus

• - einer Arbeitskammerwandung mit wenigstens einer Ausneh­ mung,
• - einer durch die Ausnehmung in die Arbeitskammer eingrei­ fender Roboterhand, und
• - einer Abdichtungsvorrichtung, mittels der eine Abdichtung der Ausnehmung gegenüber dem eingreifender Roboterhand fernbetätigbar herzustellen und zu lösen ist.

In der DE 100 62 133 C1 und der DE 100 07 831 C1 der Anmelderin sind gattungsge­ mäße Arbeitskammersysteme angegeben, bei denen eine Roboter­ hand oder ein anderer Manipulatorarm durch ein in die Ausneh­ mung eingesetztes Durchführungsrohr hindurch in eine Arbeits­ kammer eingreift. Ein aufblasbarer Balg umschließt die Robo­ terhand und dichtet diese gegenüber dem Durchführungsrohr ab. Anschließend erschlafft der Balg durch Ablassen des Druckga­ ses wieder, so dass die Roboterhand zusammen mit einem mögli­ cherweise eingespannten Werkstück aus dem Durchführungsrohr und damit aus der Arbeitskammer herausgezogen werden kann.

Solche Arbeitskammersysteme haben sich bewährt. Vorteilhaft ist insbesondere, dass automatisch, also ohne Montagetätig­ keiten oder andere manuelle Eingriffe, eine sichere Abdich­ tung der Roboterhand in der Durchführung hergestellt und wie­ der gelöst werden kann. Dabei kann die Roboterhand während des Betriebs unter Beibehaltung der Abdichtung innerhalb der Durchführung bewegt werden.

Es können einzelne Werkstücke in die Arbeitskammer einge­ bracht werden, wobei die Abdichtung automatisch, beispiels­ weise über eine Programmablaufsteuerung, bewirkt werden kann, unmittelbar bevor der Arbeitsvorgang in der Kammer beginnt. Ein Eingriff von Bedienpersonal ist nicht erforderlich. Nach Beendigung des Arbeitsvorgangs in der Kammer kann die Abdich­ tung an dem Durchführungsrohr fernbetätigt wieder gelöst wer­ den, so dass die Roboterhand frei beweglich ist und mit dem Werkstück aus der Kammer heraus bewegt werden kann.

Die Arbeitskammern ermöglichen eine Bewegung der in dem Durchführungsrohr abgedichtet liegenden Roboterhand in mehre­ ren Freiheitsgraden.

Es hat sich allerdings gezeigt, dass das Aufpumpen des Dich­ tungsbalges und das anschließende Ablassen von Luft oder Druckgas bei bestimmten Arbeitsprozessen zu viel Zeit in An­ spruch nimmt.

Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Arbeitskammersystem der eingangs genannten Art so weiter zu entwickeln, dass das Her­ stellen und anschließende Lösen einer dichtenden Verbindung zwischen Roboterhand und Arbeitskammer in kürzerer Zeit mög­ lich ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Arbeitskammer der eingangs ge­ nannten Art jeweils durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2 gelöst.

Mit Roboterhand sind diejenigen Endachsen von Industrierobo­ tern und anderen Manipulatoren bezeichnet, an denen bei­ spielsweise ein Werkstückgreifer oder ein Bearbeitungswerk­ zeug anzubringen ist.

Die Roboterhand kann bei dem Arbeitskammersystem der Erfin­ dung zunächst völlig ungehindert in die Arbeitskammer einge­ fahren werden und nach Beendigung der Arbeiten wieder heraus. Dabei kann das Werkstück durch das Durchführungsringelement transportiert werden, soweit der Umkreis des Werkstücks klei­ ner ist als der Innendurchmesser des Durchführungsringele­ ments. Dazu verfährt der Roboter mit seiner Roboterhand und einem etwaig daran angebrachten Werkstückgreifer in einer translatorischen Bewegung durch das Durchführungsringelement in die Arbeitskammer ein. Durch die Stellelemente, vorzugs­ weise Linearmotoren oder Pneumatikzylinder, die entweder an der Arbeitskammer oder an dem Roboter angeordnet sind, werden die daran angebrachten Riegelelemente nah an die Kupplungs­ elemente gefahren und dann in den Eingriff mit den Kupplungs­ elementen gebracht, wodurch eine starre Verbindung zwischen dem Durchführungsringelement in der Arbeitskammer und der Ro­ boterhand hergestellt wird. Durch Rückzug der Stellelemente wird diese Kupplung wieder gelöst. Diese Wirkung wird er­ zielt, gleichgültig ob die Kupplungselemente am Durchfüh­ rungsringelement und die Stell- und Riegelelemente an der Ro­ boterhand angeordnet sind oder umgekehrt.

Vorteilhaft ist es, wenn an der Arbeitskammerwandung wenig­ stens eine Haltevorrichtung zum Halten des Durchführungsrin­ gelements in einer Ausgangsstellung angeordnet ist. Durch diese wird das Durchführungsringelement so in einer definier­ ten Ausgangsstellung gehalten, dass der Roboter über eine Wegesteuerung diese Stellung exakt anfahren und die Kupplungsverbindung mit dem Durchführungsringelement herstellen kann.

Die Verriegelung der Roboterhand mit dem Durchführungsringe­ lement kann über Riegelbolzen erfolgen, in die gabelförmige Riegelelemente eingreifen.

Sie kann weiterhin als Bajonettverschluss ausgebildet sein, so dass die Ankopplung durch Rotation desjenigen Elements des Roboters ermöglicht ist, das die Riegelelemente trägt. Hierzu sind die Kupplungselemente als Bolzen ausgebildet sind, die einen Zylinderbereich und einen vorderen Kopfbereich aufwei­ sen, welche über eine radiale Nut verbunden sind. Die Stelle­ lemente sind durch wenigstens zwei in einen Kupplungsaufnah­ meflansch eingebrachte Riegelausnehmungen gebildet, welche jeweils eine Bolzendurchgangsausnehmung und eine sich daran anschließende Bolzenriegelausnehmung umfassen.

Außerdem ist eine Ankopplung über magnetische Kupplungsele­ mente möglich. Die Kupplungselemente sind in diesem Fall Elektromagnete und der Kupplungsaufnahmeflansch weist ferro­ magnetische Magnetkopplungsbereiche auf.

Vorteilhaft ist es auch, wenn die Roboterhand einen Werk­ stückgreifer mit einem schraubzwingenartigen, U-förmigen Bü­ gel aufweist, welcher an seinem einen Ende mit einem ver­ schiebbaren Klemmelement versehen ist und an seinem anderen Ende ein Stützelement aufweist. Ein solcher Greifer ist vor­ zugsweise so am Roboter angeordnet, dass die Spannachse, die sich zwischen dem Klemm- und dem Stützelement erstreckt, etwa in Richtung der letzten Roboterachse verläuft. Damit sind die Roboterhand, der Greifer und das darin einzuklemmende Werk­ stück alle so angeordnet, dass sie mit ihren jeweiligen Schmalseiten durch die lichte Weite des Durchführungsringelements hindurch in das Innere der Arbeitskammer hinein gefah­ ren werden können.

Vorteilhaft ist insbesondere eine Ausführungsform des Trich­ terdichtungselements, das eine flexible Innenlage und eine flexible Außenlage umfasst, welche unter Ausbildung eines gasdichten Innenbehälters randseitig verbunden sind, und dass ein Drucksensor zur Gasdruckmessung in dem Innenbehälter vor­ gesehen ist. Hierdurch kann der Innenbehälter des Trichter­ dichtungselements mit Gasdruck beaufschlagt werden. Durch Überwachung des Behälterinnendrucks kann so ein Riss in dem Trichterdichtungselement festgestellt werden, beispielsweise wenn das Trichterdichtungselement stark durch Strahlmittel verschlissen ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen sowie den nachfolgend erläuterten Beispielen zu entnehmen.

Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher be­ schrieben. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 einen Ausschnitt einer Strahlkammer mit einem von außen eingreifenden Industrieroboter in seitli­ cher Schnittansicht;

Fig. 2a, b je eine Vorderansicht auf eine Arbeitskammerwan­ dung mit Abdichtungs- und Haltevorrichtung in verschiedenen Formen;

Fig. 3a-3c die erfindungsgemäße Abdichtungsvorrichtung in verschiedenen Stellungen des Industrieroboters in Schnittdarstellung;

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemä­ ßen Abdichtungsvorrichtung in Vorderansicht;

Fig. 5 ein Kupplungselement in Vorderansicht;

Fig. 6 ein Riegelelement, ebenfalls in Vorderansicht.

In Fig. 1 ist eine Arbeitskammer 100 dargestellt. Ein Indu­ strieroboter 200 ist außerhalb der Arbeitskammer 100 angeord­ net. Der Industrieroboter 200 weist sechs Rotationsachsen 201 . . . 206 und damit sechs Freiheitsgrade auf. Die 6-Achsen- Kinematik ermöglicht, innerhalb des Arbeitsbereichs jeden Punkt im Raum in beliebiger Orientierung des letzten Roboter­ gliedes, beispielsweise der Roboterhand 216 mit einem Werk­ stückgreifer 220, anzufahren.

Die Hochachse 201 ist eine Rotationsachse, um die der gesamte Industrieroboter 200 gegenüber einem Fundament 130 rotierbar ist. Aufeinander folgend sind zwei Knickachsen 202, 203 ange­ ordnet, mit denen der so genannte Oberarm 212 und der Unter­ arm 213 geneigt werden können. Hierüber ist das so genannte Handgelenk 205, das ein weiteres Knickgelenk ist, im Raum po­ sitionierbar. Die Orientierung des Handgelenks 205 in Bezug auf den Unterarm 213 kann noch durch eine Rotationsachse 204 geändert werden.

Über die Rotationshandachse 206 ist die Roboterhand 216 mit dem daran angebrachten Bearbeitungs- oder Spannwerkzeug, bei­ spielsweise dem Werkstückgreifer 220, rotierbar. Vorgesehen ist, dass die Roboterhand 216 eine Rotation des Werkstück­ greifers 220 ohne Einschränkung des Drehwinkels ermöglicht. Die endlose Rotation ermöglicht eine gleichmäßige Werkstück­ behandlung mit Strahlmitteln und/oder Lacken in der Arbeits­ kammer 100, da im Gegensatz zu endlichen Drehwinkeln der Tot­ punkt einer Drehrichtungsumkehr entfällt.

Der Werkstückgreifer kann zwei oder, insbesondere für runde Werkstücke, mehrere Spannfinger aufweisen und elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigbar sein, wie es an sich bekannt ist.

Das Handgelenk 205 und die Roboterhand 216 mit dem Werkstück­ greifer 220 befinden sich bei der in Fig. 1 dargestellten Arbeitssituation innerhalb eines durch die Arbeitskammerwan­ dung 110 hindurch geführten Durchführungsringelements 40 und sind an dieses starr angekuppelt. Das angekuppelte Durchfüh­ rungsringelement 40 wirkt gleichsam als Verlängerung der Ro­ boterhand 216 und kann durch diese soweit gedreht, verschoben und gekippt werden, wie ein flexibles Trichterdichtungsele­ ment 20, das das Durchführungsringelement 40 umschließt, dies zulässt.

Das Durchführungsringelement 40 kann beispielsweise in Form eine Kreisrings, eines ellipsenförmigen Rings oder eines Rechteckrings ausgebildet sein. Die jeweilige Form, und damit verbunden der Querschnitt der Ausnehmung 120 und/oder der Trichterdichtungselements 20, wird so gewählt, dass sie den größtmöglichen Bewegungsspielraum in der Ebene der Arbeits­ kammerwandung 110 für den jeweiligen Anwendungsfall ermög­ licht. Soweit das Werkstück lediglich um die Roboterhandachse 206 rotiert wird, ist die Kreisringform eine besonders geeig­ nete Form. Sind zusätzlich Bewegungen des Werkstücks in x- und y-Richtung in der Ebene der Arbeitskammerwandung 110 er­ forderlich, sind ausgedehntere Querschnittsformen wie Ellip­ sen oder Rechtecke besonders geeignet.

Außerdem kann das Durchführungsringelement 40 rohrförmig aus­ gebildet sein. Die Verlängerung zu einem Durchführungsrohr, wie in den Fig. 3a bis 3c dargestellt, ermöglicht durch teil­ weise Abschirmung einen Schutz der Roboterhand mit dem daran befindlichen Werkstückgreifer 220.

Das Durchführungsringelement 40 wird von dem Trichterdich­ tungselement 20 eingeschlossen und ist über dieses mit der Arbeitskammerwandung 110 verbunden. Das Trichterdichtungsele­ ment 20 kann balgenartig mit zusätzlichen Materialfalten sein, um einen größeren Bewegungsspielraum des innenliegenden Durchführungsringelements 40 zu ermöglichen. Es ist aber be­ vorzugt aus ebenen Zuschnitten eines Gummimaterials zu einem Trichter gerollt, wodurch sich eine sehr einfache Herstellung ergibt.

Es können ebenso Kreissegmente überlappend kombiniert sein. Bei Beschädigung des Trichterdichtungselements 20 braucht dann lediglich ein einzelnes Segment ausgetauscht zu werden.

Zur automatischen Diagnose einer Beschädigung kann das Trich­ terdichtungselement 20 als Hohlkörper ausgebildet sein, der mit Druckgas beaufschlagt wird. Durch eine Innendrucküberwa­ chung kann ein Druckabfall, der auf eine Beschädigung zurück­ zuführen ist, festgestellt werden. Hierdurch ist eine Reakti­ on des Bedienpersonals und/oder einer automatischen Steue­ rungseinrichtung möglich, um den Austritt von Medien aus dem Inneren der Arbeitskammer 100 sofort zu unterbinden.

Das Durchführungsringelement 40 hat einen wesentlich kleine­ ren Außenumfang als die in die Arbeitskammerwandung 110 ein­ gebrachte Ausnehmung 120. Das Verhältnis des Außenumfangs des Durchführungsringelements 40 zu dem Innenumfang des Ausneh­ mungsrandes beträgt vorzugsweise etwa 1 : 2 bis 1 : 5, um für den Roboter eine größtmögliche Bewegungsfreiheit zu geben. Der Zwischenraum wird durch das Trichterdichtungselement 20 über­ brückt und abgedichtet, so dass ein Austritt von Schmutz aus dem Inneren der Arbeitskammer 100 unterbunden wird. Die von dem Trichterdichtungselement 20 dabei überbrückte Distanz kann umlaufend gleich sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, in Richtung einer Hauptbewegungsrichtung das flexible Trichterdichtungselement 20 breiter auszuführen als an ande­ ren Bereichen des Umfangs.

Die Ausnehmung 120 und die daran angeordneten Halte- und Ab­ dichtungsvorrichtungen können in jede der Wandungen 110 der Arbeitskammer 100 eingebracht werden, also sowohl in Seiten­ wände wie auch in das Dach oder den Boden der Kammer. Die Funktion der Ankopplung und Abdichtung ist bei dem erfin­ dungsgemäßen Arbeitskammersystem lageunabhängig gewährlei­ stet.

Wie insbesondere Fig. 2a zeigt, sind Kupplungselemente 46 an einem Kupplungsflansch 42 an einem Ende des Durchführungsrin­ gelements 40 angeordnet. Das Durchführungsringelement 40 wird in einer bevorzugten Ausführungsform von einer Haltevorrich­ tung in einer Ausgangsstellung gehalten, in der das Ankuppeln und Entkuppeln der Roboterhand 216 an das Durchführungsringe­ lement 40 automatisiert erfolgen kann. Die Haltevorrichtung umfasst wenigstens zwei Betätigungselemente 30, beispielswei­ se Pneumatikzylinder, die an der Ausnehmung 120 gegenüberlie­ gend angeordnet sind, mit ausschiebbaren Schubstangen 32, an deren Enden Zentrierelemente 34 vorgesehen sind. Hierbei kann es sich um Kegelzapfen oder andere Formen handeln.

An dem Durchführungsringelement 40 sind Aufnahmeelemente 44 angebracht, in die die kompatiblen Zentrierelemente 34 der Haltevorrichtung eingreifen. Die Zentrierelemente 3 werden, wie auch Fig. 3b zeigt, nach erfolgter Kupplung von Roboter­ hand 216 und Durchführungsringelement 40 aus den Aufnahmeele­ menten 44 herausgezogen. Damit ist das Durchführung ringele­ ment 40 beweglich und kann innerhalb der Ausnehmung 120 ver­ schoben, gedreht oder geschwenkt werden.

Bei einer leichten, in Fig. 2b dargestellten Ausführungsform des Durchführungsringelements 40' und einer entsprechend steifen Ausbildung des flexiblen Trichterdichtungselements 20' ist die Konstruktion der Abdichtungsvorrichtung an der Arbeitskammerwandung selbstragend, so dass das Durchführungs­ ringelement 40' ohne eine zusätzliche Haltevorrichtung in ei­ ner Ausgangsstellung verharrt. Bei der in Fig. 2b gezeigten Ausführungsform sind die Ausnehmung, das Trichterdichtungs­ element 20' und das Durchführungsringelement 40' ußerdem rechteckig ausgebildet, um seitliche Bewegungen der angekup­ pelten Roboterhand 216 zu erleichtern.

Fig. 3a zeigt die mögliche Ausgangsstellung des Durchfüh­ rungsringelements 40 innerhalb der Ausnehmung 120 in der Ar­ beitskammerwandung 110 vor der Kopplung mit der Roboterhand 216. Die Roboterhand 216 trägt einen Werkstückgreifer 220. Beide können durch das Innere des Durchführungsringelements 40 hindurchgeführt werden. Bei Annäherung von Roboterhand 216 und Werkstückgreifer 220 schiebt sich der Kupplungsaufnah­ meflansch 50 mit seinen Ausnehmungen über die Kupplungsele­ mente 46. Nachfolgend werden die Riegelelemente 54 über Stel­ lelemente 52 in Eingriff mit den Kupplungselementen 46 ge­ bracht.

Die Kupplungselemente 46 sind, wie insbesondere Fig. 5 zeigt, vorzugsweise als Bolzen ausgebildet sind, die einen Zylinder­ bereich 46.1 und einen vorderen Kopfbereich 46.3 aufweisen, welche über eine radiale Nut 46.2 verbunden sind. Der Über­ gang vom Kopfbereich 46.3 zur Nut 46.2 ist mit einer Auflauf­ schräge 46.4 versehen. Die dazu kompatiblen Riegelelemente 54 weisen zwei parallel beabstandete Gabelzinken auf, zwischen denen das Kupplungselement 46 mit seiner Nut 46.2 einführbar Vorgesehen sein kann auch die Verriegelung nach Art eines Ba­ jonettverschlusses. Fig. 6 zeigt ein scheibenförmiges Riegel­ element 60, das Riegelausnehmungen 62 aufweist. Diese setzen sich jeweils aus einer Bolzendurchgangsausnehmung 62.1 und einer sich daran anschließenden Bolzenriegelausnehmung 62.2 zusammen. Das bolzenförmige Kupplungselement 46 wird bei An­ näherung von Roboterarm und Durchführungsringelement 40 zu­ nächst durch die Bolzendurchgangsausnehmung 62.1 geschoben bis die Ringnut 46.2 auf Höhe der Riegelelements 60 liegt. Durch eine Drehung des Riegelelements 60, die beispielsweise durch Rotation derjenigen Roboterachse, die das Riegelelement 60 trägt, hervorgerufen werden kann, wird die Bolzenrie­ gelausnehmung 62.2 in den Nutbereich 46.2 des Kupplungsele­ ments 46 seitlich eingedreht. Damit erfolgt eine formschlüs­ sige Verbindung.

Mit dem Eingreifen der Kupplungs- und Riegelelemente mitein­ ander erfolgt zugleich eine Abdichtung zwischen Roboterhand 216 und Durchführungsringelement 40. Hierzu ist der Kupp­ lungsflansch 42 und/oder der Kupplungsaufnahmeflansch 50 bzw. das Riegelelement 60 wenigstens teilweise mit einem flexiblen Dichtungsmaterial 58 belegt. Es kann auch vorgesehen sein, eine Labyrinthdichtung zweiteilig auszubilden, wobei ein ers­ ter Dichtungsring am Roboter und ein darin eingreifender zweiter Dichtungsring am Durchführungsringelement angeordnet ist.

Die Auflaufschrägen an den Riegel- und/oder Kupplungselemen­ ten bewirken zum einen, dass ein geringer Versatz beim Ankup­ peln ausgeglichen wird und die Elemente ineinander gleiten. Zum anderen wird hierdurch eine Relativbewegung von Durchfüh­ rungsringelement 40 und Roboterhand 216 aufeinander zu bewirkt, durch welche beide Teile an die zwischen ihnen liegen­ de elastische Dichtung 58 gepresst werden.

Bei der in Fig. 3a dargestellten Ausführungsform ist der Kupplungsaufnahmeflansch 50 an der Roboterhand 216 befestigt, und die Kupplungselemente 46 sind am Durchführungsringelement 40 befestigt.

Ebenso ist es möglich, Kupplungselemente 46 an der Roboter­ hand 216 und den Kupplungsaufnahmeflansch 50 an dem Durchfüh­ rungsringelement 40 anzuordnen.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform mit einem Durchführungs­ ringelement 40" mit geringer Länge. Dies führt zu einer Redu­ zierung der bewegten Massen am Roboter 200. Ansonsten ergeben sich bei Kupplung und Dichtung keine Unterschiede zu der un­ ter Bezug auf die Fig. 3a bis 3c beschriebenen Ausführungs­ form gemäß Fig. 3a bis 3c.

Die Ankupplung der Roboterhand 216 am Durchführungsringele­ ment 40 werden unter Bezug auf die Fig. 3a bis 3c erläu­ tert:
In dem in Fig. 3a abgebildeten Ausgangszustand befindet sich die Roboterhand 216 innerhalb des in die Arbeitskammerwandung 110 eingesetzten Durchführungsringelements 40. Der Kupplungs­ aufnahmeflansch 50 an der Roboterhand 216 ist bereits über die Kupplungselemente 46 geschoben. Das Durchführungsringele­ ment 40 wird über die Haltevorrichtung mit ihren Zentrierele­ menten 34 und den entsprechenden Aufnahmeelementen 44 in ei­ ner definierten Position gehalten.

Anschließend werden die Riegelelemente 54 auf die Kupplungs­ elemente 46 geschoben. Durch die Auflaufschräge 46.4 wird der Kupplungsaufnahmeflansch 50 mit dem Dichtungsmaterial 58 ge­ gen den Kupplungsflansch des Durchführungsringelements 40 gepresst. Zugleich greifen die gabelförmigen Aufnahmeelemente 54 in die jeweilige Nut der Kupplungselemente 46 ein, so dass eine formschlüssige Verbindung zwischen Roboterhand 216 und Durchführungsringelement 40 hergestellt ist.

Die Zentrierelemente 34 werden anschließend zurückgezogen, so dass die Roboterhand 216 mit dem Durchführungsringelement 40 innerhalb des Trichterdichtungselements 20 beweglich ist. Dieser Zustand ist in Fig. 3b dargestellt.

Fig. 3c zeigt eine mögliche Verschwenkung der Roboterhand 216. Der Werkstückgreifer 220 besteht im wesentlichen aus ei­ nem schraubzwingenartigen, U-förmigen Bügel, welcher an sei­ nem einen Ende mit einem verschiebbaren Klemmelement 226 ver­ sehen ist und an seinem anderen Ende ein Stützelement 222 aufweist. Zwischen dem Klemmelement 226 und dem Stützelement 222 können Werkstücke eingespannt werden, die durch das Durchführungsringelement 40 hindurch in die Arbeitskammer 100 eingeführt und wieder herausgeholt werden.

Die Roboterhand 216 kann bei dem erfindungsgemäßen Arbeits­ kammersystem unter Aufrechterhaltung der durch das Trichter­ dichtungselement 20 bewirkten Abdichtung wie folgt bewegt werden:

• - zweidimensionale Verschiebung der Roboterhand 216 inner­ halb der Ausnehmung 120;
• - translatorische Bewegung in die Arbeitskammer 100 hinein und aus dieser heraus; und
• - Schwenken der Roboterhand 216 mit dem Durchführungsring­ element 40 aus einer Senkrechten zur Arbeitskammerwandung 110 heraus.

Zu einer strahlenden Bearbeitung von Werkstücken, beispiels­ weise Sandstrahlen oder Shot-peening, ist das erfindungsgemä­ ße Arbeitskammersystem besonders geeignet, da ein Austritt von Strahlmittel aus der Arbeitskammer 100 durch die erfin­ dungsgemäße Ausbildung der Abdichtung verhindert wird. Das Durchführungsringelement 40 schützt, insbesondere in seiner rohrförmigen verlängerten Ausbildung gemäß den Fig. 3a bis 3c, bei einem seitlich angreifenden Strahl, die Roboterhand 216 vor dem direkten Anprall von Strahlpartikeln. Bei der schraubzwingenartigen Ausbildung des Werkstückgreifers 220 ist die einem Verschleiß ausgesetzte, angestrahlte Fläche mi­ nimiert.

Das Herstellen und Lösen der Kupplung und der gleichzeitigen Abdichtung von Roboterhand 216 und Durchführungsringele­ ment 40 ist über Pneumatikzylinder und dgl. sehr schnell zu bewirken und kann mit Hilfe von programmierbaren Steuerungen durchgeführt werden. Damit ist es beispielsweise möglich, bei der Motorenfertigung eine Strahlbehandlung inline vorzuneh­ men, das heißt, das Werkstück ohne Zeitverzug vor der Montage zu bearbeiten, ohne dass Pufferlager eingerichtet werden müs­ sen.

Die Form der mit dem erfindungsgemäßen Arbeitskammersystem handhabbaren Werkstücke ist nahezu beliebig und nur durch die lichte Weite des Durchführungsringelements begrenzt, so dass kam Umrüstzeiten anfallen.

Claims (17)

1. Arbeitskammersystem bestehend aus
einer Arbeitskammerwandung mit wenigstens einer Aus­ nehmung,
einer durch die Ausnehmung in die Arbeitskammer ein­ greifenden Roboterhand, und
einer Abdichtungsvorrichtung, mittels der eine Abdich­ tung der Ausnehmung gegenüber der eingreifenden Robo­ terhand fernbetätigbar herzustellen und zu lösen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtungsvorrichtung umfasst:
ein flexibles Trichterdichtungselement (20), durch welches ein innenliegendes Durchführungsringelement (40, 40', 40") mit dem Rand der Ausnehmung (120) ver­ bunden ist,
wenigstens zwei Kupplungselemente (46), die an dem Durchführungsringelement (40, 40', 40") befestigt sind, und
wenigstens ein Riegelelement (54, 60), das mit der Roboterhand (216) verbunden ist und das mittels Stel­ lelementen zur Kupplung der Roboterhand (216) mit dem Durchführungsringelement (40, 40', 40") in den Eingriff mit den Kupplungselementen (46) zu bringen ist.

2. Arbeitskammersystem bestehend aus
einer Arbeitskammerwandung mit wenigstens einer Aus­ nehmung,
einer durch die Ausnehmung in die Arbeitskammer ein­ greifenden Roboterhand, und
einer Abdichtungsvorrichtung, mittels der eine Abdich­ tung der Ausnehmung gegenüber dem eingreifenden Robo­ terhand fernbetätigbar herzustellen und zu lösen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtungsvorrichtung umfasst:
ein flexibles Trichterdichtungselement (20), durch welches ein innenliegendes Durchführungsringelement (40, 40', 40") mit dem Rand der Ausnehmung (120) ver­ bunden ist,
wenigstens zwei Kupplungselemente (46), die an der Roboterhand (216) befestigt sind, und
wenigstens ein Riegelelement (54, 60), das mit dem Durchführungsringelement (40, 40', 40") verbunden ist und das mittels Stellelementen (52) zur Kupplung der Roboterhand (216) mit dem Durchführungsringelement (40, 40', 40") in den Eingriff mit den Kupplungselemen­ ten (46) zu bringen ist.

3. Arbeitskammersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Stellelemente (52) an einem Kupp­ lungsaufnahmeflansch (50) befestigt sind, der mit einem flexiblen Dichtungsmaterial (58) beschichtet ist.

4. Arbeitskammersystem nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Kupplungsaufnahmeflansch (50) radför­ mig ausgebildet ist und der einen Nabenabschnitt und einen Ringabschnitt aufweist, welche durch wenigstens zwei Speichenabschnitte verbunden sind.

5. Arbeitskammersystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsele­ mente (46) als Bolzen ausgebildet sind, die einen Zylin­ derbereich (46.1) und einen vorderen Kopfbereich (46.3) aufweisen, welche über eine radiale Nut (46.2) verbunden sind, wobei wenigstens der Übergang vom Kopfbereich (46.3) zur Nut (46.2) mit einer Auflaufschräge (46.4) versehen ist.

6. Arbeitskammersystem nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, dass bei dem Kupplungselement (46) wenigstens der Übergang vom Kopfbereich (46.3) zur Nut (46.2) mit einer Auflaufschräge (46.4) versehen ist.

7. Arbeitskammersystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Stellelemente (52) Riegelelemente (54) mit zwei parallel beabstandeten Gabelzinken aufwei­ sen, zwischen denen das Kupplungselement (46) mit seiner Nut (46.2) einführbar ist.

8. Arbeitskammersystem nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Gabelzinken mit einer Auflaufschräge versehen sind.

9. Arbeitskammersystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Riegelelement (60) zur Ausbildung eines Bajonettverschlusses wenig­ stens zwei Riegelausnehmungen (62) aufweist, welche je­ weils eine Bolzendurchgangsausnehmung (62.1) und eine sich daran anschließende Bolzenriegelausnehmung (62.2) umfassen.

10. Arbeitskammersystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellelemente Elektromagnete sind und die Kupplungselemente als ferro­ magnetische Magnetkopplungsbereiche ausgebildet sind.

11. Arbeitskammersystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Arbeitskam­ merwandung (110) wenigstens eine Haltevorrichtung zum Halten des Durchführungsringelements (40, 40', 40") in ei­ ner Ausgangsstellung angeordnet ist.

12. Arbeitskammersystem nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Haltevorrichtung besteht aus:
wenigstens zwei Betätigungselementen (30), die an der Ausnehmung gegenüberliegend angeordnet sind, mit aus schiebbaren Schubstangen (32);
Zentrierelementen (34), die an den Schubstangen (32) der Betätigungselemente (30) angeordnet sind, und
Aufnahmeelementen (44), die an dem Durchführungsringe­ lement (40, 40', 40") angeordnet sind, zur Aufnahme der Zentrierelemente (34) in der Ausgangsstellung.

13. Arbeitskammersystem nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungselemente (30) Pneu­ matikzylinder sind.

14. Arbeitskammersystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Außenumfangs des Durchführungsringelements (40, 40', 40") zu dem Innenumfang der Ausnehmung (120) in der Arbeits­ kammerwandung (110) 1 : 2 bis 1 : 5 beträgt.

15. Arbeitskammersystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Roboterhand (216) einen Werkstückgreifer (220) mit einem schraub­ zwingenartigen, U-förmigen Bügel aufweist, welcher an seinem einen Ende mit einem verschiebbaren Klemmelement (226) versehen ist und an seinem anderen Ende ein Stütz­ element (222) aufweist.

16. Arbeitskammersystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trichterdich­ tungselement (20) eine flexiblen Innenlage und eine fle­ xiblen Außenlage umfasst, welche unter Ausbildung eines gasdichten Innenbehälters randseitig verbunden sind und dass ein Drucksensor zur Gasdruckmessung in dem Innenbe­ hälter vorgesehen ist.

17. Arbeitskammersystem nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungs­ ringelement (40) einen ersten Dichtungsring und die Ro­ boterhand (216) einen zweiten Dichtungsring trägt, durch welche Dichtungsringe nach dem Ankuppeln von Durchfüh­ rungsringelement (40) und Roboterhand (216) eine Laby­ rinthdichtung ausgebildet ist.