DE10120473C1 - Quick-action seal around industrial robot arm minimises down-time - Google Patents
Quick-action seal around industrial robot arm minimises down-timeInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Arbeitskammersystem bestehend aus
The invention relates to a working chamber system consisting of
- - einer Arbeitskammerwandung mit wenigstens einer Ausneh mung,- A working chamber wall with at least one recess tion,
- - einer durch die Ausnehmung in die Arbeitskammer eingrei fender Roboterhand, und- One through the recess in the working chamber fender robotic hand, and
- - einer Abdichtungsvorrichtung, mittels der eine Abdichtung der Ausnehmung gegenüber dem eingreifender Roboterhand fernbetätigbar herzustellen und zu lösen ist.- A sealing device, by means of which a seal the recess opposite the engaging robot hand can be remotely manufactured and solved.
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. In the DE 100 62 133 C1 and DE 100 07 831 C1 of the applicant are generic according to working chamber systems in which a robot hand or another manipulator arm through a recess mung inserted through pipe into a working chamber engages. An inflatable bellows surrounds the robo terhand and seals this against the lead-through tube. The bellows then slackens by releasing the pressure gas again so that the robot hand together with a possible Clamped workpiece from the lead-through tube and can be pulled out of the working chamber.
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.Such working chamber systems have proven their worth. Advantageous is in particular that automatically, that is, without assembly work or other manual interventions, a secure seal the robot hand in the implementation and how that can be solved. The robot hand can do this during operation while maintaining the seal within the Implementation to be moved.
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.Individual workpieces can be inserted into the working chamber are brought, the sealing automatically, for example wise via a program sequence control, can be effected immediately before the process begins in the chamber. Intervention by operating personnel is not necessary. To Completion of the work in the chamber can the Abdich tion on the feed-through pipe remotely operated who the so that the robot hand can move freely and with the Workpiece can be moved out of the chamber.
Die Arbeitskammern ermöglichen eine Bewegung der in dem Durchführungsrohr abgedichtet liegenden Roboterhand in mehre ren Freiheitsgraden.The working chambers allow movement in the Feed-through tube sealed lying robot hand in several ren degrees of freedom.
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.However, it has been shown that pumping up the you venting bellows and the subsequent deflation of air or Compressed gas in certain work processes too much time in An saying takes.
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.It is therefore the task of a working chamber system continue to develop in such a way that the Her and then loosening a sealing connection possible between robot hand and work chamber in less time is.
Diese Aufgabe wird bei einer Arbeitskammer der eingangs ge nannten Art jeweils durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2 gelöst. This task is at the beginning of a working chamber named type in each case by the characteristic features of the Claim 1 or claim 2 solved.
Mit Roboterhand sind diejenigen Endachsen von Industrierobo tern und anderen Manipulatoren bezeichnet, an denen bei spielsweise ein Werkstückgreifer oder ein Bearbeitungswerk zeug anzubringen ist.With robotic hands, those end axes are from industrial robots tern and other manipulators referred to at for example a workpiece gripper or a processing plant stuff to be attached.
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.The robotic hand can work with the Erfin working chamber system first completely unhindered in the work chamber will drive and out after the work. The workpiece can pass through the bushing ring element be transported as far as the circumference of the workpiece is small ner than the inner diameter of the bushing management. The robot moves with his robot hand and any workpiece gripper attached to it in one translational movement through the bushing ring element into the working chamber. By the control elements, preferred wise linear motors or pneumatic cylinders that either are arranged in the working chamber or on the robot the locking elements attached to it close to the coupling elements driven and then engaged with the clutch brought elements, creating a rigid connection between the bushing ring element in the working chamber and the Ro manufactured by hand. By withdrawing the control elements this clutch is released again. He will have this effect aims, regardless of whether the coupling elements on the bushing ring element and the adjusting and locking elements on the Ro are arranged by hand or vice versa.
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.It is advantageous if there is little on the working chamber wall least a holding device for holding the lead-through ring is arranged in a starting position. By this will define the grommet ring element in such a way held that the robot had a Route control approach this position exactly and the coupling connection with the lead-through ring element can.
Die Verriegelung der Roboterhand mit dem Durchführungsringe lement kann über Riegelbolzen erfolgen, in die gabelförmige Riegelelemente eingreifen.The locking of the robot hand with the lead-through rings lement can be done via locking bolts, into the fork-shaped Engage latch elements.
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.It can also be designed as a bayonet catch, so that the coupling by rotation of that element of the Robot is enabled, which carries the locking elements. For this are the coupling elements are designed as bolts that a cylinder area and a front head area sen, which are connected via a radial groove. The job elements are by at least two in a coupling receptacle meflansch formed bolt recesses, which one bolt passage recess and one each subsequent bolt bolt recess include.
Außerdem ist eine Ankopplung über magnetische Kupplungsele mente möglich. Die Kupplungselemente sind in diesem Fall Elektromagnete und der Kupplungsaufnahmeflansch weist ferro magnetische Magnetkopplungsbereiche auf.There is also a coupling via magnetic coupling elements ment possible. The coupling elements are in this case Electromagnets and the coupling mounting flange have ferro magnetic magnetic coupling areas.
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.It is also advantageous if the robot hand has a movement piece gripper with a screw clamp-like, U-shaped Bü has gel, which at one end with a ver sliding clamping element is provided and on his other End has a support element. Such a gripper is in front preferably arranged on the robot so that the clamping axis, the extends between the clamping and the support element, approximately runs in the direction of the last robot axis. With that they are Robot hand, the gripper and the work to be clamped in it pieces all arranged so that they match their respective Narrow sides due to the clear width of the bushing ring element into the interior of the working chamber can be ren.
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.An embodiment of the trich is particularly advantageous terasket element, which has a flexible inner layer and a flexible outer layer, which with the formation of a gastight inner container are connected at the edges, and that a pressure sensor for gas pressure measurement in the inner container is seen. This allows the inner container of the funnel sealing element with gas pressure. By Monitoring the internal pressure of the container can cause a crack in the Funnel sealing element can be determined, for example if the funnel sealing element is heavily blasted is worn out.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen sowie den nachfolgend erläuterten Beispielen zu entnehmen.Further advantageous embodiments are the subclaims as well as the examples explained below.
Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher be schrieben. Es zeigen im einzelnen:The invention will be closer with reference to the drawing wrote. The individual shows:
Fig. 1 einen Ausschnitt einer Strahlkammer mit einem von außen eingreifenden Industrieroboter in seitli cher Schnittansicht; Fig. 1 shows a section of a jet chamber having a cher externally engaging industrial robot in seitli sectional view;
Fig. 2a, b je eine Vorderansicht auf eine Arbeitskammerwan dung mit Abdichtungs- und Haltevorrichtung in verschiedenen Formen; FIG. 2a, b each have a front view of a dung Arbeitskammerwan with sealing and holding device in different forms;
Fig. 3a-3c die erfindungsgemäße Abdichtungsvorrichtung in verschiedenen Stellungen des Industrieroboters in Schnittdarstellung; Figures 3a-3c, the sealing device according to the invention in different positions of the industrial robot in a sectional view.
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemä ßen Abdichtungsvorrichtung in Vorderansicht; Fig. 4 shows another embodiment of the inventive sealing device SEN in front view;
Fig. 5 ein Kupplungselement in Vorderansicht; Fig. 5 is a coupling element in front view;
Fig. 6 ein Riegelelement, ebenfalls in Vorderansicht. Fig. 6 shows a locking element, also in front view.
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.A working chamber 100 is shown in FIG. 1. An induction robot 200 is arranged outside the working chamber 100 . The industrial robot 200 has six axes of rotation 201 . , , 206 and thus six degrees of freedom. The 6-axis kinematics makes it possible to approach any point in the room in any orientation of the last robot link, for example the robot hand 216 with a workpiece gripper 220 , within the work area.
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.The vertical axis 201 is an axis of rotation about which the entire industrial robot 200 can be rotated relative to a foundation 130 . In succession, two articulated axes 202 , 203 are arranged, with which the so-called upper arm 212 and the lower arm 213 can be inclined. The so-called wrist 205 , which is another articulated joint, can be positioned above this in space. The orientation of the wrist 205 with respect to the forearm 213 can also be changed by an axis of rotation 204 .
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.The robot hand 216 with the machining or clamping tool attached to it, for example the workpiece gripper 220 , can be rotated via the rotary hand axis 206 . It is envisaged that the robot hand 216 allows the workpiece gripper 220 to rotate without restricting the angle of rotation. The endless rotation enables a uniform workpiece treatment with abrasives and / or lacquers in the working chamber 100 , since in contrast to finite angles of rotation there is no dead center to reverse the direction of rotation.
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.The workpiece gripper can be two or, especially for round ones Workpieces that have several clamping fingers and are electrical, be pneumatically or hydraulically operable, as is per se is known.
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.The wrist 205 and the robot hand 216 with the workpiece gripper 220 are in the work situation shown in FIG. 1 within a lead-through ring element 40 guided through the work chamber wall 110 and are rigidly coupled thereto. If the coupled imple menting ring element 40 acts as it were as an extension of Ro boterhand 216 and can rotated so far through this, moved and tipped as a flexible Trichterdichtungsele element 20, which surrounds the strain relief member 40 permits.
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.The lead-through ring element 40 can be designed, for example, in the form of a circular ring, an elliptical ring or a rectangular ring. The respective shape, and thus the cross section of the recess 120 and / or the funnel sealing element 20 , is chosen so that it allows the greatest possible freedom of movement in the plane of the working chamber wall 110 for the respective application. As far as the workpiece is only rotated about the robot hand axis 206 , the circular ring shape is a particularly suitable shape. If additional movements of the workpiece in the x and y directions in the plane of the working chamber wall 110 are required, extended cross-sectional shapes such as ellipses or rectangles are particularly suitable.
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. In addition, the bushing ring element 40 can be formed from a tube. The extension to a lead-through tube, as shown in FIGS . 3a to 3c, enables partial protection of the robot hand with the workpiece gripper 220 located thereon.
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.The bushing ring element 40 is enclosed by the funnel sealing element 20 and is connected to the working chamber wall 110 via this. The funnel seal element 20 can be bellows-like with additional material folds in order to allow greater freedom of movement for the inner bushing ring element 40 . However, it is preferably rolled out of flat blanks of a rubber material to form a funnel, which results in very simple production.
Es können ebenso Kreissegmente überlappend kombiniert sein. Bei Beschädigung des Trichterdichtungselements 20 braucht dann lediglich ein einzelnes Segment ausgetauscht zu werden.Circle segments can also be combined in an overlapping manner. If the funnel sealing element 20 is damaged, then only a single segment needs to be replaced.
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.For automatic diagnosis of damage, the funnel sealing element 20 can be designed as a hollow body which is pressurized with compressed gas. A pressure drop that can be attributed to damage can be determined by an internal pressure monitoring. As a result, a reaction of the operating personnel and / or an automatic control device is possible in order to immediately prevent the escape of media from inside the working chamber 100 .
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.The bushing ring element 40 has a substantially smaller outer circumference than the recess 120 made in the working chamber wall 110 . The ratio of the outer circumference of the lead-through ring element 40 to the inner circumference of the recess edge is preferably approximately 1: 2 to 1: 5 in order to give the robot the greatest possible freedom of movement. The gap is bridged and sealed by the funnel sealing element 20 , so that an escape of dirt from the interior of the working chamber 100 is prevented. The distance bridged by the funnel sealing element 20 can be the same all round. But it can also be provided to make the flexible funnel sealing element 20 wider in the direction of a main direction of movement than at other areas of the circumference.
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.The recess 120 and the holding and sealing devices arranged thereon can be introduced into each of the walls 110 of the working chamber 100 , that is to say both in side walls and in the roof or the floor of the chamber. The function of the coupling and sealing is guaranteed regardless of the position in the working chamber system according to the invention.
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.As particularly FIG. 2 shows the coupling elements 46 are arranged on a coupling flange 42 at one end of Durchführungsrin gelements 40th The bushing ring element 40 is held in a preferred embodiment by a holding device in an initial position in which the coupling and uncoupling of the robot hand 216 to the bushing ring element 40 can be automated. The holding device comprises at least two actuating elements 30 , for example pneumatic cylinders, which are arranged on the recess 120 opposite one another, with push-push rods 32 , at the ends of which centering elements 34 are provided. This can be tapered or other shapes.
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. Receiving elements 44 , in which the compatible centering elements 34 of the holding device engage, are attached to the lead-through ring element 40 . The centering elements 3 , as also shown in FIG. 3b, after the coupling of the robot hand 216 and the feed-through ring element 40 have been removed from the receiving elements 44 . So that the implementation ringele element 40 is movable and can be pushed, rotated or pivoted ver within the recess 120 .
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.In a light, in Fig. 2b embodiment of the bushing ring element 40 'and a correspondingly rigid design of the flexible funnel sealing element 20 ', the construction of the sealing device on the working chamber wall is self-supporting, so that the bushing ring element 40 'remains in an initial position without an additional holding device , In the embodiment shown in Fig. 2b, the recess, the funnel sealing element 20 'and the lead-through ring element 40 ' are also rectangular to facilitate lateral movements of the coupled robot hand 216 .
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. Fig. 3a shows the possible starting position of the implementation ring element 40 within the recess 120 in the working chamber wall 110 before coupling with the robot hand 216 . The robot hand 216 carries a workpiece gripper 220 . Both can be passed through the inside of the bushing ring element 40 . When the robot hand 216 and workpiece gripper 220 approach, the coupling receptacle meflansch 50 pushes with its recesses over the coupling elements 46 . The locking elements 54 are brought into engagement with the coupling elements 46 via actuating elements 52 .
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.The coupling elements 46 , as shown in FIG. 5 in particular, are preferably designed as bolts which have a cylinder area 46.1 and a front head area 46.3 , which are connected via a radial groove 46.2 . The transition from the head area 46.3 to the groove 46.2 is provided with a ramp 46.4 . The compatible locking elements 54 have two parallel spaced fork tines, between which the coupling element 46 can be inserted with its groove 46.2. The locking can also be provided in the manner of a bayonet lock. Fig. 6 shows a disc-shaped locking element 60 which has locking recesses 62 . These each consist of a bolt passage recess 62.1 and an adjoining bolt bolt recess 62.2 . The pin-shaped coupling member 46 is at An approximation of the robot arm and through ring member 40 to the next pushed through the Bolzendurchgangsausnehmung 62.1 to 46.2 the annular groove at the height of the locking element 60 is located. By rotating the locking element 60 , which can be caused, for example, by rotation of the robot axis which carries the locking element 60 , the bolt belt gel recess 62.2 is laterally screwed into the groove region 46.2 of the coupling element 46 . This creates a positive connection.
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.With the intervention of the coupling and locking elements mitein another seal between the robot hand 216 and bushing ring element 40 . For this purpose, the coupling flange 42 and / or the coupling receiving flange 50 or the locking element 60 is at least partially covered with a flexible sealing material 58 . It can also be provided to form a labyrinth seal in two parts, a first sealing ring being arranged on the robot and a second sealing ring engaging therein on the bushing ring element.
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.On the one hand, the run-on bevels on the locking and / or coupling elements ensure that a slight offset during coupling is compensated for and the elements slide into one another. On the other hand, this causes a relative movement of the guide ring element 40 and the robot hand 216 towards one another, through which both parts are pressed against the elastic seal 58 lying between them.
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.In the embodiment shown in FIG. 3a, the coupling receiving flange 50 is attached to the robot hand 216 and the coupling elements 46 are attached to the grommet element 40 .
Ebenso ist es möglich, Kupplungselemente 46 an der Roboter hand 216 und den Kupplungsaufnahmeflansch 50 an dem Durchfüh rungsringelement 40 anzuordnen.It is also possible to arrange coupling elements 46 on the robot hand 216 and the coupling receiving flange 50 on the guide ring element 40 .
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. Fig. 4 shows an embodiment with a feed-through ring element 40 "with a short length. This leads to a reduction in the moving masses on the robot 200. Otherwise there are no differences in the coupling and seal with respect to that shown in FIGS . 3a to 3c execution described form shown in FIG. 3a to 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.The coupling of the robot hand 216 to the implementation ring element 40 is explained with reference to FIGS . 3a to 3c:
In the initial state shown in FIG. 3a, the robot hand 216 is located inside the lead-through ring element 40 inserted into the working chamber wall 110 . The coupling receiving flange 50 on the robot hand 216 is already pushed over the coupling elements 46 . The implementation ring element 40 is held by means of the holding device with its centering elements 34 and the corresponding receiving elements 44 in a defined position.
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.Then the locking elements 54 are pushed onto the coupling elements 46 . Through the run-up slope 46.4 , the coupling receiving flange 50 with the sealing material 58 is pressed against the coupling flange of the bushing ring element 40 . At the same time, the fork-shaped receiving elements 54 engage in the respective groove of the coupling elements 46 , so that a positive connection between the robot hand 216 and the bushing ring element 40 is established.
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.The centering elements 34 are then withdrawn, so that the robot hand 216 with the lead-through ring element 40 can be moved within the funnel sealing element 20 . This state is shown in Fig. 3b.
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. Fig. 3c shows a possible pivoting movement of the robot hand 216th The workpiece gripper 220 consists essentially of egg NEM clamp-like, U-shaped bracket, which is seen at one end with a displaceable clamping element 226 and has a support element 222 at its other end. Workpieces can be clamped between the clamping element 226 and the support element 222 , which are inserted through the lead-through ring element 40 into the working chamber 100 and removed again.
Die Roboterhand 216 kann bei dem erfindungsgemäßen Arbeits
kammersystem unter Aufrechterhaltung der durch das Trichter
dichtungselement 20 bewirkten Abdichtung wie folgt bewegt
werden:
The robot hand 216 can be moved in the working chamber system according to the invention while maintaining the seal caused by the funnel sealing element 20 as follows:
- - zweidimensionale Verschiebung der Roboterhand 216 inner halb der Ausnehmung 120;- Two-dimensional displacement of the robot hand 216 within the recess 120 ;
- - translatorische Bewegung in die Arbeitskammer 100 hinein und aus dieser heraus; undtranslational movement into and out of the working chamber 100 ; and
- - Schwenken der Roboterhand 216 mit dem Durchführungsring element 40 aus einer Senkrechten zur Arbeitskammerwandung 110 heraus.- Swinging the robot hand 216 with the lead-through ring element 40 out of a perpendicular to the working chamber wall 110 .
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.The working chamber system according to the invention is particularly suitable for the radiant machining of workpieces, for example sandblasting or shot peening, since blasting agent escape from the working chamber 100 is prevented by the design of the seal according to the invention. The bushing ring element 40 protects the robot hand 216 against the direct impact of jet particles, in particular in its tubular, elongated configuration according to FIGS . 3a to 3c, in the case of a laterally acting jet. In the case of the screw clamp-like design of the workpiece gripper 220 , the illuminated surface exposed to wear is minimized.
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.The manufacture and release of the coupling and the simultaneous sealing of robot hand 216 and implementation ring element 40 can be effected very quickly via pneumatic cylinders and the like and can be carried out with the aid of programmable controls. This makes it possible, for example, to carry out a blasting treatment inline during engine production, i.e. to process the workpiece without delay before assembly, without having to set up buffer stores.
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.The shape of the working chamber system according to the invention manageable workpieces is almost arbitrary and only by clear width of the bushing ring element limited, so that came changeover times.
Claims (17)
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. 1. Working chamber system consisting of
a working chamber wall with at least one recess,
a robot hand reaching through the recess into the working chamber, and
a sealing device by means of which a sealing device of the recess with respect to the engaging robot can be made and operated remotely,
characterized in that the sealing device comprises:
a flexible funnel sealing element ( 20 ), through which an internal lead-through ring element ( 40 , 40 ', 40 ") is connected to the edge of the recess ( 120 ),
at least two coupling elements ( 46 ) which are fastened to the bushing ring element ( 40 , 40 ', 40 "), and
at least one locking element ( 54 , 60 ) which is connected to the robot hand ( 216 ) and which engages with the coupling elements ( 46 ) by means of actuating elements for coupling the robot hand ( 216 ) to the lead-through ring element ( 40 , 40 ', 40 ") ) is to be brought.
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.2. Working chamber system consisting of
a working chamber wall with at least one recess,
a robot hand reaching through the recess into the working chamber, and
a sealing device by means of which a sealing device of the recess with respect to the engaging robot can be produced and released remotely,
characterized in that the sealing device comprises:
a flexible funnel sealing element ( 20 ), through which an internal lead-through ring element ( 40 , 40 ', 40 ") is connected to the edge of the recess ( 120 ),
at least two coupling elements ( 46 ) attached to the robot hand ( 216 ), and
at least one locking element ( 54 , 60 ) which is connected to the lead-through ring element ( 40 , 40 ', 40 ") and which by means of adjusting elements ( 52 ) for coupling the robot hand ( 216 ) to the lead-through ring element ( 40 , 40 ', 40 ") into engagement with the coupling elements ( 46 ).
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.12. Working chamber system according to claim 11, characterized in that the holding device consists of:
at least two actuating elements ( 30 ), which are arranged opposite one another at the recess, with pushable push rods ( 32 );
Centering elements ( 34 ) which are arranged on the push rods ( 32 ) of the actuating elements ( 30 ), and
Receiving elements ( 44 ), which are arranged on the lead-through ring element ( 40 , 40 ', 40 "), for receiving the centering elements ( 34 ) in the starting position.
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