DE202005017588U1

DE202005017588U1 - Robot for implementation of handling operations in a clean room, of e.g. pharmaceutical plant, comprises sealing elements which completely seal the interior of the robot arm from the atmosphere of the clean room

Info

Publication number: DE202005017588U1
Application number: DE200520017588
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-11-10
Filing date: 2005-11-10
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2015-11-11

Abstract

The robot with an arm (12, 14, 16, 18, 20) for implementation of handling operations in a clean room comprises sealing elements which completely seal the interior of the arm from the atmosphere of the clean room.

Description

Stand der TechnikState of technology

Die Erfindung geht aus von einem Roboter für die Ausführung von Handhabungsvorgängen in einem Reinraum nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.The This invention is based on a robot for the execution of handling operations in one Clean room according to the preamble of the independent claim.

Aus der DE 10330700 A1 ist bereits eine Maschine zum Füllen und Verschließen von Verpackungen bekannt, die mehrere Bearbeitungsstationen umfasst. Die Bearbeitungsstationen weisen jeweils einen Roboter auf, wobei die Roboter jeder Bearbeitungsstation eine baugleiche Robotermechanik besitzen. Auch in der Chipherstellung sind Reinraum-Roboter bekannt. Hier wird die Reinraum-Tauglichkeit unter anderem durch die Erzeugung eines Unterdrucks erreicht. Die Partikel werden durch einen Roboterarm hindurch abgesaugt. Werden im Reinraum jedoch mittels aggressiver chemischer Substanzen, wie beispielsweise Wasserstoffperoxyd, sterile Verhältnisse erzeugt, so eignet sich dieses Konzept wegen der Absaugung nicht, da der Roboterarm durch diese chemischen Substanzen Schaden nehmen könnte.From the DE 10330700 A1 There is already known a machine for filling and closing packages, which comprises several processing stations. The processing stations each have a robot, wherein the robot each processing station have a robot of the same design. Cleanroom robots are also known in chip production. Here, the clean room suitability is achieved, inter alia, by generating a negative pressure. The particles are sucked through a robot arm. However, if sterile conditions are generated in the clean room by means of aggressive chemical substances, such as hydrogen peroxide, this concept is not suitable because of the extraction because the robot arm could be damaged by these chemical substances.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Roboter anzugeben, der in einem Reinraum Handhabungsvorgänge, insbesondere in Verbindung mit Pharmazeutika vornehmen kann, bei denen hohe Anforderungen hinsichtlich Sterilität zu stellen sind. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst.It It is therefore an object of the present invention to provide a robot, the in a clean room handling operations, in particular in connection with pharmaceuticals where high demands regarding sterility are to be made. This object is achieved by the features of the independent claim solved.

Offenbarung der Erfindungepiphany the invention

Der erfindungsgemäße Roboter für die Ausführung von Handhabungsvorgängen in einem Reinraum mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs weist dem gegenüber den Vorteil auf, dass eine Abdichtung zu allen Seiten hin erreicht werden kann. Dadurch kann dieser Roboter auch in Reinräumen (Isolatoren) eingesetzt werden. Der Roboter lässt sich auch mit aggressiven Lösungsmitteln abwaschen und ist beispielsweise H₂O₂-beständig.The robot according to the invention for carrying out handling operations in a clean room with the features of the independent claim has the advantage that a seal can be achieved on all sides. As a result, this robot can also be used in clean rooms (insulators). The robot can also be washed off with aggressive solvents and is, for example, H ₂ O ₂ -resistant.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Antriebsmittel außerhalb des Reinraums angeordnet sind. Dadurch können entsprechende Wartungs- oder Anpassungsarbeiten, die häufiger anfallen, außerhalb des Reinraums vorgenommen werden. Die Sterilität des Reinraums wird durch solche Wartungsarbeiten nicht beeinträchtigt.In an appropriate training it is provided that the drive means arranged outside the clean room are. Thereby can appropriate maintenance or adaptation work that is more frequent, outside of the clean room. The sterility of the clean room is through such maintenance is not affected.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist zwischen Antriebsmittel und Roboterarm zumindest eine Grundplatte vorgesehen. Mittels dieser Grundplatte kann eine an einem Arbeitstisch angeordnete Öffnung dichtend abgedeckt werden, wobei die Oberfläche des Tisches Teil des Reinraums ist. Diese Grundplatte erleichtert einerseits die Montage des Roboters. Andererseits stellt das darin vorgesehene Dichtungsmittel sicher, dass der Reinraum gegenüber den Antriebsmitteln zuverlässig komplett abgedichtet wird. Hierdurch erleichtert sich der Aufbau der gesamten Verpackungslinie mit insbesondere mehreren Robotern für die Ausführung von Handhabungsvorgängen in einem Reinraum.In an appropriate training is at least one base plate between the drive means and robot arm intended. By means of this base plate can be attached to a work table arranged opening be covered sealing, with the surface of the table part of the clean room is. On the one hand, this base plate facilitates the assembly of the robot. On the other hand, the sealant provided therein ensures that the clean room is opposite the Drive means reliable completely sealed. This facilitates the construction the entire packaging line with in particular several robots for the execution of handling operations in a clean room.

Weitere zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.Further appropriate training arise from other dependent Claims and from the description.

Zeichnungendrawings

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben.following The invention is based on a preferred embodiment in connection described with the drawing.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine perspektivische Darstellung des Roboters, 1 a perspective view of the robot,

2 einen Schnitt durch den im Reinraum befindlichen Teil des Roboters, 2 a section through the located in the clean room part of the robot,

3 einen Schnitt durch den Unterarm des Roboters, sowie 3 a cut through the forearm of the robot, as well

4 einen Schnitt durch den Reinraum mit Roboter. 4 a section through the clean room with robot.

Ein Roboter 10 besteht aus einem Roboterarm, welcher sich aus Handgelenk 12, Unterarm 14, Oberarm 16, Schultergelenk 18 und Stehlager 20 zusammensetzt. Die verschiedenen Komponenten des Roboterarms werden durch Servomotoren 26 und dazwischen geschaltetem Getriebe 24 angetrieben. Zwischen Roboterarm und Antriebsmitteln, bestehend aus Servomotoren 26 und Getriebe 24, ist eine Grundplatte 22 angeordnet. Nicht näher bezeichnete Wellen werden von den Servomotoren 26 in bekannter Weise angetrieben. Wesentlich für die Erfindung ist jedoch, wie und wo zusätzliche Dichtungsmittel angeordnet sind zur Abdichtung des Inneren des Roboterarms gegenüber einem Reinraum 64. So wird einerseits ein den Oberarm 16 umgebendes Gehäuse 35 durch eine Gehäuseabdichtung 36 abgedichtet, die in Form eines O-Rings in einer im Gehäuse 35 angeordneten Nut eingelegt ist. Die Welle ist mit einer Abdichtung 30 und einer Kabelverschraubung 32 für mögliche Medienleitungen versehen. Zur Abdichtung der Drehbewegung der Welle ist ein erster Wellendichtring 34 vorgesehen. Die Welle ist durch ein erstes Lager 33 gelagert. Oberhalb des ersten Lagers 31 befindet sich der erste Wellendichtring 34. Zur Abdichtung des Stehlagers 20 mit Blick auf Drehbewegungen ist ein zweiter Wellendichtring 38 vorgesehen. Die Abdichtung der Hubbewegung erfolgt mittels eines Abstreifrings 42. Das feststehende, zylinderförmige Teil des Stehlagers 20 ist fest mit der Grundplatte 22 verbunden und durch eine erste Grundplattendichtung 44 gegenüber dieser abgedichtet. Dieses zylinderförmige Teil wird von einem weiteren zylinderförmigen Teil mit größerem Innendurchmesser umschlossen, das durch einen der Servomotoren 26 verschoben werden kann. Zur Abdichtung zwischen einer nicht gezeigten Gestellplatte bzw. eines Tischs 62 und der Grundplatte 22 ist an deren Unterseite eine umlaufende Nut vorgesehen, in welche eine zweite Grundplattendichtung 46 in Form eines O-Rings eingelegt wird.A robot 10 consists of a robotic arm, which is made of wrist 12 , Forearm 14 , Upper arm 16 , Shoulder joint 18 and pillow block 20 composed. The various components of the robotic arm are servomotors 26 and intervening transmission 24 driven. Between robot arm and drive means, consisting of servomotors 26 and gear 24 , is a base plate 22 arranged. Unspecified waves are from the servomotors 26 driven in a known manner. Essential for the invention, however, is how and where additional sealing means are arranged to seal the interior of the robot arm with respect to a clean room 64 , So on the one hand is the upper arm 16 surrounding housing 35 through a housing seal 36 sealed in the form of an O-ring in a housing 35 arranged groove is inserted. The shaft is sealed 30 and a cable gland 32 provided for possible media lines. To seal the rotational movement of the shaft is a first shaft seal 34 intended. The shaft is through a first bearing 33 stored. Above the first camp 31 is the first shaft seal 34 , For sealing the pedestal bearing 20 with regard to rotational movements is a second shaft seal 38 provided see. The sealing of the lifting movement takes place by means of a scraper ring 42 , The fixed, cylindrical part of the pillow block bearing 20 is fixed to the base plate 22 connected and through a first base plate seal 44 sealed against this. This cylindrical part is surrounded by a further cylindrical part with a larger inner diameter, by one of the servomotors 26 can be moved. For sealing between a frame plate or a table, not shown 62 and the base plate 22 At the bottom of a circumferential groove is provided, in which a second base plate seal 46 is inserted in the form of an O-ring.

Zur besseren Darstellung der Lagerabdichtungen im Rotorarm ist in 3 ein Schnitt durch den Unterarm 14 gezeigt. Die von den Antriebsmitteln 24, 26 bewegte Welle wird durch ein von einem Gehäuse 56a umgebenen Lager 52a gelagert. Zur Abdichtung des Rotorarms wird nun der Lagerdeckel zusätzlich mit einer Lagerdeckeldichtung 54a abgedichtet, die in Form eines O-Rings axial versetzt zu dem Lager 52a angeordnet ist. Um den Unterarm 14 gegenüber der Welle zu bewegen, ist ein weiteres Lager 52b vorgesehen, welches im Unterarm 14 angeordnet ist und von einem Gehäuse 56b umschlossen wird. Wiederum zur zusätzlichen Abdichtung des Lagerdeckels des Lagers 52b eine Lagerdeckeldichtung 54b vorgesehen. Die Gelenke werden abgedichtet durch eine Lippendichtung 60a, die zwischen den beiden Lagern 52a und 52b angeordnet ist. Unterarm 14 und Handgelenk 12 sind durch ein Gelenk verbunden, welches durch eine Lippendichtung 60c abgedichtet ist. Das entsprechende Lager 52c wird von einem Gehäuse 56c umschlossen, welches durch eine als O-Ring ausgeführte Gehäuseabdichtung 58c vor Umwelteinflüssen geschützt ist. In 4 ist die Befestigung des Roboters auf einem Tisch 62 dargestellt. Der Roboterarm, bestehend aus Handgelenk 12, Unterarm 14, Oberarm 16, Schultergelenk 18 und Stehlager 20, ist innerhalb des Reinraums 64 angeordnet. Eine entsprechende Öffnung des Tisches 62 wird von der Grundplatte 22 überdeckt. An der Unterseite der Grundplatte 22 im Überdeckungsbereich mit dem Tisch 62 befindet sich die Grundplattendichtung 46, die wiederum als O-Ring-Dichtung ausgeführt ist. Unterhalb des Tisches 62 sind die Antriebsmittel, bestehend aus Getriebe 24 und Servomotoren 26, angeordnet. Sie befinden sich somit nicht im Reinraum 64.For better representation of the bearing seals in the rotor arm is in 3 a cut through the forearm 14 shown. That of the drive means 24 . 26 moving shaft is through one of a housing 56a surrounded camp 52a stored. To seal the rotor arm is now the bearing cap additionally with a bearing cover gasket 54a sealed, in the form of an O-ring axially offset from the bearing 52a is arranged. To the forearm 14 moving towards the shaft is another camp 52b provided, which in the forearm 14 is arranged and from a housing 56b is enclosed. Again for additional sealing of the bearing cap of the bearing 52b a bearing cover gasket 54b intended. The joints are sealed by a lip seal 60a between the two camps 52a and 52b is arranged. forearm 14 and wrist 12 are connected by a joint, which by a lip seal 60c is sealed. The corresponding warehouse 52c is from a housing 56c enclosed by an O-ring housing seal 58c is protected against environmental influences. In 4 is the attachment of the robot on a table 62 shown. The robotic arm, consisting of wrist 12 , Forearm 14 , Upper arm 16 , Shoulder joint 18 and pillow block 20 , is inside the clean room 64 arranged. A corresponding opening of the table 62 gets off the base plate 22 covered. At the bottom of the base plate 22 in the covering area with the table 62 is the base plate seal 46 , which in turn is designed as an O-ring seal. Below the table 62 are the drive means consisting of gear 24 and servomotors 26 arranged. You are thus not in the clean room 64 ,

Der beschriebene Roboter 10 eignet sich insbesondere für Handhabungsvorgänge bei der Verpackung von Medikamenten. Dort bestehen große Anforderungen hinsichtlich Sterilität, sodass entsprechende Abfüllvorgänge von flüssigen Pharmazeutika in einem Reinraum 64 bzw. Isolator vorgenommen werden. Zur Reinigung des Reinraums 64 bei solchen Anwendungen werden insbesondere aggressive Lösungsmittel wie beispielsweise Wasserstoffperoxyd (H₂O₂) verwendet, die den Roboter 10 wegen der vorgenommenen Abdichtungsmaßnahmen nicht angreifen. Zusätzlich ist der Roboter 10 aus Edelstahl ausgeführt, um die Reinigbarkeit und H₂O₂-Beständigkeit zu verbessern. Die die Bewegung des Roboterarms ermöglichenden Lager 33, 40, 52 besitzen zwar bereits einen Lagerdeckel, der für konventionelle Anwendungen als Abdichtmaßnahme ausreichen würde. Für die hohen Anforderungen in einem Reinraum 64 insbesondere für pharmazeutische Anwendungen jedoch werden weitere Abdichtungen vorgenommen, um die Dichtigkeit des Roboterarms zu erhöhen. So werden die Lagerdeckel der Lager 52 zusätzlich mit einer Lagerdeckeldichtung 54a, 54b, 54c abgedichtet, welche als O-Ring ausgeführt sind. Die Lager 52 umgebenden Gehäuse 56 werden ebenfalls mit Gehäusedichtungen 58a, 58b, zusätzlich abgedichtet, wiederum als O-Ring-Dichtungen ausgeführt. Zur Abdichtung der Gelenke sind Lippendichtungen 60 vorgesehen. Diese Dichtungen 34, 36 , 38, 42, 44, 46, 54, 58, 60 bestehen aus Wasserstoffperoxyd-beständigem Material, beispielsweise spezielle Elastomere, wie EPDM (Ethylen-Propylen-Kautschuk) oder PTFE (Polytetrafluorethylen). Zur Abdichtung der Drehbewegung der Welle ist der erste Wellendichtring 34 am oberen Ende sowie der zweite Wellendichtring 38 im unteren Bereich angeordnet. Die translatorischen Bewegungen in axialer Richtung der Welle werden durch einen Abstreifring 42 abgedichtet. Die Grundplatte 22 ist einerseits gegenüber dem Roboterarm durch eine erste Grundplattendichtung 44 abgedichtet, die Abdichtung gegenüber dem Tisch 62 gewährleistet die zweite Grundplattendichtung 46.The described robot 10 is particularly suitable for handling operations in the packaging of medicines. There are great requirements in terms of sterility, so that appropriate filling of liquid pharmaceuticals in a clean room 64 or insulator are made. For cleaning the clean room 64 In such applications, in particular aggressive solvents such as hydrogen peroxide (H ₂ O ₂ ) are used, which are the robot 10 do not attack because of the sealing measures. In addition, the robot 10 Made of stainless steel to improve the cleanability and H ₂ O ₂ resistance. The bearings enabling the movement of the robot arm 33 . 40 . 52 Although already have a bearing cap, which would be sufficient for conventional applications as a sealing measure. For the high demands in a clean room 64 However, in particular for pharmaceutical applications, further seals are made to increase the tightness of the robot arm. This is how the bearing caps of the bearings become 52 additionally with a bearing cover gasket 54a . 54b . 54c sealed, which are designed as an O-ring. Camps 52 surrounding housing 56 are also with housing seals 58a . 58b , additionally sealed, again designed as O-ring seals. To seal the joints are lip seals 60 intended. These seals 34 . 36 . 38 . 42 . 44 . 46 . 54 . 58 . 60 consist of hydrogen peroxide-resistant material, for example, special elastomers such as EPDM (ethylene-propylene rubber) or PTFE (polytetrafluoroethylene). To seal the rotational movement of the shaft is the first shaft seal 34 at the upper end and the second shaft seal 38 arranged in the lower area. The translational movements in the axial direction of the shaft are caused by a scraper ring 42 sealed. The base plate 22 is on the one hand opposite the robot arm by a first base plate seal 44 sealed, the seal against the table 62 ensures the second base plate seal 46 ,

Bei der beschriebenen Anordnung befinden sich Servomotoren 26 und Getriebe 24 außerhalb des Reinraums 64. Zur Montage des Roboters 10 ist eine Öffnung in dem Tisch 62 vorzusehen, dessen Oberfläche Teil des Reinraums 64 ist. Der Roboter 10 wird nun so montiert, dass die die Öffnung des Tisches 62 überdeckende Grundplatte 22 mit dem Tisch 62 verbunden wird. Dann ragt der Roboterarm in den Reinraum 64, während die Antriebsmittel 24, 26 außerhalb des Reinraums 64, nämlich unter dem Tisch 62 angeordnet sind. Somit können diese auch außerhalb des Reinraums 64 bzw. Isolators ausgetauscht werden. Im Reinraum 64 selbst sind keine Elektrokomponenten angeordnet. Der Roboter 10 zeichnet sich durch eine geringe Erzeugung von Luftverwirbelungen aus, da Schläuche und Kabel insbesondere im Innenraum des Roboterarms geführt werden. Zudem lässt sich eine kleine und kompakte Bauweise erreichen. Dadurch gibt es wenig Schmutzecken. Dank der Ausführung des Roboters 10 in Edelstahl ist der rostfrei und mit aggressiven Lösungsmitteln wie Wasserstoffperoxyd abwaschbar.In the described arrangement are servomotors 26 and gear 24 outside the clean room 64 , For mounting the robot 10 is an opening in the table 62 whose surface is part of the clean room 64 is. The robot 10 is now mounted so that the opening of the table 62 overlapping base plate 22 with the table 62 is connected. Then the robotic arm protrudes into the clean room 64 while the drive means 24 . 26 outside the clean room 64 under the table 62 are arranged. Thus, these can also outside the clean room 64 or insulator to be replaced. In the clean room 64 even no electrical components are arranged. The robot 10 is characterized by a low generation of air turbulence, since hoses and cables are guided in particular in the interior of the robot arm. In addition, a small and compact design can be achieved. As a result, there are little dirt corners. Thanks to the execution of the robot 10 in stainless steel, it is rust-proof and washable with aggressive solvents such as hydrogen peroxide.

Der Roboter kann zu unterschiedlichsten Aufgaben eingesetzt werden. Insbesondere für Abfüll- oder Verpackungsanwendungen in der Pharmaindustrie dient er beispielsweise zum Umsetzen von Fertigspritzen in einen Durchtransport einer Füllmaschine. Auch könnte der Roboter 10 im Rahmen einer In-Prozess-Kontrolle mit Pharmazeutika befüllte Verpackungsmittel, wie beispielsweise Spritzen, Zylinderampullen, Vials oder ähnliches überprüfen. Die entsprechend zu befüllenden Behältnisse können durch den Roboter 10 gewendet oder an eine geeignete Position im Reinraum 64 gebracht werden. Auch könnte der Roboter 10 für die Bewegung von Füllnadeln verwendet werden. Die Verwendung ist jedoch hierauf nicht eingeschränkt, es sind prinzipiell sämtliche durch Roboter vorzunehmenden Handhabungsvorgänge möglich.The robot can be used for a wide variety of tasks. In particular for Ab filling or packaging applications in the pharmaceutical industry, he serves, for example, for converting pre-filled syringes into a transport through a filling machine. Also, the robot could 10 Check packaging materials filled with pharmaceuticals, such as syringes, cylindrical vials, vials, or the like, as part of in-process control. The corresponding containers to be filled by the robot 10 turned or to a suitable position in the clean room 64 to be brought. Also, the robot could 10 be used for the movement of filling needles. However, the use is not limited thereto, it is possible in principle to be carried out by robots handling operations.

Claims

Robot ( 10 ) for the execution of handling operations in a clean room ( 64 ), with drive means ( 24 . 26 ), with at least one of the drive means ( 24 . 26 ) to be moved robot arm ( 12 . 14 . 16 . 18 . 20 ) located in the clean room ( 64 ), characterized by sealants ( 30 . 34 . 36 . 38 . 42 . 44 . 46 . 54 . 58 . 60 ), the interior of the robot arm ( 12 . 14 . 16 . 18 . 20 ) compared to the clean room ( 64 ) completely seal.

Robot according to claim 1, characterized in that the drive means ( 24 . 26 ) outside the clean room ( 64 ) are arranged.

Robot according to one of the preceding claims, characterized in that the robot arm ( 12 . 14 . 16 . 18 . 20 ) at least partially of at least one housing ( 35 . 56 ), wherein at least one sealant ( 36 . 58 ) the housing ( 35 . 56 ) seals.

Robot according to one of the preceding claims, characterized in that between drive means ( 24 . 26 ) and robot arm ( 12 . 14 . 16 . 18 . 20 ) at least one base plate ( 22 ) is provided for mounting the robot ( 10 ) on a table ( 62 ).

Robot according to one of the preceding claims, characterized in that at least one sealing means ( 58 . 60 ) for sealing the base plate ( 22 ) opposite the table ( 62 ) and / or the robot arm ( 12 . 14 . 16 . 18 . 20 ) serves.

Robot according to one of the preceding claims, characterized in that at least one bearing ( 52 ) is provided, which is provided with a bearing cap, wherein additionally a Lagerdeckeldichtung ( 54 ) as a sealant the bearing ( 52 ) seals.

Robot according to one of the preceding claims, characterized in that as a sealing means a scraper ring ( 42 ) is provided for sealing the robot arm ( 12 . 14 . 16 . 18 . 20 ) in translatory movements.

Robot according to one of the preceding claims, characterized in that as sealing means at least one joint seal ( 60 ) is provided, which is preferably designed as a lip seal.

Robot according to one of the preceding claims, characterized in that as sealing means at least one shaft sealing ring ( 34 . 38 ) is provided for sealing a by the drive means ( 24 . 26 ) moving shaft.

Robot according to one of the preceding claims, characterized in that the surface of the robot arm ( 12 . 14 . 16 . 18 . 20 ) consists at least partially of stainless steel.

Robot according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing means ( 30 . 32 . 34 . 36 . 42 . 44 . 46 . 54 . 58 . 60 ) consists of an elastomer, preferably of EPDM (ethylene-propylene rubber) and / or PTFE (polytetrafluoroethylene).