EP4669493A1 - ROBOTERSYSTEM ZUM AUTOMATISCHEN ÖFFNEN UND SCHLIEßEN EINES BEHÄLTERS - Google Patents

ROBOTERSYSTEM ZUM AUTOMATISCHEN ÖFFNEN UND SCHLIEßEN EINES BEHÄLTERS

Info

Publication number
EP4669493A1
EP4669493A1 EP24702321.1A EP24702321A EP4669493A1 EP 4669493 A1 EP4669493 A1 EP 4669493A1 EP 24702321 A EP24702321 A EP 24702321A EP 4669493 A1 EP4669493 A1 EP 4669493A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
container
gripper
robot
automatically
robot arm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24702321.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Adil AKBAS
Erich BLOCK
Friedrich STERZ
Pirk MATHYS
Pascal Caprano
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KUKA Deutschland GmbH
Original Assignee
KUKA Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KUKA Deutschland GmbH filed Critical KUKA Deutschland GmbH
Publication of EP4669493A1 publication Critical patent/EP4669493A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Program-controlled manipulators
    • B25J9/0096—Program-controlled manipulators co-operating with a working support, e.g. work-table
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/085—Force or torque sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0095—Gripping heads and other end effectors with an external support, i.e. a support which does not belong to the manipulator or the object to be gripped, e.g. for maintaining the gripping head in an accurate position, guiding it or preventing vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/02—Gripping heads and other end effectors servo-actuated
    • B25J15/0253—Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising parallel grippers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Program-controlled manipulators
    • B25J9/16—Program controls
    • B25J9/1628—Program controls characterised by the control loop
    • B25J9/1633—Program controls characterised by the control loop compliant, force, torque control, e.g. combined with position control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Program-controlled manipulators
    • B25J9/16—Program controls
    • B25J9/1679—Program controls characterised by the tasks executed
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39319—Force control, force as reference, active compliance
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40599—Force, torque sensor integrated in joint

Definitions

  • the invention relates to a robot system for automatically opening and closing a container with at least one container lower part, a container upper part adjustably mounted on the container lower part between a closed position and an open position, and at least one locking tab adjustable between a locking position and an unlocking position, which is designed to lock the container upper part to the container lower part in its closed position when it is in the locking position and to release the container upper part for opening when it is in the unlocking position.
  • WO 2018 192 799 A1 describes a robot gripper for handling objects, in particular containers, each having at least one holding foot by means of a robot, comprising a gripper base body which has a connecting flange which is designed to fasten the robot gripper to a tool flange of a robot arm, further comprising a counterholder connected to the gripper base body which has a cutout which is adapted in its shape and size to the holding foot of the object in order to be able to receive it in a form-fitting manner, and an actuator arranged on the gripper base body, preferably adjustably mounted, which is designed to press against the holding foot of the object in a clamping position in order to fix it against the counterholder and to release the holding foot in a release position, such that the counterholder is adjustable relative to the holding foot in order to hold the holding foot of the object.
  • US 5 123 681 A describes a hand and robot operated lock for a two-part silicon wafer storage container with a lock attachment portion on one part and a support portion on the other part for use with the lock, comprising a horizontally extending, rigid upper tab portion having a first end portion with a locking portion suitable for releasable attachment to the support portion, the horizontally extending, rigid upper tab portion further having a second end portion with an elongated connecting pin, a resiliently flexible, curved arc portion with a horizontally extending, rigid lower tab portion, the curved arc portion comprising an upper end portion with pivot pin portions, the pivot pin portions comprising pivot pins adapted for pivotal connection to the closure attachment portion on the storage container, and a elongated, upright, resiliently flexible body portion integral with the horizontally extending upper tab portion and extending between the latter and the curved arch portion.
  • the object of the invention is to create a robot system with which a container designed exclusively for manual handling can nevertheless be handled automatically by means of a robot arm with a gripper attached to its tool flange.
  • a robot system for automatically opening and closing a container with at least one container base, a container top mounted on the container base so that it can be adjusted between a closed position and an open position, and at least one locking tab which can be adjusted between a locking position and an unlocking position and which is designed to lock the container top in its closed position to the container base when it is in the locking position and to release the container top for opening when it is in the unlocking position, comprising:
  • a gripper which is attached to a tool flange of the robot arm, so that the gripper can be moved automatically along a programmed movement path by the robot controller, on which the programmed movement path is stored in a robot program, setting the respective intended joint configuration on the robot arm and which has a first gripping tool for automatically moving the container upper part between its closed position and its open position, and
  • the robot system is part of an automated workstation or the robot system can form the automated workstation.
  • the robot system comprises at least one robot arm, a robot controller for automatic, program-controlled or manually controlled operation of the robot arm, and at least one gripper, which is attached in particular to a tool flange of the robot arm.
  • the robot arm can be designed, for example, as an articulated arm robot.
  • the robot arm can therefore have a kinematic chain of several links and joints, which in particular comprises links and joints configured alternately in a linear chain.
  • the articulated arm robot can be designed, for example, as a 6-axis robot or a redundant 7-axis robot.
  • Both the robot arm and the associated robot controller can be designed and set up to be able to operate the robot arm in a force/torque-controlled manner, in particular in a compliance control.
  • at least one force sensor and/or at least one moment sensor can be assigned to each joint of the robot arm.
  • the force sensors and/or moment sensors of the several joints of the robot arm provide the robot controller with signals which Contain information about the forces and/or moments occurring at the respective joint in question.
  • the robot arm can also have a multi-axis force sensor and/or multi-axis moment sensor that is mounted on a tool flange of the robot arm.
  • the container can generally be any container which has at least a container bottom part and a container top part and at least one locking tab.
  • the container can be a transport container for a magazine that is designed to store and transport a group of wafers.
  • the container can therefore be a wafer transport container.
  • Such containers have a container base, a container top that is adjustably mounted on the container base between a closed position and an open position, and at least one locking tab, usually two locking tabs.
  • Wafer transport containers have been widely used in practice for a long time. Originally they were intended exclusively for manual transport, i.e. these wafer transport containers are designed in such a way that the locking tabs can be operated with the fingers of a person's hand, i.e. locked and unlocked. The upper part of the container is also designed in such a way that it can be opened and closed with the hands of a person. These wafer transport containers are largely standardized and are used in many existing wafer
  • Automation technology is also increasingly finding its way into wafer production facilities, and the task is increasingly being faced with not only automating the actual "wafer handling" of individual wafers in clean rooms, but also the transport of wafer transport containers, in particular wafer transport containers that are loaded with wafers to be transported.
  • Wafers are usually transported from one workstation to another within the wafer production facility, preferably in groups, i.e. several individual wafers stored together in a magazine.
  • the wafer transport container is intended to protect the wafers from damage and contamination during transport.
  • the robot system according to the invention solves the problem by creating a robot system with which the usual containers designed only for manual handling can also be used at a workplace automated by means of a robot arm.
  • the at least one locking tab be automatically locked and unlocked, but also the container upper part can be automatically moved from its closed position to its open position and/or from its open position to its closed position by the robot arm.
  • the container to be handled automatically by the robot system has at least one locking tab that can be adjusted between a locking position and an unlocking position.
  • the locking tab is designed to lock the upper part of the container in its closed position to the lower part of the container when it is in the locking position. This reliably prevents the upper part of the container from opening unintentionally or undesirably.
  • the locking tab releases the upper part of the container for opening when it is in the unlocking position.
  • the upper part of the container can be opened automatically using the robot arm.
  • the upper part of the container can then be closed automatically again at a later point in time using the robot arm.
  • the container can have a single locking tab.
  • the container can also have several locking tabs, for example two locking tabs, as is usual.
  • Each locking tab can, for example, be hinged to the lower part of the container so that the locking tab can be pivoted back and forth between its locking position and its unlocking position.
  • a locking hook of the respective locking tab can be located behind a locking projection on the
  • the locking tab may have an actuating section which designed to be operated with the fingers of a person's hand.
  • the robot arm has several links and several joints, whereby the joints connect the links in an adjustable manner.
  • Each joint has an automatically controllable drive that is designed to move the associated joint.
  • the links of the robot arm can be set to a desired joint configuration.
  • the joint configuration of the robot arm is defined by the set of joint angle position values of all joints of the robot arm. This joint configuration of the robot arm can also be referred to as the pose of the robot arm.
  • the robot controller is designed to control the drives automatically in order to set the robot arm in a specific joint configuration.
  • a robot program can be stored in the robot controller, which contains positions for the position and location of a working point of the robot arm, i.e. a tool reference point (TCP, "tool center point") and/or associated travel commands. If the robot program is executed, the robot arm moves accordingly and guides the gripper along a desired path.
  • TCP tool reference point
  • the gripper is attached to a tool flange of the robot arm so that the gripper can be moved automatically along a programmed movement path by the robot controller, on which the programmed movement path is stored in a robot program, on the robot arm the respective intended joint configuration or of several predetermined joint configurations the one Adjusts one joint configuration after another, in a continuous motion or point-to-point.
  • the gripper has at least a first gripping tool which is designed to automatically move the container upper part between its closed position and its open position.
  • the gripper is designed to grip the container upper part without the container upper part having separate, special gripping sections which are specially designed to be grasped by an automated gripper.
  • the gripper can therefore preferably be designed as a clamping gripper.
  • the robot system also includes a second gripping tool for automatically moving the locking tab between its locking position and its unlocking position.
  • the second gripping tool can be provided on the gripper like the first gripping tool.
  • the second gripping tool can also be installed separately from the gripper within the robot system, i.e. within a workstation that includes the robot system.
  • the second gripping tool can in particular be arranged in a stationary manner, wherein automatic handling of the at least one locking tab can be carried out by a movement carried out by the robot arm, in that the gripper of the robot arm grips the container and brings it to the stationary second gripping tool so that the second gripping tool can interact with the at least one locking tab and the at least one locking tab is released by an automatic movement of the container in order to unlock the upper part of the container. Locking can also take place in an analogous manner in this way.
  • the feature that the robot control is designed accordingly means that the robot control is constructed in this specific way.
  • the feature that the robot control is set up accordingly means that the robot control is programmed in this specific way using a program or software.
  • the robot controller can accordingly be designed and configured to detect the forces and/or moments occurring in the respective joints during an automatic movement of the robot arm and the gripper attached to the tool flange of the robot arm and, on the basis of the detected forces and/or moments, to control the drives of the joints of the robot arm in such a way that the lower part of the container maintains its rest position during gripping and moving of the upper part of the container by means of the first gripper tool from its closed position to its open position.
  • the special feature here is that the individual robot arm simulates a one-arm operation of the container. Therefore, a second arm is missing, so to speak, which could hold the lower part of the container in place if necessary.
  • the robot control must therefore control the robot arm with appropriate sensitivity so that the upper part of the container can be opened automatically without the lower part of the container moving along.
  • a movement of the lower part of the container that should be avoided can be recognized by the fact that more than the expected force and/or more than the expected moment would have to be applied to carry out the opening movement for the upper part of the container than would be necessary for a movement of the upper part of the container alone.
  • the process forces that actually occur can be recorded using sensors in the robot system.
  • the sensors can be formed in particular by the joint sensors that are already present on the joints of a force/torque-controlled robot arm.
  • the robot arm can therefore be controlled by the robot controller in a force/torque-controlled operation, in particular in a compliance control.
  • the robot controller can also be designed and configured to control the drives of the joints of the robot arm to move the upper part of the container from its closed position to its open position on the basis of the detected forces and/or moments only if, due to the detected forces and/or moments, the process force required to move the upper part of the container is smaller than a multiple of a weight force of the upper part of the container determined by the mass of the upper part of the container.
  • a process force when opening the top of the container, a process force must be applied that is at least large enough to compensate for the weight of the top of the container and, for example, to overcome the friction and other work losses that occur.
  • these additional forces are less than twice the weight of the top of the container.
  • process forces that are 1.5 times, 1.7 times or 1.9 times the weight of the top of the container may be permissible.
  • the container lower part weighs at least as much as the container upper part, or even has a greater weight than the container upper part.
  • the first gripper tool can be designed as a two-jaw gripper having two gripper jaws that can be automatically adjusted relative to one another, each gripper jaw being designed and configured to grip a lateral side wall of the container upper part by force-fitting and/or form-fitting, in particular clamping, engagement with two opposite lateral side walls of the container upper part.
  • the feature that the gripper jaws are designed accordingly means that the gripper jaws are constructed in this specific way.
  • the feature that the gripper jaws are set up accordingly means that the gripper jaws are controlled accordingly by the robot controller and the robot controller is programmed in this specific way by means of a program or software.
  • the front of the container in particular of a wafer transport container, is formed by the side which is open for removal or insertion when the container top is opened, but is not the top.
  • the container top can have a flap section extending downwards, which in the Closed position of the container upper part closes a front access opening of the container lower part. Markings, notes, stickers or similar are usually attached to this front flap section of the container upper part, which contain information, for example about the type of content being transported. This makes it difficult for the first gripping tool to use the front flap section of the container upper part. Therefore, in the special embodiment, it is provided that the two-jaw gripper grips on opposite lateral sides of the container, i.e. the left side and the right side in relation to the front of the container, and not in the area of the front flap section.
  • a two-jaw gripper is understood to be a clamping gripper or a suction gripper which has at least one gripper finger on opposite sides of the container.
  • a single gripper finger can be provided on each side, but two or more individual gripper fingers or gripper fingers in groups can also be provided on each side.
  • the opposing gripper jaws or gripper fingers are mounted so that they can be adjusted relative to one another so that they can be automatically moved towards one another or away from one another.
  • the first gripping tool can comprise a drive, such as an electric motor or a pneumatic cylinder, which can be automatically controlled by the robot control system, for example.
  • Each gripper jaw can have a clamping piece which has a contact surface for contact with the respective lateral side wall of the container upper part, wherein the clamping piece is connected by means of a ball joint to a gripper jaw base body of the The gripper jaw is rotatably mounted, in particular about a rotation axis running through the two clamping points of the two gripper jaws on the opposite lateral side walls of the container upper part.
  • Each gripper jaw forms a gripper finger, at the fingertip of which the clamping piece is arranged.
  • the clamping piece forms a connecting body which is positioned between the actual gripper jaw or the actual gripper finger and the associated side wall of the container when the two-jaw gripper grips the container.
  • the clamping piece is arranged on the respective gripper jaw, in particular mounted or fastened thereto.
  • the clamping piece has a contact surface facing the container.
  • the contact surface can have a surface structure, in particular a surface roughness, which improves contact with the container, in particular has a high coefficient of friction when the clamping piece is in contact with the associated side wall of the container.
  • the robot arm and thus the gripper can swivel the upper part of the container by a required swivel angle without the gripper or the robot arm having to fully follow this swivel angle.
  • the gripper Due to the opposing ball joints, the gripper can be rotated relative to the clamped container, namely about a rotation axis that runs parallel to the swivel axis about which the upper part of the container swivels.
  • the upper part of the container is mounted on the lower part of the container so that it can swivel about the swivel axis, for example by means of at least one hinge.
  • the The upper part of the container can be swiveled by the swivel angle with the gripping gripper, whereby the gripper only has to be rotated by a smaller angle of rotation or even not at all.
  • the gripper can be guided on a movement path that can be carried out much more easily by the robot arm than a movement path in which the gripper has to be rotated by the same swivel angle as the upper part of the container.
  • the robot controller can accordingly be designed and configured to hold the gripper and/or the tool flange of the robot arm at least substantially in its initial orientation during a movement of the gripper carried out to open the upper part of the container, while the gripper clamps the upper part of the container by means of the gripper jaws of the first gripping tool, or to merely carry out a pivoting movement with a smaller pivoting angle than the pivoting angle for completely opening the upper part of the container.
  • the second gripping tool can be attached to the gripper for automatically moving the locking tab between its locking position and its unlocking position, and the automatic movement of the locking tab between its locking position and its unlocking position can be carried out by the robot controller automatically controlling the drives of the joints of the robot arm so that the second gripping tool is moved accordingly for automatically actuating the locking tab.
  • the unlocking or locking of the at least one locking tab can be carried out by an automatic movement of the robot arm controlled by the robot control, without that the container has to be moved in the process. There is also no need to change the tool, since both the first gripping tool and the second gripping tool are attached together to the tool flange of the robot arm. In this design, however, the gripper has to be repositioned after the locking tabs have been unlocked using the second gripping tool, so that the first gripping tool can grip the top of the container in order to open the top of the container.
  • the second gripping tool can be fixedly attached to a fixed holder of a workstation of the robot system for automatically moving the locking tab between its locking position and its unlocking position, and the automatic movement of the locking tab between its locking position and its unlocking position can be carried out by the robot controller automatically controlling the drives of the joints of the robot arm so that the first gripping tool moves the entire container in such a way that the closed locking tab is brought towards the fixedly attached second gripping tool and brought into engagement with it so that by means of an automatically executed further movement of the container by controlled adjustment of the joints of the robot arm, at least one locking tab is opened.
  • the gripper does not have to be repositioned after unlocking the locking tabs using the second gripping tool, but the first gripping tool, which already holds the container while unlocking the locking tabs, can move the upper part of the container without re-gripping in order to move the upper part of the container in a continuous
  • the robot controller can be designed and configured to automatically guide the gripper for automatically moving the locking tab between its locking position and its unlocking position in such a way that only one locking tab is opened or closed at a time.
  • the lower part of the container can be held in a fixed position in the robot system in a form-fitting manner at least during the automatic opening or closing of the upper part of the container, at least to prevent it from slipping in its standing plane.
  • the holder can be formed, for example, by a frame-like, all-round step or a U-shaped three-sided step that is arranged on a work surface.
  • the step or three-sided step limits the bottom part of the container in a form-fitting manner so that it cannot slip.
  • an exemplary robot system with a robot arm, a robot controller and a gripper, a perspective view of an exemplary container in the design of a wafer transport container in its open position, a perspective view of the exemplary container in the design of a wafer transport container according to Fig.
  • a perspective view of the exemplary first gripping tool of a gripper of the robot arm a perspective view of an exemplary second gripping tool in an attachment variant to the gripper of the robot arm, and a perspective view of an exemplary second gripping tool in an arrangement separate from the gripper of the robot arm, which is stationary. shows a robot 1 in an exemplary
  • the robot arm 2 comprises eight links L1-L8 arranged one after the other and connected to one another by means of joints J1-J7 so that they can rotate against one another.
  • the link L8 is designed as a tool flange
  • the gripper 5 has at least a first gripping tool 5.1.
  • 5 can optionally also have a second gripping tool 5.2, as shown.
  • the robot system 6 shown as an example serves for automatically opening and closing a container 7 (Fig. 2 and Fig. 3) with at least one container lower part 7.1, a container upper part 7.2 adjustably mounted on the container lower part 7.1 between a closed position (Fig. 3) and an open position (Fig. 2) and at least one, in the case of the embodiment shown two, adjustable locking tabs 8.1 and 8.2 between a locking position (Fig. 3) and an unlocking position (Fig. 2), which is designed to lock the container upper part 7.2 in its closed position with the container lower part 7.1 when it is in the locking position and to release the container upper part 7.2 for opening when it is in the unlocking position.
  • the robot system 6 has a robot arm 2 with several links L1-L8 and several joints J1-J7, whereby the joints J1-J7 connect the links L1-L8 in a mutually adjustable manner, with automatically controllable drives (inside the robot arm 2, not visible), of which one drive is designed to move one joint J1-J7 of the joints J1-J7, so that by automatically By controlling the movement of the joints J1-J7 by means of the drives, the links L1-L8 of the robot arm 2 can be adjusted to a desired joint configuration.
  • automatically controllable drives inside the robot arm 2, not visible
  • the robot system 6 additionally has a robot controller 3, which is designed to automatically control the drives in order to adjust the robot arm 2 into a respectively provided joint configuration.
  • the robot system 6 also has a gripper 5 which is attached to a tool flange 4 of the robot arm 2, so that the gripper 5 can be moved automatically along a programmed movement path by the robot controller 3, on which the programmed movement path is stored in a robot program, setting the respective intended joint configuration on the robot arm 2.
  • the gripper 5 has at least a first gripping tool 5.1 for automatically moving the container upper part 7.2 between its closed position (Fig. 3) and its open position (Fig. 2).
  • the robot system 6 also has at least one second gripping tool 5.2 for automatically moving the locking tabs 8.1, 8.2 between their locking position and their unlocking position.
  • the locking tabs 8.1, 8.2 release the container upper part 7.2 for opening when it is in the unlocking position.
  • the container upper part 7.2 can be opened automatically by means of the robot arm 2.
  • the container upper part 7.2 can then be can be closed again automatically by means of the robot arm 2.
  • the container 7 can have a single locking tab 8.1.
  • the container 7 can also have, as shown in Fig. 2 and Fig. 3, several locking tabs 8.1, 8.2, for example two locking tabs 8.1, 8.2 as shown.
  • Each locking tab 8.1, 8.2 can, for example, be articulated on the container bottom part 7.1 so that the locking tabs 8.1, 8.2 can be pivoted back and forth between their locking positions and their unlocking positions.
  • a respective locking hook 9.1, 9.2 of the respective locking tab 8.1, 8.2 can lock in a form-fitting manner behind a locking projection 10.1, 10.2 on the container top part 7.2 in the locking position.
  • the respective locking tab 8.1, 8.2 can have an actuating portion 11.1, 11.2 which is designed to be actuated with the fingers of a person's hand.
  • the front of the container 7, in particular of a wafer transport container 7a, is formed by the side which is open for removal or insertion when the container upper part 7.2 is open, but is not the top side.
  • the container upper part 7.2 can have a downwardly extending flap section 12 which closes a front access opening 13 of the container lower part 7.1 when the container upper part 7.2 is in the closed position. Markings, notes, stickers or similar items containing information, for example about the type of content being transported, are usually attached to this front flap section 12 of the container upper part 7.2 in a pocket 14 designed for this purpose. This makes it difficult for the first gripping tool 5.1 to use the front flap section 12 of the container upper part 7.2.
  • the gripper 5 in the form of a two-jaw gripper engages on opposite lateral sides of the container 7, i.e. the left side and the right side with respect to the front of the container 7, and not in the area of the front flap section 12.
  • the robot controller 3 is designed and configured to detect the forces and/or moments occurring in the respective joints J1-J7 during an automatic movement of the robot arm 2 and of the gripper 5 attached to the tool flange 4 of the robot arm 2 and, on the basis of the detected forces and/or moments, to control the drives of the joints J1-J7 of the robot arm 2 in such a way that the container lower part 7.1 maintains its rest position during gripping and moving of the container upper part 7.2 by means of the first gripper tool 5.1 from its closed position (Fig. 3) to its open position (Fig. 2).
  • the container lower part 7.1 can be held in a fixed holder 15 of the robot system 6 in a form-fitting manner at least against slipping in its standing plane, at least during the automatic opening or closing of the container upper part 7.2.
  • the robot controller 3 is designed and configured to control the drives of the joints J1-J7 of the robot arm 2 on the basis of the detected forces and/or moments to move the container upper part 7.2 from its closed position to its open position only if, due to the detected forces and/or moments, the process force required to move the container upper part 7.2 is smaller than a multiple of a the weight force of the container upper part 7.2 determined from the mass of the container upper part 7.2.
  • a process force when opening the upper part of the container 7.2, a process force must be applied which is at least large enough to compensate for the weight of the upper part of the container 7.2 and, for example, to overcome any friction or other work losses that occur.
  • these additional forces are less than twice the weight of the upper part of the container 7.2.
  • process forces that are 1.5 times, 1.7 times or 1.9 times the weight of the upper part of the container 7.2 may be permissible.
  • the current automatic movement of the robot arm 2 is then stopped and a different automatic movement is carried out by the robot arm 2. Due to the specific structure of the container 7, in particular a wafer transport container 7a, it can be assumed that the container lower part 7.1 weighs at least as much as the container upper part 7.2, or even has a greater weight than the container upper part 7.2.
  • the first gripper tool 5.1 can be designed as a two-jaw gripper 16, which has two gripper jaws 16.1 and 16.2 that can be automatically adjusted relative to one another, of which each gripper jaw 16.1, 16.2 is designed and configured for the force-fitting and/or form-fitting, in particular clamping, gripping of a lateral side wall 17 (Fig. 2) of the Upper part of the vessel 7.2 of two opposite lateral
  • Each gripper jaw 16.1, 16.2 can have a clamping piece 18 which has a contact surface for contact with the respective lateral side wall 17 of the container upper part 7.2, wherein the clamping piece 18 is rotatably mounted by means of a ball joint 19 on a gripper jaw base body 20 of the gripper jaw 16.1, 16.2, in particular is rotatably mounted about an axis of rotation running through the two clamping points of the two gripper jaws 16.1, 16.2 on the opposite lateral side walls 17 of the container upper part 7.2.
  • the robot controller can be designed and configured to hold the gripper 5 and/or the tool flange 4 of the robot arm 2 at least substantially in its initial orientation during a movement of the gripper 5 carried out to open the container upper part 7.2, while the latter clamps the container upper part 7.2 by means of the gripper jaws 16.1, 16.2 of the first gripping tool 5.1, or to merely carry out a pivoting movement with a smaller pivoting angle than the pivoting angle for completely opening the container upper part 7.2.
  • the second gripping tool 5.2 can be attached to the gripper 5 for automatically moving the locking tabs 8.1, 8.2 between their locking positions and their unlocking positions, as shown in Fig. 5.
  • the automatic movement of the locking tabs 8.1, 8.2 is carried out individually between their locking positions and their unlocking positions by the robot controller 3 automatically controlling the drives of the joints J1-J7 of the robot arm 2, so that the second Gripping tool 5.2 for automatic actuation of the locking tabs
  • Fig. 6 shows how the second gripping tool
  • the robot controller 3 automatically controlling the drives of the joints J1-J7 of the robot arm 2, so that the first gripping tool 5.1 moves the entire container 7 in such a way that the closed locking tabs 8.1, 8.2 are brought towards the stationary second gripping tool 5.2 and brought into engagement with it, so that by means of an automatically executed further movement of the container 7 by controlled adjustment of the joints J1-J7 of the robot arm 2, the locking tabs 8.1, 8.2 are opened.
  • the robot controller 3 can also be designed and configured to automatically guide the gripper 5 for automatically moving the locking tabs 8.1, 8.2 between their locking positions and their unlocking positions in such a way that only a single
  • Locking tab 8.1, 8.2 is opened or closed simultaneously.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Robotersystem (6) zum automatischen Öffnen und Schließen eines Behälters (7). Das Robotersystem (6) umfasst unter anderem einen Greifer (5), der an einem Werkzeugflansch (4) eines Roboterarms (2) befestigt ist, sodass der Greifer (5) entlang eines programmierten Bewegungspfades automatisch bewegbar ist, indem eine Robotersteuerung (3), auf welcher der programmierte Bewegungspfad in einem Roboterprogramm gespeichert ist, an dem Roboterarm (2) die jeweilige vorgesehene Gelenkskonfiguration einstellt, und der ein erstes Greifwerkzeug (5.1) aufweist zum automatischen Bewegen eines Behälteroberteil (7.2) zwischen seiner Schließstellung und seiner Offenstellung, und wenigstens ein zweites Greifwerkzeug (5.2) zum automatischen Bewegen einer Rastlasche (8.1, 8.2) des Behälters (7) zwischen ihrer Verriegelungsstellung und ihrer Entriegelungsstellung.

Description

Robotersystem zum automatischen Öffnen und Schließen eines Behälters
Die Erfindung betri f ft ein Robotersystem zum automatischen Öffnen und Schließen eines Behälters mit wenigstens einem Behälterunterteil , einem am Behälterunterteil zwischen einer Schließstellung und einer Of fenstellung verstellbar gelagerten Behälteroberteil sowie wenigstens eine zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Entriegelungs stellung verstellbaren Rastlasche , die ausgebildet ist , das Behälteroberteil in seiner Schließstellung mit dem Behälterunterteil zu verriegeln, wenn es in der Verriegelungsstellung ist und das Behälteroberteil zum Öf fnen frei zugeben, wenn es in der Entriegelungsstellung i st .
Die WO 2018 192 799 Al beschreibt einen Robotergrei fer zum Handhaben von j eweils wenigstens einen Haltefuß aufweisenden Obj ekten, insbesondere Behälter mittels eines Roboters , aufweisend einen Grei fergrundkörper, der einen Anschluss flansch aufweist , der zur Befestigung des Robotergrei fers an einem Werkzeugflansch eines Roboterarms ausgebildet ist , des Weiteren aufweisend einen mit dem Grei fergrundkörper verbundenen Gegenhalter, der einen Ausschnitt aufweist , welcher in seiner Form und Größe an den Haltefuß des Obj ekts angepasst ist , um diesen formschlüssig aufnehmen zu können, und ein am Grei fergrundkörper angeordnetes , bevorzugt verstellbar gelagertes , Stellglied, welches ausgebildet ist , in einer Spannstellung gegen den Haltefuß des Obj ekts zu drücken, um diesen gegen den Gegenhalter zu fixieren und in einer Freigabestellung den Haltefuß frei zugeben, derart , dass der Gegenhalter relativ zum Haltefuß verstellbar ist , um den Haltefuß des Obj ekts von dem Robotergrei fer lösen zu können . Die US 5 123 681 A beschreibt eine hand- und roboterbetätigte Verriegelung für einen zweiteiligen Sili ziumwafer- Aufbewahrungsbehälter mit einem Verriegelungsbefestigungsabschnitt an einem Teil und einem Halterungsabschnitt an dem anderen Teil zur Verwendung mit der Verriegelung, umfassend einen sich hori zontal erstreckenden, starren oberen Laschenabschnitt , der einen ersten Endabschnitt mit einem Verriegelungsabschnitt aufweist , der für eine lösbare Befestigung an dem Halterungsabschnitt geeignet ist , wobei der sich hori zontal erstreckende , starre obere Laschenabschnitt ferner einen zweiten Endabschnitt mit einem länglichen Verbindungs zapfen aufweist , einen elastisch flexiblen, gekrümmten Bogenabschnitt mit einem sich hori zontal erstreckenden, starren unteren Laschenabschnitt , wobei der gekrümmte Bogenabschnitt einen oberen Endabschnitt mit Drehzapfenabschnitten umfasst , wobei die Drehzapfenabschnitte Drehzapfen umfassen, die für eine schwenkbare Verbindung mit dem Verschlussbefestigungsabschnitt an dem Aufbewahrungsbehälter angepasst sind, und einen länglichen, aufrechten, elastisch flexiblen Körperabschnitt , der einstückig mit dem sich hori zontal erstreckenden oberen Laschenabschnitt ausgebildet ist und sich zwischen diesem und dem gekrümmten Bogenabschnitt erstreckt .
Aufgabe der Erfindung ist es , ein Robotersystem zu schaf fen, mit dem ein ausschließlich zum manuellen Handhaben konzipierter Behälter dennoch mittels eines Roboterarms mit einem entsprechend an dessen Werkzeugflansch befestigten Grei fer automatisch gehandhabt werden kann .
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Robotersystem zum automatischen Öf fnen und Schließen eines Behälters mit wenigstens einem Behälterunterteil , einem am Behälterunterteil zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verstellbar gelagerten Behälteroberteil sowie wenigstens eine zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Entriegelungsstellung verstellbaren Rastlasche , die ausgebildet ist , das Behälteroberteil in seiner Schließstellung mit dem Behälterunterteil zu verriegeln, wenn es in der Verriegelungsstellung ist und das Behälteroberteil zum Öf fnen frei zugeben, wenn es in der Entriegelungsstellung ist , aufweisend :
- einen Roboterarm mit mehreren Gliedern und mehreren Gelenken, wobei die Gelenke die Glieder gegeneinander verstellbar verbinden, mit automatisch ansteuerbaren Antrieben, von denen j eweils ein Antrieb zum Bewegen j eweils eines Gelenks der Gelenke ausgebildet ist , sodass durch automatisch angesteuertes Bewegen der Gelenke mittels der Antriebe die Glieder des Roboterarms in eine gewünschte Gelenkskonfiguration einstellbar sind,
- eine Robotersteuerung, die ausgebildet ist , die Antriebe automatisch anzusteuern, um den Roboterarm in eine j eweils vorgesehene Gelenkskonfiguration einzustellen,
- einen Grei fer, der an einem Werkzeugflansch des Roboterarms befestigt ist , sodass der Grei fer entlang eines programmierten Bewegungspfades automatisch bewegbar ist , indem die Robotersteuerung, auf welcher der programmierte Bewegungspfad in einem Roboterprogramm gespeichert ist , an dem Roboterarm die j eweilige vorgesehene Gelenkskonfiguration einstellt , und der ein erstes Grei fwerkzeug aufweist zum automatischen Bewegen des Behälteroberteil zwischen seiner Schließstellung und seiner Offenstellung, und
- aufweisend wenigstens ein zweites Grei fwerkzeug zum automatischen Bewegen der Rastlasche zwischen ihrer Verriegelungsstellung und ihrer Ent riegelungs Stellung .
Das Robotersystem ist Teil eines automatisierten Arbeitsplatzes bzw . kann das Robotersystem den automatisierten Arbeitsplatzes bilden . Das Robotersystem umfasst zumindest einen Roboterarm, eine Robotersteuerung zum automatischen, programmgesteuerten oder in einem Handfahrbetrieb manuell zu steuernden Betrieb des Roboterarms , sowie zumindest einen Grei fer, der insbesondere an einem Werkzeugflansch des Roboterarms befestigt ist . Der Roboterarm kann beispielsweise als ein Knickarmroboter ausgebildet sein . Der Roboterarm kann demgemäß eine kinematische Kette von mehreren Gliedern und Gelenken aufweisen, die insbesondere abwechselnd in einer linearen Kette konfigurierte Glieder und Gelenke umfasst . Der Knickarmroboter kann beispielsweise als ein 6-Achsroboter oder ein redundanter 7-Achsroboter ausgebildet sein . Sowohl der Roboterarm als auch die zugehörige Robotersteuerung können ausgebildet und eingerichtet sein, um den Roboterarm in einer kraf t-/momentgeregelten Weise , insbesondere in einer Nachgiebigkeitsreglung betreiben zu können . Dazu kann j edem Gelenk des Roboterarms wenigstens ein Kraftsensor und/oder wenigstens ein Momentsensor zugeordnet sein . Die Kraftsensoren und/oder Momentsensoren der mehreren Gelenke des Roboterarms liefern der Robotersteuerung Signale , welche Informationen enthalten über die an dem j eweiligen betref fenden Gelenk auf tretenden Kräfte und/oder Momente . Statt individueller Kraftsensoren und/oder Momentsensoren in edem Gelenk, kann der Roboterarm auch einen mehrachsigen Kraftsensor und/oder mehrachsigen Momentsensor aufweisen, der an einem Werkzeugflansch des Roboterarms montiert i st .
Der Behälter kann im Allgemeinen ein beliebiger Behälter sein, der zumindest ein Behälterunterteil und ein Behälteroberteil sowie wenigstens eine Rastlasche aufweist .
Im Speziellen kann der Behälter ein Transportbehälter für ein Magazin sein, das zum Lagern und Transportieren einer Gruppe von Wafern ausgebildet ist . Es kann sich also bei dem Behälter um einen Wafer-Transportbehälter handeln .
Derartige Behälter weisen ein Behälterunterteil , ein am Behälterunterteil zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verstellbar gelagertes Behälteroberteil und wenigstens eine Rastlasche , zumeist zwei Rastlaschen auf .
Wafer-Transportbehälter sind in der Praxis schon seit langer Zeit verbreitet . Ursprünglich waren sie ausschließl ich für einen manuellen Transport vorgesehen, d . h . diese Wafer- Transportbehälter sind derart ausgebildet , dass die Rastlaschen mit den Fingern einer Hand einer Person betätigt , d . h . verriegelt und entriegelt werden können . Auch das Behälteroberteil ist derart konzipiert , dass es mit den Händen einer Person geöf fnet und geschlossen werden kann . Diese Wafer-Transportbehälter sind weitgehend standardisiert und werden in sehr vielen bestehenden Wafer-
Produktionsstätten verwendet . Zunehmend hält aber auch die Automatisierungstechni k Einzug in die Wafer-Produktionsstätten und es stellt sich immer öfter die Aufgabe , nicht nur das eigentliche „Wafer-Handling" einzelner Wafer in den Reinräumen zu automatisieren, sondern auch den Transport von Wafer-Transportbehältern, insbesondere von Wafer-Transportbehältern, die mit zu transportierenden Wafern bestückt sind . In gängiger Weise sind Wafer, vorzugsweise in Gruppen, d . h . mehrere Einzelwafer gemeinsam in einem Magazin gelagert , von einem Arbeitsplatz zu einem anderen Arbeitsplatz innerhalb der Wafer-Produktionsstätte zu transportieren . Der Wafer-Transportbehälter soll die Wafer während des Transports vor Beschädigungen und Verschmutzungen schützen .
Es sind schon Lösungen vorgeschlagen worden, wie beispielsweise in der US 5 123 681 A, mit denen die Wafer- Transportbehälter speziell für eine automatisierte Handhabung besonders für eine Handhabung mittels Roboter ausgestaltet sind . Allerdings haben solche Lösungen den Nachteil , dass diese nicht mehr dem bisherigen verwendeten Standard entsprechen, sondern Sonderlösungen darstellen . Solche Sonderlösungen werden in der Wafer-Produktion nur zögerlich angenommen, da einerseits die bisher vorhandenen Wafer- Transportbehälter weiterbenutzt werden sollen, vor allem, weil die vorhandenen Arbeitsplätze auf diese abgestimmt sind, und diese vor allem aus Kostengründen nicht modi fi z iert werden sollten .
Das erfindungsgemäß Robotersystem löst das Problem dahingehend, dass ein Robotersystem geschaf fen wird, mit dem die üblichen, lediglich für ein manuelles Handhaben konzipierten Behälter auch an einem mittels Roboterarm automatisierten Arbeitsplatz weiterverwendet werden können . Mit dem erfindungsgemäßen Robotersystem kann nicht nur die wenigstens eine Rastlasche automatisch verriegelt und entriegelt werden, sondern auch das Behälterobertei l aus seiner Schließstellung in seine Of fenstellung und/oder aus seiner Of fenstellung in seine Schließstellung durch den Roboterarm automatisch bewegt werden .
Der von dem Robotersystem automatisch handzuhabende Behälter weist die wenigstens eine zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Entriegelungsstellung verstellbare Rastlasche auf . Die Rastlasche ist ausgebildet , das Behälteroberteil in seiner Schließstellung mit dem Behälterunterteil zu verriegeln, wenn es in der Verriegelungsstellung ist . So ist ein unbeabsichtigtes bzw . unerwünschtes , selbständiges Öf fnen des Behälteroberteils zuverlässig verhindert .
Die Rastlasche gibt das Behälteroberteil zum Öf fnen frei , wenn es in der Entriegelungsstellung ist . So kann bei entriegelter Rastlasche das Behälteroberteil mittel s des Roboterarms automatisch geöf fnet werden . Das Behälteroberteil kann zu einem späteren Zeitpunkt dann wieder mittel s des Roboterarms automatisch geschlossen werden . Der Behälter kann eine einzige Rastlasche aufweisen . Der Behälter kann aber auch, wie üblich, mehrere Rastlaschen, beispielswei se zwei Rastlaschen aufweisen . Jede Rastlasche kann beispielsweise an dem Behälterunterteil gelenkig gelagert sein, damit die Rastlasche zwischen ihrer Verriegelungsstellung und ihrer Entriegelungsstellung hin und her geschwenkt werden kann . Ein Rasthaken der j eweiligen Rastlasche kann in der Verriegelungsstellung hinter einem Rastvorsprung an dem
Behälteroberteil formschlüssig verrasten . Die j ewei lige
Rastlasche kann einen Betätigungsabschnitt aufweisen, der ausgebildet ist zum Betätigen mit den Finger einer Hand einer Person .
Der Roboterarm weist mehrere Glieder und mehrere Gelenke auf , wobei die Gelenke die Glieder gegeneinander verstel lbar verbinden . Jedes Gelenk verfügt über einen automati sch ansteuerbaren Antrieb, der zum Bewegen des zugeordneten Gelenks ausgebildet ist . Durch automatisch angesteuertes Bewegen der Gelenke mittels der Antriebe können die Glieder des Roboterarms in eine gewünschte Gelenkskonfiguration eingestellt werden . Die Gelenkskonfiguration des Roboterarms definiert sich durch die Menge der Gelenkwinkel- Stellungswerte aller Gelenke des Roboterarms . Diese Gelenkskonfiguration des Roboterarms kann auch als Pose des Roboterarms bezeichnet werden .
Die Robotersteuerung ist ausgebildet , die Antriebe automatisch anzusteuern, um den Roboterarm in eine j eweils vorgesehene Gelenkskonfiguration einzustellen . Dazu kann in der Robotersteuerung ein Roboterprogramm gespeichert sein, welches Positionen für die Position und Lage eines Arbeitspunktes des Roboterarms , d . h . eines Werkzeugbezugspunktes ( TCP, „Tool-Center-Point" ) und/oder zugeordnete Fahrbefehle enthält . Wird das Roboterprogramm ausgeführt , bewegt sich der Roboterarm entsprechend und führt den Grei fer auf einer gewünschten Bahn .
Der Grei fer ist an einem Werkzeugflansch des Roboterarms befestigt , sodass der Grei fer entlang eines programmierten Bewegungspfades automatisch bewegbar ist , indem die Robotersteuerung, auf welcher der programmierte Bewegungspfad in einem Roboterprogramm gespeichert ist , an dem Roboterarm die j eweilige vorgesehene Gelenkskonfiguration bzw . von mehreren vorbestimmten Gelenkskonfigurationen die eine Gelenkskonfiguration nach der anderen einstellt, in einer kontinuierlichen Bewegung oder Punkt-zu-Punkt.
Der Greifer weist zumindest ein erstes Greifwerkzeug auf, das zum automatischen Bewegen des Behälteroberteil zwischen seiner Schließstellung und seiner Offenstellung ausgebildet ist. Der Greifer ist dabei ausgebildet, das Behälteroberteil zu greifen, ohne dass das Behälteroberteil gesonderte, spezielle Griff abschnitte aufweist, die speziell dafür ausgebildet sind, von einem automatisierten Greifer gefasst zu werden. Der Greifer kann daher vorzugsweise als ein Klemmgreifer ausgebildet sein.
Das Robotersystem umfasst außerdem ein zweites Greifwerkzeug zum automatischen Bewegen der Rastlasche zwischen ihrer Verriegelungsstellung und ihrer Entriegelungsstellung. Das zweite Greifwerkzeug kann, wie das erste Greifwerkzeug, an dem Greifer vorgesehen sein. Alternativ kann das zweite Greifwerkzeug aber auch separat von dem Greifer innerhalb des Robotersystems, d.h. innerhalb eines Arbeitsplatzes, welches das Robotersystem umfasst, installiert sein. Das zweite Greifwerkzeug kann insbesondere ortsfest angeordnet sein, wobei ein automatisches Handhaben der wenigstens einen Rastlasche durch eine mittels des Roboterarms ausgeführten Bewegung durchgeführt werden kann, indem der Greifer des Roboterarms den Behälter greift und an das ortsfest angeordnete zweite Greifwerkzeug heranführt, so dass das zweite Greifwerkzeug mit der wenigstens einen Rastlasche interagieren kann und durch eine automatische Bewegung des Behälters die wenigstens eine Rastlasche gelöst wird, um das Behälteroberteil zu entriegeln. In analoger Weise kann auch ein Verriegeln in dieser Weise stattfinden. Das Merkmal , wonach die Robotersteuerung entsprechend ausgebildet ist , bedeutet , dass die Robotersteuerung in dieser bestimmten Weise konstruktiv auf gebaut ist . Das Merkmal , wonach die Robotersteuerung entsprechend eingerichtet ist , bedeutet , dass die Robotersteuerung steuerungstechnisch mittels eines Programms oder eine Software in dieser bestimmten Weise programmiert ist .
Die Robotersteuerung kann demgemäß ausgebildet und eingerichtet sein, die während einer automatischen Bewegung des Roboterarms und des am Werkzeugflansch des Roboterarms befestigten Grei fers in den j eweiligen Gelenken auftretenden Kräfte und/oder Momente zu erfassen und auf Grundlage der erfassten Kräfte und/oder Momente die Antriebe der Gelenke des Roboterarms derart anzusteuern, dass während eines Grei fens und Bewegens des Behälteroberteils mittels des ersten Grei ferwerkzeugs aus seiner Schließstellung in seine Offenstellung das Behälterunterteil seine Ruhestellung beibehält .
Das Besondere ist hierbei , dass der einzelne Roboterarm insoweit eine Ein-Arm-Betätigung des Behälters nachbildet . Daher fehlt sozusagen ein zweiter Arm, der das Behälterunterteil gegebenenfalls festhalten könnte . Die Robotersteuerung muss demgemäß den Roboterarm entsprechend feinfühlig ansteuern, damit das Behälteroberteil automatisch geöf fnet werden kann und dabei das Behälteruntertei l nicht mitbewegt wird . Ein zu vermeidendes Mitbewegen des Behälterunterteils kann daran erkannt werden, dass zur Aus führung der Öf fnungsbewegung für das Behälteroberteil mehr als eine erwartete Kraft und/oder mehr als ein erwartetes Moment aufgebracht werden müsste , als diese für eine alleinige Bewegung des Behälteroberteils notwendig wäre . Die entsprechend tatsächlich auftretenden Prozesskräfte können mittels Sensoren des Robotersystems erfasst werden . Die Sensoren können insbesondere durch die Gelenksensoren gebildet werden, die bei einem kraf t-/momentregelbaren Roboterarm an den Gelenken des Roboterarms sowieso bereits vorhanden sind . Der Roboterarm kann durch die Robotersteuerung insoweit in einem kraf t-/momentgeregelten Betrieb, insbesondere in einer Nachgiebigkeitsregelung angesteuert sein .
Die Robotersteuerung kann außerdem ausgebildet und eingerichtet sein, auf Grundlage der erfassten Kräfte und/oder Momente die Antriebe der Gelenke des Roboterarms nur dann zum Bewegen des Behälteroberteils aus seiner Schließstellung in seine Of fenstellung anzusteuern, wenn aufgrund der erfassten Kräfte und/oder Momente die zum Bewegen des Behälteroberteils notwendige Prozesskraft kleiner ist als ein Mehrfaches einer sich aus der Masse des Behälteroberteils bestimmenden Gewichtskraft des Behälteroberteils .
Beispielsweise beim Öf fnen des Behälteroberteils muss eine Prozesskraft aufgebracht werden, welche zumindest so groß ist , dass die Gewichtskraft des Behälteroberteils ausgeglichen werden kann und beispielsweise zusätzl ich die auftretenden Reibungen und sonstigen Arbeitsverluste überwunden werden kann . Diese zusätzlichen Kräfte l iegen j edoch unterhalb der doppelten Gewichtskraft des Behälteroberteils . So können beispielsweise Prozess kräfte zulässig sein, die das 1 , 5- fach, 1 , 7- fache oder 1 , 9-fach der Gewichtskraft des Behälteroberteils ausmachen . Eine Prozesskraft , die dann aber größer ist , also mehr i st als das
2- fache der Gewichtskraft des Behälteroberteils läs st auf ein nicht ordnungsgemäßes Bewegen des Behälteroberteils schließen . Dann wird die aktuelle automatische Bewegung des Roboterarms angehalten und eine andere automatische Bewegungsweise durch den Roboterarm ausgeführt . Aufgrund des spezi fischen Aufbaus des Behälters , insbesondere eines Wafer- Transportbehälters , kann davon ausgegangen werden, dass das Behälterunterteil zumindest gleichviel wiegt , wie das Behälteroberteil , oder sogar ein größeres Gewicht aufweist als das Behälteroberteil .
Das erste Grei ferwerkzeug kann als ein Zweibackengrei fer ausgebildet sein, der zwei automatisch gegeneinander verstellbare Grei ferbacken aufweist , von denen j ede Grei ferbacke ausgebildet und eingerichtet ist zum kraft- und/oder formschlüssigen, insbesondere klemmenden Fassen einer lateralen Seitenwand des Behälteroberteils von zwei gegenüberliegenden lateralen Seitenwänden des Behälteroberteils .
Das Merkmal , wonach die Grei ferbacken entsprechend ausgebildet ist , bedeutet , dass die Grei ferbacken in dieser bestimmten Weise konstruktiv aufgebaut sind . Das Merkmal , wonach die Grei ferbacken entsprechend eingerichtet sind, bedeutet , dass die Grei ferbacken steuerungstechnisch von der Robotersteuerung entsprechend angesteuert werden, und die Robotersteuerung mittels eines Programms oder eine Software in dieser bestimmten Weise programmiert ist .
Die Vorderseite des Behälters , insbesondere eines Wafer- Transportbehälters , wird durch diej enige Seite gebi ldet , welche bei geöf fnetem Behälteroberteil zur Entnahme bzw . zur Eingabe of fensteht , aber nicht die Oberseite ist . Das Behälteroberteil kann insoweit einen sich nach unten erstreckenden Klappenabschnitt aufweisen, welcher in der Schließstellung des Behälteroberteils eine frontseitige Zugangsöf fnung des Behälterunterteils verschließt . An diesem f rontseitigen Klappenabschnitt des Behälteroberteil s werden üblicherweise Markierungen, Zettel , Aufkleber oder ähnliches angebracht , welche Informationen enthalten, beispielsweise über die Art des transportierten Inhalts . Dies macht die Nutzung des f rontseitigen Klappenabschnitts des Behälteroberteils durch das erste Grei fwerkzeug schwierig . Daher ist in der speziellen Aus führungs form vorgesehen, dass das der Zweibackengrei fer an gegenüberliegenden lateralen Seiten des Behälters , also der linken Seite und der rechten Seite bezogen auf die Vorderseite des Behälters , angrei ft und nicht im Bereich des f rontseitigen Klappenabschnitts .
Als Zweibackengrei fer wird ein Klemmgrei fer oder aber auch ein Sauggrei fer verstanden, welcher an gegenüberliegenden Seiten zum Behälter wenigstens einen Grei ferfinger aufweist . Gleichwohl kann an j eder Seite nicht nur ein einziger Grei ferfinger vorgesehen sein, sondern es können gegebenenfalls auch auf j eder Seite zwei oder mehr einzelne Grei ferfinger oder Grei ferfinger in Gruppen vorgesehen sein .
Die gegenüberliegenden Grei ferbacken bzw . Grei ferfinger sind gegeneinander verstellbar gelagert , so dass diese automatisch wahlweise aufeinander zubewegt werden können und voneinander wegbewegt werden können . Dazu kann das erste Grei fwerkzeug einen Antrieb, wie beispielsweise einen elektrischen Motor oder einen Pneumatikzylinder umfassen, der beispiel sweise von der Robotersteuerung automatisch angesteuert sein kann .
Jede Grei ferbacke kann ein Klemmstück aufweisen, das eine Anlagefläche zum Anlegen an die j eweilige laterale Seitenwand des Behälteroberteils aufweist , wobei das Klemmstück mittels eines Kugelgelenks an einem Grei ferbackengrundkörper der Grei ferbacke drehbar gelagert ist , insbesondere um eine durch die beiden Klemmstellen der beiden Grei ferbacken an den gegenüberliegenden lateralen Seitenwänden des Behälteroberteils verlaufende Drehachse drehbar gelagert ist .
Jede Grei ferbacke bildet insoweit einen Grei ferfinger, an dessen Fingerspitze das Klemmstück angeordnet ist . Das Klemmstück bildet einen Verbindungskörper, welcher zwischen der eigentlichen Grei ferbacke bzw . dem eigentlichen Grei ferfinger und der zugeordneten Seitenwand des Behälters positioniert ist , wenn der Zweibackengrei fer den Behälter grei ft . Das Klemmstück ist an der j eweiligen Grei ferbacke angeordnet , insbesondere daran gelagert oder befestigt . Das Klemmstück weist eine dem Behälter zugewandte Kontakt fläche auf . Die Kontakt fläche kann eine Oberflächenstruktur, insbesondere eine Oberflächenrauhigkeit aufweisen, welche einen Kontakt zum Behälter verbessert , insbesondere einen hohen Reibwert aufweist , wenn das Klemmstück an der zugeordneten Seitenwand des Behälters kontaktierend anliegt .
Indem das Klemmstück mittels des Kugelgelenks an dem Grei ferbackengrundkörper der Grei ferbacke drehbar gelagert ist , kann der Roboterarm und damit der Grei fer das Behälteroberteil um einen erforderlichen Schwenkwinkel schwenken, ohne dass auch der Grei fer bzw . der Roboterarm diesen Schwenkwinkel vollständig mitaus führen muss . Aufgrund der gegenüberliegenden Kugelgelenke kann nämlich der Grei fer relativ zu dem geklemmten Behälter gedreht werden, und zwar um eine Drehachse , die parallel zur Schwenkachse verläuft , um die das Behälteroberteil schwenkt . Das Behälteroberteil ist in dieser Aus führungs form insoweit um die Schwenkachse schwenkbar an dem Behälterunterteil gelagert , beispielsweise mittels wenigstens einem Scharnier . Infolgedessen kann das Behälteroberteil mit dem grei fenden Grei fer um den Schwenkwinkel geschwenkt werden, wobei der Grei fer lediglich um einen geringeren Drehwinkel oder sogar überhaupt nicht gedreht werden muss . So kann der Grei fer auf einem Bewegungspfad geführt werden, der deutlich einfacher durch den Roboterarm ausgeführt werden kann als ein Bewegungspfad, bei dem der Grei fer um denselben Schwenkwinkel gedreht werden muss wie das Behälteroberteil .
Die Robotersteuerung kann demgemäß ausgebildet und eingerichtet sein, während eines zum Öf fnen des Behälteroberteils ausgeführten Bewegung des Grei fers , während dieser das Behälteroberteil mittels der Grei ferbacken des ersten Grei fwerkzeugs festklemmt , den Grei fer und/oder den Werkzeugflansch des Roboterarms zumindest im Wesentlichen in seiner Ausgangsorientierung zu halten oder lediglich eine Schwenkbewegung mit einem kleineren Schwenkwinkel aus zuführen als der Schwenkwinkel zum vollständigen Öf fnen des Behälteroberteils ist .
Das zweite Grei fwerkzeug kann zum automatischen Bewegen der Rastlasche zwischen ihrer Verriegelungsstellung und ihrer Entriegelungsstellung an dem Grei fer befestigt sein und das automatische Bewegen der Rastlasche zwischen ihrer Verriegelungsstellung und ihrer Entriegelungsstellung kann dabei durchgeführt werden, indem die Robotersteuerung die Antriebe der Gelenke des Roboterarms automatisch ansteuert , so dass das zweite Grei fwerkzeug zum automatischen Betätigen der Rastlasche entsprechend bewegt wird .
Indem das zweite Grei fwerkzeug an dem Grei fer befestigt ist , kann das Entriegeln bzw . Verriegeln der wenigstens einen Rastlasche durch eine von der Robotersteuerung angesteuerte automatische Bewegung des Roboterarms ausgeführt werden, ohne dass der Behälter dabei bewegt werden muss . Es erübrigt sich auch ein Wechsel des Werkzeugs , da sowohl das erste Grei fwerkzeug als auch das zweite Grei fwerkzeug gemeinsam an dem Werkzeugflansch des Roboterarms befestigt sind . In dieser Ausgestaltung muss der Grei fer j edoch nach dem Entriegeln der Rastlaschen mittels des zweiten Grei fwerkzeugs umpositioniert werden, so dass das erste Grei fwerkzeug an dem Behälteroberteil angrei fen kann, um das Behälteroberteil zu öffnen .
Das zweite Grei fwerkzeug kann zum automatischen Bewegen der Rastlasche zwischen ihrer Verriegelungsstellung und ihrer Entriegelungsstellung an einem festen Halter eines Arbeitsplatzes des Robotersystems orts fest befestigt sein und dabei kann das automatische Bewegen der Rastlasche zwischen ihrer Verriegelungsstellung und ihrer Entriegelungs stellung durchgeführt werden, indem die Robotersteuerung die Antriebe der Gelenke des Roboterarms automatisch ansteuert , so dass das erste Grei fwerkzeug den kompletten Behälter bewegt und zwar derart , dass die geschlossene Rastlasche an das orts fest befestigte zweite Grei fwerkzeug herangeführt und mit diesem in Eingri f f gebracht wird, so dass mittels einer automatisch ausgeführten weiteren Bewegung des Behälters durch angesteuertes Verstellen der Gelenke des Roboterarms , die wenigstens eine Rastlasche geöf fnet wird .
In dieser Ausgestaltung muss der Grei fer nach dem Entriegeln der Rastlaschen mittels des zweiten Grei fwerkzeugs nicht umpositioniert werden, sondern das erste Grei fwerkzeug, welches den Behälter während des Entriegelns der Rastlaschen bereits festhält , kann ohne Umgrei fen das Behälteroberteil bewegen, um das Behälteroberteil in einer durchgehenden
Bewegung zu öf fnen . Die Robotersteuerung kann ausgebildet und eingerichtet sein, den Grei fer zum automatischen Bewegen der Rastlasche zwischen ihrer Verriegelungsstellung und ihrer Entriegelungs stellung derart automatisch zu führen, dass immer nur eine einzige Rastlasche gleichzeitig geöf fnet oder geschlossen wird .
Wird immer nur eine einzige Rastlasche gleichzeitig betätigt , reduziert sich die Gefahr eines ungewollten Kippens oder Verschiebens des Behälterunterteils , da nur geringere Prozesskräfte dazu erforderlich sind als bei Prozessalternativen, bei denen zwei oder mehr Rastlaschen gleichzeitig betätigt werden .
Das Behälterunterteil kann zumindest während des automatischen Öf fnens oder Schließens des Behälteroberteils in einer orts festen Aufnahme des Robotersystems zumindest gegen Verrutschen in seiner Standebene formschlüssig festgehalten sein .
Die Aufnahme kann beispielsweise von einem rahmenartig umlaufenden Absatz oder einem U- förmigen Dreiseitenabsatz gebildet werden, der auf einer Arbeits fläche angeordnet ist . Der Absatz bzw . Dreiseitenabsatz begrenzt insoweit formschlüssig das Behälterunterteil des Behälters , so dass dieser nicht verrutschen kann .
Konkrete Aus führungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert . Konkrete Merkmale dieser exemplarischen Aus führungsbeispiele können unabhängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder in weiteren Kombinationen betrachtet , allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen . ein beispielhaftes Robotersystem mit einem Roboterarm, einer Robotersteuerung und einem Grei fer, eine perspektivische Darstellung eines beispielhaften Behälters in der Bauart eines Wafer-Transportbehälters in seiner Of fenstellung, eine perspektivische Darstellung des beispielhaften Behälters in der Bauart eines Wafer-Transportbehälters gemäß Fig . 2 in seiner Schließstellung, eine perspektivische Darstellung des beispielhaften ersten Grei fwerkzeug eines Grei fers des Roboterarms , eine perspektivische Darstellung eines beispielhaften zweiten Grei fwerkzeugs in einer Anbauvariante an dem Grei fer des Roboterarms , und eine perspektivische Darstellung eines beispielhaften zweiten Grei fwerkzeugs in einer vom Grei fer des Roboterarms getrennten Anordnung, die orts fest ist . zeigt einen Roboter 1 in einer beispielhaften
Aus führung als ein so genannter Leichtbauroboter, der einen Roboterarm 2 und eine Robotersteuerung 3 aufweist. Der Roboterarm 2 umfasst im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels acht, nacheinander angeordnete und mittels Gelenke J1-J7 gegeneinander drehbar verbundene Glieder L1-L8. Im Falle des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels ist das Glied L8 als ein Werkzeugflansch
4 ausgebildet, zum Befestigen eines Greifers 5. Der Greifer 5 weist zumindest ein erstes Greifwerkzeug 5.1 auf. Der Greifer
5 kann optional, wie dargestellt, auch ein zweites Greifwerkzeug 5.2 aufweisen.
Das beispielhaft dargestellte Robotersystem 6 dient zum automatischen Öffnen und Schließen eines Behälters 7 (Fig. 2 und Fig. 3) mit wenigstens einem Behälterunterteil 7.1, einem am Behälterunterteil 7.1 zwischen einer Schließstellung (Fig. 3) und einer Offenstellung (Fig. 2) verstellbar gelagerten Behälteroberteil 7.2 sowie wenigstens eine, im Falle des dargestellten Ausführungsbeispiels zwei zwischen einer Verriegelungsstellung (Fig. 3) und einer Entriegelungsstellung (Fig. 2) verstellbaren Rastlaschen 8.1 und 8.2 , die ausgebildet ist, das Behälteroberteil 7.2 in seiner Schließstellung mit dem Behälterunterteil 7.1 zu verriegeln, wenn es in der Verriegelungsstellung ist und das Behälteroberteil 7.2 zum Öffnen freizugeben, wenn es in der Entriegelungsstellung ist.
Das Robotersystem 6 weist einen Roboterarm 2 mit mehreren Gliedern L1-L8 und mehreren Gelenken J1-J7 auf, wobei die Gelenke J1-J7 die Glieder L1-L8 gegeneinander verstellbar verbinden, mit automatisch ansteuerbaren Antrieben (im Inneren des Roboterarms 2, nicht sichtbar) , von denen jeweils ein Antrieb zum Bewegen jeweils eines Gelenks J1-J7 der Gelenke J1-J7 ausgebildet ist, sodass durch automatisch angesteuertes Bewegen der Gelenke J1-J7 mittels der Antriebe die Glieder L1-L8 des Roboterarms 2 in eine gewünschte Gelenkskonfiguration einstellbar sind.
Das Robotersystem 6 weist ergänzend eine Robotersteuerung 3 auf, die ausgebildet ist, die Antriebe automatisch anzusteuern, um den Roboterarm 2 in eine jeweils vorgesehene Gelenkskonf iguration einzustellen.
Das Robotersystem 6 weist auch einen Greifer 5 auf, der an einem Werkzeugflansch 4 des Roboterarms 2 befestigt ist, sodass der Greifer 5 entlang eines programmierten Bewegungspfades automatisch bewegbar ist, indem die Robotersteuerung 3, auf welcher der programmierte Bewegungspfad in einem Roboterprogramm gespeichert ist, an dem Roboterarm 2 die jeweilige vorgesehene Gelenkskonfiguration einstellt.
Der Greifer 5 weist zumindest ein erstes Greifwerkzeug 5.1 auf zum automatischen Bewegen des Behälteroberteil 7.2 zwischen seiner Schließstellung (Fig. 3) und seiner Offenstellung (Fig. 2) .
Das Robotersystem 6 weist außerdem wenigstens ein zweites Greifwerkzeug 5.2 auf zum automatischen Bewegen der Rastlaschen 8.1, 8.2 jeweils zwischen ihrer Verriegelungsstellung und ihrer Entriegelungsstellung.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, geben die Rastlaschen 8.1, 8.2 das Behälteroberteil 7.2 zum Öffnen frei, wenn es in der Entriegelungsstellung ist. So kann bei entriegelten Rastlaschen 8.1, 8.2 das Behälteroberteil 7.2 mittels des Roboterarms 2 automatisch geöffnet werden. Das Behälteroberteil 7.2 kann zu einem späteren Zeitpunkt dann wieder mittels des Roboterarms 2 automatisch geschlossen werden. Der Behälter 7 kann eine einzige Rastlasche 8.1 aufweisen. Der Behälter 7 kann aber auch, wie in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellt ist, mehrere Rastlaschen 8.1, 8.2, beispielsweise wie gezeigt zwei Rastlaschen 8.1, 8.2 aufweisen. Jede Rastlasche 8.1, 8.2 kann beispielsweise an dem Behälterunterteil 7.1 gelenkig gelagert sein, damit die Rastlaschen 8.1, 8.2 zwischen ihren Verriegelungsstellungen und ihren Entriegelungsstellungen jeweils hin und her geschwenkt werden können. Ein jeweiliger Rasthaken 9.1, 9.2 der jeweiligen Rastlasche 8.1, 8.2 kann in der Verriegelungsstellung hinter einem Rastvorsprung 10.1, 10.2 an dem Behälteroberteil 7.2 formschlüssig verrasten. Die jeweilige Rastlasche 8.1, 8.2 kann einen Betätigungsabschnitt 11.1, 11.2 aufweisen, der ausgebildet ist zum Betätigen mit den Finger einer Hand einer Person.
Die Vorderseite des Behälters 7, insbesondere eines Wafer- Transportbehälters 7a, wird durch diejenige Seite gebildet, welche bei geöffnetem Behälteroberteil 7.2 zur Entnahme bzw. zur Eingabe offensteht, aber nicht die Oberseite ist. Das Behälteroberteil 7.2 kann insoweit einen sich nach unten erstreckenden Klappenabschnitt 12 aufweisen, welcher in der Schließstellung des Behälteroberteils 7.2 eine frontseitige Zugangsöffnung 13 des Behälterunterteils 7.1 verschließt. An diesem f rontseitigen Klappenabschnitt 12 des Behälteroberteils 7.2 werden beispielsweise in einer dazu ausgebildeten Tasche 14 üblicherweise Markierungen, Zettel, Aufkleber oder ähnliches angebracht, welche Informationen enthalten, beispielsweise über die Art des transportierten Inhalts. Dies macht die Nutzung des f rontseitigen Klappenabschnitts 12 des Behälteroberteils 7.2 durch das erste Greifwerkzeug 5.1 schwierig. Daher ist in der dargestellten speziellen Aus führungs form vorgesehen, dass das der Greifer 5 in Form eines Zweibackengreifers an gegenüberliegenden lateralen Seiten des Behälters 7, also der linken Seite und der rechten Seite bezogen auf die Vorderseite des Behälters 7, angreift und nicht im Bereich des f rontseitigen Klappenabschnitts 12.
Die Robotersteuerung 3 ist ausgebildet und eingerichtet, die während einer automatischen Bewegung des Roboterarms 2 und des am Werkzeugflansch 4 des Roboterarms 2 befestigten Greifers 5 in den jeweiligen Gelenken J1-J7 auftretenden Kräfte und/oder Momente zu erfassen und auf Grundlage der erfassten Kräfte und/oder Momente die Antriebe der Gelenke J1-J7 des Roboterarms 2 derart anzusteuern, dass während eines Greifens und Bewegens des Behälteroberteils 7.2 mittels des ersten Greiferwerkzeugs 5.1 aus seiner Schließstellung (Fig. 3) in seine Offenstellung (Fig. 2) das Behälterunterteil 7.1 seine Ruhestellung beibehält.
Das Behälterunterteil 7.1 kann dabei zumindest während des automatischen Öffnens oder Schließens des Behälteroberteils 7.2 in einer ortsfesten Aufnahme 15 des Robotersystems 6 zumindest gegen Verrutschen in seiner Standebene formschlüssig festgehalten sein.
Die Robotersteuerung 3 ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ausgebildet und eingerichtet, auf Grundlage der erfassten Kräfte und/oder Momente die Antriebe der Gelenke J1-J7 des Roboterarms 2 nur dann zum Bewegen des Behälteroberteils 7.2 aus seiner Schließstellung in seine Offenstellung anzusteuern, wenn aufgrund der erfassten Kräfte und/oder Momente die zum Bewegen des Behälteroberteils 7.2 notwendige Prozesskraft kleiner ist als ein Mehrfaches einer sich aus der Masse des Behälteroberteils 7.2 bestimmenden Gewichtskraft des Behälteroberteils 7.2.
Beispielsweise beim Öffnen des Behälteroberteils 7.2 muss eine Prozesskraft aufgebracht werden, welche zumindest so groß ist, dass die Gewichtskraft des Behälteroberteils 7.2 ausgeglichen werden kann und beispielsweise zusätzlich die auftretenden Reibungen und sonstigen Arbeitsverluste überwunden werden kann. Diese zusätzlichen Kräfte liegen jedoch unterhalb der doppelten Gewichtskraft des Behälteroberteils 7.2. So können beispielsweise Prozesskräfte zulässig sein, die das 1,5-fach, 1,7-fache oder 1,9-fach der Gewichtskraft des Behälteroberteils 7.2 ausmachen. Eine Prozesskraft, die dann aber größer ist, also mehr ist als das 2-fache der Gewichtskraft des Behälteroberteils 7.2 lässt auf ein nicht ordnungsgemäßes Bewegen des Behälteroberteils 7.2 schließen. Dann wird die aktuelle automatische Bewegung des Roboterarms 2 angehalten und eine andere automatische Bewegungsweise durch den Roboterarm 2 ausgeführt. Aufgrund des spezifischen Aufbaus des Behälters 7, insbesondere eines Wafer-Transportbehälters 7a, kann davon ausgegangen werden, dass das Behälterunterteil 7.1 zumindest gleichviel wiegt, wie das Behälteroberteil 7.2, oder sogar ein größeres Gewicht aufweist als das Behälteroberteil 7.2.
Wie in Fig. 4 näher dargestellt ist, kann das erste Greiferwerkzeug 5.1 als ein Zweibackengreifer 16 ausgebildet sein, der zwei automatisch gegeneinander verstellbare Greiferbacken 16.1 und 16.2 aufweist, von denen jede Greiferbacke 16.1, 16.2 ausgebildet und eingerichtet ist zum kraft- und/oder formschlüssigen, insbesondere klemmenden Fassen einer lateralen Seitenwand 17 (Fig. 2) des Behälteroberteils 7.2 von zwei gegenüberliegenden lateralen
Seitenwänden 17 des Behälteroberteils 7.2.
Jede Greiferbacke 16.1, 16.2 kann dabei ein Klemmstück 18 aufweisen, das eine Anlagefläche zum Anlegen an die jeweilige laterale Seitenwand 17 des Behälteroberteils 7.2 aufweist, wobei das Klemmstück 18 mittels eines Kugelgelenks 19 an einem Greiferbackengrundkörper 20 der Greiferbacke 16.1, 16.2 drehbar gelagert ist, insbesondere um eine durch die beiden Klemmstellen der beiden Greiferbacken 16.1, 16.2 an den gegenüberliegenden lateralen Seitenwänden 17 des Behälteroberteils 7.2 verlaufende Drehachse drehbar gelagert ist .
Die Robotersteuerung kann ausgebildet und eingerichtet sein, während eines zum Öffnen des Behälteroberteils 7.2 ausgeführten Bewegung des Greifers 5, während dieser das Behälteroberteil 7.2 mittels der Greiferbacken 16.1, 16.2 des ersten Greifwerkzeugs 5.1 festklemmt, den Greifer 5 und/oder den Werkzeugflansch 4 des Roboterarms 2 zumindest im Wesentlichen in seiner Ausgangsorientierung zu halten oder lediglich eine Schwenkbewegung mit einem kleineren Schwenkwinkel auszuführen als der Schwenkwinkel zum vollständigen Öffnen des Behälteroberteils 7.2 ist.
Das zweite Greifwerkzeug 5.2 kann zum automatischen Bewegen der Rastlaschen 8.1, 8.2 zwischen ihren Verriegelungsstellungen und ihren Entriegelungsstellungen an dem Greifer 5 befestigt sein, wie dies in Fig. 5 aufgezeigt ist. Dabei wird das automatische Bewegen der Rastlaschen 8.1, 8.2 einzeln zwischen ihren Verriegelungsstellungen und ihren Entriegelungsstellungen durchgeführt, indem die Robotersteuerung 3 die Antriebe der Gelenke J1-J7 des Roboterarms 2 automatisch ansteuert, so dass das zweite Greifwerkzeug 5.2 zum automatischen Betätigen der Rastlaschen
8.1, 8.2, wahlweise einzeln oder beide gleichzeitig, entsprechend bewegt werden.
In der Fig. 6 ist ausgezeigt, wie das zweite Greifwerkzeug
5.2 zum automatischen Bewegen der Rastlaschen 8.1, 8.2 zwischen ihren Verriegelungsstellungen und ihren Entriegelungsstellungen an einem festen Halter 21 eines Arbeitsplatzes 22 des Robotersystems 6 ortsfest befestigt sein kann und das automatische Bewegen der Rastlaschen 8.1,
8.2 zwischen ihren Verriegelungsstellungen und ihren Entriegelungsstellungen durchgeführt wird, indem die Robotersteuerung 3 die Antriebe der Gelenke J1-J7 des Roboterarms 2 automatisch ansteuert, so dass das erste Greifwerkzeug 5.1 den kompletten Behälter 7 bewegt und zwar derart, dass die geschlossenen Rastlaschen 8.1, 8.2 an das ortsfest befestigte zweite Greifwerkzeug 5.2 herangeführt und mit diesem in Eingriff gebracht wird, so dass mittels einer automatisch ausgeführten weiteren Bewegung des Behälters 7 durch angesteuertes Verstellen der Gelenke J1-J7 des Roboterarms 2, die Rastlaschen 8.1, 8.2 geöffnet werden.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass während des automatischen Schwenkens des Behälters 7 mittels des Roboterarms 2 eine untere Kante 23 des Behälters 7 auf einer Arbeitsfläche 24 um einen Drehpunkt 25 abwälzt, um die an dem zweiten Greifwerkzeug 5.2 am festen Halter 21 anstehende Rastlasche 8.1, 8.2 zu entriegeln. In Weiterführung einer solchen Drehbewegung des Behälters 7 kommt das Behälterunterteil 7.1 flächig auf der Arbeitsfläche 24 zu stehen und aufgrund der gelösten Rastlaschen 8.1, 8.2 kann das Behälteroberteil 7.1 allein auf geschwenkt werden. Die Robotersteuerung 3 kann aber auch ausgebildet und eingerichtet sein, den Greifer 5 zum automatischen Bewegen der Rastlaschen 8.1, 8.2 zwischen ihren Verriegelungsstellungen und ihren Entriegelungsstellungen derart automatisch zu führen, dass immer nur eine einzige
Rastlasche 8.1, 8.2 gleichzeitig geöffnet oder geschlossen wird .

Claims

Patentansprüche
1. Robotersystem zum automatischen Öffnen und Schließen eines Behälters (7) mit wenigstens einem Behälterunterteil (7.1) , einem am Behälterunterteil (7.2) zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verstellbar gelagerten Behälteroberteil (7.2) sowie wenigstens eine zwischen einer
Verriegelungsstellung und einer Entriegelungsstellung verstellbaren Rastlasche (8.1, 8.2) , die ausgebildet ist, das Behälteroberteil (7.2) in seiner Schließstellung mit dem Behälterunterteil (7.1) zu verriegeln, wenn es in der Verriegelungsstellung ist und das Behälteroberteil (7.2) zum Öffnen freizugeben, wenn es in der Entriegelungsstellung ist, aufweisend:
- einen Roboterarm (2) mit mehreren Gliedern (L1-L8) und mehreren Gelenken (J1-J7) , wobei die Gelenke (Jl — J7 ) die Glieder (L1-L8) gegeneinander verstellbar verbinden, mit automatisch ansteuerbaren Antrieben, von denen jeweils ein Antrieb zum Bewegen jeweils eines Gelenks (J1-J7) der Gelenke (J1-J7) ausgebildet ist, sodass durch automatisch angesteuertes Bewegen der Gelenke (J1-J7) mittels der Antriebe die Glieder (L1-L8) des Roboterarms (2) in eine gewünschte Gelenkskonfiguration einstellbar sind,
- eine Robotersteuerung (3) , die ausgebildet ist, die Antriebe automatisch anzusteuern, um den Roboterarm
(2) in eine jeweils vorgesehene Gelenkskonfiguration einzustellen, - einen Greifer (5) , der an einem Werkzeugflansch (4) des Roboterarms (2) befestigt ist, sodass der Greifer (5) entlang eines programmierten Bewegungspfades automatisch bewegbar ist, indem die Robotersteuerung (3) , auf welcher der programmierte Bewegungspfad in einem Roboterprogramm gespeichert ist, an dem Roboterarm (2) die jeweilige vorgesehene Gelenkskonfiguration einstellt, und der ein erstes Greifwerkzeug (5.1) aufweist zum automatischen Bewegen des Behälteroberteil (7.2) zwischen seiner Schließstellung und seiner Offenstellung, und
- aufweisend wenigstens ein zweites Greifwerkzeug (5.2) zum automatischen Bewegen der Rastlasche (8.1, 8.2) zwischen ihrer Verriegelungsstellung und ihrer
Ent riegelungs Stellung .
2. Robotersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Robotersteuerung (3) ausgebildet und eingerichtet ist, die während einer automatischen Bewegung des Roboterarms (2) und des am Werkzeugflansch (4) des Roboterarms (2) befestigten Greifers (5) in den jeweiligen Gelenken (J1-J7) auftretenden Kräfte und/oder Momente zu erfassen und auf Grundlage der erfassten Kräfte und/oder Momente die Antriebe der Gelenke (J1-J7) des Roboterarms (2) derart anzusteuern, dass während eines Greifens und Bewegens des Behälteroberteils (7.2) mittels des ersten Greiferwerkzeugs (5.1) aus seiner Schließstellung in seine Offenstellung das Behälterunterteil (7.1) seine Ruhestellung beibehält.
3. Robotersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Robotersteuerung (3) ausgebildet und eingerichtet ist, auf Grundlage der erfassten Kräfte und/oder Momente die Antriebe der Gelenke (J1-J7) des Roboterarms (2) nur dann zum Bewegen des Behälteroberteils (7.2) aus seiner Schließstellung in seine Offenstellung anzusteuern, wenn aufgrund der erfassten Kräfte und/oder Momente die zum Bewegen des Behälteroberteils (7.2) notwendige Prozesskraft kleiner ist als ein Mehrfaches einer sich aus der Masse des Behälteroberteils (7.2) bestimmenden Gewichtskraft des Behälteroberteils (7.2) .
4. Robotersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Greiferwerkzeug (5.1) als ein Zweibackengreifer (16) ausgebildet ist, der zwei automatisch gegeneinander verstellbare Greiferbacken (16.1, 16.2) aufweist, von denen jede Greiferbacke (16.1, 16.2) ausgebildet und eingerichtet ist zum kraft- und/oder formschlüssigen, insbesondere klemmenden Fassen einer lateralen Seitenwand (17) des Behälteroberteils (7.2) von zwei gegenüberliegenden lateralen Seitenwänden (17) des Behälteroberteils (7.2) .
5. Robotersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Greiferbacke (16.1, 16.2) ein Klemmstück (18) aufweist, das eine Anlagefläche zum Anlegen an die jeweilige laterale Seitenwand (17) des Behälteroberteils (7.2) aufweist, wobei das Klemmstück (18) mittels eines Kugelgelenks (19) an einem Greiferbackengrundkörper (20) der Greiferbacke (16.1, 16.2) drehbar gelagert ist, insbesondere um eine durch die beiden Klemmstellen der beiden Greiferbacken (16.1, 16.2) an den gegenüberliegenden lateralen Seitenwänden (17) des Behälteroberteils (7.2) verlaufende Drehachse drehbar gelagert ist.
6. Robotersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Robotersteuerung (3) ausgebildet und eingerichtet ist, während eines zum Öffnen des Behälteroberteils (7.2) ausgeführten Bewegung des Greifers (5) , während dieser das Behälteroberteil (7.2) mittels der Greiferbacken (16.1, 16.2) des ersten Greifwerkzeugs (5.1) festklemmt, den Greifer (5) und/oder den Werkzeugflansch (4) des Roboterarms (2) zumindest im Wesentlichen in seiner Ausgangsorientierung zu halten oder lediglich eine Schwenkbewegung mit einem kleineren Schwenkwinkel auszuführen als der Schwenkwinkel zum vollständigen Öffnen des Behälteroberteils (7.2) ist.
7. Robotersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Greifwerkzeug (5.2) zum automatischen Bewegen der Rastlasche (8.1, 8.2) zwischen ihrer Verriegelungsstellung und ihrer Entriegelungsstellung an dem Greifer (5) befestigt ist und das automatische Bewegen der Rastlasche (8.1, 8.2) zwischen ihrer Verriegelungsstellung und ihrer Entriegelungsstellung durchgeführt wird, indem die Robotersteuerung (3) die Antriebe der Gelenke (J1-J7) des Roboterarms (2) automatisch ansteuert, so dass das zweite Greifwerkzeug (5.2) zum automatischen Betätigen der Rastlasche (8.1, 8.2) entsprechend bewegt wird.
8. Robotersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Greifwerkzeug (5.2) zum automatischen Bewegen der Rastlasche (8.1, 8.2) zwischen ihrer Verriegelungsstellung und ihrer Entriegelungsstellung an einem festen Halter (21) eines Arbeitsplatzes (22) des Robotersystems (6) ortsfest befestigt ist und das automatische Bewegen der Rastlasche (8.1, 8.2) zwischen ihrer Verriegelungsstellung und ihrer Entriegelungsstellung durchgeführt wird, indem die Robotersteuerung (3) die Antriebe der Gelenke (J1-J7) des Roboterarms (2) automatisch ansteuert, so dass das erste Greifwerkzeug (5.1) den kompletten Behälter (7) bewegt und zwar derart, dass die geschlossene Rastlasche (8.1, 8.2) an das ortsfest befestigte zweite Greifwerkzeug (5.2) herangeführt und mit diesem in Eingriff gebracht wird, so dass mittels einer automatisch ausgeführten weiteren Bewegung des Behälters (7) durch angesteuertes Verstellen der Gelenke (J1-J7) des Roboterarms (2) , die wenigstens eine Rastlasche (8.1, 8.2) geöffnet wird.
9. Robotersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Robotersteuerung (3) ausgebildet und eingerichtet ist, den Greifer (5) zum automatischen Bewegen der Rastlasche (8.1, 8.2) zwischen ihrer Verriegelungsstellung und ihrer Entriegelungsstellung derart automatisch zu führen, dass immer nur eine einzige Rastlasche (8.1, 8.2) gleichzeitig geöffnet oder geschlossen wird.
10. Robotersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Behälterunterteil (7.1) zumindest während des automatischen Öffnens oder Schließens des Behälteroberteils (7.2) in einer ortsfesten Aufnahme (15) des Robotersystems (6) zumindest gegen Verrutschen in seiner Standebene formschlüssig festgehalten ist .
EP24702321.1A 2023-02-22 2024-01-26 ROBOTERSYSTEM ZUM AUTOMATISCHEN ÖFFNEN UND SCHLIEßEN EINES BEHÄLTERS Pending EP4669493A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023104373.0A DE102023104373A1 (de) 2023-02-22 2023-02-22 Robotersystem zum automatischen Öffnen und Schließen eines Behälters
PCT/EP2024/051878 WO2024175302A1 (de) 2023-02-22 2024-01-26 ROBOTERSYSTEM ZUM AUTOMATISCHEN ÖFFNEN UND SCHLIEßEN EINES BEHÄLTERS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4669493A1 true EP4669493A1 (de) 2025-12-31

Family

ID=89767576

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP24702321.1A Pending EP4669493A1 (de) 2023-02-22 2024-01-26 ROBOTERSYSTEM ZUM AUTOMATISCHEN ÖFFNEN UND SCHLIEßEN EINES BEHÄLTERS

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4669493A1 (de)
CN (1) CN120882537A (de)
DE (1) DE102023104373A1 (de)
WO (1) WO2024175302A1 (de)

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2742227A1 (de) 1977-09-20 1979-03-22 Banning Ag J Manipulator mit schmiedezange, insbesondere mit maschinellem zangenantrieb
FR2550723B1 (fr) 1983-08-19 1985-10-25 Komatsu Mfg Co Ltd Appareil constituant une main de robot
US5123681A (en) 1991-03-20 1992-06-23 Fluoroware, Inc. Latch for wafer storage box for manual or robot operation
DE202014104946U1 (de) 2014-10-16 2016-01-19 Kuka Systems Gmbh Werkzeugwechselvorrichtung für Manipulatoren
DE102017206652A1 (de) 2017-04-20 2018-10-25 Kuka Deutschland Gmbh Robotergreifer zum Handhaben von Objekten, insbesondere Behältern
DE102018206618B3 (de) 2018-04-27 2019-05-23 Fabmatics Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Öffnen und Schließen einer Transportbox
DE102018009767A1 (de) * 2018-12-17 2020-06-18 Kuka Deutschland Gmbh Verfahren zum Bearbeiten von Objekten mittels eines industrieroboter
CN210339565U (zh) 2019-07-02 2020-04-17 库卡机器人制造（上海）有限公司 自动导引运输车、机器人及其夹持装置
DE102020132529A1 (de) 2020-12-07 2022-06-09 bAhead GmbH Werkzeugaufsatz für einen kollaborierenden Roboter im Laborbetrieb
CN213184234U (zh) 2021-03-19 2021-05-11 台湾积体电路制造股份有限公司 晶圆载具的开合装置
EP4112238A1 (de) * 2021-06-28 2023-01-04 Bayer Aktiengesellschaft Autonomes manipulieren einer biegeschlaffen primärverpackung in einer formstabilen sekundärverpackung mittels roboter

Also Published As

Publication number Publication date
DE102023104373A1 (de) 2024-08-22
WO2024175302A1 (de) 2024-08-29
CN120882537A (zh) 2025-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AT521771B1 (de) Vakuumgreifer, Zuführeinheit sowie Verfahren zum Transport von flächigen Bauteilen
DE102016005637B4 (de) System zum Aufnehmen von Gegenständen und Verfahren zum Aufnehmen von gestapelten Gegenständen
DE102016208456B4 (de) Robotersystem mit rekonfigurierbarer endeffektor-baugruppe
DE102018103805B4 (de) Robotersystem mit rekonfigurierbarer endeffektor-baugruppe
DE102016106082B4 (de) Robotersystem mit umkonfigurierbarer Organanordnung
DE102015115866B4 (de) Einrichtung zum Umpacken von zu Packungseinheiten zusammengefassten Stückgütern
DE102013020581B4 (de) Verfahren zum Betrieb eines Robotergreifers, Robotergreifer und Robotergreifersystem
DE112016005253T5 (de) Herstellungssystem, Verfahren zum Konstruieren des Herstellungssystems, Endeffektor, Roboter und Arbeitsverfahren des Roboters
DE112019000797T5 (de) Verbindungsvorrichtung und verbindungsverfahren
DE10223670A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bewegen eines Handhabungssystems
EP3402634B1 (de) Greifer mit einer kraftmessvorrichtung
DE102018111431A1 (de) Werkstückgreifvorrichtung
DE112017006508T5 (de) Übergabesystem und verfahren zu dessen betrieb
DE112018002000T5 (de) Nahrungsmittelhaltevorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben derselben
DE102016200495A1 (de) Greifer mit wenigstens einem adaptiven Greiferfinger
DE112018001848T5 (de) Roboter und betriebsverfahren dafür
DE3622922C2 (de)
DE102014107533B4 (de) Umkonfigurierbare Robotergreiforgananordnung
DE102018121089B4 (de) Werkstückaufnahmevorrichtung mit einer trenneinheit für gestapelte werkstücke
DE102022001542A1 (de) Ablegen eines Blattgutstapels
DE112018000590T5 (de) Übertragungssystem und Verfahren zum Betreiben desselben
WO2024175302A1 (de) ROBOTERSYSTEM ZUM AUTOMATISCHEN ÖFFNEN UND SCHLIEßEN EINES BEHÄLTERS
DE102010034992B4 (de) Einrichtung zur Handhabung quaderförmiger Gegenstände
DE102018009767A1 (de) Verfahren zum Bearbeiten von Objekten mittels eines industrieroboter
DE102020108037B4 (de) Positionierungseinrichtung und Verfahren zur Positionierung von Werkstücken

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20250813

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

P01 Opt-out of the competence of the unified patent court (upc) registered

Free format text: CASE NUMBER: UPC_APP_0003108_4669493/2026

Effective date: 20260129