WO2004080666A1 - Coupling system for coupling and decoupling a robot to and from a sealing element in a remote-controllable manner - Google Patents

Coupling system for coupling and decoupling a robot to and from a sealing element in a remote-controllable manner Download PDF

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WO2004080666A1
WO2004080666A1 PCT/EP2004/002597 EP2004002597W WO2004080666A1 WO 2004080666 A1 WO2004080666 A1 WO 2004080666A1 EP 2004002597 W EP2004002597 W EP 2004002597W WO 2004080666 A1 WO2004080666 A1 WO 2004080666A1
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WO
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coupling
robot hand
actuating element
coupling system
locking
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/002597
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German (de)
French (fr)
Inventor
Karl-Heinz Konert
Berthold Kampen
Bernhard Oelerich
Heinrich Dropmann
Reinhard Nadicksbernd
Original Assignee
Schlick Roto-Jet Maschinenbau Gesellschaft Mit Beschränkter Haftung
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J21/00Chambers provided with manipulation devices

Definitions

  • Coupling system for the remote-controlled coupling and uncoupling of a robot with a seal
  • the invention relates to a coupling system for the remotely operable coupling and uncoupling of a robot hand with a sealing element for sealing a recess in a working chamber wall with respect to the robot hand engaging therein, which comprises:
  • At least one locking element which is connected to the robot hand and which can be brought into engagement with at least one of the coupling elements via at least one adjusting element.
  • a generic coupling device in a working chamber system in which a robot hand or another manipulator arm engages through a recess in a working chamber. When the robot moves into the working chamber, it is automatically held by the robot hand with the flexible sealing element of the working chamber recess. couples.
  • Such a working chamber system has proven itself. It is particularly advantageous that a secure seal of the robot hand in the leadthrough can be produced and released again automatically, that is to say without assembly activities or other manual interventions.
  • the robot hand can be moved in several degrees of freedom during operation while maintaining the seal within the working chamber. After the work process in the chamber has been completed, the seal can be released remotely so that the robot hand can move freely and can be moved out of the chamber with the workpiece.
  • Another coupling device of the generic type is known from DE 101 62 780 C1, in which the coupling elements are formed by cantilevered edge elements which are fastened to the circumference of the lead-through ring element and have a cantilever edge aligned with the center of the lead-through ring element.
  • the locking elements are to be brought into engagement with the at least one cantilever edge element in each case by insertion by means of adjusting elements under the cantilever edge. This enables a sealing locking of the robot hand with the working chamber in any rotational angular position, based on the level of the extension in the Chamber of Labor.
  • the center of the actuating element lies at least over the angle up to a point further out and in each of which a locking element is guided, which can be moved radially with the rotation of the actuating element and brought into engagement with the coupling element.
  • the robotic hand denotes those end axes of industrial robots and other manipulators on which, for example, a workpiece gripper or a processing tool is to be attached. Due to the joint and simultaneous actuation of all locking elements by the rotation of the annular actuating element, all locking elements move precisely into the coupling elements assigned to you. Malfunctions in locking are largely excluded. Process security and speed are increased.
  • the locking elements are preferably designed as sliding locking elements and have a run-on slope. You then slide under a cantilevered edge of the coupling elements, which also has a run-on slope on the coupling element, so that a positive connection is produced.
  • the crescent-shaped swivel bolt elements known from DE 101 62 780 Cl can also be coupled to the actuating element in the coupling system according to the invention, in particular via connecting rods.
  • this document is referred to in full.
  • the actuating element therefore preferably has a chamfered outer edge and is rotatably mounted on at least three circumferentially arranged guide rollers which are mounted on the locking plate and which are profiled to be compatible with the profile of the outer edge. This represents a simple, easily accessible and sufficiently precise storage.
  • Figure 1 is a front view of a clutch system according to the invention.
  • FIG. 2 shows a detail on the outer edge of the coupling system from FIG. 1;
  • Fig. 4 shows a detail of a blasting chamber with an industrial robot engaging from the outside in a side sectional view.
  • a known working chamber 100 is shown.
  • An industrial robot 200 is arranged outside the working chamber 100.
  • the industrial robot 200 has six axes of rotation 201 ... 206 and thus six degrees of freedom.
  • the 6-axis kinematics enables inside of the working area to move to any point in space in any orientation of the last robot link, for example the robot hand 216 with a workpiece gripper 220.
  • the vertical axis 201 is an axis of rotation about which the entire industrial robot 200 can be rotated relative to a foundation 130.
  • two articulated axes 202, 203 are arranged, with which the so-called upper arm 212 and the lower arm 213 can be inclined.
  • the so-called wrist 205 which is another articulated joint, can be positioned in this way in space.
  • the orientation of the wrist 205 with respect to the forearm 213 can also be changed by an axis of rotation 204.
  • the robot hand 216 with the machining or clamping tool attached to it, for example the workpiece gripper 220, can be rotated via the rotary hand axis 206.
  • the wrist 205 and the robot hand 216 with the workpiece gripper 220 are located within a lead-through ring element 160 which extends through the work chamber wall 110 and represents the rigid end edge of the sealing element 20, and are rigidly coupled thereto ,
  • the bushing ring element 160 is arranged on the central seal of the endless, flexible sealing element 20 as a rigid adapter and is thus connected to the working chamber wall 110 via sealing element 20.
  • Fig. 1 shows the clutch system according to the invention in a view from the front. It essentially consists of a locking plate 150; - An actuating element 140 with locking elements 144, an actuator 148, and a bushing ring element 160 with coupling elements 162.
  • the locking plate 150 is connected in a flange region 152 to the robot hand (not shown here) and is spaced apart from the outer lead-through ring element 160 by an air gap 2.
  • the actuating element 140 is rotatably mounted on the locking plate 150.
  • it preferably has a V-shaped edge chamfered on both sides, which is guided and rotatably supported between at least three guide rollers 154 provided with a corresponding V-shaped notch.
  • the actuating element 140 has a plurality of guide grooves 141 which, starting from a point on a small radius, extend at least over the angle up to a point on a larger radius, ie the groove is oblique to an imaginary secant or a tangent to the circular arc of the actuating element 140 employed.
  • the guide grooves 141 each extend from a point closer to the center of the actuating element at least over an angle at least corresponding to the necessary angle of rotation ⁇ of the actuating element 140 to a point lying further outwards, thereby causing a radial movement of the sliding therein stored bolt element 144 is generated.
  • the locking elements 144 guided in the grooves 141 are moved radially outward by a counterclockwise rotation and inserted into the corresponding coupling elements 162 on the lead-through ring element 160, so that the locking plate 150 is positively locked and lead-through ring element 160 is produced, whereby the robot hand 216 is coupled to the seal 20.
  • the actuation element 140 is rotated via an eccentrically acting actuating element 148, for example a pneumatic cylinder.
  • the locking elements 144 are preferably guided in a sliding guide 156 which is firmly connected to the locking plate 150, in order to be able to engage in an exact position in the coupling elements 162 located opposite the bushing ring element 160. This is particularly important so that radially extending profiles on the locking and coupling elements, which bring about a non-rotatable locking, interlock.
  • the run-up bevels 145, 163 are provided with mutually compatible, radially extending profiles. 3 shows at a glance from the narrow side of the locking element 144 that it has a web 145.1 on its run-up slope 145, here with a trapezoidal cross section.
  • the run-up slope 163 of the coupling element 162 has a compatible, in particular likewise trapezoidal groove 163.1.
  • the rear side 151 of the locking plate 150 is also the parting plane of the movable unit consisting of the robot hand, locking plate 150 and actuating element 140 with the associated add-on parts and the unit consisting of sealing element 20 and lead-through ring element 160 which is firmly connected to the working chamber wall and on the coupling elements 162 overrun bevels 145, 163 provided to facilitate the interlocking of the elements and to achieve an additional frictional bracing of the coupled components.
  • the coupling plate 150 When the coupling plate 150 is engaged, its rear side 151 is pressed against an elastomeric sealing strip 21 on the lead-through ring element 160 of the sealing element 20.

Abstract

The invention relates to a coupling system for the remote-controllable coupling of a robot hand to an opening in a working chamber. According to the invention, said coupling system is provided with at least one coupling element (162) that is connected to a feed-through ring element (160) of a sealing element in the opening. Bolt elements (144) connected to the robot hand (216) can be engaged with the coupling element (162) by means of a driving element (148). Said robot hand is connected to a terminal plate (150) on which an annular actuating element (140) is rotatably mounted. Said actuating element can be rotated by an angle (a) by means of the driving element (148), and at least one guiding groove (141) is provided in the actuating element, said groove extending from a first point, which is closer to the centre of motion, to a second outer point, at least over the angle (?). A bolt element (144) is respectively guided in the guiding grooves (141), said bolt element being radially displaceable with the rotation of the actuating element (140) and to be engaged with the coupling element (162).

Description

Kupplungssystem zum fernbetätigbaren Kuppeln und Entkuppeln eines Roboters mit einer Dichtung Coupling system for the remote-controlled coupling and uncoupling of a robot with a seal
Die Erfindung betrifft ein Kupplungssystem zum fernbetätigbaren Kuppeln und Entkuppeln einer Roboterhand mit ei- nem Dichtungselement zur Abdichtung einer Ausnehmung in einer Arbeitskammerwandung gegenüber der darin eingreifenden Roboterhand, welches umfasst:The invention relates to a coupling system for the remotely operable coupling and uncoupling of a robot hand with a sealing element for sealing a recess in a working chamber wall with respect to the robot hand engaging therein, which comprises:
- wenigstens zwei Kupplungselemente, die mit einem Durchführungsringelement des Dichtungselements verbunden sind, und- At least two coupling elements which are connected to a bushing ring element of the sealing element, and
- wenigstens ein Riegelelement, das mit der Roboterhand verbunden ist und das über wenigstens ein Stellelement in den Eingriff mit wenigstens einem der Kupplungselemente zu bringen ist . Aus der DE 101 20 473 Cl ist eine gattungsgemäße Kupplungsvorrichtung bei einem Arbeitskammersystem bekannt, bei dem eine Roboterhand oder ein anderer Manipulatorarm durch eine Ausnehmung hindurch in eine Arbeitskammer eingreift. Beim Einfahren des Roboters in die Arbeitskammer wird dieser mit seiner Rσboterhand automatisch mit dem flexiblen Dichtungselement der Arbeitskammerausnehmung ge- kuppelt. Ein solches Arbeitskammersysteme hat sich bewährt. Vorteilhaft ist insbesondere, dass automatisch, also ohne Montagetätigkeiten oder andere manuelle Eingriffe, eine sichere Abdichtung der Roboterhand in der Durchfüh- rung hergestellt und wieder gelöst werden kann. Dabei kann die Roboterhand während des Betriebs unter Beibehaltung der Abdichtung innerhalb der Arbeitskammer in mehreren Freiheitsgraden bewegt werden. Nach Beendigung des Arbeitsvorgangs in der Kammer kann die Abdichtung fernbetä- tigt wieder gelöst werden, so dass die Roboterhand frei beweglich ist und mit dem Werkstück aus der Kammer heraus bewegt werden kann.- At least one locking element which is connected to the robot hand and which can be brought into engagement with at least one of the coupling elements via at least one adjusting element. From DE 101 20 473 Cl a generic coupling device in a working chamber system is known, in which a robot hand or another manipulator arm engages through a recess in a working chamber. When the robot moves into the working chamber, it is automatically held by the robot hand with the flexible sealing element of the working chamber recess. couples. Such a working chamber system has proven itself. It is particularly advantageous that a secure seal of the robot hand in the leadthrough can be produced and released again automatically, that is to say without assembly activities or other manual interventions. The robot hand can be moved in several degrees of freedom during operation while maintaining the seal within the working chamber. After the work process in the chamber has been completed, the seal can be released remotely so that the robot hand can move freely and can be moved out of the chamber with the workpiece.
Dieses Arbeitskammersystem hat sich bewährt . Es hat sich allerdings gezeigt, dass durch die punktuell angeordneten Kupplungs- und Riegelelemente eine dichtende Verriegelung der Roboterhand mit der Arbeitskammer nur in sehr genau definierten WinkelStellungen der Roboterhand in Bezug zur Arbeitskammer möglich ist und dass die erforderliche punktgenaue Rückkehr in die vorgegebenen Verriegelungs- Stellungen überhaupt im Arbeitsprozess verzögernd wirkt .This working chamber system has proven itself. However, it has been shown that the coupling and locking elements are arranged in a punctiform manner so that the robotic hand can only be locked in a sealed manner with the working chamber at very precisely defined angular positions of the robotic hand in relation to the working chamber and that the required precise return to the specified locking positions at all acts delayed in the work process.
Aus der DE 101 62 780 Cl ist eine weitere gattungsgemäße Kupplungsvorrichtung bekannt, bei der die Kupplungselemente durch Kragrandelemente gebildet sind, die am Umfang des Durchführungsringelements befestigt sind und eine zum Mit- telpunkt des Durchführungsringelements ausgerichtete Kragkante aufweisen. Die Riegelelemente sind jeweils durch Einschieben mittels Stellelementen unter die Kragkante in den Eingriff mit dem wenigstens einen Kragrandelement zu bringen. Damit ist eine abdichtende Verriegelung der Robo- terhand mit der Arbeitskammer in beliebigen rotatorischen Winkelstellungen möglich, bezogen auf die Ebene der Aus- nehmung in der Arbeitskammer. Allerdings hat sich hier gezeigt, dass die separate Ansteuerung jedes Riegelelements durch ein eigenes Antriebselement, beispielsweise einen Pneumatikzylinder, schwierig zu koordinieren ist. Aufgrund von unterschiedlichen Charakteristiken der Pneumatikzylinder, von Druckdifferenzen innerhalb des Systems etc. kann es dazu kommen, dass die Riegelelemente nicht gleichzeitig in Eingriff mit den Kupplungselementen kommen, so dass Verspannungen auftreten, die dazu führen, dass eine Ein- kupplung der etwas später bewegten Riegelelementen nicht mehr möglich ist. Es müssen in diesem Fehlerfall alle Verriegelungen wieder gelöst und der Kupplungsvorgang wiederholt werden. Hierdurch kommt es zu Stillstandszeiten des Roboters und einer geringeren Produktivität der Anlage insgesamt.Another coupling device of the generic type is known from DE 101 62 780 C1, in which the coupling elements are formed by cantilevered edge elements which are fastened to the circumference of the lead-through ring element and have a cantilever edge aligned with the center of the lead-through ring element. The locking elements are to be brought into engagement with the at least one cantilever edge element in each case by insertion by means of adjusting elements under the cantilever edge. This enables a sealing locking of the robot hand with the working chamber in any rotational angular position, based on the level of the extension in the Chamber of Labor. However, it has been shown here that the separate actuation of each locking element by means of its own drive element, for example a pneumatic cylinder, is difficult to coordinate. Due to the different characteristics of the pneumatic cylinders, pressure differences within the system, etc., it can happen that the locking elements do not come into engagement with the coupling elements at the same time, so that tensions occur which lead to the locking elements that move somewhat later being engaged is no longer possible. In the event of a fault, all interlocks must be released and the coupling process repeated. This leads to downtimes of the robot and lower productivity of the system as a whole.
Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Kupplungssystem der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass eine schnelle und sichere Kupplung der Roboterhand mit der Dichtung ermöglicht wird. Dies Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Roboterhand mit einer Arretierungsplatte verbunden ist, auf der ein ringförmiges Betätigungselement drehbar gelagert ist, das über ein Stellelement um einen Winkel drehbar ist, und dass in dem Betätigungselement Führungsnuten vorgesehen sind, die sich ausgehend von einem näher amIt is therefore the task of improving a coupling system of the type mentioned at the outset in such a way that a quick and safe coupling of the robot hand to the seal is made possible. This object is achieved in that the robot hand is connected to a locking plate on which an annular actuating element is rotatably mounted, which can be rotated through an angle via an actuating element, and in that guide grooves are provided in the actuating element, which are closer to one another at the
Zentrum des Betätigungselements liegenden Punkt wenigstens über den Winkel bis hin zu einem weiter außen liegenden Punkt erstrecken und in denen jeweils ein Riegelelement geführt sind, das mit Drehung des Betätigungselements die Riegelelemente radial verschiebbar und in den Eingriff mit dem Kupplungselement zu bringen ist. Mit Roboterhand sind diejenigen Endachsen von Industrierobotern und anderen Manipulatoren bezeichnet, an denen beispielsweise ein Werkstückgreifer oder ein Bearbeitungswerkzeug anzubringen ist. Durch die gemeinsame und gleichzeitige Betätigung aller Riegelelemente durch die Drehung des ringförmigen Betätigungselements fahren alle Riegelelemente genau gleichzeitig in die Ihnen zugeordneten Kupplungselemente. Fehlfunktionen bei der Verriegelung werden damit weitgehend ausge- schlössen. Die Prozesssicherheit und -geschwindigkeit werden erhöht. Vorteilhaft ist auch, dass nur noch ein Stellelement, beispielsweise ein Pneumatikylinder, für das Betätigungselement notwendig ist, wodurch das Kupplungs- system kostengünstiger herzustellen ist. Vorzugsweise sind die Riegelelemente als Schieberiegelelemente ausgebildet und weisen eine Auflaufschräge auf. Sie schieben sich dann unter eine überkragende Kante der Kupplungselemente, die ebenfalls eine Auflaufschräge am Kupplungselement aufweist, so dass ein Formschluss hergestellt wird.The center of the actuating element lies at least over the angle up to a point further out and in each of which a locking element is guided, which can be moved radially with the rotation of the actuating element and brought into engagement with the coupling element. The robotic hand denotes those end axes of industrial robots and other manipulators on which, for example, a workpiece gripper or a processing tool is to be attached. Due to the joint and simultaneous actuation of all locking elements by the rotation of the annular actuating element, all locking elements move precisely into the coupling elements assigned to you. Malfunctions in locking are largely excluded. Process security and speed are increased. It is also advantageous that only one actuating element, for example a pneumatic cylinder, is required for the actuating element, as a result of which the coupling system can be manufactured more cost-effectively. The locking elements are preferably designed as sliding locking elements and have a run-on slope. You then slide under a cantilevered edge of the coupling elements, which also has a run-on slope on the coupling element, so that a positive connection is produced.
Anstelle von Schieberiegelelementen können auch die aus der DE 101 62 780 Cl bekannten sichelförmigen Schwenkriegelelemente bei dem erfindungsgemäßen Kupplungssystem an das Betätigungselement angekuppelt sein, insbesondere über Pleuelstangen. Zur näheren Darstellung der Ausbildung und der Funktionsweise der Schwenkriegelelemente und der zugehörigen Kupplungselemente wird diese Schrift vollinhaltlich in Bezug genommen.Instead of sliding bolt elements, the crescent-shaped swivel bolt elements known from DE 101 62 780 Cl can also be coupled to the actuating element in the coupling system according to the invention, in particular via connecting rods. For a more detailed description of the design and the functioning of the swivel bolt elements and the associated coupling elements, this document is referred to in full.
Da eine zentrische Ausnehmung in der Arretierungsplatte einen relativ großen Durchmesser für die Aufnahme der Roboterhand aufweisen muss, und das ringförmige Betätigungs- element noch außerhalb dieser Ausnehmung anzuordnen ist, wäre eine Lagerung über entsprechend groß dimensionierte Wälzlager zwar möglich, aber kostspielig. Vorzugsweise weist das Betätigungselement deshalb eine angefaste Außen- kante auf und ist an wenigstens drei umfänglich angeordneten Führungsrollen, die auf der Arretierungsplatte gelagert sind und die kompatibel zum Profil der Außenkante profiliert sind, drehbar gelagert. Dies stellt eine einfache, leicht zugängliche und ausreichend präzise Lagerung dar.Since a central recess in the locking plate must have a relatively large diameter for receiving the robot hand, and the ring-shaped actuating element is still to be arranged outside of this recess, storage would be possible via appropriately sized rolling bearings, but costly. The actuating element therefore preferably has a chamfered outer edge and is rotatably mounted on at least three circumferentially arranged guide rollers which are mounted on the locking plate and which are profiled to be compatible with the profile of the outer edge. This represents a simple, easily accessible and sufficiently precise storage.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kupplungssystems sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen und werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbei- spiels der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung näher be- schrieben. Es zeigen im einzelnen:Further advantageous refinements of the clutch system according to the invention can be found in the further subclaims and are described in more detail below using an exemplary embodiment of the invention with reference to the drawing. The individual shows:
Fig. 1 eine Vorderansicht auf ein erfindungsgemäßes Kupplungssystem;Figure 1 is a front view of a clutch system according to the invention.
Fig. 2 ein Detail am Außenrand des Kupplungssystem aus Fig. 1 ;FIG. 2 shows a detail on the outer edge of the coupling system from FIG. 1;
Fig. 3 je ein profiliertes Riegel- und Kupplungselement in Ansicht von vorn; und3 each a profiled locking and coupling element in a view from the front; and
Fig. 4 einen Ausschnitt einer Strahlkammer mit einem von außen eingreifenden Industrieroboter in seitlicher Schnittansicht. In Fig. 4 ist eine an sich bekannte Arbeitskammer 100 dargestellt. Ein Industrieroboter 200 ist außerhalb der Arbeitskammer 100 angeordnet. Der Industrieroboter 200 weist sechs Rotationsachsen 201...206 und damit sechs Freiheitsgrade auf. Die 6-Achsen-Kinematik ermöglicht, innerhalb des Arbeitsbereichs jeden Punkt im Raum in beliebiger Orientierung des letzten Robotergliedes, beispielsweise der Roboterhand 216 mit einem Werkstückgreifer 220, anzufahren. Die Hochachse 201 ist eine Rotationsachse, um die der gesamte Industrieroboter 200 gegenüber einem Fundament 130 rotierbar ist. Aufeinander folgend sind zwei Knickachsen 202, 203 angeordnet, mit denen der so genannte Oberarm 212 und der Unterarm 213 geneigt werden können. Hierüber ist das so genannte Handgelenk 205, das ein weiteres Knickgelenk ist, im Raum positionierbar. Die Orientierung des Handgelenks 205 in Bezug auf den Unterarm 213 kann noch durch eine Rotationsachse 204 geändert werden.Fig. 4 shows a detail of a blasting chamber with an industrial robot engaging from the outside in a side sectional view. 4, a known working chamber 100 is shown. An industrial robot 200 is arranged outside the working chamber 100. The industrial robot 200 has six axes of rotation 201 ... 206 and thus six degrees of freedom. The 6-axis kinematics enables inside of the working area to move to any point in space in any orientation of the last robot link, for example the robot hand 216 with a workpiece gripper 220. The vertical axis 201 is an axis of rotation about which the entire industrial robot 200 can be rotated relative to a foundation 130. In succession, two articulated axes 202, 203 are arranged, with which the so-called upper arm 212 and the lower arm 213 can be inclined. The so-called wrist 205, which is another articulated joint, can be positioned in this way in space. The orientation of the wrist 205 with respect to the forearm 213 can also be changed by an axis of rotation 204.
Über die Rotationshandachse 206 ist die Roboterhand 216 mit dem daran angebrachten Bearbeitungs- oder Spannwerkzeug, beispielsweise dem Werkstückgreifer 220, rotierbar.The robot hand 216 with the machining or clamping tool attached to it, for example the workpiece gripper 220, can be rotated via the rotary hand axis 206.
Das Handgelenk 205 und die Roboterhand 216 mit dem Werkstückgreifer 220 befinden sich bei der in Figur 1 dargestellten Arbeitssituation innerhalb eines durch die Ar- beitskammerwandung 110 hindurch geführten Durchführungs- ringelements 160, das den starren Abschlussrand des Dichtungselements 20 darstellt, und sind an dieses starr angekuppelt. Das Durchführungsringelement 160 ist an der zentralen Dichtung des endlosen, flexiblen Dichtungselement 20 als steifer Adapter angeordnet und somit über Dichtungselement 20 mit der Arbeitskammerwandung 110 verbunden.In the work situation shown in FIG. 1, the wrist 205 and the robot hand 216 with the workpiece gripper 220 are located within a lead-through ring element 160 which extends through the work chamber wall 110 and represents the rigid end edge of the sealing element 20, and are rigidly coupled thereto , The bushing ring element 160 is arranged on the central seal of the endless, flexible sealing element 20 as a rigid adapter and is thus connected to the working chamber wall 110 via sealing element 20.
Fig. 1 zeigt das erfindungsgemäße Kupplungssystem in einer Ansicht von vorne. Es besteht im wesentlichen aus einer Arretierungsplatte 150; - einem Betätigungselement 140 mit Riegelelementen 144, einem Stellelement 148, und einem Durchführungsringelement 160 mit Kupplungselemen- ten 162.Fig. 1 shows the clutch system according to the invention in a view from the front. It essentially consists of a locking plate 150; - An actuating element 140 with locking elements 144, an actuator 148, and a bushing ring element 160 with coupling elements 162.
Die Arretierungsplatte 150 ist in einem Flanschbereich 152 mit der hier nicht dargestellten Roboterhand verbunden und ist gegenüber dem außenliegenden Durchführungsringelement 160 um einen Luftspalt 2 beabstandet.The locking plate 150 is connected in a flange region 152 to the robot hand (not shown here) and is spaced apart from the outer lead-through ring element 160 by an air gap 2.
Das Betätigungselement 140 ist drehbar auf der Arretierungsplatte 150 gelagert. Hierzu weist es vorzugsweise eine beidseitig angefast, V-förmige Kante auf, die zwischen wenigstens drei mit einer entsprechenden V-förmigen Einkerbung versehenen Führungsrollen 154 geführt und drehbar gelagert ist.The actuating element 140 is rotatably mounted on the locking plate 150. For this purpose, it preferably has a V-shaped edge chamfered on both sides, which is guided and rotatably supported between at least three guide rollers 154 provided with a corresponding V-shaped notch.
Das Betätigungselement 140 weist mehrere Führungsnuten 141 auf, die sich ausgehend von einem Punkt auf einem kleinen Radius wenigstens über den Winkel bis hin zu einem Punkt auf einem größeren Radius erstrecken, d.h. die Nut ist schräg zu einer gedachten Sekante oder einer Tangente am Kreisbogen des Betätigungselement 140 angestellt. Mit anderen Worten: die Führungsnuten 141 erstrecken sich je- weils ausgehend von einem näher am Zentrum des Betätigungselements liegenden Punkt wenigstens über einen Winkel wenigstens entsprechend dem notwendigen Drehwinkel α des Betätigungselements 140 bis hin zu einem weiter außen liegenden Punkt, wodurch eine Radialbewegung des darin gleitend gelagerten Riegelelements 144 erzeugt wird. Die in den Nuten 141 geführten Riegelelemente 144 werden bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform durch eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn, radial nach außen bewegt und in die entsprechenden Kupplungselemente 162 am Durch- führungsringelement 160 eingeschoben, so dass ein Form- schluss von Arretierungsplatte 150 und Durchführungsring- element 160 hergestellt wird, wodurch zugleich die Roboterhand 216 mit der Dichtung 20 gekuppelt ist. Die Drehung des Betätigungselements 140 wird über ein exzentrisch angreifendes Stellelement 148, beispielsweise einen Pneuma- tikzylinder, bewirkt.The actuating element 140 has a plurality of guide grooves 141 which, starting from a point on a small radius, extend at least over the angle up to a point on a larger radius, ie the groove is oblique to an imaginary secant or a tangent to the circular arc of the actuating element 140 employed. In other words: the guide grooves 141 each extend from a point closer to the center of the actuating element at least over an angle at least corresponding to the necessary angle of rotation α of the actuating element 140 to a point lying further outwards, thereby causing a radial movement of the sliding therein stored bolt element 144 is generated. In the embodiment shown in FIG. 1, the locking elements 144 guided in the grooves 141 are moved radially outward by a counterclockwise rotation and inserted into the corresponding coupling elements 162 on the lead-through ring element 160, so that the locking plate 150 is positively locked and lead-through ring element 160 is produced, whereby the robot hand 216 is coupled to the seal 20. The actuation element 140 is rotated via an eccentrically acting actuating element 148, for example a pneumatic cylinder.
Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, sind die Riegelelemente 144 vorzugsweise in einer mit der Arretierungsplatte 150 fest verbundenen Schiebeführung 156 geführt, um lagegenau in die gegenüber am Durchführungsringelement 160 befindlichen Kupplungselemente 162 eingreifen zu können. Dies ist insbesondere wichtig, damit sich radial erstreckende Profilierungen an Riegel- und Kupplungselementen, die eine drehfeste Verriegelung bewirken, ineinander greifen.As shown in FIG. 2 in particular, the locking elements 144 are preferably guided in a sliding guide 156 which is firmly connected to the locking plate 150, in order to be able to engage in an exact position in the coupling elements 162 located opposite the bushing ring element 160. This is particularly important so that radially extending profiles on the locking and coupling elements, which bring about a non-rotatable locking, interlock.
Um mit der Kupplung auch eine Verdrehsicherheit zu bewir- ken, kann nämlich vorgesehen sein, dass die Auflaufschrägen 145, 163 mit zueinander kompatiblen, sich radial erstreckenden Profilierungen versehen sind. Fig. 3 zeigt in einem Blick von der Schmalseite des Riegelelements 144 her, dass dieses auf seiner Auflaufschräge 145 einen Steg 145.1, hier mit trapezförmigem Querschnitt, aufweist. Die Auflaufschräge 163 des Kupplungselernents 162 weist eine hierzu kompatible, insbesondere ebenfalls trapezförmige Nut 163.1 auf.In order to also ensure a security against rotation with the coupling, it can be provided that the run-up bevels 145, 163 are provided with mutually compatible, radially extending profiles. 3 shows at a glance from the narrow side of the locking element 144 that it has a web 145.1 on its run-up slope 145, here with a trapezoidal cross section. The run-up slope 163 of the coupling element 162 has a compatible, in particular likewise trapezoidal groove 163.1.
Die Rückseite 151 der Arretierungsplatte 150 ist auch die Trennebene der beweglichen Einheit aus Roboterhand, Arretierungsplatte 150 und Betätigungselement 140 mit den zugehörigen Anbauteilen und der mit der Arbeitskammerwandung fest verbundenen Einheit aus Dichtungselement 20 und Durchführungsringelement 160. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind an den Riegel- elementen 144 und an den Kupplungselementen 162 Auflauf- schrägen 145, 163 vorgesehen, um das Ineinandergreifen der Elemente zu erleichtern und eine zusätzliche reibschlüssige Verspannung der miteinander gekuppelten Bauteile zu erreichen. Mit dem Einkuppeln wird so die Arretierungsplatte 150 mit ihrer Rückseite 151 gegen einen elastomeren Dichtstreifen 21 am Durchführungsringelement 160 des Dichtungs- element 20 gepresst. The rear side 151 of the locking plate 150 is also the parting plane of the movable unit consisting of the robot hand, locking plate 150 and actuating element 140 with the associated add-on parts and the unit consisting of sealing element 20 and lead-through ring element 160 which is firmly connected to the working chamber wall and on the coupling elements 162 overrun bevels 145, 163 provided to facilitate the interlocking of the elements and to achieve an additional frictional bracing of the coupled components. When the coupling plate 150 is engaged, its rear side 151 is pressed against an elastomeric sealing strip 21 on the lead-through ring element 160 of the sealing element 20.

Claims

Patentansprüche : Claims:
1. Kupplungssystem zum fernbetätigbaren Kuppeln und Entkuppeln einer Roboterhand (216) mit einem Dichtungselement (20) zur Abdichtung einer Ausnehmung (120) in einer Ar- beitskammerwandung (110) gegenüber der darin eingreifenden Roboterhand (216), welches umfasst: wenigstens ein Kupplungselement (162) , das mit einem Durchführungsringelement (160) des Dichtungselements (20) verbunden ist, und - wenigstens zwei Riegelelemente (144) , die mit der Roboterhand (216) verbunden ist und die über wenigstens ein Stellelement (148) in den Eingriff mit dem wenigstens einen Kupplungselement (162) zu bringen ist,1. Coupling system for the remotely operable coupling and uncoupling of a robot hand (216) with a sealing element (20) for sealing a recess (120) in a work chamber wall (110) with respect to the robot hand (216) engaging therein, which comprises: at least one coupling element ( 162), which is connected to a lead-through ring element (160) of the sealing element (20), and - at least two locking elements (144), which is connected to the robot hand (216) and which engages with the via at least one actuating element (148) at least one coupling element (162) is to be brought,
dadurch gekennzeichnet, dass die Roboterhand (216) mit einer Arretierungsplatte (150) verbunden ist, auf der ein ringförmiges Betätigungselement (140) drehbar gelagert ist, das über ein Stellelement (148) um einen Winkel (cv) drehbar ist, und dass in dem Betätigungselement (140) wenigstens eine Führungsnut (141) vorgesehen ist, die sich ausgehend von einem näher am Drehpunkt des Betätigungselements liegenden Punkt wenigstens über den Winkel (α) bis hin zu einem weiter außen liegenden Punkt erstreckt und in der wenigstens ein Riegelelement (144) geführt ist, das mit der Drehung des Betätigungselements (140) radial verschiebbar und in den Eingriff mit wenigstens einem Kupplungselement (162) zu bringen ist. characterized in that the robot hand (216) is connected to a locking plate (150) on which an annular actuating element (140) is rotatably mounted, which can be rotated by an angle (cv) via an adjusting element (148), and in that Actuating element (140) at least one guide groove (141) is provided, which extends from a point closer to the pivot point of the actuating element at least over the angle (α) to a point further out and in which at least one locking element (144) is guided, which is radially displaceable with the rotation of the actuating element (140) and is to be brought into engagement with at least one coupling element (162).
2. KupplungsSystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (140) eine angefaste Außenkante (142) aufweist und an wenigstens drei umfänglich angeordneten Führungsrollen (154) , die auf der Arretie- rungsplatte (150) gelagert sind und die kompatibel zum2. Coupling system according to claim 1, characterized in that the actuating element (140) has a chamfered outer edge (142) and on at least three circumferentially arranged guide rollers (154) which are mounted on the locking plate (150) and which are compatible with
Profil der Außenkante (142) profiliert sind, drehbar gelagert ist .Profile of the outer edge (142) are profiled, is rotatably mounted.
3. Kupplungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Riegelelemente (144) als Schieberie- gelelemente ausgebildet sind und eine Auflaufschräge3. Coupling system according to claim 1 or 2, characterized in that the locking elements (144) are designed as sliding locking elements and a run-up slope
(145) aufweisen, welche wenigstens teilweise unter eine überkragende Auflaufschräge (163) am Kupplungselement (162) einschiebbar ist.(145), which can be inserted at least partially under a cantilevered ramp (163) on the coupling element (162).
4. KupplungsSystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflaufschrägen (145, 163) mit zueinander kompatiblen, sich radial erstreckenden Profilierungen4. Coupling system according to claim 3, characterized in that the run-up slopes (145, 163) with mutually compatible, radially extending profiles
(145.1, 163.1) versehen sind.(145.1, 163.1) are provided.
5. Kupplungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Auflaufschrägen (145) einen Steg (145.1) mit trapezförmigem Querschnitt und die andere Auflaufschräge (163) eine Nut (163.1) mit trapezförmigem Querschnitt aufweist.5. Coupling system according to claim 4, characterized in that one of the ramp bevels (145) has a web (145.1) with a trapezoidal cross section and the other ramp ramp (163) has a groove (163.1) with a trapezoidal cross section.
6. KupplungsSystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement (162) durch ein umlaufendes Ringelement am Durchführungsring- element (160) gebildet ist.6. Coupling system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the coupling element (162) is formed by a circumferential ring element on the bushing ring element (160).
7. Kupplungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass drei Kupplungselements (162) am Durchführungsringelement (160) und drei Riegelelemen- te (144) , die jeweils in einer Führungsnut (141) des Betätigungselements (148) geführt sind, vorgesehen sind.7. Coupling system according to one of claims 1 to 5, characterized in that three coupling elements (162) on the bushing ring element (160) and three locking elements te (144), which are each guided in a guide groove (141) of the actuating element (148), are provided.
8. KupplungsSystem nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betatigungs- element (148) kreisringförmig ist und dessen Führungsnuten (141) kreisbogenförmig sind.8. Coupling system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the actuating element (148) is annular and its guide grooves (141) are arcuate.
9. Arbeitskammersystem bestehend aus einer Arbeitskammerwandung (110) mit wenigstens einer Ausnehmung (120) , einer durch die Ausnehmung (120) in die Arbeitskam- mer (100) eingreifenden Roboterhand (216) , und einer Abdichtungsvorrichtung, mittels der eine Abdichtung der Ausnehmung (120) gegenüber der eingreifenden Roboterhand (216) fernbetätigbar herzustellen und zu lösen ist, mit einem Kupplungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6. 9. Working chamber system consisting of a working chamber wall (110) with at least one recess (120), a robot hand (216) engaging through the recess (120) in the working chamber (100), and a sealing device, by means of which a sealing of the recess ( 120) relative to the engaging robot hand (216) can be produced and released remotely, with a coupling system according to one of claims 1 to 6.
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