DE102014208530A1 - Replacement tool for use by means of a robot or a human hand - Google Patents

Abstract

Es werden ein Roboter, ein Wechselwerkzeug sowie ein Verfahren zum Einsatz eines Wechselwerkzeugs in Verbindung mit einem Roboter vorgeschlagen. Das Wechselwerkzeug ist für den Einsatz in einer zumindest teilautomatisierten Fertigung vorgesehen und umfasst: einen Werkzeugkopf (2), eine erste mechanische Schnittstelle (3), und eine zweite mechanische Schnittstelle (4), wobei das Wechselwerkzeug (1) eingerichtet ist, mittels der ersten mechanischen Schnittstelle (3) von einem Greifer (5a, 5b, 6) eines Roboters (7) gegriffen und bestimmungsgemäß verwendet zu werden, und mittels der zweiten mechanischen Schnittstelle (4) von einer menschlichen Hand gegriffen und bestimmungsgemäß verwendet zu werden.A robot, an interchangeable tool and a method for using an interchangeable tool in conjunction with a robot are proposed. The change tool is intended for use in an at least partially automated production and comprises: a tool head (2), a first mechanical interface (3), and a second mechanical interface (4), wherein the change tool (1) is arranged by means of the first mechanical interface (3) of a gripper (5a, 5b, 6) of a robot (7) used and intended to be used, and to be used by the second mechanical interface (4) of a human hand and used as intended.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wechselwerkzeug für den Einsatz in einer zumindest teilautomatisierten Fertigung, welches durch einen Roboter als Teil eines Arbeitszyklus gegriffen, geführt und bestimmungsgemäß eingesetzt werden kann.The present invention relates to an exchange tool for use in an at least partially automated production, which can be gripped, guided and used as intended by a robot as part of a working cycle.

Im Stand der Technik wird für die Ausführung gefährlicher, körperlich anstrengender und gut automatisierbarer Arbeitsschritte in zunehmendem Maße Robotertechnik verwendet. Roboter bieten eine äußerst exakte Arbeitsweise und können Fertigungskosten erheblich reduzieren. Zudem sind Roboter äußerst zuverlässige Arbeitsmaschinen und bedingen nur selten Produktionsausfälle. Um die Roboter möglichst gut auszulasten, werden insbesondere in Fertigungsstraßen sogenannte Wechselwerkzeuge eingesetzt, welche innerhalb eines Arbeitszyklus' (z. B. die Bearbeitung eines Fahrzeugs durch denselben Roboter) den Roboter für unterschiedliche Aufgaben einrichten können. Hierzu wird der Roboter zunächst mit einem ersten Wechselwerkzeug ausgerüstet, führt einen ersten Arbeitsschritt mit dem ersten Wechselwerkzeug aus und legt das erste Wechselwerkzeug anschließend ab. Anschließend greift der Roboter ein zweites Wechselwerkzeug, führt einen zweiten Arbeitsschritt durch und legt das zweite Wechselwerkzeug anschließend ab. Um den Wechselvorgang möglichst effizient zu gestalten, werden die Schnittstellen zwischen dem Wechselwerkzeug und dem Roboter hinsichtlich Funktion und Geschwindigkeit optimiert. Auch Präzision und Verschleißfestigkeit werden bei der Auslegung dieser Schnittstellen optimiert. zudem können elektrische, hydraulische und andere Anschlüsse zwischen dem Roboter und dem Wechselwerkzeug aufeinander abgestimmt werden, um im Zuge der temporären Verbindung angeschlossen zu werden.In the prior art robot technology is increasingly used for the execution of dangerous, physically demanding and easily automatable work steps. Robots provide extremely accurate operation and can significantly reduce manufacturing costs. In addition, robots are extremely reliable machines and rarely cause production losses. In order to utilize the robots as well as possible, so-called interchangeable tools are used particularly in production lines, which can set up the robot for different tasks within a work cycle (eg, the processing of a vehicle by the same robot). For this purpose, the robot is first equipped with a first change tool, performs a first step with the first change tool and then deposits the first change tool. The robot then picks up a second change tool, carries out a second work step and then deposits the second change tool. In order to make the change process as efficient as possible, the interfaces between the change tool and the robot are optimized in terms of function and speed. Precision and wear resistance are also optimized when designing these interfaces. In addition, electrical, hydraulic and other connections between the robot and the replacement tool can be matched to be connected in the course of the temporary connection.

www.mrk-systeme.de/artikel17.html beschreibt Fertigungsprozesse, bei welchen Mensch und Roboter ”Hand in Hand” nebeneinander arbeiten können. Unterschiedliche Sicherheitsvorkehrungen greifen dabei derart ineinander, dass der Roboter nicht länger hinter einem Schutzzaun eingesetzt werden muss, um Mensch und Material zu schützen. www.mrk-systeme.de/artikel17.html describes manufacturing processes in which humans and robots can work side by side "hand in hand". Different security measures interlock in such a way that the robot no longer has to be used behind a protective fence to protect people and material.

Fällt ein Roboter beispielsweise aufgrund eines Funktionsfehlers aus, müssen Fertigungsausfälle üblicherweise durch den Einsatz von Menschen vermieden werden. Die vom Roboter verwendeten Werkzeuge sind für den menschlichen Einsatz jedoch nicht vorgesehen. Daher werden Zweitwerkzeuge an den Fertigungsstraßen vorgehalten, mittels welcher ein Mensch die zuvor vom Roboter ausgeführten Arbeitsschritte ausführen kann. Dieses Vorhalten von Zweitwerkzeugen bedingt erhöhte Kosten und einen erhöhten Platzbedarf. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorgenannten Nachteile auszuräumen.For example, if a robot fails due to a malfunction, manufacturing outages usually have to be avoided by using people. However, the tools used by the robot are not intended for human use. Therefore, second tools are kept on the production lines, by means of which a person can perform the previously performed by the robot work steps. This provision of second tools requires increased costs and increased space requirements. It is therefore an object of the present invention to overcome the aforementioned disadvantages.

Die vorstehend identifizierte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Wechselwerkzeug für den Einsatz in einer zumindest teilautomatisierten Fertigung sowie durch einen mit einem solchen Wechselwerkzeug ausgestatteten Roboter und ein Fertigungsverfahren unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Wechselwerkzeugs gelöst. Das Wechselwerkzeug umfasst einen Werkzeugkopf, welcher für die Werkstückbearbeitung ausgestaltet ist. Je nach auszuführendem Arbeitsschritt ist der Werkzeugkopf unterschiedlich ausgestaltet, so dass eine abschließende Aufzählung möglicher Ausgestaltungen an dieser Stelle nicht möglich ist. Zusätzlich ist eine erste mechanische Schnittstelle vorgesehen, mittels welcher das Wechselwerkzeug von einem Greifer eines Roboters gegriffen und bestimmungsgemäß verwendet werden kann. Die bestimmungsgemäße Verwendung besteht regelmäßig in einer Führung und/oder Aktivierung des Werkzeugkopfes unter Einflussnahme auf ein Werkstück. Zusätzlich weist das Wechselwerkzeug eine zweite mechanische Schnittstelle auf, welche eingerichtet ist, von einer menschlichen Hand gegriffen zu werden, um den Werkzeugkopf, wie vorstehend beschrieben, manuell zum Einsatz zu bringen. Insbesondere ist die zweite mechanische Schnittstelle bzw. das gesamte Wechselwerkzeug also auch für die manuelle Verwendung konform mit landesspezifischen Arbeitssicherheitsrichtlinien. Gegenüber dem Stand der Technik wird also vorgeschlagen, das Wechselwerkzeug für den zumindest teilautomatisierten Einsatz mit einer mechanischen Schnittstelle vorzusehen, welche das Wechselwerkzeug auch für die manuelle Verwendung im Fertigungsprozess einrichtet. Auf diese Weise kann eine Vorhaltung eines zweiten Werkzeugs zur manuellen Verwendung vermieden werden, wodurch die Kosten der Fertigung und Wartung gesenkt werden können. Zusätzlich besteht nicht die Gefahr, dass das für den manuellen Einsatz eingerichtete Werkzeug verlorengeht und im Falle eines unvorhergesehenen Produktionsausfalls nicht zur Verfügung steht. Diese vorgenannten Vorteile können die Kosten der zusätzlichen Schnittstelle für die manuelle Verwendung aufwiegen.According to the invention, the object identified above is achieved by an exchange tool for use in an at least partially automated production and by a robot equipped with such a replacement tool and a production method using a change tool according to the invention. The change tool comprises a tool head, which is designed for workpiece machining. Depending on the work step to be performed, the tool head is designed differently, so that a conclusive enumeration of possible configurations at this point is not possible. In addition, a first mechanical interface is provided, by means of which the change tool can be gripped by a gripper of a robot and used as intended. The intended use is regularly in a guide and / or activation of the tool head under the influence of a workpiece. In addition, the change tool has a second mechanical interface which is adapted to be gripped by a human hand to manually insert the tool head as described above. In particular, the second mechanical interface or the entire change tool is therefore also suitable for manual use in accordance with country-specific occupational safety guidelines. Compared to the prior art, it is therefore proposed to provide the change tool for the at least partially automated use with a mechanical interface, which also sets up the change tool for manual use in the manufacturing process. In this way, a provision of a second tool for manual use can be avoided, whereby the cost of manufacturing and maintenance can be reduced. In addition, there is no risk that the tool set up for manual use will be lost and unavailable in the event of an unforeseen loss of production. These advantages may outweigh the cost of the additional interface for manual use.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

Die erste und die zweite Schnittstelle können räumlich zusammenfallen. Hierbei ist üblicherweise eine bestimmte Greiftechnik des Roboters erforderlich, damit auch der Roboter das Wechselwerkzeug sicher und präzise greifen kann. Beispielsweise kann die Greiftechnik an diejenige einer menschlichen Hand angelehnt werden, wodurch der Roboter sehr flexibel eingesetzt werden kann. Im Stand der Technik werden solche Greifer häufig gemieden, da sie keine Präzisions- und Verschleiß-optimierte Grifftechnik bedeuten. Zudem wird ein Mindestplatzaufwand zur Durchführung des Greifens generiert. Die Erfinder haben jedoch festgestellt, dass diese Nachteile durch die Lösung der vorstehend genannten Aufgabe in einzelnen Fällen mehr als aufgewogen werden.The first and the second interface can coincide spatially. In this case, a certain gripping technique of the robot is usually required so that the robot can grasp the tool safely and precisely. For example, the gripping technique can be based on that of a human hand, whereby the robot can be used very flexibly. In the prior art such grippers are often avoided because they do not mean precision and wear-optimized grip technology. In addition, a minimum amount of space for gripping is generated. The inventors have found, however, that these disadvantages are more than offset by the solution of the above-mentioned problem in individual cases.

Alternativ kann die zweite Schnittstelle separat gegenüber der ersten Schnittstelle ausgeführt sein. Mit anderen Worten wird eine zusätzliche Schnittstelle zur manuellen Verwendung des Wechselwerkzeugs vorgesehen.Alternatively, the second interface may be implemented separately from the first interface. In other words, an additional interface for manual use of the exchange tool is provided.

Dies ermöglicht eine sowohl für den Roboter als auch für die menschliche Hand optimierte Grifftechnik, ist jedoch ebenfalls durch einen erhöhten Platzaufwand und einen komplexeren Aufbau des erfindungsgemäßen Wechselwerkzeugs zu bezahlen.This allows for both the robot and the human hand optimized grip technology, but is also to pay by increased space requirements and a more complex structure of the change tool according to the invention.

Das Wechselwerkzeug ist bevorzugt permanent mit der ersten Schnittstelle und der zweiten Schnittstelle mechanisch verbunden. Mit anderen Worten ist kein im Stand der Technik bekannter Adapter mit einer zweiten Schnittstelle vorgesehen, welcher beispielsweise temporär mit der ersten Schnittstelle verbunden wird und somit die zweite Schnittstelle temporär mit dem Wechselwerkzeug verbindet. Durch die dauerhafte mechanische Verbindung werden einerseits Toleranzen und Fehlfunktionen ausgeschlossen, andererseits wird vermieden, dass das Wechselwerkzeug im Falle einer Fehlfunktion des Roboters nicht unmittelbar eingesetzt werden kann oder ein Verlust des Adapters einen längeren Produktionsausfall bedingt. Es ist lediglich das erfindungsgemäße Wechselwerkzeug gegebenenfalls aus dem Griff des Roboters zu entnehmen und manuell zu verwenden. Auf diese Weise können Produktionsausfälle im Falle einer Fehlfunktion auf ein Minimum reduziert werden.The replacement tool is preferably permanently connected to the first interface and the second interface mechanically. In other words, no adapter known in the prior art is provided with a second interface which, for example, is temporarily connected to the first interface and thus temporarily connects the second interface to the replacement tool. On the one hand tolerances and malfunctions are excluded by the permanent mechanical connection, on the other hand it is avoided that the replacement tool can not be used immediately in the event of a malfunction of the robot or a loss of the adapter causes a prolonged loss of production. It is only to remove the tool according to the invention optionally from the handle of the robot and to use manually. In this way, production losses in the event of a malfunction can be reduced to a minimum.

Das Wechselwerkzeug kann beispielsweise als Einsteckwerkzeug ausgestaltet sein, mittels welchem Kräfte auf vorpositionierte Steckverbindungen zu deren Schließen ausgeübt werden können. Solche Steckverbindungen können insbesondere im Bereich von Kabelbaumsteckern einen hohen Kraftaufwand zum Schließen erfordern. Hierbei wird die Steckverbindung durch einen Menschen präzise vorbereitet/angeordnet, während anschließend ein Roboter die erforderlichen Kräfte mittels des Einsteckwerkzeugs aufbringt. Alternativ oder zusätzlich kann das Wechselwerkzeug als Hochvoltmodulgreifer zum Greifen elektrochemischer Speicher ausgestattet sein. Da elektrochemische Speicher (”Batterien”) regelmäßig hohe Massen aufweisen, werden zu ihrer Bewegung bevorzugt Roboter mit Hochvoltmodulgreifern eingesetzt. Der Hochvoltmodulgreifer ist dabei eingerichtet, eine schnelle und sichere sowie präzise temporäre Verbindung mit dem elektrochemischen Speicher einzugehen, um diesen zu positionieren. Alternativ oder zusätzlich kann das Wechselwerkzeug als Schraubwerkzeug ausgestaltet sein, welches beispielsweise eine motorisch antreibbare Welle aufweist. Auf diese Weise ist der Roboter befähigt, Schraubverbindungen herzustellen oder zu lösen, ohne dass seine eigene Mechanik durch die Drehung der Schraube einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt ist.The replacement tool can be configured, for example, as a plug-in tool, by means of which forces can be exerted on pre-positioned connectors to close them. Such connectors may require a great deal of effort to close, especially in the field of harness connectors. Here, the connector is precisely prepared / arranged by a human, while then a robot applies the necessary forces by means of the plug-in tool. Alternatively or additionally, the replacement tool can be equipped as a high-voltage module gripper for gripping electrochemical storage. Since electrochemical storage devices ("batteries") regularly have high masses, robots with high-voltage module grippers are preferred for their movement. The high-voltage module gripper is set up to enter into a fast, secure and precisely temporary connection to the electrochemical storage in order to position it. Alternatively or additionally, the change tool can be configured as a screwing tool, which has, for example, a motor-driven shaft. In this way, the robot is capable of producing or releasing screw connections without its own mechanics being exposed to increased wear due to the rotation of the screw.

Eine Möglichkeit für den Einsatz eines erfindungsgemäßen Wechselwerkzeugs besteht darin, ein Drehmoment mittels des Werkzeugkopfes auf ein Werkstück aufzubringen. In diesem Fall kann die zweite mechanische Schnittstelle (zum Greifen durch einen menschlichen Anwender) einen gegenüber der ersten mechanischen Schnittstelle verlängerten Hebelarm aufweisen. In einem einfachen Fall ist die zweite mechanische Schnittstelle als im Wesentlichen senkrecht zu einer Steckrichtung des Werkzeugkopfes orientierte Struktur mit einem Griff versehen, durch welchen der Anwender das Wechselwerkzeug greifen und den Werkzeugkopf bei der Aufbringung des Drehmomentes stabilisieren kann. Auf diese Weise ist zwar ein gegebenenfalls erheblich erhöhter Platzbedarf für das Wechselwerkzeug geschaffen, während sich der Einsatzbereich des erfindungsgemäßen Wechselwerkzeugs jedoch auch im Dauereinsatz nicht auf kräftemäßig den Menschen stark überlegene Roboter beschränkt.One possibility for the use of a change tool according to the invention is to apply a torque by means of the tool head on a workpiece. In this case, the second mechanical interface (for grasping by a human user) may have a lever arm extended from the first mechanical interface. In a simple case, the second mechanical interface is provided as a structure orientated substantially perpendicularly to a plug-in direction of the tool head, by means of which the user can grasp the replacement tool and stabilize the tool head in the application of the torque. In this way, an optionally significantly increased space requirement for the replacement tool is created, while the field of application of the change tool according to the invention, however, is not restricted even in continuous use to robots that are strongly superior to humans.

Zudem kann die zweite Schnittstelle einen im Wesentlichen in einer Längsachse bzw. Steckrichtung des Werkzeugkopfes angeordneten Griff umfassen. Mit anderen Worten kann die zweite Schnittstelle räumlich auseinanderfallende Griffpositionen umfassen, um eine besonders sichere Handhabung bei der Anwendung zu ermöglichen. Je weiter die Griffe der zweiten Schnittstelle voneinander entfernt sind, desto größer sind vom menschlichen Anwender aufbringbaren Momente.In addition, the second interface may comprise a handle disposed substantially in a longitudinal axis or plugging direction of the tool head. In other words, the second interface may include spatially disparate handle positions to allow for particularly safe handling in use. The farther the second interface handles are away from each other, the greater the human application time.

Wie eingangs ausgeführt, kann die erste mechanische Schnittstelle des erfindungsgemäßen Wechselwerkzeugs durch einen Greifer ergriffen werden, der nach Art einer menschlichen Hand zwei relativ zueinander bewegbare Abschnitte aufweist, welche auch als ”Zange” oder ”Klaue” bezeichnet werden könnten. Eine solche Gestaltung ermöglicht eine Ähnlichkeit der ersten Schnittstelle und der zweiten Schnittstelle bis hin zu einem räumlichen Zusammenfallen der ersten und zweiten Schnittstelle, wodurch der Platzbedarf für das Wechselwerkzeug gering gehalten werden kann.As stated above, the first mechanical interface of the change tool according to the invention can be gripped by a gripper having two relatively movable sections in the manner of a human hand, which could also be referred to as a "pliers" or "claw". Such a design allows a similarity of the first interface and the second interface to a spatial coincidence of the first and second interface, whereby the space required for the replacement tool can be kept low.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Roboter vorgeschlagen, welcher mit einem Wechselwerkzeug gemäß dem erstgenannten Erfindungsaspekt ausgestattet ist. Mit anderen Worten greift der Roboter das erfindungsgemäße Wechselwerkzeug oder führt ein solches Wechselwerkzeug in seinem Wechselwerkzeugmagazin. Im Falle eines Ausfalls des Roboters steht einer raschen Verwendung des Wechselwerkzeugs durch einen menschlichen Anwender nichts im Wege, wodurch Produktionsausfälle auf ein Minimum verringert werden können.According to a second aspect of the present invention, a robot is proposed, which is equipped with an exchange tool according to the first-mentioned aspect of the invention. In other words, the robot takes that Changing tool according to the invention or performs such a change tool in its removable tool magazine. In the event of a failure of the robot, a quick use of the changing tool by a human operator is no obstacle, thereby reducing production losses to a minimum.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fertigungsverfahren vorgeschlagen, welches auf der Verwendung eines Roboters und eines oben beschriebenen Wechselwerkzeugs basiert. Dabei wird das Wechselwerkzeug durch den Roboter an der ersten Schnittstelle gegriffen, um beispielsweise ein Werkstück mit dem Werkzeugkopf zu bearbeiten. Anschließend wird eine Funktionseinschränkung des Roboters erkannt. Dies kann auf elektronischem Wege erfolgen, wodurch der Roboter automatisch stillgelegt und/oder Wartungspersonal in Kenntnis gesetzt wird. In Reaktion darauf kann die zweite Schnittstelle des Wechselwerkzeugs durch die Hand eines Anwenders gegriffen werden und das Werkstück durch das erfindungsgemäße Wechselwerkzeug manuell bearbeitet werden. Die Verwendung eines Adapters oder gar eines parallel vorgehaltenen manuellen Werkzeugs erübrigt sich, wodurch die Produktionskosten gesenkt werden können. Die Merkmale, Merkmalskombinationen und die sich aus diesen ergebenden Vorteile entsprechen den in Verbindung mit dem erstgenannten sowie dem zweitgenannten Erfindungsaspekt Ausgeführten derart ersichtlich, dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.According to a third aspect of the present invention, a manufacturing method is proposed, which is based on the use of a robot and a change tool described above. In this case, the replacement tool is gripped by the robot at the first interface, for example, to machine a workpiece with the tool head. Subsequently, a function restriction of the robot is detected. This can be done electronically, whereby the robot is automatically shut down and / or maintenance personnel informed. In response, the second interface of the interchangeable tool may be gripped by the hand of a user and the workpiece may be manually machined by the interchangeable tool of the invention. The use of an adapter or even a parallel held manual tool is unnecessary, whereby the production costs can be reduced. The features, combinations of features and the advantages resulting therefrom correspond to those described in connection with the first-mentioned as well as the second-mentioned aspect of the invention in such a way that, in order to avoid repetition, reference is made to the above statements.

Der Roboter sowie die teilautomatisierte Fertigung können für eine intensive Mensch-Roboter-Kooperation ausgeführt sein. Insbesondere wird darunter verstanden, dass ein Schutzzaun um den Roboter nicht erforderlich ist und ein menschlicher Anwender somit in unmittelbarer Nähe des Roboters dessen Rolle im Fertigungsprozess übernehmen kann. Auf diese Weise wird verhindert, dass der Ausfall des Roboters umfassende Änderungen des Fertigungsablaufes (z. B. Verlagerung des Arbeitsschrittes an einen anderen Ort) bedingt.The robot as well as the partially automated production can be designed for an intensive human-robot cooperation. In particular, this means that a protective fence around the robot is not required and a human user can thus take over its role in the production process in the immediate vicinity of the robot. In this way it is prevented that the failure of the robot causes extensive changes in the manufacturing process (eg, relocation of the work step to another location).

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Figuren. Es zeigen:Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description and from the figures. Show it:

1 eine seitliche Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wechselwerkzeugs; 1 a side view of a first embodiment of a change tool according to the invention;

2 das in 1 dargestellte Wechselwerkzeug, welches von einem Roboter umgriffen ist; 2 this in 1 illustrated change tool, which is encompassed by a robot;

3 das in 1 dargestellte Wechselwerkzeug, welches von einem Menschen umgriffen ist; 3 this in 1 illustrated change tool, which is encompassed by a human;

4 eine seitliche Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wechselwerkzeugs; 4 a side view of a second embodiment of a change tool according to the invention;

5 das in 4 dargestellte Wechselwerkzeug, welches von einem Roboter umgriffen ist; 5 this in 4 illustrated change tool, which is encompassed by a robot;

6 das in 4 dargestellte Wechselwerkzeug, welches von einem Menschen umgriffen ist; 6 this in 4 illustrated change tool, which is encompassed by a human;

7 eine seitliche Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wechselwerkzeugs; 7 a side view of a third embodiment of a change tool according to the invention;

8 das in 7 dargestellte Wechselwerkzeug, welches von einem Roboter umgriffen ist; 8th this in 7 illustrated change tool, which is encompassed by a robot;

9 das in 7 dargestellte Wechselwerkzeug, welches von einem Menschen umgriffen ist; und 9 this in 7 illustrated change tool, which is encompassed by a human; and

10 ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. 10 a flowchart illustrating steps of an embodiment of a method according to the invention.

1 zeigt ein Einsteckwerkzeug 1 als Wechselwerkzeug. Dieses weist in einem ersten Abschnitt einen Kunststoffblock 3, 4 als Kombination einer ersten mechanischen Schnittstelle und einer zweiten mechanischen Schnittstelle auf. Der Kunststoffblock ist abgerundet ausgeführt, so dass er sich sowohl von einem Zangengreifer als auch von einer menschlichen Hand sicher umschließen lässt. An einem unteren Ende des Kunststoffblockes 3, 4 ist ein abgekantetes Blech 2 als Werkzeugkopf vorgesehen, welches rechtwinklig zueinander gekantete Abschnitte 9, 10 aufweist. Ein distales Ende 10 des Bleches ist im Wesentlichen parallel zur Hochachse des Kunststoffblockes 3, 4 orientiert. 1 shows a plug-in tool 1 as an exchange tool. This has a plastic block in a first section 3 . 4 as a combination of a first mechanical interface and a second mechanical interface. The plastic block is rounded so that it can be securely enclosed by both a pliers gripper and a human hand. At a lower end of the plastic block 3 . 4 is a folded sheet metal 2 provided as a tool head, which at right angles to each other folded sections 9 . 10 having. A distal end 10 of the sheet is substantially parallel to the vertical axis of the plastic block 3 . 4 oriented.

2 zeigt das in 1 dargestellte Wechselwerkzeug 1, dessen Kunststoffblock 3, 4 als erste mechanische Schnittstelle durch zwei parallel zueinander orientierte Greifbacken 5a, 5b und eine korrespondierende, in entgegengesetzte Richtung bewegbare Greifbacke 6 eines Roboters 7 gegriffen ist. 2 shows that in 1 illustrated change tool 1 , whose plastic block 3 . 4 as the first mechanical interface through two parallel gripper jaws 5a . 5b and a corresponding, movable in the opposite direction gripping jaw 6 a robot 7 is seized.

3 zeigt das in 1 dargestellte Wechselwerkzeug 1, dessen Kunststoffblock 3, 4 als zweite mechanische Schnittstelle durch die Faust 8 eines Anwenders umschlossen ist. 3 shows that in 1 illustrated change tool 1 , whose plastic block 3 . 4 as a second mechanical interface through the fist 8th enclosed by a user.

4 zeigt ein Schraubwerkzeug 1 als Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wechselwerkzeugs. Ein distales Ende des Schraubwerkzeugs 1 ist als Werkzeugkopf 2 mit einem Bit ausgestattet, welcher Formschlüsse mit Schraubenköpfen eines Werkstücks herstellt. Über eine (nicht dargestellte) Welle ist der Bit in Rotation versetzbar. Diese Rotation erfolgt um die Längsachse 1, in welcher auch eine blockförmige Kunststoffstruktur 3 als erste mechanische Schnittstelle und ein zweiter Griff 4b einer zweiten mechanischen Schnittstelle angeordnet sind. Ein Abgang 11 eines Elektrokabels liegt an einem dem Werkzeugkopf 2 gegenüberliegenden Ende in der Längsachse L. Über das Elektrokabel wird das Schraubwerkzeug 1 mit elektrischer Energie versorgt. Ein erster Griff 4a der zweiten mechanischen Schnittstelle steht im Wesentlichen rechtwinklig auf der Längsachse L, wodurch bezüglich eines während des Schraubvorgangs erzeugten Drehmomentes eine stabile Halterung auch durch die Hand eines Anwenders möglich wird. 4 shows a screwing tool 1 as an embodiment of a change tool according to the invention. A distal end of the screwing tool 1 is as a tool head 2 equipped with a bit, which produces form-fitting with screw heads of a workpiece. About a (not shown) wave of the bit is set in rotation. This rotation takes place about the longitudinal axis 1 , in which also a block-shaped plastic structure 3 as the first mechanical interface and a second handle 4b a second mechanical interface are arranged. A finish 11 an electric cable is located on a tool head 2 opposite end in the longitudinal axis L. About the electric cable is the screwing 1 supplied with electrical energy. A first grip 4a the second mechanical interface is substantially perpendicular to the longitudinal axis L, whereby a stable support is also possible by a user's hand with respect to a torque generated during the screwing operation.

5 zeigt das Schraubwerkzeug 1 (siehe 4) in den Greifbacken 5a, 5b, 6 eines Roboters. Hierbei umschließt die Greifzange die blockförmige Kunststoffstruktur 3 als erste Schnittstelle, um den Werkzeugkopf 2 auf einem Werkstück W anzuordnen. Im Bereich des zweiten Griffes 4b der zweiten mechanischen Schnittstelle ist zudem ein Sensor 12 erkennbar, mittels welchem erkannt werden kann, dass das Schraubwerkzeug 1 aktuell nicht durch den Roboter 7, sondern durch eine am ersten Griff 4a angeordnete Hand eines Anwenders gegriffen ist. Im Ansprechen auf diese Erkenntnis können Betriebsparameter des Schraubwerkzeugs (z. B. ein maximales Drehmoment) automatisch angepasst werden. 5 shows the screwing tool 1 (please refer 4 ) in the jaws 5a . 5b . 6 a robot. In this case, the grasping forceps encloses the block-shaped plastic structure 3 as the first interface to the tool head 2 to arrange on a workpiece W. In the area of the second handle 4b The second mechanical interface is also a sensor 12 recognizable, by means of which it can be recognized that the screwing 1 currently not by the robot 7 but by one at the first handle 4a arranged hand of a user is seized. In response to this insight, operating parameters of the screwing tool (eg, a maximum torque) can be automatically adjusted.

6 zeigt das in 4 dargestellte Schraubwerkzeug 1 im Griff eines menschlichen Anwenders. Die Hände 8 des Anwenders sind hierzu an einem ersten Griff 4a und einem zweiten Griff (4b) der zweiten mechanischen Schnittstelle angeordnet. Bezüglich der Längsachse des Schraubwerkzeugs 1 hat der Anwender einen langen Hebel zur Verfügung, was eine sichere Handhabung gewährleistet. 6 shows that in 4 illustrated screwing tool 1 in the grip of a human user. Hands 8th of the user are at a first grip 4a and a second handle ( 4b ) of the second mechanical interface. With respect to the longitudinal axis of the screwing tool 1 the user has a long lever available, which ensures safe handling.

7 zeigt einen Hochvoltmodulgreifer 1 als drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wechselwerkzeugs. Vier Greifabschnitte 13a, 13b, 13c, 13d eines Werkzeugkopfes 2 sind eingerichtet, einen elektrochemischen Speicher bzw. dessen Gehäuse pneumatisch zu greifen. Oberhalb des Werkzeugkopfes 2 ist eine blockförmige Gehäusestruktur 3, 4 als erste/zweite mechanische Schnittstelle vorgesehen, durch welche pneumatische Schlauchleitungen geführt sind. 7 shows a high-voltage module gripper 1 as a third embodiment of a change tool according to the invention. Four gripping sections 13a . 13b . 13c . 13d a tool head 2 are arranged to grip an electrochemical storage or its housing pneumatically. Above the tool head 2 is a block-shaped housing structure 3 . 4 provided as the first / second mechanical interface through which pneumatic hose lines are guided.

8 zeigt den in 7 dargestellten Hochvoltmodulgreifer 1 in den Greifbacken 5a, 5b, 6 eines Roboters 7. Hierbei umschließen die Greifbacken 5a, 5b, 6 die blockförmige Gehäusestruktur 3, 4, um die Greifabschnitte 13a, 13b, 13c, 13d an einem Hochvoltmodul zu positionieren und dieses zu bewegen. 8th shows the in 7 shown high-voltage module gripper 1 in the jaws 5a . 5b . 6 a robot 7 , This encompass the jaws 5a . 5b . 6 the block-shaped housing structure 3 . 4 to the gripping sections 13a . 13b . 13c . 13d to position on a high-voltage module and to move this.

9 zeigt den in 7 dargestellten Hochvoltmodulgreifer 1, dessen blockartige Gehäusestruktur 3, 4 durch die Hand 8 eines Anwenders umschlossen ist. Auf diese Weise kann der Anwender die blockartige Gehäusestruktur 3, 4 als zweite Schnittstelle verwenden, um den Hochvoltmodulgreifer 1 (z. B. in Verbindung mit einem sogenannten Balancer) zur Positionierung eines elektrochemischen Energiespeichers zu führen. 9 shows the in 7 shown high-voltage module gripper 1 , the block-like housing structure 3 . 4 by the hand 8th enclosed by a user. In this way, the user can the block-like housing structure 3 . 4 as the second interface to the high voltage module gripper 1 (eg in conjunction with a so-called balancer) for positioning an electrochemical energy store to lead.

10 veranschaulicht Verfahrensschritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierbei wird in einem ersten Schritt 100 eine erste Schnittstelle eines Wechselwerkzeugs durch einen Roboter gegriffen. In einem zweiten Schritt 200 arbeitet der Roboter mit dem Wechselwerkzeug, bis in einem dritten Schritt 300 eine Funktionseinschränkung des Roboters eintritt. Im Ansprechen auf das Erkennen der Funktionseinschränkung übernimmt ein menschlicher Anwender die Funktion des Roboters, indem er in einem vierten Schritt 400 die zweite Schnittstelle des Wechselwerkzeugs mit der Hand ergreift und in einem fünften Schritt 500 das Wechselwerkzeug bzw. dessen Werkzeugkopf für die Fortsetzung des Fertigungsprozesses verwendet. 10 illustrates method steps of an embodiment of a method according to the invention. This will be done in a first step 100 a first interface of an exchange tool gripped by a robot. In a second step 200 the robot works with the change tool until in a third step 300 a functional restriction of the robot occurs. In response to the recognition of the functional restriction, a human user assumes the function of the robot, in a fourth step 400 gripping the second interface of the change tool by hand and in a fifth step 500 used the change tool or its tool head for the continuation of the manufacturing process.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Wechselwerkzeugchanging tool

22

Werkzeugkopftool head

33

Erste SchnittstelleFirst interface

44

Zweite SchnittstelleSecond interface

5a, 5b5a, 5b

Greifbackenjaws

66

Greifbackejaw

77

Roboterrobot

88th

Hand des AnwendersHand of the user

9, 109, 10

Blechabschnitte des WechselwerkzeugsSheet metal sections of the change tool

1111

Abgang des ElektrokabelsDeparture of the electric cable

1212

Sensorsensor

13a, 13b, 13c, 13d13a, 13b, 13c, 13d

Greifabschnittecross sections

100 bis 500100 to 500

Verfahrensschrittesteps

LL

Längsachselongitudinal axis

WW

Werkstückworkpiece

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

• www.mrk-systeme.de/artikel17.html [0003] www.mrk-systeme.de/artikel17.html [0003]

Claims (11)

Wechselwerkzeug (1) für den Einsatz in einer zumindest teilautomatisierten Fertigung umfassend: – einen Werkzeugkopf (2), – eine erste mechanische Schnittstelle (3), und – eine zweite mechanische Schnittstelle (4), wobei das Wechselwerkzeug (1) eingerichtet ist, – mittels der ersten mechanischen Schnittstelle (3) von einem Greifer (5a, 5b, 6) eines Roboters (7) gegriffen und bestimmungsgemäß verwendet zu werden, und – mittels der zweiten mechanischen Schnittstelle (4) von einer menschlichen Hand (8) gegriffen und bestimmungsgemäß verwendet zu werden.Change tool ( 1 ) for use in an at least partially automated production comprising: - a tool head ( 2 ), - a first mechanical interface ( 3 ), and - a second mechanical interface ( 4 ), whereby the change tool ( 1 ), - by means of the first mechanical interface ( 3 ) from a gripper ( 5a . 5b . 6 ) of a robot ( 7 ) and to be used as intended, and - by means of the second mechanical interface ( 4 ) of a human hand ( 8th ) and to be used as intended. Wechselwerkzeug nach Anspruch 1, wobei die erste Schnittstelle (3) mit der zweiten Schnittstelle (4) räumlich zusammenfallend oder von der zweiten Schnittstelle (4) separat ausgeführt ist.Interchangeable tool according to claim 1, wherein the first interface ( 3 ) with the second interface ( 4 ) spatially coincident or from the second interface ( 4 ) is carried out separately. Wechselwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die erste Schnittstelle (3) und die zweite Schnittstelle (4) dauerhaft mit dem Werkzeugkopf (2) mechanisch verbunden sind.Interchangeable tool according to one of claims 1 or 2, wherein the first interface ( 3 ) and the second interface ( 4 ) permanently with the tool head ( 2 ) are mechanically connected. Wechselwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Werkzeugkopf (2) – ein Einsteckwerkzeug zum Ausüben von Kräften auf eine Steckverbindung, und/oder – einen Hochvoltmodulgreifer zum Greifen elektrochemischer Speicher, und/oder – ein Schraubwerkzeug mit einer motorisch antreibbaren Welle ist.Interchangeable tool according to one of the preceding claims, wherein the tool head ( 2 ) - a plug-in tool for applying forces to a connector, and / or - a high-voltage module gripper for gripping electrochemical storage, and / or - a screwing tool with a motor-driven shaft. Wechselwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Werkzeugkopf (2) für die Aufbringung eines Drehmomentes eingerichtet ist und die zweite mechanische Schnittstelle (4) einen gegenüber der ersten mechanischen Schnittstelle (3) verlängerten Hebelarm zur Erzeugung des Drehmomentes umfasst,Interchangeable tool according to one of the preceding claims, wherein the tool head ( 2 ) is arranged for the application of a torque and the second mechanical interface ( 4 ) one opposite the first mechanical interface ( 3 ) comprises extended lever arm for generating the torque, Wechselwerkzeug nach Anspruch 4, wobei die zweite Schnittstelle (4) weiter einen im Wesentlichen in einer Längsachse (1) des Werkzeugkopfes (2) angeordneten Griff (4b) umfasst.Interchangeable tool according to claim 4, wherein the second interface ( 4 ) further comprises a substantially in a longitudinal axis ( 1 ) of the tool head ( 2 ) arranged handle ( 4b ). Wechselwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Greifer (5a, 5b, 6) des Roboters (7) zum Greifen der ersten Schnittstelle (3) einen Zangengreifer und/oder eine Klaue umfasst.Interchangeable tool according to one of the preceding claims, wherein a gripper ( 5a . 5b . 6 ) of the robot ( 7 ) for grasping the first interface ( 3 ) comprises a forceps gripper and / or a claw. Roboter mit einem Wechselwerkzeug (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche.Robot with a change tool ( 1 ) according to any one of the preceding claims. Fertigungsverfahren umfassend die Schritte: – Greifen (100) einer ersten Schnittstelle (3) eines Wechselwerkzeugs (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche durch einen Roboter (7), – Erkennen (300) einer Funktionseinschränkung des Roboters (7), – Ergreifen (400) der zweiten Schnittstelle (4) durch die Hand (8) eines Anwenders, und – Verwenden (500) des Werkzeugkopfes (2) bei der Fertigung durch den Anwender.Manufacturing process comprising the steps: - gripping ( 100 ) a first interface ( 3 ) of a change tool ( 1 ) according to one of the preceding claims by a robot ( 7 ), - Detect ( 300 ) a functional restriction of the robot ( 7 ), - taking ( 400 ) of the second interface ( 4 ) by the hand ( 8th ) of a user, and - Use ( 500 ) of the tool head ( 2 ) in the production by the user. Wechselwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder Fertigungsverfahren nach Anspruch 8, wobei die teilautomatisierte Fertigung für eine Mensch-Roboter-Kooperation ausgelegt ist.Change tool ( 1 ) according to one of claims 1 to 6 or manufacturing method according to claim 8, wherein the semi-automated manufacturing is designed for a human-robot cooperation. Wechselwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 9 oder Fertigungsverfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei der Roboter (7) für eine unmittelbare räumliche Nähe zwischen einem Menschen und dem Roboter (7) während der teilautomatisierten Fertigung ausgelegt ist.Change tool ( 1 ) according to one of claims 1 to 6 or 9 or manufacturing method according to one of claims 8 or 9, wherein the robot ( 7 ) for an immediate spatial proximity between a human and the robot ( 7 ) is designed during semi-automated production.

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