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Die Erfindung betrifft einen Roboterarbeitsplatz, aufweisend einen Roboter mit einer Robotersteuerung und mit einem mehrere Gelenke und die Gelenke verbindende Glieder aufweisenden Manipulatorarm, dessen Gelenke von der Robotersteuerung automatisch auf Grundlage eines Roboterprogramms oder in einem Handfahrbetrieb zu verstellen sind, des Weiteren aufweisend einen mit einem der Glieder des Manipulatorarms, insbesondere mit einem Endglied des Manipulatorarms verbundenen Greifer, der ausgebildet ist, ein Werkzeug zu halten, derart, dass das Werkzeug durch Einstellen der Gelenke des Manipulatorarms im Raum zu halten und/oder zu bewegen ist.
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Die
DE 10 2009 039 104 A1 beschreibt einen Industrieroboter mit einem Greifer, aufweisend einen Greifergrundkörper mit wenigstens zwei am Greifergrundkörper gelagerten Grundbacken und daran mittels einer Befestigungsvorrichtung lösbar zu befestigenden Aufsatzbacken, wobei die Befestigungsvorrichtung wenigstens ein automatisch anzusteuerndes, formschlüssig wirkendes Verriegelungsmittel aufweist.
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Die
DE 11 2011 101 331 T5 beschreibt eine passive Greif- und Ablegevorrichtung, umfassend eine deformierbare Membran mit einer Öffnung, die mit einer Quelle von Fluidzulauf und -ablauf in einer evakuierbaren Versiegelungsbeziehung fluidgekoppelt ist, sowie zumindest einen Anschluss, der die Quelle des Fluidzulaufs und -ablaufs vorsieht und in Fluidverbindung mit der Öffnung der Membran angelegt ist; und ein granulares Material, das innerhalb der Membran angelegt ist.
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Die
DE 10 2012 204 172 A1 betrifft eine beispielhafte, repräsentative Handwerkzeugmaschine mit einem Werkzeuggehäuse, in dem ein von einem Antriebsmotor zum Antrieb einer Antriebswelle antreibbares Getriebe angeordnet ist, dem eine Drehmomentkupplung zugeordnet ist, wobei die Antriebswelle mit einer Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines zugeordneten Einsatzwerkzeugs versehen ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Roboterarbeitsplatz flexibler zu gestalten, insbesondere so einzurichten, dass auf aufwändig herzustellende und/oder teuer zu beschaffende Sonderbearbeitungswerkzeuge bei einer automatisierten Bearbeitung von Werkstücken mittels eines Roboters verzichtet werden kann. Diese Aufgabe soll insbesondere für eine automatisierte Bearbeitung im Rahmen eines Mensch-Roboter-Kooperations-Arbeitsplatzes gelöst werden.
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Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch einen Roboterarbeitsplatz, aufweisend einen Roboter mit einer Robotersteuerung und mit einem mehrere Gelenke und die Gelenke verbindende Glieder aufweisenden Manipulatorarm, dessen Gelenke von der Robotersteuerung automatisch auf Grundlage eines Roboterprogramms oder in einem Handfahrbetrieb zu verstellen sind, des Weiteren aufweisend einen mit einem der Glieder des Manipulatorarms, insbesondere mit einem Endglied des Manipulatorarms verbundenen Greifer, der ausgebildet ist, ein Werkzeug zu halten, derart, dass das Werkzeug durch Einstellen der Gelenke des Manipulatorarms im Raum zu halten und/oder zu bewegen ist, wobei der Roboterarbeitsplatz wenigstens ein Handwerkzeug umfasst, das mindestens ein manuelles Betätigungsmittel zum Auslösen einer Werkzeugfunktion des Handwerkzeugs aufweist, der Greifer zum universellen Halten mehrerer unterschiedlicher Handwerkzeuge ausgebildet ist und der Roboterarbeitsplatz wenigstens eine automatische Betätigungsvorrichtung umfasst:
- – die zum Betätigen des manuellen Betätigungsmittels des Handwerkzeugs ein automatisch ansteuerbares Stellmittel aufweist,
- – die ein Verbindungsmittel aufweist, das zum lösbaren Verbinden des Stellmittels mit dem mindestens einen manuellen Betätigungsmittel des Handwerkzeugs ausgebildet ist, und
- – die eine das Stellmittel mit der Robotersteuerung verbindende Steuerleitung aufweist, wobei die Robotersteuerung eingerichtet ist, durch automatisches Ansteuern des Stellmittels das manuelle Betätigungsmittel des vom Greifer gehaltenen Handwerkzeugs automatisch zu betätigen.
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Indem bei einem erfindungsgemäßen Roboterarbeitsplatz der Greifer zum universellen Halten mehrerer unterschiedlicher Handwerkzeuge ausgebildet ist und der Roboterarbeitsplatz wenigstens eine automatische Betätigungsvorrichtung umfasst, wodurch eine oder mehrere manuelle Betätigungsmittel des jeweilig gehaltenen Handwerkzeugs automatisch betätigt werden, können bereits vorhandene Handwerkzeuge als robotergeführte Werkzeuge verwendet werden. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn der Roboterarbeitsplatz zur Mensch-Roboter-Kooperation eingerichtet ist.
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So können in einem Betrieb bereits vorhandene Handwerkzeuge auch in einem neu hinzugekommenen Roboterarbeitsplatz weiterverwendet werden. Dabei ist ein schneller und einfacher Wechsel der Handwerkzeuge möglich. Generell kann durch den erfindungsgemäßen Roboterarbeitsplatz erst erzielt werden, dass Handwerkzeuge von einem Manipulatorarm automatisch geführt und angesteuert werden können. Es entsteht insoweit auch ein flexiblerer Roboterarbeitsplatz, da insbesondere maßgeschneiderte automatische Roboterwerkzeuge und manuell nutzbare, eventuell schon vorhandene Handwerkzeuge wahlweise verwendet werden können. Gerade für kleinere und mittlere Unternehmen kann sich dadurch eine kostengünstige und flexible Automatisierungslösung ergeben.
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Manipulatorarme mit zugehörigen Robotersteuerungen, insbesondere Industrieroboter sind Arbeitsmaschinen, die zur automatischen Handhabung und/oder Bearbeitung von Objekten mit Werkzeugen ausgerüstet werden können und in mehreren Bewegungsachsen beispielsweise hinsichtlich Orientierung, Position und Arbeitsablauf programmierbar sind. Industrieroboter weisen üblicherweise einen Manipulatorarm mit mehreren über Gelenke verbundene Glieder und programmierbare Robotersteuerungen (Steuervorrichtungen) auf, die während des Betriebs die Bewegungsabläufe des Manipulatorarms automatisch steuern bzw. regeln. Die Glieder werden über Antriebe, insbesondere elektrische Antriebe, die von der Robotersteuerung angesteuert werden, insbesondere bezüglich der Bewegungsachsen des Industrieroboters, welche die Bewegungsfreiheitsgrade der Gelenke repräsentieren, bewegt.
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Ein mehrere über Gelenke verbundene Glieder aufweisender Manipulatorarm kann als ein Knickarmroboter mit mehreren seriell nacheinander angeordneten Gliedern und Gelenken konfiguriert sein, insbesondere kann der redundante Industrieroboter einen Manipulatorarm mit sieben oder mehr Gelenken aufweisen.
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Manipulatorarme mit zugehörigen Robotersteuerungen, wie Industrieroboter können aber insbesondere sogenannte Leichtbauroboter sein, die sich zunächst von üblichen Industrierobotern dadurch unterscheiden, dass sie eine für die Mensch-Maschine-Kooperation günstige Baugröße aufweisen und dabei eine zu ihrem Eigengewicht relativ hohe Tragfähigkeit aufweisen. Daneben können Leichtbauroboter insbesondere auch kraft- und/oder momentengeregelt statt lediglich positions-geregelt betrieben werden, was beispielsweise eine Mensch-Roboter-Kooperation sicherer macht. Außerdem kann dadurch eine solche sichere Mensch-Maschine-Kooperation erreicht werden, dass beispielsweise unbeabsichtigte Kollisionen des Manipulatorarmes mit Personen, wie beispielsweise Monteure in einer Fließfertigung von Kraftfahrzeugen entweder verhindert oder zumindest derart abgeschwächt werden können, so dass den Personen bzw. Monteuren kein Schaden entsteht. Ein solcher Manipulatorarm bzw. ein solcher Leichtbauroboter weist üblicherweise mehr als sechs Freiheitsgrade auf, so dass insoweit ein überbestimmtes System geschaffen wird, wodurch derselbe Punkt im Raum in gleicher Orientierung in mehreren, insbesondere sogar unendlich vielen verschiedenen Posen des Manipulatorarms erreicht werden kann. Der Leichtbauroboter kann auf externe Krafteinwirkungen in geeigneten Weisen reagieren. Zur Kraftmessung können Kraftsensoren verwendet werden, die in allen drei Raumrichtungen Kräfte und Drehmomente messen können. Alternativ oder ergänzend können die externen Kräfte auch sensorlos, beispielsweise anhand der gemessenen Motorströme der Antriebe an den Gelenken des Leichtbauroboters abgeschätzt werden. Als Regelungskonzepte kann beispielsweise eine indirekte Kraftregelung durch Modellierung des Leichtbauroboters als mechanischer Widerstand (Impedanz) oder eine direkte Kraftregelung verwendet werden.
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Bei dem Industrieroboter kann es sich insbesondere um einen redundanten Industrieroboter handeln, unter dem ein mittels einer Robotersteuerung bewegbarer Manipulatorarm verstanden wird, der mehr manipulatorische Freiheitsgrade aufweist, als zur Erfüllung einer Aufgabe notwendig sind. Der Grad der Redundanz ergibt sich aus der Differenz der Anzahl von Freiheitsgraden des Manipulatorarms und der Dimension des Ereignisraums, in dem die Aufgabe zu lösen ist. Es kann sich dabei um eine kinematische Redundanz oder um eine aufgabenspezifische Redundanz handeln. Bei der kinematischen Redundanz ist die Anzahl der kinematischen Freiheitsgrade, im Allgemeinen die Anzahl der Gelenke des Manipulatorarms, größer als der Ereignisraum, welcher in einer realen Umgebung bei einer Bewegung im Raum durch die drei translatorischen und die drei rotatorischen Freiheitsgrade, also von sechs Freiheitsgrade gebildet wird. Ein redundanter Industrieroboter kann also beispielsweise ein Leichtbauroboter mit sieben Gelenken, insbesondere sieben Drehgelenken sein. Bei der aufgabenspezifischen Redundanz ist die Dimension der Aufgabenstellung hingegen kleiner als die Anzahl der kinematischen Freiheitsgrade des Manipulatorarms. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn der Manipulatorarm an seinem Handflansch ein sich um eine Werkzeug-Antriebsachse drehbares Schraubwerkzeug trägt und eine der Drehgelenke des Manipulatorarms entlang dieser Werkzeug-Antriebsachse ausgerichtet ist.
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Bei einem kraft- und/oder momentengeregelten Ansteuern der Gelenke des Manipulatorarms können die Gelenke des Manipulatorarms hinsichtlich ihrer Steifigkeit parametriert sein. In allen Ausführungen kann dazu das kraft- und/oder momentengeregelten Ansteuern von Antrieben des Manipulatorarms mittels Impedanzregelung oder Admittanzregelung erfolgen. Die Robotersteuerung kann eingerichtet sein, eine für die sichere Mensch-Roboter-Kooperation geeignete Nachgiebigkeit des Manipulatorarms insbesondere mittels Impedanzregelung oder Admittanzregelung zu erzeugen.
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Bei dem Handwerkzeug kann es sich insbesondere um ein handgeführtes kraftbetriebenes Werkzeug handeln. Im Allgemeinen können dies sogenannte Elektrowerkzeuge sein. Bei Elektrowerkzeugen stellt wenigstens eine Antrieb einen insbesondere untrennbaren Bestandteil des Werkzeugs dar. Meist handelt es sich bei dem Antrieb um einen elektrischen Motor. Die elektrischen Motoren können über ein angeschlossenes Netzkabel oder über einen am Handwerkzeug befestigten und kontaktierten Akkumulator oder Batterie mit elektrischer Energie versorgt werden. Der Antrieb kann jedoch beispielsweise auch ein hydraulischer oder pneumatischer Antrieb sein. Der Antrieb muss nicht notwendiger Weise ein Motor mit einer sich drehenden Motorwelle sein, die ein Drehmoment erzeugt. Vielmehr kann der Antrieb beispielsweise auch ein linear angetriebener Stößel oder ein angetriebener Hebel sein, der die individuelle Funktion des Handwerkzeugs ausführt oder zumindest auslöst.
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Das Handwerkzeug kann also ein handgeführtes kraftbetriebenes Werkzeug, insbesondere ein Elektrowerkzeug, ein Pneumatikwerkzeug oder ein Hydraulikwerkzeug sein. So kann das Handwerkzeug beispielsweise eine Handbohrmaschine, eine Handstichsäge, eine Handkreissäge, eine Handschleifmaschine, ein Akkuschrauber, ein pneumatischer Durckluftnagler oder eine mechanischer, insbesondere elektromechanischer (Akku-)Tacker sein. Solche Handwerkzeuge werden mitunter auch als ”Powertools” bezeichnet.
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Das manuelle Betätigungsmittel des Handwerkzeugs kann demgemäß beispielsweise ein Schalter, ein Schieber oder eine Taste sein, welche durch die Hand oder die Finger eines Benutzers manuell betätigt werden können, um einen Antrieb des Handwerkzeugs anzusteuern, beispielsweise einzuschalten, auszuschalten oder in einer Drehzahl einzustellen. Das manuelle Betätigungsmittel kann aber auch lediglich zum Auslösen einer Funktion des Handwerkzeugs zu betätigen sein, beispielsweise dann, wenn bei einem Durckluftnagler ein Ausschießen bzw. Eintreiben eines Nagels in ein Werkstück abzugsartig ausgelöst wird.
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Der zum universellen Halten mehrerer unterschiedlicher Handwerkzeuge ausgebildete Greifer kann in einer Ausführungsart derart flexibel konstruiert sein, dass unterschiedlich geformte Gehäuseabschnitte des Handwerkzeugs, insbesondere ein zum manuellen Halten bereits vorgesehener Handgriffabschnitt von dem Greifer formschlüssig umfasst werden kann. So kann der Greifer beispielsweise eine Membranbacke oder einen Membransack aufweisen, der mit einem Granulat hinterfüttert ist, und der evakuierbar sein kann, um das Granulat verfestigen zu können. So kann ein erfindungsgemäßer Greifer beispielsweise ähnlich oder analog eines Greifers gemäß der
DE 11 2011 101 331 T5 ausgebildet sein, bzw. kann der Fachmann in Kenntnis dieses Standes der Technik einen entsprechend für die Erfindung geeigneten Greifer ohne weiteres konstruieren.
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Erfindungsgemäß weist die automatische Betätigungsvorrichtung ein Verbindungsmittel auf. Das Verbindungsmittel koppelt das Stellmittel der automatischen Betätigungsvorrichtung an das manuelle Betätigungsmittel des Handwerkzeugs. Es kann für jede Art von Handwerkzeug eine spezielle automatische Betätigungsvorrichtung vorgesehen sein, welche ein individuell an das eine oder die mehreren manuellen Betätigungsmittel angepasstes Stellmittel oder mehrere angepasste Stellmittel aufweisen kann. Die automatische Betätigungsvorrichtung kann also ein einziges oder mehrere Stellmittel aufweisen. Die automatische Betätigungsvorrichtung kann eine separate Vorrichtung sein, die entweder an dem Greifer oder an dem Handwerkzeug durch das Verbindungsmittel lösbar befestigt werden kann.
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Die Steuerleitung kann im einfachsten Falle eine elektrische Leitung sein, insbesondere dann, wenn es sich bei dem Handwerkzeug um ein elektrisches oder elektromotorisches Handwerkzeug handelt. Im Falle von pneumatischen oder hydraulischen Handwerkzeugen kann die Steuerleitung aber beispielsweise auch ein Druckluftschlauch oder eine Ölleitung sein. Verschiedene Steuerleitungen können auch miteinander kombiniert sein.
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Das Handwerkzeug weist im Allgemeinen einen Handgriffabschnitt auf, so dass erfindungsgemäß vorgesehen sein kann, dass der Greifer wenigstens einen an den Handgriffabschnitt des Handwerkzeugs in seiner Form angepassten Haltekörper aufweist, welcher in einem Greifzustand, in dem der Greifer das Handwerkzeug hält, den Handgriffabschnitt des Handwerkzeugs formschlüssig aufnimmt.
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Dies kann bedeuten, dass der Greifer einen Grundhalter aufweisen kann, der eine von den Handwerkzeugen unabhängige Form und/oder Gestalt aufweist. Der Grundhalter ist identisch für alle Handwerkzeuge und vielmehr an einen Befestigungsabschnitt des Manipulatorarms, insbesondere an ein Glied oder Endglied, das ein Flansch des Manipulatorarms sein kann, abgepasst. Zur Anpassung dieses universellen Grundhalters an die Form und/oder Gestalt des jeweiligen Handwerkzeugs kann der wenigstens eine Haltekörper des Greifers dienen. Der Haltekörper ist dabei Teil des Greifers. Der Haltekörper kann aber lösbar an dem Greifer befestigt sein. Der Haltekörper kann insoweit austauschbar sein.
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In einer ersten Ausführungsvariante kann der wenigstens eine Haltekörper formveränderlich ausgebildet sein, und ein Formänderungsmittel vorgesehen sein, das ausgebildet ist, den Haltekörper in seiner Form an den Handgriffabschnitt des jeweiligen, in den Greifer momentan eingesetzten Handwerkzeugs anzupassen.
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Derselbe oder auch dieselben mehreren Haltekörper des Greifers können also für mehrere verschiedene Handwerkzeuge vorgesehen sein. Dabei ist es nicht notwendig, dass der Haltekörper oder die Haltekörper von dem Greifer lösbar befestigt sind. Vielmehr weist der Haltekörper in dieser Ausführungsform ein Formänderungsmittel auf, welches ausgebildet ist, sich an unterschiedliche Formen von Handgriffabschnitten verschiedener Handwerkzeuge anpassen zu können. So kann ein erfindungsgemäßes Formänderungsmittel beispielsweise ähnlich oder analog eines Formänderungsmittels ausgebildet sein, wie es in der bereits erwähnten
DE 11 2011 101 331 T5 beschrieben ist.
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In einer zweiten Ausführungsvariante kann der Greifer einen Grundhalter aufweisen, der zur wahlweisen Aufnahme verschiedener Formeinsätze ausgebildet, wobei jeder Formeinsatz eine an die Form des Handgriffabschnitts des zugeordneten Handwerkzeugs individuell angepasste Innenwand aufweist und wenigstens eine an den Grundhalter angepasste Außenwand aufweist.
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Die Formeinsätze können insoweit einen starren Adapter bilden, welche die individuelle Form und/oder Gestalt des Handgriffabschnitts des zugeordneten Handwerkzeugs and die allgemeine Form und/oder Gestalt des Grundhalters anpasst. Jedem Handwerkzeug kann insoweit ein individueller Formeinsatz oder Formeinsätze zugeordnet sein. Die Formeinsätze können insbesondere von einem Benutzer oder Betreiber des erfindungsgemäßen Roboterarbeitsplatzes selbst angefertigt werden.
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So kann der Formeinsatz insbesondere zwei oder mehrteilig ausgebildet sein und aus Kunststoffkörpern, insbesondere Kunststoffschaumkörpern gebildet werden, die insbesondere aus selbstausgehärtetem Polyurethanschaum, Zweikomponenten-Knetmasse und/oder in einem 3D-Druckverfahren hergestellt sein können.
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Der Grundhalter kann eine erste Grundhalterhälfte und eine von der ersten Grundhalterhälfte trennbare zweite Grundhalterhälfte aufweist, wobei die Grundhalterhälften ausgebildet sind, in einem getrennten Zustand den Handgriffabschnitt des Handwerkzeugs aufzunehmen und/oder freizugeben und in einem zusammengefügten Zustand das Handwerkzeug formschlüssig an dem Handgriffabschnitt festzuhalten.
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Die beiden Grundhalterhälften können Teilschalen eines Hohlkörpers bilden, die entlang einer Trennebene analog einer Gießform trennbar sind. In jeder Grundhalterhälfte kann ein Formeinsatz, gegebenenfalls mehrere Formeinsätze befestigt sein. Jeder Formeinsatz trägt insoweit einen negativen Abdruck eines Gehäuseabschnitts des Handwerkzeugs bzw. einen negativen Abdruck des Handgriffs des Handwerkzeugs. Selbstverständlich kann der Grundhalter auch mehr als zwei Grundhalterhälften aufweisen, beispielsweise vier Grundhalterhälften aufweisen, um jeweils eine hinterschnittsfreie Form zu bilden, aus welcher der jeweilige Handgriffabschnitt einfach, d. h. ähnlich eines Gusswerkstücks aus einer Gießform gelöst werden kann.
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Zur Herstellung der maßgeschneiderten Formeinsätze kann das Original des jeweiligen Handwerkzeugs in dem Hohlraum, d. h. zwischen den beiden Grundhalterhälften eingesetzt und der verbleibende Spaltraum mit einer Masse ausgefüllt werden. Die Masse kann in flüssigem oder zumindest knetbarem Zustand in dem Spaltraum eingefügt werden und darin aushärten. Ein Aushärten der Masse kann nach an sich bekannten Methoden erfolgen, beispielsweise durch Aushärten eines Reaktionsharzes, insbesondere eines Zweikomponenten-Reaktionsharzes mit Binder und Härter. Alternativ kann eine knetbare Masse in den Spaltraum eingefügt werden, so dass sich die Form des Handwerkzeugs bzw. des Handgriffs plastisch eindrückt, wobei die knetbare Masse nach Entnahme des Handwerkzeugs beispielsweise in einem Ofen thermisch ausgehärtet werden kann. In einer anderen Variante können auf Grundlage von 3D-Daten, insbesondere aus einem CAD-System der Außenform des Handwerkzeugs bzw. des Handgriffs in einer separaten Fertigungsvorrichtung maßgeschneiderte Formeinsätze beispielsweise durch Fräsen aus dem Vollen oder in einem 3D-Druckverfahren, wie im Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellt werden.
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Die automatische Betätigungsvorrichtung kann an dem Greifer befestigt sein, das Verbindungsmittel kann durch den wenigstens einen an den Handgriffabschnitt des Handwerkzeugs in seiner Form angepassten Haltekörper gebildet werden und das Stellmittel kann dabei in dem Haltekörper oder bezüglich des Haltekörpers in dem Greifer derart angeordnet sein, dass in einem Zustand, in dem der Haltekörper den Handgriffabschnitt des Handwerkzeugs formschlüssig einfasst, das Stellmittel an das manuelle Betätigungsmittel angekoppelt ist.
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Das Verbindungsmittel kann demnach von dem Haltekörper des Greifers gebildet werden. Gleichzeitig sind die Stellmittel an dem Greifer und/oder dessen Grundhalter befestigt und/oder unmittelbar in den Haltekörper integriert. Wenn der Haltekörper aus einem herzustellenden Formeinsatz, wie bereits beschrieben, beispielsweise aus einem selbstaushärtenden Schaum, einer Knetmasse oder einem sonstigen Kunsstoffkörper, hergestellt ist, so kann das Stellmittel oder es können die Stellmittel in den herzustellenden Haltekörper mit eingearbeitet werden. So können die Stellmittel mit den manuellen Betätigungsmittel dadurch gekoppelt werden, dass das Handwerkzeug bzw. dessen Handgriffabschnitt in den Haltekörper des Greifers eingesetzt wird.
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In einer alternativen Ausführung kann die automatische Betätigungsvorrichtung getrennt von dem Greifer unmittelbar an dem Handwerkzeug befestigt sein, wobei das Verbindungsmittel ein manuell an dem Handwerkzeug anzubringendes, lösbares Befestigungsmittel, insbesondere eine Klemmschelle, ein Spannband, ein Klettband und/oder einen Kabelbinder aufweist.
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Diese alternative Ausführungsform kann in Ersatz zu einem in den Greifer integrierten Verbindungsmittel verwendet werden, oder ergänzend neben einem in den Greifer integrierten Verbindungsmittel verwendet werden. So kann beispielsweise im Falle einer Handbohrmaschine eine erste automatische Betätigungsvorrichtung mit einem ersten Stellmittel versehen sein, derart, dass dieses erste in den Greifer integrierte Stellmittel ein erstes manuelles Betätigungsmittel am Handgriff der Handbohrmaschine automatisch betätigt, welches die Handbohrmaschine einschaltet, ausschaltet und/oder durch verschieden tiefe Druckstellungen die Drehzahl einstellt. Darüber hinaus kann eine zweite, separate automatische Betätigungsvorrichtung, beispielsweise in einem vorderen Kopfbereich der Handbohrmaschine vorgesehen sein, welche ein zweites manuelles Betätigungsmittel der Handbohrmaschine automatisch betätigt, um eine Getriebestufe zu schalten und/oder eine Schlagbohrfunktion einzuschalten oder auszuschalten. Dazu kann die zweite automatische Betätigungsvorrichtung als Verbindungsmittel ein Spannband aufweisen, welches um den Kopfbereich der Handbohrmaschine gespannt wird, derart, dass ein zweites Stellmittel der zweiten automatischen Betätigungsvorrichtung das zweite manuelle Betätigungsmittel zum Schalten der Getriebestufe und/oder der Schlagbohrfunktion automatisch betätigt. Die für dieses Ausführungsbeispiel in Verbindung mit einer Handbohrmaschine beschriebene Ausgestaltung ist in analoger Weise auf andere Handwerkzeuge übertragbar und dort demgemäß anwendbar.
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In allen Ausführungsformen kann das Stellmittel ein elektromechanisches Stellmittel, insbesondere ein elektrischer Hubmagnet sein, oder ein pneumatisches Stellmittel, insbesondere ein pneumatischer Hubzylinder oder ein hydraulisches Stellmittel, insbesondere ein hydraulischer Hubzylinder sein.
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Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Konkrete Merkmale dieser exemplarischen Ausführungsbeispiele können unabhängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder in Kombination betrachtet, allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Roboterarbeitsplatzes mit einem Leichtbauroboter, einem repräsentativen Handwerkzeug in Firm einer Handbohrmaschine und mit einem erfindungsgemäßen Greifer,
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2 eine schematische vergrößerte Darstellung des zwischen einem Flansch des Leichtbauroboters und dem Handwerkzeug angeordneten Greifers gemäß 1 mit einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung, und
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3 eine schematische Darstellung eines alternativen Greifers mit einem erfindungsgemäßen Grundhalter und verschiedenen beispielhaften Formeinsätzen.
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Die 1 zeigt einen Roboterarbeitsplatz mit einem Roboter 1 in einer beispielhaften Ausführung als ein so genannter Leichtbauroboter, der einen Manipulatorarm 2 und eine Robotersteuerung 3 aufweist. Der Manipulatorarm 2 umfasst im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels mehrere, nacheinander angeordnete und mittels Gelenke 4 drehbar miteinander verbundene Glieder 5 bis 12.
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Die Robotersteuerung 3 des Roboters 1 ist ausgebildet bzw. eingerichtet, ein Roboterprogramm auszuführen, durch welches die Gelenke 4 des Manipulatorarms 2 gemäß des Roboterprogramms automatisiert oder in einem Handfahrbetrieb automatisch verstellt bzw. drehbewegt werden können. Dazu ist die Robotersteuerung 3 mit ansteuerbaren elektrischen Antrieben verbunden, die ausgebildet sind, die Gelenke 4 des Industrieroboters 1 zu verstellen.
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Ein Endglied 12 des Manipulatorarms 2 trägt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Greifers 13. Der Greifer 13 ist ausgebildet, ein Werkzeug 14 zu halten, derart, dass das Handwerkzeug 14 durch Einstellen der Glieder 5 bis 12 des Manipulatorarms 2 im Raum zu halten und/oder zu bewegen ist.
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Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist das Handwerkzeug 14 beispielsweise eine Handbohrmaschine. Das Handwerkzeug 14 weist ein erstes manuelles Betätigungsmittel 15.1 zum Auslösen einer Werkzeugfunktion des Handwerkzeugs 14 auf. Das erste manuelle Betätigungsmittel 15.1 des Handwerkzeugs 14 ist demgemäß einerseits ein Schalter, welche durch einen Finger eines Benutzers manuell betätigt werden kann, um einen Antrieb des Handwerkzeugs 14 einzuschalten und auszuschalten, und andererseits ein Schieber, welcher durch den Finger des Benutzers manuell verstellt werden kann, um einen Antrieb des Handwerkzeugs 14 anzusteuern, beispielsweise um die Drehzahl einzustellen.
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Das Handwerkzeug 14 weist darüber hinaus ein zweites manuelles Betätigungsmittel 15.2 zum Einstellen einer weiteren Werkzeugfunktion des Handwerkzeugs 14 auf. Das zweite manuelle Betätigungsmittel 15.2 des Handwerkzeugs 14 ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein Kippschalter in einem vorderen Kopfbereich der Handbohrmaschine, welcher beispielsweise eine Getriebestufe schaltet oder eine Schlagbohrfunktion einschaltet oder ausschaltet.
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Der Greifer 13 ist zum universellen Halten mehrerer unterschiedlicher Handwerkzeuge 14 ausgebildet, wobei der Roboterarbeitsplatz im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels zwei automatische Betätigungsvorrichtungen 16.1 und 16.2 umfasst.
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Die erste Betätigungsvorrichtungen 16.1 ist fest in den Greifer 13 integriert. Die erste Betätigungsvorrichtungen 16.1 weist ein erstes automatisch ansteuerbares Stellmittel 17.1 auf, das zum Betätigen des ersten manuellen Betätigungsmittels 15.1 des Handwerkzeugs 14 ausgebildet ist. Das erste automatisch ansteuerbare Stellmittel 17.1 kann ein elektromechanisches Stellmittel, insbesondere ein elektrischer Hubmagnet sein, oder ein pneumatisches Stellmittel, insbesondere ein pneumatischer Hubzylinder oder ein hydraulisches Stellmittel, insbesondere ein hydraulischer Hubzylinder sein. Bei der ersten Betätigungsvorrichtungen 16.1 wird dessen Verbindungsmittel durch einen Haltekörper 20 des Greifers 13 gebildet. Dieses Verbindungsmittel 18.1 ist dadurch von dem ersten manuellen Betätigungsmittel 15.1 des Handwerkzeugs 14 lösbar verbunden, dass das Handwerkzeugs 14 aus dem Greifer 13 und damit aus dem Haltekörper 20 zu entnehmen ist. Das erste Stellmittel 17.1 ist mit der Robotersteuerung 3 durch eine erste Steuerleitung 19.1 verbunden, wobei die Robotersteuerung 3 eingerichtet ist, durch automatisches Ansteuern des ersten Stellmittels 17.1 das erste manuelle Betätigungsmittel 15.1 des vom Greifer 13 gehaltenen Handwerkzeugs 14 automatisch zu betätigen.
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Die zweite Betätigungsvorrichtungen 16.2 ist separate von dem Greifer 13 angeordnet und zwar in einem vorderen Kopfbereich der dargestellten Handbohrmaschine. Die zweite Betätigungsvorrichtungen 16.2 weist ein zweites automatisch ansteuerbares Stellmittel 17.2 auf, das zum Betätigen des zweiten manuellen Betätigungsmittels 15.2 des Handwerkzeugs 14 ausgebildet ist. Das zweite automatisch ansteuerbare Stellmittel 17.2 kann ein elektromechanisches Stellmittel, insbesondere ein elektrischer Hubmagnet sein, oder ein pneumatisches Stellmittel, insbesondere ein pneumatischer Hubzylinder oder ein hydraulisches Stellmittel, insbesondere ein hydraulischer Hubzylinder sein. Bei der zweiten Betätigungsvorrichtungen 16.2 wird dessen Verbindungsmittel 18.2 durch eine Befestigungsmittel 18a gebildet, das im Falle des gezeigten Ausführungsbeispiels ein Spannband 18b ist, an dem ein Halter 18c befestigt ist, der das zweite automatisch ansteuerbare Stellmittel 17.2 trägt. Das zweite Stellmittel 17.2 ist mit der Robotersteuerung 3 durch eine zweite Steuerleitung 19.2 verbunden, wobei die Robotersteuerung 3 eingerichtet ist, durch automatisches Ansteuern des zweiten Stellmittels 17.2 das zweite manuelle Betätigungsmittel 15.2 des vom Greifer 13 gehaltenen Handwerkzeugs 14 automatisch zu betätigen.
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Das in 1 gezeigte Handwerkzeug 14 weist einen Handgriffabschnitt 21 auf und der Greifer 13 weist mehrere an den Handgriffabschnitt 21 des Handwerkzeugs 14 in seiner Form angepasste Haltekörper 20 auf, welche in einem Greifzustand, in dem der Greifer 13 das Handwerkzeug 14 hält, den Handgriffabschnitt 21 des Handwerkzeugs 14 formschlüssig aufnehmen.
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In der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform sind die Haltekörper 20 formveränderlich ausgebildet, und ein Formänderungsmittel ist vorgesehen, das ausgebildet ist, die Haltekörper 20 an den Handgriffabschnitt 21 des jeweiligen, in den Greifer 13 momentan eingesetzten Handwerkzeugs 14 anzupassen. Die Haltekörper 20 können in dieser ersten Ausführungsform elastische Membrane 23 aufweisen, welche mit einem Granulat 24 hinterfüttert sind, wobei ein das Granulat 24 enthaltener Raum über eine Saugleitung 25 evakuierbar ist.
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Auch in den in 2 und 3 dargestellten zweiten Ausführungsformen weisen der Greifer 13 einen Grundhalter 26 auf, der zur wahlweisen Aufnahme verschiedener Formeinsätze 27 ausgebildet ist, wobei jeder Formeinsatz 27 eine an die Form des Handgriffabschnitts 21 des zugeordneten Handwerkzeugs 14 individuell angepasste Innenwand 27a aufweist und wenigstens eine an den Grundhalter 26 angepasste Außenwand 27b aufweist. Die Formeinsätze 27 können aus Kunststoffkörpern, insbesondere Kunststoffschaumkörpern gebildet werden, die insbesondere aus selbstausgehärtetem Polyurethanschaum, Zweikomponenten-Knetmasse und/oder in einem 3D-Druckverfahren hergestellt sind.
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In der in 2 dargestellten zweiten Ausführungsform weist der Greifer 13 einen Grundhalter 26 auf, der zur wahlweisen Aufnahme verschiedener Formeinsätze 27 ausgebildet ist, wobei jeder Formeinsatz 27 eine an die Form des Handgriffabschnitts 21 des zugeordneten Handwerkzeugs 14 individuell angepasste Innenwand 27a aufweist und wenigstens eine an den Grundhalter 26 angepasste Außenwand 27b aufweist.
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In allen Ausführungsformen der 1 bis 3 kann die erste automatische Betätigungsvorrichtung 16.1 an dem Greifer 13 befestigt sein. Das Verbindungsmittel wird in solchen Ausführungen durch den wenigstens einen an den Handgriffabschnitt 28 des Handwerkzeugs 14 in seiner Form angepassten Haltekörper 20 gebildet, so dass das Stellmittel 17.1 in dem Haltekörper 20 oder an dem Haltekörper 20 derart fest angeordnet ist, dass in einem Zustand, in dem der Haltekörper 20 den Handgriffabschnitt 28 des Handwerkzeugs 14 formschlüssig einfasst, das Stellmittel 17.1 an das manuelle Betätigungsmittel 15.1 angekoppelt ist.
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In der 3 ist nochmals der Grundhalter 26 gemäß der Ausführungsform nach 2 dargestellt. Der Grundhalter 26 weist eine erste Grundhalterhälfte 26a und eine von der ersten Grundhalterhälfte 26a trennbare zweite Grundhalterhälfte 26b auf. Es sind schematisch nur zwei Grundhalterhälften 26a, 26b zur besseren Veranschaulichung dargestellt. Selbstverständlich kann der Grundhalter 26 auch mehr als zwei Grundhalterhälften 26a, 26b aufweisen, im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels beispielsweise vier Grundhalterhälften 26a, 26b aufweisen, um jeweils eine hinterschnittsfreie Form zu bilden, aus welcher der jeweilige Handgriffabschnitt 28 einfach, d. h. ähnlich eines Gusswerkstücks aus einer Gießform gelöst werden kann. Die Grundhalterhälften 26a, 26b sind demgemäß ausgebildet, in einem getrennten Zustand den Handgriffabschnitt 28 des Handwerkzeugs 14, 14.1, 14.2 aufzunehmen und/oder freizugeben und in einem zusammengefügten Zustand das Handwerkzeug 14, 14.1, 14.2 formschlüssig an dem Handgriffabschnitt 28 festzuhalten.
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Wie in 3 an zwei beispielhaften, verschiedenen Handwerkzeugen 14, 14.1, 14.2 veranschaulicht, kann derselbe Grundhalter 26, bzw. dieselben Grundhalterhälften 26a, 26b für unterschiedlichste Handwerkzeuge 14, 14.1, 14.2 verwendet werden. Beispielhaft ist als eine Art eines Handwerkzeugs 14 eine Handbohrmaschine (14.1) dargestellt und als eine andere Art eines Handwerkzeugs 14 eine Handstichsäge (14.2) dargestellt. Der Handbohrmaschine (14.1) sind erste individuelle Formeinsätze 27.1 zugeordnet und der Handstichsäge (14.2) sind zweite individuelle Formeinsätze 27.2 zugeordnet, welche sich von den ersten individuellen Formeinsätzen 27.1 durch ihre jeweilige Innenwand 27a unterscheiden. Auch unterscheiden sich an den individuellen Formeinsätzen 27.1, 27.2 die zugeordneten ersten Betätigungsvorrichtungen 16.1. Die jeweiligen Außenwände 27b sind bei allen individuellen, unterschiedlichen Formeinsätzen 27.1, 27.2 identisch ausgebildet. Jeder individuelle Formeinsatz 27.1, 27.2 weist eine eigene erste automatische Betätigungsvorrichtung 16.1 auf, die jeweils an einer anderen Stelle in dem jeweiligen Formeinsatz 27.1, 27.2 eingesetzt bzw. befestigt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009039104 A1 [0002]
- DE 112011101331 T5 [0003, 0017, 0023]
- DE 102012204172 A1 [0004]
