DE202014003133U1 - Robotic workstation - Google Patents
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Abstract
Roboterarbeitsplatz, aufweisend einen Roboter (1) mit einer Robotersteuerung (3) und mit einem mehrere Gelenke (4) und die Gelenke (4) verbindende Glieder (5–12) aufweisenden Manipulatorarm (2), dessen Gelenke (4) von der Robotersteuerung (3) automatisch auf Grundlage eines Roboterprogramms oder in einem Handfahrbetrieb zu verstellen sind, des Weiteren aufweisend einen mit einem der Glieder (5–12) des Manipulatorarms (2), insbesondere mit einem Endglied (12) des Manipulatorarms (2) verbundenen Greifer (13), der ausgebildet ist, ein Werkzeug zu halten, derart, dass das Werkzeug durch Einstellen der Gelenke (4) des Manipulatorarms (2) im Raum zu halten und/oder zu bewegen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboterarbeitsplatz wenigstens ein Handwerkzeug (14) umfasst, das mindestens ein manuelles Betätigungsmittel (15.1, 15.2) zum Auslösen einer Werkzeugfunktion des Handwerkzeugs (14) aufweist, der Greifer (13) zum universellen Halten mehrerer unterschiedlicher Handwerkzeuge (14) ausgebildet ist und der Roboterarbeitsplatz wenigstens eine automatische Betätigungsvorrichtung (16.1, 16.2) umfasst: – die zum Betätigen des manuellen Betätigungsmittels (15.1, 15.2) des Handwerkzeugs (14) ein automatisch ansteuerbares Stellmittel (17.1, 17.2) aufweist, – die ein Verbindungsmittel (18.1, 18.2) aufweist, das zum lösbaren Verbinden des Stellmittels (17.1, 17.2) mit dem mindestens einen manuellen Betätigungsmittel (15.1, 15.2) des Handwerkzeugs (14) ausgebildet ist, und – die eine das Stellmittel (17.1, 17.2) mit der Robotersteuerung (3) verbindende Steuerleitung (19.1, 19.2) aufweist, wobei die Robotersteuerung (3) eingerichtet ist, durch automatisches Ansteuern des Stellmittels (17.1, 17.2) das manuelle Betätigungsmittel (15.1, 15.2) des vom Greifer (13) gehaltenen Handwerkzeugs (14) automatisch zu betätigen.Robot workstation comprising a robot (1) with a robot controller (3) and a manipulator arm (2) having a plurality of joints (4) and links (5-12) connecting the joints (4), the joints (4) of which are controlled by the robot controller (4). 3) are to be adjusted automatically on the basis of a robot program or in a hand-driving mode, further comprising a gripper (13) connected to one of the links (5-12) of the manipulator arm (2), in particular to an end link (12) of the manipulator arm (2) ) which is adapted to hold a tool such that the tool is to be held and / or moved in space by adjusting the joints (4) of the manipulator arm (2), characterized in that the robot workstation comprises at least one hand tool (14 ), which has at least one manual actuation means (15.1, 15.2) for triggering a tool function of the hand tool (14), the gripper (13) for universally holding a plurality of different hand tools (14) is formed and the robot workstation comprises at least one automatic actuator (16.1, 16.2): - for actuation of the manual actuating means (15.1, 15.2) of the hand tool (14) has an automatically controllable adjusting means (17.1, 17.2), - a connecting means (18.1 , 18.2), which is designed for releasable connection of the actuating means (17.1, 17.2) with the at least one manual actuating means (15.1, 15.2) of the hand tool (14), and - the one the adjusting means (17.1, 17.2) with the robot control ( 3) connecting control line (19.1, 19.2), wherein the robot controller (3) is set by automatic control of the actuating means (17.1, 17.2), the manual actuating means (15.1, 15.2) of the gripper (13) held hand tool (14) automatically to press.
Description
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.The invention relates to a robot workstation comprising a robot having a robot controller and a manipulator arm having a plurality of joints and the links connecting the joints, the joints of which are to be adjusted automatically by the robot controller on the basis of a robot program or in a manual mode, further comprising one with one of Links of the manipulator arm, in particular connected to an end member of the manipulator arm gripper, which is adapted to hold a tool, such that the tool by adjusting the joints of the manipulator arm to hold in space and / or to move.
Die
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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.The object of the invention is to make a robot workstation more flexible, in particular so that it is possible to dispense with special processing tools which are complex to manufacture and / or costly to be procured in an automated machining of workpieces by means of a robot. This task should be solved in particular for automated processing in the context of a human-robot cooperation workstation.
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.
- - Has an automatically controllable actuating means for actuating the manual actuating means of the hand tool,
- - Which has a connecting means which is designed for releasably connecting the actuating means with the at least one manual actuating means of the hand tool, and
- - Which has a control means connecting the actuating means with the robot control, wherein the robot control is arranged to automatically actuate by automatic control of the actuating means, the manual actuating means held by the gripper hand tool.
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.In a robotic workstation according to the invention, the gripper is designed to hold a plurality of different hand tools and the robotic workstation comprises at least one automatic actuation device, whereby one or more manual actuation means of the respectively held hand tool are automatically actuated. Hand tools already present can be used as robot-guided tools. This is particularly advantageous when the robot workstation is set up for human-robot cooperation.
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.So already existing hand tools can be used in a newly added robot workstation in one operation. In this case, a quick and easy change of hand tools is possible. In general, it can be achieved by the robot workstation according to the invention that hand tools can be automatically guided and controlled by a manipulator arm. In this respect, a more flexible robot workstation is also created, since in particular tailor-made automatic robot tools and manually usable, possibly already existing hand tools can optionally be used. Just For small and medium-sized enterprises, this can result in a cost-effective and flexible automation solution.
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.Manipulator arms with associated robot controls, especially industrial robots are working machines that can be equipped for automatic handling and / or machining of objects with tools and programmable in several axes of motion, for example, in terms of orientation, position and workflow. Industrial robots typically include a manipulator arm having a plurality of links connected by joints and programmable robotic controls (control devices) that automatically control or regulate the movements of the manipulator arm during operation. The links are moved via drives, in particular electric drives, which are controlled by the robot control, in particular with respect to the axes of movement of the industrial robot, which represent the degrees of freedom of movement of the joints.
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.A multiple articulated manipulator arm may be configured as an articulated robot having a plurality of links and joints serially arranged, in particular, the redundant industrial robot may include a manipulator arm having seven or more joints.
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.However, manipulator arms with associated robot controls, such as industrial robots, may in particular be so-called lightweight robots, which initially differ from conventional industrial robots in that they have a favorable size for man-machine cooperation and thereby have a relatively high load capacity relative to their own weight. In addition, lightweight robots can in particular also be force- and / or torque-controlled instead of merely position-controlled, which makes, for example, a human-robot cooperation safer. In addition, such a secure human-machine cooperation can be achieved that, for example, unintentional collisions of the manipulator arm with persons such as fitters in a flow production of motor vehicles either prevented or at least mitigated so that the persons or fitters no harm , Such a manipulator arm or such a lightweight robot usually has more than six degrees of freedom, so that in this respect an over-determined system is created, whereby the same point in space in the same orientation in several, especially even infinitely many different poses of the manipulator arm can be achieved. The lightweight robot can respond to external forces in appropriate ways. For force measurement, force sensors can be used which can measure forces and torques in all three spatial directions. Alternatively or additionally, the external forces can also be estimated without sensors, for example based on the measured motor currents of the drives at the joints of the lightweight robot. As control concepts, for example, an indirect force control by modeling the lightweight robot as a mechanical resistance (impedance) or a direct force control can be used.
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.In particular, the industrial robot can be a redundant industrial robot, which is understood to mean a manipulator arm which can be moved by means of a robot controller and has more manipulatory degrees of freedom than are necessary for the fulfillment of a task. The degree of redundancy results from the difference in the number of degrees of freedom of the manipulator arm and the dimension of the event space in which the task is to be solved. It may be a kinematic redundancy or a task-specific redundancy. In the case of kinematic redundancy, the number of kinematic degrees of freedom, generally the number of joints of the manipulator arm, is greater than the event space which, in a real environment when moving in space, is formed by the three translational and three rotational degrees of freedom, ie by six degrees of freedom becomes. A redundant industrial robot may therefore be, for example, a lightweight robot with seven joints, in particular seven hinges. In the task-specific redundancy, however, the dimension of the task is smaller than the number of kinematic degrees of freedom of the manipulator. This is the case, for example, when the manipulator arm carries on its hand flange a screwing tool rotatable about a tool drive axis and one of the swivel joints of the manipulator arm is aligned along this tool drive axis.
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.In a force- and / or torque-controlled driving the joints of the manipulator arm, the joints of the manipulator arm can be parameterized in terms of their rigidity. In all embodiments, the force- and / or torque-controlled driving of drives of the manipulator arm can take place by means of impedance regulation or admittance control. The robot controller can be set up to generate a compliance of the manipulator arm that is suitable for secure human-robot cooperation, in particular by means of impedance regulation or admittance control.
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.The hand tool may in particular be a hand-held power tool. In general, these can be so-called power tools. at Power tools represents at least one drive a particular inseparable part of the tool. Usually, the drive is an electric motor. The electric motors can be supplied with electrical energy via a connected mains cable or via an accumulator or battery fastened and contacted on the hand tool. However, the drive can also be, for example, a hydraulic or pneumatic drive. The drive does not necessarily have to be a motor with a rotating motor shaft that generates torque. Rather, the drive may be, for example, a linearly driven ram or a driven lever that performs the individual function of the hand tool or at least triggers.
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.The hand tool can therefore be a hand-held power tool, in particular a power tool, a pneumatic tool or a hydraulic tool. For example, the hand tool can be a hand drill, a hand stitch saw, a circular saw, a hand grinder, a cordless screwdriver, a pneumatic air nailer or a mechanical, in particular electromechanical (battery) tacker. Such hand tools are sometimes referred to as "power tools".
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.The manual actuating means of the hand tool may accordingly be, for example, a switch, a slider or a button, which can be manually operated by the hand or fingers of a user to control a drive of the hand tool, for example, turn on, off or set in a speed. However, the manual actuating means can also be actuated only to trigger a function of the hand tool, for example, when a impingement nailer imparting or driving a nail is triggered trigger-like in a workpiece.
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
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.According to the invention, the automatic actuating device has a connection means. The connecting means couples the actuating means of the automatic actuator to the manual actuating means of the hand tool. It may be provided for each type of hand tool, a special automatic actuator, which may have an individually adapted to the one or more manual actuating means adjusting means or more adapted adjusting means. The automatic actuator may thus have a single or multiple actuating means. The automatic actuator may be a separate device that may be releasably attached to either the gripper or the hand tool by the connecting means.
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.In the simplest case, the control line can be an electrical line, in particular if the hand tool is an electric or electromotive hand tool. In the case of pneumatic or hydraulic hand tools, however, the control line can also be, for example, a compressed air hose or an oil line. Different control lines can also be combined with each other.
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.The hand tool generally has a handle portion, so that it can be provided according to the invention that the gripper has at least one adapted to the handle portion of the hand tool holding body, which in a gripping state in which the gripper holds the hand tool, the handle portion of the hand tool positively receives.
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.This may mean that the gripper may have a base holder which has a shape and / or shape independent of the hand tools. The base holder is identical for all hand tools and rather adapted to a mounting portion of the manipulator arm, in particular to a member or end member, which may be a flange of the manipulator arm, fitted. To adapt this universal base holder to the shape and / or shape of the respective hand tool, the at least one holding body of the gripper can serve. The holding body is part of the gripper. However, the holding body may be releasably secured to the gripper. The holding body can be exchangeable insofar.
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.In a first embodiment variant, the at least one holding body may be designed to be variable in shape, and a shape changing means may be provided which is adapted to adapt the holding body in its shape to the handle portion of the respective hand tool currently used in the gripper.
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
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.In a second embodiment variant, the gripper may have a base holder which is designed to accommodate different mold inserts, each mold insert having an inner wall individually adapted to the shape of the handle portion of the associated hand tool and having at least one outer wall adapted to the base holder.
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.The mold inserts can insofar form a rigid adapter, which adapts the individual shape and / or shape of the handle portion of the associated hand tool and the general shape and / or shape of the base holder. Each hand tool can be assigned an individual mold insert or mold inserts in this respect. The mold inserts can in particular be made by a user or operator of the robot workstation according to the invention.
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.Thus, the mold insert may in particular be formed in two or more parts and be formed from plastic bodies, in particular plastic foam bodies, which may in particular be made of self-cured polyurethane foam, two-component plasticine and / or in a 3D printing process.
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.The base holder may include a first base holder half and a second base holder half separable from the first base holder half, wherein the base holder halves are configured to receive and / or release the handle portion of the hand tool in a disconnected condition and positively retain the hand tool to the handle portion in an assembled condition.
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.The two basic holder halves can form part shells of a hollow body, which can be separated along a parting plane analogous to a casting mold. In each basic holder half a mold insert, if necessary, several mold inserts may be attached. Each mold insert carries insofar a negative imprint of a housing portion of the hand tool or a negative imprint of the handle of the hand tool. Of course, the basic holder may also have more than two basic holder halves, for example, four basic holder halves have, in each case to form an undercut-free form, from which the respective handle portion simple, d. H. can be solved similar to a cast workpiece from a mold.
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.To produce the custom-made mold inserts, the original of the respective hand tool in the cavity, d. H. inserted between the two holder halves and filled the remaining gap with a mass. The mass may be inserted in the gap space in liquid or at least kneadable state and harden therein. Curing of the composition can be carried out by methods known per se, for example by curing a reaction resin, in particular a two-component reaction resin with binder and hardener. Alternatively, a kneadable mass can be inserted into the gap, so that the shape of the hand tool or the handle pushes plastically, the kneadable mass can be thermally cured after removal of the hand tool, for example in an oven. In another variant, on the basis of 3D data, in particular from a CAD system of the outer shape of the hand tool or the handle in a separate manufacturing device customized mold inserts, for example by milling from the solid or in a 3D printing process, such as in rapid prototyping Methods are produced.
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.The automatic actuator can be attached to the gripper, the connecting means can be formed by the at least one adapted to the handle portion of the hand tool in its shape holding body and the adjusting means can be arranged in the holding body or with respect to the holding body in the gripper such that in a state in which the holding body engages the handle portion of the hand tool form fit, the adjusting means is coupled to the manual actuating means.
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.The connecting means can therefore be formed by the holding body of the gripper. At the same time the adjusting means are attached to the gripper and / or its basic holder and / or integrated directly into the holding body. If the holding body from a mold insert to be produced, as already described, for example, from a self-curing foam, a plasticine or other Kunsstoffkörper, made, then the actuating means or it can be incorporated into the actuating body to be produced in the adjusting means. Thus, the adjusting means can be coupled to the manual actuating means in that the hand tool or its handle portion is inserted into the holding body of the gripper.
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.In an alternative embodiment, the automatic actuating device may be attached directly to the hand tool separately from the gripper, wherein the connecting means comprises a releasable fastening means to be manually attached to the hand tool, in particular a clamp, a strap, a hook and loop fastener and / or a cable tie.
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.This alternative embodiment may be used in replacement of a gripper-integrated connection means or in addition to a gripper-integrated connection means. For example, in the case of a hand drill, a first automatic actuator may be provided with a first actuator, such that this first actuator integrated into the gripper automatically actuates a first manual actuator on the handle of the hand drill which turns the hand drill on, off, and / or off low pressure settings sets the speed. In addition, a second, separate automatic actuator may be provided, for example, in a forward head portion of the hand drill, which automatically actuates a second manual actuator of the hand drill to index a gear stage and / or turn a hammer action on or off. For this purpose, the second automatic actuating device as a connecting means comprise a clamping band which is stretched around the head portion of the hand drill, such that a second actuating means of the second automatic actuating device automatically actuates the second manual actuating means for switching the gear stage and / or the Schlagbohrfunktion. The embodiment described for this embodiment in conjunction with a hand drill is analogously applicable to other hand tools and there accordingly applicable.
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.In all embodiments, the adjusting means may be an electromechanical adjusting means, in particular an electric lifting magnet, or a pneumatic adjusting means, in particular a pneumatic lifting cylinder or a hydraulic adjusting means, in particular a hydraulic lifting cylinder.
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.Concrete embodiments of the invention are explained in more detail in the following description with reference to the accompanying figures. Concrete features of these exemplary embodiments, regardless of the specific context in which they are mentioned, if appropriate also individually or in combination, may represent general features of the invention.
Es zeigen:Show it:
Die
Die Robotersteuerung
Ein Endglied
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist das Handwerkzeug
Das Handwerkzeug
Der Greifer
Die erste Betätigungsvorrichtungen
Die zweite Betätigungsvorrichtungen
Das in
In der in
Auch in den in
In der in
In allen Ausführungsformen der
In der
Wie in
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