DE202015101098U1

DE202015101098U1 - Drehwerkzeug und Prozesseinrichtung

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Publication number: DE202015101098U1
Application number: DE202015101098.2U
Authority: DE
Original assignee: KUKA Systems GmbH
Current assignee: KUKA Systems GmbH
Priority date: 2015-03-06
Filing date: 2015-03-06
Publication date: 2016-06-09
Anticipated expiration: 2025-03-07
Also published as: WO2016142189A1; EP3265269A1

Abstract

Drehwerkzeug, insbesondere Schraubwerkzeug, welches ein Gestell (4) mit einem Roboteranschluss (5), einen eigenen steuerbaren Drehantrieb (9), eine Abtriebswelle (6) und eine betätigbare Kupplung (10) zur Herstellung einer drehschlüssigen Verbindung zwischen dem Roboteranschluss (5) und der Abtriebswelle (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (10) einen steuerbaren Stellantrieb (31) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehwerkzeug, eine Prozesseinrichtung und ein Drehprozessverfahren mit den Merkmalen im Oberbegriff der Vorrichtungshauptansprüche.
Ein solches Drehwerkzeug nebst Prozesseinrichtung und Drehprozessverfahren ist aus der WO 2013/007565 A2 bzw. DE 20 2011 103 223 U1 bekannt. Das Schraubwerkzeug hat ein Gestell mit einem gestellfesten Roboteranschluss, einen eigenen steuerbaren Drehantrieb, eine Abtriebswelle und eine betätigbare Kupplung, mit der eine drehschlüssige Verbindung zwischen dem Roboteranschluss und der Abtriebswelle hergestellt werden kann. Das Drehwerkzeug wird von einem taktilen Roboter geführt, der mittels einer axialen Zustellbewegung die Kupplung betätigt. Das Drehwerkzeug und die damit ausgerüstete Prozesseinrichtung dienen zum Drehfügen und/oder Drehlösen von Schrauben oder anderen Drehteilen. Der eigene Drehantrieb des Drehwerkzeuges wird bei geöffneter Kupplung zum schnellen Andrehen oder Losdrehen der Schraube mit geringem Moment und hoher Geschwindigkeit benutzt, wohingegen der taktile Industrieroboter die Schraube mit höherem Moment und kleinerem Drehwinkel festdreht oder losdreht. Hierbei dreht der taktile Industrieroboter das Drehwerkzeug bei geschlossener Kupplung und drehfester Verbindung mit der Abtriebswelle.
Aus der DE 10 2011 102 241 A1 ist ein manuell zu bedienender Ringratschenschlüssel für prismatische Schraubenköpfe oder Muttern mit einem trenn- und aufklappbaren Ratschenkopf bekannt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Drehprozesstechnik aufzuzeigen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen in den Vorrichtungshauptansprüchen.
Die beanspruchte Kupplungsausbildung mit dem eigenen steuerbaren Stellantrieb hat verschiedene Vorteile. Die Betätigung der Kupplung bzw. deren Öffnen und Schließen kann unabhängig von einer Roboterbewegung stattfinden. Die Kupplungsbetätigung kann besser definiert und kontrolliert werden. Insbesondere kann hierfür eine Sensorik des Drehwerkzeuges vorhanden sein.
Ferner kann in einem selbstständigen Erfindungsaspekt vorgesehen sein, dass die Kupplung als Ratschenkupplung ausgebildet ist. Eine Ratschenkupplung kann eine Kupplungs- und Mitnahmefunktion in einer oder beiden Drehrichtungen bewirken und auch die Antriebs- und Reaktionskräfte übertragen. Andererseits besteht in der jeweiligen entgegengesetzten Drehrichtung eine Lösemöglichkeit. Der Ratscheneffekt kann in verschiedener Weise genutzt werden, z.B. zum Freidrehen oder zum Nachratschen und zur Vergrößerung des roboterseitigen Drehwinkels.
In einem weiteren selbstständigen Erfindungsaspekt kann vorgesehen sein, dass die Kupplung, insbesondere die Ratschenkupplung, zur Herstellung einer umfangseitigen formschlüssigen Verbindung, insbesondere eines Verzahnungseingriffs, zwischen der Abtriebswelle und dem Gestell des Drehwerkzeuges ausgebildet ist. Hierdurch kann einerseits die Kupplung feiner gerastert werden als beim Stand der Technik. Zudem wird das Kupplungsspiel, insbesondere im Verzahnungseingriff, eliminiert oder zumindest signifikant gemindert. Die Kupplung kann in fast jeder beliebigen Drehstellung der Abtriebswelle geschlossen werden. Zahnblockadestellungen und zur deren Aufhebung erforderliche Relativdrehungen zwischen Gestell und Abtriebswelle können weitestgehend vermieden werden. Zudem ist ein besserer Krafteingriff und eine verbesserte Abstützwirkung der Kupplung in der Schließstellung möglich. Der im Kupplungsbereich wirksame Durchmesser und Umfang können bedarfsweise dimensioniert werden. Außerdem bietet sich die Möglichkeit zur Verlagerung der Kupplung an das vordere abtriebseitige Ende des Drehwerkzeuges.
Die Kupplung, insbesondere Ratschenkupplung, kann mehrere, insbesondere drei Betriebsstellungen aufweisen, wobei sie eine Freilaufstellung und zwei drehrichtungsabhängige Sperrstellungen besitzt. In der Freilaufstellung kann die Kupplung vollkommen geöffnet sein, was für eine Minderung der Geräuschemission von Vorteil ist. Ein weiterer Vorteil ist die sichere Blockierung des werkzeugeigenen Drehantriebs bei geschlossener Kupplung und Drehung der Abtriebswelle durch eine Roboterbewegung. Eine sichere Kupplungsfunktion ist für die genaue Definierung der Schalt- und Bewegungszustände und für eine hierauf basierende automatische Steuerung sowie einen automatischen Drehprozess von Vorteil.
Vorteile ergeben sich außerdem für die Steuerung und Überwachung der Drehwerkzeugfunktion und des Drehprozessverfahrens. Die Kupplungsstellungen können mit hoher Genauigkeit und Sicherheit sensorisch erfasst und ausgewertet werden. Zudem können durch das eliminierte oder verringerte Kupplungsspiel die auftretenden Reaktionskräfte und Reaktionsmomente besser und genauer sensorisch erfasst und ausgewertet werden. Sensortechnische Vorteile ergeben sich auch für die Erfassung der Drehrichtung und des Drehwinkels bzw. der Drehgeschwindigkeit. Zudem kann die Sensorik besser zum Suchen der Prozessstelle, insbesondere der Schrauböffnung, eingesetzt werden.
Der taktile Industrieroboter kann in einem weiteren selbstständigen Erfindungsaspekt außerdem zum anfänglichen Eindrehen des Drehteils, insbesondere einer Schraube an der Schrauböffnung benutzt werden. Die Schraube kann für den Gewindeeingriff und zur ersten Fixierung im Gegengewinde um eine halbe oder ganze Umdrehung gedreht werden. Hierfür können insbesondere sensitive Fähigkeiten eines das Drehwerkzeug führenden taktilen Roboters optimal ausgenutzt werden. Eine sichere und spielfreie Kupplung sind hierbei von besonderem Vorteil. Die Ratschenkupplung hat außerdem den Vorteil, dass der Industrieroboter beim schnellen Andrehen zurückdrehen kann, um für den Festdrehvorgang wieder seinen vollen nutzbaren Drehwinkel zur Verfügung zu haben.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Durchführen eines Drehprozesses, insbesondere zum Drehfügen und/oder Drehlösen, von Drehteilen, insbesondere Schrauben, mit einem mehrachsigen taktilen Industrieroboter, der ein Drehwerkzeug, insbesondere Schraubwerkzeug, führt, welches ein Gestell mit einem Roboteranschluss, einen eigenen steuerbaren Drehantrieb, eine Abtriebswelle und eine betätigbare Kupplung aufweist, mit der eine drehschlüssige Verbindung zwischen dem Roboteranschluss (5) und der Abtriebswelle (6) hergestellt wird, wobei die Kupplung durch einen steuerbaren Stellantrieb betätigt wird.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird der Drehantrieb des Drehwerkzeugs zum schnellen Andrehen oder Ausdrehen des Drehteils benutzt, wobei der taktile Industrieroboter das Drehteil festdreht oder losdreht und dabei eine eigene Drehbewegung mit dem Drehwerkzeug durchführt.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens positioniert der taktile Industrieroboter das Drehwerkzeug an der Prozessstelle und führt es beim Drehprozess axial nach.
Eine weitere Ausführung des Verfahrens sieht vor, dass der taktile Industrieroboter das Drehteil anfänglich eindreht. Dies wird auch als Einfädeln bezeichnet. Dieser Verfahrensaspekt hat eine eigenständige erfinderische Bedeutung.
In einer weiteren Verfahrensausgestaltung bringt der Stellantrieb die Kupplung, insbesondere Ratschenkupplung, für ein schnelles Andrehen oder Ausdrehen eines Drehteils mit dem Drehantrieb des Drehwerkzeugs in eine Freilaufstellung und für eine Drehbewegung des taktilen Industrieroboters mit dem Drehwerkzeug in eine drehrichtungsabhängige Sperrstellung.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen:
1: eine Prozesseinrichtung mit einem taktilen mehrachsigen Industrieroboter und einem Drehwerkzeug,
2: eine perspektivische Ansicht des Drehwerkzeuges von 1,
3: eine andere perspektivische Ansicht des Drehwerkzeuges von 1 und 2,
4: eine teilweise aufgebrochene Darstellung mit sichtbarer Kupplung des Drehwerkzeuges von 3,
5: eine aufgebrochene perspektivische Ansicht der Kupplung des Drehwerkzeuges und ihres Stellantriebs,
6 und 7: eine Draufsicht auf die Kupplung in verschiedenen Betriebsstellungen gemäß Pfeil VI von 5,
8: eine Längsschnitt durch den vorderen Teil des Drehwerkzeuges mit Kupplung und Gestellteilen und
9: einen anderen Längsschnitt durch den vorderen Teil des Drehwerkzeuges mit Kupplung und Gestellteilen.
Die Erfindung betrifft ein Drehwerkzeug (3), eine damit ausgerüstete Prozesseinrichtung (1) und ein Drehprozessverfahren. Diese werden zum Drehfügen und/oder Drehlösen von Drehteilen (nicht dargestellt) benutzt. Die Drehteile können Schrauben, Bajonette oder dergleichen sein.
Die Prozesseinrichtung (1) ist vorzugsweise als Schraubeinrichtung ausgebildet. Sie beinhaltet einen mehrachsigen Industrieroboter (2) und ein von diesem Roboter geführtes Drehwerkzeug. Das Drehwerkzeug ist vorzugsweise als Schraubwerkzeug ausgebildet. Das Drehprozessverfahren ist ebenfalls bevorzugt als Schraubprozess ausgestaltet.
Der Industrieroboter (2) weist mehrere Roboterglieder (39–43) und mehrere Roboterachsen (I–VII) auf und hat bevorzugt taktile Eigenschaften. Der programmierbare Industrieroboter (2) ist mit einer Robotersteuerung (46) versehen. Er weist ein Abtriebselement (44) auf, das sich um eine Abtriebsachse (45) dreht, welche zugleich die letzte Roboterachse (VII) darstellen kann. Weitere Merkmale werden nachfolgend erläutert.
Am Abtriebselement (44) ist das Drehwerkzeug (3) über den Roboteranschluss (5) fest oder lösbar montiert. Dies kann eine direkte oder mittelbare Verbindung sein. Bei einer mittelbaren Verbindung kann eine automatische Wechselkupplung zwischen dem Abtriebselement (44) und dem Drehwerkzeug (3) angeordnet sein. Die Wechselkupplung kann auch als Medienkupplung ausgebildet sein und Betriebsmittel, z.B. elektrische Leistungs- und Signalströme, Fluide oder dgl., vom Industrieroboter (2) zum Drehwerkzeug (3) übertragen.
Das Drehwerkzeug (3) weist ein Gestell (4) mit einem Roboteranschluss (5), einen eigenen steuerbaren Drehantrieb (9), eine Antriebswelle (6) und eine betätigbare Kupplung (10) auf, mit der eine drehschlüssige Verbindung zwischen dem Roboteranschluss (5) bzw. dem Gestell (4) und der Abtriebswelle (6) hergestellt werden kann. Die Antriebswelle (6) ist ansonsten mit dem werkzeugeigenen Drehantrieb (9) drehschlüssig verbunden. Das Drehwerkzeug (3) weist eine Längsrichtung oder Achse (12) auf, die mit der zentralen Drehachse die Abtriebswelle (6) zusammenfällt. Das Drehwerkzeug (3) kann ferner eine Sensorik (11) aufweisen.
Der Roboteranschluss (5) ist derart am Gestell (4) angeordnet und ausgerichtet, dass in montierter Stellung die Abtriebsachse (45) bzw. die Roboterachse (VII) des Industrieroboters (2) und die Achse (12) miteinander fluchten. In der Schließstellung der Kupplung (10) kann der Industrieroboter (2) mittels einer Drehung seines Abtriebselements (44) das angebaute Drehwerkzeug (3) und die drehschlüssig angekuppelte Abtriebswelle (6) um die Achse (12, 45, VII) drehen. Hierbei ist der werkzeugeigene Drehantrieb (9) über die geschlossene Kupplung (10) blockiert. Er wird bei der Werkzeugdrehung mitgedreht.
Dem Industrieroboter (2) ist eine Sensorik (49) zugeordnet, mit der von außen einwirkende mechanische Belastungen, insbesondere Kräfte und/oder Momente, erfasst werden können. Dies können insbesondere die vom Dreh- oder Schraubprozess zurückwirkenden Reaktionskräfte oder -momente sein. Der Industrieroboter (2) erhält über die Sensorik (49) taktile Eigenschaften und sensitive Fähigkeiten. Diese können zum Suchen der Prozessstelle, zum dortigen Positionieren des Drehwerkzeugs (3) und bei der Ausführung des Drehprozesses eingesetzt.
Das Drehwerkzeug (3) und die Prozesseinrichtung (1) werden zur Durchführung eines Drehprozesses eingesetzt. Der Drehprozess ist vorzugsweise ein Prozess zum Drehfügen und/oder Drehlösen der besagten Drehteile, insbesondere Schrauben. Zum schnellen Drehen, insbesondere Andrehen oder Losdrehen, des Drehteils mit hoher Drehzahl, beliebigem Drehwinkel und hoher Drehzahl wird der werkzeugeigene Drehantrieb (9) bei geöffneter Kupplung (10) eingesetzt. Zum Aufbringen höherer Momente mit einem vorzugsweise begrenzten Drehwinkel von weniger als 360° und geringer Drehgeschwindigkeit wird der Industrieroboter (2) eingesetzt, wobei die Kupplung (10) geschlossen ist. Der taktile Industrieroboter (2) kann ferner das Drehwerkzeug (3) an der Prozessstelle positionieren und beim Drehprozess mit definierter Kraft axial nachführen sowie ggf. das Drehteil anfänglich eindrehen. Mit der dem Drehwerkzeug (3) und/oder dem Industrieroboter (2) zugeordneten Sensorik (11, 49) kann auch jeweils ein Ende eines Prozessschritts, insbesondere eines werkzeugseitigen Andreh- oder Ausdrehvorgangs oder eines roboterseitigen Losdreh- oder Festdrehvorgangs, detektiert werden. Die kann z.B. über den Verlauf und die Höhe des Reaktionsmoments erfasst werden. Der Drehprozess und die Funktion der Prozesseinrichtung (1) können ansonsten entsprechend der WO 2013/007565 A2 ausgebildet sein.
Nach einem ersten selbstständigen Erfindungsaspekt weist die Kupplung (10) einen steuerbaren Stellantrieb (31) auf. Der Stellantrieb (31) ist am Gestell (4) angeordnet und betätigt die Kupplung (10) für deren Öffnen und Schließen. In Schließstellung wird die erwähnte drehschlüssige Verbindung zwischen dem Roboteranschluss (5) und der Abtriebswelle (6) hergestellt. In der Öffnungsstellung der Kupplung (10) besteht eine drehschlüssige Verbindung zwischen der Abtriebswelle (6) und dem eigenen Drehantrieb (9) des Drehwerkzeuges (3).
In einem weiteren eigenständigen Erfindungsaspekt ist die Kupplung (10) als Ratschenkupplung ausgebildet. Die Kupplung (10) weist zwei oder mehr Kupplungselemente (23, 24) auf. Das bevorzugt einzeln vorhandene Kupplungselement (24) ist der Abtriebswelle (6) zugeordnet. Das bevorzugt mehrfach vorhandene Kupplungselement (23) ist dem Gestell (4) zugeordnet. Im Falle einer Ratschenkupplung sind die Kupplungselemente (23, 24) als Ratschenelement(e) (23) und als Zahnkranz (24) ausgebildet.
In einem weiteren eigenständigen Erfindungsaspekt ist die Kupplung (10) zur Herstellung einer umfangseitigen formschlüssigen Verbindung zwischen der Abtriebswelle (6) und dem Gestell (4) ausgebildet. Hierfür ist die Kupplung (10) vorzugsweise als Ratschenkupplung ausgebildet, kann alternativ aber auch eine andere Ausbildung und andere Arten und Anordnungen von Kupplungselementen (23, 24) haben. Bei dieser umfangseitigen Kupplungsausbildung ist ein Kupplungselement (24) am Mantel der Antriebswelle (6) und ein Kupplungselement (23) am Gestell (4) angeordnet. Die Kupplungselemente (23, 24) werden durch eine Relativbewegung mit einer zur Achse (12) radialen Richtungskomponente in gegenseitigen Eingriff gebracht.
Die Kupplung (10), insbesondere Ratschenkupplung, ist am vorderen abtriebseitigen Ende des Drehfügewerkzeuges (3) angeordnet. Sie befindet sich vorzugsweise in der Nähe des vorderen freien Endes der Abtriebswelle (6), insbesondere Schraubwelle. An diesem Wellenende kann ein Adapter (8), z.B. ein kubischer Steckzapfen, für die lösbare Aufnahme eines Drehmittels, z.B. einer Schraubernuss, angeordnet sein. Alternativ kann das Drehmittel starr am vorderen Wellenende befestigt oder angeformt sein.
Das Gestell (4) nimmt die Abtriebswelle (6), den Drehantrieb (9) und die Kupplung (10) auf. Das Gestell (4) kann sich hierbei in zwei Träger (13, 14) unterteilen, die einstückig ausgebildet oder fest miteinander verbunden sind. Der obere Träger (13) nimmt den Roboteranschluss (5) und den werkzeugeigenen Drehantrieb (9) auf. Er ist z.B. als gehäuseartiger Motorträger ausgebildet. Am Träger (13) kann auch eine Steuer- und Schalteinheit (50) des Drehwerkzeuges (3) angeordnet sein. Die werkzeugeigene Sensorik (11) kann mit der Steuer- und Schalteinheit (50) und/oder einer anderen Steuerung, insbesondere der Robotersteuerung (46) verbunden sein.
Die Träger (13, 14) sind in Richtung der Achse (12) hintereinander angeordnet. Der untere Träger (14) ist hohl ausgebildet und nimmt die Abtriebswelle (6) auf, die in seinem Innenraum mittels einer Lagerung (7) um die Achse (12) drehbar gelagert ist. Am oberen Trägerende ist die Abtriebswelle (6) herausgeführt. Das obere Wellenende ist mit dem Drehantrieb (9) drehfest verbunden.
Der untere Träger (14) weist einen schlanken axialen Schaft (15) und am vorderen Ende einen verbreiterten Aufnahmekopf (18) auf, in und an dem die Kupplung (10) und der Stellantrieb (31) aufgenommen sind.
Der Aufnahmekopf (18) weist eine innenliegende Aufnahmekammer (19) auf, in der sich die Kupplungselemente (23, 24) befinden. Die Aufnahmekammer (19) ist frontseitigen durch einen Deckel (20) lösbar verschlossen. Dieser kann einen Teil der Lagerung (7) tragen.
Der Schaft (15) des Trägers (14) weist einen schlanken oberen Schaftbereich mit einer Schnittstelle zur Verbindung mit dem oberen Träger (13) auf. Am unteren Ende trägt der Schaft (15) eine verbreiterte und vorzugsweise kreisrunde Tragscheibe (16). Diese begrenzt die Aufnahmekammer (19) nach oben und ist mit dem Deckel (20) lösbar verbunden. Auf der Oberseite der Tragscheibe (16) kann eine ringförmige Abdeckung (38) für Teile der Kupplung (10) und des Stellantriebes (31) angeordnet sein. Der hohle Schaft (15) nimmt in seinem axialen Innenraum die Abtriebswelle (6) auf, wobei an der Tragscheibe (16) ein weiterer Teil der Lagerung (7) angeordnet ist.
Der werkzeugeigene Drehantrieb (9) ist mit dem oberen Wellenende verbunden. Er weist einen steuerbaren oder regelbaren Motor, insbesondere einen Elektromotor, und ggf. ein mechanisches Getriebe auf. Im gezeigten und bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzt der Drehantrieb (9) einen elektrischen Schrittmotor und ist auf das obere Wellenende aufgesetzt oder mit diesem verbunden. Der Drehantrieb (9) kann ferner einen Teil der werkzeugeigenen Sensorik (11) beinhalten. Dies können z.B. Sensoren zur Detektion des Drehmomentes, der Drehrichtung, des Drehwinkels und der Drehgeschwindigkeit des Drehantriebes (9) oder der Abtriebswelle (6) sein.
Vorzugsweise ist das Kupplungselement (24) der Kupplung (10) einzeln vorhanden und als der besagte Zahnkranz ausgebildet. In der bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Kupplungselemente (23) vorhanden und in Umfangsrichtung verteilt außen um die Abtriebswelle (6) bzw. die Achse (12) angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform sind vier gleichmäßig verteilte Kupplungselemente (23) vorhanden. Alternativ kann ihre Zahl zwei, drei, fünf oder mehr betragen.
Die Kupplungselemente (23, 24) sind relativ zueinander beweglich, vorzugsweise schwenkbar und können in einen gegenseitigen formschlüssigen Eingriff treten. Sie weisen hierfür geeignete Eingriffselemente, vorzugsweise eine Verzahnung, auf. Die ein oder mehreren gestellseitigen Kupplungselemente (23) sind schwenkbar am Gestell (4) gelagert, wobei das bevorzugt einzelne wellenseitige Kupplungselement (24) starr an der Abtriebswelle (6) angeordnet und befestigt ist.
In der bevorzugten Ausführungsform als Ratschenkupplung (10) sind die gestellseitigen Kupplungselemente (23) als schwenkbare Ratschenelemente ausgebildet. Sie weisen einen Ratschenkörper (26) auf, der um einen Lagerbolzen (25) schwenkbar gelagert ist. Der Lagerbolzen (25) erstreckt sich parallel zur Achse (12) und ist z.B. starr mit dem Ratschenkörper (26) verbunden sowie in entsprechenden Lageröffnungen an der Tragscheibe (16) und dem Deckel (20) drehbar gelagert. Die Kinematik kann auch umgekehrt sein.
Der Ratschenkörper (26) ist bevorzugt scheibenförmig ausgebildet und quer zur Achse (12) ausgerichtet. Er kann einen beliebigen Umriss haben. Vorzugsweise ist dieser prismatisch, insbesondere dreieckig. Der Ratschenkörper (26) besitzt eine Eingriffsseite (27), die zur Abtriebswelle (6) weist und die z.B. an einer Seitenwand des Ratschenkörpers (26) ausgebildet ist. Die Eingriffsseite (27) kann eine gerade oder gebogene Form haben. Sie ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen tangential zur Abtriebswelle (6) ausgerichtet. Alternativ kann sie umfangseitig angeordnet sein, wobei sie sich entlang des Wellenumfangs erstreckt und eine gebogene Form hat.
Die Kupplung (10), insbesondere Ratschenkupplung, weist mehrere Betriebsstellungen auf. Vorzugsweise hat sie drei Betriebsstellungen, die von einer Freilaufstellung und zwei drehrichtungsabhängigen Sperrstellungen gebildet werden. In der Freilaufstellung ist die Kupplung (10) geöffnet. In den Sperrstellungen ist sie geschlossen. Bei einer Ausbildung als Ratschenkupplung kann die Sperrstellung drehrichtungsabhängig und einseitig sein. Hierbei werden in einer Drehrichtung des werkzeugeigenen Drehantriebs (9) und des Industrieroboters (2) Drehkräfte bzw. -momente übetragen, wobei in der Gegenrichtung ein Ratscheneffekt und ein Schleifen der Kupplung (10) möglich ist. In den beiden drehrichtungsabhängigen Sperrstellungen ist die Kupplung (10) geschlossen.
Die Einnahme der Freilauf- und Sperrstellungen wird durch eine Drehbewegung der Kupplungselemente (23) bzw. ihrer Ratschenkörper (26) bewirkt. Diese Drehbewegung wird durch den Stellantrieb (31) in der nachfolgend beschriebenen Weise bewirkt.
Für die verschiedenen Kupplungsstellungen weist die Eingriffsseite (27) einen neutralen Bereich (30) auf, der zentral angeordnet ist und der keine Verzahnung aufweist. An den neutralen Bereich (30) sind an der Eingriffsseite (27) beidseitig in Erstreckungsrichtung anschließende Zahnbereiche (28, 29) vorhanden. Diese werden durch die Schwenkbewegung um den Lagerbolzen (25) mit der Abtriebswelle (6) und deren Kupplungselement (24) bzw. Zahnkranz in Sperreingriff gebracht. Der neutrale Bereich (30) ist mit radialer Distanz zur Abtriebswelle (6) angeordnet. In diesem Bereich findet kein Berührungskontakt zwischen der Abtriebswelle (6) bzw. dem Zahnkranz (24) und den ein oder mehreren Kupplungselementen (23) statt. Der neutrale Bereich (30) ist dabei vorzugsweise auf der radialen Verbindungslinie zwischen der Abtriebswelle (6) und dem Lagerbolzen (25) angeordnet. Die Zahnbereiche (28, 29) sind in Umfangsrichtung der Abtriebswelle (6) beidseits vom Lagerbolzen (25) angeordnet. Sie können dadurch über die Drehung des Kupplungselements (23) bzw. Ratschenkörpers (26) zum Schließen der Kupplung (10) in den erwähnten Sperreingriff gebracht werden.
6 und 7 zeigen eine aufgebrochene Draufsicht auf die Kupplung (10) und deren Kupplungselemente (23, 24) in verschiedenen Betriebsstellungen. 6 zeigt die Freilaufstellung mit tangentialer Ausrichtung der Eingriffsseiten (27) zum Kupplungselement (24). Hier ist auch die erwähnte Verbindungslinie dargestellt.
7 zeigt eine der Sperrstellungen in Verbindung mit einer durch Pfeil markierten Linksdrehung des Gestells (4). Hierbei sind die Zahnbereiche der verschwenkten Kupplungselemente (23) bzw. Ratschenkörpers (26) im formschlüssigen Eingriff mit dem Zahnkranz (24). Die Kupplung (10) ist geschlossen und überträgt die Drehbewegung des Gestells (4) auf die Abtriebswelle (6).
Die gezeigte Ausbildung der Kupplung (10), insbesondere Ratschenkupplung, hat den Vorteil, dass in der drehrichtungsabhängigen Sperrstellung alle Kupplungselemente (23, 24) im formschlüssigen Eingriff stehen. Durch die schwenkbare Lagerung der Kupplungselemente (23) und die beidseitige Anordnung der Zahnbereiche (28, 29) kann außerdem eine selbstverstärkende Abstützung erfolgen. Die am Verzahnungseingriff auftretenden Reaktionskräfte verlaufen mit ihrer Wirklinie zwischen Lagerbolzen (25) und Achse (12). Sie tendieren dazu, das Kupplungselement (23) in die besagte Eingriffsstellung zu schwenken und verstärken dadurch die Andrück- und Haltekraft an der Eingriffsstelle und den Verzahnungsbereichen. Umgekehrt kann sich bei einer Drehung in Gegenrichtung ein Ratscheneffekt und ein Ausweichen der Kupplungselemente (23) ergeben.
Der Stellantrieb (31) ist in der erwähnten Weise am Gestell (4), insbesondere am Träger (14), angeordnet und ist mit den gestellseitigen Kupplungselementen (23), insbesondere Ratschenelementen, verbunden. Der Stellantrieb (31) weist einen gestellfesten steuerbaren Stellmotor (32) und ein mit den Kupplungselementen (23) verbundenes Stellgetriebe (33) auf. Der Stellmotor (32) ist z.B. mittels eines Halters (21) über dem Aufnahmekopf (18) am schlanken Bereich des Schaftes (15) befestigt.
Das Stellgetriebe (33) weist einen vom Stellmotor (32) angetriebenen Stellring (34) mit mehreren umfangseitig verteilten axialen Stellstiften (37) auf, die mit jeweils einem Kupplungselement (23), insbesondere Ratschenelement, verbunden sind. Der Stellring (34) ist oberhalb der Tragscheibe (16) angeordnet und am Gestell (4), insbesondere an der Tragscheibe (16), konzentrisch zur Achse (12) angeordnet und geführt. Die Stellstifte (37) ragen in die Aufnahmekammer (19) und durchsetzen die Tragscheibe (16). Sie sind dabei in konzentrisch gebogenen Führungsschlitzen (17) der Tragscheibe (16) geführt. Das Stellgetriebe (33) kann in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein. Es weist z.B. ein Ritzel (35) an der abtreibenden Welle des Stellmotors (32) und einen damit kämmenden inneren Zahnkranz (36) am Stellring (34) auf.
Die Stellstifte (37) sind z.B. in radialer Richtung hinter den Lagerbolzen (25) mit dem jeweiligen Kupplungselement (23) verbunden. 6 zeigt diese Anordnung in der Freilaufstellung. Hierbei liegen die Achse (12) und die Mittelpunkte von Lagerbolzen (25) und Stellstift (37) auf einer gemeinsamen radialen Verbindungslinie. Der Lagerbolzen (25) befindet sich zwischen der Abtriebswelle (6) und dem Stellstift (37). Der Stellstift (37) ist bevorzugt an der äußeren Ecke des dreieckigen Ratschenkörpers (26) angeordnet.
Eine Drehung des Stellmotors (32) bewirkt eine Verlagerung der Stellstifte (37) auf einer zur Achse (12) konzentrischen Bewegungsbahn. 6 und 7 zeigen die Stiftpositionen in der Freilauf- und Sperrstellung. Die Verlagerung der Stellstifte (37) erfolgt in der in 7 gezeigten Drehrichtung des Gestells (4). Zur Einnahme der anderen, nicht dargestellten Sperrstellung in Gegendrehrichtung des Gestells (4), d.h. im Uhrzeigersinn, führt zu einem Sperreingriff der anderen Zahnbereiche (29) und zu einer gegenläufigen Schwenkstellung der Kupplungselemente (23) und der Stellstifte (37).
Am Stellantrieb (31) kann ebenfalls ein Teil der Sensorik (11) angeordnet sein. Dies können z.B. ein oder mehrere Sensoren (48) sein, welche die Drehstellung der Kupplung (10) und/oder des Stellantriebs (31) detektieren. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind drei Sensoren (48) am Halter (21) angeordnet und dabei konzentrisch in einem Bogen derart verteilt, dass sie mit ein oder mehreren, vorzugsweise zwei Stellstiften (37) sensorisch zusammenwirken. Sie sind z.B. als kapazitive Sensoren (48) ausgebildet und detektieren die Anwesenheit eines Stellstiftes (37) in ihrem Erfassungsbereich. Hierüber kann die Drehstellung des Stellantriebs (31) und die Schwenkstellung der Kupplungselemente (23) detektiert werden. 5 verdeutlicht diese Anordnung. In der neutralen Freilaufstellung spricht der einzelne Sensor (48) (In 4 der rechte zu sehende Sensor) an. In der Sperrstellung (links/rechts) spricht jeweils einer der beiden anderen Sensoren (48) an (In 4 die beiden Sensoren links)
Die werkzeugeigene Sensorik (11) kann ferner einen Sensor (47) für den Prozessbereich, insbesondere Fügebereich, aufweisen, der mittels eines Halters (22) am Gestell (4) fest oder beweglich angeordnet ist. Der Sensor (47) kann z.B. die Existenz einer Schraube an der Prozessstelle detektieren.
Der in 1 näher dargestellte Industrieroboter (2) weist mehrere, z.B. drei, vier oder mehr, bewegliche und miteinander verbundene Roboterglieder (39–43) auf. Er hat ferner mehrere, z.B. fünf, sechs, sieben oder mehr, angetriebene Roboterachsen (I–VII). Diese können rotatorisch und/oder translatorisch sein und in beliebiger Zahl und Konfiguration vorliegen. Die Roboterglieder (39–43) sind vorzugsweise gelenkig und über drehende Roboterachsen (I–VII) miteinander und mit einem Untergrund verbunden. Der Sockel (39) kann einen Anschluss für Betriebsmittel haben und kann ggf. die Robotersteuerung (46) aufnehmen. Es ist ferner möglich, dass einzelne Roboterglieder (41, 42) mehrteilig und in sich beweglich, insbesondere um die Längsachse verdrehbar, ausgebildet sind.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Industrieroboter (2) als Gelenkarm- oder Knickarmroboter ausgebildet und weist sieben angetriebene Roboterachsen bzw. Bewegungsachsen (I–VII) auf. Die Roboterachsen (I–VII) sind mit der Robotersteuerung (46) verbunden und können gesteuert und ggf. geregelt werden. Der Industrieroboter (2) hat vorzugsweise eine oder mehrere kraftgesteuerte oder kraftgeregelte Roboterachsen (I–VII).
Das abtriebseitige Endglied (43) des Industrieroboters (2) ist z.B. als Roboterhand ausgebildet und weist das um eine Abtriebsachse (45) drehbare Abtriebselement (44), z.B. einen Abtriebsflansch, auf. Die Abtriebsachse (45) bildet bevorzugt die letzte Roboterachse VII. Durch ein ggf. hohles Abtriebselement (44) und ggf. andere Roboterglieder (39–43) können eine oder mehrere Leitungen für die besagten Betriebsmittel geführt sein und am Abtriebselement (44) nach außen treten sowie zum Werkzeug (9) geführt sein, ggf. über eine Medienkupplung.
Der Industrieroboter (2) weist ein mit einem Untergrund über den Sockel (39) verbundenes Basisglied (40) und das vorerwähnte Endglied (43) sowie zwei mehrteilige und in sich mittels Achsen (III) und (V) verdrehbare Zwischenglieder (41, 42) auf. Die Zahl der Zwischenglieder (41, 42) kann alternativ kleiner oder größer sein. In weiterer Abwandlung können einzelne oder alle Zwischenglieder (41, 42) in sich drehfest und ohne zusätzliche Achse ausgebildet sein. Die Roboterglieder (39–43) können eine gerade oder gemäß 1 abgewinkelte Form haben.
Der taktile Industrieroboter (2) weist die besagte zugeordnete, vorzugsweise integrierte Sensorik (49) zur Erfassung von außen einwirkender mechanischer Belastungen, insbesondere Kräfte und/oder Momente, auf. Die Sensorik (49) ist mit der Robotersteuerung (46) signaltechnisch verbunden. Sie ist vorzugsweise in den Industrieroboter (2), insbesondere in dessen Roboterglieder (39–43) integriert. Sie kann alternativ an anderer Stelle, z.B. an seinem Abtriebselement (44) oder am Drehwerkzeug (3) angeordnet sein. Die Sensorik (49) kann einen oder mehrere Sensoren, insbesondere Kraftsensoren und/oder Momentensensoren und ggf. Weg- oder Positionssensoren aufweisen.
Die Roboterachsen (I–VII) weisen jeweils ein Achslager, z.B. ein Drehlager bzw. ein Gelenk, und einen hier zugeordneten und integrierten steuerbaren, ggf. regelbaren Achsantrieb, z.B. Drehantrieb, auf. Außerdem können die Roboterachsen (I–VII) eine steuer- oder schaltbare Bremse und die erwähnte ggf. redundante Sensorik (49) zur Detektion von extern einwirkenden mechanischen Belastungen haben. Die in 1 schematisch angedeutete integrierte Sensorik (49) kann einen oder mehrere Sensoren an jeweils einer oder mehreren Roboterachsen (I–VII) aufweisen. Diese Sensoren können gleiche oder unterschiedliche Funktionen haben. Sie können insbesondere zum Erfassen von Momenten, Drehbewegungen und ggf. Drehpositionen ausgebildet sein.
Der Industrieroboter (2) kann eine oder mehrere nachgiebige Roboterachsen (I–VII) bzw. nachgiebige Achsantriebe mit einer Nachgiebigkeitsregelung haben. Die Nachgiebigkeitsregelung kann eine reine Kraftregelung oder eine Kombination aus einer Positions- und einer Kraftregelung sein. Eine solche nachgiebige Roboterachse (I–VII) ist für die Detektion der im Montageprozess auftretenden Reaktionskräfte und/oder Reaktionsmomente in Verbindung mit der jeweils aktuellen Roboter- oder Achsposition einsetzbar und erlaubt eine prozessgerechte Reaktion auf evtl. Abweichungen der detektierten Werte von einer Vorgabe.
Die vorgenannte Kraftsteuerung oder Kraftregelung der Roboterachsen (I–VII) bezieht sich auf die Wirkung nach außen am Abtriebselement (44) des Endglieds (43) sowie auf die dort einwirkenden Reaktionskräfte. Roboterintern findet an den drehenden Achsen oder Achsantrieben eine Momentensteuerung oder Momentenregelung statt.
Der taktile Industrieroboter (2) kann verschiedene Betriebsmodi mit unterschiedlichen Steifigkeiten bzw. Nachgiebigkeiten seiner Roboterachsen (I–VII) haben. Dies kann z.B. ein Handführmodus, ein Positionier- oder Suchmodus und ein Steifigkeitsmodus sein. Zwischen den Betriebsmodi kann bedarfsweise umgeschaltet werden.
Der bevorzugt taktile Industrieroboter (2) ist für eine MRK tauglich ausgebildet. Seine nachgiebige Roboterachse(n) (I–VII) vermeiden Unfälle mit einem Werker und Crashs mit Gegenständen im Arbeitsbereich durch Kraftbegrenzung und ggf. Stillstand oder federndes Ausweichen im Fall unverhergesehener Kollisionen. Der taktile Industrieroboter (2) kann dadurch auch für eine Mensch-Roboter-Kooperation oder -Kollaboration (MRK) bei der Teilautomatisierung eingesetzt werden. Der MRK-taugliche Industrieroboter (2) kann einen Berührungskontakt mit dem menschlichen Körper oder anderen Hindernissen detektieren und hierauf reagieren. Er kann dabei z.B. stehen bleiben oder sich ggf. auch von der Kontaktstelle entfernen, insbesondere zurückbewegen. Für die Reaktion auf einen Berührungskontakt kann es unterschiedlich hohe Belastungs- und Reaktionsschwellen geben. Der taktile Industrieroboter (2) kann mit dem Werker in einer MRK-Zone ohne Zaun oder andere Maschinengrenze zusammenarbeiten ohne den Werker zu verletzen. Es kann dabei auch zu schmerzfreien Kontakten kommen.
Der dargestellte taktile Industrieroboter (2) kann als Leichtbauroboter ausgebildet sein und aus leichtgewichtigen Materialien, z.B. Leichtmetallen und Kunststoff bestehen. Er hat auch eine kleine Baugröße. Zudem kann er eine niedrige Tragkraft von z.B. 5 bis ca. 20 kg haben. Das in seiner Konstruktion und Funktion vereinfachte Drehwerkzeug (3) hat ebenfalls ein geringes Gewicht. Der Industrieroboter (2) mit seinem Drehwerkzeug (3) ist dadurch insgesamt leichtgewichtig und kann ohne größeren Aufwand transportiert und von einem Einsatzort zum anderen verlegt werden. Das Gewicht von Industrieroboter (2) und Drehwerkzeug (3) kann unter 50 kg, insbesondere bei ca. 30 kg, liegen. Durch die Möglichkeit des manuellen Teachens kann die Prozesseinrichtung (1) schnell und einfach programmiert, in Betrieb genommen und an unterschiedliche Prozesse angepasst werden.
Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich. Insbesondere können die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele und der vorgenannten Abwandlungen beliebig miteinander kombiniert, insbesondere auch vertauscht werden.
Der Industrieroboter (2) kann z.B. die Drehbewegung mit dem Drehwerkzeug (3) durch Drehung um einen andere, mit der Abtriebsachse (45) fluchtende Roboterachse ausführen.
Bezugszeichenliste

1: Prozesseinrichtung, Schraubeinrichtung
2: Industrieroboter taktil
3: Drehwerkzeug, Schraubwerkzeug
4: Gestell, Korpus
5: Roboteranschluss
6: Abtriebswelle, Schraubwelle
7: Lager, Wellenlager
8: Adapter
9: Drehantrieb
10: Kupplung, Ratschenkupplung
11: Sensorik
12: Achse, Längsrichtung
13: Träger, Motorträger, Gehäuse
14: Träger, Kupplungsträger
15: Schaft
16: Tragscheibe
17: Führungsschlitz
18: Aufnahmekopf
19: Aufnahmekammer
20: Deckel
21: Halter, Motorhalter
22: Halter, Sensorhalter
23: Kupplungselement, Ratschenelement
24: Kupplungselement, Zahnkranz
25: Lagerbolzen
26: Ratschenkörper, Klaue
27: Eingriffsseite, Seitenwand
28: Zahnbereich, Drehsperre Linksdrehung
29: Zahnbereich, Drehsperre Rechtsdrehung
30: neutraler Bereich, Freilauf
31: Stellantrieb
32: Stellmotor
33: Stellgetriebe
34: Stellring
35: Ritzel
36: Zahnkranz, Innenkranz
37: Stellstift
38: Abdeckung
39: Roboterglied, Sockel
40: Roboterglied, Basisglied
41: Roboterglied, Zwischenglied
42: Roboterglied, Zwischenglied
43: Roboterglied, Endglied
44: Abtriebselement
45: Abtriebsachse
46: Robotersteuerung
47: Sensor für Prozessbereich
48: Sensor für Kupplung
49: Sensorik
50: Steuer- und Schalteinheit
I–VII: Roboterachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2013/007565 A2 [0002, 0034]
DE 202011103223 U1 [0002]
DE 102011102241 A1 [0003]

Claims

Drehwerkzeug, insbesondere Schraubwerkzeug, welches ein Gestell (4) mit einem Roboteranschluss (5), einen eigenen steuerbaren Drehantrieb (9), eine Abtriebswelle (6) und eine betätigbare Kupplung (10) zur Herstellung einer drehschlüssigen Verbindung zwischen dem Roboteranschluss (5) und der Abtriebswelle (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (10) einen steuerbaren Stellantrieb (31) aufweist.
Drehwerkzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (10) als Ratschenkupplung ausgebildet ist.
Drehwerkzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder 2 oder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (10), insbesondere Ratschenkupplung, zur Herstellung einer umfangseitigen formschlüssigen Verbindung zwischen der Abtriebswelle (6) und dem Gestell (4) ausgebildet ist.
Drehwerkzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (10), insbesondere Ratschenkupplung, am vorderen, abtriebseitigen Ende des Drehwerkzeugs (3) angeordnet ist.
Drehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (10), insbesondere Ratschenkupplung, drei Betriebsstellungen mit einer Freilaufstellung und zwei drehrichtungsabhängigen Sperrstellungen aufweist.
Drehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (10), insbesondere Ratschenkupplung, relativ zueinander bewegliche, insbesondere schwenkbare, und formschlüssig eingriffsfähige Kupplungselemente (23, 24) aufweist.
Drehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (10), insbesondere Ratschenkupplung, ein Kupplungselement (24) am Mantel der Abtriebswelle (6) und mehrere, insbesondere vier, Kupplungselemente (23) am Gestell (4) aufweist, die in Umfangsrichtung verteilt um die Abtriebswelle (6) angeordnet sind.
Drehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gestellseitigen Kupplungselemente (23) als schwenkbare Ratschenelemente und das wellenseitige Kupplungselement (24) als Zahnkranz ausgebildet sind.
Drehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ratschenelement (23) einen schwenkbar um einen axialen Lagerbolzen (25) gelagerten Ratschenkörper (26) mit einer zur Abtriebswelle (6) weisenden Eingriffseite (27) aufweist.
Drehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die Eingriffseite (27) umfangseitig oder tangential zur Abtriebswelle (6) ausgerichtet ist.
Drehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die Eingriffseite (27) einen zentralen neutralen Bereich (30) und beidseitig anschließende Zahnbereiche (28, 29) aufweist, welche durch eine Schwenkbewegung um den Lagerbolzen (25) mit der Abtriebswelle (6) in Sperreingriff bringbar sind.
Drehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der neutrale Bereich (30) mit radialer Distanz zur Abtriebswelle (6) angeordnet ist.
Drehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der neutrale Bereich (30) auf der radialen Verbindungslinie zwischen der Abtriebswelle (6) und dem Lagerbolzen (25) angeordnet ist.
Drehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnbereiche (28, 29) in Umfangsrichtung beidseits vom Lagerbolzen (25) angeordnet sind.
Drehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (31) am Gestell (4) angeordnet und mit den gestellseitigen Kupplungselementen (23), insbesondere Ratschenelementen, verbunden ist.
Drehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (31) einen gestellfesten steuerbaren Stellmotor (32) und ein mit den Kupplungselementen (23) verbundenes Stellgetriebe (33) aufweist.
Drehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellgetriebe (33) einen vom Stellmotor (32) angetriebenen Stellring (34) mit mehreren umfangseitig verteilten axialen Stellstiften (37) aufweist, die mit jeweils einem Kupplungselement (23), insbesondere Ratschenelement, verbunden sind.
Drehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbolzen (25) jeweils in Radialenrichtung zwischen den Stellstiften (37) und der Abtriebswelle (6) angeordnet sind.
Drehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellgetriebe (33) einen Zahnkranz (36) am Stellring (34) und ein Ritzel (35) am Stellmotor (32) aufweist.
Drehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestell (4) einen Träger (13) für den Drehantrieb (9) und einen Träger (14) für die Kupplung (10) und den Stellantrieb (31) aufweist.
Drehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger (13, 14) in Längsrichtung (12) des Drehwerkzeugs (3) hintereinander angeordnet sind.
Drehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboteranschluss (5) am Träger (13) für den Drehantrieb (9) angeordnet ist.
Drehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (14) hohl ausgebildet ist und eine Lagerung (7) für die innen liegende Abtriebswelle (6) aufweist.
Drehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (14) einen Schaft (15) und einen Aufnahmekopf (18) aufweist.
Drehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmekopf (18) eine innere Aufnahmekammer (19) für die Kupplungselemente (23), insbesondere Ratschenelemente, aufweist.
Drehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (15) eine endseitige verbreiterte Tragscheibe (16) mit gebogenen Führungsschlitzen (17) für die Stellstifte (37) aufweist, wobei der Stellring (34) auf der Tragscheibe (16) drehbar geführt ist.
Drehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehwerkzeug (3) eine Sensoreinrichtung (11) aufweist.
Drehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (11) einen Sensor (48) für die Kupplung (10) und/oder einen Sensor (47) für den Prozessbereich aufweist.
Drehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehwerkzeug (3) eine Steuer- und Schalteinheit (50) aufweist.
Prozesseinrichtung, insbesondere Schraubeinrichtuung, mit einem mehrachsigen taktilen Industrieroboter (2), der eine Drehwerkzeug (3), insbesondere Schraubwerkzeug, führt, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehwerkzeug (3) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 29 ausgebildet ist.
Prozesseinrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Industrieroboter (2) mehrere beweglich miteinander verbundene Roboterglieder (39–43) und mehrere translatorische und/oder rotatorische Roboterachsen (I–VII) aufweist.
Prozesseinrichtung nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehwerkzeug (3) an einem Abtriebselement (44) des Industrieroboter (2) angeordnet ist, wobei dessen Abtriebsachse (45) und die Abtriebswelle (6) fluchten.
Prozesseinrichtung nach Anspruch 30, 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass der taktile Industrieroboter (2) eine zugeordnete, bevorzugt integrierte Sensorik (49) zur Erfassung von außen einwirkender mechanischer Belastungen, insbesondere Kräfte und/oder Momente, aufweist.
Prozesseinrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass der taktile Industrieroboter (2) eine integrierte Sensorik (13) mit Sensoren, insbesondere Momentensensoren und ggf. Weg- oder Positionssensoren, an den vorzugsweise rotatorischen Roboterachsen (I–VII) aufweist.
Prozesseinrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der taktile Industrieroboter (2) eine oder mehrere kraftgesteuerte oder kraftgeregelte Roboterachsen (I–VII) aufweist.
Prozesseinrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass der taktile Industrieroboter (2) mindestens eine nachgiebige Roboterachse (I–VII) mit einer Nachgiebigkeitsregelung, insbesondere einer reinen Kraftregelung oder einer kombinierten Kraft- und Positionsregelung, aufweist.
Prozesseinrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb (9) des Drehwerkzeugs (3) und der abtreibende Drehantrieb des Industrieroboters (2) in ihrer Charakteristik, insbesondere hinsichtlich Drehzahl und Moment, unterschiedlich ausgebildet sind, wobei der roboterseitige Drehantrieb auf geringere Drehzahl und höheres Moment und der Drehantrieb (9) des Drehwerkzeugs (3) auf höhere Drehzahl und geringeres Moment ausgelegt ist.
Prozesseinrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehwerkzeug (3) zum schnellen Andrehen oder Ausdrehen eines Drehteils, insbesondere einer Schraube, vorgesehen und ausgebildet ist, wobei der taktile Industrieroboter (2), insbesondere sein Abtriebselement (44), zum Festdrehen oder Losdrehen des Drehteils vorgesehen und ausgebildet ist.
Prozesseinrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass der taktile Industrieroboter (2) zum Positionieren des Drehwerkzeug (3) an der Prozessstelle und zum axialen Nachführen des Drehwerkzeug (3) beim Drehprozess sowie ggf. zum anfänglichen Eindrehen des Drehteils vorgesehen und ausgebildet ist.
Prozesseinrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass der taktile Industrieroboter (2) zum Festdrehen oder Losdrehen des Drehteils eine eigene Drehbewegung mit dem Drehwerkzeug (3) ausführt.
Prozesseinrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesseinrichtung (1) eine Drehwerkzeug (3) und/oder dem Industrieroboter (2) zugeordnete Sensorik (11, 49) aufweist, die ein Ende eines Prozessschritts, insbesondere eines Andreh- oder Losdrehvorgangs detektiert.
Prozesseinrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehwerkzeug (3) und die Sensorik (11, 49) mit einer Steuerung, insbesondere mit einer Robotersteuerung (46), verbunden sind.