AT523914B1

AT523914B1 - Werkzeughalterung zur lösbaren Verbindung mit einem Zwei-Backen-Greifer an einem Roboterarm

Info

Publication number: AT523914B1
Application number: ATA50571/2020A
Authority: AT
Inventors: Alexander Nikolai Ophoven Marcus; Schmidbauer Christina; Schlund Sebastian; Küffner-McCauley Hans; Clemenz Christian
Original assignee: Univ Wien Tech
Priority date: 2020-07-03
Filing date: 2020-07-03
Publication date: 2022-01-15
Also published as: WO2022000011A1; AT523914A4

Abstract

Werkzeughalterung (3) zur lösbaren Verbindung mit einem Zwei-Backen- Greifer (2) an einem Roboterarm, insbesondere einer kollaborationsfähigen Robotereinrichtung (1) für die Mensch-Maschine- Interaktion, aufweisend: einen Grundkörper (4), eine Aussparung (5) zur Aufnahme des Zwei-Backen-Greifers (2) am Roboterarm, eine Aufnahmeöffnung (6) zur Aufnahme eines Werkzeugs (7), insbesondere eines Stabwerkzeugs, beispielsweise eines Akkuschraubers.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Werkzeughalterung zur lösbaren Verbindung mit einem ZweiBacken-Greifer an einem Roboterarm, insbesondere einer kollaborationsfähigen Robotereinrichtung für die Mensch-Maschine-Interaktion.

[0002] Weiters betrifft die Erfindung eine Werkzeughalterung mit einem Werkzeug; eine Wechselvorrichtung mit einer Werkzeughalterung und einer Ablegestation zum Ablegen der Werkzeughalterung; und eine Robotereinrichtung, welche einen Roboterarm mit einem Zwei- Backen-Greifer und eine Werkzeughalterung aufweist.

[0003] Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Wechseln zwischen einem ersten Betriebszustand und einem zweiten Betriebszustand einer Robotereinrichtung mit einem Roboterarm und einem Zwei-Backen-Greifer.

[0004] Im Stand der Technik wurden kollaborationsfähige Roboter („Cobot“ - collaborative robot) für die Mensch-Maschine-Interaktion entwickelt. Der kollaborative Roboter ist ein Industrieroboter, der mit Menschen gemeinsam arbeitet und im Produktionsprozess nicht durch Schutzeinrichtungen von diesen getrennt ist.

[0005] In der DE 10 2017 111008 A1 wird ein kollaborativer Roboter beschrieben, der als Arbeitswerkzeug eine Greifvorrichtung mit zwei Fingern aufweist, um ein Werkstück ergreifen und loslassen zu können.

[0006] Nachteiligerweise ist jedoch ein Wechsel des Arbeitswerkzeugs erforderlich, um andere Arbeitsaufgaben durchführen zu können. So könnte die Greifvorrichtung durch ein eigenes Schraubwerkzeug ersetzt werden, welches fest mit dem Roboterflansch verbunden ist. Der Werkzeugwechsel kann an einer dafür entwickelten Werkzeugwechselstation oder manuell vorgenommen werden. In beiden Fällen entstehen jedoch hohe Kosten für das Werkzeug, die Werkzeugwechselstation. Darüber hinaus ist der Personalaufwand für den manuellen Werkzeugwechsel erheblich. Nachteilig ist weiters, dass mit der Montage des Werkzeugs am Roboter das vom Roboterhersteller vorgegebene System erweitert wird. Dadurch entstehen Integrationsprobleme, weil etwa die Roboterprogrammierung möglicherweise nicht auf die Bedienung des Werkzeugs ausgelegt ist und diese dann erweitert oder umgangen werden muss.

[0007] Weiterer Stand der Technik ist in US 3,620,095 A, EP 3 098 031 A1, DE 10 2017 120 923 A1 und DE 20 2014 003 133 U1 beschrieben.

[0008] Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, zumindest einzelne Nachteile des Standes der Technik zu lindern bzw. zu beheben. Die Erfindung setzt sich insbesondere zum Ziel, bei einem Roboter mit Zwei-Backen-Greifer rasch und mit geringem Aufwand zwischen unterschiedlichen Arbeitsaufgaben, vorzugsweise im Rahmen einer Mensch-Maschine-Interaktion, wechseln zu können.

[0009] Diese Aufgabe wird durch eine Werkzeughalterung nach Anspruch 1, eine Werkzeughalterung samt Werkzeug nach Anspruch 17, eine Wechselvorrichtung nach Anspruch 18, eine Robotereinrichtung nach Anspruch 21 und ein Verfahren nach Anspruch 22 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0010] Erfindungsgemäß weist die Werkzeughalterung zur lösbaren Verbindung mit einem ZweiBacken-Greifer an einem Roboterarm, insbesondere eines kollaborationsfähigen Roboters für die Mensch-Maschine-Interaktion, auf:

einen Grundkörper,

eine Aussparung zur Aufnahme des Zwei-Backen-Greifers am Roboterarm,

eine Aufnahmeöffnung zur Aufnahme eines Werkzeugs, insbesondere eines Akkuschraubers.

[0011] Weiters weist die erfindungsgemäße Robotereinrichtung auf: einen Roboterarm mit einem Zwei-Backen-Greifer, eine erfindungsgemäße Werkzeughalterung, welche an dem Zwei-Backen-Greifer lösbar

befestigt ist.

[0012] Weiters kann ein Verfahren zum Wechseln zwischen einem ersten Betriebszustand und einem zweiten Betriebszustand einer Robotereinrichtung mit einem Roboterarm, welcher einen Zwei-BackenGreifer aufweist, mit den folgenden Schritten, durchgeführt werden:

Durchführen einer ersten Arbeitsaufgabe mit dem Zwei-Backen-Greifer am Roboterarm in dem ersten Betriebszustand der Robotereinrichtung,

Aufnehmen einer erfindungsgemäßen Werkzeughalterung durch Einführen des Zwei-Backen-Greifers in die Aussparung am Grundkörper der Werkzeughalterung,

Anordnen eines Werkzeugs, insbesondere eines Akku-Schraubers, in der Aufnahmeöffnung am Grundkörper der Werkzeughalterung, und

Durchführen einer zweiten Arbeitsaufgabe mit dem Werkzeug an der Werkzeughalterung in dem zweiten Betriebszustand der Robotereinrichtung.

[0013] Somit kann der Zwei-Backen-Greifer des Roboters in die Aussparung der Werkzeughalterung eingeführt werden, um eine Arbeitsaufgabe mit dem Werkzeug in der Aufnahmeöffnung der Werkzeughalterung durchzuführen. Vorteilhafterweise ist es für diesen Wechsel nicht erforderlich, den Zwei-Backen-Greifer zu demontieren und durch einen Werkzeugaufsatz am Roboterarm zu ersetzen. Der Zwei-Backen-Greifer kann am Roboterarm bleiben, während das Werkzeug an der Werkzeughalterung betätigt wird. Somit kann der Wechsel rasch und mit geringem Aufwand, insbesondere werkzeuglos, durchgeführt werden. Weiters ist von Vorteil, dass die Programmierung für die unterschiedlichen Arbeitseinsätze vereinfacht wird.

[0014] Je nach Ausführung kann das Werkzeug ein Stabwerkzeug mit einem Griff und einem Schalter, insbesondere zum Ein- und Ausschalten des Stabwerkzeugs, sein. Dieses Stabwerkzeug kann für eine Handbedienung durch den Menschen ausgelegt sein. Somit kann die Robotereinrichtung mit einem herkömmlichen Stabwerkzeug verwendet werden. Für unterschiedliche Arbeitsaufgaben können verschiedene Werkzeuge verwendet werden. Beispielsweise kann ein Bohrwerkzeug, insbesondere ein Akkuschrauber, oder ein Stabwerkzeug zum Schneiden von zum Beispiel Kabeln, ein Stabmixer, oder ein (Druckluft-) Stabschleifer vorgesehen sein.

[0015] Um die Arbeiten mit dem Werkzeug ohne menschliche Bedienung durchführen zu können, ist bevorzugt eine Auslösevorrichtung zum Betätigen eines Schalters am Werkzeug durch Bewegen des Zwei-Backen-Greifers am Roboterarm vorgesehen. Somit ist die Auslösevorrichtung zum mechanischen Betätigen, insbesondere Einschalten, des Werkzeugs eingerichtet. Besonders vorteilhaft ist bei dieser Ausführung, dass die Auslösevorrichtung dazu eingerichtet ist, die Bewegung des Zwei-Backen-Greifers, insbesondere ein Zusammenführen der zwei Backen des ZweiBacken-Greifers, auf den Schalter zu übertragen, insbesondere den Schalter zu drücken oder zu verschieben.

[0016] Zur Übertragung der Bewegung, insbesondere der Schließbewegung, des Zwei-BackenGreifers auf den Schalter des Werkzeugs ist es günstig, wenn die Auslösevorrichtung einen Auslöser aufweist, der von einer in den Grundkörper zurückgezogenen Ruhestellung in eine in die Aufnahmeöffnung für das Werkzeug ragende Auslösestellung verschieblich ist. Durch die Bewegung, insbesondere Schließbewegung, des Zwei-Backen-Greifers wird der Auslöser derart in die Aufnahmeöffnung geführt, dass der Auslöser den Schalter betätigt. Bevorzugt wird der Auslöser mit dem Schalter physisch in Kontakt gebracht, um den Schalter mechanisch zu betätigen. Je nach Ausführung des Werkzeugs kann der Auslöser den Schalter am Werkzeug drücken oder verschieben. Der Schalter kann zwei Zustände, insbesondere einen Ein- und einen Aus-Zustand, aufweisen. Andererseits kann der Schalter auch mehr als zwei Zustände aufweisen, um beispielsweise eine unterschiedliche Drehgeschwindigkeit am Werkzeug einzustellen. In diesem Fall kann der Auslöser eine entsprechende Anzahl von Stellungen aufweisen.

[0017] Insbesondere kann der Auslöser kontinuierlich weit in die Aufnahmeöffnung geschoben werden, um den Schalter entsprechend kontinuierlich zu betätigen, beispielsweise zu verschieben.

[0018] Um den Schalter in seine Ausgangslage zu bringen, kann die Auslösevorrichtung eine

Feder aufweisen, welche den Auslöser in Richtung der Ruhestellung drückt. Wird der Zwei-Backen-Greifer entsprechend bewegt, insbesondere auseinander bewegt, kehrt der Auslöser durch die Kraft der Feder in die Ruhestellung zurück. Bei einer alternativen Ausführung wird der Auslöser aufgrund seines Eigengewichtsund/oder durch die Rückstellkraft des Schalters am Werkzeug in die Ruhestellung überführt, wenn der Zwei- Backen-Greifer entsprechend bewegt, insbesondere auseinander bewegt, wird.

[0019] Um die Greiftbewegung des Zwei-Backen-Greifers örtlich von der Bewegung des Auslösers für den Schalter des Werkzeugs trennen zu können, ist es günstig, wenn die Auslösevorrichtung einen Betätiger aufweist, welcher die Bewegung des Zwei-Backen-Greifers in die Verschiebung des Auslösers von der Ruhe- in die Auslösestellung umwandelt.

[0020] Um die Schließbewegung des Zwei-Backen-Greifers aufzunehmen, ist es von Vorteil, wenn der Betätiger zumindest ein Verschiebeteil, vorzugsweise zwei Verschiebeteile, aufweist, welche mit einer Backe des Zwei-Backen-Greifers, vorzugsweise mit zwei Backen des Zwei-Backen-Greifers, verschieblich sind. Somit hat jedes Verschiebeteil eine Angriffsfläche für eine Backe des Zwei-Backen-Greifers. Besonders günstig ist es, wenn zwei Verschiebeteile durch eine Schließbewegung des Zwei-Backen-Greifers aufeinander zu bewegt werden.

[0021] Für eine Richtungsänderung bei der Übertragung der Bewegung des Zwei-Backen-Greifers auf den Auslöser weist der Betätiger bei einer bevorzugten Ausführungsform ein Keilelement auf, mit welchem eine Verschiebung des Verschiebeteils in eine erste Richtung durch den ZweiBacken-Greifer in eine Verschiebung des Auslösers in eine davon abweichende zweite Richtung übertragbar ist, welche vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung ist. Bei dieser Ausführung weisen das Keilelement und das Verschiebeteil korrespondierende Keilflächen auf, welche bei der Schließbewegung des Zwei-Backen-Greifers aneinander gleiten, um die Verschiebung des Verschiebeteils in die Verschiebung des Auslösers, vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht dazu, zu übertragen.

[0022] Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Verriegelungselement zur Verriegelung des Werkzeugs an der Aufnahmeöffnung vorgesehen. Bei dieser Ausführung kann das Werkzeug lose in der Aufnahmeöffnung angeordnet sein. Durch Bewegen des Verriegelungselements in eine Verriegelungsstellung wird das Werkzeug in der Aufnahmeöffnung gegen ein Herausrutschen gesichert. Andererseits kann das Verriegelungselement von der Verriegelungsstellung in eine Entnahmestellung bewegt werden, in welcher das Werkzeug aus der Aufnahmeöffnung herausgenommen werden kann.

[0023] Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein Sicherungselement vorhanden, welches zwischen einer den Zwei-Backen-Greifer in der Aussparung sichernden Sicherungsstellung und einer den Zwei-Backen-Greifer freigebenden Freigabestellung beweglich ist. Somit ist die Werkzeughalterung in der Sicherungsstellung des Sicherungselements gegen ein Lösen von dem Zwei-Backen-Greifer gesichert. In der Freigabestellung des Sicherungselements kann die Werkzeughalterung von dem Zwei-Backen-Greifer getrennt werden.

[0024] Hinsichtlich einer besonders sicheren Ausführung ist bevorzugt ein Federelement vorgesehen, welches das Sicherungselement in Richtung der Sicherungsstellung drückt.

[0025] Als Sicherungselement kann eine Sperre, insbesondere ein Sperrblock, vorgesehen sein, welche zwischen der Sicherungs- und der Freigabestellung verschieblich ist.

[0026] Um das Anbringen und Sichern der Werkzeughalterung am Zwei-Backen-Greifer besonders einfach und zuverlässig zu gestalten, ist die Sperre bei einer bevorzugten Ausführungsform an einer die Aussparung für den Zwei-Backen-Greifer begrenzenden Einführöffnung verschieblich. Somit kann der Zwei-Backen-Greifer über die Einführöffnung in die Aussparung eingeführt werden. Anschließend wird die Sperre entlang der Einführöffnung in die Sicherungsstellung verschoben, so dass der Zwei-Backen-Greifer nicht aus der Aussparung herausgezogen werden kann. Zum Wechseln auf den Greiferbetrieb wird die Sperre in die Freigabestellung verschoben, um die Werkzeughalterung vom Zwei-Backen-Greifer entfernen zu können.

[0027] Um die Einführöffnung für den Zwei-Backen-Greifer nicht zu beeinträchtigen, ist die Sperre in der Freigabestellung bei einer bevorzugten Ausführungsform zumindest teilweise, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig, innerhalb des Grundkörpers zurückgezogen.

[0028] Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein Betätigungselement an einer AuBenseite des Grundkörpers, bevorzugt an seiner Unterseite, zugänglich, wobei ein Übertragungsmechanismus vorgesehen ist, mit dem eine Bewegung, insbesondere eine Verschiebung, des Betätigungselements in eine Bewegung, insbesondere eine Verschiebung, des Sicherungselements von der Sicherungs- in die Freigabestellung übertragbar ist. Somit erstreckt sich das Betätigungselement bis zur Außenseite des Grundkörpers, so dass das Betätigungselement mit Hilfe eines Entsicherungselements betätigt und so das Sicherungselement von der Sicherungsin die Freigabestellung überführt werden kann. Das Betätigungselement kann eine Platte oder eine Stange sein.

[0029] Für eine besonders zuverlässige Sicherung und Entsicherung der Werkzeughalterung ist es günstig, wenn der Übertragungsmechanismus zumindest eine Zahnstange auf Seite des Betätigungselements, zumindest eine weitere Zahnstange auf Seite des Sicherungselements und zumindest ein Zahnrad, vorzugsweise zwei miteinander kämmende Zahnräder, zwischen der Zahnstange und der weiteren Zahnstange aufweist. Bevorzugt ist die Zahnstange fest mit dem Betätigungselement und die weitere Zahnstange fest mit dem Sicherungselement verbunden. Die Bewegung der Zahnstange wird über das Zahnrad, insbesondere über die zwei kämmenden Zahnräder, auf die weitere Zahnstange übertragen, welche das Sicherungselement entsprechend mitnimmt. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die Bewegung des Betätigungselements im Wesentlichen ohne Schlupf und daher besonders zuverlässig übertragen werden kann.

[0030] Bevorzugt bewirkt eine Verschiebung des Betätigungselements in eine Verschiebungsrichtung eine Verschiebung des Sicherungselements in dieselbe Verschiebungsrichtung, vorzugsweise zudem im selben Ausmaß. Somit werden das Betätigungs- und das Sicherungselement bevorzugt parallel zueinander verschoben.

[0031] Zum Wechseln zwischen einer ersten Arbeitsaufgabe für den Zwei- Backen-Greifer und einer zweiten Arbeitsaufgabe für das Werkzeug wird bei einer bevorzugten Ausführungsform eine Wechselvorrichtung mit einer Werkzeughalterung wie oben beschrieben und einer Ablegestation zum Ablegen der Werkzeughalterung vorgesehen.

[0032] Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Ablegestation ein Entsicherungselement zum Uberführen des Sicherungselements der Werkzeughalterung in die Freigabestellung beim Ablegen der Werkzeughalterung auf. Durch das Ablegen der Werkzeughalterung an der Ablegestation wirkt das Entsicherungselement, direkt oder indirekt über das Betätigungselement und den Ubertragungsmechanismus, auf das Sicherungselement, um den Zwei-Backen-Greifer von der Werkzeughalterung an der Ablegestation lösen zu können.

[0033] Bevorzugt führt das Aufnehmen der Werkzeughalterung von der Ablegestation mit Hilfe des Zwei-Backen-Greifers dazu, dass der Eingriff des Entsicherungselements gelöst und das Sicherungselement in die Sicherungsstellung überführt wird. Zu diesem Zweck ist bevorzugt ein Federelement vorgesehen, welches das Sicherungselement in Richtung der Sicherungsstellung vorspannt. Bei dieser Ausführung wird das Sicherungselement durch den Eingriff des Entsicherungselements gegen die Kraft des Federelements in die Freigabestellung gedrückt. Wird die Werkzeughalterung von der Ablegestation hochgehoben und der Eingriff des Entsicherungselements gelöst, drückt das Federelement das Sicherungselement in die Sicherungsstellung. Vorteilhafterweise wird die Werkzeughalterung so beim Aufnehmen automatisch am Zwei-BackenGreifer gesichert. Somit kann die Verbindung zwischen dem Zwei-Backen-Greifer und der Werkzeughalterung nur über das Aufnehmen und Ablegen auf der Ablegestation hergestellt bzw. getrennt werden.

[0034] Als Entsicherungselement ist bevorzugt ein Entsicherungsvorsprung vorgesehen, welcher von einer Grundplatte der Ablegestation hochsteht.

[0035] Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläu-

tert, das in den Zeichnungen dargestellt ist.

[0036] Fig. 1 zeigt eine Robotereinrichtung mit einem Zwei-Backen-Greifer, welcher auf eine Werkzeughalterung mit einem Akkuschrauber zubewegt wird.

[0037] Fig. 2 zeigt die Robotereinrichtung gemäß Fig. 1, wobei der Zwei-Backen-Greifer in einer Aussparung der Werkzeughalterung aufgenommen ist.

[0038] Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie Ill-Ill in Fig. 1. [0039] Fig. 4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3. [0040] Fig. 5 zeigt einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 2.

[0041] Fig. 6 zeigt einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 5.

[0042] Fig. 7 zeigt die Robotereinrichtung im betätigten Zustand einer Auslösevorrichtung für den Schalter des Werkzeugs.

[0043] Fig. 8 zeigt einen Schnitt entlang der Linie VIN-VII in Fig. 7. [0044] Fig. 9 zeigt einen Schnitt entlang der Linie IX-IX in Fig. 7.

[0045] Fig. 10 zeigt die Robotereinrichtung im unbetätigten Zustand einer Auslösevorrichtung für den Schalter des Werkzeugs.

[0046] Fig. 11 zeigt einen Schnitt entlang der Linie XI-XI in Fig. 10. [0047] Fig. 12 zeigt einen Schnitt entlang der Linie XIIl-XIl in Fig. 10.

[0048] Fig. 13 zeigt die Robotereinrichtung vor dem Ablegen der Werkzeughalterung auf einer Ablegestation.

[0049] Fig. 14 zeigt einen Schnitt entlang der Linie XIV-XIV in Fig. 13. [0050] Fig. 15 zeigt einen Schnitt entlang der Linie XV-XV in Fig. 14. [0051] Fig. 16 zeigt einen Schnitt entlang der Linie XVI-XVI in Fig. 14.

[0052] Fig. 17 zeigt die Robotereinrichtung im abgelegten Zustand der Werkzeughalterung auf der Ablegestation.

[0053] Fig. 18 zeigt einen Schnitt entlang der Linie XVIIl-XVIIl in Fig. 17. [0054] Fig. 19 zeigt einen Schnitt entlang der Linie XIX-XIX in Fig. 18. [0055] Fig. 20 zeigt einen Schnitt entlang der Linie XX-XX in Fig. 18.

[0056] Die Zeichnungen zeigen eine kollaborationsfähige Robotereinrichtung („cobot“) 1, welche für die Mensch-Maschine-Interaktion ausgelegt ist. Die Robotereinrichtung 1 weist einen (hier nicht gezeigten) Roboterarm auf, welcher am freien Ende mit einem Zwei-Backen-Greifer 2 ausgestattet ist. Der Zwei-Backen-Greifer 2 weist, wie üblich, zwei Backen 2a, 2b auf, welche aufeinander zu bewegbar sind, um Gegenstände ergreifen zu können. In einem ersten Betriebszustand wird die Robotereinrichtung 1 für eine Arbeitsaufgabe mit dem Zwei-Backen-Greifer 2 verwendet. Darüber hinaus ist jedoch eine Werkzeughalterung 3 vorgesehen, welche in einem zweiten Betriebszustand an dem Zwei-Backen-Greifer 2 lösbar befestigt ist (vgl. Fig. 2).

[0057] Die Werkzeughalterung 3 weist einen Grundkörper 4 auf, an welchem eine Aussparung 5 zum Einführen des Zwei-Backen-Greifers 2 ausgebildet ist. Darüber hinaus weist der Grundkörper 4 eine Aufnahmeöffnung 6 zur Aufnahme eines Werkzeugs 7, insbesondere eines Handwerkzeugs, beispielsweise eines Stabwerkzeugs, auf. Als Werkzeug ist in der gezeigten Ausführungsform ein Akkuschrauber mit einem Schraubkopf 7a, einem Handgriff 8 und einem normalerweise vom Benutzer zu betätigenden Schalter 9, hier eines Einschaltknopfes vorgesehen. Es können jedoch auch andere Werkzeuge, insbesondere ein Stabwerkzeug zum Schneiden von zum Beispiel Kabeln, ein Stabmixer, oder ein (Druckluft-)Stabschleifer vorgesehen sein.

[0058] Die Werkzeughalterung 3 weist eine Auslösevorrichtung 10 zum Betätigen des Schalters

9 am Stabwerkzeug 6 durch Bewegen des Zwei-Backen-Greifers 2 am Roboterarm auf. In den Fig. 7 bis 9 ist die Robotereinrichtung 1 im betätigten Zustand der Auslösevorrichtung 10 dargestellt, in welchem beispielsweise eine Schraubaufgabe mit dem Werkzeug 7 ausgeführt wird. Die Fig. 10 bis 12 zeigen den unbetätigten Zustand der Auslösevorrichtung, in welchem das Werkzeug 7 nicht aktiv ist.

[0059] Wie aus Fig. 7 bis 12 ersichtlich, weist die Auslösevorrichtung 10 einen Auslöser 11 auf, der von einer in den Grundkörper zurückgezogenen Ruhestellung (vgl. insbesondere Fig. 11) in eine in die Aufnahmeöffnung 5 für das Stabwerkzeug 6 ragende Auslösestellung (vgl. insbesondere Fig. 8) verschieblich ist. Zudem weist die Auslösevorrichtung 10 einen Betätiger 12 auf, welcher die Bewegung des Zwei-Backen-Greifers 1 in die Verschiebung des Auslösers 11 von der Ruhe- in die Auslösestellung überträgt. In der gezeigten Ausführung weist der Betätiger 12 zwei Verschiebeteile 13 auf, welche mit den zwei Backen 2a, 2b des Zwei-Backen-Greifers 2 zusammenwirken. Darüber hinaus weist der Betätiger 12 ein Keilelement 14 zwischen den zwei Verschiebeteilen 13 auf. Das Keilelement 14 und die Verschiebeteile 13 weisen korrespondierende Keilflächen 15 auf, mit welchen die Verschiebung der zwei Verschiebeteile 13 aufeinander zu in eine Verschiebung des Auslösers 11 im Wesentlichen senkrecht dazu umgewandelt wird.

[0060] Wie aus der Fig. 3 und 5 ersichtlich, ist zudem ein Verriegelungselement 16 zur Verriegelung des Stabwerkzeugs 7 an der Aufnahmeöffnung 6 vorgesehen. Das Verriegelungselement 16 wird durch eine Federeinrichtung 16a vorgespannt und wird durch den Cobot 1 verschoben werden, um das Stabwerkzeug in der Aufnahmeöffnung 6 zu sichern.

[0061] Wie aus Fig. 13 bis 20 ersichtlich, weist die Werkzeughalterung 2 ein Sicherungselement 17 auf, welches zwischen einer den Zwei- Backen-Greifer in der Aussparung sichernden Sicherungsstellung (vgl. Fig. 13 bis 16) und einer den Zwei-Backen-Greifer 2 freigebenden Freigabestellung (vgl. Fig. 17 bis 20) beweglich ist.

[0062] Zur Betätigung des Sicherungselements 17 ist eine Ablegestation 18 (vgl. Fig. 13) vorgesehen, auf welcher die Werkzeughalterung 2 abgelegt werden kann. Die Ablegestation 18 weist eine Grundplatte 19 auf, von welcher ein Entsicherungselement 20 hochsteht. Im abgelegten Zustand der Werkzeughalterung 3 drückt das Entsicherungselement 20 ein Betätigungselement 21a nach oben. Die Verschiebung des Betätigungselements 21a wird über einen Ubertragungsmechanismus 21 auf das Sicherungselement 17 übertragen, welches dadurch in eine Freigabestellung verschoben wird, um eine in die Aussparung 5 der Werkzeughalterung 3 führende EinführÖffnung 22 freizugeben. In der Freigabestellung kann der Zwei-Backen-Greifer 2 aus der Werkzeughalterung 3 herausgezogen werden. Als Sicherungselement 17 ist eine Sperre, hier ein Sperrblock 23, vorgesehen, welcher zwischen der Sicherungs- und der Freigabestellung verschieblich ist. Ein Federelement 24 drückt das Sicherungselement 17 in Richtung der Sicherungsstellung. Im abgelegten Zustand ist das Sicherungselement 17 daher gegen die Kraft des Federelements 24 in die Freigabestellung verschoben.

[0063] Der Übertragungsmechanismus 21 weist in der gezeigten Ausführung eine Zahnstange 25 auf Seite des Betätigungselements 21a, eine weitere Zahnstange 26 auf Seite des Sicherungselements 17 und zwei miteinander kämmende Zahnräder 27 zwischen der Zahnstange 25 und der weiteren Zahnstange 26 auf. Beim Ablegen der Werkzeughalterung 3 auf der Ablegestation 18 wird daher eine Verschiebung des Betätigungselements 21a durch das Entsicherungselement 20 über die Zahnstange 25, die Zahnräder 27 und die weitere Zahnstange 26 auf das Sicherungselement 17 übertragen, um das Sicherungselement 17 in die Freigabestellung zu überführen.

[0064] Somit kann das folgende Verfahren zum Wechseln zwischen einem ersten Betriebszustand und einem zweiten Betriebszustand einer Robotereinrichtung 1 mit einem Roboterarm, welcher einen Zwei- Backen-Greifer 2 aufweist, durchgeführt werden:

Durchführen einer ersten Arbeitsaufgabe mit dem Zwei-Backen-Greifer 2 am Roboterarm in dem ersten Betriebszustand der Robotereinrichtung 1,

Aufnehmen der Werkzeughalterung 3 durch Einführen des Zwei-Backen-Greifers 2 in die Aussparung 5 am Grundkörper 4 der Werkzeughalterung 3, Anordnen des Werkzeugs 7, insbe-

sondere eines Akku-Schraubers, in der Aufnahmeöffnung 6 am Grundkörper 4 der Werkzeughalterung 3, und

Durchführen einer zweiten Arbeitsaufgabe mit dem Werkzeug 7 an der Werkzeughalterung 3 in dem zweiten Betriebszustand der Robotereinrichtung 1.

[0065] Das Anordnen des Werkzeugs 7 in der Aufnahmeöffnung 6 kann vor oder nach dem Aufnehmen der Werkzeughalterung 3 durch den Zwei-Backen-Greifer 2 geschehen.

Claims

Patentansprüche

1. Werkzeughalterung (3) zur lösbaren Verbindung mit einem Zwei- Backen-Greifer (2) an einem Roboterarm, insbesondere einer kollaborationsfähigen Robotereinrichtung (1) für die Mensch-Maschine-Interaktion, aufweisend:

einen Grundkörper (4),

eine Aufnahmeöffnung (6) zur Aufnahme eines Werkzeugs (7), insbesondere eines Stabwerkzeugs, beispielsweise eines Akkuschraubers,

gekennzeichnet durch

eine Aussparung (5) zur Aufnahme des Zwei-Backen-Greifers (2) am Roboterarm.

2. Werkzeughalterung (3) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Auslösevorrichtung (10) zum Betätigen eines Schalters (9) am Werkzeug (7) durch Bewegen des Zwei-Backen-Greifers (2) am Roboterarm.

3. Werkzeughalterung (3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösevorrichtung (10) einen Auslöser (11) aufweist, der von einer in den Grundkörper (4) zurückgezogenen Ruhestellung in eine in die Aufnahmeöffnung (6) für das Werkzeug (7) ragende Auslösestellung verschieblich ist.

4. Werkzeughalterung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösevorrichtung (10) eine Feder aufweist, welche den Auslöser (11) in Richtung der Ruhestellung drückt.

5. Werkzeughalterung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösevorrichtung (10) einen Betätiger (12) aufweist, welcher die Bewegung des Zwei-Backen-Greifers (2) in die Verschiebung des Auslösers (11) von der Ruhe- in die Auslösestellung umwandelt.

6. Werkzeughalterung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätiger (12) zumindest ein Verschiebeteil (13), vorzugsweise zwei Verschiebeteile (13), aufweist, welche mit einer Backe (2a) des Zwei-Backen-Greifers (2), vorzugsweise mit zwei Backen (2a, 2b) des Zwei-Backen-Greifers (2), verschieblich sind.

7. Werkzeughalterung (3) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätiger (12) ein Keilelement (14) aufweist, mit welchem eine Verschiebung des Verschiebeteils (13) in eine erste Richtung durch den Zwei-Backen-Greifer (2) in eine Verschiebung des Auslösers (11) in eine davon abweichende zweite Richtung übertragbar ist, welche vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung ist.

8. Werkzeughalterung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein Verriegelungselement (16) zur Verriegelung des Werkzeugs (7) an der AufnahmeÖffnung (6).

9. Werkzeughalterung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein Sicherungselement (17), welches zwischen einer den Zwei-Backen-Greifer (2) in der Aussparung (5) sichernden Sicherungsstellung und einer den Zwei-Backen-Greifer (2) freigebenden Freigabestellung beweglich ist.

10. Werkzeughalterung (3) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein Federelement (24), welches das Sicherungselement (17) in Richtung der Sicherungsstellung drückt.

11. Werkzeughalterung (3) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Sicherungselement (17) eine Sperre, insbesondere ein Sperrblock (23), vorgesehen ist, welche zwischen der Sicherungs- und der Freigabestellung verschieblich ist.

12. Werkzeughalterung (3) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperre an einer die Aussparung (5) für den Zwei-Backen-Greifer (2) begrenzenden Einführöffnung (22) verschieblich ist.

13. Werkzeughalterung (3) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperre in der Freigabestellung zumindest teilweise, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig, innerhalb des Grundkörpers (4) zurückgezogen ist.

14. Werkzeughalterung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch ein Betätigungselement (21a), das an einer Außenseite des Grundkörpers, bevorzugt an seiner Unterseite, zugänglich ist, einen Übertragungsmechanismus (21), mit dem eine Bewegung, insbesondere eine Verschiebung, des Betätigungselements in eine Bewegung, insbesondere eine Verschiebung, des Sicherungselements (17) von der Sicherungs- in die Freigabestellung übertragbar ist.

15. Werkzeughalterung (3) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungsmechanismus (21) zumindest eine Zahnstange (25) auf Seite des Betätigungselements (21a), zumindest eine weitere Zahnstange (26) auf Seite des Sicherungselements (17) und zumindest ein Zahnrad (27), vorzugsweise zwei miteinander kämmende Zahnräder (27), zwischen der Zahnstange (25) und der weiteren Zahnstange (26) aufweist.

16. Werkzeughalterung (3) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschiebung des Betätigungselements (21a) in eine Verschiebungsrichtung eine Verschiebung des Sicherungselements (17) in dieselbe Verschiebungsrichtung, vorzugsweise zudem im selben Ausmaß, bewirkt.

17. Werkzeughalterung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 mit einem Werkzeug (7), insbesondere mit einem Akkuschrauber, welches in der Aufnahmeöffnung angeordnet ist.

18. Wechselvorrichtung aufweisend: eine Werkzeughalterung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, eine Ablegestation (18) zum Ablegen der Werkzeughalterung (3).

19. Wechselvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablegestation (18) ein Entsicherungselement (20) zum Uberführen des Sicherungselements (17) der Werkzeughalterung (3) in die Freigabestellung beim Ablegen der Werkzeughalterung (3) aufweist.

20. Wechselvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass als Entsicherungselement (20) ein Entsicherungsvorsprung vorgesehen ist, welcher von einer Grundplatte (19) der Ablegestation (18) hochsteht.

21. Robotereinrichtung (1), insbesondere kollaborativer Roboter, aufweisend: einen Roboterarm mit einem Zwei-Backen-Greifer (2), eine Werkzeughalterung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, welche an dem ZweiBacken-Greifer (2) lösbar befestigt ist.

22. Verfahren zum Wechseln zwischen einem ersten Betriebszustand und einem zweiten Betriebszustand einer Robotereinrichtung (1) mit einem Roboterarm, welcher einen Zwei-Backen-Greifer (2) aufweist, mit den Schritten:

Durchführen einer ersten Arbeitsaufgabe mit dem Zwei-Backen-Greifer (2) am Roboterarm in dem ersten Betriebszustand der Robotereinrichtung (1),

Aufnehmen einer Werkzeughalterung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 durch Einführen des Zwei-Backen-Greifers (2) in die Aussparung (5) am Grundkörper (4) der Werkzeughalterung (3), Anordnen eines Werkzeugs (7), insbesondere eines Akku-Schraubers, in der Aufnahmeö$ffnung (6) am Grundkörper (4) der Werkzeughalterung (3), und

Durchführen einer zweiten Arbeitsaufgabe mit dem Werkzeug (7) an der Werkzeughalterung (3) in dem zweiten Betriebszustand der Robotereinrichtung (1).

Hierzu 11 Blatt Zeichnungen