DE102007055119A1

DE102007055119A1 - Robot i.e. industrial robot, for installation of bodies of motor vehicle, has tool freely movably connected with robot arm via flexible joints during detachable fixing of tool, in degree of freedom of movement

Info

Publication number: DE102007055119A1
Application number: DE102007055119A
Authority: DE
Inventors: Bernd Biensack; Thomas Franke
Original assignee: EDAG GmbH and Co KGaA
Current assignee: FFT Produktionssysteme GmbH and Co KG
Priority date: 2007-11-19
Filing date: 2007-11-19
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2027-11-20
Also published as: DE102007055119B4

Abstract

The robot has a tool (10) arranged at a robot arm (1), and flexible joints (7, 14) e.g. swivel joints, movably connecting the tool with the arm. Each joint has a joint axis, where the tool and the arm have a degree of freedom of movement relative to each other with respect to the axis. Fixing units (8, 9, 15) and a drive unit (16) detachably fix the tool in one of the positions. The tool is freely movably connected with the arm via the joints during detachable fixation, in the degree of freedom of movement. A tool head (3) has coupling devices (2, 6) that are fixed at the arm. An independent claim is also included for a method for changing a tool-configuration of a robot.

Description

Die Erfindung betrifft die Anordnung eines Werkzeugs an einem Roboter. Bei dem Roboter kann es sich insbesondere um einen Industrieroboter handeln. Ein bevorzugtes Einsatzgebiet ist die Produktion von Kraftfahrzeugen.The The invention relates to the arrangement of a tool on a robot. In particular, the robot can be an industrial robot act. A preferred field of application is the production of motor vehicles.

In vielen Anwendungen ist es wünschenswert, dass derselbe Roboter unterschiedliche Operationen ausführen kann. Die Operationen können sich der Art nach unterscheiden, wie beispielsweise Greifen, Messen und Fügen. Artgleiche Operationen können sich im Bewegungsablauf voneinander unterscheiden. Die Zielorte oder Konturen der zu bearbeitenden Werkstücke, an denen die jeweilige Operation ausgeführt wird, können unterschiedlich sein. Um Einsatzflexibilität zu erhalten, wurden Werkzeugwechselsysteme entwickelt, mit denen Werkzeuge am jeweils gleichen Roboter automatisch gegeneinander ausgewechselt werden können. Werkzeugwechselsysteme werden beispielsweise in der EP 0 961 673 B1 , der WO 2005/072917 A1 , der US 7,156,795 B2 und der US 2007/0228670 A1 beschrieben. Mittels der bekannten Wechselsysteme wird der Roboter umgerüstet, indem ein für die eine Operation am Roboter angeordnetes Werkzeug abgedockt und zur Ausführung einer anderen Operation ein anderes Werkzeug stattdessen angedockt wird. Das Ab- und Andocken benötigt Zeit, da der Roboter das alte Werkzeug abgeben und das neue aufnehmen muss. Die Werkzeuge müssen mit dem Roboter in vielen Fällen nicht nur mechanisch, sondern auch fluidisch oder elektrisch verbunden werden. Das Ab- und Andocken trägt zum Verschleiß der Kupplungseinrichtungen und auch des Roboters bei und erfordert Werkzeuge mit jeweils eigener Kupplungseinrichtung.In many applications, it is desirable for the same robot to perform different operations. The operations may differ in nature, such as gripping, measuring and joining. Similar operations may differ in the sequence of movements. The destinations or contours of the workpieces to be machined on which the operation is performed may be different. In order to maintain flexibility of use, tool changing systems have been developed with which tools can be automatically exchanged for each other on the same robot. Tool change systems are used for example in the EP 0 961 673 B1 , of the WO 2005/072917 A1 , of the US 7,156,795 B2 and the US 2007/0228670 A1 described. By means of the known changing systems, the robot is retrofitted by undocking a tool arranged for the one operation on the robot and another tool being docked instead to carry out another operation. The docking and docking takes time as the robot has to hand over the old tool and pick up the new one. The tools often have to be connected to the robot not only mechanically, but also fluidically or electrically. The decocking and docking contributes to the wear of the coupling devices and also of the robot and requires tools, each with their own coupling device.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die operationelle Flexibilität eines Roboters im Hinblick auf kurze Rüstzeiten auf preiswerte Weise zu verbessern.It One object of the invention is operational flexibility a robot in terms of short makeready on inexpensive Way to improve.

Die Erfindung betrifft einen Roboter mit wenigstens einem Roboterarm und wenigstens einem an dem Roboterarm angeordneten Werkzeug. Der Roboter kann im Raum beweglich oder ortsfest angeordnet sein. In jedem Fall ist der Roboterarm im Raum beweglich, entweder aufgrund der Beweglichkeit des Roboters im Ganzen oder nur einer eigenen Beweglichkeit relativ zu einer ortsfesten Roboterbasis oder einer Kombination beider Arten der Beweglichkeit. Der Roboter kann insbesondere ein Industrieroboter sein, wie er aus der Serienproduktion von Kraftfahrzeugen bekannt ist, beispielsweise der Montage von Karosserien. Das Werkzeug ist vorzugsweise an einem freien Ende des Roboterarms angeordnet.The The invention relates to a robot with at least one robot arm and at least one tool disposed on the robot arm. The robot can be arranged in space movable or stationary. In any case The robotic arm is movable in space, either because of the mobility of the robot as a whole or only relative flexibility of its own to a stationary robot base or a combination of both types the mobility. In particular, the robot can be an industrial robot be as he is known from the mass production of motor vehicles is, for example, the assembly of bodies. The tool is preferably arranged at a free end of the robot arm.

Das Werkzeug ist mittels einer gelenkigen Verbindung mit dem Roboterarm beweglich verbunden. Die gelenkige Verbindung erlaubt dem Werkzeug relativ zu einer Verbindungsstelle des Roboterarms, an der das Werkzeug befestigt ist, vorzugsweise eine als An- und Abdockstelle dienende Kupplungseinrichtung des Roboters, Bewegungen mit wenigstens einem Freiheitsgrad der Bewegung bezüglich einer Gelenkachse der gelenkigen Verbindung. Das Werkzeug kann innerhalb der gelenkigen Verbindung zwar mehrere Freiheitsgrade der Bewegung relativ zu dem Roboterarm aufweisen, bevorzugt weisen der Roboterarm und das Werkzeug relativ zueinander jedoch nur einen einzigen Freiheitsgrad der Bewegung auf. Der wenigstens eine Freiheitsgrad kann ein Freiheitsgrad der Translation längs der Gelenkachse oder insbesondere ein Freiheitsgrad der Rotation um die Gelenkachse sein. Das Wort "oder" wird hier wie auch überall sonst im üblichen logischen Sinne verstanden, umfasst also die Bedeutung von "entweder ... oder" und auch die Bedeutung von "und", soweit sich aus dem jeweiligen Zusammenhang nicht eine eingeschränkte Bedeutung nur ergeben kann. Der wenigstens eine, vorzugsweise nur eine Freiheitsgrad kann dementsprechend entweder ein Freiheitsgrad der Rotation sein, wie dies bevorzugt wird, oder ein Freiheitsgrad der Translation. Die gelenkige Verbindung kann auch, obgleich weniger bevorzugt, mehrere Freiheitsgrade der Bewegung aufweisen, also beispielsweise einen Freiheitsgrad der Rotation und einen Freiheitsgrad der Translation oder gegebenenfalls auch mehrere Freiheitsgrade der Rotation oder mehrere Freiheitsgrade der Translation sowie daraus ableitbare Kombinationen.The Tool is by means of a hinged connection with the robot arm movably connected. The articulated connection allows the tool relative to a joint of the robot arm to which the tool is attached, preferably serving as a docking and Abdockstelle Coupling device of the robot, movements with at least one Degree of freedom of movement with respect to a hinge axis the articulated connection. The tool can be inside the articulated Although connection several degrees of freedom of movement relative to the Robotic arm have, preferably, the robot arm and the tool relative to each other but only a single degree of freedom of movement on. The at least one degree of freedom can be a degree of freedom of the Translation along the hinge axis or in particular a Degree of freedom of rotation about the hinge axis. The word "or" becomes here as well as everywhere else in the usual logical sense understood, thus includes the meaning of "either ... or" and also the meaning of "and", as far as the respective context can not only give a limited meaning. Of the at least one, preferably only one degree of freedom can accordingly either a degree of freedom of rotation, as preferred becomes, or a degree of freedom of translation. The articulated connection may also, although less preferred, several degrees of freedom of Have movement, so for example, a degree of freedom of Rotation and a degree of freedom of translation or optionally also several degrees of freedom of rotation or several degrees of freedom the translation as well as derivable combinations.

Das Werkzeug ist in dem wenigstens einen Freiheitsgrad zwischen wenigstens zwei, in bevorzugten einfachen Ausführungen nur zwei Positionen relativ zum Roboterarm beweglich, also wenigstens aus einer der Positionen wenigstens einmal in eine andere. Das Werkzeug ist in diesem Sinne "positionsvariabel" angeordnet. Vorzugsweise ist das Werkzeug aus einer der Positionen in eine andere der zwei oder mehr unterschiedlichen Positionen hin und her beweglich. Soweit nachfolgend die Position des Werkzeugs relativ zum Roboterarm gemeint ist, wird solch eine Position auch als "Relativposition" bezeichnet. Die unterschiedlichen Relativpositionen können sich in der Ausrichtung oder im Ort unterscheiden, die oder den das Werkzeug relativ zum Roboterarm hat. Erlaubt die gelenkige Verbindung beispielsweise nur relative Translationsbewegungen, können sich die Relativpositionen im Ort allein oder im Ort und in der Ausrichtung unterscheiden. Im Falle einer rotatorischen Beweglichkeit kann der Unterschied nur in der Ausrichtung begründet sein, geht bevorzugt jedoch mit einer Änderung der Ausrichtung und des Orts einher.The Tool is in the at least one degree of freedom between at least two, in preferred simple embodiments only two positions relative movable to the robot arm, so at least one of the positions at least once in another. The tool is in this sense "position variable" arranged. Preferably, the tool is off one of the positions in another of the two or more different ones Positions back and forth. As far as the position of the Tool is meant relative to the robot arm, such a position also referred to as "relative position". The different relative positions can differ in orientation or location, the one or the other the tool has relative to the robot arm. Allows the articulated connection For example, only relative translational movements can the relative positions in the place alone or in the place and in the Differentiate orientation. In the case of a rotatory mobility the difference can only be due to the orientation However, preferably with a change of orientation and of the place.

Der Roboter weist ferner eine Fixiereinrichtung auf, mittels der das Werkzeug in wahlweise jeweils einer der Relativpositionen lösbar fixiert wird. Die Fixierung kann rein reibschlüssig, vorzugsweise rein formschlüssig oder form- und reibschlüssig sein. Das Werkzeug ist mittels der gelenkigen Verbindung zumindest bei gelöster Fixierung mit dem Roboterarm verbunden, vorzugsweise auch im fixierten Zustand. In bevorzugten Ausführungen beeinflussen das Herstellen und das Lösen der Fixierung die gelenkige Verbindung nicht. Vorzugsweise gibt die Fixiereinrichtung die Relativpositionen auf einem Weg, längs dem sich das Werkzeug relativ zum Roboterarm bei der Überführung in die neue Position bewegt, als diskrete Relativpositionen vor. Grundsätzlich ist jedoch auch denkbar, dass die Fixiereinrichtung das Werkzeug an jedem Punkt des Wegs fixieren kann, was jedoch eine nur oder auch nur auf Reibschluss beruhende Fixierung erfordern würde.The robot further comprises a fixing device, by means of which the tool in optionally depending because one of the relative positions is releasably fixed. The fixation may be purely frictional, preferably purely positive or positive and frictional. The tool is connected by means of the articulated connection at least when dissolved fixation with the robot arm, preferably also in the fixed state. In preferred embodiments, the manufacture and release of the fixation do not affect the articulated connection. The fixing device preferably outputs the relative positions on a path along which the tool moves relative to the robot arm during the transfer to the new position as discrete relative positions. In principle, however, it is also conceivable that the fixing device can fix the tool at any point of the way, but this would require a fixation based solely or only on frictional engagement.

Nach der Erfindung ist das Werkzeug bei gelöster Fixierung über die gelenkige Verbindung in dem wenigstens einen Freiheitsgrad der Bewegung frei beweglich mit dem Roboterarm verbunden. Relativbewegungen in dem wenigstens einen Freiheitsgrad werden bei gelöster Fixierung zumindest nicht verhindert, so dass sich das Werkzeug relativ zu dem Roboterarm im umgebenden Raum in einer Gleichgewichtsposition ausrichtet, vorzugsweise in einem stabilen Gleichgewicht. Eine derartige Anordnung des Werkzeugs am Roboterarm ermöglicht eine Umpositionierung des Werkzeugs am Roboterarm, indem bei gelöster Fixierung der Roboterarm absolut im umgebenden Raum und relativ zu dem Werkzeug in eine neue Position bewegt wird, während das Werkzeug im Raum die Gleichgewichtsposition beibehält. Absolut gesehen wird somit der Roboterarm in die neue Relativposition überführt. Wenn Roboterarm und Werkzeug relativ zueinander die neue Relativposition einnehmen, wird die Fixierung in dieser Relativposition hergestellt. Vorteilhafterweise ist die Gleichgewichtsposition so gewählt, dass die Schwerkraft dafür sorgt, dass das Werkzeug sie während der Überführbewegung des Roboterarms einhält. Von Vorteil ist, wenn die Relativbewegung in die Gleichgewichtsposition abgesehen von unvermeidlichen Reibungskräften, wie sie beispielsweise innerhalb der gelenkigen Verbindung auftreten, nicht behindert wird.To The invention is the tool with dissolved fixation on the articulated connection in the at least one degree of freedom of the Movement freely movable connected to the robot arm. relative movements in the at least one degree of freedom are dissolved Fixation at least not prevented, so that the tool relative to the robot arm in the surrounding space in an equilibrium position aligns, preferably in a stable equilibrium. Such Arrangement of the tool on the robot arm allows a repositioning of the tool on the robot arm, by releasing the fixation the robot arm absolutely in the surrounding space and relative to the tool in a new position is moved while the tool is in the Room maintains the equilibrium position. Absolutely seen Thus, the robot arm is transferred to the new relative position. When robotic arm and tool relative to each other the new relative position take the fixation is made in this relative position. Advantageously, the equilibrium position is chosen that gravity makes the tool use them during the transfer movement of the robot arm comply. It is advantageous if the relative movement in the Equilibrium position apart from unavoidable frictional forces, as they occur, for example, within the articulated connection, not hindered.

Die Erfindung eröffnet unterschiedliche Rüstoptionen und schafft dadurch Einsatzflexibilität. So kann das gleiche Werkzeug in unterschiedlichen Relativpositionen verwendet werden, um durch optimale Positionierung des Werkzeugs relativ zum Roboterarm den Roboter beispielsweise an die räumlichen Verhältnisse am Zielort oder auf dem Zugangsweg anzupassen. Ein positionsvariables Werkzeug kann gemeinsam mit einem bezüglich der Relativposition nicht variablen weiteren Werkzeug am Roboterarm angeordnet sein. Ferner können zwei oder mehr Werkzeuge gemeinsam über die gelenkige Verbindung am Roboterarm angeordnet sein. Alternativ können zwei oder mehr Werkzeuge über jeweils eine eigene gelenkige Verbindung der genannten Art mit dem Roboterarm verbunden sein. Die Werkzeuge können in beiden Alternativen so angeordnet sein, dass wahlweise eines der Werkzeuge aus einer Ruheposition in eine Arbeitsposition und ein anderes aus einer Arbeitsposition in eine Ruheposition bewegt wird, in der es den Einsatz des in Arbeitsposition befindlichen Werkzeugs nicht behindert. Der Roboter kann trotz der mehreren Werkzeuge an Zielorten arbeiten, an denen sonst nur ein mit nur einem der Werkzeuge bestückter Roboterarm eingesetzt werden kann. In einer Abwandlung können auch zwei oder mehr Werkzeuge gleichzeitig jeweils eine Arbeits- oder eine Ruheposition einnehmen. Die Anordnung von zwei oder mehr Werkzeugen am Roboterarm, von denen wenigstens eines positionsvariabel angeordnet ist, verbindet den Vorteil erhöhter Flexibilität hinsichtlich der ausführbaren Werkzeugoperationen mit dem Vorteil der Zeitersparnis, da nach dem Aufnehmen der Werkzeuge unterschiedliche Werkzeugoperationen durchgeführt werden können, zwischen den unterschiedlichen Werkzeugoperationen aber zumindest keine Andockoperation durchgeführt werden muss. Vorteilhaft ist auch, wenn die Werkzeuge mittels einer gemeinsamen Kupplungseinrichtung gemeinsam mit einer einzigen Andockoperation angedockt oder einer einzigen Abdockoperation abgedockt werden können.The Invention opens up different setup options and thus creates deployment flexibility. So can the same Tool used in different relative positions by optimal positioning of the tool relative to the robot arm the robot, for example, to the spatial conditions at the destination or on the access route. A position variable Tool can work together with a relative position non-variable further tool may be arranged on the robot arm. Furthermore, two or more tools can work together the articulated connection can be arranged on the robot arm. Alternatively you can Two or more tools each have their own articulated Connection of the type mentioned be connected to the robot arm. The tools can be arranged in both alternatives be that optional one of the tools from a rest position in one working position and another from a working position is moved to a rest position in which it is the use of the working position not hindered tool. The robot can do it despite the several tools work on destinations, where otherwise only one be used with only one of the tools equipped robotic arm can. In one variation, two or more tools can also be used at the same time occupy respectively a working or a rest position. The arrangement of two or more tools on the robot arm, of which at least one position variable is arranged, connects the Advantage of increased flexibility in terms of executable tool operations with the benefit of saving time, because after picking up the tools different tool operations can be performed between the different ones Tool operations but at least no docking operation can be performed got to. It is also advantageous if the tools by means of a common Coupling device docked together with a single docking operation or a single undocking operation can be undocked.

Die Erfindung ermöglicht die Umpositionierung des Werkzeugs oder einen Werkzeugwechsel ohne Dockingoperation, lediglich durch eine Änderung der Relativposition des Werkzeugs, das als einziges Werkzeug oder gemeinsam mit einem oder mehreren weiteren Werkzeug(en) an dem Roboterarm angeordnet ist. Das Werkzeug ist während der Änderung der Relativposition mittels der gelenkigen Verbindung mechanisch stets mit dem Roboterarm verbunden, so dass der Roboterarm nicht erst wie bei einem Ab- und Andocken das Werkzeug aufnehmen, also finden muss, womit eine erhebliche Zeitersparnis einhergeht. Im bevorzugten Fall muss die Bewegung des Roboterarms nur in Bezug auf einen einzigen Freiheitsgrad der relativen Beweglichkeit innerhalb der gelenkigen Verbindung gesteuert werden, während eine Andockoperation eine Bewegungssteuerung in allen sechs Freiheitsgraden der Bewegung erfordert. Vorzugsweise werden elektrische oder fluidische oder sonstige Signal- oder Versorgungsverbindungen während der Änderung der Relativposition aufrechterhalten. Auch dies spart Zeit im Vergleich zu einem Ab- und Andocken.The Invention allows the repositioning of the tool or a tool change without docking operation, only by a change in the relative position of the tool, as single tool or together with one or more others Tool (s) is arranged on the robot arm. The tool is while changing the relative position using the articulated connection is always mechanically connected to the robot arm, so that the robotic arm is not just like docking and docking to pick up the tool, so it must find, with what a considerable Time savings goes along. In the preferred case, the movement must the robot arm only with respect to a single degree of freedom of controlled relative mobility within the articulated connection while a docking operation is a motion control in all six degrees of freedom the movement requires. Preferably be electrical or fluidic or other signal or supply connections while changing the relative position maintained. This also saves time compared to a docking and docking.

Da bei gelöster Fixierung aufgrund der dann freien Relativbeweglichkeit, wie sie die gelenkige Verbindung vorgibt, für die Umpositionierung die von Hause aus vorhandene Bewegungsfähigkeit des Roboters genutzt werden kann, erfordert die erfindungsgemäße Umpositionierung keinen Stellantrieb zusätzlich zum Roboter als solchen. Im Vergleich zu Lösungen mit Stellantrieben nur für eine Umpositionierung können somit Kosten eingespart werden. Während ein Werkzeugwechsel durch Andocken des einen Werkzeugs und Andocken eines anderen Werkzeugs für jedes der Werkzeuge eine eigene Kupplungseinrichtung erfordert, kann in Ausführungen mit mehreren am Roboterarm angeordneten Werkzeugen ein Werkzeugwechsel durch die Umpositionierung am Roboterarm vollzogen werden.Since with dissolved fixation due to the then free relative mobility, as dictates the articulated connection, for the repositioning of the existing home mobility of the robot can be used, the invention requires proper repositioning no actuator in addition to the robot as such. In comparison to solutions with actuators only for a repositioning costs can be saved. While a tool change by docking of a tool and docking of another tool for each of the tools requires its own coupling device, in embodiments with multiple tools arranged on the robot arm, a tool change can be accomplished by repositioning the robot arm.

Als Werkzeug kommt jedes für automatisierte Operationen geeignete Werkzeug in Betracht, beispielsweise ein Fügewerkzeug, wie etwa eine Schweißzange, ein Strahlschweißgerät, Lötgerät, Bördelwerkzeug oder Crimp- oder Schraubwerkzeug, ebenso ein Fräs- oder Bohrwerkzeug, ein Greifwerkzeug und vieles mehr. Soweit zur Erfüllung einer Werkzeugfunktion mehrere Werkzeugelemente als funktionelle Einheit zusammenwirken müssen, beispielsweise ein Druck ausübendes Element und ein den Druck zumindest teilweise aufnehmendes Gegenelement, ist vom jeweiligen Werkzeug zumindest diese Einheit im Ganzen über die gelenkige Verbindung mit dem Roboterarm verbunden.When Tool comes any suitable for automated operations Tool, for example a joining tool, such as a welding gun, a beam welder, Soldering tool, crimping tool or crimping or screwing tool, as well as a milling or drilling tool, a gripping tool and much more. As far as to fulfill a Tool function several tool elements as a functional unit have to interact, for example, a pressure exerting Element and a pressure at least partially receiving counter element, is from the respective tool at least this unit as a whole over the articulated connection is connected to the robotic arm.

Der Roboter weist eine Steuerungseinrichtung auf, die die Bewegungen des Roboterarms steuert. Die Steuerungseinrichtung verfügt in bevorzugten Ausführungsformen über die Fähigkeit, den Roboterarm im Raum nicht nur gemeinsam mit dem Werkzeug, sondern bei gelöster Fixierung auch relativ zu dem Werkzeug zu steuern, um das Werkzeug aus einer der Relativpositionen jeweils in eine andere zu überführen. Die Steuerungseinrichtung kann dafür eingerichtet sein, den Roboterarm relativ zu dem Werkzeug so zu steuern und dadurch zu bewegen, dass das Werkzeug im Raum zumindest seine Ausrichtung beibehält. Eine Konstanthaltung der Ausrichtung im Raum kommt insbesondere dann in Betracht, wenn der wenigstens eine Freiheitsgrad der relativen Beweglichkeit zwischen Werkzeug und Roboterarm ein Freiheitsgrad der Rotation ist. Die Steuerungseinrichtung kann stattdessen auch so eingerichtet sein, dass sie die Bewegung des Roboterarms bei gelöster Fixierung so steuert, dass das Werkzeug während dieser Bewegung nur seinen Ort beibehält. In bevorzugten Ausführungen sorgt die Steuerungseinrichtung dafür, dass während der Änderung der Relativposition das Werkzeug im Raum sowohl die Ausrichtung als auch den Ort beibehält, also ausschließlich der Roboterarm im Raum bewegt wird.Of the Robot has a control device that controls the movements of the robot arm controls. The control device has in preferred embodiments, the ability to the robot arm in the room not only together with the tool, but with dissolved fixation also relative to the tool too control the tool from one of the relative positions respectively to convert to another. The control device may be adapted to the robot arm relative to to steer the tool and thereby move the tool at least maintains its orientation in the room. A constant attitude The orientation in space is particularly relevant when the at least one degree of freedom of relative mobility between Tool and robot arm is a degree of freedom of rotation. The Controller may instead be set up that they are the movement of the robot arm with dissolved fixation so that controls the tool during this movement only retains its place. In preferred embodiments the control device ensures that during Changing the relative position of the tool in space both the orientation as well as the place maintains, so exclusively the robot arm is moved in the room.

Ein Wechsel der Relativposition kann vorteilhafterweise wie folgt vonstatten gehen: Der Roboterarm wird mit dem in einer der Relativpositionen fixierten Werkzeug im Raum in eine Wechselposition bewegt, in der das Werkzeug aus der eingenommenen Relativposition in eine andere überführt werden kann. Die Wechselposition ist so gewählt, dass der Roboterarm die für die Überführung im Raum erforderliche Bewegung relativ zum Werkzeug ausführen kann. Die Steuerungseinrichtung steuert den Roboterarm vorzugsweise so, dass das Werkzeug in der Wechselposition vor dem Lösen der Fixierung in Bezug auf die Schwerkraft zumindest im Wesentlichen eine Gleichgewichtsposition einnimmt, die sich unter der Einwirkung der Schwerkraft nicht verändert, wenn die Fixierung gelöst wird. Wie bereits ausgeführt, kann die Invarianz der Position entweder in einer Invarianz der Ausrichtung oder des Orts relativ zum Raum bestehen oder bevorzugt einer Invarianz in beiderlei Hinsicht. Der Steuerung ist die Gleichgewichtsposition des Werkzeugs für alle Relativpositionen, in denen das Werkzeug mittels der Fixiereinrichtung fixierbar ist, bekannt. Wenn das Werkzeug die Gleichgewichtsposition einnimmt, wird die Fixierung gelöst. Die Steuerungseinrichtung steuert nun den Bewegungsablauf des Roboterarms, so dass dieser sich im Raum, also absolut, und relativ zum Werkzeug bis in die neue Relativposition bewegt. Sobald der Roboterarm und das Werkzeug relativ zueinander die neue Relativposition einnehmen, werden das Werkzeug und der Roboterarm mittels der Fixiereinrichtung relativ zueinander wieder fixiert. Durch die Fixierung wird der wenigstens eine Freiheitsgrad der freien Relativbeweglichkeit aufgehoben. Sollte die gelenkige Verbindung einen zweiten Freiheitsgrad der Bewegung aufweisen und der Roboterarm bei gelöster Fixierung auch in diesem frei beweglich sein, werden die Relativbeweglichkeiten mittels der Fixiereinrichtung vorzugsweise nacheinander blockiert, um das Werkzeug in der neuen Relativposition wieder zu fixieren.One Changing the relative position may advantageously proceed as follows go: The robot arm is in one of the relative positions fixed tool moves in space in a change position, in the the tool from the assumed relative position transferred to another can be. The change position is chosen so that the robot arm the required for the transfer in the room Movement relative to the tool can perform. The control device preferably controls the robotic arm so that the tool is in the change position before releasing the fixation with respect to gravity at least substantially in an equilibrium position, which does not change under the influence of gravity, if the fixation is solved. As already stated, can the invariance of the position either in an invariance of Orientation or location relative to the room or preferred an invariance in both respects. The control is the equilibrium position of the tool for all relative positions in which the Tool is fixable by means of the fixing known. If the tool assumes the equilibrium position, the fixation is released. The control device now controls the movement sequence of the robot arm, so that this is in space, so absolutely, and relative to the tool moved to the new relative position. Once the robotic arm and the tool relative to each other occupy the new relative position, Both the tool and the robot arm are fixed by means of the fixing device fixed again relative to each other. By fixing the released at least one degree of freedom of free relative mobility. Should the articulated connection have a second degree of freedom Have movement and the robot arm with dissolved fixation also be free to move in this, the relative mobility preferably blocked sequentially by means of the fixing device, to fix the tool in the new relative position again.

Die gelenkige Verbindung kann ein Drehgelenk oder ein Schubgelenk umfassen. Bevorzugt umfasst sie ein Drehgelenk und besonders bevorzugt besteht sie aus dem Drehgelenk. Die Gelenkachse ist in solchen Ausführungen die Drehachse des Drehgelenks. Grundsätzlich kann die gelenkige Verbindung jedoch auch mehrere Gelenke, entweder je der gleichen Art oder auch unterschiedlicher Art aufweisen. Die gelenkige Verbindung verbindet das Werkzeug vorzugsweise schwenkbar mit dem Roboterarm. Die Gelenkachse ist in solchen Ausführungen dementsprechend eine Schwenkachse für das Werkzeug. In der Gleichgewichtsposition und gelöster Fixierung hängt das Werkzeug in solchen Ausführungen wie ein freies Pendel von der gelenkigen Verbindung nach unten und ist in dieser Gleichgewichtsposition aufgrund seines Gewichts stabilisiert.The articulated connection may include a hinge or a sliding joint. Preferably, it comprises a hinge and is particularly preferred she out of the hinge. The hinge axis is in such versions the axis of rotation of the swivel joint. Basically, the articulated Compound but also multiple joints, either the same Kind or even different types. The articulated connection preferably connects the tool pivotally with the robot arm. The hinge axis is in such embodiments accordingly a pivot axis for the tool. In the equilibrium position and dissolved fixation depends on the tool in such Designs like a free pendulum from the articulated connection down and is in this equilibrium position due to his Weight stabilized.

Die Fixiereinrichtung ist vorzugsweise gesteuert betätigbar, d. h. sie weist wenigstens ein automatisch steuerbares Fixiermittel auf. Dieses Fixiermittel ist in bevorzugten Ausführungen Bestandteil der Steuerungseinrichtung des Roboters, indem die Steuerungseinrichtung dem Fixiermittel ein Stellsignal aufgibt, das die Herstellung oder das Lösen der Fixierung bewirkt. Das als Fixiermittel dienende Stellglied kann ein elektrisches Stellglied, beispielsweise ein Stellmotor oder eine Magnetspule mit einem Anker, oder ein fluidisches Stellglied, beispielsweise eine pneumatische Kolben/Zylinder-Einheit, sein.The fixing device is preferably actuated in a controlled manner, ie it has at least one automatically controllable fixing means. This fixing means is in preferred embodiments part of the control device of the robot by the control means the Stigungsmittel a Stellsig nal, which causes the production or release of the fixation. Serving as a fixing actuator may be an electric actuator, such as a servomotor or a solenoid with an armature, or a fluidic actuator, such as a pneumatic piston / cylinder unit, be.

Das Werkzeug ist in bevorzugten Ausführungen auf einem Werkzeugkopf angeordnet, der über eine Kupplungseinrichtung zum automatischen An- und Abdocken an eine Kupplungseinrichtung des Roboterarms verfügt. Ein derartiger Werkzeugkopf umfasst eine Trägerstruktur, an der die Kupplungseinrichtung beweglich oder alternativ unbeweglich und das Werkzeug in der beschriebenen Weise positionsvariabel angeordnet sind. Das Werkzeug ist mittels der gelenkigen Verbindung mit der Trägerstruktur des Werkzeugkopfs verbunden. Ein Werkzeugkopf mit dem positionsvariablen Werkzeug und der Kupplungseinrichtung ist auch bereits als solcher ein Gegenstand der Erfindung und nicht nur im angedockten Zustand in Kombination mit dem Roboter.The Tool is in preferred embodiments on a tool head arranged, via a coupling device for automatic Docking and undocking on a coupling device of the robot arm has. Such a tool head comprises a support structure, at the clutch device movable or alternatively immovable and the tool arranged positionally variable in the manner described are. The tool is by means of the articulated connection with the Carrier structure of the tool head connected. A tool head with the position variable tool and the coupling device is already as such an object of the invention and not only in docked condition in combination with the robot.

Vorteilhafte Merkmale werden auch in den Unteransprüchen und den Kombinationen der Unteransprüche beschrieben.advantageous Features are also disclosed in the subclaims and the combinations the dependent claims described.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren erläutert. An den Ausführungsbeispielen offenbar werdende Merkmale bilden je einzeln und in jeder Merkmalskombination die Gegenstände der Ansprüche und auch die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen vorteilhaft weiter. Es zeigen:following Embodiments of the invention with reference to figures explained. At the embodiments obviously expectant characteristics form each individually and in each feature combination the Objects of the claims and also the above described embodiments advantageous further. Show it:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Werkzeugs, das an einem Roboterarm gemeinsam mit einem anderen Werkzeug angeordnet und relativ zu dem Roboterarm positionsvariabel ist, in einer ersten Relativposition, 1 a first embodiment of a tool, which is arranged on a robot arm together with another tool and positionally variable relative to the robot arm, in a first relative position,

2 den Roboterarm mit den beiden Werkzeugen, wobei das positionsvariable Werkzeug relativ zu dem Roboterarm eine zweite Relativposition einnimmt, 2 the robot arm with the two tools, wherein the position-variable tool occupies a second relative position relative to the robot arm,

3 den Roboterarm nur mit dem positionsvariabel angeordneten Werkzeug, 3 the robot arm only with the positionally variable tool,

4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Werkzeugs, das an einem Werkzeugkopf positionsvariabel angeordnet ist und eine erste Relativposition einnimmt, in einer Frontansicht, 4 A second exemplary embodiment of a tool which is arranged in a positionally variable manner on a tool head and occupies a first relative position, in a front view,

5 den Werkzeugkopf der 4 in einer Rückansicht, 5 the tool head the 4 in a rear view,

6 den Werkzeugkopf der 4 mit dem in einer zweiten Relativposition befindlichen Werkzeug in einer Frontansicht und 6 the tool head the 4 with the tool located in a second relative position in a front view and

7 den Werkzeugkopf der 6 in einer Rückansicht. 7 the tool head the 6 in a rear view.

1 zeigt eine Kombination zweier Werkzeuge 4 und 10, die gemeinsam an einem Ende eines Roboterarms 1 eines nicht weiter dargestellten Roboters angeordnet sind. Der Roboter ist ein üblicher Industrieroboter, wie er beispielsweise in einer Serienproduktion von beispielsweise Kraftfahrzeugen, insbesondere in der Montage von Karosserien, Verwendung finden kann. Der Roboter weist eine ortsfest angeordnete Basis auf, von der der mehrgliedrige Roboterarm 1 abragt. In 1 ist das von der Basis am weitesten entfernte Glied des Roboterarms dargestellt. Der Roboterarm 1 weist am freien Ende dieses Glieds eine Kupplungseinrichtung 2 für die Befestigung eines Werkzeugkopfs 3 auf, der über eine an die Kupplungseinrichtung 2 angepasste eigene Kupplungseinrichtung 6 verfügt, so dass der Werkzeugkopf 3 mittels einer Dockingoperation mechanisch am Roboterarm 1 lösbar befestigt und über Medienanschlüsse der Kupplung 2, 6 mit beispielsweise elektrischer Energie, einem oder mehreren Fluiden, beispielsweise Druckluft, oder elektrischen oder optischen Signalen versorgt werden kann. 1 shows a combination of two tools 4 and 10 working together at one end of a robotic arm 1 a robot not shown are arranged. The robot is a common industrial robot, as it can be used for example in a series production of, for example, motor vehicles, in particular in the assembly of bodies. The robot has a stationary base from which the multi-unit robotic arm 1 protrudes. In 1 is the most distant from the base of the robot arm. The robot arm 1 has at the free end of this member a coupling device 2 for attaching a tool head 3 on, the one on the coupling device 2 adapted own coupling device 6 features, leaving the tool head 3 mechanically by means of a docking operation on the robot arm 1 releasably secured and via media connections of the coupling 2 . 6 can be supplied with, for example, electrical energy, one or more fluids, such as compressed air, or electrical or optical signals.

Der Werkzeugkopf 3 umfasst die beiden Werkzeuge 4 und 10, die über die Kupplungseinrichtung 6 an dem Roboterarm 1 befestigt und mit zumindest einem Teil der für die Werkzeugoperationen erforderlichen Medien versorgt werden. Das Werkzeug 4 ist auf dem Werkzeugkopf 3 über nochmals eine Kupplung lösbar angeordnet. Das Werkzeug 4 ist eine Schweißzange mit zwei Zangenarmen und jeweils einer Schweißelektrode am Ende jedes der Zangenarme. Das Werkzeug 4 kann mittels einer vom Roboter automatisch durchführbaren Dockingoperation vom Werkzeugkopf 3 abgedockt und für einen weiteren Einsatz vorzugsweise auch wieder automatisch angedockt werden. In 3 ist das Werkzeug 4 nicht mehr am Werkzeugkopf 3 angeordnet, es wurde abgedockt.The tool head 3 includes the two tools 4 and 10 passing through the coupling device 6 on the robot arm 1 attached and supplied with at least a portion of the necessary for the tool operations media. The tool 4 is on the tool head 3 again detachably arranged via a clutch. The tool 4 is a welding gun with two gun arms and one welding electrode at the end of each of the gun arms. The tool 4 can by means of a robot automatically performed docking operation of the tool head 3 undocked and preferably automatically docked for another use. In 3 is the tool 4 no longer on the tool head 3 arranged, it was undocked.

Das Werkzeug 10, im Ausführungsbeispiel ein Greifwerkzeug, ist auf dem Werkzeugkopf 3 mittels einer gelenkigen Verbindung zwischen unterschiedlichen Positionen hin und her beweglich angeordnet. Die gelenkige Verbindung bildet eine Gelenkachse R. Das Werkzeug 10 ist relativ zu einer Trägerstruktur 5 des Werkzeugkopfs 10 um die Gelenkachse R rotatorisch hin und her bewegbar. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Schwenkbeweglichkeit um die zu der Trägerstruktur 5 ortsfeste Gelenkachse R. Die gelenkige Verbindung besteht beispielhaft nur aus einem einzigen Drehgelenk, das Gelenkelemente 7 und 14 miteinander bilden. Das Gelenkelement 7 wird von zwei längs der Gelenkachse R miteinander fluchtenden Zapfen 7 gebildet, die unbeweglich mit der Trägerstruktur 5 verbunden sind. Das Werkzeug 10 weist ein Werkzeuggestell 11 und an dem Gestell 11 unbeweglich angeordnete Buchsen auf, die das Gelenkelement 14 des Werkzeugs 10 bilden. Das Werkzeuggestell 11 trägt mehrere Greifer 12, mit denen die für die Handhabung eines Werkstücks erforderlichen Greifoperation ausführbar sind. Am Werkzeuggestell 11 ist ferner wenigstens ein Zentrierelement 13 angeordnet, das der Zentrierung des Werkzeugs 10 relativ zu einem zu greifenden Werkstück dient. Mit 17 ist ein Antriebsmittel für die Greifer 12 bezeichnet.The tool 10 In the embodiment, a gripping tool is on the tool head 3 arranged to reciprocate by means of an articulated connection between different positions. The articulated connection forms a joint axis R. The tool 10 is relative to a support structure 5 of the tool head 10 about the hinge axis R rotatory back and forth. In the exemplary embodiment is a pivoting movement around the to the support structure 5 fixed joint axis R. The articulated connection consists for example only of a single hinge, the joint elements 7 and 14 form together. The joint element 7 is by two along the hinge axis R aligned pins 7 formed, which is immovable with the support structure 5 are connected. The tool 10 has a tool rack 11 and on the frame 11 immovably arranged sockets on which the hinge element 14 of the tool 10 form. The tool rack 11 carries several grippers 12 with which the necessary for the handling of a workpiece gripping operation can be performed. On the tool rack 11 is also at least one centering element 13 arranged, the centering of the tool 10 relative to a workpiece to be gripped. With 17 is a drive means for the grippers 12 designated.

Die 1 und 2 zeigen das Werkzeug 10 in unterschiedlichen Positionen relativ zu der Trägerstruktur 5 und somit relativ zu der Kupplungseinrichtung 6 und insbesondere dem Roboterarm 1. Das Werkzeug 10 ist wahlweise in einer dieser beiden Positionen, die im folgenden auch als die Relativpositionen bezeichnet werden, an der Trägerstruktur 5 und somit über die Kupplungseinrichtung 6 relativ zu dem Ende des Roboterarms 1 fixierbar. In den beiden Relativpositionen können die zur Erfüllung der Werkzeugfunktion erforderlichen Funktionselemente, im Ausführungsbeispiel die Greifer 12, zwar noch bewegt werden, das Werkzeug 10 im Ganzen, als Einheit betrachtet, ist in den fixierten Relativpositionen jedoch zumindest in der gelenkigen Verbindung 7, 14 nicht mehr beweglich.The 1 and 2 show the tool 10 in different positions relative to the support structure 5 and thus relative to the coupling device 6 and in particular the robot arm 1 , The tool 10 is optionally in one of these two positions, which are also referred to below as the relative positions, on the support structure 5 and thus via the coupling device 6 relative to the end of the robot arm 1 fixable. In the two relative positions, the functional elements required to fulfill the tool function, in the exemplary embodiment, the gripper 12 , while still moving, the tool 10 in the whole, considered as a unit, is in the fixed relative positions, however, at least in the articulated connection 7 . 14 no longer mobile.

Für die Fixierung sorgt eine zwischen der Trägerstruktur 5 und dem Werkzeug 10 wirkende Fixiereinrichtung. Die Fixiereinrichtung umfasst entsprechend der Anzahl der fixierbaren Relativpositionen zwei Fixiermittel 8 und 9 der Trägerstruktur 5 und ein Fixiermittel des Werkzeugs 10. Das Fixiermittel des Werkzeugs 10 ist ein automatisch steuerbares Stellglied 15 mit einem Abtriebsglied 16, das durch formschlüssigen Eingriff mit entweder dem Fixiermittel 8 oder dem Fixiermittel 9 für die Fixierung des Werkzeugs 10 in der jeweiligen Relativposition sorgt. Die Fixiermittel 8 und 9 sind beispielhaft je als eine Bohrung gebildet. Das formschlüssig mit entweder dem Fixiermittel 8 oder dem Fixiermittel 9 in der jeweiligen Relativposition zusammenwirkende Abtriebsglied 16 ist entsprechend ein Passstift oder -zapfen. Das Fixiermittel 15 bildet für sein Abtriebsglied 16 eine Führung. Die Fixiereinrichtung 8, 9, 15 und 16 fixiert den in der gelenkigen Verbindung 7, 14 vorhandenen Freiheitsgrad der Rotation mit der für die Operation des Werkzeugs 10 erforderlichen Genauigkeit. Im Falle eines beispielhaft gewählten Greifwerkzeugs ist die erforderliche Passgenauigkeit in den meisten Anwendungsfällen geringer als beispielsweise für ein Bohr- oder Fräswerkzeug oder auch ein Fügewerkzeug, wie beispielsweise ein Schraub- oder Strahlschweißgerät.Fixation is ensured by a support structure 5 and the tool 10 acting fixing. The fixing device comprises two fixing means corresponding to the number of fixable relative positions 8th and 9 the support structure 5 and a fixing means of the tool 10 , The fixing agent of the tool 10 is an automatically controllable actuator 15 with a driven element 16 by positive engagement with either the fixative 8th or the fixative 9 for fixing the tool 10 ensures in the relative position. The fixative 8th and 9 are each exemplified as a hole formed. The form-fitting with either the fixative 8th or the fixative 9 in the respective relative position cooperating output member 16 is accordingly a dowel pin or pin. The fixative 15 forms for its output element 16 a guide. The fixing device 8th . 9 . 15 and 16 fixes the in the articulated connection 7 . 14 existing degree of freedom of rotation with that for the operation of the tool 10 required accuracy. In the case of an exemplary gripping tool selected the required accuracy of fit is lower in most applications than for example for a drilling or milling tool or a joining tool, such as a screw or beam welding machine.

In 1 nehmen die Werkzeuge 4 und 10 relativ zum Roboterarm 1 jeweils eine Arbeitsposition ein. Die Arbeitsposition ist für jedes der Werkzeuge 4 und 10 so gewählt, dass das betreffende Werkzeug 4 oder 10 zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Achse weist, die sich orthogonal zu einer Kupplungs- oder Andockebene der Kupplungseinrichtungen 2 und 6 erstreckt. Die beiden gleichzeitig in der Arbeitsposition befindlichen Werkzeug 4 und 10 behindern einander, andererseits weist der Werkzeugkopf 3 in dieser Konfiguration quer zur Kupplungsebene seine geringste Ausdehnung auf, was für die Bewegung zu einem Zielort oder von einem Zielort weg von Vorteil sein kann. Soll der Roboter Greif- und Handhabungsoperationen ausführen, wird das Werkzeug 4 zuvor abgedockt. Für die Ausführung von Schweißoperationen mit dem Werkzeug 4 ist hingegen ein Abdocken des Werkzeugs 10 nicht erforderlich. Vielmehr wird das Werkzeug 10 vor Ausführung von Schweißoperationen in eine andere Relativposition, seine Ruheposition, überführt.In 1 take the tools 4 and 10 relative to the robot arm 1 each one working position. The working position is for each of the tools 4 and 10 chosen so that the tool in question 4 or 10 at least substantially parallel to an axis orthogonal to a coupling or docking plane of the coupling means 2 and 6 extends. The two tools at the same time in the working position 4 and 10 hamper each other, on the other hand, the tool head 3 in this configuration across the coupling plane, its smallest extent, which may be advantageous for movement to or from a destination. If the robot is to perform gripping and handling operations, the tool becomes 4 previously undocked. For performing welding operations with the tool 4 on the other hand, it is undocking of the tool 10 not mandatory. Rather, the tool becomes 10 before performing welding operations in another relative position, its rest position, transferred.

2 zeigt das in seiner Ruheposition befindliche Werkzeug 10. Die Überführung in die Ruheposition ist eine Schwenkbewegung des Werkzeugs 10 relativ zum Roboterarm 1, insbesondere relativ zu dessen Kupplungseinrichtung 2, um die Gelenkachse R. Für die Überführung in die Ruheposition wird relativ zum umgebenden Raum allerdings nicht das Werkzeug 10, sondern der Roboterarm 1 um die Gelenkachse R geschwenkt, während das Werkzeug 10 im Raum sowohl in der Ausrichtung als auch dem Ort nach konstant auf Position gehalten wird. Die Robotersteuerung, die die Bewegungen des Roboterarms 1 steuert, soweit erforderlich auch regelt, steuert den Roboterarm 1 so, dass dieser sich um die Gelenkachse R bewegt, während die Gelenkachse R sowohl ihren Ort als auch ihre Ausrichtung im Raum beibehält, bis die neue Relativposition eingestellt ist. Die Steuerungseinrichtung ist vorzugsweise programmierbar. Für die Änderung der Relativposition wird der Referenzpunkt der Einheit aus Roboter und Werkzeugkopf 3 in die Gelenkachse R gelegt. Da auch die Ausrichtung des Werkzeugs 10 konstant gehalten wird, sind für die Steuerung der Relativbewegung zwei Referenzpunkte erforderlich, die beide auf der Gelenkachse R liegen und diese nach Ort und Ausrichtung definieren. Steuerungstechnisch wird der so genannte Tool Center Point (TCP) für die Überführung aus der Ruheposition in die Arbeitsposition und auch für die Umkehrung dieser Bewegung in die Gelenkachse R gelegt. Bei der Ausführung von Operationen des Werkzeugs 4 ist der Referenzpunkt TCP₁ ein Berührpunkt der beiden Schweißelektroden des Werkzeugs 4. Für die Überführung des Werkzeugs 10 ersetzt die Steuerungseinrichtung den Referenzpunkt TCP₁ durch den auf der Gelenkachse R gelegenen Referenzpunkt TCP₂. Der Referenzpunkt TCP₂ kann bei der Überführung insbesondere den Ursprung eines kartesischen Koordinatensystems bilden, in Bezug auf das die Bewegung des Roboterarms 1 gesteuert wird. Die Gelenkachse R bildet vorzugsweise die X- oder Y-Achse des Koordinatensystems, wenn Z die Hochachse bezeichnet. Die Gelenkachse R liegt zweckmäßigerweise zumindest in einer die X- und die Y-Achse umfassenden Horizontalebene. 2 shows the tool in its rest position 10 , The transfer to the rest position is a pivoting movement of the tool 10 relative to the robot arm 1 , in particular relative to its coupling device 2 However, for the transfer to the rest position relative to the surrounding space is not the tool 10 but the robot arm 1 pivoted about the hinge axis R while the tool 10 in the room in both the orientation and the place after constantly held in position. The robot controller, which controls the movements of the robot arm 1 controls, as far as necessary regulates, controls the robot arm 1 such that it moves about the hinge axis R, while the hinge axis R maintains both its location and its orientation in space until the new relative position is set. The control device is preferably programmable. For the change of the relative position becomes the reference point of the unit of robot and tool head 3 placed in the hinge axis R. As well as the orientation of the tool 10 is held constant, two reference points are required for the control of the relative movement, both of which lie on the hinge axis R and define them according to location and orientation. In terms of control technology, the so-called Tool Center Point (TCP) is placed in the working position for the transfer from the rest position and also in the joint axis R for the reversal of this movement. When performing operations of the tool 4 the reference point TCP _{1 is} a point of contact of the two welding electrodes of the tool 4 , For the transfer of the tool 10 the control device replaces the reference point TCP ₁ by the reference point TCP ₂ located on the joint axis R. In particular, the reference point TCP ₂ during the transfer can form the origin of a Cartesian coordinate system with regard to the movement of the robot arm 1 is controlled. The hinge axis R preferably forms the X or Y axis of the coordinate system when Z denotes the vertical axis. The GE The steering axis R is expediently located at least in one of the X- and Y-axis comprehensive horizontal plane.

Die gelenkige Verbindung der Gelenkelemente 7 und 14, im Ausführungsbeispiel ein reines Drehgelenk, kann um die Gelenkachse R kein Drehmoment aufnehmen. Ist die Fixierung der Fixiermittel – in der Ruheposition der 1 der Fixiermittel 9 und 15 und in der Arbeitsposition der 2 der Fixiermittel 8 und 15 – gelöst, schwenkt das Werkzeug 10 daher relativ zu der Gelenkachse R in eine Gleichgewichtsposition, sollte es diese nicht bereits einnehmen. Da der Schwerpunkt des Werkzeugs 10 zu der Gelenkachse R einen Abstand aufweist, handelt es sich um eine stabile Gleichgewichtsposition. Die Schwenkbewegung kann gedämpft oder ungedämpft sein, eine etwaige Dämpfung verhindert jedenfalls nicht die Relativbewegung in oder zumindest in Richtung auf die durch die Schwerkraft vorgegebene Gleichgewichtsposition. Bei gelöster Fixierung ist das Werkzeug 10 somit relativ zu der Gelenkachse R, d. h. relativ zu der Trägerstruktur 5, in dem Freiheitsgrad der Rotation um die Gelenkachse R frei beweglich. Die relativen Endpositionen dieser Beweglichkeit – im Ausführungsbeispiel die Ruheposition und die Arbeitsposition – werden vorzugsweise durch Anschlagkontakt des Werkzeugs 10 gegen die Bewegung begrenzende Endanschläge der Trägerstruktur 5 vorgegeben. Zwischen den Endanschlägen ist das Werkzeug 10 hingegen ungedämpft oder gedämpft, aber grundsätzlich frei beweglich. Die Gleichgewichtsposition ist von dem jeweils zugeordneten Endanschlag geringfügig entfernt, sie liegt geringfügig vor dem betreffenden Endanschlag, im Falle der im Ausführungsbeispiel gewählten Schwenkbeweglichkeit um ein geringes Winkelmaß von vorzugsweise höchstens 1°. Bei der Überführung aus der einen in die jeweils andere Relativposition wird die Relativbewegung des Roboterarms 1 zum jeweiligen Ende der Bewegung hin verzögert, so dass das Werkzeug 10 in einen sanften Anschlagkontakt mit dem jeweiligen Endanschlag gelangt. In diesem Anschlagkontakt wird die Fixierung hergestellt. Wenn das Fixiermittel 15 sein Abtriebsglied 16 in den formschlüssigen Eingriff mit einem der Fixiermittel 8 und 9 bewegt, zieht es in einem Gleitkontakt mit dem betreffenden Fixiermittel 8 oder 9 das Werkzeug 10 vom jeweiligen Endanschlag weg in die dann fixierte Relativposition.The articulated connection of the joint elements 7 and 14 , In the embodiment, a pure rotary joint, can absorb no torque around the hinge axis R. Is the fixation of fixative - in the rest position of 1 the fixative 9 and 15 and in the working position of 2 the fixative 8th and 15 - solved, the tool pivots 10 Therefore, relative to the hinge axis R in an equilibrium position, it should not already take this. Because the focus of the tool 10 to the hinge axis R has a distance, it is a stable equilibrium position. The pivoting movement may be damped or undamped, a possible damping does not prevent the relative movement in or at least in the direction of the predetermined by gravity equilibrium position. When the fixation is released, the tool is 10 thus relative to the hinge axis R, ie relative to the support structure 5 , in the degree of freedom of rotation about the hinge axis R freely movable. The relative end positions of this mobility - in the embodiment, the rest position and the working position - are preferably by abutting contact of the tool 10 against the movement limiting end stops of the support structure 5 specified. Between the end stops is the tool 10 however, unattenuated or damped, but basically freely movable. The equilibrium position is slightly removed from the respective associated end stop, it is slightly ahead of the relevant end stop, in the case of the pivoting movement selected in the embodiment by a small angular extent of preferably at most 1 °. During the transfer from one to the other relative position, the relative movement of the robot arm 1 delayed towards each end of the movement, leaving the tool 10 comes in a gentle stop contact with the respective end stop. In this stop contact the fixation is made. If the fixative 15 his output member 16 in the positive engagement with one of the fixative 8th and 9 moves, it pulls in a sliding contact with the respective fixing 8th or 9 the tool 10 away from the respective end stop in the then fixed relative position.

Der Werkzeugkopf 3 kann insbesondere wie folgt verwendet werden:
Der Werkzeugkopf 3 wird in einer Arbeitsstation des Roboters für Schweiß- und Greif- und Handhabungsoperationen bereitgehalten. Der Roboter dockt im Einsatzfall den Werkzeugkopf 3 mittels der Kupplungseinrichtungen 2 und 6 automatisch an. Er nimmt mit einem einzigen Andockvorgang beide Werkzeuge 4 und 10 gemeinsam oder gegebenenfalls mit zwei Andockvorgängen sequentiell auf. Nach dem Andocken nimmt das Werkzeug 4 seine in den 1 und 2 dargestellte Arbeitsposition ein. Das Werkzeug 10 kann zunächst seine Arbeitsposition entsprechend 1 oder bereits seine Ruheposition entsprechend 2 einnehmen. Für die Ausführung einer Schweißoperation bewegt der Roboter den Roboterarm 1 mit dem daran befestigten Werkzeugkopf 3 zum Zielort, beispielsweise eine Rohkarosse in einer Montagelinie für Kraftfahrzeuge. Für die Schweißoperation steuert die Steuerungseinrichtung des Roboters die Bewegungen des Roboterarms 1 in Bezug auf ein Koordinatensystem mit dem Arbeitspunkt TCP₁ des Werkzeugs 4 als Koordinatenursprung. Während der Schweißoperation nimmt das Werkzeug 10 seine Ruheposition entsprechend der 2 ein.The tool head 3 can be used in particular as follows:
The tool head 3 is kept in a work station of the robot for welding and gripping and handling operations. The robot docks the tool head in case of operation 3 by means of the coupling devices 2 and 6 automatically. He takes both tools with a single docking process 4 and 10 together or optionally with two docking sequentially. After docking, the tool picks up 4 his in the 1 and 2 shown working position. The tool 10 First of all, you can adjust your working position accordingly 1 or already his resting position accordingly 2 taking. For performing a welding operation, the robot moves the robot arm 1 with the attached tool head 3 to the destination, for example a body shell in an assembly line for motor vehicles. For the welding operation, the controller of the robot controls the movements of the robot arm 1 with respect to a coordinate system with the working point TCP _{1 of} the tool 4 as coordinate origin. During the welding operation, the tool takes 10 his resting position according to the 2 one.

Für die Ausführung einer Greif- und Handhabungsoperation muss der Werkzeugkopf 3 in den in 3 dargestellten Zustand überführt werden, in dem das Werkzeug 10 die dort ebenfalls dargestellte Arbeitsposition einnimmt und das Werkzeug 4 abgedockt ist. Das Werkzeug 4 würde andernfalls beim Greifen und Handhaben stören oder derartige Operationen gänzlich verhindern. Um den Werkzeugkopf 3 in den Zustand der 3 zu überführen, kann zuerst das Werkzeug 10 in seine Arbeitsposition gebracht und anschließend das Werkzeug 4 abgedockt oder zuerst das Werkzeug 4 abgedockt und anschließend das Werkzeug 10 in seine Arbeitsposition überführt werden. Bevorzugt wird zuerst das Werkzeug 4 abgedockt. Der Roboter bewegt den Werkzeugkopf 3 entsprechend in eine Wechselstation zum Abdocken des Werkzeugs 4. Nach dem Abdocken des Werkzeugs 4 bewegt der Roboter den Werkzeugkopf 3 mit dem in der Ruheposition befindlichen Werkzeug 10 zu einer geeigneten Wechselstelle, um dort den Positionswechsel des Werkzeugs 10 zu vollziehen.For the execution of a gripping and handling operation, the tool head 3 in the in 3 shown state in which the tool 10 the working position also shown there occupies and the tool 4 is undocked. The tool 4 otherwise would interfere with gripping and handling or prevent such operations altogether. To the tool head 3 in the state of 3 to convict, first the tool 10 brought into its working position and then the tool 4 undocked or first the tool 4 undocked and then the tool 10 be transferred to his working position. The tool is preferred first 4 undocked. The robot moves the tool head 3 accordingly in a change station for undocking the tool 4 , After undocking the tool 4 the robot moves the tool head 3 with the tool in the rest position 10 to a suitable change point to there the position change of the tool 10 to accomplish.

Für den Positionswechsel, d. h. für die Überführung des Werkzeugs 10 in seine andere Relativposition, hier die Arbeitsposition, ersetzt die Steuerungseinrichtung den bisherigen Referenzpunkt TCP₁, nämlich den Arbeitspunkt des Werkzeugs 4, durch den neuen Referenz TCP₂ für den Positionswechsel. Die Gelenkachse R bildet nach dem Wechsel eine der Achsen des neuen Bezugs-Koordinatensystems der Steuerungseinrichtung, gegebenenfalls schneidet die Gelenkachse R auch nur den Ursprung des neuen Koordinatensystems, bildet jedoch selbst keine Koordinatenachse. Jedenfalls steuert die Steuerungseinrichtung die Bewegungen des Roboterarms 1 so, dass die Gelenkachse R während des Positionswechsels des Werkzeugs 10 relativ zum umgebenden Raum nach Ausrichtung und Ort fixiert ist, während der Roboterarm 1 sich um die steuerungstechnisch im Raum fixierte Gelenkachse R bewegt, bis der Positionswechsel vollzogen ist.For the position change, ie for the transfer of the tool 10 in its other relative position, here the working position, the control device replaces the previous reference point TCP ₁ , namely the operating point of the tool 4 , by the new reference TCP ₂ for the position change. The hinge axis R forms after the change of one of the axes of the new reference coordinate system of the control device, optionally the hinge axis R intersects only the origin of the new coordinate system, but itself does not form a coordinate axis. In any case, the control device controls the movements of the robot arm 1 so that the hinge axis R during the change of position of the tool 10 is fixed relative to the surrounding space according to orientation and location, while the robot arm 1 moves around the hinge axis R fixed in space by the control technology, until the position change is completed.

Für den Positionswechsel wird der Werkzeugkopf 3 nach dem Abdocken des Werkzeugs 4 wie gesagt in eine Wechselposition bewegt. Die Wechselposition ist so gewählt, dass das Werkzeug 10 sich in Bezug auf die Schwerkraft in einem stabilen Gleichgewicht befindet, so dass sich das Werkzeug relativ zu dem umgebenden Raum, insbesondere relativ zu der Trägerstruktur 5, nicht bewegt, wenn die Fixierung des Werkzeugs 10 gelöst wird, bei in Ruheposition befindlichem Werkzeug 10 ist dies der formschlüssige Eingriff des Fixiermittels 8 mit dem Fixiermittel 15 bzw. mit dessen Abtriebsglied 16. Sobald die Steuerungseinrichtung über den Roboterarm 1 den Werkzeugkopf 3 in der Wechselposition, nämlich der Gleichgewichtsposition des Werkzeugs 10, positioniert hat, steuert die Steuerungseinrichtung das Fixiermittel 15 so an, dass die Fixierung gelöst wird. Anschließend steuert sie die Stellglieder des Roboterarms 1 so, dass dieser sich relativ zu dem umgebenden Raum und dem Werkzeug 10 bewegt, bis das Werkzeug 10 in seine andere Relativposition, im angenommenen Beispielfall nun die Arbeitsposition der 1 und 3, überführt worden ist. Sobald das Werkzeug 10 die Arbeitsposition einnimmt, steuert die Steuerungseinrichtung das Fixiermittel 15 an, so dass dessen Abtriebsglied 16 in den formschlüssigen Eingriff mit dem Fixiermittel 9 bewegt wird und somit die Fixierung wiederhergestellt ist. Anschließend wird die Greif- und Handhabungsoperation mittels des Werkzeugs 10 ausgeführt.The movement is for the position change convincing head 3 after undocking the tool 4 as I said moved to a change position. The change position is chosen so that the tool 10 is in a stable equilibrium with respect to gravity, so that the tool is relative to the surrounding space, in particular relative to the support structure 5 , not moved when fixing the tool 10 is released, when in rest position tool 10 this is the positive engagement of the fixative 8th with the fixative 15 or with its output member 16 , Once the controller via the robot arm 1 the tool head 3 in the change position, namely the equilibrium position of the tool 10 , has positioned the control means controls the fixing means 15 so that the fixation is released. It then controls the actuators of the robotic arm 1 so that it is relative to the surrounding space and the tool 10 moves until the tool 10 in its other relative position, in the assumed example case now the working position of 1 and 3 , has been transferred. Once the tool 10 occupies the working position, the control device controls the fixing means 15 so that its output member 16 in the positive engagement with the fixative 9 is moved and thus the fixation is restored. Subsequently, the gripping and handling operation by means of the tool 10 executed.

Im Ausführungsbeispiel ist das Werkzeug 4 am Werkzeugkopf 3 ortsfest angeordnet. In einer Abwandlung kann das Werkzeug 4 über eine eigene gelenkige Verbindung, die der gelenkigen Verbindung 7, 14 entsprechen kann, frei beweglich am Werkzeugkopf angeordnet und mittels einer eigenen Fixiereinrichtung in unterschiedlichen Relativpositionen fixierbar sein. In noch einer Abwandlung können das Werkzeug 4 und das Werkzeug 10 auf einem gemeinsamen Träger angeordnet und dieser Träger über eine gelenkige Verbindung, die der gelenkigen Verbindung 7, 14 entsprechen kann, am Werkzeugkopf 3 gemeinsam frei beweglich und in unterschiedlichen Positionen mittels einer Fixiereinrichtung fixierbar angeordnet sein.In the embodiment, the tool 4 on the tool head 3 fixedly arranged. In a modification, the tool can 4 via its own articulated connection, the articulated connection 7 . 14 can correspond freely arranged on the tool head and be fixable by means of a separate fixing in different relative positions. In one more variation, the tool can 4 and the tool 10 arranged on a common carrier and this carrier via an articulated connection, that of the articulated connection 7 . 14 can correspond to the tool head 3 be freely movable together and arranged to be fixable in different positions by means of a fixing device.

Die 4 bis 7 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel eines Werkzeugskopfs 3 mit positionsvariabel am Werkzeugkopf 3 angeordnetem Werkzeug 20. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel dient der Werkzeugkopf 3 des zweiten Ausführungsbeispiels als Plattform nur für ein Werkzeug 20 einer einzigen Art. Beispielhaft ist das Werkzeug 20 als Schraubwerkzeug dargestellt. Es umfasst zwei Schraubmittel 22 zum Herstellen gleichzeitig zweier Schraubverbindungen. Die beiden Schraubmittel 22 sind an einem Gestell 21 des Werkzeugs 20 relativ zueinander nicht beweglich angeordnet, abgesehen selbstverständlich von der für die Schrauboperation erforderliche Schraubbewegung. Das Werkzeug 20 ist wie im ersten Ausführungsbeispiel das Werkzeug 10 relativ zu einer Trägerstruktur 5 des Werkzeugkopfs 3, an der die Kupplungseinrichtung 6 des Werkzeugkopfs 3 angeordnet ist, zwischen unterschiedlichen Relativpositionen hin und her beweglich und in den Relativpositionen mittels einer Fixiereinrichtung fixierbar. Die gelenkige Verbindung entspricht funktional dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass die gleichen Bezugszeichen wie dort verwendet werden. Ein konstruktiver Unterschied besteht darin, dass hier das Gelenkelement 14 des Werkzeugs 20 den Zapfen bzw. zwei miteinander fluchtende Zapfen bildet und somit das Achselement des Drehgelenks 7, 14 ist. Die Fixiereinrichtung unterscheidet sich von der Fixiereinrichtung des ersten Ausführungsbeispiels zwar in geometrischer Hinsicht, ist funktional jedoch mit dieser vergleichbar, so dass auch hier die gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden. Die Fixiermittel 8 und 9, die im ersten Ausführungsbeispiel als Bohrungen gebildet waren, sind im zweiten Ausführungsbeispiel nach einer Seite hin offene Aussparungen, in die das Abtriebsglied 16 des Stellmittels 15 des zweiten Ausführungsbeispiels zum Fixieren der jeweiligen Relativposition einfährt und zum Lösen ausfährt, damit die Relativposition gewechselt werden kann. Die Fixiermittel 8 und 9 – und entsprechend das im fixierten Zustand formschlüssig eingreifende Abtriebsglied 16 – verjüngen sich vom äußeren Umfang her in Richtung zum Grund, so dass beim Einfahren des Abtriebsglieds 16 eine Zentrierung stattfindet. Das Fixiermittel 15 greift mit seinem Abtriebsglied 16 im fixierten Zustand spielfrei in das jeweilige Fixiermittel 8 oder 9 ein. Das Fixiermittel 15 ist wie im ersten Ausführungsbeispiel ein Stellglied der Steuerungseinrichtung.The 4 to 7 show a second embodiment of a tool head 3 with variable position on the tool head 3 arranged tool 20 , In contrast to the first embodiment, the tool head is used 3 of the second embodiment as a platform only for a tool 20 a single kind. Exemplary is the tool 20 shown as a screwing tool. It includes two screwdrivers 22 for producing two screw connections simultaneously. The two screwdrivers 22 are on a rack 21 of the tool 20 not arranged to move relative to each other, apart of course from the necessary for the screwing screwing. The tool 20 is the tool as in the first embodiment 10 relative to a support structure 5 of the tool head 3 at which the coupling device 6 of the tool head 3 is arranged, between different relative positions back and forth movable and fixable in the relative positions by means of a fixing device. The articulated connection corresponds functionally to the first embodiment, so that the same reference numerals as used there. A constructive difference is that here the joint element 14 of the tool 20 forms the pin or two aligned pins and thus the axle of the rotary joint 7 . 14 is. The fixing device differs from the fixing device of the first embodiment, although in geometric terms, but is functionally comparable with this, so that here again the same reference numerals as in the first embodiment are used. The fixative 8th and 9 , which were formed as bores in the first embodiment, are in the second embodiment to one side open recesses into which the output member 16 of the actuating agent 15 of the second embodiment for fixing the respective relative position enters and extends to release, so that the relative position can be changed. The fixative 8th and 9 - And accordingly in the fixed state positively engaging output member 16 - taper from the outer periphery towards the bottom, so that when retracting the output member 16 a centering takes place. The fixative 15 engages with his output member 16 in the fixed state without play in the respective fixative 8th or 9 one. The fixative 15 is an actuator of the control device as in the first embodiment.

Die 4 und 5 zeigen das Werkzeug 20 in einer ersten und die 6 und 7 in der zweiten Relativposition, wobei die 4 und 6 jeweils eine Vorderansicht auf die Schraubmittel 22 und die 5 und 7 jeweils eine Rückansicht auf die Fixiereinrichtung 8, 9, 15, 16 sind.The 4 and 5 show the tool 20 in a first and the 6 and 7 in the second relative position, wherein the 4 and 6 each a front view of the screw 22 and the 5 and 7 in each case a rear view of the fixing device 8th . 9 . 15 . 16 are.

Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel sind beide Relativpositionen des Werkzeugs 20 Arbeitspositionen. Aufgrund der Möglichkeit, die Relativposition zu ändern, kann der Roboter mit dem Werkzeug 20 mit im Wesentlichen gleicher Stellung seines Roboterarms Operationen, im gewählten Beispiel Schrauboperationen, ausführen, deren Wirkrichtung um 90° zueinander versetzt ist. Der Winkelversatz der Wirkrichtungen wird durch die Relativpositionen bestimmt.In contrast to the first embodiment, both are relative positions of the tool 20 Working positions. Due to the possibility to change the relative position, the robot can use the tool 20 with essentially the same position of its robot arm operations, in the selected example screwing operations, perform whose effective direction is offset by 90 ° to each other. The angular offset of the effective directions is determined by the relative positions.

Falls die gelenkige Verbindung 7, 14 eine Rotationsbewegung um die Gelenkachse R um einen Winkel α erlaubt, ergibt dies einen entsprechenden Winkelversatz α in den Relativpositionen von α = 90° wie im Beispiel oder abweichend hiervon beispielsweise von α = 120°. Mit der beispielhaft gewählten gelenkigen Verbindung 7, 14 kann allein durch die Auswahl der durch die Fixiereinrichtung vorgegebenen Relativpositionen ein großer Winkelbereich für den Winkelversatz α abgedeckt werden. Denkbar ist, wie im ersten Ausführungsbeispiel auch, dass mittels der Fixiereinrichtung 8, 9, 15, 16 zusätzlich zu den im Beispiel nur zwei fixierbaren Relativpositionen weitere fixierbare Relativpositionen vorgegeben werden, beispielsweise drei, vier oder noch mehr unterschiedliche Relativpositionen. Es wären nur entsprechend mehr Fixiermittel auf dem durch die gelenkige Verbindung vorgegebenen Verstellweg vorzusehen, beispielsweise auf der Seite der jeweiligen Trägerstruktur 5 ein weiteres oder mehrere weitere Fixiermittel entsprechend den Fixiermitteln 8 und 9.If the articulated connection 7 . 14 allows a rotational movement about the hinge axis R by an angle α, this results in a corresponding angular offset α in the relative positions of α = 90 ° as in the example or different from this example wise of α = 120 °. With the exemplified selected articulated connection 7 . 14 can be covered alone by the selection of the predetermined by the fixing relative positions a large angular range for the angular displacement α. It is conceivable, as in the first embodiment, that by means of the fixing device 8th . 9 . 15 . 16 in addition to the example only two fixable relative positions further fixable relative positions are given, for example, three, four or even more different relative positions. Only correspondingly more fixing means would be provided on the adjustment path predetermined by the articulated connection, for example on the side of the respective support structure 5 another or more further fixing means corresponding to the fixing agents 8th and 9 ,

11: Roboterarmrobot arm
22: Kupplungseinrichtungcoupling device
33: Werkzeugkopftool head
44: WerkzeugTool
55: Trägerstruktursupport structure
66: Kupplungseinrichtungcoupling device
77: Gelenkelementjoint element
88th: Fixiermittelfixer
99: Fixiermittelfixer
1010: WerkzeugTool
1111: Gestellframe
1212: Greifergrab
1313: Zentrierelementcentering
1414: Gelenkelementjoint element
1515: Fixiermittelfixer
1616: Abtriebsglied des Fixiermittelsdriven member of the fixing agent
1717: Antriebsmitteldrive means
1818
1919
2020: WerkzeugTool
2121: Gestellframe
2222: Schraubmittelscrew
αα: Winkelversatzangular displacement
RR: Gelenkachsejoint axis
TCP₁ TCP ₁: Referenzpunkt Werkzeugreference point Tool
TCP₂ TCP ₂: Referenzpunkt Gelenkachsereference point joint axis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- EP 0961673 B1 [0002]
WO 2005/072917 A1 [0002]
- US 7156795 B2 [0002]
US 2007/0228670 A1 [0002]

Claims

Robot comprising a) a robot arm ( 1 ), b) one on the robot arm ( 1 ) arranged tool ( 10 ; 20 ), c) an articulated connection ( 7 . 14 ), which is the tool ( 10 ; 20 ) between different relative positions movable with the robot arm ( 1 ) and a hinge axis (R), with respect to which the tool ( 10 ; 20 ) and the robot arm ( 1 ) have relative to each other at least one degree of freedom of movement, d) and a fixing device ( 8th . 9 . 15 . 16 ) for releasably fixing the tool ( 10 ; 20 ) in either one of the relative positions, e) wherein the tool ( 10 ; 20 ) with dissolved fixation via the articulated connection ( 7 . 14 ) in the at least one degree of freedom of movement freely movable with the robot arm ( 1 ) connected is.

Robot according to the preceding claim, comprising a control device for controlling a movement which is rotational or translatory when the fixation is released with respect to the articulation axis (R) and which the robot arm (FIG. 1 ) relative to the surrounding space and the tool ( 10 ; 20 ) executes the tool ( 10 ; 20 ) relative to the robotic arm ( 1 ) from one of the relative positions to another.

Robot according to one of the preceding claims, comprising a control device for controlling the movement of the robot arm ( 1 ), which is adapted to the robot arm ( 1 ) with fixation relative to the tool ( 10 ; 20 ) while the tool ( 10 ; 20 ) maintains its orientation in a space surrounding the robot.

Robot according to one of the preceding claims, comprising a control device for controlling the movement of the robot arm ( 1 ), which is adapted to the robot arm ( 1 ) with fixation relative to the tool ( 10 ; 20 ) while the tool ( 10 ; 20 ) maintains its location in a room surrounding the robot.

Robot according to one of the preceding claims, comprising a control device for controlling the movement of the robot arm ( 1 ), which is adapted to a movement of the robot arm ( 1 ) in a space surrounding the robot for changing the relative position that the tool ( 10 ; 20 ) and the robot arm ( 1 ) relative to each other, with respect to at least one in the hinge axis (R) located reference point (TCP ₂ ) of the robot to control.

Robot according to the preceding claim, characterized in that the control device is adapted to control the movement of the robot arm ( 1 ) with respect to different reference points (TCP ₁ , TCP ₂ ), one of the reference points being an operating point (TCP ₁ ) of the tool or of a robot arm ( ₁ ). 1 ) arranged further tool ( 4 ) and another of the reference points is the at least one reference point (TCP ₂ ) located in the hinge axis (R), and in that the control device controls the movement of the robot arm (FIG. 1 ) for performing a tool operation with respect to the operating point (TCP ₁ ) of the tool or other tool ( 4 ) and for changing the relative position with respect to the at least one reference point (TCP ₂ ) located in the hinge axis (R).

Robot according to one of the preceding claims, comprising a control device for controlling the movement of the robot arm ( 1 ), which is adapted to a) the tool fixed in one of the relative positions ( 10 ; 20 ) by means of the robot arm ( 1 ) to move into an equilibrium position in which gravity is the tool ( 10 ; 20 ) holds when the fixing is released, b) the fixation of the tool ( 10 ; 20 ) in the equilibrium position, c) the tool ( 10 ; 20 ) by a movement that the robot arm ( 1 ) in the articulated connection ( 7 . 14 ) relative to the tool ( 10 ; 20 ) and the surrounding space, to transfer to another of the relative positions, d) the tool ( 10 ; 20 ) by means of the fixing device ( 8th . 9 . 15 . 16 ) in the other of the relative positions, e) and the movement of the robot arm ( 1 ) so that the tool ( 10 ; 20 ) maintains the equilibrium position during the transfer.

Robot according to one of claims 2 to 7, characterized in that a fixing agent ( 15 ) of the fixing device ( 8th . 9 . 15 . 16 ), by means of which the fixation of the tool ( 10 ; 20 ) is detachable or producible, is an actuator of the control device.

Robot according to one of the preceding claims, characterized in that the robot arm ( 1 ) and the tool ( 10 ; 20 ) by means of the articulated connection ( 7 . 14 ) are connected together so that the tool ( 10 ; 20 ) in the case of dissolved fixation of the force of gravity even with movements of the robot arm ( 1 ) is held in a space surrounding the robot in a position determined with respect to the orientation or the location.

Robot according to one of the preceding claims, characterized in that the robot arm ( 1 ) and the tool ( 10 ; 20 ) by means of the gel kigen connection ( 7 . 14 ) are connected to each other in a rotationally movable manner.

Robot according to one of the preceding claims, characterized in that the articulated connection ( 7 . 14 ) is or includes a hinge forming the hinge axis (R).

Robot according to one of the preceding claims, characterized in that the tool ( 10 ; 20 ) relative to the robotic arm ( 1 ) is pivotable about the hinge axis (R).

Robot according to the preceding claim, comprising a control device which is adapted to control a movement of the robot arm ( 1 ) so that the center of gravity of the tool ( 10 ; 20 ) when the fixation is released during the movement of the robot arm ( 1 ) is always under the hinge axis (R) due to gravity.

Robot according to one of the preceding claims, characterized in that the fixing device ( 8th . 9 . 15 . 16 ) a fixing agent ( 15 . 16 ) between a fixing position in which it is the tool ( 10 ; 20 ) relative to the robotic arm ( 1 ) is fixed with respect to one of the relative positions, and a release position is reciprocally supported on the tool or robot arm, wherein the tool ( 10 ; 20 ) in which at least one degree of freedom of movement relative to the robot arm ( 1 ) is freely movable when the fixative ( 15 . 16 ) occupies the release position.

Robot according to the preceding claim, characterized in that the fixing means ( 15 . 16 ) an actuator ( 15 ) and an output member ( 16 ) and the output member ( 16 ) by means of the actuator ( 15 ) is movable against the force of a spring member in the release position.

Robot according to one of the preceding claims, characterized in that the tool ( 10 ; 20 ) via the articulated connection ( 7 . 14 ) with a coupling device ( 6 ) and the coupling device ( 6 ) detachable with the robot arm ( 1 ) connected is.

Robot according to one of the preceding claims, characterized in that the tool ( 10 ) and another tool ( 4 ) together on a support structure ( 5 ) are arranged, which a coupling device ( 6 ) by means of which they are connected to the robot arm ( 1 ) and that the further tool ( 4 ) as a whole is not movable or can be moved by its own articulated connection with the support structure ( 5 ) or the carrier structure via the articulated connection between the relative positions movable with the robot arm ( 1 ) connected is.

Method for changing the tool configuration of a robot according to one of the preceding claims, in which a) the robot arm ( 1 ) the tool fixed in a relative position ( 10 ; 20 ) is moved to an equilibrium position in which gravity forces the tool ( 10 ; 20 ) holds when the fixing is released, b) the fixation of the tool ( 10 ; 20 ) in the equilibrium position, c) the tool ( 10 ; 20 ) by a movement that the robot arm ( 1 ) in the articulated connection ( 7 . 14 ) relative to the tool ( 10 ; 20 ) and the surrounding space, transferred to another of the relative positions d) and the tool ( 10 ; 20 ) by means of the fixing device ( 8th . 9 . 15 . 16 ) is fixed again in the other of the relative positions, e) the robot arm ( 1 ) is moved so that the tool ( 10 ; 20 ) maintains the equilibrium position during the transfer.

Tool head for a robot, preferably for a robot according to one of the preceding claims, the tool head ( 3 ) comprising: a) a coupling device ( 6 ) for attachment to a robot arm ( 1 ) of the robot, b) at least one tool ( 10 ; 20 ), c) an articulated connection ( 7 . 14 ), which is the tool ( 10 ; 20 ) between different relative positions movable with the coupling device ( 6 ) and a hinge axis (R), with respect to which the tool ( 10 ; 20 ) and the coupling device ( 6 ) have relative to each other at least one degree of freedom of movement, d) and a fixing device ( 8th . 9 . 15 . 16 ) for releasably fixing the tool ( 10 ; 20 ) in either one of the relative positions, e) wherein the tool ( 10 ; 20 ) with dissolved fixation via the articulated connection ( 7 . 14 ) in the at least one degree of freedom of movement freely movable with the coupling device ( 6 ) connected is.