DE102013208139A1

DE102013208139A1 - Energiesteuerung eines Roboter-Werkzeugwechslers

Info

Publication number: DE102013208139A1
Application number: DE201310208139
Authority: DE
Inventors: Alexander Strotzer
Original assignee: ATI Industrial Automation Inc
Current assignee: ATI Industrial Automation Inc
Priority date: 2012-05-04
Filing date: 2013-05-03
Publication date: 2013-11-07
Also published as: KR101486644B1; KR20130124222A

Abstract

Ein Roboter-Werkzeugwechsler (10) bringt entfernbar ein Roboter-Werkzeug an einem Roboter-Arm an. Der Wechsler umfasst ein Werkzeug-Modul (14), welches mit dem Roboter-Werkzeug verbunden ist, und ein Master-Modul (12), welches mit dem Roboter-Arm verbunden ist. Um das Roboter-Werkzeug anzubringen und zu lösen, koppelt und entkoppelt der Wechsler (10) das Werkzeug-Modul (14) und das Master-Modul (12). Ein Master-Modul (ESM) (26) für elektrische Signale, ist an dem Master-Modul (12) befestigt, und ein Werkzeug-ESM (20) ist an dem Werkzeug-Modul (14) befestigt. Gemäß Entwurfsanforderungen wendet der Wechsler (10) dieselbe Energieversorgung (50) sowohl für das Master-ESM (26) als auch für das Werkzeug-ESM (20) an. Der Wechsler (10) unterbindet jedoch selektiv die Anwendung der Energieversorgung (50) für das Werkzeug-ESM (20), während die Anwendung der Energieversorgung (50) für das Master-ESM (26) während des Koppelns oder Entkoppelns des Master-Moduls (12) und des Werkzeug-Moduls (14) beibehalten wird. Dabei ermöglicht der Wechsler (10) das Koppeln und Entkoppeln während auch die Ausbildung von transienten elektrischen Lichtbögen verhindert wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet der Robotik und insbesondere die Energiesteuerung (Steuerung der Energiezuführung) eines Roboter-Werkzeugwechslers.
Hintergrund
Roboter werden weithin bei industriellen Montagebändern und bei anderen Herstellungsanwendungen eingesetzt, um sich wiederholende Aufgaben sehr genau auszuführen, ohne dass eine Handhabung, Einflussnahme oder Überwachung durch den Menschen erforderlich ist. Roboter werden beispielsweise üblicherweise in der Automobilindustrie eingesetzt, um eine Anzahl von Aufgaben, wie beispielsweise eine Bearbeitung, ein Schneiden, ein Schweißen von Material und so weiter auszuführen.
Damit sich die erheblichen Kosten eines Industrieroboters über eine Vielzahl von Aufgaben amortisiert, ist der Roboter-Arm typischerweise von einer Reihe von unterschiedlichen Roboter-Werkzeugen getrennt, welche entfernbar an das Ende des Roboter-Arms angebracht werden. Verschiedene Werkzeuge werden auf diese Weise mittels eines Werkzeugwechslers entfernbar angebracht. Der Werkzeugwechsler besteht aus einem Körper, um mechanisch den Roboter-Arm an einem Werkzeug anzubringen, und einem oder mehreren Betriebsmittelmodulen, welche mit diesem Körper verbunden sind, um verschiedene Betriebsmittel, wie beispielsweise eine elektrische Energieversorgung, zwischen dem Roboter-Arm und dem Werkzeug zu realisieren. Insbesondere ist eine Hälfte des Körpers des Werkzeugwechslers, das so genannte Master-Modul, permanent an dem Roboter-Arm befestigt. Die andere Hälfte, das so genannte Werkzeug-Modul, ist an dem jeweiligen Werkzeug befestigt, welches der Roboter verwenden soll. Wenn der Roboter-Arm das Master-Modul neben dem Werkzeug-Modul, welches mit einem erwünschten Werkzeug verbunden ist, positioniert, betätigt das Master-Modul ein Koppelelement, um das Master-Modul und das Werkzeug-Modul mechanisch miteinander zu verbinden.
Wenn das Master-Modul und das Werkzeug-Modul derart aneinander angebracht sind, können Betriebsmittel-Module dafür sorgen, dass Betriebsmittel zwischen dem Roboter und einem Werkzeug ausgetauscht werden. Beispielsweise kann ein Master-Modul für elektrische Signale an dem Master-Modul befestigt werden und ein Werkzeug-Modul für elektrische Signale kann an dem Werkzeug-Modul befestigt werden. Das Master-Modul für elektrische Signale weist elektrische Kontakte auf, welche mit denjenigen des Werkzeug-Moduls für elektrische Signale zusammenpassen, wenn das Master-Modul und das Werkzeug-Modul zusammengekoppelt werden. Mit diesen zueinander passenden elektrischen Kontakten kann ein elektrischer Strom von einer oder von mehreren Energieversorgungen über das Master-Modul für elektrische Signale und das Werkzeug-Modul für elektrische Signale übertragen werden und so für das Werkzeug verfügbar sein.
Entwurfsbeschränkungen vieler Werkzeugwechsler-Anwendungen schreiben vor, dass ein elektrischer Strom, welcher zu dem Werkzeug-Modul für elektrische Signale übertragen wird, zusammen mit dem Master-Modul für elektrische Signale verwendet werden muss (d. h. das Master-Modul für elektrische Signale und das Werkzeug-Modul für elektrische Signale müssen dieselbe oder dieselben Energieversorgungen verwenden). Da das Master-Modul für elektrische Signale dem Master-Modul elektrische Steuersignale bereitstellen muss, um das Koppelelement zu betätigen, muss die Energieversorgung oder müssen die Energieversorgungen während des Koppelns und Entkoppelns des Master- und Werkzeug-Moduls eingeschaltet bleiben. Daher bilden sich transiente elektrische Lichtbögen über den elektrischen Kontakten des Master-Moduls für elektrische Signale und des Werkzeug-Moduls für elektrische Signale während des Koppel-/Entkoppel-Vorgangs aus. Insbesondere wenn ein hoher Einschaltstrom existiert, beschleunigen diese Lichtbögen den Verschleiß der Kontakte und vermindern dabei die elektrische Haltbarkeit der Kontakte stärker als ihre mechanische Haltbarkeit.
Verschiedene Verfahren, um eine Beschädigung der elektrischen Kontakte aufgrund von Lichtbögen abzumildern, sind bekannt. Eine Verbesserung der Materialzusammensetzung der elektrischen Kontakte erlaubt beispielsweise, dass die Kontakte den Belastungen eines Lichtbogens besser widerstehen. Diese Verfahren verlängern jedoch die elektrische Haltbarkeit der Kontakte kaum (zum Beispiel nur bis zu einem Punkt, welcher weiterhin kurz gegenüber ihrer mechanischen Haltbarkeit ist), da die Lichtbögen weiterhin auftreten.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung stellt einen Roboter-Werkzeugwechsler nach Anspruch 1 und 14 und ein Verfahren nach Anspruch 11 und 17 bereit. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Verfahren und Vorrichtungen, welche hier offenbart werden, steuern vorteilhafterweise die Energie bzw. Energiezufuhr eines Roboter-Werkzeugwechslers, um Lichtbögen über den elektrischen Kontakten eines Master-Moduls für elektrische Signale und eines Werkzeug-Moduls für elektrische Signale zu vermeiden. Anstelle die elektrische Haltbarkeit der elektrischen Kontakte nur geringfügig zu verlängern, ermöglicht die vorliegende Erfindung, dass die Kontakte ihre mechanische Haltbarkeit erreichen. Die vorliegende Erfindung ist auch an Entwurfsanforderungen von vielen Werkzeugwechsler-Anwendungen angepasst, indem sowohl das Master-Modul für elektrische Signale als auch das Werkzeug-Modul für elektrische Signale mit derselben Energieversorgung oder denselben Energieversorgungen mit Energie versorgt wird.
Insbesondere versorgt bzw. versorgen die Energieversorgung(en) das Master-Modul für elektrische Signale während eines Koppel- und Entkoppel-Vorgangs mit Energie, um dem Master-Modul zu ermöglichen, ein Koppelelement zu betätigen. Eine Energieschalterschaltung unterbindet jedoch eine Anwendung der Energieversorgung(en) für das Werkzeug-Modul für elektrische Signale während des Koppel- und Entkoppel-Vorgangs, um einen Lichtbogen über den elektrischen Kontakten des Werkzeugwechslers zu verhindern.
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform umfasst zum Beispiel eine Energieversorgung des Master-Moduls für elektrische Signale über eine erste Schaltung, welche mit einer oder mehreren Energieversorgungen verbunden ist, und eine Energieversorgung des Werkzeug-Moduls für elektrische Signale über eine zweite Schaltung, welche mit derselben oder denselben Energieversorgungen verbunden ist, welche elektrisch parallel zu der ersten Schaltung angeordnet ist. Der Werkzeugwechsler erfasst ein Energiesteuersignal des Werkzeug-Moduls für elektrische Signale, welches dem Entkoppeln des Master-Moduls und des Werkzeug-Moduls zugeordnet ist, und unterbricht abhängig davon die zweite Schaltung, während die erste Schaltung eingeschaltet gehalten wird. Da der Werkzeugwechsler die erste Schaltung eingeschaltet hält, kann der Werkzeugwechsler das Master-Modul und das Werkzeug-Modul entkoppeln (z. B. indem das Master-Modul ein Koppelelement betätigt). Während dieses Entkoppelvorgangs tritt jedoch kein Lichtbogen über den elektrischen Kontakten auf, da der Werkzeugwechsler die zweite Schaltung unterbrochen hat und die Zuführung einer Energie zu dem Werkzeug-Modul für elektrische Signale verhindert hat. Daher ermöglicht der Werkzeugwechsler, dass die elektrischen Kontakte ihre mechanische Lebenszeit bzw. Haltbarkeit erreichen.
Die vorliegende Erfindung ist natürlich nicht auf die vorab beschriebenen Merkmale und Vorteile beschränkt. Stattdessen erkennt der Fachmann beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung und beim Betrachten der beigefügten Zeichnungen weitere Merkmale und Vorteile.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 stellt einen erfindungsgemäßen Roboter-Werkzeugwechsler dar.
2 ist ein Blockdiagramm, welches eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Roboter-Werkzeugwechslers mit Energiesteuerung darstellt.
3A und 3B sind logische Flusspläne, welche ein oder mehrere Verfahren zur Steuerung der Energie eines Roboter-Werkzeugwechslers darstellen.
4 ist ein Blockdiagramm, welches eine Ausführungsform eines Roboter-Werkzeugwechslers mit Energiesteuerung, beispielsweise mit Energiesteuersignalen, und Schaltungen für den Schutz eines Energieschalters darstellt.
5 ist ein Blockdiagramm, welches eine Ausführungsform des Roboter-Werkzeugwechslers der 4 darstellt.
6 ist ein Blockdiagramm, welches eine Ausführungsform eines Roboter-Werkzeugwechslers mit alternativen Energiesteuersignalen darstellt.
7 ist ein Blockdiagramm, welches eine Ausführungsform eines Roboter-Werkzeugwechslers mit noch anderen alternativen Energiesteuersignalen darstellt.
8 ist ein Blockdiagramm, welches eine Ausführungsform eines Roboter-Werkzeugwechslers mit noch anderen Energiesteuersignalen darstellt.
9 ist ein Blockdiagramm, welches eine Ausführungsform eines Roboter-Werkzeugwechslers darstellt, welcher ausgestaltet ist, entfernbar ein Roboter-Werkzeug an einem Roboter-Arm anzubringen, und welcher auch ausgestaltet ist, um das Roboter-Werkzeug entfernbar an einem mit Energie versorgten Werkzeuggestell anzudocken.
10 ist ein Blockdiagramm, welches eine Ausführungsform eines Roboter-Werkzeugwechslers darstellt, welcher ausgestaltet ist, um ein Roboter-Werkzeug entfernbar an einem mit Energie versorgten Werkzeuggestell anzudocken.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 stellt einen Roboter-Werkzeugwechsler 10 gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform dar. Der Roboter-Werkzeugwechsler 10 umfasst ein Master-Modul 12, welches ausgestaltet ist, um mit einem Roboter-Arm (nicht dargestellt) und einem Werkzeug-Modul 14, welches ausgestaltet ist, um mit einem Roboter-Werkzeug (nicht dargestellt) verbunden zu werden, verbunden zu werden. Der Roboter-Werkzeugwechsler 10 erlaubt Bedienpersonen, selektiv verschiedene Werkzeuge an einem Roboter-Arm anzubringen, indem selektiv das Master-Modul 12 und das Werkzeug-Modul 14 gekoppelt und entkoppelt werden.
Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform werden Ausrichtungsstifte 16 auf dem Master-Modul 12 in Ausrichtungslöcher 18, welche in dem Werkzeug-Modul 14 ausgebildet sind, eingeführt, um eine geeignete Ausrichtung zwischen dem Master-Modul 12 und dem Werkzeug-Modul 14 während des Koppel- und Entkoppel-Vorgangs zu unterstützen. Der Vorgang des Koppelns des Master-Moduls 12 und des Werkzeug-Moduls 14 umfasst ein Einführen eines Ansatzes 48, welcher von der Oberfläche des Master-Moduls 12 hervorragt, in eine mittige Kammer 46, welche in dem Werkzeug-Modul 14 ausgebildet ist. Der Vorgang des Entkoppelns der Module 12, 14 umfasst ein Entfernen des Ansatzes 48 von der mittigen Kammer 46. Bei einer Ausführungsform werden diese Vorgänge automatisch ausgeführt, wenn das Master-Modul ein elektrisches Steuersignal empfängt, welches es anleitet, die Module 12, 14 zu koppeln oder zu entkoppeln. Der Fachmann erkennt jedoch, dass die dargestellten Koppel- und Entkoppel-Mechanismen nur zu darstellenden Zwecken gezeigt werden. Die vorliegende Erfindung einer Energiesteuerung ist jedoch nicht auf solche Mechanismen beschränkt.
Unabhängig von den speziellen Koppel- oder Entkoppel-Mechanismen sorgt der Werkzeugwechsler 10 dafür, dass elektrische Energie zwischen einer oder mehreren Energieversorgungen und einem Roboter-Werkzeug fließt. Zum Beispiel stellt 1 ein Werkzeug-Modul 20 für elektrische Signale dar, welches an dem Werkzeug-Modul 14 befestigt ist. Das Werkzeug-Modul 20 für elektrische Signale umfasst werkzeugseitig elektrische Kontakte 22, welche intern mit einem oder mit mehreren Verbindungsmitteln 24 verbunden sind. Ein Master-Modul 26 für elektrische Signale ist an dem Master-Modul 12 befestigt. Das Master-Modul 26 für elektrische Signale weist roboterseitig elektrische Kontakte 28 auf, welche ausgestaltet und angeordnet sind, um mit den werkzeugseitigen elektrischen Kontakten 22 zusammenzupassen, wenn das Master-Modul 12 und Werkzeug-Modul 14 miteinander gekoppelt sind. Die roboterseitigen elektrischen Kontakte 28 sind intern mit einem oder mit mehreren Verbindungsmitteln 30 verbunden. Elektrische Energie kann beispielsweise von einer oder von mehreren Energieversorgungen (nicht dargestellt) über Verbindungsmittel 30 und die roboterseitigen elektrischen Kontakte 28 zu den werkzeugseitigen elektrischen Kontakten 22 und Verbindungsmitteln 24 fließen, wenn das Master- und das Werkzeug-Modul 12, 14 miteinander gekoppelt sind, und daher von den Verbindungsmitteln 24 zu einem angebrachten Werkzeug (nicht dargestellt).
Es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung diesen Fluss eines elektrischen Stroms bzw. einer elektrischen Energie steuert, um einen Lichtbogen über den elektrischen Kontakten 28, 22 zu verhindern, wenn das Master-Modul 12 und das Werkzeug-Modul 14 gekoppelt und entkoppelt werden (d. h. wenn die elektrischen Kontakte 28, 22 des Master-Moduls 26 für elektrische Signale und des Werkzeug-Moduls 20 für elektrische Signale verbunden und getrennt werden). 2 stellt zum Beispiel diese elektrischen Kontakte 28, 22 und eine Energieschalterschaltung 58 zur Steuerung der Anwendung einer oder mehrerer Energieversorgungen 50 für eine elektrische Last auf einem Werkzeug 52 über die Module 26, 20 dar. Die eine oder die mehreren Energieversorgungen 50 können zum Beispiel zwei Energieversorgungen mit 24 V Gleichstrom umfassen. In Übereinstimmung mit den Entwurfsanforderungen von vielen Anwendungen von Werkzeugwechslern werden die Energieversorgung oder die mehreren Energieversorgungen 50 sowohl von dem Master-Modul 26 für elektrische Signale als auch von dem Werkzeug-Modul 20 für elektrische Signale gemeinsam benutzt. Die eine oder die mehreren Energieversorgungen 50 leiten während des Koppel- und Entkoppel-Vorgangs Energie zu dem Master-Modul 26 für elektrische Signale. Eine solche Energieversorgung ermöglicht dem Master-Modul 26 für elektrische Signale, ein elektrisches Steuersignal an das Master-Modul 12 zu senden, um dieses anzuleiten, einen Wechsler (z. B. den Ansatz 48 in 1) zu betätigen. Die Energieschalterschaltung 58 unterdrückt jedoch eine Anwendung der einen oder der mehreren Energieversorgungen 50 für das Werkzeug-Modul 20 für elektrische Signale während des Koppel- und Entkoppel-Vorgangs, um einen Lichtbogen über den elektrischen Kontakten 28, 22 zu verhindern.
Insbesondere versorgen die eine oder die mehreren Energieversorgungen 50 das Master-Modul 26 für elektrische Signale über eine erste Schaltung 54, welche damit verbunden ist, mit Energie. Die eine oder die mehreren Energieversorgungen 50 versorgen auch das Werkzeug-Modul 20 für elektrische Signale über eine zweite Schaltung 56, welche damit verbunden ist und elektrisch parallel zu der ersten Schaltung 54 liegt, mit Energie. (Die zweite Schaltung 56 liegt elektrisch parallel zu der ersten Schaltung 54, so dass eine Unterbrechung von einer der Schaltungen 56, 54 nicht die Bereitstellung von Energie über die andere verhindert). Die Energieschalterschaltung 58 ist in Reihe mit der zweiten Schaltung 56 in dem Pfad des einen oder der mehreren Pole der Schaltung 56 angeordnet (z. B. stellt die 2 die Energieschalterschaltung 58 dar, welche in dem Pfad des positiven Pols angeordnet ist, aber sie könnte auch in dem Pfad des negativen Pols angeordnet sein).
Unabhängig von seiner speziellen Lage hält die Energieschalterschaltung 58 die erste Schaltung 54 während des Koppel- und Entkoppel-Vorgangs verbunden zwischen der einen oder den mehreren Energieversorgungen 50 und dem Master-Modul 26 für elektrische Signale, aber unterbricht die zweite Schaltung 56, welche zwischen der einen oder den mehreren Energieversorgungen 50 und dem Werkzeug-Modul 20 für elektrische Signale während eines solchen Vorgangs verbunden ist. Dadurch verhindert die Energieschalterschaltung 58 einen Lichtbogen über den elektrischen Kontakten 28, 22, wenn das Master- und Werkzeug-Modul 12, 14 bei dem Vorgang gekoppelt und entkoppelt werden. Dementsprechend ermöglicht die Energieschalterschaltung 58, dass die Kontakte 28, 22 ihre mechanische Lebenszeit erreichen. Die Energieschalterschaltung 58 ermöglicht auch eine Anwendung der einen oder der mehreren Energieversorgungen 50 für das Werkzeug-Modul 20 für elektrische Signale, wenn das Master- und Werkzeug-Modul 12, 14 gekoppelt worden sind. Das heißt, wenn die Module 12, 14 gekoppelt worden sind und sich nicht länger in einem Übergangszustand befinden, schließt die Energieschalterschaltung 58 die zweite Schaltung 56 oder schließt diese erneut. Dies ermöglicht den elektrischen Betrieb des Werkzeugs, welches an dem Werkzeug-Modul 12 angebracht ist, wenn die Module 12, 14 zusammengekoppelt worden sind.
Um die Anwendung der einen oder der mehreren Energieversorgungen 50 auf diese Weise anzuwenden und zu unterbinden, wird die Energieschalterschaltung 58 durch eine Energieschalter-Steuerschaltung 60 gesteuert. Die Energieschalter-Steuerschaltung 60 weist die Energieschalterschaltung 58 an, die zweite Schaltung 56 während des Koppel- und Entkoppel-Vorgangs zu unterbrechen und die zweite Schaltung 56 zu den anderen Zeiten (z. B. wenn das Master- und Werkzeug-Modul 12, 14 gekoppelt worden sind) einzurichten oder wieder einzurichten. Insbesondere empfängt die Energieschalter-Steuerschaltung 60 ein oder mehrere Energiesteuersignale 62 des Werkzeug-Moduls für elektrische Signale, welche dem Koppel- und Entkoppel-Vorgang zugeordnet sind. Dieses eine oder diese mehreren Signale 62 zeigen der Energieschalter-Steuerschaltung 60 an, dass der Koppel- und Entkoppel-Vorgang läuft oder gleich läuft. Abhängig von diesem oder diesen Signalen 62 weist die Energieschalter-Steuerschaltung 60 die Energieschalterschaltung 58 an, die zweite Schaltung 56, welche zwischen der einen oder den mehreren Energieversorgungen 50 und dem Werkzeug-Modul 20 für elektrische Signale verbunden ist, zu unterbrechen oder einzuschalten.
Anhand der vorab beschriebenen Variationen und Ausführungen des Roboter-Werkzeugwechslers 10 erkennt der Fachmann, dass der erfindungsgemäße Werkzeugwechsler 10 im Allgemeinen das in 3A (Entkoppeln) und in 3B (Koppeln) beschriebene Verfahren durchführt. Gemäß 3A versorgt der Roboter-Werkzeugwechsler 10 das Master-Modul 26 für elektrische Signale über eine erste Schaltung 54, welche mit der oder den Energieversorgungen 50 (Block 100) verbunden ist, mit Energie während das Werkzeug-Modul 20 für elektrische Signale über eine zweite Schaltung 56, welche mit derselben oder denselben Energieversorgungen 50 (Block 110) verbunden ist, mit Energie versorgt wird. Die zweite Schaltung 56 liegt elektrisch parallel zu der ersten Schaltung 54, so dass eine Unterbrechung der zweiten Schaltung 56 nicht die Energieversorgung über die erste Schaltung 54 verhindert. Wenn die zweite Schaltung 56 jedoch zu unterbrechen ist, erfasst der Werkzeugwechsler 10 ein oder mehrere Energiesteuersignale 62 des Werkzeug-Moduls für elektrische Signale, welche dem Entkoppeln des Master-Moduls 12 und des Werkzeug-Moduls 14 zugeordnet sind (Block 120). Abhängig von diesem oder diesen Energiesteuersignalen 62 des Werkzeug-Moduls für elektrische Signale unterbricht der Werkzeugwechsler 10 (über die Energieschalterschaltung 58) die zweite Schaltung 56, welche zwischen der oder den Energieversorgungen 50 und dem Werkzeug-Modul 20 für elektrische Signale verbunden ist (Block 130). Da der Werkzeugwechsler 10 die erste Schaltung 54 eingeschaltet hält, welche zwischen der oder den Energieversorgungen 50 und dem Master-Modul 26 für elektrische Signale verbunden ist, kann der Werkzeugwechsler 10 das Master-Modul 12 und das Werkzeug-Modul 14 entkoppeln (z. B. indem das Master-Modul 12 ein Koppelelement betätigt) (Block 140). Während dieses Entkoppel-Vorgangs tritt jedoch kein Lichtbogen über elektrischen Kontakten 28, 22 auf, da der Werkzeugwechsler 10 die zweite Schaltung 56 unterbrochen hat und verhindert, dass das Werkzeug-Modul 20 für elektrische Signale mit Energie versorgt wird. Daher ermöglicht der Werkzeugwechsler 10, dass die Kontakte 28, 22 ihre mechanische Lebenszeit erreichen.
Der Fachmann erkennt natürlich, dass das Verfahren, welches in 3A dargestellt ist, als Teil eines laufenden Prozesses durchgeführt werden kann und zusammen oder unabhängig von den in 3B dargestellten Schritten implementiert werden kann. Nach dem Entkoppeln des Master-Moduls 12 und des Werkzeug-Moduls 14 kann der Roboter-Arm beispielsweise konfiguriert werden, um eine Aufgabe mit einem anderen Werkzeug auszuführen. Um dies zu bewerkstelligen, muss das Master-Modul 12 mit einem Werkzeug-Modul 14, welches mit dem anderen Werkzeug verbunden ist, gekoppelt werden. Eine erfindungsgemäße Ausführungsform umfasst daher den Roboter-Werkzeugwechsler 10, welcher die erste Schaltung 54 eingeschaltet hält und die zweite Schaltung 56 unterbrochen hält, während das Master-Modul 12 und das Werkzeug-Modul 14 entkoppelt werden.
Unabhängig von dem Zustand der zweiten Schaltung 56 während einer solchen Zeitspanne kann das Verfahren jedoch entsprechend der in 3B dargestellten Schritte fortgesetzt werden. Wenn das Master-Modul und das Werkzeug-Modul miteinander gekoppelt werden (Block 150), ist in 3B die zweite Schaltung 56 unterbrochen oder bleibt unterbrochen, so dass kein Lichtbogen über den elektrischen Kontakten 28, 22 entsteht. Der Roboter-Werkzeugwechsler 10 erfasst ein oder mehrere Energiesteuersignale 62 des Werkzeug-Moduls für elektrische Signale, welche diesem Koppeln zugeordnet sind (Block 160), wie beispielsweise einen Hinweis, dass die Module 12, 14 zusammengekoppelt worden sind. Abhängig davon schaltet der Roboter-Werkzeugwechsler 10 (über die Energieschalterschaltung 58) die zweite Schaltung 56, welche zwischen der oder den Energieversorgungen 50 und dem Werkzeug-Modul 20 für elektrische Signale verbunden ist, wieder ein (Block 170).
Während die Verfahren, welche in 3A und 3B dargestellt sind, in der Reihenfolge eines Entkoppelns gefolgt von einem Koppeln zusammen beschrieben worden sind, erkennt der Fachmann, dass diese Verfahren zusammen oder unabhängig und ohne eine solche Reihenfolge ausgeführt werden können. Die vorliegende Erfindung ist auch nicht durch die Weise, in welcher diese Schritte ausgeführt werden, eingeschränkt. Allerdings stellt 4 eine Ausführungsform des Roboter-Werkzeugwechslers 10 dar, welcher das vorab beschriebene Verfahren unter Verwendung von speziellen Energiesteuersignalen 62 eines Werkzeug-Moduls für elektrische Signale ausführt.
In 4 umfassen die Energiesteuersignale 62 des Werkzeug-Moduls für elektrische Signale drei getrennte Signale, nämlich ein Signal 63 EIN/AUS, ein Signal 64 VERRIEGELT und ein oder mehrere Signale 65 BEREIT ZUR VERRIEGELUNG. Das Signal 63 EIN/AUS stellt ein explizites Steuerkommando für die Energieschalter-Steuerschaltung 60 dar, um entweder dem Werkzeug-Modul 20 für elektrische Signale Energie zuzuführen (d. h. die zweite Schaltung 56 einzuschalten) oder die Energieversorgung zu dem Werkzeug-Modul 20 für elektrische Signale abzuschalten (d. h. die zweite Schaltung 56 zu unterbrechen). Bei einer Ausführungsform sendet beispielsweise eine Steuerung des Roboters einen Befehl AUS zu dem Roboter-Werkzeugwechsler 10, kurz bevor der Werkzeug-Wechsler 10 angewiesen wird, die Module 12, 14 zu entkoppeln. In ähnlicher Weise sendet die Steuerung einen Befehl EIN zu dem Roboter-Werkzeugwechsler 10 kurz nachdem der Werkzeugwechsler 10 angewiesen worden ist, die Module 12, 14 zu koppeln.
Das eine oder die mehreren Signale 65 BEREIT ZUR VERRIEGELUNG und das Signal 64 VERRIEGELT stellen jeweils ein Sensorsignal dar, welches jeweils einen anderen Zustand eines Entkoppelns oder Koppelns der Module 12, 14 anzeigt. Das eine oder die mehreren Signale 65 BEREIT ZUR VERRIEGELUNG zeigen beispielsweise an, dass das Master- und Werkzeug-Modul 12, 14 dicht genug angeordnet sind, um sie mechanisch zu verbinden. Das Signal 64 VERRIEGELT zeigt an, dass erfasst wurde, dass die Module 12, 14 über einen Verriegelungsmechanismus gegenwärtig verriegelt sind. Diese Sensorsignale 64, 65 sind natürlich nur beispielhaft zu verstehen, da die Energieschalter-Steuerschaltung 60 konfiguriert werden kann, um auf irgendeine Anzahl oder irgendeine Art von Sensorsignalen, welche den Zustand des Entkoppelns oder Koppelns der Module 12, 14 anzeigen, zu reagieren. Unabhängig von dem speziellen Sensorsignal kann die Energieschalter-Steuerschaltung 60 die Energieschalterschaltung 58 daher anweisen, die zweite Schaltung 56 zu irgendeinem aus einer Anzahl von Zuständen des Entkoppel- bzw. Koppel-Vorgangs zu unterbrechen oder einzuschalten.
4 stellt auch eine Ausführungsform des Roboter-Werkzeugwechslers 10 dar, welcher eine Strombegrenzungsschaltung 66 und eine Spannungsbegrenzungsschaltung 68 aufweist. Die Strombegrenzungsschaltung 68 schützt die Energieschalterschaltung 58 beispielsweise vor einer Überlastung aufgrund eines hohen Einschaltstroms. Die Spannungsbegrenzungsschaltung 68 schützt die Energieschalterschaltung 58 vor Spannungsspitzen, welche durch induktive elektrische Lasten 52 verursacht werden. Diese Schutzschaltungen 66, 68 ermöglichen es der vorliegenden Erfindung daher, bestimmte Energieschalterschaltungen 58 trotz ihrer Unfähigkeit, einem vorgegebenen Einschaltstrom oder einer vorgegebenen Spannungsspitze zu widerstehen, einzusetzen. Da erfindungsgemäße Ausführungsformen alternativ eine Energieschalterschaltung 58 einsetzen können, welche in der Lage ist, einem solchen hohen Einschaltstrom oder solchen hohen Spannungsspitzen zu widerstehen, sind dementsprechend erfindungsgemäße Ausführungsformen nicht auf das Vorhandensein dieser Schaltungen 66, 68 eingeschränkt. Darüber hinaus sind erfindungsgemäße Ausführungsformen auch nicht durch die Implementierung von diesen oder irgendwelchen anderen Schaltungen beschränkt.
5 stellt eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Roboter-Werkzeugwechslers 10 dar. Die Energieschalter-Steuerschaltung 60 umfasst ein UND-Logikgatter LG₁ mit zwei Eingängen, welches ein Signal 65 BEREIT ZUR VERRIEGELUNG und das Signal 64 VERRIEGELT als Eingänge aufweist. Die Energieschalter-Steuerschaltung 60 umfasst auch ein ODER-Logikgatter LG₂ mit zwei Eingängen, welches das Ergebnis des LG₁ und das Signal 63 EIN/AUS als Eingänge aufweist. Wie dargestellt ist, wird daher die Energieschalterschaltung 58 durch die Energieschalter-Steuerschaltung 60 abhängig entweder von dem Signal 63 EIN/AUS allein ODER von der Kombination des Signals 65 BEREIT ZUR VERRIEGELUNG UND des Signals 64 VERRIEGELT gesteuert.
5 zeigt die Energieschalterschaltung 58, welche als ein Transistor 1 implementiert ist. Der Transistor M₁ schaltet die zweite Schaltung 56 ein, welche zwischen der oder den Energieversorgungen 50 und dem Werkzeug-Modul 20 für elektrische Signale verbunden ist, wenn der Ausgang von der Energieschalter-Steuerschaltung 60 logisch high ist. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn entweder das Signal 63 EIN/AUS high ist (wodurch ein expliziter Steuerbefehl angezeigt wird, dass die Schaltung 56 eingeschaltet werden soll) ODER das Signal 65 BEREIT ZUR VERRIEGELUNG UND das Signal 64 VERRIEGELT sind beide high (wodurch erfasst wird, dass die Module 12, 14 physikalisch dicht beieinander und verriegelt worden sind). Im Gegensatz dazu unterbricht der Transistor M₁ die zweite Schaltung 56, wenn der Ausgang der Energieschalter-Steuerschaltung 60 logisch low ist. Dies ist der Fall, wenn entweder das Signal 63 EIN/AUS low ist (wodurch ein expliziter Steuerbefehl angezeigt wird, dass die Schaltung 56 unterbrochen werden soll) ODER wenn zumindest eines der Signale 65 BEREIT ZUR VERRIEGELUNG UND 64 VERRIEGELT low sind (wodurch erfasst wird, dass die Module 12, 14 entweder nicht physikalisch dicht beieinander oder nicht verriegelt worden sind).
Während die zweite Schaltung 56 eingeschaltet oder unterbrochen ist, können jedoch ein Einschaltstrom oder Spannungsspitzen den Transistor M₁ gefährden. Um solch eine Beschädigung zu verhindern, stellt die 5 eine beispielhafte Strombegrenzungsschaltung 66 und Spannungsbegrenzungsschaltung 68 dar. Die Strombegrenzungsschaltung 66 umfasst einen Transistor Q₁, welcher durch das Netzwerk von passiven Komponenten R₁, R₂ und R₃ gesteuert wird, um aktiv den Strom zu steuern, welcher durch M₁ fließt. Die Spannungsbegrenzungsschaltung 68 umfasst zwei in entgegengesetzter Richtung angeordnete Zener-Dioden D₁ und D₂, welche ausgestaltet sind, um Spannungsspitzen über oder unter dem Betriebsspannungsniveau des Roboter-Werkzeugwechslers 10 abzuleiten. Indem der Transistor M₁ vor einem solchen Einschaltstrom und Spannungsspitzen geschützt ist, muss der Transistor M₁ nicht in der Lage sein, hohen Werten davon zu widerstehen.
6–8 stellen noch andere Ausführungsformen des Roboter-Werkzeugwechslers 10 dar, welche andere Energiesteuersignale 62 des Werkzeug-Moduls für elektrische Signale umfassen. 6 stellt eine Ausführungsform dar, wobei die Energiesteuersignale 62 des Werkzeug-Moduls für elektrische Signale nur das Signal 64 VERRIEGELT umfassen. In diesem Fall wird die Energieschalterschaltung 58 nur abhängig davon gesteuert, ob das Signal 64 VERRIEGELT logisch high oder low ist. (Es sei angemerkt, dass die Energieschalter-Steuerschaltung 60 in 6 nicht dargestellt ist, da sie bei dieser Ausführungsform einfach als ein Treiber fungiert, um die Energieschalterschaltung 58 zu isolieren und andererseits den logischen Wert high oder low des Signals 64 VERRIEGELT an die Energieschalterschaltung 58 weiterzuleiten). Die Energieschalterschaltung 58 unterbricht daher die zweite Schaltung 56, wenn die Module 12, 14 nicht zusammen verriegelt worden sind und schaltet die zweite Schaltung 56 wieder ein, wenn die Module 12, 14 zusammen verriegelt worden sind.
Während die Ausführungsform in 6 sicher einen Lichtbogen über den elektrischen Kontakten 28, 22 verhindert, verzögert sie trotzdem eine Zuführung von Energie zu dem Roboter-Werkzeug länger, als es absolut notwendig ist, um solch einen Lichtbogen zu verhindern. Im Detail sendet eine Steuerung des Roboters (nicht dargestellt) ein Befehlssignal VERRIEGELE zu dem Werkzeugwechsler 10, wobei dieser angeleitet wird, einen Verriegelungsmechanismus zu betätigen, um die Module 12, 14 zusammenzuverriegeln, wenn die Module 12, 14 physikalisch dicht angeordnet sind, wie es durch das Signal 65 BEREIT ZUR VERRIEGELUNG angezeigt wird. Zu einem bestimmten Zeitpunkt zwischen der Aktivierung des Verriegelungsmechanismus und dem Zeitpunkt, zu welchem die Module 12, 14 tatsächlich zusammen verriegelt sind, befinden sich alle elektrischen Kontakte 28, 22 in Eingriff. Wenn sich alle elektrischen Kontakte 28, 22 in Eingriff befinden, liegt dieser Zeitpunkt vor, zu welchem die zweite Schaltung 56 wieder eingeschaltet werden könnte und Energie dem Roboter-Werkzeug zugeführt werden könnte, ohne dass ein Lichtbogen über den elektrischen Kontakten 28, 22 verursacht würde. Die Ausführungsform in 6 verzögert jedoch das Wieder-Einschalten der zweiten Schaltung 56 und die Zuführung (Anwendung) von Energie zu dem Roboter-Werkzeug, um eine merkliche Zeitspanne nach diesem Zeitpunkt (z. B. 100 ms), wenn das Signal 64 VERRIEGELT anzeigt, dass die Module 12, 14 tatsächlich zusammen verriegelt worden sind.
7 und 8 stellen alternative Ausführungsformen dar, welche diese Verzögerung minimieren. In 7 umfassen die Energieschaltersignale 62 des Werkzeug-Moduls für elektrische Signale das Signal 65 BEREIT ZUR VERRIEGELUNG. Das Signal 65 BEREIT ZUR VERRIEGELUNG wird logisch high, wenn die Module 12, 14 einmal physikalisch dicht angeordnet sind, was auftreten kann, bevor sich alle elektrischen Kontakte 28, 22 in Eingriff befinden (und daher bevor die Energie dem Roboter-Werkzeug zugeführt werden kann, ohne dass ein Lichtbogen über den elektrischen Kontakten 28, 22 verursacht würde). Das Signal 65 BEREIT ZUR VERRIEGELUNG verläuft jedoch zuerst durch ein Verbindungselement 80B, über einen Schaltungspfad in das Werkzeug-Modul 20 für elektrische Signale und dann über einen physikalisch vertieften elektrischen Kontakt 80A, bevor es in der Energieschalterschaltung 58 (oder in der Energieschalter-Steuerschaltung 60, da, wie in 6, die Energieschalter-Steuerschaltung 60 einfach als ein Treiber fungiert, um die Energieschalterschaltung 58 zu isolieren und andererseits den logischen Wert high oder low des Signals 65 BEREIT ZUR VERRIEGELUNG an die Energieschalterschaltung 58 weiterzugeben, wenn es einmal den physikalisch vertieften elektrischen Kontakt 80A passiert hat) ankommt. Da der elektrische Kontakt 80A physikalisch vertieft ist, ist er der letzte der elektrischen Kontakte, welcher in Eingriff kommt. Daher zeigt das Signal BEREIT ZUR VERRIEGELUNG sowohl an, dass die Module 12, 14 physikalisch dicht angeordnet sind, als auch, dass sich alle elektrischen Kontakte 28, 22 in Eingriff befindet, wenn es einmal den physikalisch vertieften elektrischen Kontakt 80A passiert hat. Dementsprechend schaltet die Energieschalterschaltung 58 in 7 die zweite Schaltung 56 wieder ein, sobald die Module 12, 14 physikalisch dicht beieinander angeordnet sind und sich alle elektrischen Kontakte 28, 22 in Eingriff befinden. In ähnlicher Weise unterbricht die Energieschalterschaltung 58 die zweite Schaltung 56, wenn entweder die Module 12, 14 nicht physikalisch dicht angeordnet sind oder sich der physikalisch vertiefte elektrische Kontakt 80A nicht länger im Eingriff befindet.
In 8 umfassen die Energiesteuersignale 62 des Werkzeug-Moduls für elektrische Signale ein Befehlssignal 70 VERRIEGELE, ein entsprechendes Befehlssignale 72 ENTRIEGELE und ein Signal 74 WERKZEUG IST VORHANDEN. Eine Steuerung des Roboters sendet das Befehlssignal 70 VERRIEGELE zu einer Steuerschaltung 76 des Werkzeugwechslers, welche in dem Werkzeugwechsler 10 vorhanden ist. Abhängig davon, ob das Befehlssignal 70 VERRIEGELE logisch high ist, weist die Steuerschaltung 76 des Werkzeugwechslers das Master-Modul 12 an, einen Verriegelungsmechanismus zu betätigen, um die Module 12, 14 zusammenzuverriegeln. Die Energieschalter-Steuerschaltung 60, welche bei dieser Ausführungsform in der Steuerschaltung 76 des Werkzeugwechslers vorhanden ist, empfängt auch das Befehlssignal 70 VERRIEGELE, aber leitet dieses nicht zu der Energieschalterschaltung 58 weiter, um die zweite Schaltung 56 wieder einzuschalten. Stattdessen wartet die Energieschalter-Steuerschaltung 60, bis sowohl das Befehlssignal 70 VERRIEGELE als auch das Signal 74 WERKZEUG IST VORHANDEN logisch high sind. Das Signal 74 WERKZEUG IST VORHANDEN ist ein Sensorsignal, welches von der Energieschalter-Steuerschaltung 60, über einen physikalisch vertieften elektrischen Kontakt 80A, über einen Schaltungspfad in das Werkzeug-Modul 20 für elektrische Signale und dann über einen elektrischen Kontakt 80B zurück zu der Energieschalter-Steuerschaltung 60 geführt wird. Wenn das Signal 74 WERKZEUG IST VORHANDEN den physikalisch vertieften elektrischen Kontakt 80A passiert, zeigt es an, dass sich alle elektrischen Kontakte 28, 22 in Eingriff befinden. Dementsprechend weist die Energieschalter-Steuerschaltung 60 die Energieschalterschaltung 58 an, die zweite Schaltung 56 wieder einzuschalten, sobald der Befehl gegeben worden ist, die Module 12, 14 zusammenzuverriegeln und sobald sich alle elektrischen Kontakte 28, 22 in Eingriff befinden.
In ähnlicher Weise sendet die Steuerung des Roboters das Befehlssignal 72 ENTRIEGELE zu der Steuerschaltung 76 des Werkzeugwechslers. Abhängig davon, ob das Befehlssignal 72 ENTRIEGELE logisch high ist, weist die Steuerschaltung 76 des Werkzeugwechslers das Master-Modul 12 an, den Verriegelungsmechanismus zu betätigen, um die Module 12, 14 zu entriegeln. Die Energieschalter-Steuerschaltung 60 empfängt auch das Befehlssignal 72 ENTRIEGELE. Sobald die Energieschalter-Steuerschaltung 60 das Befehlssignal 72 ENTRIEGELE empfängt (d. h. während sich alle elektrischen Kontakte 28, 22 noch in Eingriff befinden), weist sie die Energieschalterschaltung 58 an, die zweite Schaltung 56 zu unterbrechen.
9 stellt andere Ausführungsformen des Roboter-Werkzeugwechslers 10 dar. Der Werkzeugwechsler 10 in diesen Ausführungsformen umfasst ein erstes Master-Modul 12, welches mit einem ersten mit Energie versorgten Endpunkt 81 (in dem Beispiel der 9 als Roboter-Arm 81 dargestellt) verbunden ist, und ein erstes Werkzeug-Modul 14, welches mit einem Roboter-Werkzeug 82 verbunden ist. Der Werkzeugwechsler 10 wird an dem ersten mit Energie versorgten Endpunkt 81 entfernbar an das Roboter-Werkzeug 82 angebracht, indem das erste Master-Modul 12 und das erste Werkzeug-Modul 14 in nahezu derselben Weise, wie es vorab beschrieben ist, gekoppelt und entkoppelt werden. Wenn sie gekoppelt sind, führt der Werkzeugwechsler 10 dem Werkzeug 82 elektrischen Energie von der Energieversorgung 50 zu. Der elektrische Strom fließt zum Beispiel von der Energieversorgung 50 zu einem ersten Master-Modul 26 für elektrische Signale, welches an dem ersten Master-Modul 12 befestigt ist, von endpunktseitigen elektrischen Kontakten 28 zu werkzeugseitigen elektrischen Kontakten 22 und dann von einem ersten Werkzeug-Modul 20 für elektrische Signale, welches an dem ersten Werkzeug-Modul 14 befestigt ist, zu dem Werkzeug 82. In ähnlicher Weise wie bei den vorab beschriebenen Ausführungsformen verhindert der Werkzeugwechsler 10, dass sich transiente elektrische Lichtbögen über den elektrischen Kontakten 28, 22 ausbilden, indem eine Anwendung der Energieversorgung 50 für das erste Werkzeug-Modul für elektrische Signale während des Koppelns oder Entkoppelns des ersten Master-Moduls 12 und des ersten Werkzeug-Moduls 14 unterbunden wird.
Der Werkzeugwechsler 10 in 9 ist jedoch auch ausgestaltet, um das Roboter-Werkzeug 82 zwischen dem ersten mit Energie versorgten Endpunkt 81 (d. h. dem Roboter-Arm 81) und einem zweiten mit Energie versorgten Endpunkt 83 (in dem Beispiel der 9 als mit Energie versorgtes Werkzeuggestell 83 dargestellt) umzusetzen. Wenn das Roboter-Werkzeug 82 zu dem zweiten mit Energie versorgten Endpunkt 83 umgesetzt wird, versorgt der Endpunkt 83 das Roboter-Werkzeug 82 mit Energie, indem die Energieversorgung(en) 50 für das Werkzeug 82 angewendet werden. In 9 versorgt beispielsweise das mit Energie versorgte Werkzeuggestell 83 das Roboter-Werkzeug 82 mit Energie von der Energieversorgung 50, wenn das Werkzeug 82 an dem Gestell 83 angedockt ist.
Der Werkzeugwechsler 10 in 9 umfasst darüber hinaus dementsprechend ein zweites Werkzeug-Modul 84, welches mit dem Roboter-Werkzeug 82 verbunden ist, und ein zweites Master-Modul 85, welches mit dem zweiten mit Energie versorgten Endpunkt 83 (d. h. dem mit Energie versorgten Werkzeuggestell 83) verbunden ist. Das zweite Master-Modul 85 ist ausgestaltet, um mit dem zweiten Werkzeug-Modul 84 gekoppelt und von diesem entkoppelt zu werden, in fast derselben Weise, wie es vorab bezüglich des ersten Master-Moduls 12 und des ersten Werkzeug-Moduls 14 beschrieben ist. Um das Werkzeug 82 zwischen dem ersten mit Energie versorgten Endpunkt 81 und dem zweiten mit Energie versorgten Endpunkt 83 umzusetzen, koordiniert daher der Werkzeugwechsler 10 das Koppeln und Entkoppeln des ersten Master-Moduls 12 und des ersten Werkzeug-Moduls 14 mit dem Koppeln und Entkoppeln des zweiten Master-Moduls 85 und des zweiten Werkzeug-Moduls 84. Bei einer Ausführungsform setzt der Werkzeugwechsler 10 beispielsweise das Roboter-Werkzeug 82 von dem ersten mit Energie versorgten Endpunkt 81 zu dem zweiten mit Energie versorgten Endpunkt 83 um, indem das zweite Master-Modul 85 und das zweite Werkzeug-Modul 84 gekoppelt werden und indem dann, kurz danach, das erste Master-Modul 12 und das erste Werkzeug-Modul 14 entkoppelt werden. Eine solche Koordination kann ein Koppeln und Entkoppeln des zweiten Master-Moduls 85 und des zweiten Werkzeug-Moduls 84 abhängig von Energiesteuersignalen 90 des Werkzeug-Moduls für elektrische Signale zur Folge haben, welche dieselben wie die Steuersignale 62, welche vorab diskutiert sind, sind.
Um Energie von der Energieversorgung 50 über den zweiten mit Energie versorgten Endpunkt 83 zu dem Werkzeug 82 zu führen, umfasst der Werkzeugwechsler 10 darüber hinaus ein zweites Master-Modul 87 für elektrische Signale, welches an dem zweiten Master-Modul 85 befestigt ist, und ein zweites Werkzeug-Modul 86 für elektrische Signale, welches an dem zweiten Werkzeug-Modul 84 befestigt ist. Das zweite Master-Modul 87 für elektrische Signale umfasst endpunktseitige elektrische Kontakte 88, welche ausgestaltet und angeordnet sind, um mit den werkzeugseitigen elektrischen Kontakten 89 zusammenzupassen, wenn das zweite Master-Modul 84 und zweite Werkzeug-Modul 85 zusammengekoppelt werden. Um zu verhindern, dass transiente elektrische Lichtbögen über diesen Kontakten 88, 89 ausgebildet werden, unterbindet der Werkzeugwechsler 10 selektiv die Anwendung der Energieversorgung(en) 50 für das zweite Werkzeug-Modul 86 für elektrische Signale während des Koppelns und Entkoppelns des zweiten Master-Moduls 84 und des zweiten Werkzeug-Moduls 85. Währenddessen hält der Werkzeugwechsler 10 eine Anwendung der Energieversorgung(en) für das zweite Master-Modul 87 für elektrische Signale aufrecht, um das Koppeln und Entkoppeln des zweiten Master-Moduls 84 und des zweiten Werkzeug-Moduls 85 überhaupt erst zu ermöglichen.
10 stellt zusätzliche Details des zweiten Master-Moduls 86 und des zweiten Werkzeug-Moduls 87 für elektrische Signale gemäß einer Ausführungsform dar. Die eine oder die mehreren Energieversorgungen 50 versorgen das zweite Master-Modul 87 für elektrische Signale über eine dritte Schaltung 91, welche damit verbunden ist, mit Energie. Die eine oder die mehreren Energieversorgungen 50 versorgen auch das zweite Werkzeug-Modul 86 für elektrische Signale über eine vierte Schaltung 92 mit Energie, welche damit verbunden ist und elektrisch parallel zu der dritten Schaltung 91 liegt. (Die erste Schaltung 54 und die zweite Schaltung 56 entsprechen denjenigen, welche vorhanden sind, um das erste Master-Modul 26 und das erste Werkzeug-Modul 20 für elektrische Signale mit Energie zu versorgen). Eine zweite Energieschalterschaltung 93 ist in Reihe mit der vierten Schaltung 92 verbunden über einen oder mehrere Pole der Schaltung 92 angeordnet. Die zweite Energieschalterschaltung 93 ist ausgestaltet, um selektiv die vierte Schaltung 92 zu unterbrechen oder einzuschalten, während die dritte Schaltung 91 eingeschaltet bleibt, in fast derselben Weise, wie es vorab mit Bezug zu den anderen Ausführungsformen beschrieben ist. Zum Beispiel wird die zweite Energieschalterschaltung 93 bei einer Ausführungsform durch die zweite Energieschalter-Steuerschaltung 94 gesteuert. Die zweite Energieschalter-Steuerschaltung 94 weist die zweite Energieschalterschaltung 93 an, die vierte Schaltung 92 zu unterbrechen oder einzuschalten abhängig von einem oder mehreren Energiesteuersignalen 90 des zweiten Werkzeug-Moduls für elektrische Signale (welche dieselben wie die vorab beschriebenen Steuersignale 62 oder andere sein können). Unabhängig davon wird so ein Lichtbogen über den elektrischen Kontakten 88, 89 verhindert, wenn sich das zweite Master-Modul 86 und das zweite Werkzeug-Modul 87 in dem Vorgang des Koppelns und Entkoppelns befinden. Dementsprechend ermöglicht die zweite Energieschalterschaltung 93 den Kontakten 88, 89, ihre mechanische Lebenszeit zu erreichen, während gleichzeitig das Koppeln und Entkoppeln der Module 86, 87 ermöglicht wird.
9 und 10 stellen Ausführungsformen des Werkzeugwechslers 10 dar, wobei das Umsetzen eines Roboter-Werkzeugs 82 zwischen einem Roboter-Arm, als einem Beispiel eines ersten mit Energie versorgten Endpunkts 81, und einem mit Energie versorgten Werkzeuggestell, als einem Beispiel eines zweiten mit Energie versorgten Endpunkts 83, eingesetzt wird. Bei einigen Ausführungsformen umfassen der erste mit Energie versorgte Endpunkt 81 und der zweite mit Energie versorgte Endpunkt 83 jedoch andere Typen von Endpunkten, welche das Roboter-Werkzeug 82 mit Energie versorgen.
Bei einer Ausführungsform setzt der Werkzeugwechsler 10 zum Beispiel das Roboter-Werkzeug 82 zwischen einem Roboter-Arm 81 und einer mit Energie versorgten Transporteinrichtung, als einem anderen Typ eines mit Energie versorgten Endpunkt 83, um. Eine mit Energie versorgte Transporteinrichtung, wie sie hier verwendet wird, betrifft jeden Typ eines mechanischen Fahrzeugs oder ähnlichem, welches das Roboter-Werkzeug 82 physikalisch transportiert (z. B. von einem Ort zu einem anderen) und welches das Roboter-Werkzeug 82 während eines solchen Transports mit Energie versorgt. Bei noch anderen Ausführungsformen setzt der Werkzeugwechsler 10 das Roboter-Werkzeug 82 zwischen einer mit Energie versorgten Transporteinrichtung und einem mit Energie versorgten Werkzeuggestell um. Gemäß verschiedener Ausführungsformen kann daher der Werkzeugwechsler 10 ausgestaltet sein, um das Roboter-Werkzeug 10 von einem mit Energie versorgten Werkzeuggestell zu einer mit Energie versorgten Transporteinrichtung, von der mit Energie versorgten Transporteinrichtung zu einem Roboter-Arm und umgekehrt umzusetzen, während ein Ausbilden von transienten elektrischen Lichtbögen während jedes Umsetzens verhindert wird.
Bei noch anderen Ausführungsformen kann der Werkzeugwechsler 10 aber einfach ausgestaltet sein, um das Roboter-Werkzeug 82 an irgendeinem mit Energie versorgten Endpunkt (d. h. ohne ein Umsetzen des Roboter-Werkzeugs 82 zwischen diesem Endpunkt und einem anderen mit Energie versorgten Endpunkt zu berücksichtigen) entfernbar anzubringen. Zum Beispiel kann der Werkzeugwechsler 10 einfach ausgestaltet sein, um das Roboter-Werkzeug 82 entfernbar an dem Roboter-Arm 81 anzubringen, wie es bei früheren Ausführungsformen beschrieben ist. Alternativ kann der Werkzeugwechsler 10 ausgestaltet sein, um das Roboter-Werkzeug 82 an einem mit Energie versorgten Werkzeuggestell oder an einer mit Energie versorgten Transporteinrichtung entfernbar anzubringen.
Die Vorteile für die meisten Anwendungen wurden für die vorab beschriebenen Ausführungsformen bewiesen. Einige Anwendungen verschieben jedoch die Grenzen der Fähigkeit der Ausführungsformen, um die eine oder die mehreren Energieversorgungen 50 vor Störimpulsen aufgrund eines hohen Einschaltstroms zu schützen. Der hohe Einschaltstrom 204, welcher in 11 dargestellt ist, übersteigt beispielsweise voraussichtlich 50 A, obwohl der verwendete Strommesser auf 27 A begrenzt war. Insbesondere wenn die eine oder die mehreren Energieversorgungen 50 nur eine geringe Qualität aufweisen, stellt ein solcher hoher Einschaltstrom eine Gefährdung dar, da das Energieniveau, welches von der oder den Energieversorgungen 50 bereitgestellt wird, abfällt, was wiederum dazu führt, dass der Roboter-Arm das Roboter-Werkzeug verliert.
Eine oder mehrere hier beschriebene Ausführungsformen adressieren vorteilhafterweise diese Probleme durch eine gepulste Anwendung oder einen gepulsten Einsatz von der oder den Energieversorgungen 50 bei einem Koppeln der Module. Genauer gesagt führt gemäß einigen Ausführungsformen die Energieschalterschaltung 58 eine gepulste Anwendung der Energieversorgung(en) 50 beim Koppeln des ersten Master-Moduls und des ersten Werkzeug-Moduls 14 durch. Die Durchführung bzw. Regelung einer gepulsten Anwendung auf diese Weise überführt die Energieschalterschaltung 58 von einer Unterbindung der Anwendung der Energieversorgung(en) 50 für das erste Werkzeug-Modul 20 für elektrische Signale zu einem Aufrechterhalten der Anwendung der Energieversorgung(en) 50 für das erste Werkzeug-Modul 20 für elektrische Signale. Eine gepulste Anwendung bedeutet dabei, eine Energieversorgung bzw. Anwendung der Energieversorgung(en), welche in Pulsen auftritt, wobei die Pulse bezüglich ihrer Frequenz, ihrer Breite, ihrem Tastzyklus und ähnlichem konfiguriert werden können, wie es erforderlich ist.
12 stellt eine oder mehrere diesbezügliche Ausführungsformen dar. Wie in 12 dargestellt ist, ist die Energieschalterschaltung 58 ausgestaltet, um eine gepulste Anwendung von der oder den Energieversorgungen 50 abhängig von einem hinsichtlich seiner Pulsbreite modulierten (PWM („Pulse Width Modulated”)) Steuersignal 200 durchzuführen bzw. zu regeln. Dieses Signal 200 ist dem Koppeln des ersten Master-Moduls 12 und des ersten Werkzeug-Moduls 14 zugeordnet. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Signal 200 zum Beispiel einen expliziten Steuerbefehl, welcher anzeigt, ob eine Energieversorgung des ersten Werkzeug-Moduls 20 für elektrische Signale eingeschaltet oder ausgeschaltet werden soll (d. h. das Signal 200 umfasst das Signal 63 EIN/AUS).
Wie in 12 dargestellt ist, umfasst der Werkzeugwechsler 10 eine Signalgeneratorschaltung 202, welche ausgestaltet ist, um dieses PWM-Steuersignal 200 zu erzeugen. Diese Signalgeneratorschaltung 202 ist in einigen Ausführungsformen ausgestaltet, um das PWM-Steuersignal 200 zu erzeugen, um ein oder mehrere Leistungskriterien bezüglich des Signals 200, des Einschaltstroms und/oder der Energieversorgung des Werkzeugwechslers 10 zu erfüllen.
Bei zumindest einer Ausführungsform ist zum Beispiel die Signalgeneratorschaltung 202 ausgestaltet, um das PWM-Steuersignal 200 abhängig von einem Übergang von einem Unterbinden der Anwendung zu einem Beibehalten der Anwendung der Energieversorgung(en) 50 für das erste Werkzeug-Modul 20 für elektrische Signale innerhalb einer definierten Zeitperiode zu erzeugen. Siehe dazu die 13 und 14. Diese Graphen verdeutlichen eine Erzeugung des PWM-Steuersignals 200 durch die Signalgeneratorschaltung 202 wie auch den sich ergebenden Einschaltstrom 204 und die Ausgangsspannung 206 an der werkzeugseitigen Last. Wie in 13 und 14 dargestellt ist, weist das PWM-Steuersignal 200, welches durch die Signalgeneratorschaltung 202 erzeugt wird, eine Breite von 50 μs und eine Frequenz von 1 kHz auf, so dass die Spannung bei der werkzeugseitigen Last ziemlich schnell eingeschaltet wird. Zur selben Zeit tritt jedoch ein Einschaltstrom 204 von ungefähr 12 A auf.
Bei einer oder bei mehreren anderen Ausführungsformen ist die Signalgeneratorschaltung 202 daher ausgestaltet, um das PWM-Steuersignal 200 abhängig von einer Begrenzung des Stroms, welcher durch die erste Energieschalterschaltung 58 fließt, zu erzeugen, so dass dieser bei oder unterhalb eines definierten Einschaltstroms liegt. 15 stellt ein Beispiel dar. Wie in 15 dargestellt ist, weist das PWM-Steuersignal 200, welches durch die Signalgeneratorschaltung 202 erzeugt ist, eine Breite von 25 μs und eine Frequenz von 1 kHz auf und begrenzt den Einschaltstrom 204 auf ungefähr 5 A, und nicht auf 12 A. Dagegen wird die Spannung bei der werksseitigen Last nicht so schnell eingeschaltet.
Aus diesen Beispielen erkennt der Fachmann, dass die Signalgeneratorschaltung 202 bei einigen Ausführungsformen ausgestaltet werden kann, um das Signal 200 mit unterschiedlichen Kombinationen von Frequenzen und Pulsbreiten zu erzeugen, woraus sich erwünschte Leistungsmerkmale ergeben. Die Schaltung 202 kann dynamisch die Signalparameter einstellen, um solche Merkmale zu erzielen, indem beispielsweise die Frequenz erhöht und allmählich die Pulsbreite erhöht wird, wie es erforderlich ist.
In ähnlicher Weise kann die Signalgeneratorschaltung 202 bei einigen Ausführungsformen ausgestaltet sein, um einen oder mehrere Parameter des PWM-Steuersignals 200 abhängig von einer Rückkopplung 208, welche eine elektrische Last bei dem Roboter-Werkzeug 52 anzeigt, einzustellen. 12 stellt zum Beispiel einen beispielhaften Punkt (A) für eine solche Rückkopplung dar, an welchem die elektrische Last bei dem Werkzeug 52, beispielsweise in Form einer Ausgangsspannung, angezeigt wird.
16 stellt andere Ausführungsformen dar, wobei die Signalgeneratorschaltung 202 in der Energieschalter-Steuerschaltung 60 enthalten ist. In diesem Fall arbeitet die Energieschalter-Steuerschaltung 60 im Wesentlichen auf dieselbe Weise, wie es vorab beschrieben ist, bezüglich der Steuerung der Energieschalterschaltung 58 abhängig von den Signalen VERRIEGELE 70, ENTRIEGELE 72 und WERKZEUG IST VORHANDEN 74 oder von anderen Energiesteuersignalen 62 des Werkzeug-Moduls für elektrische Signale, welche dem Koppeln des ersten Master-Moduls 12 und des ersten Werkzeug-Moduls 14 zugeordnet sind.
Die Steuerschaltung 60 ist jedoch ausgestaltet, um die Energieschalterschaltung 58 anzuweisen, eine gepulste Anwendung von der oder den Energieversorgungen 50 abhängig von dem PWM-Steuersignal 200 unter bestimmten Bedingungen durchzuführen. Diese Bedingungen können beispielsweise in Form eines Steuerbefehls, um das erste Master-Modul 12 und das erste Werkzeug-Modul 14 zu verriegeln (d. h. in Form des Signals 70 VERRIEGELE) und in Form eines Sensorsignals, welches anzeigt, ob sich alle elektrischen Kontakte zwischen dem ersten Master-Modul 12 und dem ersten Werkzeug-Modul 14 in Eingriff befinden (das heißt in Form des Signals 74 WERKZEUG IST VORHANDEN) definiert werden. In diesem Fall würden die Signale 70, 74 anzeigen, dass die Module 12, 14 gekoppelt sind, was bedeutet, dass die Energieschalter-Steuerschaltung 60 die Energieschalterschaltung 58 anweisen würde, Energie von der oder den Energieversorgungen 50 zu dem Werkzeug-Modul 20 für elektrische Signale zuzuführen. Aber stattdessen dass die Energieschalterschaltung 48 angewiesen wird, sofort von einer Unterbindung der Anwendung der Energieversorgung 50 zu einem vollständigen Aufrechterhalten der Anwendung der Energieversorgung(en) 50 zu schalten, weist die Steuerschaltung 60 die Energieschalterschaltung 58 an, eine gepulste Anwendung der Energieversorgung(en) 50 durchzuführen, was zu einem (z. B. stufenlosen und ziemlich allmählichen) Übergang zwischen einer Unterbindung der Anwendung und einem Beibehalten der Anwendung führt. Dementsprechend weist die Steuerschaltung 60 die Signalgeneratorschaltung 202 an, dass PWM-Steuersignal 200 zu erzeugen und dieses Signal der Energieschalterschaltung 58 für eine gepulste Anwendung bzw. Zuführung von Energie zuzuführen.
Obwohl es in dem Kontext aller vorherigen 1–10 nicht explizit dargestellt ist, kann die gepulste Anwendung von Energie bzw. Leistung bei diesen Ausführungsformen auch eingesetzt werden. Dies umfasst einen analogen Einsatz der gepulsten Anwendung bzw. Zuführung von Energie zu dem zweiten Master-Modul 87 für elektrische Signale und zu dem zweiten Werkzeug-Modul 86 für elektrische Signale in 10.
Der Fachmann erkennt dementsprechend, dass ein Roboter-Werkzeugwechsler 10 dabei im Allgemeinen das in 17 dargestellte Verfahren ausführt. Wie in 17 dargestellt ist, umfasst das Verfahren ein Anwenden der einen oder der mehreren Energieversorgungen sowohl für das erste Master-Modul für elektrische Signale, welches an dem ersten Master-Modul befestigt ist, als auch für das erste Werkzeug-Modul für elektrische Signale, welches an dem ersten Werkzeug-Modul befestigt ist (Block 300). Das Verfahren umfasst darüber hinaus während des Koppelns oder Entkoppelns des ersten Master-Moduls und des ersten Werkzeug-Moduls ein selektives Unterbinden der Anwendung der einen oder der mehreren Energieversorgungen für das erste Werkzeug-Modul für elektrische Signale, während die Anwendung der einen oder der mehreren Energieversorgungen für das erste Master-Modul für elektrische Signale beibehalten wird (Block 310). Schließlich umfasst das Verfahren beim Koppeln des ersten Master-Moduls und des ersten Werkzeug-Moduls ein Durchführen oder Regeln einer gepulsten Anwendung der Energieversorgung(en) für das erste Werkzeug-Modul für elektrische Signale, um einen Übergang von der Unterbindung der Anwendung zum Aufrechterhalten der Anwendung der einen oder der mehreren Energieversorgungen für das erste Werkzeug-Modul für elektrische Signale auszuführen (Block 320).
Es sei darauf hingewiesen, dass die Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen daher keine beschränkenden Beispiele der Verfahren, sondern individuelle Vorrichtungen, welche hier gelehrt werden, repräsentieren. Daher ist die vorliegende Erfindung auch nicht durch die vorab stehende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen beschränkt.

Claims

Roboter-Werkzeugwechsler (10), welcher ausgestaltet ist, um ein Roboter-Werkzeug an einem Roboter-Arm entfernbar anzubringen, umfassend: ein erstes Werkzeug-Modul (14), welches ausgestaltet ist, um mit dem Roboter-Werkzeug verbunden zu werden; ein erstes Master-Modul (12), welches ausgestaltet ist, um mit dem Roboter-Arm verbunden zu werden und um selektiv mit dem ersten Werkzeug-Modul (14) gekoppelt und von diesem entkoppelt zu werden; ein erstes Master-Modul (26) für elektrische Signale, welches an dem ersten Master-Modul (12) befestigt ist, und ein erstes Werkzeug-Modul (20) für elektrische Signale, welches an dem ersten Werkzeug-Modul (14) befestigt ist, wobei beide ausgestaltet sind, um durch eine Anwendung derselben einen oder mehreren Energieversorgungen (50) mit Energie versorgt zu werden; und eine erste Energieschalterschaltung (58), welche ausgestaltet ist, um selektiv die Anwendung der Energieversorgung(en) (50) für das erste Werkzeug-Modul (20) für elektrische Signale zu unterbinden, während die Anwendung der Energieversorgung(en) (50) für das erste Master-Modul (26) für elektrische Signale beibehält, solange das erste Master-Modul (12) und das erste Werkzeug-Modul (14) gekoppelt oder entkoppelt werden; und um beim Koppeln des ersten Master-Moduls (12) und des ersten Werkzeug-Moduls (14) eine gepulste Anwendung der Energieversorgung(en) (50) für das erste Werkzeug-Modul (20) für elektrische Signale durchzuführen, um einen Übergang von der Unterbindung der Anwendung zu dem Beibehalten der Anwendung der Energieversorgung(en) (50) für das erste Werkzeug-Modul (20) für elektrische Signale durchzuführen.
Roboter-Werkzeugwechsler (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Energieschalterschaltung (58) ausgestaltet ist, um die gepulste Anwendung abhängig von einem pulsbreitenmodulierten Steuersignal (300), welches dem Koppeln des ersten Master-Moduls (12) und des ersten Werkzeug-Moduls (14) zugeordnet ist, durchzuführen.
Roboter-Werkzeugwechsler (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das pulsbreitenmodulierte Steuersignal (200) einen expliziten Steuerbefehl umfasst, welcher anzeigt, ob die Energie für das erste Werkzeug-Modul (20) für elektrische Signale eingeschaltet oder ausgeschaltet wird.
Roboter-Werkzeugwechsler (10) nach Anspruch 2 oder 3, darüber hinaus eine Signalgeneratorschaltung (202) umfassend, welche ausgestaltet ist, um das pulsbreitenmodulierte Steuersignal (200) zu erzeugen, wobei die Signalgeneratorschaltung (202) ausgestaltet ist, um das pulsbreitenmodulierte Steuersignal (200) abhängig von dem Übergang von dem Unterbinden der Anwendung zu dem Beibehalten der Anwendung der Energieversorgung(en) (50) für das erste Werkzeug-Modul (20) für elektrische Signale innerhalb einer definierten Zeitspanne zu erzeugen.
Roboter-Werkzeugwechsler (10) nach einem der Ansprüche 2–4, darüber hinaus eine Signalgeneratorschaltung (202) umfassend, welche ausgestaltet ist, um das pulsbreitenmodulierte Steuersignal (200) zu erzeugen, wobei die Signalgeneratorschaltung (202) ausgestaltet ist, um das pulsbreitenmodulierte Steuersignal (200) abhängig von einem Begrenzen des Stroms, welcher durch die erste Energieschalterschaltung (58) fließt, zu erzeugen, so dass er gleich oder kleiner als ein definierter Einschaltstrom ist.
Roboter-Werkzeugwechsler (10) nach einem der Ansprüche 2–5, darüber hinaus eine Signalgeneratorschaltung (202) umfassend, welche ausgestaltet ist, um das pulsbreitenmodulierte Steuersignal (200) zu erzeugen, wobei die Signalgeneratorschaltung (202) ausgestaltet ist, um dynamisch einen oder mehrere Parameter des pulsbreitenmodulierten Steuersignals (200) abhängig von einer Rückkopplung, welche eine elektrische Last auf dem Roboter-Werkzeug anzeigt, einzustellen.
Roboter-Werkzeugwechsler (10) nach einem der Ansprüche 2–6, darüber hinaus eine Signalgeneratorschaltung (202) umfassend, welche ausgestaltet ist, um das pulsbreitenmodulierte Steuersignal (200) zu erzeugen, wobei die Signalgeneratorschaltung (202) ausgestaltet ist, um das pulsbreitenmodulierte Steuersignal (200) abhängig von einem oder von mehreren Steuersignalen (62) des ersten Werkzeug-Moduls für elektrische Signale zu erzeugen, welche dem Koppeln des ersten Master-Moduls (12) und des ersten Werkzeug-Moduls (14) zugeordnet sind.
Roboter-Werkzeugwechsler (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das eine oder die mehreren Steuersignale (62) des ersten Werkzeug-Moduls elektrische Signale umfassen einen Steuerbefehl, um das erste Master-Modul (12) und das erste Werkzeug-Modul (14) zu verriegeln, und ein Sensorsignal, welches anzeigt, ob sich alle elektrischen Kontakte (22, 28) zwischen dem ersten Master-Modul (12) und dem ersten Werkzeug-Modul (14) in Eingriff befinden.
Roboter-Werkzeugwechsler (10) nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Master-Modul (26) für elektrische Signale über eine erste Schaltung (54), welche mit der/den Energieversorgung(en) (50) verbunden ist, mit Energie versorgt wird und das erste Werkzeug-Modul (20) für elektrische Signale über eine zweite Schaltung (56), welche mit der/den Energieversorgung(en) (50) verbunden ist, mit Energie versorgt wird, welche elektrisch parallel zu der ersten Schaltung (54) liegt, und dass die erste Energieschalterschaltung (58) ausgestaltet ist, um selektiv die zweite Schaltung (56) abzuschalten oder anzuschalten, während die erste Schaltung (54) gehalten wird.
Roboter-Werkzeugwechsler (10) nach einem der Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Master-Modul (26) für elektrische Signale bzw. das erste Werkzeug-Modul (20) für elektrische Signale roboterseitige elektrische Kontakte (28) bzw. werkzeugseitige elektrische Kontakte (22) umfasst, welche ausgestaltet und angeordnet sind, um miteinander zusammenzupassen und um dazwischen elektrische Energie passieren zu lassen, wenn das erste Master-Modul (12) und das erste Werkzeug-Modul (14) zusammengekoppelt werden, und dass die erste Energieschalterschaltung (58) ausgestaltet ist, um ein Ausbilden von transienten elektrischen Lichtbögen über den elektrischen Kontakten (22, 28) zu verhindern, indem eine Anwendung von einer oder mehrerer Energieversorgungen (50) für das erste Werkzeug-Modul (20) für elektrische Signale unterbunden wird, solange das erste Master-Modul (12) und das erste Werkzeug-Modul (14) gekoppelt oder entkoppelt werden; und um das Koppeln oder Entkoppeln des ersten Master-Moduls (12) und des ersten Werkzeug-Moduls (14) zu ermöglichen, indem die Anwendung der Energieversorgung(en) (50) für das erste Master-Modul (26) für elektrische Signale beibehalten wird.
Verfahren, welches durch einen Roboter-Werkzeugwechsler (10) ausgeführt wird, um ein Roboter-Werkzeug an einem Roboter-Arm entfernbar anzubringen, indem ein erstes Werkzeug-Modul (14), welches mit dem Roboter-Werkzeug verbunden ist, und ein erstes Master-Modul (12), welches mit dem Roboter-Arm verbunden ist, selektiv gekoppelt und entkoppelt werden, wobei das Verfahren umfasst: Anwenden einer oder mehrerer Energieversorgungen (50) sowohl für ein erstes Master-Modul (26) für elektrische Signale, welches an dem ersten Master-Modul (12) befestigt ist, als auch für ein erstes Werkzeug-Modul (20) für elektrische Signale, welches an dem ersten Werkzeug-Modul (14) befestigt ist; selektives Unterbinden der Anwendung der Energieversorgung(en) (50) für das erste Werkzeug-Modul (20) für elektrische Signale, solange das erste Master-Modul (12) und das erste Werkzeug-Modul (14) gekoppelt oder entkoppelt werden, während die Anwendung der Energieversorgung(en) (50) für das erste Master-Modul (26) für elektrische Signale beibehalten wird; und Durchführen einer gepulsten Anwendung der Energieversorgung(en) (50) für das erste Werkzeug-Modul (20) für elektrische Signale beim Koppeln (150) des ersten Master-Moduls (12) und des ersten Werkzeug-Moduls (14), um einen Übergang von dem Unterbinden der Anwendung zu dem Beibehalten der Anwendung der Energieversorgung(en) (50) für das erste Werkzeug-Modul (20) für elektrische Signale auszuführen.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführen ein Durchführen der gepulsten Anwendung abhängig von einem pulsbreitenmodulierten Steuersignal (200) umfasst, welches dem Koppeln des ersten Master-Moduls (12) und des ersten Werkzeug-Moduls (14) zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das pulsbreitenmodulierte Steuersignal (200) einen expliziten Steuerbefehl umfasst, welcher anzeigt, ob eine Energie für das erste Werkzeug-Modul (20) für elektrische Signale eingeschaltet oder ausgeschaltet werden soll.
Roboter-Werkzeugwechsler (10), welcher ausgestaltet ist, um ein Roboter-Werkzeug an einem ersten mit Energie versorgten Endpunkt entfernbar anzubringen, umfassend: ein erstes Werkzeug-Modul (14), welches ausgestaltet ist, um mit dem Roboter-Werkzeug verbunden zu werden; ein erstes Master-Modul (12), welches ausgestaltet ist, um mit dem mit Energie versorgten Endpunkt verbunden zu werden und um selektiv mit dem ersten Werkzeug-Modul (14) gekoppelt und von diesem entkoppelt zu werden; ein erstes Master-Modul (26) für elektrische Signale, welches an dem ersten Master-Modul (12) befestigt ist, und ein erstes Werkzeug-Modul (20) für elektrische Signale, welches an dem ersten Werkzeug-Modul (14) befestigt ist, wobei beide ausgestaltet sind, um durch eine Anwendung derselben einen oder mehreren Energieversorgungen (50) mit Energie versorgt zu werden; und eine erste Energieschalterschaltung (58), welche ausgestaltet ist, um selektiv eine Anwendung der Energieversorgung(en) (50) für das erste Werkzeug-Modul (20) für elektrische Signale zu unterbinden, während die Anwendung der Energieversorgung(en) für das erste Master-Modul (26) für elektrische Signale beibehalten wird, solange das erste Master-Modul (12) und das erste Werkzeug-Modul (14) gekoppelt oder entkoppelt werden; und Durchführen einer gepulsten Anwendung der Energieversorgung(en) (50) für das erste Werkzeug-Modul (20) für elektrische Signale beim Koppeln (150) des ersten Master-Moduls (12) und des ersten Werkzeug-Moduls (14), um einen Übergang von dem Unterbinden der Anwendung zu dem Beibehalten der Anwendung der Energieversorgung(en) (50) für das erste Werkzeug-Modul (20) für elektrische Signale auszuführen.
Roboter-Werkzeugwechsler (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Energieschalterschaltung (58) ausgestaltet ist, um die gepulste Anwendung abhängig von einem pulsbreitenmodulierten Steuersignal (200) durchzuführen, welches dem Koppeln des ersten Master-Moduls (12) und des ersten Werkzeug-Moduls (14) zugeordnet ist.
Roboter-Werkzeugwechsler (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das pulsbreitenmodulierte Steuersignal (200) einen expliziten Steuerbefehl umfasst, welcher anzeigt, ob eine Energie für das erste Werkzeug-Modul (20) für elektrische Signale eingeschaltet oder ausgeschaltet werden soll.
Verfahren, welches durch einen Roboter-Werkzeugwechsler (10) ausgeführt wird, um ein Roboter-Werkzeug an einem ersten mit Energie versorgten Endpunkt entfernbar anzubringen, indem ein erstes Werkzeug-Modul (14), welches mit dem Roboter-Werkzeug verbunden ist, und ein erstes Master-Modul (12), welches mit dem mit Energie versorgten Endpunkt verbunden ist, selektiv gekoppelt und entkoppelt werden, wobei das Verfahren umfasst: Anwenden einer oder mehrerer Energieversorgungen (50) sowohl für ein erstes Master-Modul (26) für elektrische Signale, welches an dem ersten Master-Modul (12) befestigt ist, als auch für ein erstes Werkzeug-Modul (20) für elektrische Signale, welches an dem ersten Werkzeug-Modul (14) befestigt ist; selektives Unterbinden der Anwendung der Energieversorgung(en) (50) für das erste Werkzeug-Modul (20) für elektrische Signale, solange das Master-Modul (12) und das Werkzeug-Modul (14) gekoppelt oder entkoppelt werden, während die Anwendung der Energieversorgung(en) (50) für das Master-Modul (26) für elektrische Signale beibehalten wird; und Durchführen einer gepulsten Anwendung der Energieversorgung(en) (50) für das erste Werkzeug-Modul (20) für elektrische Signale beim Koppeln (150) des ersten Master-Moduls (12) und des ersten Werkzeug-Moduls (14), um einen Übergang von dem Unterbinden der Anwendung zu dem Beibehalten der Anwendung der Energieversorgung(en) (50) für das erste Werkzeug-Modul (20) für elektrische Signale auszuführen.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführen ein Durchführen der gepulsten Anwendung abhängig von einem pulsbreitenmodulierten Steuersignal (200) umfasst, welches dem Koppeln des ersten Master-Moduls (12) und des ersten Werkzeug-Moduls (14) zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das pulsbreitenmodulierte Steuersignal (200) einen expliziten Steuerbefehl umfasst, welcher anzeigt, ob eine Energie für das erste Werkzeug-Modul (20) für elektrische Signale eingeschaltet oder ausgeschaltet werden soll.