DE102015116511A1 - Tool changing device, method and controller for automatic tool change - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugwechselvorrichtung für einen automatischen Werkzeugwechsel, aufweisend: – einen Werkzeugroboter (1000) mit einem Werkzeugwechsler (100), wobei der Werkzeugwechsler (100) ein Festteil (110), das an einem Roboterarm (1010) des Werkzeugroboters (1000) befestigt ist, ein Losteil (120), das an einem Werkzeug (1) befestigt ist, und einen Koppelmechanismus (130) zum Lösen und Herstellen einer mechanischen Kopplung zwischen dem Festteil (110) und dem Losteil (120), aufweist, wobei das Festteil (110) eine Festteil-Kommunikationseinheit (111) zum elektrischen Ansteuern des Koppelmechanismus (130) aufweist, – eine Parkstation (2000) für ein Werkzeug (1), aufweisend eine Parkstation-Kommunikationseinheit (2020), und – einen Controller (50) zum Senden eines Befehls von der Parkstation-Kommunikationseinheit (2020) an die Festteil-Kommunikationseinheit (111) zum Lösen oder Herstellen einer mechanischen Kopplung zwischen dem Festteil (110) und dem Losteil (120), wobei die Parkstation-Kommunikationseinheit (2020) und die Festteil-Kommunikationseinheit (111) derart ausgestaltet sind, dass eine elektrische Kopplung zwischen der Parkstation-Kommunikationseinheit (2020) und der Festteil-Kommunikationseinheit (111) nur dann herstellbar ist, wenn sich das Festteil (110) an dem Losteil (120) in der Parkstation (2000) befindet, wobei zum Lösen oder Herstellen der mechanischen Kopplung ein entsprechender Befehl von der Parkstation-Kommunikationseinheit (2020) an die Festteil-Kommunikationseinheit (111) erforderlich ist.The present invention relates to a tool changing device for an automatic tool change, comprising: a tool robot (1000) with a tool changer (100), the tool changer (100) having a fixed part (110) attached to a robot arm (1010) of the tool robot (1000) a release part (120) fixed to a tool (1) and a coupling mechanism (130) for releasing and establishing a mechanical coupling between the fixed part (110) and the loose part (120), wherein the fixed part (110) a fixed part communication unit (111) for electrically driving the coupling mechanism (130), - a parking station (2000) for a tool (1), comprising a parking station communication unit (2020), and - a controller (50) for Sending a command from the parking station communication unit (2020) to the fixed part communication unit (111) for releasing or establishing a mechanical coupling between the fixed part (110) and the lot part (120), wherein the parking station communication unit (2020) and the fixed part communication unit (111) are configured such that an electrical connection between the parking station communication unit (2020) and the fixed part communication unit (111) can be produced only when the fixed part (110) is on the loose part (120) in the parking station (2000), a corresponding command from the parking station communication unit (2020) to the fixed part communication unit (111) is required to release or establish the mechanical coupling is.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugwechselvorrichtung für einen automatischen Werkzeugwechsel zwischen einem Werkzeugroboter und einer Parkstation für ein Werkzeug.The present invention relates to a tool changing device for an automatic tool change between a tool robot and a parking station for a tool.
Im Stand der Technik bilden Werkzeugwechsler für Werkzeugroboter eine im Wesentlichen standardisierte Schnittstelle, die es Werkzeugrobotern in der Industrie erlauben, Werkzeuge für verschiedene Arbeitsaufgaben aus Parkstationen flexibel aufzunehmen und auch wieder darin abzulegen.In the prior art, tool changers for tool robots provide a substantially standardized interface that allows tool robots in the industry to flexibly accept and re-place tools for various work tasks from parking stations.
Dazu gibt es üblicherweise ein an einem Roboterarm des Werkzeugroboters montiertes Festteil mit aktiven, üblicherweise pneumatisch angetriebenen Verriegelungskomponenten einschließlich Rastkugeln, -finger, -nocken und/oder -bolzen. Zudem gibt es eine beliebige Anzahl an sogenannten Losteilen, die an jeweiligen Werkzeugen montiert sind und mit dem Werkzeugroboter bzw. dem Festteil koppelbar sind. Hierzu weisen Losteile in der Regel jeweils eine Hinterschneidung oder dergleichen auf, in welche ein Koppelmechanismus über die Verriegelungskomponenten eingreifen kann.For this purpose, there is usually a mounted on a robot arm of the tool robot fixed part with active, usually pneumatically driven locking components including locking balls, fingers, cams and / or bolts. In addition, there are any number of so-called loose parts, which are mounted on respective tools and can be coupled to the tool robot or the fixed part. For this purpose, loose parts usually each have an undercut or the like, in which a coupling mechanism can engage via the locking components.
Durch den Anbau von aufgabenspezifischen Mediendockmodulen an den Roboterarm des Werkzeugroboters und/oder das Festteil können die jeweiligen Werkzeuge mit den zur Erfüllung von zugehörigen Arbeitsaufgaben erforderlichen Medien versorgt werden. Die Herstellung der Medienverbindung zwischen Werkzeugroboter, Werkzeugwechsler und Werkzeug erfolgt automatisch beim mechanischen Ankoppeln des Werkzeugs in einer sicheren Parkposition in einer Parkstation. Beim Ablegen bzw. mechanischen Entkoppeln des Werkzeugs vom Werkzeugroboter, d.h., Entkoppeln des Werkzeugs einschließlich des Losteils, in der Regel nach erfolgtem Abschluss eines Arbeitsvorgangs, wird die Medienverbindung wieder automatisch getrennt.By attaching task-specific media docking modules to the robot arm of the tool robot and / or the fixed part, the respective tools can be supplied with the media necessary for the fulfillment of associated work tasks. The production of the media connection between the tool robot, tool changer and tool takes place automatically when mechanically coupling the tool in a safe parking position in a parking station. When depositing or mechanically decoupling the tool from the tool robot, i.e. decoupling the tool including the release part, usually after completing a work process, the media connection is automatically disconnected again.
So lange der Werkzeugroboter seine Arbeitsaufgaben im automatischen Betrieb erfüllt, befindet sich dieser in einem geschützten Bereich, beispielsweise hinter Gitter, und ist dadurch von Arbeitspersonal sicher getrennt. Unter diesen Umständen kann ein Sicherheitsrisiko für Arbeitspersonal ausgeschlossen oder zumindest stark reduziert werden.As long as the tool robot performs its tasks in automatic mode, it is located in a protected area, for example behind a grid, and is thus safely separated from the workforce. Under these circumstances, a safety risk for workers can be eliminated or at least greatly reduced.
Unter normalen Betriebsbedingungen ist eine Sicherheitsbetrachtung des Werkzeugwechslers bzw. des Koppelmechanismus zwischen dem Festteil und dem Losteil, grundsätzlich irrelevant, da bei geschlossenem Schutzraum keine Personalgefährdung besteht. Wenn Arbeitspersonal den Arbeitsbereich des Werkzeugroboters betritt, zum Beispiel um Schäden am Werkzeugroboter zu beheben oder Programmierarbeiten bzw. Serviceaufgaben zu erfüllen, steigt das Sicherheitsrisiko für das Arbeitspersonal hingegen stark an. Der Roboter wird bzw. ist in einer derartigen Situation zwar gestoppt, d.h., außer Betrieb gesetzt, es muss jedoch unter allen Umständen verhindert werden, dass durch externe Einflüsse oder unvorhersehbare Betriebszustände des Werkzeugroboters ein Abkoppeln des Werkzeugs erfolgt und dadurch Arbeitspersonal gefährdet, verletzt oder getötet wird.Under normal operating conditions, a safety consideration of the tool changer or the coupling mechanism between the fixed part and the loose part is basically irrelevant, since there is no danger to personnel when the protected space is closed. When workers enter the work area of the tool robot, for example, to repair damage to the tool robot or to perform programming or service tasks, the security risk for the workforce increases sharply. The robot is indeed stopped in such a situation, ie, put out of operation, but it must be prevented under all circumstances that disconnected by external influences or unpredictable operating conditions of the tool robot tool, thereby endangering, injury or killed workers becomes.
Neben mechanischen Sicherheitsfunktionen für den Koppelmechanismus, beispielsweise eine Selbsthaltung bei einem Ausfall eines Betriebsmediums wie Druckluft, ist es insbesondere wichtig, eine Entkopplung durch Umsteuern, beispielsweise mutwilliges oder versehentliches Fehlsteuern des Koppelmechanismus durch Arbeitspersonal, zu verhindern. Im Stand der Technik sind hierzu, wie beispielsweise in der
Zur Verringerung des Sicherheitsrisikos für Arbeitspersonal gibt es deshalb Ansätze, mit großem steuerungstechnischen Aufwand die gesamte Befehlskette des Werkzeugroboters zweikanalig auszuführen. Hierbei wird beispielsweise ein sogenannter sicherer Sensor am Festteil des Werkzeugwechslers angeordnet, der ein kodiertes Zielwerkzeug in einer zugehörigen Parkstation erkennt. Die Betätigungsventile zur Umsteuerung der Werkzeugwechsler-Mechanik sind ebenfalls zweikanalig ausgeführt, wodurch immer zwei Befehle übermittelt werden müssen. Die Pneumatik-Pfade zum Entkoppeln eines Werkzeugs bzw. des Losteils vom Festteil werden dabei in Reihe ausgeführt. Alle Sensoren und Aktoren sind hierbei gegeneinander verriegelt und abgefragt. Ein übermittelter Befehl zum Entkoppeln des Werkzeugs wird nur dann umgesetzt, wenn sich das Werkzeug in einer sicheren Position in der Parkstation befindet und alle Diagnoseglieder ein ordnungsgemäß funktionierendes System melden.To reduce the safety risk for workers there are therefore approaches to execute the entire command chain of the tool robot two channels with great control engineering effort. Here, for example, a so-called safe sensor is arranged on the fixed part of the tool changer, which recognizes a coded target tool in an associated parking station. The actuating valves for reversing the tool changer mechanism are also designed with two channels, which always two commands must be transmitted. The pneumatic paths for decoupling a tool or the loose part from the fixed part are executed in series. All sensors and actuators are locked and interrogated against each other. A transmitted command for decoupling the tool is only implemented when the tool is in a safe position in the parking station and all diagnostic members report a properly functioning system.
Die Entkoppelbefehle werden nacheinander oder gleichzeitig zweikanalig an zwei in Reihe geschalteten Ventile übermittelt, wodurch die Ventile entsprechend umschalten. Der Koppelmechanismus wird nur freigegeben bzw. das Lösen einer mechanischen Kopplung zwischen dem Festteil und dem Losteil wird nur dann erlaubt, wenn alle Bedingungen erfüllt sind. Bereits geringste Abweichungen von einem Soll-Zustand führen zu einem Sperren des Systems und dadurch zu einem Stopp des Werkzeugroboters.The decoupling commands are transmitted sequentially or simultaneously two-channel to two valves connected in series, whereby the valves switch accordingly. The coupling mechanism is only released or releasing a mechanical coupling between the fixed part and the Lost part is only allowed if all conditions are met. Even the slightest deviations from a desired state lead to a locking of the system and thereby to a stop of the tool robot.
In der Praxis hat sich gezeigt, dass derartige Ansteuersysteme aufwendig und teuer sind. Außerdem hat sich herausgestellt, dass eine Vielzahl von unvorhersehbaren Einflüssen zum Stopp des Werkzeugroboters führen können, deren Ursachen anschließend nicht auf den ersten Blick erkennbar und somit nur langsam behebbar sind.In practice it has been found that such drive systems are complicated and expensive. In addition, it has been found that a variety of unpredictable influences can lead to the stop of the tool robot, the causes of which are not recognizable at first glance and thus only slowly recoverable.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Werkzeugwechselvorrichtung und ein Verfahren für einen automatischen Werkzeugwechsel zwischen einem Werkzeugroboter und einer Parkstation bereitzustellen, womit auf einfache und kostengünstige Weise ein ungewolltes Entkoppeln des Werkzeugs vom Werkzeugroboter gewährleistet werden kann.Object of the present invention is to at least partially overcome the disadvantages described above. In particular, it is an object of the present invention to provide a tool changing device and a method for an automatic tool change between a tool robot and a parking station, whereby an unintentional decoupling of the tool from the tool robot can be ensured in a simple and cost-effective manner.
Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der Werkzeugwechselvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Controller sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.The above object is solved by the claims. Further features and details of the invention will become apparent from the description and the drawings. In this case, features and details that are described in connection with the tool changing device, of course, also in connection with the controller according to the invention and the method according to the invention and in each case vice versa, so always reference is made reciprocally to the individual aspects of the invention and can be.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Werkzeugwechselvorrichtung für einen automatischen Werkzeugwechsel bereitgestellt. Die Werkzeugwechselvorrichtung weist einen Werkzeugroboter mit einem Werkzeugwechsler auf, wobei der Werkzeugwechsler ein Festteil, das an einem Roboterarm des Werkzeugroboters befestigt ist, ein Losteil, das an einem Werkzeug befestigt ist, und einen Koppelmechanismus zum Lösen und Herstellen einer mechanischen Kopplung zwischen dem Festteil und dem Losteil, aufweist. Das Festteil weist ferner eine Festteil-Kommunikationseinheit zum Ansteuern des Koppelmechanismus auf. Außerdem weist die Werkzeugwechselvorrichtung eine Parkstation für ein Werkzeug auf, wobei die Parkstation eine Parkstation-Kommunikationseinheit aufweist. Darüber hinaus weist die Wechselvorrichtung einen Controller zum Ansteuern des Werkzeugroboters und Senden eines Befehls von der Parkstation-Kommunikationseinheit an die Festteil-Kommunikationseinheit zum Lösen oder Herstellen einer mechanischen Kopplung zwischen dem Festteil und dem Losteil mittels des Koppelmechanismus auf. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es dabei entscheidend, dass die Parkstation-Kommunikationseinheit und die Festteil-Kommunikationseinheit derart ausgestaltet sind, dass eine elektrische Kopplung zwischen der Parkstation-Kommunikationseinheit und der Festteil-Kommunikationseinheit nur dann herstellbar ist, wenn sich das Festteil an dem Losteil in der Parkstation befindet, wobei zum Lösen oder Herstellen der mechanischen Kopplung ein entsprechender Befehl von der Parkstation-Kommunikationseinheit an die Festteil-Kommunikationseinheit erforderlich ist.According to a first aspect of the present invention, a tool changing device for automatic tool change is provided. The tool changer has a tool robot with a tool changer, the tool changer having a fixed part fixed to a robot arm of the tool robot, a release part attached to a tool, and a coupling mechanism for releasing and establishing a mechanical coupling between the fixed part and the tool Loose part, has. The hard part further comprises a fixed part communication unit for driving the coupling mechanism. In addition, the tool changing device has a parking station for a tool, wherein the parking station has a parking station communication unit. In addition, the changing device has a controller for driving the tool robot and sending a command from the parking station communication unit to the fixed part communication unit for releasing or establishing a mechanical coupling between the fixed part and the loose part by means of the coupling mechanism. In the context of the present invention, it is crucial that the parking station communication unit and the fixed part communication unit are configured such that an electrical coupling between the parking station communication unit and the fixed part communication unit can only be produced when the fixed part at the Losteil is located in the parking station, wherein for solving or establishing the mechanical coupling, a corresponding command from the parking station communication unit to the fixed part communication unit is required.
D.h., so lange sich das Festteil nicht an dem Losteil in der Parkstation befindet, ist es nicht möglich, den Koppelmechanismus elektrisch anzusteuern. Deshalb kann die mechanische Kopplung zwischen dem Losteil und dem Festteil ausschließlich in einer Parkposition des Losteils, in welcher sich das Losteil mit daran befestigtem Werkzeug in einem Werkzeuglager der Parkstation befindet, gelöst oder hergestellt werden. Ein Lösen des Losteils vom Festteil durch einen entsprechenden elektrischen Befehl in einer Situation, in welcher sich das Losteil nicht in der Parkposition befindet ist aufgrund der nicht vorhandenen elektrischen Ansteuerungsmöglichkeit des Koppelmechanismus in dieser Position ausgeschlossen.That is, as long as the fixed part is not located on the loose part in the parking station, it is not possible to electrically control the coupling mechanism. Therefore, the mechanical coupling between the loose part and the fixed part exclusively in a parking position of the Losteils, in which the loose part is attached thereto tool in a tool storage of the parking station, dissolved or manufactured. A release of the Losteils from the fixed part by a corresponding electrical command in a situation in which the Losteil is not in the park position is excluded due to the lack of electrical driving ability of the coupling mechanism in this position.
Unter einer Parkstation sind im Sinne der vorliegenden Erfindung beispielsweise ein Werkzeuggestell, ein Werkzeuglager und ein Werkzeugbahnhof zu verstehen. Das Festteil ist bevorzugt lösbar, beispielsweise über eine Schraubverbindung kraft- und/oder formschlüssig an dem Roboterarm befestigt. Ebenso ist das Losteil bevorzugt lösbar, beispielsweise über eine Schraubverbindung kraft- und/oder formschlüssig an dem Werkzeug befestigt.For the purposes of the present invention, a parking station is to be understood as meaning, for example, a tool rack, a tool store and a tool station. The fixed part is preferably detachable, for example, via a screw force and / or positively secured to the robot arm. Likewise, the loose part is preferably detachable, for example by means of a screw force and / or positively attached to the tool.
Unter einer elektrischen Kopplung ist vorliegend beispielsweise eine Signalübertragung bzw. die Herstellung derselben mit einem Befehl zum Auslösen einer entsprechenden Funktion zu verstehen. Unter einer elektrischen Kopplung ist im Sinne der vorliegenden Erfindung eine elektrische Datenverbindung zu verstehen, die sowohl drahtgebunden als auch drahtlos hergestellt sein kann.In the present case, an electrical coupling means, for example, a signal transmission or the production thereof with a command for triggering a corresponding function. For the purposes of the present invention, electrical coupling means an electrical data connection which can be made both wired and wireless.
Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass das Losteil eine Losteil-Kontakteinheit aufweist und die Parkstation eine Parkstation-Kontakteinheit aufweist, wobei zwischen der Losteil-Kontakteinheit und der Parkstation-Kontakteinheit ein elektrischer Kontakt herstellbar ist, wenn sich das Losteil in der Parkstation befindet und dabei, insbesondere über das Losteil, die elektrische Kopplung zwischen der Festteil-Kommunikationseinheit und der Parkstation-Kommunikationseinheit herstellbar ist, wobei die elektrische Kopplung zwischen der Festteil-Kommunikationseinheit und der Parkstation-Kommunikationseinheit derart bereitgestellt ist, dass diese getrennt wird, wenn der elektrische Kontakt zwischen der Losteil-Kontakteinheit und der Parkstation-Kontakteinheit getrennt wird. Die elektrische Kopplung über das Losteil kann beispielsweise über eine entsprechende Kontaktierung von der Parkstation zum Losteil und von dem Losteil zum Festteil realisiert werden. Dadurch ist es auf besonders einfache und schnelle Weise möglich, die elektrische Kopplung zwischen der Parkstation und dem Festteil automatisch herzustellen bzw. zu trennen. Die Losteil-Kontakteinheit und die Parkstation-Kontakteinheit können beispielsweise als Schleifkontakte ausgestaltet sein, die bei einer mechanischen Kontaktierung die elektrische Kopplung zwischen der Parkstation-Kommunikationseinheit und der Festteil-Kommunikationseinheit herstellen.According to one embodiment of the present invention, it is possible that the Losteil has a Losteil contact unit and the parking station has a parking station contact unit, wherein between the Losteil contact unit and the parking station contact unit, an electrical contact can be established when the loose part in the Park station is and, in particular on the Losteil, the electric Coupling between the fixed part communication unit and the parking station communication unit can be produced, wherein the electrical coupling between the fixed part communication unit and the parking station communication unit is provided such that it is disconnected when the electrical contact between the loose part contact unit and the parking station Contact unit is disconnected. The electrical coupling via the loose part can be realized, for example, via a corresponding contact from the parking station to the loose part and from the loose part to the fixed part. This makes it possible in a particularly simple and fast way to automatically establish or separate the electrical coupling between the parking station and the fixed part. The loose-part contact unit and the parking station contact unit can be designed, for example, as sliding contacts which, in the case of a mechanical contacting, establish the electrical coupling between the parking station communication unit and the fixed-part communication unit.
Ferner ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, dass das Festteil eine pneumatische Ventilvorrichtung zum Ansteuern des Koppelmechanismus aufweist und die Ventilvorrichtung eine Arretiervorrichtung aufweist, mittels welcher ein Pneumatikventil der Ventilvorrichtung arretierbar ist und damit der Koppelmechanismus in einer definierten Position feststellbar ist, wobei die Werkzeugwechselvorrichtung derart eingestellt ist, dass das Pneumatikventil nach dem Lösen oder Herstellen der mechanischen Kopplung durch die Arretiervorrichtung arretiert wird, wobei für ein Ansteuern des Koppelmechanismus über die Ventilvorrichtung ein entsprechender Befehl an die Ventilvorrichtung von der Parkstation-Kommunikationseinheit über die Festteil-Kommunikationseinheit erforderlich ist. Die Arretiervorrichtung bildet eine weitere mechanische Sicherungsvorrichtung, mittels welcher eine mechanische Kopplung zwischen dem Festteil und dem Losteil beispielsweise in einem Zustand, in welchem sich das Losteil außerhalb der Parkstation befindet bzw. von derselben beabstandet angeordnet ist, zuverlässig mechanisch gehalten werden kann. Die Ventilvorrichtung kann erfindungsgemäß die Festteil-Kommunikationseinheit aufweisen oder als dieselbe verstanden werden. D.h., die Festteil-Kommunikationseinheit muss nicht als separates Bauteil im Festteil betrachtet werden sondern kann Bestandteil einer anzusteuernden Funktionseinheit sein. Further, it is possible according to the present invention that the fixed part has a pneumatic valve device for driving the coupling mechanism and the valve device comprises a locking device by means of which a pneumatic valve of the valve device can be locked and thus the coupling mechanism can be fixed in a defined position, wherein the tool changing device so is adjusted, that the pneumatic valve is locked after releasing or establishing the mechanical coupling by the locking device, wherein a corresponding command to the valve device from the parking station communication unit via the fixed part communication unit is required for driving the coupling mechanism via the valve device. The locking device forms a further mechanical securing device, by means of which a mechanical coupling between the fixed part and the loose part, for example in a state in which the loose part is located outside the parking station or spaced from the same, can be reliably mechanically held. According to the invention, the valve device can have the fixed-part communication unit or be understood as the same. That is, the fixed part communication unit need not be considered as a separate component in the fixed part but may be part of a functional unit to be controlled.
Außerdem kann es im Rahmen der vorliegenden Erfindung von Vorteil sein, wenn die Arretiervorrichtung eine Arretierzustand-Erkennungsvorrichtung zum Erkennen eines Arretierzustandes der Arretiervorrichtung aufweist und ein erkannter Arretierzustand von einer Prüfeinheit an den Controller übertragbar ist, wobei der Controller derart eingestellt ist, dass das Festteil mittels des Werkzeugroboters abhängig vom Arretierzustand von dem Losteil in der Parkstation entfernt wird oder nicht. Durch das Erkennen und das Übertragen bzw. ein Abfragen des Arretierzustandes und eine davon abhängige Steuerung bzw. Bewegung des Festteils kann sichergestellt werden, dass das beispielsweise mit dem Losteil mechanisch gekoppelte Festteil nur bei vorhandener mechanischer Arretierung von der Parkstation entfernt wird. Damit kann eine sichere Funktion der Werkzeugwechselvorrichtung weiter verbessert werden.In addition, it may be advantageous in the context of the present invention, when the locking device has a locking state detection device for detecting a locking state of the locking device and a detected locking state of a test unit to the controller is transferable, wherein the controller is set such that the fixed part by means of the tool robot is removed depending on the locking state of the Losteil in the parking station or not. By recognizing and transmitting or interrogating the locking state and a dependent control or movement of the fixed part can be ensured that the example mechanically coupled to the loose part fixed part is removed only with existing mechanical locking of the parking station. In order for a safe operation of the tool changing device can be further improved.
Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß möglich, dass die Ventilvorrichtung eine Druckzustand-Erkennungsvorrichtung zum Erkennen eines Druckzustandes in der Ventilvorrichtung aufweist und ein erkannter Druckzustand sowie insbesondere Parameter einer internen Überwachungssensorik von einer Prüfeinheit an den Controller übertragbar sind, wobei der Controller derart eingestellt ist, dass das Festteil mittels des Werkzeugroboters abhängig vom Druckzustand einschließlich Parameter der internen Überwachungssensorik von dem Losteil in der Parkstation entfernt wird oder nicht. Durch das Erkennen und das Übertragen bzw. ein Abfragen des Druckzustandes der Ventilvorrichtung für den Koppelmechanismus und eine davon abhängige Steuerung bzw. Bewegung des Festteils kann weiterhin sichergestellt werden, dass das beispielsweise mit dem Losteil mechanisch gekoppelte Festteil nur bei vorhandener und erforderlicher mechanischer Kopplung durch den Koppelmechanismus von der Parkstation entfernt wird. Damit kann eine sichere Funktion der Werkzeugwechselvorrichtung noch weiter verbessert werden.Moreover, it is possible according to the invention that the valve device has a pressure state recognition device for detecting a pressure state in the valve device and a recognized pressure state and in particular parameters of an internal monitoring sensor system can be transmitted from a test unit to the controller, wherein the controller is set such that the Fixed part is removed by means of the tool robot depending on the printing condition including parameters of the internal monitoring sensors of the Losteil in the parking station or not. By recognizing and transmitting or querying the pressure state of the valve device for the coupling mechanism and a dependent control or movement of the fixed part can be further ensured that the example mechanically coupled to the loose part fixed part only with existing and required mechanical coupling by the Coupling mechanism is removed from the parking station. In order for a safe operation of the tool changing device can be further improved.
Der elektrische Kontakt zwischen der Parkstation-Kontakteinheit und der Losteil-Kontakteinheit kann über ein NFC-System herstellbar sein. D.h., Die erfindungsgemäße Werkzeugwechselvorrichtung kann ein NFC-System mit NFC-Modulen wie RFID-Tags aufweisen. So ist es beispielsweise möglich, dass die Losteil-Kontakteinheit sowie die Parkstation-Kontakteinheit ein NFC-Modul in Form eines RFID-Tags aufweisen, die durch eine elektrische Wechselwirkung den entsprechenden elektrischen Kontakt zueinander herstellen, sobald die NFC-Module nahe genug zusammengebracht werden. Über ein NFC-System ist eine besonders einfache, kostengünstige und verschleißfreie Kontaktierung zwischen der Parkstation-Kontakteinheit und der Losteil-Kontakteinheit herstellbar. Alternativ kann der elektrische Kontakt zwischen der Parkstation-Kontakteinheit und der Losteil-Kontakteinheit jedoch auch über Steckkontakte, Schleifkontakte oder andere elektrische Kontaktsysteme hergestellt werden.The electrical contact between the parking station contact unit and the loose part contact unit can be produced via an NFC system. That is, the tool changing apparatus of the present invention may include an NFC system having NFC modules such as RFID tags. Thus, for example, it is possible that the loose-part contact unit and the parking station contact unit have an NFC module in the form of an RFID tag that make the corresponding electrical contact to each other by an electrical interaction as soon as the NFC modules are brought close enough together. Via an NFC system, a particularly simple, cost-effective and wear-free contacting between the parking station contact unit and the loose part contact unit can be produced. Alternatively, however, the electrical contact between the parking station contact unit and the loose part contact unit can also be produced via plug contacts, sliding contacts or other electrical contact systems.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine weitere Werkzeugwechselvorrichtung für einen automatischen Werkzeugwechsel bereitgestellt. Die weitere Werkzeugwechselvorrichtung weist einen Werkzeugwechsler mit einem Festteil, das an einem Roboterarm eines Werkzeugroboters befestigbar ist, einem Losteil, das an einem Werkzeug befestigbar ist, und einem Koppelmechanismus zum Lösen und Herstellen einer mechanischen Kopplung zwischen dem Festteil und dem Losteil, auf. Das Festteil weist eine Festteil-Kommunikationseinheit zum Ansteuern des Koppelmechanismus auf. Ferner weist die weitere Werkzeugwechselvorrichtung eine Parkstation-Kommunikationseinheit, die an einer Parkstation für das Werkzeug anordenbar ist, sowie einen Controller zum Senden, im Falle einer an der Parkstation angeordneten Parkstation-Kommunikationseinheit, eines Befehls von der Parkstation-Kommunikationseinheit an die Festteil-Kommunikationseinheit zum Lösen oder Herstellen einer mechanischen Kopplung zwischen dem Festteil und dem Losteil, auf. Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist es dabei entscheidend, dass die Parkstation-Kommunikationseinheit und die Festteil-Kommunikationseinheit derart ausgestaltet sind, dass eine elektrische Kopplung zwischen der Parkstation-Kommunikationseinheit und der Festteil-Kommunikationseinheit nur dann herstellbar ist, wenn sich das Festteil an dem Losteil in der Parkstation befindet, wobei zum Lösen oder Herstellen der mechanischen Kopplung ein entsprechender Befehl von der Parkstation-Kommunikationseinheit an die Festteil-Kommunikationseinheit erforderlich ist.In accordance with another aspect of the present invention, another tool change device for automatic tool change is provided. The further tool changing device has a tool changer with a fixed part, which can be fastened to a robot arm of a tool robot, a loose part, the a tool can be fastened, and a coupling mechanism for releasing and establishing a mechanical coupling between the fixed part and the loose part, on. The hard part has a fixed part communication unit for driving the coupling mechanism. Furthermore, the further tool changing device has a parking station communication unit, which can be arranged at a parking station for the tool, and a controller for transmitting, in the case of a park station communication unit arranged at the parking station, a command from the parking station communication unit to the fixed part communication unit Loosening or making a mechanical coupling between the fixed part and the loose part, on. In terms of the present invention, it is crucial that the parking station communication unit and the fixed part communication unit are configured such that an electrical coupling between the parking station communication unit and the fixed part communication unit can only be produced when the fixed part on the Losteil is located in the parking station, wherein for solving or establishing the mechanical coupling, a corresponding command from the parking station communication unit to the fixed part communication unit is required.
Die weitere Werkzeugwechselvorrichtung ist somit als nachrüstbares System für einen Werkzeugroboter und eine Parkstation ausgestaltet. Damit bringt die erfindungsgemäße weitere Werkzeugwechselvorrichtung die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf die vorstehend beschriebene Werkzeugwechselvorrichtung erläutert worden sind. Vorteilhafte Ausgestaltungen der weiteren Wechselvorrichtung gehen aus den zugehörigen Unteransprüchen hervor.The further tool changing device is thus configured as a retrofittable system for a tool robot and a parking station. Thus, the further tool change device according to the invention brings about the same advantages as have been explained in detail with reference to the tool changing device described above. Advantageous embodiments of the further changing device will become apparent from the accompanying dependent claims.
Gemäß einem weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Steuerverfahren für einen automatischen Werkzeugwechsel zwischen einer Parkstation für ein Werkzeug und einem Werkzeugroboter bereitgestellt, aufweisend einen Werkzeugwechsler mit einem Festteil, das an einem Roboterarm des Werkzeugroboters befestigt ist, einem Losteil, das am Werkzeug befestigt ist und einem mechanischen Koppelmechanismus zum Lösen oder Herstellen einer mechanischen Kopplung zwischen dem Festteil und dem Losteil, wobei das Festteil eine Festteil-Kommunikationseinheit zum Ansteuern des Koppelmechanismus aufweist und die Parkstation eine Parkstation-Kommunikationseinheit aufweist, wobei das Steuerverfahren folgende Schritte aufweist:
- – nur wenn sich das Festteil an dem Losteil in der Parkstation befindet, Herstellen einer elektrischen Kopplung zwischen der Parkstation-Kommunikationseinheit und der Festteil-Kommunikationseinheit,
- – Senden eines Befehls von der Parkstation-Kommunikationseinheit an die Festteil-Kommunikationseinheit zum Lösen oder Herstellen einer mechanischen Kopplung zwischen dem Festteil und dem Losteil, und
- – Lösen oder Herstellen der mechanischen Kopplung zwischen dem Festteil und dem Losteil durch den Koppelmechanismus,
- - only if the fixed part is located on the loose part in the parking station, establishing an electrical coupling between the parking station communication unit and the fixed part communication unit,
- Sending a command from the parking station communication unit to the fixed part communication unit for releasing or establishing a mechanical coupling between the fixed part and the loose part, and
- Releasing or establishing the mechanical coupling between the fixed part and the loose part by the coupling mechanism,
Damit bringt auch das erfindungsgemäße Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf die vorstehend beschriebene Werkzeugwechselvorrichtung erläutert worden sind. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens gehen aus den zugehörigen Unteransprüchen hervor.Thus, the method according to the invention also brings about the same advantages as have been explained in detail with reference to the tool changing device described above. Advantageous embodiments of the method will become apparent from the accompanying dependent claims.
Ein noch weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Controller zum Steuern und/oder Regeln eines automatischen Werkzeugwechsels mit einer wie vorstehend dargestellten Werkzeugwechselvorrichtung gemäß dem vorstehend dargestellten Verfahren.A still further aspect of the present invention relates to a controller for controlling and / or controlling an automatic tool change with a tool changing device as set forth above according to the above-described method.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Zeichnung hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.Further, measures improving the invention will become apparent from the following description of various embodiments of the invention, which are shown schematically in the figures. All of the claims, description or drawings resulting features and / or advantages, including constructive details and spatial arrangements may be essential to the invention both in itself and in the various combinations.
Es zeigen jeweils schematisch:Each show schematically:
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den
Ferner weist die Werkzeugwechselvorrichtung eine Parkstation
Erfindungswesentlich ist es hierbei, dass die Parkstation-Kommunikationseinheit
Ferner weist das in
Außerdem weist die in
Die Werkzeugwechselvorrichtung ist dabei derart eingestellt, dass das Pneumatikventil
Die Ventilvorrichtung
Die Ventilvorrichtung
Wie ferner in
Gemäß
Der Rückstellmagnet
Der Kraftsensor
Die Ventilvorrichtung
Mit Bezug auf
Befindet sich die Arretiervorrichtung
Nun kann durch den Controller
Erst jetzt, nachdem das Losteil
Anschließend wird ein Koppelvorgang zwischen dem Festteil
Befindet sich die Arretiervorrichtung in der geöffneten Position, wird durch den Controller
Nun kann durch den Controller
Erst jetzt, nachdem das Festteil
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Werkzeug Tool
- 1010
- Ventilvorrichtung valve device
- 2020
- Pneumatikventil pneumatic valve
- 2121
- Kolben piston
- 3030
- Stellvorrichtung locking device
- 3131
- Stellantrieb actuator
- 31a31a
- Stellmagnet operating magnet
- 3232
- Stellmittel actuating means
- 32a32a
- Kolbenstellelement Piston actuator
- 32b32b
- Übersetzungselement translation element
- 3333
- Lagerbolzen bearing bolt
- 3434
- Lager camp
- 3535
- erste Durchgangsöffnung first passage opening
- 3636
- zweite Durchgangsöffnung second passage opening
- 3737
- Joch yoke
- 3838
- Verbindungselement connecting element
- 4040
- Arretiervorrichtung locking device
- 4141
- Arretierbolzen locking pin
- 4242
- Arretiermagnet Arretiermagnet
- 4343
- Vorspanneinheit biasing unit
- 4444
- Kraftsensor / Arretierzustand-Erkennungsvorrichtung Force sensor / locking state detecting device
- 5050
- Controller controller
- 6060
- Druckzustand-Erkennungsvorrichtung Pressure state detection device
- 100100
- Werkzeugwechsler tool changer
- 110110
- Festteil hard part
- 111111
- Festteil-Kommunikationseinheit Fixed screen communication unit
- 112112
- Prüfeinheit test unit
- 113113
- Festteil-Kontakteinheit Hard part-contact unit
- 120120
- Losteil loose part
- 122122
- Losteil-Kontakteinheit Loose part-contact unit
- 130130
- Koppelmechanismus coupling mechanism
- 10001000
- Werkzeugroboter tool robot
- 10101010
- Roboterarm robot arm
- 20002000
- Parkstation Park station
- 20102010
- Werkzeuglager tool storage
- 20202020
- Parkstation-Kommunikationseinheit Park station communication unit
- 20302030
- Parkstation-Kontakteinheit Park Station-contact unit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 10394188 T5 [0007] DE 10394188 T5 [0007]
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