DE102017123297A1 - Auswechselbares Werkzeug und Werkzeughalterung für einen Roboterarm - Google Patents

Abstract

Offenbart ist eine Werkzeughalterung (1, 1') für einen Roboterarm (31), die eine Kontaktplatte (10, 10') zur Anlage an einer Gegenplatte (20, 20') umfasst sowie mindestens einen Elektropermanentmagneten (17, 17'), der dazu eingerichtet ist, ein magnetisches Material wahlweise an der Kontaktplatte zu halten oder loszulassen.
Offenbart ist weiterhin ein Werkzeug (2, 2') zur Befestigung an einem Roboterarm (31), wobei das Werkzeug eine magnetische Gegenplatte (20, 20') zur Anlage an einer Kontaktplatte und ein an der Gegenplatte angeordnetes Arbeitselement (27') aufweist.
Ferner offenbart sind ein Roboter (3), der einen Roboterarm (31) mit Werkzeughalterung (1, 1') und mindestens ein Werkzeug (2, 2') umfasst, sowie ein Wechselverfahren für Werkzeuge (2, 2') eines Roboters (3).

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeughalterung für einen Roboterarm, ein Werkzeug zur Befestigung an einem Roboterarm, einen Roboter mit einem Roboterarm und einem oder mehreren Werkzeugen sowie ein Wechselverfahren zum Auswechseln von Werkzeugen für einen Roboterarm.
• Zur automatisierten Durchführung von Arbeitsschritten werden in den verschiedensten Aufgabenbereichen beispielsweise der Industrie und der Wissenschaft Roboter eingesetzt. Diese umfassen in der Regel mindestens ein Werkzeug, das beispielsweise an einem Arm des Roboters befestigt sein kann und in der Regel von diesem zur jeweiligen Einsatzstelle geführt und dort eingesetzt wird. Für eine vielseitige Verwendungsmöglichkeit der Roboter z.B. bei mehrschrittigen Operationen sind die jeweiligen Werkzeuge häufig auswechselbar. Insbesondere große Industrieroboter weisen dazu teils spezialisierte Wechselsysteme, teils Werkzeugwechsler mit zahlreichen, aufwendigen Schnittstellen und großen Lastaufnahmekapazitäten auf. Die Auswechselvorgänge umfassen häufig Greifprozesse, die mit Sauggreifern durchgeführt werden.
• Für kleine und leichte Werkzeuge, wie sie beispielsweise in der Raumfahrt und Bereichen der Forschung eingesetzt werden, sind derartige Wechselsysteme jedoch überdimensioniert und zu aufwendig: Allein das Gewicht solcher Werkzeugwechsler überschreitet oft die Traglast der kleinen eingesetzten Roboter.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte Technik zum Auswechseln von Werkzeugen an Roboterarmen bereitzustellen.
• Die Aufgabe wird gelöst durch eine Werkzeughalterung gemäß Anspruch 1, ein Werkzeug gemäß Anspruch 5, einen Roboter nach Anspruch 9 und ein Wechselverfahren gemäß Anspruch 10. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart.
• Eine erfindungsgemäße Werkzeughalterung dient einem lösbaren Halten eines Werkzeugs an einem Roboterarm. Sie umfasst eine Kontaktplatte, die dazu geeignet bzw. eingerichtet ist, an einer anderen Platte anzuliegen, insbesondere an einer im Folgenden als „Gegenplatte“ bezeichneten Platte eines zu halternden Werkzeugs, die mindestens teilweise aus einem magnetischen Material besteht. Darüber hinaus umfasst die Werkzeughalterung mindestens einen Elektropermanentmagneten, der dazu eingerichtet ist, ein magnetisches Material wahlweise (also einstellbar) an der Kontaktplatte zu halten oder es loszulassen. Die Kontaktplatte kann insbesondere ganz oder teilweise aus Stahl bestehen.
• Ein erfindungsgemäßes Werkzeug ist dazu eingerichtet, an einem Roboterarm bzw. einer daran angeordneten Werkzeughalterung befestigt zu werden. Es weist mindestens ein Arbeitselement wie beispielsweise einen Greifer, einen Bohrer, einen Laserkopf oder Ähnliches auf. Darüber hinaus umfasst das Werkzeug eine Platte, die in dieser Schrift (wie oben erwähnt) als „Gegenplatte“ bezeichnet wird und dazu vorgesehen bzw. geeignet ist, an einer anderen Platte anzuliegen, insbesondere an einer Kontaktplatte einer an dem Roboterarm befindlichen Werkzeughalterung. Die Gegenplatte ist magnetisch, besteht also ganz oder teilweise aus einem magnetischen (insbesondere ferro- oder ferrimagnetischen) Material wie beispielsweise Stahl. Das Werkzeug ist somit dazu geeignet, durch Magnetkraft am Roboterarm (bzw. einer daran angeordneten Werkzeughalterung) gehalten zu werden.
• Im Zusammenspiel eines erfindungsgemäßen Werkzeugs mit einer erfindungsgemäßen Werkzeughalterung ergibt sich eine einfach aufgebaute, leichte und ausfallsichere lösbare Befestigung des Werkzeugs am Roboterarm. Werkzeughalterung und Werkzeug sind dabei insbesondere entsprechend einer Werkzeug- bzw. Robotergröße dimensionierbar, so dass die erfindungsgemäße Technik auch für relativ kleine und leichte Roboter verwendet werden kann. Der mindestens eine Elektropermanentmagnet dient dazu, die magnetische Gegenplatte und damit das Werkzeug an der Kontaktplatte der Werkzeughalterung zu halten, solange er nicht bestromt wird. Im Gegensatz zu gewöhnlichen Elektromagneten bleibt das Werkzeug daher auch im Falle eines Stromausfalls sicher am Roboter hängen. Durch ein kurzes Aufschalten eines Stroms hingegen wird das Magnetfeld des Elektropermanentmagneten aufgehoben, so dass das Werkzeug losgelassen und beispielsweise in eine Ablage gelegt werden kann.
• Ein erfindungsgemäßer Roboter umfasst demgemäß einen Roboterarm mit einer (vorzugsweise daran angeordneten) erfindungsgemäßen Werkzeughalterung gemäß einer der in dieser Schrift offenbarten Ausführungsformen. Darüber hinaus umfasst der Roboter mindestens ein erfindungsgemäßes Werkzeug gemäß einer der in dieser Schrift offenbarten Ausführungsformen, das dazu eingerichtet ist, auswechselbar am Roboterarm befestigt zu werden, oder das bereits entsprechend befestigt ist.
• Ein erfindungsgemäßes Wechselverfahren für Werkzeuge eines derartigen Roboters umfasst ein Ablösen eines ersten erfindungsgemäßen Werkzeugs (gemäß einer der in dieser Schrift offenbarten Ausführungsformen) von einer erfindungsgemäßen Werkzeughalterung (gemäß einer der in dieser Schrift offenbarten Ausführungsformen) und ein Aufnehmen eines zweiten erfindungsgemäßen Werkzeugs (gemäß einer der in dieser Schrift offenbarten Ausführungsformen) mit der Werkzeughalterung. Das Ablösen umfasst dabei ein Bestromen des mindestens einen Elektropermanentmagneten der Werkzeughalterung, und das Aufnehmen des zweiten Werkzeugs erfolgt mittels Magnetkraft des unbestromten Elektropermanentmagneten (nachdem also die Bestromung beendet bzw. ein zugehöriger Stromkreis des Elektropermanentmagneten unterbrochen wurde).
• Gemäß vorteilhaften Ausführungsformen ist/sind an der Kontaktplatte einer erfindungsgemäßen Werkzeughalterung ein oder mehrere Zentriererhebungen angeordnet und/oder mindestens eine Zentrierungssenke und/oder mindestens ein Zentrierungsloch, die/das jeweils dazu eingerichtet ist, eine jeweilige Zentriererhebung (die vorzugsweise an der Gegenplatte eines zu halternden Werkzeugs angeordnet ist) aufzunehmen.
• Ein erfindungsgemäßes Werkzeug weist an seiner Gegenplatte vorzugsweise analog eine oder mehrere Zentriererhebung(en) auf und/oder mindestens eine Senke und/oder mindestens ein Zentrierungsloch, die/das jeweils dazu eingerichtet ist, eine jeweilige Zentriererhebung aufzunehmen (die vorzugsweise an der Kontaktplatte einer das Werkzeug haltenden Werkzeughalterung angeordnet ist).
• Auf diese Weise kann auf einfache Weise (vorzugsweise automatisch) präzise eine vorgesehene Ausrichtung von Kontaktplatte und Gegenplatte relativ zueinander bewirkt und/oder erhalten, insbesondere drehfest stabilisiert werden. Die Zentriererhebung/en kann/können jeweils beispielsweise kreiszylindrisch, kegelförmig oder höckerartig aus der jeweiligen Platte herausragen. Insbesondere weisen die Kontaktplatte und die Gegenplatte dieser Ausführungsformen jeweils ein durch die Zentriererhebung/en bzw. Zentrierungssenke/n bzw. Zentrierungsloch/-löcher gebildetes Höhenprofil auf; die Höhenprofile von Kontakt- und Gegenplatten einer zu einem erfindungsgemäßen Roboter gehörigen Werkzeughalterung bzw. einem zu einem erfindungsgemäßen Roboter gehörigen Werkzeug sind vorzugsweise mindestens bereichsweise komplementär zueinander ausgebildet, so dass sie ineinander eingreifen und die Platten flächig aneinander anliegen.
• Als „Zentrierungsloch“ wird dabei in dieser Schrift eine im Gegensatz zur Zentrierungssenke die jeweilige Platte durchdringende Öffnung (wie beispielsweise eine Bohrung) verstanden.
• Die Kontaktplatte einer erfindungsgemäßen Werkzeughalterung weist vorzugsweise eine oder mehrere Bohrungen auf, an (beispielsweise in oder - von einem anzuschließenden Werkzeug aus betrachtet - vor oder hinter) der/denen jeweils ein Kabelanschluss, eine Datenübertragungsschnittstelle oder eine Fluidkupplung angeordnet sein bzw. werden kann. Daran kann dann ein entsprechendes, vorzugsweise an der Gegenplatte eines zu halternden Werkzeugs vorhandenes Element angeschlossen werden, so dass durch die jeweilige Bohrung hindurch beispielsweise elektrischer Strom, Dateninformation, eine mechanische Bewegung und/oder ein Fluid vom Roboter auf das Werkzeug übertragen werden kann.
• Die Gegenplatte eines erfindungsgemäßen Werkzeugs ist demgemäß vorzugsweise entsprechend mit mindestens einer Bohrung ausgebildet, an (beispielsweise in oder - vom Arbeitselement aus betrachtet - hinter oder vor) der ein Kabelanschluss, eine Datenübertragungsschnittstelle oder eine Fluidkupplung jeweils zum Anschluss an ein entsprechendes Element an der Kontaktplatte durch die jeweilige Bohrung hindurch angeordnet sein bzw. werden kann.
• Bei einem erfindungsgemäßen Roboter einer vorteilhaften Ausführungsform weisen sowohl die Kontaktplatte der Werkzeughalterung als auch die Gegenplatte/n des Werkzeugs bzw. der Werkzeuge entsprechende Bohrungen auf, die dabei miteinander korrespondieren, also in einem Zustand, in dem das Werkzeug bzw. eines der Werkzeuge bestimmungsgemäß am Roboter gehaltert wird, übereinander liegen.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Werkzeughalterung weist die Kontaktplatte (an ihrer einem zu halternden Werkzeug zugewandten bzw. zuzuwendenden Vorderfläche) einen (beispielsweise in Form einer Kreisscheibe ausgebildeten) Mittelbereich sowie zwei, drei, vier, fünf oder sechs sich (vorzugsweise in gleichmäßigen Abständen voneinander) von dem Mittelbereich nach außen erstreckende Flügel auf. An der dem Roboterarm zugewandten Seite der Flügel ist vorzugsweise jeweils ein Elektropermanentmagnet angeordnet. Insbesondere bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Kontaktplatte drehsymmetrisch geformt ist, so dass ihre Form also durch eine Drehung um einen Winkel α deckungsgleich auf sich selbst abgebildet wird. Dabei kann α beispielsweise 180°, 120°, 90°, 72° oder 60° betragen.
• Analog weist die Gegenplatte eines erfindungsgemäßen Werkzeugs vorzugsweise (an ihrer der Kontaktfläche einer Werkzeughalterung zugewandten bzw. zuzuwendenden Oberfläche) einen (z.B. kreisförmigen) Mittelbereich sowie zwei, drei, vier, fünf oder sechs sich (vorzugsweise in gleichmäßigen Abständen voneinander) von dem Mittelbereich nach außen erstreckende Flügel auf. Insbesondere bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Gegenplatte drehsymmetrisch geformt ist, beispielsweise mit einem Winkel β von 180°, 120°, 90°, 72° oder 60°.
• Eine derartige Ausführung ermöglicht insbesondere ein geringes Gewicht der Kontakt- bzw. der Gegenplatte, zudem erlauben die Flügel eine Sichtkontrolle der Ausrichtung von Werkzeug und Werkzeughalterung relativ zueinander.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorderfläche der Kontaktplatte, also deren der Gegenplatte zugewandte oder zuzuwendende Oberfläche, einen Umkreisradius (also einen Radius des kleinstmöglichen Kreises, der die Vorderfläche umläuft) auf, der höchstens 10cm, höchstens 8cm oder sogar höchstens 7cm beträgt. Entsprechendes gilt vorzugsweise für die Gegenplatte eines erfindungsgemäßen Werkzeugs und deren einer Werkzeughalterung zugewandte oder zuzuwendende Oberfläche. In einer derart geringen Größe weist die Werkzeughalterung bzw. das Werkzeug ein relativ geringes Gewicht auf, so dass der Roboterarm auch eines relativ kleinen Roboters sie/es gut halten und wendig mit damit umgehen kann.
• Eine mittlere Dicke der Kontaktplatte bzw. deren Dicke außerhalb etwaiger Zentriererhebungen oder Zentrierungssenken bzw. -löcher oder auch etwaiger Vertiefungen für Befestigungselemente oder die Elektropermanentmagneten beträgt vorzugsweise höchstens 9mm, bevorzugter höchstens 7mm oder sogar höchstens 5mm.
• Ebenso beträgt eine mittlere Dicke der Gegenplatte bzw. deren Dicke außerhalb etwaiger Zentriererhebungen oder Zentrierungssenken oder - löcher oder auch etwaiger Vertiefungen für Befestigungselemente (und ohne das Arbeitselement) vorzugsweise höchstens 9mm, bevorzugter höchstens 7mm oder sogar höchstens 5mm.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Roboters sind die Gegenplatte(n) des Werkzeugs/der Werkzeuge sowie die Kontaktplatte der Werkzeughalterung gleichartig geformt, beispielsweise mit identischen Randkonturen. Insbesondere können sowohl die Kontakt- als auch die Gegenplatte jeweils einen Mittelbereich sowie zwei, drei, vier oder fünf sich (vorzugsweise in gleichmäßigen Abständen voneinander) von dem Mittelbereich nach außen erstreckende Flügel aufweisen. Vorzugsweise sind dabei Werkzeughalterung und Werkzeug(e) des Roboters dazu eingerichtet, in aneinander montiertem Zustand so zueinander ausgerichtet zu sein, dass die Flügel der Kontaktfläche an den jeweiligen Flügeln der Gegenplatte anliegen. Dies bietet eine besonders gute Sichtkontrolle über den Anschluss eines Werkzeugs an die Werkzeughalterung und ist insbesondere bei Ausführungsformen vorteilhaft (im Sinne einer soliden Befestigung), bei denen an den Flügeln der Kontaktfläche jeweils Elektropermanentmagneten angeordnet sind.
• Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es versteht sich, dass einzelne Elemente und Komponenten auch anders kombiniert werden können als dargestellt. Bezugszeichen für einander entsprechende Elemente sind figurenübergreifend verwendet und werden ggf. nicht für jede Figur neu beschrieben. Im Sinne der Übersichtlichkeit der Zeichnungen sind mehrfach vorhandene, jeweils identische Elemente nicht alle einzeln mit Bezugszeichen versehen.
• Es zeigen schematisch:
• 1a: die Kontaktplatte einer exemplarischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkzeughalterung in einer Darstellung von der einem Werkzeug zuzuwendenden Seite aus;
• 1b: eine Schnittdarstellung einer exemplarischen erfindungsgemäßen Werkzeughalterung mit an einem Roboterarm befestigter Kontaktplatte der 1a;
• 2: ein erfindungsgemäßes Werkzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel von der einer Werkzeughalterung zuzuwendenden Seite aus betrachtet; und
• 3: einen erfindungsgemäßen Roboter gemäß einer exemplarischen Ausführungsvariante.
• In 1a ist die einer Gegenplatte eines zu halternden Werkzeugs zuzuwendende Vorderfläche der Kontaktplatte 10 einer exemplarischen erfindungsgemäßen Werkzeughalterung dargestellt, in 1b die am Ende eines Roboterarmes 31 befestigte vollständige Werkzeughalterung 1 in einer Schnittdarstellung entlang der in 1a markierten Linie A-A.
• Die Vorderfläche der Kontaktplatte 10 ist im dargestellten Beispiel drehsymmetrisch mit einem Drehwinkel von 120° ausgebildet: Sie weist einen in Form einer Kreisscheibe ausgebildeten Mittelbereich 11 sowie drei sich in gleichmäßigen Abständen von dem Mittelbereich nach außen erstreckende Flügel 12 auf. An deren äußeren Enden sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils zwei Durchführungen 13 innerhalb einer kreisförmigen Vertiefung 14 angeordnet, in die (wie in 1b gezeigt ist) Befestigungselemente 18 für Elektropermanentmagneten 17 auf der der Vorderfläche entgegengesetzten (hier auch als „Rückseite“ bezeichneten) Seite der Kontaktplatte 10 eingesetzt werden können bzw. worden sind. Die Elektropermanentmagneten 17 können über Leitungen 32 mit Strom versorgt werden. Auf diese Weise kann die Werkzeughalterung 1, die bei einer entsprechenden Bestromung der Elektropermanentmagneten 17 ein gehaltertes Werkzeug loslässt, von einer Robotersteuerung betätigt werden.
• Im Mittelbereich weist die Kontaktplatte 10 im dargestellten Ausführungsbeispiel sechs Bohrungen 15 auf, durch die hindurch Anschlussleitungen (beispielsweise vom Roboter zum anzuschließenden Werkzeug) verlaufen können. Dafür können entsprechende Anschlüsse des Werkzeugs beispielsweise mit einem Stromstecker 19a, einer Fluidkupplung 19b und/oder einer (nicht dargestellten) Datenschnittstelle verbunden werden.
• Die in den 1a, 1b gezeigte Kontaktplatte 10 weist zudem drei Zentriererhebungen 16 auf, die im vorliegenden Beispiel im Mittelbereich 11 angeordnet und zapfenartig ausgebildet sind. Die Zentriererhebungen 16 sind dazu eingerichtet, in zugehörige Zentrierungssenken oder Zentrierungslöcher in einer Gegenplatte eines anzuschließenden Werkzeugs einzugreifen. Sie ragen um einen Abstand D aus der Vorderfläche der Kontaktplatte 10 heraus, der vorzugsweise zwischen 5mm und 20mm, bevorzugter wischen 10mm und 16mm betragen kann: In einer derartigen Dimension der Zentriererhebungen ist ein besonders stabiles Eingreifen in entsprechende Zentrierungssenken bzw. Zentrierungslöcher in der Gegenplatte gewährleistet, so dass ein Verdrehen von Kontakt- und Gegenplatte gegeneinander auch bei Belastung verhindert wird. Zudem ermöglichen die Zentriererhebungen in einer derartigen Größenordnung ein sicheres automatisches Zusammenführen von Anschlüssen an den Bohrungen 15, wie beispielsweise ein Verbinden eines Stromsteckers 19a und/oder einer Fluidkupplung 19b mit einem entsprechenden Anschluss am Werkzeug.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante beträgt der Umkreisradius r₁ der Vorderfläche höchstens 10cm, höchstens 8cm oder sogar höchstens 7cm. Außerhalb der Zentriererhebungen 16 und der Vertiefungen 14 weist die Kontaktplatte vorliegend eine Dicke d₁ auf. Vorzugsweise ist d₁ ≤ 9mm, bevorzugter d₁ ≤ 7mm oder sogar d₁ ≤ 5mm. Für die Dicke d₂ der Kontaktplatte innerhalb der Vertiefungen 14 gilt vorzugsweise d₂ ≥ 2mm oder d₂ ≥ 3mm oder sogar d₂ ≥ 4mm.
• In 2 ist ein exemplarisches erfindungsgemäßes Werkzeug 2 von der einer Werkzeughalterung zuzuwendenden Seite gezeigt, so dass die entsprechende Oberfläche der Gegenplatte 20 zu sehen ist. Die Gegenplatte 20 besteht dabei mindestens teilweise aus einem magnetischen Material, so dass sie von Elektropermanentmagneten an einer Werkzeughalterung angezogen werden kann. An der nicht sichtbaren entgegengesetzten Oberfläche der Gegenplatte ist ein Arbeitselement angeordnet, mit dem ein das Werkzeug verwendender Roboter ein Objekt beispielsweise greifen, bearbeiten und/oder untersuchen kann.
• Die Gegenplatte 20 des Werkzeugs 2 ist vorliegend analog zur in den 1a, 1b gezeigten Kontaktplatte 10 ausgebildet, insbesondere weisen die beiden Platten 10, 20 identische Randkonturen auf, so dass der Umkreisradius r₂ der Gegenplatte vorliegend mit dem Umkreisradius r₁ der Kontaktplatte 10 übereinstimmt. Die Werkzeughalterung 1 der Figuren 1a, 1b und das Werkzeug 2 der Figur 2 können Teile einer vorteilhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Roboters sein.
• Wie die Kontaktplatte 10 der Werkzeughalterung 1 weist auch die Gegenplatte 20 einen in Form einer Kreisscheibe ausgebildeten Mittelbereich 21 sowie drei sich in gleichmäßigen Abständen von dem Mittelbereich nach außen erstreckende Flügel 22 auf. Im Mittelbereich 21 sind sechs Bohrungen 25 angeordnet, durch die jeweils entsprechende Leitungen geführt sein können, die dann - beispielsweise mittels der in der 1b in Form eines Stromstecker 19a und einer Fluidkupplung 19b dargestellten Anschlüsse oder mittels einer Datenschnittstelle - lösbar mit dem Roboterarm verbunden werden können.
• Die Gegenplatte 20 weist zudem Zentrierungslöcher 26 zur Aufnahme von an der Kontaktplatte einer Werkzeughalterung befindlichen Zentriererhebungen auf; aufgrund der Korrespondenz der Gegenplatte 20 mit der in den 1a, 1b dargestellten Kontaktplatte 10 sind die Zentrierungslöcher 26 insbesondere zur Aufnahme der Zentriererhebungen 16 geeignet.
• In 3 ist in perspektivischer Ansicht schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Roboters 3 dargestellt. Dieses umfasst einen Roboterrumpf 30 mit einem Roboterarm 31, der beispielsweise über am Roboterrumpf 30 angeordnete Betätigungselemente 34 und/oder mittels eines Computerprogramms (das z.B. über eine Datenschnittstelle 33 (z.B. einen USB-Anschluss) übertragen worden sein kann) gesteuert werden kann. An seinem Ende weist der Roboterarm 31 eine Werkzeughalterung 1' auf, die eine Kontaktplatte 10' umfasst, die drehsymmetrisch um 90° mit einem Mittelbereich und vier Flügeln 12' ausgebildet ist. An deren dem Roboterarm 31 zugewandten Seiten ist je ein Elektropermanentmagnet 17' angeordnet. Die Elektropermanentmagneten 17' sind dazu eingerichtet, die magnetische, also mindestens teilweise aus einem magnetischen Material (z.B. Stahl) bestehende Gegenplatte 20' eines Werkzeugs 2' durch ihre Magnetkraft anzuziehen, solange sie nicht über Leitungen 32 bestromt werden.
• Außer der Gegenplatte 20' umfasst das dargestellte Werkzeug 2' ein Arbeitselement 27', das im vorliegenden Fall ein Greifer ist. Die Gegenplatte 20' ist korrespondierend zur Kontaktplatte 10' der Werkzeughalterung 1' ausgebildet, insbesondere weist sie eine zur Kontaktplatte 10' identische Außenkontur auf und ist damit wie die Kontaktplatte 10' drehsymmetrisch um 90° mit einem Mittelbereich und vier Flügeln 22' geformt. Im Mittelbereich der Gegenplatte sind vorliegend drei Bohrungen 25' angeordnet, durch die hindurch Leitungen zur Versorgung bzw. Steuerung des Arbeitselements 27 verlaufen können: Die in der Figur nicht sichtbaren Leitungen können dabei mittels entsprechender Stecker und durch entsprechende (ebenfalls in der Figur nicht sichtbare) Bohrungen in der Kontaktplatte 10' mit dem Roboterarm 31 verbunden werden.
• Die Gegenplatte 20' weist zudem vorliegend vier Zentriererhebungen 26' auf, die dazu eingerichtet sind, in jeweilige Zentrierungslöcher 16' an der Kontaktplatte 10' der Werkzeughalterung 1' einzugreifen.
• Offenbart ist eine Werkzeughalterung 1, 1' für einen Roboterarm 31, die eine Kontaktplatte 10, 10' zur Anlage an einer Gegenplatte 20, 20' umfasst sowie mindestens einen Elektropermanentmagneten 17, 17', der dazu eingerichtet ist, ein magnetisches Material wahlweise an der Kontaktplatte zu halten oder loszulassen.
• Offenbart ist weiterhin ein Werkzeug 2, 2' zur Befestigung an einem Roboterarm 31, wobei das Werkzeug eine magnetische Gegenplatte 20, 20' zur Anlage an einer Kontaktplatte und ein an der Gegenplatte angeordnetes Arbeitselement 27' aufweist.
• Ferner offenbart sind ein Roboter 3, der einen Roboterarm 31 mit Werkzeughalterung 1, 1' und mindestens ein Werkzeug 2, 2' umfasst, sowie ein Wechselverfahren für Werkzeuge 2, 2' eines Roboters 3.
• Bezugszeichenliste

1, 1'

Werkzeughalterung

2, 2'

Werkzeug

3

Roboter

10, 10'

Kontaktplatte

11

Mittelbereich der Kontaktplatte

12, 12'

Flügel der Kontaktplatte

13

Durchführung

14

Vertiefung

15

Bohrung

16

Zentriererhebung der Kontaktplatte

16'

Zentrierungsloch in der Kontaktplatte

17, 17'

Elektropermanentmagnet

18

Befestigungselement

19a

Stromstecker

19b

Fluidkupplung

20, 20'

Gegenplatte

21

Mittelbereich der Gegenplatte

22, 22'

Flügel der Gegenplatte

25

Bohrung

26

Zentrierungsloch der Gegenplatte

26'

Zentriererhebung in der Gegenplatte

27'

Arbeitselement

30

Roboterrumpf

31

Roboterarm

32

Leitung

33

Datenschnittstelle

34

Betätigungselement

r₁

Umkreisradius der Kontaktplatte

r₂

Umkreisradius der Gegenplatte

Claims (10)

1. Werkzeughalterung (1, 1') für einen Roboterarm (31), die eine Kontaktplatte (10, 10') zur Anlage an einer Gegenplatte (20, 20') umfasst sowie mindestens einen Elektropermanentmagneten (17, 17'), der dazu eingerichtet ist, ein magnetisches Material wahlweise an der Kontaktplatte zu halten oder loszulassen.
2. Werkzeughalterung nach Anspruch 1, wobei an der Kontaktplatte (10, 10') zum Bewirken und/oder Erhalten einer vorgesehenen Ausrichtung der Gegenplatte - eine oder mehrere Zentriererhebung/en (16) und/oder - mindestens eine Zentrierungssenke zur Aufnahme einer jeweiligen Zentriererhebung an der Gegenplatte und/oder - mindestens ein Zentrierungsloch (16') zur Aufnahme einer jeweiligen Zentriererhebung an der Gegenplatte angeordnet ist/sind.
3. Werkzeughalterung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Kontaktplatte eine oder mehrere Bohrungen (15) aufweist, an der/denen jeweils ein Stromstecker (19a), eine Datenübertragungsschnittstelle oder eine Fluidkupplung (19b) jeweils zum Anschluss an ein entsprechendes Element an der Gegenplatte durch die jeweilige Bohrung hindurch angeordnet bzw. anzuordnen ist/sind.
4. Werkzeughalterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontaktplatte einen Mittelbereich (11) sowie zwei, drei, vier, fünf oder sechs sich von dem Mittelbereich nach außen erstreckende Flügel (12, 12') aufweist, an denen jeweils ein Elektropermanentmagnet (17) angeordnet ist.
5. Werkzeug (2, 2') zur Befestigung an einem Roboterarm (31), wobei das Werkzeug eine magnetische Gegenplatte (20, 20') zur Anlage an einer Kontaktplatte und ein an der Gegenplatte angeordnetes Arbeitselement (27') aufweist.
6. Werkzeug gemäß Anspruch 5, wobei an der Gegenplatte zum Bewirken und/oder Erhalten einer vorgesehenen Ausrichtung an der Kontaktplatte - ein oder mehrere Zentriererhebung/en (26') und/oder - mindestens eine Zentrierungssenke zur Aufnahme einer jeweiligen Zentriererhebung an der Kontaktplatte und/oder - mindestens ein Zentrierungsloch (26) zur Aufnahme einer jeweiligen Zentriererhebung an der Kontaktplatte angeordnet ist/sind.
7. Werkzeug nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die Gegenplatte (20, 20') eine oder mehrere Bohrungen (25, 25') aufweist, an der/denen jeweils ein Stecker, eine Datenübertragungsschnittstelle oder eine Fluidkupplung jeweils zum Anschluss an ein entsprechendes Element an der Kontaktplatte durch die jeweilige Bohrung hindurch angeordnet bzw. anzuordnen ist/sind.
8. Werkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Gegenplatte einen Mittelbereich (21) sowie zwei, drei, vier, fünf oder sechs sich von dem Mittelbereich nach außen erstreckende Flügel (22, 22') aufweist.
9. Roboter (3) mit einem Roboterarm (31) und einem oder mehreren Werkzeugen (2, 2') gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8 zur auswechselbaren Befestigung am Roboterarm, wobei der Roboterarm eine Werkzeughalterung (1, 1') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 aufweist.
10. Wechselverfahren für Werkzeuge (2, 2') eines Roboters (3) nach Anspruch 9, das ein Ablösen eines ersten Werkzeugs (2, 2') des Roboters von einer am Roboterarm (31) des Roboters angeordneten Werkzeughalterung (1, 1') und ein Aufnehmen eines zweiten Werkzeugs (2, 2') des Roboters mit der Werkzeughalterung umfasst, wobei das Ablösen ein Bestromen des mindestens einen Elektropermanentmagneten (17, 17') der Werkzeughalterung umfasst und das Aufnehmen des zweiten Werkzeugs mittels Magnetkraft des unbestromten Elektropermanentmagneten erfolgt.

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