DE102022123439A1

DE102022123439A1 - MODULAR EXPANDABLE FASTENING DEVICE

Info

Publication number: DE102022123439A1
Application number: DE102022123439.8A
Authority: DE
Inventors: Linus Valentin Grunert
Original assignee: Linus G Productions GmbH
Current assignee: Linus G Productions De GmbH
Priority date: 2022-09-14
Filing date: 2022-09-14
Publication date: 2024-03-14
Also published as: DE202023105324U1

Abstract

Modular erweiterbare Befestigungsvorrichtung (1) zum Anbinden eines Endeffektors (50) an ein freies Ende (62) eines Roboterarms (60), die ein armseitiges Adaptermodul (10) aufweist, welches an einem freien Ende (62) eines Roboterarms (60) anbindbar ist. Die Befestigungsvorrichtung (1) weist ein Basismodul (20) mit einer Kommunikationsschnittstelle (22) zum Empfangen und Übermitteln von Kommunikationssignalen auf. Weiter sind eine Eingangs-Versorgungsschnittstelle (24) zum Herstellen einer Verbindung mit einer Versorgungsleitung (66) eines Roboterarms (60) und eine außenliegende Ausgangs-Versorgungsschnittstelle (26) zur Anbindung einer Versorgungsleitung (52) eines Endeffektors (50) vorgesehen. Innenliegende Versorgungskanäle (25), die sich im Basismodul (20) erstrecken, stehen mit zumindest einer der Versorgungsschnittstellen (24, 26) in Verbindung. Ein endeffektorseitiges Adaptermodul (30), welches auf der dem armseitigen Adaptermodul (10) gegenüberliegenden Seite des Basismoduls (20) angeordnet ist, dient der Anbindung eines Endeffektors (50). Eine frei programmierbare Steuereinheit (28) des Basismoduls (20) steuert die Zuleitung zu den Ausgangs-Versorgungsschnittstellen (26) abhängig von empfangenen Kommunikationssignalen.Modularly expandable fastening device (1) for connecting an end effector (50) to a free end (62) of a robot arm (60), which has an arm-side adapter module (10) which can be connected to a free end (62) of a robot arm (60). . The fastening device (1) has a base module (20) with a communication interface (22) for receiving and transmitting communication signals. Furthermore, an input supply interface (24) is provided for establishing a connection to a supply line (66) of a robot arm (60) and an external output supply interface (26) for connecting a supply line (52) of an end effector (50). Internal supply channels (25), which extend in the base module (20), are connected to at least one of the supply interfaces (24, 26). An end effector-side adapter module (30), which is arranged on the side of the base module (20) opposite the arm-side adapter module (10), serves to connect an end effector (50). A freely programmable control unit (28) of the base module (20) controls the supply line to the output supply interfaces (26) depending on received communication signals.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL FIELD

Die vorliegende Erfindung betrifft Befestigungsvorrichtungen zum Anbinden von Endeffektoren an ein freies Ende eines Roboterarms sowie einen Industrieroboter, der eine solche Befestigungsvorrichtung aufweist.The present invention relates to fastening devices for connecting end effectors to a free end of a robot arm and to an industrial robot having such a fastening device.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Der folgende Hintergrund soll lediglich Informationen liefern, die zum Verständnis des Zusammenhangs der hier offenbarten erfinderischen Ideen und Konzepte erforderlich sind. Daher kann dieser Hintergrundabschnitt patentierbare Gegenstände enthalten und sollte nicht per se als Stand der Technik angesehen werden.The following background is intended only to provide information necessary to understand the context of the inventive ideas and concepts disclosed herein. Therefore, this background section may contain patentable subject matter and should not be considered prior art per se.

Industrieroboter werden für vielfältige Zwecke eingesetzt. Die Ausgestaltung eines Industrieroboters hängt dabei von der zu lösenden Aufgabe und vom konkreten Anwendungsbereich ab. Hierfür können hochspezialisierte Industrieroboter eingesetzt werden, beispielsweise im Fahrzeugbau, jedoch kann auch ein und derselbe Roboter zur Erfüllung von verschiedenen Aufgaben verwendet werden. Im Fall des Industrieroboters soll dieser am Einsatzort umrüstbar sein. Hierfür werden Adaptersysteme bereitgestellt, die am Ende eines Roboterarms befestigt werden können und zur Anbindung von Endeffektoren, beispielsweise einem Greifer, dienen.Industrial robots are used for a variety of purposes. The design of an industrial robot depends on the task to be solved and the specific area of application. Highly specialized industrial robots can be used for this, for example in vehicle construction, but one and the same robot can also be used to perform different tasks. In the case of the industrial robot, it should be convertible at the place of use. For this purpose, adapter systems are provided that can be attached to the end of a robot arm and are used to connect end effectors, for example a gripper.

Um Signale, Leistungs- und Stoffströme zu den Endeffektoren zu leiten, ist es üblich, die Vielzahl von notwendigen Signal-, Leistungs- und Stoffleitungen von einer Basis des Roboters, beispielsweise einem Schaltschrank, außen am Roboterarm zum Endeffektor in einem sogenannten Kabelschlepp zu führen. Vorzugsweise ist ein solcher Kabelschlepp flexibel ausgeführt, um den Bewegungen des Roboterarms beschädigungsfrei folgen zu können. Die Planung und Auslegung eines Kabelschlepps kann lediglich empirisch erfolgen, weswegen der Kabelschlepp eine Schwachstelle in der Konstruktion eines Industrieroboters darstellt und mit umliegenden Komponenten, mit Bauteilen des Roboters oder mit dem zu verarbeitenden Produkt kollidieren kann. Die zur Vermeidung solcher Kollisionen eingesetzten Rückzugselemente und Führungen für den Kabelschlepp verringern den Arbeitsbereich des Roboters.In order to conduct signals, power and material flows to the end effectors, it is common practice to route the large number of necessary signal, power and material lines from a base of the robot, for example a control cabinet, on the outside of the robot arm to the end effector in a so-called cable drag. Such a cable tow is preferably designed to be flexible in order to be able to follow the movements of the robot arm without causing damage. The planning and design of a cable drag can only be done empirically, which is why the cable drag represents a weak point in the design of an industrial robot and can collide with surrounding components, with parts of the robot or with the product to be processed. The retraction elements and guides for the cable dragging used to avoid such collisions reduce the working area of the robot.

Selbst wenn Leitungen im Inneren eines Roboterarms verlegt werden, so verlaufen sie in den meisten Fällen nur bis zum Endglied des Roboters innenliegend und verlaufen vom Endglied zum Endeffektor außenliegend. Im seltenen Fall, dass innenliegende Leitungen bis zum Endeffektor geführt sind, kann weder die Art noch die Anzahl der Leitungen an die Anwendung, in der ein Industrieroboter eingesetzt werden soll, und damit an den dafür benötigten Endeffektor angepasst werden.Even if cables are laid inside a robot arm, in most cases they only run internally to the end link of the robot and run externally from the end link to the end effector. In the rare case that internal cables are routed to the end effector, neither the type nor the number of cables can be adapted to the application in which an industrial robot is to be used and thus to the end effector required for it.

Es ist damit Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, die eine einfache Umrüstung eines Industrieroboters und die Verwendung von verschiedenen Endeffektoren zusammen mit ein und demselben Roboterarm ermöglicht.It is therefore the object of the invention to provide a solution that enables a simple conversion of an industrial robot and the use of different end effectors together with one and the same robot arm.

KURZFASSUNGSHORT VERSION

Diese Kurzfassung dient dazu, eine Auswahl von Merkmalen und Konzepten der Erfindung vorzustellen, die weiter unten in der Beschreibung erläutert werden. Diese Kurzfassung soll nicht dazu dienen, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, noch soll sie dazu dienen, den Umfang des beanspruchten Gegenstands zu begrenzen.This summary serves to present a selection of features and concepts of the invention, which are explained later in the description. This summary is not intended to identify important or essential features of the claimed subject matter, nor is it intended to limit the scope of the claimed subject matter.

Erfindungsgemäß wird die oben genannte Aufgabe durch eine Befestigungsvorrichtung sowie durch einen Industrieroboter nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.According to the invention, the above-mentioned object is achieved by a fastening device and by an industrial robot according to the independent claims. Advantageous embodiments are specified in the subclaims.

Eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung ist modular erweiterbar und zum Anbinden eines Endeffektors an ein freies Ende eines Roboterarms vorgesehen. Mittels der Befestigungsvorrichtung wird also eine standardisierte, aber gleichzeitig anpassbare Möglichkeit zur Befestigung und zum Anschließen von Endeffektoren an einen Roboterarm bereitgestellt.A fastening device according to the invention is modularly expandable and is intended for connecting an end effector to a free end of a robot arm. The fastening device therefore provides a standardized but at the same time adaptable option for fastening and connecting end effectors to a robot arm.

Eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung weist ein armseitiges Adaptermodul, welches an einem freien Ende eines Roboterarms anbindbar ist. Das armseitige Adaptermodul ist also ausgebildet, an das freie Ende eines Roboterarms angebunden zu werden. Das armseitige Adaptermodul kann beispielsweise standardisierte Befestigungspunkte aufweisen, die den Befestigungspunkten entsprechen, die üblicherweise zur Befestigung von Endeffektoren oder Adaptern an Roboterarmen vorgesehen sind. Das armseitige Adaptermodul kann als Flansch, beispielsweise als ISO-Flansch in verschiedenen Ausführungen ausgeführt sein. Das armseitige Adaptermodul kann nach Kundenvorgaben basierend auf einer technischen Zeichnung oder basierend auf einem digitalen 3D-Modell hergestellt sein. So kann das armseitige Adaptermodul speziell auf die Kundenanwendung und ein anzubindendes Endglied eines Roboterarmes zugeschnitten werden.A fastening device according to the invention has an arm-side adapter module which can be connected to a free end of a robot arm. The arm-side adapter module is therefore designed to be connected to the free end of a robot arm. The arm-side adapter module can, for example, have standardized attachment points that correspond to the attachment points that are usually provided for attaching end effectors or adapters to robot arms. The arm-side adapter module can be designed as a flange, for example as an ISO flange in various designs. The arm-side adapter module can be manufactured according to customer specifications based on a technical drawing or based on a digital 3D model. The arm-side adapter module can be tailored specifically to the customer application and an end link of a robot arm that needs to be connected.

Die Befestigungsvorrichtung weist weiter ein Basismodul auf, das an der dem freien Ende des Roboterarms gegenüberliegenden (Stirn-)Seite des armseitigen Adaptermoduls angeordnet ist. Das Basismodul kann am armseitigen Adaptermodul mittels einer Befestigungsvorrichtung fixiert sein.The fastening device further has a base module, which is located on the (front) side of the robot arm opposite the free end arm-side adapter module is arranged. The base module can be fixed to the arm-side adapter module using a fastening device.

Im erfindungsgemäßen Sinn stehen Module nach dem Zusammenbau einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung mittels der jeweiligen Stirnseiten miteinander in Kontakt. Das heißt, dass eine Stirnseite eines Moduls an der Stirnseite eines benachbarten Moduls anliegt. Die Stirnseiten der Module sind folglich nicht mehr von außen zugänglich, wenn die einzelnen Module zu einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung zusammengefügt sind. Dementsprechend können an den Stirnflächen angeordnete Elemente nach dem Zusammenbau einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung als innenliegend bezeichnet werden. Im Gegensatz dazu sind die Seiten- bzw. Mantelflächen der Module auch nach dem Zusammenfügen noch von außen zugänglich, weil an ihnen keine weiteren Module zur Anlage kommen. Folglich können an den Seiten- bzw. Mantelflächen angeordnete Elemente auch nach dem Zusammenbau einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung als außenliegend bezeichnet werden.In the sense of the invention, after the assembly of a fastening device according to the invention, modules are in contact with one another by means of the respective end faces. This means that one end face of a module lies against the end face of an adjacent module. The end faces of the modules are therefore no longer accessible from the outside when the individual modules are assembled into a fastening device according to the invention. Accordingly, elements arranged on the end faces can be referred to as internal after assembly of a fastening device according to the invention. In contrast, the side or lateral surfaces of the modules are still accessible from the outside even after they have been assembled because no further modules come into contact with them. Consequently, elements arranged on the side or lateral surfaces can be referred to as external even after a fastening device according to the invention has been assembled.

Das Basismodul weist eine Kommunikationsschnittstelle zum Empfangen und Übermitteln von Kommunikationssignalen auf. Die Kommunikationsschnittstelle ist also ausgebildet, um Kommunikationssignale zu empfangen und zu übermitteln. Die Kommunikationsschnittstelle ist ausgebildet, Kommunikationssignale zu kommunizieren. Über die Kommunikationsschnittstelle kann das Basismodul beispielsweise Signale an/von einer Basissteuerung bzw. einer zentralen Steuereinheit eines Industrieroboters senden/empfangen. Beispielsweise können Messwerte von Sensoren oder Steuerbefehle als Signale übermittelt werden. Die Kommunikationsschnittstelle kann als Feldbusschnittstelle ausgebildet sein, um eine besonders einfache und ressourcenschonende Kommunikation zu ermöglichen. Die Kommunikationsschnittstelle kann an einer Stirnseite des Basismoduls angeordnet sein oder kann an einer Seitenfläche des Basismoduls angeordnet sein.The base module has a communication interface for receiving and transmitting communication signals. The communication interface is therefore designed to receive and transmit communication signals. The communication interface is designed to communicate communication signals. Via the communication interface, the base module can, for example, send/receive signals to/from a base control or a central control unit of an industrial robot. For example, measured values from sensors or control commands can be transmitted as signals. The communication interface can be designed as a fieldbus interface to enable particularly simple and resource-saving communication. The communication interface can be arranged on a front side of the base module or can be arranged on a side surface of the base module.

Das Basismodul weist eine Eingangs-Versorgungsschnittstelle zum Herstellen einer Verbindung mit einer Versorgungsleitung eines Roboterarms auf. Die Eingangs-Versorgungsschnittstelle ist also ausgebildet, eine Anbindung einer Versorgungsleitung eines Roboterarms zu ermöglichen. Das Basismodul kann mehrere Eingangs-Versorgungsschnittstellen zum Herstellen einer Verbindung mit mehreren Versorgungsleitungen eines Roboterarms aufweisen.The base module has an input supply interface for connecting to a supply line of a robot arm. The input supply interface is therefore designed to enable a connection to a supply line of a robot arm. The base module may have multiple input power interfaces for connecting to multiple power lines of a robot arm.

Erfindungsgemäß sind unter dem Begriff Versorgungsleitungen beispielsweise die oben genannten Signal-, Leistungs- und Stoffleitungen zusammengefasst. Die Versorgungsleitungen können dementsprechend beispielsweise der Übertragung von Signalen, beispielsweise Kommunikationssignalen dienen. Sie können beispielsweise elektrische Leistung (Strom) oder Stoffströme, wie einen Druckluftstrom, einen (Kühl-) Flüssigkeitsstrom, einen Gasstrom oder einen Hydraulikstrom übertragen.According to the invention, the term supply lines includes, for example, the above-mentioned signal, power and material lines. The supply lines can accordingly be used, for example, to transmit signals, for example communication signals. For example, you can transmit electrical power (electricity) or material flows, such as a compressed air flow, a (cooling) liquid flow, a gas flow or a hydraulic flow.

Erfindungsgemäß können die Versorgungsleitungen eines Roboterarmes teilweise oder vollständig innerhalb des Roboterarmes verlaufen. Beispielsweise können die Versorgungsleitungen bis zum freien Ende des Roboterarmes im Inneren des Roboterarms verlaufen. Alternativ oder zusätzlich können die Versorgungsleitungen des Roboterarms zumindest in einem Endabschnitt außenliegend zum freien Ende des Roboterarms geführt werden. Für die Funktionsweise der Erfindung macht es dabei keinen Unterschied, ob die Versorgungsleitungen entlang des gesamten Roboterarms außenliegend verlaufen oder nur entlang eines gewissen Endabschnittes des Roboterarms außenliegend verlaufen.According to the invention, the supply lines of a robot arm can run partially or completely within the robot arm. For example, the supply lines can run inside the robot arm up to the free end of the robot arm. Alternatively or additionally, the supply lines of the robot arm can be routed externally to the free end of the robot arm, at least in one end section. For the functionality of the invention, it makes no difference whether the supply lines run along the entire robot arm on the outside or only run on the outside along a certain end section of the robot arm.

Durch die erfindungsgemäße Eingangs-Versorgungsschnittstelle können sowohl außen zum freien Ende des Roboterarms geführte Versorgungsleitungen als auch innenliegend zum freien Ende des Roboterarms geführte Versorgungsleitungen an das Basismodul der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung angebunden werden. Dabei ist die Eingangs-Versorgungsschnittstelle außenliegend, d.h. an einer Mantel- oder Seitenfläche des Basismoduls angeordnet, wenn eine Verbindung mit außenliegenden Versorgungsleitungen eines Roboterarms hergestellt werden soll. Soll eine Verbindung mit innenliegenden Versorgungsleitungen eines Roboterarms hergestellt werden, so kann die Eingangs-Versorgungsschnittstelle an einer Stirnseite des Basismoduls angeordnet sein, vorzugsweise an der Stirnseite, mittels der das Basismodul mit dem armseitigen Adaptermodul in Verbindung steht. Die Zuleitung zur Eingangs-Versorgungsschnittstelle erfolgt dann über innenliegende Versorgungskanäle das armseitigen Adaptermoduls, die mit den innenliegenden Versorgungsleitungen des Roboterarms in Verbindung stehen. Für einen solchen Fall kann das armseitigen Adaptermoduls stirnseitig angeordnete Versorgungsschnittstellen aufweisen, die mit den Versorgungsleitungen am freien Ende eines Roboterarms gekoppelt werden können und so eine Verbindung zwischen den Versorgungsleitungen eines Roboterarms und den Versorgungskanälen des armseitigen Adaptermoduls herstellen. Über diese erfolgt die Zuleitungen zur Eingangs-Versorgungsschnittstelle des Basismoduls.Through the input supply interface according to the invention, supply lines routed externally to the free end of the robot arm as well as supply lines routed internally to the free end of the robot arm can be connected to the base module of the fastening device according to the invention. The input supply interface is external, i.e. arranged on a lateral or side surface of the base module if a connection is to be established with external supply lines of a robot arm. If a connection is to be established with internal supply lines of a robot arm, the input supply interface can be arranged on a front side of the base module, preferably on the front side by means of which the base module is connected to the arm-side adapter module. The supply line to the input supply interface then takes place via internal supply channels of the arm-side adapter module, which are connected to the internal supply lines of the robot arm. In such a case, the arm-side adapter module can have supply interfaces arranged at the front, which can be coupled to the supply lines at the free end of a robot arm and thus establish a connection between the supply lines of a robot arm and the supply channels of the arm-side adapter module. This is used to supply cables to the input supply interface of the base module.

Um die Vielseitigkeit der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung zu verbessern, können mehrere Eingangs-Versorgungsschnittstellen an einem erfindungsgemäßen Basismodul vorgesehen sein. So kann beispielsweise eine außenliegende Eingangs-Versorgungsschnittstelle zur direkten Anbindung einer Versorgungsleitung eines Roboterarms vorgesehen sein und eine stirnseitige, nach dem Zusammenbau mit dem armseitigen Adaptermodul innenliegende, Eingangs-Versorgungsschnittstelle zur indirekten Verbindung mit innenliegenden Versorgungsleitungen eines Roboterarms vorgesehen sein.In order to improve the versatility of the fastening device according to the invention, several input supply interfaces can be provided on a base module according to the invention be. For example, an external input supply interface can be provided for direct connection of a supply line of a robot arm and an end-side input supply interface, which is internal after assembly with the arm-side adapter module, can be provided for indirect connection to internal supply lines of a robot arm.

Die Kommunikationsschnittstelle kann zusammen mit oder getrennt von der Eingangs-Versorgungsschnittstelle ausgeführt sein. Beispielsweise können Kommunikationssignale und Versorgungssignale mit der gleichen Leitung zum erfindungsgemäßen Basismodul geführt werden, um die Anzahl an benötigten Leitungen zu reduzieren. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn die Kommunikationsschnittstelle und die Eingangs-Versorgungsschnittstelle zusammen ausgebildet sind, beispielsweise in der Form einer Buchse, in die ein Stecker der Kommunikations- und Versorgungsleitung eingesteckt werden kann. Es können jedoch auch voneinander getrennte Kommunikations- und Versorgungsleitung vorgesehen sein.The communication interface can be implemented together with or separately from the input supply interface. For example, communication signals and supply signals can be routed to the base module according to the invention using the same line in order to reduce the number of lines required. In this case, it is preferred if the communication interface and the input supply interface are designed together, for example in the form of a socket into which a plug of the communication and supply line can be inserted. However, separate communication and supply lines can also be provided.

Das Basismodul weist weiter eine außenliegende Ausgangs-Versorgungsschnittstelle zur Anbindung einer Versorgungsleitung eines Endeffektors auf. Die außenliegende Ausgangs-Versorgungsschnittstelle ist also ausgebildet, die Anbindung einer Versorgungsleitung eines Endeffektors zu ermöglichen. Das Basismodul kann mehrere außenliegende Ausgangs-Versorgungsschnittstellen aufweisen, an welche mehrere Versorgungsleitungen eines Endeffektors anbindbar ist. Außenliegend bedeutet, dass die Versorgungsschnittstellen an einer Seiten- oder Mantelfläche des Basismoduls angeordnet sind. Im Falle, dass die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung vollständig zusammengebaut ist, sind die außenliegenden Versorgungsschnittstellen nach wie vor zugänglich, sodass an den Versorgungsschnittstellen Versorgungsleitungen angebunden werden können oder Versorgungsleitungen von den Versorgungsschnittstellen getrennt werden können. Dies ermöglicht eine einfache Anbindung von Versorgungsleitungen eines Endeffektors am erfindungsgemäßen Basismodul.The base module further has an external output supply interface for connecting a supply line of an end effector. The external output supply interface is therefore designed to enable the connection of a supply line of an end effector. The base module can have several external output supply interfaces to which several supply lines of an end effector can be connected. External means that the supply interfaces are arranged on a side or lateral surface of the base module. In the event that the fastening device according to the invention is fully assembled, the external supply interfaces are still accessible, so that supply lines can be connected to the supply interfaces or supply lines can be separated from the supply interfaces. This enables a simple connection of supply lines of an end effector to the base module according to the invention.

Innenliegende Versorgungskanäle erstrecken sich im bzw. durch das Basismodul. Innenliegend bedeutet im Fall der Versorgungskanäle, dass sie sich im Inneren des Basismoduls erstrecken, beispielsweise von einer Stirnseite oder einem Flansch des Basismoduls zu einer gegenüberliegenden Stirnseite oder zu einem gegenüberliegenden Flansch des Basismoduls. Im zusammengebauten Zustand der Befestigungsvorrichtung sind innenliegende Kanäle nicht mehr von außen zugänglich. Die innenliegenden Versorgungskanäle stehen mit zumindest einer der Versorgungsschnittstellen in Verbindung. Folglich kann mittels der Versorgungskanäle ein Signal, ein Leistungs- und/oder Stoffstrom von einer Eingangs-Versorgungsschnittstelle zu einer Ausgangsversorgungsschnittstelle geleitet werden. Diese Leitung muss nicht direkt erfolgen. Beispielsweise können Schaltelemente in den Versorgungskanälen angeordnet sein, welche die Weiterleitung von Signalen, Leistungs- und/oder Stoffströmen beeinflussen.Internal supply channels extend in or through the base module. In the case of the supply channels, internal means that they extend inside the base module, for example from one end face or a flange of the base module to an opposite end face or to an opposite flange of the base module. When the fastening device is assembled, internal channels are no longer accessible from the outside. The internal supply channels are connected to at least one of the supply interfaces. Consequently, a signal, a power and/or material flow can be routed from an input supply interface to an output supply interface by means of the supply channels. This line does not have to be direct. For example, switching elements can be arranged in the supply channels, which influence the forwarding of signals, power and/or material flows.

Beispielsweise können sich die innenliegenden Versorgungskanäle von der Stirnseite des Basismoduls, die zum armseitigen Adaptermodul benachbart ist, ins Innere des Basismoduls erstrecken. Die Versorgungskanäle des Basismoduls können mit den Versorgungskanälen des armseitigen Adaptermoduls - soweit vorhanden - in Verbindung stehen. Bevorzugt sind die Versorgungskanäle des Basismoduls in diesem Falle mit den Versorgungskanälen des armseitigen Adaptermoduls über Kupplungsvorrichtungen verbunden, die ein einfaches Weiterleiten der Signale, der Leistungs- und/oder der Stoffströme ermöglichen. So kann beispielsweise zwischen zwei Versorgungskanälen, die Signale und/oder elektrische Leistung übertragen, eine Steckverbindung, beispielsweise eine Stecker-Buchsen-Verbindung ausgebildet sein. Bevorzugt sind bei der Verbindung von Versorgungskanälen, die entsprechende Stoffströme, beispielsweise Druckluft oder Flüssigkeiten, übertragen, Dichtungen vorgesehen, sodass eine Leckage von Stoffströmen vermieden wird. Dabei ist es nicht erforderlich, dass sich alle Versorgungskanäle über die gesamte Ausdehnung des Basismoduls zwischen den beiden Stirnseiten erstrecken. Manche Versorgungskanäle können im Inneren des Basismoduls enden, zusammengeführt werden, aufgespalten werden oder zu außenliegenden Versorgungsschnittstellen geführt werden.For example, the internal supply channels can extend from the front side of the base module, which is adjacent to the arm-side adapter module, into the interior of the base module. The supply channels of the base module can be connected to the supply channels of the arm-side adapter module - if available. In this case, the supply channels of the base module are preferably connected to the supply channels of the arm-side adapter module via coupling devices, which enable simple forwarding of the signals, the power and/or the material flows. For example, a plug connection, for example a plug-socket connection, can be formed between two supply channels that transmit signals and/or electrical power. Seals are preferably provided when connecting supply channels that transmit corresponding material flows, for example compressed air or liquids, so that leakage of material flows is avoided. It is not necessary that all supply channels extend over the entire extent of the base module between the two end faces. Some supply channels can end inside the base module, be merged, split or routed to external supply interfaces.

Die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung weist weiter ein endeffektorseitiges Adaptermodul auf, welches auf der dem armseitigen Adaptermodul gegenüberliegenden Seite des Basismoduls angeordnet ist. Das endeffektorseitige Adaptermodul kann am Basismodul mittels einer Befestigungsvorrichtung fixiert sein. An das endeffektorseitige Adaptermodul ist ein Endeffektor anbindbar. Das endeffektorseitige Adaptermodul ist also ausgebildet, die Anbindung eines Endeffektors zu ermöglichen. Das endeffektorseitige Adaptermodul stellt eine mechanische Schnittstelle zum Endeffektor bereit. Ähnlich zum armseitigen Adaptermodul kann das endeffektorseitige Adaptermodul als Flansch, beispielsweise als ISO-Flansch in verschiedenen Ausführungen ausgeführt sein. Das endeffektorseitige Adaptermodul kann nach Kundenvorgaben basierend auf einer technischen Zeichnung oder basierend auf einem digitalen 3D-Modell hergestellt sein. So kann das endeffektorseitige Adaptermodul speziell auf die Kundenanwendung und den anzubindenden Endeffektor zugeschnitten werden. Ähnlich zum armseitigen Adaptermodul kann auch das endeffektorseitige Adaptermodul innenliegende Versorgungskanäle aufweisen, wenn eine innenliegende Zuleitung von Signalen- und/oder Leistungs- bzw. Stoffströmen zum Endeffektor gewünscht ist.The fastening device according to the invention further has an end effector-side adapter module, which is arranged on the side of the base module opposite the arm-side adapter module. The end effector-side adapter module can be fixed to the base module using a fastening device. An end effector can be connected to the end effector-side adapter module. The end effector-side adapter module is therefore designed to enable the connection of an end effector. The end effector-side adapter module provides a mechanical interface to the end effector. Similar to the arm-side adapter module, the end effector-side adapter module can be designed as a flange, for example as an ISO flange in various designs. The end effector-side adapter module can be manufactured according to customer specifications based on a technical drawing or based on a digital 3D model. In this way, the end effector-side adapter module can be tailored specifically to the Customer application and the end effector to be connected can be tailored. Similar to the arm-side adapter module, the end-effector-side adapter module can also have internal supply channels if an internal supply of signals and/or power or material flows to the end effector is desired.

Eine Steuereinheit des Basismoduls ist ausgebildet, die Zuleitung zu den Ausgangs-Versorgungsschnittstellen des Basismoduls abhängig von empfangenen Kommunikationssignalen zu steuern. Das heißt, im Betrieb steuert die Steuereinheit des Basismoduls die Zuleitung zu den Ausgangs-Versorgungsschnittstellen des Basismoduls abhängig von empfangenen Kommunikationssignalen. Auch andere Eingangsgrößen, wie beispielsweise Messwerte von Sensoren, die an einer der Schnittstellen des Basismoduls übermittelt werden, können als Basis für die Steuerung der Zuleitung dienen.A control unit of the base module is designed to control the supply line to the output supply interfaces of the base module depending on received communication signals. This means that during operation, the control unit of the base module controls the supply line to the output supply interfaces of the base module depending on received communication signals. Other input variables, such as measured values from sensors that are transmitted to one of the interfaces of the base module, can also serve as a basis for controlling the supply line.

Beispielsweise kann die Steuereinheit des Basismoduls von einer zentralen Steuereinheit eines Industrieroboters, an dem die Befestigungsvorrichtung installiert ist, Kommunikationssignale in Form von Steuerbefehlen empfangen. Basierend auf diesen Steuerbefehlen können innenliegende Versorgungskanäle mit außenliegenden Ausgangs-Versorgungsschnittstellen verbunden werden oder von diesen getrennt werden. Ebenso können Versorgungskanäle miteinander verbunden werden oder verzweigt werden, beispielsweise durch das Ansteuern von Ventilen oder das Betätigen von elektronischen Schaltelementen.For example, the control unit of the base module can receive communication signals in the form of control commands from a central control unit of an industrial robot on which the fastening device is installed. Based on these control commands, internal supply channels can be connected to or disconnected from external output supply interfaces. Likewise, supply channels can be connected to one another or branched, for example by controlling valves or actuating electronic switching elements.

Die Steuereinheit des Basismoduls ist frei programmierbar bzw. frei zu programmierend. Im Sinne der Erfindung kann sich der Begriff Programmierung nicht nur auf die auf die Vorgabe einer zeitlichen Abfolge von Befehlen beziehen, wie es beispielsweise bei der Programmierung eines Mirkocontrollers erfolgt, sondern auch auf die Definition einer gewünschten Schaltstruktur, wie es beispielsweise beim Konfigurieren eines FPGA erfolgt. In manchen Anwendungen der Erfindung könnte man damit auch von einer Anpassbarkeit der Hardwarekonfiguration des Basismoduls als Synonym für Programmierbarkeit des Hardwaremoduls sprechen.The control unit of the base module is freely programmable or can be freely programmed. In the sense of the invention, the term programming can refer not only to the specification of a time sequence of commands, as occurs, for example, when programming a microcontroller, but also to the definition of a desired switching structure, as occurs, for example, when configuring an FPGA . In some applications of the invention, one could also speak of adaptability of the hardware configuration of the base module as a synonym for programmability of the hardware module.

Somit kann das Verhalten der Steuereinheit abhängig von der Anwendung und dem anzubindenden Endeffektor vorgegeben werden. Beispielsweise kann es erforderlich sein, dass die Steuereinheit des Basismoduls beim Wechsel eines an der Befestigungsvorrichtung angeordneten Endeffektors anders auf Steuerbefehle einer übergeordneten, zentralen Steuereinheit reagiert. Beispielsweise kann es erforderlich sein, dass andere Versorgungskanäle mit den Ausgangs-Versorgungsschnittstellen verbunden werden. In diesem Fall kann die erfindungsgemäße Steuereinheit des Basismoduls einfach umprogrammiert werden, um an die veränderte Anwendung angepasst zu werden. Erfindungsgemäß wird so die Vielseitigkeit eines Industrieroboters verbessert.This means that the behavior of the control unit can be specified depending on the application and the end effector to be connected. For example, it may be necessary for the control unit of the base module to react differently to control commands from a higher-level, central control unit when changing an end effector arranged on the fastening device. For example, it may be necessary for other supply channels to be connected to the output supply interfaces. In this case, the control unit according to the invention of the base module can be easily reprogrammed in order to be adapted to the changed application. According to the invention, the versatility of an industrial robot is improved.

Wenn die Kommunikationsschnittstelle als Feldbusschnittstelle ausgebildet ist, ist die Steuereinheit des Basismoduls bevorzugt als Feldbusknoten ausgebildet. In dieser Funktion kann die Steuereinheit des Basismoduls über die Kommunikationsschnittstelle Signale und Werte auf den Datenbus senden und von diesem empfangen bzw. abrufen. Die Steuereinheit des Basismoduls kann beispielsweise mit einer zentralen Steuereinheit eines Industrieroboters in Verbindung stehen, die als Automatisierungsgerät, d.h. als übergeordnete Steuereinheit des Feldbussystems, dient. Abhängig von ihrer Programmierung kann die Steuereinheit des Basismoduls verschiedene Aktionen ausführen, wenn sie Signale von der zentralen Steuereinheit über das Bus-System empfängt. Beispielsweise kann die Steuereinheit des Basismoduls die vom Feldbus abgerufenen Signale und Werte in Abhängigkeit von Ihrer Programmierung an unterschiedliche Ausgangs-Versorgungsschnittstellen weiterleiten.If the communication interface is designed as a fieldbus interface, the control unit of the base module is preferably designed as a fieldbus node. In this function, the control unit of the base module can send signals and values to the data bus via the communication interface and receive or retrieve them from it. The control unit of the base module can, for example, be connected to a central control unit of an industrial robot, which serves as an automation device, i.e. as a higher-level control unit of the fieldbus system. Depending on its programming, the base module control unit can perform various actions when it receives signals from the central control unit via the bus system. For example, the control unit of the base module can forward the signals and values retrieved from the fieldbus to different output supply interfaces depending on their programming.

Soll der Einsatzzweck eines Industrieroboters, der mit einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung ausgestattet ist, geändert werden, so können aufwändige Änderungen und ein Neu-Programmieren der zentralen Steuereinheit und aufwändige Umbauarbeiten am Basismodul bzw. der Befestigungsvorrichtung vermieden werden, weil die Steuereinheit des Basismoduls die hierfür benötigte Flexibilität bereitstellt. Durch eine Neu-Programmierung der Steuereinheit des Basismoduls können beispielsweise andere, für den neuen Einsatzzweck passende Ausgangs-Versorgungsschnittstellen bedient werden. Damit wird eine einfache und kostengünstige Lösung bereitgestellt, wie die Hardware eines Industrieroboters, im Speziellen die an oder im Roboterarm verlaufenden Leitungen, an einen zu montierenden Endeffektor angepasst werden kann.If the purpose of an industrial robot that is equipped with a fastening device according to the invention is to be changed, complex changes and reprogramming of the central control unit and complex conversion work on the base module or the fastening device can be avoided because the control unit of the base module has the flexibility required for this provides. By reprogramming the control unit of the base module, for example, other output supply interfaces suitable for the new purpose can be operated. This provides a simple and cost-effective solution as to how the hardware of an industrial robot, in particular the cables running on or in the robot arm, can be adapted to an end effector to be assembled.

Die Steuereinheit des Basismoduls kann eine programmierbare logische Schaltung oder einen programmierbaren integrierten Schaltkreis aufweisen. Beispielsweise kann die Steuereinheit des Basismoduls Programmable Array Logic (PAL), Complex Programmable Logic Devices (CPLD), Field Programmable Gate Arrays (FPGA), ASIC, SoC, EPLD, PLA, GAL, PSoC, Reconfigurable Computing, Soft microporcessor, circuit underutilization, High-level synthesis und/oder Hardwarebeschleunigung aufweisen. So kann eine leistungsstarke, kostengünstige und frei konfigurierbare Steuereinheit bereitgestellt werden, die die Vielseitigkeit einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung erhöht. Die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung ist damit mit geringem Aufwand umrüstbar.The control unit of the base module can have a programmable logic circuit or a programmable integrated circuit. For example, the control unit of the base module can be Programmable Array Logic (PAL), Complex Programmable Logic Devices (CPLD), Field Programmable Gate Arrays (FPGA), ASIC, SoC, EPLD, PLA, GAL, PSoC, Reconfigurable Computing, Soft microprocessor, circuit underutilization, Have high-level synthesis and/or hardware acceleration. In this way, a powerful, cost-effective and freely configurable control unit can be provided that maximizes the versatility of a fastening device according to the invention elevated. The fastening device according to the invention can therefore be converted with little effort.

Das Basismodul kann eine Benutzerschnittstelle aufweisen, mittels der im Betrieb die Steuereinheit des Basismoduls im Feld programmiert wird. Die Benutzerschnittstelle ist also ausgebildet, die Steuereinheit im Feld zu programmieren. Dementsprechend kann es vermieden werden, die Befestigungsvorrichtung vom Industrieroboter zu entfernen und vollständig zu demontieren. Stattdessen ist nur eine minimale Rüstzeit notwendig, um die Steuereinheit des Basismoduls neu zu konfigurieren. So kann die Down-Time eines Industrieroboters, der mit einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung ausgestattet ist, verringert werden und die Vielseitigkeit des Roboters weiter gesteigert werden.The base module can have a user interface by means of which the control unit of the base module is programmed in the field during operation. The user interface is therefore designed to program the control unit in the field. Accordingly, it can be avoided to remove and completely disassemble the fastening device from the industrial robot. Instead, only a minimal set-up time is necessary to reconfigure the control unit of the base module. In this way, the downtime of an industrial robot that is equipped with a fastening device according to the invention can be reduced and the versatility of the robot can be further increased.

Die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung kann zumindest ein Zusatzmodul aufweisen, welches innenliegende, mit den Versorgungskanälen des Basismoduls in Verbindung stehende, Versorgungskanäle aufweist. Das Zusatzmodul weist außenliegende, mit den Versorgungskanälen des Zusatzmoduls in Verbindung stehende Versorgungsschnittstellen auf. An diese können Versorgungsleitungen eines Endeffektors anbindbar sein. Dementsprechend sind die Versorgungsschnittstellen des Zusatzmoduls ausgebildet, um das Anbinden von Versorgungsleitungen eines Endeffektors zu ermöglichen, sodass die Versorgungsleitungen im Betrieb an die Versorgungsschnittstellen angebunden sind. Durch ein erfindungsgemäßes Zusatzmodul können also die Versorgungsschnittstellen des Basismoduls erweitert werden, beispielsweise für den Fall, das zusätzliche oder anders ausgestaltete Versorgungsschnittstellen zum Anschluss der Versorgungsleitungen des Endeffektors benötigt werden. Die Versorgungsschnittstellen des Zusatzmoduls können sowohl als Eingangs- als auch als Ausgangsversorgungsschnittstellen ausgestaltet sein. Die Steuereinheit kann basierend auf den empfangenen Kommunikationssignalen zusätzlich zur Zuleitung zu den Ausgangs-Versorgungsschnittstellen des Basismoduls die Weiterleitung von und zu den Versorgungsschnittstellen des Zusatzmoduls steuern. Die Steuereinheit des Basismoduls kann also ausgebildet sein, zusätzlich eine Weiterleitung von und zu den Versorgungsschnittstellen des Zusatzmoduls basierend auf den empfangenen Kommunikationssignalen zu steuern. Durch das Bereitstellen eines Zusatzmoduls oder mehrerer Zusatzmodule kann die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung modular erweitert werden und mit geringem Aufwand an verschiedene Anwendungen angepasst werden.The fastening device according to the invention can have at least one additional module, which has internal supply channels that are connected to the supply channels of the base module. The additional module has external supply interfaces that are connected to the supply channels of the additional module. Supply lines of an end effector can be connected to these. Accordingly, the supply interfaces of the additional module are designed to enable the connection of supply lines of an end effector, so that the supply lines are connected to the supply interfaces during operation. An additional module according to the invention can therefore be used to expand the supply interfaces of the base module, for example in the event that additional or differently designed supply interfaces are required for connecting the supply lines of the end effector. The supply interfaces of the additional module can be designed as both input and output supply interfaces. Based on the received communication signals, the control unit can control the forwarding from and to the supply interfaces of the additional module in addition to the feed to the output supply interfaces of the base module. The control unit of the base module can therefore be designed to additionally control forwarding from and to the supply interfaces of the additional module based on the received communication signals. By providing an additional module or several additional modules, the fastening device according to the invention can be expanded modularly and adapted to various applications with little effort.

Das Basismodul und/oder - soweit vorhanden - das zumindest eine Zusatzmodul, können beispielsweise elektrische, pneumatische, hydraulische und/oder mechanische Versorgungsschnittstellen aufweisen. Durch eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung kann folglich beinahe jede Art von Endeffektoren an dem freien Ende eines Roboterarms befestigt werden. Auch ein einfaches Wechseln von Endeffektoren bzw. Austauschen von Endeffektoren durch andere Endeffektoren wird so ermöglicht. Beispielsweise können mittels der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung befestigte Endeffektoren Greifer, Schweißbrenner, Düsen, Manipulatoren oder andere Aktoren sein.The base module and/or - if available - the at least one additional module can have, for example, electrical, pneumatic, hydraulic and/or mechanical supply interfaces. Almost any type of end effector can therefore be attached to the free end of a robot arm using a fastening device according to the invention. This also makes it possible to easily change end effectors or replace end effectors with other end effectors. For example, end effectors attached by means of the fastening device according to the invention can be grippers, welding torches, nozzles, manipulators or other actuators.

Erfindungsgemäß kann die Befestigungsvorrichtung mehr als ein Zusatzmodul aufweisen. In diesem Fall sind die Zusatzmodule modular hintereinander angeordnet und die Versorgungskanäle der Zusatzmodule stehen miteinander in Verbindung. Die Steuereinheit des Basismoduls kann in der Lage sein, die Weiterleitung von und zu den Versorgungsschnittstellen in allen Zusatzmodule zu steuern und zu überwachen oder kann dies nur in einem Teil der Zusatzmodule tun. Die Befestigungsvorrichtung kann durch das Hinzufügen oder Entfernen von Zusatzmodulen modular angepasst werden. Somit kann sowohl die Anzahl der Versorgungsschnittstellen als auch die Anzahl und Art der Versorgungskanäle auf die Paarung aus Roboterarm und Endeffektor abgestimmt werden, die durch die Befestigungsvorrichtung verbunden werden.According to the invention, the fastening device can have more than one additional module. In this case, the additional modules are arranged modularly one behind the other and the supply channels of the additional modules are connected to one another. The base module control unit may be able to control and monitor the forwarding to and from the supply interfaces in all additional modules or may only do so in some of the additional modules. The fastening device can be modularly adapted by adding or removing additional modules. Thus, both the number of supply interfaces and the number and type of supply channels can be tailored to the pairing of robot arm and end effector that are connected by the fastening device.

Das Basismodul und das zumindest eine Zusatzmodul der Befestigungsvorrichtung können jeweils mittels einer Kupplungsvorrichtung derart miteinander verbindbar sein, dass eine beliebige Anzahl an Zusatzmodulen zwischen dem Basismodul und dem endeffektorseitigen Adaptermodul anordenbar ist. Im Betrieb sind das Basismodul und das zumindest eine Zusatzmodul der Befestigungsvorrichtung also jeweils mittels einer Kupplungsvorrichtung derart miteinander verbunden, dass eine beliebige Anzahl an Zusatzmodulen zwischen dem Basismodul und dem endeffektorseitigen Adaptermodul anordenbar ist. Werden mehrere Zusatzmodule zwischen dem Basismodul und dem endeffektorseitigen Adaptermodul angeordnet, so sind vorzugsweise auch die Zusatzmodule mittels Kupplungsvorrichtungen untereinander verbunden. Dies verbessert die Modularität und Vielseitigkeit der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung.The base module and the at least one additional module of the fastening device can each be connected to one another by means of a coupling device in such a way that any number of additional modules can be arranged between the base module and the end effector-side adapter module. During operation, the base module and the at least one additional module of the fastening device are each connected to one another by means of a coupling device in such a way that any number of additional modules can be arranged between the base module and the end effector-side adapter module. If several additional modules are arranged between the base module and the end effector-side adapter module, the additional modules are preferably also connected to one another by means of coupling devices. This improves the modularity and versatility of the fastening device according to the invention.

Die Kupplungsvorrichtung kann entweder nur am Basismodul oder nur am Zusatzmodul ausgebildet sein. Alternativ können ein erster Teil der Kupplungsvorrichtung an einer Stirnseite des Basismoduls und ein mit dem ersten Teil zusammenwirkender zweiter Teil der Kupplungsvorrichtung an der benachbarten Stirnseite des Zusatzmoduls angeordnet sein. An der gegenüberliegenden Stirnseite des Zusatzmoduls kann wieder ein erster Teil der Kupplungsvorrichtung angeordnet sein, sodass jedes Zusatzmodul an seinen gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils einen ersten bzw. einen zweiten Teil der Kupplungsvorrichtung aufweist. Erfindungsgemäß können diese ersten und zweiten Teile mit den jeweils komplementären Teilen der Kupplungsvorrichtung eines Basismoduls oder eines weiteren Zusatzmoduls zusammenwirken, um eine Verbindung zwischen den Modulen herzustellen. Die Kupplungsvorrichtungen können das Basismodul und die Zusatzmodule formschlüssig, kraftschlüssig oder stoffschlüssig verbinden.The coupling device can be designed either only on the base module or only on the additional module. Alternatively, a first part of the coupling device can be arranged on one end face of the base module and a second part of the coupling device, which interacts with the first part, can be arranged on the adjacent end face of the additional module. A first part of the coupling device can again be arranged on the opposite end face of the additional module, so that each additional module is attached to its opposite Overlying end faces each have a first and a second part of the coupling device. According to the invention, these first and second parts can interact with the respective complementary parts of the coupling device of a base module or a further additional module in order to establish a connection between the modules. The coupling devices can connect the base module and the additional modules in a form-fitting, non-positive or material-locking manner.

In einer Ausführungsform kann die Kupplungsvorrichtung eine Nut-Feder-Verbindung aufweisen. Entsprechend dem oben erläuterten Prinzip können das Basismodul und/oder die Zusatzmodule - soweit vorhanden - auf einer Stirnseite zumindest eine Nut und auf der gegenüberliegenden Stirnseite eine zur Nut komplementäre Feder aufweisen. Werden zwei Stirnseiten mit komplementären Verbindungselementen zusammengefügt, so greifen die Federelemente der einen Stirnseite in die Nutelemente der anliegenden Stirnseite. So können zwei Module zueinander positioniert werden und - je nach Ausgestaltung der Nut-Feder-Elemente - auch aneinander fixiert werden.In one embodiment, the coupling device can have a tongue and groove connection. According to the principle explained above, the base module and/or the additional modules - if present - can have at least one groove on one end face and a tongue complementary to the groove on the opposite end face. If two end faces are joined together with complementary connecting elements, the spring elements of one end face engage in the groove elements of the adjacent end face. This means that two modules can be positioned relative to one another and - depending on the design of the tongue-and-groove elements - can also be fixed to one another.

Eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung kann in einem Industrieroboter integriert werden, beispielsweise um bestehende Industrieroboter an unterschiedliche Endeffektoren anzupassen. Industrieroboter weisen üblicherweise einen mehrgliedrigen Roboterarm mit einer Basis und einem freien Ende auf. Die Glieder des Arms stellen eine kinematische Kette dar und sind mittels Gelenken verbunden. Die Gelenke stellen eine relative Beweglichkeit der Glieder des Roboterarms bereit. Beispielsweise kann ein Roboterarm um sechs Achsen drehbar sein. Der Roboterarm weist Versorgungsleitungen auf. Wie oben bereits ausgeführt können die Versorgungsleitungen des Roboterarms innenliegend sein, d.h. im Inneren der Glieder des Roboterarms verlaufen. Die Versorgungsleitungen können jedoch auch außen am Roboterarm entlanggeführt werden. A fastening device according to the invention can be integrated into an industrial robot, for example to adapt existing industrial robots to different end effectors. Industrial robots usually have a multi-membered robot arm with a base and a free end. The links of the arm represent a kinematic chain and are connected by joints. The joints provide relative mobility of the limbs of the robot arm. For example, a robot arm can be rotatable around six axes. The robot arm has supply lines. As already stated above, the supply lines of the robot arm can be internal, i.e. run inside the links of the robot arm. However, the supply lines can also be routed along the outside of the robot arm.

Am freien Ende des Roboterarms, d.h. am Ende der kinematischen Kette, ist die erfindungsgemäße modulare Befestigungsvorrichtung mittels des armseitigen Adaptermoduls angeordnet.At the free end of the robot arm, i.e. at the end of the kinematic chain, the modular fastening device according to the invention is arranged by means of the arm-side adapter module.

Zumindest eine Versorgungsleitung des Roboterarms steht mit der Eingangs-Versorgungsschnittstelle des Basismoduls der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung direkt oder indirekt in Verbindung.At least one supply line of the robot arm is directly or indirectly connected to the input supply interface of the base module of the fastening device according to the invention.

Im Falle der direkten Verbindung sind die Versorgungsleitungen direkt an die zumindest eine außenliegende Versorgungsschnittstelle des Basismoduls angebunden. Im Falle der indirekten Verbindung stehen Versorgungskanäle des armseitigen Adaptermoduls der Befestigungsvorrichtung mit den Versorgungskanälen des Endglieds des Roboterarms in Verbindung. So werden Signale, Leistungs- und Stoffströme zum Basismodul der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung geleitet werden, beispielsweise von der Basis des Industrieroboters. Ebenso können Signale, Leistungs- und Stoffströme vom Basismodul der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung weggeleitet werden, beispielsweise zur Basis.In the case of a direct connection, the supply lines are connected directly to the at least one external supply interface of the base module. In the case of the indirect connection, supply channels of the arm-side adapter module of the fastening device are connected to the supply channels of the end link of the robot arm. Signals, power and material flows will be directed to the base module of the fastening device according to the invention, for example from the base of the industrial robot. Likewise, signals, power and material flows can be directed away from the base module of the fastening device according to the invention, for example to the base.

Ein Endeffektor ist am endeffektorseitigen Adaptermodul angeordnet. Versorgungsleitungen des Endeffektors stehen mit den Ausgangs-Versorgungsschnittstellen des Basismoduls und/oder - soweit vorhanden - mit den Versorgungsschnittstellen des zumindest einen Zusatzmoduls in Verbindung, sodass Signale, Leistungs- und Stoffströme von der Befestigungseinheit zum Endeffektor geleitet werden können. Selbstredend ist auch ein umgekehrter Signal-, Leistungs- und Stofffluss, d.h. vom Endeffektor zur Befestigungseinheit vom Erfindungsgedanken umfasst.An end effector is arranged on the end effector-side adapter module. Supply lines of the end effector are connected to the output supply interfaces of the base module and/or - if present - to the supply interfaces of the at least one additional module, so that signals, power and material flows can be conducted from the fastening unit to the end effector. Of course, a reverse signal, power and material flow, i.e. from the end effector to the fastening unit, is also included in the idea of the invention.

Eine Kommunikationsleitung ist an der Kommunikationsschnittstelle des Basismoduls zum Empfangen und Übermitteln von Kommunikationssignalen von einer und an eine zentrale Steuereinheit des Industrieroboters angebunden. Die an der Kommunikationsschnittstelle angebundene Kommunikationsleitung ist ausgebildet, um Kommunikationssignale mit einer zentralen Steuereinheit des Industrieroboters zu kommunizieren. In anderen Worten: Die Kommunikationsleitung und die Kommunikationsschnittstelle, an der die Kommunikationsleitung angebunden ist, sind ausgebildet, eine Kommunikation zwischen dem Basismodul und der Steuereinheit durchzuführen oder Kommunikationssignale zwischen dem Basismodul und der Steuereinheit zu übertragen. Somit können die zentrale Steuereinheit und die Steuereinheit der modularen Befestigungsvorrichtung miteinander Signale austauschen. Beispielsweise kann die Steuereinheit des Basismoduls bzw. der Befestigungsvorrichtung Messwerte von Sensoren oder Statuswerte an die zentrale Steuereinheit übermitteln. Die zentrale Steuereinheit kann beispielsweise Befehle an die Steuereinheit der Befestigungsvorrichtung senden. Die Kommunikation kann beispielsweise basierend auf einem vorher festgelegten Kommunikationsprotokoll ablaufen.A communication line is connected to the communication interface of the base module for receiving and transmitting communication signals from and to a central control unit of the industrial robot. The communication line connected to the communication interface is designed to communicate communication signals with a central control unit of the industrial robot. In other words: The communication line and the communication interface to which the communication line is connected are designed to carry out communication between the base module and the control unit or to transmit communication signals between the base module and the control unit. The central control unit and the control unit of the modular fastening device can thus exchange signals with one another. For example, the control unit of the base module or the fastening device can transmit measured values from sensors or status values to the central control unit. The central control unit can, for example, send commands to the control unit of the fastening device. The communication can, for example, take place based on a predetermined communication protocol.

Die Steuereinheit der modularen Befestigungsvorrichtung steuert im Betrieb die Zuleitung zu den Versorgungsleitungen des Endeffektors abhängig von den von der zentralen Steuereinheit empfangenen Kommunikationssignalen. Die Steuereinheit der modularen Befestigungsvorrichtung ist dementsprechend ausgebildet, die Zuleitung zu den Versorgungsleitungen des Endeffektors abhängig von den von der zentralen Steuereinheit empfangenen Kommunikationssignalen zu steuern. Zusätzlich ist die Zuleitung zu den Versorgungsleitungen von der Programmierung der Steuereinheit des Basismoduls abhängig. Es hängt dabei von der Programmierung der Steuereinheit des Basismoduls ab, wie die Steuereinheit auf von der zentralen Steuereinheit gesendete Signale, Befehle oder dergleichen reagiert. Durch den großen Einfluss der Programmierung der Steuereinheit des Basismoduls ist es einfach möglich, auch nach Installation des Industrieroboters, tiefgreifende Änderungen an der Funktionsweise des Industrieroboters vorzunehmen, beispielsweise, wenn eine Umrüstung auf einen anderen Endeffektor vollzogen werden soll. Der Aufwand für eine dann erforderliche Umprogrammierung der Steuereinheit der Befestigungsvorrichtung ist deutlich geringer, als wenn tiefgreifenden Änderungen an der Programmierung der zentralen Steuereinheit vorgenommen werden müssten.During operation, the control unit of the modular fastening device controls the supply line to the supply lines of the end effector depending on the communication signals received from the central control unit. The control unit of the modular fastening device is designed accordingly, the supply line to the Control supply lines of the end effector depending on the communication signals received from the central control unit. In addition, the supply line to the supply lines depends on the programming of the control unit of the base module. How the control unit reacts to signals, commands or the like sent by the central control unit depends on the programming of the control unit of the base module. Due to the great influence of the programming of the control unit of the base module, it is easily possible to make profound changes to the functionality of the industrial robot, even after the industrial robot has been installed, for example if a conversion to a different end effector is to be carried out. The effort required for reprogramming the control unit of the fastening device is significantly lower than if profound changes had to be made to the programming of the central control unit.

Erfindungsgemäß können mehrere, bereits vorkonfigurierte und entsprechend programmierte Befestigungsvorrichtungen mit daran angebundenen Endeffektoren in einer Art Baukastensystem vorgehalten werden, sodass ein einfacher und schneller Wechsel von Endeffektoren möglich ist. Im Zuge eines solchen Umbaus ist es lediglich erforderlich, die Versorgungsleitungen des Roboterarms mit den Eingangs-Versorgungsschnittstellen des Basismoduls zu verbinden, da alle anderen Verbindungen zwischen Endeffektor und Befestigungsvorrichtung sowie die hierfür erforderliche Programmierung der Steuereinheit der Befestigungsvorrichtung bereits erfolgt sind. Es wird somit eine Möglichkeit zum schnellen und effizienten Wechsel von Endeffektoren an einem Roboterarm bereitgestellt.According to the invention, several preconfigured and appropriately programmed fastening devices with end effectors connected to them can be kept in a kind of modular system, so that end effectors can be changed easily and quickly. In the course of such a conversion, it is only necessary to connect the supply lines of the robot arm to the input supply interfaces of the base module, since all other connections between the end effector and the fastening device as well as the necessary programming of the control unit of the fastening device have already been made. This provides a way to quickly and efficiently change end effectors on a robot arm.

Gleichzeitig besteht für einen Anwender, der beispielsweise aufgrund wirtschaftlicher Limitationen, auf die Anwendung eines vorher beschriebenen Baukastensystems verzichten muss, jedoch auch die Möglichkeit, mit einer einzigen Befestigungsvorrichtung, die am freien Ende des Roboterarms angebunden ist, unterschiedliche Endeffektoren zu betreiben. Ein solches Umfeld wird beispielsweise in der Prototypenentwicklung von Startups oder der Forschung an Hochschulen häufig vorzufinden sein. Für ein Umrüsten des Industrieroboters müssen lediglich die Versorgungsleitungen des anzubindenden Endeffektors mit den Versorgungsschnittstellen des Basismoduls bzw. des zumindest einen Zusatzmoduls verbunden werden und die Programmierung der Steuereinheit der Befestigungsvorrichtung an den geänderten Endeffektor angepasst werden. Es wird somit eine einfache und kostengünstige Möglichkeit bereitgestellt, unterschiedliche Endeffektoren an einem einzigen Roboterarm zu betreiben.At the same time, a user who has to forego the use of a previously described modular system, for example due to economic limitations, also has the option of operating different end effectors with a single fastening device that is connected to the free end of the robot arm. Such an environment will often be found, for example, in the prototype development of startups or research at universities. To convert the industrial robot, only the supply lines of the end effector to be connected must be connected to the supply interfaces of the base module or the at least one additional module and the programming of the control unit of the fastening device must be adapted to the changed end effector. This provides a simple and cost-effective way to operate different end effectors on a single robot arm.

Die Kommunikationsleitung, die an die Kommunikationsschnittstelle der Befestigungseinrichtung angebunden ist, kann als Feldbus ausgestaltet sein. Die zentrale Steuereinheit des Industrieroboters kann beispielsweise als speicherprogrammierbare Steuerung oder als Computer ausgeführt sein. Die zentrale Steuereinheit kann als Master-Device und die Steuereinheit der Befestigungsvorrichtung als Slave-Device des Feldbussystems ausgestaltet ist. In anderen Worten: die zentrale Steuereinheit kann als Automatisierungssystem fungieren, wobei die Steuereinheit des Basismodlus bzw. der Befestigungsvorrichtung eine Komponente im Feld darstellt. Dies ermöglicht es, dass die Steuereinheit der Befestigungsvorrichtung als Feldbusknoten betrieben wird. The communication line, which is connected to the communication interface of the fastening device, can be designed as a fieldbus. The central control unit of the industrial robot can be designed, for example, as a programmable logic controller or as a computer. The central control unit can be designed as a master device and the control unit of the fastening device as a slave device of the fieldbus system. In other words: the central control unit can function as an automation system, with the control unit of the base module or the fastening device representing a component in the field. This enables the control unit of the fastening device to be operated as a fieldbus node.

Feldbusknoten können an unterschiedlichen Stellen eines Busnetzwerks betrieben werden und bieten die Möglichkeit, verschiedene Signale und Werte auf den Datenbus zu geben und von diesem abzurufen. Durch die Verwendung der Feldbus Technologie kann die Anzahl an Datenkabeln, die entlang des Roboterarms geführt werden müssen, reduziert werden. Des weiteren wird eine effiziente Art der Kommunikation zwischen der zentralen Steuereinheit und der Steuereinheit der Befestigungsvorrichtung bereitgestellt.Fieldbus nodes can be operated at different points in a bus network and offer the possibility of sending and retrieving different signals and values from the data bus. By using fieldbus technology, the number of data cables that have to be routed along the robot arm can be reduced. Furthermore, an efficient type of communication between the central control unit and the control unit of the fastening device is provided.

Als Gegenstück zur Kommunikationsschnittstelle der Befestigungsvorrichtung kann an der Basis des Industrieroboters ein Businterface bereitgestellt werden, von dem aus das Feldbussystem aufgebaut wird.As a counterpart to the communication interface of the fastening device, a bus interface can be provided at the base of the industrial robot, from which the fieldbus system is set up.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsformen mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen. Die gleichen oder ähnlichen Elemente in den Zeichnungen sind immer mit denselben oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Detaillierte Erklärungen von bekannten Funktionen und Strukturen werden weggelassen, sofern sie von der Erfindung ablenken.Further objectives, features, advantages and possible applications result from the following description of non-restrictive embodiments with reference to the associated drawings. The same or similar elements in the drawings are always provided with the same or similar reference numbers. Detailed explanations of known functions and structures are omitted insofar as they distract from the invention.

Die Zeichnungen zeigen in:

1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Industrieroboters; und
2 eine schematische Darstellung der Kommunikations- und Versorgungsleitungen eines erfindungsgemäßen Industrieroboters.

The drawings show in:

1 a side view of an industrial robot according to the invention; and
2 a schematic representation of the communication and supply lines of an industrial robot according to the invention.

1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Industrieroboters 100. Der Industrieroboter 100 weist einen Roboterarm 60 mit einer Basis 64 auf, die in 1 nicht dargestellt ist. An dem der Basis gegenüberliegenden freien Ende 62 des Roboterarms 60 ist eine erfindungsgemäße modulare Befestigungsvorrichtung 1 angeordnet. 1 shows a side view of an industrial robot 100 according to the invention. The industrial robot 100 has a robot arm 60 with a base 64 which is in 1 is not shown. At the free end 62 opposite the base A modular fastening device 1 according to the invention is arranged on the robot arm 60.

Die Befestigungsvorrichtung 1 ist mittels eines armseitigen Adaptermoduls 10 am freien Ende 62 des Roboterarms 60 befestigt. In der in 1 dargestellten Ausführungsform weist das armseitige Adaptermodul eine Kegelstumpfform auf, wobei die Stirnfläche mit dem kleineren Durchmesser am freien Ende 62 des Roboterarms 60 fixiert ist, beispielsweise mittels Verschrauben. An der gegenüberliegenden Stirnfläche des armseitigen Adaptermoduls 10, die einen größeren Durchmesser aufweist, ist ein erfindungsgemäßes Basismodul 20 bereitgestellt, das mit einer seiner Stirnflächen am armseitigen Adaptermodul zur Anlage kommt. Das armseitige Adaptermodul 10 stellt damit eine mechanische Schnittstelle zwischen dem freien Ende 62 des Roboterarms 60 und dem Basismodul 20 dar.The fastening device 1 is attached to the free end 62 of the robot arm 60 by means of an arm-side adapter module 10. In the in 1 In the embodiment shown, the arm-side adapter module has a truncated cone shape, with the end face with the smaller diameter being fixed to the free end 62 of the robot arm 60, for example by screwing. On the opposite end face of the arm-side adapter module 10, which has a larger diameter, a base module 20 according to the invention is provided, which comes into contact with one of its end faces on the arm-side adapter module. The arm-side adapter module 10 thus represents a mechanical interface between the free end 62 of the robot arm 60 and the base module 20.

Das Basismodul 20 weist eine Eingangs-Versorgungsschnittstelle 24 auf, die im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Kommunikationsschnittstelle 22 zusammenfällt. Das heißt, die Kommunikationsschnittstelle 22 ist mit der Eingangs-Versorgungsschnittstelle 24 kombiniert. Eine solche Kombination kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die bereitgestellte Schnittstelle in zwei Bereiche aufgeteilt ist, die beispielsweise von unterschiedlichen Pins eines Steckers gebildet werden können. Wie bereits ausgeführt, können die Kommunikationsschnittstelle 22 und die Eingangs-Versorgungsschnittstelle 24 aber auch als getrennte Schnittstellen ausgeführt sein. Eine Versorgungsleitung 66 des Roboterarms 60, die gleichzeitig als Kommunikationsleitung 104 ausgeführt ist, steht mit der kombinierten Kommunikations- und Eingangs-Versorgungsschnittstelle 22, 24 in Verbindung. So ist es möglich, im Falle einer kombinierten Kommunikationsschnittstelle 22 und Eingangs-Versorgungsschnittstelle 24 nur ein Kabel am Roboterarm 60 entlang zur erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung 1 zu führen. Die Bewegungsfreiheit eines erfindungsgemäßen Roboterarms 60 wird dadurch vergrößert und die Wahrscheinlichkeit, dass Schäden an den Leitungen des Roboterarms 60 auftreten, wird verringert. Sind dennoch mehrere Kommunikationsleitungen 104 oder Versorgungsleitungen 66 am Roboterarm 60 entlang geführt, so kann die Zahl der Kommunikationsschnittstellen 22 und die Zahl der Eingangs-Versorgungsschnittstellen 24, der jeweiligen Anzahl an Leitungen entsprechen. In anderen Worten kann eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung 1 auch mehrere Kommunikationsschnittstellen 22 und/oder Eingangs-Versorgungsschnittstellen 24 aufweisen.The base module 20 has an input supply interface 24, which in the illustrated embodiment coincides with a communication interface 22. That is, the communication interface 22 is combined with the input supply interface 24. Such a combination can be achieved, for example, by dividing the interface provided into two areas, which can be formed, for example, by different pins of a plug. As already stated, the communication interface 22 and the input supply interface 24 can also be designed as separate interfaces. A supply line 66 of the robot arm 60, which is also designed as a communication line 104, is connected to the combined communication and input supply interface 22, 24. In the case of a combined communication interface 22 and input supply interface 24, it is possible to run only one cable along the robot arm 60 to the fastening device 1 according to the invention. The freedom of movement of a robot arm 60 according to the invention is thereby increased and the probability that damage to the lines of the robot arm 60 will occur is reduced. If several communication lines 104 or supply lines 66 are nevertheless routed along the robot arm 60, the number of communication interfaces 22 and the number of input supply interfaces 24 can correspond to the respective number of lines. In other words, a fastening device 1 according to the invention can also have several communication interfaces 22 and/or input supply interfaces 24.

Die Kommunikationsleitung 104 und die Versorgungsleitungen 66 können auch innerhalb des Roboterarms 60 bis zum freien Ende 62 geführt sein. In diesem Fall kann die Zuleitung zur Kommunikationsschnittstelle 22 und zu der Eingangs-Versorgungsschnittstelle 24 über bzw. durch das armseitige Adaptermodul 10 erfolgen, welches dann nicht mehr nur als mechanische Schnittstelle fungiert, sondern auch der Weiterleitung von Signalen bzw. Stoff- und Leistungsströmen dienen kann.The communication line 104 and the supply lines 66 can also be guided within the robot arm 60 to the free end 62. In this case, the supply line to the communication interface 22 and to the input supply interface 24 can take place via or through the arm-side adapter module 10, which then no longer only functions as a mechanical interface, but can also be used to forward signals or material and power flows .

Das Basismodul 20 weist weiter zumindest eine Ausgangs-Versorgungsschnittstelle 26 auf - in der dargestellten Ausführungsform mehrere Ausgangs-Versorgungsschnittstellen 26 -, an die Versorgungsleitungen 52 eines Endeffektors 50 angebunden werden können. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Versorgungsleitungen 52 nicht dargestellt. Die Ausgangsversorgungschnittstellen 26 sind außenliegend am Basismodul 20 angeordnet. Je nachdem, welcher Endeffektor 50 mittels der Befestigungsvorrichtung 1 am freien Ende 62 des Roboterarms 60 befestigt werden soll, können die benötigten Ausgangs-Versorgungsschnittstellen 26 als Anschluss für die Versorgungsleitungen 52 dienen. Lediglich beispielhaft ist der Endeffektor 50 im dargestellten Ausführungsbeispiel als Greifer ausgestaltet, der beispielsweise durch elektrische oder pneumatische Schnittstellen 26 mit dem Basismodul 20 verbunden werden könnte.The base module 20 further has at least one output supply interface 26 - in the illustrated embodiment, several output supply interfaces 26 - to which supply lines 52 of an end effector 50 can be connected. For reasons of clarity, the supply lines 52 are not shown. The output supply interfaces 26 are arranged on the outside of the base module 20. Depending on which end effector 50 is to be attached to the free end 62 of the robot arm 60 by means of the fastening device 1, the required output supply interfaces 26 can serve as a connection for the supply lines 52. Merely as an example, the end effector 50 in the illustrated embodiment is designed as a gripper, which could be connected to the base module 20, for example, by electrical or pneumatic interfaces 26.

Die Eingangs-Versorgungsschnittstelle 24 des Basismoduls 20 steht über innenliegende Versorgungskanäle 25 mit den Ausgangs-Versorgungsschnittstellen 26 des Basismoduls 20 in Verbindung. Die Zuleitung zu den Ausgangs-Versorgungsschnittstellen 26 wird von einer Steuereinheit 28 des Basismoduls 20 gesteuert. Im Detail wird dies in der Beschreibung von 2 erläutert.The input supply interface 24 of the base module 20 is connected to the output supply interfaces 26 of the base module 20 via internal supply channels 25. The supply line to the output supply interfaces 26 is controlled by a control unit 28 of the base module 20. This is explained in detail in the description of 2 explained.

Um die Vielseitigkeit der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung 1 zu verbessern, sodass eine möglichst große Bandbreite von Endeffektoren 50 mit den Kommunikationsleitungen 104 und Versorgungsleitungen 66 eines Roboterarms 60 versorgt werden kann, können Zusatzmodule 40 an das Basismodul 20 angeordnet werden. Erfindungsgemäß kann eine beliebige Anzahl von Zusatzmodulen verwendet werden, sodass die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung 1 modular erweiterbar ist. Die Zusatzmodule 40 weisen zusätzliche Versorgungschnittstellen 42 auf, an die Versorgungsleitungen 52 eines Endeffektors 50 angebunden werden können. So können die Ausgangs-Versorgungsschnittstellen 26 des Basismoduls 20 durch die Versorgungsschnittstellen 42 des Zusatzmoduls 40 erweitert werden.In order to improve the versatility of the fastening device 1 according to the invention, so that the largest possible range of end effectors 50 can be supplied with the communication lines 104 and supply lines 66 of a robot arm 60, additional modules 40 can be arranged on the base module 20. According to the invention, any number of additional modules can be used, so that the fastening device 1 according to the invention can be expanded in a modular manner. The additional modules 40 have additional supply interfaces 42 to which supply lines 52 of an end effector 50 can be connected. The output supply interfaces 26 of the base module 20 can thus be expanded by the supply interfaces 42 of the additional module 40.

Zur Versorgung der Versorgungsschnittstellen 42 weist das Zusatzmodul 40 innenliegende Versorgungskanäle 44 auf. Diese innenliegenden Versorgungskanäle 44 des Zusatzmoduls 40 stehen mit den innenliegenden Versorgungskanälen 25 des Basismoduls 20 in Verbindung, um Signale und Leistungs- und Stoffströme weiterzuleiten. Die Weiterleitung kann unveränderlich sein oder - was bevorzugt ist - von der Steuereinheit 28 des Basismoduls überwacht und gesteuert werden.To supply the supply interfaces 42, the additional module 40 has internal supply channels 44. These internal supply channels 44 of the additional module 40 are connected to the internal supply channels 25 of the Base module 20 in connection to forward signals and power and material flows. The forwarding can be unchangeable or - which is preferred - monitored and controlled by the control unit 28 of the base module.

Auf der dem Basismodul 20 abgewandten Seite des Zusatzmoduls 40 ist ein endeffektorseitiges Adaptermodul 30 montiert. Dieses stellt die mechanische Schnittstelle zwischen dem Basismodul 20 bzw. - falls Zusatzmodule 40 vorhanden sind - zwischen dem Zusatzmodul 40, das am weitesten vom freien Ende 62 des Roboterarms 60 entfernt ist, und einem Endeffektor 50 dar. Ähnlich zum armseitigen Adaptermodul 10 kann auch das endeffektorseitige Adaptermodul 30 Versorgungskanäle aufweisen, wenn eine innenliegende Zuleitung von Signalen- und/oder Leistungs- bzw. Stoffströmen zum Endeffektor 50 gewünscht ist. In der vorliegenden Ausführungsform verjüngt sich das endeffektorseitige Adaptermodul 30, um eine passende Aufnahme für den Anschlussflansch des Endeffektors 50 bereitzustellen.On the side of the additional module 40 facing away from the base module 20, an end effector-side adapter module 30 is mounted. This represents the mechanical interface between the base module 20 or - if additional modules 40 are present - between the additional module 40, which is furthest away from the free end 62 of the robot arm 60, and an end effector 50. Similar to the arm-side adapter module 10, this can also be done End effector-side adapter module 30 have supply channels if an internal supply of signals and / or power or material flows to the end effector 50 is desired. In the present embodiment, the end effector-side adapter module 30 tapers to provide a suitable receptacle for the connection flange of the end effector 50.

2, auf die oben schon einmal kurz Bezug genommen wurde, stellt schematisch die Kommunikationsleitungen 104 und die Versorgungsleitungen 52, 66 eines erfindungsgemäßen Industrieroboters 100 dar. Zur Vereinfachung der Darstellung wurden einige Komponenten eines erfindungsgemäßen Industrieroboters 100 in 2 nicht dargestellt. Der Industrieroboter 100 weist eine Basis 64 sowie eine zentrale Steuereinheit 102 auf. Die Basis 64 kann beispielsweise einen Schaltschrank aufweisen, in dem die zentrale Steuereinheit 102 angeordnet sein kann. 2 , which was already briefly referred to above, schematically represents the communication lines 104 and the supply lines 52, 66 of an industrial robot 100 according to the invention. To simplify the illustration, some components of an industrial robot 100 according to the invention have been shown 2 not shown. The industrial robot 100 has a base 64 and a central control unit 102. The base 64 can, for example, have a control cabinet in which the central control unit 102 can be arranged.

Die zentrale Steuereinheit 102 ist über eine Kommunikationsleitung 104 mit der mit der Kommunikationsschnittstelle 22 des Basismoduls 20 verbunden. Weiter führt eine Versorgungsleitung 66 von der Basis 64 zur Eingangs-Versorgungsschnittstelle 24 des Basismoduls 20. Versorgungskanäle 25 durchziehen das Basismodul 20 und stellen so eine Verbindung zwischen der Eingangs-Versorgungsschnittstelle 24 und den Ausgangs-Versorgungsschnittstellen 26 dar.The central control unit 102 is connected to the communication interface 22 of the base module 20 via a communication line 104. Furthermore, a supply line 66 leads from the base 64 to the input supply interface 24 of the base module 20. Supply channels 25 run through the base module 20 and thus represent a connection between the input supply interface 24 and the output supply interfaces 26.

Lediglich beispielhaft sind einige Optionen dargestellt, wie die Steuereinheit 28, die über die Kommunikationsschnittstelle 22 Kommunikationssignale empfängt, auf die Weiterleitung von den Eingangs-Versorgungsschnittstellen 24 zu den Ausgangs-Versorgungsschnittstellen 26 Einfluss nehmen kann. So verlaufen einige der Versorgungskanäle 25 direkt von bzw. zur Steuereinheit 28, weswegen die Steuereinheit direkt auf diese Versorgungskanäle Einfluss nehmen kann. Alternativ oder zusätzlich können Schaltelemente 29 vorgesehen sein, die in den Versorgungskanälen 25 angeordnet sind und von der Steuereinheit kontrolliert werden, um die Weiterleitung durch die Versorgungskanäle 25 zu beeinflussen. Die Schaltelemente 29 können beispielsweise als Schalter oder Weichen ausgestaltet sein, die beispielsweise auf den Stromfluss durch Versorgungskanäle oder die Weiterleitung von Druckluft Einfluss nehmen können.Some options are shown purely by way of example as to how the control unit 28, which receives communication signals via the communication interface 22, can influence the forwarding from the input supply interfaces 24 to the output supply interfaces 26. Some of the supply channels 25 run directly from or to the control unit 28, which is why the control unit can directly influence these supply channels. Alternatively or additionally, switching elements 29 can be provided, which are arranged in the supply channels 25 and are controlled by the control unit in order to influence the forwarding through the supply channels 25. The switching elements 29 can be designed, for example, as switches or switches, which can influence, for example, the flow of current through supply channels or the forwarding of compressed air.

Die Weiterleitung von den Eingangs-Versorgungsschnittstellen 24 zu den Ausgangs-Versorgungsschnittstellen 26 erfolgt basierend auf den Kommunikationssignalen, die die Steuereinheit 28 des Basismoduls 20 über die Kommunikationsschnittstelle 22 empfängt. Die Programmierung der Steuereinheit 28 bestimmt, in welcher Form die Kommunikationssignale auf die Weiterleitung zwischen den Versorgungsschnittstellen 24, 26 einwirken. Beispielsweise könnte die Zuordnung zwischen einem Wert eines Kommunikationssignals und einer Weiterleitung invertiert werden, sodass bei einer ersten Programmierung ein Wert 1 des Kommunikationssignals ein Schaltelement öffnet, wohingegen bei einer zweiten Programmierung ein Wert 1 des Kommunikationssignals ebendieses Schaltelement schließt. Die Steuereinheit 28 des Basismoduls 20 kann so unkompliziert und effizient an unterschiedliche Endeffektoren, die mit der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung 1 in Verbindung stehen können, angepasst werden. Auch andere, an den Versorgungsschnittstellen 24, 26 angeschlossene, Signalgeber können Einfluss auf die Weiterleitung zwischen den Versorgungsschnittstellen 24, 26 nehmen. So können beispielsweise von Sensoren übermittelte Messsignale bei der Steuerung der Weiterleitung berücksichtigt werden.The forwarding from the input supply interfaces 24 to the output supply interfaces 26 takes place based on the communication signals that the control unit 28 of the base module 20 receives via the communication interface 22. The programming of the control unit 28 determines the form in which the communication signals affect the forwarding between the supply interfaces 24, 26. For example, the association between a value of a communication signal and a forwarding could be inverted, so that in a first programming a value 1 of the communication signal opens a switching element, whereas in a second programming a value 1 of the communication signal closes this very switching element. The control unit 28 of the base module 20 can thus be easily and efficiently adapted to different end effectors that can be connected to the fastening device 1 according to the invention. Other signal transmitters connected to the supply interfaces 24, 26 can also influence the forwarding between the supply interfaces 24, 26. For example, measurement signals transmitted by sensors can be taken into account when controlling forwarding.

Die Kommunikationsleitung 104 kann beispielsweise als Feldbussystem ausgebildet sein. Feldbussysteme sind in der Automatisierungstechnik bekannt und ermöglichen das Verteilen einer Vielzahl von Signalen und Werten über ein einziges Datenkabel, das nur wenige Leitungen aufweist.The communication line 104 can be designed, for example, as a fieldbus system. Fieldbus systems are known in automation technology and enable the distribution of a large number of signals and values over a single data cable that only has a few lines.

An den Ausgangs-Versorgungsschnittstellen 26 des Basismoduls 20 sind Versorgungsleitungen eines Endeffektors 50 angeschlossen, die zu Sensoren/Aktoren 54 des Endeffektors führen. Auch andere Sensoren/Aktoren 106, die nicht Teil des Endeffektors 50 sind, können an die Ausgangs-Versorgungsschnittstellen 26 angebunden werden. Beispielsweise kann es sich dabei um Bewegungssensoren im Bewegungsbereich des Roboters 100 handeln, die Kollisionen erkennen können. Erfindungsgemäß kann die Steuereinheit 28 als Feldbusknoten ausgeführt sein, der mit dem Feldbussystem (als Kommunikationsleitung 104) in Verbindung steht. Die zentrale Steuereinheit 102 kann als Automatisierungsgerät ausgebildet sein, dass die Kommunikation über den Feldbus steuert. So wird eine effiziente, ressourcenschonende Kommunikation zwischen der zentralen Steuereinheit 102 und der Steuereinheit 28 des Basismoduls 20 ermöglicht.Supply lines of an end effector 50 are connected to the output supply interfaces 26 of the base module 20 and lead to sensors/actuators 54 of the end effector. Other sensors/actuators 106 that are not part of the end effector 50 can also be connected to the output supply interfaces 26. For example, these can be motion sensors in the movement range of the robot 100 that can detect collisions. According to the invention, the control unit 28 can be designed as a fieldbus node that is connected to the fieldbus system (as a communication line 104). The central control unit 102 can be designed as an automation device that controls communication via the fieldbus. This ensures efficient, resource-saving communication between the central control unit 102 and the control unit 28 of the base module 20.

Wie oben bereits kurz erwähnt, ist der Endeffektor 50 im vorliegenden Beispiel als Greifer ausgeführt. Selbstredend kann durch die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung 1 jedoch jede Art von Endeffektor 50 am freien Ende 62 eines Roboterarms 60 befestigt werden. Die Erfindung eröffnet so eine Möglichkeit, verschiedene Endeffektoren 50 mit unterschiedlichen Anforderungen an die Zuleitung von Signalen und Stoff- und Leistungsströmen an ein und demselben Roboterarm 60 zu betreiben. Die Umrüstung gestaltet sich durch die Umprogrammierbarkeit der Steuereinheit 28 des Basismoduls 20 und durch die Modularität der Befestigungsvorrichtung 1 dabei besonders einfach sowie zeit- und kosteneffizient.As already briefly mentioned above, the end effector 50 in the present example is designed as a gripper. Of course, any type of end effector 50 can be attached to the free end 62 of a robot arm 60 using the fastening device 1 according to the invention. The invention thus opens up the possibility of operating different end effectors 50 with different requirements for the supply of signals and material and power flows to one and the same robot arm 60. The conversion is particularly simple and time- and cost-efficient due to the reprogrammability of the control unit 28 of the base module 20 and the modularity of the fastening device 1.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellten Details, als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.At this point it should be noted that all parts described above are viewed on their own and in any combination, especially the details shown in the drawings, are claimed to be essential to the invention. Modifications to this are familiar to those skilled in the art.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11: Befestigungsvorrichtung Fastening device
1010: armseitiges Adaptermodul arm-side adapter module
2020: BasismodulBasic module
2222: KommunikationsschnittstelleCommunication interface
2424: Eingangs-Versorgungsschnittstelle des BasismodulsInput supply interface of the base module
2525: Versorgungskanäle des BasismodulsSupply channels of the base module
2626: Ausgangs-VersorgungsschnittstelleOutput supply interface
2828: Steuereinheit des BasismodulsControl unit of the base module
2929: SchaltelementSwitching element
3030: endeffektorseitiges Adaptermodul end effector side adapter module
4040: ZusatzmodulAdditional module
4242: Versorgungsschnittstellen des ZusatzmodulsSupply interfaces of the additional module
4444: Versorgungskanäle des Zusatzmoduls Supply channels of the additional module
5050: EndeffektorEnd effector
5252: Versorgungsleitungen des EndeffektorsEnd effector supply lines
5454: Sensor/Aktor des Endeffektors Sensor/actuator of the end effector
6060: RoboterarmRobot arm
6262: freies Endefree ending
6464: BasisBase
6666: Versorgungsleitung des Roboterarms Robot arm supply line
100100: IndustrieroboterIndustrial robots
102102: zentrale Steuereinheitcentral control unit
104104: KommunikationsleitungCommunication line
106106: nicht zum Endeffektor zugeordneter Sensor/AktorSensor/actuator not assigned to the end effector

Claims

Modularly expandable fastening device (1) for connecting an end effector (50) to a free end (62) of a robot arm (60), with: an arm-side adapter module (10) which can be connected to a free end (62) of a robot arm (60); • a base module (20) arranged on the side of the arm-side adapter module (10) opposite the free end (62) of the robot arm (60), which has: o a communication interface (22) for receiving and transmitting communication signals, o an input supply interface (24) for establishing a connection to a supply line (66) of a robot arm (60), o an external output supply interface (26) for connecting a supply line (52) of an end effector (50), ◯ internal supply channels (25) which extend in the base module (20) and are connected to at least one of the supply interfaces (24, 26), and • an end effector-side adapter module (30), which is arranged on the side of the base module (20) opposite the arm-side adapter module (10) and to which an end effector (50) can be connected; wherein a freely programmable control unit (28) of the base module (20) is designed to control the supply line to the output supply interfaces (26) depending on received communication signals.

Fastening device (1). Claim 1 , wherein the control unit (28) has a programmable logic circuit or a programmable integrated circuit.

Fastening device (1). Claim 1 or 2 , wherein the base module (20) has a user interface that is designed to program the control unit (28) in the field.

Fastening device (1) according to one of the preceding claims, wherein the fastening device (1) has at least one additional module (40), which has internal supply channels (44) connected to the supply channels (25) of the base module (20) and external ones the supply channels (44) the additional module has supply interfaces (42) connected to which supply lines (52) of an end effector can be connected, and wherein the control unit (28) of the base module (20) is designed, additionally a forwarding from and to the supply interfaces (42) of the additional module (40) based on the received communication signals.

Fastening device (1) according to one of the preceding claims, wherein the base module (20) and/or - if present - the at least one additional module (40) have electrical, pneumatic and/or mechanical supply interfaces (24, 26, 42).

Fastening device (1) according to one of the Claims 4 or 5 , wherein the fastening device (1) has more than one additional module (40), the additional modules (40) are arranged modularly one behind the other and the supply channels (44) of the additional modules (40) are connected to one another.

Fastening device (1) according to one of the Claims 4 until 6 , wherein the base module (20) and the at least one additional module (40) of the fastening device (1) can each be connected to one another by means of a coupling device in such a way that any number of additional modules (40) between the base module (20) and the end effector-side adapter module (30 ) can be arranged.

Fastening device (1). Claim 7 , wherein the coupling device has a tongue-and-groove connection and the base module (20) and/or the additional modules (40) - if present - have at least one groove on one end face and a tongue complementary to the groove on the opposite end face.

Industrial robot (100), with a multi-member robot arm (60) with a base (64) and a free end (62), which has supply lines (66) and at its free end (62) a modular fastening device (1) according to one of Claims 1 until 8th is arranged, wherein • the fastening device (1) by means of the arm-side adapter module (10) at the free end (62) of the robot arm (60), the at least one supply line (66) of which is connected to the at least one input supply interface of the base module (20). is arranged, • an end effector (50) is arranged on the end effector-side adapter module (30), the supply lines (52) of which are connected to the output supply interfaces (26) of the base module (20) and/or - if available - to the supply interfaces (42 ) of the at least one additional module (40), • a communication line (22) is connected to the communication interface of the base module (20) for communicating communication signals with a central control unit (102) of the industrial robot (100), and • the control unit ( 28) of the base module (20) of the modular fastening device (1), the supply line to the supply lines (52) of the end effector (50) depends on the communication signals received from the central control unit (102) and depending on the programming of the control unit (28 ) of the base module (20).

Industrial robots (100). Claim 9 , wherein the communication line is designed as a fieldbus and the central control unit (102) is designed as a master device and the control unit (28) of the base module (20) is designed as a slave device.