DE112004002340B4

DE112004002340B4 - Elektrisches Mehrfach-Positions-Anschlussteil für einen Werkzeugwechsler eines Roboters

Info

Publication number: DE112004002340B4
Application number: DE112004002340T
Authority: DE
Inventors: James Snape; Robert Little
Original assignee: ATI Industrial Automation Inc
Current assignee: ATI Industrial Automation Inc
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2004-12-21
Publication date: 2009-10-01
Anticipated expiration: 2024-12-22
Also published as: GB0608579D0; US20050142931A1; US6945814B2; WO2005065285A3; GB2423197B; GB2423197A; WO2005065285A2; DE112004002340T5

Abstract

Elektrisches Mehrfach-Positions-Anschlussteil (10, 70) für einen Werkzeugwechsler (120) eines Roboters, der ein zur Befestigung an einem Robotenarm geeignetes Hauptmodul (122) und ein zur Befestigung an einem Roboter-Werkzeug geeignetes Werkzeugmodul (124) beinhaltet, mit:
einer Befestigungsvorrichtung (12, 72), die an das Hauptmodul (122) oder an das Werkzeugmodul (124) des Werkzeugwechslers (120) eines Roboters montierbar ist;
einem Anschlussstück (16, 76) in einer festen Position in bezug auf die Befestigungsvorrichtung (12, 72), das mit der Befestigungsvorrichtung (12, 72) verbunden ist, wobei das Anschlussstück (16, 76) eine Vielzahl von elektrischen Kontakten (20, 80) aufweist und geeignet ist, mit einem entsprechenden Anschlussstück (16, 76) elektrisch verbunden zu werden, wenn das Hauptmodul (122) und das Werkzeugmodul (124) des Werkzeugwechlers (120) eines Roboters aneinander gekoppelt werden; und
einem mit der Befestigungsvorrichtung (12, 72) verbundenen Kabel-Anschlussstück (30, 90), das in eine Vielzahl von diskreten Positionen in bezug auf die Befestigungsvorrichtung (12, 72) beweglich ist, wobei das...

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Robotik und insbesondere auf ein elektrisches Mehrfach-Positions-Anschlussteil für das Hauptmodul und/oder Werkzeugmodul eines Roboter-Werkzeugwechslers.
Industrieroboter sind zu einem unentbehrlichen Teil moderner Fertigung geworden. Ob es nun die Überführung von Halbleiter-Wafern von einer Verarbeitungskammer in eine andere in einem Reinraum oder das Schneiden und Schweißen von Stahl auf dem Boden einer Automobilfabrik ist, Roboter führen in aggressiven Umgebungen viele Herstellungsaufgaben unermüdlich durch, und zwar mit hoher Präzision und Reproduzierbarkeit.
In vielen robotischen Herstellungsanwendungen ist es effektiv, einen relativ generischen Roboter zu verwenden, um eine Vielfalt von Aufgaben zu bewältigen. Beispielsweise kann in einer Automobilherstellungs-Anwendung ein Roboter verwendet werden, um während eines Produktionslaufs Metallteile zu schneiden, zu schleifen oder auf andere Weise zu formen, und um eine Vielfalt von Punktschweiß-Aufgaben in einem anderen Produktionslauf durchzuführen. Unterschiedliche Schweißwerkzeug-Geometrien können vorteilhafterweise mit einem speziellen Roboter verbunden werden, um Schweißaufgaben an unterschiedlichen Stellen oder in unterschiedlichen Orientierungen durchzuführen. Bei diesen Anwendungen wird ein Werkzeugwechsler verwendet, um den Roboter mit unterschiedlichen Werkzeugen zu verbinden. Eine Hälfe des Werkzeugwechslers, Hauptmodul genannt, ist ständig an einem Roboterarm befestigt. Die andere Hälfte, Werkzeugmodul genannt, ist an jedem Werkzeug befestigt, das der Roboter verwenden kann. Wenn der Roboterarm das Hauptmodul benachbart zu dem Werkzeugmodul, das an ein erwünschtes Werkzeug angeschlossen ist, positioniert, wird ein Koppler in Betrieb gesetzt, der mechanisch das Hauptmodul und das Werkzeugmodul zusammenschließt, so dass das Werkzeug an dem Ende des Roboterarms befestigt wird. Werkzeugwechsler und ihre einzelnen Koppler sind in der Robotertechnik wohl bekannt und im Handel erhältlich, wie etwa von der Rechtsnachfolgerin, ATI Industrial Automation of Apex, North Carolina.
Viele Roboter-Werkzeugwechsler umfassen Merkmale für die Durchleitung von Hilfsmedien – wie etwa elektrischem Strom, Luftdruck, Hydraulikflüssigkeit, Kühlwasser, elektronischen oder optischen Datensignalen und dergleichen – durch den Roboter-Wechsler, und zwar von dem Hauptmodul zu dem Werkzeugmodul und umgekehrt, über Verbindungsanschlüsse, Ventilanschlüsse, elektrische Anschlussteile und dergleichen, wodurch die Hilfsmedien für das ausgewählte Werkzeug verfügbar werden.
Die große Vielfalt von Werkzeugen, die an einen Roboterarm angeschlossen werden können, können unterschiedliche räumliche Einschränkungen bei der Anordnung derartiger Hilfsmedien-Kopplungen und der begleitenden Führung von Leitungen, wie etwa Drähten, Schläuchen und dergleichen hervorrufen. Andere Einschränkungen, betreffend die Anordnung von Kopplungen und die Führung von Leitungen, können durch Umgebungsbedienungen hervorgerufen werden, die gebildet werden, wenn das Werkzeug im Betrieb ist, wie etwa übermäßige Hitze, elektromagnetische Störungen und dergleichen.
Als Reaktion auf Kundenanforderungen, die durch derartige Einschränkungen hervorgerufen wurden, wurden Roboter-Werkzeugwechsler entwickelt, die eine Anordnung unterschiedlich ausgebildeter Hilfsmedien-Kopplungen aufweisen. Beispielsweise stellt ATI Industrial Automation eine Vielfalt von elektrischen Mehrfachleiter-Anschlussteilen zur Verfügung, die elektrische Signale über das Haupt/Werkzeug-Anschlussstück übertragen. Diese Anschlussteile stellen eine passende Haupt/Werkzeug-Anschlussstück-Konfiguration bereit, ordnen jedoch ihre Kabel-Anschlussstücke in einer Vielfalt von unterschiedlichen Richtungen an, z. B. geradlinig durchgehend, unter einem rechten 90 Grad Winkel, einem linken 90 Grad Winkel und dergleichen. Während die Vielfalt der Konfigurationen der elektrischen Anschlussteile Kunden ermöglicht, ihre elektrische Kabel passend zu führen, erhöht sie die Komplexität der Konfigurierung eines Roboter-Wechslers für eine gegebene Anwendung, erhöht den Lagerbestand, und macht die Änderung einer gegebenen installierten Konfiguration problematisch, da die Anschlussteile oft verändert werden müssen, um eine unterschiedliche erwünschte Kabelführung anzupassen.
Die DE 40 18 543 C1 offenbart einen Werkzeugrevolver mit einem mit einer Werkzeugmaschine zu verbindenden Gehäuse und einer relativ zum Gehäuse drehbar gelagerten Werkzeugscheibe, die Aufnahmen für Werkzeuge aufweist. In dem Gehäuse ist eine relativ zu diesem unbeweglich angeordnete Säule zur Aufnahme einer Antriebswelle vorgesehen, wobei in der Säule Leitungen zum Zuführen von Schmierstoff, Kühlmittel, Druckmittel und Energie verlaufen können.
Die US 4,544,215 A offenbart einen Gleitringkörper mit einem Rotoraufbau, einem Gehäuseaufbau und einem Kontaktblockaufbau. Der Rotoraufbau kann an einem sich drehenden Element befestigt werden und weist mehrere elektrisch leitfähige Gleitringe auf. Der Gehäuseaufbau umfasst einen Gehäusekörper und eine Endabdeckung, die mit mehreren Schrauben aneinander befestigt sind, und ist über ein Kugellager drehbar an dem Rotoraufbau angebracht. Der Kontaktblockaufbau ist in eine in dem Gehäusekörper vorgesehen Öffnung eingefügt, in der er mittels eines Verschlusselements fixiert ist, und weist mehrere federbelastete Kontaktelemente auf, welche die Gleitringe des Rotoraufbaus elektrisch kontaktieren. Bei Verwendung des Gleitringkörpers wird der Gehäuseaufbau ortsfest gehalten und ermöglichen es die Gleitringe in Kombination mit den federbelasteten Kontaktelementen, eine elektrische Verbindung mit dem an dem Rotoraufbau befestigten sich drehenden Element aufrecht zu erhalten.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Mehrfach-Positions-Anschlussteil für einen Werkzeugwechsler eines Roboters, der ein zur Befestigung an einem Roboterarm geeignetes Hauptmodul und ein zur Befestigung an einem Roboter-Werkzeug geeignetes Werkzeugmodul beinhaltet. Das Anschlussteil umfasst eine Befestigungsvorrichtung, die an das Hauptmodul oder an das Werkzeugmodul des Werkzeugwechslers eines Roboters montierbar ist, ein Anschlussstück in einer festen Position in bezug auf die Befestigungsvorrichtung, und ein Kabel-Anschlussstück, das in eine Vielzahl von Positionen in bezug auf die Befestigungsvorrichtung beweglich ist. Sowohl das Anschlussstück als auch das Kabel-Anschlussstück weist eine Vielzahl von elektrischen Kontakten auf. Das Anschlussstück ist geeignet, mit einem entsprechenden Anschlussstück elektrisch verbunden zu werden, wenn das Hauptmodul und das Werkzeugmodul des Werkzeugwechslers eines Roboters aneinander gekoppelt werden. Bei einer Ausführungsform ist das Kabel-Anschlussstück im wesentlichen unter 90 Grad zu dem Anschlussstück angeordnet, und ist um eine Achse des Anschlussstücks drehbar. Das Kabel-Anschlussstück kann in einer der Vielzahl der Positionen um das Anschlussstück fixiert werden. Bei einer Ausführungsform ist eine ausgewählte Position durch Einführen eines Haltelements an dem Kabel-Anschlussstück in eine Ausnehmung an der Befestigungsvorrichtung oder durch Einführen eines Halteelements an der Befestigungsvorrichtung in eine Ausnehmung an dem Kabel-Anschlussstück fixiert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Haupt-Anschlussteils.
2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Komponenten umfassend ein elektrisches Haupt-Anschlussteil.
3 ist eine Schnittansicht des elektrischen Haupt-Anschlussteils.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Werkzeug-Anschlussteils.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Roboter-Werkzeugwechslers, an den ein elektrisches Haupt-Anschlussteil und ein elektrisches Werkzeug-Anschlussteil angebracht sind.
6 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Konfigurierung eines Roboter-Werkzeugs.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Mehrfach-Positions-Anschlussteil für einen Werkzeugwechsler eines Roboters. Roboter-Werkzeugwechsler sind in der Technik wohl bekannt. Ein repräsentativer Roboter-Werkzeugwechsler ist in 5 dargestellt und allgemein durch die Zahl 120 gekennzeichnet. Ein Hauptmodul 122, aufweisend ein elektrisches Mehrfach-Positions-Haupt-Anschlussteil 10 ist typischerweise an dem Ende eines Roboterarms (nicht dargestellt) angebracht. Ein Werkzeugmodul 124, aufweisend ein elektrisches Mehrfach-Positions-Werkzeug-Anschlussteil 70 ist typischerweise an einem Roboter-Werkzeug (nicht dargestellt) befestigt. Der Roboterarm kann dann lösbar an das Roboter-Werkzeug gekoppelt werden. Das elektrische Haupt-Anschlussteil 10 und das elektrische Werkzeug-Anschlussteil 70 sind an dem Hauptmodul 122 bzw. dem Werkzeugmodul 124 befestigt, derart, dass wenn das Hauptmodul 122 an das Werkzeugmodul 124 gekoppelt ist, eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Haupt-Anschlussteil 10 und dem elektrischen Werkzeug-Anschlussteil 70 gebildet wird. Elektrische Kabel (nicht dargestellt) sind an dem elektrischen Haupt-Anschlussteil 10 und dem elektrischen Werkzeug-Anschlussteil 70 angebracht.
Das elektrische Mehrfach-Positions-Haupt-Anschlussteil 10 ist in 1 in einer perspektivischen Ansicht, in 2 in einer auseinandergezogenen perspektivischen Ansicht und in 3 in einer Schnittansicht dargestellt. Komponenten-Teile sind in allen drei Ansichten einheitlich nummeriert. Das elektrische Haupt-Anschlussteil 10 umfasst eine Befestigungsvorrichtung 12, die mittels Befestigungselementen 14 an ein Werkzeugwechsler-Hauptmodul 122 angeschlossen ist, ein Anschlussstück 16 und ein Kabel-Anschlussstück 30. Das Anschlussstück 16 ist in bezug auf die Befestigungsvorrichtung 12 befestigt, und das Kabel-Anschlussstück 30 ist in bezug auf die Befestigungsvorrichtung 12 in eine Vielzahl von Positionen beweglich.
Das Anschlussstück 16 stellt ein elektrisches Mehrfachsignal-Anschlussstück zum Anschluss eines elektrischen Anschlussteils bereit, das an einem Werkzeugmodul 124 befestigt ist. Das Anschlussstück 16 weist einen im allgemeinen zylindrischen Stiftblock 17 mit einer Vielzahl von in einer axialen Richtung durchgehend ausgebildeten Stiftlöchern 24 auf. Die Stiftlöcher 24 enthalten leitende Stifte 22 mit elektrischen Kontakten 20 an einem äußeren Ende derselben. Die Kontakte 20 können federbelastet oder auf andere Weise verformbar sein, wie aus dem Stand der Technik bekannt. Ein verformbare Manschette 18 schützt die Kontakte 20 und die Anschlusskontakte eines elektrischen Werkzeug-Anschlussteilsm wenn das Hauptmodul 122 und das Werkzeugmodul 124 eines Werkzeugwechsler 120 zusammen verbunden werden. Das Anschlussstück 16 ist innerhalb der Befestigungsvorrichtung 12 angeordnet und mittel eines Halteelements, wie etwa einer Feststellschraube 26, die in ein Gewinde-Durchgangsloch 28 eingeführt ist, in einer festen Position gehalten.
Das Kabel-Anschlussstück 30 weist einen drehbaren Block 32 und ein Kabel-Anschlussteil 34 auf. Das Kabel-Anschlussteil 34 ist an dem drehbaren Block 32 mittels einer Vielzahl von Befestigungselementen 36 befestigt, zusammen mit einer zwischenliegenden Gummidichtung 38, die eine Feuchtigkeitsdichtung bereitstellt. Das Kabel-Anschlussteil 34 weist eine Vielzahl von Stiften 40 auf, die in Stiftlöchern 42 angeordnet sind. Die vorspringenden Stifte 40 können als elektrische Kontakte für das Kabel-Anschlussteil 34 doppelt sein.
Eine Vielzahl von flexiblen Drähten (nicht dargestellt) verbindet die elektrischen Stifte 22 des Anschlussstücks mit den elektrischen Stiften 40 des Kabel-Anschlussstücks. Im allgemeinen ist jeder Stift 22 mit einem unterschiedlichen Stift 40 verbunden, um eine Vielzahl von verschiedenen elektrischen Signalen zwischen den Anschlussstück-Kontakten 20 und den Kabel-Anschlussstück-Kontakten 40 zu übertragen. Jedoch können ein oder mehrere Stifte 22 elektrisch mit einer Vielzahl von Stiften 40 verbunden werden und umgekehrt, wie aus dem Stand der Technik wohl bekannt.
Wie am besten in 3 dargestellt, ist das elektrische Haupt-Anschlussteil 10 montiert durch Anordnen des drehbaren Blocks 32 des Kabel-Anschlussstücks 30 in die Befestigungsvorrichtung 12. Der zylindrische Stiftblock 17 des Anschlussstücks 16 wird dann in drehbaren Block 32 eingeführt, derart, dass der drehbare Block 32 frei ist, um sich um den zylindrischen Stiftblock 17 (welcher in bezug auf die Befestigungsvorrichtung 12 mittels der Befestigungsschraube 26 fixiert ist) zu schwenken oder zu drehen.
Der drehbare Stiftblock 32 ist in einer drehbaren Position an dem unteren Ende davon (in bezug auf die Orientierung der 1, 2 und 3) mittels des zylindrischen Stiftblocks 17 gehalten. Der drehbare Block 32 ist in einer drehbaren Position in bezug auf die Befestigungsvorrichtung 12 an dem oberen Ende davon mittels eines Halteelements, wie der Feststellschraube 54, die in einem Gewinde-Durchgangsloch 52 der Befestigungsvorrichtung 12 angeordnet ist und sich in die Ausnehmung 50 erstreckt, befestigt, wobei die Ausnehmung 50 auf dem drehbaren Block 32 auf dessen Drehachse angeordnet ist.
Während sich das Kabel-Anschlussstück 30 innerhalb der Befestigungsvorrichtung 12 über einen Drehbereich von ca. 180° um den zylindrischen Stiftblock 17 drehen kann, schreiben Sicherheits- und Zuverlässigkeitsbelange vor, dass das Kabel-Anschlussteil 30 während der Verwendung in einer der Vielzahl von Positionen innerhalb des Drehbereichs befestigt wird. Dies wird mittels eines Halteelements in der Befestigungsvorrichtung 12 erreicht, das in eine der Vielzahl von die Position fixierenden Ausnehmungen 60 eingreift, die entlang der Peripherie des drehbaren Blocks 32 angeordnet sind. In der dargestellten Ausführungsform ist das Halteelement eine Feststellschraube 64, die in einem Gewinde-Durchgangsloch 62 angeordnet ist. Im Betrieb wird die Feststellschraube 64 eingezogen, um dem drehbaren Block 32 zu ermöglichen, um den zylindrischen Stiftblock 17 zu schwenken, und das Halteelement 54 greift in die axiale Ausnehmung 50 ein. Nach Auswahl der erwünschten vorbestimmten Position für das Kabel-Anschlussstück 30 in bezug auf die Befestigungsvorrichtung 12 wird das Halteelement 64 betätigt, um in die ausgewählte, die Position fixierende Ausnehmung 60 einzugreifen, um so die Position des drehbaren Blocks 32 zu fixieren.
Während die in den 1–3 dargestellte Ausführungsform Feststellschrauben 54, 64 als Halteelemente verwendet, werden Fachleute leicht erkennen, dass alternative Mittel für den Eingriff in die Ausnehmungen 50, 60 verfügbar sind. Beispielsweise kann die Feststellschraube 64 durch eine Betätigungsstange eines Elektromagneten oder andere geeignete oder erwünschte Mittel ersetzt werden.
Zusätzlich kann die Fixierung der Position des Kabel-Anschlussstücks 30 in Bezug auf die Befestigungsvorrichtung 12 mit einer einzelnen, die Position fixierenden Ausnehmung 60, die entlang der Peripherie des drehbaren Blocks 32 ausgebildet ist, und einer Vielzahl von Gewinde-Durchgangslöchern 62 (oder anderen Mitteln zur Positionierung eines die Position fixierenden Halteelements 64), die in einem Bogen in der Befestigungsvorrichtung 12 ausgebildet sind, bewerkstelligt werden. In diesem Fall würde das Kabel-Anschlussstück 30 in der Befestigungsvorrichtung 12 in die erwünschte Position gedreht, in der die einzelne, die Position fixierende Ausnehmung 60 mit dem erwünschten Durchgangsloch 62 fluchtet, und das Halteelement 64 in das ausgewählte Durchgangsloch 62 eingeführt, um in die Ausnehmung 60 einzugreifen.
4 stellt ein elektrisches Werkzeug-Anschlussteil 70 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Das elektrische Werkzeug-Anschlussteil 70 ist dem elektrischen Haupt-Anschlussteil 10 im wesentlichen ähnlich, wobei die verschiedenen Komponenten derart orientiert sind, dass sie eine Anschlussfähigkeit bereitstellen, wenn das elektrische Werkzeug-Anschlussteil 70 an ein Werkzeugmodul 124 eines Roboter-Werkzeugwechslers 120 befestigt ist. Das elektrische Werkzeug-Anschlussteil 70 umfasst eine Befestigungsvorrichtung 72, die an dem Werkzeugmodul 124 mittels Befestigungselementen 74 befestigt ist, ein Anschlussstück 76 und ein Kabel-Anschlussstück 90. Das Anschlussstück 76, welches eine Vielzahl von Stiften 80 aufweist, ist in bezug auf die Befestigungsvorrichtung 72 fixiert. Das Kabel-Anschlussstück 90 ist in eine Vielzahl von Positionen in bezug auf die Befestigungsvorrichtung 72 beweglich.
Das Kabel-Anschlussstück 90 weist einen drehbaren Block 92 und ein Kabel-Anschlussteil 94 auf. Das Kabel-Anschlussteil 94 ist an dem drehbaren Block 92 mittels Befestigungselementen 96 zusammen mit einer zwischenliegenden Gummidichtung 98 befestigt. Das Kabel-Anschlussteil 94 weist elektrische Kontakte 100 auf, die elektrisch mit elektrischen Stiften (nicht dargestellt) verbunden sind und einen Teil dieser aufweisen können, wobei sich die elektrischen Stifte durch das Kabel-Anschlussteil 94 erstrecken. Die elektrischen Kontakte 80 des Anschlussstücks 76 sind jeweils mit einem elektrischen Kontakt 100 des Kabel-Anschlussstücks 90 verbunden.
An der Unterseite des elektrischen Werkzeugs-Anschlussteils 70 (in bezug auf die in 4 dargestellte Orientierung) befestigen Halteelemente (nicht dargestellt) den drehbaren Block 92 an der Drehachse und an einer wählbaren, die Position fixierenden Ausnehmung (nicht dargestellt), die entlang der Peripherie des drehbaren Blocks 92 angeordnet
An der Unterseite des elektrischen Werkzeugs-Anschlussteils 70 (in bezug auf die in 4 dargestellte Orientierung) befestigen Halteelemente (nicht dargestellt) den drehbaren Block 92 an der Drehachse und an einer wählbaren, die Position fixierenden Ausnehmung (nicht dargestellt), die entlang der Peripherie des drehbaren Blocks 92 angeordnet ist, um das Kabel-Anschlussteil 90 in einer der Vielzahl von vorbestimmten Position in bezug auf die Befestigungsvorrichtung 72 zu fixieren, auf eine Art und Weise, die der oben in bezug auf das Haupt-Anschlussteil 10 beschriebenen unmittelbar entspricht.
5 stellt einen Werkzeugwechsler dar, umfassend ein Hauptmodul 122 und ein Werkzeugmodul 124. Das Hauptmodul ist mit einem an diesem befestigten, erfindungsgemäßen elektrischen Werkzeug-Haupt-Anschlussteil 10 dargestellt. Auf ähnliche Weise ist das Werkzeugmodul 124 mit einem an diesem befestigten, erfindungsgemäßen elektrischen Werkzeug-Anschlussteil 70 dargestellt. Es sei angemerkt, dass entweder der elektrische Haupt-Anschluss 10 oder der elektrische Werkzeug-Anschluss 70 oder beide an einen Werkzeugwechsler 120 gemäß der vorliegenden Erfindung angebracht werden können. Mit anderen Worten, da die Anschlussstücke 16, 76 elektrischen und mechanischen Standardspezifikationen der Industrie entsprechen, brauchen die elektrischen Anschlussteile 10, 70 nicht als eine aufeinander abgestimmte Gruppe verwendet zu werden. Wo die Flexibilität des Wechselns der Position eines Kabel-Anschlussstücks 30, 90 in bezug auf die Befestigungsvorrichtung 12, 72 des elektrischen Anschlussteils – entweder an der Haupteinheit 122 oder der Werkzeugeinheit 124 – in irgendeiner gegebenen Anwendung nicht erforderlich oder erwünscht ist, können die entsprechenden elektrischen Anschlussteile 10, 70 gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein fixiertes elektrisches Anschlussteil des Stands der Technik, das dem Anschlussstück-Standard entspricht, ersetzt werden.
Bei den meisten Roboteranwendungen wird ein einzelnes Hauptmodul 122, das an einem Roboterarm befestigt ist, mit einer großen Vielfalt von Werkzeugmodulen 124 gekoppelt, wobei jedes an einem unterschiedlichen Roboterwerkzeug befestigt ist. Daher wird die vorliegende Erfindung wahrscheinlich ihren größten Nutzen bei der Verwendung mindestens des elektrischen Werkzeug-Anschlussteils 70 finden. Ein Verfahren zur Konfigurierung eines Roboter-Werkzeugs zur Verwendung an einem Roboterarm, wobei der Roboterarm ein Hauptmodul 122 und ein an diesem befestigtes, geeignetes elektrisches Anschlussteil aufweist, ist in 6 dargestellt und allgemein mit der Zahl 130 gekennzeichnet. Ein Werkzeugmodul 124, umfassend ein elektrisches Werkzeug-Anschlussteil 70 gemäß der vorliegenden Erfindung wird in Schritt 132 an einem Roboter-Werkzeug befestigt. Das Kabel-Anschlussteil 94 wird dann in Schritt 134 in einer erwünschten Position fixiert, um die Führung von elektrischen Kabeln an dem Roboter-Werkzeug zu erleichtern. Dies kann beispielsweise das Zurückziehen eines die Position fixierenden Halteelements, das Drehen des Kabel-Anschlussstücks 90 in die erwünschte Position und das Wieder-Einführen des die Position fixierenden Halteelements, damit es in die ausgewählte, die Position fixierende Ausnehmung in dem drehbaren Block 92 des Kabel-Anschlussstücks eingreift, umfassen. Das elektrische Kabel des Roboter-Werkzeugs wird dann in Schritt 136 an das Kabel-Anschlussteil 94 angeschlossen. Ein unmittelbar entsprechendes Verfahren schließt sich an, um einen Roboterarm zur Führung des elektrischen Kabels des Roboterarms zu konfigurieren, und, um es an das Hautmodul 122 anzuschließen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Werkzeug-Anschlussteil 10, 70, das an einem Hauptmodul 122 und/oder einem Werkzeugmodul 124 eines Roboter-Werkzeugwechslers 120 befestigt ist, konfiguriert sein, um ein Kabel-Anschlussstück 30, 90 in einer erwünschten Position zu orientieren. Diese Flexibilität kann die Aufrechterhaltung eines Lagerbestands von verschiedenartig konfigurierten elektrischen Anschlussteilen erleichtern, und das Erfordernis des Entfernens eines elektrischen Anschlussteils und des Einbauens eines unterschiedlich konfigurierten elektrischen Anschlussteils an dieser Stelle, wenn der Roboterbetrieb und die Konfiguration verändert wird.

Claims

Elektrisches Mehrfach-Positions-Anschlussteil (10, 70) für einen Werkzeugwechsler (120) eines Roboters, der ein zur Befestigung an einem Robotenarm geeignetes Hauptmodul (122) und ein zur Befestigung an einem Roboter-Werkzeug geeignetes Werkzeugmodul (124) beinhaltet, mit: einer Befestigungsvorrichtung (12, 72), die an das Hauptmodul (122) oder an das Werkzeugmodul (124) des Werkzeugwechslers (120) eines Roboters montierbar ist; einem Anschlussstück (16, 76) in einer festen Position in bezug auf die Befestigungsvorrichtung (12, 72), das mit der Befestigungsvorrichtung (12, 72) verbunden ist, wobei das Anschlussstück (16, 76) eine Vielzahl von elektrischen Kontakten (20, 80) aufweist und geeignet ist, mit einem entsprechenden Anschlussstück (16, 76) elektrisch verbunden zu werden, wenn das Hauptmodul (122) und das Werkzeugmodul (124) des Werkzeugwechlers (120) eines Roboters aneinander gekoppelt werden; und einem mit der Befestigungsvorrichtung (12, 72) verbundenen Kabel-Anschlussstück (30, 90), das in eine Vielzahl von diskreten Positionen in bezug auf die Befestigungsvorrichtung (12, 72) beweglich ist, wobei das Kabel-Anschlussstück (30, 90) eine Vielzahl von elektrischen Kontakten (40, 100) aufweist.
Anschlussteil (10, 70) nach Anspruch 1, wobei mindestens einer der elektrischen Kontakte (20, 80) des Anschlussstücks (16, 76) mit einem elektrischen Kontakt (40, 100) eines Kabel-Anschlussstücks (30, 90) verbunden ist.
Anschlussteil (10, 70) nach Anspruch 1, wobei das Kabel-Anschlussstück (30, 90) im wesentlichen unter 90 Grad an dem Anschlussstück (16, 76) angeordnet ist.
Anschlussteil (10, 70) nach Anspruch 3, wobei das Kabel-Anschlussstück (30, 90) um eine Achse des Anschlussstücks (16, 76) drehbar ist.
Anschlussteil (10, 70) nach Anspruch 4, wobei die Vielzahl der diskreten Positionen, die das Kabel-Anschlussstück (30, 90) einnehmen kann, innerhalb eines Drehbereichs von 180 Grad um die Achse des Anschlussstücks (16, 76) angeordnet sind.
Anschlussteil (10, 70) nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl der Positionen vorherbestimmt sind.
Anschlussteil (10, 70) nach Anspruch 6, wobei das Kabel-Anschlussstück (30, 90) in einer der Vielzahl der Positionen durch Einführen eines Halteelements an dem Kabel-Anschlussstück (30, 90) in eine Ausnehmung an der Befestigungsvorrichtung (12, 72) oder durch Einführen eines Halteelements (64) an der Befestigungsvorrichtung (12, 72) in eine Ausnehmung (60) an dem Kabel-Anschlussstück (30, 90) fixiert ist.
Anschlussteil (10, 70) nach Anspruch 7, wobei das Halteelement (64) eine Feststellschraube ist, die in ein Gewinde-Durchgangsloch (62) in der Befestigungsvorrichtung (12, 72) eingeführt ist.
Werkzeugwechsler (120) für einen Roboter, mit: einem zur Befestigung an einem Roboterarm geeigneten Hauptmodul (122), das ein elektrisches Haupt-Anschlussteil (10) aufweist, das an dem Hauptmodul (122) über eine erste Befestigungsvorrichtung (12) befestigt ist, und einem zur Befestigung an einem Roboter-Werkzeug geeigneten Werkzeugmodul (124), das ein elektrisches Werkzeug-Anschlussteil (70) aufweist, das an dem Werkzeugmodul (124) über eine zweite Befestigungsvorrichtung (72) befestigt ist, wobei das Werkzeugmodul (124) dazu ausgebildet ist, wahlweise an das Hauptmodul (122) gekoppelt oder von diesem entkoppelt zu werden; wobei das elektrische Haupt-Anschlussteil (10) und das elektrische Werkzeug-Anschlussteil (70) auf eine elektrische leitende Art und Weise verbunden sind, wenn das Hauptmodul (122) und das Werkzeugmodul (124) gekoppelt sind; und wobei entweder das elektrische Haupt-Anschlussteil (10) oder das elektrische Werkzeug-Anschlussteil (70) ein Kabel-Anschlussteil (30, 90) aufweist, das in eine Vielzahl von Positionen beweglich ist.
Werkzeugwechsler (120) nach Anspruch 9, wobei das Haupt-Anschlussteil (10) und das Werkzeug-Anschlussteil (70) eine Vielzahl von elektrischen Kontakten (20, 80) aufweisen, und wobei eine Vielzahl von Signalen zwischen dem Haupt-Anschlussteil (10) und dem Werkzeug-Anschlussteil (70) auf eine elektrische leitende Art und Weise verbunden sind, wenn das Hauptmodul (122) und das Werkzeugmodul (124) gekoppelt sind.
Werkzeugwechsler (120) nach Anspruch 9, wobei das Kabel-Anschlussstück (30, 90) im wesentlichen unter 90 Grad zu der Achse des elektrischen Haupt-Anschlussteils (10) und des elektrischen Werkzeug-Anschlussteils (70) angeordnet ist, wenn die Anschlussteile (10, 70) verbunden sind.
Werkzeugwechsler (120) nach Anspruch 11, wobei das Kabel-Anschlussteil (30, 90) um die Achse drehbar ist.
Werkzeugwechsler (120) nach Anspruch 12, wobei das Kabel-Anschlussteil (30, 90) mittels eines Halteelements (64) in einer der Vielzahl der diskreten Positionen um die Achse gehalten ist.
Werkzeugwechsler (120) nach Anspruch 13, wobei das Halteelement (64) eine Feststellschraube ist.
Verfahren zur Konfigurierung eines Roboter-Werkzeugs für die Verwendung an einem Roboterarm, der ein Hauptmodul (122) eines Roboter-Werkzeugwechslers (120), umfassend ein an diesem über eine erste Befestigungsvorrichtung (12) angebrachtes elektrisches Haupt-Anschlussteil (10), aufweist, mit: Befestigen eines Werkzeugmoduls (124) an dem Roboter-Werkzeug, wobei das Werkzeugmodul (124) ein elektrisches Werkzeug-Anschlussteil (70), das an diesem über eine zweite Befestigungsvorrichtung (72) befestigt ist und ein in eine Vielzahl von diskreten Positionen bewegliches Kabel-Anschlussteil (90) aufweist, umfasst; Fixieren des Kabel-Anschlussteils (90) in einer der diskreten Positionen; und Anbringen eines elektrischen Kabels an das Kabel-Anschlussteil (90).
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Fixieren des Kabel-Anschlussteils (90) in einer der diskreten Positionen das Bewegen des Kabel-Anschlussteils (90) zu einer der Vielzahl der vorherbestimmten Positionen und das Befestigen des Kabel-Anschlussteils (90) in der ausgewählten Position umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Befestigen des Kabel-Anschlussteils (90) in der ausgewählten Position das Eingreifen eines Halteelements in der zweiten Befestigungsvorrichtung (72) in eine Ausnehmung des Kabel-Anschlussteils (90) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Halteelement eine Feststellschraube ist, die in ein Gewinde-Durchgangsloch der Befestigungsvorrichtung (72) eingeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Vielzahl der vorherbestimmten Positionen eine Vielzahl von Gewinde-Durchgangslöchern aufweist, die derart angeordnet sind, dass eine Feststellschraube in die Ausnehmung eingreift, wenn das Kabel-Anschlussteil (90) in bezug auf die zweite Befestigungsvorrichtung (72) bewegt wird.
Elektrisches Anschlussteil (10, 70), mit: einer Befestigungsvorrichtung (12, 72); einem ersten Mehrfach-Kontakt-Anschlussteil (16, 76), umfassend einen im allgemeinen zylindrischen Stiftblock (17), der in der Befestigungsvorrichtung (12, 72) angeordnet und an dieser befestigt ist; einem zweiten Mehrfach-Kontakt-Anschlussteil (30, 90), das mit dem ersten Anschlussteil (16, 76) elektrisch verbunden und in der Befestigungsvorrichtung (12, 72) drehbar angeordnet ist, derart, dass das zweite Anschlussteil (30, 90) um das erste Anschlussteil (16, 76) drehbar ist; und einem Halteelement (64), das in der Befestigungsvorrichtung (12, 72) angeordnet und dazu ausgebildet ist, in eine von einer Vielzahl von Ausnehmungen (60) in dem zweiten Anschlussteil (30, 90) einzugreifen, um so das zweite Anschlussteil (30, 90) in einer von einer Vielzahl von vorherbestimmten Positionen um das erste Anschlussteil (16, 76) zu fixieren.
Anschlussteil (10, 70) nach Anspruch 20, wobei die Vielzahl der vorherbestimmten Positionen mittels der Vielzahl von Ausnehmungen (60) in dem zweiten Anschlussteil (30, 90) bestimmt ist, wobei jede der Ausnehmungen (60) mit dem Halteelement (64) fluchtet, während sich das zweite Anschlussteil (30, 90) um das erste Anschlussteil (16, 76) dreht.
Anschlussteil (10, 70) nach Anspruch 20, wobei das Halteelement (64) eine Feststellschraube ist, die in einem Gewinde-Durchgangsloch (62) in der Befestigungsvorrichtung (12, 72) angeordnet ist.
Anschlussteil (10, 70) nach Anspruch 22, wobei die Vielzahl der vorherbestimmten Positionen mittels einer Vielzahl von Gewinde-Durchgangslöchern (62) in der Befestigungsvorrichtung (12, 72) bestimmt ist, wobei eines dieser eine Feststellschraube enthält und mit der Ausnehmung (60) in dem zweiten Anschlussteil (30, 90) fluchtet, wenn sich das zweite Anschlussteil (30, 90) um das erste Anschlussteil (16, 76) dreht.