DE19533948A1

DE19533948A1 - Energieverteiler für Roboter

Info

Publication number: DE19533948A1
Application number: DE19533948A
Authority: DE
Inventors: Hans Gamerdinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-09-14
Filing date: 1995-09-14
Publication date: 1996-05-02

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Energieverteiler für Roboter, als Verbindungselement zwischen Roboter und Werkzeug nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Derartige Energieverteiler dienen als Endverbindungsstück des Roboters zum Werkzeugwechsler hin, wobei an der Schnittstelle zwischen Energieverteiler und Werkzeugwechsler die Verbindungen zwischen den Energieleitungen des Roboters bzw. Energieverteilers hin zum Werkzeug vorhanden sind. Diese Werkzeugwechsler lassen eine schnelle Auswechslung des Werkzeugs zu, insbesondere nachdem im Energieverteiler die Energieleitungen gesperrt wurden. Zur Unterstützung des Wechselns kann auch die zu geführte Energie dienen, beispielsweise in pneumatischer, hydraulischer oder elektrischer Form.

Der Energieverteiler weist eine Schnittstelle zum Roboter auf, durch die ein Teil der Energieleitungen, insbesondere aber die Steuerleitungen geführt sind, über welche vom im Roboter angeordneten Computer der Energieverteiler bzw. die in ihm angeordneten Magnetventile oder Relais ansteuerbar sind. Der überwiegende Teil der Leitungen wird allerdings meist aus Platzgründen außerhalb dieser Schnittstelle geführt, so daß um den Energieverteiler herum und neben dem Roboterarm eine große Zahl von Leitungen geführt wird. Dies hat einerseits den Nachteil, daß diese Leitungen das freie Führen des Roboterarms bzw. der Werkzeuge behindern und daß andererseits diese Leitungen Schmutzfänger sind. Außerdem neigen frei geführte Leitungen zu Undichtheiten und sind mit einem erheblichen Kostenaufwand verbunden.

Es ist ein Energieführungsmodul (Energieverteiler) von einem Robotergelenkkopf bekannt (DE OS 37 17 597), welches zur weitgehend internen Weiterführung von Öl- bzw. Stromkanälen dient. Aufgabe dieses Energieführungsmoduls ist die Verbindung von zwei Getriebemodulen des Robotergelenk kopfs. Die Energieführungsmodule sind also ausschließlich "interne" Schnittstellen des in o. g. Dokument beschriebenen Gegenstands.

Die Erfindung und ihre Vorteile

Der erfindungsgemäße Energieverteiler mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß auf nahezu alle freien Leitungen verzichtet werden kann, da nur ganz wenig Leitungen die Schnittstelle zwischen Energieverteiler und Roboterarm kreuzen müssen, nämlich lediglich Energieleitungen für die Zuführung des Energiemittels und möglicherweise, sofern dieses gewünscht ist, eine bis zwei Steuerleitungen zur Programmierung des im Energieverteiler angeordneten Bordcomputers. Dieser Bordcomputer ist als eigenständig arbeitender Microcontroller aufgebaut. Abgesehen davon, daß die im Roboter vorhandene Steuerung stark entlastet werden kann, sinkt auch der Aufwand für Installation und Datenübertragung zwischen Roboter und Energieverteiler. Es verbleiben lediglich die Energieversorgungsleitungen und die Leitungen zur seriellen Datenübertragung.

Es ist zwar ein frei programmierbarer Greifer bekannt (DE OS 42 28 477), bei dem die programmierbare Schaltanordnung auf das Gehäuse des Greifers aufsteckbar ist. Der Kern der Erfindung besteht jedoch nicht darin, an der spezialisierten und teueren Peripherie eines Roboters wie z. B. einem Greifer einen Micro-Computer zu installieren, um damit nur die Leistungsfähigkeit und Störanfälligkeit eines Peripheriegeräts zu verbessern. Die Erfindung setzt eine Stufe früher an und ertüchtigt einen Energieverteiler, der die Schnittstelle zwischen Roboter und Peripherie gerät bildet, unter anderem mit einem Micro-Computer, so daß die Ausführung sowohl des Energieverteilers als auch der Peripheriegeräte vereinfacht werden kann. Dieser Effekt wirkt sich in mehrfacher Hinsicht positiv auf das Gesamtsystem aus:

Durch die Verlagerung der "Intelligenz" eine Stufe näher an den Roboter wird der dazu benötigte teuere Micro-Computer besser ausgelastet, die Ventile des Energieverteilers können vielseitiger eingesetzt werden und die Peripheriegeräte können einfacher und kostengünstiger gestaltet werden.

Die Programmierung des Microcontrollers und die Datenübertragung zwischen dem Energieverteiler und der Robotersteuerung kann somit über diese Schnittstelle erfolgen. Sie kann aber auch mit der entsprechenden Software direkt mittels eines PC′s durchgeführt werden. Auf diese Weise können in einem Energieverteiler 36 Ein- bzw. Ausgänge, welche teilweise in Richtung und auch mit Sonderfunktionen programmierbar sind, gesteuert werden. So können Leitungen als Eingang geschaltet sein, von denen wiederum ein Teil der Leitungen mit der Sonderfunktion Eingang für Analog/Digitalwandler mit hoher Auflösung und weitere Leitungen als Timereingänge für den integrierten Timer jeweils einzeln programmierbar ist. Weitere Leitungen können als Ausgang geschaltet sein, wovon wiederum ein Teil mit der Sonderfunktion Timerausgang programmierbar ist. Zur Datenübertragung und Programmierung können zusätzlich zwei Leitungen dienen. Es sind Ventilfunktionen programmierbar, wobei Drei-/Zweiwegeventile per Softwarebaustein zu einer Funktionseinheit zusammengefaßt werden können, wodurch sich Fünf-/Zwei- und Fünf-/Dreiwegeventiltypen emulieren lassen, nämlich mit Umschaltverhalten, Impulsverhalten, mit entlüfteter Mittelstellung usw. Zwei Ventile können dabei zur Verriegelung des Greiferwechsels verwendet werden. Außerdem können einige Eingänge zur Kodierung der einzelnen Greifmodule vorgesehen sein.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die zum Roboter führende Energieleitung im Energieverteiler verteilt und jeweils gesteuert. Wobei nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zur Datenübertragung zwischen Maschinensteuerung und Energieverteiler folgende Varianten möglich sind, nämlich parallele oder serielle Datenübertragung über elektrische Leitungen oder Datenübertragung über Lichtleiter, über Infrarotsender und -empfänger, über Ultraschall, über Funk-Telemetrie und/oder über induktive/magnetive Datenübertragung.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zum Roboter hin eine lösbare Kupplung vorhanden, wobei nach weiterer Ausgestaltung es sich um eine Schnellschließflanschverbindung handeln kann. Durch eine solche Kupplung kann für unterschiedliche Zwecke ein jeweils individueller Energieverteiler vorhanden sein, der lediglich für den jeweiligen Einsatz an den Roboter gekoppelt ist. Dies kann in der Praxis Vorteile bringen, wenn ein häufigerer Wechsel des Energieverteilers erforderlich ist oder es kann von Vorteil sein, bei der Lagerhaltung und Herstellung, um somit je nach gewünschter Lieferung einen Roboter mit einem entsprechend gewünschten Energieverteiler zu kombinieren.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht der Energieverteiler aus mehreren miteinander verbundenen Modulen, die für sich erforderlichenfalls austauschbar sind, nämlich einem Computermodul, in dem die elektrischen Leitungen geführt sind, einem Magnetventilmodul und sofern ein Werkzeugwechsler vorgesehen ist, gegebenenfalls einem Werkzeugwechslermodul. Diese Module können über Spannschrauben scheibenartig zusammengeflanscht sein. Die Module sind auch jeweils für sich funktionsfähig, auch um sie einzeln testen zu können. Das gleiche gilt auch für den Energieverteiler insgesamt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in den Energieverteiler ein Vakuumerzeuger integriert, beispielsweise als eigener Baustein.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist stark vereinfacht und im Teilschnitt in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Der in der Zeichnung teilweise im Querschnitt dargestellte Energieverteiler weist ein buchsenartiges Gehäuse 1 auf, das durch einen Deckel 2 verschlossen ist, an dem über nicht näher dargestellte Mittel ein Roboterflansch 3 anschließbar ist. In dem Deckel 2 ist ein Durchgang 4 vorgesehen für Energieleitungen und Steuerleitungen, die dann entsprechende Kupplungen aufweisen.

Innerhalb des Gehäuses 1 ist ein Block 5 angeordnet, in dem die elektrischen Leitungen angeordnet sind und vor allem ein Bordcomputer 6. Anschließend hieran ist ein Block 7 im Gehäuse 1 angeordnet, der die einzelnen Magnetventile 8 aufnimmt. Hieran schließt sich eine Platte 9 an, die sowohl elektrische Steckverbindungen aufweist, als auch Abschlußfunktion hat und der Führung von Kanälen für die Energiemittel bzw. deren Entlüftung aufweist. An diese Platte 9 schließt sich als unterstes das Oberteil 11 des Werkzeugwechslers an, oder eine einfache Abschlußplatte, welche die Druckluft und Elektroanschlüsse nach außen führt, auf welches dessen Unterteil 12 steckbar und verriegelbar ist. Nach Zusammenstecken der beiden Teile 11 und 12 besteht eine direkte Verbindung der Energieleitungen als auch der Steuerleitungen zwischen Energieverteiler und Werkzeug.

Je nach Zweck ist der Energieverteiler unterschiedlich gestaltet und programmierbar. Über den Bordcomputer 6 kann eine Software so verarbeitet werden, daß von der Vielzahl möglicher vorhandener Leitungen die je nach Bedarf gewünschten auf- und zugesteuert werden, wobei dieser gesamte Steuer- und Regelvorgang innerhalb des Energieverteilers stattfindet.

Der Bordcomputer 6, der Block 7 mit Magnetventilen 8, die Platte 9 und das Werkzeugewechsleroberteil 11 bzw. die Abschlußplatte bilden eine Einheit, welche komplett nach unten demontierbar ist, und auch dann noch nach Anschluß der Versorgungsleitungen beispielsweise für Testzwecke voll funktionsfähig ist.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und in der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
2 Deckel
3 Roboterflansch
4 Durchgang
5 Block
6 Bordcomputer
7 Block
8 Magnetventil
9 Platte
10
11 Oberteil
12 Unterteil

Claims

1. Energieverteiler für Roboter als Verbindungselement zwischen Roboter und Werkzeug

- mit elektrischen, pneumatischen und/oder hydraulischen Energieleitungen, die mittelbar oder unmittelbar zum Werkzeug führen
- mit einer Verbindungsschnittstelle an der Verbindung zwischen dem Energieverteiler und dem Roboter durch die Leitungen führbar sind und
- mit Schaltelementen wie Relais, Magnetventilen u.dgl. im Energieverteiler,

dadurch gekennzeichnet, daß der Energieverteiler eine eigene Datenverarbeitung aufweist, in Form eines programmierbaren Bordcomputers (6), welcher seine Befehle von außerhalb des Energieverteilers erhält oder auch selbständig arbeiten kann.

2. Energieverteiler nach Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Roboter (3) führende Energieleitung im Energieverteiler verteilt und gesteuert wird.

3. Energieverteiler nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenübertragung zwischen Roboter und Energieverteiler elektrische Leitungen für parallele oder serielle Datenübertragung dienen, daß die Datenübertragung über Lichtleiter, Infrarotsender und -empfänger Datenübertragung auch über Ultraschall, Funk-Telemetrie und oder induktive/magnetive Datenübertragung erfolgt.

4. Energieverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Roboter hin eine lösbare Kupplung vorhanden ist.

5. Energieverteiler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Kupplung eine Schnellschließflanschverbindung (2) dient.

6. Energieverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Roboter ein Schwenkarmroboter oder ein kartesischer Roboter ist.

7. Energieverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er aus mehreren scheibenartig miteinander verbundenen Modulen (5, 7, 9, 11) besteht, welche jeweils eine komplette Baueinheit bilden, die für sich auch ohne Gehäuse funktionsfähig bleibt, mit mindestens einem Computermodul (5), einem Ventilmodul (7) und gegebenenfalls einem Werkzeugwechselmodul (11).

8. Energieverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im vorhandenen Gehäuse ein Vakuumerzeuger untergebracht ist.

9. Energieverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er zylinderartig ausgebildet einen runden Querschnitt aufweist.

10. Energieverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bordcomputer Analog-Eingänge aufweist.

11. Energieverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bordcomputer, Timer oder Zähler - Ein- und Ausgänge aufweist.

12. Energieverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkzeugwechsler vorhanden ist, welcher an den Energieverteiler anschließbar ist und welcher zur Weiterführung der Energieleitungen zum Werkzeug dient,
13. Energieverteiler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Energieverteiler und Werkzeugwechsler eine Baueinheit bilden.