DE202014105606U1

DE202014105606U1 - Roboterwerkzeug

Info

Publication number: DE202014105606U1
Application number: DE202014105606.8U
Authority: DE
Original assignee: KUKA Systems GmbH
Current assignee: KUKA Systems GmbH
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2016-02-23
Anticipated expiration: 2024-11-22

Abstract

Roboterwerkzeug mit einem Prozesswerkzeug (4) und einem Hilfswerkzeug (5) zur Unterstützung eines vom Prozesswerkzeug (4) ausgeführten Prozesses, wobei das Roboterwerkzeug (3) einen Roboteranschluss (12) zur Verbindung mit einem mehrachsig beweglichen Manipulator (2), insbesondere einem Industrieroboter, aufweist, und wobei das Prozesswerkzeug (4) und das Hilfswerkzeug (5) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Roboterwerkzeug (3) eine Adaptionseinrichtung (6) zur Anpassung des Hilfswerkzeugs (5) an unterschiedliche Prozesse und/oder unterschiedliche Ausbildungen des Prozesswerkzeugs (4) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Roboterwerkzeug für einen mehrachsig beweglichen Manipulator, insbesondere einen Industrieroboter, mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Aus der Praxis sind Roboterwerkzeuge bekannt, die ein Prozesswerkzeug, z.B. ein Bohrwerkzeug und ein damit fest und starr verbundenes Hilfswerkzeug, z.B. eine Blaseinrichtung, aufweisen.
Aus der DE 195 43 599 B4 ist ein Haushaltsstaubsauger mit einer handgeführten Saugdüse bekannt, mit der Bohrstaub an einer Bohrstelle in einer Wand aufgefangen und abgesaugt werden kann. Die DE 10 2012 023 328 B3 zeigt eine Werkzeugmaschine mit einer angebauten Absaugvorrichtung, die mittels einer maschinellen Drehvorrichtung rund um ein Bohrwerkzeug gedreht werden kann. Sie wird dabei bedarfsweise nach einer an der Bohrstelle sich ausbildenden und von einer Kamera detektierten Partikellströmung ausgerichtet.
Die DE 42 44 407 A1 befasst sich mit einer maschinell geführten automatischen Bohrmaschine. Diese weist eine Saugeinrichtung mit einer den Bohrer rohrförmig umschließenden und gegen Rückstellfedern axial bei Bohrvorschub ausweichfähigen Absaughaube auf.
Die WO 2012/119 852 A1 lehrt ein robotergeführtes Bohrwerkzeug mit einer daran angeordneten Saugeinrichtung, die den Bohrer rohrförmig umschließt und die mittels eines Linearantriebs zum Bohrerwechsel geöffnet und geschlossen werden kann.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Roboterwerkzeugtechnik aufzuzeigen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.
Das beanspruchte Roboterwerkzeug hat den Vorteil, dass das Hilfswerkzeug mittels der Adaptionseinrichtung schnell und bedarfsgerecht sowie mit geringem Aufwand an Änderungen des Prozesses und/oder eine geänderte Ausbildung des Prozesswerkzeugs angepasst werden kann. Dies ist von besonderem Vorteil, wenn beim Prozesswerkzeug ein Prozesselement, z.B. ein Trenn- oder Zerspanungselement, gewechselt wird. Insbesondere kann dadurch ein Wirkelement des Hilfswerkzeugs bedarfsgerecht an eine Prozessstelle an einem Werkstück zugestellt werden. Eine solche Prozessstelle ist z.B. an der Kontaktstelle zwischen dem besagten Prozesselement und dem Werkstück ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann mittels der Adaptionseinrichtung das Hilfswerkzeug umgestaltet werden, wobei z.B. eine oder mehrere Werkzeugkomponenten ausgetauscht werden.
Das Roboterwerkzeug weist zumindest ein Prozesswerkzeug und ein Hilfswerkzeug auf, wobei diese Werkzeuge auch jeweils mehrfach vorhanden sein können. Mit dem Prozesswerkzeug können beliebige Prozesse durchgeführt werden. Vorzugsweise handelt es sich um einen Bearbeitungsprozess. Dies kann insbesondere ein Zerspanungs- oder Trennprozess sein. Alternativ sind Fügeprozesse, Wärmebehandlungsprozesse, Auftragprozesse oder dergleichen möglich.
Das Hilfswerkzeug dient zur Unterstützung des Prozesswerkzeugs und des durchgeführten Prozesses. Insbesondere kann das Hilfswerkzeug ein Entsorgungswerkzeug für Abfallprodukte sein, die beim Hauptprozess mit dem Prozesswerkzeug anfallen. Abfallprodukte können z.B. Stäube, Späne, Gase, Wärme oder dergleichen sein. Die Entsorgung kann fluidisch, z.B. durch Absaugen oder Wegblasen oder auf andere Weise erfolgen. Bevorzugt ist das Hilfswerkzeug als Saugwerkzeug ausgebildet.
Das Hilfswerkzeug kann mehrteilig ausgebildet sein. Es weist ein Wirkelement für die Entsorgung der Abfallprodukte auf, welches bevorzugt an der Arbeits- oder Prozessstelle am Werkstück positioniert wird. Das Wirkelement ist z.B. als Erfassungselement für die besagten Abfallprodukte ausgebildet. Es ist mit einer Hilfseinrichtung, z.B. einer Saugeinrichtung verbunden. Die Hilfseinrichtung kann für den Abtransport der erfassten Abfallprodukte sorgen.
Die Adaptionseinrichtung ist vorzugsweise automatisch ausgebildet. Sie kann dabei ohne eigenen Antrieb auskommen und von einem bevorzugt mehrachsig beweglichen Manipulator, insbesondere Industrieroboter, betätigt werden. Dies hat Vorteile hinsichtlich des Bauaufwands und der Baugröße. Die Störkontur ist klein, wobei sich auch eine kompakte und einfache Ausführung ergibt.
Der Adaptionsvorgang kann automatisch und ohne manuelles Eingreifen erfolgen. Vorteilhafterweise kann dabei die vorhandene Kinematik des Industrieroboters genutzt werden. Dies erlaubt auch einen Verzicht auf eine separate Steuereinheit. Ferner bleibt ein automatischer Wechsel des vorgenannten Prozesselements möglich. Durch die Ausnutzung der vorhandenen Kinematik des Manipulators, insbesondere Industrieroboters, kann auch der Zusatzaufwand eingespart werden, der bei einer eigenen Antriebstechnik des Roboterwerkzeugs wegen eines Maschinenschutzes oder Explosionsschutzes notwendig werden könnte. Dies betrifft z.B. den Entfall einer zusätzlichen Schutzeinrichtung und Kapselung, was wiederum die Baugröße und die Störkontur verkleinert. Durch die automatisierte Adaptierung können außerdem Bedienungsfehler vermieden werden.
Ferner kann mittels der Adaptionseinrichtung die besagte Änderung am Hilfswerkzeug vorgenommen werden. Hierfür kann eine Wechseleinrichtung mit ein oder mehreren Schnittstellen vorhanden sein. Bei einem Wechsel des Prozesselements kann z.B. das Wirkelement des Hilfswerkzeugs gewechselt werden. Ferner kann auch das Hilfswerkzeug als Ganzes oder z.B. dessen Hilfseinrichtung bedarfsweise und bevorzugt automatisch gewechselt werden.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen:
1: einen Industrieroboter mit einem Prozesswerkzeug in perspektivischer Ansicht,
2: eine Frontansicht der Anordnung von 1,
3: eine weitere perspektivische Ansicht der Anordnung von 1 und 2,
4: eine Draufsicht der Anordnung von 1 und 2,
5: eine perspektivische Unteransicht der Anordnung von 1 und 2,
6: eine freigestellte Detailansicht einer Führungseinrichtung zwischen einem Prozess- und Hilfswerkzeug des Roboterwerkzeugs,
7: eine aufgebrochene Darstellung von Bestandteilen der Führungseinrichtung gemäß 6,
8: eine perspektivische Ansicht eines Gegenhalters einer Justiervorrichtung und
9: eine abgebrochene Seitenansicht der Justiervorrichtung mit Gegenhalter und Stelleinrichtung.
Die Erfindung betrifft ein Roboterwerkzeug (3) sowie eine damit ausgerüstete Prozesseinrichtung (1).
1 zeigt in einer schematischen und abgebrochenen Darstellung eine Prozesseinrichtung (1) mit einem Roboterwerkzeug (3), welches von einem in der Zeichnung angedeuteten, bevorzugt mehrachsig beweglichen Manipulator bewegt und geführt wird. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dieser Manipulator als mehrachsiger Industrieroboter ausgebildet, der ein bewegliches, vorzugsweise rotierendes Abtriebselement aufweist, an dem das Roboterwerkzeug (3) befestigt werden kann. Der Industrieroboter (2) ist programmierbar und besitzt eine Robotersteuerung (nicht dargestellt). Der Industrieroboter (2) hat eine beliebige Anzahl und Kombination von rotatorischen und/oder translatorischen Roboterachsen. Vorzugsweise ist er als Gelenkarmroboter oder Knickarmroboter mit vier oder mehr rotatorischen Achsen ausgebildet. In einer vereinfachten Variante kann ein Manipulator (2) nur eine Bewegungsachse aufweisen.
Das Roboterwerkzeug (3) weist ein Prozesswerkzeug (4) und ein Hilfswerkzeug (5) auf, die miteinander verbunden sind. Das Roboterwerkzeug (3) hat ferner einen Roboteranschluss (12) zur Verbindung mit dem mehrachsig beweglichen Manipulator (2), insbesondere Industrieroboter. Der Roboteranschluss (12) ist in den gezeigten Ausführungsformen am Prozesswerkzeug (4) angeordnet. Alternativ ist eine Anordnung am Hilfswerkzeug (5) möglich.
Das Roboterwerkzeug (3) beinhaltet ferner eine Adaptionseinrichtung (6) zur Anpassung des Hilfswerkzeugs (5) an unterschiedliche Prozesse und/oder Ausbildungen des Prozesswerkzeugs (4). Die Adaptionseinrichtung (6) weist eine nachfolgend erläuterte Stelleinrichtung (7) und/oder eine Wechseleinrichtung (8) für das Hilfswerkzeug (5) auf. Die Erfindung betrifft auch die Adaptionseinrichtung (6) sowie das Adaptionsverfahren.
Das Prozesswerkzeug (4) dient zur Ausführung eines Hauptprozesses, z.B. eines Bearbeitungsprozesses, an einem in 1 angedeuteten Werkstück (9) und einer dortigen Prozess- oder Arbeitsstelle (10). Das Hilfswerkzeug (5) dient zur Unterstützung des vom Prozesswerkzeug (4) ausgeführten Prozesses. Es kann ebenfalls an der Prozessstelle (10) einwirken.
Der Hauptprozess kann beliebig ausgebildet sein. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist es ein Zerspanungsprozess, insbesondere ein Bohr- oder Fräsprozess. Alternativ sind z.B. andere Zerspanungsprozesse oder ein Trennprozess oder ein sonstiger Bearbeitungs- oder Behandlungsprozess möglich. Das Prozesswerkzeug (4) ist dementsprechend ausgebildet.
Das Prozesswerkzeug (4) weist einen Betätigungsantrieb (14) für ein Prozesselement (16), z.B. ein Trenn- oder Zerspanungselement, auf. In den Ausführungsbeispielen ist ein Bohrer oder Fräser dargestellt. Alternativ kann das Prozesselement (16) ein Messelement, Tastelement oder dgl. sein.
Für eine bevorzugt drahtlose Übertragung von Messdaten kann eine Sende- und Empfangseinheit (22) an einem gestellfesten und z.B. seitlich abstehenden Träger oder Bügel (36) angeordnet sein. Alternativ kann die Einheit (22) selbst ein Sensor sein. Dieser kann z.B. zur Abstandsmessung gegenüber dem Werkstück (9), zum Suchen einer Bahn oder von Referenzkonturen etc. oder zu anderen Zwecken eingesetzt werden.
Das Prozesselement (16) kann in einem Halter (17), z.B. einem Spannfutter, bedarfsweise wechselbar aufgenommen sein. Ein Wechsel kann ggf. automatisch erfolgen. Außerdem kann das Prozesswerkzeug (4) einen nicht dargestellten Vorschubantrieb (15) für das Prozesselement (16) aufweisen. Die Wirkstelle des Prozesselements (16), z.B. dessen Spitze, kann den Tool-Center-Point (TCP) des Prozesswerkzeugs (4) bzw. des Roboterwerkzeugs (3) darstellen.
Das Prozesswerkzeug (4) kann ferner ein Gestell (11) aufweisen, an dem auch der Roboteranschluss (12) direkt oder mittelbar über ein Zwischenglied (13) montiert sein kann. Das Gestell (11) kann eigenständig ausgebildet oder von einem Gehäuse des Betätigungsantriebs (14) gebildet sein.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen von 1 bis 5 ist ein Zwischenglied (13) zwischen dem Gestell (11) und dem z.B. flanschartigen Roboteranschluss (12) angeordnet. Das Zwischenglied (13) kann ein oder mehrere Komponenten aufweisen und kann in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. Es kann z.B. als Sensor und/oder als Wechsel- oder Überlastkupplung ausgeführt sein.
Das Hilfswerkzeug (5) dient zur besagten Unterstützung des vom Prozesswerkzeug (4) ausgeführten Prozesses. Das Hilfswerkzeug (5) und der davon ausgeführte Hilfsprozess können unterschiedlich ausgebildet sein. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist das Hilfswerkzeug (5) als Entsorgungswerkzeug, insbesondere als Absaugwerkzeug für die beim Hauptprozess anfallenden Abfallprodukte ausgebildet.
Das Hilfswerkzeug (5) weist eine Hilfseinrichtung (18) mit einem an einer Prozessstelle (10) am Werkstück (9) positionierbaren Wirkelement (24) auf. Das Hilfswerkzeug (5) kann eine oder mehrere Hilfseinrichtungen (18) und/oder ein oder mehrere Wirkelemente (24) aufweisen. Das Wirkelement (24) kann mittels der Adaptionseinrichtung (6) an der Prozessstelle (10) positioniert werden.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist das Wirkelement (24) als Erfassungselement zum Erfassen der an der Prozessstelle (10) entstehenden Abfallprodukte, z.B. Späne, Stäube und/oder Gase ausgebildet. Die Hilfseinrichtung (18) ist bevorzugt als Saugeinrichtung ausgebildet. Alternativ kann sie als Blaseinrichtung oder als kombinierte Blas- und Saugeinrichtung ausgestaltet sein. In weiterer Abwandlung ist eine beliebige andere Ausgestaltung zum Abtransport der vom Wirkelement (24) erfassten Abfallprodukte möglich.
Das Wirkelement (24) weist in den gezeigten Ausführungsbeispielen einen Saugkopf (25) und/oder eine Bürstenanordnung (26) auf. Das Wirkelement (24) ist eigenständig und außenseitig vom Prozesselement (16) angeordnet. Vorzugsweise hat das Wirkelement (24) eine gabelförmige Ausbildung und umgreift das z.B. als Bohrer ausgebildete Prozesselement (16) im Bereich der Prozessstelle (10).
In 5 ist das Wirkelement (24) in einer Unteransicht dargestellt. Der Saugkopf (25) schließt seitlich an das Prozesselement (16) an und dient zur Absaugung der Abfallprodukte. Das Wirkelement (24) kann ein Gehäuse bilden, welches an der Unterseite zum Werkstück (9) und zur Prozessstelle (10) hin offen ist. Zudem besteht eine stirnseitige Öffnung. An der Oberseite kann das Gehäuse eine Durchtrittsöffnung für das Prozesselement (16) und für dessen Vorschub aufweisen. Im Gehäuse können Versteifungsbügel angeordnet sein, die auch der Abstützung der einzelnen Bürstenstreifen der Bürstenanordnung (26) dienen können. Das Gehäuse ist mit dem Korpusteil (21) verbunden.
In einer nicht dargestellten Variante mit der besagten Doppelanordnung von Hilfseinrichtungen (18) können die beiden Wirkelemente (24) miteinander zu einem Teil mit einem gemeinsamen Gehäuse verbunden sein.
Die Hilfseinrichtung (18) besitzt einen vorzugsweise mehrteiligen und hohlen Korpus (19). Die Korpusteile (20, 21) können an einer Schnittstelle (23) der Wechseleinrichtung (8) trennbar miteinander verbunden sein. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist ein rohrförmiges Korpusteil (21) am einen Ende mit dem Wirkelement (24) und am anderen Ende mit der Schnittstelle (23) verbunden. Das Korpusteil (21) kann z.B. als schräger Saugstutzen ausgebildet sein. Das andere Korpusteil (20) ist z.B. als Saugrohr ausgeführt. Die Hilfseinrichtung (18) kann ferner einen Sauganschluss aufweisen, der mit einer externen Vakuumquelle verbunden ist. Das Saugrohr (20) kann sich längs der Hauptachse des Prozesswerkzeugs (4), insbesondere der Längsachse oder Vorschubachse des Prozesselements (16) erstrecken.
Das Hilfswerkzeug (5) kann in beliebig geeigneter Weise mit der Adaptionseinrichtung (6), insbesondere mit deren Stelleinrichtung (7) verbunden sein. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist das Korpusteil (20) mit der Stelleinrichtung (7) verbunden.
Das Hilfswerkzeug (5) besitzt in den gezeigten Ausführungsbeispielen eine Hilfseinrichtung (18) in Einzelanordnung. Sie kann wahlweise an der linken oder rechten Seite des Prozesswerkzeugs (4) angeordnet sein.
Alternativ ist eine Doppelanordnung von solchen Hilfseinrichtungen (18) beidseits des Prozesswerkzeugs (4) möglich. Die Wirkelemente (24) können einander gegenüberliegen und zusammenwirken sowie ggf. miteinander verbunden sein. Hierbei ist auch ein Saugen mit der einen Hilfseinrichtung (18) und ein Blasen mit der anderen Hilfseinrichtung möglich.
Die eingangs genannte Adaptionseinrichtung (6) ist bevorzugt als automatische Adaptionseinrichtung (6) ausgebildet. Sie kommt ohne einen eigenen Antrieb aus und kann vom Manipulator (2), insbesondere Industrieroboter betätigt werden. Dies vereinfacht und verschlankt die Adaptionseinrichtung (6).
Die Adaptionseinrichtung (6) weist eine Stelleinrichtung (7) zum Einstellen, insbesondere zum Positionieren, des Hilfswerkzeugs (5) auf. Die Stelleinrichtung (7) weist ferner eine Führungseinrichtung (27) und eine lösbare Arretiereinrichtung (32) sowie ggf. eine Justiervorrichtung (37) auf.
Die Führungseinrichtung (27) ist zwischen dem Hilfswerkzeug (5) und dem Prozesswerkzeug (4) angeordnet. Sie besitzt kooperierende Führungselemente (28, 29), die am Prozesswerkzeug (4), insbesondere am Gestell (11) bzw. am Roboteranschluss (12) und am Hilfswerkzeug (5) angeordnet sind. In den gezeigten Ausführungsbeispielen kann mittels der Stell- und Führungseinrichtung (7, 27) das Hilfswerkzeug (5) relativ zum Prozesswerkzeug (4) verstellt und geführt werden.
Die Kinematik kann auch umgekehrt sein, wobei das Hilfswerkzeug (5) mit dem Gestell (11) bzw. dem Roboteranschluss (12) verbunden ist. Ferner ist eine beiderseitige Relativbewegung und -verstellung möglich.
Die Führungseinrichtung (27) kann in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist sie als lineare Schiebeführung ausgebildet. Die Führungselemente (28, 29) sind hierbei als gerade Führungsschiene und als Führungsschlitten ausgeführt. Die Führungsschiene (28) erstreckt sich bevorzugt parallel zur Längsachse des Prozesswerkzeugs (4), insbesondere seines Prozesselements (16). Die Führungselemente (28, 29) können einfach oder mehrfach entsprechend der Ausbildung des Hilfswerkzeugs (5) vorhanden sein.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist eine Führungsschiene(n) (28) vorgesehen, die mit dem Prozesswerkzeug (4) oder dem Gestell (11) starr verbunden ist. Dies kann z.B. mittels eines in 6 und 7 dargestellten Führungshalters (30) jeweilig geschehen. Die einzelne Führungsschiene (28) kann von einer Schutzhülle (31), z.B. einem flexiblen Balg, umgeben sein.
Das andere Führungselement (29) ist als Führungsschlitten ausgebildet und ist mit dem Hilfswerkzeug (5) verbunden. Es ist z.B. am Korpus (19), insbesondere am Korpusteil (20) bzw. Saugrohr befestigt.
Alternativ kann die Zuordnung von Führungsschiene (28) und Führungsschlitten (29) zu dem Prozesswerkzeug (4) und zum Hilfswerkzeug (5) vertauscht sein. In einer anderen und nicht dargestellten Variante kann die Führungseinrichtung (27) als gebogene Schiebeführung oder als kombinierte lineare und gebogene Schiebeführung ausgeführt sein. Ferner sind beliebige andere konstruktive und kinematische Ausbildungen der Führungseinrichtung (27) möglich, z.B. als Schwenkführung.
Die Stelleinrichtung (7) weist ferner die lösbare Arretiereinrichtung (32) für die Relativstellung von Prozesswerkzeug (4) und Hilfswerkzeug (5) auf. Mittels der Arretiereinrichtung (32) kann das Wirkelement (24) in der gewünschten Relativposition zum Prozesselement (16) und zur Prozessstelle (10) im Betrieb arretiert werden. In der Betriebsstellung liegt z.B. das Wirkelement (24) mit seiner Bürstenanordnung (26) auf der Werkstückoberfläche auf und umgibt schützend und dichtend die Prozessstelle (10). 1 verdeutlicht diese Anordnung.
Die erwähnte lösbare Arretiereinrichtung (32) ist der Führungseinrichtung (27) in geeigneter Weise zugeordnet. Vorzugsweise ist eine Zuordnung zu den jeweils kooperierenden Führungselementen (28, 29) vorgesehen.
Die Arretiereinrichtung (32) weist ein Arretierelement (33) und eine hierauf einwirkende Löseeinrichtung (34) auf. Das Arretierelement (33) und die Löseeinrichtung (34) können einfach oder mehrfach vorhanden sein. Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen ist jeder Paarung von Führungselementen (28, 29) jeweils ein Arretierelement (33) und eine Löseeinrichtung (34) zugeordnet.
Das Arretierelement (33) und die Löseeinrichtung (34) können in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. Die Arretierung kann kraftschlüssig und/oder formschlüssig, z.B. in Form einer Rastverbindung, erfolgen, wobei das Arretierelement (33) entsprechend ausgebildet ist.
Das Arretierelement (33) kann gegen ein Führungselement (28), z.B. eine Führungsschiene, zur Arretierung angestellt werden und dort in Eingriff treten. 7 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung, in der die Führungsschiene (28) an einer Längsseite eine Zahnleiste aufweist, die mit einer Gegenverzahnung am Arretierelement (33) zusammenwirkt. Das Arretierelement (33) ist z.B. als quer zur Schienenlängsachse ausgerichteter und beweglich gelagerter Arretierblock mit einer Zugstange ausgebildet, der frontseitig die besagte Verzahnung aufweist und von einer Andrückfeder oder einem anderen Stellelement beaufschlagt wird. Das Arretierelement (33) kann innerhalb des anderen Führungselements (29), insbesondere des Führungsschlittens, angeordnet sein. Die Zugstange ragt aus dem Führungselement (29) nach außen und ist am freien Ende mit der Löseeinrichtung (34) verbunden. Das Arretierelement (33) wird von der Feder in Arretiereingriff gegen die Führungsschiene (28) gedrückt. Mit der Löseeinrichtung (34) wird bedarfsweise dieser selbsthaltende Arretiereingriff gelöst.
Der Führungsschlitten (29) wird z.B. von zwei axial distanzierten Führungsringen gebildet, die gleitfähig auf der Führungsschiene (28) gelagert sind und die von einem Gehäuse umgeben und miteinander verbunden sind. Innerhalb dieses in 6 und 9 gezeigten Gehäuses ist das Arretierelement (33) angeordnet.
Die Löseeinrichtung (34) ist z.B. als schwenkbarer Hebel ausgebildet, der am anderen Führungselement (29), insbesondere am Führungsschlitten und dessen Gehäuse gelagert ist. Hierfür sind z.B. gemäß 6 und 7 zwei parallele Haltearme (35) vorgesehen, die quer vom Gehäuse des Führungsschlittens (29) abstehen und gabelförmig den Hebel (34) umgreifen. Der Hebel (34) ist mittels eines Lagerstifts (nicht dargestellt) drehbar an den Haltearmen (35) angelenkt. Er steht nach oben über die Haltearme (35) hinaus und ragt nach unten zur Zugstange, mit der er gelenkig, z.B. mittels einer Langlochführung, verbunden ist.
Die vorerwähnte Justiervorrichtung (37) dient zum automatischen Lösen der Arretiereinrichtung (32) und zur Verstellung der Relativposition von Prozesswerkzeug (4) und Hilfswerkzeug (5). Diese Adaption und Justierung kann mittels des Manipulators (2), insbesondere Industrieroboters, durchgeführt werden. 8 und 9 verdeutlichen die Justiervorrichtung (37).
Die Justiervorrichtung weist einen externen Gegenhalter (38) mit einer Lagefixierung (40) für die Arretiereinrichtung (32) und einen Betätiger (41) für die Löseeinrichtung (34) auf. Der Gegenhalter (38) ist örtlich getrennt vom Roboterwerkzeug (3) und bevorzugt stationär angeordnet. Der Manipulator (2), insbesondere Industrieroboter, kann das Roboterwerkzeug (3) zu dem externen Gegenhalter (38) bewegen und mit diesem in mechanischen Eingriff bringen. Die Justiervorrichtung (37) kann dabei durch eine vom Manipulator (2), insbesondere Industrieroboter, bewirkte Verlagerungsbewegung des Prozess- und Hilfswerkzeugs (4) betätigt werden.
Der Gegenhalter (38) weist ein Gestell (39) mit der besagten Lagefixierung (40) und dem Betätiger (41) auf. Am Gestell (39) kann auch ein Sensor (42) angeordnet sein. Dieser kann z.B. die Position des Wirkelements (24) bei der in 8 mit Pfeilen verdeutlichten Zustellbewegung des Hilfswerkzeugs (5) zum Gegenhalter (38) erfassen. Er kann berührungslos und z.B. optisch detektieren.
Die Lagefixierung (40) wirkt mit den Haltearmen (35) zusammen und besteht z.B. aus vier mit gegenseitiger Distanz im Karree angeordneten und vom Gestell (39) wegragenden Fixierarmen, die jeweils paarweise und mit Formschluss einen Haltearm (35) an dessen Ober- und Unterseite aufnehmen und in Axialrichtung der Führungsschiene (28) halten und führen. Die Löseeinrichtung (34) kann ggf. in den Freiraum zwischen den Fixierarmen eintauchen und schlägt mit ihrem oberen freien Ende am Betätiger (41) an. Dieser ist z.B. als quer vom Gestell (39) abstehender Anschlag ausgebildet. Bei der in 9 gezeigten horizontalen Zustellbewegung wird die Löseeinrichtung (34) bzw. der Hebel vom Betätiger (41) gedreht, wobei das Rastelement (33) von der Führungsschiene (28) weggezogen und der Rasteingriff gelöst wird. Über die Haltearme (35) wird dabei der Führungsschlitten (29) und das Hilfswerkzeug (5) festgehalten. Über eine in Schienenlängsrichtung erfolgende Verlagerungsbewegung des Manipulators (2) bzw. Industrieroboters kann dann das Prozesswerkzeug (4) relativ zum fixierten Hilfswerkzeug bewegt werden.
Hierdurch kann z.B. nach einem Wechsel des Prozesselements (16) die korrekte Relativposition von Prozess- und Hilfswerkzeug (4, 5) wiederhergestellt werden. Das neue Prozesselement (16) kann z.B. kürzer oder länger als das alte sein, sodass sich der TCP entsprechend in der Lage ändert und eine entsprechend geänderte Zustellbewegung des Manipulators (2) bzw. Industrieroboters an die Prozessstelle (10) zur Folge hat. Die Lage des Wirkelements (24) wird mittels der Justiervorrichtung (37) und der besagten Verlagerungsbewegung an diese TCP-Änderung angepasst. Das Wirkelement (24) wird dadurch im Prozessbetrieb wieder korrekt im Bereich der Prozessstelle (10) positioniert.
Nach dem Justiervorgang wird die Arretiereinrichtung (32) wieder vom Gegenhalter (38) entfernt, sodass die Löseeinrichtung (34) und das Arretierelement (33) durch die Feder in ihre Arretierstellung gebracht werden und die Relativposition zwischen Prozess- und Hilfswerkzeug (5) arretiert und gesichert wird.
Die vorerwähnte Wechseleinrichtung (8) kann der Adaption des Hilfswerkzeugs (5) an eine Änderung des Prozesswerkzeugs (4), insbesondere an einen Wechsel des Prozesselements (16), dienen. Mittels der Wechseleinrichtung (8) kann das Hilfswerkzeug (5) umgestaltet werden, wobei z.B. eine oder mehrere Werkzeugkomponenten bevorzugt automatisch gewechselt werden. Die Wechselvorrichtung (8) weist z.B. eine oder mehrere der vorerwähnten Schnittstellen (23) auf. Dies ermöglicht z.B. einen Austausch des Wirkelements (24) und des Korpusteils (21).
Die Schnittstelle (23) weist z.B. automatisch betätigbare Verriegelungselemente auf, die im Zusammenwirken mit einem externen Betätiger und einem Halter zur Aufnahme der zu wechselnden Werkzeugkomponente bedient werden können. Diese Form der Adaption kann ebenfalls durch eine Verlagerungsbewegung des Manipulators (2), insbesondere Industrieroboters, durchgeführt werden.
Je nach Ausgestaltung des Hilfswerkzeugs (5) können in Abwandlung der gezeigten Ausführungsbeispiele die Zahl und Anordnung der Schnittstellen (23) variieren. Eine Schnittstelle (23) kann z.B. auch zwischen dem Korpus (19) und dem Wirkelement (24) vorhanden sein.
In einer weiteren Variante kann eine bevorzugt automatisch betätigbare Schnittstelle (23) auch zwischen dem Hilfswerkzeug (5) und dem Prozesswerkzeug (4) vorhanden sein, die einen kompletten Tausch des Hilfswerkzeugs (5) ermöglicht. Bei einer mehrteiligen Ausbildung des Hilfswerkzeugs (5) können zu diesem Zweck auch mehrere Schnittstellen (23) vorhanden sein.
Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele sind in verschiedener Weise möglich. Insbesondere können die Einzelmerkmale der verschiedenen Ausführungsformen beliebig miteinander kombiniert und ggf. auch vertauscht werden.
In Variation zu den Ausführungsbeispielen kann die Adaptionseinrichtung (6) mit einem Teil oder allen ihren Komponenten auf einen manuellen Betrieb ausgelegt sein. Abwandlungen sind auch hinsichtlich der Gestaltung des Prozesswerkzeugs (4) und des Hilfswerkzeugs (5) möglich. Der Korpus (19) kann alternativ als Schlauch oder als z.B. stangenförmige Stützeinrichtung für eine flexible Saug- oder Blasleitung ausgebildet sein. Ferner ist eine andere Form der Erfassung und Entsorgung von Abfallprodukten möglich, z.B. durch Magnetkraft, elektrostatische Kräfte, Haft- oder Klebewirkung oder dgl..
Ferner können in Abwandlung der gezeigten und bevorzugten Ausführungsbeispiele eine oder mehrere Komponenten der Adaptionseinrichtung (6) einen eigenen Antrieb oder einen eigenen Betätiger aufweisen. Diese können z.B. von der Manipulator- oder Robotersteuerung angesteuert werden.
Bezugszeichenliste

1: Prozesseinrichtung, Bearbeitungseinrichtung
2: Manipulator, Industrieroboter, Abtriebselement
3: Roboterwerkzeug
4: Prozesswerkzeug
5: Hilfswerkzeug, Reinigungswerkzeug
6: Adaptionseinrichtung
7: Stelleinrichtung
8: Wechseleinrichtung
9: Werkstück
10: Arbeitsstelle, Prozessstelle
11: Gestell
12: Roboteranschluss, Flansch
13: Zwischenglied, Sensor, Wechselkupplung
14: Betätigungsantrieb
15: Vorschubantrieb
16: Prozesselement, Trenn- oder Zerspanungselement
17: Halter
18: Hilfseinrichtung, Saugeinrichtung
19: Korpus
20: Korpusteil, Saugrohr
21: Korpusteil, Saugstutzen
22: Sende/Empfangseinheit, Sensor
23: Schnittstelle der Wechseleinrichtung
24: Wirkelement, Erfassungselement
25: Saugkopf
26: Bürstenanordnung
27: Führungseinrichtung
28: Führungselement, Führungsschiene
29: Führungselement, Führungsschlitten
30: Führungshalter, Stangenhalter
31: Schutzhülle, Balg
32: Arretiereinrichtung lösbar
33: Arretierelement, Raste
34: Löseeinrichtung, Hebel
35: Haltearm
36: Träger, Bügel
37: Justiervorrichtung
38: Gegenhalter
39: Gestell
40: Lagefixierung, Fixierarme
41: Betätiger, Anschlag
42: Sensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19543599 B4 [0003]
DE 102012023328 B3 [0003]
DE 4244407 A1 [0004]
WO 2012/119852 A1 [0005]

Claims

Roboterwerkzeug mit einem Prozesswerkzeug (4) und einem Hilfswerkzeug (5) zur Unterstützung eines vom Prozesswerkzeug (4) ausgeführten Prozesses, wobei das Roboterwerkzeug (3) einen Roboteranschluss (12) zur Verbindung mit einem mehrachsig beweglichen Manipulator (2), insbesondere einem Industrieroboter, aufweist, und wobei das Prozesswerkzeug (4) und das Hilfswerkzeug (5) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Roboterwerkzeug (3) eine Adaptionseinrichtung (6) zur Anpassung des Hilfswerkzeugs (5) an unterschiedliche Prozesse und/oder unterschiedliche Ausbildungen des Prozesswerkzeugs (4) aufweist.
Roboterwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Roboterwerkzeug (3) eine automatische Adaptionseinrichtung (6) aufweist.
Roboterwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaptionseinrichtung (6) ohne eigenen Antrieb ausgebildet und vom Manipulator (2) betätigbar ist.
Roboterwerkzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaptionseinrichtung (6) eine Stelleinrichtung (7) zum Einstellen, insbesondere zum Positionieren, des Hilfswerkzeugs (5) aufweist.
Roboterwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (7) eine Führungseinrichtung (27) für das Hilfswerkzeug (5) aufweist.
Roboterwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (27) kooperierende Führungselemente (28, 29) am Prozesswerkzeug (4) und am Hilfswerkzeug (5) aufweist.
Roboterwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (27) als bevorzugt lineare Schiebeführung ausgebildet ist, wobei die Führungselemente (28, 29) als Führungsschiene und als Führungsschlitten ausgebildet sind.
Roboterwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (7) eine lösbare Arretiereinrichtung (32) für die Relativstellung von Prozesswerkzeug (4) und Hilfswerkzeug (5) aufweist.
Roboterwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiereinrichtung (32) der Führungseinrichtung (27), insbesondere den Führungselementen (28, 29), zugeordnet ist.
Roboterwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiereinrichtung (32) ein Arretierelement (33) und eine hierauf einwirkende Löseeinrichtung (34) aufweist.
Roboterwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (7) eine Justiervorrichtung (37) für die Relativstellung von Prozesswerkzeug (4) und Hilfswerkzeug (5) aufweist.
Roboterwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Justiervorrichtung (37) durch eine vom Manipulator (2), insbesondere Industrieroboter, bewirkte Verlagerungsbewegung des Prozess- und Hilfswerkzeugs (4, 5) betätigbar ist.
Roboterwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Justiervorrichtung (37) einen externen, insbesondere stationären, Gegenhalter (38) mit einer Lagefixierung (40) für die Arretiereinrichtung (32) und einem Betätiger (41) für die Löseeinrichtung (34) aufweist.
Roboterwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Justiervorrichtung (37), insbesondere der Gegenhalter (38), einen Sensor (42) für die Positionserfassung des Wirkelements (24) aufweist.
Roboterwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaptionseinrichtung (6) eine Wechseleinrichtung (8) zum partiellen oder kompletten Wechseln des Hilfswerkzeugs (5) aufweist.
Roboterwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechseleinrichtung (8) eine bevorzugt automatisch betätigbare Schnittstelle (23) am Hilfswerkzeug (5) aufweist.
Roboterwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfswerkzeug (5) als Entsorgungswerkzeug, insbesondere als Absaugwerkzeug, ausgebildet ist.
Roboterwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfswerkzeug (5) eine Hilfseinrichtung (18) mit einem an einer Prozessstelle (10) an einem Werkstück (9) positionierbaren Wirkelement (24) aufweist.
Roboterwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfswerkzeug (5) eine oder mehrere Hilfseinrichtungen (18) und/oder ein oder mehrere Wirkelemente (24) aufweist.
Roboterwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirkelement (24) mittels der Adaptionseinrichtung (6) an einer Prozessstelle (10) positionierbar ist.
Roboterwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfseinrichtung (18) als Saugeinrichtung ausgebildet ist und das Wirkelement (24) als Erfassungselement zum Erfassen der an der Prozessstelle (10) entstehenden Abfallprodukte ausgebildet ist.
Roboterwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirkelement (24) einen Saugkopf (25) und/oder eine Bürstenanordnung (26) aufweist.
Roboterwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfseinrichtung (18) einen mehrteiligen, bevorzugt hohlen Korpus (19) mit einer Schnittstelle (23) der Wechseleinrichtung (8) zwischen Korpusteilen (20, 21) aufweist.
Roboterwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozesswerkzeug (4) einen Betätigungsantrieb (14) und ggf. einen Vorschubantrieb (15) für ein Prozesselement (16), insbesondere ein Trenn- oder Zerspanungselement, aufweist.
Roboterwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirkelement (24) eigenständig und außenseitig vom Prozesselement (16) angeordnet ist.
Roboterwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirkelement (24) gabelförmig ausgebildet ist und das Prozesselement (16) im Bereich der Prozessstelle (10) umgreift.
Roboterwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Roboterwerkzeug (3) ein Gestell (11) mit einem dem Roboteranschluss (12) vorgeschalteten Zwischenglied (13), insbesondere einem Sensor und/oder einer automatischen Wechselkupplung, aufweist.
Prozesseinrichtung, insbesondere Bearbeitungseinrichtung für Werkstücke (9), mit einem mehrachsig beweglichen Manipulator (2) und einem hiervon geführten Roboterwerkzeug (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Roboterwerkzeug (3) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 27 ausgebildet ist.
Prozesseinrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der mehrachsig bewegliche Manipulator (2) als Industrieroboter ausgebildet ist.