JP2023543679A - ハンドリングロボットシステムのための層モジュール - Google Patents

Abstract

本発明は、ハンドリングロボットシステムに接続するための層モジュールであって、ロボット側インターフェース面と、ハンドリング側インターフェース面と、第３のインターフェース面とを有しており、ロボット側インターフェース面は、ハンドリングロボットシステムの産業用ロボットにまたはロボットアダプタ部分に位置をセンタリングして取り付けるためのジオメトリ的な接続輪郭、ならびに層モジュール内に配置される電気的な機能構成群と産業用ロボットとの固定配線を受容するためのケーブル導入部を有しており、ハンドリング側インターフェース面は、ハンドリング工具にまたはハンドリング工具の手前に接続された層モジュールエレメントに位置をセンタリングして取り外し可能にスナップ接続によって接合するためのジオメトリ的な接続輪郭、ならびに電気的なエネルギコンタクト、信号コンタクト、およびデータコンタクトのグループを有している層モジュール、ならびにこのような形式の層モジュールと、少なくとも１つのアームを有した産業用ロボットとを備えたハンドリングロボットシステムに関する。本発明により、様々なハンドリング工具に接続する産業用ロボットの使用を可能にし、変化するハンドリングタスクのための使用を可能にする層モジュールが開発される。

Description

詳細な説明
本発明は、ハンドリングロボットシステムに接続するための層モジュールであって、ロボット側インターフェース面と、ハンドリング側インターフェース面と、第３のインターフェース面とを有しており、ロボット側インターフェース面は、ハンドリングロボットシステムの産業用ロボットにまたはロボットアダプタ部分に位置をセンタリングして取り付けるためのジオメトリ的な接続輪郭、ならびに層モジュール内に配置される電気的な機能構成群と産業用ロボットとの固定配線を受容するためのケーブル導入部を有しており、ハンドリング側インターフェース面は、ハンドリング工具にまたはハンドリング工具の手前に接続された層モジュールエレメントに位置をセンタリングして取り外し可能にスナップ接続によって接合するためのジオメトリ的な接続輪郭、ならびに電気的なエネルギコンタクト、信号コンタクト、およびデータコンタクトのグループを有している層モジュール、ならびにこのような形式の層モジュールと、少なくとも１つのアームを有した産業用ロボットとを備えたハンドリングロボットシステムに関する。

独国特許出願公開第１０２０１８００８６４８号明細書からは、通信モジュールの構造形態の層モジュールが公知であり、この層モジュールは、グリッパユニットのケーシング内に配置された電子機器に外部データを伝送する。

本発明の根底にある課題は、様々なハンドリング工具に接続する産業用ロボットの使用を可能にし、変化するハンドリングタスクのための使用を可能にする層モジュールを開発することである。

この課題は、請求項１に記載の特徴により解決される。このために、電気的な機能構成群は、ハンドリング側で、電気的なエネルギコンタクト、信号コンタクト、およびデータコンタクトに電気的に接続されている。電気的な機能構成群は、少なくとも１つのエネルギ貯蔵部と、第３のインターフェース面とを有している。第３のインターフェース面は、ハンドリング側インターフェース面を介して伝達される信号および／またはデータを一時的に制御するためのオペレータインターフェースの一部であり、第３のインターフェース面は、手動で操作可能な少なくとも１つのスイッチグループまたは手動で接合および分離可能な差込み接続の面を有している。

ハンドリングロボットシステムでは、層モジュールは、産業用ロボットのアームに、または産業用ロボットのアームに取り付けられたロボットアダプタ部分に取り付けられていて、産業用ロボットに固定配線されて電気的に接続されている。層モジュールには、そこに取り付けられたハンドリング工具を含む層モジュールエレメントが、取り外し可能なスナップ接続によって固定されていて、またはハンドリング工具が、取り外し可能なスナップ接続によって層モジュールに固定されている。

層モジュールは、産業用ロボットのアームに固定部分として取り付けられる。電気的には、層モジュールは、産業用ロボットに固定配線されて接続されている。ハンドリング工具のエネルギによる、信号による、およびデータによる制御は、層モジュールに配置された電気的な機能構成群によって行われる。層モジュールからは、グリッパユニットへの有線式の伝達が想定されている。ハンドリングロボットシステムを、新たな加工タスクに問題なく適合させるために、ハンドリング側インターフェース面は、迅速な交換のために構成されている。ハンドリング側インターフェースは、このために機械的に、取り外し可能なスナップ接続部として形成されている。電気的な接続は、例えば一方のインターフェース面における不動のコンタクトによって、および他方のインターフェース面におけるばね的なコンタクトピンによって行われる。層モジュールに接続されるハンドリング工具の、またはワークピースの交換の際には、層モジュールにおいて、工具特有のまたはワークピース特有のプログラミングを行うことができる。これは、先行する作業工程の主作動時間中に既に行われてよい。

本発明のさらなる詳細は、従属請求項、概略的に示した実施形態の以下の説明により明らかである。

ロボット側インターフェース面を含む層モジュールを示す図である。 ハンドリング側インターフェース面を含む層モジュールを示す図である。 層モジュールの基体を示す図である。 装着部材を示す図である。 層モジュールの断面図である。 図５の横断面図である。 層モジュールエレメントを示す図である。 電気的な機能構成群の第１の態様のブロック図である。 電気的な機能構成群の第２の態様のブロック図である。 拡張された機能範囲を備える図９の態様のブロック図である。 学習モジュールを備える図１０の態様のブロック図である。 安全モジュールを備える図１０の態様のブロック図である。 ハンドリングロボットシステムを示す図である。

図１～図６は、層モジュール（１０）と、層モジュールのいくつかの個別部品を示している。層モジュール（１０）は、ハンドリングロボットシステム（１）（図１３参照）で使用される。個々のハンドリングロボットシステム（１）は、例えば６軸ロボットとして、垂直多関節ロボットの構造形態で形成されている産業用ロボット（２）と、この産業用ロボット（２）に接続されるハンドリング工具（４）とを含む。産業用ロボット（２）の別の構造、例えば、ガントリロボット、スタンドコラムロボット、ポーラロボット（Ｐｏｌａｒｒｏｂｏｔｅｒｓ）、ＳＣＡＲＡ型ロボット等の構造形態が考えられる。

層モジュール（１０）は、ロボット（２）のアーム（３）において、ロボット（２）の１つの関節と、例えば少なくとも１つのハンドリング工具（４）との間に挿入される。ハンドリング工具（４）は、例えばグリッパユニット（４）である。グリッパユニット（４）は、例えば剛性の作用機構（５）、フレキシブルな作用機構、磁気的な作用機構等を備えて形成されていてよい。グリッパユニットは、電気的に、ニューマチック式に、または液圧式に操作可能である。剛性の作用機構（５）を備えたグリッパユニット（４）は、例えば、線形に調節可能なグリッパジョー（５）を備えた平行グリッパ、旋回可能なグリッパジョー（５）を備えたグリッパユニット、ピンチグリッパ等である。フレキシブルな作用機構を備えたグリッパユニットとしては、例えば、バキュームグリッパ、ベローズグリッパ等を使用することができる。すべてのグリッパユニット（４）において、産業用ロボット（２）から層モジュール（１０）を介してグリッパユニット（４）へと、駆動のための媒体供給が行われる。

ハンドリングロボットシステム（１）の作動時には、ハンドリング工具（４）の位置決めが、収容位置および下ろし位置で、ロボット軸によって行われる。したがって、ワークピースの把持および解放は、ハンドリング工具（４）によって行われる。ワークピースに対して相対的な、例えばグリッパジョー（５）の移動は、この場合、ワークピース固有に行われる。

層モジュール（１０）は、円筒ディスク状に形成されている。層モジュールは、ロボット側インターフェース面（１１）とハンドリング側インターフェース面（３１）とを有している。ロボット側インターフェース面（１１）とハンドリング側インターフェース面（３１）とは、層モジュール（１０）の互いに反対側の端面（１２；３２）を形成している。この実施例では、層モジュール（１０）の直径は７５ミリメートル、高さは２４ミリメートルである。

図１は、ロボット側インターフェース面（１１）を含む層モジュール（１０）の等角投影図を示している。この図によると、層モジュール（１０）は、例えば直接、ロボットに取り付け可能である。しかしながら、層モジュール（１０）とロボットアームとの間に、ロボットアダプタ部分、例えば、アダプタプレートを配置することも考えられる。ロボットのアームに、またはロボットアダプタ部分に位置をセンタリングして取り付けるために、ロボット側インターフェース面（１１）は、ジオメトリ的な接続輪郭（１３）を有している。これは、この実施例では、センタリングリング（１４）と、偏心的に配置された少なくとも１つのセンタリングピン受容部（１５）とを含む。例えば、ロボット側のインターフェース面（１１）における層モジュール（１０）の位置特定および回動防止のために、例えば矩形に形成された個々のセンタリングピン受容部を使用することも考えられる。さらに、ジオメトリ的な接続輪郭（１３）は、この実施例では、例えば１つの共通の部分円上に配置された４つの貫通孔（１７）を備えた１つのホールパターン（１６）を含んでいる。これらの貫通孔（１７）は、座ぐりされた孔として形成されていてもよい。これらの貫通孔（１７）内に、例えば、層モジュール（１０）をロボットアダプタ部分に、または直接ロボットアームに取り付けるための取付けねじが挿入される。ロボットアダプタ部分またはロボットアームへの層モジュール（１０）の取付けの別の構成も考えられる。

ロボット側インターフェース面（１１）は、図１、図５、および図６の図示では、例えば真ん中に、取り外し可能な閉鎖カバー（１８）を有している。この閉鎖カバー（１８）は、これらの図では、端面側のケーブル導入部（１９）を閉鎖している。例えば、エネルギライン導入部、信号ライン導入部、およびデータライン導入部（１９）を成すこのケーブル導入部（１９）を貫通して、例えばケーブル束（６）を、産業用ロボット（２）から層モジュール（１０）へ案内することができる。これらのケーブル束によって、層モジュール（１０）は、ロボットアームに対して相対的に固定配線される。別のケーブル導入部（２１）が、層モジュール（１０）の周面（５１）に設けられている。

例えば、エネルギライン導入部、信号ライン導入部、およびデータライン導入部（２１）として形成されているこの別のケーブル導入部（２１）も、閉鎖可能に形成されていてよい。この別のケーブル導入部（２１）は、最初に述べたケーブル導入部（１９）に対して代替的に、産業用ロボットから層モジュール（１０）の内室（５２）内へと電気的な接続部（６）をガイドするために使用することができる。周面（５１）は、この場合、層モジュール（１０）のロボット側インターフェース面（１１）の一部を形成している。産業用ロボット（２）と、層モジュール（１０）の電気的な機能構成群（１００）との間のエネルギラインのみをケーブル通路（１９；２１）を通してガイドすることも考えられる。この場合、信号交換および／またはデータ交換は、例えばワイヤレスで行われる。

図示した層モジュール（１０）は、さらに、それぞれ２つの媒体接続部（５３，５４）を備えた２つのグループを有している。これらの媒体接続部（５３，５４）は、層モジュール（１０）をその長手方向軸線（６５）に対して平行に貫通する媒体管路（５５，５６）に続いている。媒体管路（５５，５６）の両グループは、異なる直径を有している。この実施例では、細い方の媒体管路（５５）の直径は、広い方の媒体管路（５６）の直径の６０％である。媒体管路（５５，５６）のそれぞれは、周面（５１）に開口する、半径方向に向けられた接続部（５７）を付加的に有している。

周面（５１）にはさらに、スイッチ（９２）が配置されている。このスイッチは、手動操作可能なプッシュキーとして形成されている。このスイッチ（９２）は、層モジュール（１０）のオペレータインターフェース（９１）の一部である。

図２は、ハンドリング側インターフェース面（３１）を含む層モジュール（１０）の等角投影図を示している。このハンドリング側インターフェース面（３１）には、層モジュールエレメント（２００）（図７参照）またはハンドリング工具（４）が取り外し可能に固定可能である。ハンドリング側インターフェース面（３１）は、この実施例では、ジオメトリ的な接続輪郭（８３）の一部として、偏心的に配置された２つのガイドエレメント受容部（３３，３４）を有している。これらのガイドエレメント受容部（３３，３４）は、例えば異なる深さを有している。これらのガイドエレメント受容部は、長手方向軸線（６５）に対して平行に方向付けられている。ガイドエレメント受容部（３３，３４）は、異なる横断面を有している。図２および図５の図示では、左側に示されたガイドエレメント受容部（３３）が、右側に示されたガイドエレメント受容部（３４）よりも大きな横断面積を有している。

層モジュール（１０）は、この実施例では、ハンドリング側インターフェース面（３１）でシェル状に形成されている。層モジュールは、一定の高さの環状の自由縁部（３５）を有している。この縁部（３５）の内壁（３６）は、半径方向センタリングリング（３６）を形成している。縁部（３５）の端面（３７）は、例えば、長手方向軸線（６５）に対する垂直平面に位置している。互いに対向する２つの縁部区分が、係合縁部（３８）として形成されている。この実施例では、係合縁部（３８）は、それぞれ３６度の扇形部分をカバーしている。係合縁部（３８）は、内側に向かって向けられている。係合縁部（３８）は、横断面で楔状に形成されている。係合縁部の上面（３９）と下面（４１）とは、この実施例では、５度の角度をなしている。この角度の鉛直線は、長手方向軸線（６５）の方向に向けられている。

長手方向軸線（６５）に対してずらされて、ハンドリング側インターフェース面（３１）には、電気的なコンタクトのグループ（４２）が配置されている。この実施例では、電気的なコンタクトのグループ（４２）は、端面側のコンタクト面（４３）を備えた１０のコンタクトを含んでいる。これらのコンタクトは、電気的なエネルギコンタクト（４４）、信号コンタクト（４５）、およびデータコンタクト（４６）である。これらのコンタクト（４４～４６）は、例えば２列に配置されている。図２の図示では、コンタクト面（４３）は、長手方向軸線（６５）に対して垂直な、層モジュール（１０）のケーシング（６１）に対して相対的に不動の１つの共通の平面に位置している。電気的なコンタクト（４４～４６）は、個々にまたはグループとして、剛性ではなく、ばね負荷されて形成されていてもよい。

媒体管路（５５，５６）は、ハンドリング側インターフェース面（３１）にそれぞれ１つのシールエレメント（５８）、例えばＯリングを有している。

層モジュール（１０）のケーシング（６１）は、基体（６２）（図３参照）と、この基体に装着される２つの装着部材（８１）（図４参照）とを有している。ハンドリング側インターフェース面（３１）に配置されたカバー（６３）は、層モジュール（１０）の中央領域（６４）を閉鎖する。

基体（６２）は、底面（６６）と、外側に位置する２つの壁領域（６７）とを有している。壁領域（６７）の間には、装着部材（８１）を収容するための凹部（６８）が形成されている。この実施例では、両凹部（６８）は同じサイズを有している。貫通孔（１７）の他に、それぞれ３つの座ぐり孔（６９）から成る２つのグループが、底面（６６）を貫通している。これらの座ぐり孔（６９）は、凹部（６８）の載着面に開口している。座ぐり孔（６９）の間に、センタリング孔（７１）が設けられている。

両凹部（６８）は、それぞれ９０度の扇形角度にわたって延在している。凹部（６８）の画定面（７２）は、例えば、長手方向軸線（６５）に対して半径方向に向けられている。

基体（６２）は、この実施例では、アルミニウムから製造されている。この材料の弾性率は、例えば、７００００Ｎ／ｍｍ^２である。

両装着部材（８１）は、この実施例では、互いに同様に形成されている。両装着部材は、シェル区分状の形状を有している。装着部材（８１）の上方領域に、係合縁部（３８）が形成されている。

装着部材（８１）は例えば、鋼から製造されている。この材料の弾性率は、２１００００Ｎ／ｍｍ^２である。したがって、この弾性率は、基体（６２）の弾性率の３倍である。材料は、装着部材（８１）の弾性率が、基体（６２）の弾性率の２倍よりも大きくなるように選択されてよい。装着部材（８１）を交換部品として使用することも考えられる。このためには、装着部材を例えばプラスチックから製造することができる。

層モジュール（１０）を組み立てる際に、各装着部材（８１）が凹部（６８）内に装着される。センタリングピンと、座ぐり孔（６９）内に挿入された取付けねじ（８２）とが、装着部材（８１）を保持し、固定する。基体（６２）の中央領域（６４）には、電気的な機能構成群（１００）が装着される。この中央領域（６４）は、次いで、例えばカバー（６３）によって閉鎖される。

図５および図６は、層モジュール（１０）の互いに直交する断面図を示している。この図面では、それぞれロボット側インターフェース面（１１）が下になり、ハンドリング側インターフェース面（３１）が上になるように示されている。

両係合縁部（３８）は、それぞれ１つのスナップエレメント受容部（４７）を画定している。両スナップエレメント受容部（４７）は、互いに鏡像的に形成されている。これらは互いに対向して位置している。

両ガイドエレメント受容部（３３，３４）は、それぞれ１つの導入傾斜部（４８）と円筒状の受容領域（４９）とを有している。この場合、例えば、直径のより小さなガイドエレメント受容部（３４）の円筒状の受容領域（４９）は、直径のより大きなガイドエレメント受容部（３３）の円筒状の受容領域よりも長い。

両ガイドエレメント受容部（３３，３４）の間で、層モジュール（１０）の内室（５２）には、電気的な機能構成群（１００）が配置されている。この電気的な機能構成群は、例えば、１つのボード（１０１）を有していて、このボード上には、少なくとも１つのエネルギ貯蔵部（１０２）と、無線モジュール（１０３）と、切替エレメント（１０４）とが配置されている。

エネルギ貯蔵部（１０２）は、例えば、直流電流回路で使用されるコンデンサによって形成される。ハンドリング工具の加速度が高い場合に、このエネルギ貯蔵部（１０２）によってハンドリング工具（４）の駆動モータに追加的なエネルギを提供することができる。これにより、例えば消費量ピークが産業用ロボット（２）に与える反作用を低減することができる。

無線モジュール（１０３）は、例えば送信機および受信機を有している。送信機および受信機は両者とも、例えば、２．４ギガヘルツの範囲の周波数用に設計されている。この場合、この領域における各周波数を、対応ステーションの周波数に適合させることができる。無線モジュール（１０３）に加えられる電圧は、例えば３．１～４．２ボルトである。双方向無線モジュールは、例えばＵＡＲＴ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＷＬＡＮ等として、例えば非同期的にシリアルに構成されている。

ボード（１０１）にはさらに、切替エレメント（１０４）が配置されている。この切替エレメントは、層モジュール（１０）の周面（５１）から操作可能なプッシュキー（９２）によって切替可能である。この実施例では、プッシュキー（９２）は、切替エレメント（１０４）と共に、多機能プッシュキー（９２，１０４）の構造形態のスイッチグループ（９２，１０４）を形成している。プッシュキー（９２）の複数回の操作により、例えば、異なる作動モード間で電気的な機能構成群（１００）が切り替えられる。

ボード（１０１）は、通路状のエネルギ供給部、信号供給部、およびデータ供給部（１９）によって、周面（５１）およびロボット側端面（１２）に接続されている。

電気的な機能構成群（１００）を、層モジュール（１０）の内室（５２）内に装着した後、例えばプッシュキー（９２）が取り付けられ、これによりプッシュキーは、例えば切替エレメント（１０４）に当接する。場合によっては、スイッチ（９２）と切替エレメント（１０４）との間には、中間プランジャを装着することができる。層モジュール（１０）の組み立ての他の順序も考えられる。

産業用ロボットのアーム（３）を組み付ける際には、層モジュール（１０）のロボット側インターフェース面（１１）を、産業用ロボット（２）のアーム（３）にセンタリングし、貫通孔（１７）内に挿入されるねじによって取り付ける。例えば、産業用ロボットのアームの側方または中央から導出される電気的なケーブル（６）またはケーブル複合体は、エネルギ供給部、信号供給部、およびデータ供給部（１９；２１）のストレインリリーフ（２２）を貫通させられ、ボード（１０１）の接続ブロック（１０５）に取り付けられる。エネルギ伝達、信号伝達、データ伝達のためのケーブル（６）を層モジュール（１０）から導出し、産業用ロボット（２）に取り付けることも考えられる。産業用ロボット（２）および層モジュール（１０）に取り付けられる別個のケーブル（６）またはケーブル束の使用も考えられる。

産業用ロボット（２）に取り付けられ、固定配線された層モジュール（１０）は、最初は、自由なハンドリング側インターフェース面（３１）を有している。このハンドリング側インターフェース面（３１）は、ハンドリング工具（４）に、またはハンドリング工具（４）の手前に接続された層モジュールエレメント（２００）に、位置をセンタリングして取り外し可能に接合するためのジオメトリ的な接続輪郭（８３）を有している。さらに、ハンドリング側インターフェース面は、電気的なエネルギコンタクト（４４）、信号コンタクト（４５）、およびデータコンタクト（４６）のグループ（４２）を有している。さらに、この実施例では、このハンドリング側インターフェース面（３１）に、ニューマチック管路の構造形態の媒体管路（５５，５６）が設けられている。

このハンドリング側インターフェース面（３１）には、例えば、図７に示された層モジュールエレメント（２００）が接続される（図１３参照）。層モジュールエレメント（２００）は、層モジュール（１０）のハンドリング側インターフェース面（３１）に対して相補的なインターフェース面側（２０１）を有している。このインターフェース面側は、この実施例では、異なる横断面の２つのガイドエレメント（２０２，２０３）を有している。両ガイドエレメント（２０２，２０３）の互いの間隔およびその直径の比は、ガイドエレメント受容部（３３，３４）の各寸法に相当する。ハンドリング側インターフェース面（３１）にハンドリング工具（４）を接続することも考えられる。

層モジュールエレメント（２００）はさらに、互いに対向する、半径方向で摺動可能な２つのロック部分（２１１，２１２）を有している。この実施例では、両ロック部分（２１１，２１２）は互いに同一に形成されている。個々のロック部分（２１１；２１２）は、それぞれ１つのガイドエレメント（２０２，２０３）のガイドカラー（２０４）を受容するための中央のガイド長孔（２１３）を有している。ガイドカラーは、各ガイドエレメント（２０２；２０３）と共に、ロック部分（２１１；２１２）の行程を半径方向で画定している。ガイド長孔（２１３）は、層モジュールエレメント（２００）の長手方向軸線（２０５）に対し半径方向に向けられている。層モジュールエレメント（２００）のこの長手方向軸線（２０５）は、層モジュールエレメント（２００）が接続された状態で、層モジュール（１０）の長手方向軸線（６５）と整合する。

個々のロック部分（２１１；２１２）はその外面に把持領域（２１４）を有している。把持領域（２１４）の下方には、この把持領域に対して間隔を置いて、図７の図示では突出したフック（２１５）が配置されている。把持領域（２１４）は、この場合、半径方向で測定した構成部分長さの３０％だけ、フック（２１５）を越えて突出している。フック上面（２１６）とフック下面（２１７）との間の楔角度は、この実施例では、５度である。これは、フック上面（２１６）と、長手方向軸線（２０５）に対する垂直平面とがなす角度のサイズでもある。ロック部分（２１１；２１２）と、層モジュールエレメント（２００）の本体（２０６）との間には、それぞればねエレメント（２２１）が配置されている。このばねエレメントは、ロック部分（２１１，２１２）を、本体（２０６）に対して相対的に半径方向外側に向かって負荷している。両ロック部分（２１１，２１２）は、例えば、装着部材（８１）と同じ材料から製造されている。ロック部分（２１１，２１２）の別の構造も考えられる。例えば、層モジュールエレメント（２００）が、すべてのロック部分（２１１，２１２）を制御する唯１つの操作エレメントを備えて形成されていてもよい。

層モジュールエレメント（２００）のインターフェース面側（２０１）は、さらに、－ここには図示されていない－電気的なコンタクトピンのグループを有している。コンタクトピンは、インターフェース面側（２０１）からばね負荷されて突出している。コンタクトピンのグループの配置は、層モジュール（１０）のハンドリング側インターフェース面（３１）の電気的なコンタクトのグループ（４２）の配置に相当する。例えば、層モジュール（１０）の各コンタクト（４４～４６）には、層モジュールエレメント（２００）のコンタクトピンが配属されている。層モジュールエレメント（２００）が層モジュール（１０）に接続されている場合には、コンタクトピンの端面が、層モジュール側のコンタクト（４４～４６）に接触する。コンタクト（４４～４６）とコンタクトピンとは、１つまたは複数のプラグの構成形式および１つまたは複数のソケットの構成形式を有していてもよい。

層モジュールエレメント（２００）は、例えば、一貫したニューマチック管路を有していてよい。この管路は例えば、長手方向軸線（２０５）に対して平行に向けられている。

層モジュールエレメント（２００）またはハンドリング工具（４）を層モジュール（１０）に接続する場合には、ロック部分を、例えば手動で、または装置によって、ばねエレメント（２２１）の力に抗して負荷する。ロック部分（２１１，２１２）を、フック（２１５）の周が係合縁部（３８）の内円よりも小さくなるまで、本体（２０６）に対して相対的に長手方向軸線（２０５）に向かって半径方向で摺動させる。層モジュールエレメント（２００）を、層モジュール（１０）上に載着する。この際に、ガイドエレメント（２０２，２０３）を、ガイドエレメント受容部（３３，３４）内に挿入する。これにより、層モジュールエレメント（２００）の位置が、層モジュール（１０）に対して相対的に固定される。長手方向軸線（６５，２０５）の方向に向けられた接合方向（２３１）で両連結対偶（１０，２００）がさらに接近すると、層モジュール（１０）の半径方向センタリングリング（３６）が、層モジュールエレメント（２００）のリングカラー（２０７）に係合する。コンタクトピンは、層モジュール（１０）の電気的なコンタクト（４４～４６）に接触する。この場合、コンタクトピンのばねエレメントは負荷されて、これによりコンタクト（４４～４６）へのコンタクトピンの押圧力が保証される。さらに、液体媒体および／または気体媒体のための媒体管路は、例えば互いに差し込むことにより接続することができる。

層モジュール（１０）の縁部（３５）が、層モジュールエレメント（２００）に当接するとすぐに、例えば、把持領域（２１４）は負荷軽減される。ロック部分（２１１，２１２）は、ばねエレメント（２２１）によって、半径方向外側に向かって摺動させられる。フック（２１５）は、係合縁部（３８）に背後から係合する。この場合、フック（２１５）の上面（２１６）は、係合縁部（３８）の下面（４１）に沿って滑動する。このようなばね的な拡開によって、両連結対偶（１０，２００）は、形状接続的かつ摩擦接続的に互いに接合される。これにより、層モジュール（１０）と層モジュールエレメント（２００）またはハンドリング工具（４）との間のスナップ接続は、セルフロック式である。

接合接続を解除するためには、ロック部分（２１１，２１２）を、把持領域（２１４）によって、ばねエレメント（２２１）を負荷しながら半径方向内側に向かって摺動させる。スナップ接続は解除される。例えば、層モジュールエレメント（２００）を、今や、接合方向（２３１）とは逆方向に、層モジュール（１０）から持ち上げることができる。

層モジュール（１０）および層モジュールエレメント（２００）またはハンドリング工具（４）の、互いに補完的に形成された互いに連結可能な両インターフェース面（３１，２０１）を、別の形式で形成することもできる。例えば、電気的なコンタクト個所または媒体接続部の機械的なアダプタジオメトリ（８３；２０２，２０３，２０７，２１１，２１２）の個々の部分が、それぞれ他方のインターフェース面（２０１；３１）に配置されていてもよい。この場合、例えば、層モジュール（１０）の電気的なエネルギコンタクト（４４）、信号コンタクト（４５）、およびデータコンタクト（４６）をばね負荷されるように形成することができる。

図８は、層モジュール（１０）の電気的な機能構成群（１００）の第１の態様のブロック図を示している。無線モジュール（１０３）は、例えば、モバイル端末または定置の端末とデータ交換するために形成されている。オペレータ側のインターフェース面（９１）を形成する第３のインターフェース面（９１）を介して、例えば、ハンドリング工具（４）の信号またはデータを読み出すことができ、または例えばハンドリング工具（４）のための付加的な制御データを入力することができる。エネルギ貯蔵部（１０２）は、この実施例では、上述したようなバッファ貯蔵部を形成している。

さらに、電気的な機能構成群（１００）は、この実施例では、ＮＰＮ－ＰＮＰ論理変換器（１０６）を有している。これにより、電気的な機能構成群（１００）は、産業用ロボット（２）の現在一般的な両論理システムと通信することができる。この切替は、例えば、多機能プッシュキー（９２，１０４）を用いて行うことができる。この多機能プッシュキー（９２，１０４）は、例えば、産業用ロボット（２）の解放のために使用することもできる。産業用ロボット（２）は、例えば、軽量構造ロボットとして形成されていてよい。

図９には、電気的な機能構成群（１００）の別の態様のブロック図が示されている。この機能構成群（１００）は、アプリケーションコンピュータ（１０７）とデータメモリユニット（１０８）とを含んでいる。機能構成群（１００）は、電流供給グループ（１０９）を有している。この電流供給グループでは例えば、産業用ロボット（２）からくるエネルギが、ハンドリング工具（４）およびアプリケーションコンピュータ（１０７）への接続データに変換される。ハンドリング工具（４）で必要な電圧は、例えば、２４ボルトの直流電圧である。電流供給グループ（１０９）の下流には、能動的および受動的な障害除去のための障害除去グループ（１１１）が接続されている。ここには図示されていないエネルギ貯蔵部（１０２）は、例えば、上記実施例との関連で説明したように構成されている。

アプリケーションコンピュータ（１０７）は、例えば３つのプロセッサを有している。この実施例では、第１のプロセッサは、２６４メガヘルツのクロック周波数を有し、別のプロセッサは１．２ギガヘルツのクロック周波数を有し、第３のプロセッサは１．６ギガヘルツのクロック周波数を有する。この場合、最初に挙げたプロセッサは、例えば外部のダイレクト制御のために用いられる。アプリケーションコンピュータ（１０７）の基板は、例えば３０ミリメートル×３０ミリメートルの寸法を有する。実装部を含めたアプリケーションコンピュータの高さは、例えば１ミリメートルである。アプリケーションコンピュータ（１０７）は、ハンドリング側のコンタクト（４４～４６）のグループ（４２）に堅固に接続されている。例えば、層モジュールエレメント側のコンタクトピンから、ハンドリング工具（４）は、電気的なラインによって双方向で接続されている。層モジュール（１０）から、複数のハンドリング工具（４）を制御することができる。図９の図示では、アプリケーションコンピュータ（１０７）は、電気的なコンタクトの２つのグループ（４２）に接続されている。アプリケーションコンピュータ（１０７）には、作動状態を表示するための発光ダイオード（１１２）が接続されている。

アプリケーションコンピュータ（１０７）に接続された、不揮発性データメモリユニット（１０８）は、電気的にバッファされており、例えば２倍の１６メガバイトのメモリ容量を有する。この実施例では、データメモリユニットは、８つのピンを有している。それらのサイズは、例えば８ミリメートル×５．３ミリメートル×２ミリメートルである。

アプリケーションコンピュータ（１０７）には、さらに、デジタルの入力および出力ユニット（１１３）が接続されている。このユニットは、この実施例では、エネルギ供給部、データ供給部、および信号供給部（１９；２１）でガイドされる、接続ケーブル（６）のデータラインおよび信号ラインに電気的に接続されている。これにより、アプリケーションコンピュータ（１０７）と、産業用ロボット（２）の制御装置との間のデジタル接続が形成される。この接続は、層モジュール（１０）のロボット側インターフェース面（１１）を介して延在している。

アプリケーションコンピュータ（１０７）とユーザ側インターフェース面（９１）との間には、切替スイッチ（１１４）が配置されている。切替スイッチ（１１４）のサイズは、例えば９ミリメートル×９ミリメートル×１．６ミリメートルである。ユーザ側インターフェース面（９１）には、例えば２つのプラグのためのソケット（１１５）が配置されている。ソケット（１１５）は、手動で取り外し可能な差込み接続の面（１１５）である。この差込み接続によって、例えば、外部データを高速のデータ伝送速度で、アプリケーションコンピュータ（１０７）と双方向に交換することができる。別の双方向のユーザインターフェースとして、切替スイッチ（１１４）に接続された無線モジュールを設けることができる。無線モジュールは、例えば、第１の実施例との関連で説明したように形成されている。

図９に示された電気的な機能構成群（１００）を使用する場合は、ハンドリング工具（４）の位置決めのために必要なプログラムおよびデータが、産業用ロボット（２）の制御装置内に入力される。ハンドリング工具（４）の作用機構（５）の運動を制御するために必要なデータおよびプログラムは、オペレータ側インターフェース面（９１）を介してアプリケーションコンピュータ（１０７）およびそのデータメモリユニット（１０８）に供給される。これは、ソケット（１１５）を介して有線で、または無線モジュールを介してワイヤレスで行うことができる。アプリケーションコンピュータ（１０７）は、例えば、ワークピースを把持するための位置決めの微調整のために、産業用ロボット（２）の制御装置と、デジタルデータを用いて通信する。ハンドリング工具（４）の作用機構（５）の制御は、アプリケーションコンピュータ（１０７）によって行われる。この制御は、例えば、ハンドリング工具（４）の構造に応じて、かつ把持すべきワークピースのジオメトリおよび構造に応じて行われる。

別のワークピースを把持すべき場合には、例えば、アプリケーションコンピュータ（１０７）で別の把持プロフィールを使用することもできる。したがって、ロットサイズ１のワークピースでも、問題なく、中断せずに収容することができる。この場合、産業用ロボット（２）の制御は、把持の際に、ハンドリング工具（４）の位置決めの変更時にのみ適合される。ハンドリング工具（４）の作用機構（５）のワークピース特有の制御は、アプリケーションコンピュータ（１０７）のみによって行われる。

別のハンドリング工具（４）を使用する際には、工具特有のプログラムが、ユーザインターフェースを介してアプリケーションコンピュータ（１０７）に供給される。この場合も、ハンドリング工具（４）の位置決めの際に、目標値・実際値比較が、アプリケーションコンピュータ（１０７）と産業用ロボット（２）の制御装置との間の固定配線を介してデジタルで行われる。したがって、ハンドリング工具のグリッパエレメントを開ループ制御および閉ループ制御するためのワークピース特有のプログラムおよび／または工具特有のプログラムは、産業用ロボット（２）のプログラミングとはほぼ無関係に調節および使用することができる。例えば、ハンドリング工具特有のプログラミング言語を使用することができる。

図１０は、図９に示した電気的な機能構成群（１００）の拡張態様を示している。アプリケーションコンピュータ（１０７）、データメモリユニット（１０８）、および切替スイッチ（１１４）は、接続された構成部分と共に、上記実施例に関連して説明したように形成されている。電流供給グループ（１０９）はバッファされているので、例えば、グリッパエレメント（５）の加速時に発生する電流ピークの反作用が減じられる。切替スイッチ（１１４）には、付加的な無線モジュール（１０３）が接続されている。この無線モジュールは、例えば２．４ギガヘルツまたは５ギガヘルツの範囲で双方向に動作する。この実施例では、ハンドリング特有のプログラムを、外部コンピュータでもインストールすることができる。ハンドリングロボットシステム（１）の作動中、アプリケーションコンピュータ（１０７）と外部コンピュータとの間の通信は、例えば、無線モジュール（１０３）を介して行われる。ハンドリングロボットシステム（１）の主作動時間外では、外部コンピュータとアプリケーションコンピュータ（１０７）との間の通信を、オペレータ側インターフェース面（９１）における差込み接続の面（１１５）を介して行うこともできる。

さらに、切替エレメント（１０４）が設けられている。切替エレメントは、例えば、スイッチグループ（９２，１０４）の一部である。スイッチグループは、オペレータによって、スイッチ（９２）を介して操作可能である。これにより、例えば手動で、アプリケーションコンピュータ（１０７）の様々な動作モードを切り替えることができる。アプリケーションコンピュータ（１０７）と、産業用ロボット（２）の制御装置との間のインターフェースは、上述したように形成されていてよい。しかしながらこれは、フィールドバス（１１６）として形成されていてもよい。データインターフェースは、例えば、非同期的なシリアルデータインターフェースとして、例えばＲＳ－４８５として、形成されてもよい。

この実施例では、より大容量のアプリケーションコンピュータ（１０７）およびデータメモリユニット（１０８）も使用することができる。これにより、例えば、アプリケーションコンピュータ（１０７）に、オペレーティングシステムおよび／またはプログラマブルロジックコントローラがインストールされていてよい。オペレーティングシステムは例えば、リアルタイムオペレーティングシステムである。プログラマブルロジックコントローラのプログラミングは、例えばオペレータ側インターフェース面（９１）を介して行われる。プログラマブルロジックコントローラは、複数のハンドリング工具（４）を制御することができる。さらに、アプリケーションコンピュータ（１０７）および／またはデータメモリユニット（１０８）には、プロセスデータ、イベントデータおよびメンテナンスデータが収集される。この場合、これらのデータは、例えば、オペレータ側インターフェース面（９１）を介して読み出すことができる。

図１１には、電気的な機能構成群（１００）の別の態様のブロック図が示されている。この電気的な機能構成群（１００）は、図１０の態様に基づいており、追加的な学習モジュール（１１７）を有している。作業中に求められた工具特有のデータおよびワークピース特有のデータは圧縮される。この場合、例えば、複数の実際データの平均値が形成される。

これらは例えば、エネルギーデータ、センサによって求められたデータ、繰り返される補正データ等であってよい。例えば、データ圧縮は、ハンドリング工具（４）とワークピースとの組み合わせのために、その都度行われる。これらの結果は、アプリケーションコンピュータ（１０７）によって提供される目標データに影響を与える。ハンドリング工具（４）とワークピースとの組み合わせを繰り返して使用する場合、電気的な機能構成群（１００）は、これにより自己学習式となる。

図１２は、同じく図１０の態様に基づく、電気的な機能構成群（１００）のブロック図を示している。図１２に示された態様は、付加的な安全モジュール（１１８）を有している。安全モジュールは、例えば、それぞれ冗長に形成された２つの端子（１１９，１２１）を有している。さらに、アプリケーションコンピュータ（１０７）への接続が形成されている。端子の一方（１２１）は、ハンドリング工具（４）の作用機構（５）のアクチュエータ（１２２）に接続されている。他方の端子（１１９）は、フィールドバス（１１６）に接続されている。例えば、保護格子の開放状態で、外部の障害が生じた際には、上位の制御装置および安全モジュール（１１８）によって、ハンドリング工具（４）の作用機構（５）が無力状態か減力状態に切替えられる。これは例えば、ハンドリング側インターフェース（３１）を介して伝達されるエネルギを減じるまたは遮断することにより行うことができる。ハンドリング側インターフェース（３１）を介して、ハンドリング工具（４）に、作用機構（５）の減力化のためのまたは無力化切替えのための信号を伝達することも考えられる。例えば、収容された荷重と作用機構（５）とが形状接続されている場合には、作用機構（５）の無力化状態でも、確実な保持を保証することができる。

安全モジュール（１１８）を、ハンドリング工具（４）に配置されたセンサに接続することも考えられる。このセンサは、誘導式または容量式の近接スイッチ、光バリア等であってよい。例えば衝突が差し迫っている場合には、近接スイッチの発信が制御されるか、または光バリアが中断される。センサが切替えられると、安全モジュール（１１８）内にアラーム信号が生成され、このアラーム信号は、ハンドリング側のインターフェース面（１１）を介して、産業用ロボットの制御装置に伝達される。ハンドリング工具（４）を、今や、産業用ロボット（２）によって、例えば危険領域から、移動させることができる。

個々の実施例の組み合わせも考えられる。

１ ハンドリングロボットシステム
２ 産業用ロボット
３ （２）のアーム
４ ハンドリング工具、グリッパユニット
５ （４）の作用機構、グリッパジョー
６ ケーブル、エネルギライン、データライン、および信号ライン
１０ 層モジュール、連結対偶
１１ ロボット側インターフェース面
１２ 端面、ロボット側
１３ ジオメトリ的な接続輪郭
１４ センタリングリング
１５ センタリングピン受容部
１６ ホールパターン
１７ 貫通孔
１８ 閉鎖カバー
１９ ケーブル導入部、エネルギ供給部、信号供給部、データ供給部、端面側
２１ ケーブル導入部、エネルギ供給部、信号供給部、データ供給部、周面側
２２ ストレインリリーフ
３１ ハンドリング側インターフェース面
３２ 端面、ハンドリング側
３３ ガイドエレメント受容部
３４ ガイドエレメント受容部
３５ 縁部
３６ （３５）の内壁、半径方向センタリングリング
３７ （３５）の端面
３８ 係合縁部
３９ （３８）の上面
４１ （３８）の下面
４２ 電気的なコンタクトのグループ
４３ コンタクト面
４４ 電気的なエネルギコンタクト
４５ 信号コンタクト
４６ データコンタクト
４７ スナップエレメント受容部
４８ 導入傾斜部
４９ 円筒状の受容領域
５１ 周面
５２ 内室
５３ 媒体接続部
５４ 媒体接続部
５５ 媒体管路
５６ 媒体管路
５７ 接続部
５８ シールエレメント
６１ ケーシング
６２ 基体
６３ カバー
６４ 中央領域
６５ 長手方向軸線
６６ 底面
６７ 壁領域
６８ 凹部
６９ 座ぐり孔
７１ センタリング孔
７２ 画定面
８１ 装着部材
８２ 取付けねじ
８３ （３１）のジオメトリ的な接続輪郭
９１ 第３のインターフェース面、オペレータ側インターフェース面
９２ スイッチ、スイッチグループの一部、多機能プッシュキーの一部
１００ 電気的な機能構成群
１０１ ボード
１０２ エネルギ貯蔵部
１０３ 無線モジュール
１０４ 切替エレメント、スイッチグループの一部、多機能プッシュキーの一部
１０５ 接続ブロック
１０６ ＮＰＮ－ＰＮＰ論理変換器
１０７ アプリケーションコンピュータ
１０８ データメモリユニット
１０９ 電流供給グループ
１１１ 障害除去グループ
１１２ 発光ダイオード
１１３ デジタル入力および出力ユニット
１１４ 切替スイッチ
１１５ ソケット、差込み接続の面
１１６ ロボット側のデータインターフェース、フィールドバス
１１７ 学習モジュール
１１８ 安全モジュール
１１９ （１１８）の端子
１２１ （１１８）の端子
１２２ アクチュエータ
２００ 層モジュールエレメント、連結対偶
２０１ インターフェース面側
２０２ ガイドエレメント
２０３ ガイドエレメント
２０４ ガイドカラー
２０５ （２００）の長手方向軸線
２０６ （２００）の本体
２０７ リングカラー
２１１ ロック部分
２１２ ロック部分
２１３ ガイド長孔
２１４ 把持領域
２１５ フック
２１６ フック上面
２１７ フック下面
２２１ ばねエレメント
２３１ 接合方向

Claims (10)

1. ハンドリングロボットシステム（１）に接続するための層モジュール（１０）であって、ロボット側インターフェース面（１１）と、ハンドリング側インターフェース面（３１）と、第３のインターフェース面（９１）とを有しており、
   前記ロボット側インターフェース面（１１）は、前記ハンドリングロボットシステム（１）の産業用ロボット（２）にまたはロボットアダプタ部分に位置をセンタリングして取り付けるためのジオメトリ的な接続輪郭（１３）、ならびに前記層モジュール（１０）内に配置される電気的な機能構成群（１００）と前記産業用ロボット（２）との固定配線を受容するためのケーブル導入部（１９；２１）を有しており、
   前記ハンドリング側インターフェース面（３１）は、ハンドリング工具（４）にまたは前記ハンドリング工具（４）の手前に接続された層モジュールエレメント（２００）に位置をセンタリングして取り外し可能にスナップ接続によって接合するためのジオメトリ的な接続輪郭（８３）、ならびに電気的なエネルギコンタクト（４４）、信号コンタクト（４５）、およびデータコンタクト（４６）のグループ（４２）を有しており、
   前記電気的な機能構成群（１００）は、ハンドリング側で、前記電気的なエネルギコンタクト（４４）、信号コンタクト（４５）、およびデータコンタクト（４６）に電気的に接続されており、
   前記電気的な機能構成群（１００）は、少なくとも１つのエネルギ貯蔵部（１０２）と、前記第３のインターフェース面（９１）とを有しており、さらに
   前記第３のインターフェース面（９１）は、前記ハンドリング側インターフェース面（３１）を介して伝達可能な信号および／またはデータを一時的に制御するためのオペレータインターフェースの一部であり、前記第３のインターフェース面（９１）は、手動で操作可能な少なくとも１つのスイッチグループ（９２，１０４）または手動で接合および分離可能な差込み接続の面（１１５）を有している、
   層モジュール（１０）。
2. 少なくとも１つの媒体管路（５５；５６）は、前記ロボット側インターフェース面（１１）および前記ハンドリング側インターフェース面（３１）を貫通している、請求項１記載の層モジュール（１０）。
3. 前記ケーブル導入部（１９）は、前記層モジュール（１０）のロボット側の端面（１２）を貫通している、請求項１記載の層モジュール（１０）。
4. 前記電気的な機能構成群（１００）は、前記手動で操作可能なスイッチグループ（９２，１０４）によって切替え可能な論理レベル変換器（１０６）を有している、請求項１記載の層モジュール（１０）。
5. 前記電気的な機能構成群（１００）は、アプリケーションコンピュータ（１０７）とデータメモリユニット（１０８）とを含んでいる、請求項１記載の層モジュール（１０）。
6. 前記電気的な機能構成群（１００）は、前記アプリケーションコンピュータ（１０７）と前記ロボット側インターフェース面（１１）との間に、フィールドバス（１１６）の形態のロボット側データインターフェース（１１６）または非同期シリアルデータインターフェースを有している、請求項５記載の層モジュール（１０）。
7. 前記アプリケーションコンピュータ（１０７）は、オペレーティングシステムおよび／またはプログラマブルロジックコントローラを含んでいる、請求項５記載の層モジュール（１０）。
8. 前記電気的な機能構成群（１００）は、学習モジュール（１１７）を有していて、前記学習モジュールは、前記電気的なデータコンタクト（４６）および信号コンタクト（４５）を介して前記層モジュール（１０）に供給されるアプリケーション特有の実際データおよび実際信号を圧縮し、新たな目標データを求めるために前記アプリケーションコンピュータ（１０７）に供給する、請求項５記載の層モジュール（１０）。
9. 前記電気的な機能構成群（１００）は、安全モジュール（１１８）を有していて、前記安全モジュールは、前記ロボット側インターフェース面（１１）を介して前記層モジュール（１０）に伝達されるデータおよび信号を評価し、信号に応じて、前記エネルギコンタクト（４４）を介して伝達されるエネルギを減じる、または前記信号コンタクト（４５）を介して、力を減じるための、ハンドリング工具（４）のための変更信号を出力する、請求項６記載の層モジュール（１０）。
10. 請求項１記載の層モジュール（１０）と、少なくとも１つのアーム（３）を有した産業用ロボット（２）とを備えたハンドリングロボットシステム（１）であって、
    前記層モジュール（１０）は、前記産業用ロボット（２）の前記アーム（３）に、または前記産業用ロボット（２）の前記アーム（３）に取り付けられたロボットアダプタ部分に取り付けられていて、前記産業用ロボット（２）に固定配線されて電気的に接続されており、かつ
    前記層モジュール（１０）には、そこに取り付けられたハンドリング工具（４）を含む層モジュールエレメント（２００）が、取り外し可能なスナップ接続によって固定されていて、またはハンドリング工具（４）が、取り外し可能なスナップ接続によって前記層モジュール（１０）に固定されている、
    ハンドリングロボットシステム（１）。

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