DE102022109255A1

DE102022109255A1 - Tool changing system for robots

Info

Publication number: DE102022109255A1
Application number: DE102022109255.0A
Authority: DE
Inventors: Can-Marc Schneider
Original assignee: Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Current assignee: Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Priority date: 2022-04-14
Filing date: 2022-04-14
Publication date: 2023-10-19
Also published as: WO2023198844A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeugwechselsystem (10) für einen Roboter. Das Werkzeugwechselsystem (10) weist eine roboterseitige Verbindungsvorrichtung (12) und eine werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung (14) auf, welche dazu ausgebildet sind, lösbar miteinander verbunden zu werden. Die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung (14) ist dazu ausgebildet, eine Toleranz einer Ausrichtung der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung (12) zu der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung (14) zu justieren.The present invention relates to a tool changing system (10) for a robot. The tool changing system (10) has a robot-side connecting device (12) and a tool-side connecting device (14), which are designed to be detachably connected to one another. The tool-side connecting device (14) is designed to adjust a tolerance of an alignment of the robot-side connecting device (12) to the tool-side connecting device (14).

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeugwechselsystem für Roboter.The present invention relates to a tool changing system for robots.

Stand der TechnikState of the art

Roboter können bei der Fertigung verschiedenster Güter eingesetzt werden und menschliche Arbeitskraft unterstützen oder ersetzen. Beispielsweise werden in der Automobilindustrie Roboter eingesetzt, um Fahrzeugkarosserien zu verschweißen und/oder zu lackieren. Roboter zeichnen sich dabei durch eine hohe Flexibilität aus und können häufig Arbeiten ausführen, die vor der Entwicklung dieser Roboter, welche auch als Industrieroboter bezeichnet werden, Menschen vorbehalten waren. Ein anderer Anwendungsbereich von Robotern sind beispielsweise medizinische Eingriffe, bei welchen durch die Roboter hochpräzise gearbeitet werden kann.Robots can be used in the production of a wide variety of goods and can support or replace human labor. For example, in the automotive industry, robots are used to weld and/or paint vehicle bodies. Robots are characterized by a high level of flexibility and can often carry out work that was reserved for humans before the development of these robots, which are also known as industrial robots. Another area of application for robots is, for example, medical procedures in which the robots can work with high precision.

Ein Roboter weist beispielsweise eine Basis auf, mittels welcher der Roboter an einem Boden befestigt ist, und einen daran beweglich befestigten Tragarm. Die Basis kann beispielsweise auch an einer Zelle oder auf einem Podest befestigt sein. An dem Tragarm ist ein Werkzeug befestigt, mit welchem der Roboter jeweilige Arbeiten durchführt. Üblicherweise muss das Werkzeug je nach durchzuführender Arbeit oder Arbeitsschritt gewechselt werden. Dabei ist eine genaue und reproduzierbare Positionierung an dem Tragarm erforderlich, um bei den Roboterarbeiten eine ausreichende Präzision zu erreichen. Zudem sind geringe Rüst- und Einrichtungszeiten gewünscht, damit eine Fertigung nicht aufgrund unnötig langer Werkzeugwechselzeiten verzögert wird oder sogar unterbrochen werden muss. Diese Anforderungen können mit hohen Kosten verbunden sein, welche für den Einsatz von Robotern in bestimmten Fertigungen prohibitiv sein können.A robot, for example, has a base, by means of which the robot is attached to a floor, and a support arm movably attached thereto. The base can also be attached to a cell or on a pedestal, for example. A tool with which the robot carries out the respective work is attached to the support arm. The tool usually has to be changed depending on the work or work step to be carried out. Accurate and reproducible positioning on the support arm is required in order to achieve sufficient precision during robot work. In addition, short set-up and setup times are desired so that production is not delayed or even has to be interrupted due to unnecessarily long tool change times. These requirements can be associated with high costs, which can be prohibitive for the use of robots in certain production processes.

In der WO 2020/249465 A1 ist ein Werkzeugwechselsystem für Roboter beschrieben.In the WO 2020/249465 A1 A tool changing system for robots is described.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Werkzeugwechselsystem für Roboter. Das Werkzeugwechselsystem kann dazu ausgebildet sein, Werkzeuge an dem Roboter auszutauschen. Der Roboter kann beispielsweise einen beweglichen Tragarm aufweisen, an dessen freien Ende unterschiedliche Werkzeuge befestigbar sind, beispielsweise durch ein Anflanschen an einem Flansch des Tragarms. Der Roboter kann beispielsweise als Industrieroboter und/oder Medizinroboter ausgebildet sein. Der Roboter kann mobil oder stationär sein. Beispiele für ein Werkzeug sind ein Greifer, eine Klebevorrichtung, ein Lackiergerät und ein Schweißgerät sein. Der Roboter kann beispielsweise als kollaborativer Roboter ausgebildet sein. Ein kollaborativer Roboter kann in einem Raum zusammen mit Menschen in dessen Arbeitsbereich arbeiten. Dafür kann ein kollaborativer Roboter besondere Eigenschaften aufweisen, wie beispielsweise Kraftlimitierungen im Kollisionsfall. Bei kollaborativen Robotern sollen, beispielsweise mit einem speziellen äußeren Design, scharfe Kanten und Ecken vermieden werden, um ein Verletzungspotenzial weiter zu reduzieren.A first aspect of the invention relates to a tool changing system for robots. The tool changing system can be designed to exchange tools on the robot. The robot can, for example, have a movable support arm, at the free end of which different tools can be attached, for example by flanging them to a flange of the support arm. The robot can be designed, for example, as an industrial robot and/or medical robot. The robot can be mobile or stationary. Examples of a tool include a gripper, a gluing device, a painting device and a welding device. The robot can, for example, be designed as a collaborative robot. A collaborative robot can work in a room together with people in their work area. For this purpose, a collaborative robot can have special properties, such as force limitations in the event of a collision. In collaborative robots, sharp edges and corners should be avoided, for example with a special external design, in order to further reduce the potential for injury.

Das Werkzeugwechselsystem weist eine roboterseitige Verbindungsvorrichtung und eine werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung auf, welche dazu ausgebildet sind, lösbar miteinander verbunden zu werden. Das Werkzeugwechselsystem kann also zwischen einem getrennten Zustand, in welchem die beiden Verbindungsvorrichtungen nicht miteinander verbunden sind, und einem verbundenen Zustand, in welchem die beiden Verbindungsvorrichtung miteinander verbunden sind, verstellt werden. Die roboterseitige Verbindungsvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, an einem freien Ende des Tragarms des Roboters befestigt zu werden. Die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, daran ein Werkzeug zu befestigen. Die beiden Verbindungsvorrichtungen können eine Art Kupplung bilden, welche einen Austausch von Werkzeugen an dem Roboter, beispielsweise auch im Betrieb, ermöglichen kann. Das Werkzeugwechselsystem kann eine Vielzahl von werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtungen aufweisen, welche beispielsweise dauerhaft jeweils mit einem zugeordneten Werkzeug verbunden sind. Das Werkzeugwechselsystem kann für die Verwendung bei kollaborativen Robotern ausgebildet sein, beispielsweise durch ein spezielles äußeres Design. Das Werkzeugwechselsystem kann dafür ausgebildet sein, eine wiederholbare Positionierung der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung an der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung zu ermöglichen. Nach einem Austausch eines Werkzeugs oder Lösen und erneuten Verbinden eines Werkzeugs kann so eine Zentrierung zum genauen Ausrichten unnötig sein. Dadurch kann ein weitestgehend unterbrechungsfreies Arbeiten, insbesondere ohne menschlichen Eingriff, durch den Roboter möglich sein.The tool changing system has a robot-side connection device and a tool-side connection device, which are designed to be detachably connected to one another. The tool changing system can therefore be adjusted between a separated state, in which the two connecting devices are not connected to one another, and a connected state, in which the two connecting devices are connected to one another. The robot-side connection device can be designed to be attached to a free end of the support arm of the robot. The tool-side connecting device can be designed to attach a tool to it. The two connecting devices can form a type of coupling, which can enable tools to be exchanged on the robot, for example during operation. The tool changing system can have a large number of tool-side connecting devices, which are, for example, permanently connected to an assigned tool. The tool changing system can be designed for use with collaborative robots, for example through a special external design. The tool changing system can be designed to enable repeatable positioning of the tool-side connecting device on the robot-side connecting device. After replacing a tool or loosening and reconnecting a tool, centering for precise alignment may be unnecessary. This makes it possible for the robot to work as uninterrupted as possible, especially without human intervention.

Die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung weist eine Justiervorrichtung auf. Die Justiervorrichtung ist dazu ausgebildet, eine Toleranz einer Ausrichtung der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung zu der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung zu justieren. Dadurch kann ein Toleranzausgleich bei der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung vorgenommen werden. Beispielsweise können Fertigungsabweichungen bei der Herstellung der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung dazu führen, dass jede werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung nach der Verbindung mit der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung leicht anders ausgerichtet ist. Durch die Justiervorrichtung kann dies wenigstens teilweise ausgeglichen werden. Dadurch kann das Werkzeugwechselsystem sehr kostengünstig und mit hohen Toleranzen gefertigt werden. Beispielsweise können viele Teile des Werkzeugwechselsystems mit einem generativen Fertigungsverfahren, beispielsweise einem Kunststoff-3D-Druck-Verfahren wie Fused Deposition Modeling, gefertigt werden, und trotzdem eine Ausrichtung mit einer Präzision im Bereich einer Wiederholgenauigkeit der Roboterbewegung erzielt werden. Sofern jeweilige Teile mit einem generativen Fertigungsverfahren hergestellt werden, können jeweilige Layer und/oder Filamentbahnen an einer Kraftrichtung zum Halten der beiden Verbindungsvorrichtungen aneinander ausgerichtet angeordnet sein. Die roboterseitige Verbindungsvorrichtung kann dagegen frei von einer Justiervorrichtung sein. Dadurch kann die roboterseitige Verbindungsvorrichtung besonders robust und kostengünstig sein. Zudem kann eine roboterseitige Justiervorrichtung nach jedem Werkzeugwechsel ein erneutes Justieren erfordern, während eine gleichbleibende Kombination von roboterseitiger Verbindungsvorrichtung, werkzeugseitiger Verbindungsvorrichtung und Werkzeug nur einmalig vor einer ersten Benutzung werkzeugseitig justiert werden muss.The tool-side connecting device has an adjusting device. The adjusting device is designed to adjust a tolerance of an alignment of the robot-side connecting device to the tool-side connecting device. This allows tolerance compensation to be carried out in the tool-side connecting device. For example, manufacturing deviations can occur during the production of the factory tool-side connection device cause each tool-side connection device to be oriented slightly differently after connection to the robot-side connection device. This can be at least partially compensated for by the adjusting device. This means that the tool changing system can be manufactured very cost-effectively and with high tolerances. For example, many parts of the tool changing system can be manufactured using a generative manufacturing process, for example a plastic 3D printing process such as fused deposition modeling, and still achieve alignment with a precision in the range of repeatability of the robot movement. If respective parts are manufactured using a generative manufacturing process, respective layers and/or filament webs can be arranged aligned with one another in a force direction for holding the two connecting devices. The robot-side connection device, on the other hand, can be free of an adjustment device. This allows the robot-side connection device to be particularly robust and cost-effective. In addition, a robot-side adjustment device may require re-adjustment after each tool change, while a constant combination of robot-side connecting device, tool-side connecting device and tool only needs to be adjusted on the tool side once before first use.

Es ergibt sich ein Werkzeugwechselsystem, bei welchem jede werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung und damit das daran befestigte Werkzeug ausgerichtet werden kann. Nach einem einmaligen Justieren kann dann beispielsweise keine weitere Justage während der Lebenszeit des Werkzeugs und/oder bis das Werkzeug an der jeweiligen werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung getauscht wird mehr notwendig sein. Bei Wechsel des Werkzeugs bzw. der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung an dem Roboter ist keine roboterseitige Justierung notwendig und, sofern bereits eine Justierung der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung erfolgt ist, auch keine weitere werkzeugseitige Justierung. Die Justierung erfolgt beispielsweise im verbundenen Zustand.The result is a tool changing system in which each tool-side connecting device and thus the tool attached to it can be aligned. After a one-time adjustment, for example, no further adjustment may be necessary during the life of the tool and/or until the tool is replaced on the respective tool-side connecting device. When changing the tool or the tool-side connecting device on the robot, no adjustment on the robot side is necessary and, if the tool-side connection device has already been adjusted, no further adjustment on the tool side is necessary. The adjustment is carried out, for example, in the connected state.

In einer Ausführungsform des Werkzeugwechselsystems ist es vorgesehen, dass die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, ein Spiel zwischen der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung und der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung entlang einer Längsachse zu justieren, beispielsweise im verbundenen Zustand. Die Längsachse kann beispielsweise einer Transversalbewegung zum Verbinden der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung mit der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung entsprechen. Das Werkzeugwechselsystem kann dazu ausgebildet sein, die beiden Verbindungsvorrichtung entlang einer Längsachse miteinander zu verbinden. Beispielsweise kann ein Zapfenabschnitt der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung in einen Körper der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung eingeführt werden, um den verbundenen Zustand herzustellen. Die Längsachse kann einer Haupterstreckungsachse des Zapfens und/oder der Einführachse entsprechen. Durch das Justieren des Spiels kann beispielsweise ein Anliegen einer Stirnseite der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung an der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung bewirkt werden. Dadurch kann im verbundenen Zustand eine unerwünschte Relativbewegung des Werkzeugs relativ zum Roboter verhindert werden, insbesondere entlang der Längsachse.In one embodiment of the tool changing system, it is provided that the tool-side connecting device is designed to adjust a play between the robot-side connecting device and the tool-side connecting device along a longitudinal axis, for example in the connected state. The longitudinal axis can, for example, correspond to a transverse movement for connecting the tool-side connecting device to the robot-side connecting device. The tool changing system can be designed to connect the two connecting devices to one another along a longitudinal axis. For example, a pin portion of the robot-side connection device may be inserted into a body of the tool-side connection device to establish the connected state. The longitudinal axis can correspond to a main extension axis of the pin and/or the insertion axis. By adjusting the play, for example, an end face of the tool-side connecting device can be brought into contact with the robot-side connecting device. As a result, in the connected state, undesirable relative movement of the tool relative to the robot can be prevented, especially along the longitudinal axis.

In einer Ausführungsform des Werkzeugwechselsystems ist es vorgesehen, dass die Justiervorrichtung dazu ausgebildet ist, ein Verkippung der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung relativ zu der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung um eine Querachse orthogonal zu der Längsachse zu justieren. Beispielsweise kann so das Werkzeug bezüglich der Längsachse ausgerichtet werden. Eine Längsachse des Werkzeugs kann so beispielsweise parallel oder koaxial zu einer Längsachse des Tragarms des Roboters ausgerichtet werden. Für den Ausgleich der Verkippung kann die Justiervorrichtung beispielsweise zwei voneinander unabhängige Verstellmöglichkeiten aufweisen.In one embodiment of the tool changing system, it is provided that the adjusting device is designed to adjust a tilting of the tool-side connecting device relative to the robot-side connecting device about a transverse axis orthogonal to the longitudinal axis. For example, the tool can be aligned with respect to the longitudinal axis. A longitudinal axis of the tool can, for example, be aligned parallel or coaxial to a longitudinal axis of the support arm of the robot. To compensate for the tilting, the adjusting device can, for example, have two independent adjustment options.

Die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung kann eine Justiervorrichtung aufweisen. Die Justiervorrichtung kann dazu ausgebildet sein, weitere Justiermöglichkeiten, insbesondere bezüglich einer Verkippung oder eines transversalen Spiels, zu justieren.The tool-side connecting device can have an adjusting device. The adjusting device can be designed to adjust further adjustment options, in particular with regard to tilting or transversal play.

In einer Ausführungsform des Werkzeugwechselsystems ist es vorgesehen, dass die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung einen Körper und ein Paar von an dem Körper gelagerten, insbesondere translatorisch geführt gelagerten, Aufnahmeelementen aufweist. Die beiden Aufnahmeelemente können als Gleichteile ausgebildet sein. Der Körper der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung kann beispielsweise aus Kunststoff gebildet sein, insbesondere mittels eines generativen Fertigungsverfahrens. Der Körper der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung kann beispielsweise eine im Wesentlichen zylindrische Grundform aufweisen. Der Körper der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, einen Teilabschnitt der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung aufzunehmen. Die Aufnahmeelemente können beispielsweise aus Kunststoff gebildet sein, insbesondere mittels eines generativen Fertigungsverfahrens. Die Aufnahmeelemente können dazu ausgebildet sein, dass Teile der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung damit eingreifen, insbesondere formschlüssig. Die beiden Aufnahmeelemente können symmetrisch an dem Körper der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung angeordnet sein. Die Aufnahmeelemente können beispielsweise gegenüberliegend neben einem Aufnahmeraum des Körpers der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung angeordnet sein, wobei der Aufnahmeraum des Körpers zur Aufnahme eines Teilabschnitts der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung ausgebildet ist.In one embodiment of the tool changing system, it is provided that the tool-side connecting device has a body and a pair of receiving elements mounted on the body, in particular mounted in a translationally guided manner. The two receiving elements can be designed as identical parts. The body of the tool-side connecting device can be made of plastic, for example, in particular by means of a generative manufacturing process. The body of the tool-side connecting device can, for example, have a substantially cylindrical basic shape. The body of the tool-side connecting device can be designed to accommodate a portion of the robot-side connecting device. The receiving elements can be made of plastic, for example, in particular by means of a generative manufacturing process. The receiving elements can be designed for this purpose be that parts of the robot-side connecting device engage with it, in particular in a form-fitting manner. The two receiving elements can be arranged symmetrically on the body of the tool-side connecting device. The receiving elements can, for example, be arranged opposite a receiving space in the body of the tool-side connecting device, the receiving space of the body being designed to accommodate a partial section of the robot-side connecting device.

Eine Position der Aufnahmeelemente an dem Körper der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung kann jeweils verstellbar sein, um die Toleranz der Ausrichtung der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung zu der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung zu justieren. Dadurch kann beispielsweise das Spiel entlang der Längsachse und/oder die Verkippung justiert werden. Beispielsweise können die Aufnahmeelemente beim Justieren unabhängig voneinander innerhalb des Körpers der translatorisch parallel zu der Längsachse verschoben werden. Die Aufnahmeelemente sind in deren eingestellter Position beispielsweise fixiert. Beispielweise können die Aufnahmeelemente mittels einer zugeordneten Schraube an dem Körper der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung befestigt sein, wobei deren Position durch Drehen der Schraube translatorisch verstellbar ist. Die Justierbarkeit kann beispielsweise ermöglicht werden, indem eine Befestigungsposition der Aufnahmeelemente entlang der Längsachse verstellbar ist.A position of the receiving elements on the body of the tool-side connecting device can each be adjustable in order to adjust the tolerance of the alignment of the robot-side connecting device to the tool-side connecting device. This allows, for example, the play along the longitudinal axis and/or the tilting to be adjusted. For example, during adjustment, the receiving elements can be displaced independently of one another within the body in a translational manner parallel to the longitudinal axis. The receiving elements are, for example, fixed in their set position. For example, the receiving elements can be attached to the body of the tool-side connecting device by means of an associated screw, the position of which can be translationally adjusted by turning the screw. The adjustability can be made possible, for example, by adjusting a fastening position of the receiving elements along the longitudinal axis.

Die roboterseitige Verbindungsvorrichtung kann einen Körper und ein Paar von an dem Körper zwischen einer Eingriffsposition und einer Freigabeposition verschwenkbar gehaltenen Eingriffselementen aufweisen. Die beiden Eingriffselemente können als Gleichteile ausgebildet sind. Der Körper der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung kann beispielsweise aus Kunststoff gebildet sein, insbesondere mittels eines generativen Fertigungsverfahrens. Der Körper der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung kann beispielsweise eine im Wesentlichen zylindrische Grundform aufweisen. Der Körper der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, in einen Teilabschnitt der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung eingeführt zu werden, insbesondere in den Aufnahmeraum des Körpers der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung. Die Eingriffselemente können beispielsweise aus Kunststoff gebildet sein, insbesondere mittels eines generativen Fertigungsverfahrens.The robot-side connection device may include a body and a pair of engagement members pivotally supported on the body between an engagement position and a release position. The two engagement elements can be designed as identical parts. The body of the robot-side connecting device can be made of plastic, for example, in particular by means of a generative manufacturing process. The body of the robot-side connecting device can, for example, have a substantially cylindrical basic shape. The body of the robot-side connecting device can be designed to be inserted into a portion of the tool-side connecting device, in particular into the receiving space of the body of the tool-side connecting device. The engagement elements can be made of plastic, for example, in particular by means of a generative manufacturing process.

Die Eingriffselemente können in deren Eingriffsposition im verbundenen Zustand der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung mit der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung jeweils mit einem zugeordneten der Aufnahmeelemente eingreifen, um die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung an der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung zu arretieren. Dadurch kann ein Lösen der beiden Verbindungsvorrichtungen voneinander blockiert werden, beispielsweise durch einen Formschluss. Die beiden Verbindungsvorrichtungen können so aneinander fixiert und positioniert werden, insbesondere wiederholbar mit einer durch die Justierung eingestellten Ausrichtung. Zum Trennen der beiden Verbindungsvorrichtung müssen die beiden Eingriffselemente beispielsweise in deren Freigabeposition verstellt werden. In der Freigabeposition greifen die Eingriffselemente jeweils nicht mit den Aufnahmeelementen ein, auch wenn die beiden Verbindungsvorrichtungen wie in dem verbundenen Zustand aneinander positioniert sind.In their engaged position in the connected state of the tool-side connecting device with the robot-side connecting device, the engagement elements can each engage with an assigned one of the receiving elements in order to lock the tool-side connecting device on the robot-side connecting device. As a result, the two connecting devices can be blocked from detaching from one another, for example by means of a positive connection. The two connecting devices can thus be fixed and positioned to one another, in particular repeatably with an orientation set by the adjustment. To separate the two connecting devices, the two engagement elements must be adjusted, for example, into their release position. In the release position, the engagement elements do not engage with the receiving elements, even if the two connecting devices are positioned together as in the connected state.

Der Eingriff von den Eingriffselementen mit den Aufnahmeelementen kann selbsthemmend sein. Durch die Selbsthemmung wird ein unerwünschtes Verstellen der Eingriffselemente vermieden, insbesondere in deren Freigabezustand, wenn die beiden Verbindungsvorrichtungen bereits miteinander verbunden sind. Der Eingriff von den Eingriffselementen mit den Aufnahmeelementen kann alternativ oder zusätzlich zentrierend sein. Dadurch wird eine gewünschte Ausrichtung durch den Eingriff bedingt oder zumindest gefördert. Der Eingriff von den Eingriffselementen mit den Aufnahmeelementen kann alternativ oder zusätzlich unter einer trennenden Last selbstverstärkend sein. Dadurch wird eine Trennung der beiden Verbindungsvorrichtung auch bei Arbeiten mit großen Kräften zuverlässig vermieden. Beispielsweise ist das Werkzeugwechselsystem so ausgebildet, dass eine in eine Trennrichtung der beiden Verbindungsvorrichtungen voneinander wirkende Kraft die in deren Eingriffsposition befindlichen Eingriffselemente stärker in Richtung des jeweils zugeordneten Aufnahmeelements drückt.The engagement of the engagement elements with the receiving elements can be self-locking. The self-locking prevents unwanted adjustment of the engagement elements, especially in their release state when the two connecting devices are already connected to one another. The engagement of the engagement elements with the receiving elements can alternatively or additionally be centering. This causes or at least promotes a desired alignment through the intervention. The engagement of the engagement elements with the receiving elements can alternatively or additionally be self-reinforcing under a separating load. This reliably prevents the two connecting devices from being separated, even when working with large forces. For example, the tool changing system is designed in such a way that a force acting in a direction of separation of the two connecting devices presses the engagement elements located in their engagement position more strongly in the direction of the respectively assigned receiving element.

Die Eingriffselemente können zu deren Eingriffsposition vorgespannt sein. Beim Verbinden können die Eingriffselemente zunächst selbsttätig in deren Freigabeposition gedrückt werden, beispielsweise indem der Körper der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung die Eingriffselemente in deren Freigabeposition drückt, insbesondere mit einer eine Aufnahmeöffnung des Körpers der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung begrenzende Wandung. Bei einer relativen Positionierung der beiden Verbindungsvorrichtungen, welcher dem verbundenen Zustand entspricht, können sich die Eingriffselemente selbsttätig in deren Eingriffsposition verstellen oder bereits verstellt haben und so die beiden Verbindungsvorrichtungen aneinander arretieren. Dadurch wird das Verbinden vereinfacht. Zudem kann so eine verbundene Position ohne Arretierung vermieden werden, wodurch ein unerwünschtes Lösen das Werkzeugs zuverlässig vermieden werden kann. Beispielsweise sind die Eingriffselemente jeweils mittels einer an dem Körper der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung gehaltenen Feder zu deren Eingriffsposition vorgespannt. Die Feder kann beispielsweise aus Kunststoff gebildet und mittels eines generativen Fertigungsverfahrens hergestellt sein. Jeweilige Federn können aber auch aus einem metallischen Werkstoff gebildet sein. Die Feder kann integral zu dem Körper der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung oder zu dem jeweiligen Eingriffselement sein. Eine solche Bauweise wird durch eine generative Fertigung einfach ermöglicht. Die Teilezahl kann so gering und eine Montage des Werkzeugwechselsystems besonders einfach sein. Alternativ kann jede Feder ein separates Bauteil sein. Dadurch wird eine Wartung vereinfacht. Beispielsweise kann jede Feder als in einem generativen Fertigungsprozess hergestellte Spiralfeder ausgebildet sein. Jede Feder kann als Gleichteil ausgebildet sein.The engagement elements can be biased towards their engagement position. When connecting, the engagement elements can first be automatically pressed into their release position, for example by the body of the tool-side connecting device pressing the engagement elements into their release position, in particular with a wall delimiting a receiving opening in the body of the tool-side connecting device. With a relative positioning of the two connecting devices, which corresponds to the connected state, the engagement elements can automatically adjust themselves into their engagement position or have already adjusted and thus lock the two connecting devices together. This makes connecting easier. In addition, a connected position without locking can be avoided, which means that unwanted loosening of the tool can be reliably avoided. For example, the engagement elements each biased to its engagement position by means of a spring held on the body of the robot-side connecting device. The spring can, for example, be made of plastic and manufactured using a generative manufacturing process. However, respective springs can also be made of a metallic material. The spring may be integral to the body of the robot-side connection device or to the respective engagement element. Such a design is easily made possible through generative manufacturing. The number of parts can be small and assembly of the tool changing system can be particularly easy. Alternatively, each spring can be a separate component. This simplifies maintenance. For example, each spring can be designed as a spiral spring produced in a generative manufacturing process. Each spring can be designed as a common part.

In einer Ausführungsform des Werkzeugwechselsystems ist es vorgesehen, dass die Eingriffselemente transversal verschiebbar an dem Körper der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung verschwenkbar gelagert sind. Durch ein Verschwenken können die Eingriffselemente beispielsweise zwischen deren Eingriffsposition und deren Freigabeposition verstellt werden. Eine transversale Verschiebbarkeit kann beispielsweise dadurch bereitgestellt werden, dass die Eingriffselemente an dem Körper der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung jeweils mittels eines Stifts gehalten sind, welcher sich durch ein Langloch der Eingriffselemente erstreckt. Dadurch kann eine Doppelpassung durch Justieren der Aufnahmeelemente vermieden werden.In one embodiment of the tool changing system, it is provided that the engagement elements are pivotally mounted on the body of the robot-side connecting device in a transversely displaceable manner. By pivoting, the engagement elements can be adjusted, for example, between their engagement position and their release position. Transverse displaceability can be provided, for example, in that the engagement elements are each held on the body of the robot-side connecting device by means of a pin which extends through an elongated hole in the engagement elements. This means that a double fit can be avoided by adjusting the receiving elements.

Die Eingriffselemente im Eingriff können sich zur Arretierung jeweils mit einem ersten Endbereich an dem zugeordneten Aufnahmeelement abstützen und jeweils mit einem gegenüberliegenden zweiten Endbereich an dem Körper der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung abstützen. Ein solches Abstützen kann durch die transversale Verschiebbarkeit erleichtert oder erst ermöglicht werden. Die transversale Verschiebbarkeit kann beispielsweise entlang einer Haupterstreckung der beiden Eingriffselemente gegeben sein. Dafür kann sich das Langloch bei jedem Eingriffselemente entlang der Haupterstreckung der Eingriffselemente erstrecken. Das Langloch kann benachbart zu dem zweiten Endbereich angeordnet sein. Die Verschiebbarkeit kann beispielsweise quer, insbesondere orthogonal, zu einer Schwenkachse sein. Eine Verschiebungsachse der Eingriffselemente kann zu deren derzeitigen Schwenkposition korrespondieren.For locking purposes, the engagement elements in engagement can each be supported with a first end region on the associated receiving element and can each be supported with an opposite second end region on the body of the robot-side connecting device. Such support can be facilitated or made possible in the first place by the transversal displaceability. The transversal displaceability can be provided, for example, along a main extension of the two engagement elements. For this purpose, the elongated hole can extend along the main extent of the engagement elements for each engagement element. The elongated hole can be arranged adjacent to the second end region. The displaceability can, for example, be transverse, in particular orthogonal, to a pivot axis. A displacement axis of the engagement elements can correspond to their current pivot position.

Durch das Abstützen werden die an der Arretierung beteiligten Teile im Wesentlichen nur auf Druck belastet. Eine solche Belastung ist besonders kunststoffgerecht. Dadurch kann das Werkzeugwechselsystem auch hohe Lasten aufnehmen und/oder viele oder alle Teile aus Kunststoff gebildet sein. Es erfolgt beispielsweise keine Abstützung einer Haltekraft an einer Schwenklagerung der Eingriffselemente an dem Körper der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung. Dadurch können diese Lagerungen klein und für geringe Lasten ausgebildet sein. Beispielsweise können die Eingriffselemente jeweils an einem zu dem Körper der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung integralen Kunststoffstift gehalten sein.Due to the support, the parts involved in the locking are essentially only subjected to pressure. Such a load is particularly suitable for plastics. As a result, the tool changing system can also accommodate high loads and/or many or all parts can be made of plastic. For example, there is no support of a holding force on a pivot bearing of the engagement elements on the body of the robot-side connecting device. This means that these bearings can be small and designed for low loads. For example, the engagement elements can each be held on a plastic pin that is integral to the body of the robot-side connecting device.

In einer Ausführungsform des Werkzeugwechselsystems ist es vorgesehen, dass der erste Endbereich der beiden Eingriffselemente gerundet ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Endbereich der beiden Eingriffselemente gerundet ausgebildet sein. Durch die Rundungen kann sich eine gleichmäßige Abstützung weitestgehend unabhängig von einem Schwenkwinkel ergeben. Scharfkantige Bereiche, welche zu Verformungen anderer Teile führen können, werden vermieden. Auch ein unerwünschtes Klemmen beim Verschwenken der Eingriffselemente kann so verhindert werden. Die Rundung kann beispielsweise einen Radius aufweisen, der im Wesentlichen einem Abstand zu einem Mittelpunkt eines gegenüberliegenden gerundeten Endbereichs entspricht.In one embodiment of the tool changing system, it is provided that the first end region of the two engagement elements is rounded. Alternatively or additionally, the second end region of the two engagement elements can be rounded. The curves can result in uniform support, largely independent of a pivot angle. Sharp-edged areas that can lead to deformation of other parts are avoided. Undesirable jamming when pivoting the engagement elements can also be prevented in this way. The rounding can, for example, have a radius that essentially corresponds to a distance from a center of an opposite rounded end region.

In einer Ausführungsform des Werkzeugwechselsystems ist es vorgesehen, dass die beiden Eingriffselemente jeweils ein Langloch aufweisen, mit dem die Eingriffselemente an dem Körper der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung gehalten sind. Das Langloch kann sich mit seiner Haupterstreckungsrichtung zwischen dem ersten Endbereich und dem zweiten Endbereich erstrecken. Entsprechend kann sich das Eingriffselement leicht so verschieben, dass sich beide Endbereich im Eingriff befinden.In one embodiment of the tool changing system, it is provided that the two engagement elements each have an elongated hole with which the engagement elements are held on the body of the robot-side connecting device. The elongated hole can extend with its main extension direction between the first end region and the second end region. Accordingly, the engagement element can move slightly so that both end regions are in engagement.

In einer Ausführungsform des Werkzeugwechselsystems ist es vorgesehen, dass der Körper der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung einen Einführabschnitt aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, in einen korrespondierenden Aufnahmebereich des Körpers der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung eingeführt zu werden. Der Einführabschnitt kann beispielsweise zapfenförmig ausgebildet sein, wie bereits beschrieben. Der Aufnahmebereich des Körpers der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung kann als Ausnehmung ausgebildet sein, insbesondere als zapfenförmige Ausnehmung. Die Ausnehmung kann wenigstens an einer der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung zugewandten Seite nach außen offen sein. So können sich die beiden Verbindungsvorrichtungen im verbundenen Zustand gut aneinander abstützen. Der zweite Endbereich der beiden Eingriffselemente kann sich jeweils innenseitig an einem im verbundenen Zustand der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung zugewandten Ende des Einführabschnitts abstützen, wodurch die Eingriffselemente an dem Einführabschnitt gelagert sein können. Der Einführabschnitt kann teilweise hohl ausgebildet sein. Der Einführabschnitt kann jeweilige Öffnungen aufweisen, an welchen die Eingriffselemente aus dem Einführabschnitt herausragen können. Die Eingriffselemente können wenigstens mit dem zweiten Endbereich in dem Einführabschnitt angeordnet sein. Im verbundenen Zustand bzw. in deren Eingriffsposition kann der erste Endbereich jeweils von dem Einführabschnitt vorstehen. In der Freigabeposition kann beispielsweise auch der erste Endbereich innerhalb des Einführabschnitts angeordnet sein und somit nicht mehr von dem Einführabschnitt vorstehen. Beispielsweise kann eine Innenwand, an welcher sich die beiden Eingriffselemente mit deren zweiten Endbereich abstützen, korrespondierend zu den beiden zweiten Endbereichen gerundet ausgebildet sein. Dadurch kann eine gleichmäßige Krafteinleitung erreicht und eine Verformung, insbesondere wenn der Einführabschnitt aus Kunststoff gebildet ist, vermieden werden.In one embodiment of the tool changing system, it is provided that the body of the robot-side connecting device has an insertion section which is designed to be inserted into a corresponding receiving area of the body of the tool-side connecting device. The insertion section can, for example, be designed in the shape of a peg, as already described. The receiving area of the body of the tool-side connecting device can be designed as a recess, in particular as a peg-shaped recess. The recess can be open to the outside at least on one side facing the robot-side connecting device. In this way, the two connecting devices can support each other well when connected. The second end region of the two engagement elements can each be connected on the inside Support the end of the insertion section facing the tool-side connecting device, whereby the engagement elements can be mounted on the insertion section. The insertion section can be partially hollow. The insertion section can have respective openings at which the engagement elements can protrude from the insertion section. The engagement elements can be arranged at least with the second end region in the insertion section. In the connected state or in its engaged position, the first end region can protrude from the insertion section. In the release position, for example, the first end region can also be arranged within the insertion section and thus no longer protrude from the insertion section. For example, an inner wall, on which the two engagement elements are supported with their second end region, can be rounded corresponding to the two second end regions. As a result, a uniform introduction of force can be achieved and deformation, particularly if the insertion section is made of plastic, can be avoided.

In einer Ausführungsform des Werkzeugwechselsystems ist es vorgesehen, dass die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung ein Paar von beweglich an der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung gelagerten Schieberelementen aufweist. Die beiden Schieberelemente können als Gleichteile ausgebildet sein. Durch die Betätigung der Schieberelemente kann im verbundenen Zustand der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung mit der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung beispielsweise jeweils ein zugeordnetes der beiden Eingriffselemente aus der Eingriffsposition in die Freigabeposition verschwenkt werden. Dadurch ist eine einfache Trennung der beiden Verbindungsvorrichtungen möglich.In one embodiment of the tool changing system, it is provided that the tool-side connecting device has a pair of slide elements movably mounted on the tool-side connecting device. The two slide elements can be designed as identical parts. By actuating the slide elements, in the connected state of the tool-side connecting device with the robot-side connecting device, for example, an assigned one of the two engagement elements can be pivoted from the engagement position into the release position. This makes it possible to easily separate the two connecting devices.

Die Schieberelemente können beispielsweise transversal beweglich an dem Körper der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung und/oder an einem zugeordneten Aufnahmeelement gelagert sein. Dazu können die Schieberelemente in einer Durchgangsöffnung des zugeordneten Aufnahmeelements angeordnet sein. Die Schieberelemente können von außenseitig der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung betätigbar sein. Die Schieberelemente können dabei so angeordnet sein, dass diese nur durch ein anderes Element, insbesondere die im Folgenden noch beschriebene Halterung, betätigbar sind. Dagegen kann ein versehentliches Betätigen mit der Hand unmöglich sein. Ein Betätigungsbereich steht beispielsweise nicht von dem Körper der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung vor. Der Betätigungsbereich der Schieberelemente kann beispielsweise höchstens bündig mit einer Außenwand des Körpers der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung angeordnet sein. Beispielsweise kann der Betätigungsbereich so in einer Nut des Körpers der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung angeordnet sein, dass diese nicht mit einer Hand eines Erwachsenen und/oder durch ein Anstoßen mit einer ebenen Fläche versehentlich betätigbar ist. Dadurch, dass die Schieberelemente von außen zugänglich sind, kann auch von au-ßen deren Position erkennbar sein. Dadurch kann im verbundenen Zustand erkannt werden, ob sich die Eingriffselemente in deren Eingriffsposition befinden. So kann einfach überprüft werden, ob in dem verbundenen Zustand die beiden Verbindungsvorrichtungen korrekt aneinander arretiert sind. Dadurch kann eine Justierung der beiden Aufnahmeelemente vermieden werden, bei welcher die Eingriffselemente nicht mehr in Eingriff gelangen können.The slide elements can, for example, be mounted in a transversely movable manner on the body of the tool-side connecting device and/or on an associated receiving element. For this purpose, the slide elements can be arranged in a through opening of the associated receiving element. The slide elements can be actuated from the outside of the tool-side connecting device. The slide elements can be arranged in such a way that they can only be actuated by another element, in particular the holder described below. However, accidental operation by hand may be impossible. For example, an actuation area does not protrude from the body of the tool-side connecting device. The actuation area of the slide elements can, for example, be arranged at most flush with an outer wall of the body of the tool-side connecting device. For example, the actuation area can be arranged in a groove in the body of the tool-side connecting device in such a way that it cannot be accidentally actuated with an adult's hand and/or by bumping into a flat surface. Because the slide elements are accessible from the outside, their position can also be seen from the outside. This makes it possible to detect in the connected state whether the engagement elements are in their engagement position. This makes it easy to check whether the two connecting devices are correctly locked together in the connected state. This makes it possible to avoid an adjustment of the two receiving elements, in which case the engagement elements can no longer come into engagement.

Die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, dass die Betätigung selbsttätig rein mechanisch beim Einlagern zum Trennen der beiden Verbindungsvorrichtungen erfolgt. Das Einlagern kann ein Anordnen der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung an einer Halterung und/oder in einem Magazin sein. Der Roboter kann also die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung an einen Aufbewahrungsort bringen, wodurch die beiden Verbindungsvorrichtungen automatisch getrennt werden. Die rein mechanische Trennung ist besonders robust und kostengünstig. Die selbsttätige Trennung erfordert beispielsweise keine zusätzlichen Aktuatoren, Sensoren und/oder Steuervorrichtungen neben solchen, welche der Roboter für seine Arbeiten bereits aufweist.The tool-side connecting device can be designed so that the actuation occurs automatically and purely mechanically during storage to separate the two connecting devices. The storage can be arranging the tool-side connecting device on a holder and/or in a magazine. The robot can therefore bring the tool-side connecting device to a storage location, whereby the two connecting devices are automatically separated. The purely mechanical separation is particularly robust and cost-effective. The automatic separation, for example, does not require any additional actuators, sensors and/or control devices in addition to those that the robot already has for its work.

In einer Ausführungsform des Werkzeugwechselsystems ist es vorgesehen, dass das Werkzeugwechselsystem eine Haltevorrichtung für die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung aufweist. An der Haltevorrichtung kann die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung gehalten werden, wenn diese nicht mit der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung verbunden ist. Die Haltevorrichtung kann pro werkzeugseitiger Verbindungsvorrichtung ein Halteelement, insbesondere in Form eines Bügelelements aufweisen. Die Haltevorrichtung kann dazu ausgebildet sein, die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung horizontal oder vertikal zu halten. Beispielsweise kann die Haltevorrichtung vertikal montiert werden und somit die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung vertikal einzulagern. Durch eine vertikale Einlagerung kann verhindert werden, dass jeweilige Werkzeuge in einen angrenzenden Arbeitsraum des Roboters hineinragen. Beispielsweise kann die Haltevorrichtung horizontal montiert werden und somit die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung horizontal einlagern. Die Haltevorrichtung kann hierfür beispielsweise dazu ausgebildet sein, formschlüssig mit einer freigestellten werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung einzugreifen. Die Haltevorrichtung kann dazu ausgebildet sein, die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung gemeinsam mit einem daran befestigten Werkzeug zu halten.In one embodiment of the tool changing system, it is provided that the tool changing system has a holding device for the tool-side connecting device. The tool-side connecting device can be held on the holding device if it is not connected to the robot-side connecting device. The holding device can have one holding element, in particular in the form of a bracket element, for each tool-side connecting device. The holding device can be designed to hold the tool-side connecting device horizontally or vertically. For example, the holding device can be mounted vertically and thus the tool-side connecting device can be stored vertically. Vertical storage can prevent the respective tools from protruding into an adjacent work area of the robot. For example, the holding device can be mounted horizontally and thus store the tool-side connecting device horizontally. For this purpose, the holding device can, for example, be designed to engage positively with an exposed tool-side connecting device. The Holding device can be designed to hold the tool-side connecting device together with a tool attached to it.

Der Körper der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung kann ein Paar von außenseitigen Nuten aufweisen, welche für einen Eingriff der Haltevorrichtung zum Halten der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung ausgebildet sind. Die Nuten können beispielsweise ein Verkippen der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung während der Einlagerung verhindern. Dies hilft bei einer Einlagerung mit einem exzentrischen Schwerpunkt, beispielsweise aufgrund eines relativ zu der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung unsymmetrischen und/oder nicht zentral angeordneten Werkzeugs. Die Nuten können zudem, wie oben beschrieben, die Schieberelemente vor einer versehentlichen Betätigung schützen. Beispielsweise können die Schieberelemente im unbetätigten Zustand in der Nut angeordnet sein. Durch das Eingreifen der Haltevorrichtung in die Nuten, beispielsweise durch Einschieben in das Bügelelement, können die Schieberelemente betätigt und somit die Eingriffselemente in deren Freigabeposition verschwenkt werden. Die Nuten können korrespondierend zu dem Bügelelement ausgebildet sein. Das Paar von Nuten kann als eine einzige umlaufende Nut gebildet sein, wobei dann beispielsweise jeweils ein Teilbereich einer Bügelseite und/oder einem Schieberelement zugeordnet ist. Durch bezüglich deren Eingriffsposition vorgespannte Eingriffselemente kann beim Abziehen der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung mit der daran wie im verbundenen Zustand positionierten roboterseitige Verbindungsvorrichtung automatisch der Eingriff zur Arretierung der beiden Verbindungsvorrichtungen hergestellt werden. Durch bezüglich deren Eingriffsposition vorgespannte Eingriffselemente können die Schieberelemente beispielsweise selbsttätig in eine unbetätigte Position zurückgedrückt werden.The body of the tool-side connecting device may have a pair of external grooves which are designed for engagement of the holding device for holding the tool-side connecting device. The grooves can, for example, prevent the tool-side connecting device from tilting during storage. This helps with storage with an eccentric center of gravity, for example due to a tool that is asymmetrical and/or not centrally arranged relative to the tool-side connecting device. The grooves can also, as described above, protect the slide elements from accidental operation. For example, the slide elements can be arranged in the groove in the unactuated state. By engaging the holding device in the grooves, for example by pushing it into the bracket element, the slide elements can be actuated and the engagement elements can thus be pivoted into their release position. The grooves can be designed to correspond to the bracket element. The pair of grooves can be formed as a single circumferential groove, in which case, for example, a partial area is then assigned to a bracket side and / or a slide element. By means of engagement elements prestressed with respect to their engagement position, the engagement for locking the two connecting devices can be automatically established when the tool-side connecting device is removed with the robot-side connecting device positioned thereon as in the connected state. The slide elements can, for example, be automatically pushed back into an unactuated position by engaging elements that are prestressed with respect to their engagement position.

In einer Ausführungsform des Werkzeugwechselsystems ist es vorgesehen, dass ein Anordnen der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung an der Haltevorrichtung, insbesondere ein translatorisches Einführen der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung in die Haltevorrichtung durch den Roboter, ein Betätigen der Schieberelemente bewirkt. Dadurch kann die Arretierung der beiden Verbindungsvorrichtung aneinander beim Einlagern automatisch gelöst werden, sodass der Roboter die roboterseitige Verbindungsvorrichtung von der an der Haltevorrichtung gehaltenen werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung ohne weitere Schritte durch beispielsweise translatorisches Wegbewegen trennen kann. Umgekehrt können durch ein Abziehen der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung von der Haltevorrichtung selbsttätig die beiden Verbindungsvorrichtungen aneinander arretiert werden, sodass ein Werkzeug ohne zusätzliche Schritte zum Arretieren der beiden Verbindungsvorrichtungen aneinander entnommen und eingesetzt werden kann. Die Schieberelemente können im unbetätigten Zustand in jeweils eine der beiden Nuten vorstehen und die Haltevorrichtung beim Eingriff mit der Nut die Schieberelemente gegen das jeweils zugeordnete Eingriffselement drücken.In one embodiment of the tool changing system, it is provided that arranging the tool-side connecting device on the holding device, in particular a translational insertion of the tool-side connecting device into the holding device by the robot, causes the slide elements to be actuated. As a result, the locking of the two connecting devices to one another can be automatically released during storage, so that the robot can separate the robot-side connecting device from the tool-side connecting device held on the holding device without further steps, for example by moving away in translation. Conversely, by removing the tool-side connecting device from the holding device, the two connecting devices can be automatically locked together, so that a tool can be removed and inserted without additional steps for locking the two connecting devices together. In the unactuated state, the slide elements can protrude into one of the two grooves and the holding device can press the slide elements against the respectively assigned engagement element when engaging with the groove.

In einer Ausführungsform des Werkzeugwechselsystems ist es vorgesehen, dass die roboterseitige Verbindungsvorrichtung ein modular austauschbares Durchführungsmodul aufweist. Zudem kann die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung ein dazu korrespondierendes modular austauschbares Durchführungsmodul aufweisen. Das roboterseitige Durchführungsmodul kann dazu ausgebildet sein, in den Körper der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung eingesteckt zu werden, insbesondere lösbar und/oder ohne Arretierung. Das werkzeugseitige Durchführungsmodul kann dazu ausgebildet sein, in den Körper der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung eingesteckt zu werden, insbesondere lösbar und/oder ohne Arretierung. Dadurch ist kein außenseitiges Anschrauben solcher Durchführungsmodule erforderlich. So stehen die Durchführungsmodule nicht oder nur kaum von den jeweiligen Körpern der Verbindungsvorrichtungen vor, was den Einsatz bei kollaborativen Robotern erleichtert und einen Platzbedarf verringert. Zudem kann ein Wechsel so besonders schnell und einfach sein. Das Werkzeugwechselsystem kann auch eine Mehrzahl an Paaren von austauschbaren Durchführungsmodulen aufweisen, welche je nach Werkzeug und/oder Anforderungen eingesetzt werden. Im verbundenen Zustand der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung mit der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung kann das Werkzeug über die Durchführungsmodule versorgbar sein, insbesondere mit Luftdruck, Energie, einem Signal und/oder Fluid. Die Durchführungsmodule können beispielsweise dazu ausgebildet sein, eine fluidische, pneumatische und/oder elektrische Verbindung zwischen dem Roboter und dem Werkzeug bereitstellen. Zudem können auch jeweilige Steuersignale an das Werkzeug über die Durchführungsmodule übertragbar sein. Die Durchführungsmodule der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung und die Durchführungsmodule der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung können als Gleichteile ausgebildet sein. Dadurch können die Herstellkosten besonders gering sein. Die Durchführungsmodule können einen Befestigungsabschnitt aufweisen, welcher dazu ausgebildet ist, in den jeweiligen Körper eingesteckt zu werden. Die Durchführungsmodule können einen Verbindungsabschnitt aufweisen, an welchem eine Übertragung von dem roboterseitigen Durchführungsmodul zu dem werkzeugseitigen Durchführungsmodul erfolgen kann. Der Verbindungsabschnitt kann stirnseitig angeordnet sein. Die Verbindungsabschnitte können im verbundenen Zustand der beiden Verbindungsvorrichtungen miteinander kontaktiert sein, insbesondere luftdicht und/oder fluiddicht. Der Verbindungsabschnitt kann im verbundenen Zustand innerhalb zwischen den Körpern der beiden Verbindungsabschnitte angeordnet sein. Dadurch sind die Verbindungsabschnitte innenliegend angeordnet und/oder von au-ßen nicht zugänglich. So kann eine Manipulation der Verbindung verhindert und jeweilige unerwünschte Kontakte mit Menschen im Arbeitsbereich des Roboters vermieden werden. Die Durchführungsmodule können einen Kopplungsabschnitt aufweisen, an welchem jeweilige Versorgungsleitungen anschließbar sind. Beispielsweise kann jeder Kopplungsabschnitt einen Anschluss für Druckluft, Flüssigkeiten und/oder eine elektrische Leitung aufweisen. Der Kopplungsabschnitt kann außenseitig von dem jeweiligen Körper bei daran eingestecktem Durchführungsmodul abstehen. Der Kopplungsabschnitt kann gerundet und/oder bezüglich der Längsachse um wenigstens 60°, insbesondere wenigstens 45° geneigt sein. Dies kann den Einsatz bei kollaborativen Robotern erleichtern. Die Durchführungsmodule können beispielsweise durch Verbinden der Verbindungsvorrichtung mit dem Roboter bzw. dem Werkzeug an dem Körper der jeweiligen Verbindungsvorrichtung arretiert sein. Das Wechseln der Durchführungsmodule ist dann blockiert. Durch Trennen der jeweiligen Verbindungsvorrichtung von dem Roboter bzw. dem Werkzeug kann diese Blockierung aufgehoben und ein Auswechseln ermöglicht werden.In one embodiment of the tool changing system, it is provided that the robot-side connecting device has a modular, replaceable feedthrough module. In addition, the tool-side connecting device can have a corresponding modularly interchangeable feedthrough module. The robot-side feedthrough module can be designed to be inserted into the body of the robot-side connecting device, in particular releasably and/or without locking. The tool-side feedthrough module can be designed to be inserted into the body of the tool-side connecting device, in particular releasably and/or without locking. This means that such feedthrough modules do not need to be screwed on to the outside. The lead-through modules do not protrude or only barely protrude from the respective bodies of the connecting devices, which makes use in collaborative robots easier and reduces the space requirement. In addition, a change can be particularly quick and easy. The tool changing system can also have a plurality of pairs of interchangeable feedthrough modules, which are used depending on the tool and/or requirements. When the tool-side connection device is connected to the robot-side connection device, the tool can be supplied via the feedthrough modules, in particular with air pressure, energy, a signal and/or fluid. The feedthrough modules can, for example, be designed to provide a fluidic, pneumatic and/or electrical connection between the robot and the tool. In addition, respective control signals can also be transferable to the tool via the implementation modules. The feedthrough modules of the robot-side connecting device and the feedthrough modules of the tool-side connecting device can be designed as identical parts. As a result, the manufacturing costs can be particularly low. The feedthrough modules can have a fastening section which is designed to be inserted into the respective body. The feedthrough modules can have a connection section at which a transfer from the robot-side feedthrough module to the tool-side feedthrough module can take place. The connecting section can be arranged at the front not be. The connecting sections can be in contact with one another in the connected state of the two connecting devices, in particular in an airtight and/or fluid-tight manner. In the connected state, the connecting section can be arranged within between the bodies of the two connecting sections. As a result, the connecting sections are arranged on the inside and/or are not accessible from the outside. In this way, manipulation of the connection can be prevented and unwanted contact with people in the robot's work area can be avoided. The feedthrough modules can have a coupling section to which respective supply lines can be connected. For example, each coupling section can have a connection for compressed air, liquids and/or an electrical line. The coupling section can protrude from the outside of the respective body when the feedthrough module is inserted into it. The coupling section can be rounded and/or inclined by at least 60°, in particular at least 45°, with respect to the longitudinal axis. This can make it easier to use in collaborative robots. The feedthrough modules can be locked to the body of the respective connecting device, for example by connecting the connecting device to the robot or the tool. Changing the feedthrough modules is then blocked. By disconnecting the respective connecting device from the robot or the tool, this blocking can be removed and replacement can be made possible.

In einer Ausführungsform des Werkzeugwechselsystems ist es vorgesehen, dass die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung ein Adaptermodul aufweist. Das Adaptermodul kann dazu ausgebildet sein, die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung an unterschiedlichen Werkzeugen zu befestigen. Das Adaptermodul kann beispielsweise als eine runde Platte ausgebildet sein. Das Adaptermodul kann in seinem Durchmesser und/oder seiner Grundform an den Körper der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung angepasst sein. Beispielsweise steht das Adaptermodul nicht von dem Körper der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung orthogonal zur Längsachse vor. Das Adaptermodul kann an einem im verbundenen Zustand der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung abgewandten Endbereich mit dem Körper der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung verbunden sein. Das Adaptermodul kann beispielsweise an einer im verbundenen Zustand der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung abgewandten Stirnseite des Körpers der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung befestigt sein. Das Adaptermodul kann beispielsweise aus Kunststoff gebildet sein, insbesondere mittels eines generativen Fertigungsverfahrens.In one embodiment of the tool changing system, it is provided that the tool-side connecting device has an adapter module. The adapter module can be designed to attach the tool-side connecting device to different tools. The adapter module can be designed, for example, as a round plate. The diameter and/or basic shape of the adapter module can be adapted to the body of the tool-side connecting device. For example, the adapter module does not protrude from the body of the tool-side connecting device orthogonally to the longitudinal axis. The adapter module can be connected to the body of the tool-side connecting device at an end region facing away from the robot-side connecting device in the connected state. The adapter module can, for example, be attached to an end face of the body of the tool-side connecting device that is facing away from the robot-side connecting device in the connected state. The adapter module can be made of plastic, for example, in particular by means of a generative manufacturing process.

Das Adaptermodul kann zwei sich kreuzende Langlöcher für die Befestigung an unterschiedlichen Werkzeugen aufweisen. So wird eine besonders universelle Anbindungsmöglichkeit für unterschiedliche Werkzeuge mit unterschiedlicher Befestigungsstruktur gebildet. Dadurch können beispielsweise Werkzeuge von unterschiedlichen Herstellern und/oder Werkzeuge mit ungenormten Anflanschmöglichkeiten angebracht werden. Beispielsweise können Anflanschmöglichkeiten mit einem beliebigen Lochkreis bis 55 mm durch das Adaptermodul verbunden werden, ohne dass das Adaptermodul modifiziert werden muss. Sofern eine Anpassung erforderlich ist, kann das Adaptermodul aber einfach ausgetauscht werden und es ist kein Ersetzen der gesamten werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung notwendig. Beispielsweise ist das Adaptermodul mit einer einfachen Verschraubung an dem Körper der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung lösbar befestigt. Das Adaptermodul kann aufgrund der besonderen Bauweise des Werkzeugwechselsystem mit einem generativen Fertigungsverfahren hergestellt werden, insbesondere da ein Toleranzausgleich bei der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung möglich ist. Somit kann innerhalb kürzester Zeit ein entsprechendes Adaptermodul kostengünstig zur Verfügung gestellt werden.The adapter module can have two intersecting elongated holes for attachment to different tools. This creates a particularly universal connection option for different tools with different fastening structures. This allows, for example, tools from different manufacturers and/or tools with non-standard flange options to be attached. For example, flange options with any hole circle up to 55 mm can be connected through the adapter module without having to modify the adapter module. However, if an adjustment is required, the adapter module can be easily replaced and the entire tool-side connection device does not need to be replaced. For example, the adapter module is releasably attached to the body of the tool-side connecting device using a simple screw connection. Due to the special design of the tool changing system, the adapter module can be manufactured using a generative manufacturing process, in particular since tolerance compensation is possible in the tool-side connecting device. This means that a corresponding adapter module can be made available cost-effectively within a very short time.

Ein weiterer Aspekt betrifft ein Robotersystem mit einem Roboter, einem Werkzeug und einem Werkzeugwechselsystem gemäß dem ersten Aspekt. Das Werkzeug ist lösbar mittels des Werkzeugwechselsystem an dem Roboter gehalten. Das Robotersystem kann auch mehrere werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung mit jeweils einem daran gehaltenen Werkzeug aufweisen. Entsprechende Merkmale und Vorteile des ersten Aspekts bilden auch Merkmale und Vorteile des weiteren Aspekts und umgekehrt.Another aspect relates to a robot system with a robot, a tool and a tool changing system according to the first aspect. The tool is detachably held on the robot using the tool changing system. The robot system can also have several tool-side connecting devices, each with a tool held thereon. Corresponding features and advantages of the first aspect also form features and advantages of the further aspect and vice versa.

Kurze Beschreibung der FigurenShort description of the characters

1 schematically illustrates in an exploded view a tool changing system for a robot, which has a robot-side connection device, a tool-side connection device and a holding device.
2 schematically illustrates in a perspective view an arrangement of the two connecting devices on the holding device, which is aligned horizontally.
3 schematically illustrates in a perspective view an arrangement of the two connecting devices on the holding device, which is vertically aligned.
4 schematically illustrates in a perspective view a connected state of the tool-side connecting device on the robot-side connecting device.
5 illustrates the robot-side connection device in a first side view.
6 illustrates the robot-side connection device in a second side view.
7 illustrates the robot-side connection device in a top view.
8th illustrates the robot-side connection device in a schematic perspective view from above.
9 illustrates the robot-side connection device in a schematic perspective view from below.
10 illustrates the robot-side connection device in a schematic sectional view.
11 illustrates the tool-side connecting device in a first side view.
12 illustrates the tool-side connecting device in a second side view.
13 illustrates the tool-side connecting device in a top view.
14 illustrates the tool-side connecting device in a schematic perspective view from above.
15 illustrates the tool-side connecting device in a schematic perspective view from below.
16 illustrates the robot-side connection device in a schematic sectional view.
17-20 schematically illustrate in sectional views connecting the two connecting devices to one another and releasing them from one another.

Detaillierte Beschreibung von AusführungsformenDetailed Description of Embodiments

1 zeigt schematisch eine Explosionsansicht eines Werkzeugwechselsystems 10 für einen Roboter. Das Werkzeugwechselsystem 10 weist eine roboterseitige Verbindungsvorrichtung 12 und eine werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung 14 auf, welche lösbar miteinander verbindbar sind. Außerdem weist das Werkzeugwechselsystem 10 eine Haltevorrichtung 16 auf, welche in der gezeigten Ausführungsform durch ein Bügelelement 18 gebildet ist. 1 shows schematically an exploded view of a tool changing system 10 for a robot. The tool changing system 10 has a robot-side connecting device 12 and a tool-side connecting device 14, which can be detachably connected to one another. In addition, the tool changing system 10 has a holding device 16, which in the embodiment shown is formed by a bracket element 18.

Die roboterseitige Verbindungsvorrichtung 12 weist einen Körper 20 auf, welcher durch zwei Halbschalen 22 und ein Hülsenelement 32 gebildet ist. Die beiden Halbschalen 22 sind als Gleichteile ausgebildet. Die beiden Halbschalen 22 bilden einen Innenraum aus, in welchem ein Paar von Eingriffselementen 24 verschwenkbar an dem Körper 20 gehalten wenigstens teilweise aufgenommen werden. Zudem werden in dem Innenraum zwei Spiralfedern 26 aufgenommen, welche jeweils ein zugeordnetes der Eingriffselemente 24 nach außen und damit in dessen Eingriffsposition drücken. Die beiden Spiralfedern 26 sind als Gleichteile ausgebildet. Die beiden Halbschalen 22 werden durch drei Schrauben 28 und drei Muttern 30 miteinander verbunden. Die Schrauben 28 und die Muttern 30 sind dabei in einer Ausnehmung eingelassen, sodass diese nicht von dem Körper 20 vorstehen. Die beiden miteinander verbundenen Halbschalen 22 bilden einen zapfenförmigen Einführabschnitt 34 aus, welcher in eine korrespondierende Ausnehmung der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14 einsteckbar ist. Der Einführabschnitt 34 ist besonders gut in 9 zu erkennen. Der Einführabschnitt 34 zentriert die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung 14 an der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung 12.The robot-side connecting device 12 has a body 20, which is formed by two half-shells 22 and a sleeve element 32. The two half-shells 22 are designed as identical parts. The two half-shells 22 form an interior in which a pair of engagement elements 24 are at least partially accommodated and held pivotably on the body 20. In addition, two spiral springs 26 are accommodated in the interior, each of which presses an associated one of the engagement elements 24 outwards and thus into its engagement position. The two spiral springs 26 are designed as identical parts. The two half-shells 22 are connected to one another by three screws 28 and three nuts 30. The screws 28 and the nuts 30 are embedded in a recess so that they do not protrude from the body 20. The two interconnected half-shells 22 form a peg-shaped insertion section 34, which can be inserted into a corresponding recess in the tool-side connecting device 14. The insertion section 34 is particularly good 9 to recognize. The insertion section 34 centers the tool-side connecting device 14 on the robot-side connecting device 12.

Das Hülsenelement 32 weist eine im Wesentlichen zylindrische Grundform auf. Mittig weist das Hülsenelement 32 eine Durchgangsöffnung 42 auf, durch welche im montierten Zustand die beiden Halbschalen 22 gesteckt sind. Die Halbschalen 22 liegen dabei an einem Anschlag des Hülsenelements 32 unterseitig auf, welcher in die Durchgangsöffnung 42 vorsteht. An einer im am Roboter befestigten Zustand dem Roboter zugewandten Oberseite des Hülsenelements 32 stehen die beiden Halbschalen 22 leicht vor, um die roboterseitige Verbindungsvorrichtung 12 an dem Roboter zu zentrieren. Die Oberseite weist in 1 in der gezeigten Ansicht nach oben. Diese Zentrierung ist besonders gut in 2 zu erkennen.The sleeve element 32 has a substantially cylindrical basic shape. In the middle, the sleeve element 32 has a through opening 42 through which the two half-shells 22 are inserted in the assembled state. The half-shells 22 rest on the underside of a stop of the sleeve element 32, which protrudes into the through opening 42. On an upper side of the sleeve element 32 that faces the robot when it is attached to the robot, the two half-shells 22 protrude slightly in order to center the robot-side connecting device 12 on the robot. The top points in 1 upwards in the view shown. This centering is particularly good 2 to recognize.

Weiterhin weist das Hülsenelement 32 einen in Richtung des Roboters vorstehenden Rand 36 auf. Der Rand kann den Innenraum des Körpers 20 vor Verschmutzungen schützen und dazu beispielsweise einen Tragarm des Roboters bei daran befestigter roboterseitiger Verbindungsvorrichtung wenigstens teilweise umgreifen. Das Hülsenelement 32 ist dazu ausgebildet, an dem Roboter befestigt zu werden. Zu diesem Zweck weist das Hülsenelement 32 in der gezeigten Ausführungsform vier Bohrungen 38 auf, mittels welchen die roboterseitige Verbindungsvorrichtung an dem Roboter angeschraubt werden kann. Je nach Roboter kann das Hülsenelement 32 für die Befestigung auch anders ausgebildet werden. Aufgrund einer modularen Bauweise der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung 12 kann das Hülsenelement 32 ausgetauscht werden, während weiter die anderen Teile in unveränderter Form genutzt werden können.Furthermore, the sleeve element 32 has an edge 36 that projects in the direction of the robot. The edge can protect the interior of the body 20 from contamination and can, for example, at least partially encompass a support arm of the robot with the robot-side connecting device attached to it. The sleeve element 32 is designed to be attached to the robot. For this purpose, the sleeve element 32 in the embodiment shown has four bores 38, by means of which the robot-side connecting device can be screwed onto the robot. Depending on the robot, the sleeve element 32 can also be designed differently for attachment. Due to a modular design of the robot-side connection device 12, the sleeve element 32 can be replaced while further the other parts can be used in unchanged form.

Zudem weist die roboterseitige Verbindungsvorrichtung 12 ein Paar von modular austauschbaren Durchführungsmodulen 40 auf. Die Durchführungsmodule 40 der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung 12 werden zu deren Befestigung von oben in das Hülsenelement 32 eingesteckt, wobei ein schwalbenschwanzförmiger Befestigungsbereich in eine korrespondierende Ausnehmung an dem Hülsenelement 32 eingefädelt wird. Die Durchführungsmodulen 40 liegen dabei an einem Anschlag des Hülsenelements 32 unterseitig auf, welcher in die korrespondierende Ausnehmung vorsteht.In addition, the robot-side connection device 12 has a pair of modularly interchangeable feedthrough modules 40. The feedthrough modules 40 of the robot-side connecting device 12 are inserted into the sleeve element 32 from above to secure them, with a dovetail-shaped fastening area being threaded into a corresponding recess on the sleeve element 32. The feedthrough modules 40 rest on the underside of a stop of the sleeve element 32, which protrudes into the corresponding recess.

Das Lösen der Durchführungsmodule 40 und der beiden Halbschalen 22 von dem Hülsenelement 32 wird im montierten Zustand blockiert, wenn die roboterseitige Verbindungsvorrichtung 12 an dem Roboter befestigt ist. Der dann oberseitig angeordnete Tragarm des Roboters verhindert so ein Abziehen dieser Teile von dem Hülsenelement 32, sodass keine weitere Arretierung notwendig ist. Der Tragarm kann einen Flansch aufweisen. Nach Lösen der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung 12 können so die beiden miteinander verbundenen Halbschalen 22, die Durchführungsmodule 40 und das Hülsenelement 32 bedarfsgerecht werkzeugfrei getauscht werden.The release of the feedthrough modules 40 and the two half-shells 22 from the sleeve element 32 is blocked in the assembled state when the robot-side connecting device 12 is attached to the robot. The support arm of the robot, which is then arranged on the top side, prevents these parts from being pulled off the sleeve element 32, so that no further locking is necessary. The support arm can have a flange. After loosening the robot-side connecting device 12, the two interconnected half-shells 22, the feedthrough modules 40 and the sleeve element 32 can be exchanged as required without tools.

Die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung 14 weist einen Körper 60 auf, welcher durch ein im Wesentlichen zylindrisches Körperelement 62 und ein plattenförmiges Deckelelement 64 gebildet ist. Das Deckelelement 64 ist oberseitig an dem Körperelement 62 im montierten Zustand mittels vier Schrauben 66 und vier Muttern 100 befestigt. Die Schrauben 66 werden mit den in einem Adaptermodul 100 angeordneten Muttern 100 verschraubt und sind in dem Deckelelement 64 so versenkt, dass diese nicht von dem Körper 60 der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14 vorstehen. Das Deckelement 64 und das Körperelement 62 bilden zusammen einen Aufnahmebereich 68 in Form einer Ausnehmung für den Einführabschnitt 34. In der Ausnehmung sind zudem ein Paar von translatorisch geführt gelagerten Aufnahmeelementen 70 aufgenommen. Die Aufnahmeelemente 70 sind mittels jeweils einer zugeordneten Schraube 74 und einer dazu korrespondierenden Mutter 76 translatorisch beweglich gelagert. Die Muttern 76 sind dazu in einer Ausnehmung in einem dem Roboter abgewandten Endbereich der Aufnahmeelemente 70 angeordnet. Außerdem sind ein Paar von beweglich an der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14 gelagerten Schieberelementen 72 vorgesehen, welche im montierten Zustand zwischen dem Deckelelement 64 und dem Körperelement 62 angeordnet sind. Ein Teilabschnitt der Schieberelemente 72 ragt dabei durch korrespondierende Durchgangsöffnungen der Aufnahmeelemente 70 hindurch in den Aufnahmebereich 68 hinein. Das Deckelement 64 verhindert, dass die Aufnahmeelemente 70 und die Schieberelemente 72 von dem Körperelement 62 abfallen können. Das Körperelement 62 verhindert ein seitliches Herausfallen nach außen und das Deckelelement 64 ein seitliches Herausfallen nach innen. Das Körperelement 62 gibt zudem Endlagen der Schieberelemente 72 vor.The tool-side connecting device 14 has a body 60, which is formed by a substantially cylindrical body element 62 and a plate-shaped cover element 64. The cover element 64 is attached to the top of the body element 62 in the assembled state by means of four screws 66 and four nuts 100. The screws 66 are screwed to the nuts 100 arranged in an adapter module 100 and are sunk into the cover element 64 so that they do not protrude from the body 60 of the tool-side connecting device 14. The cover element 64 and the body element 62 together form a receiving area 68 in the form of a recess for the insertion section 34. A pair of receiving elements 70 mounted in a translationally guided manner are also accommodated in the recess. The receiving elements 70 are mounted in a translationally movable manner by means of an associated screw 74 and a corresponding nut 76. For this purpose, the nuts 76 are arranged in a recess in an end region of the receiving elements 70 facing away from the robot. In addition, a pair of slide elements 72 movably mounted on the tool-side connecting device 14 are provided, which are arranged between the cover element 64 and the body element 62 in the assembled state. A portion of the slide elements 72 protrudes through corresponding through openings in the receiving elements 70 into the receiving area 68. The cover element 64 prevents the receiving elements 70 and the slide elements 72 from falling off the body element 62. The body element 62 prevents it from falling out to the side and the cover element 64 prevents it from falling out to the side inwards. The body element 62 also specifies end positions of the slide elements 72.

Zudem weist die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung 14 das plattenförmige Adaptermodul 78 auf. Das Adaptermodul 78 ist ebenfalls mittels den Schrauben 66 und den Muttern 100 an dem Körperelement 62 befestigt. Die Muttern 100 sind dabei so in einer Ausnehmung an dem Adaptermodul 78 angeordnet, dass diese nicht von der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14 vorstehen. Das Deckelelement 64, das Körperelement 62 und das Adaptermodul werden durch wechselseitige Vorsprünge und Ausnehmungen aneinander beim Befestigen mit den Schrauben 66 und den Muttern 100 zentriert. Das Adaptermodul 78 ist unterseitig an einer dem Werkzeug zugewandten Seite und dem Roboter abgewandten Seite des Körpers 60 der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14 angeordnet. Das Adaptermodul 78 ist dazu ausgebildet, die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung 14 an unterschiedlichen Werkzeugen zu befestigen. Zu diesem Zweck weist das Adaptermodul 78 zwei sich kreuzende Langlöcher 80 für die Befestigung von unterschiedlichen Werkzeugen an der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14 auf. Diese sind besonders gut in 3 und 15 zu erkennen.In addition, the tool-side connecting device 14 has the plate-shaped adapter module 78. The adapter module 78 is also attached to the body member 62 by means of the screws 66 and the nuts 100. The nuts 100 are arranged in a recess on the adapter module 78 so that they do not protrude from the tool-side connecting device 14. The cover member 64, the body member 62 and the adapter module are centered together by mutual projections and recesses when fastened with the screws 66 and the nuts 100. The adapter module 78 is arranged on the underside of the body 60 of the tool-side connecting device 14 on a side facing the tool and away from the robot. The adapter module 78 is designed to attach the tool-side connecting device 14 to different tools. For this purpose, the adapter module 78 has two intersecting elongated holes 80 for attaching different tools to the tool-side connecting device 14. These are particularly good in 3 and 15 to recognize.

Zudem weist die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung 14 ebenfalls ein Paar von modular austauschbaren Durchführungsmodulen 82 auf, welche korrespondierend zu den Durchführungsmodulen 40 der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung 12 ausgebildet sind. Im verbundenen Zustand der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14 mit der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung 12 ist das Werkzeug über die Durchführungsmodule 40, 82 versorgbar. Beispielsweise können die Durchführungsmodule 40, 82 das Werkzeug mit Luftdruck, Energie und/oder Fluid versorgen. Zudem können die Durchführungsmodule 40, 82 alternativ oder zusätzlich jeweilige Steuersignale und/oder Messsignale als Signale übertragen. Dafür können die Durchführungsmodule 40, 82 eine hydraulische, elektrische und/oder fluidische Verbindung herstellen. Die Durchführungsmodule 82 der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14 und die Durchführungsmodule 40 der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung 12 können, wie gezeigt, als Gleichteile ausgebildet sein, wodurch das Werkzeugwechselsystem 10 besonders kostengünstig sein kann.In addition, the tool-side connecting device 14 also has a pair of modularly interchangeable feedthrough modules 82, which are designed to correspond to the feedthrough modules 40 of the robot-side connecting device 12. When the tool-side connecting device 14 is connected to the robot-side connecting device 12, the tool can be supplied via the feedthrough modules 40, 82. For example, the feedthrough modules 40, 82 can supply the tool with air pressure, energy and/or fluid. In addition, the implementation modules 40, 82 can alternatively or additionally transmit respective control signals and/or measurement signals as signals. For this purpose, the feedthrough modules 40, 82 can establish a hydraulic, electrical and/or fluidic connection. The feedthrough modules 82 of the tool-side connecting device 14 and the feedthrough modules 40 of the robot-side connecting device 12 can, as shown, be designed as identical parts, whereby the tool changing system 10 can be particularly cost-effective.

Die Durchführungsmodule 82 der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14 werden zu deren Befestigung von oben in das Körperelement 62 eingesteckt, wobei ein schwalbenschwanzförmiger Befestigungsbereich in eine korrespondierende Ausnehmung an dem Körperelement 62 eingefädelt wird. Die Durchführungsmodulen 82 liegen dabei an einem Anschlag des Körperelements 62 unterseitig auf, welcher in die korrespondierende Ausnehmung vorsteht. Das Lösen der Durchführungsmodule 82 von dem Körperelement 62 wird durch das befestigte Deckelement 64 blockiert.The feedthrough modules 82 of the tool-side connecting device 14 are inserted into the body element 62 from above to secure them, with a dovetail-shaped fastening area being threaded into a corresponding recess on the body element 62. The feedthrough modules 82 rest on the underside of a stop of the body element 62, which protrudes into the corresponding recess. Detaching the feedthrough modules 82 from the body member 62 is blocked by the attached cover member 64.

Die Durchführungsmodule 40, die Halbschalen 22, die Eingriffselemente 24, die Spiralfedern 26, das Hülsenelement 32, das Körperelement 62, das Deckelelement 64, die Aufnahmeelemente 70, die Schieberelemente 72, das Adaptermodul 78 und die Durchführungsmodule 82 sind mittels einem generativen Fertigungsverfahren aus einem Kunststoff hergestellt worden. Ebenso ist das Bügelelement 16 mittels eines generativen Fertigungsverfahrens aus Kunststoff hergestellt worden. Die Schrauben 28, 66, 74 und die Muttern 30, 70, 76 sind genormte metallische Standardteile. Die Durchführungsmodule 40, 82 können zusätzliche Teile aufweisen, wie beispielsweise Dichtungen. Die generativ hergestellten Kunststoffteile weisen keine Gewinde auf. Stattdessen sind alle Schrauben mittels Muttern gehalten, wodurch das Werkzeugwechselsystem 10 besonders robust und verschleißresistent ist. Alle generativ hergestellten Kunststoffteile sind frei von Hinterschneidungen und deshalb leicht entformbar. In einer alternativen Ausführungsform sind die Kunststoffteile mittels einem Spritzgussverfahren hergestellt. Dadurch kann das Werkzeugwechselsystem 10 bei großen Stückzahlen besonders kostengünstig hergestellt werden.The feedthrough modules 40, the half-shells 22, the engagement elements 24, the spiral springs 26, the sleeve element 32, the body element 62, the cover element 64, the receiving elements 70, the slide elements 72, the adapter module 78 and the feedthrough modules 82 are made of one by means of a generative manufacturing process Plastic was made. Likewise, the bracket element 16 was manufactured from plastic using a generative manufacturing process. The screws 28, 66, 74 and the nuts 30, 70, 76 are standardized metallic standard parts. The feedthrough modules 40, 82 may include additional parts, such as seals. The additively manufactured plastic parts have no threads. Instead, all screws are held by nuts, making the tool changing system 10 particularly robust and wear-resistant. All plastic parts produced using generative methods are free of undercuts and can therefore be easily removed from the mold. In an alternative embodiment, the plastic parts are manufactured using an injection molding process. As a result, the tool changing system 10 can be manufactured particularly cost-effectively for large quantities.

Die 10 zeigt einen in 7 eingezeichneten Schnitt der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung 12. Gut zu erkennen ist, wie die Eingriffselemente 24 mittels der Spiralfedern 26 nach außen gedrückt werden. Jedes Eingriffselement 24 weist ein Langloch 84 auf, welches sich mit seiner Langseiten entlang einer Haupterstreckungsrichtung des Eingriffselements 24 erstreckt. Die Haupterstreckungsrichtung ist in 10 durch Pfeile 86 veranschaulicht. Der Stift, mittels welchem die Eingriffselemente 24 an der Halbschale 22 gehalten sind und welcher jeweils integral mit einer der Halbschalen 22 ausgebildet ist, weist dagegen einen kreisförmigen Querschnitt auf. Entsprechend können sich die Eingriffselemente 24 entlang deren Haupterstreckungsrichtung transversal bewegen.The 10 shows one in 7 drawn section of the robot-side connecting device 12. It can be clearly seen how the engagement elements 24 are pressed outwards by means of the spiral springs 26. Each engagement element 24 has an elongated hole 84, which extends with its long sides along a main extension direction of the engagement element 24. The main direction of extension is in 10 illustrated by arrows 86. The pin, by means of which the engagement elements 24 are held on the half-shell 22 and which is each formed integrally with one of the half-shells 22, on the other hand has a circular cross section. Accordingly, the engagement elements 24 can move transversally along their main extension direction.

Die 16 zeigt einen in 13 eingezeichneten Schnitt der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14. Gut zu erkennen ist, dass die Aufnahmeelemente 70 entlang einer Längsachse translatorisch verschiebbar in dem Körper 60 der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14 aufgenommen sind. Durch Drehen an jeder Schraube 74 können die Aufnahmeelemente 70 unabhängig voneinander nach oben oder unten in der Bildebene von 16 geschoben werden. Die Längsachse ist in 16 durch Pfeil 88 veranschaulicht. Die Längsachse entspricht einer transversalen Einführbewegung und einer transversalen Trennbewegung beim Verbinden bzw. Trennen der beiden Verbindungsvorrichtungen 12, 14 miteinander. Die Längsachse entspricht in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zudem einer Längserstreckung der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14, wozu diese symmetrisch ist. Die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung 14 ist damit dazu ausgebildet, eine Toleranz einer Ausrichtung der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung 12 zu der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14 zu justieren. Die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung 12 ist dazu ausgebildet, ein Spiel zwischen der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung 12 und der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14 entlang der Längsachse zu justieren. Dafür werden beide Aufnahmeelemente 70 gleichmäßig verstellt, beispielsweise bis eine zu der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14 im verbundenen Zustand weisende Stirnfläche der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung 12 spielfrei gegen die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung 14 gedrückt wird. Die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung 14 ist zudem dazu ausgebildet, ein Verkippung der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14 relativ zu der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung 12 um eine Querachse orthogonal zu der Längsachse zu justieren. In 16 erstreckt sich die Querachse in die Bildebene hinein und hinaus und schneidet die Längsachse. Entsprechend kann eine Verkippung durch Drehen nach links und nach rechts in der Bildebene ausgeglichen werden. Dafür wird beispielsweise nur eines der beiden Aufnahmeelemente 70 verstellt, beispielsweise bis die zu der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14 im verbundenen Zustand weisende Stirnfläche der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung 12 gleichmäßig an der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14 anliegt.The 16 shows one in 13 shown section of the tool-side connecting device 14. It can be clearly seen that the receiving elements 70 are accommodated in the body 60 of the tool-side connecting device 14 in a translationally displaceable manner along a longitudinal axis. By turning each screw 74, the receiving elements 70 can be moved independently up or down in the image plane 16 be pushed. The long axis is in 16 illustrated by arrow 88. The longitudinal axis corresponds to a transverse insertion movement and a transverse separation movement when connecting or disconnecting the two connecting devices 12, 14 to one another. In the exemplary embodiment shown, the longitudinal axis also corresponds to a longitudinal extent of the tool-side connecting device 14, for which purpose it is symmetrical. The tool-side connecting device 14 is thus designed to adjust a tolerance of an alignment of the robot-side connecting device 12 to the tool-side connecting device 14. The tool-side connecting device 12 is designed to adjust a play between the robot-side connecting device 12 and the tool-side connecting device 14 along the longitudinal axis. For this purpose, both receiving elements 70 are adjusted evenly, for example until an end face of the robot-side connecting device 12 facing the tool-side connecting device 14 in the connected state is pressed against the tool-side connecting device 14 without play. The tool-side connecting device 14 is also designed to adjust a tilting of the tool-side connecting device 14 relative to the robot-side connecting device 12 about a transverse axis orthogonal to the longitudinal axis. In 16 The transverse axis extends into and out of the image plane and intersects the longitudinal axis. Accordingly, tilting can be compensated for by rotating to the left and right in the image plane. For this purpose, for example, only one of the two receiving elements 70 is adjusted, for example until the end face of the robot-side connecting device 12, which faces the tool-side connecting device 14 in the connected state, lies evenly against the tool-side connecting device 14.

Weiterhin ist beispielsweise in 4, 11 und in 16 zu erkennen, dass der Körper 60 der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14 ein Paar von außenseitigen Nuten 90 aufweist. In die Nuten 90 kann jeweils ein Schenkel des Bügelelements 18 der Haltevorrichtung formschlüssig eingreifen, um die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung 14 daran zu halten. Die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung 14 kann so an der Haltevorrichtung 16 nicht kippen. Bei einer vertikalen Halterung, wie in 3 gezeigt, liegt die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung 14 in Richtung der Schwerkraft auf einem Endanschlagsbereich des Bügelelements 18 auf, wodurch die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung 14 auch in einer solchen Orientierung sicher eingelagert werden kann. 2 zeigt eine alternative horizontale Halterung. In jeder Nut 90 ist jeweils eines der beiden Schieberelemente 72 für eine Betätigung durch das Bügelelement 18 beim Einlagern der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14 zugänglich. Dadurch wird eine Arretierung der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14 an der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung 12 automatisch beim Einlagern an der Haltevorrichtung 16 gelöst. Die Schieberelemente 72 enden in deren unbetätigter Stellung, wie in 16 gezeigt, bündig mit einer Außenseite des Körpers 60 der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14. Dadurch ist eine visuelle Kontrolle möglich, dass eine Arretierung der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14 an der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung 12 erfolgreich war, ohne dass die Schieberelemente scharfkantige Außenkanten bilden und leicht versehentlich betätigt werden können.Furthermore, for example, in 4 , 11 and in 16 It can be seen that the body 60 of the tool-side connecting device 14 has a pair of external grooves 90. One leg of the bracket element 18 of the holding device can engage in a form-fitting manner in the grooves 90 in order to hold the tool-side connecting device 14 thereon. The tool-side connecting device 14 cannot tilt on the holding device 16. With a vertical mount, as in 3 shown, the tool-side connecting device 14 rests in the direction of gravity on an end stop area of the bracket element 18, whereby the tool-side connection Device 14 can also be safely stored in such an orientation. 2 shows an alternative horizontal mount. In each groove 90, one of the two slide elements 72 is accessible for actuation by the bracket element 18 when the tool-side connecting device 14 is stored. As a result, a locking of the tool-side connecting device 14 on the robot-side connecting device 12 is automatically released when stored on the holding device 16. The slide elements 72 end in their unactuated position, as in 16 shown, flush with an outside of the body 60 of the tool-side connecting device 14. This makes it possible to visually check that a locking of the tool-side connecting device 14 on the robot-side connecting device 12 was successful, without the slide elements forming sharp outer edges and easily being actuated accidentally.

In 17 ist in einer schematischen Schnittansicht das Werkzeugwechselsystem 10 im verbundenen Zustand gezeigt. Die roboterseitige Verbindungsvorrichtung 12 ist mit deren Einführabschnitt 34 in den Aufnahmebereich 68 der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14 eingeführt. Beim Einführen werden die Eingriffselemente 24 durch die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung 14 nach innen in deren Freigabeposition gedrückt. Bei Erreichen der eingeführten Stellung werden die Eingriffselemente 24 durch die Spiralfedern 26 nach außen in deren Eingriffsposition gedrückt. In der Eingriffsposition greifen die Eingriffselemente 24 im verbundenen Zustand jeweils mit einem zugeordneten der Aufnahmeelementen 70 ein, um die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung 14 an der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung 12 zu arretieren. Die Arretierung ist dabei selbsthemmend ausgebildet. Beim Auseinanderziehen der beiden Verbindungsvorrichtungen 12, 14 werden die Eingriffselemente 24 stärker an den Aufnahmeelementen 70 geklemmt.In 17 the tool changing system 10 is shown in a connected state in a schematic sectional view. The robot-side connecting device 12 is inserted with its insertion section 34 into the receiving area 68 of the tool-side connecting device 14. During insertion, the engagement elements 24 are pressed inwards into their release position by the tool-side connecting device 14. When the inserted position is reached, the engagement elements 24 are pressed outwards into their engagement position by the spiral springs 26. In the engagement position, the engagement elements 24 in the connected state each engage with an assigned one of the receiving elements 70 in order to lock the tool-side connecting device 14 on the robot-side connecting device 12. The locking mechanism is designed to be self-locking. When the two connecting devices 12, 14 are pulled apart, the engagement elements 24 are clamped more strongly to the receiving elements 70.

Im Eingriff stützen sich die Eingriffselemente 24 bei der Arretierung jeweils mit einem ersten Endbereich 92 an dem zugeordneten Aufnahmeelement 70 ab. Der erste Endbereich 92 jedes Eingriffselements 24 ist gerundet, um eine gleichmäßige Abstützung zu ermöglichen. Zudem wird dadurch ein Verkanten an dem Aufnahmeelement 70 zuverlässig verhindert. Ein gegenüberliegender zweiter Endbereich 94 jedes Eingriffselements 24 stützt sich an dem Körper 20 der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung 12 ab. Diese Abstützung wird durch das jeweilige Langloch 84 ermöglicht, wodurch sich die Eingriffselemente 24 entlang deren Haupterstreckungsrichtung 86 in gleichzeitige Anlage mit beiden Endbereichen 92, 94 bewegen können. Der zweite Endbereich 94 ist jeweils gerundet ausgebildet, um eine gleichmäßige Druckverteilung zu ermöglichen und ein Verkanten zu verhindern. Die zweiten Endbereiche 94 stützen sich an einer korrespondierend gerundet geformten Innenwand der Halbschalen 22 ab, welche an einem dem werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14 zugewandten Ende des Körpers 20 der roboterseitigen Verbindungsvorrichtung 12 angeordnet ist. In 17 ist zu erkennen, wie durch ein Verschieben der Aufnahmeelemente 70 mittels der Schrauben 74 der Eingriff zwischen den Aufnahmeelementen 70 und den Eingriffselementen 24 justierbar ist. Dadurch ist die Justierung einer relativen Ausrichtung der beiden Verbindungsvorrichtungen 12, 14 im verbundenen Zustand möglich.When engaged, the engagement elements 24 are each supported by a first end region 92 on the associated receiving element 70 when locked. The first end portion 92 of each engagement member 24 is rounded to provide uniform support. In addition, this reliably prevents tilting on the receiving element 70. An opposite second end region 94 of each engagement element 24 is supported on the body 20 of the robot-side connecting device 12. This support is made possible by the respective elongated hole 84, whereby the engagement elements 24 can move along their main extension direction 86 into simultaneous contact with both end regions 92, 94. The second end region 94 is rounded in order to enable even pressure distribution and to prevent tilting. The second end regions 94 are supported on a correspondingly rounded inner wall of the half-shells 22, which is arranged at an end of the body 20 of the robot-side connecting device 12 facing the tool-side connecting device 14. In 17 It can be seen how the engagement between the receiving elements 70 and the engagement elements 24 can be adjusted by moving the receiving elements 70 using the screws 74. This makes it possible to adjust a relative alignment of the two connecting devices 12, 14 in the connected state.

18 zeigt in einer schematischen Schnittansicht einen Zustand, bei welchem der Eingriff zwischen den Eingriffselementen 24 und den Aufnahmeelementen 70 aufgehoben und damit die Arretierung gelöst ist. Dazu wurde die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung 14 mit deren Nuten 90 auf das Bügelelemente 18 aufgeschoben. Ein vorderer Teilabschnitt jedes Schenkels des Bügelelements 18 bildet zunächst eine Führung für das Aufschieben der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14. Eine gerundete Mündung des Bügelelements 18 erleichtert dabei ein Aufschieben. Ein hinterer Teilabschnitt jedes Schenkels des Bügelelements 18 steht weiter nach innen in Richtung der aufgeschobenen werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14 vor. Dadurch drückt das Bügelelement 18 auf die Schieberelemente 72 und bewegt diese damit nach innen. Damit werden auch die Eingriffselemente 24 aus dem Eingriff mit den Aufnahmeelementen 70 rein mechanisch in deren Freigabeposition gedrückt. 18 shows a schematic sectional view of a state in which the engagement between the engagement elements 24 and the receiving elements 70 is canceled and the locking is thus released. For this purpose, the tool-side connecting device 14 with its grooves 90 was pushed onto the bracket element 18. A front section of each leg of the bracket element 18 initially forms a guide for pushing on the tool-side connecting device 14. A rounded mouth of the bracket element 18 makes it easier to push it on. A rear section of each leg of the bracket element 18 projects further inwards towards the pushed-on tool-side connecting device 14. As a result, the bracket element 18 presses on the slide elements 72 and thus moves them inwards. This means that the engagement elements 24 are also pushed purely mechanically out of engagement with the receiving elements 70 and into their release position.

19 zeigt in einer schematischen Schnittansicht, wie die roboterseitige Verbindungsvorrichtung 12 nun mit deren Einführabschnitt 34 aus dem Aufnahmebereich 68 der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14 entlang der Längsachse gezogen werden kann. 20 zeigt in einer schematischen Schnittansicht wie die roboterseitige Verbindungsvorrichtung 12 von der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14 gelöst ist, wobei die roboterseitige Verbindungsvorrichtung 12 hier noch nicht ganz mit deren Einführabschnitt 34 aus dem Aufnahmebereich 68 herausgezogen ist. Eine vollständige Trennung erfolgt, indem die roboterseitige Verbindungsvorrichtung 12 weiter entlang der Längsachse transversal von der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14 weggezogen wird, bis deren Einführabschnitt 34 aus dem Aufnahmebereich 68 der werkzeugseitigen Verbindungsvorrichtung 14 vollständig herausgezogen ist. Die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung 14 bleibt dabei an der Haltevorrichtung 16 gehalten. 19 shows in a schematic sectional view how the robot-side connecting device 12 can now be pulled with its insertion section 34 out of the receiving area 68 of the tool-side connecting device 14 along the longitudinal axis. 20 shows in a schematic sectional view how the robot-side connecting device 12 is detached from the tool-side connecting device 14, the robot-side connecting device 12 not yet being completely pulled out of the receiving area 68 with its insertion section 34. A complete separation occurs by pulling the robot-side connecting device 12 further transversely along the longitudinal axis away from the tool-side connecting device 14 until its insertion section 34 is completely pulled out of the receiving area 68 of the tool-side connecting device 14. The tool-side connecting device 14 remains held on the holding device 16.

Eine Verbindung ist durch eine umgekehrte Bewegungsreihenfolge möglich. Der Einführabschnitt 34 wird in den Aufnahmebereich 68 eingeführt. Die Eingriffselemente 24 werden durch die den Aufnahmebereich 68 begrenzenden Wandungen aufgrund deren dazu schräger Ausrichtung gegen die Spiralfedern 26 in deren Freigabeposition gedrückt. Sobald der Einführabschnitt 34 vollständig in den Aufnahmebereich 68 eingeführt wurde, können die beiden Verbindungsvorrichtungen 12, 14 gemeinsam von dem Roboter von der Haltevorrichtung 16 abgezogen werden. Das Abziehen erfolgt dabei quer zur Längsachse und damit auch zur Einführbewegung des Einführabschnitts 34 in den Aufnahmebereich 68. Sobald dabei die werkzeugseitige Verbindungsvorrichtung 14 den vorderen Teilabschnitt jedes Schenkels des Bügelelements 18 erreicht, werden die Schieberelemente 72 nicht mehr durch das Bügelelement 18 betätigt. Entsprechend werden die Eingriffselemente 24 mittels der Spiralfedern selbsttätig in deren Eingriffsposition und damit in Eingriff mit den Aufnahmeelementen 70 gedrückt. Die beiden Verbindungsvorrichtungen 12, 14 sind damit wieder aneinander arretiert und das so gehaltene Werkzeug kann durch den Roboter genutzt werden.A connection is possible through a reverse order of movement. The insertion section 34 is inserted into the receiving area 68 leads. The engagement elements 24 are pressed against the spiral springs 26 into their release position by the walls delimiting the receiving area 68 due to their oblique orientation. As soon as the insertion section 34 has been completely inserted into the receiving area 68, the two connecting devices 12, 14 can be removed together from the holding device 16 by the robot. The removal takes place transversely to the longitudinal axis and thus also to the insertion movement of the insertion section 34 into the receiving area 68. As soon as the tool-side connecting device 14 reaches the front section of each leg of the bracket element 18, the slide elements 72 are no longer actuated by the bracket element 18. Accordingly, the engagement elements 24 are automatically pressed into their engagement position and thus into engagement with the receiving elements 70 by means of the spiral springs. The two connecting devices 12, 14 are thus locked together again and the tool held in this way can be used by the robot.

Die Durchführungsmodule 40, 82 weisen jeweils mehrere Kopplungsabschnitte 98 auf, an welchen jeweilige Versorgungsleitungen anschließbar sind. Die Kopplungsabschnitte 98 stehen von den Körpern 20, 60 der beiden Verbindungsvorrichtungen 12, 14 vor. Die Kopplungsabschnitte 98 sind zylindrisch ausgebildet, um scharfe Kanten und Ecken zu vermeiden. Mit deren Haupterstreckung sind die Kopplungsabschnitte 98 gegenüber der Längsachse um mindestens 35° und maximal 60° geneigt, beispielsweise wie gezeigt 45°, um zusätzlich eine weitestgehend glatte Oberfläche zu bilden, welche Verletzungen bei Zusammenstößen mit Menschen bei einem kollaborativen Einsatz vermeiden kann.The feedthrough modules 40, 82 each have a plurality of coupling sections 98 to which respective supply lines can be connected. The coupling sections 98 protrude from the bodies 20, 60 of the two connecting devices 12, 14. The coupling sections 98 are cylindrical in order to avoid sharp edges and corners. With their main extension, the coupling sections 98 are inclined with respect to the longitudinal axis by at least 35 ° and a maximum of 60 °, for example 45 ° as shown, in order to additionally form a largely smooth surface, which can avoid injuries in collisions with people during collaborative use.

BezugszeichenReference symbols

1010: WerkzeugwechselsystemTool changing system
1212: roboterseitige VerbindungsvorrichtungRobot-side connection device
1414: werkzeugseitige Verbindungsvorrichtungtool-side connecting device
1616: HaltevorrichtungHolding device
1818: BügelelementIroning element
2020: roboterseitiger Körperrobot side body
2222: Halbschalenhalf shells
2424: EingriffselementeIntervention elements
2626: Spiralfederncoil springs
2828: Schraubenscrews
3030: MutternNuts
3232: HülsenelementSleeve element
3434: EinführabschnittIntroduction section
3636: nach oben vorstehender Randedge protruding upwards
3838: Bohrungendrilling
4040: DurchführungsmoduleImplementation modules
4242: DurchgangsöffnungPassage opening
6060: werkzeugseitiger Körpertool side body
6262: Körperelementbody element
6464: DeckelelementLid element
6666: Schraubenscrews
6868: AufnahmebereichRecording area
7070: AufnahmeelementeRecording elements
7272: SchieberelementeSlider elements
7474: Schraubenscrews
7676: MutternNuts
7878: AdaptermodulAdapter module
8080: LanglöcherElongated holes
8282: DurchführungsmoduleImplementation modules
8484: LanglochLong hole
8686: Haupterstreckungsrichtung / PfeilMain direction of extension / arrow
8888: Längsachse / PfeilLongitudinal axis / arrow
9090: Nutengrooves
9292: erster Endbereichfirst end area
9494: zweiter Endbereichsecond end area
9898: KopplungsabschnitteCoupling sections
100100: MutternNuts

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2020/249465 A1 [0004]

Claims

Tool changing system (10) for a robot a robot-side connecting device (12) and a tool-side connecting device (14), which are designed to be detachably connected to one another, wherein the tool-side connecting device (14) is designed to adjust a tolerance of an alignment of the robot-side connecting device (12) to the tool-side connecting device (14).

Tool changing system (10). Claim 1 , wherein the tool-side connecting device (14) is designed to adjust a play between the robot-side connecting device (12) and the tool-side connecting device (14) along a longitudinal axis (88) and / or wherein the tool-side connecting device (14) is designed to do this, to adjust a tilting of the tool-side connecting device (14) relative to the robot-side connecting device (12) about a transverse axis orthogonal to the longitudinal axis (88).

Tool changing system (10). Claim 1 or 2 , the tool-side connecting device (14) has a body (60) and a pair of receiving elements (70) mounted on the body (60), in particular mounted in a translationally guided manner, with a position of the receiving elements (70) on the body (60) in each case is adjustable to adjust the tolerance of the alignment of the robot-side connection device (12) to the tool-side connection device (14), and the robot-side connection device (12) has a body (20) and a pair of on the body (20) between an engagement position and a release position pivotally held engagement elements (24), which in their engagement position in the connected state of the tool-side connecting device (14) with the robot-side connecting device (12) each engage with an assigned one of the receiving elements (70) to the tool-side connecting device (14) on the to lock the robot-side connecting device (12), in particular wherein the engagement of the engagement elements (24) with the receiving elements (70) is self-locking and / or centering and / or is self-reinforcing under a separating load.

Tool changing system (10). Claim 3 , wherein the engagement elements (24) are pivotally mounted on the body (20) of the robot-side connecting device (12) in a transversely displaceable manner, so that the engagement elements (24) are each supported in engagement for locking with a first end region on the associated receiving element (70) and each supported with an opposite second end region on the body (20) of the robot-side connecting device (12).

Tool changing system (10). Claim 4 , wherein the first end region (92) of the two engagement elements (24) is rounded and/or wherein the second end region (94) of the two engagement elements (24) is rounded and/or wherein the two engagement elements (24) each have an elongated hole ( 84) with which the engagement elements (24) are held on the body (20) of the robot-side connecting device (12), in particular wherein the elongated hole (84) is located with its main extension direction (86) between the first end region (92) and the second End region (94), and/or wherein the body (20) of the robot-side connecting device (12) has an insertion section (34) which is designed to be inserted into a corresponding receiving region (68) of the body (60) of the tool-side connecting device (14 ). support both engagement elements (24) with their second end regions (94), which is designed to correspond to the two second end regions (94).

Tool changing system (10) according to one of the preceding Claims 3 until 5 , wherein the tool-side connecting device (14) has a pair of slide elements (72) movably mounted on the tool-side connecting device (14), wherein the slide elements (72) can be actuated from the outside of the tool-side connecting device (14), in particular wherein the tool-side connecting device (14 ) is designed so that the actuation takes place automatically, purely mechanically, during storage to separate the two connecting devices, in order to remove an assigned one of the two engagement elements (24) from the one in the connected state of the tool-side connecting device (14) with the robot-side connecting device (12). to pivot the handle position into the release position.

Tool changing system (10) according to one of the preceding claims, wherein the tool changing system (10) has a holding device (16) for the tool-side connecting device (14), in particular, wherein the holding device (16) has a bracket element (18) and/or in particular, wherein the body (60) of the tool-side connecting device (14) has a pair of external grooves (90) which are designed for engagement of the holding device (16) for holding the tool-side connecting device (14), in particular to tilt the tool-side connecting device (14) to prevent and/or during storage wherein the holding device (16) is designed to hold the tool-side connecting device (14) horizontally and vertically.

Tool changing system (10). Claim 7 in reference to it Claim 6 , wherein arranging the tool-side connecting device (14) on the holding device (16), in particular a translational insertion of the tool-side connecting device (14) into the holding device (16) by the robot, causes the slide elements (72) to be actuated, in particular the slide elements (72) protrude into one of the two grooves (90) in the unactuated state and the holding device (16) presses the slide elements (72) against the respectively assigned engagement element (24) when engaging with the groove (90).

Tool changing system (10) according to one of the preceding claims, wherein the robot-side connecting device (12) has a modularly exchangeable feedthrough module (40), in particular which is designed to be inserted into the body (20) of the robot-side connecting device (12). and wherein the tool-side connecting device (14) has a corresponding modularly interchangeable feedthrough module (82), in particular which is designed to be inserted into the body (60) of the tool-side connecting device (14), wherein in the connected state of the tool-side connecting device (14) with the robot-side connecting device (12), the tool can be supplied via the feedthrough modules (40, 82), in particular with air pressure, energy, a signal and / or fluid.

Tool changing system (10) according to one of the preceding claims, wherein the tool-side connecting device (14) has an adapter module (78), which is designed to attach the tool-side connecting device (14) to different tools, in particular, wherein the adapter module (78) is connected to the body (60) of the tool-side connecting device at an end region facing away from the robot-side connecting device (14) in the connected state and/or in particular, the adapter module (78) has two intersecting elongated holes (80) for attachment to different tools.