[发明专利]带有无线监控系统的用于执行工业操作的工具头

说明书

一种用于执行工业操作的系统包括至少一个工具头，其设有工具以及至少一个传感器。该系统还包括控制模块，其安装在工具头上并且包括数据获取单元以及无线传输单元。模块还包括用于存储电能的装置，用于为获取单元、无线传输单元以及传感器供电。该系统还包括用于为用于存储电能的装置充电的无线充电系统，其包括第一充电装置和第二充电装置，第一充电装置由工具头支承并且连接到能量存储装置上，第二充电器件与固定的工作站相关联并且以无线模式与连接到用于存储电能的装置上的第一充电装置协作。

技术领域

本发明涉及用于执行工业操作的系统，该类型的系统包括：

- 至少一个工具头，其设置有工具；

- 至少一个传感器，其与所述工具头相关联并且构造为用于检测工具头的操作参数；以及

- 控制单元，其用于控制所述工具头的操作。

背景技术

在本说明书中及在随后的权利要求书中，用语“工具头”理解为指的是设计为用于执行任何工业操作的工具头，工业操作例如为紧固(clinching)操作或焊接操作(例如，电点焊或激光焊)，或者甚至仅为在夹持工具的协助下移动零件的操作。用语“工具”理解为指的是在工具头上使用的任何工具或装备，例如紧固辊(roller)或用于电焊的一对电极，或用于聚焦激光束的光学装置，或夹持工具。

本发明通常可应用于构思了使用用于执行工业操作的工具头的任何系统。根据优选应用，本发明涉及下列系统：其中，工具头由机器人支承，具体地由多轴工业机器人支承，该类型的多轴工业机器人包括基部(base)结构、铰接机器人腕部(wrist)以及将机器人的基部结构连接到机器人腕部上的互相铰接的机器人元件的链，工具头可移除地连接到该铰接机器人腕部上。在具体示例中，由机器人支承的工具头是紧固头，该紧固头设有一个或多个紧固辊，紧固辊预排列成用于沿着待弯曲的金属板的边缘的延伸部(例如，在用于生产机动车车门的生产线上沿着机动车车门结构的周界)接合并滚轧。在此具体应用的情况下，一个或多个力传感器与紧固头相关联，力传感器在紧固操作的实行期间检测紧固辊上的载荷。

如已提及，本发明为在通常应用的任何情况下，并且也可设想为在由操作者手动地操纵的工具头的情况下，例如，手动地控制的电点焊头。

无论所用工具头的类型如何且无论系统的构造如何，均存在下列问题：以尽可能简单且含有的尺寸的器件来获取来自与工具头相关联的传感器的数据。

已经提出的是将由机器人支承的工具头与无线传输单元相关联，该无线传输单元将能够以无线模式来控制和监控工具头的操作(例如，参见文献号DE 20 2011 000 315 U1和US 2006- 0122730 A1)。然而，已知系统并未解决进一步的问题，该问题与对确保系统的高操作自主性的需要相联系，并且也与对避免使用供电线缆的同时的需要相联系，这尤其在工具头由机器人支承的情况下将引起结构复杂性并且将使用于替换工具头的操作更费劳力。

代替地，将期望的是减少或完全消除将工具头连接到机器人上的电线。实际上，由于电线在机器人的服务寿命期间经受重复的变形循环，此电线经受相当大的磨损，并且因此必须周期性地更换，由于更换操作所需的停机时间，这决定了生产力的损失。

根据权利要求1的前序部分的系统从US2012/0247208A1已知。在此已知的系统中，机器人用于在工业线的末端处获得的工件上进行质量检查。

发明内容

为了以最优方法满足所有前述要求并解决以上问题，本发明的主题是如权利要求1中所阐释的系统。

由于前述特性，根据本发明的系统使得能够在工具头上提供非常小尺寸的数据获取和传输模块，能够处理大量数据，并且尽管如此，能够实质上连续地长时间操作。