特開 2024-551 ロボットアームのツール交換デバイスのための安全制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024000551

(43)【公開日】2024-01-05

(54)【発明の名称】ロボットアームのツール交換デバイスのための安全制御装置

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/06 20060101AFI20231225BHJP

   G06K 19/077 20060101ALI20231225BHJP

   B25J 15/04 20060101ALN20231225BHJP

【ＦＩ】

B25J19/06

G06K19/077 200

B25J15/04 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023101228

(22)【出願日】2023-06-20

(31)【優先権主張番号】102022000012952

(32)【優先日】2022-06-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(71)【出願人】

【識別番号】523236191

【氏名又は名称】エフェクト グループ エス．ピー．エー．

【氏名又は名称原語表記】ＥＦＦＥＣＴＯ ＧＲＯＵＰ Ｓ．Ｐ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(74)【代理人】

【識別番号】100142789

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100201466

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】パトリーニ ジョヴァンニ

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707CY12

3C707CY37

3C707GS01

3C707GS17

3C707GS19

3C707HS14

3C707JS07

3C707KS29

3C707KS36

3C707KV08

3C707MS05

3C707MS16

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ロボットアームのツール交換デバイスのための安全制御装置を提供する。
【解決手段】この装置は、ロボットアーム（５）とツール（６）の間の切離しまたは結合を安全に行うことができるように構成されている。安全制御装置は、ロボットアームに関連付けられた第１のモジュール（１０１）と、ツールに関連付けられた第２のモジュール（１０２）と、第２のモジュールにおける安全信号の生成を抑止または許可するツールパーキングステーション（３０）に関連付けられた手段（１０３）と、を備え、第２のモジュールが、少なくとも１つの安全信号を第１のモジュールに無線送信するように構成され、第１のモジュールが、少なくとも１つの安全信号の受信に応答してロボットアームとツールとの間の切離しまたは結合を許可するように構成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットアーム（５）とツール（６）との間の切離しまたは結合を安全に行うことができるように構成され、
前記ロボットアームに関連付けられた第１のモジュール（１０１）と、
前記ツールに関連付けられた第２のモジュール（１０２）と、
該第２のモジュールにおける少なくとも１つの安全信号（Ｓ，Ｓａｕｔ，ＵＩＤ，ＰＲ）の生成を抑止または許可するツールパーキングステーション（３０）に関連付けられた手段（１０３）と、
を備え、
前記第２のモジュールが、前記少なくとも１つの安全信号を前記第１のモジュールに無線送信するように構成され、前記第１のモジュールが、前記少なくとも１つの安全信号の受信に応答してロボットアームとツールとの間の切離しまたは結合を許可するように構成される、ロボットアームのツール交換デバイスのための安全制御装置（１００）。

【請求項2】

少なくとも前記第２のモジュールが、データ記憶手段（１１０）と、初期状態をとる少なくとも１つのデジタルポート（１０２１，１０２２；１０４１，１０４２；１３３）とを備え、前記ツールパーキングステーション（３０）に関連付けられた手段（１０３）が、前記少なくとも１つのデジタルポートの前記初期状態を該初期状態とは異なる新たな状態に変更し、前記少なくとも１つのデジタルポートの前記新たな状態が前記記憶手段内に記憶され、前記少なくとも１つの安全信号が、前記少なくとも１つのデジタルポートの前記新たな状態を含む請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記少なくとも１つの安全信号が、前記記憶手段に記憶された数字または英数字の文字列の形式の安全コード（Ｓａｕｔ）を含む請求項１または２に記載の装置。

【請求項4】

前記第２のモジュールの前記記憶手段（１１０１）が、前記ツールに割り当てられた累進番号を有する少なくとも１つのコード（ＰＲ）を記憶するように構成され、前記第２のモジュールから前記第１のモジュールに無線で送信可能な前記少なくとも１つの安全信号（Ｓ）が、前記ツールに割り当てられた累進番号を有する前記少なくとも１つのコードを含む請求項３に記載の装置。

【請求項5】

前記ツールに割り当てられた累進番号を有する前記少なくとも１つのコード（ＰＲ）が、外部通信モジュール（１７０）を介してユーザによって前記記憶手段に入力される請求項３に記載の装置。

【請求項6】

前記第１のモジュールに関連付けられた制御回路（１０６，１５０）を備え、該制御回路（１０６）が、前記少なくとも１つの安全信号が記憶されるメモリ（１０７０）を備え、前記制御回路が、前記第２のモジュールから発信されて前記第１のモジュールから受信される前記少なくとも１つの安全信号（Ｓ）と、前記制御回路（１０６，１５０）の前記メモリに存在する前記少なくとも１つの安全信号との一致を検証する動作を実行するように構成され、前記検証動作を実施した後、前記検証動作が肯定されるとロボットアームとツールとの間の切離しまたは結合を許可するように構成される請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。

【請求項7】

前記パーキングステーションに関連付けられた手段（１０３）が、磁気アクチュエータ（１６０）を備え、前記第２のモジュールが、前記磁気アクチュエータによって作動可能な磁気センサ（１１２）を備える請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。

【請求項8】

前記パーキングステーションに関連付けられた手段が、電気回路（１０３０）を備え、前記第２のモジュールの前記少なくとも１つのデジタルポートが、前記パーキングステーションに関連付けられた前記電気回路に電気的に接続可能（１０３１）である請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。

【請求項9】

前記第２のモジュールが、前記パーキングステーションに接続されると、前記パーキングステーションに関連付けられた前記電気回路（１０３０）に給電（Ｖｏｕｔ）するように構成される請求項８に記載の装置。

【請求項10】

前記磁気センサが、前記磁気アクチュエータによって指令される少なくとも１つの電気スイッチ（１１３）を備え、前記第２のモジュールの前記少なくとも１つのデジタルポート（１０４１，１０４２）が、前記磁気センサの少なくとも１つの電気スイッチ（１１３）に電気的に接続され、前記少なくとも１つのデジタルポートが、前記磁気センサが前記パーキングステーションに関連付けられた前記磁気アクチュエータによって作動されると状態を変更するように構成される請求項７に記載の装置。

【請求項11】

前記第２のモジュールが、前記磁気センサの電気接点に給電するように構成される請求項１０に記載の装置。

【請求項12】

前記パーキングステーションに関連付けられた手段が電気回路を備え、前記第２のモジュールが、前記パーキングステーションに関連付けられた前記電気回路に電気的に接続可能な少なくとも１つのマイクロプロセッサ（１３０）を備え、前記第２のモジュールが、前記パーキングステーションに接続されると、前記マイクロプロセッサと前記パーキングステーションに関連付けられた前記電気回路とに給電するように構成される請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。

【請求項13】

前記第１のモジュールがＲＦＩＤリーダ（１０４）を備え、前記第２のモジュールが少なくとも１つのＲＦＩＤチップ（１０９）を備える請求項１から１２のいずれか一項に記載の装置。

【請求項14】

請求項１から１３のいずれか一項に記載の安全制御装置（１００）を備えるロボットアーム用のツール交換デバイス。

【請求項15】

前記ロボットアーム（５）に接続されるロボットアダプタ（１）と、前記ツール（６）に接続されるツールアダプタ（２）とを備え、前記第１のモジュール（１０１）が前記ロボットアダプタに配置され、前記第２のモジュール（１０２）が前記ツールアダプタに配置される請求項１４に記載のデバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボティクスおよび産業オートメーションの分野に関し、具体的には、特に、ロボットアームに結合されるツール交換デバイスに関する。本発明は、特にロボットアームのツール交換デバイスのための安全制御装置に関連して開発されたものである。

【背景技術】

【0002】

ロボット島は、様々な用途のために、１つ以上の産業用ロボット、すなわちマニピュレータを備え、３軸以上の動作を行うように自動的に制御されプログラム可能な機械の集合体であることが、当該技術分野において知られている。

【0003】

物流から塗装、組立、塗装、溶接などまで様々な産業用途でそれらの使用はますます広がっている。そのため、これらの島内部において、ロボットやマニピュレータが、異なる機能を遂行するために複数の工具を使用する可能性を有すること、すなわち、ロボットやマニピュレータがツール交換デバイスを備えることの必要性が生じている。

【0004】

ツール交換システムは、好ましくは、
・ロボットまたはマニピュレータ（自動または半自動）と、
・ロボットアームまたはマニピュレータの端部に機械的に接続されるロボットアダプタまたは機械アダプタと、
・（機械加工用又は把持用等の）ツールに機械的に接続されるツールアダプタと、
・ツールアダプタを安全に受け取るように、したがって、ツールを収容し、落下の危険なく機械的に保持することを保証可能なパーキングステーションと、
を備える。

【0005】

産業用ロボットやロボット機器の生産ラインへの統合及び設置は、固有の危険性を伴うものである。国際規格では、これらの危険性を既に認識しており、安全な作業環境を確保するために、ロボットシステムに関わる関係者（メーカ、サプライヤ、インテグレータ及びユーザ）が採用すべき一連の最低安全要件を規定している。

【0006】

本所有者は、自動化アプリケーションにおけるツール交換器について、１つ以上の安全条件が満たされない限り、ツール自体をロボットアームから切り離すことができないことを保証する様々な解決策（機械的、空圧的、電気的）を見出すために、数多くの実験と研究開発活動を行った。これには、必要な安全条件を満たさない限り、ツール交換器に切り離し指令を適用できないという配慮も含まれている。

【0007】

以上のことから、本発明の目的は、このようなニーズに対する解決策を提供することである。
具体的には、本発明の目的は、公知のものよりも効率的で信頼性の高いロボットアームのツール交換デバイスの安全制御装置を提供することである。

【0008】

より具体的には、本発明の目的は、市販されているあらゆるツール交換器のサイズに適用可能なロボットアームのツール交換デバイス用安全制御装置を提供することである。

【0009】

この目的および他の目的は、主請求項に定義された技術的特徴を含む本発明の実施形態によって達成される。従属請求項は、本発明の好ましい及び／又は特に有利な態様を概説するものである。

【発明の概要】

【0010】

具体的には、本発明は、ロボットアームのツール交換デバイスのための安全制御装置を利用可能にし、当該装置は、ロボットアームとツールとの間の切離しまたは結合を安全に行うことができるように構成され、ロボットアームに関連付けられた第１のモジュールと、ツールに関連付けられた第２のモジュールと、該第２のモジュールにおける少なくとも１つの安全信号の生成を抑止または許可するツールパーキングステーションに関連付けられた手段と、を備え、前記第２のモジュールが、前記少なくとも１つの安全信号を第１のモジュールに無線送信するように構成され、前記第１のモジュールが、前記少なくとも１つの安全信号の受信に応答してロボットアームとツールとの間の切離しまたは結合を許可するように構成される。
これにより、これまで知られていたシステムや使用されてきたシステムの結合手段の摩耗や損傷、メンテナンスの必要性がなくなる。

【0011】

好ましくは、少なくとも前記第２のモジュールは、データ記憶手段と、初期状態をとる少なくとも１つのデジタルポートとを備え、前記ツールパーキングステーションに関連付けられた手段が、前記少なくとも１つのデジタルポートの初期状態を該初期状態と異なる新たな状態に変更し、前記少なくとも１つのデジタルポートの前記新たな状態が前記記憶手段内に記憶され、前記少なくとも１つの安全信号が、前記少なくとも１つのデジタルポートの前記新たな状態を含む。

【0012】

好ましくは、前記少なくとも１つの安全信号は、前記記憶手段に記憶された数字または英数字の文字列の形式の安全コードを含む。

【0013】

好ましくは、前記第２のモジュールの前記記憶手段は、前記ツールに割り当てられた累進番号を有する少なくとも１つのコードを記憶するように構成され、前記第２のモジュールから前記第１のモジュールに無線で送信可能な前記少なくとも１つの安全信号が、前記ツールに割り当てられた累進番号を有する前記少なくとも１つのコードを含む。

【0014】

これにより、ツールの数が少なくとも２つである場合、特に交換されるツールの数がかなりの数である場合、例えばロボットと結合されるツールの数が１つよりも大きい場合、ツールを他のツールから区別することができる追加のコードを提供する。

【0015】

好ましくは、前記ツールに割り当てられた累進番号を有する前記少なくとも１つのコードは、外部通信モジュールを介してユーザによって前記記憶手段に入力される。

【0016】

好ましくは、装置は、前記第１のモジュールに関連付けられた制御回路を備え、該制御回路が、前記少なくとも１つの安全信号が記憶されるメモリを備え、前記制御回路が、前記第２のモジュールから発信されて前記第１のモジュールから受信される前記少なくとも１つの安全信号と、前記制御回路の前記メモリに存在する前記少なくとも１つの安全信号との一致を検証する動作を実行するように構成され、前記検証動作を実施した後、前記検証動作が肯定されるとロボットアームとツールとの間の切離しまたは結合を許可するように構成される。このように、第２のモジュールから受信される安全信号に対する安全制御が存在する。

【0017】

好ましくは、前記パーキングステーションに関連付けられた手段は、磁気アクチュエータを備え、前記第２のモジュールが、前記磁気アクチュエータによって作動可能な磁気センサを備える。

【0018】

あるいは、前記パーキングステーションに関連付けられた手段は、電気回路を備え、前記第２のモジュールの前記少なくとも１つのデジタルポートが、前記パーキングステーションに関連付けられた前記電気回路に電気的に接続可能である。

【0019】

好ましくは、前記第２のモジュールは、前記パーキングステーションに接続されると、前記パーキングステーションに関連付けられた前記電気回路に給電するように構成される。

【0020】

好ましくは、前記磁気センサは、前記磁気アクチュエータによって指令される少なくとも１つの電気スイッチを備え、前記第２のモジュールの前記少なくとも１つのデジタルポートが、前記磁気センサの少なくとも１つの電気スイッチに電気的に接続され、前記少なくとも１つのデジタルポートが、前記磁気センサがパーキングステーションに関連付けられた前記磁気アクチュエータによって作動されると状態を変更するように構成される。

【0021】

好ましくは、前記第２のモジュールは、前記磁気センサの電気接点に給電するように構成される。

【0022】

さらに別の方法として、前記パーキングステーションに関連付けられた手段が電気回路を備え、前記第２のモジュールが、前記パーキングステーションに関連付けられた前記電気回路に電気的に接続可能な少なくとも１つのマイクロプロセッサを備え、前記第２のモジュールが、前記パーキングステーションに接続されると、前記マイクロプロセッサと前記パーキングステーションに関連付けられた電気回路とに給電するように構成される。

【0023】

好ましくは、前記第１のモジュールがＲＦＩＤリーダを備え、前記第２のモジュールが少なくとも１つのＲＦＩＤチップを備える。

【0024】

これにより、使用する電力供給部品間の消耗を促し、そのメンテナンスが不要となる。

【0025】

また、本発明は、上記に記載の安全制御装置を備えるロボットアーム用のツール交換デバイスを提供する。

【0026】

好ましくは、ツール交換デバイスは、前記ロボットアームに接続されるロボットアダプタと、前記ツールに接続されるツールアダプタとを備え、前記第１のモジュールが前記ロボットアダプタに配置され、前記第２のモジュールが前記ツールアダプタに配置される。

【図面の簡単な説明】

【0027】

本発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面の助けを借りて、非限定的な例として提供される以下の説明を読むことにより、より明らかになるであろう。

【0028】

【図1】本発明に係る安全制御装置を備えるロボットアームのツール交換デバイスの概略側面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る図１のツール交換デバイスのための安全制御装置の概略図である。

【図3a】本発明の第２の実施形態及びその変形例に係る安全制御装置の第２のモジュールが想定し得る種々の構成を示す図である。

【図3b】本発明の第２の実施形態及びその変形例に係る安全制御装置の第２のモジュールが想定し得る種々の構成を示す図である。

【図3c】本発明の第２の実施形態及びその変形例に係る安全制御装置の第２のモジュールが想定し得る種々の構成を示す図である。

【図3d】本発明の第２の実施形態及びその変形例に係る安全制御装置の第２のモジュールが想定し得る種々の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

特に図１を参照すると、例えば圧縮空気によって作動させることができるツール交換デバイスが、参照番号１０で大別して示されており、具体的にロボットアーム５に接続されるロボットアダプタ１と、好ましくは、具体的にツール６及び支持体７に接続されるツールアダプタ２と、を備えており、支持体７は、例えば、ツール６をパーキングステーション３０に収容するためのプレートや棚である。ロボットアーム５は、ロボットアームまたはマニピュレータであり、自動またはプログラマブルのいずれでもよい。

【0030】

一般に、ツール交換デバイスには、好ましくは、ロボットアダプタをツールアダプタに堅固に結合することができる結合ユニットが設けられている。

【0031】

この結合ユニットは、ロボットアダプタ上またはツールアダプタ上に配置することができる。好ましくは、しかし必ずしも必要なわけではないが、ロボットアダプタに配置することで、アプリケーションにおいて明らかにより数の多いツールアダプタのコストを増加させないようにされる。

【0032】

結合ユニットは、能動部と受動部とを備えていてもよい。能動部は、受動部と結合するための少なくとも１つの可動要素を有し、これにより機械的に強い結合が形成される。通常、このような可動要素は複数設けられる。能動部はロボットアダプタに、受動部はツールアダプタに配置することができる。代替的には、受動部がロボットアダプタに、能動部がツールアダプタに配置される。能動部及び受動部が設けられている場合、結合ユニットを搭載するアダプタは、能動部、すなわち可動部がある方であるべきである。

【0033】

結合ユニットには、デバイス自体が引っ掛けられて、結合力によってその状態が維持されるデフォルト状態がある。

【0034】

結合ユニットは、切離し力が付与された場合にのみ、デフォルト状態から切離し状態に移行し得る。
切離しエネルギーは、空圧エネルギー、油圧エネルギーおよび／または電磁エネルギー、特に電気エネルギーからなり、その結果、切離し力は、空圧力および／または油圧力および／または電磁力、特に電気力を含むことが想定され得る。

【0035】

空圧エネルギーを使用する場合、圧縮空気の供給により結合ユニットをデフォルト状態から移行させることができる。これにより、産業用ロボットおよびオートメーションの分野でしばしば使用される技術を使用することができ、これらは容易に供給することができ、結合ユニットをデフォルト状態から切離し状態へ確実かつ迅速に切り替えるために利用できる。

【0036】

空圧エネルギーの場合、空気圧センサは、通常、供給エントリポイントと結合ユニットとの間に特に好ましい態様で配置され、圧縮空気の供給を制御する。この圧縮空気センサが、結合力の不足を示すような圧縮空気の供給量の低下またはその圧力の低下を検出した場合、圧縮空気センサは、適切な対策が取られるように警告信号を出力することができる。他のエネルギーの形式が使用される場合、センサは、結合ユニットへのエネルギーの供給を監視するための電磁センサおよび／または油圧センサであってもよい。

【0037】

さらに、結合エネルギーおよび結合力ならびに／または閉塞エネルギーおよび閉塞力が、バネによって引き起こされる、すなわちバネによって媒介されることが想定され得る。その結果、結合ユニットは、機械的に作用する弾性力によってデフォルト状態に保持される。結合力は、好ましくは、バネと圧縮空気、油圧力または電磁力との組み合わせから生じる。

【0038】

機械的結合要素の特別なプロファイル（例えば機械的に不可逆なプロファイルを有する）のような他の機械的保持システムは、バネの代替または追加となり得る。

【0039】

結合ユニットを結合位置に保持するために２つ以上の異なる機構が設けられているため、結合位置は、例えばバネの破損や圧縮空気の低下などの部品故障が発生した場合でも確実に保持される。もちろん、バネ力のみ、圧縮空気のみ、油圧力のみ、電磁力のみまたは機械要素のみでも、代替的に結合ユニットをデフォルト状態に保持することができる。

【0040】

切離しエネルギーは通常、結合エネルギーと同じタイプのエネルギーであるが、代替的に、２つのエネルギーが異なるタイプであってもよい。

【0041】

ツール交換器の切離しを作動させるために要求される安全条件は、例えば：
・ツール交換器がツールと結合しており（すなわち、ロボットアダプタとツールアダプタが結合しており）、それがパーキングステーションにある場合、
・パーキングステーションにはなく（すなわち移動中）、ツール自体に固定されたツールアダプタがロボットアダプタに結合されていない（ロボットアダプタが係合していない）場合等
であり得る。

【0042】

通常、ツール交換器の切離しコマンドは電子制御装置によって生成され、電子制御装置は、通常はロボットまたは機械のものである。

【0043】

特定の制御装置にかかわらず、切離しコマンドの生成と送信は、一般に、不用意に生成され、ロボットまたはマニピュレータアームからツールの非同期の切離しが起こらないように慎重に制御される。

【0044】

しかしながら、ソフトウエアの不具合やヒューマンエラーなどのリスクから、切離し回路にインターロックや安全制御を介在させることが望ましい。

【0045】

そのため、このようなオートメーション機器には、空圧もしくは電気制御装置またはその他のタイプの制御装置を備えた適切な安全制御システムを装備する必要が生じており、これにより、フックなしツールの解除が、指定された場所または特定の制御された条件下でのみ行われるようにし、解除が危険な状況を引き起こすことがないようにしている。

【0046】

オートメーションに適用されるツール交換器用の安全制御システムは、従来から様々なタイプのものが知られている。

【0047】

第１のタイプは、ロボットからツール交換器結合ユニットに切離しエネルギーが供給され、ツール交換器結合ユニットの相対的な切離しまたは結合解除を作動させる場合である。

【0048】

この場合、空圧および／または電気制御システムは、通常、上記で定義された安全条件下でのみこのエネルギーの供給を許可するか、むしろ、安全でない条件下ではこのエネルギーの供給を許可しないように提供される。当該制御システムは、ツールアダプタのロボットアダプタに対する結合位置及び／又はパーキングステーションにおけるツールアダプタの正しい設置位置を検出しなければならない。

【0049】

この第１のタイプのツール交換器安全制御システムは、非常に信頼性が高く、様々な用途で広く実証されているが、かなり高価であり、小容量で小型のツール交換器に適用するのは困難である。

【0050】

加えて、空圧式、油圧式または電気式の結合手段を接触させて使用することにより摩耗が生じ、生産効率を確保するために定期的なメンテナンスが必要となる。

【0051】

第２のタイプのツール交換器制御システムは、ツールアダプタに切離しエネルギーを供給する供給デバイスによって、パーキングステーションからツールアダプタに切離しエネルギーを供給する。

【0052】

供給デバイスは、閉塞力によって閉状態に保たれる（すなわちエネルギーを供給できない）デフォルト状態を有する。閉塞力に抗して、ツールアダプタがパーキングステーションに受け入れられた後、供給デバイスは開位置に作動される。

【0053】

供給デバイスは現時点では開位置にあるので、切離しエネルギーは結合ユニットに伝達される。この供給は、パーキングステーションと、供給デバイスと、結合ユニットを搭載したアダプタにパーキングステーションを直接または間接的に接続する結合手段とを介して行われる。

【0054】

これにより、両アダプタ（ロボットおよびツール）がパーキングステーションに配置され、ロボットアダプタがツールアダプタに結合されているときに、安全な状況で切り離しが行われることが保証される。

【0055】

結合ユニットがロボットアダプタに配置されている場合、これは低コストであるため、当該技術分野においてより一般的な解決手段であるが、エネルギーは、空圧または油圧または電気的結合手段を介してツールアダプタからロボットアダプタに伝達される。

【0056】

ロボットアダプタがツールアダプタに結合されておらず、ツールをピックアップするためにパーキングステーションで結合しなければならない場合、ロボットアダプタがツールアダプタに係合する前に結合ユニットのロックを解除しなければならない。その結果、ツールアダプタからロボットアダプタへのエネルギー供給結合手段（例えば弁）を機械的に拡張する必要が生じる。これは、
・この場合に拡張機能を作動させないようにロボットアダプタとツールアダプタとの結合を検出し、
・ロボットアダプタへの供給に要求される最小距離を検出し、
・ツールアダプタへのロボットアダプタの接近を正確に機械的にガイドする必要があることを暗示している。

【0057】

これは、エネルギー結合手段の機械的な係合を可能にするために、ツールアダプタに向けてロボットアダプタを移動させるロボット動作またはマニピュレータ動作を停止させる必要があり、その結果、結合時間が長くなることもある。

【0058】

最後に、この第２のタイプの制御は、ロボットとツールアダプタ間の結合手段の機械的摩耗および必要なメンテナンスを改善するものではなく、それどころか、これらの手段をある一定の距離で結合しなければならないため、リスクを増大させる。

【0059】

ロボットアダプタ１は、空圧シリンダ１７、限定されるものではないが好ましくは、シリンダまたは空圧室と、シリンダ内に摺動自在に配置されたピストン１６とからなる複動空圧シリンダを備えている。ピストン１６は、具体的にはその一端がツールアダプタ２と係合する、係合要素または結合ユニット１２０に接続されたシャフト１１９を備えている。空圧シリンダ１７は、具体的には、ロボットアーム５、好ましくはロボットアダプタ１のツール６、好ましくはツールアダプタ２との結合／切離し機構を作動させる。結合ユニット１２０は、ツール２、好ましくはツールアダプタ２の切離しも可能にするので、結合／結合解除ユニットと呼ぶ方が良く、好ましくはロボットアダプタ１上に配置され、好ましくは、バネによって、場合によっては結合位置での不可逆性を保証する結合プロファイルによってもロボットアダプタ１に結合されたツールアダプタ２を保持するのを補助する少なくとも３つの可動結合要素（図示せず）を備えている。

【0060】

もちろん、ツール交換器は、本発明の範囲から逸脱することなく、手動、電気、油圧またはその他の方法で作動させることもできる。

【0061】

ツール交換器の作動状態では、ツール６をロボットアーム５から切り離す必要があり、ロボットアーム５、好ましくはロボットアダプタ１の、ツール６、好ましくはツールアダプタ２との結合／切離し機構に作用する空圧シリンダ１７にコマンド信号を送る必要がある。具体的には、ロボットアーム５上、またはロボットアダプタ１と一体的に、またはロボットアダプタ１自体に設置された制御モジュール内に配置され、結合／結合解除ユニット１２０に作用する空圧シリンダ１７に作用する１つの、しかし好ましくは複数の空圧作動弁Ｖ１にコマンド信号を送ることが必要である。空圧作動弁に代わるものとして、ロボットアーム５上またはロボットアダプタ１に関連付けて配置される油圧または電気作動デバイスを想定し得る。

【0062】

本発明では、ツール交換器を切り離すためのコマンド信号は、ツールアダプタ２がパーキングステーション３０に配置され、同時にロボットアダプタ１がツールアダプタ２の近傍、すなわちツールアダプタ２から例えば２ｍｍ～６０ｍｍの距離Ｄ１にある場合にのみ、空圧作動弁Ｖ１に送信することができる。

【0063】

ツールアダプタ２の他の位置では、切離しまたは結合解除コマンド信号を空圧作動弁Ｖ１に伝達することはできない。

【0064】

この操作は、ロボットアーム５に関連し、好ましくはロボットアダプタ１上に配置された第１のモジュール１０１と、ツール６に関連し、好ましくはツールアダプタ２上に配置された第２のモジュール１０２と、パーキングステーション３０に関連付けられた手段１０３と、を備える電子式安全制御装置１００によって可能になる。従って、当該安全制御装置１００は、ツール６のロボットアーム５からの、具体的にはツールアダプタ２のロボットアダプタ１からの、安全でない方法での切り離しを許可あるいは抑止するように、またはツール６とロボットアーム５との間の結合もしくは連結を許可するように構成されている。前記安全制御装置１００は、ロボットアーム５、具体的にはロボットアダプタ１が、ロボットアーム５またはマニピュレータの制御ユニット１５０から切離しまたは結合コマンドを受信したときに起動され、例えば、制御ユニット１５０は、安全制御装置１００の起動のために、制御信号である信号Ｓｓｇを第１のモジュール１０１に送信する。

【0065】

第１のモジュール１０１と第２のモジュール１０２は、互いに無線でデータを交換する。好ましくは、通信は無線周波数であり、特に、産業環境において最も好ましいように、ＨＦまたはＵＨＦ通信である。

【0066】

図２に示す本発明の第１の実施形態の手段１０３は、第２のモジュール１０２における少なくとも１つの安全信号Ｓの生成を許可または抑止するように構成されている。

【0067】

第２のモジュール１０２は、本発明の実施形態に係るロボットアームのツール交換デバイスのための安全制御装置が示された図２においてより良く示されているように、第１のモジュール１０１の要求に応じて、第１のモジュール１０１に対して、ツール６のロボットアーム５からの切離しまたはツール６とロボットアーム５との間の結合、具体的にはロボットアダプタ１からの結合を可能にするために、少なくとも１つの安全信号Ｓを放出する。

【0068】

好ましくは、ロボットから電力供給を受ける第１のモジュール１０１は、モジュール１０２に電力を供給するように、ツール６に関連付けられた第２のモジュール１０２に無線で、好ましくは無線周波数でエネルギーを送信する。

【0069】

この解決策により、これまで知られ使用されてきたシステムの結合手段の摩耗及び損傷が排除され、メンテナンスの必要性もなくなる。

【0070】

好ましくは、第１のモジュール１０１は、例えばＲＦＩＤリーダなどの読取装置１０４と、特別に設計されたアンテナ１０５を備えている。

【0071】

読取装置１０４は、好ましくは、読取装置１０４を管理し、読取装置自体から受信した信号を処理する少なくとも１つのデータ処理ユニット１０７、例えばマイクロプロセッサ１０７を備える制御回路１０６に接続される。また、制御回路１０６は、処理ユニット１０７に関連付けられた不揮発性メモリ１０７０、例えばＥＥＰＲＯＭメモリを備え、好ましくはメモリ１０７０はマイクロプロセッサ１０７に内蔵される。好ましくは、ロボット統合のためのＩＳＯ／ＩＥＣ １０２１８－２のようなロボット工学分野の国際安全規格を満たすために、制御回路１０６は、安全制御の信頼性を向上させるために、投票システム１００２（１対２の１００２投票）を備えた少なくとも２つの独立したマイクロプロセッサを備えている。異なるマイクロプロセッサの解決策も可能であり（例えば、２つのＣＰＵまたはＦＰＧＡを備えたシングルチップ）、２つのマイクロプロセッサはいずれもそれぞれのメモリと関連付けられている。２つのマイクロプロセッサは互いを監視し、その処理結果を比較してツール交換器の作動、すなわちロボットアーム５からのツール６の切離しを許可する。制御回路１０６は第１のモジュール１０１に属し、制御ユニット１５０とは別体であってもよいし、単一の制御論理ユニット１０６，１５０を実現するように制御ユニット１５０に統合されていてもよい。

【0072】

ツール６に関連付けられた第２のモジュール１０２は、好ましくは、例えばＥＥＰＲＯＭタイプの不揮発性メモリ１１０、すなわち電源が切られたときに保持されなければならないデータを記憶するように構成されたメモリが設けられたチップ１０９、例えばＲＦＩＤチップを備えている。メモリ１１０は、特別な手順によって書き込みや消去が可能である。

【0073】

第２のモジュールは、初期状態をとる少なくとも１つのデジタルポート１０４１，１０４２を備え、初期状態はＬＯＷ論理状態またはＨＩＧＨ論理状態である。好ましくは、少なくとも１つのデジタルポート１０４１，１０４２は入力デジタルポートである。ツールパーキングステーション３０に関連付けられた手段１０３は、当該少なくとも１つのデジタルポートの初期状態を初期状態以外の新たな状態に変更するように構成されている。当該少なくとも１つのデジタルポートの新たな状態は、モジュール１０２のメモリ１１０に記憶される。少なくとも１つの安全信号Ｓは、当該少なくとも１つのデジタルポートの新たな状態を含んでおり、したがって、手段１０３は、少なくとも１つのデジタルポートの状態の変更を可能にし、新たな状態が安全信号Ｓの一部となるので、安全信号Ｓを作成するように構成されている。

【0074】

第２のモジュール１０２のＲＦＩＤチップ１０９は、好ましくは、メモリ１１０に、ＲＦＩＤチップの識別コードを構成する、あるビット数（例えば、ＲＦ ＩＳＯ／ＩＥＣ １５６９３規格では６４）からなる固有の識別コードＵＩＤを含んでいる。安全信号Ｓは、好ましくは固有の識別コードＵＩＤを含んでいる。

【0075】

好ましくは、メモリ１１０は、専用アプリケーションを識別するためのＲＦ ＩＳＯ／ＩＥＣ １５６９３規格のバイト（ＡＦＩコードまたはアプリケーションファミリ識別子）、および必要に応じて自由に選択可能なビット数を有するモジュール製造業者１０２によって選択された他のデータなどの他の識別データを含んでいる。

【0076】

具体的には、ツール交換器制御アプリケーションのために、各々があるバイト数の形態で、読み出しおよび書き込みパスワードで保護され暗号化され、指定されたメモリ領域に書き込まれた１つまたは複数の数値コードが、メモリ１１０に記憶される。

【0077】

安全信号Ｓは、メモリ１１０に記憶された、あるバイト数の数字または英数字の文字列の形態の少なくとも１つの安全コードＳａｕｔを含み、好ましくは読み込み及び書き込みのパスワードで保護され、好ましくは暗号化され、安全コードＳａｕｔはメモリ１１０の指定されたメモリ領域に書き込まれる。

【0078】

安全信号Ｓは、好ましくは、メモリ１１０に記憶されたＡＦＩコードやその他の数値コードなどの上述の識別データも含んでいる。

【0079】

好ましくは、メモリ１１０に存在する同じ数値コードは、処理ユニット１０７のメモリ１０７０、または制御回路１０６が１よりも多くのマイクロプロセッサを備える場合にはマイクロプロセッサに関連付けられたメモリにも存在する。

【0080】

コードは、デバイス１０２によって冗長的に送信され、好ましくは、環境電磁干渉による通信エラーを回避するために巡回冗長制御（ＣＲＣ）用の制御ビット列が付加される。

【0081】

第２のモジュール１０２は、少なくとも１つの安全コードＳａｕｔ、少なくとも１つのデジタルポート１０４１，１０４２の新たな状態、好ましくは固有の識別コードＵＩＤおよびメモリ１１０に含まれる他のコードをも含む少なくとも１つの安全信号Ｓを送信するように構成されたアンテナ１１１を備えている。アンテナ１１１は、好ましくは、適切な基板上に敷設され、チップ１０９に接続されたアンテナである。

【0082】

チップ１０９は、少なくとも１つの電気スイッチ１１３を備えた少なくとも１つの磁気センサ１１２に接続されており、磁気センサは、手段１０３内の磁気アクチュエータ１６０によって作動される。好ましくは、磁気センサ１１２は、ケーブルと４線式の雌雄コネクタ１１４との結合を介してチップ１０９に接続される。具体的には、磁気センサ１１２は、好ましくは、センサの近傍に磁気アクチュエータが存在することを知らせるための電源を必要としないリードタイプのものが選択された。

【0083】

本発明のこの第１の実施形態の変形例によれば、磁気アクチュエータ１６０をエンコードすることができる。

【0084】

リード磁気センサ１１２は、好ましくは、ツールアダプタ２に安定的に結合された支持体７上に配置され、支持体７は、ツール６を配置するためにパーキングステーション３０に結合される。磁気アクチュエータ１６０は、ツール６がパーキングステーション３０に配置されるとき、磁気アクチュエータ１６０が磁気センサ１１２の前に整列し、磁気センサ１１２が作動できるように、パーキングステーション３０に配置される。具体的には、磁気アクチュエータ１６０が磁気センサ１１２から所定の距離Ｄ（数ミリメートル、センサの種類によって異なるが、例えば２ｍｍまたは３ｍｍ）内にある場合、磁気センサ１１２を作動させることができる。

【0085】

パーキングステーション３０内のツール６、具体的にはツールアダプタ２の有無に応じて、磁気センサ１１２は、その後第１のモジュール１０１、具体的には読取装置１０４に送信される少なくとも１つの安全信号Ｓの生成を許可または抑止する。

【0086】

ロボットアーム５、具体的にはロボットアダプタ１がツール６の切離しまたはツール６との結合を操作しなければならないとき、ロボットアーム５またはマニピュレータ（図示せず）の制御ユニット１５０は、コマンドＳｓｇによって第１のモジュール１０１、具体的には第１のモジュールの読取装置１０４を作動させる。好ましくは、読取装置１０４がツール６から、具体的にはツールアダプタ２から、また例えば２ｍｍから６０ｍｍの間で構成される第２のモジュール１０２から所定の距離Ｄ１内にあるとき、アンテナ１０５によってエネルギーを無線周波数で第２のモジュール１０２に送信する。

【0087】

パーキングステーション３０に配置された手段１０３の磁気アクチュエータ１６０が磁気センサ１１２の前方、具体的にはそこから距離Ｄの範囲内に整列されたときにのみ、磁気センサ１１２の２つのスイッチ１１３が磁気アクチュエータ１６０によって作動され、安全信号ＳがＲＦＩＤチップ１０９に形成される。

【0088】

第１のモジュールの読取装置１０４がアクティブになると、ＲＦＩＤチップ１０９に問い合わせ、指定されたメモリ領域を読み取る。

【0089】

安全信号Ｓは、読取装置１０４が読み取ることができるように、アンテナ１１１を介して第２のモジュール１０２のチップ１０９から第１のモジュール１０１に送信される。

【0090】

好ましくは、第２のモジュール１０２は、第１のモジュール１０１が前記第２のモジュールからの距離Ｄ１以下の距離に配置されているときに、少なくとも１つの安全信号Ｓを送信する。

【0091】

好ましくは、第１のモジュールの読取装置１０４は、安全信号Ｓと、安全コードＳａｕｔと、少なくとも１つのデジタルポート１０４１，１０４２の新たな状態と、それらがメモリ１１０に存在する場合、コードＵＩＤ及び存在する他の数値コードとを、少なくとも１つの処理ユニット１０７に送信し、少なくとも１つのメモリ１０７０に記憶されたコードとの一致を検証する動作を実行し、送信されたコードと少なくとも１つのメモリ１０７０に記憶されたコードとの間で一致がある場合、すなわち、検証動作が肯定的である場合、第１のモジュール１０１の処理ユニット１０７は、電子式、電気機械式、または他のタイプの弁作動ドライバ５００（好ましくは第１のモジュール１０１に属する）に認可信号Ａｕｔを送信し、この認可信号Ａｕｔは、ロボットアーム５上に、またはロボットアダプタ１と一体的に配置された空圧作動弁Ｖ１にコマンドを送り、ツール６をロボットアーム５から切離す動作またはロボットアーム５をツール６に結合する動作を可能にする。

【0092】

しかしながら、第１のモジュール１０１は、検証動作を実施せずに、すなわち、第１のモジュール１０１への信号Ｓの到着時に、ツール６をロボットアーム５から切り離す動作またはロボットアーム５をツール６に結合する動作を可能にするために、ドライバ５００に認可信号Ａｕｔを送信することも可能である。

【0093】

認可信号Ａｕｔが到着すると、弁作動ドライバ５００は、ロボットアーム５上またはロボットアダプタ１と一体的に位置決めされた空圧作動弁Ｖ１にコマンドＳｓｇａｕｔを送信し、前述の空圧作動弁Ｖ１が、ツール６をロボットアーム５から切り離しまたは切り離し、具体的には、ロボットアダプタ１をツールアダプタ２から切り離しまたは切り離し、またはロボットアーム５をツール６と結合するために、空圧シリンダ１７に作用する。

【0094】

既に上述したように、通常は制御ユニット１５０から独立している制御回路１０６を、制御ユニット１５０から独立させず、同じユニット１５０に属するようにして、ロボットアーム５が単一の論理制御ユニット１５０，１０６を有するようにすることも可能である。

【0095】

好ましくは、各マイクロプロセッサは、それ自身の専用メモリ領域に記憶された一対の数値コードを有する。各マイクロプロセッサは、読取装置１０４によって読み取られたデータの組と、そのメモリに記憶されたデータの組とを比較し、好ましくはチェックサムでチェックされたデータが一致する場合にのみ、承諾する。

【0096】

好ましくは、少なくとも１つの処理ユニット１０７は、ツールアダプタ２を結合するステップの間にチップ１０９のコードＵＩＤを記憶し、例えば、処理ユニット１０７自身が信号Ｓｓｇを受信したときにチップ１０９によって読み取られるコードＵＩＤ、または常に好ましくは、ツール交換器のロボット側とツール側との全結合時間の間の周期的な時間間隔で、切離し時に読み取られるコードＵＩＤと比較することもできる。これにより、作業環境に存在する他のＲＦＩＤチップとの干渉を避けることができる。

【0097】

ＡＦＩアプリケーションファミリーのコードもこの目的に使用できる。

【0098】

第１のモジュール１０１が２つのマイクロプロセッサ１０７を備える場合、両方のマイクロプロセッサが同時に（またはミリ秒オーダーの妥当な時間枠内に）承諾を与えた場合にのみ、第１のモジュール１０１の制御回路１０６は、信号Ａｕｔにより、ツール２をロボットアーム５から切り離す動作または結合する動作を許可する。

【0099】

ツールアダプタ２がパーキングステーション３０に適切に位置づけられていない場合、磁気センサ１１２は磁気アクチュエータ１６０によって作動せず、スイッチ１１３はデフォルト位置のままであり、安全信号Ｓの生成のために第２のモジュール１０２を設定しない。

【0100】

ロボットアーム５またはマニピュレータが移動している間に、ツールアダプタ２をパーキングステーション３０に適切に位置決めして、その先端に固定されたロボットアダプタ１をツールアダプタ２に結合する場合、結合／切離しユニット１２０は、ロボットアダプタ１がツールアダプタ２と係合する前にロックを解除しなければならない。

【0101】

本発明による安全制御システムは、ロボットアダプタ１がモジュール１０２のアンテナ１１１に通電するのに十分な距離にあれば、すぐにこの操作を実行することができる。

【0102】

ツール交換デバイス用安全制御装置１００は、ロボットアダプタ１とツールアダプタ２との間、具体的にはロボットアダプタ１に関連付けられた第１のモジュール１０１とツールアダプタ２に関連付けられた第２のモジュール１０２との間に接触する結合手段を有していない。

【0103】

さらに、ロボットアーム５またはマニピュレータが低速でツールアダプタ２にロボットアダプタ１を接近させている間に、停止させる必要なしに、したがってサイクル時間の遅延なしに、１つまたは複数のコードを読み取ることができる。

【0104】

ツール交換器のサイズ、したがってツールアダプタ２に係合する前にロボットアダプタ１の結合ユニットのロックを解除しなければならない距離に応じて、読取装置１０４とＲＦＩＤチップ１０９の両方のアンテナは、読取距離に比例した拡張部を有する異なる領域を有することができる。

【0105】

図１～２の第１の実施形態のさらなる変形例によれば、安全制御装置１００は、追加の機能を実行することができる。

【0106】

例えば、ロボットに結合されるツールの数が１つよりも多いなど、交換されるツールの数がかなりの数になる用途においては、ピッキング段階でそのツールをパーキングステーション（これも番号が振られている）から区別できるようにするために、ユーザがツールに累進番号を持つコードを割り当てる必要性が生じる。これは、各ツールが予め設定されたプログラムに従ってワークセル内を移動する必要があるため、ロボットやマニピュレータがある加工段階で誤った工具をピックアップした場合、別のツール用に設計された軌道でセル内の機械と衝突したり、予期せぬリスクが発生したりする可能性があるので、作業エリア内での衝突も回避できる。

【0107】

したがって、累進番号を持つコードＰＲは、ロボットまたはマニピュレータの初期プログラミングの段階で、ユーザーがツールに割り当てる必要がある。

【0108】

コードＰＲは、好ましくは、ツール６に関連付けられた、具体的にはツールアダプタ２に配置された通信モジュールに設置された装置、好ましくはディップスイッチを用いて、バイナリデジタルコーディングを用いて割り当てられる。

【0109】

好ましくは、チップ１０９は、安全コードＳａｕｔ（ユーザによって割り当てられたツールの累進番号であるバイナリ識別コードＰＲ）が書き込まれるメモリ領域１１００とは別のメモリ領域１１０１への書き込みアクセスを受ける。

【0110】

コードＰＲは、（図２に示される）外部書込デバイス１７０によってチップ１０９のメモリ１１０１に書き込まれてもよく、例えば、ＮＦＣ技術などの既知の通信技術を使用して、ウェブ上で既に利用可能なアプリケーションを備えた携帯電話やアドホックに設計されたものであってもよい。

【0111】

好ましくは、読み取りが同じパスワードまたは別のパスワードで保護され得るのと同様に、チップ１０９内のツールのこの識別コードＰＲの書き込みはパスワードで保護される。

【0112】

好ましくは、安全信号Ｓの一部であり得るバイナリ識別コードＰＲは、ツール２が接続されたときに読取装置１０４によって読み取られ、例えばシリアルプロトコル（例えばＩＯ－Ｌｉｎｋ）や機能安全通信プロトコル（例えばＩＯ－Ｌｉｎｋ Ｓａｆｅｔｙ）によって、適切なチェックのためにロボットまたはマニピュレータの制御ユニット１５０と通信可能な処理ユニット１０７に転送される。

【0113】

好ましくは、安全信号Ｓはバイナリ識別コードＰＲも含んでいる。

【0114】

コードＰＲは、ロボットアーム５、具体的にはロボットアダプタ１に送信され、したがってロボットまたはマニピュレータの制御ユニット１５０に送信され、制御ユニット１５０は、コードＰＲとロボットまたはマニピュレータプログラムで割り当てられたツール番号との一致を比較する。

【0115】

モジュール１０２、具体的にはチップ１０９は、磁気センサ１１２の少なくとも１つの電気スイッチ１１３に電気的に接続された少なくとも１つのデジタルポート１０４１，１０４２を備え、少なくとも１つのデジタルポート１０４１，１０４２は、磁気センサがパーキングステーション３０に関連付けられた当該磁気アクチュエータ１６０によって作動されると、ＨＩＧＨまたはＬＯＷ状態からＬＯＷまたはＨＩＧＨ状態にその状態を変更するように構成されている。

【0116】

少なくとも１つのデジタルポート１０４１，１０４２の状態の変化は、第２のモジュール１０２のメモリ１１０に記録され、当該変化は、第２のモジュールが第１のモジュール１０１に送信する安全信号Ｓの形成に寄与する。したがって、安全信号Ｓは、安全コードＳａｕｔと、少なくとも１つのデジタルポート１０４１，１０４２の新たな状態と、好ましくは、コードＵＩＤ、コードＰＲおよびメモリ１１０に記憶された他のコードとを含む。

【0117】

チップ１０９は、好ましくは、個別に設定可能なＨＩＧＨまたはＬＯＷの初期状態を有する２つのデジタルポート１０４１，１０４２を備え、好ましくは、デジタルポート１０４１，１０４２は、デジタル入力または出力ポートとして個別に設定可能である。これらのポートのＨＩＧＨまたはＬＯＷ論理状態は、チップ１０９の専用メモリレジスタ１１０に記憶されている。信号Ｓの生成は、２つのポート１０４１，１０４２の少なくとも１つの状態、好ましくはデジタル入力ポートとして構成された少なくとも１つのデジタルポートの状態に依存し、その信号は、次に、ツール６をロボットアーム５から切り離す動作を可能にするために提供される第１のモジュール１０１に送信される。

【0118】

例えば、モジュール１０２の信号Ｓは、パーキングステーション３０に関連付けられた前記磁気アクチュエータ１６０による磁気センサの作動により、少なくとも１つのデジタル入力ポート１０４１，１０４２が、ＨＩＧＨの初期状態から、ＬＯＷのハイ状態をとるときに作成される。少なくとも１つのデジタルポート１０４１，１０４２のＬＯＷ状態は、チップ１０９のメモリ１１０に記録され、少なくとも１つの安全コードＳａｕｔと共に安全信号Ｓの形成に寄与する。

【0119】

さらに例えば、モジュール１０２の信号Ｓは、パーキングステーション３０に関連付けられた磁気アクチュエータ１６０による磁気センサの作動により、少なくとも１つのデジタル入力ポート１０４１，１０４２が、ＬＯＷの初期状態から、ＨＩＧＨ状態をとるときに作成される。少なくとも１つのデジタルポート１０４１，１０４２のＨＩＧＨ状態は、チップ１０９のメモリ１１０に記録され、少なくとも安全コードＳａｕｔとともに安全信号Ｓの形成に寄与する。

【0120】

さらに例えば、モジュール１０２の信号Ｓは、両デジタルポート１０４１，１０４２が入力デジタルポートとして設定可能であり、パーキングステーション３０に関連付けられた磁気アクチュエータ１６０による磁気センサの作動により、両デジタルポート１０４１，１０４２がその状態を変化させるとき、すなわち、両方ＬＯＷの初期状態からＨＩＧＨの状態になるとき、または両方ＨＩＧＨの初期状態からＬＯＷの状態になるとき、または一方がＬＯＷで他方がＨＩＧＨの初期状態から、一方がＨＩＧＨで他方がＬＯＷの各状態になるときに作成される。デジタルポート１０４１、１０４２の両方がＨＩＧＨの状態、両方がＬＯＷの状態、または一方がＬＯＷで他方がＨＩＧＨの状態は、チップ１０９のメモリ１１０に記録され、少なくとも安全コードＳａｕｔとともに安全信号Ｓを形成するのに寄与する。

【0121】

好ましくは、第１のモジュール１０１は、第２のモジュール１０２に無線でエネルギーを送信し、同じモジュール１０２には、第１のモジュール１０１によって送信されたエネルギーを収集（エナジーハーベスティング）する可能性が提供され得る。モジュール１０２によって収集された電気エネルギーは、一部はチップ１０９に供給され、一部は出力供給ポートに電気電圧Ｖｏｕｔを生成するために使用される。

【0122】

好ましくは、両方のデジタルポート１０４１，１０４２は、抵抗負荷に接続され、それぞれのハイおよびローの初期状態（ＨＩＧＨおよびＬＯＷデフォルト状態）を有する入力デジタルポートとして構成される。好ましくは、抵抗負荷とデジタルポート１０４１，１０４２との間に２つのＬＥＤ、ＬＥＤ１，ＬＥＤ２が介挿される。

【0123】

チップ１０９は、結合手段１１４、例えば４極雌雄コネクタを備えた電気ケーブルを介して、２つのスイッチ１１３（１つの常開スイッチ、および１つの常閉スイッチ、または２つの常開スイッチ、または２つの常閉スイッチ）を備えた磁気センサ１１２に接続される。好ましくは、出力電圧Ｖｏｕｔは、磁気センサ１１２の両スイッチ１１３と並列に、その出力ピンを介してチップ１０９から供給される。

【0124】

２つのデジタルポート１０４１，１０４２は、磁気センサ１１２の電気スイッチ１１３に電気的に接続されている。

【0125】

好ましくは、磁気センサ１１２は、磁気アクチュエータ１６０によって一旦作動されると、両方のポート１０４１，１０４２の状態の変更を可能にする。具体的には、ツール６、具体的にはツールアダプタ２がパーキングステーション３０になく、その結果磁気センサ１１２が作動していないとき、センサ１１２が常開のスイッチ１１３と常閉のスイッチ１１３を有する場合、常開のスイッチ１１３に接続されたチップ１０９のポート１０４１の状態はＨＩＧＨのままであり、常閉のスイッチ１１３に接続された他方の入力ポート１０４２の状態はＬＯＷのままである。

【0126】

ツール６、具体的にはツールアダプタ２がパーキングステーション３０に配置され、その結果磁気センサ１１２が作動すると、チップ１０９の２つのポート１０４１，１０４２の状態が変化し、常開スイッチ１１３に接続されたチップのポート１０４１の状態はＬＯＷになり、常閉スイッチ１１３に接続された他方のポート１０４２の状態はＨＩＧＨになる。

【0127】

２つの入力ポート１０４１，１０４２の状態、すなわち論理状態がＬＯＷのポート１０４１と論理状態がＨＩＧＨのポート１０４２の状態の変化により、ツール６をロボットアーム５から切り離す動作を可能にする第１のモジュール１０１に送信される信号Ｓを生成することが可能となる。デジタルポート１０４１のＬＯＷ状態とデジタルポート１０４２のＨＩＧＨ状態は、チップ１０９のメモリ１１０に記録され、少なくとも安全コードＳａｕｔとともに安全信号Ｓの形成に寄与する。

【0128】

本発明の実施形態の第２の変形例によれば、先に説明した安全制御装置１００との唯一の相違点として、本発明の第１の実施形態およびその変形例に対して、第２のモジュール１０２は磁気センサ１１２をもはや備えておらず、磁気アクチュエータ１６０はステーション３０にもはや存在していない。

【0129】

本発明の第２の実施形態によれば、図３ａ～３ｄにより良く示されているが、磁気アクチュエータ１６０に代わる手段１０３は、パーキングステーション３０に関連付けられた電気回路１０３０を備えている。モジュール１０２、具体的にはチップ１０９は、パーキングステーションに関連付けられた電気回路１０３０に電気的に接続可能な少なくとも１つのデジタルポート１０２１，１０２２を備えている。しかしながら、この第２の実施形態においても、本発明の第１の実施形態と同様に、モジュール１０２は、第１のモジュール１０１から一旦供給されると、既に送信可能になっており、メモリ１１０は、安全コードＳａｕｔ、すなわち数字または英数字の安全文字列を含み、少なくとも１つのデジタル入力ポート１０２１，１０２２の状態変化を記録する。

【0130】

少なくとも１つのデジタルポート１０２１，１０２２は、電気回路１０３０に接続されると、その状態が変化するように構成されている。このようにして、状態の変化がメモリ１１０に記録され、同じ状態の変化が、アンテナ１１１によって送信される信号Ｓの形成に寄与する。

【0131】

好ましくは、第２のモジュールは、個別に設定可能なＨＩＧＨまたはＬＯＷ状態を有する２つのデジタルポート１０２１，１０２２を備え、好ましくは、デジタルポート１０２１，１０２２は、デジタル入力または出力ポートとして個別に設定可能である。少なくとも入力デジタルポートのＨＩＧＨまたはＬＯＷ状態は、メモリ１１０、具体的には専用メモリレジスタ１１０に記録されてもよく、読取装置１０４によって読み取られてもよい。信号Ｓの生成は、２つのポート１０２１，１０２２のうちの少なくとも１つの状態、すなわちデジタル入力ポートとして構成されたデジタルポートに依存し、その信号は、ロボットアーム５からのツール６を切り離す動作を可能にするために提供される第１のモジュール１０１に送信される。

【0132】

パーキングステーション３０に関連付けられた電気回路１０３０は、電気接点１０３１を介してデジタルポート１０２１，１０２２に電気的に接続可能である。

【0133】

本発明のこの第２の実施形態に関連し、図３ａに示される第１の構成では、電気回路１０３０は、ＧＮＤグランドに接続され、電気接点１０３１を介して２つのポート１０２１，１０２２に個別に接続可能な、２本の電気ワイヤ、または２本の電気ワイヤと同じ機能を有する任意のタイプの電気部品を備えている。ポート１０２１，１０２２は、通常、初期状態またはデフォルト状態などのＨＩＧＨ状態を有するデジタル入力ポートとして構成される。ツール６、好ましくはツールアダプタ２がパーキングステーション３０に配置されると、２つのポート１０２１，１０２２は、回路１０３０を介してＧＮＤグランドに接続され、それらの状態はＬＯＷとなり、デジタルポート１０２１，１０２２の当該ＬＯＷ状態は、メモリ１１０に記録され、第１のモジュール１０１に送信される信号Ｓの形成に寄与する。

【0134】

再び本発明の第２の実施形態に関連し、図３ｂに示される第２の構成では、電気回路１０３０は、抵抗Ｒによって互いに接続され、電気接点１０３１を介して２つのポート１０２１，１０２２に個別に接続可能な、２つの電気ワイヤ、または電気ワイヤに類似した電気部品を備えている。デジタルポート１０２１，１０２２は、１つが入力デジタルポートとして、１つが出力デジタルポートとして構成され、初期状態またはデフォルト状態として、ＨＩＧＨ状態で構成される。ツール６、好ましくはツールアダプタ２がパーキングステーション３０に配置されると、２つのポート１０２１，１０２２は回路１０３０を介して抵抗Ｒに接続され、デジタル入力ポート１０２２の状態はＬＯＷとなり、デジタルポート１０２２の当該ＬＯＷ状態はメモリ１１０に記録され、第１のモジュール１０１に送信される信号Ｓの生成に寄与する。好ましくは、ポート１０２１は出力デジタルポート（デフォルト状態がＨＩＧＨ）として構成され、ポート１０２２は入力デジタルポート（デフォルト状態がＨＩＧＨ）として構成される。ツールアダプタがパーキングステーションに配置されると、ポート１０２２の状態はＬＯＷになる。

【0135】

本発明の第２の実施形態の変形例によれば、第１のモジュール１０１は、第２のモジュール１０２にエネルギーを無線送信し、同じモジュール１０２は、第１のモジュール１０１によって送信されたエネルギーを収集（エナジーハーベスティング）する可能性が提供され得る。

【0136】

モジュール１０２によって収集された電気エネルギーは、一部はチップ１０９に供給するために採用され、一部は出力供給ポートに電気電圧Ｖｏｕｔを生成するために使用され、電気電圧Ｖｏｕｔによって、モジュール１０２が接続されると、パーキングステーション３０に関連付けられた電気回路１０３０に給電することができる。例えば、好ましくは初期ＬＯＷ状態（デフォルト状態がＬＯＷ）を有する入力デジタルポートとして構成された２つのデジタルポート１０２１，１０２２は、図３ｃに示されるように、モジュール１０２が電気接点１０３１の結合を介して回路１０３０に接続されると、回路１０３０を介して電圧Ｖｏｕｔに直接接続される。ツール６、好ましくはツールアダプタ２がパーキングステーション３０に配置されると、２つのポート１０２１，１０２２の状態はＨＩＧＨになり、デジタルポート１０２１，１０２２の当該ＨＩＧＨ状態はメモリ１１０に記録され、第１のモジュール１０１に送信可能な信号Ｓの生成に寄与する。

【0137】

本発明の第２の実施形態のさらなる変形例によれば、図３ｄに示されるように、第２のモジュール１０２は、チップ１０９に加えて、チップ１０９の出力供給ポートに存在する電圧Ｖｏｕｔによって供給される非常に低消費のマイクロプロセッサ１３０を備えている。マイクロプロセッサ１３０は、２線シリアル通信１３１を介してチップ１０９とデータを交換する。マイクロプロセッサ１３０は、電気接点１０３１を介して回路１０３０に常時接続可能である。マイクロプロセッサ１３０は、汎用の入出力ポートを備え、デジタル出力信号を生成し、電気接点１０３１を介してパーキングステーション３０の回路接点１０３０と接続可能なデジタル入力ポート１３３の状態を読み取ることができ、例えば、回路１０３０は並列に接続された電気接点を備え、マイクロプロセッサは、接点１０３１を介して回路１０３０の対応する電気接点と接続可能な複数の入力ポート１３３を備えている。ツール６、好ましくはツールアダプタ２がパーキングステーション３０に配置されると、接点１０３１と回路接点１０３０との接続により、入力ポート１３３の状態を変更することができ、これは２線シリアル通信１３１によりチップ１０９に伝達される。このようにして、ロボットアーム５からツール６を切り離す動作またはロボットアーム５にツール６を結合する動作を可能にするために、第１のモジュール１０１に送信される信号Ｓを作成することが可能である。

【0138】

こうして着想された本発明は、いくつかの改良や変形が可能であり、そのすべてが発明概念の範囲内にある。

【0139】

好ましくは、第１のモジュール１０１は常にアクティブであり、安全制御装置１００の起動のために信号Ｓｓｇを送信する必要はない。

【0140】

好ましくは、制御信号Ｓｓｇは２つの制御信号で構成され得る。

【0141】

好ましくは、第１のモジュール１０１は２つの読取装置１０４、例えばＲＦＩＤリーダを備え、それぞれには特別に設計されたアンテナ１０５が設けられ、両者が同じ制御回路１０６に接続され、上述の安全規格に準拠するために、好ましくは両読取装置１０４がともに制御回路１０６の２つのマイクロプロセッサに接続される。

【0142】

好ましくは、チップ１０９はＮＦＣタイプであり得る。

【0143】

好ましくは、抑止手段の冗長性を要求される上述の安全基準のために、ドライバ５００は、それぞれが処理ユニット１０７から認可信号Ａｕｔを受信し、空圧作動弁Ｖ１のために１つ以上の信号Ｓｓｇａｕｔを生成する少なくとも２つの独立した電子または電気機械デバイスを備える。

【0144】

例えば、上記の実施形態の変形例では、ドライバ５００は、各々が２つのマイクロプロセッサのうちの１つから導出される認可信号Ａｕｔによって制御される２つの独立した電子または電気機械デバイスを備える。

【0145】

例えば、上記の実施形態の別の変形例では、ロボットアームまたはマニピュレータの制御ユニット１５０から得られる制御信号Ｓｓｇは、処理ユニット１０７にではなく、弁作動ドライバ５００に送信される。同じドライバが処理ユニット１０７から認可信号Ａｕｔも受信し、制御信号Ｓｓｇ及び認可信号Ａｕｔが同時にドライバ５００によって受信された場合にのみ、ドライバ５００自身が空気圧弁Ｖ１を制御する。

【0146】

例えば、２つの電気スイッチの使用を提供する上記の実施形態の場合、１つのマイクロプロセッサから導出される認可信号Ａｕｔによって１つのスイッチが閉じられると、スイッチは、ツール交換器を切り離すために同じ弁を作動させることによって、２つの空圧弁の１つに対する制御信号Ｓｓｇの通過を可能にする。

【0147】

さらに、すべての細部は、他の技術的に同等な要素で置き換えることができる。

【0148】

実際には、以下の特許請求の範囲の保護範囲から逸脱することなく、要求される形状や大きさだけでなく、使用される材料も、要求に応じてどのようなものであってもよい。

【図1】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図3c】

【図3d】

【外国語明細書】