この規格 プレビューページの目次
※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
3 用語と定義
ISO および IEC は、次のアドレスで標準化に使用する用語データベースを維持しています。
3.1 一般的な用語と定義
3.1.1
自動エンドエフェクター交換システム
エンドエフェクタの自動交換を可能にする 機械 的インターフェースとエンド エフェクタ の間の結合装置。
注記1ツールチェンジャー、クイックチェンジ装置、自動ツールチェンジャー、ロボットツールチェンジャーまたはロボットカプラーとも呼ばれる。
3.1.2
ロボット搭載部
マニピュレータの機械的インターフェースに取り付けられた 自動エンドエフェクタ交換システム (3.1.1) の一部。
注記 1:マスター側またはロボット側とも呼ばれます。
3.1.3
ツール装着部
エンドエフェクタに取り付けられた 自動エンドエフェクタ交換システム（3.1.1） の一部。
注記 1:スレーブ側またはツール側とも呼ばれます。
3.1.4
夫婦 動詞
ロボットに取り付けられたパーツ (3.1.2) を ツールに取り付けられたパーツ (3.1.3) に結合します。
3.1.5
切り離す , 動詞
ロボットに取り付けられたパーツ (3.1.2 ) からツールに取り付けられたパーツ (3.1.3) を解放します。
3.1.6
ロック , 動詞
ロック要素を作動させて、 ツールに取り付けられた部品 (3.1.3) を ロボットに取り付けられた部品 (3.1.2) に固定します。
3.1.7
ロックを解除する , 動詞
ロッキング要素を作動させて、 ツールに取り付けられた部品 (3.1.3) から ロボットに取り付けられた部品 (3.1.2) を切り離すことができるようにする
3.1.8
ドック , 動詞
ツール搭載部品が マガジン（3.1.10） に保持されているときに、 ロボット搭載部品（3.1.2） を ツール搭載部品（3.1.3） に 結合（3.1.4） および ロック（3.1.6） する
3.1.9
ドッキング解除 , 動詞
ツール取り付け部品が マガジン (3.1.10) に保持されている場合、ツール 取り付け部品 (3.1.3) を ロボット取り付け部品 (3.1.2 ) から ロック解除 (3.1.7) および 分離 (3.1.5) します。
3.1.10
マガジン
関連する ロボット搭載部品（3.1.2） からドッキング （3.1.8） および ドッキング解除（3.1.9） されたエンドエフェクタの保管手段。
注記 1:ツールスタンド、ツール収納ラック、またはネストとも呼ばれる。
3.1.11
ロボット側とツール側のインターフェース
ISO 9409-1:2004 条項 6 および ISO 9409-2:2002 条項 8 に準拠したロボット部品およびツール部品の説明とマーキング
3.1.12
ケーブル配線
1 つの図面内のロボット パーツとツール パーツのケーブルのルーティングとトラッキングの位置と寸法
3.2 交換システムの外形および主要寸法に関する用語
3.2.1
構造形状
外径（又は幅），深さ，個々の ロボット搭載部品の長さ（3.1.2） 及び個々の ツール搭載部品の長さ（3.1.3） を含む装置の全体寸法。
図 1交換システムの結合時と非結合時の外形と主な寸法
| a) 結合された交換システム | b) 分離された交換システム |
Key
| 1 | ツール装着部 | D | 外径（円形）（mm） |
| 2 | ロボット搭載部 | A | 幅（その他の場合）（mm） |
| 3 | 水面 | B | 深さ（その他の場合）（mm） |
| 4 | カップリング全長（連結時） | L | ロボット取付フランジからカップリングフランジまでの長さ（mm） |
| L r | ロボット搭載部の長さ(mm) | ||
| t L | ツール取付部の長さ（mm） |
3.2.2
面間寸法
ロボット インターフェースからツール インターフェースまでの距離
注記 1:図 1 a) の項目 4 を参照。
注記 2:ロボット部分の結合長 ( L cr ) とツール部分の結合長 ( L ct ) の許容差は、異なるツールを使用する場合、システム全体の姿勢精度に大きな影響を与えます。結合システムの長さは、 L total ± Δ として計算されます。
3.3 カップリングにおける位置決めと向きに関する用語
3.3.1
結合方向
ロボット搭載部品（3.1.2） 及び／又は 工具搭載部品（3.1.3） が互いに移動する方向。
注記 1:図 2 を参照。
- 横方向のカップリング方向 [図 2 a) を参照]: カップリングの動きは、界面の分離レベルと平行に実行されます。
- アキシャル カップリング方向 [図 2 b) を参照]: カップリングの動きは、インターフェースの分離レベルに対して垂直に実行されます。
図 2 —カップリングの位置と向き
| a) カップリングにおける横方向の位置決めと向き | b) カップリングの軸方向の位置決めと向き |
Key
| 1 | 結合方向 | 3 | 分離のレベル |
| 2 | ツール装着部 | 4 | ロボット搭載部 |
3.3.2
接近距離の長さ
L a
両方の部品が完全に結合するまでの、 結合方向（3.3.1） での ロボット取り付け部分（3.1.2） および/または ツール取り付け部分（3.1.3） の動作の合計距離。
注記1L a はミリメートルで表される。
グレード 2 から入学まで:L a = L a1 + L a2 + L a3
注記 3:軸結合方向の場合、アプローチ距離は 基準面 (3.6.7) に対して 垂直になります。横方向のカップリング方向では、基準面と平行になります。
図3 -軸結合方向
Key
| 1 | 結合方向 | L a | 接近距離の長さ (mm) |
| 2 | ツール装着部 | L a1 | 芯出し動作距離(mm) |
| 3 | ロボット搭載部 | L a2 | 芯出し動作距離（mm） |
| L a3 | その後、完全に結合するまでの動作距離 (mm) |
3.3.3
開始位置
結合プロセスが始まる直前の、交換装置の ロボット取り付け部分 (3.1.2) の、 ツール取り付け部分 (3.1.3) に対する位置。
注記 1開始位置は、デカルト座標系で ( X s , Y s , Z s ) として定義できます。
図 4 -軸結合方向のデモンストレーション
Key
| 1 | s 位置 ( X 、 s Z Y s | X _ | 直交座標 X 軸 |
| X s | 開始 X 軸座標 | Y 1 | 直交座標 X 軸 |
| Y s | Y軸座標開始 | Z _ | 直交座標 X 軸 |
| Z s | 開始 Z 軸座標 |
3.4 結合力と解放力に関する用語
3.4.1
結合力
F c
交換システムの ロボット搭載部品（3.1.2） を 工具搭載部品（3.1.3） と 結合（3.1.4） するためにロボットが加える力。
注記1F はc で表される。
注記 2:このプロセスの間、工具が取り付けられた部品は、工具 マガジン (3.1.10) に保持されていると見なされます。結合力には、すべての機械的、電気的、油圧または空気圧コネクタを結合するために必要なすべての外力が含まれます。
3.4.2
解放力
F e
交換システムの ロボット搭載部品（3.1.2） を ツール搭載部品（3.1.3） から解放するためにロボットが加える力。
注記1F e はニュートンで表される。
注記 2:このプロセスの間、工具が取り付けられた部品は、工具 マガジン (3.1.10) に保持されていると見なされます。解放力には、すべての機械的、電気的、油圧または空気圧コネクタを解放するために必要なすべての外力が含まれます。
3.4.3
最大曲げモーメント
M bmax
曲げ荷重のみが発生する場合の許容曲げモーメント
注記1M bmaxはニュートンメートルで表される。
3.4.4
最大ねじりモーメント
M マックス
ねじり荷重のみが発生する場合の許容ねじりモーメント
注記1M omaxはニュートンメートルで表される。
3.4.5
最大引張力
F nmax
張力の負荷のみが発生する場合の許容張力
注記1F nmaxはニュートンで表される。
3.4.6
最大圧縮力
F pmax
圧縮荷重のみが発生する場合の許容圧縮力
注記1F pmaxはニュートンで表される。
3.4.7
最大横力
F lmax
横力のみが発生する場合の許容横力
注記1F lmaxはニュートンで表される。
3.5 結合系の質量と慣性に関する用語
3.5.1
結合システムの重心
L g
ロボットの機械的インターフェースの 基準面（3.6.7） から結合システムの重心までの距離。
注記1L g はミリメートルで表される。
3.5.2
結合システムの慣性モーメント
I
Z m 軸周りの結合システムの慣性モーメント
注記 1:I はニュートンメートルで表される。
注記 2:Z m については、図 6 を参照してください。
3.5.3
質量
m
重力に対する重量と、慣性による加速度の変化に対する抵抗を定義する材料の物理的特性。
注記 1m はキログラムで表される。
注記2:質量は重力により重量とは異なる
3.5.4
ロボット部質量
m r
交換システムのロボット側コンポーネントの 質量 (3.5.3)
注記1m r はキログラムで表される。
3.5.5
ツール部の質量
m t
交換システムのツール側コンポーネントの 質量 (3.5.3)
注記1m t はキログラムで表される。
3.6 公差と不確かさに関する用語
3.6.1
開始位置の位置公差
交換システムのコンポーネントの姿勢精度の許容不確実性
注記交換システムの両方の部品を組み立てるためには， 開始位置（3.3.3） を規定の精度で固定する必要がある。開始位置での位置公差は、円筒空間内の到達ポーズによって決まります。
注記2コマンド開始位置は公差空間の中心を表し、円方向の直径s と軸方向の高さf によってマークされます。
図5 -アキシャルカップリング方向、開始位置での位置公差
Key
| X 、ターゲット | X 軸のデカルト ポーズ (ターゲット) | Z 、ターゲット | Z 軸のデカルト ポーズ (ターゲット) |
| X 、実際 | X 軸のデカルト ポーズ (実際) | Z 、実際 | Z 軸のデカルト ポーズ (実際) |
| Y 、目標 | Y 軸のデカルト ポーズ (ターゲット) | s | 横公差域の直径 |
| Y r,実績 | Y 軸のデカルト ポーズ (実際) | f | 軸公差の高さ |
3.6.2
開始位置での向きの公差
交換システムのコンポーネントの方向精度の許容不確実性
注記 1:向きの公差は正確な精度で固定されています。
注記2向きの公差は ，ずれの限界値（3.6.3） と ゆがみの限界値（3.6.4） の2つの尺度から定義される。
注記 3:向きの公差に関するすべての値は、機械的インターフェース座標系X m 、 Y m 、 Z m に関連しています。
図6 -アキシャルカップリング方向の向き公差のデモンストレーション
Key
| 1 | s 位置 ( X 、 s Z Y s | X m | メカニカルインターフェース X軸 |
| X _ | 直交座標 X 軸 | a | X m に沿った回転軸 |
| Y 1 | 直交座標 Y 軸 | Y m | メカニカルインターフェース Y軸 |
| Z _ | 直交座標 Z 軸 | β | Y m に沿った回転軸 |
| Z m | 機械的インターフェース Z 軸 | ||
| g | Z m に沿った回転軸 |
3.6.3
位置ずれの限界値
X m 軸とY m 軸によるコマンド ポーズからの到達ポーズの許容最大偏差 (それぞれ回転 ± αと ± β )
注記 1:ミスアライメントの限界値は、通常、同一と見なすことができ、ミスアライメントの限界値 ±0.5 αおよび ±0.5 βとしてそれぞれ表されます。
注記 2:図 5 の開始位置 (3.6.1) の位置許容 誤差と、図 6 の開始位置 (3.6.2) の方向許容誤差を 参照してください。
3.6.4
歪みの限界値
Z m 軸によるコマンドポーズからの到達ポーズの許容最大偏差
注記1歪みの限界値は、歪みの限界値± 0.5γで表す。
注記 2:図 5 および図 6 を参照。
3.6.5
結合経路の公差
開始位置（3.6.1）での承認された位置公差 内の結合経路の偏差
3.6.6
カップリングの再現性
結合動作を複数回実行するロボットシステムの能力の測定された位置と方向の不確実性
注記 1:カップリングの再現性は、複数のカップリング操作の場合のロボット パーツとツール パーツ間の偏差を定義します。基準点は、メカニカル インターフェース座標系X m 、 Y m 、 Z m におけるロボット パーツ上のインターフェースの中心と、座標系X t 、 Y t 、 Z t におけるツール パーツ上のインターフェースの中心です。コマンド ポーズは、メカニカル インターフェイス座標系X m 、 Y m 、 Z m のZ m 軸上に置かれ、 Z m の方向にL a だけ変位します。
注記 2:図 6 および図 7 を参照。
注記 3: ISO 9409-1:2004 の箇条 6 および ISO 9409-2:2002 の箇条 8 を参照。
図 7 —カップリングの再現性のデモンストレーション
Key
| X m | メカニカルインターフェース X軸 | Z m | 機械的インターフェース Z 軸 |
| X 、ターゲット | ツール X 軸 (ターゲット) | Z 、ターゲット | ツール Z 軸 (ターゲット) |
| X 、実際 | 工具 X 軸 (実際) | Z t, 実際 | ツール Z 軸 (実際) |
| Y m | メカニカルインターフェース Y軸 | f t | 軸方向の位置偏差 |
| Y t,ターゲット | ツール Y 軸 (ターゲット) | s t | 横方向の位置ずれ |
| Y 、実際 | ツール Y 軸 (実際) | 連結後のインターフェースのツール部分のコマンドポーズ | |
| 結合後のインターフェースのツール部分の達成ポーズ |
3.6.7
基準面
ISO 9409-1:2004 および ISO 9409-2:2002 に従って設計された交換システムのツール部分のツール取り付け面
図8 -基準面と負荷特性
Key
| 1 | 基準面 | F n | 引張力 (N) |
| 2 | ツール装着部 | F _ | 横力 (N) |
| 3 | ロボット搭載部 | F p | 圧縮力 (N) |
| M b | 曲げモーメント(N・m) | ||
| M o | ねじりモーメント(N・m) |
3.7 ツール装着部のマガジンインターフェースに関する用語
3.7.1
マガジン内のインターフェイスの向き
ツールチェンジャー マガジン (3.1.10) による保持方法とマガジン自体の向きに応じた、交換システムとツールの向き
図 9 —マガジンに保持されたツールの向き
Key
| 1 | フランジ | 7 | 水平（工具立て） |
| 2 | 道具 | 8位 | 斜め立ち（道具吊り） |
| 3 | マガジン | 9 | 傾斜立ち（ツール立ち） |
| 4 | 垂直（工具立て） | 10 | 斜め吊り（工具吊り） |
| 5 | 垂直（ツール吊り） | 11 | 斜め吊り（工具立て） |
| 6 | 水平（ツール吊り） |
3.7.2
ドライブインの前に許容範囲を設定する
マガジンへのドライブインの開始時に TCP で測定された姿勢許容誤差 (3.1.10)
注記 1:ポーズは供給者によって修正される必要があります (たとえば、図面を提供することによって)
3.7.3
強制解雇
F y
マガジンへのツールのレイオフに必要な力 (3.1.10)
注記1F y はニュートンで表される。
3.7.4
解雇の瞬間
M y
マガジンへのツールのレイオフに必要な瞬間 (3.1.10)
注記1M y はニュートンメートルで表される。
3.7.5
除去力
F v
工具を マガジンから取り外すのに必要な力 (3.1.10)
注記1F v はニュートンで表される。
3.7.6
除去の瞬間
M v
マガジンから工具を取り出すのに必要な時間 (3.1.10)
注記1M はニュートンメートルでv れる。
3.8 工具交換時期に関する用語
3.8.1
工具交換時期
t 完全に
完全な交換操作に必要なモーションの組み合わせを実行するのに必要な合計時間
注記1t 総計は秒で表される。
グレード 2 から入学まで:合計t = t 1.2 + t r + t s + t 3.4 + t 4.5 + t 5.6 + t c + t k + t 7.8
注記 3:図 10 を参照。
注記 4:工具交換時間は、指定された周辺および指定された交換サイクルに対してのみ有効です。
注記 5時間t 1.2 、 t 3.4 、 t 5.6およびt 7.8は、 ツールに取り付けられた部品 (3.1.3) のマガジン化の方法と、結果として生じる安全距離と速度の要求によって影響を受けます。これらの時間は、特定の周辺機器に固有のものです。
図10−工具交換図と経過時間
Key
| 1 | アプローチアクション | t _ | ドライブイン時間 (秒) |
| 2 | リリースと分離アクション | t r | リリース時間 (秒) |
| 3 | 後退アクション | t s | 分離時間 (秒) |
| 4 | 搬送アクション | t _ | 追い払う時間 (秒) |
| 5 | アプローチアクション | t _ | 輸送時間 (秒) |
| 6 | カップルアクション | t _ | 時間に持ち込む |
| 7 | ツール削除アクション | t c | カップリング時間 (秒) |
| 8位 | ツールの後退 | t k | ロック時間 (秒) |
| a | 距離。 | t _ | ドライブオフ時間 (秒) |
| b | 時間。 |
3.8.2
ドライブインタイム
t _
ロボットに取り付けられたパーツ (3.1.2) と結合された ツールに取り付けられたパーツ (3.1.3) を マガジン (3.1.10) 内に低速 (位置 1 から位置 2 まで) で駆動するのにかかる時間。
注記1t 1.2は秒で表される。
注記 2:図 10 を参照。
3.8.3
リリース時間
t r
ロボットに取り付けられた部品（3.1.2） と ツールに取り付けられた部品（3.1.3） との間の分離を可能にするためにロック要素のロックを解除することによって交換システムを解放するのにかかる時間（位置2）
注記 1:t は秒でr れる。
注記 2:図 10 を参照。
3.8.4
分離時間
t s
マガジン（3.1.10） 内の ロボット搭載部品（3.1.2） と ツール搭載部品（3.1.3） を、 結合方向（3.3.1） と逆のアプローチ距離L a に沿った操作で分離するのにかかる時間 ) (位置 2 から位置 3 へ)
注記 1:t はs で表されます。
注記 2:図 10 を参照。
3.8.5
時間を追い払う
t _
ロボットに取り付けられた部品（3.1.2） を低速で ツールに取り付けられた部品（3.1.3）の 近くの中間位置 4 まで駆動するのにかかる時間（位置 3 から位置 4 まで）。
注記1:t 3.4は秒で表される。
注記 2:図 10 を参照。
3.8.6
時間を伝える
t _
工具取り付け部品 (3.1.3) の 近くの 2 番目の中間位置 5 (適切な 開始位置 (3.3.3) の上部) に移動するのにかかる時間
注記 1t 4.5は秒で表される。
注記 2:図 10 を参照。
注記 3時間t 4.5は，レイオフされた工具取り付け部品の位置と 結合される工具取り付け部品の位置 (3.1.4) との間の距離に関連し，周囲に固有のものである。 マガジン (3.1.10) と交換サイクル (ポジション 4 からポジション 5 へ)
3.8.7
間に合わせる
t _
ロボットに取り付けられた部品（3.1.2） を低速で駆動し、 ツールに取り付けられた部品（3.1.3） と 結合（3.1.4） する結合動作の 開始位置（3.3.3） にかかる時間（ 5 位から 6 位まで）
注記1:t 5.6は秒で表される。
注記 2:図 10 を参照。
3.8.8
結合時間
t c
結合 方向 L 3.3.1 ） （位置 6 a 項目 7)
注記1t c は秒で表される。
注記 2:図 10 を参照。
3.8.9
ロック時間
t k
ロッキング要素を使用して ロボットに取り付けられた部品（3.1.2） を ツールに取り付けられた部品（3.1.3） （位置7）に接続することにより、エンドエフェクタ交換システムを一緒に ロックする（3.1.6） のにかかる時間。
注記 1:t は秒でk れる。
注記 2:図 10 を参照。
3.8.10
ドライブオフタイム
t _
エンドエフェクタ交換システムを マガジン (3.1.10) から速度を落として (位置 7 から位置 8 まで) 駆動するのにかかる時間。
注記1:t 7.8は秒で表される。
注記 2:図 10 を参照。
3.8.11
システム固有の交換時間
t x
総交換時間のすべての特定の交換システム時間項目の合計
注記1t x は秒で表される。
k 2:x c t t t s r t t
注記 3:図 10 を参照。
参考文献
| [1] | ISO 10218-2, ロボットおよびロボット装置 — 産業用ロボットの安全要件 — 2: ロボットシステムと統合 |
| [2] | IS0 9409-1:2004, 産業用ロボットの操作 — 機械的インターフェース — 1: プレート |
| [3] | IS0 9409-2:2002, 産業用ロボットの操作 — 機械的インターフェース — 2: シャフト |
3 Terms and definitions
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
3.1 General terms and definitions
3.1.1
automatic end-effector exchange system
coupling device between the mechanical interface and the end-effector enabling automatic exchange of end-effectors, made up of a robot-mounted part (3.1.2) and one or more tool-mounted parts (3.1.3)
Note 1 to entry: Also referred to as tool changer, quick-change device, automatic tool changer, robotic tool changer or robot coupler.
3.1.2
robot-mounted part
part of an automatic end-effector exchange system (3.1.1) that is attached to the mechanical interface of a manipulator
Note 1 to entry: Also referred to as master or robot side.
3.1.3
tool-mounted part
part of an automatic end-effector exchange system (3.1.1) that is attached to the end-effector
Note 1 to entry: Also referred to as slave or tool side.
3.1.4
couple , verb
join the robot-mounted part (3.1.2) to the tool-mounted part (3.1.3)
3.1.5
uncouple , verb
release the tool-mounted part (3.1.3) from the robot-mounted part (3.1.2)
3.1.6
lock , verb
actuate the locking elements to secure the tool-mounted part (3.1.3) to the robot-mounted part (3.1.2)
3.1.7
unlock , verb
actuate the locking elements to allow the uncoupling of the robot-mounted part (3.1.2) from the tool-mounted part (3.1.3)
3.1.8
dock , verb
couple (3.1.4) and lock (3.1.6) the robot-mounted part (3.1.2) to the tool-mounted part (3.1.3) when the tool-mounted part is held in the magazine (3.1.10)
3.1.9
undock , verb
unlock (3.1.7) and uncouple (3.1.5) the tool-mounted part (3.1.3) from the robot-mounted part (3.1.2) when the tool-mounted part is held in the magazine (3.1.10)
3.1.10
magazine
storage means of end-effectors that are docked (3.1.8) and undocked (3.1.9) from the associated robot-mounted parts (3.1.2)
Note 1 to entry: Also referred to as tool stand, tool storage rack or nest.
3.1.11
interface for robot side and tool side
description and marking for robot part and tool part in accordance with ISO 9409-1:2004, Clause 6, and ISO 9409-2:2002, Clause 8
3.1.12
cable routing
position and dimension of routing and tracking of cable for robot part and tool part in one drawing
3.2 Terms related to the external shape and main dimensions of the exchange system
3.2.1
structural shape
overall dimensions of device comprising external diameter (or width), depth, length of the individual robot-mounted part (3.1.2) , and length of the individual tool-mounted part (3.1.3)
Figure 1—External shape and main dimensions of the exchange system when coupled and uncoupled
| a) exchange systems coupled | b) exchange systems uncoupled |
Key
| 1 | tool-mounted part | D | external diameter (circular shape) (mm) |
| 2 | robot-mounted part | A | width (for other) (mm) |
| 3 | surface | B | depth (for other) (mm) |
| 4 | total length of the coupling (when coupled) | L | length from the robot mounting flange to the coupling flange (mm) |
| Lr | length of the robot-mounted part (mm) | ||
| Lt | length of the tool-mounted part (mm) |
3.2.2
face-to-face dimension
distance measured from the robot interface to the tool interface
Note 1 to entry: See Figure 1 a), item 4.
Note 2 to entry: The tolerance of the coupling length of the robot part (Lcr) and the coupling length of the tool part (Lct) has a significant effect on the pose accuracy of the complete system when using different tools. The length of the coupled system is calculated as Ltotal ± Δ.
3.3 Terms related to positioning and orientation in coupling
3.3.1
coupling direction
direction in which the robot-mounted part (3.1.2) and/or the tool-mounted part (3.1.3) are moved to each other
Note 1 to entry: See Figure 2.
- lateral coupling direction [see Figure 2 a)]: the motion of coupling runs parallel to the level of separation of the interface;
- axial coupling direction [see Figure 2 b)]: the motion of coupling runs vertical to the level of separation of the interface.
Figure 2—Positioning and orientation in coupling
| a) Lateral positioning and orientation in coupling | b) Axial positioning and orientation in coupling |
Key
| 1 | coupling direction | 3 | level of separation |
| 2 | tool-mounted part | 4 | robot-mounted part |
3.3.2
length of the approach distance
La
total distance of operation of the robot-mounted part (3.1.2) and/or the tool-mounted part (3.1.3) in the coupling direction (3.3.1) until the complete coupling of both parts
Note 1 to entry:La is expressed in millimetres.
Note 2 to entry:La = La1 + La2 + La3
Note 3 to entry: For axial coupling direction, the approach distance runs vertical to the reference plane (3.6.7) . On lateral coupling direction, it runs parallel to the reference plane.
Figure 3—Axial coupling direction
Key
| 1 | coupling direction | La | length of the approach distance (mm) |
| 2 | tool-mounted part | La1 | distance of operation for precentring (mm) |
| 3 | robot-mounted part | La2 | distance of operation for centring (mm) |
| La3 | distance of operation thereafter until the complete coupling (mm) |
3.3.3
start position
location of the robot-mounted part (3.1.2) of the exchange device in relation to the tool-mounted part (3.1.3) shortly before the coupling process begins
Note 1 to entry: The start position can be defined in the Cartesian coordinate system as (Xs, Ys, Zs).
Figure 4—Demonstration of axial coupling direction
Key
| 1 | start position (Xs, Ys, Zs) | X1 | Cartesian coordinate X axis |
| Xs | start X axis coordinate | Y1 | Cartesian coordinate X axis |
| Ys | start Y axis coordinate | Z1 | Cartesian coordinate X axis |
| Zs | start Z axis coordinate |
3.4 Terms related to coupling and releasing forces
3.4.1
coupling force
Fc
force to be applied by the robot in order to couple (3.1.4) the robot-mounted part (3.1.2) of the exchange system with the tool-mounted part (3.1.3)
Note 1 to entry:Fc is expressed in Newtons.
Note 2 to entry: During this process, the tool-mounted part is considered to be held in the tool magazine (3.1.10) . The coupling force includes all external forces required to couple all mechanical, electrical, hydraulic or pneumatic connectors.
3.4.2
releasing force
Fe
force to be applied by the robot in order to release the robot-mounted part (3.1.2) of the exchange system from the tool-mounted part (3.1.3)
Note 1 to entry:Fe is expressed in Newtons.
Note 2 to entry: During this process, the tool-mounted part is considered to be held in the tool magazine (3.1.10) . The releasing force includes all external forces required to release all mechanical, electrical, hydraulic or pneumatic connectors.
3.4.3
maximum bending moment
Mbmax
permissible bending moment, if only load of bending occurs
Note 1 to entry:Mbmax is expressed in Newton-metres.
3.4.4
maximum torsional moment
Momax
permissible torsional moment, if only load of torsion occurs
Note 1 to entry:Momax is expressed in Newton-metres.
3.4.5
maximum tensile force
Fnmax
permissible tensile force, if only load of tension occurs
Note 1 to entry:Fnmax is expressed in Newtons.
3.4.6
maximum compressive force
Fpmax
permissible compressive force, if only load of compression occurs
Note 1 to entry:Fpmax is expressed in Newtons.
3.4.7
maximum lateral force
Flmax
permissible lateral force, if only lateral force occurs
Note 1 to entry:Flmax is expressed in Newtons.
3.5 Terms related to mass and inertia of the coupled system
3.5.1
centre of gravity in the coupled system
Lg
distance of the centre of gravity in the coupled system from the reference plane (3.6.7) of the mechanical interface of the robot
Note 1 to entry:Lg is expressed in millimetres.
3.5.2
moment of inertia of the coupled system
I
moment of inertia of the coupled system about the Zm axis
Note 1 to entry:I is expressed in Newton-metres.
Note 2 to entry: For Zm, see Figure 6.
3.5.3
mass
m
physical property of a material that defines its weight relative to the force of gravity and its resistance to changes in acceleration due to inertia
Note 1 to entry:m is expressed in kilogrammes.
Note 2 to entry: Mass is distinct from weight due to the force of gravity
3.5.4
mass of robot part
mr
mass (3.5.3) of the robot-side component of the exchange system
Note 1 to entry:mr is expressed in kilogrammes.
3.5.5
mass of tool part
mt
mass (3.5.3) of the tool-side component of the exchange system
Note 1 to entry:mt is expressed in kilogrammes.
3.6 Terms related to tolerances and uncertainty
3.6.1
position tolerance in the start position
permissible uncertainty of the pose accuracy for the components of the exchange system
Note 1 to entry: To permit the assembly of both parts of the exchange system, the start position (3.3.3) needs to be fixed with a defined accuracy. The position tolerance in the start position is fixed by the attained pose within a cylindrical space.
Note 2 to entry: The command start position represents the centre of the tolerancing space, which is marked by the diameter s in the circular direction and the height f in the axial direction.
Figure 5—Axial coupling direction, position tolerance in the start position
Key
| Xr,target | Cartesian pose in the X axis (target) | Zr,target | Cartesian pose in the Z axis (target) |
| Xr,actual | Cartesian pose in the X axis (actual) | Zr,actual | Cartesian pose in the Z axis (actual) |
| Yr,target | Cartesian pose in the Y axis (target) | s | diameter of the lateral tolerance area |
| Yr,actual | Cartesian pose in the Y axis (actual) | f | height of the axial tolerance |
3.6.2
orientation tolerance in the start position
permissible uncertainty of the orientation accuracy for the components of the exchange system
Note 1 to entry: The orientation tolerance is fixed with a precise accuracy.
Note 2 to entry: The orientation tolerance is defined from the two measures limit value of the misalignment (3.6.3) and limit value of the distortion (3.6.4) .
Note 3 to entry: All values concerning the orientation tolerance are related to the mechanical interface coordinate system Xm, Ym, Zm.
Figure 6—Demonstration of orientation tolerances of axial coupling direction
Key
| 1 | start position (Xs, Ys, Zs) | Xm | mechanical interface X axis |
| X1 | Cartesian coordinate X axis | α | axis of rotation along Xm |
| Y1 | Cartesian coordinate Y axis | Ym | mechanical interface Y axis |
| Z1 | Cartesian coordinate Z axis | β | axis of rotation along Ym |
| Zm | mechanical interface Z axis | ||
| γ | axis of rotation along Zm |
3.6.3
limit value of the misalignment
permissible maximum deviation of the attained pose from the command pose according to the Xm and Ym axes (rotations ±α and ±β respectively)
Note 1 to entry: The limit values of the misalignment can normally be regarded as identical and are represented as limit values of the misalignment ±0,5α and ±0,5β respectively.
Note 2 to entry: See the position tolerance in the start position (3.6.1) in Figure 5 and the orientation tolerance in the start position (3.6.2) in Figure 6.
3.6.4
limit value of the distortion
permissible maximum deviation of the attained pose from the command pose according to the Zm axis
Note 1 to entry: The limit value of the distortion is represented as the limit value of the distortion ±0,5γ.
Note 2 to entry: See Figure 5 and Figure 6.
3.6.5
tolerance of the coupling path
deviation of the coupling path within the approved position tolerance in the start position (3.6.1)
3.6.6
coupling repeatability
measured position and orientation uncertainty of the robot system’s ability to perform the coupling action multiple times
Note 1 to entry: The coupling repeatability defines the deviation between the robot part and the tool part in case of multiple coupling operations. The reference point is the centre of the interface on the robot part in the mechanical interface coordinate system Xm, Ym, Zm, and on the tool part in the coordinate system Xt, Yt, Zt. The command pose is placed on the Zm axis of the mechanical interface coordinate system Xm, Ym, Zm and is displaced by La in the direction of Zm.
Note 2 to entry: See Figure 6 and Figure 7.
Note 3 to entry: See ISO 9409-1:2004, Clause 6, and ISO 9409-2:2002, Clause 8.
Figure 7—Demonstration of coupling repeatability
Key
| Xm | mechanical interface X axis | Zm | mechanical interface Z axis |
| Xt,target | tool X axis (target) | Zt,target | tool Z axis (target) |
| Xt,actual | tool X axis (actual) | Zt,actual | tool Z axis (actual) |
| Ym | mechanical interface Y axis | Δft | deviation of position in axial direction |
| Yt,target | tool Y axis (target) | Δst | deviation of position in lateral direction |
| Yt,actual | tool Y axis (actual) | command pose of tool part of interface after coupling | |
| attained pose of tool part of interface after coupling |
3.6.7
reference plane
tool mounting surface on the tool part of the exchange system designed in accordance with ISO 9409-1:2004 and ISO 9409-2:2002
Figure 8—Reference plane and load characteristics
Key
| 1 | reference plane | Fn | tensile force (N) |
| 2 | tool-mounted part | F1 | lateral force (N) |
| 3 | robot-mounted part | Fp | compressive force (N) |
| Mb | bending moment (N·m) | ||
| Mo | torsional moment (N·m) |
3.7 Terms related to magazine interfaces of the tool-mounted part
3.7.1
interface orientation in the magazine
orientation of the exchange system and the tool as a function of how it is held by the tool changer magazine (3.1.10) and the orientation of the magazine itself
Figure 9—Orientations of the tools held in the magazine
Key
| 1 | flange | 7 | horizontal (tool standing) |
| 2 | tool | 8 | inclined standing (tool hanging) |
| 3 | magazine | 9 | inclined standing (tool standing) |
| 4 | vertical (tool standing) | 10 | inclined hanging (tool hanging) |
| 5 | vertical (tool hanging) | 11 | inclined hanging (tool standing) |
| 6 | horizontal (tool hanging) |
3.7.2
pose tolerance ahead of drive-in
pose tolerance measured at the TCP at the beginning of the drive-in to the magazine (3.1.10)
Note 1 to entry: The pose needs to be fixed by the supplier (e.g. by providing a drawing).
3.7.3
lay-off force
Fy
force necessary for the lay-off of the tool into the magazine (3.1.10)
Note 1 to entry:Fy is expressed in Newtons.
3.7.4
lay-off moment
My
moment necessary for the lay-off of the tool into the magazine (3.1.10)
Note 1 to entry:My is expressed in Newton-metres.
3.7.5
removal force
Fv
force necessary for the removal of the tool from the magazine (3.1.10)
Note 1 to entry:Fv is expressed in Newtons.
3.7.6
removal moment
Mv
moment necessary for the removal of the tool from the magazine (3.1.10)
Note 1 to entry:Mv is expressed in Newton-metres.
3.8 Terms related to tool exchange timing
3.8.1
tool exchange time
ttotal
total time necessary to execute the combination of motions necessary for a complete exchange operation
Note 1 to entry:ttotal is expressed in seconds.
Note 2 to entry:ttotal = t1,2 + tr + ts + t3,4 + t4,5 + t5,6 + tc + tk + t7,8
Note 3 to entry: See Figure 10.
Note 4 to entry: The tool exchange time is valid only for a specified periphery and a specified exchange cycle.
Note 5 to entry: The times t1,2, t3,4, t5,6 and t7,8 are influenced by the way of magazining the tool-mounted part (3.1.3) and by the resulting demands of the safety distance and the velocities. These times are specific for a particular periphery.
Figure 10—Tool exchange diagram and elapsed time
Key
| 1 | approach action | t1,2 | drive-in time (s) |
| 2 | release and separation action | tr | releasing time (s) |
| 3 | retraction action | ts | separation time (s) |
| 4 | conveyance action | t3,4 | drive-away time (s) |
| 5 | approach action | t4,5 | convey time (s) |
| 6 | couple action | t5,6 | bring-on time (s) |
| 7 | tool removal action | tc | coupling time (s) |
| 8 | tool retraction | tk | locking time (s) |
| a | Distance. | t7,8 | drive-off time (s) |
| b | Time. |
3.8.2
drive-in time
t1,2
time taken to drive the robot-mounted part (3.1.2) and coupled tool-mounted part (3.1.3) into the magazine (3.1.10) with reduced velocity (from position 1 to position 2)
Note 1 to entry:t1,2 is expressed in seconds.
Note 2 to entry: See Figure 10.
3.8.3
releasing time
tr
time taken to release the exchange system by unlocking the locking elements to allow the separation between the robot-mounted part (3.1.2) and the tool-mounted part (3.1.3) (at position 2)
Note 1 to entry:tr is expressed in seconds.
Note 2 to entry: See Figure 10.
3.8.4
separation time
ts
time taken to separate the robot-mounted part (3.1.2) and the tool-mounted part (3.1.3) in the magazine (3.1.10) by operation along the approach distance La contrary to the coupling direction (3.3.1) (from position 2 to position 3)
Note 1 to entry:ts is expressed in seconds.
Note 2 to entry: See Figure 10.
3.8.5
drive-away time
t3,4
time taken to drive the robot-mounted part (3.1.2) with reduced velocity to the intermediate position 4 near the tool-mounted part (3.1.3) (from position 3 to position 4)
Note 1 to entry:t3,4 is expressed in seconds.
Note 2 to entry: See Figure 10.
3.8.6
convey time
t4,5
time taken to drive to a second intermediate position 5 near the tool-mounted part (3.1.3) (appropriate on the top of the start position (3.3.3) )
Note 1 to entry:t4,5 is expressed in seconds.
Note 2 to entry: See Figure 10.
Note 3 to entry: The time t4,5 is relevant to the distance between the position of the tool-mounted part laid off and the position of the tool-mounted part to be coupled (3.1.4) and is specific to the periphery, the magazine (3.1.10) and the exchange cycle (from position 4 to position 5).
3.8.7
bring-on time
t5,6
time taken to drive the robot-mounted part (3.1.2) with reduced velocity to the start position (3.3.3) of the coupling action with the tool-mounted part (3.1.3) to be coupled (3.1.4) (from position 5 to position 6)
Note 1 to entry:t5,6 is expressed in seconds.
Note 2 to entry: See Figure 10.
3.8.8
coupling time
tc
time taken to couple (3.1.4) the robot-mounted part (3.1.2) and the tool-mounted part (3.1.3) along the approach distance La in the coupling direction (3.3.1) (from position 6 to position 7)
Note 1 to entry:tc is expressed in seconds.
Note 2 to entry: See Figure 10.
3.8.9
locking time
tk
time taken to lock (3.1.6) the end-effector exchange system together by using the locking elements to connect the robot-mounted part (3.1.2) with the tool-mounted part (3.1.3) (at position 7)
Note 1 to entry:tk is expressed in seconds.
Note 2 to entry: See Figure 10.
3.8.10
drive-off time
t7,8
time taken to drive the end-effector exchange system away from the magazine (3.1.10) with reduced velocity (from position 7 to position 8)
Note 1 to entry:t7,8 is expressed in seconds.
Note 2 to entry: See Figure 10.
3.8.11
system-specific exchange time
tx
total of all specific exchange system time items of the total exchange time
Note 1 to entry:tx is expressed in seconds.
Note 2 to entry:tx = tr + ts + tc + tk
Note 3 to entry: See Figure 10.
Bibliography
| [1] | ISO 10218-2, Robots and robotic devices — Safety requirements for industrial robots — 2: Robot systems and integration |
| [2] | IS0 9409-1:2004, Manipulating industrial robots — Mechanical interfaces — 1: Plates |
| [3] | IS0 9409-2:2002, Manipulating industrial robots — Mechanical interfaces — 2: Shafts |