CN107251301B - 用于运行机械手的方法以及工厂设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行具有使物体移动的工具的机械手(2)的方法，所述机械手用于在人员手动操作工件的带电压的元件(13)的至少一部分时进行辅助，所述元件通过相应至少一个覆盖件(14)保护不被接触，所述方法包括如下步骤：‑借助于工具拿起覆盖了至少两个操作所需的带电压的元件(13)的覆盖件(14)；以及‑一旦出现了表明操作结束的触发事件，则借助于工具放置至少两个覆盖件(14)。

Description

用于运行机械手的方法以及工厂设备
技术领域
本发明涉及一种用于运行具有使物体移动的工具的机械手的方法，所述机械手用于在人员手动操作工件的带电压的元件的至少一部分时进行辅助，所述元件通过相应至少一个覆盖件保护不被接触。此外，本发明还涉及一种工厂设备。
背景技术
工业中劳动安全措施的重点在于，在手动操作具有可接触的带电压的元件的工件时保护人员。在此应该保护人员不会由于出现电弧而受到电能影响而产生不良生理效应，像身体过电和烧伤。在汽车行业的领域中，该主题领域由于使用设置用于驱动电动汽车的电动车电池而得到重视。这种电池能够在其带电压的元件上具有直至数百伏的相对电位差。然而其制造不需要可自动化的制造步骤，所述制造步骤可以手动由人员操作。
为此已知的是，设置人身劳动保护措施，其中人员在其操作时穿戴保护设备，例如由电绝缘材料制成的手套。同样已知的是，在带电压的元件处设置接触保护覆盖件，所述覆盖件仅从那些其上已经执行了相应的手动操作的带电压的元件移开。因为覆盖件的布置由人员自己进行，则在此涉及组织的劳动保护措施。
然而这种人身的或组织的劳动保护措施在工作保护的经典的措施等级中被视作不方便的并仅作为值得推荐的次要措施。这是因为，在人为错误的情况下，例如由于粗心或疏忽把覆盖件错误安装的情况下，其保护失灵。此外，恰恰在掐丝/精工安装过程中，人员的保护服装强烈地限制了手的活动性。
发明内容
因此本发明的目的在于，建议一种技术劳动保护措施，其实现了对在工件的带电压的元件处工作的人员的改进的保护，并且方便进行手动操作。
为了实现该目的，根据本发明给出了一种前述类型的方法，包括如下步骤：借助于工具拿起覆盖至少两个操作所需的带电压的元件的覆盖件；以及一旦出现了表明操作结束的触发事件，则借助于工具放置至少两个覆盖件。
本发明基于这样的考虑，为了对人员进行辅助而使用机械手，该机械手设计用于，借助于合适的执行机构移动覆盖件。在此，如此运行机械手，即机械手借助于工具仅拿起在所需的操作的框架内被人员接触的那两个带电压的元件并且随后又把这些元件放置在该至少两个覆盖件上。然而，这仅当出现触发事件时才发生，所述触发事件指示了，人员已经结束了在带电压的元件处设置的操作。例如，如果该工件是电池，则可以如此确保，仅揭开那些之间不存在危险电压的带电压的元件。因此，无危险地实现了这些电位的电连接以及同时接触。此外，特别有利的是，专门为人机互动设计机械手，尤其是具有用于检测与人员的身体部分的接触的自身传感器且在这种情况下停住。
即特别有利的，不再设置人身的和/或组织的劳动保护措施，而是采取技术措施，以便防止人员受到电能的危险作用。因此尤其是消除了人为错误的危险源头。因为确保了，在工件的未被覆盖的带电压的元件之间不存在不被允许的接触电压，所以好像可以放弃防护服，该防护服限制了在执行手动的操作时人员的运动自由度。有利地，在改进劳动保护水平时，可以实现在执行手动操作时效率的提升。
在根据本发明的方法的框架内，特别有利的是，将借助于输入设备输入的人员的操作指令作为触发事件。在此规定了，人员通过操作指令输入操作本身的结束并进而使机械手把覆盖件再次放置在带电压的元件上。人员通过操作输入设备来传递该用作触发事件的操作指令。例如，可以设置按钮作为输入设备，该按钮被手动操作或者设计为脚踏开关。在此尤其有意义的是，如此设计输入设备，即在输入操作指令时确保，人员的身体部分不处于机械手的工具的作用范围内。这例如可以通过输入设备实现，该输入设备仅能通过两手操作，即例如包括两个空间上分开的、设置用于通过手操作的按钮。
备选地或附加地，在根据本发明的方法的框架内，可以规定，借助于传感器检测人员的活动和/或工件，并且把达到通过传感器检测到的人员和/或工件的目标状态用作触发事件。即例如可以规定，如此选择传感器，使得其识别出，完整地进行规定的手动操作，即例如确定，工件的两个带电压的元件彼此导电连接。备选地或附加地，也可以规定，传感器，例如摄像机检测，人员的身体部分，即尤其是手是否处于机械手的作用区域，这如此解释，即操作仍未结束。这可以由此改进，即传感器设计用于识别，是否通过由人员执行的活动完全结束了手动操作。当然也可以既借助于传感器也借助于额外的输入设备识别触发事件的存在。
有利地可以规定，在放置时力锁合地和/或形锁合地锁止覆盖件。因此如此操控该机械手，即工具在放置时施加足够的力，以便使相应设计的覆盖件固定在工件上。因此避免了，人员由于运动不期望地使覆盖件运动，且因此再次使带电压的元件露出。这样不仅会在机械手运行时导致干扰，也会对人员来说形成新的危险源头。
在根据本发明的方法的框架内，特别优选的是，关于其它的带电压的元件重复所述步骤，直至结束预定量的操作。因为在工件上通常可以进行多次手动操作，因此适合的是，如果需要的话，在其它的带电压的元件上多次执行所述方法步骤，并且由此结束该方法，即已经执行了预定量的操作。有利地，即使在较复杂的安装活动中可以使用该方法。
在此特别有利的是，以一顺序预先规定关于在同一个工件处的不同的元件的工作计划中的操作的量。因此，在执行所述操作之前已经能够预先规定操作的在劳动保护方面最佳的顺序，这通过流程图表示。因此，即使在广泛地操作工件时也有效地切断了人为错误的错误源头。当工件的两个有效的、即它们之间具有电势差的元件意外连接时，这尤其涉及产生电弧的短路的危险。
此外可以规定，在最后一次重复步骤之后，拿起并移除所有覆盖件。尤其当覆盖件仅用于劳动保护的目的且在执行了操作之后不再用于工件的其它任务时，这是尤其适合的。在这种情况下，机械手有利地可以在结束操作之后移除所有覆盖件。有利地，因此也可以放弃，必须手动移除覆盖件，由此将产生新的危险源头。
最终在根据本发明的方法中尤其优选的是，具有多个电池模块的电池被用作工件，其中所述操作是配属于不同电池模块的元件之间的接触。如开头所述，在操作电池时，劳动保护是根据本发明的方法的特别有意义的应用领域。这尤其涉及包括多个电池模块的电池，以便产生特别高的电压，像其例如在汽车工业领域中为了牵引目的所需的那样。所需的操作在那里大多是不同的电池模块的带电压的元件的接触/触点接通。恰恰在此出现了特别高的电压，这种特别高的电压能够产生危险的身体过电。此外，在具有其典型地极高的短路电流的电化学电池中，导致烧毁的电弧的危险特别显著。因此，在具有多个电池模块的电池的制造过程的框架中使用根据本发明方法是特别有利的。
此外，本发明还涉及一种用于在人员手动操作工件的带电压的元件的至少一部分时进行辅助的工厂设备，所述元件通过相应至少一个覆盖件保护不被接触，所述工厂设备包括：至少一个机械手，该机械手具有用于固定物体的工具；用于至少一个工件的定位装置以及控制机械手的控制设备，该控制设备设计用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。在此，根据本发明的工厂设备尤其如此设计，即该工厂设备为人员提供了用于执行其操作的工作场所/工位，即尤其是相应地布置的制造场地。在此，其首先包括机械手和控制设备，该控制设备设计用于执行根据本发明的方法。在此，尤其可以涉及可存储器编程的控制器、微型控制器或者专用集成电路(ASIC)。此外，工厂设备还具有定位装置，工件可容纳在该定位装置中。在此，尤其可以规定，定位装置是或包括容纳部，工件可插入该容纳部中并且对机械手的执行机构来说可触及。在规定的流水线制造中特别优选的是，定位装置包括输送装置，或者设计为输送装置，从而工厂设备能连续地输入工件，在其上可执行预定的操作。
在此尤其优选，工具设计为抓取装置。在此，基本上考虑所有由现有技术本身已知的抓取执行机构，其中机械的或气动的抓取装置是尤其优选的。在此，该抓取装置如此选择，使得其能够可靠地执行覆盖件的拿起和放置的任务，即尤其能够在放置时可靠地在工件上锁止覆盖件。
此外尤其优选的是，工厂设备包括输入设备，该输入设备设计用于检测人员的操作指令且与该控制设备连接。备选地或附加地，可以规定，工厂设备包括传感器，该传感器设计用于检测工件和/或人员的活动且与控制设备连接。因此建议，将之前在所述方法的框架内已经描述的传感器或输入设备与控制设备连接，该控制设备则如此设计，即借助于通过传感器检测到的传感器数据和/或通过输入设备输入的操作指令识别触发事件。
此外，在具有传感器的根据本发明的工厂设备中特别优选的是，设置摄像机作为传感器，以及控制设备包括图像处理单元，该图像处理单元设计用于分析由摄像机检测到的数据以识别人员和/或工件的目标状态。借助于摄像机可以如此识别操作结束，其中图像处理单元例如如下地分析由摄像机检测到的数据，在两个带电压的元件之间预设的连接是否正确地实现，和/或人员的身体部分，尤其是手是否位于机械手的执行机构的作用范围内。
此外，用于根据本发明的方法的所有实施方案都类似地可以转用于根据本发明的工厂设备，从而也可以借助于该工厂设备实现已经提到的优点。
附图说明
由下文所述的实施例以及根据附图得到本发明的其它优点和细节。附图示出：
图1示出根据本发明的工厂设备的实施例；
图2示出在覆盖件拿起时两个带电压的元件的范围内在图1中示出的工厂设备的细部视图；
图3示出在手动操作结束之后在图2中示出的细部视图；
图4示出在放置覆盖件之后在图2中示出的细部视图；以及
图5示出根据本发明的方法的实施例的流程图。
具体实施方式
图1示出工厂设备1，包括机械手2、具有两个按钮3、4的输入设备5以及作为传感器的摄像机6，该摄像机布置在工作台7上。在该工作台中允许定位装置8进入，所述定位装置用于接纳作为工件的电池9。此外，工厂设备1具有示意性示出的控制设备10。
机械手2包括机械手臂11和作为工具的抓取装置12，该工具用作终端执行机构。电池9包括多个未具体示出的电池模块，所述电池模块与多个带电压的元件13在电池9的外部连接。带电压的元件13分别借助于覆盖件14保证不被触及。最终控制设备10与机械手2如此连接，即控制设备控制机械手的运动且尤其是也控制抓取装置12的动作。控制设备还具有用于操作设备5的入口，从而可以由其处理操作指令。此外，控制设备10包括图像处理单元15，该图像处理单元接收并处理摄像机6的图像信号。
图2至4示出在不同的状态中电池9的两个带电压的元件13的范围内工厂设备1的细部视图。在此，图2示出抓取装置12，该抓取装置由右侧的带电压的元件13拿起其覆盖件14，其中左侧的带电压的元件13还通过其覆盖件14保证不被接触。图3中，移除了两个覆盖件。带电压的元件13借助于接触元件16通过未具体示出的使用工厂设备1的人员连接。图4示出随后的状态，在该状态中左侧的带电压的元件13已经再次通过其覆盖件14保证不被接触，其中右侧的带电压的元件13恰好再次通过由抓取装置12放置其覆盖件14来保证安全。
图5示出用于运行具有使物体移动的工具的机械手2的方法的流程图，所述机械手用于在人员手动操作工件的带电压的元件13的至少一部分时进行辅助，所述元件通过覆盖件14保护不被接触。当在步骤S1中开始所述方法之后，在步骤S2中首先把所有的覆盖件14放置到所有带电压的元件1上，从而保护所有带电压的元件13不被人员接触且因此达到在图1中示出的状态。备选地，当然已经借助于覆盖件保证安全的电池也可以是所述方法的出发点。
在随后的步骤S3中，像在图2中示出的，相应两个覆盖件14从带电压的元件13移除。为此，机械手2借助于机械手臂11使抓取装置12相应地朝着覆盖件14运动，其中抓取装置12夹住并拿起该覆盖件，并放在工作台7的范围内未具体示出的保管位置中。
如果两个覆盖件14被移除，则在步骤S4中连续地询问，是否出现了指示操作结束的触发事件。在该步骤期间，人员能够借助于接触元件16连接带电压的元件13。该过程由摄像机6监控，该摄像机检测所述操作的范围，并且检查，接触元件16是否正确地安置。如果是这种情况且人员已经操作了输入设备5的按钮3和4—所述按钮如此彼此间隔开地布置在工作台7上，使得人员必须利用两只手操作它们，则这被评估为操作指令，且确定出现了触发事件，从而继续该方法。
这发生在步骤S5中，在该步骤中从现在开始抓取装置把覆盖件14再次放置到带电压的元件13上。覆盖件在此被如此朝着电池9引导，使得其力锁合地和形锁合地与该电池连接。因此，阻止人员意外使覆盖件14运动。
在随后的步骤S6中检查，之前确定的工作计划是否做完，该工作计划包括所有在电池9处待进行的按照其顺序的操作。如果不是这种情况，则跳回至步骤S3并且从该步骤开始鉴于电池9的其它不具有附图标记的覆盖件继续该方法。如果所有的在工作计划中设置的操作都结束了，则不进行任何其它跳回，而是继续所述方法。
在步骤S7中，机械手2借助于抓取装置12从电池9移除所有覆盖件14，所述覆盖件仅具有这样的目的，即在操作期间阻止人的接触，然而对于随后的制造措施来说不需要。移除覆盖件14，机械手2移动返回到休止位置且在其步骤S8中结束该方法。

Claims (13)

1.一种用于运行具有使物体移动的工具的机械手(2)的方法，所述机械手用于在人员手动操作工件的带电压的元件(13)的至少一部分时进行辅助，所述元件通过相应至少一个覆盖件(14)保护不被接触，所述方法包括如下步骤：
-借助于工具拿起覆盖所述手动操作所需的至少两个带电压的元件(13)的覆盖件(14)；以及
-一旦出现了表明所述手动操作结束的触发事件，则借助于工具重新放置至少两个覆盖件(14)至所述带电压的元件。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将借助于输入设备(5)输入的、人员的操作指令用作触发事件。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于传感器检测工件和/或人员的活动并且把达到通过传感器检测到的、人员和/或工件的目标状态用作触发事件。
4.根据前述权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在放置时，力锁合地和/或形锁合地锁止所述覆盖件(14)。
5.根据前述权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，关于其它带电压的元件(13)重复所述步骤，直至结束预定量的操作。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，以一顺序预先规定关于在同一个工件处的不同的元件(13)的工作计划中操作的量。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在最后一次重复所述步骤之后，拿起并移除所有覆盖件(14)。
8.根据前述权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，将具有多个电池模块的电池(9)用作工件，其中所述操作是配属于不同电池模块的元件(13)之间的接触。
9.一种用于在人员手动操作工件的带电压的元件(13)的至少一部分时进行辅助的工厂设备(1)，所述元件通过相应至少一个覆盖件(14)保护不被接触，所述工厂设备包括：至少一个具有用于使物体移动的工具的机械手(2)；用于至少一个工件的定位装置(8)以及控制机械手(2)的控制设备(10)，该控制设备设计用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。
10.根据权利要求9所述的工厂设备(1)，其特征在于，所述工具设计为抓取装置(12)。
11.根据权利要求9或10所述的工厂设备(1)，其特征在于，工厂设备包括输入设备(5)，该输入设备设计用于检测人员的操作指令且与控制设备(10)连接。
12.根据权利要求9至10中任一项所述的工厂设备(1)，其特征在于，工厂设备包括传感器，该传感器设计用于检测工件和/或人员的活动且与控制设备(10)连接。
13.根据权利要求12所述的工厂设备(1)，其特征在于，设置摄像机(6)作为传感器，以及控制设备(10)包括图像处理单元(15)，该图像处理单元设计用于分析由摄像机(6)检测到的数据以识别人员和/或工件的目标状态。
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