DD147920A1

DD147920A1 - DEVICE FOR PROTECTING MOVING COMPONENTS ON INDUSTRIAL ROBOTS

Info

Publication number: DD147920A1
Application number: DD21745479A
Authority: DD
Inventors: Werner Kraus
Original assignee: Werner Kraus
Priority date: 1979-12-07
Filing date: 1979-12-07
Publication date: 1981-04-29

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Schutz sich bewegender Werkzeuge und deren Halterungen vor Zerstoerungen an programmgesteuerten Maschinen. Ziel ist, einen wirksamen verzoegerungsarmen Schutz empfindlicher Maschinenteile vor Kollision zu ermoeglichen. Nach der Aufgabe soll die Einrichtung in moeglichst vielen Bewegungsrichtungen zuverlaessig ansprechen. Loesungsgemaesz ist vorzugsweise an der senkrechten Rotationsachse des Roboters ein Zwischenflansch befestigt und achsparallel zur Rotationsachse ein Bolzen mit einem tellerfoermigen Endstueck in einer Bohrung des Zwischenflansches angeordnet, wobei Zwischenflansch und das Endstueck des Bolzens durch auf dem Bolzen angeordnete vorgespannte Federelemente gegeneinandergedrueckt werden und drei oder mehrere Stahlkugeln in beiderseitigen Aussparungen als Zentrierelemente zwischen Bolzen und Zwischenflansch Verwendung finden und ein auf Lageaenderung zwischen Bolzen und Zwischenflansch reagierender Schalter mit auf die Spitze des Bolzens gerichtetem Taster am Zwischenflansch befestigt ist.The invention relates to a device for protecting moving tools and their holders from damage to program-controlled machines. The aim is to enable effective low-delay protection of sensitive machine parts from collision. After the task, the device should respond reliably in as many directions of movement as possible. Loesungsgemaesz is preferably attached to the vertical axis of rotation of the robot an intermediate flange and axially parallel to the axis of rotation a bolt arranged with a tellerfoermigen end piece in a bore of the intermediate flange, said intermediate flange and the end piece of the bolt are urged against each other by arranged on the bolt biased spring elements and three or more steel balls find in both recesses as centering between bolt and intermediate flange use and a position change between the bolt and intermediate flange responsive switch is fixed to the tip of the bolt button on the intermediate flange.

Description

Anmelder ;Applicant;

Werner Kraus, 409 Halle-Neustadt, Bl. 115/7Werner Kraus, 409 Halle-Neustadt, Bl. 115/7

Zustellungsbevollmächtigter ; Certificate of approval;

Leifc-BfN "Schweißtechnik" im Zentralinstitut für Schweißtechnik der DDE 403 Halle, PSF 16Leifc-BfN "Welding Technology" at the Central Institute for Welding Technology of the DDE 403 Halle, PSF 16

Einrichtung zum Schutz sich bewegender Bauteile an IndustrieroboternDevice for protecting moving components on industrial robots

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schutz sich bewegender V/erkzeuge und deren Halterungen vor Zerstörung an programmgesteuerten Maschinen, vorzugsweise Schweißrobotern durch Abschalten der Antriebe der Maschine im Fall einer Kollision der V/erkzeuge oder Werkzeugträger mit einem Hindernis»The invention relates to a device for protecting moving tools and their holders against destruction on program-controlled machines, preferably welding robots by switching off the drives of the machine in the event of a collision of the tools or tool carriers with an obstacle.

Characteristic of the known technical solutions

Industrieroboter, insbesondere Roboter für das Lichtbogen- oder Widerstandspunktschweißen führen an relativ komplizierten Bauteilen Arbeitsgänge oder Arbeitsverrichtungen aus, die mit einer programmgesteuerten Bewegung des Werkzeuges (Schweißbrenner oder Punkt-Industrial robots, in particular robots for arc or resistance spot welding, carry out operations or work operations on relatively complicated components which are accompanied by a program-controlled movement of the tool (welding torch or spot welding torch).

schweißzange) in geringem Abstand oder, vom Werkstück oder unter Berührung des Werkstückes verbunden sind. Die dabei auf das Werkzeug wirkenden Belastungen sind relativ gering, was durch eine entsprechende leichte Bauart z. B. der Schweißbrenner berücksichtigt wird· Im Falle einer nicht programmgemäßen Kollision des V/erkzeuges mit dem Werkstück oder mit einem anderen Hindernis besteht die Gefahr, daß das Werkzeug zerstört wird oder die definierte Stellung des Werkzeuges zum Koordinatensystem des Roboters durch Deformation des Werkzeuges oder seiner Halterung verändert wird·welding gun) at a small distance or, are connected by the workpiece or by touching the workpiece. The forces acting on the tool loads are relatively low, which can be achieved by a corresponding lightweight design z. In the event of a collision of the tool with the workpiece or with another obstacle that is not in accordance with the program, there is a risk that the tool will be destroyed or the defined position of the tool relative to the robot's coordinate system due to deformation of the tool or its Bracket is changed ·

Zur Vermeidung der Folgen einer Kollision wurden bereits Lösungen vorgeschlagen, die ein Abschalten der Vorschubmotore im Falle einer Kollision bewirken sollen.In order to avoid the consequences of a collision, solutions have already been proposed which are intended to bring about a shutdown of the feed motors in the event of a collision.

Im Falle einer Positioniereinrichtung nach WP B 25 J/201 235 ist das Werkzeug in zwei Ebenen elastisch aufgehängt, wobei ein federbelasteter Stößel im Fall einer Kollision auf einen Endschalter einwirkt, was zum Abschalten der Vorschubeinrichtung fährt. Der Nachteil dieser Einrichtung liegt in der Verschlechterung der Positioniergenauigkeit durch die elastische Aufhängung und in der Empfindlichkeit gegen Kollision in nur einer Ebene.In the case of a positioning device according to WP B 25 J / 201 235, the tool is elastically suspended in two planes, wherein a spring-loaded plunger acts in the event of a collision on a limit switch, which shuts down the feed device. The disadvantage of this device lies in the deterioration of the positioning accuracy by the elastic suspension and in the sensitivity to collision in only one plane.

Weitere Einrichtungen basieren auf der Messung bzw. Begrenzung des Ankerstromes der Antriebsmotoren des Roboters. Wenn der Ankerstrom einer Koordinate bei Kollision mit einem Hindernis einen bestimmten Wert übersteigt, wird der Stromkreis für den Antrieb einer oder mehrerer Koordinaten unterbrochen. Der Stromanstieg bzw. die Registrierung des Stromanstieges erfolgt jedoch mit einer gewissen Verzögerung. Im Falle einer Kollision beim Fahren mit Eilgang ist die Reaktion des Kollisionsschutzes zu träge, so daß Beschädigungen des Werkzeuges nicht auszuschließen sind*Other devices are based on the measurement or limitation of the armature current of the drive motors of the robot. If the armature current of a coordinate in collision with an obstacle exceeds a certain value, the circuit for driving one or more coordinates is interrupted. However, the current increase or the registration of the current increase takes place with a certain delay. In the event of a collision when driving at rapid traverse, the reaction of the collision protection is too slow, so that damage to the tool can not be ruled out *

Weiterhin wurde bereits vorgeschlagen, das Werkzeug in einer kardanischen Aufhängung mit einem halbkugelförmig ausgebildeten Bolzenkopf zu verbinden· Die zum Bolzenkopf gehörende Pfanne ist in einem von einer Druckfeder gehaltenen Gleitstück so gelagert, daß bei Überschreiten einer bestimmten Krafteinwirkung am Werkzeug ein Schalter zur Stillsetzung der Antriebe betätigt wird.Furthermore, it has been proposed to connect the tool in a gimbal with a hemispherical-shaped bolt head · The pan belonging to the pan is mounted in a held by a compression spring slider so that when a certain force on the tool is exceeded, a switch for stopping the drives operated becomes.

Der Kachteil dieser Einrichtung ist, daß der Kollisionsschutz nur auf Bewegungen in einer Ebene anspricht und z, B. senkrechte und Drehbewegungen vom Kollisionsschutz nicht erfaßt werden»The Kachteil this device is that the collision protection responds only to movements in a plane and z, B. vertical and rotational movements of collision protection are not detected »

Ein weiterer Nachteil ist der komplizierte Aufbau des Kollisionsschutzes·Another disadvantage is the complicated structure of collision protection ·

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, einen wirksamen verzögerungsarmen Schutz empfindlicher Maschinenteile und Werkzeuge vor Kollision in allen für eine Gefährdung in Frage kommenden Bewegungsrichtungen mit geringem Aufwand zu ermöglichen und dadurch Beschädigungen an hochentwickelten Maschinen sowie dadurch hervorgerufene Produktionsausfälle zu vermeiden·The aim of the invention is to allow effective low-delay protection of sensitive machine parts and tools from collision in all directions of movement in question with little effort and thereby avoid damage to advanced machinery and thereby caused production losses ·

The essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Schutz gefährdeter Maschinenteile und Werkzeuge an programmgesteuerten Maschinen vor einer Kollision mit einem Hindernis zu entwickeln, die in möglichst vielen Bewegungsrichtungen zuverlässig anspricht und sowohl während des Noriaalbetriebes der Maschine als auch nach einer Kollision eine definierte, unveränderliche Stellung des Werkstückes gewährleistet oder dieThe invention has for its object to develop a device for protecting endangered machine parts and tools on programmable machines from colliding with an obstacle that responds reliably in as many directions of movement and both during Noriaalbetriebes the machine as well as after a collision a defined, unchanging Guaranteed position of the workpiece or the

Zurückführung aes Werkzeuges in die Ausgangsstellung ermöglicht.Returning aes tool allows in the starting position.

Erfindungsgemäß besteht die Einrichtung zum Kollisionsschutz im wesentlichen aus einem Zwischenflansch, der vorzugsweise an der senkrechten Rotationsachse des Roboters befestigt ist sowie einem in einer Bohrung des Zwischenflansches angeordneten Bolzen mit einem tellerförmigen Endstück· Der Zwischenflansch und das tellerförmige Endstück des Bolzens werden durch auf dem Bolzen angeordnete Federelemente, vorzugsweise durch Tellerfedern, gegeneinandergedrückt. Zwischen dem Endstück des Bolzens und dem Zwischenflansch sind in beiderseitigen Aussparungen mindestens drei oder auch mehrere Stahlkugeln angeordnet, die zur Zentrierung des Bolzens und zur Sicherung des Bolzens gegen Verdrehen dienen.According to the invention, the means for collision protection consists essentially of an intermediate flange, which is preferably attached to the vertical axis of rotation of the robot and a bolt arranged in a bore of the intermediate flange with a plate-shaped end · The intermediate flange and the plate-shaped end of the bolt are arranged by on the bolt Spring elements, preferably pressed by disc springs against each other. Between the end piece of the bolt and the intermediate flange at least three or more steel balls are arranged in mutual recesses, which serve to center the bolt and to secure the bolt against rotation.

Am Endstück des Bolzens ist über Verbindungsglieder der Schweißbrenner oder ein anderes Werkzeug befestigt. Im Normalbetrieb des Roboters wird durch die Vorspannung der Tellerfedern eine stabile Verbindung des Schweißbrenners mit der Rotationsachse garantiert. Im Falle einer Kollision des Schweißbrenners mit einem Hindernis ermöglichen die Tellerfedern eine Lageverschiebung von Zwischenflansch und Bolzenendstück, die durch einen auf das andere Bolzenende gerichteten Taster oder Schalter registriert und in ein Signal zur Stillsetzung der Roboterantriebe umgewandelt wird.At the end of the bolt is attached via links of the welding torch or other tool. During normal operation of the robot, the prestressing of the disc springs guarantees a stable connection of the welding torch to the axis of rotation. In the event of a collision of the welding torch with an obstacle, the disc springs allow a positional shift of intermediate flange and pin end piece, which is registered by a push button or switch directed to the other pin end and converted into a signal for stopping the robot drives.

Die LageνerSchiebung erfolgt, indem entweder der Bolzen ajis einer zur Rotationsachse des Roboters parallelen Lage verschoben, d. h. angekippt wird oder daß durch ein um die Bolzenachse wirkendes Drehmoment die Stahlkugeln ausrasten und den Bolzen in Richtung seiner Achse verschieben. Bei Angriff der Kraft in Achsrichtung des Bolzens, wenn der Brenner beim Abwärtsfahren auf ein Hindernis stößt, hebt das Bolzenendstück vom Zwischenflansch ab, wodurch ebenfalls der Kontakt ausgelöst wird.The position of the displacement is effected by either displacing the pin ajis of a position parallel to the axis of rotation of the robot, i. H. is tilted or that disengage the steel balls by a torque acting around the pin axis and move the bolt in the direction of its axis. Upon attack of the force in the axial direction of the bolt, when the burner encounters an obstacle when driving down, lifts the Bolzenendstück from the intermediate flange, whereby also the contact is triggered.

Der erfindungsgemäße Kollisionsschutz wirkt somit in drei Richtungen der Translation und in einer Richtung der Rotation. Damit sind alle beim Lichtbogenschweißen vorhandenen Möglichkeiten einer Kollision erfaßt und wichtige Maschinenteile gegenüber den nachteiligen Folgen einer Kollision gesichert.The collision protection according to the invention thus acts in three directions of translation and in one direction of rotation. Thus, all existing in arc welding possibilities of a collision are detected and secured important machine parts against the adverse consequences of a collision.

Nach einer Kollision und nach dem Wegfahren von dem Hindernis kehrt der Brenner selbsttätig in seine definierte Ausgangsstellung zurück oder wird von Hand in diese Stellung gebracht. Die !«anstellschraube an dem Bolzen bietet die Möglichkeit, die optimale Ansprechkraft des Kollisionsschutzes in weiten Bereichen zu regulieren und reproduzierbar festzulegen.After a collision and after driving away from the obstacle, the burner automatically returns to its defined starting position or is brought by hand in this position. The adjustment screw on the bolt offers the possibility of regulating the optimum response force of the collision protection in a wide range and setting it in a reproducible manner.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführunßsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch die wichtigsten Bauelemente der erfindungsgemäßen Einrichtung.The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment. The accompanying drawing shows a cross section through the main components of the device according to the invention.

An der senkrechten Rotationsachse 1 eines Lichtbogenschweißroboters ist ein Zwischenflansch 2 befestigt und achsparallel zur Rotationsachse 1 ein Bolzen 3 niit einem tellerförmigen Endstück in einer Bohrung auf dem Zwischenflansch 2 angeordnet. Zwischenflansch 2 und das Endstück des Bolzens 3 werden durch auf dem Bolzen 3 angeordnete und vorgespannte Tellerfedern 4 gegeneinandergedrückt. Weiterhin sind in entsprechenden Aussparungen zwischen dem Endstück des Bolzens 3 ußd Zwischenflansch 2 mindestens drei Stahlkugeln 5 angeordnet, die beide Teile zentrieren und gegen Verdrehen sichern. Am Endstück des Bolzens 3 ist über Verbindungsglieder 6 der Schweißbrenner 7 befestigt. Bei Kollision des Schweißbrenners 7 niit einem Hindernis oder mit dem Werkstück 8 wirkt ein Drehmoment oderOn the vertical axis of rotation 1 of an arc welding robot an intermediate flange 2 is fixed and axially parallel to the axis of rotation 1, a bolt 3 is arranged with a plate-shaped end piece in a bore on the intermediate flange 2. Intermediate flange 2 and the tail of the bolt 3 are pressed against each other by arranged on the bolt 3 and biased disc springs 4. Furthermore, at least three steel balls 5 are arranged in corresponding recesses between the end of the bolt 3 ußd intermediate flange 2, which center both parts and secure against rotation. At the end of the bolt 3, the welding torch 7 is attached via connecting members 6. Upon collision of the welding torch 7 with an obstacle or with the workpiece 8, a torque or

eine Zugkraft auf den Bolzen 3, wobei die Tellerfedern 4 eine Lageverschiebung des Bolzens 3 gegenüber dem Zwischenflansch 2 gestatten_e Diese Lageverschiebung wird von einem Schalter 9» der mit dem Zwischenflansch 2 fest verbunden ist, registriert und in ein Signal für das Beenden der Bewegungsabläufe des Roboters umgewandelt.a traction on the bolt 3, wherein the disc springs 4 allow a positional shift of the bolt 3 relative to the intermediate flange 2 _e This positional shift is by a switch 9 which is fixedly connected to the intermediate flange 2, registered and in a signal for the termination of the movements of Transformed robot.

Claims

Erfindunssanspruch

Device for switching off program-controlled machines, in particular welding robots in the event of a collision of the tool or welding torch including the burner holder with an obstacle, characterized in that an intermediate flange (2) is preferably fastened to the vertical axis of rotation (1) of the robot and parallel to the axis of rotation (1) a bolt (3) with a plate-shaped end piece in a bore of the intermediate flange (2) is arranged, wherein the intermediate flange (2) and the end piece of the bolt (3) on the bolt (3) arranged prestressed spring elements, preferably cup springs (4) pressed against each other and three or more steel balls (5) in mutual recesses as centering between the bolt (3) and intermediate flange

(2) Use and a switch (9) reacting to changes in position between the bolt (3) and the intermediate flange (2) is attached to the intermediate flange (2) with a push-button directed towards the tip of the bolt (3) *