DD207669A1

DD207669A1 - Einrichtung zum kollisionsschutz fuer freiprogrammierbare arbeitsgeraete

Info

Publication number: DD207669A1
Application number: DD24058982A
Authority: DD
Inventors: Eberhard List
Original assignee: Eberhard List
Priority date: 1982-06-10
Filing date: 1982-06-10
Publication date: 1984-03-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Kollisionsschutz fuer freiprogrammierbare Arbeitsgeraete wie Industrieroboter, Handhabungsgeraete und dgl., die bei schaedigenden Einwirkungen auf das Arbeitsgeraet aus beliebigen Richtungen eine begrenzte Nachgiebigkeit aufweist und ab einer bestimmten Krafteinwirkung auf dieses eine selbsttaetige Schutzabschaltung des Antriebes ausloest. Unter Beibehaltung einer hohen Positioniergenauigkeit ist die Aufgabe gestellt, eine Kollisionsschutzeinrichtung zu schaffen, die geringe radiale Abmessungen aufweist und eine axiale Durchfuehrung von Zuleitungen, Hilfsstoffen und dgl. durch die Einrichtung selbst erlaubt. Nach der Erfindung ist dies dadurch zu erreichen, dass eine durchgehende, rohrfoermige Aufnahme vorgesehen ist, welche einerseits in einer doppelt konischen Bohrung eines Grundkoerpers gefuehrt, andererseits mit einem Zentrierkegel verbunden ist, wobei der Zentrierkegel in einer Zentrierhuelse lagert und von einem federbelasteten, auf dem Zentrierkegel aufsitzenden Stoessel fixiert ist.

Description

Titel der Erfindung:

Einrichtung zum Kollisionsschutz für freiprogrammierbare Arbeitsgeräte

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Kollisionsschutz für freiprogrammierbare Arbeitsgeräte wie Industrieroboter, Handhabungsgeräte und dgl. im Zuge eines Kraftübertragungsgliedes des Arbeitsgerätes mit einem Antrieb, die bei schädigenden Einwirkungen aus beliebigen Sichtungen eine begrenzte Nachgiebigkeit aufweist und ab einer bestimmten Krafteinwirkung auf das Arbeitsgerät eine selbsttätige Schutzabschaltung auslöst· ;

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Bei automatisch geführten, freiprogrammierbaren Arbeitsgeräten, z.· B· Industrierobotern, besteht besonders bei beengten Platzverhältnissen die Gefahr, daß die Arbeitsgeräte unbeabsichtigt mit Werkstücken, Vorrichtungen o.a* Teilen kollidieren und dabei beschädigt oder zerstört werden· Dabei entstehen oft unvertretbar hohe Kosten für deren Instandsetzung sowie Produktionsausfall· Durch elastische Anordnung der Arbeitsgeräte können zwar kleinere Ungenauigkeiten und Bauteiltoleranzen bedingt ausgeglichen und mögliche Beschädigungen der Arbeitsgeräte

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vermindert werden, jedoch wird insbesondere bei betriebsbedingt auf die Arbeitsgeräte einwirkenden äußeren Kräften durch, daran befestigte Kabel oder Schläuche eine oftmals zu starke Verschlechterung der Positioniergenauigkeit bewirkt. . '

Aus der DD-PS 143 226 ist eine Einrichtung zum'Kollisionsschutz für Industrieroboter vorbekannt, die dem Arbeitsgerät eine ausreichende Positioniergenauigkeit sichert. Erst nachdem die äußeren Kräfte bei einer Kollision einen bestimmten, konstruktiv festzulegenden Schwellwert überschritten haben, können die Arbeitsgeräte vermittels einer kardanischen Aufhängung ausweichen, wobei gleichzeitig eine Schalteinrichtung ausgelöst wird, die die Antriebe stoppt. Der Nachteil dieser Einrichtung ist darin zu sehen, daß nur äußere Momente die Funktion der Einrichtung bewirken können und daß diese Einrichtung infolge ihres konstruktiven, verhältnismäßig voluminösen Aufbaues nur für ausgewählte Arbeitsgeräte Anwendung finden kann» In der DE-OS 27 17 871 ist eine Sicherungsvorrichtung für ein Handhabungsgerät beschrieben,, die. bei gefährlich hohen äußeren Kräften aus beliebigen Sichtungen eine Nachgiebigkeit der Arbeitsgeräte gewährleistet und gleichzeitig die zugehörigen Antriebe abschaltet.» Zu diesem Zwecke ist im Zuge eines Kraftübertragungsgliedes eines Handhabungsgerätes mit einem Antrieb eine etwa topfförmige Aufnahme vorgesehen» in der eine Scheibe angeordnet ist, welche durch mindestens drei außermittig eingespannte Federn gegen den Boden der Aufnahme auf Abstand gehalten ist und zwischen beiden ein nach außen, reichendes Schaltglied eingebracht ist· . .

Diese Lösung hat den Nachteil, daß zur Gewährleistung einer ausreichenden Positioniergenauigkeit relativ große radiale Abmessungen der Aufnähme erforderlich sind, damit die im Normalbetrieb auftretenden äußeren Momente nicht zu einer Auslenkung der Arbeitsgeräte führen. Ein weiterer Nachteil besteht auch darin, daß die Betätigung

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des Schaltgliedes in der Mitte der Vorrichtungen ausgelöst wird, um ein von der Bewegungsrichtung unabhängiges Ab-. schalten zu gewährleisten. Dadurch ist eine mittige Durchführung von Zuleitungen für Energie und Hilfsstbffe nicht möglich* .

Schließlich beschreibt die DE-OS 3 004- 015 eine lösbare Haltevorrichtung zwischen einem Haltearm und einem Träger eines Handhabungsgerätes, die die vorgenannte Sicherungsvorrichtung hinsichtlich Abgleitbewegung bei Berührung des Armes und dem Wechsel eines Werkzeuges verbessert. In einer Ausführungsform sind dabei zwei Grundplatten mittig von Rohrstücken durchsetzt, die innerhalb dieser Teile an Plansche unter Zwischenschaltung einer Abdichtung aneinander liegen. . Diese Lösung hat den Nachteil, daß zur Erreichung einer sicheren Signalabgabe und damit einer Sicherheitsabschaltung eine relativ große radiale Aufnahme mit wenigstens drei Kontaktschaltern notwendig ist.

Ziel der Erfindung:

Die Erfindung zielt darauf ~an, bei Einrichtungen der eingangs genannten Art Beschädigungen der Arbeitsgeräte oder "anderer Teile durch die Arbeitsgeräte zu verhindern.

Wes,en der Erfindung: ;

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Kollisionsschutz für freiprogrammierbare Arbeitsgeräte, insbesondere für MAG-Schweißroboter, zu schaffen, die unter Beibehaltung einer hohen Positioniergenauigkeit eine geringe Baugröße in radialer Richtung aufweist, eine axiale Durchführung von Zuleitungen, Hilfsstoffen und dgl. durch die Einrichtung selbst erlaubt sowie ein begrenztes Ausweichen der Arbeitsgeräte in beliebiger Richtung unter Abgabe eines

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Signales gewährleistet.

Sine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine kompakte, platzsparende Einheit von Kollisionsschutzeinrichtung und Arbeitsgerät zu schaffen·

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Einrichtung eine durchgehende rohrförmige Aufnahme aufweist, welche einerseits in einer doppelt konischen Bohrung eines Grundkörpers geführt, andererseits mit einem Zentrierkegel verbunden ist, wobei der Zentrierkegel in einer sich zwischen Grundkörper und Zentrierkegelspitze erstreckenden hohlkegelförmigen Zentrierhülse lagert und von einem federbelasteten, auf dem Zentrierkegel aufsitzenden becherförmigen Stößel fixiert ist·

lach einem Merkmal der Erfindung weist der Stößel gegenüber der Wandung der Zentrierhülse eine radial umlaufende Hing- · nut auf, die im Ruhezustand des Stößels einer Bohrung in der Zentrierhülse gegenüberliegt sowie in der Bohrung eine- Kugel angeordnet ist, an die direkt oder indirekt ein Schaltorgan angreift*

In einer besonders vorteilhaften Weise lassen sich Teile bzw. Punktionen des Arbeitsgerätes innerhalb der Kollisionsschutzeinrichtung integrieren, wenn nach einem anderen Merkmal der Erfindung die Aufnahme als Brennerrohraufnahme gestaltet ist, derart, daß das eine sich erweiternde Ende der Aufnahme als Hohlkabelanschluß ausgebildet ist, während das entgegengesetzte Ende als Aufnahmestück für einen Schweißbrenner dient und zwischen beiden, vorzugsweise unterhalb der Erweiterung der Aufnahme, ein Schutzgasanschluß zugeführt ist·

Schließlich ist es ein Merkmal der Erfindung, daß der Zentrierkegel auf der Aufnahme axial einstellbar ist. Wirken auf die Aufnahme seitliche Kräfte, die eine vorgegebene Größe überschreiten,, kann sich diese in der doppelt konischen Bohrung verdrehen und verschiebt sich gleichzeitig durch das Aufeinandergleiten des Zentrierkegels in der Zentrierhülse Und bewirkt, wie auch bei einer unmittelbar axialen Krafteinwirkung, eine Verschiebung des federbelasteten

Stößels, der dabei die Kugel aus. der Sicke drückt, die über einen Hebel oder direkt ein Schaltorgan betätigt, das die zugehörigen Antriebe abschaltet· Der besondere Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß .die Einrichtung sehr ge-r ringe radiale Abmessungen aufweist und eine zentrale Durchführung von Leitungen oder Strömungskanälen erlaubt, also Eigenschaften, wie sie besonders für die Anwendung als Schweißbrenner an Schweißrobotern gebraucht werden, jedoch darauf allein nicht beschränkt sind.

Ausführungsbeispie1:

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

'Pig· 1 einen Längsschnitt durch die Einrichtung nach

der Erfindung, .

Pig· 2 eine Darstellung wie in Pig» 1, teilweise im

Schnitt, .

Fig· 3 und 4: eine Darstellung nach Pig. 2 in je einem

ausgelenkten Zustand der Aufnahme, Pig· 5 die Einrichtung nach der Erfindung in Verbindung mit einem MAG-Schweißbrenner.

Aufbau:

In einer doppelt konischen Bohrung eines mit einem nicht dargestellten Antrieb verbundenen Grundkörper 1 ist eine rohrförmige Aufnahme 8 schwenkbar gelagert. Eine zweite Lagerstelle für die Aufnahme 8 bildet ein Zentrierkegel 7, welcher fest mit der Aufnahme 8 verbunden ist. Der Zentrierkegel 7 sitzt in einer hohlkegelförmigen, unten offenen Zentrierhülse 6, die.bis zum Grundkörper 1 reicht und mit diesem verbunden ist· Im Inneren der Zentrierhülse 6 ist ein becherförmiger Stößel 5 vorgesehen, der mit seinem Boden 15 auf dem Zentrierkegel 7 aufliegt und sich ansonsten parallel zur Wandung¹der Zentrierhülse 6 erstreckt·

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Auf dem Boden 15 liegt eine Druckfeder 4- auf, die sieb, an einem Ansatz des Grundkörpers 1 abstützt und somit den Zentrierkegel 7 in der Zentrierhülse 6 in seiner Arbeitslage fixiert. . An dem dem Grundkörper 1 zugewandten Ende .des Stößels 5 ist eine radial umlaufende Ringnut 16 eingearbeitet, der gegenüber an einer Stelle in der Zentrierhülse 6 eine Bohrung eingebracht ist. In dieser Bohrung ist eine Kugel 2 angeordnet, die teilweise in die Hut 16 eingreift und an die direkt oder indirekt ein Schaltorgan 3 angreift. In dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Aufnahme 8 als Brennerrohraufnahme für einen MAG-Schweißroboter gestaltet. Der Grundkörper 1 besteht hier aus einem elektrisch nichtleitenden Werkstoff, um eine isolierte Befestigung von Arbeitsgeräten, z. B. eines Schweißbrenners 13» zu ermöglichen. An die rohrförmige Aufnahme 8 ist ein Hohlkabel 10 zur Energie- und Schweißdrahtzuführung für den Schweißbrenner 13 befestigt. Unterhalb des erweiterten Endes der Aufnahme 8 ist ein Schutzgasanschluß 12 angebracht. Um das Arbeitsgerät, insbesondere den Schweißbrenner 13 besser an gegebene, äußere Arbeitsbedingungen anpassen zu können, ist eine Längenverstellbarkeit desselben vorgesehen. Zu diesem Zweck ist ein vorstehendes Teil des Zentrierkegels 7 mit einem Gewindestück 17 versehen, wie auch das zugehörige Aufnahmestück Gewinde trägt. Die jeweils getroffene Einstellung ist durch eine Kontermutter 14 gegen selbsttätiges Verstellen gesichert. Gleichfalls ist die⁵ Aufnahme 8 gegen ungewolltes Verdrehen mittels eines Stiftes 9» der in eine axiale Nut 18 eingreift, gesichert.

Gegenüber den Darstellungen in den Fig. 1 bis Fig. 4, bei denen das Schaltorgan 3 direkt an der Kugel 2 angreift, ist in Fig* 5 eine indirekte Betätigung desselben über einen zweiseitigen, ungleichschenkligen Hebel 11 vorgesehen. Der Hebel 11 gestattet in Verbindung mit einer Einstellschraube 19 einen größeren Schaltweg und eine bessere Justierbarkeit des Schaltvorganges.

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Wirkungsweise: ^x ' '

Wirkt unterhalb des Zentrierkegels 7 auf die Aufnahme 8, ' welche z. B. mit einem-Schweißbrenner 13 versehen ist, eine unzulässig große Kraft aus beliebig radialer Richtung ein, so kann die Aufnahme zunächst ein begrenztes Stück seitlich ausweichen (Fig· 3)· Dabei wird der Zentrierkegel 7 entgegen der Kraft der Druckfeder 4- aus seiner Normallage in der Zentrierhülse 6 verschoben und gleitet nach oben. Diese Bewegung verursacht zugleich ein AnhebeIn des federbelasteten Stößels 5» wodurch die Kugel 2 aus der Ringnut 16 gedrückt und dadurch ein Schaltorgan 3 direkt oder indirekt betätigt wird« Das Schaltorgan ^V3 kann den Antrieb des Arbeitsgerätes unterbrechen, andere Stromkreise schalten oder auch den Strömungskreis eines Druckmediums steuern· Damit wird sofort nach dem begrenzten Ausweichen bei weiteren Anstieg dieser Kräfte eine sofortige Schutzabschaltung des Schweißroboters bewirkt·

Wirken, wie in Pig. 4 dargestellt, unzulässig große Belastungen in axialer Richtung auf die Aufnahme 8 ein, so drückt der Zentrierkegel 7 den Stößel 5 unmittelbar nach oben und löst den gleichen Vorgang aus wie bei einem radialen Krafteingriff an der Aufnahme 8.

\ Die Einrichtung zum Kollisionsschutz schützt daher die Arbeitsgeräte durch Schutzabschaltung vor unzulässig hohen Kräften aus beliebiger Richtung· . ' * Aus Fig· 5 ist besonders die vorteilhafte und raumsparende Unterbringung von Teilen bzw, Funktionen eines Arbeitsgerätes innerhalb der Kollisionsschutzeinrichtung nach der Erfindung sichtbar·

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Claims

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üjrfindungsanspruch:

1. Einriciitüng zum Kollisionsschutz für freiprogrammierbare Arbeitsgeräte wie Industrieroboter, Handhabungsgeräte und dgl· im Zuge^ eines Kraftübertragungsgliedes des Arbeitsgerätes mit einem Antrieb, die bei schädigenden Einwirkungen aus beliebigen Sichtungen eine begrenzte Nachgiebigkeit

aufweist und ab einer bestimmten Krafteinwirkung auf das Arbeitsgerät eine selbsttätige Schutzabschaltung auslöst, gekennzeichnet dadurch,

daß die Einrichtung eine durchgehende rohrförmige Aufnahme (8) aufweist, welche einerseits in einer doppelt konischen Bohrung eines Grundkörpers (1) geführt, andererseits mit einem Zentrierkegel (7) verbunden ist, wobei der Zentrierkegel (7) in einer sich zwischen Grundkörper (1) und Zentrierkegelspitze erstreckenden, hohlkegelförmigen Zentrierhülse (6) gelagert und von einem federbelasteten, auf den Zentrierkegel (7) aufsitzenden becherförmigen Stößel (5) fixiert ist.
2. Einrichtung nach Punkt 1,
gekennzeichnet dadurch,

daß der Stößel (5) gegenüber der Wandung der Zentrier hülse (6) eine radial umlaufende Eingnut (16) aufweist, die im Ruhezustand des Stößels (5) einer Bohrung in-tier Zentrierhülse (6) gegenüberliegt sowie in der Bohrung eine Kugel (2) angeordnet ist, an die direkt oder indirekt ein Schaltorgan (3) angreift.
3. Einrichtung nach Punkt 1 und 2,
gekennzeichnet dadurch,

daß der Zentrierkegel (7) auf der Aufnahme (8) axial einstellbar ist.

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Α· Einrichtung nach Punkt 1 bis 3» bei dem das Arbeitsgerät ein MAG-Schweißbrenner ist, gekennzeichnet dadurch,

daß die Aufnahme (8) als Brennerrohraufnahme gestaltet ist, derart, daß das eine sich erweiternde Ende der Aufnahme (8) als Hohlkabelanschluß (10) ausgebildet ist, während das entgegengesetzte Ende als Aufnahmestück für einen Schweißbrenner (13) dient und zwischen beiden, vorzugsweise unterhalb der Erweiterung der Aufnahme (8), ein Schutzgasanschluß (12) zugeführt ist,

Hierzu! 2___Seiten Zeichnungen