DD240682A1

DD240682A1 - DEVICE FOR COLLISION PROTECTION TO MANIPULATORS

Info

Publication number: DD240682A1
Application number: DD28039885A
Authority: DD
Inventors: Rainer Marsch; Manfred Paasch; Hans-Juergen Posselt
Original assignee: Berlin Lufttech Anlagen
Priority date: 1985-09-06
Filing date: 1985-09-06
Publication date: 1986-11-12

Abstract

Vorrichtung zum Kollisionsschutz an Manipulatoren, wie sie zum Beispiel beim automatischen Schweissen angewendet wird. Ziel der Erfindung ist es, einen Effektor bei Kollision vor Zerstoerung oder bleibender Lageveraenderung zu schuetzen. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass zwischen dem Manipulator und der Brenneraufnahme des Effektors eine Druckluft beaufschlagte loesbare, elastische Kupplung angeordnet ist, die im wesentlichen aus einem druckraumumhuellenden Koerper und einer Prallplatte besteht, die den Innenraum des Koerpers flaechenhaft abdichtet. Anwendungsgebiet ist insbesondere die Roboterschweisstechnik. FigurDevice for collision protection on manipulators, as used for example in automatic welding. The aim of the invention is to protect an effector in the event of collision from destruction or permanent positional change. The essence of the invention is that between the manipulator and the burner holder of the effector a compressed solvable, elastic coupling is arranged, which consists essentially of a druckraumumhuellenden body and a baffle plate, which seals the interior of the body surface. Field of application is in particular the robot welding technology. figure

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kollisionsschutz an Manipulatoren, wie sie beim Schweißen, Schneiden, Löten, Kleben, Beschichten, Schleifen und Strahlen angewendet wird.The invention relates to a device for collision protection on manipulators, as used in welding, cutting, soldering, gluing, coating, grinding and blasting.

Characteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, zum Zwecke des Kollisionsschutzes Sicherungseinrichtungen einzusetzen, die nach einer definierten Deformation des zwischen Manipulator und Effektor, zum Beispiel Schweißbrenner, befindlichen Elementes, einen elektrischen Schaltvorgang auslösen, durch den die Antriebe des Manipulators gebremst und ausgeschaltet werden.It is known to use for the purpose of collision protection safety devices that trigger after a defined deformation of the manipulator and effector, for example, welding torch, located element, an electrical switching operation by which the drives of the manipulator are braked and turned off.

In der DE-OS 3 004 015 wurde vorgeschlagen, eine als Elektro- oder Permanentmagneten ausgebildete Magnetkupplung mit einer definierten Haltekraft anstelle des elastischen Elementes einzusetzen.In DE-OS 3 004 015 it has been proposed to use a trained as an electric or permanent magnet magnetic coupling with a defined holding force instead of the elastic element.

Weiter wurde in der DE-OS 3 025 952 vorgeschlagen, eine Flanschverbindung durch eine relativ geringe Anzahl von Spannelementen mit definierter, begrenzter Spannkraft zusammenzuspannen und in wenigstens einen der beiden Flansche einen mit einem Kontrollmedium beaufschlagten Kanal einzuarbeiten, der in die Berührungsfläche des Flansches einmündende Stichbohrungen aufweist. Bei Kollision kommt es zur Verformung der Spannelemente, wodurch Kontrollmedium abströmen kann, wobei der Druck am Kanalausgang sinkt, so daß der angeschlossene Druckschalter, zum Beispiel über einen Kontakt, die Maschine abschaltet.Furthermore, it has been proposed in DE-OS 3 025 952 to clamp a flange connection by a relatively small number of clamping elements with a defined, limited clamping force and to incorporate into at least one of the two flanges a duct loaded with a control medium, the tap holes opening into the contact surface of the flange having. In the event of a collision, the clamping elements are deformed, as a result of which control medium can flow out, whereby the pressure at the channel outlet drops, so that the connected pressure switch, for example via a contact, switches off the machine.

Schließlich wurde in der DE-OS 2 355 971 eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der bei jedem der einzelnen Koordinaten zugeordneten Antriebsmotoren eine Wanderschnecke nachgeschaltet ist, die beim Einwirken äußerer Kräfte auf das zu positionierende Teil in axialer Richtung ausweicht. Durch diese Ausweichbewegung wird ein Schalter zum Abschalten des der betreffenden Koordinatenbewegung zugeordneten Antriebsmotors betätigt.Finally, a device has been proposed in DE-OS 2 355 971, in which at each of the individual coordinates associated drive motors, a traveling worm is connected downstream, which avoids the action of external forces on the part to be positioned in the axial direction. By this evasive movement, a switch for switching off the relevant coordinate movement associated drive motor is actuated.

Der gemeinsame Nachteil dieser Vorrichtungen besteht darin, daß der elektrische Schaltvorgang nicht unmittelbar bei der Kollision erfolgt. Erst muß eine definierte Verformung des elastischen Elementes vonstatten gehen, wobei der Bremsvorgang nach dieser Verformung eingeleitet wird. Die mögliche Auslenkung des elastischen Elementes, das den Effektor vor einer Zerstörung durch Kollision bewahrt, vermindert sich somit um den Wert, der zur Auslösung des elektrischen Schaltvorganges erforderlich ist. Wird der Wert der möglichen Auslenkung überschritten, kommt es zur bleibenden Lageveränderung des Effektors und somit erforderlichen Korrektur des gespeicherten Roboterbewegungsprogramms oder Zerstörung des Effektors.The common disadvantage of these devices is that the electrical switching does not take place immediately at the collision. First, a defined deformation of the elastic element must take place, wherein the braking process is initiated after this deformation. The possible deflection of the elastic element, which prevents the effector from collision damage, thus decreases by the value required to trigger the electrical switching operation. If the value of the possible deflection is exceeded, the result is a permanent change in position of the effector and thus necessary correction of the stored robot movement program or destruction of the effector.

Aus dem DD-WP 264 401 ist außerdem bekannt, daß zwischen dem Effektor und der Peripherie ein elektrisches Potential angelegt ist, das bei Kollision einen Schaltvorgang auslöst, wobei durch ein elastisches Element der durch Schaltverzögerung und Massenträgheit entstehende Nachlauf kompensiert wird.From DD-WP 264 401 is also known that between the effector and the periphery of an electrical potential is applied, which triggers a switching operation in collision, which is compensated by an elastic element resulting from switching delay and inertia caster.

Der Nachteil dieser Lösung besteht in der Dimensionierung des elastischen Elementes, das einerseits über eine solche Stufe verfügen muß, daß infolge des Gewichtes des Effektors und möglicher Versorgungsleitungen, zum Beispiel Schlauchpaket, der Effektor nicht unzulässig ausgelenkt wird, wobei andererseits das elastische Element über eine solche Elastizität verfügen muß, daß bei Kollision der Effektor ohne bleibende Verformung ausgelenkt werden kann.The disadvantage of this solution is the dimensioning of the elastic element, on the one hand must have such a stage that due to the weight of the effector and possible supply lines, for example hose package, the effector is not unduly deflected, on the other hand, the elastic element on such Has to have elasticity that can be deflected without permanent deformation in collision of the effector.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, den Effektor bei Kollision vor Zerstörung oder bleibender Lageveränderung zu schützen.The aim of the invention is to protect the effector in case of collision from destruction or permanent change in position.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Effektor vom Manipulator zu trennen und die Gestaltung so vorzunehmen, daß der Effektor am Manipulator wieder reproduzierbar ankoppelbar ist.The invention has for its object to separate the effector from the manipulator and make the design so that the effector on the manipulator is again reproducibly coupled.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen dem Handgelenk eines Manipulators und der Brenneraufnahme des Effektors eine Druckluft beaufschlagte lösbare, elastische Kupplung angeordnet ist, welche aus einem druckraumumhüllenden Körper und einer mit der Brenneraufnahme verbundenen Prallplatte besteht, die den Innenraum des druckraumumhüllenden Körpers flächenhaft abdichtet, wobei die Entkopplung der Kupplung durch ein Kollisionssignal erfolgt.According to the invention the object is achieved in that between the wrist of a manipulator and the burner holder of the effector a pressurized compressed elastic coupling is arranged, which consists of a druckraumumhüllenden body and a baffle plate connected to the baffle plate, which seals the interior of the pressure chamber enclosing body areally , wherein the decoupling of the clutch is effected by a collision signal.

Das Kollisionssignal wird gleichzeitig zum Schalten eines Ventiles zur Entkopplung der Kupplung und zum Abschalten der Antriebsmotor des Manipulators verwendet.The collision signal is used simultaneously for switching a valve for decoupling the clutch and for switching off the drive motor of the manipulator.

Die Reproduzierbarkeit der Ankopplung des Effektors wird durch eindeutigen Formschluß der Kupplungselemente bewirkt.The reproducibility of the coupling of the effector is effected by unambiguous positive engagement of the coupling elements.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigtThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The accompanying drawing shows

eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Kollisionsschutz.a schematic representation of a device for collision protection.

Im vorliegenden Beispiel handelt es sich um einen MAG-Schweißroboter mit der dazugehörigen Peripherie 3. Zwischen dem Handgelenk 9 des Manipulators 2 und der Brenneraufnahme 10 befindet sich die Vorrichtung zum Kollisionsschutz, die aus einem druckraumumhüllenden Körper 8 und einer Prallplatte 7 besteht, die flächenhaft abdichtet. Druckraum 6 und Prallplatte 7 sind so ausgebildet, daß ihre Lagezuordnung eindeutig ist und im drucklosen Zustand eine freie Relativbewegung der Prallplatte 7 zum druckraumumhüllenden Körper 8 möglich ist.In the present example, there is a MAG welding robot with the associated periphery 3. Between the wrist 9 of the manipulator 2 and the burner holder 10 is the device for collision protection, which consists of a pressure chamber enveloping body 8 and a baffle plate 7 which seals areally , Pressure chamber 6 and baffle plate 7 are formed so that their position assignment is unique and in the pressureless state, a free relative movement of the baffle plate 7 to the pressure chamber enclosing body 8 is possible.

Der Druckraum 6 ist vom Druckstromerzeuger 11 durch ein Wegeventil 5 getrennt. Im störungsfreien Betriebszustand herrscht im Druckraum 6 ein Überdruck, der so groß ist, daß die durch den Effektor 1 und dem Schlauchpaket 12 auftretenden Kräfte nicht zu einer Auslenkung des Effektors 1 aus seiner Sollposition führen könnenThe pressure chamber 6 is separated from the pressure flow generator 11 by a directional control valve 5. In trouble-free operating condition prevails in the pressure chamber 6, an overpressure which is so great that the forces occurring through the effector 1 and the hose assembly 12 can not lead to a deflection of the effector 1 from its desired position

Effektor 1 und Peripherie 3 besitzen ein unterschiedliches elektrisches Potential. Effector 1 and periphery 3 have a different electrical potential.

Bei Kollision des Effektors 1, im vorliegenden Beispiel ein MAG Brenner, mit der Peripherie 3 wird der Stromkreis 13 geschlossen. Die Signalauswerteeinheit 4 gibt ein Abschaltsignal an die Manipulatorsteuerung 14 und ein Schaltsignal an die Verstärkereinheit zum Stellen des Wegeventils 5. Dadurch wird der Zustrom der Druckluft in den Druckraum 6 unterbrochen und dieser durch Entlüften in einen drucklosen Zustand versetzt.Upon collision of the effector 1, in the present example a MAG burner, with the periphery 3, the circuit 13 is closed. The signal evaluation unit 4 outputs a switch-off signal to the manipulator control 14 and a switching signal to the amplifier unit for setting the directional control valve 5. As a result, the influx of compressed air is interrupted in the pressure chamber 6 and this offset by venting in a non-pressurized state.

Die Prallplatte 7 mit der Brenneraufnahme 10 und dem Effektor 1 werden dadurch relativ frei beweglich zum druckraum-umhüllenden Körper 8. Eine Beschädigung des Effektors 1 wird verhindert.The baffle plate 7 with the burner holder 10 and the effector 1 are thereby relatively freely movable to the pressure chamber-enveloping body 8. Damage to the effector 1 is prevented.

Nach Beseitigung der Störung wird der Effektor 1 in seine ursprüngliche Lage zurückgebracht und die Prallplatte 7 im Druckraum wieder mit Druckluft beaufschlagt.After removal of the disturbance of the effector 1 is returned to its original position and the baffle plate 7 is pressurized in the pressure chamber again with compressed air.

Das Abschaltsignal an die Robotersteuerung bewirkt den Stillstand des Roboters durch Abschalten der Antriebsmotore und Betätigen der Bremsen.The shutdown signal to the robot controller causes the robot to stop by switching off the drive motors and applying the brakes.

Claims

Claim:

Device for collision protection on manipulators with a signal evaluation unit, characterized in that between the wrist (9) of a manipulator (2) and the burner receptacle (10) of the effector (1) a compressed air acted upon releasable elastic coupling is arranged, which consists of a druckraumumhüllenden body ( 8) and one with the burner holder (10) connected baffle plate (7) which seals the interior of the pressure chamber enveloping body (8) areally.

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