DD246816A1

DD246816A1 - Schaltmittel fuer den kollisionsschutz

Info

Publication number: DD246816A1
Application number: DD28814486A
Authority: DD
Inventors: Eberhard Treppe; Bernd Salzmann
Original assignee: Smab Forsch Entw Rat
Priority date: 1986-03-21
Filing date: 1986-03-21
Publication date: 1987-06-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltmittel fuer den Kollisionsschutz von Personen und Gegenstaenden vor bewegten Teilen an Industrierobotern, Maschinen und Ausruestungen. Ziel der Erfindung ist es, einen Kollisionsschutz zu schaffen, der die Effektivitaet des Produktions- und Montageprozesses erhoeht, einen einfachen konstruktiven Aufbau besitzt und dessen Einsatz bei niedrigen Kosten zur Senkung der Ausfallzeiten fuehrt. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schaltmittel zu entwickeln, mit dessen Hilfe die Kollision bewegter Teile von Industrierobotern, Maschinen und Ausruestungen mit Menschen oder Gegenstaenden bei geringem geraetetechnischen Aufwand, bei einfacher Applikation und selbsttaetiger Fehlerkontrolle signalisiert wird und die bewegten Teile stillgesetzt oder in ihrem Bewegungsablauf veraendert werden koennen. Geloest wird die Aufgabe erfindungsgemaess dadurch, dass eine Schalteinheit, bestehend aus Kontaktpixelfolie und Basisfolie, unter Druckeinwirkung elektrisch leitend ist und im nicht druckbelasteten Zustand infolge ihrer elastischen Biegsamkeit und ihrer isolierenden Druckpixel elektrisch isolierend ist. Das Schaltmittel ist fuer nahezu alle kollisionsgefaehrdeten Industrieroboter, Maschinen und Ausruestungen anwendbar. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Schaltmittel für den Kollisionsschutz von Personen oder Gegenständen vor bewegten Teilen eines Industrieroboters oder einer Maschine, wobei das Schaltmittel bei einer Kollision ein Signal erzeugt, das die bewegten Teile stillsetzt oder deren Bewegungsablauf verändert.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

An Industrierobotern und bewegten Maschinenteilen oder Ausrüstungsgegenständen sind verschiedene Vorrichtungen für den Kollisionsschutz bekannt.

In DD-WP 221960 beschränkt sich der Kollisionsschutz lediglich auf axiale, biegende oder drehende Beanspruchungen.

In DE-OS 2854459 wird ein flächenhaft verteiltes Schaltmittel aus einer an sich bekannten, zunächst elektrisch isolierenden aber bei Druckbelastung elektrisch leitenden Kunststoffschicht zwischen 2 flächenhaft ausgebildeten Elektroden angeordnet, wobei der komplizierter Aufbau der Kunststoffschicht deren Anwendung einschränkt.

In DD-WP 222244 wird eine Abschalteinrichtung durch 2 mit definierter Federkraft zusammengedrückte Flansche gebildet, von denen einer mit der Maschine und der andere mit dem Werkzeug verbunden ist und bei Kollision eine relative Versetzung der Flansche entsteht, wobei auf diese Weise nur bestimmte Kollisionsrichtungen erfaßt werden können.

In DD-WP 225656 wird das vom Industrieroboter geführte Arbeitsgerät mit elektrischer Spannung beaufschlagt, die bei Berührung mit dem auf dem Gegenpotential liegenden Werkstück einen Stromfluß hervorruft, was die Kollision mit anderen Gegenständen nicht ausschließt.

In DE-OS 3025952 ist eine Halterung eines Roboterwerkzeugs mit einer Flanschverbindung und einem Kontrollmedium ausgerüstet, so daß beim Überschreiten einer definierten Spannkraft ein, allerdings auf nur wenige Kraftkomponenten beschränkter, Kollisionsschutz einsetzt.

In DD-WP 226243 wird zwischen Effektor und peripheren Einrichtungen ein Spannungspotential aufgebaut, wodurch nur die Kollision speziell mit diesen peripheren Einrichtungen verhindert wird.

In DE-OS 3216428 wird für jede der vorgegebenen Bewegungsbahnen ein auf die Lage der mutmaßlichen Störobjekte orientiertes Schaltmitte! zum Kollisionsschutz eingesetzt, wobei aber keine Sicherheit gegen Kollision mit willkürlichen Objekten besteht.

In DE-OS 3123893 besteht der Kollisionsschutz aus einem auf der Oberfläche des Gerätes angebrachten elastischen Element und einem unterhalb der Geräteoberfläche angeordneten Schaltelement, womit eine nachträgliche Anbringung dieses Kollisionsschutzes stets mit aufwendigen Manipulationen im Gerät verbunden ist.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen Schutz gegen Kollision vor bewegten Teilen an Industrierobotern, Maschinen und Ausrüstungen für Menschen und Gegenstände zu schaffen, der die Effektivität des Produktions- und Montageprozesses erhöht.

Der konstruktive Aufbau des Schaltmittels für den Kollissionschutz soll einfach sein und die nachträgliche Applikation an bereits vorhandenen Anlagen und Geräten sowie der Einsatz in neuen Anlagen und Geräten bei niedrigen Kosten zu einer Senkung der Ausfallzeiten führen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Schaltmittel zu entwickeln, das, an beliebig bewegten Teilen von Industrierobotern, Maschinen oder Ausrüstungen angeordnet, die Kollision mit Menschen oder Gegenständen, im Gegensatz zu den bekannten technischen Lösungen bei geringem gerätetechnischem Aufwand, einfacher Applikation und selbsttätiger Funktionskontrolle, signalisiert, die bewegten Teile stillsetzt oder ihren Bewegungsablauf verändert.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine an die bewegten Teile applizierte Einrichtung aus einer Schalteinheit besteht, die aus einer elastisch biegsamen Kontaktpixelfolie und einer elektrisch leitenden Basisfolie gebildet wird, wobei die Schalteinheit unter Druckbeanspruchung elektrisch leitend ist. Die Kontaktpixelfolie besteht aus einer elektrisch leitenden Trägerfolie, in die regelmäßig über die gesamte Fläche verteilte Kontaktpixel eingeprägt sind sowie aus elektrisch isolierenden Druckpixeln, die an beiden Seiten der Trägerfolie fest angeordnet sind und vorzugsweise aus Lack bestehen, der mittels der Siebdrucktechnik aufgebracht ist.

An der Oberseite der Trägerfolie sind die Druckpixel genau auf der Rückseite der Kontaktpixel angeordnet und auf der Unterseite befinden sich die Druckpixel mittig zwischen den Kontaktpixeln, wobei die Druckpixel die Kontaktpixel übertragen.

Die Kontaktpixelfolie ist an den unteren Druckpixeln mit der Basisfolie zu einer körperlich zusammenhängenden Schalteinheit verklebt.

Die Schalteinheit befindet sich rutschfest in einer elektrisch isolierenden, wasser- und gasdicht verschlossenen Folientasche, aus der die elektrischen Anschlüsse herausgeführt sind. In Kollisionsrichtung ist die Folientasche mit einem stoßdämpfenden Schutzbelag beschichtet und bildet dergestalt ein komplettes Schaltmittel.

Ein Kollisionsschutzpaket besteht aus mehreren Schaltmitteln, die im Wechsel mit harten und weichen Dämpfungsschichten sandwichartig dauerhaft zusammengefügt sind.

Die Funktion der Schaltmittels erfolgt dergestalt, daß das Kollisionsobjekt eine Druckkraft auf den Schutzbelag ausübt, wobei die Druckkraft durch die Folientasche hindurch entweder punktuell auf einen Druckpixel oder flächenhaft auf mehrere Druckpixel gleichzeitig abgesetzt wird. Die Druckpixel biegen die Trägerfolie elastisch durch und drücken somit einen oder mehrere Kontaktpixel auf die darunterliegende Basisfolie. Die stets an Trägerfolie und Basisfolie anliegende Spannung führt dabei zu einem elektrischen Signal, das an die Roboter- oder Maschinensteuerung weitergeleitet wird, woraufhin die bewegten Teile stillgesetzt werden oder deren Bewegungsablauf verändert wird.

Der stoßdämpfende Schutzbelag sichert selbst bei großen Kollisionskräften eine Signalabgabe, bevor der Schutzbelag selbst zerstört wird.

Eine Beschädigung der Roboter- oder Maschinenteile wird durch eine bekannte Dämpfungsschicht, die sich zwischen Schaltmittel und Roboter-bzw. Maschinengehäuse befindet, weitestgehend vermieden. Die Funktionsfähigkeit des Schaltmittels wird überwacht, indem die elektrische Leitfähigkeit der Trägerfolie und der Basisfolie unabhängig voneinander ständig oder in zeitlichen Abständen überprüft wird, wobei eine zerstörte Folie die Signalfolge unterbricht und die bewegten Teile, wie im Falle einer Kollision, stillgesetzt werden.

Der Kollisionsschutz wird erhöht, indem mehrere Schaltmittel im Wechsel mit weichen und harten Dämpfungsschichten sandwichartig auf den bewegten Teilen appliziert werden.

Ausführungsbeispiel

Nachstehend ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: Schaltmittel während die Kollision, Fig.2: Kontaktpixelfolie in 2 Ansichten, Fig.3: Kollisionsschutzpaket.

Nach Fig. 1 besteht das Schaltmittel aus einer elastisch verformbaren Kontaktpixelfolie 14 und einer an die unteren Druckpixel 12 geklebten elektrisch leitenden Basisfolie 11, die beide in einer elektrisch isolierenden, gas- und wasserdichten Folientasche 3 rutschfest eingeschlossen sind, wobei die Folientasche 3 in Richtung der Kollisionskraft 1 mit einem stoßdämpfenden Schutzbelag 2 versehen ist.

Das Schaltmittel 15 ist auf einer Dämpfungsschicht 6 befestigt. Aus der Folientasche 3 ist der elektrische Prüfanschluß der Basisfolie 5 sowie der elektrische Signalanschluß der Basisfolie 9 herausgeführt.

Nach Fig.2 besteht die Kontaktpixelfolie 14 aus einer elektrisch leitenden Trägerfolie 10, in die Kontaktpixel 13 eingeprägt sind, wobei an der Oberseite der Trägerfolie 10 genau auf der Rückseite der Kontaktpixel 13 obere Druckpixel 7 fest angeordnet sind, während an der Unterseite der Trägerfolie 10 mittig zwischen den Kontaktpixeln 13 und diese überragend untere Druckpixel 12 fest angeordnet sind.

Nach Fig. 3 besteht ein Kollisionsschutzpaket aus mehreren Schaltmitteln 15, jeweils gebildet aus Schalteinheit mit Folientasche 3 und stoßdämpfendem Schutzbelag 2, sandwichartig angeordnet im Wechsel mit harten Dämpfungsschichten 16 und weichen Dämpfungsschichten 17 und insgesamt auf dem Maschinengehäuse 18 befestigt.

Das ausgeführte Schaltmittel 15 ist auf dem Maschinengehäuse 18 direkt oder indirekt mittels Dämpfungsschichten 6,16,17 appliziert und bewegt sich entsprechend der Industrieroboter- oder Maschinensteuerung.

Eine Person oder ein Gegenstand übt bei Kollision eine Kollisionskraft 1 auf den stoßdämpfenden Schutzbelag 2 aus. Die Kollisionskraft 1 wird durch die Folientasche 3 hindurch auf einen oder mehrere obere Druckpixel 7 übertragen, die ihrerseits die elektrisch leitende Trägerfolie 10 in Zusammenwirkung mit den versetzt angeordneten unteren Druckpixeln 12 durchbiegen, bis die Kontaktpixel 13 körperlichen und elektrischen Kontakt mit der elektrisch leitenden Basisfolie 11 herstellen. Die zwischen den elektrischen Signalanschlüssen der Trägerfolie 8 und der Basisfolie 9 bestehende elektrische Spannung erzeugt ein Signal, das die bewegten Teile stillsetzt oder deren Bewegungsablauf verändert.

Die Funktionsfähigkeit des Schaltmittels 15 wird überwacht, indem die mechanische Unversehrtheit mittels der elektrischen Leitfähigkeit der Trägerfolie 10 über die elektrischen Anschlüsse 4,8 bzw. die Basisfolie 11 über die elektrischen Anschlüsse 5,9 ständig oder in zeitlichen Abständen überprüft wird.

Die Funktionssicherheit des Schaltmittels wird durch den stoßdämpfenden Schutzbelag 2 erhöht, indem auch bei großen bzw. schnell einwirkenden Kollisionskräften 1 eine Signalgabe erfolgt, bevor" die Schalteinheit in der Folientasche 3 zerstört ist. Die Funktionssicherheit wird weiterhin durch Anwendung eines Kollisionsschutzpaketes, wie in Fig.3 dargestellt, erhöht, indem bei Zerstörung des oberen Schaltmittels 15 ein tiefes eingebettetes Schaltmittel 15 ein Signal auslöst, das die bewegten Teile stillsetzt.

Claims

•ι- 246 81S

Patentansprüche:

1. Schaltmittel für den Kollisionsschutz von Personen und Gegenständen vor bewegten Teilen an Industrierobotern, Maschinen und Ausrüstungen, unter Druckbeanspruchungen elektrisch leitend und an bewegten Teilen angeordnet, gekennzeichnet dadurch, daß das Schaltmittel aus einer elastisch biegsamen, elektrisch leitenden Kontaktpixelfolie und einer elektrisch leitenden Basisfolie gebildet wird.
2. Schaltmittel für den Kollisionsschutz nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die Kontaktpixelfolie aus einer elektrisch leitenden Trägerfolie besteht, in die regelmäßig über die gesamte Fläche verteilte Kontaktpixel eingeprägt sind, und daß an der Oberseite der Trägerfolie genau auf der Rückseite der Kontaktpixel sowie an der Unterseite derTrägerfolie mittig zwischen den Kontaktpixeln elektrisch isolierende Druckpixel fest angeordnet sind, wobei die Druckpixel an der Unterseite der Trägerfolie die Kontaktpixel übertragen.
3. Schaltmittel für den Kollisionsschutz nach Punkt 1,2, gekennzeichnet dadurch, daß die Kontaktpixelfolie an den Druckpixeln der Trägerfolienunterseite mit der Basisfolie verklebt ist und rutschfest in einer elektrisch isolierenden, wasser- und gasdichten Folientasche eingeschlossen ist, aus der die elektrischen Anschlüsse für die Übermittlung der Kollisions- und der Prüfsignale herausgeführt sind, wobei an der Folientasche in Kollisionsrichtung ein stoßdämpfender Schutzbelag angeordnet ist.
4. Schaltmittel für den Kollisionsschutz nach Punkt 1, 2, 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Trägerfolie und die Basisfolie mit gesonderten elektrischen Anschlüssen zur Überprüfung ihrer elektrischen Leitfähigkeit ausgerüstet sind.
5. Schaltmittel für den Kollisionsschutz nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die elektrisch isolierenden Druckpixel vorzugsweise aus Lack bestehen, der mittels der Siebdrucktechnik aufgebracht ist.
6. Schaltmittel für den Kollisionsschutz nach Punkt 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß mehrere Schaltmittel im Wechsel mit harten und weichen Dämpfungsschichten sandwichartig zu einem Kollisionsschutzpaket angeordnet sind.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen