DD250493A1

DD250493A1 - Sicherheitsvorrichtung fuer arbeitsautomaten

Info

Publication number: DD250493A1
Application number: DD29193586A
Authority: DD
Inventors: Horst Baudisch; Thomas Czaika; Richard Finger
Original assignee: Elektroprojekt Anlagenbau Veb
Priority date: 1986-06-30
Filing date: 1986-06-30
Publication date: 1987-10-14

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsvorrichtung fuer Arbeitsautomaten, die das Werkzeug und die periphere Einrichtung sicher vor Selbstzerstoerung schuetzt. Ziel der Erfindung ist es, eine einfache aus wenigen Bauelementen aufgebaute Vorrichtung zu schaffen, die bei Kollision den Antrieb des Arbeitsautomaten sicher abschaltet und gleichzeitig die Kraftwirkung auf das Werkzeug unterbricht, so dass keine Zerstoerung durch Nachlaufen oder Nachschwingen auftreten kann. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass zwischen einem festen und einem frei beweglichen Flansch ein Druckvolumen ausgebildet ist, dessen abschliessende Radialdichtung bei Kollision abgehoben wird. Der daraus resultierende Druckabfall im Druckvolumen loest den Abschaltmechanismus aus.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für Arbeitsautomaten, die bei Kollision des Arbeitsautomaten das Werkzeug und die peripheren Einrichtungen sicher vor Zerstörung schützt und den Arbeitsautomaten abschajtet.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind Sicherheitsvorrichtungen als Kollisionsschutz für Arbeitsautomaten bekannt, bei denen zwei oder mehrere relativ zueinander bewegliche Flansche bei Kollision aus einer durch Anschläge und Gegenanschläge und einer nachgiebigen Andruckkraft bestimmten Ruhelage ausgelenkt werden und über verschiedene Arten von Schaltmechanismen einen Stillstand des Arbeitsautomaten bewirken.

Nach DD-WP 216892 ist eine Sicherheitsvorrichtung bekannt, bei der zwei prismatisch verzahnte Scheiben durch Federkraft in der Nullage gehalten werden. Bei Kollision wird die bewegliche Scheibe abgehoben, wodurch ein Schaltelement betätigt wird zur Abschaltung des Arbeitsautomaten.

In der DE-OS 3004014 beschriebenen Lösung wird die einstellbare elastische Andruckkraft zur Fixierung des beweglichen Flansches durch Permanent- bzw. durch Elektromagnete erzeugt.

Es ist bereits eine Lösung vorgeschlagen worden, nach der die Andruckkraft durch ein Druckmedium erfolgt. Den vorgenannten Lösungen gemeinsam ist, daß das durch eine Kollision ausgelöste Störsignal eine Abstandsänderung zwischen feststehenden und frei beweglichen Teilen bewirkt. Diese Abstandsänderung erzeugt ein mechanisches bzw. elektrisches Signal, das die Abschaltung des Arbeitsautomaten bewirkt.

Die DE-OS 3331244 bzw. die DE-OS 3414067 geben Lösungen an, bei denen die elastische Andruckkraft mechanisch über Federn realisiert wird, das Störsignal als Druckwelle in einem mit einem Druckmedium gefüllten Schlauch erzeugt und weitergeleitet wird bzw. als Druckabfall in einem Druckvolumen, dessen Abdichtung durch die Kollision abgehoben wird.

Allen vorgeschlagenen Lösungen gemeinsam ist der Nachteil, daß die Baugruppen zur Erzeugung der einstellbaren elastischen Andruckkraft und die Baugruppen zur Erzeugung des von der Kollosion ausgehenden Störsignals und der Mechanismus zur Abschaltung des Arbeitsautomaten nach unterschiedlichen Prinzipien und voneinander getrennt arbeiten. Den genannten Lösungen haftet weiterhin der Nachteil an, daß die elastische Andruckkraft mit dem Auftreten der durch Kollision ausgelösten Störkraft nicht unmittelbar abgeschaltet wird. Dies kann sich insbesondere dann negativ auswirken, wenn bei hohen Beschleunigungen bzw. bei großen bewegten Massen ein Nachschwingen oder Nachlaufen des Arbeitsautomaten nach Abschalten der Antriebe nicht zu vermeiden ist.

Diesem letztgenannten Nachteil zu begegnen, sind Lösungen angegeben worden, die bei einer mechanisch festen Verbindung zwischen zwei Flanschen eine Sollbruchstelle vorsehen.

Diese Lösungsvariante ist für den praktischen Einsatz nicht geeignet, weil eine Anpassung an mögliche Störkräfte nicht gegeben ist und weil im Falle einer Kollision der Einbau einer neuen Sicherheitsvorrichtung zu einer unvertretbar hohen Stillstandszeit führen würde.

-Z-

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine einfache Sicherheitsvorrichtung zu schaffen, die eine Selbstzerstörung des Arbeitsautomaten, des mitgeführten Werkzeugs bzw. der peripheren Einrichtungen infolge Kollision sicher verhindert.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung einer minimalen Anzahl sehr einfacher Bauelemente bzw. Funktionsgruppen eine Sicherheitsvorrichtung zu entwickeln, die den Bewegungszyklus eines Arbeitsautomaten beim Auftreten von Störkräften, wie sie bei Kollisionen in radialer, tangentialer oder axialer Richtung angreifen können, sicher abschaltet, sowie eine Zerstörung des Werkzeuges bzw. der Peripherie bei Nachlaufen öder Nachschwingen des Arbeitsautomaten nach seiner Abschaltung verhindert.

Merkmale der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen einem mit dem Arbeitsautomaten fest verbundenem Flansch und einem dazu frei beweglichen werkzeugseitigen Flansch ein mit Druckluft beaufschlagbares Volumen ausgebildet ist, das durch eine Radialdichtung zwischen den Flanschen abgedichtet wird.

In Ausgestaltung der Erfindung ist das Druckvolumen über eine Signalleitung mit einem Pneumatikzylinder verbunden, der seinerseits mit einem Schalter in Wirkverbindung steht, der den Antrieb des Arbeitsautomaten abschaltet und die am Druckvolumen angeschlossene äußere Druckluftleitung sperrt. In einer weiteren Ausgestaltung der erfinderischen Vorrichtung ist die Radialdichtung mittels eines Stellringes axial verstellbar ausgeführt.

Die Auslösekraft der Sicherheitsvorrichtung wird über die elastische Andruckkraft, d. h. über den Luftdruck im Druckvolumen eingestellt. Durch Betätigen eines in der äußeren Druckluftleitung angeordneten Regelventils ist der Luftdruck einstellbar, wodurch eine stufenlose Anpassung der Sicherheitsvorrichtung an verschiedene Beschleunigungen und Massen von außen möglich ist. Zusätzlich ist die Empfindlichkeit der Vorrichtung über einen Stellring einstellbar.

Durch die bei einer Kollision wirkenden Störkräfte wird der bewegliche Flansch von der Radialdichtung abgehoben, wodurch der Druck im Druckvolumen zusammenbricht und die elastische Andruckkraft Null wird. Der Druckabfall löst als Störsingal über eine Signalleitung eine Bewegung eines Pneumatikzylinders aus, der einen Schalter zum Ausschalten des Arbeitsautomaten betätigt. Gleichzeitig wird durch den Pneumatikzylinder die äußere Druckluftleitung über ein Ventil gesperrt, so daß sich im Druckvolumen kein neuer Druck aufbauen kann.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung.

Ein Flansch 3 ist mit dem Roboterflansch 1 über ein zylindrisches Gehäuse 2 starr verbunden. Auf dem Flansch 3 liegt ein frei beweglicher Druckflansch 7 mittig auf, der durch zentrisch angeordnete vorzugsweise kugelförmige Zentrierkörper 8 sowie Ansenkungen an den Flanschen 3 und 7 positioniert wird. Gehäuse 2, Flansch 3 und Druckflansch 7 bilden ein Druckvolumen, das durch eine zentrisch angeordnete Radialdichtung 6 luftdicht abgeschlossen wird. Im Druckvolumen, das über einen Druckluftanschluß 9 mit einer nicht dargestellten Druckluftleitung in Verbindung steht, wird die elastische Andruckkraft pneumatisch erzeugt. In der Druckluftleitung ist ein Regelventil angeordnet, mit dem der Luftdruck im Druckvolumen stufenlos einstellbar ist, zur Anpassung der Sicherheitsvorrichtung an unterschiedliche Beschleunigungen und Massen und ein Wegeventil zum Sperren der Druckluftleitung. Durch das Schließen des Wegeventils wird verhindert, daß unnötig viel Luft über die geöffnete Dichtung ausströmt. Eine Feineinstellung der Empfindlichkeit ist über den Stellring 4 mit Dichtring 5 mechanisch möglich.

Am Druckvolumen angeschlossen ist eine Signälleitung 10, die mit einem Pneumatikzylinder 11 verbunden ist, der mit einem Schaltelement 14 zur Abschaltung des Arbeitsautomaten und zur Absperrung der Drucklüftleitung in Wirkverbindung steht. Die Anpassung an mögliche Kollisionskräfte erfolgt pneumatisch über die Einstellung des Druckes im Druckvolumen mittels des in der Druckluftleitung angeordneten Regelventils.

Durch geeignete Dimensionierung des Druckmessers der Radialdichtung 6, des Abstandes der Zentrierkörper 8 zur Achse des Druckflansches 7 und des Winkels der Ansenkungen und/oder des Radius der Zentrierkörper 8 ist eine annähernd gleiche Anpaßbarkeit an alle möglichen die Sicherheitsvorrichtung auslösenden Kräfte einschließlich Torsion erreichbar. Die Empfindlichkeit des Pneumatikzylinders 11, der das Schaltelement 14 betätigt, ist über eine Druckfeder 13 einstellbar. Besondere Vorteile ergeben sich aus der erfinderischen Lösung dadurch, daß die Sicherheitsvorrichtung ein in sich geschlossenes pneumatisches System darstellt. Die elastische Andruckkraft, die den Druckflansch 7 in der Nullage hält und über die die Auslösekraft der Sicherheitsvorrichtung eingestellt wird, wird im Druckvolumen pneumatisch erzeugt. Das durch Kollision erzeugte Störsignal ist der Druckabfall im Druckvolumen, wodurch die elastische Andruckkraft ohne Zeitverzögerung und ohne Verwendung von Zwischenschaltgliedern Null wird. Die Weiterleitung des Störsignals erfolgt über die Signalleitung 10 pneumatisch, das Schaltelement 14, das den Arbeitsautomaten abschaltet und die Druckluftleitung sperrt, wird über einen Pneumatikzylinder 11 betätigt.

Die vorgeschlagene Lösung stellt ein in sich geschlossenes pneumatisches System dar, das besonders vorteilhaft immer dann eingesetzt werden kann, wenn der Arbeitsautomat pneumatisch angetrieben wird. Da die entscheidenden Funktionen der Sicherheitsvorrichtung die Erzeugung und Einstellung der elastischen Andruckkraft, das Abfallen der Andruckkraft auf Null bei Kollision, die Erzeugung und Weiterleitung des Störsignals und die Betätigung der Schaltelemente zur Abschaltung des Arbeitsautomaten pneumatisch erfolgen, kann auf zusätzliche mechanische oder elektrische Funktionsgruppen verzichtet werden. Damit werden die Schwierigkeiten, die mit mechanischen Systemen bzgl. Montage und Justage verbunden sind von

vornherein vermieden. Durch den Verzicht auf elektrische bzw. elektronische Signalaufnahme- und Weiterleitungsmittel wird eine störende Beeinflussung durch hohe Ströme, wie sie bei Schweißautomaten auftreten können, ausgeschlossen. Mit der Reduzierung der gesamten Sicherheitsvorrichtung auf nur ein pneumatisches System, verringert sich die Anzahl der einzusetzenden Bauelemente auf ein Minimum, was sich nicht nur günstig auf die Herstellungskosten der Vorrichtung auswirkt sondern auch auf das Bauvolumen und die Masse, die als Last vom Arbeitsautomaten mitbewegt wird.

Claims

1. Sicherheitsvorrichtung für Arbeitsautomaten, insbesondere Industrieroboter, die beim Auftreten von Überlastungen durch Kollision den Arbeitsautomaten sicher abschaltet, wobei ein mit dem Werkzeug verbundener frei beweglicher Druckflansch, der mit einem zweiten Flansch, der über ein Gehäuse fest mit dem Antrieb des Arbeitsautomaten verbunden ist, durch zentrisch angeordnete Zentrierkörper positioniert und durch eine pneumatisch erzeugte, stufenlos einstellbare elastische Andruckkraft in der Ruhelage gehalten wird und den Abschaltvorgang durch Auslenkung aus der Ruhelage auslöst, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2), der Flansch (3) und der Druckflansch (7) ein Druckvolumen einschließen und daß zwischen dem Flansch (3) und dem Druckflansch (7) eine Radialdichtung (6) angeordnet ist,

2. Sicherheitsvorrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialdichtung (6) über einen Stellring (4), der mittig im Flansch (3) angeordnet ist, axial verstellbar ist und daß der Stellring (4) über einen Dichtring (5) verfügt.

3. Sicherheitsvorrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckvolumen über eine Signalleitung (10) mit einem Pneumatikzylinder (11) fest verbunden ist, der mit einem an sich bekannten Schaltelement (14) in Wirkyerbindung steht.

4. Sicherheitsvorrichtung nach Punkt 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pneumatikzylinder (11) in Wirkverbindung steht mit einer Sperrvorrichtung, die mit dem Druckluftanschluß (9) fest verbunden ist.