DD254164A1

DD254164A1 - OVERLOAD PROTECTION DEVICE FOR FREELY PROGRAMMABLE AND MASTER SLAVE OR MANUALLY CONTROLLED MANIPULATORS

Info

Publication number: DD254164A1
Application number: DD29713386A
Authority: DD
Inventors: Juergen Pagel; Reinhard Tschuck
Original assignee: Bauakademie Ddr
Priority date: 1986-12-05
Filing date: 1986-12-05
Publication date: 1988-02-17

Abstract

Die Vorrichtung ist fuer den Schutz von Manipulatoren, die in einem technologischen Verfahren eine geschlossene kinematische Kette zum Zwecke der Arbeitsverrichtung herstellen muessen oder beruehrungsgefaehrdet sind, einsetzbar. Sie ist in der Lage, die kinetische Energie des bewegten Systems im Falle der Kollision des Werkzeuges oder Greifers so in Verformungsenergie umzuwandeln, dass diese Kollision zu keiner Beschaedigung des Manipulators oder des Werkzeuges fuehrt. Die geometrische Form der Ueberlastschutzvorrichtung sichert eine Kraftbegrenzung bei Kollision und ist der zulaessigen Belastung des Manipulators anpassbar und laesst beliebige Kollisionsrichtungen zu, bei einfachsten mechanischen Aufbau.The device can be used for the protection of manipulators, which have to produce a closed kinematic chain for the purpose of working in a technological process or are in danger of being in contact with them. It is able to convert the kinetic energy of the moving system in case of collision of the tool or gripper into deformation energy so that this collision does not lead to any damage to the manipulator or the tool. The geometric shape of the overload protection device ensures a force limitation in the event of a collision and is adaptable to the permissible load of the manipulator and allows any collision directions, with the simplest mechanical construction.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Überlastschutzvorrichtung fürfreiprogrammierbare und master-slave oder manell gesteuerte Manipulatoren gegen zerstörend wirkende Überlastung beiThe invention relates to an overload protection device for free programmable and master-slave or manually controlled manipulators against destructive overload

— Kollision des Werkzeuges oder Greifers mit der Umwelt- Collision of the tool or gripper with the environment

— äußeren Belastungen auf Werkzeuge oder Greifer- external loads on tools or grippers

die speziell dafür vorgesehen ist, Manipulatoren zu schützen, die im Arbeitsprozeß mit verfahrensbedingten Kräften und Momenten auf Teile der Umwelt einwirken müssen und dabei eine geschlossene kinematische Kette bilden und im Falle einer Kollision zerstört werden können.which is specifically designed to protect manipulators that must act in the work process with process-related forces and moments on parts of the environment and thereby form a closed kinematic chain and can be destroyed in the event of a collision.

Characteristic of the known state of the art

Bekannte technische Lösungen gehen davon aus, daß bei Kollision des Werkzeuges oder Greifers eines Manipulators oder äußerer Belastung, meist eine Schweißvorrichtung, jene ausweichen und dabei ein Signal zur Notabschaltung erzeugt wird. Bekannte technische Lösungen sind nicht in der Lage, in bewegten Systemen kinetische Energien in ausreichendem Maße bei zulässiger Manipulatorbelastung aufzunehmen und umzuwandeln, sie können nur quasistatische Überlastungen verhindern, da die ausgelösten Notabschaltungen wegen hoherTrägheitswirkungen des Gesamtsystems nicht schnell genug wirksam werden. Einrichtungen zum Kollisionschutz sind aus den DD-PS 225384, 230470, 222541 und DE-PS 3331244 bekannt und erfüllen nicht die in dieser Erfindung genannten Notwendigkeiten. Allen Erfindungen ist gemeinsam, daß eine Ansprechstelle bei Lageverschiebung eines beweglichen Teiles einer Vorrichtung bei Kollision ein Signal erzeugt, ohne in der Lage zu sein, Energie bei zulässigen Kräftem aufzunehmen und ausreichend schnelle dynamische Reaktionen des Manipulators auszulösen. Alle bekannten Lösungen stellen'aufwendige mechanische Vorrichtungen dar und sind insgesamt kein Schutz vor dynamischen Überlastungen.Known technical solutions assume that when a collision of the tool or gripper of a manipulator or external load, usually a welding device, dodge those and thereby generates a signal for emergency shutdown. Known technical solutions are incapable of absorbing and converting kinetic energies in moving systems to a sufficient extent under permissible manipulator load, they can only prevent quasistatic overloads because the triggered emergency shutdowns do not act fast enough due to high inertia effects of the overall system. Devices for collision protection are known from DD-PS 225384, 230470, 222541 and DE-PS 3331244 and do not meet the needs mentioned in this invention. All inventions have in common that a point of contact with positional displacement of a movable part of a device generates a signal upon collision, without being able to absorb energy at permissible forces and trigger sufficiently rapid dynamic responses of the manipulator. All known solutions represent 'consuming mechanical devices and are overall no protection against dynamic overloads.

Object of the invention

Die Erfindung hat die Zielstellung, Manipulatoren, die, bedingt durch die eigene installierte Antriebsleistung oder durch äußere Belastungen im Kollisionszustand gefährdet sind, vor überhöhten, zerstörenden Kräften und Momenten zu schützen.The object of the invention is to protect manipulators, which are endangered by their own installed drive power or by external loads in the collision state, from excessive, destructive forces and moments.

Explanation of the essence of the invention

Die Erfindung hat die Aufgabe, einen Überlastschutz für dynamische Vorgänge zu schaffen, der im Falle einer Kollision mit überhöhter Geschwindigkeit des Werkzeuges oder des Greifers eines Manipulators mit der Umwelt in der Lage ist, die auftretende kinetische Energie bei zulässigen Reaktionsbelastungen bei einfachstem mechanischen Aufbau umzuwandeln, um Ausfälle durch Zerstörung und Funktionsbeeinträchtigungen durch überhöhte Belastung zu vermeiden. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Überlastschutzsicherung, die sich zwischen Manipulator und Werkzeug oder Greifer befindet, einen beulfähigen Körper besitzt, der die zulässigen Kräfte und Momente ohne signifikante Verformungen aufnimmt und weiterleitet. Die Grundplatte der Überlastschutz<_i;irichtung ist mit dem Manipulator, die Deckplatte mit dem Greifer oder Werkzeug verbunden.The invention has the object to provide an overload protection for dynamic processes, which in the event of a collision with excessive speed of the tool or the gripper of a manipulator with the environment is able to convert the kinetic energy occurring at allowable reaction loads with the simplest mechanical structure, to avoid failures due to destruction and functional impairment due to excessive load. According to the invention the object is achieved in that the overload protection fuse, which is located between the manipulator and tool or gripper, has a bulge-capable body that receives and passes the allowable forces and moments without significant deformation. The base plate of the overload protection is connected to the manipulator, the cover plate to the gripper or tool.

Zwischen Grundplatte und Deckplatte ist eine beulfähige Wand angeordnet, die bei Überschreitung der zulässigen Belastungen des Manipulators durch Verformung die kinetische Energie des Gesamtsystems oder die äußere Belastung aufnimmt. Durch Variation der beulfähigen Wand in Wandstärke und geometrischer Form ist die Überlastschutzsicherung allen unterschiedlichen zulässigen Belastungen anpaßbar.Between the base plate and cover plate a bulge-wall is arranged, which absorbs the kinetic energy of the entire system or the external load when exceeding the allowable loads of the manipulator by deformation. By varying the bulky wall in wall thickness and geometric shape, the overload protection fuse all different allowable loads can be adjusted.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht einerseits darin, daß die kinetische Energie über einen längeren Weg bei zulässiger Belastung aufgenommen wird, ohne eine Zerstörung von Bauteilen des Manipulators oder des Werkzeuges oder des Greifers zu verursachen und andererseits wird auch erreicht, daß von außen auf das Werkzeug oder den G reifer des Manipulators bei hoher dynamischer Intensität wirkende Belastungen keine Überlastung des Manipulators hervorrufen können.The advantage of the solution according to the invention consists, on the one hand, in the fact that the kinetic energy is absorbed over a longer distance under permissible load without causing destruction of components of the manipulator or of the tool or of the gripper and, on the other hand, it is also achieved that from the outside on the tool or the G maturer of the manipulator at high dynamic intensity loads can not cause overloading of the manipulator.

embodiment

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutertThe invention will be explained below using an exemplary embodiment

Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen: The accompanying drawings show:

Fig. 1: Überlastschutzvorrichtung in unverformtem Zustand Fig.2: Überlastschutzvorrichtung in verformtem ZustandFig. 1: Overload protection device in undeformed state Fig.2: Overload protection device in a deformed state

Die Überlastschutzvorrichtung ist zwischen dem Manipulator 1 und dem Werkzeug 2 angeordnet. Sie besteht aus einer Grundplatte 3, einer Deckplatte 4 und einer beulfähigen Wand 5. Bei der Berührung des Werkzeuges 2 mit einem Arbeitsgegenstand oder der Umgebung allgemein während der Durchführung eines technologischen Verfahrens verformt sich die beulfähige Wand 5 erst dann, wenn die Belastung einen unzulässigen Wert überschreitet oder erreicht und begrenzt dabei die Belastung von Manipulator und Werkzeug oder Greifer.The overload protection device is arranged between the manipulator 1 and the tool 2. It consists of a base plate 3, a cover plate 4 and a bulge wall 5. When touching the tool 2 with a work item or the environment generally during the implementation of a technological process, the bulge wall 5 deforms only when the load is an inadmissible value exceeds or reaches and limits the load on the manipulator and tool or gripper.

Claims

1. overload protection device forfreiprogrammierbare and master-slave or manually controlled manipulators, characterized in that between the manipulator (1) and tool (2) or gripper a compact component, preferably a buckling body consisting of a base plate (3), a cover plate (4) and a bulgeable wall (5) is arranged, which forms a rigid connection between the manipulator (1) and the tool (2) or gripper below an allowable force.

2. Overload protection device according to claim 1, characterized in that the beulfähgie wall (5) is variably framed in terms of wall thickness and geometric shape.