DD299864A7

DD299864A7 - Kollisionsschutz für Industrieroboter

Info

Publication number: DD299864A7
Application number: DD33631589A
Authority: DD
Inventors: Ronald Raue; Ernst Keller; Juergen Wiedera; Norbert Steinert
Original assignee: Betonwerke Dresden Veb
Priority date: 1989-12-27
Filing date: 1989-12-27
Publication date: 1992-05-14

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kollisionsschutz fuer Industrieroboter, besonders fuer Roboter mit kartesischen Koordinaten, z. B. Portalroboter, wobei der die Werkzeuge aufnehmende Traeger unmittelbar am Flansch der Drehachse des Roboters befestigt ist. Der Kollisionsschutz besteht aus unter Federdruck stehenden Zentrierkegeln, die in Kegelsitze gepreszt werden. Die Druckfedern werden durch eine verstellbare Auflastplatte gespannt. Ein aus einem Federelement bestehendes Schaltelement schaltet den Roboterantrieb bei Massekontakt aus, der durch seitliche oder axiale Kollision entsteht.{Kollisionsschutz; Industrieroboter; Portalroboter; Schaltelement; Auflastplatte; Zentrierkegel; Zentralverschlusz}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Kollisionsschutz für Industrieroboter, besonders für Roboter mit kartesischen Koordinaten, z. B. Portalroboter, wobei der die Werkzeuge aufnehmende Träger unmittelbar am Flansch der Drehachse des Roboters befestigt und mit einer Kollisionsschutzeinrichtung ausgestattet ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Kollisionsschutzeinrichtungen für Industrieroboter sind bekannt und werden in vielfältigen Formen angewendet.

So ist aus der DE-OS3004014 eine Überlastsicherungsvorrichtung für ein Handhabungsgerät bekannt, die an einen Trägereines Roboterauslegers angeordnet ist und eine Aufnahme für die Werkzeuge aufweist. Drei unter Federdruck stehende Zentrierkegel stützen sich in Kegelsitze der Bodenplatte ab, in deren Zentrum eine Abschaltvorrichtung vorgesehen ist, die bei axialen oder seitlichen Kollisionen den Roboterantrieb ausschaltet.

Bei der Sicherheitseinrichtung für einen Industrieroboter gemäß der DE-OS3333979werden mehrere induktive Näherungsschalter vorgesehen, die bei auftretenden Kollisionen des Werkzeugträgeis des Roboters in Tätigkeittreten. Der eine Näherungsschalter spricht nur auf Querkräfte an, während der andere bei axialen Kräften anspricht. Beide Näherungsschalter bewirken bei auftretendem Massekontakt das Abschalten des Roboterantriebes.

Vm das Abschalten des Roboterantriebes bei leichten Berührungen oder Kollisionen der Werkzeuge nicht eintreten zu lassen, wurden Vorrichtungen entwickelt, mit denen die Federkraft der auf die Zentrierkegel wirkenden Druckfedern eingestellt werden kann.

Solche Einstellvorrichtungen werden in der DE-OS 3605 505 (Fig.7-11) in verschiedenen Ausführungen aufgezeigt. Die Einstellng der Federkraft erfolgt dabei durch schraubbare Mittel, die auf eine Federhalteplatte einwirken und diese, entsprechend der erforderlichen Federspannung, verstellen.

Zum Anzeigen von Kollisionen und bei erfolgter Abschaltung des Roboterantriebes ist es bekannt, Anzeigeelemente sowie Schalt- oder Steckkontakte an den Gehäuseaußenwänden vorzusehen.

Der Nachteil der bekannten Einrichtung besteht in den konstruktiv aufwendigen Lösungen, die durch die Erfindung vermieden werden, indem der Aufbau und die Einstellbarkeit vereinfacht und die Zuverlässigkeit erhöht wird.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, einen Kollisionsschutz zu entwickeln, der die bei komplizierten Bewegungsabläufen eines Roboters auftretende Kollisionsgefahr mit im Arbeitsbereich angeordneten peripheren Geräten u. ähnl. sowie dadurch entstehende Schäden verhindern soll.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kollisionsschutz zu schaffen, der vorzugsweise für Roboter mit kartesischen Koordinaten, z. B. bei einem Portalroboter, unmittelbar am Flansch der Drehachse angeordnet ist und bei einer Kollision den Roboter abschaltet und die Kollision anzeigt.

Der Kollisionsschutz soll sowohl radial um die gesamte Drehachse bei jedem beliebigen Punkt als auch in axialer Richtung der Drehachse ansprechen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die starr mit der Achse des Zentralverschlusses verbundenen mindestens drei Zentrierkegel durch an einer verstellbaren Auf lastplatte sich abstützende Druckfedern in Kegelsitze der Bodenplatte gepreßt werden, wobei die Auflastplatte durch eine Stellscheibe stufenlos über Gewinde verstellbar ist und sich dabei über einen Stift und eine sehr niedrige Haftreibung aufweisende Scheibe am Kopfstück abstützt.

In Weiterbildung der Erfindung ist in der Achse des Zentralverschlusses isoliert zur Masse ein Federelement befestigt, das in eine axiale Bohrung der Auflastplatte hineinreicht und über eine Leitung mit einem an der Außenwand des Gehäuses angeordneten Steckkontakt, an dem auch ein Anzeigeelement vorgesehen ist, in Verbindung steht.

Ausfu hrungsbeispiel

Die Erfindung sowie deren Funktionsweise soll nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.

Die Kollisionsschutzeinrichtung wird mittels des Kopfstückes 1 an den Flansch einer nicht dargestellten Drehachse eines Roboters, beispielsweise eines Portalroboters angeordnet. Am Kopfstück 1 ist mit Abstand das Gehäuse 2 befestigt, an dessen offener Seite die Bodenplatte 3 mittels Schrauben 4 angesetzt ist.

Durch die zentrale Öffnung 5 der Bodenplatte 3 ist die Achse 6 des Zentralverschlusses 7 mit Abstand hindurchgeführt. Inder Bodenplatte 3 sind mindestens drei Kegelsitze 8 eingesetzt, beziehungsweise vorgesehen, in die sich die an einer Scheibe 9 o.

dgl. angeordneten und starr mit der Achse 6 des Zentralverschlusses 7 verbundenen Zentrierkegel 10 abstützen. Mittels eines aus mindestens drei Druckfedern 11 bestehenden Federpaketes, das zwischen der Scheibe 9 und einer verstellbaren Auflastplatte 12 eingesetzt ist, werden die Zentrierkegel 10 in die Kegelsitze 8 gepreßt.

Die Auflastplatte 12 ist mit einem Gewindezapfen 13 versehen, der durch eine Bohrung des Kopfstückes 1 hindurchreicht. Der Gewindezapfen 13 weist einen Schlitz auf, in dem ein Stift 14 geführt wird, der im Kopfstück 1 gelagert ist. Zwischen Kopfstück 1 und Gehäuse 2 ist eine Stellscheibe 15 mittels eines am Gehäuse 2 vorgesehenen Zentrierringes 16 auf dem Gewindezapfen 13 der Auflastplatte 12 dreh-bzw. verstellbar gelagert.

Mit der Stellscheibe 15 wird die Auflastplatte 12 stufenlos verstellt, wodurch die Spannung des Federpaketes den Erfordernissen entsprechend eingestellt werden kann. Der in einer Vertiefung des Kopfstückes 1 gelagerte und im Schlitz des Gewindezapfens 13 geführte Stift 14 nimmt dabei die beim Einstellen der Federkraft auftretenden Verdrehmomente auf.

Zwischen Stellscheibe 15 und Kopfstück 1 ist eine beispielsweise aus PTFE bestehende, sehr niedrige Haftreibung aufweisende Scheibe 19 vorgesehen, die auch bei großen Feder- oder Druckkräften ein müheloses Einstellen gewährleistet.

Die Einstellung der Federkraft erfolgt mit einem Dorn o. dgl., der in am Umfang der Stellscheibe 15 vorgesehene Bohrungen 23 gesteckt wird, wobei zwischen Kopfstück 1 und Gehäuse 2 Schlitze oder Öffnungen von etwa 60° vorgesehen sind.

Der Gewindezapfen 13 der Auflastplatte 12 ist mit einer durchgehenden axialen Bohrung 17 versehen, in die ein als Schaltelement dienendes Federelement 18 bis nahe an den Stift 14 eingeführt ist, ohne den Stift 14 oder die Wandung der Bohrung 17 zu berühren. Das Federelement 18 ist in der Achse 6 des Zentralverschlusses 7 isoliert zur Masse befestigt. Über eine elektrische Leitung 20 steht das Federelement 18 mit einem an der Außenwand des Gehäuses 2 angeordneten Steckkontakt 21 und einem Anzeigeelement 22 in Verbindung.

Die Funktionsweise der Kollisionsschutzvorrichtung ist folgendermaßen:

Bei einer durch seitliche Kollision hervorgerufenen Auslenkung der Achse 6 in einer beliebigen Richtung, wird mindestens ein Zentrierkegel 10 aus seinem Kegelsitz 8 gegen die voreingestellte Federkraft der Druckfedern 11 angehoben. Die Achse 6 steht somit schief, das daran befestigte Federelement 18 kommt mit der Masse, z. B. der Bohrungswand in Kontakt, wodurch die Abschaltung des motorischen Antriebes des Roboters ausgelöst wird. Gleichzeitig wird dieser Zustand durch das Anzeigeelement 22 an der Kollisionsschutzvorrichtung angezeigt.

Nach Beseitigung der Kollision drücken die Druckfedern 11 des Federpaketes den oder die Zentrierkegel 10 wieder in die Ausgangslage und somit in die Kegelsitze 8 zurück, wobei auch das Federelement 18 in die Normallage zurückgeht.

Bei einer axialen oder zentrischen Kollision oder auch bei einer Kollision, bei der der Zentralverschluß eine Verdrehung erfährt, kommt das Federelement 18, bedingt durch das Ausheben der Zentrierkegel 10 aus den Kegelsitzen 8, mit dem Stift 14 in Kontakt, wodurch gleichfalls ein sofortiges Abschalten des Roboterantriebes erfolgt. Nach Beseitigung der Kollision erfolgt die Wiederherstellung der Ausgangslage wie oben beschrieben.

Claims

1. Kollisionsschutz für Industrieroboter, der unmittelbar am Flansch der Drehachse des Roboters angeordnet ist, mit mindestens drei starr mit dem Zentralverschluß verbundene, in Kegelsitzen der Bodenplatte eingreifende und unter Federdruck stehende Zentrierkegel aufweist, wobei die Druckfedern zwischen den Zentrierkegeln und einer verstellbaren Auf lastplatte angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflastplatte (12) auf der den Druckfedern (11) gegenüberliegenden Seite einen geschlitzten Gewindezapfen (13) aufweist, der in eine Bohrung des Kopfstückes (1) eingreift und auf dem eine Stellscheibe (15) zwischen Kopfstück (1) und Gehäuse (2) auf einem Zentrierring (16) des Gehäuses (2) geführt angeordnet ist.

2. Kollisionsschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Schlitz des Gewindezapfens (13) ein im Kopfstück (1) gelagerter und Verdrehmomente aufnehmender Stift (14) gleitend geführt ist.

3. Kollisionsschutz nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kopfstück (1) und Stellscheibe (15) eine sehr niedrige Haftreibung aufweisende Scheibe, z.B. aus PTFE, angeordnet ist.

4. Kollisionsschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflastplatte (12) mit Gewindezapfen (13) eine axiale Bohrung (17) aufweist, in die ein in der Achse (6) des Zentralverschlusses (7) isoliert befestigtes, als Schaltelement dienendes Federelement (18) eingreift, das über eine Leitung (20) mit einem am Gehäuse (2) angeordneten Steckkontakt (21), das ein Anzeigeelement (22) enthält, in Verbindung steht.