DD299864A7

DD299864A7 - Collision protection for industrial robots

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}The invention relates to a collision protection for industrial robots, especially for robots with Cartesian coordinates, z. B. gantry robot, wherein the tools receiving carrier is attached directly to the flange of the axis of rotation of the robot. The collision protection consists of spring-loaded centering cones, which are pressed into conical seats. The compression springs are tensioned by an adjustable load plate. A switching element consisting of a spring element switches off the robot drive in the event of ground contact, which arises as a result of a lateral or axial collision {collision protection; Industrial robots; Portal robots; Switching element; load plate; centering; Zentralverschlusz}

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

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.The invention relates to a collision protection for industrial robots, especially for robots with Cartesian coordinates, z. B. gantry robot, wherein the tool receiving carrier is attached directly to the flange of the axis of rotation of the robot and equipped with a collision protection device.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Kollisionsschutzeinrichtungen für Industrieroboter sind bekannt und werden in vielfältigen Formen angewendet.Collision protection devices for industrial robots are known and used in many forms.

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.Thus, from DE-OS3004014 an overload protection device for a handling device is known, which is arranged on a support of a robot arm and has a receptacle for the tools. Three spring-loaded centering be based in conical seats of the bottom plate, in the center of a shutdown device is provided which turns off the robot drive in axial or lateral collisions.

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.In the safety device for an industrial robot according to DE-OS3333979, several inductive proximity switches are provided, which come into action when collisions of the tool slide of the robot occur. One proximity switch responds only to lateral forces, while the other responds to axial forces. Both proximity switches cause the shutdown of the robot drive when mass contact occurs.

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. In order not to let the shutdown of the robot drive in light touch or collisions of the tools, devices have been developed with which the spring force of the compression springs acting on the centering cone can be adjusted.

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.Such adjusting devices are shown in DE-OS 3605 505 (Fig.7-11) in various embodiments. The Einstellng the spring force is done by screwable means acting on a spring plate and this, according to the required spring tension adjusted.

Zum Anzeigen von Kollisionen und bei erfolgter Abschaltung des Roboterantriebes ist es bekannt, Anzeigeelemente sowie Schalt- oder Steckkontakte an den Gehäuseaußenwänden vorzusehen.For indicating collisions and the shutdown of the robot drive, it is known to provide display elements and switching or plug contacts on the housing outer walls.

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.The disadvantage of the known device consists in the structurally complex solutions which are avoided by the invention by the structure and the adjustability is simplified and the reliability is increased.

Ziel der ErfindungObject of the invention

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.It is an object of the invention to develop a collision protection, which occurs in complicated movement sequences of a robot collision risk with arranged in the work area peripheral devices u. similar. as well as the resulting damage.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

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.The invention has for its object to provide a collision protection, preferably for robots with Cartesian coordinates, z. B. in a gantry robot, is located directly on the flange of the axis of rotation and in a collision switches off the robot and displays the collision.

Der Kollisionsschutz soll sowohl radial um die gesamte Drehachse bei jedem beliebigen Punkt als auch in axialer Richtung der Drehachse ansprechen.The collision protection should respond both radially to the entire axis of rotation at any point and in the axial direction of the axis of rotation.

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.According to the invention the object is achieved in that the rigidly connected to the axis of the central closure at least three centering be pressed by an adjustable on load plate supporting compression springs in the conical seats of the bottom plate, wherein the load plate is infinitely adjustable by thread through a threaded and thereby over a pin and a very low static friction having disc supported on the head piece.

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.In a further development of the invention is isolated in the axis of the central closure to the mass a spring element which extends into an axial bore of the load plate and via a line with a arranged on the outer wall of the housing plug contact, on which a display element is provided, is in communication ,

Ausfu hrungsbeispielExecution example

Die Erfindung sowie deren Funktionsweise soll nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.The invention and its operation will be explained in more detail below with reference to the drawing.

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.The collision protection device is arranged by means of the head piece 1 to the flange of a rotary axis, not shown, of a robot, for example a gantry robot. At the head piece 1, the housing 2 is fixed at a distance, on the open side of the bottom plate 3 is attached by means of screws 4.

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.Through the central opening 5 of the bottom plate 3, the axis 6 of the central closure 7 is passed at a distance. In the bottom plate 3, at least three conical seats 8 are inserted, or provided, in which the on a disc 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.Like. Arranged and rigidly connected to the axis 6 of the central closure 7 associated centering 10. By means of an existing from at least three compression springs 11 spring package, which is inserted between the disc 9 and an adjustable Auflastplatte 12, the centering cone 10 are pressed into the conical seats 8.

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.The load plate 12 is provided with a threaded pin 13 which extends through a bore of the head piece 1. The threaded pin 13 has a slot in which a pin 14 is guided, which is mounted in the head piece 1. Between the head piece 1 and the housing 2 is a setting disk 15 by means of a provided on the housing 2 centering ring 16 on the threaded pin 13 of the load plate 12 rotating or. adjustable.

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.With the adjusting disk 15, the load plate 12 is continuously adjusted, whereby the tension of the spring assembly can be adjusted according to the requirements. The mounted in a recess of the head piece 1 and guided in the slot of the threaded pin 13 pin 14 takes on the twisting moments occurring when adjusting the spring force.

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.Between adjusting disk 15 and head piece 1, for example, made of PTFE, very low static friction having disk 19 is provided, which ensures effortless adjustment even with large spring or compressive forces.

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.The adjustment of the spring force takes place with a mandrel o. The like., Which is inserted into provided on the circumference of the adjusting disk 15 holes 23, wherein between the head piece 1 and housing 2 slots or openings of about 60 ° are provided.

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.The threaded pin 13 of the load plate 12 is provided with a continuous axial bore 17 into which a spring member 18 serving as a switching element is inserted close to the pin 14 without contacting the pin 14 or the wall of the bore 17. The spring element 18 is fixed in the axis 6 of the central closure 7 isolated to ground. Via an electrical line 20, the spring element 18 is connected to a arranged on the outer wall of the housing 2 plug contact 21 and a display element 22 in connection.

Die Funktionsweise der Kollisionsschutzvorrichtung ist folgendermaßen:The operation of the collision protection device is as follows:

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.In a caused by lateral collision deflection of the axis 6 in any direction, at least one centering cone 10 is raised from its conical seat 8 against the preset spring force of the compression springs 11. The axis 6 is therefore wrong, the spring element 18 attached thereto comes with the mass, z. B. the bore wall in contact, whereby the shutdown of the motor drive of the robot is triggered. At the same time, this state is indicated by the display element 22 on the collision protection device.

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.After the collision has been eliminated, the compression springs 11 of the spring assembly press the centering cone 10 back into the starting position and thus back into the conical seats 8, with the spring element 18 also returning to the normal position.

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.In an axial or centric collision or even in a collision, in which the central closure undergoes a rotation, the spring element 18 comes due to the lifting of the centering cone 10 from the conical seats 8, with the pin 14 in contact, whereby also an immediate shutdown of Robot drive is done. After the collision has been eliminated, the initial situation is restored as described above.

Claims

1. collision protection for industrial robots, which is located directly on the flange of the axis of rotation of the robot, with at least three rigidly connected to the central closure, engaging in the seat bottom seats the corner plate and having spring pressure centering, wherein the compression springs between the centering and an adjustable load plate arranged characterized in that the load plate (12) on the compression springs (11) opposite side has a slotted threaded pin (13) which engages in a bore of the head piece (1) and on which an adjusting disc (15) between the head piece (1 ) and housing (2) on a centering ring (16) of the housing (2) is guided out.

2. collision protection according to claim 1, characterized in that in the slot of the threaded pin (13) in the head piece (1) mounted and torsional moments receiving pin (14) is slidably guided.

3. collision protection according to claims 1 and 2, characterized in that between the head piece (1) and adjusting disc (15) a very low static friction having disc, e.g. made of PTFE, is arranged.

4. collision protection according to claim 1, characterized in that the load plate (12) with threaded pin (13) has an axial bore (17) into which in the axis (6) of the central closure (7) isolated fixed, serving as a switching element spring element (18) engages, which is connected via a line (20) with a on the housing (2) arranged plug contact (21) containing a display element (22) in communication.