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Die Erfindung betrifft einen Manipulator zur Durchführung eines Handhabungs- und/oder Bearbeitungsvorgangs an einem Werkstück, mit einer Steuerungseinrichtung, einer Antriebseinrichtung, einem Handhabungs- und/oder Bearbeitungswerkzeug und einer Auslöseeinrichtung, wobei die Antriebseinrichtung von der Steuerungseinrichtung ansteuerbar ist, um eine Handhabungsbewegung und/oder eine Bearbeitungsbewegung und/oder eine Einstellbewegung des Bearbeitungswerkzeugs hervorzurufen und wobei die Auslöseeinrichtung mit der Steuerungseinrichtung für eine Aktivierung und/oder Deaktivierung der Antriebseinrichtung verbunden ist, wobei die Auslöseeinrichtung eine Kommunikationseinrichtung sowie eine zur unidirektionalen oder bidirektionalen Kommunikation mit der Kommunikationseinrichtung ausgebildete Signalgebereinrichtung umfasst, und wobei die Kommunikationseinrichtung zur Erfassung eines Abstands zur Signalgebereinrichtung oder zur Erfassung einer räumlichen Position der Signalgebereinrichtung, die insbesondere von einem Bediener getragen werden kann, ausgebildet ist und zur Bereitstellung eines Signals an die Steuerungseinrichtung eingerichtet ist, wenn die Signalgebereinrichtung innerhalb eines vorgebbaren Abstandsintervalls und/oder innerhalb eines vorgebbaren räumlichen Positionsbereichs angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Manipulators.
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Die
DE 4314104 A1 offenbart eine Einrichtung zur Befestigung eines einen Arbeitshub auslösenden Fußpedals an einer Stanz- oder Pressmaschine, insbesondere an einer Gesenkbiegepresse, mit einer das zu bearbeitende Werkstück aufnehmenden Arbeitsfläche, wobei das Fußpedal über ein Gestänge gerätefest mit der Gesenkbiegepresse verbunden und im Fußbereich der Gesenkbiegepresse lageverschiebbar geführt angeordnet ist. Damit sollen die Nachteile von losen Fußpedalen, die zur Stanz- und Pressenbedienung eingesetzt werden, überwunden werden, da sich solche losen Fußpedale ständig ungewollt verdrehen und verschieben, wobei auch das Mitführen des Arbeitspedals während eines Arbeitsganges erschwert ist. Der Bediener der Gesenkbiegepresse muss vor dem Auslösen eines Arbeitshubes zuerst das Pedal in die richtige Lage drehen, um seinen Fuß unter den aus arbeitsschutztechnischen Gründen vorhandenen Käfig auf das eigentliche Pedal bringen zu können. Das erfordert zusätzliche Zeit und lenkt die Aufmerksamkeit des Bedieners von seiner eigentlichen Aufgabe bei der Bedienung der Presse ab.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Manipulator und ein Verfahren zur Durchführung eines Handhabungs- und/oder Bearbeitungsvorgangs bereitzustellen, bei denen eine besonders flexible Bedienung gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt für einen Manipulator der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass die Kommunikationseinrichtung zur Erfassung einer Bewegungsbahn der Signalgebereinrichtung ausgebildet ist, um bei Vorliegen einer vorgebbaren Bewegungsbahn eine Aktivierung der Antriebseinrichtung und bei Verlassen der Bewegungsbahn eine Deaktivierung der Antriebseinrichtung zu bewirken. Die Auslöseeinrichtung ist insbesondere als Bestandteil einer Sicherheitseinrichtung ausgebildet und dient dazu, ein Eingreifen eines Be dieners, insbesondere mit den Händen oder Füßen, in vordefinierte Sicherheitszonen zu verhindern, während eine Bewegung der Antriebseinrichtung stattfindet, insbesondere eine Schließbewegung des oder der Bearbeitungswerkzeuge vorgenommen wird. Die Auslöseeinrichtung kann zusätzlich zu der Kommunikationseinrichtung und der Signalgebereinrichtung auch bekannte Sicherheitseinrichtungen wie Lichtschranken oder Lichtgitter umfassen. Diese erzeugen bei Unterbrechung einer vorgebbaren Lichtstrecke, die einem unbefugten Eindringen des Benutzers in einen vorgebbaren Sicherheitsbereich, beispielsweise einen Arbeitsbereich des Handhabungs- und/oder Bearbeitungswerkzeugs entspricht, ein Abschaltsignal, das an die Steuereinrichtung oder unmittelbar an die Antriebseinrichtung bereitstellt wird, um eine Weiterbewegung des Handhabungs- und/oder Bearbeitungswerkzeugs zu verhindern. Die der Auslöseeinrichtung zugehörige Kommunikationseinrichtung ist für eine permanente oder zyklisch wiederholte oder vom Betriebszustand des Manipulators abhängige Erfassung einer Bewegungsbahn wenigstens eines Signalgebers, vorzugsweise mehrerer Signalgeber, einer Signalgebereinrichtung ausgebildet. Die Signalgeber sind vorzugsweise für eine Anbringung an den Extremitäten, insbesondere Armen und/oder Händen und/oder Beinen und/oder Füßen, eines Bedieners vorgesehen, der den Manipulator bedient. Typischerweise besteht die Aufgabe des Bedieners darin, den Manipulator einzurichten, insbesondere eine Einstellung der Handhabungs- und/oder Bearbeitungswerkzeuge auf die zu handzuhabenden und/oder zu bearbeitenden Werkstücke vorzunehmen, und/oder den Manipulator mit handzuhabenden und/oder zu bearbeitenden Werkstücken zu bestücken und/oder bereits bearbeitete Werkstücke zu entfernen. Hierbei ist es erforderlich, dass der Bediener, insbesondere mit seinen Händen, in einen Gefahrenbereich eingreift, der von den Handhabungs- und/oder Bearbeitungswerkzeugen und dem dazwischen aufgenommenen Werkstück bestimmt wird. Mit Hilfe der Kommunikationseinrichtung, die eine oder mehrere Kommunikationsmittel, vorzugsweise Empfangseinrichtungen oder Sende-/Empfangseinrichtungen, aufweisen kann, wird wenigstens eine vorgebbare Bewegungsbahn zwischen jeweils einem Kommunikationsmittel und einem oder mehreren Signalgebern ermittelt. Anhand der wenigstens einen ermittelten Bewegungsbahn wenigstens eines Signalgebers kann die Kommunikationseinrichtung ermitteln, ob der Bediener eine Bewegung der Arme und/oder Beine und/oder anderer Körperteile vornimmt, durch die eine Bewegung der Antriebseinrichtung hervorgerufen oder gestoppt werden soll. Zusätzlich kann ermittelt werden, ob die Bewegung des oder der Signalgeber in einem Raumbereich stattfindet, in dem eine entsprechende Aktivierung oder Deaktivierung der Antriebseinrichtung vorgesehen ist. Die Signalgeber können aktiv, insbesondere als Sender für Abstandssignale, oder passiv, insbesondere als Reflektoren für Abstandssignale, ausgebildet sein. Bei einem aktiven Sender ist eine eigene Energiequelle, insbesondere eine Stromquelle, vorgesehen, mit deren Hilfe der jeweilige Signalgeber dauerhaft oder gemäß einem vorgebbaren zeitlichen Verlauf ein Signal abgeben kann, das von dem oder den Kommunikationsmitteln empfangen wird. Bei einem passiven Sender wird vom Kommunikationsmittel ein Signal ausgesendet, das von einem oder mehreren der Signalgeber in unveränderter oder veränderter Form reflektiert wird. Sofern eine Einstellung von Sendecharakteristika des Signalgebers durch eine Signalaussendung von den Kommunikationsmitteln vorgenommen werden kann oder ein vom Kommunikationsmittel ausgesendetes Signal von dem Signalgeber verändert wird, wird dies als bidirektionale Kommunikation bezeichnet. Andernfalls handelt es sich um eine unidirektionale Kommunikation.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Zweckmäßig ist es, wenn die Signalgebereinrichtung mehrere Signalgeber umfasst, die für eine optische und/oder elektromagnetische und/oder akustische Kommunikation mit der Kommunikationseinrichtung ausgebildet sind. Bei einer optischen Kommunikation können zumindest einige der Signalgeber als Reflektoren für optische Signale ausgebildet sein, die von der Kommunikationseinrichtung ausgesendet werden und bilden damit passive Signalgeber. Ergänzend oder alternativ können zumindest einige der Signalgeber mit einer Strahlungsquelle für elektromagnetische Strahlung, insbesondere für Lichtstrahlen und/oder Strahlung im Infrarot- und/oder Ultraviolettbereich, versehen sein und damit als aktive Signalgeber ausgebildet sein. Eine elektromagnetische Kommunikation zwischen den Signalgebern und der Kommunikationseinrichtung wird insbesondere durch eine Ausgestaltung der Signalgeber als RFID-Etiketten (RFID = „R”adio „F”requency „ID”entification – Radiofrequenz-Identifikation) erreicht. Dabei können die Signalgeber insbesondere für eine Modifikation eines von den Kommunikationsmitteln ausgesendeten elektromagnetischen Signals ausgebildet sein, um eine eindeutige Kennung an das oder die Kommunikationsmittel zurückzusenden. Ergänzend oder alternativ sind wenigstens einige der Signalgeber als Sendeeinrichtungen für elektromagnetische Wellen im Radiofrequenzbereich oder im Mikrowellenfrequenzbereich ausgebildet. Bei einer alternativen Ausbildung der Erfindung sind die Signalgeber als Reflektoren und/oder Sender von Schallwellen, insbesondere im Ultraschallbereich, ausgebildet. Sämtlichen passiven oder aktiven Kommunikationsverfahren zwischen Kommunikationseinrichtung und Signalgebern liegt die Aufgabe zugrunde, in einem räumlichen Bereich, der eine Ausdehnung im Bereich weniger Kubikmeter hat, eine möglichst einfache und dennoch präzise Abstands- oder Positionsbestimmung und damit eine Bestimmung der jeweiligen Bewegungsbahn für die Signalgeber zu ermöglichen. Eine Kombination von unterschiedlichen aktiven und passiven Kommunikationsverfahren kann vorgesehen werden, um eine möglichst sichere Kommunikation zwischen den Kommunikationsmitteln und den Signalgebern zu erreichen.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Kommunikationseinrichtung eine Speichereinrichtung zur Speicherung einer vorgebbaren Bewegungsbahn sowie eine Verarbeitungseinrichtung zum Ermittlung von Abweichungen zwischen einer durch Kommunikation mit der Signalgebereinrichtung ermittelten Bewegungsbahn mit der gespeicherten Bewegungsbahn umfasst. In der Speichereinrichtung können vorgebbare Bewegungsbahnen für einen oder mehrere Signalgeber abgespeichert werden. Die Bewegungsbahnen enthalten insbesondere für jeden der Signalgeber einen vorgebbaren Bahnverlauf, der vorzugsweise im Hinblick auf unterschiedliche Betriebszustände des Manipulators für jeden der Signalgeber variiert werden kann. Sofern für wenigstens einen Signalgeber eine Bestimmung der jeweiligen Bewegungsbahn vorgenommen wird, kann in der Speichereinrichtung eine vorgebbare Bewegungsbahn, insbesondere eine statische oder vom Betriebszustand des Manipulators abhängige dynamische Bewegungsbahn abgelegt sein. Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Kommunikationseinrichtung für die Bereitstellung eines Signals an die Steuerungseinrichtung eingerichtet ist, wenn vorgebbare Signalgeber in vorgebbaren Positionen zueinander angeordnet sind. Beispielsweise kann eine Inbetriebnahme des Manipulators ausgelöst werden, wenn der Bediener die seinen Händen oder Unterarmen zugeordneten Signalgeber längs der vorgebbaren Bewegungsbahnen und innerhalb eines vorgebbaren Minimalabstands zueinander anordnet. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass für eine Freigabe eines derartigen Signals an die Steuerungseinrichtung eine weitere Bestätigung durch den Benutzer, entweder durch vorgebbare Relativbewegungen eines oder mehrerer Signalgeber zueinander oder durch vorgebbare Relativbewegungen eines oder mehrerer Signalgeber gegenüber dem Manipulator erfolgt.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das in der Kommunikationseinrichtung gespeicherte Korridorwerte, insbesondere für jeden Signalgeber individuelle Korridorwerte, gespeichert sind. Hierdurch kann für wenigstens einen Signalgeber ein statischer oder vom Betriebszustand des Manipulators dynamisch abhängiger Bereich festgelegt werden, in dem ein Aufenthalt des Signalgebers zu einer Auslösung eines Signals in der Auslöseeinrichtung führt, um den Manipulator in Betrieb zu nehmen. Je nach Abstand zu Gefahrenquellen kann vorgesehen sein, dass die Korridorwerte, die einen zwei- oder dreidimensionalen Korridor um die jeweilige Bewegungsbahn bestimmen, variieren, so dass beispielsweise in der Nähe einer Gefahrenquelle ein engerer Korridor, also eine geringe Abweichung von der vorgegebenen Bewegungsbahn vorgesehen ist, als bei einem großen Abstand von einer Gefahrenquelle. Die Korridorwerte können auch in unterschiedlichen Raumrichtungen unterschiedliche Beträge aufweisen, so dass beispielsweise eine Abweichung der Bahn des überwachten Signalgebers in vertikaler Richtung von der Bewegungsbahn anders gewertet wird als eine Abweichung in horizontaler Richtung. Außerhalb der vorgegebenen Kombination von Bewegungsbahn und Korridorwert wird davon ausgegangen, dass der Bediener, der den oder die Signalgeber trägt, sich entweder zu nahe am Manipulator aufhält, so dass eine Verletzungsgefahr durch den Manipulator nicht ausgeschlossen werden kann, oder sich vom Manipulator entfernt hat und dadurch die laufende Werkstückbearbeitung nicht mehr überwacht. In beiden Fällen kann vorgesehen sein, dass die Auslöseeinrichtung ein Stoppsignal an die Steuerungseinrichtung und/oder unmittelbar an die Antriebseinrichtung bereitstellt. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei einer Abweichung des Abstands oder der Position eines oder mehrerer vorgebbarer Signalgeber, die beispielsweise ohnehin in weniger sicherheitskritischen Bereichen angeordnet sind, eine Reduzierung der Arbeitsgeschwindigkeit und/oder eine Ausgabe eines Warnsignals, insbesondere eines Lichtzeichens und/oder eines Warntons, vorgesehen ist, sofern die festgestellte Abstands- oder Positionsabweichung nicht unmittelbar zu einer sicherheitskritischen Situation führt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine in der Kommunikationseinrichtung gespeicherte Bewegungsbahn in Abhängigkeit zu einem von der Steuerungseinrichtung vorgebbaren Bewegungsablauf für die Antriebseinrichtung steht. Hierdurch kann berücksichtigt werden, dass bei der Bedienung des Manipulators, insbesondere zur Handhabung der zu bearbeitenden Werkstücke, Tätigkeiten, insbesondere Handgriffe, in Bereichen erforderlich sind, die unmittelbar bei der Bearbeitung des Werkstücks außerordentlich gefährlich sind, beispielsweise nach erfolgter Werkstückbearbeitung jedoch unkritisch sind. Dementsprechend kann eine dynamische Anpassung der Schutzbereiche, die durch die Abstands- und/oder Positionsmuster bestimmt werden, in Abhängigkeit vom Verlauf der Bearbeitung des Werkstücks und dementsprechend auch von den Steuerungssignalen der Steuerungseinrichtung vorgesehen sein.
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Bevorzugt umfasst die Signalgebereinrichtung wenigstens einen Sensor aus der Gruppe: Temperatursensor, Pulssensor, Beschleunigungssensor. Mit Hilfe dieser Sensoren, die zumindest im Fall der Temperatur- und Pulssensoren vorzugsweise derart den jeweiligen Signalgebern zugeordnet sind, dass sie einen direkten Hautkontakt mit dem Benutzer stehen, findet eine Kontrolle statt, ob der jeweilige Signalgeber tatsächlich an den Extremitäten des Benutzers angeordnet ist. Beispielsweise wird mit Hilfe des Temperatursensors eine Oberflächentemperatur der Haut ermittelt. Mit dem Pulssensor kann eine Pulsfrequenz des Benutzers ermittelt werden. Mit dem Beschleunigungssensor werden Bewegungen des Signalgebers ermittelt. Die ermittelten Beschleunigungen können vorzugsweise in Korrelation mit den Abstands- oder Positionsänderungen des jeweiligen Signalgebers gesetzt werden, um dadurch eine Kontrolle der korrekten Nutzung des jeweiligen Signalgebers zu ermöglichen.
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Zweckmäßig ist es, wenn die Kommunikationseinrichtung zur Bereitstellung eines Stoppsignals ausgebildet ist, sofern die Kommunikationseinrichtung eine Abstandsunterschreitung und/oder eine Abstandsüberschreitung und/oder eine Positionsabweichung und/oder eine Unterbrechung der Signalübertragung von der Signalgebereinrichtung ermittelt.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Kommunikationseinrichtung für eine Erfassung einer Bewegungsgeschwindigkeit der Signalgebereinrichtung ausgebildet ist. Die Bewegungsgeschwindigkeit kann somit als weiterer Indikator für eine vom Benutzer gewollte Aktivierung der Antriebseinrichtung oder für möglicherweise eintretende äußere Umstände, die eine Abschaltung der Antriebseinrichtung erfordern, dienen.
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Die Aufgabe der Erfindung wird gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung durch ein Verfahren zum Betreiben eines Manipulators zur Durchführung eines Bearbeitungsvorgangs an einem Werkstück gelöst. Hierbei umfasst der Manipulator eine Steuerungseinrichtung, eine Antriebseinrichtung, ein Bearbeitungswerkzeug und eine Auslöseeinrichtung, wobei die Antriebseinrichtung von der Steuerungseinrichtung ansteuerbar ist, um eine Bearbeitungsbewegung oder Einstellbewegung des Bearbeitungswerkzeugs hervorzurufen und die Auslöseeinrichtung mit der Steuerungseinrichtung für eine Aktivierung und/oder Deaktivierung der Antriebseinrichtung verbunden ist, wobei die Auslöseeinrichtung eine Kommunikationseinrichtung sowie eine zur unidirektionalen oder bidirektionalen Kommunikation mit der Kommunikationseinrichtung ausgebildete Signalgebereinrichtung umfasst, gekennzeichnet durch die Schritte: Erfassen eines Abstands oder einer räumlichen Position der Signalgebereinrichtung gegenüber der Kommunikationseinrichtung und Bereitstellen eines Signals an die Steuerungseinrichtung, wenn die Signalgebereinrichtung eine Bewegung längs einer vorgebbaren Bewegungsbahn vollzieht. Solange das von der Auslöseeinrichtung bereitgestellte Signal vorliegt, wird davon ausgegangen, dass sich die Signalgeber auf den jeweiligen Bewegungsbahnen, insbesondere ergänzt um die jeweiligen Korridorwerte, bewegen. Sofern eine Abweichung von der oder den Bewegungsbahnen vorliegt, die einen vorgebbaren Grenzwert oder Korridorwert überschreitet, wird entweder die Signalaussendung an die Steuerungseinrichtung unterbrochen oder ein anderes Signal ausgesendet, um eine Bewegung des Manipulators zu unterbrechen und/oder den Manipulator in einen sicheren Zustand zu bringen.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Kommunikationseinrichtung in einer Verarbeitungseinrichtung einen Vergleich der ermittelten Bewegungsbahnen mit in einer Speichereinrichtung gespeicherten Bewegungsbahnen durchführt.
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Zweckmäßig ist es, wenn die Kommunikationseinrichtung Messwerte eines der Signalgebereinrichtung zugehörigen Temperatursensors und/oder Pulssensors und/oder Beschleunigungssensors ermittelt, insbesondere auf Plausibilität überprüft, um eine korrekte Funktion und/oder Nutzung der Signalgebereinrichtung zu überprüfen.
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Bei einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Kommunikationseinrichtung die ermittelten Bewegungsbahnen der Signalgebereinrichtung auf Plausibilität überprüft, um eine korrekte Funktion und/oder Nutzung der Signalgebereinrichtung zu ermitteln. Hierbei kann beispielsweise vorgesehen werden, dass ein Abstand zwischen Signalgebern, die bestimmten Extremitäten, beispielsweise den Händen des Bedieners, zugeordnet sind, in regelmäßigen Abständen überprüft werden, um insbesondere bei Überschreiten eines vorgebbaren Maximalabstands eine Fehlermeldung zu erzeugen. Hierdurch soll vermieden werden, dass der Bediener zur Überwindung der Sicherheitseinrichtungen einen oder mehrere der Signalgeber in einem zulässigen Bereich ablegt, um anschließend Bedienvorgänge in einem unzulässigen Bereich vorzunehmen.
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In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Steuerungseinrichtung die Antriebsvorrichtung entsprechend einem vorgebbaren Bewegungsablauf ansteuert und die Kommunikationseinrichtung die ermittelten Bewegungbahnen für jeden der Signalgeber in Abhängigkeit von den Bewegungsabläufen und dazu gespeicherten Bewegungsbahnen für jeden Signalgeber vergleicht. Damit kann beispielsweise in einer Phase, in der die Werkzeuge beabstandet sind, ein anderer Sicherheitsabstand zugelassen werden als in einer Phase, in der sich die Werkzeuge annähern oder angehnähert sind.
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Exemplarisch kann vorgesehen sein, dass mit Hilfe der Kommunikationseinrichtung und den Signalgebern ein manuelles Zuführen eines Werkstücks zum Manipulator ermittelt wird und der Bearbeitungsvorgang ausgelöst wird, sobald der Bediener seine Hände und die damit gekoppelten Signalgeber aus dem Zuführbereich für das Werkstück zurückzieht bzw. zurückgezogen hat.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:
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1 einen Manipulator sowie eine Auslöseeinrichtung zur Benutzung durch einen Bediener.
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In der 1 ist ein Manipulator 1 schematisch dargestellt, hierbei handelt es sich exemplarisch um eine Abkantpresse für die linienförmige Umformung von Werkstücken 2, insbesondere von Blechteilen.
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Der Manipulator 1 umfasst exemplarisch ein als obere Biegewange 3 ausgebildetes Werkzeug und ein als untere Biegewange 4 ausgebildetes Gegenwerkzeug, die für die Bearbeitung des Werkstücks 2, beispielsweise durch lokale linienförmige Deformation, ausgebildet sind. Die untere Biegewange 4 ist ortsfest am Manipulator 1 festgelegt, die obere Biegewange kann mittels zweier Hydraulikstempel 5 in vertikaler Richtung auf- und abbewegt werden. Um einen zwischen der oberen Biegewange 3 und der unteren Biegewange 4 ausgebildeten, nicht näher bezeichneten Arbeitsspalt gegen manuelle Eingriffe eines Bedieners abzusichern, sind zwei Lichtvorhänge vorgesehen, die jeweils einen leistenförmig ausgebildeten Sender 6, 7 und einen jeweils gegenüberliegend angeordneten und ebenfalls leistenförmig ausgebildeten Empfänger 8, 9 umfassen und die Teil einer Auslöseeinrichtung 12 sind.
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Die Lichtvorhänge können gegebenenfalls über einen oder mehrere Teilbereiche ihrer Erstreckung abgeschaltet werden, um eine Anpassung der Sicherungsfunktion an unterschiedliche Gegebenheiten zu ermöglichen. Der Manipulator 1 umfasst weiterhin eine Steuerungseinrichtung 10, die zur Ansteuerung einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung vorgesehen ist, um die Relativbewegung der beiden Biegewangen 3, 4 zueinander zu bewirken.
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Ein Bediener 11, der den Manipulator 1 nutzen kann, um Werkstücke 2 wunschgemäß zu bearbeiten, ist mit einer Signalgebereinrichtung ausgestattet, die exemplarisch mehrere an den Hand- und Fußgelenken sowie an einem Bauchgurt angeordnete Signalgeber 13, 14, 15, 16, 17 umfasst. Vorzugsweise sind die beiden den Handgelenken zugeordneten Signalgeber 13, 14 jeweils mit einem nicht näher dargestellten Pulssensor ausgerüstet, um die Pulsfrequenz des Benutzers 11 überwachen zu können und damit eine Kontrolle darüber zu ermöglichen, ob die Signalgeber 13, 14 tatsächlich korrekt angelegt sind. Exemplarisch sind die beiden den Fußgelenken zugeordneten Signalgeber 15, 16 jeweils mit einem nicht näher dargestellten Temperatursensor versehen, die zur Ermittlung einer Temperatur der Hautoberfläche des Benutzers 11 vorgesehen sind und die wie die Pulssensoren der Signalgeber 13, 14 für die Überwachung einer korrekten Verwendung der Signalgeber 15, 16 ausgebildet sind. Der mittels eines Bauchgurts angebrachte Signalgeber 17 ist beispielhaft für eine Plausibilitätskontrolle der nachstehend näher beschriebenen Abstands- oder Positionssignale der anderen Signalgeber 13, 14, 15 und 16 vorgesehen. Alle Signalgeber 13 bis 17 sind zudem mit einem ebenfalls nicht näher dargestellten Beschleunigungssensor versehen, mit dessen Hilfe Bewegungen der jeweiligen Signalgeber 13, 14, 15, 16 und 17 im Raum ermittelt werden können.
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Vorzugsweise sind die Signalgeber 13 und 14 als aktive optische Signalgeber ausgebildet, bei denen ein Leuchtmittel, insbesondere eine Leuchtdiode, ein optisches Signal ausgibt, das von zwei, exemplarisch an einander entgegengesetzten Maschinenkanten des Manipulators 1 angebrachten, optischen Empfängern 20, 21 empfangen werden kann. Jede der beiden Signalgeber 13, 14 gibt eine unterschiedlich kodierte Folge von optischen Signalen ab, so dass jeder der exemplarisch zwei optischen Empfänger 20, 21 eindeutig unterscheiden kann, von welchem der Signalgeber 13, 14 das jeweilige Signal stammt. Zur Verbesserung der räumlichen Auflösung der zu ermittelnden Position des jeweiligen Signalgebers 13, 14 kann zusätzlich, exemplarisch an einem Fußbereich des Manipulators 1, wenigstens ein weiterer optischer Empfänger 22 vorgesehen werden. Alle optischen Empfänger 20, 21, 22 bilden als Kommunikationsmittel Bestandteile einer Kommunikationseinrichtung, die ihrerseits zusammen mit den Signalgebern 13, 14 Teil der Auslöseeinrichtung 12 ist.
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Die an den Fußgelenken angeordneten Signalgeber 15, 16 sind exemplarisch als passive Signalgeber in RFID-Technik ausgebildet und werden von den zugeordneten Sende-Empfangseinrichtungen 23, 24 drahtlos mit elektromagnetischen Wellen beaufschlagt. Die elektromagnetischen Wellen sind jeweils in vorgebbarer Weise codiert und werden von den beiden Signalgebern 15, 16 in unterschiedlicher Weise modifiziert. Somit unterscheiden sich die von den Signalgebern 15, 16 rückreflektierten Signale und können damit von den beiden Sende-Empfangseinrichtungen 23, 24 räumlich aufgelöst werden. Hierdurch kann jeweils der Abstand von jeder der Sende-Empfangseinrichtungen 22, 23 zu den beiden Signalgebern 15, 16 ermittelt werden und durch entsprechende Berechnungen kann auch die jeweilige räumliche Position der beiden Signalgeber 15, 16 ermittelt werden. Die Sende-Empfangseinrichtungen 23, 24 sind ebenfalls Bestandteile der Kommunikationseinrichtung und zusammen mit den Signalgebern 15, 16 Teil der Auslöseeinrichtung 12.
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Für eine Inbetriebnahme des Manipulators 1 kann unter Zuhilfenahme der Auslöseeinrichtung die folgende Vorgehensweise vorgesehen werden. Zunächst findet eine Initialisierung der Kommunikationseinrichtung statt, indem der Bediener 11 die Signalgeber 13 bis 17 anlegt und nach dem Anlegen eine vorgebbare Position von Händen und Füßen gegenüber dem Manipulator 1 einnimmt. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen werden, dass der Bediener 11 nicht näher dargestellte Bedientasten am Manipulator 1 in einer vorgebbaren Abfolge bedienen muss, womit eine eindeutige Zuordnung der an den Hand- und Fußgelenken angebrachten Signalgebern 13 bis 17 erfolgt. Zudem kann zu diesem Zeitpunkt eine erste Abfrage der in den Signalgebern 13 bis 16 integrierten Puls- bzw. Temperatursensoren vorgenommen werden, um auch auf diesem Wege zu prüfen, ob die Signalgeber 13 bis 16 korrekt angelegt sind.
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Anschließend kann der Manipulator 1 eingerichtet werden, beispielsweise durch Einsetzen der Bearbeitungswerkzeuge 3, 4 und Abrufen eines vorgegebenen Bearbeitungsprogramms aus einem Speicher der Steuerungseinrichtung 10. In dem Bearbeitungsprogramm, das nunmehr in den Arbeitsspeicher der Steuerungseinrichtung 10 geladen wird, können insbesondere für unterschiedliche Bearbeitungsschritte wie das Zuführen eines Werkstücks in den Manipulator 1, das Bearbeiten des Werkstücks mit dem Manipulator 1 und das Entladen des Werkstücks aus dem Manipulator 1 unterschiedliche Sicherheitszonen festgelegt sein. Diese Sicherheitszonen stellen vorgebbare Abstände oder Raumbereiche für die einzelnen, den Extremitäten des Bedieners 11 zugeordneten Signalgeber 13 bis 17 dar und sollen sicherstellen, dass der Bediener 11 nicht durch den Manipulator 1 oder das zu bearbeitende Werkstück gefährdet wird.
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Die Sicherheitszonen werden durch Bewegungsbahnen für die jeweiligen Signalgeber 13 bis 17 repräsentiert und können exemplarisch je nach Bearbeitungsfortschritt für das Werkstück variiert werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass während der Werkstückzufuhr Bewegungsbahnen mit sehr geringen Abständen zwischen den Signalgebern 13 bis 17 und dem Manipulator 1 zulässig sind, während nach erfolgter Werkstückzufuhr mit dem Beginn der Schließbewegung der beiden Bearbeitungswerkzeuge 3, 4 nur noch Bewegungsbahnen zulässig sind, bei denen ein erheblich größerer Abstand zwischen den Signalgebern 13 bis 17 und dem Manipulator 1 eingehalten wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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