DE102012208182A1 - Overload protection device for e.g. axle industrial robot, has sensor spaced apart from generator such that signal is generated if generator is moved to exceed threshold value, where sensor is arranged outside cylinder - Google Patents

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Abstract

The device (10) has a tensioning device for generating a tension force between a housing (12) and a movable holder (14) to push the holder in a basic position. A switch device produces a switching signal if the holder exits the basic position. The switch device comprises a magnetic field sensor (30) i.e. magnetic proximity switch, spaced apart from a magnetic field generator i.e. permanent magnet, such that a switching signal is generated if the magnetic field generator is moved relative to the magnetic field sensor to exceed a threshold value. The sensor is arranged outside a cylinder. The magnetic field sensor is a programmable, electronic magnetic field sensor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Überlastschutzeinrichtung mit einem Gehäuse, das für eine Befestigung an einem Handhabungsgerät bzw. eines Werkzeugs vorgesehen ist, mit einem beweglich an dem Gehäuse angebrachten Halter zur Befestigung eines Werkzeugs bzw. an einem Handhabungsgerät, mit einer Vorspanneinrichtung zur Erzeugung einer Vorspannkraft zwischen Gehäuse und Halter, wobei die Vorspanneinrichtung einen Zylinder und einen im Zylinder vorhandenen Druckkolben umfasst, wobei der Druckkolben über ein Medium in eine Grundstellung beaufschlagbar ist, und mit einer Schalteinrichtung, mit der dann ein Schaltsignal erzeugbar ist, wenn der Druckkolben seine Grundstellung verlässt.The invention relates to an overload protection device with a housing which is provided for attachment to a handling device or a tool, with a movably mounted on the housing holder for mounting a tool or on a handling device, with a biasing device for generating a biasing force between the housing and holder, wherein the biasing means comprises a cylinder and a pressure piston present in the cylinder, wherein the pressure piston can be acted upon via a medium in a basic position, and with a switching device with which a switching signal can be generated when the pressure piston leaves its normal position.

Überlastschutzeinrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden bei fremdkraftbetriebenen Handhabungsgeräten, beispielsweise bei achs- oder bahngesteuerten Industrierobotern, zur Vermeidung von Schäden bei Kollisionen im Rahmen von Bewegungen zwischen dem Handhabungsgerät und Gegenständen in der Umgebung des Handhabungsgerätes eingesetzt. Dazu weist eine Überlastschutzeinrichtung ein Gehäuse auf, dass an dem Handhabungsgerät, beispielsweise an einem Aufnahmeflansch eines Roboterarms, befestigt werden kann. An dem Gehäuse ist ein Werkzeughalter, beispielsweise in Form eines Werkzeugflansches, vorgesehen, der zur Aufnahme von Handhabungswerkzeugen, beispielsweise Greifeinrichtungen, Bearbeitungseinrichtungen, Messeinrichtungen, ausgebildet ist. Der Werkzeughalter ist dabei beweglich mit dem Gehäuse verbunden, so dass eine Relativbewegung zwischen dem Gehäuse und dem Werkzeughalter, insbesondere in Form einer Auslenkung des Werkzeughalters, ermöglicht ist. Dabei können lineare und/oder rotatorische Relativbewegungen abhängig von einem Anwendungsbereich der an dem Werkzeughalter angebrachten Handhabungswerkzeuge vorgesehen sein. Die Relativbewegungen können durch konstruktive Gegebenheiten des Gehäuses und des daran angebrachten Werkzeughalters begrenzt sein. Um unerwünschte Relativbewegungen zu verhindern, ist eine Vorspanneinrichtung vorgesehen, die zwischen dem Gehäuse und dem Werkzeughalter eine Vorspannkraft aufbringt, so dass eine Relativbewegung erst bei Überwindung der Vorspannkraft stattfinden kann. Somit tritt bei einer Kollision des Handhabungswerkzeugs mit einem Gegenstand zunächst nur eine durch eine Höhe der Vorspannkraft bestimmte Kollisionskraft auf. Da gegebenenfalls nicht ausgeschlossen werden kann, dass ein zur Verfügung stehender Bewegungsspielraum der Relativbewegung zwischen Gehäuse und Werkzeughalter ausreicht, um die von dem Handhabungsgerät ausgeführte Bewegung vollständig abzufangen, ist zwischen dem Gehäuse und dem Werkzeughalter eine Schalteinrichtung vorgesehen, die bei einer Mindestauslenkung des Werkzeughalters gegenüber dem Gehäuse ein Schaltsignal erzeugt, das an eine Steuerungseinrichtung des Handhabungsgeräts weitergeleitet werden kann, um die Bewegungen des Handhabungsgeräts zu stoppen und gegebenenfalls in entgegengesetzter Richtung zu verfahren.Overload protection devices are known from the prior art and are used in power-operated handling devices, for example, in axis- or web-controlled industrial robots, to avoid damage during collisions in the context of movements between the handling device and objects in the vicinity of the handling device. For this purpose, an overload protection device has a housing that can be fastened to the handling device, for example to a receiving flange of a robot arm. On the housing, a tool holder, for example in the form of a tool flange, is provided, which is adapted to receive handling tools, such as gripping devices, processing equipment, measuring devices. The tool holder is movably connected to the housing, so that a relative movement between the housing and the tool holder, in particular in the form of a deflection of the tool holder, is made possible. In this case, linear and / or rotational relative movements may be provided depending on a field of application of the attached to the tool holder handling tools. The relative movements may be limited by structural conditions of the housing and the attached tool holder. In order to prevent unwanted relative movements, a biasing means is provided which applies a biasing force between the housing and the tool holder, so that a relative movement can take place only when overcoming the biasing force. Thus, in the event of a collision of the handling tool with an object, initially only a collision force determined by a height of the pretensioning force occurs. Since it can not be ruled out that an available range of motion of the relative movement between the housing and the tool holder is sufficient to completely absorb the movement performed by the handling device, a switching device is provided between the housing and the tool holder, which at a minimum deflection of the tool holder relative to the Housing generates a switching signal that can be forwarded to a control device of the handling device to stop the movements of the manipulator and optionally proceed in the opposite direction.

Eine bekannte Ausführungsform einer Überlastschutzeinrichtung ist das Modell OPS 80 der Anmelderin, die in gängigen Katalogmaterialien dargestellt ist. Der OPS 80 weist ein zylindrisches Gehäuse mit Befestigungsbohrungen für eine Montage an einen Industrieroboter auf. An dem zylindrischen Gehäuse ist ein ebenfalls zylindrischer Werkzeughalter angebracht, der linear verschieblich und drehbar befestigt ist. Der Werkzeughalter kann über einen Druckkolben oder über Federmittel mit einer Vorspannkraft beaufschlagt werden und ermöglicht somit die Übertragung eines konstruktiv begrenzten Drehmoments bzw. einer entsprechenden Kraft, was zur Benutzung eines an dem Werkzeughalter angebrachten Werkzeugs notwendig ist. An einer dem Werkzeughalter zugewandten Stirnseite des Gehäuses sind jeweils um 120 Grad versetzt angeordnete induktive Näherungsschalter angeordnet, die im Fall einer Kollision und einer dadurch bewirkten Annäherung des Werkzeughalters an das Gehäuse ein Schaltsignal auslösen können und somit die Bewegungen des Handhabungsgeräts stoppen können.A known embodiment of an overload protection device is the model OPS 80 of the Applicant, which is shown in common catalog materials. The OPS 80 has a cylindrical housing with mounting holes for mounting on an industrial robot. On the cylindrical housing, a likewise cylindrical tool holder is mounted, which is mounted linearly displaceable and rotatable. The tool holder can be acted upon by a pressure piston or spring means with a biasing force and thus enables the transmission of a structurally limited torque or a corresponding force, which is necessary for the use of a mounted on the tool holder tool. At an end face of the housing facing the tool holder, inductive proximity switches arranged offset by 120 degrees are arranged, which can trigger a switching signal in the event of a collision and a consequent approximation of the tool holder to the housing and thus stop the movements of the handling device.

Aus der US 4,717,003 ist eine Überlastschutzeinrichtung bekannt geworden, die zur Erzeugung einer Vorspannkraft Federelemente vorsieht. Über Sensoren wird dabei der Abstand zwischen dem Gehäuse und einer Werkzeugplatte bestimmt. Wird ein vorgegebener Abstand überschritten, so wird ein Signal ausgegeben.From the US 4,717,003 is an overload protection device has become known, which provides for generating a biasing force spring elements. Sensors determine the distance between the housing and a tool plate. If a specified distance is exceeded, a signal is output.

Aus der DD 252 512 A3 ist ein Adapter mit Kollisionsschutz bekannt geworden, der ein Grundgehäuse vorsieht. Im Grundgehäuse ist ein Druckvolumen angeordnet, das mittels einer Membran abgedichtet ist. Bei Abheben eines Flansches von Arretierungsmitteln wird über einen Sensor ein Signal abgegeben.From the DD 252 512 A3 has become known an adapter with collision protection, which provides a basic housing. In the base housing a pressure volume is arranged, which is sealed by means of a membrane. When lifting a flange of locking means a signal is emitted via a sensor.

Weitere Überlastschutzeinrichtungen sind beispielsweise aus der EP 1 740 353 A1 bekannt.Other overload protection devices are for example from the EP 1 740 353 A1 known.

Bei derartigen Einrichtungen hat sich die Funktionssicherheit als problematisch herausgestellt. Insbesondere für den Fall, dass an der Schalteinrichtung Beschädigungen auftreten und diese, oder Teile davon, ausgetauscht werden müssen.In such devices, the reliability has been found to be problematic. In particular, in the event that occur on the switching device damage and these, or parts thereof, must be replaced.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überlastschutzeinrichtung derart auszugestalten, dass die genannten Nachteile überwunden werden.The present invention has for its object to design an overload protection device such that the disadvantages mentioned are overcome.

Diese Aufgabe wird mit einer Überlastschutzeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine derartige Überlastschutzeinrichtung sieht folglich vor, dass die Schalteinrichtung wenigstens einen Magnetfelderzeuger und wenigstens einen davon beabstandeten Magnetfeldsensor derart umfasst, dass dann ein Schaltsignal generiert wird, wenn sich der Magnetfelderzeuger bezüglich des Magnetfeldsensors derart bewegt, dass ein Grenzwert überschritten wird. Bewegt sich der Halter folglich gegenüber dem Grundgehäuse so dass ein Grenzabstand zwischen dem Magnetfelderzeuger und dem Magnetfeldsensor überschritten wird, so wird auch der Grenzwert überschritten und das Schaltsignal wird generiert. Eine solche Überlastschutzeinrichtung hat den Vorteil, dass die Schalteinrichtung berührungsfrei arbeitet. This object is achieved with an overload protection device having the features of claim 1. Such an overload protection device therefore provides that the switching device comprises at least one magnetic field generator and at least one spaced magnetic field sensor such that then a switching signal is generated when the magnetic field generator with respect to the magnetic field sensor moves such that a limit is exceeded. Consequently, if the holder moves relative to the base housing so that a limit distance between the magnetic field generator and the magnetic field sensor is exceeded, the limit value is also exceeded and the switching signal is generated. Such an overload protection device has the advantage that the switching device operates without contact.

Der Magnetfeldsensor kann insbesondere ein pogrammierbarer, elektronischer Magnetfeldsensor sein, der so einstellbar ist, dass der Grenzwert veränderbar ist. Der Magnetfeldsensor ist vorzugsweise als Schließer ausgebildet ist, der grundsätzlich geöffnet ist und bei detektiertem Magnetfeld einen geschlossen Schaltzustand einnimmt. Bewegt sich der Halter gegenüber dem Grundgehäuse so dass ein Grenzabstand zwischen Magnetfelderzeuger und Magnetfeldsensor überschritten wird, wird auch der Grenzwert überschritten und der Sensor schaltet in einen geöffneten Schaltzustand. Der Schaltkreis wird dann unterbrochen. Die Unterbrechung des Schaltkreises generiert das Schaltsignal.In particular, the magnetic field sensor may be a programmable electronic magnetic field sensor that is adjustable so that the limit value can be changed. The magnetic field sensor is preferably designed as a closer, which is basically open and assumes a closed switching state when the magnetic field is detected. If the holder moves relative to the basic housing so that a limit distance between the magnetic field generator and the magnetic field sensor is exceeded, the limit value is also exceeded and the sensor switches to an open switching state. The circuit is then interrupted. The interruption of the circuit generates the switching signal.

Ebenso denkbar wäre, dass der Magnetfeldsensor als Öffner ausgebildet ist, der grundsätzlich geschlossen ist und in der Grundstellung bei detektiertem Magnetfeld einen geöffneten Schaltzustand einnimmt. Bewegt sich der Halter gegenüber dem Grundgehäuse so dass der Grenzwert überschritten wird, so schaltet der Sensor in einen geschlossenen Schaltzustand und ein Schaltkreis wird geschlossen. Das Schließen des Schaltkreises bildet dann das Schaltsignal bzw. generiert es.It would also be conceivable that the magnetic field sensor is designed as an opener, which is basically closed and occupies an open switching state in the normal position when detected magnetic field. If the holder moves relative to the base housing so that the limit value is exceeded, the sensor switches to a closed switching state and a circuit is closed. The closing of the circuit then forms the switching signal or generates it.

Der Grenzwert, der zur Erzeugung eines Schaltsignals überschritten wird, ist vorzugsweise einstellbar und/oder wird vorzugsweise so gewählt, dass dann ein Schaltsignal erzeugt wird, wenn aufgrund der Lageänderung des Magnetfelderzeugers bezüglich des Magnetfeldsensors der Halter seine Grundstellung verlässt und es zu einem Kollabieren des Systems kommt bzw. der Überlastfall eintritt; der Grenzabstand zwischen Magnetfelderzeuger und Magnetfeldsensor wird überschritten. Kleine, unterhalb des Grenzabstandes liegende Relativbewegungen zwischen Halter und Grundgehäuse, die nicht zu einem Kollabieren des Systems führen, generieren kein Schaltsignal, da sie unterhalb des Grenzwerts bzw. des Grenzabstandes liegen. Durch Verstellung des Grenzwerts wird folglich auch der Grenzabstand verstellt.The limit value which is exceeded in order to generate a switching signal is preferably adjustable and / or is preferably chosen such that a switching signal is generated when, due to the change in position of the magnetic field generator with respect to the magnetic field sensor, the holder leaves its basic position and the system collapses comes or the overload occurs; the limit distance between magnetic field generator and magnetic field sensor is exceeded. Small, relative to the distance between the holder and the base housing relative movements that do not lead to a collapse of the system, generate no switching signal, since they are below the limit or the limit distance. By adjusting the limit value, therefore, the limit distance is also adjusted.

Vorzugsweise umfasst die Vorspanneinrichtung einen Zylinder und einen im Zylinder vorhandenen Druckkolben, wobei der Magnetfelderzeuger am Druckkolben vorgesehen ist und der Magnetfeldsensor außerhalb des Zylinders angeordnet ist. Eine solche Überlastschutzeinrichtung hat den Vorteil, dass zwar der Magnetfelderzeuger am Druckkolben, und damit im Zylinder untergebracht ist. Allerdings ist der Magnetfeldsensor, der das vom Magnetfelderzeuger erzeugte Magnetfeld detektiert, außerhalb des Zylinders angeordnet. Dadurch kann der Magnetfeldsensor frei zugänglich sein und kann leicht ausgetauscht werden. Da das vom Magnetfelderzeuger erzeugte Magnetfeld vom Magnetfeldsensor detektiert wird, kann diese Detektion durch die Zylinderwand hindurch erfolgen, so dass kein direkter Kontakt zwischen dem Magnetfelderzeuger und dem Magnetfeldsensor vorhanden sein muss. Ausreichend ist, den Magnetfelderzeuger so zu wählen, dass dessen Magnetfeld vom Magnetfeldsensor durch die Zylinderwand noch detektierbar ist.Preferably, the biasing means comprises a cylinder and a pressure piston provided in the cylinder, wherein the magnetic field generator is provided on the pressure piston and the magnetic field sensor is arranged outside the cylinder. Such an overload protection device has the advantage that, although the magnetic field generator is housed on the pressure piston, and thus in the cylinder. However, the magnetic field sensor which detects the magnetic field generated by the magnetic field generator is disposed outside the cylinder. This allows the magnetic field sensor to be freely accessible and can be easily replaced. Since the magnetic field generated by the magnetic field generator is detected by the magnetic field sensor, this detection can be carried out through the cylinder wall, so that no direct contact between the magnetic field generator and the magnetic field sensor must be present. It is sufficient to choose the magnetic field generator so that its magnetic field from the magnetic field sensor through the cylinder wall is still detectable.

Besonders vorteilhaft ist, wenn der Magnetfelderzeuger als Permanentmagnet ausgebildet ist. Ein Permanentmagnet ist störunanfällig und wartungsfrei. Insofern entfällt ein Austauschen des Permanentmagneten am Druckkolben. Bei sich mit der Schalteinrichtung ergebenden Problemen können diese folglich dann nur beim Magnetfeldsensor liegen.It is particularly advantageous if the magnetic field generator is designed as a permanent magnet. A permanent magnet is insensitive to interference and maintenance-free. In this respect, eliminates a replacement of the permanent magnet on the pressure piston. Consequently, in the case of problems arising with the switching device, they can only lie with the magnetic field sensor.

Der Magnetfeldsensor als solcher kann insbesondere als magnetischer Näherungsschalter ausgebildet sein, der insbesondere programmierbar ist. Ein magnetischer Näherungsschalter gibt dann ein Schaltsignal, wenn das in seinem Bereich liegende Magnetfeld sich ändert. Vorteilhafterweise kann der Grenzwert, welche zur Erzeugung eines Schaltsignals führt, am Näherungsschalter oder an einer mit dem Näherungsschalter verbundenen Steuereinheit eingestellt werden.The magnetic field sensor as such can be designed, in particular, as a magnetic proximity switch, which is in particular programmable. A magnetic proximity switch then gives a switching signal when the magnetic field in its range changes. Advantageously, the limit value which leads to the generation of a switching signal can be set at the proximity switch or at a control unit connected to the proximity switch.

Vorteilhaft ist ebenfalls, wenn mehrere und insbesondere drei Näherungsschalter am Gehäuse um den Zylinder angeordnet sind. Die Näherungsschalter sind dabei vorzugsweise äquidistant, in einer Ebene liegend und jeweils einen gleichen Winkel einschließend angeordnet.It is also advantageous if several and in particular three proximity switches are arranged on the housing around the cylinder. The proximity switches are preferably equidistant, lying in a plane and each including an equal angle.

Bei einer weiteren Ausführungsform weist das Gehäuse eine dem Zylinder abgewandte Außenseite mit wenigstens einer Aufnahmenut für den Näherungsschalter auf. Näherungsschalter können insbesondere sich in Axialrichtung erstrecken und zylinderförmig ausgebildet sein. Derartige Näherungsschalter können in eine solche Aufnahmenut eingeführt werden. Die Befestigung kann dabei vorzugsweise werkzeugfrei erfolgen. Der Näherungsschalter kann dann auf einfache Art und Weise ausgetauscht werden.In a further embodiment, the housing has an outer side facing away from the cylinder with at least one receiving groove for the proximity switch. Proximity switches may in particular extend in the axial direction and be cylindrical. Such proximity switches can be introduced into such a receiving groove. The attachment can be preferably without tools. The proximity switch can then be replaced in a simple manner.

Vorteilhafterweise sind mehrere Aufnahmenuten vorgesehen, nämlich so viele Aufnahmenuten wie Näherungsschalter Verwendung finden.Advantageously, a plurality of grooves are provided, namely to find as many grooves as proximity switches use.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Magnetfelderzeuger im radial äußeren Bereich des Druckkolbens am Druckkolben angeordnet ist. Dadurch wird der Abstand hin zur Zylinderwandung, bzw. zur Außenseite des Zylinders, möglichst gering gehalten, so dass das Magnetfeld, welches durch die Zylinderwand hindurch wirkt, vom Magnetfeldsensor detektiert werden kann.It has proven to be advantageous if the magnetic field generator is arranged in the radially outer region of the pressure piston on the pressure piston. As a result, the distance to the cylinder wall, or to the outside of the cylinder, kept as low as possible, so that the magnetic field which acts through the cylinder wall, can be detected by the magnetic field sensor.

Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn jeweils zwei Magnetfelderzeuger in geringem Abstand zur Ausbildung eines gemeinsamen Magnetfelds vorgesehen sind. Dadurch kann erreicht werden, dass das Magnetfeld eine vorteilhafte, vom Magnetfeldsensor gut zu erkennende Geometrie erhält. Vorzugsweise sind die Magnetfelderzeuger dabei, wie bereits erwähnt, als Permanentmagneten ausgebildet, die nebeneinander in der Ebene des Druckkolbens liegen.Furthermore, it has proved to be advantageous if in each case two magnetic field generators are provided at a short distance to form a common magnetic field. As a result, it can be achieved that the magnetic field obtains an advantageous geometry that is easy to recognize by the magnetic field sensor. As already mentioned, the magnetic field generators are preferably designed as permanent magnets which lie side by side in the plane of the pressure piston.

Der Druckkolben weist vorteilhafterweise wenigstens einen und vorzugsweise drei sich in radialer Richtung erstreckende Aufnahmetaschen zur Aufnahme des wenigstens einen und der vorzugsweise drei Magnetfelderzeuger auf. Dadurch kann die Bewegung des Druckkolbens bezüglich des Zylinders ausreichend detektiert werden. Insbesondere kann eine Abkippbewegung des Druckkolbens, egal in welche Richtung, gut erfasst werden.The pressure piston advantageously has at least one and preferably three receiving pockets extending in the radial direction for receiving the at least one and preferably three magnetic field generators. Thereby, the movement of the pressure piston with respect to the cylinder can be sufficiently detected. In particular, a tilting movement of the pressure piston, no matter in which direction, can be detected well.

Vorteilhaft ist zudem, wenn die Magnetfelderzeuger und/oder die Aufnahmetaschen zylindrisch und insbesondere kreiszylindrisch ausgebildet sind. Die Magnetfelderzeuger, die insbesondere als Permanentmagneten ausgebildet sein können, können vorzugsweise in derartigen Aufnahmetaschen sicher dauerhaft untergebracht werden.It is also advantageous if the magnetic field generator and / or the receiving pockets are cylindrical and in particular circular cylindrical. The magnetic field generators, which can be designed in particular as permanent magnets, can be accommodated in such receiving pockets, for example, permanently.

Vorteilhafterweise sieht der Druckkolben auf der dem Druckraum abgewandten Seite eine umlaufende, den Druckraum begrenzende Dichtung vor. Dadurch kann gewährleistet werden, dass durch Beaufschlagen des Druckraums mit einem Medium die Vorspannkraft zwischen Gehäuse und Halter erhalten bleibt.Advantageously, the pressure piston on the side facing away from the pressure chamber, a circumferential, the pressure chamber limiting seal before. It can thereby be ensured that the biasing force between the housing and the holder is maintained by subjecting the pressure chamber to a medium.

Zudem ist denkbar, dass ein Federelement vorgesehen ist, dass den Druckkolben in seine Grundstellung drängt. Dadurch kann gewährleistet werden, dass bei Druckabfall der Druckkolben dennoch in der Grundstellung, sofern keine äußeren Kräfte auf ihn einwirken, verbleibt. Das Federelement kann dabei einerends sich am Boden des Zylinders und andererends am Druckkolben abstützen.In addition, it is conceivable that a spring element is provided which urges the pressure piston in its normal position. As a result, it can be ensured that, in the event of a pressure drop, the pressure piston still remains in the basic position, provided that no external forces act on it. The spring element can at one end be supported on the bottom of the cylinder and the other end on the pressure piston.

Dabei können dann Mittel zur Verstellung des Grenzwerts vorgesehen sein. Dadurch kann folglich der Magnetfeldsensor so eingestellt werden, dass nur relevante Abstandsänderungen ein Schaltsignal generieren.In this case, means for adjusting the limit value can then be provided. As a result, the magnetic field sensor can thus be adjusted so that only relevant changes in distance generate a switching signal.

Ferner ist vorteilhaft, wenn eine Steuereinheit zur Auswertung des Schaltsignals und zur Erzeugung eines Befehlssignals vorgesehen ist. Diese Befehlssignale können insbesondere zum Stillstand des Handhabungsgeräts und zur Auslösung eines Alarms führen.Furthermore, it is advantageous if a control unit is provided for evaluating the switching signal and for generating a command signal. These command signals may in particular lead to the stoppage of the handling device and to trigger an alarm.

Weiter Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:Further details of the invention will be apparent from the following description in which the invention with reference to the embodiments illustrated in the drawings is described and explained. Show it:

1 eine perspektivische Ansicht einer Überlastschutzeinrichtung, 1 a perspective view of an overload protection device,

2 einen Längsschnitt durch die Einrichtung nach 1, 2 a longitudinal section through the device according to 1 .

3 einen Längsschnitt entsprechend 2 in abgekippter Position, 3 a longitudinal section accordingly 2 in tilted position,

4 einen Längsschnitt entsprechend der 2 in ausgelenkter Position und 4 a longitudinal section corresponding to 2 in a deflected position and

5 einen Querschnitt durch den Druckkolben gemäß 1. 5 a cross section through the pressure piston according to 1 ,

Die in den Figuren dargestellte Überlastschutzeinrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 12 zur Befestigung an einem nicht dargestellten Handhabungsgerät, beispielsweise einem Roboterarm. Am Gehäuse 12 ist beweglich ein Halter 14 angeordnet, an dem ein Werkzeug oder eine Handhabungskomponente anbringbar ist.The overload protection device shown in the figures 10 includes a housing 12 for attachment to a handling device, not shown, for example, a robot arm. At the housing 12 is a holder mobile 14 arranged on which a tool or a handling component is attachable.

Ferner ist eine Vorspanneinrichtung zur Erzeugung einer Vorspannkraft zwischen Gehäuse 12 und Halter 14 vorhanden, die einen in den 2 bis 4 gezeigten Zylinder 16 und einen im Zylinder 16 vorhandenen Druckkolben 18 umfasst. Der Druckkolben 18 begrenzt einen Druckraum 20, der mit einem Medium, insbesondere Druckluft, druckbeaufschlagbar ist. In der 2 wird der Druckkolben 18 aufgrund der Druckbeaufschlagung in eine dort gezeigte Grundstellung beaufschlagt. Zur Sicherung des Druckkolbens 18 in der Grundstellung ist zudem ein Federelement 22 vorgesehen, das sich einerends am Boden des Zylinders 16 und andererends am Druckkolben 18 abstützt.Further, a biasing means for generating a biasing force between the housing 12 and holder 14 present, one in the 2 to 4 shown cylinder 16 and one in the cylinder 16 existing pressure piston 18 includes. The pressure piston 18 limits a pressure chamber 20 , which is pressurizable with a medium, in particular compressed air. In the 2 becomes the pressure piston 18 pressurized due to the pressurization in a basic position shown there. To secure the pressure piston 18 in the basic position is also a spring element 22 provided, which at one end at the bottom of the cylinder 16 and at the other end on the pressure piston 18 supported.

Der Druckkolben 18 weist dabei auf der dem Druckraum 20 abgewandten Seite eine umlaufende, den Druckraum abdichtende Dichtung 24 auf. The pressure piston 18 points to the pressure chamber 20 opposite side a circumferential, the pressure chamber sealing seal 24 on.

Wie insbesondere aus 2, und auch 5 deutlich wird, sind am Druckkolben 18 Magnetfelderzeuger in Form von Permanentmagneten 26 vorgesehen. Wie aus 5 deutlich wird, sind drei Paare von Permanentmagneten 26, also insgesamt sechs Permanentmagnete 26 vorgesehen. Die Magnete 26 sind dabei im radial äußeren Bereich des Druckkolbens 18 angeordnet. Der Druckkolben 18 sieht dazu für jeden Magneten 26 eine sich in radialer Richtung erstreckende Aufnahmetasche 28 vor. Die drei Paare der Permanentmagneten 26 sind jeweils im Winkelabstand von ca. 120° zueinander angeordnet. Die Permanentmagnete 26 eines jeweiligen Paars sind so angeordnet, dass die beiden Magnete ein gemeinsames Magnetfeld ausbilden.As in particular from 2 , and also 5 becomes clear, are on the pressure piston 18 Magnetic field generator in the form of permanent magnets 26 intended. How out 5 becomes clear, are three pairs of permanent magnets 26 , so a total of six permanent magnets 26 intended. The magnets 26 are in the radially outer region of the pressure piston 18 arranged. The pressure piston 18 See this for every magnet 26 a receiving pocket extending in the radial direction 28 in front. The three pairs of permanent magnets 26 are each arranged at an angular distance of about 120 ° to each other. The permanent magnets 26 of a respective pair are arranged so that the two magnets form a common magnetic field.

Gegenüberliegend zu den Magnetpaarungen ist jeweils ein Magnetfeldschalter in Form eines magnetischen Näherungsschalters 30 angeordnet. Die Näherungsschalter 30 sind dabei jeweils in Aufnahmenuten 32 angeordnet, die tangential um den Zylinder 16 herum angeordnet sind. Die Näherungsschalter 30 können dabei entlang ihrer Längsachse in die Aufnahmenuten 32 eingeschoben werden. Die Näherungsschalter 30 sind damit von außen zugänglich und können leicht ausgetauscht werden.Opposite to the magnet pairings is in each case a magnetic field switch in the form of a magnetic proximity switch 30 arranged. The proximity switches 30 are each in recording grooves 32 arranged tangentially around the cylinder 16 are arranged around. The proximity switches 30 can thereby along their longitudinal axis in the grooves 32 be inserted. The proximity switches 30 are thus accessible from the outside and can be easily exchanged.

Mit jeweils einem Näherungsschalter 30 wird das von dem jeweiligen Paar von Magneten 26 ausgebildete Magnetfeld detektiert. Für den Fall, dass sich eine relevante Änderung im Magnetfeld ergibt wird von dem jeweiligen Näherungsschalter ein Schaltsignal generiert und einer in den Figuren nicht dargestellten Steuereinheit zugeführt.Each with a proximity switch 30 This will be that of the respective pair of magnets 26 trained magnetic field detected. In the event that there is a relevant change in the magnetic field, a switching signal is generated by the respective proximity switch and supplied to a control unit not shown in the figures.

Falls ein am Halter 14 angeordnetes Werkzeug beim Verfahren des Gehäuses 12 mit einem Objekt ungewollterweise kollidiert, findet bei Überwinden der von der Vorspanneinrichtung aufgebrachten Vorspannkraft eine Relativbewegung zwischen dem Gehäuse 12 und dem Halter 14 statt. Dadurch fällt der Druck im Druckraum 20 ab; das System kollabiert. Aufgrund der Relativbewegung des Druckkolbens 18 im Zylinder 16 ändert sich das von den Näherungsschaltern 30 detektierte Magnetfeld. Ändert sich das Magnetfeld derart, dass ein Grenzwert überschritten wird, dann wird ein Schaltsignal erzeugt. Die das Schaltsignal auswertende Steuereinheit kann dann Befehlssignale versenden, beispielsweise ein Warnsignal oder auch ein Signal, das zum Stillstand des Handhabungsgeräts führt.If one on the holder 14 arranged tool when moving the housing 12 collides with an object unintentionally, takes place when overcoming the biasing force applied by the biasing force, a relative movement between the housing 12 and the holder 14 instead of. As a result, the pressure drops in the pressure chamber 20 from; the system collapses. Due to the relative movement of the pressure piston 18 in the cylinder 16 this changes from the proximity switches 30 detected magnetic field. If the magnetic field changes such that a limit value is exceeded, then a switching signal is generated. The control unit evaluating the switching signal can then send command signals, for example a warning signal or even a signal, which leads to the stoppage of the handling device.

Bei einer Kollision wird folglich der Druckkolben 18 aus seiner Grundstellung, wie sie in 2 dargestellt ist in eine Stellung abgekippt, wie sie in 3 dargestellt ist oder in eine Stellung ausgelenkt, wie sie in 4 dargestellt ist.In a collision, consequently, the pressure piston 18 from his basic position, as in 2 is shown tilted into a position as shown in 3 is shown or deflected into a position as in 4 is shown.

In 3 ist einer der drei Näherungsschalter 30 im Schnitt zu erkennen. Aufgrund des Abkippens des Halters 14 mit dem Druckkolben 18 wird das von Näherungsschalter 30 detektierte Magnetfeld verändert; der Näherungsschalter 30 erzeugt ein Signal. Entsprechend verhält es sich mit den anderen Näherungsschaltern 30, die im Schnitt der 3 nicht dargestellt sind.In 3 is one of the three proximity switches 30 to recognize on average. Due to the tipping of the holder 14 with the pressure piston 18 it will be the proximity switch 30 detected magnetic field changed; the proximity switch 30 generates a signal. The same applies to the other proximity switches 30 , on average, the 3 are not shown.

In der 4, die den nach axial unten ausgelenkten Halter 14 mit Druckkolben 18 darstellt, verändern die im Schnitt dargestellten Permanentmagneten 26 ebenfalls ihre relative Lage zum im Schnitt dargestellten Näherungsschalter 30. Das sich hierdurch veränderte Magnetfeld kann vom Schalter 30 detektiert werden und ein entsprechendes Schaltsignal kann generiert werden.In the 4 that the axially downwardly deflected holder 14 with pressure piston 18 represents, change the permanent magnet shown in section 26 also their relative position to the proximity switch shown in section 30 , The thus changed magnetic field can from the switch 30 can be detected and a corresponding switching signal can be generated.

Im Schnitt gemäß 3 und 4 sind gehäuseseitig Zentrierbolzen 34 dargestellt, welche in der Grundstellung des Druckkolbens, wie sie in 2 gezeigt ist, mit kolbenseitigen Zentrierkegeln 36 zusammenwirken, so dass der Halter 14 bezüglich des Gehäuses 12 eine zentrierte Lage einnimmt.On average according to 3 and 4 are housing-side centering bolts 34 shown, which in the basic position of the pressure piston, as shown in 2 is shown with piston-side centering cones 36 interact so that the holder 14 with respect to the housing 12 occupies a centered position.

Wie aus den 2 bis 4 deutlich wird, ist das Gehäuse 12 zweiteilig aufgebaut und weist ein Grundteil 38 und einen Deckel 40 auf.Like from the 2 to 4 becomes clear, is the case 12 constructed in two parts and has a base 38 and a lid 40 on.

Die in den Figuren dargestellte Überlastschutzeinrichtung 10 hat den Vorteil, dass im Zylinder 16 am Druckkolben 18 wartungsfreie Magnetfelderzeuger in Form von Permanentmagneten 26 vorgesehen sind. An der Außenseite des Gehäuses 12 sind mit den Permanentmagneten 26 zusammenwirkende Näherungsschalter 30 angeordnet, die frei zugänglich und austauschbar sind. Das von den Permanentmagneten 26 erzeugte Magnetfeld wird folglich durch die Wandung des Zylinders 16 hindurch von den Magnetfeldsensoren 30 erfasst.The overload protection device shown in the figures 10 has the advantage that in the cylinder 16 on the pressure piston 18 Maintenance-free magnetic field generator in the form of permanent magnets 26 are provided. On the outside of the case 12 are with the permanent magnets 26 cooperating proximity switches 30 arranged, which are freely accessible and interchangeable. That of the permanent magnets 26 generated magnetic field is thus through the wall of the cylinder 16 through from the magnetic field sensors 30 detected.

Um ein ungewolltes Erzeugen von Schaltsignalen zu verhindern, ist vorteilhaft, wenn die Näherungsschalter 30 derart eingestellt werden können, dass nur dann Schaltsignale erzeugt werden, wenn die relative Lage des jeweiligen Magnets 26 zum jeweiligen Näherungsschalter 30 einen Grenzabstand überschreitet und damit der Grenzwert überschritten wird. Dadurch kann verhindert werden, dass kleine Relativbewegungen zwischen dem Druckkolben und dem Gehäuse, die unterhalb des Grenzabstandes liegen und auch nicht zu einem Kollabieren des Systems führen, nicht zur Erzeugung von Schaltsignalen führen.In order to prevent unwanted generation of switching signals, it is advantageous if the proximity switches 30 can be set so that only then switching signals are generated when the relative position of the respective magnet 26 to the respective proximity switch 30 exceeds a limit distance and thus the limit is exceeded. This can prevent that small relative movements between the plunger and the housing, which are below the limit distance and do not lead to a collapse of the system, do not lead to the generation of switching signals.

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Claims (16)

Überlastschutzeinrichtung (10) mit einem Gehäuse (12), das für eine Befestigung an einem Handhabungsgerät bzw. eines Werkzeugs vorgesehen ist, mit einem beweglich an dem Gehäuse (12) angebracht Halter (14) zur Befestigung eines Werkzeugs bzw. eines Handhabungsgeräts, mit einer Vorspanneinrichtung (12) zur Erzeugung einer Vorspannkraft zwischen Gehäuse und Halter (14), die den Halter in eine Grundstellung drängt, und mit einer Schalteinrichtung, mit der ein Schaltsignal dann erzeugbar ist, wenn der Halter (14) seine Grundstellung verlässt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung wenigstens einen Magnetfelderzeuger (26) und wenigstens einen davon beabstandeten Magnetfeldsensor (30) derart umfasst, dass dann ein Schaltsignal generiert wird, wenn sich der Magnetfelderzeuger (26) bezüglich des Magnetfeldsensors (30) derart bewegt, dass ein Grenzwert überschritten wird.Overload protection device ( 10 ) with a housing ( 12 ), which is intended for attachment to a handling device or a tool, with a movable on the housing ( 12 ) attached holder ( 14 ) for fastening a tool or a handling device, with a pretensioning device ( 12 ) for generating a biasing force between housing and holder ( 14 ), which urges the holder into a basic position, and with a switching device with which a switching signal can be generated when the holder ( 14 ) leaves its basic position, characterized in that the switching device at least one magnetic field generator ( 26 ) and at least one magnetic field sensor spaced therefrom ( 30 ) in such a way that a switching signal is then generated when the magnetic field generator ( 26 ) with respect to the magnetic field sensor ( 30 ) is moved so that a limit is exceeded. Überlastschutzeinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspanneinrichtung (12) einen Zylinder (16) und einen im Zylinder (16) vorhandenen Druckkolben (18) umfasst, wobei der Magnetfelderzeuger (26) am Druckkolben (18) vorgesehen ist und der Magnetfeldsensor (30) außerhalb des Zylinders (16) angeordnet ist.Overload protection device ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the pretensioning device ( 12 ) a cylinder ( 16 ) and one in the cylinder ( 16 ) existing pressure piston ( 18 ), wherein the magnetic field generator ( 26 ) on the pressure piston ( 18 ) is provided and the magnetic field sensor ( 30 ) outside the cylinder ( 16 ) is arranged. Überlastschutzeinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfelderzeuger (26) als Permanentmagnet ausgebildet ist.Overload protection device ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the magnetic field generator ( 26 ) is designed as a permanent magnet. Überlastschutzeinrichtung (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensor (30) als magentischer Näherungsschalter ausgebildet ist.Overload protection device ( 10 ) according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the magnetic field sensor ( 30 ) is designed as a magnetic proximity switch. Überlastschutzeinrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere und insbesondere drei oder sechs Näherungsschalter (30) am Gehäuse (12) um den Zylinder (16) angeordnet sind.Overload protection device ( 10 ) according to claim 4, characterized in that several and in particular three or six proximity switches ( 30 ) on the housing ( 12 ) around the cylinder ( 16 ) are arranged. Überlastschutzeinrichtung (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) eine dem Zylinder (16) abgewandte Außenseite mit wenigstens einer Aufnahmenut (32) für den Näherungsschalter (30) aufweist.Overload protection device ( 10 ) according to claim 4 or 5, characterized in that the housing ( 12 ) a the cylinder ( 16 ) facing away from the outside with at least one receiving groove ( 32 ) for the proximity switch ( 30 ) having. Überlastschutzeinrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das insgesamt drei äquidistant zueinander angeordnete Aufnahmenuten (32) vorgesehen sind.Overload protection device ( 10 ) according to claim 6, characterized in that the total of three equidistantly arranged receiving grooves ( 32 ) are provided. Überlastschutzeinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfelderzeuger (26) im radial äußeren Bereich des Druckkolbens (18) am Druckkolben (18) angeordnet ist.Overload protection device ( 10 ) according to one of claims 2 to 7, characterized in that the magnetic field generator ( 26 ) in the radially outer region of the pressure piston ( 18 ) on the pressure piston ( 18 ) is arranged. Überlastschutzeinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Magnetfelderzeuger (26) im geringen Abstand zur Ausbildung eines gemeinsamen Magnetfelds vorgesehen sind.Overload protection device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in each case two magnetic field generators ( 26 ) are provided at a short distance to form a common magnetic field. Überlastschutzeinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkolben (18) wenigstens eine und vorzugsweise drei oder sechs sich in radialer Richtung erstreckende Aufnahmetaschen (28) zur Aufnahme des wenigstens einen und der vorzugsweise drei Magnetfelderzeuger (26) aufweist.Overload protection device ( 10 ) according to one of claims 2 to 9, characterized in that the pressure piston ( 18 ) at least one and preferably three or six radially extending receiving pockets ( 28 ) for receiving the at least one and preferably three magnetic field generators ( 26 ) having. Überlastschutzeinrichtung (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfelderzeuger (26) und/oder die Aufnahmetaschen (28) zylindrisch und insbesondere kreiszylindrisch ausgebildet sind.Overload protection device ( 10 ) according to claim 10, characterized in that the magnetic field generators ( 26 ) and / or the receiving pockets ( 28 ) are cylindrical and in particular circular cylindrical. Überlastschutzeinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkolben (18) auf der dem Druckraum (20) abgewandten Seite eine umlaufende, den Druckraum abdichtende Dichtung (24) aufweist.Overload protection device ( 10 ) according to one of claims 2 to 11, characterized in that the pressure piston ( 18 ) on the pressure chamber ( 20 ) facing away from a circumferential, the pressure chamber sealing gasket ( 24 ) having. Überlastschutzeinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federelement (22) vorgesehen ist, das den Halter und/oder den Druckkolben (18) in die Grundstellung drängt.Overload protection device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a spring element ( 22 ) is provided, which the holder and / or the pressure piston ( 18 ) into the basic position. Überlastschutzeinrichtung (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (22) sich einerends am Boden des Zylinders (16) und andererends am Druckkolben (18) abstützt.Overload protection device ( 10 ) according to claim 13, characterized in that the spring element ( 22 ) at one end at the bottom of the cylinder ( 16 ) and at the other end on the pressure piston ( 18 ) is supported. Überlastschutzeinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Verstellung des Grenzwerts vorgesehen sind.Overload protection device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that means are provided for adjusting the limit value. Überlastschutzeinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit zur Auswertung des Schaltsignals und zur Erzeugung eines Befehlssignals vorgesehen ist.Overload protection device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a control unit for evaluating the switching signal and for generating a command signal is provided.
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