DE102013020138A1

DE102013020138A1 - Werkzeug, insbesondere für einen Roboter

Info

Publication number: DE102013020138A1
Application number: DE102013020138.1A
Authority: DE
Inventors: Andreas Domke; Christian Eberdt; Robert HAMAN; Otmar Honsberg; Simon Klumpp; Josef KRANZ; Ralf Kühnemann; Reinhard Neureiter; Thomas Rau; Matthias Reichenbach; Julian Stockschläder; Kurt Strauss; Georg Wild; Konrad Wirth; Martin Wittel; Richard Zunke
Original assignee: Daimler AG; KUKA Systems GmbH
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2015-06-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug, insbesondere für einen Roboter zum automatischen Durchführen wenigstens eines Arbeitsschritts, mit wenigstens einem Arbeitsorgan (10), über welches ein Zusammenwirken des Werkzeugs mit wenigstens einem korrespondierenden Bauelement bewirkbar ist, und mit wenigstens einem Schutzelement (22), wobei das Schutzelement (22) zwischen einer Schutzstellung, in welcher zumindest ein Teilbereich (16) des Arbeitsorgans (10) mittels des Schutzelements (22) überdeckt ist, und wenigstens einer Freigabestellung, in welcher der Teilbereich (16) freigegeben ist, relativ zum Arbeitsorgan (10) bewegbar an wenigstens einem Halteelement (20) des Werkzeugs gehalten ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug, insbesondere für einen Roboter, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Ein solches Werkzeug ist beispielsweise aus der DE 10 2011 101 886 A1 als bekannt zu entnehmen. Das Werkzeug umfasst wenigstens ein Arbeitsorgan, über welches ein Zusammenwirken des Werkzeugs mit wenigstens einem korrespondierenden Bauelement bewirkbar ist. Mit anderen Worten kann das Werkzeug über das Arbeitsorgan auf das Bauelement einwirken. Dabei weist das Arbeitsorgan einen Werkzeugangriff auf, über welchen das Arbeitsorgan mit einer Schraube formschlüssig zusammenwirken und die Schraube festziehen kann.
Darüber hinaus umfasst das Werkzeug wenigstens ein Schutzelement in Form einer Schutzhülse. Das Arbeitsorgan ist stabförmig ausgebildet und weist eine Längserstreckung auf, wobei das Arbeitsorgan in Längserstreckungsrichtung aus der Schutzhülse herausragt beziehungsweise diese überragt.
Aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus der Massenproduktion von Personenkraftwagen ist es bekannt, Arbeitsschritte zum Herstellen der Personenkraftwagen zumindest teilweise zu automatisieren, das heißt automatisch von wenigstens einem Roboter durchführen zu lassen.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass einige Arbeitsschritte nicht oder nur sehr aufwendig zu automatisieren sind, da beispielsweise ein menschlicher Arbeiter diese Arbeitsschritte besser, das heißt beispielsweise mit einer besseren Qualität, durchführen kann. Daher ist es im Rahmen einer solchen Massenproduktion vorgesehen, erste Arbeitsschritte mittels wenigstens eines Roboters automatisch durchzuführen und zweite Arbeitsschritte manuell, das heißt von wenigstens einem menschlichen Arbeiter durchführen zu lassen.
Hierdurch ist eine sogenannte Mensch-Roboter-Kooperation geschaffen, bei welcher sowohl wenigstens ein Roboter als auch wenigstens ein menschlicher Arbeiter zum Durchführen wenigstens eines jeweiligen Arbeitsschritts eingesetzt wird.
Im Rahmen einer solchen Mensch-Roboter-Kooperation ist es vorgesehen, dass der Roboter einen ersten Arbeitsbereich aufweist, in welchem sich der Roboter bewegen und wenigstens einen Arbeitsschritt durchführen kann. Dem menschlichen Arbeiter ist ein zweiter Arbeitsbereich zugeordnet, wobei sich der menschliche Arbeiter in diesem zweiten Arbeitsbereich aufhalten und den wenigstens einen manuell durchzuführenden Arbeitsschritt durchführen kann.
Um nun Kollisionen des menschlichen Arbeiters mit dem Roboter zu vermeiden, ist es beispielsweise vorgesehen, die Arbeitsbereiche strikt voneinander zu trennen. Dies bedeutet, dass sich die Arbeitsbereiche nicht gegenseitig überlappen. Hierdurch kann zwar eine für den menschlichen Arbeiter sichere Durchführung des manuell durchzuführenden Arbeitsschritts realisiert werden, jedoch führt dies zu einem hohen Platz- und somit Kostenbedarf für eine Produktionsanlage.
Um den Platzbedarf gering zu halten, kann es alternativ vorgesehen sein, dass sich die Arbeitsbereiche zumindest in einem Überlappungsbereich gegenseitig überlappen. Dies bedeutet, dass sich im Überlappungsbereich sowohl der Roboter als auch der Arbeiter bewegen beziehungsweise aufhalten kann. Um nun eine für den menschlichen Arbeiter besonders sichere Durchführung seines wenigstens einen Arbeitsschritts zu gewährleisten, ist es vorgesehen, den Roboter zumindest durch den Überlappungsbereich besonders langsam hindurch zu bewegen. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, den Roboter zumindest in dem Überlappungsbereich beispielsweise gegenüber der strikten Trennung der Arbeitsbereiche langsamer zu bewegen, um dadurch Kollisionen des Roboters mit dem menschlichen Arbeiter oder Folgen einer solchen Kollision zu vermeiden.
Da der Roboter nur besonders langsam zumindest durch den Überlappungsbereich hindurch bewegt wird, steigt jedoch auch im Vergleich zur strikten Trennung der Arbeitsbereiche die Zeit, die zur Durchführung des wenigstens einen mittels des Roboters durchzuführenden Arbeitsschritts erforderlich ist. Dadurch kann das Zeit- und Kosteneinsparungspotenzial der Automatisierung nicht vollständig ausgeschöpft werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Werkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem sich eine besonders zeit- und kostengünstige sowie für einen menschlichen Arbeiter besonders sichere Durchführung wenigstens eines mittels eines Roboters automatisch durchzuführenden Arbeitsschritts und wenigstens eines von dem menschlichen Arbeiter durchzuführenden Arbeitsschritts realisieren lässt.
Diese Aufgabe wird durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um ein Werkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem sich eine besonders zeit- und kostengünstige sowie für einen menschlichen Arbeiter besonders sichere Durchführung wenigstens eines mittels eines Roboters durchzuführenden Arbeitsschritts und wenigstens eines von dem menschlichen Arbeiter durchzuführenden Arbeitsschritts realisieren lässt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Schutzelement zwischen einer Schutzstellung und wenigstens einer Freigabestellung relativ zum Arbeitsorgan bewegbar an wenigstens einem Halteelement des Werkzeugs gehalten ist. In der Schutzstellung ist zumindest ein Teilbereich des Arbeitsorgans mittels des Schutzelements überdeckt. In der Freigabestellung ist der Teilbereich freigegeben.
Befindet sich das Schutzelement in der Schutzstellung, so kann eine direkte Kollision eines menschlichen Arbeiters mit dem Arbeitsorgan beziehungsweise mit dem überdeckten Teilbereich vermieden werden. Vielmehr kommt es lediglich zu einer etwaigen Kollision des menschlichen Arbeiters mit dem Schutzelement, so dass unerwünschte Folgen einer solchen Kollision vermieden werden können. Es ist nämlich möglich, mittels des Schutzelements in der Schutzstellung spitze und/oder scharfkantige Außenkonturen des Arbeitsorgans zu überdecken, so dass der menschliche Arbeiter nicht in direkten Kontakt mit diesen ungünstigen Außenkonturen, welche auch als „Störkonturen” bezeichnet werden, kommt.
Um nun ein Zusammenwirken zwischen dem Arbeitsorgan und dem Bauelement zu bewirken, kann das Schutzelement aus der Schutzstellung in die Freigabestellung bewegt werden. Dann kann das Werkzeug über sein Arbeitsorgan auf das Bauelement einwirken.
Bei dem Teilbereich, der in der Schutzstellung mittels des Schutzelements überdeckt ist, handelt es sich vorzugsweise um einen Wirkbereich des Arbeitsorgans, über den das Arbeitsorgan in der Freigabestellung des Schutzelements auf das Bauelement einwirkt. In diesem Wirkbereich ist beispielsweise ein Werkzeugangriff angeordnet, über das das Arbeitsorgan und somit das Werkzeug formschlüssig mit einem Schraubelement zusammenwirken können.
Mittels des erfindungsgemäßen Werkzeugs lässt sich eine besonders platz- und somit kostensparende Mensch-Roboter-Kooperation darstellen, bei welcher wenigstens ein erster Arbeitsschritt automatisch mittels wenigstens eines Roboters und wenigstens ein zweiter Arbeitsschritt manuell von dem menschlichen Arbeiter durchgeführt werden kann. Hierbei weist der Roboter einen ersten Arbeitsbereich auf, in welchem sich der Roboter bewegt und wenigstens einen ersten Arbeitsschritt automatisch durchführt. Dem Arbeiter ist ein zweiter Arbeitsbereich zugeordnet, in dem sich der menschliche Arbeiter aufhalten und den wenigstens einen zweiten Arbeitsschritt durchführen kann. Um den Platzbedarf gering zu halten, ist es vorgesehen, dass sich die Arbeitsbereiche zumindest in einem Überlappungsbereich gegenseitig überlappen. Mittels des erfindungsgemäßen Werkzeugs ist es nun möglich, das Werkzeug auch in dem Überlappungsbereich besonders schnell, das heißt mit einer hohen Geschwindigkeit, zu bewegen, da eine etwaige Kollision des Werkzeugs mit dem menschlichen Arbeiter nicht zu unerwünschten und schwerwiegenden Folgen führt. Somit kann nicht nur der Platzbedarf gering gehalten werden, sondern der mittels des Roboters durchzuführende Arbeitsschritt kann automatisch beziehungsweise automatisiert auf zeit- und kostengünstige Weise durchgeführt werden. Gleichzeitig ist eine hohe Sicherheit für den menschlichen Arbeiter gewährleistet, da dieser bei einer etwaigen Kollision mit dem Werkzeug nicht in direkten Kontakt mit dem Teilbereich kommt, sondern lediglich mit dem Schutzelement kollidieren kann.
Dabei weist das Schutzelement vorzugsweise eine Außenkontur auf, deren geringster Radius größer als ein vorgebbarer Mindestradius ist. Hierdurch können spitze und/oder scharfe Kanten, sogenannte Störkonturen, des Schutzelements vermieden werden, so dass etwaige Kollisionen des menschlichen Arbeiters mit dem Schutzelement keine unerwünschten Folgen nach sich ziehen. Mit anderen Worten kann eine Verletzung des menschlichen Arbeiters vermieden werden. Da das Schutzelement bewegbar am Werkzeug beziehungsweise am Halteelement gehalten ist, ist auch eine einfache Durchführung des ersten Arbeitsschritts realisierbar. Darüber hinaus kann ein einfacher Aufbau des Werkzeugs realisiert werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
1 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht eines Werkzeugs für einen Roboter zum automatischen Durchführen wenigstens eines Arbeitsschritts, mit einem Arbeitsorgan, über welches ein Zusammenwirken des Werkzeugs mit wenigstens einem korrespondierenden Bauelement bewirkbar ist, und mit einer Schutzeinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform, welche zwei Schutzelemente umfasst, von denen ein Schutzelement zwischen einer Schutzstellung und wenigstens einer Freigabestellung relativ zum Arbeitsorgan bewegbar an dem anderen Schutzelement des Werkzeugs gehalten ist;
2 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht des Werkzeugs mit der Schutzeinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
3 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht des Werkzeugs mit der Schutzeinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform;
4 eine schematische Seitenansicht des bewegbaren Schutzelements der Schutzeinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform;
5 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht des Werkzeugs mit der Schutzeinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform;
6 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht des Werkzeugs mit der Schutzeinrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform;
7 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht des Werkzeugs mit der Schutzeinrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform;
8 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht des Werkzeugs mit der Schutzeinrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform;
9a eine schematische Draufsicht eines Sperrelements der Schutzeinrichtung gemäß der siebten Ausführungsform, wobei sich das Sperrelement in einer Sperrstellung befindet;
9b eine weitere schematische Draufsicht des Sperrelements gemäß 9a, wobei sich das Sperrelement in einer Entriegelungsstellung befindet;
10 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht des Werkzeugs mit der Schutzeinrichtung gemäß einer achten Ausführungsform;
11 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht des Werkzeugs mit der Schutzeinrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform;
12 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht des Werkzeugs mit der Schutzeinrichtung gemäß einer zehnten Ausführungsform;
13 eine schematische Draufsicht des Sperrelements der Schutzeinrichtung gemäß der zehnten Ausführungsform;
14 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht des Werkzeugs mit der Schutzeinrichtung gemäß einer elften Ausführungsform;
15 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht des Werkzeugs mit der Schutzeinrichtung gemäß einer zwölften Ausführungsform;
16 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht des Werkzeugs mit der Schutzeinrichtung gemäß einer dreizehnten Ausführungsform;
17 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht des Werkzeugs mit der Schutzeinrichtung gemäß einer vierzehnten Ausführungsform; und
18 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht des Werkzeugs mit der Schutzeinrichtung gemäß einer fünfzehnten Ausführungsform.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein Werkzeug für einen Roboter zum automatischen Durchführen wenigstens eines ersten Arbeitsschritts. Der Roboter wird dabei im Rahmen einer sogenannten Mensch-Roboter-Kooperation eingesetzt, bei welcher auch wenigstens ein menschlicher Arbeiter eingesetzt wird. Der menschliche Arbeiter führt wenigstens einen zweiten Arbeitsschritt manuell aus. Die Arbeitsschritte werden beispielsweise im Zuge einer Massenproduktion von Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen, durchgeführt. Der Roboter weist einen ersten Arbeitsbereich auf, in welchem sich der Roboter zum Durchführen des wenigstens einen ersten Arbeitsschritts bewegt. Insbesondere wird zum Durchführen des wenigstens einen ersten Arbeitsschritts das Werkzeug mittels des Roboters im ersten Arbeitsbereich bewegt.
Dem menschlichen Arbeiter ist ein zweiter Arbeitsbereich zugeordnet, in welchem sich der menschliche Arbeiter beim Durchführen des wenigstens einen zweiten Arbeitsschritts aufhält und bewegt. Zur Realisierung einer platz- und somit kostensparenden Mensch-Roboter-Kooperation ist es vorgesehen, dass sich die beiden Arbeitsbereiche zumindest in einem Überlappungsbereich gegenseitig überlappen. In diesem Überlappungsbereich kann sich sowohl der Roboter als auch der menschliche Arbeiter aufhalten.
Aus 1 ist erkennbar, dass das Werkzeug ein Arbeitsorgan 10 aufweist, welches zumindest im Wesentlichen stabförmig ausgebildet ist und demzufolge eine Längserstreckung aufweist. Das Arbeitsorgan 10 ist an einem Bauteil 12 des Werkzeugs gehalten und um eine Drehachse 14 relativ zu dem Bauteil 12 drehbar. Die Drehachse 14 erstreckt sich dabei in Längserstreckungsrichtung des Arbeitsorgans 10. Über das Arbeitsorgan 10 ist ein Zusammenwirken des Werkzeugs mit wenigstens einem korrespondierenden Bauelement, insbesondere Befestigungselement, bewirkbar. Mit anderen Worten kann das Werkzeug über das Arbeitsorgan 10 auf das Bauelement einwirken.
Vorliegend ist das Werkzeug als Schraubwerkzeug ausgebildet. Dabei weist das Arbeitsorgan 10 zumindest einen Wirkbereich 16 auf. In dem Wirkbereich 16 weist das Arbeitsorgan 10 außenumfangsseitig einen Werkzeugangriff auf, über welchen das Arbeitsorgan 10 formschlüssig mit einem Werkzeugangriff des als Schraubelement ausgebildeten Bauelements zusammenwirken kann. Hierdurch können Drehmomente vom als Schraubwerkzeug ausgebildeten Werkzeug auf das Schraubelement übertragen werden, so dass dadurch das Schraubelement mittels des Arbeitsorgans 10 um die Drehachse 14 gedreht werden kann. Dadurch kann das Schraubelement festgezogen oder gelöst werden.
Im Rahmen des wenigstens einen ersten Arbeitsschritts wird das Arbeitsorgan 10 entlang seiner Längserstreckung, das heißt in Längserstreckungsrichtung, in Wirkverbindung mit dem Schraubelement bewegt und mittels des Arbeitsorgans 10 festgezogen, woraufhin das Arbeitsorgan 10 wieder vom Schraubelement entfernt wird.
Das Werkzeug umfasst auch eine im Ganzen mit 18 bezeichnete Schutzeinrichtung, wobei in 1 eine erste Ausführungsform der Schutzeinrichtung 18 gezeigt ist. Die Schutzeinrichtung 18 umfasst ein erstes Schutzelement 20 in Form einer Umhüllung, durch welche ein erster Teilbereich des Werkzeugs außenumfangsseitig umgeben, das heißt überdeckt ist. Das Schutzelement 20 ist dabei eine sogenannte Korpusabdeckung.
Darüber hinaus umfasst die Schutzeinrichtung 18 ein zweites Schutzelement 22, welches vorliegend als Schutzhülse ausgebildet ist. Das Schutzelement 22 ist zwischen einer Schutzstellung und wenigstens einer Freigabestellung relativ zum Arbeitsorgan 10 bewegbar an wenigstens einem Halteelement des Werkzeugs gehalten. Bei diesem Halteelement handelt es sich vorliegend um das erste Schutzelement 20. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei dem Halteelement um das Bauteil 12 des Werkzeugs handeln.
Aus 1, in der die Schutzstellung gezeigt ist, ist erkennbar, dass zumindest ein Teilbereich in Form des Wirkbereichs 16 des Arbeitsorgans 10 mittels des Schutzelements 22 überdeckt ist. Auch das Schutzelement 22 ist als Schutzhülse ausgebildet, deren Längserstreckung beziehungsweise Längserstreckungsrichtung mit der Längserstreckung beziehungsweise Längserstreckungsrichtung des zumindest im Wesentlichen stabförmigen Arbeitsorgans 10 zusammenfällt. In der Schutzstellung umgibt das Schutzelement 22 zumindest den Wirkbereich 16. Darüber hinaus überragt das Schutzelement 22 in Längserstreckungsrichtung das Arbeitsorgan 10. In der Freigabestellung ist der Wirkbereich 16 freigegeben, so dass das Arbeitsorgan 10 in der Freigabestellung mit dem Schraubelement zusammenwirken kann.
Im Rahmen der Mensch-Roboter-Kooperation kann das Werkzeug nun auch besonders schnell, das heißt mit einer besonders hohen Geschwindigkeit, durch den Überlappungsbereich hindurch bewegt werden, so dass der wenigstens eine erste Arbeitsschritt mittels des Roboters zeit- und kostengünstig durchgeführt werden kann. Mittels des sich in der Schutzstellung befindenden Schutzelements 22 können nämlich direkte Kollisionen, das heißt direkte Kontakte des menschlichen Arbeiters mit dem Arbeitsorgan 10 vermieden werden, so dass der menschliche Arbeiter bei einer etwaigen Kollision lediglich in direkten Kontakt mit dem Schutzelement 22 kommen kann. Dadurch kann vermieden werden, dass etwaige Kollisionen des menschlichen Arbeiters mit dem Werkzeug unerwünschte Folgen nach sich ziehen.
Da das Arbeitsorgan 10 beziehungsweise der Wirkbereich 16 in Umfangsrichtung des Arbeitsorgans 10 vollständig von dem sich in der Schutzstellung befindenden Schutzelement 22 umgeben ist, kann ein direkter Kontakt des menschlichen Arbeiters mit dem Arbeitsorgan 10 vermieden werden, wenn das Werkzeug mit dem menschlichen Arbeiter entlang einer Richtung kollidiert, die senkrecht zur Längserstreckungsrichtung des Arbeitsorgans 10 verläuft. In einem solchen Fall kollidiert der menschliche Arbeiter lediglich mit dem Schutzelement 20 und/oder 22.
Da das Schutzelement 22 das Arbeitsorgan 10 in dessen Längserstreckungsrichtung überragt, kann auch dann ein direkter Kontakt des menschlichen Arbeiters mit dem Arbeitsorgan 10 vermieden werden, wenn eine Kollision des menschlichen Arbeiters mit dem Werkzeug entlang einer Richtung erfolgt, die mit der Längserstreckungsrichtung zusammenfällt. In einem solchen Fall kommt es gegebenenfalls lediglich zu einem Kontakt des menschlichen Arbeiters mit einer Stirnseite 24 des Schutzelements 22, nicht jedoch mit einer Stirnseite 26 des Arbeitsorgans 10.
Bei der ersten Ausführungsform der Schutzeinrichtung 18 ist das Schutzelement 22 beispielsweise formschlüssig am Schutzelement 20 fixiert. Ferner ist das Schutzelement 22 aus einem Elastomer gebildet. Im Zuge der Durchführung des wenigstens einen ersten Arbeitsschritts wird das Werkzeug mittels des Roboters mit einer geringen Geschwindigkeit an eine Wirkstelle bewegt, an der das Arbeitsorgan 10 auf das Bauelement einwirkt. Bei dieser Wirkstelle handelt es sich vorliegend um eine Schraubposition, an welcher das als Schraubelement ausgebildete Bauelement mittels des Arbeitsorgans 10 festgeschraubt wird.
An der Schraubposition wird das Schutzelement 22 in seiner Längserstreckungsrichtung gegen ein mechanisches Objekt, beispielsweise die Karosserie des Personenkraftwagens, gedrückt. Dadurch wird das Schutzelement 22 in Längserstreckungsrichtung komprimiert und dadurch aus der Schutzstellung in die Freigabestellung bewegt, so dass beispielsweise die Spitze des Arbeitsorgans 10 und somit der Wirkbereich 16 freigegeben werden. Bei einer stoßartigen Belastung des Schutzelements 22 jedoch verhärtet der Kunststoff beziehungsweise Elastomer des Schutzelements 22, so dass ein Kontakt zum Arbeitsorgan 10 vermieden werden kann. Zu einer solchen stoßartigen Belastung kommt es beispielsweise bei einer etwaigen Kollision des menschlichen Arbeiters mit dem Schutzelement 22, da das Werkzeug im Überlappungsbereich mit einer Geschwindigkeit bewegt wird, die höher als eine Geschwindigkeit ist, mit welcher das Schutzelement 22 gegen das mechanische Objekt gedrückt wird.
Bei der ersten Ausführungsform können das Gewicht und der Bauraumbedarf der Schutzeinrichtung 18 besonders gering gehalten werden, da keine zusätzlichen Elemente erforderlich sind. Darüber hinaus kann der Platzbedarf in der Prozesszone gering gehalten werden.
2 zeigt das Werkzeug mit der Schutzeinrichtung 18 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Bei der zweiten Ausführungsform umfasst die Schutzeinrichtung 18 das Schutzelement 20, das Schutzelement 22 sowie ein weiteres Schutzelement 28. Die Schutzelementen 22 und 28 sind dabei aus einer jeweiligen Schutzstellung in eine jeweilige Freigabestellung teleskopartig bewegbar. Zum Bewegen des Schutzelements 22 aus der Schutzstellung in die Freigabestellung wird das Schutzelement 22 in Längserstreckungsrichtung zumindest teilweise in das Schutzelement 20 hineinbewegt, wobei es relativ zum Schutzelement 20 translatorisch bewegt wird. Zum Bewegen des Schutzelements 28 aus der Schutzstellung in die Freigabestellung wird das Schutzelement 28 in Längserstreckungsrichtung zumindest teilweise in das Schutzelement 22 translatorisch hinein bewegt. Das Schutzelement 20 fungiert als Halteelement für das Schutzelement 22, da das Schutzelement 22 relativ zum Schutzelement 20 translatorisch bewegbar ist. Das Schutzelement 22 fungiert als Halteelement für das Schutzelement 28, da das Schutzelement 28 translatorisch relativ zum Schutzelement 22 bewegbar und am Schutzelement 22 gehalten ist. Die Schutzelemente 22, 28 sind beispielsweise als jeweilige Schutzhüllen ausgebildet und können konisch geformt sein.
Die Schutzeinrichtung 18 gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst auch eine erste Feder 30, welche einerseits zumindest mittelbar am Schutzelement 20 abgestützt ist. Vorliegend ist am Schutzelement 20 ein Anschlag 32 fixiert, gegen welchen die Feder 30 abgestützt ist. Andererseits ist die Feder 30 am Schutzelement 22 abgestützt. Ferner umfasst die Schutzeinrichtung 18 eine Feder 34, welche einerseits zumindest mittelbar am Schutzelement 28 und andererseits zumindest mittelbar am Schutzelement 22 abgestützt ist. Vorliegend ist die Feder 34 an einem am Schutzelement 22 fixierten Anschlag 36 abgestützt. Die Federn 30, 34 sind beispielsweise als vorgespannte Druckfedern ausgebildet. Die Distanz zwischen der Werkzeugspitze und der Hülsenunterkante ist vorzugsweise nach DIN IN ISO 13855 ausgelegt, um die Annäherungsgeschwindigkeit an Körperteile zu berücksichtigen.
Zum Durchführen des wenigstens einen ersten Arbeitsschritts wird die Schutzeinrichtung 18 gegen ein mechanisches Objekt gedrückt, so dass die Schutzelemente 22, 28 entgegen der Federn 30, 34 aus der jeweiligen Schutzstellung in die jeweilige Freigabestellung bewegt werden. Hierbei werden die Federn 30, 34 komprimiert. Wird der Kontakt zwischen dem Schutzelement 28 und dem mechanischen Objekt aufgehoben, so können sich die Federn 30, 34 entspannen, wodurch die Schutzelemente 22, 28 aus der jeweiligen Freigabestellung in die jeweilige Schutzstellung zurück bewegt, das heißt zurück gedrückt werden. Auch bei der zweiten Ausführungsform lässt sich ein geringes Gewicht der Schutzeinrichtung 18 und somit des Werkzeugs insgesamt realisieren.
3 zeigt das Werkzeug mit der Schutzeinrichtung 18 gemäß einer dritten Ausführungsform. In 4 ist dabei das Schutzelement 22 der dritten Ausführungsform der Schutzeinrichtung 18 gezeigt. Die Schutzeinrichtung 18 gemäß der dritten Ausführungsform umfasst eine Feder 30, welche einerseits über einen am Bauteil 12 fixierten Anschlag 32 am Bauteil 12 und andererseits am Schutzelement 22 abgestützt ist. Die Schutzeinrichtung 18 umfasst erste Sperrelemente in Form von Bolzen 38, die am Schutzelement 20 fixiert sind. Darüber hinaus ist es vorgesehen, dass das Schutzelement 22 zwischen einer Sperrstellung und einer Entriegelungsstellung bewegbar ist. Vorliegend ist das Schutzelement 22 zwischen der Sperrstellung und der Entriegelungsstellung um die Drehachse 14 relativ zum Arbeitsorgan 10 und relativ zum Schutzelement 20 drehbar.
Aus 3 ist erkennbar, dass das Schutzelement 22 an seiner Stirnseite 24 eine Ausnehmung 40 aufweist. Über diese Ausnehmung 40 kann das Schutzelement 22 formschlüssig mit einem korrespondierenden Objekt zusammenwirken.
Befindet sich das Schutzelement 22 in der Sperrstellung, so ist das Schutzelement 22 mittels der Bolzen 38 in der Schutzstellung arretiert, wobei die Bolzen 38 das translatorische Bewegen des Schutzelements 22 aus der Schutzstellung in die Freigabestellung verhindern. Das Schutzelement 22 befindet sich nämlich in der Sperrstellung in Stützanlage mit dem Bolzen 38.
Im Zuge der Durchführung des wenigstens einen ersten Arbeitsschritts wird das Werkzeug derart bewegt, dass das Schutzelement 22 über seine Stirnseite 24 zunächst gegen das mechanische Objekt bewegt wird. Das mechanische Objekt weist dabei wenigstens ein mit der als Ausfräsung ausgebildeten Ausnehmung 40 korrespondierendes Formschlusselement auf, das in die Ausnehmung 40 eingreift. Dadurch wirken das mechanische Objekt und das Schutzelement 22 über den Vorsprung und die Ausnehmung 40 formschlüssig zusammen. Anschließend wird das Werkzeug beispielsweise um die Drehachse 14 relativ zum mechanischen Objekt rotiert, wobei das Schutzelement 22 gegen diese Rotation gehalten wird. Somit kommt es zu einer Drehung des Schutzelements 22 relativ zum Schutzelement 20 um die Drehachse 14, so dass die Bolzen 38 in Überdeckung mit seitlichen Führungsnuten 42 (4) kommen. In der Folge kann das Werkzeug gegen das mechanische Objekt gedrückt werden, so dass dann das Schutzelement 22 unter Komprimieren der Feder 30 aus der Schutzstellung in die Freigabestellung bewegt wird. Mit anderen Worten wird das Schutzelement 22 bezogen auf die Bildebene von 3 nach oben gedrückt, wobei sich die Bolzen 38 in den seitlichen Führungsnuten 42 entlang bewegen. Mit anderen Worten gleiten dabei die Bolzen 38 geführt entlang der seitlichen Führungsnuten 42.
Wird dann das Werkzeug erneut gedreht, so werden die Bolzen 38 in eine jeweilige Aufnahme 44 der Führungsnut 42 bewegt. Dadurch hintergreifen die Bolzen 38 eine die Aufnahme 44 begrenzende Wandung, so dass das Schutzelement 22 in der Freigabestellung arretiert ist und nicht von der komprimierten Feder 30 zurück in die Schutzstellung gedrückt werden kann. Auch bei der dritten Ausführungsform lassen sich ein geringes Gewicht und ein geringer Platzbedarf realisieren. Darüber hinaus ist das Schutzelement 22 robust gegenüber hohen Stoßkräften. Dies bedeutet, dass das Schutzelement 22 auch dann nicht aus der Schutzstellung in die Freigabestellung gedrückt wird, wenn auf die Stirnseite 24 hohe Kräfte wirken und sich das Schutzelement 22 in der Sperrstellung befindet.
5 zeigt das Werkzeug mit der Schutzeinrichtung 18 gemäß einer vierten Ausführungsform. Bei der vierten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das Schutzelement 22 zwei Schutzteile 46, 48 umfasst. Die Schutzteile 46, 48 sind am Schutzelement 20 gehalten und um eine jeweilige Drehachse 50 relativ zum Schutzelement 22 verschwenkbar. Durch das Verschwenken der Schutzteile 46, 48 können diese zwischen der jeweiligen Schutzstellung und der jeweiligen Freigabestellung verschwenkt werden. Um die Schutzteile 46, 48 in der Schutzstellung zu halten, sind an diesen Magnete in Form von Elektromagneten 52 angeordnet. Darüber hinaus umfasst die Schutzeinrichtung 18 einen Magnetring 54, welcher beispielsweise am Arbeitsorgan 10 oder am Bauteil 12 gehalten ist. Sind die Elektromagnete 52 aktiviert, so wirken diese magnetisch mit dem Magnetring 54 zusammen, so dass die Schutzteile 46, 48 nicht in die jeweilige Freigabestellung bewegt werden können.
Um den Arbeitsschritt durchzuführen, werden die Elektromagnete 52 deaktiviert. Anschließend wird das Schutzelement 22 über seine Stirnseite 24 gegen einen Schraubenkopf des Schraubelements gedrückt. An der Stirnseite 24 weist das Schutzelement 22 eine trichterförmige Durchgangsöffnung 56 auf, durch welche der Schraubenkopf hindurch geführt wird. Dadurch werden die Schutzteile 46, 48 aus der jeweiligen Schutzstellung in die jeweilige Freigabestellung seitlich auseinander geschwenkt.
Bei der vierten Ausführungsform ist eine zumindest nahezu vollständige Abdeckung der Werkzeugspitze darstellbar. Darüber hinaus kann eine geringe Auslastung der Energieversorgung des Roboters realisiert werden. Der Roboter ist beispielsweise als Leichtbauroboter ausgebildet. Unter einem solchen Leichtbauroboter (LBR) ist ein Roboter zu verstehen, der ein sehr geringes Eigengewicht und eine sehr präzise Steuerung, insbesondere Kraftsteuerung, oder Regelung, insbesondere Kraftregelung, aufweist. Bei einem solchen Leichtbauroboter handelt es sich insbesondere um einen kraftsensitiven Roboter, welcher eine prozesssichere und schnelle Durchführung von Prozessen ermöglicht. Der Leichtbauroboter weist dabei integrierte Kraft- und/oder Drehmoment- und/oder Wegsensoren auf, mittels welchen eine Kraft und/oder ein Drehmoment, die beziehungsweise das an einer jeweiligen Achse des Roboters wirkt, gemessen werden kann. Mit anderen Worten können diese integrierten Sensoren verwendet werden, um um eine jeweilige Bewegungsachse des Roboters und/oder entlang der jeweiligen Bewegungsachse wirkende Kräfte und/oder Drehmomente zu erfassen. Diese integrierten Sensoren können als aktive Sicherheitselemente genutzt werden, um beispielsweise Kollisionen des Roboters mit dem menschlichen Arbeiter zu erfassen. Auf diese Weise können die Vorteile des an dem LBR angebrachten Schutzelements besonders befördert werden, denn der Roboter erkennt die Kollisionen an der Schutzeinrichtung 18 durch seine taktilen Fähigkeiten.
6 zeigt das Werkzeug mit der Schutzeinrichtung 18 gemäß einer fünften Ausführungsform. Die Schutzeinrichtung 18 umfasst zwei gelagerte Bolzen 38, welche form- und/oder kraftschlüssig mit Elektromotoren 58 der Schutzeinrichtung 18 verbunden sind. Mittels der Elektromotoren 58 sind die jeweiligen Bolzen 38 zwischen einer jeweiligen Sperrstellung, in welcher eine Bewegung des Schutzelements 22 aus der Schutzstellung in die Freigabestellung gesperrt ist, und wenigstens einer jeweiligen, die Bewegung des Schutzelements 22 aus der Schutzstellung in die Freigabestellung freigebenden Entriegelungsstellung relativ zum Schutzelement 22 und/oder zum Arbeitsorgan 10 bewegbar. Mit anderen Worten, befinden sich die Bolzen 38 in der jeweiligen Sperrstellung, so kann das Schutzelement 22 nicht in Längserstreckungsrichtung in das Schutzelement 20 hineingeschoben werden. Um diese Bewegung zu ermöglichen, werden die Bolzen 38 beispielsweise um 90 Grad mittels der Elektromotoren 58 verschwenkt, so dass dann das Schutzelement 22 aus der Schutzstellung in die Freigabestellung gedrückt werden kann, wobei die Feder 30 komprimiert wird. Auch hierdurch lässt sich eine hohe Robustheit gegen hohe Stoßkräfte realisieren. Ferner ist eine kontrollierte Freigabe des Schutzelements 22 möglich.
7 zeigt das Werkzeug mit der Schutzeinrichtung 18 gemäß einer sechsten Ausführungsform. Bei der sechsten Ausführungsform sind elektrisch angesteuerte Hubmagnete 60 vorgesehen, mittels welchen die Bolzen 38 zwischen der jeweiligen Sperrstellung und der jeweiligen Entriegelungsstellung bewegbar sind. Um die Bewegung des Schutzelements 22 aus der Schutzstellung in die Freigabestellung freizugeben, werden die Bolzen 38 mittels der Hubmagnete 60 zurückgezogen. Anschließend kann das Schutzelement 22 über seine Stirnseite 24 gegen das mechanische Objekt gedrückt werden, so dass das Schutzelement 22 unter Komprimierung der Feder 30 aus der Schutzstellung in die Freigabestellung gedrückt wird.
Zum Bewegen des Schutzelements 22 aus der Schutzstellung in die Freigabestellung, wird das Schutzelement 22 über seine Stirnseite 24 mit einer solch hohen Kraft gegen das mechanische Objekt gedrückt, dass eine daraus resultierende, in Längserstreckungsrichtung auf das Schutzelement 22 in Richtung des Arbeitsorgans 10 wirkende Gegenkraft eine von der Feder 30 bereitgestellte und auf das Schutzelement 22 wirkende Federkraft übersteigt.
Anhand von 8, 9a und 9b ist eine siebte Ausführungsform der Schutzeinrichtung 18 erläutert. Die Schutzeinrichtung 18 gemäß der siebten Ausführungsform umfasst als Sperrelement einen Ring 62, welcher zwei Ringteile 64 umfasst. In der Sperrstellung greifen die Ringteile 64 in korrespondierende Ausnehmungen des Schutzelements 22 ein, so dass das Schutzelement 22 gegen eine Bewegung aus der Schutzstellung in die Freigabestellung gesperrt ist. Die Schutzeinrichtung 18 gemäß der siebten Ausführungsform umfasst auch einen Motor in Form eines Elektromotors 66, mit welchem ein Nocken 68 verbunden ist. Um die Ringteile 64 aus der Sperrstellung in die Entriegelungsstellung zu bewegen, wird der Nocken 68 aus einer in 9a gezeigten ersten Stellung in eine in 9b gezeigte zweite Stellung mittels des Elektromotors 66 gedreht. Beispielsweise wird der Nocken 68 mittels des Elektromotors 66 um 90 Grad verschwenkt.
Dadurch werden die Ringteile 64 ein Stück auseinander bewegt, insbesondere geschwenkt, so dass sie nicht mehr in die korrespondierenden Ausnehmungen des Schutzelements 22 eingreifen. In der Folge kann das Schutzelement 22 aus der Schutzstellung in die Freigabestellung in das Schutzelement 20 unter Komprimieren der Feder 30 gedrückt werden. Hierdurch ist eine radiale Arretierung des Schutzelements 22 realisierbar, so dass der Platzbedarf besonders gering gehalten werden kann.
Die Ringteile 64 sind beispielsweise über ein Federelement 70 miteinander verbunden. In der Entriegelungsstellung ist das Federelement 70 gespannt. Wird der Nocken 68 wieder in die erste Stellung bewegt, so kann sich das Federelement 70 zumindest teilweise entspannen, wodurch die Ringteile 64 aufeinander zu bewegt, insbesondere geschwenkt werden und dadurch wieder in die jeweiligen Ausnehmungen des Schutzelements 22 eingreifen können.
10 zeigt das Werkzeug mit der Schutzeinrichtung 18 gemäß einer achten Ausführungsform. Bei der achten Ausführungsform umfasst die Schutzeinrichtung 18 einen am Schutzelement 20 fixierten Elektromotor 66, welcher über Riemenelemente vorliegend in Form von Zahnriemen 72 mit Spindeln 74 gekoppelt ist. Die Spindeln 74 sind mittels eines als Klemmring ausgebildeten Führungsrings 76 geführt und können um jeweilige Drehachsen 80 mittels des Elektromotors 66 gedreht werden.
Das Schutzelement 22 ist über einen Führungsring 82 mit den als Gewindespindeln ausgebildeten Spindeln 74 gekoppelt. Die Spindeln 74 weisen jeweils ein Außengewinde auf, wobei die jeweiligen Außengewinde in jeweilige, am Führungsring 82 vorgesehene Innengewinde eingeschraubt sind. Bei auf das Schutzelement 22 über die Stirnseite 24 wirkenden Stoßbelastungen blockiert die Selbsthemmung im jeweiligen Gewindegang der Spindeln 74 eine Translationsbewegung des Schutzelements 22 aus der Schutzstellung in die Freigabestellung.
Um das Schutzelement 22 gezielt und bedarfsgerecht aus der Schutzstellung in die Freigabestellung zu bewegen, werden die Spindeln 74 mittels des Elektromotors 66 gedreht. Die jeweilige Drehung der Spindeln 74 wird mittels der Außengewinde und der korrespondierenden Innengewinde in eine translatorische Bewegung des Schutzelements 22 aus der Schutzstellung in die Freigabestellung umgewandelt. Um das Schutzelement 22 aus der Freigabestellung zurück in die Schutzstellung zu bewegen, werden die jeweilige Drehrichtung des Elektromotors 66 und somit der Spindeln 74 umgekehrt. Hierdurch kann eine prozessunabhängige Steuerung des mechanischen Schutzelements 22 realisiert werden. Darüber hinaus kann eine hohe Robustheit gewährleistet werden, da das Schutzelement 22 durch Selbsthemmung im Gewindegang blockiert wird. Darüber hinaus kann auch der Platzbedarf gering gehalten werden.
11 zeigt das Werkzeug mit der Schutzeinrichtung 18 gemäß einer neunten Ausführungsform. Bei der neunten Ausführungsform sind Hubzylinder 84 vorgesehen, in denen jeweilige Kolben 86 translatorisch bewegbar aufgenommen sind. Die Kolben 86 sind pneumatisch bewegbar und über jeweilige Kolbenstangen 88 und einen Führungsring 82 mit dem Schutzelement 22 gekoppelt. Mittels roboterseitiger Ansteuerung der Hubzylinder 84 erfolgt die translatorische Hubbewegung des Schutzelements 22 zwischen der Schutzstellung und der Freigabestellung, da dieses über den Führungsring 82 mit den Kolbenstangen 88 verbunden ist. Die Hubzylinder 84 besitzen jeweils als einfahrende Kolbenkraft die halbe maximal zulässige Stoßkraft. Auch hierdurch kann eine prozessunabhängige Steuerung des mechanischen Schutzelements 22 realisiert werden. Darüber hinaus ist keine Positionsabfrage der Hubzylinder 84 erforderlich.
Anhand von 12 und 13 ist eine zehnte Ausführungsform der Schutzeinrichtung 18 veranschaulicht. Bei der zehnten Ausführungsform umfasst die Schutzeinrichtung 18 als Sperrelement einen Ring 62, welcher zweigeteilt ist und demzufolge zwei Ringteile 64 umfasst. In der Sperrstellung greifen die Ringteile 64 in korrespondierende Aufnahmen des Schutzelements 22 ein.
Die Schutzeinrichtung 18 umfasst bei der zehnten Ausführungsform einen Stößel 90, der über eine Kolbenstange 88 mit einem Kolben 86 verbunden ist. Der Kolben 86 ist in einem Hubzylinder 84 aufgenommen und translatorisch bewegbar, wobei der Hubzylinder 84 vorzugsweise als pneumatischer Hubzylinder ausgebildet ist. Mittels des Hubzylinders 84 ist der Stößel 90 zwischen einer in 12 gezeigten ersten Stellung und einer zweiten Stellung bewegbar. In der ersten Stellung lässt der Stößel 90 zu, dass die Ringteile 64 in korrespondierende Ausnehmungen des Schutzelements 22 eingreifen und somit das Schutzelement 22 verriegeln.
Wird der Stößel 90 mittels des Hubzylinders 84 bezogen auf die Bildebene von 2 nach oben bewegt, so werden die Ringteile 64 mittels des Stößels 90 auseinander bewegt. Dadurch greifen die Ringteile 64 nicht mehr in die korrespondierenden Ausnehmungen ein, so dass das Schutzelement 22 aus der Schutzstellung in die Freigabestellung unter Komprimieren der Feder 30 bewegt werden kann. Bei der zehnten Ausführungsform kann der Platzbedarf gering gehalten werden, da eine radiale Arretierung des Schutzelements 22 realisierbar ist. Darüber hinaus ist keine Positionsabfrage des Hubzylinders 84 erforderlich.
14 zeigt die Schutzeinrichtung 18 gemäß einer elften Ausführungsform. Auch bei der elften Ausführungsform sind Hubzylinder 84 vorgesehen, welche als pneumatische Hubzylinder ausgebildet sind. Die jeweiligen Kolbenstangen 88 sind mit jeweiligen Hebelelementen 92 gekoppelt, wobei die Hebelelemente 92 um eine jeweilige Schwenkachse 93 verschwenkbar sind. Die Hubzylinder 84 sind beispielsweise kraftschlüssig mit dem Werkzeug, insbesondere dem Bauteil 12, verbunden.
Die als Verbindungsstangen ausgebildeten Hebelelemente 92 sind einerseits gelenkig mit den jeweiligen Kolbenstangen 88 und andererseits gelenkig mit weiteren, als Verbindungsstangen ausgebildeten Hebelelementen 96 gekoppelt. Die Hebelelemente 96 wiederum sind mit einem Führungsring 82 verbunden, der mit dem Schutzelement 22 gekoppelt ist. Über die rotatorisch gelagerten Hebelelemente 92 kann mittels Hebelgesetz die Bewegung des Schutzelements 22 gesteuert werden. Der konstruktive Aufbau der Schutzeinrichtung 18 ist dabei derart gestaltet, dass ein Übersetzungsverhältnis i von i = 1 / 3 dargestellt ist, um eine entstehende Hebelwirkung zu nutzen und den erforderlichen Hub um ein Drittel zu verkürzen. Mit anderen Worten kann reichen hierbei besonders geringe Verfahrwege der Kolben 86 aus, um das Schutzelement 22 zwischen der Schutzstellung und der Freigabestellung zu bewegen. Ferner kann eine prozessunabhängige Steuerung des mechanischen Schutzelements 22 realisiert werden.
15 zeigt das Werkzeug mit der Schutzeinrichtung 18 gemäß einer zwölften Ausführungsform. Bei der zwölften Ausführungsform ist ein Hubzylinder 84 in Form eines pneumatisch betätigbaren Kurzhubzylinders vorgesehen, in welchem ein Kolben 86 translatorisch bewegbar aufgenommen ist. Der Kolben 86 ist mit einer Kolbenstange 88 verbunden. Der Kurzhubzylinder ist beispielsweise kraftschlüssig mit dem Werkzeug verbunden. Über die Kolbenstange 88 ist der Kolben 86 mit einem verschwenkbar gelagerten Hebelelement 92 verbunden, wobei das Hebelelement 92 gelenkig mit einem Hebelelement 94 gekoppelt ist. Das einerseits gelenkig mit dem Hebelelement 92 verbundene Hebelelement 94 ist andererseits an einem Führungsring 82 befestigt, welcher mit dem Schutzelement 22 verbunden ist. Ein Führungsring 76 dient zum Führen des Hebelelements 94. Über die Hebelelemente 92, 94 kann die translatorische Bewegung des Schutzelements 22 mittels des Hubzylinders 84 bewirkt werden. Zur Führung des Hebelelements 92 ist ein weiterer Führungsring 77 vorgesehen, wobei die Führungsringe 76, 77 beispielsweise als Klemmringe ausgebildet sind. Bei der zwölften Ausführungsform ist ein Übersetzungsverhältnis i von i = 1 / 3 vorgesehen. Hierdurch wird mittels des entstehenden Hebels der vom Kolben 86 zum Bewirken der Bewegung des Schutzelements 22 durchzuführende Hub auf ein Drittel reduziert. Auch hierdurch kann eine prozessunabhängige Steuerung des mechanischen Schutzelements 22 geschaffen werden. Darüber hinaus kann der Platzbedarf gering gehalten werden.
16 zeigt eine dreizehnte Ausführungsform der Schutzeinrichtung 18. Bei der dreizehnten Ausführungsform ist als Sperrelement ein Magnet beispielsweise in Form eines Elektromagneten 52 vorgesehen, welcher magnetisch mit dem Schutzelement 22 zusammenwirken kann. Mittels des aktivierten Elektromagneten 52 wird das Schutzelement 22 in der Schutzstellung gehalten. Zum Bewegen des Schutzelements 22 aus der Schutzstellung in die Freigabestellung wird der Elektromagnet 52 deaktiviert.
17 zeigt eine vierzehnte Ausführungsform der Schutzeinrichtung 18. Als Sperrelement ist hierbei ein bewegbarer Bolzen 38 vorgesehen, welcher in der Schutzstellung des Schutzelements 22 und in seiner Sperrstellung formschlüssig mit dem Schutzelement 22 zusammenwirkt. Beispielsweise mittels eines Hubmagneten kann der Bolzen 38 aus seiner Sperrstellung in seine Entriegelungsstellung bewegt werden, wobei der Bolzen 38 in der Entriegelungsstellung nicht mehr formschlüssig mit dem Schutzelement 22 zusammenwirkt. Dadurch kann das Schutzelement 22 aus der Schutzstellung in die Freigabestellung unter Komprimieren der Feder 30 bewegt werden.
18 zeigt die Schutzeinrichtung 18 gemäß einer fünfzehnten Ausführungsform. Die Schutzeinrichtung 18 umfasst einen als Elektromotor 66 ausgebildeten Motor, welcher mit einer ein Außengewinde aufweisenden Welle 98 verbunden ist. Die Welle 98 ist über ihr Außengewinde in ein korrespondierendes Innengewinde einer Mutter 100 eingeschraubt, wobei die Mutter 100 am Schutzelement 22 festgelegt ist. Wird die Welle 98 mittels des Elektromotors 66 in eine erste Drehrichtung gedreht, so wird diese Drehung der Welle 98 mittels des Außengewindes und des Innengewindes in eine translatorische Bewegung der Mutter 100 umgewandelt. Da die Mutter 100 mit dem Schutzelement 22 verbunden ist, wird dadurch eine translatorische Bewegung des Schutzelements 22 aus der Schutzstellung in die Freigabestellung bewirkt. Wird die Welle 98 mittels des Elektromotors 66 in eine der ersten Drehrichtung entgegengesetzte, zweite Drehrichtung gedreht, so wird dadurch eine Bewegung des Schutzelements 22 aus der Freigabestellung zurück in die Schutzstellung bewirkt.
Neben den oben dargestellten Ausführungsformen ist es weiterhin denkbar, zusätzliche Sensorik vorzusehen, die eine Auslenkung der Schutzeinrichtung 18 sicher erkennt und im Falle dieser detektierten Auslenkung ein Signal an die Steuerung des Roboters gibt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011101886 A1 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN IN ISO 13855 [0055]

Claims

Werkzeug, insbesondere für einen Roboter zum automatischen Durchführen wenigstens eines Arbeitsschritts, mit wenigstens einem Arbeitsorgan (10), über welches ein Zusammenwirken des Werkzeugs mit wenigstens einem korrespondierenden Bauelement bewirkbar ist, und mit wenigstens einem Schutzelement (22), dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement (22) zwischen einer Schutzstellung, in welcher zumindest ein Teilbereich (16) des Arbeitsorgans (10) mittels des Schutzelements (22) überdeckt ist, und wenigstens einer Freigabestellung, in welcher der Teilbereich (16) freigegeben ist, relativ zum Arbeitsorgan (10) bewegbar an wenigstens einem Halteelement (20) des Werkzeugs gehalten ist.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement (22) translatorisch relativ zum Arbeitsorgan (10) bewegbar ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsorgan (10) stabförmig ausgebildet ist und eine Längserstreckung aufweist.
Werkzeug nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement (22) in Längserstreckungsrichtung des Arbeitsorgans (10) translatorisch relativ zum Arbeitsorgan (10) bewegbar ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement (22) relativ zum Arbeitsorgan (10) verschwenkbar ist.
Werkzeug nach Anspruch 5 in dessen Rückbezug auf einen der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement (22) um eine senkrecht zur Längserstreckungsrichtung verlaufende Schwenkachse (50) relativ zum Arbeitsorgan (10) verschwenkbar ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sperrelement (38) vorgesehen ist, welches zwischen wenigstens einer Sperrstellung, in welcher eine Bewegung des Schutzelements (22) aus der Schutzstellung in die Freigabestellung gesperrt ist, und wenigstens einer die Bewegung des Schutzelements (22) aus der Schutzstellung in die Freigabestellung freigebenden Entriegelungsstellung relativ zu dem Arbeitsorgan (10) und/oder dem Schutzelement (22) bewegbar ist.