DE102016003816A1 - Industrial robot with a monitoring space carried by the manipulator - Google Patents
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- B25J19/06—Safety devices
Abstract
Die Erfindung betrifft einen Industrieroboter (1) mit einer Roboterbasis (2) und einem darauf beweglich angeordneten Manipulator (3) mit einem als Greifer (4.1) oder Werkzeug ausgebildeten Effektor (4, 4.1). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Manipulator (3) mit mehreren Laserscannern (5.1, 5.2, 5.3, 5.4) ausgebildet ist, die kreisförmig um den Effektor (4) derart angeordnet sind und die Laserscanner (5) zur Erzeugung von Überwachungsflächen (5.10, 5.20, 5.30, 5.40) ausgebildet sind, die zusammen einen von dem Effektor (4) ausgehenden, trichterförmig sich erweiternden Überwachungsraum (6) bilden, der den Effektor (4) rahmenartig umschließt.The invention relates to an industrial robot (1) with a robot base (2) and a manipulator (3) arranged movably thereon with an effector (4, 4.1) designed as a gripper (4.1) or tool. According to the invention, the manipulator (3) is formed with a plurality of laser scanners (5.1, 5.2, 5.3, 5.4), which are arranged in a circle around the effector (4) and the laser scanners (5) are used to generate monitoring surfaces (5.10, 5.20 , 5.30, 5.40) are formed, which together form a funnel-shaped widening from the effector (4) extending monitoring space (6), which surrounds the effector (4) like a frame.
Description
Die Erfindung betrifft einen Industrieroboter mit einer Roboterbasis und einem darauf beweglich angeordneten Manipulator mit einem als Greifer oder Werkzeug ausgebildeten Effektor.The invention relates to an industrial robot with a robot base and a manipulator movably arranged thereon with a designed as a gripper or tool effector.
Industrieroboter werden in verschiedensten Bereichen der Industrie, insbesondere in der Automobilindustrie eingesetzt und sind mit mehreren Anordnungen von seriell gekoppelten Antriebsachsen ausgestattet, die eine Rotations- und/oder Schwenk- und/oder eine Translationsbewegung eines Effektors, bspw. eines Greifers oder eines Bearbeitungswerkzeuge innerhalb eines bestimmten Arbeitsraumes erzeugen.Industrial robots are used in various fields of industry, in particular in the automotive industry and are equipped with several arrangements of serially coupled drive axles, the rotational and / or pivoting and / or a translational movement of an effector, for example. A gripper or a processing tools within a generate specific workspace.
Bei der Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter (MRK-System) ohne trennende Schutzeinrichtung nach dem Prinzip der Kraft- und Leistungsbegrenzung dürfen zu keiner Zeit schmerzende oder gar verletzende Belastungen auf die Bedienpersonen wirken (z. B. durch Kollision oder Quetschen). Roboter, welche mit einer Kraft-Momenten-Sensorik und teilweise dämpfenden Ummantelungen und/oder sicheren taktilen Schaltelementen ausgestattet sind, um diese Belastungen zu begrenzen, sind bekannt.In the cooperation between human and robot (MRK system) without separating protective device according to the principle of force and power limitation, painful or even injurious loads must never act on the operator (eg by collision or crushing). Robots that are equipped with a force-torque sensor and partially damping sheaths and / or secure tactile switching elements to limit these loads are known.
Ein gattungsbildender Industrieroboter ist aus der
Aus der
Solche stationär angeordneten und berührungslos wirkenden Schutzeinrichtungen, wie bspw. Laserscanner, mit denen bei Verletzung eines Gefahrenbereiches sämtliche Roboterbewegungen abgeschaltet werden, weisen den Nachteil auf, dass solche Schutzeinrichtungen an jeder exponierten Gefahrenstelle angeordnet werden müssen und dadurch ein erhöhter Aufwand entsteht.Such stationary arranged and non-contact protective devices, such as. Laserscanner with which all robot movements are switched off in case of injury of a danger area, have the disadvantage that such protective devices must be located at each exposed danger point and thus increased effort.
Weitere Schutzmaßnahmen zur Verhinderung von Kollisionen mit einer Bedienperson mit dem Industrieroboter zu verhindern, besteht in einer mechanischen Entkopplung, d. h. das Ausklinken mechanischer Elemente bei Kraftanstieg. Analoge Realisierungen werden auch beim Schließen von Greifern zur Vermeidung verletzender Quetschung eingesetzt. Ferner werden auch Polsterungen und federnde Elemente eingesetzt, um Verletzungen bei Kollisionen abzumildern. Dies führt in nachteiliger Weise zu Prozessunterbrechungen durch ein erneutes mechanisches Koppeln bzw. Einklinken.Further protective measures to prevent collisions with an operator with the industrial robot, consists in a mechanical decoupling, d. H. the notching of mechanical elements when the force increases. Analogous realizations are also used when closing grippers to avoid injurious crushing. Furthermore, upholstery and resilient elements are used to mitigate injuries in collisions. This leads disadvantageously to process interruptions by a renewed mechanical coupling or latching.
Der Einsatz von taktilen Sensoren zur Vermeidung von verletzenden Kollisionen würde einen vollflächigen Schutz auch an dem zu bearbeiteten Werkstück erforderlich machen, wodurch der Aufwand sehr hoch wird. Zudem wäre auch die Einhaltung zulässiger biomechanischer Grenzwerte durch aufwändige Messungen nachzuweisen.The use of tactile sensors to avoid injurious collisions would require a full-surface protection also on the workpiece to be machined, whereby the cost is very high. In addition, compliance with permissible biomechanical limit values would have to be demonstrated by complex measurements.
Es ist Aufgabe der Erfindung einen Industrieroboter der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Sicherheit des Bedienpersonals erhöht wird.It is an object of the invention to develop an industrial robot of the type mentioned in such a way that the safety of the operating personnel is increased.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Industrieroboter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This object is achieved by an industrial robot having the features of
Ein solcher Industrieroboter mit einer Roboterbasis und einem darauf in mehreren Bewegungsachsen beweglich angeordneten Manipulator mit einem als Greifer oder Werkzeug ausgebildeten Effektor zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass
- – der Manipulator mit mehreren Laserscannern ausgebildet ist, die kreisförmig um den Effektor angeordnet sind, und
- – die Laserscanner zur Erzeugung von Überwachungsflächen ausgebildet sind, die zusammen einen von dem Effektor ausgehenden, trichterförmig sich erweiternden Überwachungsraum bilden, der den Effektor rahmenartig umschließt.
- - The manipulator is formed with a plurality of laser scanners, which are arranged in a circle around the effector, and
- - The laser scanner for generating monitoring areas are formed, which together form an outgoing from the effector, funnel-shaped widening interstitial space, which surrounds the effector like a frame.
Der wesentlichste Vorteil dieses erfindungsgemäßen Industrieroboters besteht darin, dass der Überwachungsraum mit dem Manipulator mitgeführt wird. Ferner erlaubt die Verwendung von Laserscannern eine berührungslose Absicherung des Effektors ohne verletzenden Kontakt zwischen dem Bedienpersonal und dem Industrieroboter. Aufgrund der berührungslosen Absicherung sind keine Kraft/Druck-Messungen und zugehörige Dokumentationen zum Nachweis der Einhaltung zulässiger biomechanischer Belastungen erforderlich. The most important advantage of this industrial robot according to the invention is that the monitoring space is carried along with the manipulator. Furthermore, the use of laser scanners allows non-contact protection of the effector without hurtful contact between the operator and the industrial robot. Because of the non-contact protection, no force / pressure measurements and associated documentation are required to demonstrate compliance with permissible biomechanical loads.
Weiterhin ist es möglich den Überwachungsraum ohne Hardwareänderungen anzupassen und eine Umschaltung zwischen verschiedenen Überwachungsräumen, die sich in Größe und Form unterscheiden können, automatisch im Programmablauf der Steuerung des Industrieroboters zu realisieren.Furthermore, it is possible to adapt the interstitial space without hardware changes and to realize a switchover between different interstitial spaces, which may differ in size and shape, automatically in the program sequence of the control of the industrial robot.
Schließlich wird auch die Anzahl von Hardware-Komponenten reduziert, da nicht mehr alle kritischen Bereiche im Bewegungsraum des Industrieroboters abgesichert werden müssen.Finally, the number of hardware components is reduced, since not all critical areas in the range of motion of the industrial robot must be secured.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Manipulator mit wenigstens drei Laserscannern ausgebildet, deren Überwachungsflächen einen pyramidenstumpfförmigen Überwachungsraum bilden. Ferner ist es natürlich auch möglich, den Manipulator mit mehr als drei Laserscannern auszustatten.According to an advantageous embodiment of the invention, the manipulator is formed with at least three laser scanners whose monitoring surfaces form a pyramid-truncated monitoring space. Furthermore, it is of course also possible to equip the manipulator with more than three laser scanners.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn weiterbildungsgemäß die Laserscanner derart ausgebildet sind, dass ein von einem Greifer aufgenommenes Bauteil von dem von den Laserscannern erzeugten Überwachungsraum. rahmenartig umschlossen ist. Somit wird auch gleichzeitig eine Absicherung eines von einem Greifer des Industrieroboters aufgenommenen Bauteils realisiert.It is particularly advantageous if, in accordance with further development, the laser scanners are designed in such a way that a component picked up by a gripper is separated from the monitoring space generated by the laser scanners. is enclosed like a frame. Thus, at the same time a hedging of a recorded by a gripper of the industrial robot component is realized.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:The invention will now be described in detail by means of an embodiment with reference to the accompanying figures. Show it:
Der in den
An dem Manipulator
Jeder dieser Laserscanner
Die Überwachungsflächen
Dieser Überwachungsraum
Die den Überwachungsraum
Wird eine Verletzung dieses Überwachungsraumes
Die Laserscanner
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Industrieroboterindustrial robots
- 22
- Roboterbasisrobot base
- 33
- Manipulatormanipulator
- 44
- Effektoreffector
- 4.14.1
- Greifergrab
- 4.104.10
-
Greiferfinger des Greifers
4.1 Gripper fingers of the gripper4.1 - 55
- Laserscannerlaser scanner
- 5.15.1
- erster Laserscannerfirst laser scanner
- 5.105.10
-
Überwachungsfläche des ersten Laserscanners
5.1 Monitoring area of the first laser scanner5.1 - 5.25.2
- zweiter Laserscannersecond laser scanner
- 5.205.20
-
Überwachungsfläche des zweiten Laserscanners
5.2 Monitoring area of the second laser scanner5.2 - 5.35.3
- dritter Laserscannerthird laser scanner
- 5.3030.5
-
Überwachungsfläche des dritten Laserscanners
5.3 Monitoring area of the third laser scanner5.3 - 5.45.4
- vierter Laserscannerfourth laser scanner
- 5.405:40
-
Überwachungsfläche des vierten Laserscanners
5.4 Monitoring area of the fourth laser scanner5.4 - 66
- Überwachungsraummonitoring room
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102012007242 A1 [0005] DE 102012007242 A1 [0005]
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