DE102016209446A1

DE102016209446A1 - Verfahren zur Modifizierung eines Prozesswerkzeugs zur Reduzierung dessen Gefahrenpotentials, mechanische Sicherungsvorrichtung für ein Prozesswerkzeug in Verbindung mit einem sicheren Roboter

Info

Publication number: DE102016209446A1
Application number: DE102016209446.7A
Authority: DE
Inventors: Manuel Fechter; Awad Ramez
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2017-11-30
Anticipated expiration: 2036-06-01
Also published as: DE102016209446B4

Abstract

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Modifizierung eines Roboters inkl. Prozesswerkzeug, das zur Erzeugung einer Kraft entlang einer Schubachse in Richtung eines Bauteils geeignet ist, zur Reduzierung dessen Gefahrenpotentials bereitgestellt. Ferner wird eine mechanische Sicherungsvorrichtung für einen solchen Roboter und ein dergestalt modifizierter Roboter bereitgestellt. Die Erfindung basiert darauf, den Werkzeugkopf eines Prozesswekzeugs seitlich mit einer mechanischen Hülse zu umhüllen, die freilaufend und arretierbar am Prozesswerkzeug befestigten Gehäuse angebracht ist. Hierbei wird die mechanische Hülse durch Krafteinwirkung eines elastischen Elements in einer Vorspannung in Richtung des Bauteils gehalten und kann über eine elektrisch steuerbare Vorrichtung so an dem Gehäuse und damit am Prozesswerkzeug arretiert werden, dass zwar eine Bewegung entlang der Schubachse in Richtung des zu bearbeitenden Bauteils möglich ist. Diese Bewegung kann durch einen Freilauf einseitig blockiert werden um das Risiko zu mindern.

Description

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Modifizierung eines Roboters inkl. Prozesswerkzeug, das zur Erzeugung einer Kraft entlang einer Schubachse in Richtung eines Bauteils geeignet ist, zur Reduzierung dessen Gefahrenpotentials bereitgestellt. Ferner wird eine mechanische Sicherungsvorrichtung für einen solchen Roboter und ein dergestalt modifizierter Roboter bereitgestellt. Die Erfindung basiert darauf, den Werkzeugkopf eines Prozesswekzeugs seitlich mit einer mechanischen Hülse zu umhüllen, die freilaufend und arretierbar am Prozesswerkzeug befestigten Gehäuse angebracht ist. Hierbei wird die mechanische Hülse durch Krafteinwirkung eines elastischen Elements in einer Vorspannung in Richtung des Bauteils gehalten und kann über eine elektrisch steuerbare Vorrichtung so an dem Gehäuse und damit am Prozesswerkzeug arretiert werden, dass zwar eine Bewegung entlang der Schubachse in Richtung des zu bearbeitenden Bauteils möglich ist. Diese Bewegung kann durch einen Freilauf einseitig blockiert werden um das Risiko zu mindern.
Das Fraunhofer IPA untersucht seit vielen Jahren die Möglichkeiten zur Zusammenarbeit von Mensch und Industrieroboter ohne trennenden Schutzzaun. Es gilt dabei die Gesamtheit aller Gefährdungen für den Menschen zu berücksichtigen. Relevante sicherheitskritische Hardware ist dabei der Industrieroboters und der Greifer, beziehungsweise das Roboterwerkzeug. Softwareseitig liegt der Fokus auf der Steuerung des Roboters und der sensoriellen Absicherung der Kinematik.
Während die Bau- und Bewegungsformen von Industrierobotern relativ gut untersucht sind, gibt es für Prozesswerkzeuge an kollaborierenden Robotern nur eine geringe Anzahl an Lösungen. Insbesondere in Kombination mit hohen bewegten Massen oder spitzen Geometrien und den damit verbunden Kräften und -drücken in den Kollisionsflächen und Quetschstellen gibt es nur wenige Methoden zur Gestaltung von Robotergreifern und Prozesswerkzeugen für die sichere, kollaborierende Zusammenarbeit mit dem Menschen.
Die mechanische Absicherung des Prozesswerkzeugs für die Dauer, in der es sich nicht in Eingriff oder im Prozess befindet, stellt eine Möglichkeit dar, „unsichere“ Prozesswerkzeuge für den kollaborierenden Betrieb nachzurüsten. Auftretende hohe Flächenpressungen in den Kollisionsbereichen zwischen Mensch und Maschine aufgrund kleiner oder spitzer Werkzeug-/Bauteilgeometrien bilden Gefahren beim Einsatz von Mensch-Roboter-Kooperation (MRK) in der Produktion.
Die Flächenpressungen korrelieren nach Untersuchungen der Berufsgenossenschaft und der Universität Mainz mit dem menschlichen Schmerzempfinden, weshalb sie ab einem gewissen Schwellwert vermieden werden sollen. In der technischen Spezifikation TS 15066 sind diese Grenzwerte für alle Körperregionen eindeutig festgelegt. Diese Grenzwerte werden für die sicherheitstechnische Abnahme einer Kollaborationszelle- herangezogen.
Prozesswerkzeuge mit zylindrischer Ausprägung oder scharfen, spitzen Kanten können während der Roboterverfahrbewegung im kollaborierenden Einsatz im Kollisionsfall Druckspitzen verursachen. Beim Einsatz sicher geregelter Roboter kann üblicherweise eine minimale Kollisionskraft von 50 N steuerungstechnisch nicht unterschritten werden, da die Robotersteuerungen erst ab dieser Schwelle einen sicherheitsgerichteten Stopp auslösen. Durch den Nachlauf des Roboters können die Kollisionskräfte und somit auch die auftretende Flächenpressungen im ungünstigsten Fall weiter ansteigen.
Am Beispiel des Vernietens zweier Bauteile wird ersichtlich, dass bei einem Nietdurchmesser von 6 mm und einer minimalen Kraft von 50 N, Pressungen von bis zu 176 N/cm² am Nietkopf auftreten können. Diese liegen zwar nach TS 15066 (Überschreiten der Schwellwerte ab 190 N/cm²) im zulässigen Bereich für die Pressungen an Hand und Finger, sind aber dennoch schmerzhaft und sollten vermieden werden. Ebenso kann es notwendig sein, dass für einen Fügeprozess erheblich höhere Kräfte erforderlich sind, als im kollaborierenden Betrieb nach TS 15066 auftreten dürfen.
Hierbei ist im Stand der Technik eine sichere Positionsabfrage der Roboterkinematik bekannt, die bei Erreichen einer sicheren Roboterposition an der Hülse ein Umschalten der Kraftkennwerte in der Robotersteuerung ermöglicht. Dadurch besteht keine Möglichkeit des Quetschens von Extremitäten des Werkers und der Fügevorgang kann entsprechend den erforderlichen Kraftkennlinien durchgeführt werden.
Im Stand der Technik bekannte Lösungsansätze sehen das Vermeiden spitzer Gegenstände vor. Dies bedeutet exemplarisch die Verwendung von Schrauben mit stumpfen, gefasten Enden oder großem Durchmesser. Weiterhin kann die Aufnahme des Prozesswerkzeugs schwimmend gelagert werden um somit den Stoß über eine mechanische Feder abzudämpfen und aufzunehmen, was sich nachteilig auf Fügeprozesse mit hohen Anforderungen an Kraft- und Position auswirkt ( DE 202013105501 U1 , DE 202013105504 U1 ). Die Einhausung der kompletten Werkzeugperipherie ist ebenso möglich. Bei Prozessen wie dem Schrauben oder Nieten, bei denen das Werkstück oder Werkzeug aktiv nachgeführt werden muss, stößt das Verfahren aber an Grenzen. Ebenso kann durch angepasste Bahnplanung ein aktives Stechen und somit ein mögliches Klemmen und Quetschen mit kleinen Flächen in der Fügestelle vermieden werden.
Ausgehend hiervon war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Modifizierung eines Prozesswerkzeugs, der zur Erzeugung einer Kraft entlang einer Schubachse in Richtung eines zu bearbeitenden Bauteils geeignet ist, zur Reduzierung dessen Gefahrenpotentials bereitzustellen. Ferner sollte eine mechanische Sicherungsvorrichtung für ein Prozesswerkzeug bereitgestellt werden, die zur Erzeugung einer Kraft entlang einer Schubachse in Richtung eines zu bearbeitenden Bauteils geeignet ist. Letztlich sollte ein mit der Sicherungsvorrichtung ausgestattetes Prozesswerkzeugbereitgestellt werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 und die mechanische Sicherungsvorrichtung gemäß Anspruch 9 und den Roboter gemäß Anspruch 16. Die abhängigen Ansprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Modifizierung eines Prozesswerkzeugs, das zur Erzeugung einer Kraft entlang einer Schubachse in Richtung eines Bauteils geeignet ist, zur Reduzierung dessen Gefahrenpotentials, bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte:

a) Ausstatten eines Prozesswerkzeugs, das zur Erzeugung einer Kraft entlang der Schubachse geeignet ist, mit einem Gehäuse, wobei das Gehäuse so an dem Prozesswerkzeug befestigt wird, dass es keine Beweglichkeit entlang der Schubachse aufweist;
b) Ausstatten des Prozesswerkzeugs mit einem elastischen Element, wobei das elastische Element in dem Gehäuse angeordnet wird;
c) Ausstatten des Prozesswerkzeugs mit einer mechanischen Hülse, wobei die mechanische Hülse freilaufend und arretierbar an dem Gehäuse befestigt wird und mit dem elastischen Element verbunden wird; und
d) Ausstatten des Prozesswerkzeugs mit einer elektrisch steuerbaren Vorrichtung, die dazu geeignet ist, die mechanische Hülse so an dem Gehäuse zu arretieren, dass eine Bewegung entlang der Schubachse in Richtung eines Bauteils möglich ist und eine Bewegung in entgegengesetzter Richtung blockiert werden kann, wobei die elektrisch steuerbare Vorrichtung innerhalb des Gehäuses angeordnet wird;

Durch die erfindungsgemäße Ausstattung des Prozesswerkzeugs mit einer verschiebbaren und arretierbaren mechanischen Hülse erhöht sich die vorhandene Kollisionsfläche und die im MRK-Betrieb auftretenden Kollisions-/Pressdrücke werden reduziert. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine mechanische Absicherung, z.B. zylindrischer und/oder rotierender, Werkzeugköpfe von Robotern erreicht. Dies ist vor allem bei Werkzeugköpfen mit einer oder mehreren scharfen Kanten in länglicher Ausprägung vorteilhaft und erhöht die operative Sicherheit deutlich. Herkömmliche Roboter inkl. deren Prozesswerlzeuge (z.B. Schraubautomaten und/oder Nietautomaten) können hierbei mit minimalem Aufwand aufgerüstet und deren Sicherheit erhöht werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann dadurch gekennzeichnet sein, dass das Prozesswerkzeug mit einem Gehäuse ausgestattet wird, das

i) mindestens eine Lagerung zur Verbindung mit dem Prozesswerkzeug enthält; und/oder
ii) mindestens eine mechanische Schnittstelle zur Verbindung mit dem Prozesswerkzeug enthält; und/oder
iii) mindestens einen Hohlraum zur Aufnahme mindestens eines Teilbereichs des Prozesswerkzeugs enthält, bevorzugt mindestens einen Hohlraum zur Aufnahme mindestens des Werkzeugkopfes; und/oder
iv) zumindest teilweise als Kreiszylinder ausgestaltet ist; und/oder
v) in einem Innenraum mindestens einen bewegbaren Bolzen aufweist, wobei der mindestens eine bewegbare Bolzen bevorzugt ein angeschrägter Bolzen ist.

In dem Gehäuse kann ein elastisches Element angeordnet werden, das eine Feder enthält oder daraus besteht, bevorzugt eine Feder, die so gespannt ist, dass sie bei Abzug von Reibungskräften eine Kraft von > 0 N entlang der Schubachse in Richtung des Bauteils auf die mechanische Hülse erzeugt. Dadurch, dass die Kraft größer ist als die Reibung in der Lagerung liegt stets eine „schließende Wirkung“ vor d.h. es wird sichergestellt, dass die mechanische Hülse den Werkzeugkopf des Roboters vollständig seitlich umhüllt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Prozesswerkzeug mit einer mechanischen Hülse ausgestattet, die

i) in einem nach außen gerichteten Bereich der mechanischen Hülse mindestens eine Nut, bevorzugt mehrere Nuten, enthält, die besonders bevorzugt quer zur Schubachse angeordnet ist oder sind und insbesondere einen Freilauf der arretierbar gelagerten mechanischen Hülse entlang der Schubachse ermöglicht oder ermöglichen; und/oder
ii) zumindest teilweise als Kreiszylinder ausgestaltet ist; und/oder
iii) zumindest teilweise in Trichterform ausgestaltet ist; und/oder
iv) eine Auflagefläche in Richtung eines zu bearbeitenden Materials aufweist, die so groß ist, dass auftretende Flächenpressungen kleiner als die erlaubten Grenzwerte nach TS15066 sind, bevorzugt mindestens 0,3 cm².

Der Roboter kann mit einer mechanischen Hülse ausgestattet werden, die mindestens einen Sensor zur Detektion eines Kontakts zu dem zur bearbeitenden Material enthält, bevorzugt einen Drucksensor und/oder einen elektrisch leitfähigen Sensor. Der mindestens eine Sensor ist besonders bevorzugt in einem Teilbereich der mechanischen Hülse angeordnet, der dem Bauteil gegenüberliegt. Insbesondere ist der mindestens eine Sensor dazu konfiguriert, bei Detektion eines Kontakts mit dem zu bearbeitenden Material den Roboter – wenn gewünscht – von einem Betriebsmodus mit niedriger Kraftwirkung in einen Betriebsmodus mit hoher Kraftwirkung umzuschalten.
Der Roboter kann mit einer elektrisch steuerbaren Vorrichtung ausgestattet werden, die

i) mindestens einen Elektromagnet enthält oder daraus besteht, wobei der mindestens eine Elektromagnet bevorzugt als Sperrmagnet ausgestaltet ist und besonders bevorzugt dazu geeignet ist, mindestens einen bewegbaren Bolzen des Gehäuses, bevorzugt einen mindestens einen angeschrägten Bolzen, in Richtung der mechanischen Hülse zu bewegen, insbesondere in mindestens eine Nut der mechanischen Hülse;
ii) mindestens einen pneumatischen Kolben enthält oder daraus besteht, wobei der mindestens eine pneumatischen Kolben bevorzugt eine schließbare Fluidzufuhr aufweist und besonders bevorzugt dazu geeignet ist, eine Bewegung entlang der Schubachse in einer Richtung zu blockieren, die der Richtung der vom Roboter erzeugbaren Kraft entgegengesetzt ist, insbesondere über Beaufschlagung der Fluidzufuhr mit Fluid; und/oder
iii) mindestens einen Faltenbalg enthält oder daraus besteht, wobei der mindestens eine Faltenbalg bevorzugt eine schließbare Fluidzufuhr und/oder eine interne mechanische Führung zur Aufnahme von Querkräften aufweist und besonders bevorzugt dazu geeignet ist, eine Bewegung entlang der Schubachse in einer Richtung zu blockieren, die der Richtung der vom Roboter erzeugbaren Kraft entgegengesetzt ist, insbesondere über Beaufschlagung der Fluidzufuhr mit Fluid.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Prozesswerkzeug mit

i) einer mechanischen Hülse ausgestattet, die mindestens eine Nut enthält und mit einem Gehäuse ausgestattet wird, das einen zur mindestens einer Nut korrespondierenden Vorsprung enthält; und/oder
ii) einem Gehäuse ausgestattet, das mindestens eine Nut enthält und mit einer mechanischen Hülse ausgestattet wird, das einen zur mindestens einen Nut korrespondierenden Vorsprung enthält.

Der Werkzeugkopf kann

i) zylindrisch ausgebildet ist und/oder drehbar gelagert sein, bevorzugt ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Nietkopf, Schraubkopf, Stanzkopf und Kombinationen hiervon;
ii) zumindest bereichsweise eine scharfkantige und/oder spitze Oberfläche aufweisen.

Erfindungsgemäß wird ferner eine mechanische Sicherungsvorrichtung für ein Prozesswerkzeug, das zur Erzeugung einer Kraft entlang einer Schubachse geeignet ist, bereitgestellt. Die mechanische Sicherungsvorrichtung enthält

a) ein Gehäuse, das dazu geeignet ist, fest an dem Prozesswerkzeug befestigt zu werden;
b) ein in dem Gehäuse angeordnetes elastisches Element;
c) eine mechanische Hülse, die freilaufend und arretierbar an dem Gehäuse befestigt ist und mit dem elastischen Element verbunden ist;
d) eine elektrisch steuerbare Vorrichtung, die dazu geeignet ist, die mechanische Hülse so an dem Gehäuse zu arretieren, dass eine Bewegung entlang der Schubachse in Richtung eines Bauteils möglich ist und eine Bewegung in entgegengesetzter Richtung blockiert ist, wobei die elektrisch steuerbare Vorrichtung innerhalb des Gehäuses angeordnet wird;

Die mechanische Sicherungsvorrichtung ermöglicht eine Absicherung v.a. von zylindrischen, rotatorischen bzw. scharfkantigen Werkzeugköpfen (Prozesswerkzeugen) für den Robotereinsatz in MRK. Die beschriebene mechanische Sicherungsvorrichtung ist für eine Vielzahl an Prozesswerkzeugen anwendbar und lässt sich beliebig an Geometrien, Abmessungen und gewünschte Prozesskräfte anpassen. Ein schneller Wechsel des Werkzeugs zwischen Mensch und Maschine ist möglich, da am Prozesswerkzeug selber keine Änderungen vorgenommen werden und sich die komplette Mechanik zur Absicherung um das Prozesswerkzeug abbilden lässt.
In einer bevorzugten Ausgestaltungsform ist das Gehäuse dadurch gekennzeichnet, dass es

Das elastische Element kann eine Feder enthalten oder daraus bestehen, bevorzugt eine Feder, die so gespannt ist, dass sie eine Kraft von mindestens > 0 N entlang der Schubachse in Richtung des Bauteils auf die mechanische Hülse erzeugt. Dadurch, dass die Kraft größer ist als die Reibung in der Lagerung liegt stets eine „schließende Wirkung“ vor d.h. es wird sichergestellt, dass die mechanische Hülse den Werkzeugkopf des Roboters vollständig seitlich umhüllt.
Die mechanische Hülse kann

i) in einem nach außen gerichteten Bereich der mechanischen Hülse mindestens eine Nut, bevorzugt mehrere Nuten, enthalten, die besonders bevorzugt radial zur Schubachse angeordnet ist oder sind und insbesondere einen Freilauf der arretierbar gelagerten mechanischen Hülse entlang der Schubachse ermöglicht oder ermöglichen; und/oder
ii) zumindest teilweise als Kreiszylinder ausgestaltet sein; und/oder
iii) zumindest teilweise in Trichterform ausgestaltet sein; und/oder
iv) eine Auflagefläche in Richtung eines zu bearbeitenden Materials aufweisen, die so groß ist, dass auftretende Flächenpressungen kleiner als die erlaubten Grenzwerte nach TS15066 sind, bevorzugt eine Auflagefläche von mindestens 0,3 cm².

Die mechanische Hülse kann mindestens einen Sensor zur Detektion eines Kontakts zu dem zur bearbeitenden Material enthalten, bevorzugt einen Drucksensor und/oder einen elektrisch leitfähigen Sensor, wobei der mindestens eine Sensor besonders bevorzugt in einem Teilbereich der mechanischen Hülse angeordnet ist, der dem Bauteil gegenüberliegt und der mindestens eine Sensor insbesondere dazu konfiguriert ist, bei Detektion eines Kontakts mit dem zu bearbeitenden Material den Roboter von einem Betriebsmodus mit niedriger Kraftwirkung in einen Betriebsmodus mit hoher Kraftwirkung umzuschalten. Durch den mindestens einen Sensor kann somit ein Freischalten eines zusätzlichen Freiheitsgrades (Bewegung in Schubachse in Richtung Substrat) des Roboters bzw. dessen Werkzeugkopfes erfolgen, wenn dieser von einer kollaborierenden Schutzzone (Schutzraum) in einer Arbeitszone (Arbeitsraum) angelangt ist. Umgekehrt kann durch den mindestens einen Sensor ein zusätzlicher Freiheitsgrad (Bewegung in Schubachse in Richtung Substrat) blockiert werden, wenn der Roboter von einem Arbeitsraum in einen Schutzraum bewegt wird. Durch den mindestens einen Sensor wird damit das Zusammenspiel zwischen einer mechanischen Sicherung durch die Komponenten einer Sicherungsvorrichtung (v.a. die Barriere der mechanischen Hülse) mit einer Positionssicherung verbunden.
Die elektrisch steuerbare Vorrichtung kann

i) mindestens einen Elektromagnet enthalten oder daraus bestehen, wobei der mindestens eine Elektromagnet bevorzugt als Sperrmagnet ausgestaltet ist und besonders bevorzugt dazu geeignet ist, mindestens einen bewegbaren Bolzen des Gehäuses, bevorzugt einen mindestens einen angeschrägten Bolzen, in Richtung der mechanischen Hülse zu bewegen, insbesondere in mindestens eine Nut der mechanischen Hülse;
ii) mindestens einen pneumatischen Kolben enthalten oder daraus bestehen, wobei der mindestens eine pneumatischen Kolben bevorzugt eine schließbare Fluidzufuhr aufweist und besonders bevorzugt dazu geeignet ist, eine Bewegung entlang der Schubachse in einer Richtung zu blockieren, die der Richtung der vom Roboter erzeugbaren Kraft entgegengesetzt ist, insbesondere über Beaufschlagung der Fluidzufuhr mit Fluid; und/oder
iii) mindestens einen Faltenbalg enthalten oder daraus bestehen, wobei der mindestens eine Faltenbalg bevorzugt eine schließbare Fluidzufuhr und/oder eine interne mechanische Führung zur Aufnahme von Querkräften aufweist und besonders bevorzugt dazu geeignet ist, eine Bewegung entlang der Schubachse in einer Richtung zu blockieren, die der Richtung der vom Roboter erzeugbaren Kraft entgegengesetzt ist, insbesondere über Beaufschlagung der Fluidzufuhr mit Fluid.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Prozesswerkzeug mit

Ferner wird erfindungsgemäß ein Prozesswerkzeug enthaltend eine erfindungsgemäße Sicherungsvorrichtung und ein Roboter zur Erzeugung einer Kraft in eine festgelegte Richtung entlang einer Schubachse bereitgestellt.
Das Prozesswerkzeug kann dadurch gekennzeichnet sein, dass der Werkzeugkopf

i) zylindrisch ausgebildet ist und/oder drehbar gelagert ist, bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Nietkopf, Schraubkopf, Stanzkopf und Kombinationen hiervon;
ii) zumindest bereichsweise eine scharfkantige und/oder spitze Oberfläche aufweist.

Das Prozesswerkzeug kann einen Werkzeugkopf enthalten, der dazu geeignet ist, in eine festgelegte Richtung entlang der Schubachse eine Kraftwirkung auszuüben, welche eine nach TS 15066 erlaubte Kraftwirkung übersteigt. Alternativ oder ergänzend hierzu ist es ebenso möglich, dass der mit dem Prozesswerkzeug ausgestatteter Roboter dazu geeignet sein kann, von einem Betriebsmodus mit niedriger Kraftwirkung in einen Betriebsmodus mit hoher Kraftwirkung umzuschalten, wobei unter niedrige Krafteinwirkung bevorzugt eine Kraft verstanden wird, die nach TS 15066 erlaubt ist und/oder unter hohe Krafteinwirkung bevorzugt eine Kraft verstanden wird, die nach TS 15066 nicht erlaubt ist.
Der Roboter kann eine und/oder Positionssensorik Kraftsensorik und/oder Momentsensorik enthalten, bevorzugt eine Positionssensorik und/oder Kraftsensorik und/oder Momentsensorik, die dazu konfiguriert ist, den Roboter in Abhängigkeit von einer Lokalisation des Roboters von einem Betriebsmodus mit niedriger Kraftwirkung in einen Betriebsmodus mit hoher Kraftwirkung umzuschalten, wobei insbesondere der Betriebsmodus mit niedriger Krafteinwirkung einer Lokalisation in einem Schutzraum entspricht und der Betriebsmodus mit hoher Krafteinwirkung einer Lokalisation in einem Arbeitsraum entspricht. Die Umschaltung zwischen einem Betriebsmodus mit niedriger Krafteinwirkung (kraftbegrenzter Betrieb) und einem Betriebsmodus mit hoher Krafteinwirkung („normaler“ Betrieb) ermöglicht ein sicheres Einfahren und Ausfahren des Roboters an den Ort, an dem eine Kraft entlang einer Schubachse auf ein Bauteil erzeugt werden soll (z.B. eine Fügeposition). Dadurch wird sichergestellt, dass eine hohe Krafteinwirkung nur dann auftritt, wenn sich der Roboter an dem gewünschten Ort der Krafteinwirkung (z.B. dem Fügeort) befindet. Durch die Positionssensorik und/oder Kraftsensorik und/oder Momentsensorik wird das Zusammenspiel zwischen einer inhärent sicheren mechanischen Sicherungsvorrichtung am Roboter und einer sicheren Positionsüberwachung des Roboters ausgenutzt und damit auf zwei Wegen die Betriebssicherheit des Roboters erhöht.
Das erfindungsgemäße Prozesswerkzeug kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar sein oder hergestellt sein. Folglich kann das Prozesswerkzeug alle Merkmale aufweisen, die durch das erfindungsgemäße Verfahren bedingt werden.
Anhand der nachfolgenden Figuren und Beispiele soll der erfindungsgemäße Gegenstand näher erläutert werden, ohne diesen auf die hier dargestellten spezifischen Ausgestaltungsformen einschränken zu wollen.
Bezugszeichenliste

1: Schubachse
2: Gehäuse
3: Linearführung (elastisches Element entlang Linearführung angebracht)
4: mechanische Hülse
5: elektrisch steuerbare Vorrichtung
6: Werkzeugkopf
7: Richtung hin zum Bauteil
8: Richtung weg vom Bauteil
9: Prozesswerkzeug
10: Hohlraum zur Aufnahme eines Teilbereichs des Prozesswerkzeugs
11: bewegbarer, angeschrägter Bolzen
12: Nut (quer zur Schubachse angeordnet)
13: Auflagefläche der mechanischen Hülse
14: oberer Teil der mechanischen Hülse
15: Schutzabdeckung der Mechanik
16: elastisches Element
17: Roboter

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Innenansicht einer erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung. Die Sicherungsvorrichtung enthält ein Gehäuse 2, das dazu geeignet ist, beispielsweise über eine Lagerung und eine mechanische Schnittstelle fest an einem Prozesswerkzeug befestigt zu werden. In dem Gehäuse 2 ist ein elastisches Element (hier: eine Feder) entlang der Linearführung 3 angeordnet. Ferner enthält die Sicherungsvorrichtung eine mechanische Hülse 4, die freilaufend und arretierbar an dem Gehäuse 2 befestigt ist, eine Auflagefläche 13 bestimmter Größe aufweist und mit dem elastischen Element verbunden ist. Das elastische Element bewirkt eine Vorspannung auf die mechanische Hülse 4 d.h. eine Kraft entlang der Schubachse 1, die in Richtung 7 Bauteil gerichtet ist und die mechanische Hülse 4 vom Gehäuse 2 „wegdrückt“. Ferner weist die Sicherungsvorrichtung eine elektrisch steuerbare Vorrichtung 5 (hier: ein Steuermagnet) auf, der dazu geeignet ist, die mechanische Hülse 4 so am Gehäuse 2 zu arretieren, dass eine Bewegung entlang der Schubachse 1 in Richtung 7 eines Bauteils möglich ist und eine Bewegung in entgegengesetzter Richtung 8 (Richtung weg vom Bauteil) blockiert wird. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass durch den Steuermagnet 5 ein bewegbarer, angeschrägter Bolzen 11 in Richtung mechanische Hülse 4 bewegt wird und dort in einer Nut 12 der mechanischen Hülse 4 verankert wird. Sind mehrere Nuten 12 an der mechanischen Hülse 4 angeordnet, so kann der bewegbare, angeschrägte Bolzen 11 die mechanische Hülse 4 in diskreten Schritten an dem Gehäuse 2 und damit an dem Roboter fixieren und immobilisieren. Ist der Bolzen 11 in der Nut 12 verankert, so ist die Hülse mechanisch (auch im Falle eines Energieausfalls) abgesichert. Befindet sich ein Roboter, der in einem Schutzraum (d.h. nicht in Arbeitsposition) um das Prozesswerkzeug, das mit der erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung ausgestattet ist, so sorgt die Arretierung der mechanischen Hülse 4 für die Sicherheit, dass diese nicht entlang der Schubachse 1 in Richtung 8 weg vom Bauteil geschoben wird und der in dem Hohlraum 10 des Gehäuses befindliche Werkzeugkopf 6 exponiert wird. Hat dieser Roboter einen Arbeitsraum (d.h. seine endgültige Position der Krafteinwirkung auf ein Bauteil) erreicht, so wird durch den Steuermagnet 5 der bewegbare, angeschrägte Bolzen 11 in Richtung weg von der mechanische Hülse 4 bewegt und die Verankerung des Gehäuses 2 mit der Nut 12 der mechanischen Hülse 4 gelöst. In diesem Zustand ist die mechanische Hülse 4 entlang der Schubachse 1 in Richtung 8 weg vom Bauteil gegen die Kraft des elastischen Elements (hier: eine Feder) bewegbar und das Bauteil kann mit dem Werkzeugkopf 6 bearbeitet werden.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Außenansicht einer erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung. Dargestellt ist die Außenansicht des Gehäuses 2 und der mechanischen Hülse 4. Zudem ist der Ort der Auflagefläche 13 der mechanischen Hülse 4, die Schubachse 1 und die Richtung 7 hin zum Bauteil und die Richtung 8 weg vom Bauteil gezeigt.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Außenansicht eines erfindungsgemäßen Prozesswerkzeugs. Dargestellt ist die Außenansicht des Gehäuses 2 und der mechanischen Hülse 4. Zudem ist der Ort der Auflagefläche 13 der mechanischen Hülse 4, die Schubachse 1 und die Richtung 7 hin zum Bauteil und die Richtung 8 weg vom Bauteil gezeigt. In Richtung 8 weg vom Bauteil ist ein Prozesswerkzeug 9 mit der erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung mechanisch verbunden.
4 zeigt beispielhaft den Ablauf der Absicherung eines Prozesswerkzeugs durch die erfindungsgemäße Sicherungsvorrichtung in Verbindung mit einem sicheren Roboter 17. 4A stellt dar, wie sich ein Roboter 17 dem mit der Sicherungsvorrichtung modifizierten Prozesswerkzeug nähert, wobei sich die mechanische Hülse 4 durch die Kraft des elastischen Elements 16 (z.B. Kraft einer Feder) in dem vollständig ausgefahrenen Zustand („Schutzzustand“) befindet und in dieser Position durch die elektrisch steuerbare Vorrichtung mechanisch arretiert ist. In 4B ist die Situation dargestellt, nachdem der Roboter 17 (z.B. durch einen Sensor oder eine Positionsinformation) die Arretierung der mechanische Hülse 4 aufgehoben hat (Freischaltung) und die mechanische Hülse 4 durch Einwirken von Kraft des Roboters 17 gegen die Kraft des elastischen Elements 16 eingedrückt wurde, wobei hierbei der Werkzeugkopf 6 des Prozesswerkzeugs freigelegt wurde. In diesem Zustand („Arbeitszustand“) kann eine sichere Krafteinwirkung auf das Bauteil erfolgen. Beispielhaft sei hier ein Nietprozess angeführt. In 4C ist die Situation dargestellt, nach sich der Roboter 17 von der Arbeitsposition entfernt hat. Durch die Entfernung des Roboters 17 bewegt sich die mechanische Hülse 4 automatisch durch die Kraft des elastischen Elements 16 (z.B. Kraft einer Federspannung) in ihren ursprünglichen Zustand („Schutzzustand“) zurück und kann in diesem Zustand von der elektrisch steuerbaren Vorrichtung mechanisch arretiert werden. Die mechanische Arretierung ist dergestalt, dass die mechanische Hülse 4 verriegelt wird und somit nur noch ausgefahren, aber nicht mehr eingefahren werden kann (Freilaufprinzip). Dadurch kann durch das Prozesswerkzeug, insbesondere durch den Werkzeugkopf 6 des Prozesswerkzeugs, in einem Kollisionszustand keine Verspannung oder Quetschung aufgebaut werden. Ferner wird durch das Umschließen der arretierten mechanischen Hülse 4 um das Prozesswerkzeug ein Kontaktieren des Prozessraumes durch einen Werker verhindert.
Beispiel – Reduzierter Kollisionsdruck einer erfindungsgemäßen Absicherung eines Nietwerkezugs
Für eine Nietpistole, die in einer frontalen Kollision mit einer geladenen Niete als spitzen Werkzeugkopf mit einer menschliche Hand kollidiert, ergeben sich bei einem Nietdurchmesser von 4 mm, maximale Flächenpressungen von 400 N/cm². Dies überschreitet den Grenzwert der TS 15066 für zulässige Pressungen im Bereich der Handballen/Fingerspitzen um mehr als 30%.
Durch das Anwenden der mechanischen Sicherungsvorrichtung lässt sich die Flächenpressung auf unter 100 N/cm² senken ohne Austausch des Werkzeugs, einer Abänderung am Fügehilfsmittel oder einer Änderung des Bauteils.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202013105501 U1 [0009]
DE 202013105504 U1 [0009]

Claims

Verfahren zur Modifizierung eines Prozesswerkzeugs, das zur Erzeugung einer Kraft entlang einer Schubachse in Richtung eines Bauteils geeignet ist, zur Reduzierung dessen Gefahrenpotentials, umfassend die Schritte: a) Ausstatten eines Prozesswerkzeugs, das zur Erzeugung einer Kraft entlang der Schubachse geeignet ist, mit einem Gehäuse, wobei das Gehäuse so an dem Prozesswerkzeug befestigt wird, dass es keine Beweglichkeit entlang der Schubachse aufweist; b) Ausstatten des Prozesswerkzeugs mit einem elastischen Element, wobei das elastische Element in dem Gehäuse angeordnet wird; c) Ausstatten des Prozesswerkzeugs mit einer mechanischen Hülse, wobei die mechanische Hülse freilaufend und arretierbar an dem Gehäuse befestigt wird und mit dem elastischen Element verbunden wird; und d) Ausstatten des Prozesswerkzeugs mit einer elektrisch steuerbaren Vorrichtung, die dazu geeignet ist, die mechanische Hülse so an dem Gehäuse zu arretieren, dass eine Bewegung entlang der Schubachse in Richtung eines Bauteils möglich ist und eine Bewegung in entgegengesetzter Richtung blockiert ist, wobei die elektrisch steuerbare Vorrichtung innerhalb des Gehäuses angeordnet wird; dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Hülse durch eine Krafteinwirkung des elastischen Elements in einer Vorspannung in Richtung des Bauteils gehalten wird und die mechanische Hülse so an dem Prozesswerkzeug angeordnet wird, dass sie einen Werkzeugkopf des Roboters zumindest bereichsweise seitlich umhüllt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozesswerkzeug mit einem Gehäuse ausgestattet wird, das i) mindestens eine Lagerung zur Verbindung mit dem Prozesswerkzeug enthält; und/oder ii) mindestens eine mechanische Schnittstelle zur Verbindung mit dem Prozesswerkzeug enthält; und/oder iii) mindestens einen Hohlraum zur Aufnahme mindestens eines Teilbereichs des Prozesswerkzeugs enthält, bevorzugt mindestens einen Hohlraum zur Aufnahme mindestens des Werkzeugkopfes des Roboters; und/oder iv) zumindest teilweise als Kreiszylinder ausgestaltet ist; und/oder v) in einem Innenraum mindestens einen bewegbaren Bolzen aufweist, wobei der mindestens eine bewegbare Bolzen bevorzugt ein angeschrägter Bolzen ist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse ein elastisches Element angeordnet wird, das eine Feder enthält oder daraus besteht, bevorzugt eine Feder, die so gespannt ist, dass sie eine Kraft von mindestens ... N entlang der Schubachse in Richtung des Bauteils auf die mechanische Hülse erzeugt.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozesswerkzeug mit einer mechanischen Hülse ausgestattet wird, die i) in einem nach außen gerichteten Bereich der mechanischen Hülse mindestens eine Nut, bevorzugt mehrere Nuten, enthält, die besonders bevorzugt quer zur Schubachse angeordnet ist oder sind und insbesondere einen Freilauf der arretierbar gelagerten mechanischen Hülse entlang der Schubachse ermöglicht oder ermöglichen; und/oder ii) zumindest teilweise als Kreiszylinder ausgestaltet ist; und/oder iii) zumindest teilweise in Trichterform ausgestaltet ist; und/oder iv) eine Auflagefläche in Richtung eines zu bearbeitenden Materials aufweist, die so groß ist, dass auftretende Flächenpressungen kleiner als die erlaubten Grenzwerte nach TS15066 sind, bevorzugt mindestens 0,3 cm².
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozesswerkzeug mit einer mechanischen Hülse ausgestattet wird, die mindestens einen Sensor zur Detektion eines Kontakts zu dem zur bearbeitenden Material enthält, bevorzugt einen Drucksensor und/oder einen elektrisch leitfähigen Sensor, wobei der mindestens eine Sensor besonders bevorzugt in einem Teilbereich der mechanischen Hülse angeordnet ist, der dem Bauteil gegenüberliegt und der mindestens eine Sensor insbesondere dazu konfiguriert ist, bei Detektion eines Kontakts mit dem zu bearbeitenden Material den Roboter von einem Betriebsmodus mit niedriger Kraftwirkung in einen Betriebsmodus mit hoher Kraftwirkung umzuschalten.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozesswerkzeug mit einer elektrisch steuerbaren Vorrichtung ausgestattet wird, die i) mindestens einen Elektromagnet enthält oder daraus besteht, wobei der mindestens eine Elektromagnet bevorzugt als Sperrmagnet ausgestaltet ist und besonders bevorzugt dazu geeignet ist, mindestens einen bewegbaren Bolzen des Gehäuses, bevorzugt einen mindestens einen angeschrägten Bolzen, in Richtung der mechanischen Hülse zu bewegen, insbesondere in mindestens eine Nut der mechanischen Hülse; ii) mindestens einen pneumatischen Kolben enthält oder daraus besteht, wobei der mindestens eine pneumatischen Kolben bevorzugt eine schließbare Fluidzufuhr aufweist und besonders bevorzugt dazu geeignet ist, eine Bewegung entlang der Schubachse in einer Richtung zu blockieren, die der Richtung der vom Roboter erzeugbaren Kraft entgegengesetzt ist, insbesondere über Beaufschlagung der Fluidzufuhr mit Fluid; und/oder iii) mindestens einen Faltenbalg enthält oder daraus besteht, wobei der mindestens eine Faltenbalg bevorzugt eine schließbare Fluidzufuhr und/oder eine interne mechanische Führung zur Aufnahme von Querkräften aufweist und besonders bevorzugt dazu geeignet ist, eine Bewegung entlang der Schubachse in einer Richtung zu blockieren, die der Richtung der vom Roboter erzeugbaren Kraft entgegengesetzt ist, insbesondere über Beaufschlagung der Fluidzufuhr mit Fluid.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozesswerkzeug mit i) einer mechanischen Hülse ausgestattet wird, die mindestens eine Nut enthält und mit einem Gehäuse ausgestattet wird, das einen zur mindestens einer Nut korrespondierenden Vorsprung enthält; und/oder ii) einem Gehäuse ausgestattet wird, das mindestens eine Nut enthält und mit einer mechanischen Hülse ausgestattet wird, das einen zur mindestens einen Nut korrespondierenden Vorsprung enthält.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkopf i) zylindrisch ausgebildet ist und/oder drehbar gelagert ist, bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Nietkopf, Schraubkopf, Stanzkopf und Kombinationen hiervon; ii) zumindest bereichsweise eine scharfkantige und/oder spitze Oberfläche aufweist.
Mechanische Sicherungsvorrichtung für ein Prozesswerkzeug, das zur Erzeugung einer Kraft entlang einer Schubachse geeignet ist, enthaltend a) ein Gehäuse, das dazu geeignet ist, fest an dem Prozesswerkzeug befestigt zu werden; b) ein in dem Gehäuse angeordnetes elastisches Element; c) eine mechanische Hülse, die freilaufend und arretierbar an dem Gehäuse befestigt ist und mit dem elastischen Element verbunden ist; d) eine elektrisch steuerbare Vorrichtung, die dazu geeignet ist, die mechanische Hülse so an dem Gehäuse zu arretieren, dass eine Bewegung entlang der Schubachse in Richtung eines Bauteils möglich ist und eine Bewegung in entgegengesetzter Richtung blockiert ist, wobei die elektrisch steuerbare Vorrichtung innerhalb des Gehäuses angeordnet wird; dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Hülse durch eine Krafteinwirkung des elastischen Elements in einer Vorspannung gehalten wird und die mechanische Hülse den Werkzeugkopf des Prozesswerkzeugs zumindest bereichsweise seitlich umhüllt.
Sicherungsvorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse i) mindestens eine Lagerung zur Verbindung mit dem Prozesswerkzeug enthält; und/oder ii) mindestens eine mechanische Schnittstelle zur Verbindung mit dem Prozesswerkzeug enthält; und/oder iii) mindestens einen Hohlraum zur Aufnahme mindestens eines Teilbereichs des Prozesswerkzeugs enthält, bevorzugt mindestens einen Hohlraum zur Aufnahme mindestens des Werkzeugkopfes des Roboters; und/oder iv) zumindest teilweise als Kreiszylinder ausgestaltet ist; und/oder v) in einem Innenraum mindestens einen bewegbaren Bolzen aufweist, wobei der mindestens eine bewegbare Bolzen bevorzugt ein angeschrägter Bolzen ist.
Sicherungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse ein elastisches Element angeordnet ist, das eine Feder enthält oder daraus besteht, bevorzugt eine Feder, die so gespannt ist, dass sie eine ausreichende Schließkraft in allen Positionen entlang der Schubachse in Richtung des Bauteils auf die mechanische Hülse erzeugt.
Sicherungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Hülse i) in einem nach außen gerichteten Bereich der mechanischen Hülse mindestens eine Nut, bevorzugt mehrere Nuten, enthält, die besonders bevorzugt radial zur Schubachse angeordnet ist oder sind und insbesondere einen Freilauf der arretierbar gelagerten mechanischen Hülse entlang der Schubachse ermöglicht oder ermöglichen; und/oder ii) zumindest teilweise als Kreiszylinder ausgestaltet ist; und/oder iii) zumindest teilweise in Trichterform ausgestaltet ist; und/oder iv) eine Auflagefläche in Richtung eines zu bearbeitenden Materials aufweist, die so groß ist, dass auftretende Flächenpressungen kleiner als die erlaubten Grenzwerte nach TS15066 sind, bevorzugt eine Auflagefläche von mindestens 0,3 cm².
Sicherungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Hülse mindestens einen Sensor zur Detektion eines Kontakts zu dem zur bearbeitenden Material enthält, bevorzugt einen Drucksensor und/oder einen elektrisch leitfähigen Sensor, wobei der mindestens eine Sensor besonders bevorzugt in einem Teilbereich der mechanischen Hülse angeordnet ist, der dem Bauteil gegenüberliegt und der mindestens eine Sensor insbesondere dazu konfiguriert ist, bei Detektion eines Kontakts mit dem zu bearbeitenden Material den Roboter von einem Betriebsmodus mit niedriger Kraftwirkung in einen Betriebsmodus mit hoher Kraftwirkung umzuschalten.
Sicherungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch steuerbare Vorrichtung i) mindestens einen Elektromagnet enthält oder daraus besteht, wobei der mindestens eine Elektromagnet bevorzugt als Sperrmagnet ausgestaltet ist und besonders bevorzugt dazu geeignet ist, mindestens einen bewegbaren Bolzen des Gehäuses, bevorzugt einen mindestens einen angeschrägten Bolzen, in Richtung der mechanischen Hülse zu bewegen, insbesondere in mindestens eine Nut der mechanischen Hülse; ii) mindestens einen pneumatischen Kolben enthält oder daraus besteht, wobei der mindestens eine pneumatischen Kolben bevorzugt eine schließbare Fluidzufuhr aufweist und besonders bevorzugt dazu geeignet ist, eine Bewegung entlang der Schubachse in einer Richtung zu blockieren, die der Richtung der vom Roboter erzeugbaren Kraft entgegengesetzt ist, insbesondere über Beaufschlagung der Fluidzufuhr mit Fluid; und/oder iii) mindestens einen Faltenbalg enthält oder daraus besteht, wobei der mindestens eine Faltenbalg bevorzugt eine schließbare Fluidzufuhr und/oder eine interne mechanische Führung zur Aufnahme von Querkräften aufweist und besonders bevorzugt dazu geeignet ist, eine Bewegung entlang der Schubachse in einer Richtung zu blockieren, die der Richtung der vom Roboter erzeugbaren Kraft entgegengesetzt ist, insbesondere über Beaufschlagung der Fluidzufuhr mit Fluid.
Sicherungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsvorrichtung mit i) einer mechanischen Hülse ausgestattet ist, die mindestens eine Nut enthält und mit einem Gehäuse ausgestattet wird, das einen zur mindestens einer Nut korrespondierenden Vorsprung enthält; und/oder ii) einem Gehäuse ausgestattet ist, das mindestens eine Nut enthält und mit einer mechanischen Hülse ausgestattet wird, das einen zur mindestens einer Nut korrespondierenden Vorsprung enthält.
Prozesswerkzeug enthaltend eine Sicherungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 15 und einen Werkzeugkopf zur Erzeugung einer Kraft in eine festgelegte Richtung entlang einer Schubachse.
Prozesswerkzeug gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkopf i) zylindrisch ausgebildet ist und/oder drehbar gelagert ist, bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Nietkopf, Schraubkopf, Stanzkopf und Kombinationen hiervon; ii) zumindest bereichsweise eine scharfkantige und/oder spitze Oberfläche aufweist.
Roboter gemäß einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass Prozesswerkzeug i) einen Werkzeugkopf enthält, der dazu geeignet ist, in eine festgelegte Richtung entlang der Schubachse eine Kraftwirkung auszuüben, welche eine nach TS 15066 erlaubte Kraftwirkung übersteigt; und/oder ii) dazu geeignet ist, von einem Betriebsmodus mit niedriger Kraftwirkung in einen Betriebsmodus mit hoher Kraftwirkung umzuschalten, wobei unter niedrige Krafteinwirkung bevorzugt eine Kraft verstanden wird, die nach TS 15066 erlaubt ist und/oder unter hohe Krafteinwirkung bevorzugt eine Kraft verstanden wird, die nach TS 15066 nicht erlaubt ist.
Roboter gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter eine Positionssensorik und/oder Kraftsensorik und/oder Momentsensorik enthält, bevorzugt eine Positionssensorik und/oder Kraftsensorik und/oder Momentsensorik, die dazu konfiguriert ist, den Roboter in Abhängigkeit von einer Lokalisation des Roboters von einem Betriebsmodus mit niedriger Kraftwirkung in einen Betriebsmodus mit hoher Kraftwirkung umzuschalten, wobei insbesondere der Betriebsmodus mit niedriger Krafteinwirkung einer Lokalisation in einem kollaborierenden Schutzraum entspricht und der Betriebsmodus mit hoher Krafteinwirkung einer Lokalisation in einem Arbeitsraum entspricht.
Prozesswerkzeug gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Roboter nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 8 herstellbar ist oder hergestellt ist.