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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen kollaborativen Roboter zum Ausführen eines Arbeitsvorgangs in einem gemeinsamen Arbeitsbereich.
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2. Beschreibung der verwandten Technik
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Um die menschliche Sicherheit zu erhöhen, wird bei Industrierobotern ein Schutzgitter um den Bewegungsbereich eines Roboters vorgesehen, um Personen am Betreten des Bewegungsbereichs des Roboters zu hindern. Jedoch kann seit einigen Jahren ein Industrieroboter, für den statt des Schutzgitters eine gewisse Vorkehrung verwendet wird, um die menschliche Sicherheit ausreichend zu gewährleisten, einen Arbeitsvorgang ausführen, während er sich den Arbeitsbereich mit der Person teilt. Dadurch steigt die Nachfrage nach einem solchen Roboter, einem so genannten kollaborativen Roboter.
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Die Verwendung eines kollaborativen Robotersystems macht es möglich, dass eine Person und ein Roboter unterschiedliche Arbeitsvorgänge in ein und demselben Arbeitsbereich ausführen, oder macht es möglich, dass eine Person einen Arbeitsvorgang an einem Werkstück ausführt, das ein Roboter in seinem Griff hält. Wenn ein kollaborativer Roboter verwendet wird, teilen sich jedoch eine Person und ein Roboter einen Arbeitsbereich, und somit muss verhindert werden, dass die Person mit dem Roboter kollidiert und verletzt wird.
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Insbesondere besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür, dass ein Arbeiter einen Arbeitsvorgang in der Nähe eines Arbeitswerkzeugs ausführt, das am Handgelenk eines Roboters befestigt ist, und somit muss verhindert werden, dass der Arbeiter verletzt wird, auch wenn das Arbeitswerkzeug mit dem Arbeiter kollidiert.
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Zum Beispiel offenbaren das japanische Patent
JP 5 835 276 B2 (im Folgenden als Patentdokument 1 bezeichnet, die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung (Kokai)
JP 2014 -
76 524 A (im Folgenden als Patentdokument 2 bezeichnet) und das japanische Patent
JP 5 902 664 B2 (im Folgenden als Patentdokument 3 bezeichnet) eine Struktur zur Abdeckung eines Teils eines Roboters.
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Patentdokument 1 schlägt eine Struktur vor, bei der eine Roboterhand durch ein beutelähnliches Element abgedeckt wird. Durch diesen Vorschlag soll bewirkt werden, dass die Roboterhand eine Reinigungsfunktion und Staubdichtigkeit und Tropffreiheit zum Schutz gegen Bakterien aufweist, um einen Roboter auf dem Gebiet der Biomedizin zu verwenden.
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Patentdokument 2 schlägt einen Roboter vor, bei dem Finger einer Roboterhand, die in der Lage sind, einen Gegenstand zu greifen, von einem elastisch verformbaren Element bedeckt sind, um den Gegenstand zuverlässig greifen zu können.
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Patentdokument 3 schlägt einen kollaborativen Roboter vor, bei dem ein Roboterarm mit einem Schutzelement abgedeckt ist.
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Jedoch offenbart weder Patentdokument 1 noch Patentdokument 2 oder Patentdokument 3 eine Technik, die darauf abzielt, ein Gefahrenrisiko zu verringern, das auftreten kann, wenn ein Arbeitswerkzeug, das an einem Handgelenk eines Roboters befestigt ist, mit einer Person kollidiert. Anders ausgedrückt wurde im Stand der Technik noch nicht vorgeschlagen, eine Gegenmaßnahme für das Arbeitswerkzeug selbst zu implementieren, um ein Gefahrenrisiko bei einer Kollision zwischen dem Arbeitswerkzeug des Roboters und der Person zu verringern.
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Das im Patentdokument 1 offenbarte, beutelähnliche Element, das die Roboterhand abdeckt, ist kein Element zum Absorbieren eines Stoßes bei einer Kollision mit einer Person, sondern ist ein Element zur Aufrechterhaltung der Hygiene. Das elastisch verformbare Element zum Bedecken von Fingern der Roboterhand, das im Patentdokument 2 offenbart ist, ist ein Element zum zuverlässigen Greifen eines Objekts, ist aber kein Element zum Absorbieren eines Stoßes aufgrund einer Kollision mit einer Person. Ferner ist bei dem kollaborativen Roboter, der im Patentdokument 3 offenbart wird, der Roboterarm lediglich mit dem Schutzelement abgedeckt.
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Wie oben beschrieben, besteht bei dem kollaborativen Roboter eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür, dass der Arbeiterroboter einen Arbeitsvorgang in der Nähe des Arbeitswerkzeugs ausführt, das am Handgelenk des Roboters angebracht ist. Mit der zunehmenden Nutzung von kollaborativen Robotern steigt auch die Bedeutung einer Maßnahme, die ergriffen wird, um eine Kollision des Arbeitswerkzeugs an sich zu verhindern, um die menschliche Sicherheit zu erhöhen. Ferner bewegt sich das Arbeitswerkzeug, das am vordersten Ende des Roboterarms angebracht ist, mit einer höheren Geschwindigkeit als der Arm des Roboterhauptkörpers und wird somit vermutlich zur größten Gefahrenquelle, wenn sich der Roboter bewegt.
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Weiterhin offenbart die deutsche Patentanmeldung
DE 695 01 292 T2 einen Roboter mit einer Sicherheitsvorrichtung, die den Betrag einer auf dessen Arm aufgebrachten äußeren Kraft erfasst und die einen Armantrieb zwangsweise anhält, wie beispielsweise einen Motor zum Veranlassen einer Drehung des Arms, wenn der Betrag der äußeren Kraft eine vorgegebene Höhe überschreitet.
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Die japanische Patentschrift
JP H09-285 992 A offenbart, dass ein erster Hohlkörper in einem für einen Roboterarm vorgesehenen Teil in einem Roboter installiert ist, und ein zweiter Hohlkörper zwischen einem Roboterarm-Spitzenteil und einer Oberfläche eines Arbeitswerkzeugs installiert ist, wobei in jedem der beiden Hohlkörper Druckluft eingefüllt ist. Sobald irgendein Teil in den Hohlkörpern stark zusammengedrückt wird, beispielsweise wenn ein Arbeiter den ersten Hohlkörper oder den zweiten Hohlkörper während des Betriebs des Roboters berührt, wird ein Luftspeicher-Teilvolumen im Hohlkörper reduziert, wodurch ein Druck im Inneren des Hohlkörpers steigt. Wenn der Druck auf den vorgegebenen Druck oder darüber hinaus erhöht wird, erkennt ein Drucksensor diesen Anstieg und bewirkt über einen Mehrfachverstärker an einer Robotersteuerung, dass der Roboter im Notfall gestoppt wird.
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Die deutsche Patentanmeldung
DE 10 2014 019 033 A1 offenbart, dass ein Industrieroboter, der mit einem Menschen zusammenarbeitet eine Basiseinheit und eine bewegliche Einheit aufweist, die beweglich auf oder oberhalb der Basiseinheit vorgesehen ist. Der Roboter umfasst ein Schutzelement, das aus einem Material mit einer Steifigkeit besteht, die niedriger als die Steifigkeiten der Basiseinheit und der beweglichen Einheit ist. Das Schutzelement deckt zumindest einen Umfang der beweglichen Einheit der Basiseinheit und der beweglichen Einheit ab. Der Roboter umfasst weiterhin eine Erfassungseinrichtung, die auf zumindest der Basiseinheit oder der beweglichen Einheit vorgesehen ist, um eine externe Kraft zu erfassen, die durch das Schutzelement eingegeben wird.
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Ferner offenbart die deutsche Patentanmeldung
DE 10 2015 009 654 A1 einen mobilen kooperativen Roboter, der einen Kraftsensor auf einer Roboterabstützung auf einem Fahrgestell hat. Der Roboter hat außerdem eine Roboterdatengewinnungseinheit, welche Roboterinformationen gewinnt, einschließlich Stellungsinformationen des Hauptkörpers und Lastinformationen bezüglich einer auf den Roboterhauptkörper wirkenden Kraft, eine Kraftberechnungseinheit, welche die auf die Roboterabstützung wirkende externe Kraft auf Basis der Roboter Informationen berechnet, und eine Bestimmungseinheit, welche feststellt, dass der mobile kooperativen Roboter mit einer Person in Kontakt gekommen ist, wenn eine Differenz zwischen der mit dem Kraftsensor detektieren externe Kraft und der mit der Kraftberechnungseinheit berechneten externe Kraft oberhalb eines vorgegebenen Wertes α liegt oder wenn eine Differenz zwischen den Betrag der Änderung der detektierten externe Kraft und den Betrag der Änderung der berechneten externen Kraft oberhalb eines vorgegebenen Wertes α1 liegt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt einen Roboter einschließlich eines Arbeitswerkzeugs zur Verfügung, bei dem ein Arbeitswerkzeug und ein stoßdämpfendes Element, das in der Lage ist, ein Gefahrenrisiko einer Kollision mit einer Person zu verringern, am Roboter angebracht sind.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Offenbarung wird ein Roboter zur Verfügung gestellt, der sich einen Arbeitsbereich mit einer Person teilt, um einen Arbeitsvorgang auszuführen, wobei der Roboter einen Roboterarm aufweist, an dem ein Arbeitswerkzeug angebracht ist, wobei das Arbeitswerkzeug einen Basisteil und einen in dem Basisteil vorgesehenen, beweglichen Teil aufweist. Der Roboter schließt ein stoßdämpfendes Element, das die Außenseite von mindestens dem Basisteil des Arbeitswerkzeugs bedeckt und das aus einem Material gefertigt ist, dessen Steifigkeit geringer ist als die des Basisteils und des beweglichen Teils des Arbeitswerkzeugs, einen Detektor, der für den Roboterarm vorgesehen ist, um eine externe Kraft zu erfassen, die über das stoßdämpfende Element auf das Arbeitswerkzeug aufgegeben wird, und eine Robotersteuervorrichtung ein, die auf Basis von Informationen über die externe Kraft, die vom Detektor erfasst wird, feststellt, ob das Arbeitswerkzeug mit der Person kollidiert, und den Roboter anhält, wenn sie feststellt, dass das Arbeitswerkzeug mit der Person kollidiert. Die externe Kraft auf das Arbeitswerkzeug wird über das stoßdämpfende Element auf das Basisteil des Arbeitswerkzeugs und dann auf den Roboterarm übertragen und schließlich vom Detektor erfasst.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Offenbarung ist bei dem Roboter gemäß dem ersten Aspekt mindestens ein Teil der Oberfläche des beweglichen Teils außer der Oberfläche eines Abschnitts, der freiliegen muss, um den Zweck eines Arbeitsvorgangs erreichen zu können, mit dem stoßdämpfenden Element bedeckt. Gemäß einem dritten Aspekt der Offenbarung schließt der Roboter gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt ferner ein Fixierungsmittel zum lösbaren Befestigen des stoßdämpfenden Elements am Basisteil des Arbeitswerkzeugs ein. Ein äußerster Teil des Fixierungsmittels ist weiter innen positioniert als ein äußerster Teil des stoßdämpfenden Elements, das durch die Aufnahme einer von außen kommenden Last komprimiert wird.
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Gemäß einem vierten Aspekt der Offenbarung wird bei dem Roboter gemäß einem vom ersten bis dritten Aspekt das stoßdämpfende Element durch Laminieren mehrerer Schichten mit unterschiedlichen Steifigkeiten gestaltet.
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Gemäß einem fünften Aspekt der Offenbarung schließt bei dem Roboter gemäß einem vom ersten bis vierten Aspekt mindestens ein äußerster Umfangsbereich des stoßdämpfenden Elements einen elastischen Körper ein, der aus einer Polymerverbindung besteht.
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Gemäß einem sechsten Aspekt dieser Offenbarung ist bei dem Roboter gemäß einem vom ersten bis fünften Aspekt das Arbeitswerkzeug eine Greifvorrichtung, die als beweglichen Teil mindestens zwei Finger einschließt.
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Figurenliste
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Diese Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile werden aus der ausführlichen Beschreibung typischer Ausführungsformen, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, klarer werden.
- 1 ist eine Ansicht der Gestaltung eines kollaborativen Robotersystems, das einen Roboter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einschließt.
- 2A ist eine Seitenansicht, die ein Arbeitswerkzeug, das kein stoßdämpfendes Element aufweist, in einer ersten Ausführungsform und umgebende Komponenten schematisch darstellt.
- 2B ist eine Seitenansicht, die ein Arbeitswerkzeug, das ein stoßdämpfendes Element aufweist, in der ersten Ausführungsform und umgebende Komponenten schematisch darstellt.
- 3A ist eine Seitenansicht, die ein Arbeitswerkzeug, das kein stoßdämpfendes Element aufweist, in einer zweiten Ausführungsform und umgebende Komponenten schematisch darstellt.
- 3B ist eine Seitenansicht, die ein Arbeitswerkzeug, das ein stoßdämpfendes Element aufweist, in der zweiten Ausführungsform und umgebende Komponenten schematisch darstellt.
- 4 ist eine Seitenansicht, die ein Arbeitswerkzeug, das ein stoßdämpfendes Element aufweist, in einer dritten Ausführungsform und umgebende Komponenten schematisch darstellt.
- 5 ist eine Seitenansicht, die ein Arbeitswerkzeug, das ein stoßdämpfendes Element aufweist, in einer vierten Ausführungsform und umgebende Komponenten schematisch darstellt.
- 6 ist eine Schnittansicht, die schematisch ein Basisteil eines Arbeitswerkzeugs mit einem stoßdämpfenden Element in einer fünften Ausführungsform darstellt.
- 7 ist eine Schnittansicht, die schematisch ein Basisteil eines Arbeitswerkzeugs mit einem stoßdämpfenden Element in einer sechsten Ausführungsform darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In den folgenden Figuren sind ähnliche Elemente oder funktionale Teile mit denselben Bezugszahlen bezeichnet. Wenn Komponenten in den verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind, soll dies bedeuten, dass es Komponenten mit gleicher Funktion sind. Diese Figuren sind im Maßstab passend verändert, um ihr Verständnis zu erleichtern.
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1 ist eine Ansicht der Gestaltung eines kollaborativen Robotersystems 1, das einen Roboter 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einschließt. Bei dem kollaborativen Robotersystem 1, das in 1 gezeigt ist, teilen sich eine Person 9 und der Roboter 10 einen Arbeitsbereich und verrichten zusammen eine Arbeit und sind einander demgemäß nahe.
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Der Roboter 10 ist beispielsweise ein vertikaler Gelenkmanipulator. Eine Befestigungsplatte 11 ist an einem Boden L befestigt, um den Roboter 10 am Boden L anzuordnen. Ferner ist ein Kraftsensor 12 unter einer Roboterbasis 13 des Roboters 10 angeordnet, und die Roboterbasis 13 des Roboters 10 ist mit dem Kraftsensor 12 dazwischen auf der Befestigungsplatte 11 angeordnet.
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Ein Roboterhandgelenksflansch 15 ist am vorderen Ende eines Roboterarms 14 am Roboter 10 vorgesehen. Ein Basisteil 16a eines Arbeitswerkzeugs 16, beispielsweise einer Greifhand, ist am vorderen Ende des Roboterhandgelenksflansches 15 angebracht.
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Ferner ist ein stoßdämpfendes Element 17 vorgesehen, das einen Stoß einer Kollision zwischen dem Arbeitswerkzeug 16 und einer Person 9 oder einem Gerät in der Peripherie (nicht gezeigt) dämpft und die Außenseite von mindestens dem Basisteil 16a des Arbeitswerkzeugs 16 bedeckt, wie mit einer gepunkteten Linie in 1 gezeigt.
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Beispiele für das Material, aus dem das Arbeitswerkzeug 16 aufgebaut ist, schließen Edelstahl, Aluminiumlegierung, Kohlenstoffstahl, Kunststoff usw. ein. Um den Stoß einer Kollision zwischen dem Arbeitswerkzeug 16 und der Person 9 oder dem Gerät in der Peripherie zu absorbieren, ist es bevorzugt, dass das stoßdämpfende Element 17 aus einem Material gefertigt ist, dessen Steifigkeit niedriger ist als die der Materialien des Basisteils 16a und eines beweglichen Teils 16b des Arbeitswerkzeugs 16. Ferner kann der äußerste Umfangsbereich des stoßdämpfenden Elements 17 mit der Person 9 kollidieren, und demgemäß ist es bevorzugt, dass mindestens der äußerste Umfangsbereich des stoßdämpfenden Elements 17 aus einem relativ weichen Material gefertigt ist, d. h. aus einem elastischen Körper, der aus einer Polymerverbindung, beispielsweise aus einem verschäumbaren Harz unter Verwendung eines synthetischen Harzes einschließlich von Polyurethan, Polypropylen, Polyethylen, Polystyrol, Polyacetal, Polycarbonat, Polyethylenterephthalat, ABS usw., aus einer synthetischen Faser aus beispielsweise Nylon, Polyester und Acryl, die für Kleidung verwendet wird, und aus natürlichem Kautschuk oder synthetischem Kautschuk einschließlich von Styrol-Butadien-Kautschuk, Chloropren-Kautschuk, Acrylnitril-Kautschuk, Silikon-Kautschuk, fluorhaltigem Kautschuk, Urethan-Kautschuk usw. besteht.
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Es sei angenommen, dass während des Betriebs des Roboters 10 das stoßdämpfende Element 17 mit der Person 9 kollidiert, die in seiner Nähe arbeitet. Dabei wird die Kontaktkraft (die externe Kraft) vom Basisteil 16a des Arbeitswerkzeugs 16 durch den Roboterhandgelenksflansch 15, den Roboterarm 14 und die Roboterbasis 13 in den Kraftsensor 12 eingegeben. Man beachte, dass in 1 eine Greifhand zum Greifen oder Loslassen eines Werkstücks W als Arbeitswerkzeug 16 dargestellt ist. Jedoch ist das Arbeitswerkzeug, das auf die vorliegende Erfindung angewendet werden kann, nicht auf die Greifhand beschränkt.
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Der Kraftsensor 12 erfasst, wie oben beschrieben, eine externe Kraft, die über das stoßdämpfende Element 17 eingegeben werden wird. Der Kraftsensor 12 schließt einen Verformungssensor zur Erfassung einer von der externen Kraft bewirkten Verformung des Kraftsensors 12, beispielsweise einen Verformungsmesser, genauer einen Halbleiterverformungsmesser ein. Genauer schließt der Kraftsensor 12 einen Kraftsensorkörper und einen Verformungsmesser ein, der an den Kraftsensorkörper gebunden ist. Der Kraftsensor 12 misst die externe Kraft und gibt dann Messwerte der externen Kraft aus. Man beachte, dass der Kraftsensor 12 an der Roboterbasis 13 oder einem anderen Teil des Roboters 10 angebracht sein kann, beispielsweise an einem Gelenkteil des Roboterarms 14.
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Wie in 1 gezeigt ist, ist eine Personenerfassungseinheit 18 zur Erfassung der Person 9 in der Nähe des Roboters 10 angeordnet. Die Personenerfassungseinheit 18 ist ein Bereichssensor und bildet einen zweidimensionalen Erfassungsbereich 19. Die Personenerfassungseinheit 18 bestätigt, ob mindestens die Person 9 in den Erfassungsbereich 19 eintritt. Die Personenerfassungseinheit 18 ist mit einer Robotersteuervorrichtung 20 verbunden.
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Ferner ist der Roboter 10 mit der Robotersteuervorrichtung 20 verbunden. Die Robotersteuervorrichtung 20 ist ein digitaler Rechner und steuert den Betrieb des Roboters 10.
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Wie in 1 gezeigt ist, schließt die Robotersteuervorrichtung 20 eine Messwertzustandsüberwachungseinheit 21 für die externe Kraft zur Überwachung von Messwerten der externen Kraft, die vom Kraftsensor 12 ausgegeben werden, eine Krafterfassungswertberechnungseinheit 22 zum Berechnen eines Krafterfassungswerts durch Subtrahieren eines vorgegebenen Korrekturwerts von jedem Messwert der externen Kraft, der vom Kraftsensor 12 ausgegeben wird, und eine Krafterfassungswertzustandsüberwachungseinheit 23 ein, um die Krafterfassungswerte, die von der Krafterfassungswertberechnungseinheit 22 ausgegeben werden, ständig zu überwachen.
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Die Robotersteuervorrichtung 20 stellt auf Basis der Informationen über die vom Kraftsensor 12 erfasste externe Kraft fest, ob das Arbeitswerkzeug 16 mit der Person 9 oder mit dem Gerät in der Peripherie kollidiert. Ferner ist die Robotersteuervorrichtung 20 dafür ausgelegt, den Roboter 10 anzuhalten, wenn sie feststellt, dass das Arbeitswerkzeug 16 mit der Person 9 oder dem Gerät in der Peripherie kollidiert.
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Genauer schließt die Robotersteuervorrichtung 20, wie in 1 gezeigt ist, eine Roboterbewegungssteuereinheit 24 und eine Steuereinheit 25 für einen im Roboter befindlichen Motor ein.
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Die Roboterbewegungssteuereinheit 24 betätigt den Roboter 10, während sie ständig die Bedingung für einen Arbeitsvorgang (zum Beispiel eine Haltbedingung, eine Beschleunigungsbedingung, eine Verlangsamungsbedingung, eine Bedingung konstanter Geschwindigkeit usw.) des Roboters 10 mit dem Änderungszustand des Krafterfassungswerts, der von der Krafterfassungswertzustandsüberwachungseinheit 23 erfasst wird, vergleicht. Wenn ein Ergebnis des Vergleichs vorgegebene Bedingungen erfüllt, stellt die Roboterbewegungssteuereinheit 24 fest, dass der Roboter 10 mit der Person 9 oder dem Gerät in der Peripherie kollidiert ist, und gibt dann einen Befehl für die Beendigung des Arbeitsvorgangs oder einen Verlangsamungsbefehl an die Steuereinheit 25 für einen im Roboter befindlichen Motor aus, um den Roboter 10 anzuhalten oder zu verlangsamen.
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Die Steuereinheit 25 für einen im Roboter befindlichen Motor steuert einen (nicht gezeigten) Motor in jeder Achse des Roboters 10 als Reaktion auf den Befehl von der Roboterbewegungssteuereinheit 24. Ferner gibt eine Ausgabeeinheit 29, die mit der Robotersteuervorrichtung 20 verbunden ist, einen Alarm aus, wenn dies notwendig ist.
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Wie in 1 gezeigt ist, weist die Krafterfassungswertzustandsüberwachungseinheit 23 ferner eine Korrekturwertaktualisierungseinheit 31, eine Krafterfassungswertspeichereinheit 32, eine Aktualisierungszulassungseinheit 33, eine Roboteranhalteeinheit 34 und eine Krafterfassungsschwellenwertänderungseinheit 35 auf.
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Die Korrekturwertaktualisierungseinheit 31 aktualisiert den Krafterfassungswert, bei dem die vorgegebenen Bedingungen erfüllt sind, als Korrekturwert, der zu verwenden ist, wenn die Krafterfassungswertberechnungseinheit 22 einen Krafterfassungswert berechnet. Der Prozess der Aktualisierung von Korrekturwerten durch die Korrekturwertaktualisierungseinheit 31 kann als Zurücksetzen des Kraftsensors 12 betrachtet werden.
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Die Krafterfassungswertspeichereinheit 32 speichert Krafterfassungswerte, bei denen die vorgegebenen Bedingungen erfüllt sind. Man beachte, dass bei Erfüllung der vorgegebenen Bedingungen die Krafterfassungswertspeichereinheit 32 jedes Mal, wenn die Krafterfassungswertberechnungseinheit 22 einen Krafterfassungswert berechnet, Krafterfassungswerte nacheinander speichern kann.
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Die Aktualisierungszulassungseinheit 33 gestattet der Korrekturwertaktualisierungseinheit 31 die Aktualisierung des Korrekturwerts, wenn die Personenerfassungseinheit 18 die Tatsache erfasst, dass sich keine Person 9 in der Nähe des Roboters 10 befindet.
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Die Roboteranhalteeinheit 34 stellt fest, dass der Roboter 10 mit der Person 9 oder dem (nicht gezeigten) Gerät in der Peripherie kollidiert, wenn der Krafterfassungswert, der von der Korrekturwertaktualisierungseinheit 31 erfasst wird, den Schwellenwert zum Anhalten überschreitet, und verlangsamt und dann den Roboter 10 oder hält ihn an. Man beachte, dass die Roboteranhalteeinheit 34 in der Roboterbewegungssteuereinheit 24 der Robotersteuervorrichtung 20 enthalten sein kann.
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Die Krafterfassungsschwellenwertänderungseinheit 35 ändert einen Krafterfassungsschwellenwert in Abhängigkeit von der Zeit, die vergangen ist, seit die Korrekturwertaktualisierungseinheit 31 den Korrekturwert aktualisiert hat. Zum Beispiel ist der Krafterfassungswert in manchen Fällen für eine vorgegebene Zeit nach dem Beginn des Betriebs des Roboters 10 instabil. In diesem Fall wird der Krafterfassungsschwellenwert auf einen ersten Wert eingestellt und wird nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit in einen zweiten Wert geändert.
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Ferner schließt die in Bezug auf die externe Kraft vorgesehene Messwertzustandsüberwachungseinheit 21 der Robotersteuervorrichtung 20 eine Ausfallerfassungseinheit 36 ein. Die Ausfallerfassungseinheit 36 überwacht, ob der Verformungsgrad, der von dem im Kraftsensor 12 enthaltenen Verformungsdetektor erfasst wird, innerhalb eines vorgegebenen geeigneten Bereichs bleibt, und stellt fest, dass der Kraftsensor 12 versagt, oder dass ein anomaler Verformungsgrad erfasst wird, wenn der Verformungsgrad nicht in dem geeigneten Bereich bleibt.
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Wenn die Ausfallerfassungseinheit 36 einen Ausfall oder eine Anomalie feststellt, hält die Robotersteuervorrichtung 20 den Roboter 10 sofort an, und die mit der Robotersteuervorrichtung 20 verbundene Ausgabeeinheit 29 gibt einen Alarm aus. Als Alarm können Licht, Schall, Sprache usw. unabhängig voneinander verwendet werden, oder es können Kombinationen davon verwendet werden.
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Zu dem am Handgelenk am vorderen Ende des Roboterarms 14 angebrachten Arbeitswerkzeug 16 und dem stoßdämpfenden Element 17, mit dem das Werkzeug 16 abgedeckt wird, werden nachstehend mehrere Ausführungsformen beschrieben. In jeder nachstehenden Ausführungsform sind Komponenten, die den in 1 gezeigten ähnlich sind, mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet, und es werden hauptsächlich Punkte beschrieben, in denen sie sich davon unterscheiden.
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2A ist eine Seitenansicht, die das Arbeitswerkzeug 16, das kein stoßdämpfendes Element 17 aufweist, in der ersten Ausführungsform und umgebende Komponenten schematisch darstellt. 2B ist eine Seitenansicht, die das Arbeitswerkzeug 16, welches das stoßdämpfende Element 17 aufweist, in der ersten Ausführungsform und umgebende Komponenten schematisch darstellt.
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Das Arbeitswerkzeug 16 der ersten Ausführungsform ist ein rotierender Entgratungsschleifer 16-1. Wie in 2A gezeigt ist, weist der rotierende Entgratungsschleifer 16-1 den Basisteil 16a, der am vorderen Ende des Roboterhandgelenksflansches 15 im Roboterarm 14 angebracht ist, und den sich in Bezug auf den Basisteil 16a drehenden beweglichen Teil 16b auf. Der Roboterarm 14 wird bewegt, und der bewegliche Teil 16b (ein rotierender Schleifstein) des rotierenden Entgratungsschleifers 16-1, der rotiert, wird gegen einen Abschnitt des Werkstücks gedrückt, so dass Grate in dem Abschnitt entfernt werden.
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In der ersten Ausführungsform bedeckt das stoßdämpfende Element 17, wie in 2B gezeigt ist, die Außenseite des Basisteils 16a, d. h. des rotierenden Entgratungsschleifers 16-1, aber nicht den beweglichen Teil 16b (den rotierenden Schleifstein). Wenn der rotierende Entgratungsschleifer 16-1 woanders als am beweglichen Teil 16b mit der Person 9 kollidiert, bewirkt dies, dass die Kontaktkraft gemildert wird, und demgemäß kann ein Gefahrenrisiko dahingehend, dass der rotierende Entgratungsschleifer 16-1 die Person 9 verletzen könnte, verringert werden.
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3A ist eine Seitenansicht, die das Arbeitswerkzeug 16, das kein stoßdämpfendes Element 17 aufweist, in der zweiten Ausführungsform und umgebende Komponenten schematisch darstellt. 3B ist eine Seitenansicht, die das Arbeitswerkzeug 16, welches das stoßdämpfende Element 17 aufweist, in der zweiten Ausführungsform und umgebende Komponenten schematisch darstellt.
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Das Arbeitswerkzeug 16 in der zweiten Ausführungsform ist eine Greifhand 16-2, bei der es sich um eine Greifvorrichtung handelt, die mindestens zwei Finger aufweist. Wie in 3A gezeigt ist, weist die Greifhand 16-2 den Basisteil 16a, der am vorderen Ende des Roboterhandgelenksflansches 15 im Roboterarm 14 angebracht ist, und den beweglichen Teil 16b auf, der als zwei Finger fungiert, die vom Basisteil 16a gelagert werden und die sich bewegen, um ihren gegenseitigen Abstand zu ändern. Eine Bewegung des Roboterarms 14, um den beweglichen Teil 16b (zwei Finger) der Greifhand 16-2 in Bezug auf das Werkstück W zu bewegen, bewirkt, dass das Werkstück W gegriffen und losgelassen wird.
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In der zweiten Ausführungsform bedeckt das stoßdämpfende Element 17, wie in 3B gezeigt ist, die Außenseite des Basisteils 16a, d. h. des rotierenden Entgratungsschleifers 16-2, aber nicht den beweglichen Teil 16b (die Finger). Wenn der rotierende Entgratungsschleifer 16-2 woanders als am beweglichen Teil 16b (an den Fingern) mit der Person 9 kollidiert, bewirkt dies, dass die Kontaktkraft gemildert wird, und demgemäß kann ein Gefahrenrisiko dahingehend, dass der rotierende Entgratungsschleifer 16-2 die Person 9 verletzen könnte, verringert werden. Anders ausgedrückt kann mit der Greifhand 16-2 (auch als Greifer bezeichnet), die einer menschlichen Hand entspricht, ein Gefahrenrisiko bei einer Kollision mit einer Person verringert werden.
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In der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform wird nur der Basisteil 16a des Arbeitswerkzeugs 16, beispielsweise des rotierenden Entgratungsschleifers 16-1 oder der Greifhand 16-2, vom stoßdämpfenden Element 17 bedeckt. Jedoch ist in der Erfindung dieser Anmeldung der Teil, der vom stoßdämpfenden Element 17 bedeckt wird, nicht auf lediglich den Basisteil 16a des Arbeitswerkzeugs 16 beschränkt. Solange das Arbeitswerkzeug 16 den Zweck eines Arbeitsvorgangs erreicht, kann ein anderes stoßdämpfendes Element 17" im beweglichen Teil 16b des Arbeitswerkzeugs 16 vorgesehen sein.
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Beispiele für das stoßdämpfende Element 17", das mit Ausnahme der Oberfläche eines Teils, der freiliegen muss, um den Zweck eines Arbeitsvorgangs zu erreichen, für mindestens einen Teil der Oberfläche des beweglichen Teils 16b des Arbeitswerkzeugs 16 vorgesehen wird, schließen eine dritte Ausführungsform und eine vierte Ausführungsform ein, die nachstehend beschrieben werden.
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4 ist eine Seitenansicht, die das Arbeitswerkzeug 16, welches das stoßdämpfende Element 17 aufweist, in der dritten Ausführungsform und umgebende Komponenten schematisch darstellt.
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Wie aus 4 ersichtlich ist, gibt die dritte Ausführungsform ein Beispiel an, in dem das Arbeitswerkzeug 16, welches das stoßdämpfende Element 17 aufweist, der rotierende Entgratungsschleifer 16-1 ist. Der bewegliche Teil 16b des rotierenden Entgratungsschleifers 16-1 schließt eine Schleiferdrehwelle 16b1 und einen rotierenden Schleifkopf 16b2 ein.
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In der dritten Ausführungsform wird zusätzlich zum Basisteil 16a des rotierenden Entgratungsschleifers 16-1 die Außenseite der Schleiferdrehwelle 16b1 im beweglichen Teil 16b vom stoßdämpfenden Element 17" bedeckt. Anders ausgedrückt ist es notwendig, den rotierenden Schleifkopf 16b2 frei zu lassen, um einen Entgratungsvorgang auszuführen, und demgemäß wird nur die Schleiferdrehwelle 16b1 vom stoßdämpfenden Element 17" bedeckt.
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Wie oben beschrieben, liegt der rotierende Schleifkopf 16b2, der nötig ist, um einen Entgratungsvorgang auszuführen, frei, wobei die rotierende Schleiferdrehwelle 16b1, die keine direkte Wirkung auf den Entgratungsvorgang hat, vom stoßdämpfenden Element 17" bedeckt und der Basisteil 16a vom stoßdämpfenden Element 17 bedeckt wird. Wenn die Person 9 mit dem rotierenden Entgratungsschleifer 16-1 kollidiert, kann dadurch ein Gefahrenrisiko dahingehend, dass die Person 9 verletzt werden könnte, kleiner sein als bei der ersten Ausführungsform, ohne die Arbeitsfähigkeit des rotierenden Entgratungsschleifers 16-1 zu verringern.
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Wie in 4 gezeigt ist, ist es ferner bevorzugt, dass der äußerste Umfangsbereich des Abschnitts des stoßdämpfenden Elements 17, der die rotierende Schleiferdrehwelle 16b1 bedeckt, weiter nach außen vorsteht als der äußerste Umfangsbereich des rotierenden Schleifkopfs 16b2. Dadurch wird ein Gefahrenrisiko dahingehend, dass der freiliegende rotierende Schleifkopf 16b2 die Person 9 verletzen könnte, weiter verringert.
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Man beachte, dass das stoßdämpfende Element 17" eine stoßdämpfende Funktion aufweist wie das stoßdämpfende Element 17. Jedoch muss das Material des stoßdämpfenden Elements 17" nicht das gleiche sein wie das des stoßdämpfenden Elements 17. Das stoßdämpfende Element 17" ist ein stoßdämpfendes Element eines beweglichen Teils und kann daher aus einem Material gefertigt sein, das weicher ist als das stoßdämpfende Element 17.
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5 ist eine Seitenansicht, die das Arbeitswerkzeug 16, welches das stoßdämpfende Element 17 aufweist, in der vierten Ausführungsform und umgebende Komponenten schematisch darstellt.
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Wie aus 5 ersichtlich ist, gibt die vierte Ausführungsform ein Beispiel an, in dem das Arbeitswerkzeug 16, welches das stoßdämpfende Element 17 aufweist, die Greifhand 16-2 ist. Der bewegliche Teil 16b der Greifhand 16-2 schließt zwei Finger 16b3 ein, die vom Basisteil 16a drehbar gelagert werden.
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In der vierten Ausführungsform wird zusätzlich zum Basisteil 16a der Greifhand 16-2 die Außenseite der Finger 16b3 im beweglichen Teil 16b vom stoßdämpfenden Element 17" bedeckt. Anders ausgedrückt ist es notwendig, den inneren Abschnitt der Finger 16b3, der mit dem Werkstück W in Kontakt kommen muss, frei zu lassen, um das Werkstück W zuverlässig zu greifen, und daher wird nur die Außenseite der Finger 16b3, nicht aber die inneren Abschnitte, die mit dem Werkstück W in Kontakt kommen sollen, vom stoßdämpfenden Element 17" bedeckt.
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Wie oben beschrieben, liegen die inneren Abschnitte der Finger 16b3, die notwendig sind, um das Werkstück W zuverlässig zu greifen, frei, die äußeren Abschnitte der Finger 16b3, die keine direkte Beziehung zum Greifen des Werkstücks W haben, werden vom stoßdämpfenden Element 17" bedeckt, und der Basisteil 16a wird vom stoßdämpfenden Element 17 bedeckt. Wenn die Person 9 mit der Greifhand 16-2 kollidiert, kann dadurch ein Gefahrenrisiko dahingehend, dass die Person 9 verletzt werden könnte, kleiner sein als bei der zweiten Ausführungsform, während das Greifen des Werkstücks W zuverlässig gewährleistet ist.
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Man beachte, dass die Gestaltung des stoßdämpfenden Elements 17, das mindestens den Basisteil 16a des Arbeitswerkzeugs 16 bedeckt, nicht auf die beschränkt ist, die in der ersten bis vierten Ausführungsform gezeigt sind. Somit schließen Beispiele für die Gestaltung des stoßdämpfenden Elements 17 eine fünfte Ausführungsform und eine sechste Ausführungsform ein, die nachstehend beschrieben werden.
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6 ist eine Schnittansicht, die schematisch den Basisteil 16a des Arbeitswerkzeugs 16 mit dem stoßdämpfenden Element 17 in der fünften Ausführungsform darstellt.
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In der fünften Ausführungsform werden, wie in 6 gezeigt, Fixierungsmittel 38, beispielsweise Bolzen, verwendet, um das stoßdämpfende Element 17 lösbar am Basisteil 16a des Arbeitswerkzeugs 16 zu befestigen. Wenn das stoßdämpfende Element 17 aufgrund langer Nutzung schlechter wird, oder wenn das stoßdämpfende Element 17 mit dem Gerät in der Peripherie kollidiert und dann versagt, kann das stoßdämpfende Element 17 leicht ersetzt werden.
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Das stoßdämpfende Element 17, das durch die Fixierungsmittel 38 befestigt wird, ist weich und wird daher durch die Aufnahme einer externen Kraft (Last) eingedrückt, wenn das stoßdämpfende Element 17 mit der Person 9 kollidiert. Je größer die externe Kraft ist, desto tiefer ist das Maß, in dem das stoßdämpfende Element 17 eingedrückt wird. Wie oben in der ersten Ausführungsform beschrieben ist, wird eine solche externe Kraft vom Arbeitswerkzeug 16 übertragen und vom Kraftsensor 12 über den Roboterarm 14 erfasst. Ferner ist die Robotersteuervorrichtung 20 dafür ausgelegt, den Roboter 10 anzuhalten, wenn sie auf Basis der Informationen über die externe Kraft, die vom Kraftsensor 12 erfasst wird, feststellt, dass das Arbeitswerkzeug 16 mit der Person 9 kollidiert. Was dies betrifft, so wird die externe Kraft in dem Fall, in dem die Robotersteuervorrichtung 20 feststellt, dass das Arbeitswerkzeug 16 mit der Person 9 kollidiert, als Feststellungsschwellenwert F definiert.
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Wenn der Kraftsensor 12 eine externe Kraft erfasst, die mindestens so hoch ist wie der Feststellungsschwellenwert F, hält der Roboter 10 an. Jedoch drückt die externe Kraft, die mindestens so hoch ist wie der Feststellungsschwellenwert F, die Oberfläche des äußersten Umfangsbereichs des stoßdämpfenden Elements 17 ein, und somit kann ein äußerster Teil 38a (z. B. ein Bolzenkopf) jedes Fixierungsmittels 38 von einer eingedrückten Oberfläche 17' freigelegt werden.
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Um diese Möglichkeit zu vermeiden, ist in der fünften Ausführungsform der äußerste Umfangsbereich 38a des Fixierungsmittels 38, wie in 6 gezeigt ist, in Bezug auf den Basisteil 16a des Arbeitswerkzeugs 16 weiter innen positioniert als der äußerste Umfangsbereich (der äußerste Teil) des stoßdämpfenden Elements 17. Ferner ist der äußerste Teil 38a des Fixierungsmittels 38 in dieser Ausführungsform weiter innen positioniert als die Oberfläche 17' des äußersten Umfangsbereichs des stoßdämpfenden Elements 17, die von der externen Kraft zusammengedrückt wird, die mindestens hoch ist wie der Feststellungsschwellenwert F.
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Anders ausgedrückt wird ein vorgegebener Abmessungsspielraum M, wie in 6 gezeigt ist, zwischen der eingedrückten Oberfläche 17' und dem äußersten Teil 38a des Fixierungsmittels 38 aufrecht erhalten, wenn die externe Kraft, die mindestens so hoch ist wie der Feststellungsschwellenwert F, an das stoßdämpfende Element 17 angelegt wird, so dass die Oberfläche des äußersten Umfangsbereichs des stoßdämpfenden Elements 17 eingedrückt wird.
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Dies eliminiert ein Risiko dahingehend, dass ein starres Fixierungsmittel 38, beispielsweise ein Bolzen, direkt mit der Person 9 kollidiert und diese verletzt, wenn das Arbeitswerkzeug 16 über das stoßdämpfende Element 17 mit der Person 9 kollidiert.
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7 ist eine Schnittansicht, die schematisch den Basisteil 16a des Arbeitswerkzeugs 16 mit dem stoßdämpfenden Element 17 in der sechsten Ausführungsform darstellt.
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Wie in 7 gezeigt ist, wird das stoßdämpfende Element 17 durch Laminieren von zwei stoßdämpfenden Schichten 17a und 17b, die unterschiedliche Steifigkeiten aufweisen, gestaltet. Genauer wird die äußere Umfangsfläche des Basisteils 16a des Arbeitswerkzeugs 16 von der ersten stoßdämpfenden Schicht 17a bedeckt, und die zweite stoßdämpfende Schicht 17b, deren Steifigkeit höher ist als die der ersten stoßdämpfenden Schicht 17a und niedriger ist als die des Basisteils 16a, wird um die erste stoßdämpfende Schicht 17a herum ausgebildet. Anders ausgedrückt ist die zweite stoßdämpfende Schicht 17b, die dem äußersten Umfangsbereich des stoßdämpfenden Elements 17 entspricht und die mit der Person 9 oder mit dem Gerät in der Peripherie kollidieren kann, aus einem Material mit einer Steifigkeit, die höher ist als die der ersten stoßdämpfenden Schicht 17a und niedriger ist als die des Basisteils 16a, gefertigt. Somit kann die Außenfläche aufgebaut werden, die eine Fähigkeit beiträgt, durch die ein Stoß einer Kollision mit der Person 9 oder mit dem Gerät in der Peripherie am stoßdämpfenden Element 17 gemildert wird, und die abriebbeständig ist.
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Man beachte, dass das stoßdämpfende Element 17 aus drei oder mehr stoßdämpfenden Schichten mit unterschiedlichen Steifigkeiten bestehen kann. Ein Teil des stoßdämpfenden Elements 17 kann aus mehreren stoßdämpfenden Schichten bestehen. Ferner zeigt 7, dass die Dicke der zweiten stoßdämpfenden Schicht 17b größer ist als die der ersten stoßdämpfenden Schicht 17a, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Dicke beschränkt. Genauer wird die Dicke der stoßdämpfenden Schichten, aus denen das stoßdämpfende Element 17 besteht, geeignet eingestellt, um einen Stoß einer Kollision zwischen dem Arbeitswerkzeug 16 und der Person 9 oder mit dem Gerät in der Peripherie zu mildern.
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Die erste stoßdämpfende Schicht 17a und die zweite stoßdämpfende Schicht 17b können beispielsweise aus einem elastischen Körper gefertigt sein, der aus einer Polymerverbindung besteht, beispielsweise aus einem verschäumbaren Harz unter Verwendung von synthetischem Harz einschließlich von Polyurethan, Polypropylen, Polyethylen, Polystyrol, Polyacetal, Polycarbonat, Polyethylenterephthalat, ABS usw., aus einer synthetischen Faser aus beispielsweise Nylon, Polyester und Acryl, die für Kleidung verwendet wird, und aus natürlichem Kautschuk oder synthetischem Kautschuk einschließlich von Styrol-Butadien-Kautschuk, Chloropren-Kautschuk, Acrylnitril-Kautschuk, Silikon-Kautschuk, fluorhaltigem Kautschuk, Urethan-Kautschuk usw. Ferner kann eine innere Schicht, beispielsweise die erste stoßdämpfende Schicht 17a, die von einem äußersten Umfangsbereich, d. h. der zweiten stoßdämpfenden Schicht 17b, bedeckt ist, aus einem gelartigen Material gefertigt sein. Um die Abriebbeständigkeit der äußeren Oberfläche des stoßdämpfenden Elements 17 zu verbessern, ist es jedoch bevorzugt, für die zweite stoßdämpfende Schicht 17b ein Material mit einer Steifigkeit auszuwählen, die höher ist als die der ersten stoßdämpfenden Schicht 17a und niedriger ist als die des Basisteils 16a. Ferner kann die äußerste periphere Schicht des stoßdämpfenden Elements 17 aus echtem Leder oder einem Abdeckmaterial wie Kunstleder, Vinyl, einer Gummischicht usw. gefertigt sein, um die Abriebbeständigkeit der äußeren Oberfläche des stoßdämpfenden Elements 17 zu verbessern.
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Das stoßdämpfende Element 17 wird durch Integrieren der ersten stoßdämpfenden Schicht 17a und der zweiten stoßdämpfenden Schicht 17b unter Verwendung eines Haftmittels oder von Bolzen aufgebaut.
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Das in 7 gezeigte, stoßdämpfende Element 17 steht mit der äußeren Umfangsfläche des Basisteils 16a des Arbeitswerkzeugs in engem Kontakt und ist durch ein Band 37 daran befestigt. Das stoßdämpfende Element 17 kann auch durch andere Fixiereinrichtungen, wie ein Haftmittel oder Bolzen, befestigt werden. Wenn Bolzen verwendet werden, wie in der fünften Ausführungsform, kann das stoßdämpfende Element 17 leicht angebracht und gelöst werden.
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Wenn der äußere Umfangsbereich des Basisteils 16a des Arbeitswerkzeugs mit der Person 9 oder mit dem Gerät in der Peripherie kollidiert, wirkt eine Kontaktkraft auf das stoßdämpfende Element 17 am äußeren Umfangsbereich, und dann wird das stoßdämpfende Element 17 zusammengedrückt. Diese Kontaktkraft (externe Kraft P) wirkt auf den Basisteil 16a des Arbeitswerkzeugs in einem Bereich AR innerhalb einer gepunkteten Linie, der in 7 dargestellt ist. Wie oben beschrieben, steht dabei das stoßdämpfende Element 17 in engem Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Basisteils 16a des Arbeitswerkzeugs und ist daran befestigt.
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Somit wird die externe Kraft P unmittelbar auf den Basisteil 16a des Arbeitswerkzeugs 16 übertragen und wird vom Basisteil 16a des Arbeitswerkzeugs 16 über den Roboterhandgelenks flansch 15, den Roboterarm 14 und die Roboterbasis 13 in den Kraftsensor 12 eingegeben. Anders ausgedrückt kann der Kraftsensor 12 die externe Kraft P, die über das stoßdämpfende Element 17 auf den Basisteil 16a des Arbeitswerkzeugs 16 wirkt, feinfühlig erfassen. Ferner entfällt die Notwendigkeit dafür, dass der Kraftsensor 12 im Arbeitswerkzeug 16 angeordnet wird, und somit wird die Verkabelung des Arbeitswerkzeugs 16 vereinfacht.
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Wie oben beschrieben, wird beim Roboter 10 jeder Ausführungsform die Außenseite von mindestens dem Basisteil 16a des Arbeitswerkzeugs 16 am Roboterhandgelenksflansch 15 des vorderen Endes des Roboterarms 14 vom stoßdämpfenden Element 17 bedeckt. Dadurch wird ein Gefahrenrisiko dahingehend, dass die Person 9 verletzt werden könnte, selbst dann verringert, wenn das Arbeitswerkzeug 16 mit der Person 9 kollidiert, wenn sich der Roboter 10 und die Person 9 einen Arbeitsbereich teilen, um zusammenzuarbeiten.
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Das Arbeitswerkzeug
16, das am vordersten Ende des Roboterarms
14 angebracht ist, bewegt sich schneller als der Arm des Roboterhauptkörpers und wird somit vermutlich zur größten Gefahrenquelle, wenn sich der Roboter
10 bewegt. In der Erfindung dieser Anmeldung wird dadurch, dass die größte Gefahrenquelle, d. h. das Arbeitswerkzeug
16, ins Zentrum der Aufmerksamkeit rückt, und dass das stoßdämpfende Element
17 am Umfang des Arbeitswerkzeugs
16 vorgesehen wird, ein Gefahrenrisiko bei einer Kollision des Arbeitswerkzeugs
16 mit der Person
9 verringert. Um zu ermöglichen, dass das Arbeitswerkzeug
16 den Zweck eines Arbeitsvorgangs erreicht, bedeckt ferner das stoßdämpfende Element
17 die Außenseite von mindestens dem Basisteil
16a des Arbeitswerkzeugs
16. Bei dem kollaborativen Roboter, der in zunehmendem Umfang und für immer mehr Zwecke verwendet werden wird, verbessert die Erfindung dieser Anmeldung die wichtigste Funktion, d. h. die menschliche Sicherheit, und somit ist die technische Bedeutung der Erfindung dieser Anmeldung äußerst groß. In diesen Punkten unterscheidet sich die Erfindung dieser Anmeldung wesentlich von den im japanischen Patent Nr.
5835276 , in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr.
2014-76524 und im japanischen Patent Nr.
5902664 beschriebenen Techniken, die oben unter Hintergrund der Erfindung beschrieben wurden. Wie insbesondere im
japanischen Patent Nr. 5902664 offenbart ist, unterscheidet sich die Erfindung wesentlich und stark von der Technik zur Abdeckung des Roboterarms mit dem Schutzelement.
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Die vorliegende Erfindung wurde oben anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Jedoch wird ein Fachmann verstehen, dass die oben genannten Modifikationen und verschiedene andere Modifikationen, Weglassungen und Hinzufügungen vorgenommen werden können, ohne vom Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Jede geeignete Kombination dieser Ausführungsformen ist im Bereich der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.
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WIRKUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß dem ersten Aspekt der Offenbarung kann ein Gefahrenrisiko dahingehend, dass eine Person verletzt werden kann, wenn das am Roboterarm angebrachte Arbeitswerkzeug mit der Person kollidiert, verringert werden.
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Genauer bewegt sich das Arbeitswerkzeug, das am vordersten Ende des Roboterarms angebracht ist, schneller als der Arm des Roboterhauptkörpers und würde somit vermutlich zur größten Gefahrenquelle, wenn sich der Roboter bewegt. Unter dem ersten Aspekt kann eine Wirkung dahingehend erreicht werden, dass die größte Gefahrenquelle, d. h. das Gefahrenrisiko, das vom Arbeitswerkzeug ausgeht, stark verringert wird. Dadurch wird die wichtigste Funktion, d. h. die Sicherheit bei dem kollaborativen Roboter, verbessert.
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Gemäß dem zweiten Aspekt ist es möglich, das Gefahrenrisiko dahingehend, dass eine Person verletzt werden kann, wenn das bewegliche Teil des Arbeitswerkzeugs mit der Person kollidiert, in hohem Maße zu verringern, ohne den Zweck eines Arbeitsvorgangs des Arbeitswerkzeugs zu verfehlen.
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Gemäß dem dritten Aspekt kann das stoßdämpfende Element 17 leicht ersetzt werden, wenn das stoßdämpfende Element aufgrund langer Nutzung schlechter wird, oder wenn das stoßdämpfende Element mit dem Gerät in der Peripherie kollidiert und dann versagt. Ferner wird im dritten Aspekt auch dann, wenn die Oberfläche des stoßdämpfenden Elements eingedrückt wird, weil sie eine externe Kraft empfängt, das Ende des Fixierungsmittels zum Befestigen des stoßdämpfenden Elements am Basisteil des Arbeitswerkzeugs, das dem Basisteil gegenüberliegt, immer von der Oberfläche des äußersten Umfangsbereichs des stoßdämpfenden Elements zurückgezogen. Dadurch wird das Gefahrenrisiko dahingehend, dass die Person durch das Fixierungsmittel verletzt werden könnte, verringert.
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Gemäß dem vierten Aspekt kann eine von den Schichten, aus denen das stoßdämpfende Element besteht, die dem äußerste Umfangsbereich entspricht, der mit der Person oder mit dem Gerät in der Peripherie kollidieren kann, aus einem Material gefertigt sein, dessen Steifigkeit höher ist als die auf der Innenseite dieser Schicht und niedriger ist als die des Basisteils oder des beweglichen Teils des Arbeitswerkzeugs. Somit kann eine Außenfläche aufgebaut werden, welche die Fähigkeit hat, einen Stoß einer Kollision mit der Person oder mit dem Gerät in der Peripherie am stoßdämpfenden Element zu mildern, und die eine Abriebbeständigkeit aufweist.
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Gemäß dem fünften Aspekt ist der äußerste Umfangsbereich des stoßdämpfenden Elements, der mit der Person kollidieren kann, aus einem relativ weichen Material, beispielsweise einem elastischen Körper gefertigt, der aus einer Polymerverbindung besteht, und somit kann das Gefahrenrisiko dahingehend, dass die Person verletzt werden kann, wenn das Arbeitswerkzeug mit der Person kollidiert, noch weiter verringert werden. Beispiele für die Polymerverbindung schließen ein verschäumbares Harz unter Verwendung eines synthetischen Harzes (Kunststoffs) einschließlich von Polyurethan, Polypropylen, Polyethylen, Polystyrol, Polyacetal, Polycarbonat, Polyethylenterephthalat, ABS usw., eine synthetische Faser aus beispielsweise Nylon, Polyester und Acryl, die für Kleidung verwendet wird, und natürlichem Kautschuk oder synthetischem Kautschuk, einschließlich von Styrol-Butadien-Kautschuk, Chloropren-Kautschuk, Acrylnitril-Kautschuk, Silikon-Kautschuk, fluorhaltigem Kautschuk, Urethan-Kautschuk usw. ein. Natürlich muss die Polymerverbindung nicht immer ein Schaumstoff sein.
