DE102018220482A1

DE102018220482A1 - Kollisionsdetektor für einen Roboterarm

Info

Publication number: DE102018220482A1
Application number: DE102018220482.9A
Authority: DE
Inventors: Johannes Lauer
Original assignee: PSA Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2018-11-28
Filing date: 2018-11-28
Publication date: 2020-05-28

Abstract

Die vorliegende Entwicklung betrifft einen Kollisionsdetektor für einen Roboterarm (1), umfassend:- ein Basisteil (11) zur Montage an einem ersten Abschnitt (2) des Roboterarms (1),- ein bewegliches Teil (12) zur Anordnung in oder an einem Roboterwerkzeug (5) oder zur Montage an einem zweiten Abschnitt (3) des Roboterarms (1),- zumindest ein erstes Rückstellelement (21), welches mit dem Basisteil (11) und mit dem beweglichen Teil (12) in Wirkverbindung steht,- wobei das bewegliche Teil (12) entgegen einer vom Rückstellelement (21) bereitgestellten Rückstellkraft von einer Grundstellung (G) in eine Betätigungsstellung (B) beweglich am Basisteil (11) angeordnet ist,- einen Geber (30), welcher am beweglichen Teil (12) beweglich angeordnet ist und welcher mit dem Basisteil (11) abstützend zur Anlage bringbar ist,- einen ersten Detektor (40) zur Detektion einer Bewegung des Gebers (30) relativ zum beweglichen Teil (12).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Entwicklung betrifft einen Kollisionsdetektor für einen Roboterarm sowie einen mit einem solchen Kollisionsdetektor ausgestatteten Roboterarm bzw. Roboter.
Hintergrund
Roboter sind universell in den Bereichen, Fertigung, Forschung und Entwicklung einsetzbar. Ein Roboter weist typischerweise zumindest einen Roboterarm auf, der zum Beispiel mehrere, über ein oder mehrere Gelenke verbundene Abschnitte aufweist. Am Roboterarm ist typischerweise ein Roboterwerkzeug ggf. auswechselbar befestigt. Mittels des Werkzeugs kann der Roboterarm beispielsweise Gegenstände ergreifen und bewegen. Ein Roboterwerkzeug kann beispielsweise als Greifer, Zange, aber auch als Bearbeitungswerkzeug, wie zum Beispiel als Fräser oder als Schweißgerät ausgestaltet sein.
Der Roboterarm oder Abschnitte hiervon können beweglich, insbesondere auch schwenkbar oder drehbar gelagert sein. Dies birgt gewisse Risiken für sich in einem unmittelbarem Arbeitsbereich des Roboters aufhaltende Personen. So ist beispielsweise aus der WO 2015/131904 A1 ein Sicherheitssystem für einen Industrierroboter mit einer ein Getriebe aufweisenden Verbindung von zwei Roboterarmabschnitten bekannt. Dieses Sicherheitssystem verfügt über einen ersten Positionssensor, um die Position einer Eingangsseite des Getriebes zu messen. Es verfügt ferner über einen zweiten Positionssensor, um die Position einer Ausgangsseite des Getriebes zu messen. Ein solches Sicherheitssystem ist auf die Einbettung in ein Getriebe ausgelegt.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Entwicklung die Aufgabe zugrunde, einen möglichst universell und für unterschiedliche Anwendungszenarien ausgestalteten Kollisionsdetektor für einen Roboterarm bereitzustellen. Dieser soll sich durch einen möglichst einfachen konstruktiven Aufbau sowie durch eine verlässliche, langlebige und ausfallsichere Funktion auszeichnen.
Insoweit ist ein Kollisionsdetektor für einen Roboterarm vorgesehen, welcher ein Basisteil und ein bewegliches Teil umfasst. Das Basisteil ist dabei zur Montage an einem ersten Abschnitt des Roboterarms ausgestaltet. Das bewegliche Teil ist zur Anordnung in oder an einem Roboterwerkzeug, alternativ auch zur Montage an einem zweiten Abschnitt des Roboterarms ausgestaltet und hierfür vorgesehen. Der Kollisionsdetektor weist ferner zumindest ein erstes Rückstellelement auf, welches mit dem Basisteil und dem beweglichen Teil in Wirkverbindung steht. Das bewegliche Teil ist dabei entgegen einer vom Rückstellelement bereitgestellten Rückstellkraft relativ zum Basisteil beweglich am Basisteil angeordnet. Insbesondere kann das bewegliche Teil entgegen der Rückstellkraft des Rückstellelements von einer Grundstellung in eine Betätigungsstellung relativ zum Basisteil überführt werden. Die Bewegung des beweglichen Teils relativ zum Basisteil aus der Grundstellung in die Betätigungsstellung erfolgt entgegen der vom Rückstellelement ausgehenden oder hiervon bereitgestellten Rückstellkraft. Folglich kann das bewegliche Teil ausgehend von der Betätigungsstellung allein unter Einwirkung des Rückstellelements zurück in die Grundstellung bewegt werden.
Der Kollisionsdetektor weist ferner einen Geber auf, welcher am beweglichen Teil beweglich angeordnet ist und welcher mit dem Basisteil abstützend zur Anlage bringbar ist. Zudem weist der Kollisionsdetektor einen ersten Detektor auf, der zur Detektion einer Bewegung des Gebers relativ zum beweglichen Teil ausgestaltet ist.
Infolge einer Bewegung des beweglichen Teils relativ zum Basisteil, etwa infolge einer Kollision des betreffenden Arms oder des Roboterwerkzeugs mit einer Person oder mit im Arbeitsbereich des Roboterarms befindlichen Gegenständen, erfolgt eine Bewegung des beweglichen Teils nicht nur relativ zum Basisteil, sondern auch relativ zum sich am Basisteil abstützenden Geber. Die Relativbewegung zwischen Geber und beweglichem Teil ist vom zumindest ersten Detektor detektierbar und/oder quantitativ messbar. Infolge der Detektion oder Messung jener Bewegung ist der Detektor dazu ausgestaltet, ein elektrisches Signal zu generieren und an eine Steuerung des Roboterarms zu übermitteln, die infolge der Signalerzeugung und Signalübermittlung eine sofortige Sicherheitsabschaltung des Roboterarms oder die Einleitung entsprechender Gegenmaßnahmen herbeiführen kann.
Indem sich der Geber lediglich am Basisteil abstützt und indem der Geber beweglich am beweglichen Teil angeordnet ist, können etwaige Bewegungen zwischen dem Basisteil und dem beweglichen Teil auf eine definierte oder besonders einfach detektierbare Relativbewegung von Geber und beweglichem Teil übertragen werden. Es ist insbesondere denkbar, dass das bewegliche Teil hinsichtlich zweier oder sogar dreier Bewegungsfreiheitsgrade relativ zum Basisteil beweglich ist, bzw. hinsichtlich zweier oder sogar dreier Bewegungsfreiheitsgrade beweglich am Basisteil angeordnet ist. Der Geber kann insbesondere lediglich hinsichtlich eines oder zweier Bewegungsfreiheitsgrade am beweglichen Teil angeordnet sein. Durch seine Abstützung am Basisteil können jedwede Bewegungen des beweglichen Teils hinsichtlich sämtlicher verfügbaren Bewegungsfreiheitsgrade in eine definierte und hinsichtlich der Anzahl an Freiheitsgraden reduzierte Bewegung des Gebers relativ zum beweglichen Teil übertragen werden. Dies ermöglicht eine besonders einfache, zugleich zuverlässige und robuste sowie kostengünstige Implementierung des Detektors.
Die Anzahl der Bewegungsfreiheitsgrade hinsichtlich derer der Geber am beweglichen Teil beweglich angeordnet ist typischerweise geringer als die Anzahl der Freiheitsgrade, hinsichtlich welcher das bewegliche Teil relativ zum Basisteil beweglich ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist der Geber verschiebbar am beweglichen Teil des Kollisionsdetektors angeordnet. Der Geber ist insbesondere längsverschiebbar am beweglichen Teil angeordnet. Er kann am beweglichen Teil zwangsgeführt sein. Insbesondere ist der Geber zumindest hinsichtlich eines ersten Bewegungsfreiheitsgrads längsverschieblich am beweglichen Teil angeordnet. Er kann aber auch hinsichtlich eines ersten und eines zweiten Bewegungsfreiheitsgrads verschiebbar am beweglichen Teil angeordnet sein. Die verschiebbare Führung des Gebers gibt den zumindest einen Bewegungsfreiheitsgrad des Gebers relativ zum beweglichen Teil vor. Hinsichtlich einer Schiebeführung kann der Geber am beweglichen Teil zwangsgeführt sein. Der mit dem Geber korrespondierende zumindest erste Detektor kann insoweit vergleichsweise einfach, kostengünstig und simpel aufgebaut sein, da er lediglich eine Bewegung des Gebers relativ zum beweglichen Teil entlang eines oder zweier Freiheitsgrade detektieren muss, obschon das bewegliche Teil hinsichtlich einer größeren Anzahl an Bewegungsfreiheitsgraden relativ zum Basisteil beweglich sein kann.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist der Geber ein längserstreckter Geber mit einem ersten Längsende und mit einem gegenüberliegenden zweiten Längsende. Der Geber ist dabei insbesondere entlang seiner Längserstreckung verschiebbar am beweglichen Teil geführt. Dabei kann der Geber hinsichtlich nur eines einzigen Bewegungsfreiheitsgrads verschiebbar am beweglichen Teil des Kollisionsdetektors geführt sein, wobei die Verschieberichtung mit der Längserstreckung des Gebers zusammenfällt oder wobei die Verschieberichtung parallel zur Längserstreckung des Gebers ausgerichtet ist.
Der Geber stützt sich typischerweise mit seinem zweiten Längsende am Basisteil ab. Er ist dabei nicht mit dem Basisteil gesondert verbunden, sondern stützt sich etwa punktuell am Basisteil ab. Dies ermöglicht ferner, dass der Geber etwaige Kipp- oder Schwenkbewegungen des beweglichen Teils relativ zum Basisteil gleichermaßen ausführen kann, ohne dass das zweite Längsende den Kontakt zum Basisteil verliert. Insbesondere kann der Geber durch die bloße Anlagestellung am Basisteil in jenem Anlagepunkt oder Anlagebereich schwenkbar am Basisteil gelagert sein.
Nach einer weiteren Ausgestaltung stützt sich der Geber mit seinem ersten Längsende am Basisteil ab. Eine Position oder eine Verschiebung des Gebers relativ zum beweglichen Teil ist dabei vom Detektor detektierbar. Der Abstützpunkt oder die Abstützstelle, an welcher sich der Geber am Basisteil abstützt, kann dabei je nach Relativbewegung von beweglichem Teil und Basisteil variieren. Die längsverschiebliche Führung des Gebers am beweglichen Teil bewirkt dabei, dass jegliche Bewegung des beweglichen Teils relativ zum Basisteil entlang und in Bezug auf die Längserstreckung des Gebers unmittelbar zu einer entsprechenden Relativbewegung von Geber und beweglichem Teil führt, da der Geber im Hinblick auf seine Längserstreckung durch die Abstützung am Basisteil an diesem festgelegt ist. Die Abstützung des Gebers am Basisteil ermöglicht insbesondere auch die Anordnung des Detektors am beweglichen Teil. Hierbei ist die Verschiebung des Gebers relativ zum beweglichen Teil besonders einfach und präzise bestimmbar bzw. detektierbar.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist das bewegliche Teil des Kollisionsdetektors eine Durchgangsöffnung auf. Der Geber durchsetzt jene Durchgangsöffnung. Der Öffnungsquerschnitt der Durchgangsöffnung kann passgenau bzw. korrespondierend zum Querschnitt des Gebers ausgestaltet sein. Der Geber kann insbesondere eine in Längsrichtung nicht variierende, d.h. zumindest abschnittsweise konstante Querschnittsgeometrie aufweisen, die eine Führung des Gebers an oder durch die Durchgangsöffnung des beweglichen Teils ermöglicht. Die Durchgangsöffnung kann kreisrund, oval oder rechteckig, ggf. auch mehreckig ausgestaltet sein. Der Geber weist eine hiermit korrespondierende längserstreckte Außengeometrie auf. Beispielsweise kann der Geber als eine Art zylindrischer Körper mit einem kreisrunden, elliptischen, rechteckigen oder auch mehreckigen Querschnitt ausgebildet sein.
Nach einer weiteren Ausgestaltung steht der Geber mit einem Rückstellglied in Eingriff, welches dazu ausgestaltet ist, den Geber in eine Anlagestellung am Basisteil zu überführen oder in einer Anlagestellung am Basisteil zu halten. Es ist insbesondere vorgesehen, dass sich der Geber in oder durch einen Zwischenraum zwischen dem beweglichen Teil und dem Basisteil erstreckt. Mittels des Rückstellglieds ist der Geber selbsttätig in Richtung zum Basisteil beweglich.
Mithin ist der Geber mittels des Rückstellglieds in Richtung zum Basisteil vorgespannt. Eine Verringerung des Abstandes zwischen dem Basisteil und dem beweglichen Teil bewirkt aufgrund der Abstützung des Gebers am Basisteil, dass der dem Basisteil abgewandte Bereich des Gebers in die Durchgangsöffnung des beweglichen Teils eindringt und/oder von der dem Basisteil abgewandten Seite des beweglichen Teils hervorsteht.
Wird das bewegliche Teil beispielsweise unter Einwirkung der Rückstellkraft des zumindest einen Rückstellelements aus der Betätigungsstellung zurück in die Grundstellung überführt, so bewirkt das Rückstellglied eine entgegengerichtete Bewegung des verschiebbar am beweglichen Teil gelagerten Gebers, der zur Folge das erste Längsende des Gebers mit in mechanischen Kontakt bleibt. Das Rückstellglied kann typischerweise als Druck- oder Zugfeder ausgestaltet sein. Es kann beispielsweise helixartig gewendelt um den längserstreckten Geber herum angeordnet und im Zwischenraum zwischen Basisteil und beweglichem Teil angeordnet sein.
Ein Ende des Rückstellglieds kann beispielsweise mechanisch mit dem beweglichen Teil gekoppelt sein. Ein anderes, etwa gegenüberliegendes Ende des Rückstellglieds, kann mit dem Geber gekoppelt sein. Die gegenüberliegenden Enden des Rückstellglieds können beispielsweise jeweils am beweglichen Teil und am Geber abstützend anliegen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist der zumindest erste Detektor am beweglichen Teil angeordnet. Er weist einen elektromechanischen Schalter oder Taster, eine Lichtschranke, einen magnetischen Näherungssensor oder einen kapazitiven Näherungssensor auf. Ist der Detektor beispielsweise als elektromechanischer Schalter oder Taster ausgestaltet, so ist vorgesehen, dass der Geber mit dem elektromechanischen Schalter oder Taster in unmittelbare mechanischer Wirkverbindung tritt und eine entsprechende Schaltbewegung initiiert, sobald der Geber in vorgesehener Art und Weise relativ zum beweglichen Teil bewegt wird.
Bei anderen Ausgestaltungen kann der Geber beispielsweise dazu ausgebildet sein, eine Lichtschranke zu unterbrechen. Auch kann der Geber mit einer magnetischen oder kapazitiven Codierung versehen sein, deren Position von einem magnetischen oder kapazitiven Näherungssensor ermittelbar ist. Gelangt der Geber in eine vordefinierte Position relativ zum beweglichen Teil bzw. relativ zum Detektor, so kann dies vom Detektor ermittelt werden. Der Detektor kann alsdann ein entsprechendes elektrisches Signal genieren und dieses über eine signalübertragende Kopplung an die Steuerung des Roboterarms übertragen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Kollisionsdetektors ist das zweite Längsende des Gebers mit dem ersten Detektor in Wirkverbindung bringbar. Das zweite Längsende des Gebers kann auch mit dem ersten Detektor permanent in Wirkverbindung stehen. Unter einer Wirkverbindung sind hierbei jegliche wechselseitigen Kopplungen mechanischer Art, optischer Art, magnetischer oder elektrisch-kapazitiver Art gemeint. Dadurch dass das zweite Längsende des Gebers mit dem zumindest ersten Detektor in Wirkverbindung steht oder in Wirkverbindung bringbar ist, kann eine besonders platzsparende Ausgestaltung des Kollisionsdetektors verwirklicht werden. Auch kann hierdurch die Länge des Gebers auf ein Minimum reduziert werden, wodurch der Platzbedarf für den Kollisionsdetektor möglichst gering gehalten werden kann.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist das zweite Längsende des Gebers konisch verjüngt ausgestaltet. Das zweite Längsende des Gebers kann insoweit spitz zulaufen. Das konisch ausgestaltete zweite Längsende des Gebers kann vergleichsweise spitz ausgestaltet sein. Es kann aber auch mit einer abgeflachten Stirnseite versehen sein. Die konische Verjüngung des zweiten Längsendes dient insbesondere einer möglichst präzisen mechanischen Wechselwirkung zwischen dem Geber und dem zumindest ersten Detektor.
Die Verschieberichtung des Gebers und einer Betätigungsrichtung des Detektors, welcher hierbei bevorzugt als elektromechanischer Schalter oder Taster ausgestaltet ist, müssen hierbei nicht zusammenfallen oder parallel zueinander verlaufen. Es ist insbesondere denkbar, dass die Betätigungsrichtung des elektromechanischen Schalters oder Tasters unter einem vorgegebenen Winkel zur Längserstreckung oder zur Bewegungsrichtung des Gebers ausgerichtet ist. Der Winkel zwischen einer Betätigungsrichtung des elektromechanischen Schalters oder Tasters und der Längserstreckung bzw. Bewegungsrichtung des Gebers kann bis zu 30°, bis zu 45°, bis zu 60° oder sogar bis zu 90° betragen. Dadurch dass die konische Spitze oder das bzw. der sich konisch verjüngende Bereich des zweiten Längsendes mit dem Detektor, insbesondere mit dem elektromechanischen Schalter oder Taster in Wirkverbindung steht, kann hierdurch ein ggf. variables Übersetzungsverhältnis von Geberbewegung zu Schalterbewegung verwirklicht werden.
Ein Hub des Gebers infolge einer Relativbewegung von beweglichem Teil und Basisteil kann in eine im Vergleich hierzu größere oder kleinere Hubbewegung des elektromechanischen Schalters oder Tasters überführt werden. Ferner kann insbesondere durch Veränderung der Ausrichtung der Schalter- oder Tasterbetätigungsrichtung relativ zur Längserstreckung oder Verschieberichtung des Gebers die Sensitivität bzw. Empfindlichkeit oder auch eine Schwelle für die Kollisionsdetektion bedarfsgerecht verändert und eingestellt werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist der Kollisionsdetektor zumindest einen zweiten Detektor auf. Der erste Detektor und der zweite Detektor stehen hierbei jeweils separat mit dem Geber in Wirkverbindung. Sie können auch jeweils separat mit dem Geber in Wirkverbindung gebracht werden. Sind lediglich zwei Detektoren vorgesehen, so können diese im Hinblick auf die Geometrie, insbesondere im Hinblick auf die Querschnittsgeometrie des Gebers symmetrisch zum Geber angeordnet sein. Sie können beispielsweise an zueinander gegenüberliegenden oder diametral gegenüberliegenden Seiten des Gebers angeordnet sein.
Das Bereitstellen eines ersten und eines zweiten Detektors stellt eine Ausfallsicherheit und eine dementsprechende Redundanz zur Verfügung. Sollte einer der Detektoren ausfallen, so kann dessen Funktion nach wie vor vom zweiten Detektor übernommen werden. Beide Detektoren sind jeweils gesondert und unabhängig voneinander mit der Steuerung des Roboterarms signalübertragend koppelbar oder verbindbar. Es können auch weitaus mehr Detektoren, beispielsweise drei, vier oder auch bis zu sechs Detektoren vorgesehen sein, die dann typischerweise gleichmäßig verteilt zueinander, zum Beispiel am beweglichen Teil angeordnet sind. Jeder der vorgesehenen Detektoren kann unabhängig vom jeweils anderen Detektor gesondert mit dem Geber in Wirkverbindung stehen oder mit diesem in Wirkverbindung gebracht werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist der erste Detektor einen längsverschieblichen Nehmer mit einem dem Geber zugewandten Ende auf. Die Längserstreckung des Nehmers des Detektors kann mit der Längserstreckung oder Verschieberichtung des Gebers zusammenfallen oder parallel hierzu ausgerichtet sein. Sie kann sich aber auch unter einem vorgegebenen Winkel relativ zur Längserstreckung bzw. Verschieberichtung des Gebers erstrecken.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist an einem dem Geber zugewandten Ende des längsverschieblichen Nehmers des Detektors ein mit dem Geber zur Anlage bringbarer Gleiter angeordnet. Bei dem Gleiter kann es sich beispielsweise um eine drehbar gelagerte Rolle handeln, die mit dem zweiten Längsende des Gebers in Eingriff, insbesondere gleitend in Eingriff bringbar ist. Weist das zweite Längsende des Gebers eine konische Verjüngung auf, so kann der Winkel des Konus als auch die Ausrichtung des Nehmers relativ zur Längserstreckung oder Verschiebebewegung des Gebers ein Übersetzungsverhältnis zwischen dem Verschiebeweg des Gebers relativ zum Verschiebeweg des Nehmers definieren.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist der Kollisionsdetektor zumindest ein zweites Rückstellelement und zumindest ein drittes Rückstellelement auf. Das erste Rückstellelement, das zweite Rückstellelement und das zumindest dritte Rückstellelement sind dabei zueinander räumlich verteilt zwischen dem Basisteil und dem beweglichen Teil angeordnet. Bei den drei Rückstellelementen kann es sich insbesondere jeweils um Druckfedern handeln, die entgegen einer Federkraft zusammengedrückt werden können. Bei Vorsehen von zumindest drei Rückstellelementen sind diese möglichst gleichverteilt im Zwischenraum zwischen dem Basisteil und dem beweglichen Teil angeordnet.
Sie können beispielsweise um 120° entlang eines gedachten Kreises zwischen dem Basisteil und dem beweglichen Teil angeordnet sein. Sind beispielsweise vier Rückstellelemente vorgesehen, so können diese ebenfalls äquidistant bzw. räumlich gleichverteilt im Zwischenraum zwischen dem Basisteil und dem beweglichen Teil angeordnet sein. Bei vier Rückstellelementen ist ein Abstand von 90° auf einem gedachten Kreis vorgesehen. Die Anzahl der Rückstellelemente ist keinesfalls auf drei oder vier beschränkt. Es können auch fünf, sechs oder noch mehr Rückstellelemente vorgesehen sein, die jeweils in der aufgezeigten Art und Weise gleichverteilt oder äquidistant zwischen dem Basisteil und dem beweglichen Teil angeordnet sein können.
Nach einer weiteren Ausgestaltung sind das Basisteil und das bewegliche Teil zumindest über eine erste Schiebeführung beweglich miteinander verbunden. Die erste Schiebeführung weist einen längserstreckten Schaft auf, welcher an einem von Basisteil und beweglichem Teil fixiert ist und welcher am anderen von Basisteil und beweglichem Teil verschiebbar geführt ist. Es sind insbesondere mehrere, jeweils im Wesentlichen identisch ausgestaltete Schiebeführungen zwischen dem Basisteil und dem beweglichen Teil vorgesehen. Mittels einer Schiebeführung kann das bewegliche Teil punktuell entlang der Längsrichtung der Schiebeführung beweglich am Basisteil angebunden sein.
Der Kollisionsdetektor weist typischerweise zumindest drei über den Umfang von Basisteil und beweglichem Teil verteilt angeordnete Schiebeführungen auf. Es können auch vier, fünf, sechs oder noch weitaus mehr Schiebeführungen zwischen dem Basisteil und dem beweglichen Teil vorgesehen sein. Der längserstreckte Schaft kann insbesondere eine gegenüber der Schaftgeometrie radial verbreiterten Kopf aufweisen, mittels welchem quasi ein Endanschlag für die durch die Längserstreckung des Schafts vorgegebenen Zwangsführung des beweglichen Teils am Basisteil bereitgestellt wird.
Die Anzahl der zwischen dem Basisteil und dem beweglichen Teil vorgesehenen Schiebeführungen korreliert oder korrespondiert typischerweise mit der Anzahl an Rückstellelementen. Es ist insbesondere vorgesehen, dass jede Schiebeführung mit genau einem Rückstellelement versehen oder hiermit gekoppelt ist. Die Schiebeführung bewirkt eine Zwangsführung des beweglichen Teils am Basisteil. Das an der jeweiligen Schiebeführung vorgesehene Rückstellelement bewirkt ein selbsttätiges Überführen des beweglichen Teils in die Grundstellung.
Ferner ist das jeweilige Rückstellelement dazu ausgebildet, das bewegliche Teil in der Grundstellung zu halten und lediglich bei Überschreiten einer vorgegebenen Kraft entgegen der Wirkung des Rückstellelements ausgelenkt zu werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist das zumindest erste Rückstellelement eine Zug- oder Druckfeder auf, die helixartig um den längserstreckten Schaft der zumindest ersten Schiebeführung gewendelt ist. Typischerweise sind sämtliche Rückstellelemente analog hierzu als Zug- oder Druckfeder ausgestaltet, die jeweils helixartig um den längserstreckten Schaft der jeweiligen Schiebeführung gewendelt sind. Typischerweise ist die erste Schiebeführung mit dem ersten Rückstellelement gekoppelt. Die zweite Schiebeführung ist mit dem zweiten Rückstellelement gekoppelt. Die dritte Schiebeführung ist mit dem dritten Rückstellelement gekoppelt, usw.
Das Rückstellelement kann, insbesondere bei Ausgestaltung als Druckfeder zwischen den einander zugewandten Seiten von beweglichem Teil und Basisteil angeordnet sein. Die Schiebeführung, insbesondere deren Schaft kann in Form eines Schraubbolzens ausgebildet sein, welcher eine Durchgangsöffnung von einem von Basisteil und beweglichem Teil durchsetzt und welcher mit einem freien, etwa einem Bolzen- oder Schraubenkopf abgewandten Ende, in dem anderen von Basisteil und beweglichem Teil fixiert, beispielsweise verschraubt oder anderweitig verankert ist.
Die Länge des Schafts gibt hierbei den maximalen Abstand von Basisteil und beweglichem Teil vor. Jede Schiebeführung bildet quasi ein punktuelles Lager für das bewegliche Teil am Basisteil. Es ist denkbar, dass das bewegliche Teil einer von außen initiierten Kipp- oder Schwenkbewegung unterliegt. Hierbei können beispielsweise lediglich nur ein einziges oder zwei der zum Beispiel drei oder vier vorgesehenen Rückstellelemente eine Stauchung erfahren, während die übrigen Rückstellelemente quasi in ihrer Grundstellung verharren. Dies führt zu einer entsprechenden Kipp- oder Schwenkbewegung des beweglichen Teils relativ zum Basisteil. Durch die Abstützung des Gebers am Basisteil hat dies jedoch eine messbare Verschiebung des beweglichen Teils relativ zum Geber zur Folge, die mittels des Detektors detektierbar bzw. ggf. auch quantitativ messbar ist.
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Entwicklung ferner einen Roboterarm mit einem ersten Abschnitt und mit einem zweiten Abschnitt sowie mit einem zuvor beschriebenen Kollisionsdetektor. Das Basisteil des Kollisionsdetektors ist dabei am ersten Abschnitt angeordnet. Das bewegliche Teil des Kollisionsdetektors ist am zweiten Abschnitt oder an einem Roboterwerkzeug angeordnet. Zumindest der erste Detektor, ggf. auch beide oder mehrere Detektoren sind dabei mit einer Steuerung des Roboterarms signalübertragend verbunden. Sollte etwa infolge einer Kollision das bewegliche Teil über einen vorgegebenen Toleranzbereich hinaus relativ zum Basisteil bewegt werden, kann jene Bewegung durch die resultierende Relativbewegung des beweglichen Teils relativ zum Geber mittels des zumindest einen Detektors detektiert werden. Das dementsprechend generierte elektrische Signal wird an die Steuerung des Roboterarms übertragen, die dementsprechend eine Gegenmaßnahme, etwa ein abruptes Anhalten des Roboters oder die Einleitung einer entgegengesetzten Bewegung des Roboterarms initiieren kann.
Figurenliste
Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Ausgestaltungen des Kollisionsdetektors und des Roboterarms werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Hierbei zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Roboterarms,
2 einen Querschnitt A-A gemäß 3,
3 einen Querschnitt durch einen am Roboterarm angeordneten Kollisionsdetektor in Grundstellung,
4 eine Darstellung des Kollisionsdetektors gemäß 3, jedoch mit einem beweglichen Teil in Betätigungsstellung,
5 eine alternative Ausgestaltung des Kollisionsdetektors mit insgesamt zwei Detektoren,
6 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß 5 von oben,
7 eine Darstellung gemäß 5, jedoch mit dem beweglichen Teil in Betätigungsstellung,
8 eine geringfügig abgewandelte Ausführungsform des Kollisionsdetektors gemäß der 5 bis 7,
9 eine weitere Ausführungsform eines Kollisionsdetektors mit insgesamt zwei Detektoren und
10 eine weitere Ausgestaltung des Kollisionsdetektors.

Detaillierte Beschreibung
In 1 ist ein Roboter 1 mit einem Roboterarm 9 dargestellt. Der Roboterarm weist mehrere, beispielsweise über Gelenke 4 miteinander verbundene Abschnitte 2, 3 auf. Der Roboterarm 9 ist ferner an einem stationären Fuß 6 befestigt. An einem der Abschnitte 2 des Roboterarms 9 ist ein Aufsatz oder ein Roboterwerkzeug 5, beispielsweise in Form einer Klaue oder eines Greifers angeordnet. Der Roboter 1 bzw. der Roboterarm 9 ist ferner mit einer Steuerung 8 versehen, mittels derer die einzelnen Abschnitte 2, 3 des Roboterarms 9 bewegt, beispielsweise verschwenkt oder gedreht werden können. Selbstredend verfügt der Roboterarm 9 über mehrere Antriebe, beispielsweise in Form von Stellmotoren und/oder Getrieben, insbesondere im Bereich der Gelenke 4, um die einzelnen Abschnitte 2, 3 relativ zueinander zu bewegen, insbesondere zu verschwenken oder zu verdrehen.
Der Roboterarm 9 ist ferner mit einem Kollisionsdetektor 10 ausgestattet. Dieser ist mit einem Ende an einem Abschnitt 2 des Roboterarms angeordnet. Ein anderes Ende des Kollisionsdetektors 10 ist mit dem Roboterwerkzeug 5 verbunden. Mit anderen Worten kann das Roboterwerkzeug 5 ausschließlich über den Kollisionsdetektor 10 am Abschnitt 2 des Roboterarms 9 befestigt sein. Der Kollisionsdetektor 10 stellt sozusagen ein Montageinterface, beispielsweise für das Roboterwerkzeug 5 bereit. Obschon in der in 1 gezeigten Ausgestaltung der Kollisionsdetektor 10 zwischen dem Roboterwerkzeug 5 und einem Abschnitt 2 des Roboterarms 9 angeordnet ist, kann der Kollisionsdetektor auch zwischen beliebigen Abschnitten 2, 3 des Roboterarms 9 angeordnet sein. Auch kann der Kollisionsdetektor 10 in einen der Abschnitte 2, 3 oder in das Roboterwerkzeug 5 integriert sein.
In den 2 bis 4 ist eine Ausführungsform des Kollisionsdetektors 10 im Detail gezeigt. Der Kollisionsdetektor 10 weist ein Basisteil 11 auf, welches beispielsweise in Form einer genormten Montageplatte 13 ausgestaltet ist, die mit einem dementsprechend genormten Abschnitt 2 des Roboterarms 9 verbindbar ist. Der Abschnitt 2 des Roboterarms ist in den 3 und 4 lediglich gestrichelt dargestellt. Mittels einzelnen Befestigungselementen 15, die zum Beispiel in Form von Befestigungsschrauben ausgebildet sind, kann das Basisteil 11 bzw. die Montageplatte 13 des Kollisionsdetektors 10 mit dem Abschnitt 2 des Roboterarms 9 fest verbunden sein.
Der Kollisionsdetektor 10 weist ferner ein bewegliches Teil 12 auf, welches im hier gezeigten Ausführungsbeispiel über vier Rückstellelemente 21, 22, 23, 24 und über insgesamt vier Schiebeführungen 51, 52, 53, 54 beweglich am Basisteil 11 angeordnet ist. Im illustrierten Ausführungsbeispiel weisen das Basisteil 11 als auch das bewegliche Teil 12 jeweils eine im Wesentlichen ebene kreisrunde Plattengeometrie auf. Das Basisteil 11 und das bewegliche Teil 12 sind jedoch keineswegs auf solche Plattengeometrien beschränkt. Jede der vier Schiebeführungen 51, 52, 53, 54 weist einen längserstreckten Schaft 55 mit einem radial verbreiterten Kopf 56 auf.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist das bewegliche Teil 12 insgesamt vier, vorliegend nicht explizit gezeigte Durchgangsöffnungen auf, durch welche der jeweilige Schaft 55 der Schiebeführungen 51, 52, 53, 54 hindurchgesteckt ist. Der radial verbreiterte Kopf 56 des Schafts 55 kommt dabei an einer Oberseite des beweglichen Teils 12 zur Anlage. Ein dem Kopf 56 abgewandtes Ende des Schafts 55 ist an dem Basisteil 11, insbesondere an der Montageplatte 13 befestigt.
Der Schaft 55 kann in diesem, mit dem Basisteil 11 in Eingriff gelangenden Bereich beispielsweise mit einem Außengewinde versehen sein, welches in ein korrespondierend am Basisteil oder an der Montageplatte 13 ausgestaltetes Innengewinde einschraubbar ist. Zwischen einer dem beweglichen Teil 12 zugewandten Oberseite des Basisteils 11 und einer dem Basisteil 11 zugewandten Unterseite des beweglichen Teils 12 ist jeweils ein Rückstellelement 21, 22, 23, 24, vorliegend in Form einer helixartig gewendelten Druckfeder 25 angeordnet. Der längserstreckte Schaft 55 der Schiebeführungen 51, 52, 53, 54 durchsetzt jeweils den in etwa zylindrischen Hohlraum der Federn 25.
Auf diese Art und Weise ist das bewegliche Teil 12 mehrfach punktuell an dem Basisteil 11 geführt. Es kann entgegen einer von den Rückstellelementen 21, 22, 23, 24 ausgehenden Rückstellkraft aus einer zum Beispiel in 3 gezeigten Grundstellung G in eine in 4 gezeigte Betätigungsstellung B überführt werden. Die in 4 gezeigte Betätigungsstellung B zeigt eine etwa infolge einer Kollision bedingte Verkippung des beweglichen Teils 12 gegenüber dem Basisteil 11. Der zur Folge erfährt beispielsweise das in 4 rechts dargestellte Rückstellelement 21 eine größere Stauchung als das in 4 links dargestellte Rückstellelement 23.
Bei nachlassender Kollision oder bei nachlassenden von außen auf den Kollisionsdetektor 10 einwirkenden Kräften führt die vom Rückstellelement 21 bereitgestellte Rückstellkraft dazu, dass das bewegliche Teil 12 wieder seine in 3 gezeigte Grundstellung G einnimmt.
Der Kollisionsdetektor 10 weist ferner einen Geber 30 auf, welcher im vorliegenden Ausführungsbeispiel längsverschieblich am beweglichen Teil 12 gelagert ist. Der Geber 30 weist eine längserstreckte Geometrie mit einem ersten Längsende 31 und mit einem gegenüberliegenden Längsende 32 auf. Der Geber ist in etwa mittig am beweglichen Teil 12 angeordnet. Er steht ferner mit einem Rückstellglied 33 in Wirkverbindung, welches dazu ausgestaltet ist, das erste Längsende 31 des Gebers 30 mit dem Basisteil 11 in einer Anlagestellung zu halten oder dieses am Basisteil 11 in eine Anlagestellung zu bringen.
Das Rückstellglied 33 kann ebenfalls als Feder, z.B. als Druckfeder ausgestaltet sein. Es kann sich beispielsweise helixartig um einen längserstreckten Schaftabschnitt des Gebers 30 erstrecken. An seinem dem Basisteil 11 zugewandten Längsende 31 weist der Geber 30 einen nach außen und zum Basisteil 11 hin abgerundeten radial verbreiterten Kopf 34 auf, welcher über einen radialen Rücksprung und eine hiervon gebildete axiale Anlage 35 in einen radial gegenüber dem Kopf 34 verjüngten Schaftabschnitt 36 übergeht. Jener Schaftabschnitt 36 ist längsverschieblich in einem hohlen und mit einer Durchgangsöffnung 14 versehenen Buchsenabschnitt 19 des beweglichen Teils 12 längsverschieblich gelagert. Der längserstreckte Geber 30 ist insbesondere entgegen der Rückstellkraft des Rückstellglieds 33 vom Basisteil 11 weg, hin zum beweglichen Teil 12 verschiebbar gelagert bzw. entlang seiner Längsrichtung am beweglichen Teil 12 zwangsgeführt.
Wie insbesondere in 3 gezeigt, steht das zweite Längsende 32 des Gebers 30 mit einem Nehmer 44 eines Detektors 40 in Wirkverbindung. Ein längsverschieblich am Detektor 40 beweglich gelagerter Nehmer 44 kann sich beispielsweise an einer Stirnfläche des zweiten Längsendes 32 des Gebers 30 abstützen. Der Detektor 40 ist vorliegend als elektromechanischer Schalter 41 ausgestaltet. Er kann auch gleichermaßen als Taster ausgebildet sein. Andere Ausführungsformen sehen eine Lichtschranke oder einen magnetischen bzw. kapazitiven oder elektrostatischen Näherungssensor vor, wobei dann das zweite Längsende 32 des Gebers 30 dementsprechend codiert ist.
Der Detektor 40 ist vorliegend an einem Deckel 17 bzw. an einem Gehäuse 16 des Kollisionsdetektors 10 angeordnet. Das Gehäuse 16 kann eine oder mehrere Seitenwände 18 aufweisen, über welche das beispielsweise topfförmige Gehäuse 16 mit dem beweglichen Teil 12 verbunden ist. Die zum Beispiel zylindrisch ausgestaltete Seitenwand oder mehrere Seitenwände 18 des Gehäuses 16 können sich auch über den Zwischenraum zwischen dem beweglichen Teil 12 und dem Basisteil 11 erstrecken, sodass auch das Basisteil 11 bzw. der Zwischenraum zwischen dem Basisteil 11 und dem beweglichen Teil 12 nahezu vollständig vom Gehäuse 16 umschlossen sind.
Der Detektor 40 ist ortsfest am Gehäuse 16, am Deckel 17 bzw. am beweglichen Teil 12 angeordnet. Der Geber 30 ist hinsichtlich eines einzigen Bewegungsfreiheitsgrads, nämlich hinsichtlich seiner Längserstreckung verschiebbar an der Durchgangsöffnung 14 durch den Buchsenabschnitt 19 des beweglichen Teils 12 zwangsgeführt. Eine Verkippung des beweglichen Teils 12 gegenüber dem Basisteil 11, wie aus einem Vergleich der 3 und 4 hervorgeht, führt zu einer Bewegung des sich am Basisteil 11 abstützenden Gebers 30 relativ zum beweglichen Teil 12. Die Betätigungsrichtung des Nehmers 44 des Detektors 40 erstreckt sich parallel zur Verschieberichtung des Gebers 30.
Insoweit kann jedwede Verschiebe- oder Kippbewegung des beweglichen Teils 12 in eine reine Verschiebebewegung des Gebers 30 relativ zum beweglichen Teil 12 übertragen werden, die mit dem Detektor 40 vergleichsweise einfach detektierbar ist. Der Detektor 40 ist schließlich über ein Kabel 48 mit der Steuerung 8 des Roboterarms 9 verbunden. Wird der Schaltzustand des Detektors 40 infolge einer Bewegung des Nehmers 44 verändert, wird dies unmittelbar an die Steuerung 8 übertragen, sodass diese entsprechende Gegenmaßnahmen, beispielsweise ein abruptes Anhalten des Roboterarms 9 veranlassen kann.
Die weitere und in den 5 bis 7 gezeigte Ausgestaltung eines Kollisionsdetektors 10 basiert auf dem gleichen Wirkprinzip wie der zuvor beschriebene Kollisionsdetektor. Es sind jedoch hierbei zwei unter einem vorgegebenen Winkel angeordnete Detektoren 40, 42 vorgesehen, die ebenfalls jeweils als elektromechanische Schalter 41 ausgebildet sind. Die Ausgestaltung der Schiebeführungen 51, 52, 53, 54 ist analog zu der in den 3 und 4 gezeigten Ausgestaltung, jedoch mit dem Unterschied, dass der Kopf 56 des jeweiligen Schafts 55 an einer Unterseite des Basisteils 11 zur Anlage gelangt und dass ein gegenüberliegendes Ende des Schafts 55 mit dem beweglichen Teil 12 verbunden ist.
Die beiden Detektoren 40, 42 sind jeweils über Halterungen 47 unmittelbar an einer Oberseite des beweglichen Teils 12 befestigt. Das zweite Längsende 32 des Gebers 30 weist vorliegend eine konisch verjüngende Spitze auf, die mit den längsverschieblichen Nehmern 44 der als Schalter 41 ausgestalteten Detektoren 40, 42 in Anlage ist. An den dem Geber 30 zugewandten Enden 45 der Nehmer 44 sind jeweils Gleiter 46 angeordnet. Diese können beispielsweise jeweils eine drehbar gelagerte Gleitrolle aufweisen. Die Nehmer 44 der Detektoren 40, 42 erstrecken sich unter einem vorgegebenen Winkel größer 30°, größer 45° oder größer 60° zur Längserstreckung des Gebers 30 bzw. zur Längserstreckung einer Verschieberichtung des Gebers 30 relativ zum beweglichen Teil 12.
Zwischen der Verschieberichtung des jeweiligen Nehmers 44 und der Verschieberichtung bzw. Längserstreckung des Gebers 30 kann ein Winkel von bis zu 90° eingestellt werden. Ein Verschieben des Nehmers 44 wird hierbei allein durch den schrägen oder konischen Verlauf des zweiten Längsendes 32 des Gebers bewirkt. In der in 5 gezeigten Grundstellung stehen die Gleiter 46 mit einem vergleichsweise schmalen bzw. querschnittsreduzierten Bereich des zweiten Endabschnitts 32 des Gebers 30 in Wirkverbindung. Erfährt der Geber 30 eine nach oben gerichtete Verschiebung, so gelangt ein demgegenüber radial verbreiterter Bereich des zweiten Längsendes 32 mit den Gleitern 46 in Anlagestellung, der zur Folge die Nehmer 44 gleichermaßen entlang ihrer Betätigungsrichtung verschoben werden, wie dies aus einem Vergleich der 5 und 7 hervorgeht.
Die Detektoren 40, 42 können hinsichtlich ihrer Ausrichtung und Position variabel, ggf. auch stufenlos verstellbar an den Halterungen 47 angeordnet sein. Ergänzend können auch die Halterungen 47 variabel und stufenlos verstellbar am beweglichen Teil 12 angeordnet und fixiert werden. Auf diese Art und Weise kann die Empfindlichkeit einer Kollisionsdetektion bedarfsgerecht verändert angepasst werden.
Das Bereitstellen von mehreren, quasi identisch ausgestalteten Detektoren 40, 42 hat den Vorteil einer gewissen Ausfallsicherheit. Sollte einer der Detektoren 40, 42 ausfallen oder versagen, so kann dessen Funktion nach wie vor vom jeweils anderen Detektor 42, 40 verlässlich übernommen werden. Ferner sind die Detektoren 40, 42 symmetrisch bzw. diametral gegenüberliegend am Geber 30 angeordnet. Eine von den Nehmern 44 auf den Geber 40 rückwirkende Gegenkraft kann auf diese Art und Weise besonders gleichmäßig in den Geber eingeleitet werden, sodass dieser infolge einer Verschiebung relativ zum beweglichen Teil keine nennenswerten lateralen, d.h. etwa senkrecht zur Längsrichtung ausgerichtete Kräfte erfährt, die etwa zu einem Verkanten der Längsführung des Gebers 30 am beweglichen Teil 12 führen könnten.
Im Ausführungsbeispiel der 5 bis 7 kann der Geber 30 als eine Art Schraubbolzen mit einem längserstreckten Schaftabschnitt 36 ausgestaltet sein, an dessen untenliegendem Kopfende ein radial verbreiterter Anlageflansch 38 angeordnet ist. Der Anlageflansch 38 ist fest mit dem Schaftabschnitt 36 verbunden, um eine hinreichende Abstützung des ersten Endabschnitts 31 des Gebers 30 am Basisteil 11 zu gewährleisten.
Die Ausgestaltung der 8 unterscheidet sich lediglich hinsichtlich der Formgebung des Gebers 30 von derjenigen gemäß der 5 bis 7. Anstelle eines etwa scheibenförmigen Anlageflanschs 38 ist hier der Geber 30 mit einem radial verbreiterten Kopfabschnitt 34 versehen. Dieser ist in einer Aussparung 39 des Basisteils 11 schwenkbar gelagert. Die Aussparung 39 kann beispielsweise als Durchgangsöffnung ausgestaltet sein und das Basisteil insoweit durchsetzen. Der Durchmesser des Kopfs 34 ist hierbei größer als der Innenquerschnitt der Aussparung 39. Die Wirkungsweise und Funktionsweise des Kollisionsdetektors 10 gemäß 8 ist hierbei weitreichend identisch zum in den 5 bis 7 gezeigten Kollisionsdetektor.
Eine weitere Ausgestaltung des Kollisionsdetektors 10 gemäß 9 sieht eine Abstützung des Gebers 10 an dem Basisteil 11 mittels des bereits zu den 5 und 7 beschriebenen Anlageflanschs 38 vor. Die Detektoren 40, 42 sind hierbei im Vergleich zur Ausgestaltung der 5 bis 7 jedoch vertikal nach oben ausgerichtet, sodass die entsprechenden Nehmer 44 quasi parallel zur Längserstreckung des Gebers 30 ausgerichtet sind. Eine Kopplung oder Verbindung der Nehmer 44 mit dem Geber 30 erfolgt über einen Querbalken 37, der am zweiten Längsende 32 des Gebers 30 angeordnet ist. Im Unterschied zur Ausgestaltung der 5 und 6 ist nach 9 vorgesehen, dass die Nehmer 44 aus einem Gehäuse der Detektoren 40, 42 herausgezogen werden, wenn das bewegliche Teil 12 seine Betätigungsstellung B einnimmt. Alternativ können die Nehmer 44, z.B. unter einer Federvorspannung stehend, aus dem Gehäuse der jeweiligen Detektoren herausgedrückt werden.
Bei der Ausgestaltung gemäß der 5 bis 7 erfahren die Nehmer 44 eine Einrückung gegenüber dem Gehäuse der Detektoren 40, 42, sobald das bewegliche Teil aus der Grundstellung G in die Betätigungsstellung B überführt wird.
Die weitere Ausgestaltung gemäß der 10 ist weitreichend identisch zur bereits in den 2 bis 4 gezeigten Ausgestaltung, mit der Ausnahme, dass hier an einer Außenseite des Gehäusedeckels 17 eine weitere Montageplatte 63 angeordnet ist. Die Montageplatte 63 kann ebenso wie die Montageplatte 13 hinsichtlich vorgegebener Befestigungspunkte oder Befestigungselemente genormt ausgestaltet sein. Die Montageplatte 63 kann beispielsweise die Anordnung einer korrespondierend genormten Gegenplatte eines Roboterwerkzeugs 5 oder die Anordnung bzw. Befestigung eines Abschnitts 2, 3 des Roboterarms ermöglichen.
Sofern die Detektoren 40, 42 als elektromechanische Schalter oder Taster ausgestaltet sind, können sie insbesondere als öffnende oder schließende Schalter ausgebildet sein. Sie können insbesondere als zwangsöffnende Schalter ausgebildet sein. Eine Zwangsöffnung ist dabei so konstruiert, dass eine Schaltbewegung zwangsläufig die Kontakte des Schalters trennt.
Die dargestellten Ausführungsformen zeigen lediglich mögliche Ausgestaltungen der Entwicklung, zu welcher im Rahmen der Entwicklung weitere zahlreiche Varianten denkbar sind. Die exemplarisch gezeigten Ausführungsbeispiele sind in keiner Weise hinsichtlich des Umfangs, der Anwendbarkeit oder der Konfigurationsmöglichkeiten der Entwicklung als einschränkend auszulegen. Die vorliegende Beschreibung zeigt dem Fachmann lediglich eine mögliche Implementierung eines Ausführungsbeispiels auf. So können an der Funktion und Anordnung von beschriebenen Elementen vielfältigste Modifikationen vorgenommen werden, ohne hierbei den durch die nachfolgenden Ansprüche definierten Schutzbereich oder dessen Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Roboter
2: Abschnitt
3: Abschnitt
4: Gelenk
5: Werkzeug
6: Fuß
8: Steuerung
9: Roboterarm
10: Kollisionsdetektor
11: Basisteil
12: bewegliches Teil
13: Montageplatte
14: Durchgangsöffnung
15: Befestigungselement
16: Gehäuse
17: Deckel
18: Seitenwand
19: Buchsenabschnitt
21: Rückstellelement
22: Rückstellelement
23: Rückstellelement
24: Rückstellelement
25: Feder
30: Geber
31: Längsende
32: Längsende
33: Rückstellglied
34: Kopf
35: Anlage
36: Schaftabschnitt
37: Querbalken
38: Anlageflansch
39: Aussparung
40: Detektor
41: Schalter
42: Detektor
44: Nehmer
45: Ende
46: Gleiter
47: Halterung
48: Kabel
51: Schiebeführung
52: Schiebeführung
53: Schiebeführung
54: Schiebeführung
55: Schaft
56: Kopf
63: Montageplatte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2015/131904 A1 [0003]

Claims

Kollisionsdetektor für einen Roboterarm (1), umfassend: - ein Basisteil (11) zur Montage an einem ersten Abschnitt (2) des Roboterarms (1), - ein bewegliches Teil (12) zur Anordnung in oder an einem Roboterwerkzeug (5) oder zur Montage an einem zweiten Abschnitt (3) des Roboterarms (1), - zumindest ein erstes Rückstellelement (21), welches mit dem Basisteil (11) und mit dem beweglichen Teil (12) in Wirkverbindung steht, - wobei das bewegliche Teil (12) entgegen einer vom Rückstellelement (21) bereitgestellten Rückstellkraft von einer Grundstellung (G) in eine Betätigungsstellung (B) beweglich am Basisteil (11) angeordnet ist, - einen Geber (30), welcher am beweglichen Teil (12) beweglich angeordnet ist und welcher mit dem Basisteil (11) abstützend zur Anlage bringbar ist, - einen ersten Detektor (40) zur Detektion einer Bewegung des Gebers (30) relativ zum beweglichen Teil (12).
Kollisionsdetektor nach Anspruch 1, wobei der Geber (30) verschiebbar am beweglichen Teil (12) angeordnet ist.
Kollisionsdetektor nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Geber (30) ein längserstreckter Geber mit einem ersten Längsende (31) und mit einem gegenüberliegenden zweiten Längsende (32) ist und wobei der Geber (30) entlang seiner Längserstreckung verschiebbar am beweglichen Teil (12) geführt ist.
Kollisionsdetektor nach Anspruch 3, wobei sich der Geber (30) mit seinem ersten Längsende (31) am Basisteil (11) abstützt und wobei eine Position oder eine Verschiebung des Gebers (30) relativ zum beweglichen Teil (12) vom Detektor (40) detektierbar ist.
Kollisionsdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Geber (30) eine Durchgangsöffnung (14) des beweglichen Teils (12) durchsetzt.
Kollisionsdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Geber (30) mit einem Rückstellglied (33) in Eingriff steht, welches dazu ausgestaltet ist, den Geber (30) in eine Anlagestellung am Basisteil (11) zu überführen oder in einer Anlagestellung am Basisteil (11) zu halten.
Kollisionsdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Detektor (40) am beweglichen Teil (12) angeordnet ist und einen elektromechanischen Schalter (41) oder Taster, eine Lichtschranke, einen magnetischen Näherungssensor oder einen kapazitiven Näherungssensor aufweist.
Kollisionsdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 7, wobei das zweite Längsende (32) des Gebers (30) mit dem ersten Detektor (40) in Wirkverbindung steht oder in Wirkverbindung bringbar ist.
Kollisionsdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 7, wobei sich das zweite Längsende (32) des Gebers (30) konisch verjüngt.
Kollisionsdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einem zweiten Detektor (42), wobei der erste Detektor (40) und der zweite Detektor (42) jeweils separat mit dem Geber (30) in Wirkverbindung stehen oder in Wirkverbindung bringbar sind.
Kollisionsdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Detektor (40) einen längsverschieblichen Nehmer (44) mit einem dem Geber (30) zugewandten Ende (45) aufweist, an welchem Ende (45) ein mit dem Geber (30) zur Anlage bringbarer Gleiter (46) angeordnet ist.
Kollisionsdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche ferner mit einem zweiten Rückstellelement (22) und zumindest einem dritten Rückstellelement (23), wobei das erste Rückstellelement (21), das zweite Rückstellelement (22) und das zumindest dritte Rückstellelement (23) zueinander räumlich verteilt zwischen dem Basisteil (11) und dem beweglichen Teil (12) angeordnet sind.
Kollisionsdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Basisteil (11) und das bewegliche Teil (12) zumindest über eine erste Schiebeführung (51) beweglich miteinander verbunden sind, wobei die erste Schiebeführung (51) einen längserstreckten Schaft (52) aufweist, welcher an einem von Basisteil (11) und beweglichem Teil (12) fixiert ist und welcher am anderen von Basisteil (11) und beweglichem Teil (12) verschiebbar geführt ist.
Kollisionsdetektor nach Anspruch 13, wobei das zumindest erste Rückstellelement (21) eine Zug- oder Druckfeder (25) aufweist, die helixartig um den längserstreckten Schaft (52) der zumindest ersten Schiebeführung (51) gewendelt ist.
Roboterarm mit einem ersten Abschnitt (2) und mit einem zweiten Abschnitt (3) und mit einem Kollisionsdetektor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Basisteil (11) des Kollisionsdetektors (10) am ersten Abschnitt (2) angeordnet ist und wobei das bewegliche Teil (12) des Kollisionsdetektor (10) am zweiten Abschnitt (3) oder an einem Roboterwerkzeug (5) angeordnet ist und wobei zumindest der erste Detektor (40) mit einer Steuerung (8) des Roboterarms (1) signalübertragend verbunden ist.