DE10391972T5

DE10391972T5 - Roboterunfall-Schutzvorrichtung

Info

Publication number: DE10391972T5
Application number: DE10391972T
Authority: DE
Inventors: Michael Gloden; Douglas Lawson
Original assignee: ATI Industrial Automation Inc
Current assignee: ATI Industrial Automation Inc
Priority date: 2002-02-23
Filing date: 2003-02-04
Publication date: 2005-01-05
Also published as: AU2003212905A1; AU2003212905A8; WO2003072975A3; GB2401162B; US20030160520A1; GB0327884D0; US6690208B2; GB2401162A; WO2003072975A2

Abstract

Roboterunfallschutzvorrichtung, die zur Anbringung zwischen einem Roboterarm und einem Roboterwerkzeug zur Feststellung eines Unfalls angeordnet werden kann, und aufweist:
ein Gehäuse;
einen Kolben, der eine im wesentlichen zentrale Bohrung aufweist, und beweglich innerhalb des Gehäuses angebracht ist;
ein Betätigungsglied zum Eingriff mit dem Kolben und zum Bewegen des Kolbens in Reaktion auf einen Unfall;
einen Schalter, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, und im wesentlichen zur Bohrung des Kolbens ausgerichtet ist, und ein Paar von Kontakten aufweist, die im Betrieb zwischen einer ersten und einer zweiten Position bewegt werden können, wobei die Kontakte so angeordnet sind, dass in einer Standardposition die Bohrung des Kolbens in Eingriff mit den Kontakten gelangt, und die Kontakte in der ersten Position hält, und in einer Position, die sich infolge eines Unfalls ergibt, die Bohrung des Kolbens zulässt, dass die Kontakte die zweite Position einnehmen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Robotertechnik, und speziell eine Roboterwerkzeug-Kupplungsvorrichtung zum Verhindern einer Beschädigung im Falle eines Unfallereignisses.
Roboter werden im weiten Ausmaß bei Fließbandeinsätzen in der Industrie eingesetzt, um sich wiederholende Aufgaben sehr exakt durchzuführen, ohne dass eine Betätigung, Wechselwirkung, oder Überwachung durch Menschen erforderlich ist. So werden beispielsweise Roboter üblicherweise in der Kraftfahrzeugindustrie eingesetzt, um verschiedene Aufgaben durchzuführen, beispielsweise Materialhandhabung und Punktschweißen von Kraftfahrzeugkarosserien.
Um die beträchtlichen Kosten für einen Industrieroboter durch verschiedene Aufgaben zu amortisieren, ist der Roboterarm typischerweise von einer regelmäßigen Anordnung verschiedener Werkzeuge getrennt, die abnehmbar an dem Ende des Roboterarms angebracht werden. Es kann manchmal geschehen, dass ein Roboterwerkzeug auf unerwartete Hindernisse in der Fließbandumgebung stößt. Wenn das Roboterwerkzeug mit ausreichender Kraft auf das Hindernis aufprallt, oder wenn sich das Roboterwerkzeug weiter bewegt, sobald das Werkzeug in Berührung mit dem Hindernis gelangt ist, kann das Roboterwerkzeug oder der Roboterarm selbst beschädigt werden.
Darüber hinaus kann ein Roboterwerkzeug ein Drehmoment in Bezug auf den Roboterarm aufbringen, oder auf es ein entsprechendes Drehmoment einwirken, welches Sicherheitsgrenzen überschreitet, was ebenfalls zu Beschädigungen führt.
Um dieses unerwünschte Ergebnis zu verhindern, kann eine Unfallschutzvorrichtung zwischen den Roboterarm und das Roboterwerkzeug geschaltet werden. Die Unfallschutzvorrichtung erfasst das Ausmaß der Kraft zwischen dem Roboterarm und dem Roboterwerkzeug, und signalisiert einer Steuerung (die dem Roboterarm, dem Roboterwerkzeug, beiden, oder einem anderen Systembestandteil zugeordnet sein kann) den Zusammenprallzustand oder den Zustand eines zu hohen Drehmoments, zusammengefasst bezeichnet als "Unfallzustand". Die Steuerung kann dann das Roboterwerkzeug abschalten, eine weitere Bewegung des Roboterarms anhalten, einen Alarm auslösen, oder eine andere, relevante Aktion durchführen.
Unter Berücksichtigung der vielen verschiedenen Aufgaben, für deren Durchführung der Roboter programmiert sein kann, und der starken Verschiedenheit von Roboterwerkzeugen, die zur Anbringung an ihm verfügbar sind, ist es schwierig oder unmöglich, exakt einen einzelnen Schwellenwert für die Kraft oder das Drehmoment vorherzusagen, der ein Unfallereignis auslösen sollte. Bei einigen Einsätzen kann ein gewisses Ausmaß an Kraft oder Drehmoment zwischen dem Roboterarm und dem Roboterwerkzeug wünschenswert oder sogar unvermeidlich sein; bei anderen Einsätzen sollte dasselbe Ausmaß der Kraft ein Unfallsignal an die Steuerung auslösen. Um mit verschiedenen Einsätzen fertig zu werden, kann eine Unfallschutzvorrichtung so ausgelegt sein, dass sie "nachgibt" oder sich verbiegt, wodurch das Werkzeug ein begrenztes Ausmaß an Bewegungsfreiheit hat, wenn es auf ein Hindernis auftrifft, oder ein Drehmoment ausübt. Diese Flexibilität wird als "Nachgiebigkeit" bezeichnet. Vorzugsweise ist das Ausmaß der Nachgiebigkeit bei einer Roboterunfallschutzvorrichtung variabel, und kann bevorzugt eingestellt werden, ohne die Vorrichtung auseinander zu bauen.
Da ein Hindernis unterschiedliche Kräfte auf das Roboterwerkzeug ausüben kann, abhängig davon, wo diese beiden Teile in Berührung gelangen, ist es für eine Unfallschutzvorrichtung wünschenswert, Nachgiebigkeit in mehreren Richtungen zur Verfügung zu stellen (beispielsweise in den Richtungen x, y und z, sowie in Drehrichtung). Da die Umgebungen, in denen Roboter eingesetzt werden, manchmal feindlich und unsicher für Menschen sind, ist es darüber hinaus für die Unfallschutzvorrichtung wünschenswert, dass sie automatisch in ihre Ursprungslage zurückkehren kann, oder sich "zurückstellt", wenn der Überlastungszustand nicht mehr vorhanden ist, ohne das Erfordernis eines menschlichen Eingriffs. Es ist daher wünschenswert, eine Unfallschutzvorrichtung bereitzustellen, die sich selbst zurückstellen kann, unabhängig davon, ob der Überlastungszustand infolge einer Linearbewegung oder einer Drehbewegung aufgetreten ist.
Nachgiebigkeit in mehreren Richtungen bedeutet normalerweise, dass zwei oder mehr Sensoren dafür benötigt werden, einen Überlastungszustand zu erfassen, da eine Verschiebung der Unfallschutzvorrichtung in verschiedenen Richtungen auftreten kann. Jeder zusätzliche Sensor führt allerdings zu zusätzlichen Kosten der Unfallschutzvorrichtung. Es ist daher wünschenswert, eine Unfallschutzvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche Nachgiebigkeit in mehreren Richtungen zeigt, jedoch nur einen Sensor zur Erfassung eines Überlastungszustands benötigt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Roboterunfallschutzvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, zwischen einem Roboterarm und einem Roboterwerkzeug zur Erfassung eines Unfalls angeordnet zu werden. Die Vorrichtung weist ein Gehäuse auf, einen Kolben, der eine im wesentlichen zentrale Bohrung aufweist, und beweglich in dem Gehäuse angebracht ist, ein Betätigungsglied zum Eingriff mit dem Kolben und zum Bewegen des Kolbens in Reaktion auf einen Unfall, und einen Schalter, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, und im wesentlichen zur Bohrung des Kolbens ausgerichtet ist. Der Schalter weist ein Paar von Kontakten auf, die im Betrieb zwischen offenen und geschlossenen Positionen bewegt werden können. Die Kontakte sind so angeordnet, dass in einer Position die Bohrung des Kolbens in Eingriff mit den Kontakten gelangt, und die Kontakte in einer geschlossenen Position hält, und in einer anderen Position die Bohrung des Kolbens ermöglicht, dass die Kontakte eine geöffnete Position einnehmen.
Bei einem anderen Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen elektrischen Sensor für eine Roboterunfallschutzvorrichtung. Der Sensor weist einen Schalter auf, der innerhalb der Roboterunfallschutzvorrichtung angeordnet ist, und der Schalter weist zwei Kontakte auf, von denen jeder einen Eingriffsoberfläche aufweist. Der Sensor weist weiterhin einen dielektrischen, ringförmigen Kragen auf, und eine Einstellschraube, die im Gewindeeingriff mit dem Schalter verbunden ist, und im Betrieb die Axialposition des Schalters in Bezug auf den Kragen ändern kann. Der Schalter wird in einen ersten Zustand betätigt, wenn die Eingriffsoberfläche innerhalb des Kragens in einem Standardzustand der Roboterunfallschutzvorrichtung festgehalten werden, und der Schalter wird in einen zweiten Zustand dadurch geschaltet, dass sich die Eingriffsoberflächen nach außerhalb des Kragens bewegen, in Reaktion auf einen Roboterwerkzeugunfall, der die Roboterunfallschutzvorrichtung aus dem Standardzustand weg bewegt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittsansicht der Roboterunfallschutzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Perspektivansicht in Explosionsdarstellung der Roboterunfallschutzvorrichtung von 1; und
3 ist eine schematische seitliche Aufsicht der Roboterunfallschutzvorrichtung von 1.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Unfallschutzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben, und ist insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Unfallschutzvorrichtung 10 ist so ausgebildet, dass sie zwischen einem Roboterarm (nicht gezeigt) und einem Roboterwerkzeug (nicht gezeigt) angeordnet werden kann. Während die Unfallschutzvorrichtung 10 hier so erläutert wird, dass sie einer bestimmten Orientierung angeordnet ist, werden jedoch Fachleute leicht erkennen, dass die Unfallschutzvorrichtung 10 ebenso in der anderen Orientierung installiert sein kann.
Die Unfallschutzvorrichtung 10 weist ein Gehäuse 12 auf, das an einem Roboterarm angebracht werden kann. In dem Gehäuse 12 ist ein Hohlraum oder eine Kammer 14 vorgesehen, und ein zentraler, axialer Schaft oder eine Muffe 16. Der Schaft 16 weist eine sich durch ihn erstreckende Bohrung 18 auf.
In dem Hohlraum 14 in dem Gehäuse 12 ist ein Kolben 20 angeordnet. Der Kolben 20 weist eine zentrale, axiale Bohrung 22 mit solchen Abmessungen auf, dass sie den Schaft 16 des Gehäuses 12 aufnimmt. Bei einer Ausführungsform weist die Bohrung 22 des Kolbens 20 einen dielektrischen Kragen 58 auf, der in sie eingepasst ist. Der Kolben 20 weist weiterhin eine mehrere Lappen aufweisende Berührungsoberfläche 21 auf, die an ihm befestigt ist. Bei Anordnung innerhalb der Kammer 14 des Gehäuses 12 legt der Kolben 20 zusammen mit dem Gehäuse 12 eine ringförmige Fluidkammer 24 fest. Ringförmige Dichtungsringe 26 und 28 bilden eine fluiddichte Dichtung zwischen dem Kolben 20 und dem Schaft 16 sowie zwischen dem Kolben 20 und der Innenwand des Gehäuses 12. Ein Fluideinlass 30 ermöglicht es, dass ein Fluid wie beispielsweise Luft in die Fluidkammer 24 eingespritzt oder von dieser abgegeben wird. Wie man leicht bei Untersuchung der 1 und 2 feststellt, spannt das Einspritzen von Fluid unter Druck in die Fluidkammer 24 den Kolben 20 in Richtung nach oben vor, wie in 1 gezeigt.
An dem Gehäuse 12 ist eine Kappe 32 befestigt. Die Kappe 32 weist einen ringförmigen Einstellring 33 auf, der an ihr angebracht ist. Bei einer Ausführungsform ist der ringförmige Einstellring 23 im Gewindeeingriff an der Kappe 32 befestigt. Weiterhin ist an der Kappe 32 ein Nockenteil 34 angebracht, das zwischen der Kappe 32 und dem Kolben 20 angeordnet ist. Das Nockenteil 34 weist eine ringförmige Nockenoberfläche 36 auf, die zum Kolben 20 hin gerichtet ist. Wie in 2 gezeigt, weist die Nockenoberfläche 36 mehrere, im wesentlichen V-förmige Nuten 38 in sich auf, die um ihren Umfang herum beabstandet angeordnet sind.
Ein Betätigungsglied 40, in welchem ein Hohlraum oder eine Kammer 42 vorgesehen ist, ist in der Anordnung, welche die Kappe 32 und das Gehäuse 12 aufweist, angebracht, jedoch nicht an dieser befestigt. Das Betätigungsglied 30 kann an einem Roboterwerkzeug angebracht werden, und die Wechselwirkung des Betätigungsgliedes 40 mit dem Kolben 20 bildet die Grundlage für den Betrieb der Unfallschutzvorrichtung 10, wie dies nachstehend genauer erläutert wird.
Ein ringförmiger Einstellring 33 ist in der Kappe 32 vorgesehen. Der ringförmige Einstellring 33 steht im Gewindeeingriff mit der Kappe 32, und seine Position in Axialrichtung kann dadurch geändert werden, dass der ringförmige Einstellring 33 in Bezug auf die Kappe 32 gedreht wird. Durch Drehen des ringförmigen Einstellrings 33 kann der Abstand oder Spalt zwischen dem ringförmigen Einstellring 33 und dem Betätigungsglied 40 im Standardzustand (also kein Unfall) eingestellt werden.
Radial außerhalb um den Umfang der Basis des Betätigungsgliedes 40 herum, und entsprechend den V-förmigen Nuten 38, die in der Nockenoberfläche 36 des Nockenteils 34 vorgesehen sind, sind mehrere Kugelteile 44 angeordnet. Die Kugelteile 44 sind an dem Betätigungsglied 40 mit Hilfe von Schrauben 46 befestigt.
Im Betrieb kann das Betätigungsglied 40 mit einem Roboterwerkzeug verbunden werden. 1 zeigt die Standardkonfiguration der Unfallschutzvorrichtung 10, bei welchem sich das Betätigungsglied 40 nach außerhalb des Gehäuses erstreckt, welches die Kappe 32 und das Gehäuse 12 aufweist. Das Betätigungsglied 40 wird in diese Position durch den Kolben 20 gezwungen, wenn die Fluidkammer 24 durch das Einspritzen eines Fluides durch eine Fluideinlassöffnung 30 unter Druck gesetzt wird. Die Aufwärtsbewegung des Betätigungsgliedes 40 (also Bewegung in Axialrichtung weg von der Basis des Gehäuses 12 hin) wird durch die Kugeln 44 begrenzt, die in den Spitzen der V-förmigen Nuten 38 sitzen, die in der Nockenoberfläche 36 vorgesehen sind. Es wird darauf hingewiesen, dass typischerweise eine Kugel 44 so in einer zugehörigen, V-förmigen Nut 38 sitzt, dass die Kugel 44 die Nockenoberfläche 36 an zwei Punkten berührt, einen auf jeder Seite der Spitze der Kugel 44 (daher der anscheinende Spalt zwischen der Kugel 44 und der Nockenoberfläche 36 in 1).
Im Fall eines Unfalls des Roboterwerkzeugs, welches eine Kraft auf das Betätigungsglied 40 mit einer Komponente in einer Richtung ausübt, die nicht in Axialrichtung mit der Unfallschutzvorrichtung 10 ausgerichtet ist, wird das Betätigungsglied 40 verkippt oder verschoben gegenüber seiner axialen Ausrichtung, relativ zu der Anordnung, welche die Kappe 32 und das Gehäuse 12 aufweist. Wie man deutlich aus 1 erkennt, bewegt eine derartige Verkippung oder nichtaxiale Verschiebung des Betätigungsgliedes 40 den Kolben 20 in Richtung nach unten, zur Basis des Gehäuses 12 hin. Wie nachstehend genauer erläutert, führt die Verkippung des Betätigungsgliedes 40 dazu, dass das Betätigungsglied 40 in Eingriff mit dem Kolben 20 an einem Punkt der mehrere Lappen aufweisenden Berührungsoberfläche 21 entgegengesetzt zur einwirkenden Kraft gelangt.
Entsprechend verschiebt, wenn das Unfallereignis eine Kraft auf das Betätigungsglied 40 in Axialrichtung zur Unfallschutzvorrichtung 10 ausübt, das Betätigungsglied 40 den Kolben 20 in Axialrichtung zur Basis des Gehäuses 12 hin. In jedem dieser Fälle zwingt, sobald die Kraft nicht mehr auf das Betätigungsglied 40 einwirkt, der Kolben 20 (unter dem Einfluss des Fluids unter Druck in der Fluidkammer 24) das Betätigungsglied 40 in dessen vollständig ausgefahrene, in Axialrichtung ausgerichtete Position, wie in 1 dargestellt, wobei die Kugeln 44 in den V-förmigen Nuten in der Nockenoberfläche 36 einsitzen. Auf diese Art und Weise stellt die Unfallschutzvorrichtung 10 sich selbst nach einem Unfallereignis zurück.
Wie aus 2 deutlich wird, führt ein Drehmoment oder eine Drehkraft, das bzw. die auf das Betätigungsglied 40 einwirkt, zusätzlich dazu, dass das Betätigungsglied 40 den Kolben 20 in Axialrichtung zur Basis des Gehäuses 12 verschiebt. Diese Verschiebung tritt infolge der Wechselwirkung der an dem Betätigungsglied 40 befestigten Kugelteile 44 und der V-förmigen Nuten 38 auf, die ein der Nockenoberfläche 36 des Nockenteils 34 vorgesehen sind. In dem in 1 gezeigten Standardzustand, also wenn keine von dem Roboterwerkzeug hervorgerufenen Kräfte auf das Betätigungsglied 40 einwirken, befindet sich das Betätigungsglied 40 innerhalb des Nockenteils 34 (das an der Kappe 32 befestigt ist), wobei die Kugelteile 44 an den Spitzen der V-förmigen Nuten 38 sitzen. Jede Drehung des Betätigungsgliedes 40 führt dann dazu, dass die Kugelteile 44 gegenüber den jeweiligen Zentren der V-förmigen Nuten 38 verschoben werden, wodurch das Betätigungsglied 40 in Axialrichtung zum Gehäuse 12 hin verschoben wird, wenn sich die Kugelteile 44 entlang der Nockenoberfläche 36 bewegen. Es wird darauf hingewiesen, dass dann, wenn die Drehkraft auf das Betätigungsglied 30 nicht mehr einwirkt, der Kolben 20 unter dem Einfluss des Fluids unter Druck in der Fluidkammer 24 das Betätigungsglied 40 in Axialrichtung weg von dem Gehäuse 12 zwingt. Die Kugelteile 44 laufen entlang der Nockenoberfläche 36, und kommen innerhalb der V-förmigen Nuten 38 zur Ruhe. Auf diese Art und Weise stellt sich die Unfallschutzvorrichtung 10 selbst nach einem Drehunfallereignis zurück.
Eine Kraft in Querrichtung (also nicht axial), eine Axialkraft, oder eine Drehkraft, die durch das Roboterwerkzeug auf das Betätigungsglied 40 einwirkt, veranlasst daher das Betätigungsglied 40 dazu, den Kolben 20 in Axialrichtung zur Basis des Gehäuses 12 hin zu verschieben. Einer derartigen Axialverschiebung wirkt der Fluiddruck in der Fluidkammer 24 entgegen. Durch Einstellung des Drucks in der Fluidkammer 24 kann daher das Ausmaß der Kraft eingestellt werden, die zum Verschieben des Kolbens 20 benötigt wird. Die Bewegung des Kolbens 20 in Axialrichtung zur Basis des Gehäuses 11 hin in ausreichendem Ausmaß veranlasst die Unfallschutzvorrichtung 10 zur Erzeugung eines Logiksignals, das ein Unfallereignis anzeigt, wie dies nachstehend genauer erläutert wird.
Ein wichtiger Aspekt der Nachgiebigkeit der Unfallschutzvorrichtung 10 stellt das Ausmaß der Kraft dar, die zur Auslösung einer Unfallanzeige benötigt wird. Ein übliches Problem bei Unfallschutzvorrichtungen 10, welche Verfahren zur Erfassung eines Drehunfalls und zum Rückstellen einsetzen, ähnlich den Kugeln 44 und dem Nocken 34 gemäß der vorliegenden Erfindung, besteht darin, dass für jeden vorgegebenen Druck in der Fluidkammer 24 eine unterschiedliche Größe der nicht-axialen Kraft auf das Betätigungsglied 40 dazu benötigt werden kann, ein Unfallereignis auszulösen, abhängig von der Radialrichtung der Kraft. Anders ausgedrückt kann dieselbe Größe einer nicht-axialen Kraft, die durch ein Roboterwerkzeug auf das Betätigungsglied 40 einwirkt, eine Unfallanzeige auslösen, wenn sie in einer Richtung einwirkt, jedoch nicht eine Unfallanzeige auslösen, wenn sie in einer unterschiedlichen Richtung einwirkt.
Dieser Effekt wird unter Bezugnahme auf 3 erläutert, welche schematisch eine Aufsicht und Seitenansicht des Betätigungsgliedes 40 zeigt, mit daran angebrachten Kugeln 44, und des Kolbens 20, mit der mehrere Lappen aufweisenden Berührungsoberfläche 21 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der ringförmige Einstellring 33 ist in Seitenansicht dargestellt. Sämtliche in 3 gezeigten Merkmale sind nur schematisch, dienen zur Erläuterung, und sollen nicht als repräsentativ verstanden werden. Weiterhin ist als gestrichelte Linie, nur zum Zwecke der Erläuterung, eine gedachte, kreisförmige Berührungsoberfläche 23 dargestellt, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sein kann. Die Kugeln 44 sind in gleichem Abstand um den Umfang des Betätigungsgliedes 40 angeordnet, und sitzen im Standardzustand auf der Nockenoberfläche 36, wenn das Betätigungsglied 40 in Richtung nach oben durch den Fluiddruck hinter dem Kolben 20 vorgespannt wird.
Zuerst wird eine Kraft F₁ überlegt, die horizontal auf das Betätigungsglied 40 an einer mit einer Kugel 44, wie gezeigt, zusammenfallenden Position einwirkt. Die Kraft F₁ erzeugt ein Drehmoment im Gegenuhrzeigersinn auf das Betätigungsglied 40, wodurch das Betätigungsglied 40 veranlasst wird, sich aus der Vertikalrichtung nach links zu verkippen, oder um den Berührungspunkt oder die Berührungspunkte zwischen der am weitesten rechts liegenden Kugel 44 und deren zugehöriger Nockenoberfläche 36 zu verschwenken. Das Betätigungsglied 40 drückt daher in Vertikalrichtung nach unten auf den Rand ganz links der Berührungsoberfläche 21. Dieser Kraft wirkt der Fluiddruck hinter dem Kolben 20 entgegen, der über diesem Berührungspunkt einwirkt. Zur Verschiebung des Kolbens 20 muss die Kraft F₁ ein Drehmoment auf das Betätigungsglied 40 ausüben, dessen wirksamer Bewegungsarm die Entfernung von dem Drehpunkt (im Zentrum der Kugel 44) bis zum Einwirkungspunkt der entgegenwirkenden Kolbenkraft an der linken Seite der Berührungsoberfläche 21 ist, in 3 mit d₁ bezeichnet. Reicht F₁ dazu aus, das Betätigungsglied 40 nach links zu verschwenken, und den Kolben 20 nach unten zu drücken, bewegt sich die rechte Seite des Betätigungsgliedes 40 nach unten, weg von dem ringförmigen Einstellring 33, da der Drehpunkt auf der Kugel 44 liegt. Der effektive Bewegungsarm behält daher die Entfernung d₁ bei.
Als nächstes wird eine Kraft F₂ überlegt, die auf das Betätigungsglied 40 an einer Position zwischen zwei Kugeln 44, wie gezeigt, einwirkt. Auf entsprechende Art und Weise wirkt ein Drehmoment im Uhrzeigersinn auf das Betätigungsglied 40 ein, welches es dazu veranlasst, aus der Vertikalrichtung nach rechts verkippt zu werden. In diesem Fall ist der Berührungspunkt am Anfang gleich den Oberseiten der beiden am weitesten links liegenden Kugel 44. Würde der Kolben 20 eine gedachte, kreisförmige Berührungsoberfläche 23 aufweisen, deren am weitesten rechts liegender Rand durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, wäre der Bewegungsarm des Drehmoments, welches F₂ entgegenwirkt (erzeugt durch den Fluiddruck hinter dem Kolben 20, und einwirkend über den Berührungspunkt) die Entfernung vom Zentrum der am weitesten links liegenden Kugeln 44 bis zum Rand ganz rechts der Berührungsoberfläche 23, in 3 mit d₂ bezeichnet. Es wird deutlich, dass d₁ signifikant größer ist als d₂. Daher wird eine geringere Kraft F₂ dazu benötigt, das entgegenwirkende Drehmoment zu überwinden, das durch den Kolben 20 erzeugt wird, als dies der Fall für die Kraft F₁ ist. Dies bedeutet, dass ein unterschiedliches Ausmaß an Kraft dazu benötigt wird, eine Unfallanzeige auszulösen, abhängig davon, in welcher Radialrichtung um das Betätigungsglied 40 herum die Kraft einwirkt, relativ zur Position der Kugeln 44.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Diskrepanz in Bezug auf die Auswirkung der ursprünglich einwirkenden Kräfte in Abhängigkeit von der Radialrichtung ihrer Einwirkung dadurch minimiert, dass eine mehrere Lappen aufweisende Berührungsoberfläche 21 zwischen dem Kolben 20 und dem Betätigungsglied 40 vorgesehen wird. Es wird erneut die Kraft F₂ betrachtet. Infolge der mehrere Lappen aufweisenden Berührungsoberfläche 21 ist der Einwirkungspunkt der nach unten gerichteten Kraft des Betätigungsgliedes 40 auf den Kolben 20 der ganz rechts liegende Rand der mehrere Lappen aufweisenden Berührungsoberfläche 21. Dies erzeugt einen effektiven Momentenarm für das Drehmoment, welches F₂ entgegenwirkt, von d₂', wie in 3 gezeigt. d₂' liegt näher an d₁ als d₂, so dass ein geringerer Unterschied zwischen den Kräften F₁ und F₂ vorhanden ist, die zur Erzielung der gleichen ursprünglichen Verschiebung des Kolbens 20 benötigt werden.
Bei jeder Querkraft, die auf das Betätigungsglied 40 in Radialrichtung einwirkt, die nicht mit einer Kugel 44 übereinstimmt, kommt jedoch ein zweiter Faktor ins Spiel, anschließend an die ursprüngliche Verkippung des Betätigungsgliedes 40 und gleichzeitig mit der Verschiebung des Kolbens 20. Erneut wird die Kraft F₂ betrachtet. Nach der ursprünglichen Verkippung des Betätigungsgliedes 40 nach rechts wie voranstehend beschrieben, bewegt sich der linke Rand des Betätigungsgliedes 40 (der sich nach links gegenüber dem Schwenkpunkt auf den zwei Kugeln 44 erstreckt) nach oben. Gemäß der vorliegenden Erfindung gelangt dieser Rand des Betätigungsgliedes 40 in Berührung mit dem ringförmigen Einstellring 33, der an der Kappe 32 befestigt ist. Dieser neue Berührungspunkt wird dann zum Schwenkpunkt, um welchen sich das Betätigungsglied 40 für jede weitere Verkippung infolge von F₂ verschwenkt. Hierdurch wird eine Auswirkung des Momentenarms des entgegengesetzten Drehmoments vergrößert, das durch den Fluiddruck hinter dem Kolben 20 erzeugt wird. Diese Überlegung entspricht direkt der voranstehenden Diskussion. Für eine gedachte, kreisförmige Berührungsoberfläche 23 wäre der Momentenarm gleich der Entfernung d₃. Die mehrere Lappen aufweisende Berührungsoberfläche 21 gemäß der vorliegenden Erfindung verlängert jedoch den effektiven Momentenarm auf die Entfernung d₃', die im wesentlichen gleich dem Momentenarm d₁ ist. Weiterhin kann der kreisförmige Einstellring 33 so eingestellt werden, dass nur ein kleiner Spalt zwischen dem ringförmigen Einstellring und dem Betätigungsglied 40 vorhanden ist, wodurch sichergestellt wird, dass das ursprüngliche, entgegenwirkende Drehmoment, das in Reaktion auf die Kraft F₂ erzeugt wird, mit einem Momentenarm von d₂', nur über eine kurze Zeitdauer vorhanden ist (über jene Zeit, die dazu benötigt wird, damit sich das Betätigungsglied 40 in ausreichendem Ausmaß verkippen kann, um sich durch den Spalt zu bewegen, und den ringförmigen Einstellring 33 zu berühren).
Eine entsprechende Untersuchung sowohl der ursprünglichen als auch der andauernden Kräfte, die an anderen Radialpositionen des Betätigungsgliedes 40 einwirken, ergibt gewünschte, effektive Momentenarme zwischen d₁ und d₃'. Die Entfernung des äußeren Randes der mehrere Lappen aufweisenden Berührungsoberfläche 21 gegenüber der Zentrumsachse des Kolbens 20 ändert sich daher kontinuierlich in Bezug auf die Radialposition um den Umfang des Betätigungsgliedes 40, mit einem Maximum an einer Radialposition, die mit der Anordnung einer Kugel 44 zusammenfällt, und einem Minimum entgegengesetzt zu Relativposition einer Kugel 44.
Damit dieser Kraftausgleichseffekt auftreten kann, müssen die Lappen der mehrere Lappen aufweisenden Berührungsoberfläche 21 zwischen dem Kolben 20 und dem Betätigungsglied 40 in Radialposition in Bezug auf die Kugeln 44 auf dem Betätigungsglied 40 gehalten werden. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die mehrere Lappen aufweisende Berührungsoberfläche 21 an dem Kolben 20 befestigt, und wird die Radialausrichtung durch vertikale Rippen 60 erzielt, die um den Umfang des Kolbens 20 (vgl. 2) herum angeordnet sind. In jeder vertikalen Rippe 60 ist ein vertikaler Schlitz 62 vorgesehen. Eine zylindrische, mit einer Spitze versehenen Einstellschraube 66, die durch Gewindelöcher 64 in dem Gehäuse 12 eingeführt ist, gelangt in Eingriff mit dem vertikalen Schlitz 62. Die Einstellschrauben 66 in den vertikalen Schlitzen 62 schränken eine Drehbewegung des Kolbens 20 innerhalb des Gehäuses ein, und erlauben nur dessen Axialbewegung. Durch richtige Anordnung der Gewindelöcher 64 relativ zum Nockenteil 34 (wodurch die Standard-Radialorientierung des Betätigungsgliedes 40 durch Führen der Kugeln 44 zum Zentrum der V-förmigen Nuten 38 festgelegt wird), werden die Lappen der mehrere Lappen aufweisenden Berührungsoberfläche 21 auf dem Kolben 20 in der richtigen Radialposition in Bezug auf die Kugeln 44 auf dem Betätigungsglied 40 gehalten. Es wird darauf hingewiesen, dass die mehrere Lappen aufweisende Berührungsoberfläche 21 bei anderen Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung an dem Betätigungsglied 40 befestigt werden kann, entweder zwischen dem Betätigungsglied 40 und dem Kolben 20, oder zwischen dem Betätigungsglied 40 und dem ringförmigen Einstellring 33.
Der Zweck der mehrere Lappen aufweisenden Berührungsoberfläche 21 besteht daher darin, die Unfallschutzvorrichtung 10 so auszubilden, dass sich eine erste Gruppe im wesentlichen gleicher Momentenarme für ein Anfangsdrehmoment ergibt, das auf das Betätigungsglied 40 und entgegengesetzt zu jeder Querkraft oder Nicht-Axialkraft einwirkt, die auf das Betätigungsglied 40 einwirkt, unabhängig von der Richtung der einwirkenden Kraft. Weiterhin führt die mehrere Lappen aufweisende Berührungsoberfläche 21 dazu, da die Unfallschutzvorrichtung 10 so ausgebildet wird, dass sich ein zweiter Satz im wesentlichen gleicher Momentenarme für ein andauerndes, auf das Betätigungsglied 40 einwirkendes Drehmoment ergibt, das entgegengesetzt zu einer Querkraft erzeugt wird, die in jeder Radialrichtung einwirkt. Dies stellt einen in gewisser Weise ungenauen Vorgang dar, da zwar die hier beschriebene, mehrere Lappen aufweisende Berührungsoberfläche 21 möglicherweise nicht exakt gleiche Momentenarme für jede mögliche Richtung der Krafteinwirkung in jedem der Fälle erzeugt, jedoch die starke Diskrepanz der Momentenarme signifikant verringert, die sich infolge der relativen Anordnung und Beabstandung der Kugeln 44 um den Umfang des Betätigungsgliedes 40 ergibt. Die Reaktion der Unfallschutzvorrichtung 10 auf Kräfte, die ein unterschiedlichen Richtungen einwirken, ist daher vorhersehbar, und die Nachgiebigkeit der Vorrichtung 10 hängt nicht wesentlich von der Drehposition der Vorrichtung 10 in Bezug auf die einwirkende Kraft ab.
Zusätzlich zum Ausmaß der Kraft, die zur Auslösung einer Unfallanzeige benötigt wird, besteht ein anderer, wesentlicher Aspekt der Nachgiebigkeit einer Unfallschutzvorrichtung 10 in dem Ausmaß der Bewegung, die möglich ist, bevor ein Unfall angezeigt wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann dieser Parameter einfach eingestellt werden, ohne Auseinanderbau der Unfallschutzvorrichtung 10.
Innerhalb der Bohrung 18 des Schaftes 16 ist eine Schalteranordnung angeordnet, die in 1 insgesamt mit 46 bezeichnet ist. Die Schalteranordnung 46 weist eine Schaltervorspannfeder 48 auf, einen nicht-leitenden Schalterkontaktträger 50, einen Niet 51, Schalterkontakte 52, und eine Drehsperrhülse 54. Die Schalteranordnung 46 ist einstellbar innerhalb der Bohrung 18 durch die Schaltereinstellschraube 56 gehaltert, und ist elektrisch gegenüber dem Schaft 16 durch den dielektrischen Kragen 58 isoliert. Die Schalterkontakte 52 sind an dem nicht-leitenden Schalterkontaktträger 50 durch einen nicht-leitenden oder isolierenden Niet 51 befestigt. Die Schalterkontakte 52 weisen jeweils eine Eingriffsoberfläche 53 auf, welche den dielektrischen Kragen 58 berührt, und sich in diesen hinein und aus diesem heraus bewegt. Wie in 1 gezeigt, berühren sich, wenn die Eingriffsoberflächen 53 der elektrischen Kontakte 52 innerhalb des dielektrischen Kragens 58 angeordnet sind, die Schalterkontakte 52 im Zentrum der Bohrung 18 oder in dessen Nähe, und werden in einer geschlossenen Position gehalten (also einem elektrisch leitenden Zustand). Wenn sich der Kolben 20 in Axialrichtung zur Basis des Gehäuses 12 hin bewegt, bewegen sich die Eingriffsoberflächen 53 der Schalterkontakte 52 aus dem dielektrischen Kragen 58 heraus, und zumindest teilweise in die Kammer 42 hinein, die in dem Betätigungsglied 40 vorgesehen ist. Die Schalterkontakte 52 werden in eine geöffnete Position vorgespannt, und nach Bewegung außerhalb der Grenzen des dielektrischen Kragens 58 sind die Schalterkontakte 52 frei, eine geöffnete Position einzunehmen (also den Zustand einer elektrisch offenen Schaltung). Dies schaltet selbstverständlich den Zustand der Schalteranordnung 46 um, wobei dieser Schaltzustand an eine Roboterarmsteuerung übertragen wird, als Anzeige eines Unfallereignisses. Fachleute auf diesem Gebiet werden erkennen, dass die Schalterkontakte 52 so ausgelegt sein können, dass sie den Zustand einer geöffneten Schaltung in dem Standardzustand bewirken (also innerhalb des dielektrischen Kragens 58), und den Zustand einer geschlossenen Schaltung einnehmen, nachdem sie sich aus dem Standardzustand bei einem Unfallereignis herausbewegt haben. Die Schalteranordnung 46 wird in einer Axiallage in Bezug auf das Gehäuse 12 durch die Schaltereinstellschraube 56 gehalten. Die Schalteranordnung 46 wird in Axialrichtung weg von der Schaltereinstellschraube 56 durch die Schalterfeder 48 gedrückt. Die Relativposition der Schalteranordnung 46, und zwar die Relativposition der gleitenden Kontaktoberflächen 53 der Schalterkontakte 52 in Bezug auf den dielektrischen Kragen 58, kann über die Schaltereinstellschraube 56 eingestellt werden. Die Drehsperrhülse 54 verhindert eine Drehbewegung der Schalteranordnung 46 innerhalb der Bohrung 18, wenn die Schaltereinstellschraube 56 gedreht wird (erzwingt daher, dass eine Drehung der Schalteranordnungsschraube 56 nur zu einer Translationsbewegung zur Axialpositionierung der Schalteranordnung 46 innerhalb der Bohrung 18 führt).
Wie aus 1 und der voranstehenden Beschreibung deutlich wird, ist die Nachgiebigkeit der Unfallschutzvorrichtung 10, also das Ausmaß der Bewegung des Betätigungsgliedes 40 in Bezug auf jene Anordnung, welche die Kappe 32 und das Gehäuse 12 enthält, bevor die Unfallschutzvorrichtung 10 ein Unfallereignis feststellt, und diesen Zustand an eine Robotersteuerung überträgt, dadurch einstellbar, dass die Axialposition der Schalteranordnung 46 innerhalb der Bohrung 18 einstellbar ist (durch Drehen der Schaltereinstellschraube 56).
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher das Ausmaß der Bewegung leicht eingestellt, welches eine Unfallanzeige auslöst. Während die relative Auswirkung von Kräften, die an. jedem Punkt in Radialrichtung um das Betätigungsglied 40 einwirken, im wesentlichen die gleiche ist, wie voranstehend beschrieben, kann die Größe der Kraft, die zur Bewirkung einer derartigen Bewegung benötigt wird, durch Änderung des Fluiddrucks in der Fluidkammer 24 eingestellt werden. Daher sind beide Aspekte der Nachgiebigkeit der Unfallschutzvorrichtung 10 einstellbar, nämlich die Größe der Kraft und das Ausmaß der Bewegung, um die Unfallschutzvorrichtung 10 an viele verschiedene Roboterwerkzeugeinsätze anzupassen.
Der hier verwendete Begriff "vertikal" bezeichnet eine Kraft oder Bewegung in Axialrichtung, und "horizontal" bezeichnet eine Kraft oder Bewegung senkrecht zur Axialrichtung. Weiterhin beziehen sich "aufwärts" oder "abwärts" nur auf die relative Orientierung von Bauteilen, wie sie in den entsprechenden Zeichnungen dargestellt ist. Diese Begriffe dienen nur zur klaren Erläuterung; hiermit ist keine spezielle Orientierung der Roboterunfallschutzvorrichtung 10 oder irgendeines ihrer Bestandteile in Bezug auf den Horizont verbunden, oder erforderlich.
Zwar wurde die vorliegende Erfindung hier in Bezug auf spezielle Merkmale, Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, jedoch wird deutlich, dass verschiedene Variationen, Modifikationen, und andere Ausführungsformen innerhalb des weiten Umfangs der vorliegenden Erfindung möglich sind, so dass sämtliche Variationen, Modifikationen und Ausführungsformen als innerhalb des Umfangs der Erfindung liegend angesehen werden sollten. Die vorliegenden Ausführungsformen sind daher in sämtlichen Aspekten als erläuternd und nicht einschränkend zu verstehen, und alle Änderungen, die von der Bedeutung und dem Äquivalenzbereich der beigefügten Patentansprüche umfasst werden, sollen von diesen umfasst sein.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Roboterunfallschutzvorrichtung ist dazu ausgebildet, zwischen einem Roboterarm und einem Roboterwerkzeug angeordnet zu werden, um einen Unfall zu erfassen. Die Vorrichtung weist ein Gehäuse auf, einen Kolben, der eine im wesentlichen zentrale Bohrung aufweist, und beweglich innerhalb des Gehäuses angebracht ist, ein Betätigungsglied zum Eingriff mit dem Kolben und zum Bewegen des Kolbens in Reaktion auf einen Unfall, sowie einen Schalter, der in dem Gehäuse angeordnet ist, und im wesentlichen mit der Bohrung des Kolbens ausgerichtet ist. Die Schalterkontakte sind so angeordnet, dass in einer Standardposition die Bohrung des Kolbens in Eingriff mit den Kontakten gelangt, und die Kontakte in einem Schalterzustand hält, und im Falle eines Unfalls sich der Kolben bewegt, und es den Kontakten ermöglicht, den entgegengesetzten Schalterzustand einzunehmen. Eine nicht-kreisförmige Berührungsoberfläche zwischen dem Betätigungsglied und dem Kolben sichert eine konsistente Reaktion auf Querkräfte, die in einer Radialrichtung in Bezug auf die Axialrichtung einwirken.

Claims

Roboterunfallschutzvorrichtung, die zur Anbringung zwischen einem Roboterarm und einem Roboterwerkzeug zur Feststellung eines Unfalls angeordnet werden kann, und aufweist: ein Gehäuse; einen Kolben, der eine im wesentlichen zentrale Bohrung aufweist, und beweglich innerhalb des Gehäuses angebracht ist; ein Betätigungsglied zum Eingriff mit dem Kolben und zum Bewegen des Kolbens in Reaktion auf einen Unfall; einen Schalter, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, und im wesentlichen zur Bohrung des Kolbens ausgerichtet ist, und ein Paar von Kontakten aufweist, die im Betrieb zwischen einer ersten und einer zweiten Position bewegt werden können, wobei die Kontakte so angeordnet sind, dass in einer Standardposition die Bohrung des Kolbens in Eingriff mit den Kontakten gelangt, und die Kontakte in der ersten Position hält, und in einer Position, die sich infolge eines Unfalls ergibt, die Bohrung des Kolbens zulässt, dass die Kontakte die zweite Position einnehmen.
Roboterunfallschutzvorrichtung nach Anspruch 1, welche weiterhin einen Einstellmechanismus zur Einstellung der Empfindlichkeit der Unfallschutzvorrichtung aufweist, durch Einstellen der Position des Schalters in Bezug auf die Bohrung des Kolbens.
Roboterunfallschutzvorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher der Einstellmechanismus eine Schraube aufweist, die im Gewindeeingriff in einem Abschnitt des Schalters einsitzt, so dass der Schalter in Axialrichtung in der Bohrung des Kolbens in Reaktion auf das Drehen der Schraube bewegt wird.
Roboterunfallschutzvorrichtung nach Anspruch 3, welche weiterhin eine Feder aufweist, die zwischen der Schraube und dem Schalter angeordnet ist.
Roboterunfallschutzvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Kontakte des Schalters zu der zweiten Position hin vorgespannt sind, in welcher der Kontakt geöffnet ist, und in einer Standardbetriebsart die Bohrung des Kolbens im Eingriff mit den Kontakten steht, und die Kontakt ein der ersten Position hält, in welcher die Kontakte geschlossen sind, und dann, wenn sich der Kolben so bewegt, dass die Kontakte von der Bohrung freikommen, die Kontakte die zweite Position einnehmen.
Roboterunfallschutzvorrichtung nach Anspruch 1, welche eine Muffe aufweist, die sich durch die Bohrung des Kolbens erstreckt, wobei zumindest ein Abschnitt des Schalters innerhalb der Muffe aufgenommen ist.
Roboterunfallschutzvorrichtung nach Anspruch 6, welche weiterhin einen Einstellmechanismus zur Einstellung der Empfindlichkeit der Unfallschutzvorrichtung aufweist, durch Einstellung der Position des Schalters in Bezug auf die Bohrung des Kolbens, und bei welcher der Einstellmechanismus eine Schraube aufweist, die in einen Abschnitt des Schalters so eingeschraubt ist, dass der Schalter in Axialrichtung innerhalb der Bohrung des Kolbens und in Axialrichtung innerhalb der Muffe bewegt wird, in Reaktion auf das Drehen der Schraube.
Roboterunfallschutzvorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher der Schalter einen Träger aufweist, an welchem die Kontakte befestigt sind, und einen Kragen, der sich um zumindest einen Abschnitt des Schalters herum erstreckt, und in der Muffe sitzt, um zu verhindern, dass sich der Schalter in der Muffe in Reaktion auf das Drehen der Schraube dreht.
Roboterunfallschutzvorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher die Schraube in Axialrichtung durch einen Abschnitt der Muffe hindurchgeht, und eine Feder vorgesehen ist, die in der Muffe aufgenommen ist, wobei die Feder im Betrieb die Schraube in eine Richtung vorspannen kann.
Roboterunfallschutzvorrichtung welche aufweist: ein Gehäuse zum Anbringen an einem Roboterarm oder einem Roboterwerkzeug, wobei das Gehäuse einen ersten Hohlraum aufweist; einen Kolben, der in dem Gehäuse angeordnet ist, und eine sich durch ihn erstreckende Bohrung aufweist, wobei der Kolben eine Fluidkammer in dem ersten Hohlraum ausbildet, wodurch Fluid in der Kammer den Kolben in eine erste Position zwingt; einen Schaft zur Anbringung an dem anderen Teil, also entweder am Roboterarm oder am Roboterwerkzeug, wobei der Schaft im Betrieb den Kolben von der ersten Position weg in Reaktion auf einen Unfall des Roboterwerkzeugs bewegen kann; und einen Schalter, der einstellbar in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei der Schalter Kontakte aufweist, die sich in die Bohrung des Kolbens erstrecken, und durch die Bohrung so betätigt werden, dass der Schalter in einen ersten Zustand versetzt wird, wenn sich der Kolben in der ersten Position befindet, und die Kontakte den Schalter in einen zweiten Zustand in Reaktion darauf versetzen, dass sich der Kolben aus der ersten Position weg bewegt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei welcher die Empfindlichkeit der Vorrichtung dadurch einstellbar ist, dass die Axialposition des Schalters innerhalb des Gehäuses und der Bohrung des Kolbens geändert wird, wenn sich der Kolben in der ausgefahrenen Position befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher die Anordnung des Schalters näher an dem Schaft die Empfindlichkeit der Vorrichtung erhöht.
Elektrischer Sensor für eine Roboterunfallschutzvorrichtung, welche aufweist: einen Schalter, der in der Roboterunfallschutzvorrichtung angeordnet ist, und zwei Kontakte aufweist, wobei jeder Kontakt eine Eingriffsoberfläche aufweist; einen dielektrischen, ringförmigen Kragen, und eine Einstellschraube, die im Gewindeeingriff mit dem Schalter verbunden ist, und im Betrieb die Axialposition des Schalters in Bezug auf den Kragen ändern kann; so dass der Schalter in einen ersten Zustand geschaltet wird, wenn die Eingriffsoberflächen sich innerhalb des Kragens in einem Standardzustand der Roboterunfallschutzvorrichtung befinden, und der Schalter in einen zweiten Zustand dadurch geschaltet wird, dass sich die Eingriffsoberflächen nach außerhalb des Kragens bewegen, in Reaktion auf einen Roboterwerkzeugunfall, der die Roboterunfallschutzvorrichtung aus dem Standardzustand bewegt.
Sensor nach Anspruch 13, bei welchem der Schalter zumindest einen ebenen Abschnitt aufweist, und weiterhin eine Hülse mit einem ebenen Hohlraum aufweist, der an den ebenen Abschnitt angepasst ist, und im Betrieb eine Drehbewegung des Schalters in der Hülse einschränken kann, wenn die Schraube gedreht wird.
Sensor nach Anspruch 14, bei welchem die Länge der Relativbewegung in Axialrichtung zwischen dem Kragen und den Eingriffsoberflächen, die zur Betätigung des Schalters von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand erforderlich ist, durch die Schraube eingestellt werden kann.
Verfahren zur Feststellung eines Unfalls eines Roboterwerkzeugs, das durch einen Roboterarm bewegt wird, welches umfasst: Anordnen einer Unfallschutzvorrichtung zwischen dem Roboterwerkzeug und dem Roboterarm, wobei die Vorrichtung eine Basis aufweist; Befestigen eines Schalters, der ein Paar von Eingriffsoberflächen aufweist, einstellbar beabstandet in Bezug auf die Basis, wobei der Schalter in einen zweiten Zustand vorgespannt ist; Halten des Schalters in einem ersten Zustand, durch Eingriff der Eingriffsoberflächen mit der Innenoberfläche eines Zylinders, wobei der Zylinder in Bezug auf die Basis bewegbar ist, und zumindest teilweise die Eingriffsoberflächen in einem Standardzustand umschließt; Bewegen des Zylinders in Reaktion auf einen Unfall des Roboterarms so, dass der Zylinder weg von den Eingriffsoberflächen gleitet, damit der Schalter einen Übergang zu dem zweiten Zustand vornehmen kann; und Erfassung des zweiten Zustands des Schalters als Anzeige für einen Unfall des Roboterwerkzeugs.
Verfahren nach Anspruch 16, welches weiterhin umfasst, die Position des Schalters in Bezug auf die Basis zu ändern, um das Ausmaß der Bewegung des Zylinders zu ändern, das dazu erforderlich ist, damit der Schalter einen Übergang auf den zweiten Zustand vornehmen kann.
Verfahren nach Anspruch 17, bei welchem die Einstellung der Position des Schalters das Drehen einer Schraube umfasst, welche den Schalter mit der Basis verbindet.
Verfahren zur Betätigung eines Schalters, der in einer Roboterunfallschutzvorrichtung enthalten ist, und einen Unfall signalisiert, wobei vorgesehen ist: Vorspannen von Kontakten, die dem Schalter zugeordnet sind, zu einer geöffneten Position; Schließen des Schalters durch Eingriff der Kontakte mit einer bewegbaren, kreisförmigen Oberfläche, die in der Roboterunfallschutzvorrichtung enthalten ist, und zwingen der Kontakte nach innen dorthin, wo sich die Kontakte berühren; Ermöglichen, dass die Kontakte die offene Position einnehmen, durch Bewegung der kreisförmigen Oberfläche relativ zu den Kontakten so, dass die Kontakte in die geöffnete Position springen können; und Ausgabe eines Unfallsignals in Reaktion darauf, dass sich die kreisförmige Oberfläche ausreichend bewegt, um zu ermöglichen, dass sich der Zustand des Schalters von einer geöffnete zu einer geschlossenen Position oder umgekehrt ändert.
Verfahren zur Betätigung eines Schalters, der in einer Roboterunfallschutzvorrichtung enthalten ist, und einen Unfall signalisiert, wobei vorgesehen ist: Vorspannen von Kontakten des Schalters zu einer geöffneten oder einer geschlossenen Position, wobei in der geschlossenen Position der Schalter einen ersten Zustand einnimmt, und in der geöffneten Position der Schalter einen zweiten Zustand einnimmt; Positionieren des Schalters in der Unfallschutzvorrichtung so, dass während zumindest eines Zustands des Schalters ein Bohrungsbereich, der einem bewegbaren Kolben zugeordnet ist, der in der Unfallschutzvorrichtung vorgesehen ist, sich nach außen erstreckt, und in Eingriff mit den Kontakten des Schalters gelangt; und Bewegung, in Reaktion auf einen Unfall, des Kolbens und des Bohrungsbereichs so, dass der Schalter von einem Zustand in den anderen Zustand umgeschaltet wird, was dazu führt, dass ein Unfallsignal abgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 20, bei welchem der Bohrungsbereich des Kolbens einen Kragen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 20, bei welchem in einem Zustand der Bohrungsbereich des Kolbens in Eingriff mit den Kontakten des Schalters gelangt, und in dem anderen Zustand der Bohrungsbereich von den Kontakten beabstandet ist.
Verfahren nach Anspruch 20, bei welchem die Kontakte des Schalters so vorgespannt werden, dass sie eine geöffnete Position einnehmen, und bei welchen in einer Standardposition der Bohrungsbereich des Kolbens in Eingriff mit den Kontakten steht, und die Kontakte in einer geschlossenen Position hält.
Verfahren nach Anspruch 20, welches umfasst, die Empfindlichkeit der Unfallschutzvorrichtung dadurch einzustellen, dass in Axialrichtung der Schalter in Bezug auf den Bohrungsbereich des Kolbens eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 24, welches umfasst, den Schalter in Eingriff mit einer Schraube zu bringen, und die Schraube so zu drehen, dass der Schalter in Axialrichtung in Bezug auf den Bohrungsbereich des Kolbens bewegt wird.
Roboterunfallschutzvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, zwischen einem Roboterarm und einem Roboterwerkzeug zur Feststellung eines Unfalls angeordnet zu werden, welche aufweist: ein Gehäuse, dass eine Zentrumsachse und eine ringförmige Eingriffsoberfläche aufweist; einen bewegbar innerhalb des Gehäuses angebrachten Kolben; einen Sensor, der so betreibbar ist, dass er eine Axialbewegung des Kolbens innerhalb des Gehäuses und in Reaktion hierauf einen Unfall erfasst; ein Betätigungsglied, das mehrere Berührungspunkte und einen ringförmigen Rand aufweist, wobei das Betätigungsglied neben dem Kolben und im wesentlichen ausgerichtet zur Zentralachse in einem Standardzustand gehalten wird, und so betreibbar ist, dass es einen Übergang auf eine nicht in Axialrichtung ausgerichtete Position in Reaktion auf eine auf es einwirkende Querkraft vornehmen kann, wobei das Betätigungsglied in der nicht in Axialrichtung ausgerichteten Position auf entweder einem oder auf mehreren der Berührungspunkte oder dem Berührungspunkt zwischen dem ringförmigen Rand und der Eingriffsoberfläche verschwenkt wird; und eine mehrere Lappen aufweisende Berührungsoberfläche zwischen dem Kolben und dem Betätigungsglied, so dass bei Anlegen einer Querkraft an das Betätigungsglied in irgendeiner Radialrichtung die Entfernung zwischen dem Berührungspunkt zwischen dem Betätigungsglied und dem Kolben auf der Berührungsoberfläche und dem Schwenkpunkt des Betätigungsglieds im wesentlichen gleich ist.
Vorrichtung nach Anspruch 26, bei welcher die mehrere Lappen aufweisende Berührungsoberfläche an dem Kolben befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 26, bei welcher die Lappen der mehreren Lappen aufweisenden Berührungsoberfläche in im wesentlichen radialer Ausrichtung mit den jeweiligen Berührungspunkten auf dem Betätigungsglied über zumindest ein Drehsperrteil gehalten werden, das beabstandet zu der mehrere Lappen aufweisenden Berührungsoberfläche an dieser angebracht ist, wobei das Drehsperrteil in sich eine längliche Axialöffnung aufweist, und ein entsprechendes Einführungsteil, das an dem Gehäuse angebracht ist, und zumindest teilweise in die längliche Axialöffnung eingeführt ist, wobei sich das Einführungsteil frei innerhalb der länglichen Axialöffnung bewegt, wenn sich das Drehsperrteil in Axialrichtung innerhalb des Gehäuses bewegt, und das Einführungsteil im Betrieb eine Drehbewegung des Drehsperrteils einschränken kann.
Vorrichtung nach Anspruch 26, bei welcher das Betätigungsglied drei der Berührungspunkte aufweist, die an ihm angebracht sind, und die mehrere Lappen aufweisende Berührungsoberfläche drei dieser Lappen aufweist.
Roboterunfallschutzvorrichtung, die zum Anbringen zwischen einem Roboterarm und einem Roboterwerkzeug zur Feststellung eines Unfalls angebracht werden kann, und aufweist: ein mit einer Basis versehenes Gehäuse; einen beweglich innerhalb des Gehäuses angebrachten Kolben; einen Sensor, der im Betrieb eine Axialbewegung des Kolbens innerhalb des Gehäuses zu der Basis hin erfassen kann, und in Reaktion hierauf einen Unfall anzeigen kann; ein Betätigungsglied, das neben dem Kolben entgegengesetzt zur Basis gehalten wird, und in Richtung weg von der Basis durch den Kolben vorgespannt wird, wobei das Betätigungsglied im Betrieb den Kolben in Richtung zu der Basis in Reaktion auf einen Unfall bewegen kann; und eine Kappe, die starr an dem Gehäuse befestigt ist, und eine Bewegung des Betätigungsgliedes in Richtung weg von der Basis sperrt, wobei die Kappe einen ringförmigen Einstellring aufweist, der einstellbar an ihr angebracht ist, um den Spalt zwischen dem Betätigungsglied und der Kappe in einem Zustand ohne Unfall einzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 30, bei welcher der ringförmige Einstellring im Gewindeeingriff an der Kappe angebracht ist.
Roboterunfallschutzvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, zwischen einem Roboterarm und einem Roboterwerkzeug angeordnet zu werden, um einen Unfall festzustellen, welche aufweist: ein Gehäuse; einen innerhalb des Gehäuses beweglich angebrachten Kolben; einen Sensor, der im Betrieb eine Bewegung des Kolbens feststellen kann, und einen Unfall in Reaktion auf eine bestimmte Bewegung des Kolbens anzeigen kann; und einen Einstellring, der einstellbar mit dem Gehäuse verbunden ist, um den Abstand zwischen dem Betätigungsglied und dem Gehäuse einzustellen.
Roboterunfallschutzvorrichtung nach Anspruch 32, bei welcher sich das Betätigungsglied durch den Einstellring erstreckt.
Roboterunfallschutzvorrichtung nach Anspruch 32, bei welcher der Einstellring einen Lageroberfläche zum Eingriff mit einem Abschnitt des Betätigungsglieds aufweist.
Roboterunfallschutzvorrichtung nach Anspruch 32, bei welcher sich der Einstellring um das Betätigungsglied herum erstreckt, und ein Abschnitt des Betätigungsglieds gegenüber. dem Gehäuse und durch den Einstellring vorspringt.
Roboterunfallschutzvorrichtung nach Anspruch 35, bei welcher das Gehäuse eine Seite aufweist, in welcher eine mit einem Gewinde versehene Öffnung vorgesehen ist, und der Einstellring einen Gewindeabschnitt aufweist, der es dem Einstellring ermöglicht, im Gewindeeingriff in der Gewindeöffnung befestigt zu werden, die in der Seite des Gehäuses vorgesehen ist.
Roboterunfallschutzvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, zwischen einem Roboterarm und einem Roboterwerkzeug angeordnet zu werden, zur Feststellung eines Unfalls, und aufweist: ein Gehäuse; einen beweglich innerhalb des Gehäuses angebrachten Kolben; ein Betätigungsglied, das beweglich in dem Gehäuse angebracht ist, und sich im Betrieb in Axialrichtung bewegen kann, und innerhalb des Gehäuses verkippen kann; eine Berührungsoberfläche, die zwischen dem Kolben und dem Betätigungsglied so angeordnet ist, dass die Bewegung der Berührungsoberfläche in Reaktion auf die Bewegung des Betätigungsgliedes zur Bewegung des Kolbens führen kann; wobei die Berührungsoberfläche so ausgebildet ist, dass im wesentlichen gleiche Querkräfte, die um das Betätigungsglied herum einwirken, zu einer im wesentlichen gleichen Kraft führen, die auf den Kolben einwirkt; und einen Sensor, der im Betrieb eine Bewegung des Kolbens feststellen kann, und einen Unfall in Reaktion auf die Bewegung des Kolbens anzeigen kann.
Roboterunfallschutzvorrichtung nach Anspruch 37, bei welcher verschiedene Momentarme als Ergebnis deswegen erzeugt werden, dass sich das Betätigungsglied in Reaktion auf verschiedene Querbelastungen verkippt, und bei welcher die Momentarme im wesentlichen gleich für Querkräfte sind, die um das Betätigungsglied herum einwirken.
Roboterunfallschutzvorrichtung nach Anspruch 37, bei welcher sich das Betätigungsglied um einen oder mehrere Punkte in Reaktion darauf bewegt, dass Querkräfte auf das Betätigungsglied einwirken, und bei welcher ein Momentenarm zwischen einem Punkt oder einer Linie, welche zwei Punkte verbindet, und einem Eingriffspunkt festgelegt ist, an welchem das Betätigungsglied in Eingriff mit der Berührungsoberfläche gelangt, und bei welcher die Momentenarme, die für eine Gruppe von Querbelastungen erzeugt werden, die um das Betätigungsglied herum einwirken, im wesentlichen gleich sind.
Roboterunfallschutzvorrichtung nach Anspruch 37, bei welcher sich das Betätigungsglied um einen oder mehrere Punkte verkippt, und bei welcher die Berührungsoberfläche eine nicht-kreisförmige Oberfläche aufweist, die einen zentralen Bereich und eine Gruppe äußerer Bereiche aufweist, die gegenüber dem zentralen Bereich zu den Punkten hin vorspringen.
Roboterunfallschutzvorrichtung nach Anspruch 37, bei welcher die Winkelposition der Berührungsoberfläche in Bezug auf das Betätigungsglied festliegt.
Roboterunfallschutzvorrichtung nach Anspruch 37, bei welcher in Reaktion darauf, dass eine Querkraft auf das Betätigungsglied einwirkt, sich das Betätigungsglied um zumindest einen Punkt bewegt.
Roboterunfallschutzvorrichtung nach Anspruch 42, bei welcher in Reaktion darauf, dass eine Querkraft auf das Betätigungsglied einwirkt, sich das Betätigungsglied um zumindest einen Punkt bewegt, und daraufhin in Eingriff mit zumindest einem zweiten Punkt gelangt, und sich über den zweiten Punkt hinaus bewegt.
Roboterunfallschutzvorrichtung nach Anspruch 37, bei welcher das Betätigungsglied eine Gruppe kurvenförmiger Lagerpunkte aufweist, und bei welcher zumindest ein Abschnitt des Betätigungsglieds neben einer Eingriffsoberfläche angeordnet ist, wobei in Reaktion darauf, dass eine Querbelastung auf das Betätigungsglied einwirkt, sich das Betätigungsglied um zumindest einen der kurvenförmigen Lagerpunkte bewegt, und danach ein Abschnitt des Betätigungsgliedes in Eingriff mit der Eingriffsoberfläche gelangt, und sich in Bezug auf einen oder mehrere Punkte auf der Eingriffsoberfläche bewegt.
Roboterunfallschutzvorrichtung nach Anspruch 44, bei welcher ein Momentenarm zwischen dem zumindest einen kurvenförmigen Lagerpunkt und einem Punkt erzeugt wird, an welchem das Betätigungsglied in Eingriff mit der Berührungsoberfläche gelangt, und bei welcher ein zweiter Momentenarm zwischen dem zumindest einen Punkt, an welchem das Betätigungsglied in Eingriff mit der Eingriffsoberfläche gelangt, und dem Punkt erzeugt wird, an dem das Betätigungsglied die Berührungsoberfläche berührt.
Roboterunfallschutzvorrichtung nach Anspruch 37, bei welcher das Betätigungsglied eine erste und eine zweite Oberfläche aufweist, wobei neben dem Betätigungsglied eine erste Eingriffsoberfläche und eine zweite Eingriffsoberfläche angeordnet sind, und in Reaktion darauf, dass eine Querkraft auf das Betätigungsglied einwirkt, sich das Betätigungsglied um zumindest einen Punkt bewegt, infolge des Eingriffs der ersten Oberfläche des Betätigungsgliedes mit der ersten Eingriffsoberfläche, und sich um zumindest einen zweiten Punkt bewegt, infolge des Eingriffs der zweiten Oberfläche des Betätigungsgliedes, die im Eingriff mit der zweiten Eingriffsoberfläche steht.
Roboterunfallschutzvorrichtung nach Anspruch 46, bei welcher die erste Oberfläche des Betätigungsgliedes eine Gruppe kurvenförmiger Berührungspunkte aufweist.
Roboterunfallschutzvorrichtung nach Anspruch 47, bei welcher die zweite Oberfläche des Betätigungsgliedes eine ringförmige Oberfläche aufweist, die auf dem Betätigungsglied vorgesehen ist, und bei welcher die zweite Eingriffsoberfläche sich um das Betätigungsglied herum erstreckt, und neben der ringförmigen Oberfläche des Betätigungsgliedes liegt.
Roboterunfallschutzvorrichtung nach Anspruch 48, bei welcher die erste Eingriffsoberfläche eine Nockenoberfläche aufweist, die neben den kurvenförmigen Berührungspunkten des Betätigungsgliedes liegt, und die zweite Eingriffsoberfläche eine ringförmige Eingriffsoberfläche aufweist, und bei welcher in Reaktion auf eine Querkraft, die gegen das Betätigungsglied einwirkt, ein oder mehrerer der kurvenförmigen Berührungspunkte in Eingriff mit der Nockenoberfläche gelangt, und sich das Betätigungsglied um den einen oder die mehreren Berührungspunkte bewegt, und danach die ringförmige Oberfläche des Betätigungsgliedes in Eingriff mit der benachbarten ringförmigen Eingriffsoberfläche gelangt, so dass sich das Betätigungsglied um einen Berührungspunkt bewegt, der durch den Eingriff der ringförmigen Oberfläche des Betätigungsgliedes mit der ringförmigen Eingriffsoberfläche erzeugt wird.
Roboterunfallschutzvorrichtung nach Anspruch 37, bei welcher das Betätigungsglied eine Gruppe kurvenförmiger Lagerpunkte aufweist, die neben einer Nockenoberfläche angeordnet sind, die sich um das Betätigungsglied herum erstreckt, und bei welcher das Betätigungsglied mit einer ringförmigen Oberfläche versehen ist, die neben einer darüberliegenden Eingriffsoberfläche vorgesehen ist; wobei in Reaktion auf eine Querkraft, die auf das Betätigungsglied einwirkt, sich das Betätigungsglied um einen oder mehrere der kurvenförmigen Lagerpunkte bewegen kann, infolge des Eingriffs des einen oder der mehreren, kurvenförmigen Lagerpunkte mit der Nockenoberfläche, und sich auch um zumindest einen anderen Punkt bewegen kann, infolge des Eingriffs mit der ringförmigen Oberfläche des Betätigungsgliedes mit der benachbarten Eingriffsoberfläche.