DE202004007938U1 - Overload safety system, especially for a robot manipulator, has spaced flanges linked by elastic connections forming pressure zones which are measured to give a dynamic matching to loads during rapid robot movements - Google Patents

Overload safety system, especially for a robot manipulator, has spaced flanges linked by elastic connections forming pressure zones which are measured to give a dynamic matching to loads during rapid robot movements Download PDF

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Abstract

The overload safety system (1), especially for a multi-joint robot manipulator, is at the robot working unit (3) with two spaced flanges (5,6) with a tight flange holder (17) and an elastic connection (8) between them forming a pressure zone (7) filled with a pressure medium. A pressure meter (9) with a sensor (10) measures the pressure in the pressure zone, with a signal link to the robot (2) and a control unit (15), which also controls the pressure medium supply (11). The system also has an emergency spreader unit (23) with a drive (28), linked to the flanges through toggle levers (24).

Description

Die Erfindung betrifft eine Überlastsicherung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.The The invention relates to an overload protection with the features in the preamble of the main claim.

Eine solche Überlastsicherung ist aus der DE 92 08 9080 U1 bekannt. Sie besteht aus zwei parallel und mit Abstand zueinander angeordneten Flanschplatten, von denen eine dem Werkzeug und die andere einer Roboterhand zugeordnet ist. Die Flanschplatten werden mittels einer zugfesten Flanschhalterung in Form von Spannseilen auf einer maximalen Distanz gehalten und sind randseitig mit einem elastischen Balg verbunden. Die Flanschplatten und der Balg bilden zwischen sich einen Druckraum, der mit einem Gas unter Druck befällt werden kann. Durch den Gasdruck werden die Flanschplatten auf den von den Spannseilen begrenzten Abstand distanziert. An mindestens einem Spannseil ist ein Sensor angeordnet, der Kollisionen des Werkzeugs feststellt, welche sich in einer Änderung der Seilspannung äußern. In einem Kollisionsfall wird ein Auslassventil betätigt, welches den Druck in der Druckkammer schnell verringert und die Überlastsicherung weich macht. Sie kann dadurch im Belastungsfall nachgeben und Schäden verhindern. Über den Sensor am Spannseil kann außerdem ein Nothalt des Handhabungsgeräts oder Roboters ausgelöst werden.Such an overload protection is from the DE 92 08 9080 U1 known. It consists of two parallel and spaced apart flange plates, one of which is assigned to the tool and the other a robot hand. The flange plates are held by means of a tensile flange holder in the form of tensioning cables at a maximum distance and are peripherally connected to an elastic bellows. The flange plates and the bellows form a pressure space between them, which can be filled with a gas under pressure. Due to the gas pressure, the flange plates are distanced to the distance limited by the tension cables. At least one tensioning cable, a sensor is arranged, which detects collisions of the tool, which manifest themselves in a change in the cable tension. In the event of a collision, an outlet valve is actuated, which quickly reduces the pressure in the pressure chamber and softens the overload protection. As a result, it can yield under load and prevent damage. In addition, an emergency stop of the handling device or robot can be triggered via the sensor on the tensioning cable.

Andere Überlastsicherungen mit Überdruckventilen, die im Belastungsfall wirken und selbsttätig den Gasdruck im Druckraum verringern, sind aus der DD 260 463 A1 und DD 261 986 A1 bekannt. Abstandsänderungen zwischen den Flanschplatten werden in diesen Fällen durch Weg messende Sensoren oder einen Zylinder erfasst und ausgewertet.Other overload protection with pressure relief valves, which act in the load case and automatically the gas pressure in the pressure chamber are known from DD 260 463 A1 and DD 261 986 A1. changes in distance between the flange plates are in these cases by way of measuring sensors or a cylinder is detected and evaluated.

Zwischen den Flanschplatten ist in diesen Fällen eine kegelförmige Manschette angeordnet, die mit Längs- und Querbewährungen versehen ist und aus einem zugfesten Material besteht.Between the flange plates in these cases is a conical sleeve arranged with longitudinal and cross currencies is provided and consists of a tensile material.

Die DE 43 18 026 C1 zeigt eine Überlastschutzreinrichtung für Roboter mit einer Druckkammer mit starren Kammerwänden nebst einem Kolben, der eine Entlüftungsöffnung der Druckkammer verschließt. Im Überlastfall kippt der ringförmige Kolben und gibt die Entlüftungsöffnung frei. Die Betriebs- und Anschlaglage des Ringkolbens an der Entlüftungsöffnung wird durch einen induktiven Sensor überwacht.The DE 43 18 026 C1 shows an overload protection device for robots with a pressure chamber with rigid chamber walls and a piston which closes a vent opening of the pressure chamber. In case of overload, the annular piston tilts and releases the vent opening. The operating and stop position of the ring piston at the vent opening is monitored by an inductive sensor.

Die DE 198 34 333 A1 befasst sich mit einer Vorrichtung zum Verhindern kollisionsbedingter Beschädigungen in einer explosionsgefährdeten Umgebung. Hierbei ist eine Druckkammer mit einer Verschlussscheibe vorhanden, die eine Auslassöffnung abdeckt. Die Druckkammer hat starre Wände und besitzt eine innenliegende Schraubenfeder zur Positionierung der Verschlussscheibe. Außerdem ist ein Drucksensor vorhanden. Bei der Auslenkung und Öffnung der Verschlussscheibe sinkt der Kammerinnendruck. Sobald dieser unter einen vorbestimmten Wert fällt, schaltet der Drucksensor die Antriebsvorrichtung ab.The DE 198 34 333 A1 deals with a device for preventing collision-induced damage in a potentially explosive environment. In this case, a pressure chamber with a closure disc is present, which covers an outlet opening. The pressure chamber has rigid walls and has an internal coil spring for positioning the shutter disc. There is also a pressure sensor. When the shutter disc is deflected and opened, the chamber internal pressure drops. As soon as it falls below a predetermined value, the pressure sensor switches off the drive device.

In der DE 38 21 548 A1 ist eine Vorrichtung zum Ausgleichen von Lage- und Positionstoleranzen für einen Greifer eines Industrieroboters angesprochen. Hierbei ist ein Druckmittel-Balgzylinder vorhanden, der einen Zentrierelementhalter trägt. Am anderen Ende ist der Druckmittel-Balgzylinder an einem Flansch befestigt, an dem das Greifwerkzeug montiert wird. Der Zentrierelementhalter ist innerhalb eines ringförmigen Gehäuses mit einer Festscheibe angeordnet, in dessen Innenraum sich auch eine Losscheibe mit definiertem Abstand über der Festscheibe befindet. Lageänderungen und Kollisionen äußern sich in einer Abstandsänderung zwischen Festscheibe und Losscheibe, welche durch mehrere Näherungsschalter detektiert wird.In the DE 38 21 548 A1 a device for compensating position and position tolerances for a gripper of an industrial robot is addressed. Here, a pressure medium bellows cylinder is present, which carries a centering element holder. At the other end, the pressure medium bellows cylinder is attached to a flange on which the gripping tool is mounted. The centering element holder is arranged within an annular housing with a fixed disk, in the interior of which there is also a loose disk at a defined distance above the fixed disk. Changes in position and collisions are expressed in a change in distance between the fixed disk and the loose disk, which is detected by several proximity switches.

In der DE 37 01 651 A1 ist eine Sicherheitseinrichtung für Industrieroboter zu finden, die ähnlich wie der eingangs genannte Stand der Technik mit einer starrwandigen Druckkammer ausgebildet ist, deren Auslassöffnung durch einen Kolben oder eine Scheibe verschlossen wird. Der im Kollisionsfall entstehende Druckabfall soll durch einen elektromagnetischen Wandler überwacht werden.In the DE 37 01 651 A1 is to find a safety device for industrial robots, which is similar to the above-mentioned prior art formed with a rigid-walled pressure chamber, the outlet opening is closed by a piston or a disc. The resulting pressure drop in the event of a collision should be monitored by an electromagnetic transducer.

Die in der DE 36 20 391 A1 gezeigte Überlastsicherung hat eine ähnlich Ausbildung wie die eingangs genannte DE 92 08 908 U1 . Auch hier sind zwei Flanschplatten durch Stäbe oder Seile miteinander zugfest verbunden und werden durch einen Druckmittelzylinder auf Abstand gehalten. Die Messelemente zum Detektieren von Kollisionen sind in der einen Ausführungsform als Dehnmessstreifen an den Stäben oder Seilen angeordnet. In der anderen Ausführungsform sind Quarze zwischen dem Befestigungsflansch des Roboters und der einen Flanschplatte angeordnet.The in the DE 36 20 391 A1 The overload protection shown has a similar training as the aforementioned DE 92 08 908 U1 , Again, two flange plates are connected by rods or ropes together tensile strength and are held by a pressure medium cylinder at a distance. The measuring elements for detecting collisions are arranged in one embodiment as strain gauges on the bars or ropes. In the other embodiment, quartzes are disposed between the mounting flange of the robot and the one flange plate.

Die in der DE 36 05 505 A1 offenbarte Stoßschutz-Sicherheitseinrichtung besitzt zwei parallele Platten mit einer dazwischen angeordneten elastischen Ringdichtung. An der einen mit der Roboterhand verbundenen Platte ist ein mit Druckluft oder Hydrauliköl oder einem anderen kompressiblen Medium beaufschlagter Zylinder angeordnet, der mit einem Kolben zusammenwirkt, der von der anderen beweglichen Platte beaufschlagt wird. Am Kolbenumfang sind Dauermagnete angeordnet. Im Überlastfall wird der Kolben im Zylinder verschoben, wobei die Magnetbewegung über einen Fühlerschalter erfasst wird und auf dessen Signal hin zu einer Roboterabschaltung führt. Die Überlastsicherung soll zugleich eine Pufferung oder Dämpfung der auftretenden Stöße bewirken, wobei das im Zylinder befindliche Medium komprimiert oder ggf. über eine Fluidleitung zu Dämpfungszwecken abgelassen wird.The in the DE 36 05 505 A1 disclosed impact protection safety device has two parallel plates with an interposed elastic ring seal. On the one hand connected to the robot hand plate is provided with compressed air or hydraulic oil or other compressible medium cylinder arranged, which cooperates with a piston which is acted upon by the other movable plate. At the piston circumference permanent magnets are arranged. In case of overload, the piston is displaced in the cylinder, whereby the magnetic movement is detected by a sensor switch and leads to the signal of a robot shutdown. The overload protection is at the same time a buffering or damping occur cause the shocks, wherein the medium contained in the cylinder is compressed or possibly discharged via a fluid line for damping purposes.

Bei der in der DD 252 512 A3 gezeigten Überlastsicherung werden zwei parallele Flansche von einer Druckkammer in einem Gehäuse beaufschlagt und sind durch Kugelrasten lageverbunden. An den Kugelrasten sind Sensoren angeordnet, die im Kollisionsfall eine Relativbewegung der Flanschplatten feststellen. In der Druckkammer selbst ist keine Sensorik vorhanden.at The overload protection shown in DD 252 512 A3 becomes two parallel flanges acted upon by a pressure chamber in a housing and are connected by ball stops. At the ball stops are Sensors arranged in the event of a collision, a relative movement the flange plates. In the pressure chamber itself is no Sensors available.

Die in der DD 250 493 A1 offenbarte Überlastsicherung für einen Roboter funktioniert ähnlich wie der eingangs genannte Stand der Technik und besitzt eine starre Druckkammer mit einer Auslassöffnung, die durch eine Scheibe oder einen Kolben in Betriebslage verschlossen und abgedichtet ist. Im Kollisionsfall weicht die Scheibe aus und ermöglicht einen Druckabfall, der von einem an die Druckkammer angeschlossenen Sensor erfasst wird und zum Abschalten des Roboters führt.The in DD 250 493 A1 disclosed overload protection for one Robot works much like the aforementioned prior art and has a rigid Pressure chamber with an outlet opening, closed by a disc or a piston in operating position and sealed. In case of collision, the disc differs and allows one Pressure drop from a sensor connected to the pressure chamber is detected and leads to shutdown of the robot.

Aus der US-A-5,964,124 und der US-A-5,086,901 sind Überlastsicherungen bekannt, die ähnlich wie der vorgenannte Stand der Technik ausgebildet sind und mit einer Druckkammer nebst Kolben oder Verschlussscheibe und einem im Kollisionsfall auftretenden sensorisch detektierten Druckverlust arbeiten.Out US-A-5,964,124 and US-A-5,086,901 are known overload protection similar to the aforementioned prior art are formed and with a Pressure chamber together with piston or shutter disc and one in case of collision occurring sensory detected pressure loss work.

Bei der in der US-A-4,717,003 gezeigten Überlastsicherung wirken ein Gehäuse und eine Werkzeugflanschplatte unter Bildung eines Druckraums mit zusätzlicher Federkraft zusammen. Im Kollisionsfall werden Lageänderungen zwischen dem starwandigen Gehäuse und der Flanschplatte durch Näherungssensoren detektiert.at the overload protection shown in US-A-4,717,003 act casing and a tool flange plate to form a pressure space with additional Spring force together. In the event of a collision, changes in position occur between the star-walled housing and the flange plate by proximity sensors detected.

Die aus der EP 0 250 133 A1 bekannte Überlastsicherung funktioniert ebenfalls wie der vorstehend gewürdigte Stand der Technik und besitzt einen starrwandigen Zylinder mit einem beweglich darin angeordneten Kolben. Die im Überlastfall auftretenden Kolbenbewegungen werden durch Sensoren und Magnete detektiert.The from the EP 0 250 133 A1 known overload protection also works as the above-appreciated prior art and has a rigid-walled cylinder with a piston movably disposed therein. The piston movements occurring in case of overload are detected by sensors and magnets.

Die in der EP 0 162220 A1 gezeigte Überlastsicherung ist ebenfalls von konventioneller Bauart und besteht aus einem Zylinder mit einer von einem Kolben oder einer Scheibe verschlossenen Auslassöffnung. Im Kollisionsfall tritt ein Druckabfall im Zylinder auf, der durch eine angeschlossene Sensorik detektiert wird.The in the EP 0 162220 A1 The overload protection shown is also of conventional design and consists of a cylinder with a closed by a piston or a disc outlet. In the event of a collision, a pressure drop occurs in the cylinder, which is detected by a connected sensor.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorbekannten Überlastsicherungen weiter zu verbessern.It Object of the present invention, the previously known overload protection continue to improve.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.The Invention solves this task with the features in the main claim.

Die beanspruchte Überlastsicherung mit dem unter Innendruck stehenden verformbaren Druckraum und der Druckmesseinrichtung hat den Vorteil, dass sich damit Überlast-Zustände schnell, genau und zuverlässig erfassen und signaltechnisch auswerten lassen. Hierbei reagiert die Überlastsicherung sowohl auf Druckbelastung, wie auch auf Momentenbelastung. Jede durch eine Kollision oder eine anderweitige Über-Belastung entstehende Lageänderung der Flanschelemente äußert sich in einer Veränderung des Druckraums und des hier herrschenden Innendrucks, was von der Druckmesseinrichtung registriert und signaltechnisch ausgewertet wird. Die Reaktion ist sicher und schnell.The claimed overload protection with the under pressure inside deformable pressure chamber and the Pressure measuring device has the advantage that it overload conditions quickly, accurately and reliable record and signal-technically evaluate. This reacts the overload protection both on pressure load as well as on moment load. each by a collision or otherwise over-stress resulting change in position the flange elements are expressed in a change the pressure chamber and the prevailing internal pressure, which is from the Pressure measuring device registered and evaluated by signal technology. The reaction is safe and fast.

Ein besonderer Vorteil der Überlastsicherung ist ihre Fähigkeit zur dynamischen Anpassung. Die Überlastsicherung lässt sich in ihrer Auslöseschwelle verändern und an unterschiedlich hohe Belastungen oder Auslösekräfte bzw. Auslösemomente anpassen. Bei schnellen Roboterbewegungen ist eine höhere Steifigkeit und eine höhere Auslöseschwelle der Überlastsicherung gefordert, um den durch die Dynamik bedingt höheren Betriebskräften Stand zu halten. Bei langsameren Geschwindigkeiten, z.B. bei Positionierfahrten, bei denen häufig auch eine höhere Kollisionsgefahr besteht, sind geringere Betriebskräfte vorhanden, so dass die Steifigkeit und die Auslöseschwelle der Überlastsicherung entsprechend reduziert werden können. Diese Anpassung kann durch Änderung des Innendrucks in der Druckkammer erfolgen. Eine Verringerung des Drucks hat zudem den Vorteil, dass im Kollisionsfall die Überlastsicherung weicher ist und eine größere Nachgiebigkeit hat. Der zur Verfügung stehende Ausweichweg für das kollidierende Werkteil ist größer, so dass auch den durch unterschiedliche Masseträgheiten bedingten unterschiedlich großen Nachlaufwegen von Werkteil und Handhabungsgerät im Kollisionsfall Rechnung getragen werden kann.One particular advantage of the overload protection is her ability for dynamic adaptation. The overload protection let yourself change in their triggering threshold and at different high loads or tripping forces or tripping moments to adjust. With fast robot movements is a higher rigidity and a higher one triggering threshold the overload protection required to withstand the higher operating forces due to the dynamics to keep. At slower speeds, e.g. in positioning trips, where frequent also a higher one Danger of collision, lower operating forces are present, so that the rigidity and the release threshold of the overload protection can be reduced accordingly. This adjustment can be made by change the internal pressure in the pressure chamber done. A reduction in the Drucks also has the advantage that in case of collision, the overload protection softer is and a greater yielding Has. The available standing alternative way for the colliding part of the work is larger, so that also by the different inertia conditional of different sizes Traces due to movement of workpiece and handling device in case of collision can be worn.

Die Überlastsicherung zeichnet sich ferner durch eine Not-Spreizeinrichtung aus, die bei Ausfall der Betriebsversorgung, insbesondere der Druckmittelversorgung selbsttätig reagiert und ein Zusammenbrechen der Überlastsicherung verhindert. Eine Beschädigung der Werkteile oder des Roboters durch einen Ausfall der Überlastsicherung kann vermieden werden. Durch den Anschluss an die gleiche Druckmittelversorgung wie der Druckraum kann die Not-Spreizeinrichtung unmittelbar und ohne Zwischenschaltung von Detektoren oder dergleichen reagieren. Außerdem kann durch diese Ausbildung der Bauaufwand erheblich reduziert werden.The overload protection is also characterized by an emergency spreader, which in case of failure of the Operating supply, in particular the pressure medium supply reacts automatically and a collapse of the overload protection prevented. A damage of the workpieces or of the robot due to a failure of the overload protection can be avoided. By connecting to the same pressure medium supply As the pressure chamber, the emergency spreader can immediately and react without the interposition of detectors or the like. Furthermore can be significantly reduced by this training, the construction cost.

Die Druckmittelversorgung der Überlastsicherung bietet in Verbindung mit der Druckmesseinrichtung ferner den Vorteil, dass sich die Steifigkeit und Belastungsaufnahmefähigkeit der Überlastsicherung genau auf die gewünschten Werte einstellen und regeln lässt. Die Druckmesseinrichtung bietet hierfür das erforderliche Feedback. Die Druckmesseinrichtung kann außerdem über eine geeignete Steuerung mit ihren Auslöseschwellen an die jeweils vorhandenen Druckverhältnisse ohne großen Aufwand angepasst und optimiert werden.The pressure medium supply of the overload protection offers in conjunction with the Druckmessein Another advantage is that the rigidity and load-bearing capacity of the overload protection can be set and controlled precisely to the desired values. The pressure measuring device provides the necessary feedback for this. The pressure measuring device can also be adapted and optimized by means of a suitable control with their triggering thresholds to the existing pressure conditions without much effort.

Für eine zuverlässige Funktion der Überlastsicherung ist es ferner von Vorteil, in Paaren angeordnete Spannseile als Flanschhalterung zu verwenden. Hierdurch wird die Ansprechfähigkeit der Überlastsicherung verbessert. Momentenbelastungen und relative Drehbewegungen der Flanschelemente um ihre Zentralachse werden zuverlässig in eine lineare Annäherung der Flanschelemente und eine damit einhergehende Veränderung des Druckraums und des herrschenden Innendrucks umgesetzt. Auch gegenseitige Kippstellungen der Flanschelemente werden besser und zuverlässig erfasst und signaltechnisch ausgewertet.For a reliable function the overload protection It is also advantageous, arranged in pairs tensioning cables as Flange mount to use. This will increase the responsiveness the overload protection improved. Moment loads and relative rotational movements of the Flange elements around their central axis become reliable in a linear approach the flange elements and an associated change the pressure chamber and the prevailing internal pressure implemented. Also mutual tilting of the flange elements are better and reliable recorded and signal-technically evaluated.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.In the dependent claims are further advantageous embodiments of the invention indicated.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:The The invention is for example and schematically in the drawings shown. In detail show:

1: eine Überlastsicherung im Querschnitt und in Betriebsposition, 1 an overload protection in cross-section and in operating position,

2: die Überlastsicherung von 1 in einem möglichen Auslösefall bei Kippstellung der Flanschelemente, 2 : the overload protection of 1 in a possible triggering case with tilted position of the flange elements,

3: eine Überlastsicherung gemäß 1 mit einer Not-Spreizeinrichtung in Auslösestellung, 3 : an overload protection according to 1 with an emergency spreader in trigger position,

4: eine Draufsicht auf die Überlastsicherung gemäß Pfeil IV von 1 und 4 : A plan view of the overload protection according to arrow IV of 1 and

5 und 6: schematische Darstellungen von Seiländerungen im Ruhezustand und im Belastungsfall. 5 and 6 : schematic representations of rope changes at rest and under load.

Die Erfindung betrifft eine Überlastsicherung (1), die für eine Anordnung zwischen einem Werkteil (3) und einem Handhabungsgerät (2) vorgesehen ist. Das Handhabungsgerät (2) kann von beliebiger Art sein. Vorzugsweise handelt es sich um einen mehrachsigen Roboter, insbesondere einen Gelenkarmroboter mit sechs oder mehr Achsen, der auch eine mehrachsige Roboterhand aufweist. Die Überlastsicherung (1) ist am Abtriebsflansch der Roboterhand angeordnet, was in 1 schematisch angedeutet ist. Das Werkteil (3) kann von beliebiger Art sein und z.B. aus einem Werkzeug zum Handhaben oder Bearbeiten von Bauteilen, insbesondere Karosseriebauteilen von Fahrzeugen, bestehen. Es ist ebenfalls in 1 in einer abgebrochenen Schemadarstellung angedeutet.The invention relates to an overload protection ( 1 ) required for an arrangement between a work piece ( 3 ) and a handling device ( 2 ) is provided. The handling device ( 2 ) can be of any kind. Preferably, it is a multi-axis robot, in particular a Gelenkarmroboter with six or more axes, which also has a multi-axis robot hand. The overload protection ( 1 ) is arranged on the output flange of the robot hand, which is in 1 is indicated schematically. The work part ( 3 ) may be of any type and, for example, from a tool for handling or editing of components, in particular body parts of vehicles exist. It is also in 1 indicated in a broken schematic representation.

Die Überlastsicherung (1) besteht aus zwei im Abstand und vorzugsweise parallel zueinander angeordneten Flanschelementen (5, 6), die z.B. als ringscheibenförmige Flanschplatten ausgebildet sind. Die eine Flanschplatte (5) ist mit der Roboterhand (2) und die andere Flanschplatte (6) mit dem Werkteil (3) verbunden. Die Flanschplatten (5, 6) werden untereinander durch eine zugfeste Flanschhalterung (17) und ein elastisches Verbindungselement (8) verbunden.The overload protection ( 1 ) consists of two spaced apart and preferably parallel to each other flange elements ( 5 . 6 ), which are formed, for example, as annular disk-shaped flange plates. The one flange plate ( 5 ) is with the robot hand ( 2 ) and the other flange plate ( 6 ) with the workpiece ( 3 ) connected. The flange plates ( 5 . 6 ) are interconnected by a tensile flange mount ( 17 ) and an elastic connecting element ( 8th ) connected.

Das Verbindungselement (8) ist vorzugsweise biegeelastisch und dabei zug- und dehnfest. Es ist z.B. als ringförmiger ausgebauchter Balg ausgebildet, der die Flanschelemente (5, 6) an deren Randbereich umlaufend und abdichtend verbindet. Von den Flanschelementen (5, 6) und dem Balg (8) wird ein zwischen den Flanschelementen (5, 6) befindlicher Druckraum (7) dicht umschlossen. Die nachfolgend näher erläuterte Flanschhalterung (17) ist vorzugsweise im Druckraum (7) angeordnet.The connecting element ( 8th ) is preferably flexurally elastic and tensile and tensile strength. It is formed, for example, as an annular bulged bellows, which the flange elements ( 5 . 6 ) at the edge region circumferentially and sealingly connects. From the flange elements ( 5 . 6 ) and the bellows ( 8th ) is a between the flange elements ( 5 . 6 ) pressure space ( 7 ) tightly enclosed. The below explained in more detail flange mount ( 17 ) is preferably in the pressure chamber ( 7 ) arranged.

Der Druckraum (7) kann mit einem komprimierbaren Druckmittel befüllt werden. Dies ist vorzugsweise ein unter Druck stehendes Gas, insbesondere Druckluft. Alternativ sind auch beliebige andere komprimierbare Druckmittel möglich. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um Fluide. Durch seine Dehnfestigkeit behält das Verbindungselement (8) unter Belastung durch diesen Druck seine Länge und Breite, wobei es wegen seiner Biegeelastizität Relativbewegungen der Flanschelemente (5, 6) durch Verformung und veränderliche Ausbauchung folgen kann.The pressure chamber ( 7 ) can be filled with a compressible pressure medium. This is preferably a pressurized gas, in particular compressed air. Alternatively, any other compressible pressure medium are possible. Preferably, these are fluids. Due to its tensile strength, the connecting element ( 8th ) under load by this pressure its length and width, and it is due to its bending elasticity relative movements of the flange ( 5 . 6 ) can be followed by deformation and variable bulge.

Für die Einspeisung des Druckmittels in den Druckraum (7) ist eine Druckmittelversorgung (11) vorgesehen, deren Komponenten vorzugsweise an der dem Roboter (2) zugeordneten Flanschelement (5) angeordnet sind.For feeding the pressure medium into the pressure chamber ( 7 ) is a pressure medium supply ( 11 ) whose components are preferably attached to the robot ( 2 ) associated flange element ( 5 ) are arranged.

Die Flanschhalterung (17) kann in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um mindestens drei schräg angeordnete und gleichmäßig im Kreis verteilte Spannseile (18, 19), deren Seilachsen sich in einem gemeinsamen Schnittpunkt (21) auf der Zentralachse (4) der Flanschelemente (5, 6) schneiden. Die Zentralachse (4) ist vorzugsweise zugleich die Abtriebsachse oder Handachse VI der Roboterhand (2). Der Schnittpunkt (21) liegt bevorzugt auf der Werkteilseite. Die Spannseile (18, 19) sind an beiden Flanschplatten (5, 6) über Seilfixierungen (22) befestigt, wobei jeweils mindestens eine Seilfixierung (22) von außen verstellbar ist und eine Einstellung der gewünschten Seillänge und des hierdurch bestimmten Flanschplattenabstandes ermöglicht. Die Seile (18, 19) sind zugfest und bestehen z.B. aus metallischen Drähten.The flange holder ( 17 ) may be formed in any suitable manner. In the illustrated embodiment, it is at least three obliquely arranged and evenly distributed in a circle tensioning cables ( 18 . 19 ) whose cable axles are in a common point of intersection ( 21 ) on the central axis ( 4 ) of the flange elements ( 5 . 6 ) to cut. The central axis ( 4 ) is preferably at the same time the output axis or hand axis VI of the robot hand ( 2 ). The intersection ( 21 ) is preferably on the workpiece side. The tensioning cables ( 18 . 19 ) are on both flange plates ( 5 . 6 ) via rope fixings ( 22 ), wherein in each case at least one cable fixing ( 22 ) Is adjustable from the outside and an adjustment of the desired rope length and thereby be allowed for flange plate spacing. The ropes ( 18 . 19 ) are tensile and consist eg of metallic wires.

In der bevorzugten Anordnung mit dem Schnittpunkt (21) auf der Werkteilseite haben die werkteilseitigen Befestigungspunkte der Spannseile (18, 19) einen kleineren gegenseitigen Abstand als die anderen Befestigungspunkte am roboterseitigen Flanschelement (5). Wie 4 verdeutlicht, sind die Spannseile (18, 19) in einem Ring oder Kreis gleichmäßig und konzentrisch um die Zentralachse (4) angeordnet.In the preferred arrangement with the intersection ( 21 ) on the workpiece side, the attachment points of the tensioning cables ( 18 . 19 ) a smaller mutual distance than the other attachment points on the robot-side flange element ( 5 ). As 4 clarifies, the tensioning cables ( 18 . 19 ) in a ring or circle evenly and concentrically around the central axis ( 4 ) arranged.

Die Spannseile (18, 19) können drei oder mehr einzelne Seile sein mit einer Anordnung und Ausrichtung entsprechend der DE 92 08 980 U1 . Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Variante vorgesehen, in der jeweils zwei Spannseile (18, 19) in enger Nachbarschaft angeordnet sind und miteinander ein Seilpaar (20) bilden. Die Seilpaare (20) sind ebenfalls ringförmig und gleichmäßig um die Zentralachse (4) angeordnet, wobei sich auch die schräg ausgerichteten einzelnen Spannseile (18, 19) mit ihren Seilachsen in deren Verlängerung nach wie vor im Schnittpunkt (21) treffen.The tensioning cables ( 18 . 19 ) can be three or more individual ropes with an arrangement and orientation according to the DE 92 08 980 U1 , In the embodiment shown, a variant is provided, in each of which two tensioning cables ( 18 . 19 ) are arranged in close proximity and together a pair of cables ( 20 ) form. The rope pairs ( 20 ) are also annular and uniform around the central axis ( 4 ), wherein also the obliquely oriented individual tensioning cables ( 18 . 19 ) with their axles in their extension still at the intersection ( 21 ) to meet.

Die Spannseile (18, 19) und insbesondere ihre paarweise Anordnung bewirken, dass nicht nur Druckbelastungen, sondern auch Momenten- oder Kippbelastungen des Werkteils (3) sich in einer zumindest bereichsweisen Annäherung der Flanschelementen (5, 6) auswirken. 5 zeigt hierzu die normale Betriebsstellung der Überlastsicherung (1) und die Spannstellung der Spannseile (18, 19) bzw. Seilpaare (20). Wenn eine Momentenbelastung um die Zentralachse (4) auftritt, dreht sich die werkteilseitige Flanschplatte (6) gegenüber der roboterseitigen Flanschplatte (5). Innerhalb der Seilpaare (20) wird hierbei in der angegebenen Drehrichtung jeweils das eine Spannseil (18) auf Zug beansprucht und straff gehalten, wobei das andere Spannseil (19), welches in Drehrichtung vorn liegt, erschlafft. Durch die Drehbewegung der Flanschplatte (6) werden die gespannten Seile (18) aus ihrer Ausgangsstellung abgelenkt und in Umfangsrichtung verdreht, was die in 6 gezeigte lineare Annäherung der Flanschplatte (6) gegenüber der roboterseitigen Flanschplatte (5) zur Folge hat. Durch die gleichmäßige Verteilung der Spannseile (18) bleibt hierbei die Parallellage und zentrische Ausrichtung der Flanschplatten (5, 6) erhalten.The tensioning cables ( 18 . 19 ) And in particular their paired arrangement cause not only pressure loads, but also moments or tipping loads of the workpiece ( 3 ) in an at least regional approach of the flange elements ( 5 . 6 ). 5 shows the normal operating position of the overload protection ( 1 ) and the tensioning position of the tensioning cables ( 18 . 19 ) or pairs of cables ( 20 ). If a moment load around the central axis ( 4 ) occurs, the workpiece-side flange plate ( 6 ) relative to the robot-side flange plate ( 5 ). Within the rope pairs ( 20 ) is in this case in the specified direction of rotation in each case a tensioning cable ( 18 ) claimed to train and kept taut, the other tensioning cable ( 19 ), which lies forward in the direction of rotation, slackened. Due to the rotary movement of the flange plate ( 6 ), the tensioned ropes ( 18 ) deflected from its initial position and twisted in the circumferential direction, which is the in 6 shown linear approach of the flange plate ( 6 ) relative to the robot-side flange plate ( 5 ). Due to the even distribution of the tensioning cables ( 18 ), the parallel position and centric orientation of the flange plates ( 5 . 6 ) receive.

Die gezeigte lineare Annäherung der Flanschplatten (5, 6) wirkt sich in einer Veränderung und insbesondere einer Verkleinerung des Druckraums (7) aus, was eine dortige Erhöhung des Innendrucks zur Folge hat.The shown linear approach of the flange plates ( 5 . 6 ) affects in a change and in particular a reduction of the pressure chamber ( 7 ), resulting in a local increase in internal pressure.

Eine ähnliche Situation entsteht, wenn wie in 2 eine Kippbelastung auf das Werkteil (3) um eine quer zur Zentralachse (4) verlaufende Kippachse einwirkt. Der biegeelastische und zugleich dehnungsfeste Balg (8) gibt auch in diesem Fall durch Veränderung der Ausbauchung oder Krümmung nach und erlaubt die Einnahme der in 2 gezeigten gegenseitigen Kippstellung und Winkelstellung der Flanschplatten (5, 6). Auch in diesem Fall wird der Innendruck im Druckraum (7) erhöht.A similar situation arises when, as in 2 a tilting load on the workpiece ( 3 ) about a transverse to the central axis ( 4 ) running tilting axis acts. The flexible and stretch-resistant bellow ( 8th ) also gives in this case by changing the bulge or curvature and allows the ingestion of 2 shown mutual tilting position and angular position of the flange plates ( 5 . 6 ). Also in this case, the internal pressure in the pressure chamber ( 7 ) elevated.

Die Überlastsicherung (1) besitzt eine den Druck im Druckraum (7) erfassende Druckmesseinrichtung (9), die mit dem Handhabungsgerät (2) signaltechnisch verbunden ist. Die Überlastsicherung (1) wird von der Druckmittelversorgung (11) mit einem einstellbaren Innendruck im Druckraum (7) aufgeblasen, wobei dieser Druck die Flanschelemente (5, 6) voneinander distanziert und deren Lage unter Mitwirkung der Flanschhalterung (17) stabilisiert. Die Überlastsicherung (1) erhält hierdurch eine über die Innendruckhöhe bestimmbare Steifigkeit und erlaubt die Übertragung von Kräften und Momenten zwischen dem Handhabungsgerät (2) und dem Werkteil (3). Die Formsteifigkeit der Überlastsicherung (1) ist hierbei auf die im Betrieb auftretenden Kraft- und Momentenbelastung angepasst und liegt ggf. um ein einstellbares Maß darüber. Durch eine Veränderung des Innendrucks kann die Steifigkeit der Überlastsicherung (1) an unterschiedliche Einsatzfälle angepasst und dynamisiert werden.The overload protection ( 1 ) has a pressure in the pressure chamber ( 7 ) detecting pressure measuring device ( 9 ) connected to the handling device ( 2 ) is connected by signal technology. The overload protection ( 1 ) is supplied by the pressure medium supply ( 11 ) with an adjustable internal pressure in the pressure chamber ( 7 ), whereby this pressure causes the flange elements ( 5 . 6 ) distanced from each other and their position with the cooperation of the flange holder ( 17 ) stabilized. The overload protection ( 1 ) thereby obtains a determinable via the internal pressure level stiffness and allows the transmission of forces and moments between the handling device ( 2 ) and the workpiece ( 3 ). The stiffness of the overload protection ( 1 ) is in this case adapted to the force and torque load occurring during operation and is possibly an adjustable degree above it. By changing the internal pressure, the rigidity of the overload protection ( 1 ) adapted to different applications and made dynamic.

Wenn im Betrieb Überbelastungen auftreten, die z.B. im Fall einer Kollision des Werkteils (3) zu einer Einwirkung von äußeren Kräften oder Momenten führen, die höher als die eingestellte Formsteifigkeit der Überlastsicherung (1) sind, führt dies in der vorbeschriebenen Weise zu einem Nachgeben der Überlastsicherung (1) unter gegenseitiger Annäherung der Flanschplatten (5, 6) und zu einem Anstieg des Drucks im Druckraum (7). Dieser Druckanstieg wird von der Druckmesseinrichtung (9) erfasst und signaltechnisch ausgewertet. Insbesondere kann hierdurch ein Notaus-Signal für das Handhabungsgerät (2) generiert werden, dass den Roboter und ggf. auch andere Komponenten in seiner Umgebung, z.B. andere Roboter, Werkteile oder dergleichen in einer Anlage oder Fertigungszelle, zum Stillstand bringt.If overloads occur during operation, eg in the event of a collision of the workpiece ( 3 ) lead to an effect of external forces or moments which are higher than the set dimensional stability of the overload protection ( 1 ), this leads in the manner described above to a yielding of the overload protection ( 1 ) with mutual approach of the flange plates ( 5 . 6 ) and to an increase in the pressure in the pressure chamber ( 7 ). This pressure increase is measured by the pressure measuring device ( 9 ) and evaluated by signal technology. In particular, this can be an emergency stop signal for the handling device ( 2 ) are generated, which brings the robot and possibly other components in its environment, eg other robots, workpieces or the like in a plant or manufacturing cell to a standstill.

Die Druckmesseinrichtung (9) besitzt ein oder mehrere Drucksensoren (10), die im Druckraum (7) an geeigneter Stelle angeordnet sind und sich z.B. an der Innenseite der roboterseitigen Flanschplatte (5) befinden. Die Drucksensoren (10) können in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein. Sie sind mittels einer nicht dargestellten Signalleitung mit einer Steuerung (15) verbunden, die an der Überlastsicherung (1) oder auch an anderer Stelle, z.B. am Handhabungsgerät (2), angeordnet sein kann. Die Steuerung (15) kann z.B. ein Softwaremodul in der Robotersteuerung sein. In der Steuerung (15) wird über die Drucksensoren (10) permanent der Innendruck in der Druckkammer (7) abgefragt und mit einem wählbaren Sollwert verglichen. Überschreitet der Druck eine einstellbare Schaltschwelle, wird von der Steuerung (15) ein Reaktionssignal ausgelöst, welches z.B. ein Nothaltsignal für den Roboter (2) sein kann. Daneben sind auch andere Signalreaktionen möglich.The pressure measuring device ( 9 ) has one or more pressure sensors ( 10 ) in the pressure room ( 7 ) are arranged at a suitable location and, for example, on the inside of the robot-side flange plate ( 5 ) are located. The pressure sensors ( 10 ) may be formed in any suitable manner. They are by means of a signal line, not shown, with a controller ( 15 ) connected to the overload protection ( 1 ) or elsewhere, eg on the handling device ( 2 ), can be arranged. The control ( 15 ) may be, for example, a software module in the robot controller. In the controller ( 15 ) becomes via the pressure sensors ( 10 ) permanently the internal pressure in the pressure chamber ( 7 ) and compared with a selectable setpoint. If the pressure exceeds an adjustable switching threshold, the controller ( 15 ) triggered a reaction signal, which, for example, an emergency stop signal for the robot ( 2 ) can be. In addition, other signal reactions are possible.

Der in der Steuerung (15) vorgegebene Sollwert für den Druck kann verändert und an je nach Betriebsbedingungen unterschiedliche Solldrücke im Druckraum (7) angepasst werden. Wenn z.B. in der vorbeschriebenen Weise wegen hohen dynamischen Kräften bei schnellen Roboterbewegungen eine höhere Steifigkeit der Überlastsicherung (1) erforderlich ist, wird der besagte Druck erhöht. Wenn z.B. langsame Positionierfahrten oder dgl. eine weichere und nachgiebigere Überlastsicherung (1) verlangten, wird der Druck entsprechend verringert. Die Druckmesseinrichtung (9) dient hierbei zum Einstellen und Regeln des gewünschten Innendrucks.The in the control ( 15 ) predetermined setpoint for the pressure can be changed and depending on the operating conditions different target pressures in the pressure chamber ( 7 ) be adjusted. If, for example, in the manner described above, a high stiffness of the overload safety device (due to high dynamic forces in the case of rapid robot movements ( 1 ) is required, said pressure is increased. For example, if slow positioning trips or the like. A softer and more flexible overload protection ( 1 ), the pressure is reduced accordingly. The pressure measuring device ( 9 ) serves to set and regulate the desired internal pressure.

Die vorerwähnte Druckmittelversorgung (11) ist zu diesem Zweck einstellbar und ist mit einer entsprechenden Steuerung, vorzugsweise der Steuerung (15) der Druckmesseinrichtung (9) verbunden. Die Druckmittelversorgung (11) besteht aus einer in den Druckraum (7) führenden Druckmittelleitung (14), die mit einem externen Druckmittelanschluss (13) über ein geeignetes steuerbares Ventil (12), z.B. ein Servoventil, verbunden ist. Die Druckmittelleitung (14) ist z.B. in der roboterseitigen Flanschplatte (5) verlegt. Das Servoventil (12) ist über eine elektrische Leitung (40) mit der Steuerung (15) verbunden und ist an einer seitlichen Anschlussplatte (16) montiert, die ihrerseits an einem vorstehenden Rand der roboterseitigen Flanschplatte (5) befestigt ist. Über das Servoventil (12) wird das z.B. mit einem Anschlussdruck von 6 bar zugeführte Druckmittel so lange in den Druckraum (7) eingespeist, bis dort der gewünschte Innendruck herrscht. Etwaige Druckverluste durch Leckage oder dergleichen können über das Servoventil (12) und die Steuerung (15) in einer Regelung ausgeglichen werden.The aforementioned pressure medium supply ( 11 ) is adjustable for this purpose and is with a corresponding control, preferably the controller ( 15 ) of the pressure measuring device ( 9 ) connected. The pressure medium supply ( 11 ) consists of one in the pressure chamber ( 7 ) leading pressure medium line ( 14 ) with an external pressure medium connection ( 13 ) via a suitable controllable valve ( 12 ), eg a servo valve. The pressure medium line ( 14 ) is eg in the robot-side flange plate ( 5 ). The servo valve ( 12 ) is via an electrical line ( 40 ) with the controller ( 15 ) and is connected to a lateral connection plate ( 16 ), which in turn on a projecting edge of the robot-side flange plate ( 5 ) is attached. Via the servo valve ( 12 ), the pressure medium supplied, for example, with a connection pressure of 6 bar, is introduced into the pressure chamber ( 7 ), until there the desired internal pressure prevails. Any pressure losses due to leakage or the like can be controlled via the servo valve ( 12 ) and the controller ( 15 ) are compensated in a scheme.

Der Druck im Druckraum (7) und die Steifigkeit der Überlastsicherung (1) können von der Steuerung (15), insbesondere von der Robotersteuerung, applikations- bzw. prozessabhängig und dynamisch eingestellt und geregelt werden. In dem für die jeweilige Applikation in der Robotersteuerung hinterlegten Bahnprogramm können entsprechende Parameter zum Einstellen des jeweils erforderlichen Innendrucks enthalten sein.The pressure in the pressure chamber ( 7 ) and the rigidity of the overload protection ( 1 ) can be controlled by the controller ( 15 ), in particular by the robot controller, application and process dependent and dynamically adjusted and regulated. In the path program stored for the respective application in the robot control, corresponding parameters for setting the respectively required internal pressure can be contained.

Die steuerbare Druckmittelversorgung (11) und das Servoventil (12) gestatten ferner bei Bedarf einen gezielten Ablass des Druckmittels und eine Verringerung des Drucks im Druckraum (7). Hierdurch kann im Kollisionsfall die Überlastsicherung (1) weich und nachgiebig gemacht werden.The controllable pressure medium supply ( 11 ) and the servo valve ( 12 ) allow, if necessary, a targeted discharge of the pressure medium and a reduction of the pressure in the pressure chamber ( 7 ). In this way, in the event of a collision, the overload protection ( 1 ) are made soft and yielding.

Zur Erfassung evtl. Zugbelastungen der Überlastsicherung (1) kann ein Zugmesseinrichtung (39) vorhanden sein, die ebenfalls mit der Steuerung (15) verbunden ist. Sie besteht z.B. aus ein oder mehreren kraftmessenden Sensoren, insbesondere Dehnmessstreifen, an ein oder mehreren Spannseilen (18, 19). Hierdurch kann auch bei Überlast auf Zug ein Nothalt ausgelöst werden.For detecting possible tensile loads of the overload protection ( 1 ), a tension measuring device ( 39 ), which are also connected to the controller ( 15 ) connected is. It consists, for example, of one or more load-measuring sensors, in particular strain gauges, on one or more tensioning cables ( 18 . 19 ). As a result, an emergency stop can be triggered even with overload on train.

Die Überlastsicherung (1) besitzt eine Not-Spreizeinrichtung (23). Diese hat selbstständige erfinderische Bedeutung und lässt sich auch in Verbindung mit anderen konventionellen Überlastsicherungen einsetzen. Sie dient dazu, bei einem Ausfall der Druckmittelversorgung (11) ein Zusammenbrechen der Überlastsicherung (1) zu verhindern.The overload protection ( 1 ) has an emergency spreader ( 23 ). This has independent inventive importance and can also be used in conjunction with other conventional overload protection. It serves, in case of failure of the pressure medium supply ( 11 ) a collapse of the overload protection ( 1 ) to prevent.

Die Not-Spreizvorrichtung (23) besitzt ein mit den Flanschelementen (5, 6) verbundenes Kniehebelsystem (24) und einen Spreizantrieb (28), die unterschiedlich ausgebildet sein können. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Spreizantrieb (28) als Zylinder (29) gestaltet, der vorzugsweise mit dem gleichen Druckmittel betrieben wird, welches auch in den Druckraum (7) eingespeist wird. Der Zylinder (29) ist mit zwei Kniehebeln (25, 26) und über eine Druckmittelleitung (35) in der Flanschplatte (5) mit der Druckmittelversorgung (11) verbunden.The emergency spreading device ( 23 ) has one with the flange elements ( 5 . 6 ) connected toggle lever system ( 24 ) and a spreading drive ( 28 ), which can be designed differently. In the illustrated embodiment, the spreading drive ( 28 ) as a cylinder ( 29 ), which is preferably operated with the same pressure medium, which also in the pressure chamber ( 7 ) is fed. The cylinder ( 29 ) is equipped with two toggle levers ( 25 . 26 ) and via a pressure medium line ( 35 ) in the flange plate ( 5 ) with the pressure medium supply ( 11 ) connected.

Wie 1 bis 3 verdeutlichen, sind an beiden Enden des Zylinders (29) Kniehebel (25, 26) angeordnet, die ggf. zur besseren Abstützung in gekoppelten Kniehebel-Paaren vorhanden sind. Der eine vordere Kniehebel (25) ist mit der Kolbenstange (31) verbunden, die über ein endseitiges Lagerauge am Zentralgelenk (27) des Kniehebels (25) angreift. Der andere hintere Kniehebel (26) ist über ein entsprechendes Lagerauge und sein Zentralgelenk mit dem Zylindergehäuse (30) und insbesondere dem Zylinderboden verbunden. Der Zylinder (29) ist somit an den Kniehebeln (25,26) schwimmend gelagert und zwischen den Flanschplatten (5,6) schwebend gehalten.As 1 to 3 clarify are at both ends of the cylinder ( 29 ) Toggle lever ( 25 . 26 ), which are possibly present for better support in coupled toggle lever pairs. The one front knee lever ( 25 ) is with the piston rod ( 31 ) connected via an end bearing eye on the central joint ( 27 ) of the toggle lever ( 25 ) attacks. The other rear toggle ( 26 ) is via a corresponding bearing eye and its central joint with the cylinder housing ( 30 ) and in particular connected to the cylinder bottom. The cylinder ( 29 ) is thus at the knee levers ( 25 . 26 ) floating and between the flange plates ( 5 . 6 ) hovering.

Die Kniehebel (25, 26) haben eine längs der Zentralachse (4) sich erstreckende Wirkungsachse. Die unteren Lenker der Kniehebel (25, 26) sind mit der roboterseitigen Flanschplatte (5) durch einen Beschlag (38) gelenkig verbunden. Die oberen Lenker sind mit einem parallel zu den Flanschplatten (5, 6) sich erstreckenden Stützring (37) oder einer Stützplatte gelenkig verbunden. Bei einer Ausfahrbewegung des Zylinders (29) werden die Kniehebel (25, 26) gespreizt und in die in 3 gezeigte Strecklage gebracht, wobei der Stützring (37) angehoben und an die werkteilseitige Flanschplatte (6) angenähert und ggf. auch in Kontakt gebracht wird. Die Flanschplatte (6) kann eine an den Stützring (37) angepasste und ggf. zentrierende Innenkontur mit einem vorspringenden zentralen Bund, ringförmigen Vertiefungen oder dgl. aufweisen. In der Streckstellung stützen die Kniehebel (25, 26) die Flanschplatten (5, 6) gegeneinander ab und verhindern deren gegenseitige Annäherung und ein unkontrolliertes Einknicken der Überlastsicherung (1).The knee levers ( 25 . 26 ) have one along the central axis ( 4 ) extending axis of action. The lower arms of the toggle lever ( 25 . 26 ) are connected to the robot-side flange plate ( 5 ) by a fitting ( 38 ) hingedly connected. The upper links are parallel to the flange plates ( 5 . 6 ) extending support ring ( 37 ) or a support plate hinged. In an extension movement of the cylinder ( 29 ), the knee levers ( 25 . 26 ) spread and in the in 3 shown extended position, wherein the support ring ( 37 ) and to the workpiece-side flange plate ( 6 ) and possibly brought into contact. The flange plate ( 6 ) one can be attached to the support ring ( 37 ) and optionally centering inner contour with a projecting central collar, annular recesses or the like. In the extended position, the knee levers ( 25 . 26 ) the flange plates ( 5 . 6 ) against each other and prevent their mutual approach and an uncontrolled buckling of the overload protection ( 1 ).

Die Druckmittelleitung (35) des Zylinders (29) ist über ein ggf. steuerbares Ventil (36), z.B. ein Zweiwegeventil, mit dem externen Druckmittelanschluss (13) verbunden. Die Druckmittelleitung (35) mündet in einer Druckkammer (34) des Zylinders (29) an der Vorderseite des Kolbens (32). Das Druckmittel beaufschlagt dadurch den Kolben (32) in Richtung einer Einfahrbewegung der Kolbenstange (31), wobei der zwischen den Zentralgelenken (27) schwimmend gehaltene Zylinder (29) die Kniehebel (25, 26) in der in 1 und 2 gezeigten Ruhestellung einzieht. In dieser Ruhestellung erlaubt der abgesenkte Stützring (37) ein Einknicken oder Annähern der werkteilseitigen Flanschplatte (6) gegenüber der roboterseitigen Flanschplatte (5).The pressure medium line ( 35 ) of the cylinder ( 29 ) is via a possibly controllable valve ( 36 ), eg a two-way valve, with the external pressure medium connection ( 13 ) connected. The pressure medium line ( 35 ) flows into a pressure chamber ( 34 ) of the cylinder ( 29 ) at the front of the piston ( 32 ). The pressure medium thereby acts on the piston ( 32 ) in the direction of a retraction movement of the piston rod ( 31 ), between the central joints ( 27 ) floating cylinders ( 29 ) the knee levers ( 25 . 26 ) in the 1 and 2 moves shown rest position. In this rest position, the lowered support ring ( 37 ) a buckling or approach of the workpiece side flange plate ( 6 ) relative to the robot-side flange plate ( 5 ).

Die Einknick- oder Annäherungsbewegung kann allerdings durch den Stützring (37) oder den Zylinder (29) in der Ruhestellung begrenzt werden, so dass die Not-Spreizeinrichtung (23) auch einen Festanschlag für die Flanschplattenbewegungen im Normalbetrieb bietet. Dieser Festanschlag ist zudem wirksam, falls durch ein Leck im Balg (8) durch eine andere interne Störung der Druck in der Druckkammer (7) abfällt und über die Druckmittelversorgung (11) nicht wieder ausgeglichen werden kann.The Einknick- or approaching movement, however, by the support ring ( 37 ) or the cylinder ( 29 ) in the rest position so that the emergency spreader ( 23 ) also provides a fixed stop for the flange plate movements in normal operation. This fixed stop is also effective if a leak in the bellows ( 8th ) by another internal disturbance the pressure in the pressure chamber ( 7 ) drops and over the pressure medium supply ( 11 ) can not be compensated again.

Der Kolben (32) ist auf der Rückseite mit einer Feder (33) verbunden, die gegen das Druckmittel im Druckraum (34) wirkt und die den Zylinder (29) bei einem Druckabfall in der Kammer (34) spreizt. Dies ist z.B. der Fall, wenn der externe Druckmittelanschluss (13) ausfällt. Dies kann bei einem versehentlichen Abziehen des hier angeschlossenen Druckluftschlauchs, einer Unterbrechung der Druckluftzufuhr oder dergleichen geschehen. Vorzugsweise sind hierbei der Druckraum (7) und die Druckkammer (34) mit einem gemeinsamen Druckmittelanschluss (13) verbunden.The piston ( 32 ) is on the back with a spring ( 33 ) connected against the pressure medium in the pressure chamber ( 34 ) and the cylinder ( 29 ) at a pressure drop in the chamber ( 34 ) spreads. This is the case, for example, if the external pressure medium connection ( 13 ) fails. This can happen in the event of accidental removal of the compressed air hose connected here, interruption of the compressed air supply or the like. Preferably, in this case, the pressure chamber ( 7 ) and the pressure chamber ( 34 ) with a common pressure medium connection ( 13 ) connected.

Der im Druckraum (34) herrschende Druck ist konstant und wegen der zur Stützwirkungung erforderlichen Spreizkräfte in der Regel höher als der im Druckraum (7) herrschende Druck, der durch das Servoventil (12) begrenzt wird. In der Druckkammer (34) kann z.B. der übliche Versorgungsdruck von 6 bar herrschen. Dementsprechend stärker kann die Feder (33) zur Erzeugung der erforderlichen Spreizkräfte und Stellkräfte für die Kniehebel (25, 26) ausgebildet sein.The in the pressure room ( 34 ) prevailing pressure is constant and due to the spreading forces required for supporting effect usually higher than that in the pressure chamber ( 7 ) prevailing pressure caused by the servo valve ( 12 ) is limited. In the pressure chamber ( 34 ), for example, the usual supply pressure of 6 bar prevail. Accordingly stronger can the spring ( 33 ) for generating the necessary spreading forces and actuating forces for the toggle lever ( 25 . 26 ) be formed.

Abwandlungen der gezeigten Ausführungsform sind in verschiedener Weise möglich. Zum einen können die Flanschelemente (5, 6) anders ausgebildet und angeordnet sein. Der Begriff eines Werkteils (3) umfasst auch alle anderen zu handhabenden Gegenstände, z.B. Werkstücke oder dergleichen. Das Handhabungsgerät (2) kann ebenfalls anders ausgebildet sein, z.B. als ein- oder mehrachsiges Transportmittel. Es kann ein oder mehrere translatorische und/oder rotatorische Achsen besitzen. Variabel ist ferner die Ausgestaltung der Druckmittelversorgung (11) und der Druckmesseinrichtung (9). Die Not-Spreizeinrichtung (23) kann ebenfalls konstruktiv abgewandelt werden und ggf. auch entfallen.Modifications of the embodiment shown are possible in various ways. On the one hand, the flange elements ( 5 . 6 ) be designed and arranged differently. The term of a work part ( 3 ) also includes all other objects to be handled, eg workpieces or the like. The handling device ( 2 ) may also be designed differently, for example as a single or multi-axis transport. It can have one or more translational and / or rotational axes. Variable is also the design of the pressure medium supply ( 11 ) and the pressure measuring device ( 9 ). The emergency spreader ( 23 ) can also be modified constructively and possibly also omitted.

11
ÜberlastsicherungOverload protection
22
Handhabungsgerät, RoboterhandHandling device, robot hand
33
Werkteil, WerkzeugPlant part, Tool
44
Zentralachse, Handachse VICentral axis, Hand axis VI
55
Flanschelement, Flanschplatte IR-Seiteflange, Flange plate IR side
66
Flanschelement, Flanschplatte Werkteilseiteflange, Flange plate on the workpiece side
77
Druckraumpressure chamber
88th
elastisches Verbindungselement, Balgelastic Connecting element, bellows
99
DruckmesseinrichtungPressure measuring device
1010
Drucksensorpressure sensor
1111
DruckmittelversorgungPressure medium supply
1212
Servoventilservo valve
1313
DruckmittelanschlussPressure medium connection
1414
DruckmittelleitungPressure medium line
1515
Steuerungcontrol
1616
Anschlussplatteconnecting plate
1717
FlanschhalterungFixing groove
1818
Spannseiltether
1919
Spannseiltether
2020
Seilpaarcable pair
2121
Schnittpunktintersection
2222
Seilfixierungrope fixing
2323
Not-SpreizeinrichtungNot spreader
2424
KniehebelsystemToggle system
2525
Kniehebeltoggle
2626
Kniehebeltoggle
2727
Zentralgelenkcentral joint
2828
Spreizantriebspreading drive
2929
Zylindercylinder
3030
Gehäusecasing
3131
Kolbenstangepiston rod
3232
Kolbenpiston
3333
Federfeather
3434
Druckkammerpressure chamber
3535
DruckmittelleitungPressure medium line
3636
VentilValve
3737
Stützelement, StützringSupport element, support ring
3838
Beschlagfitting
3939
Zugmesseinrichtungtensile gauge
4040
elektrische Leitung, Signalleitungelectrical Line, signal line

Claims (18)

Überlastsicherung für Werkteile (3) an Handhabungsgeräten, bestehend aus zwei beabstandeten Flanschelementen (5, 6), mit einer zugfesten Flanschhalterung (17) und einem elastischen Verbindungselement (8), die einen mit einem komprimierbaren Druckmittel befüllbaren Druckraum (7) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlastsicherung (1) eine den Druck im Druckraum (7) erfassende Druckmesseinrichtung (9) aufweist, die mit dem Handhabungsgerät (2) signaltechnisch verbunden ist.Overload protection for workpieces ( 3 ) on handling devices consisting of two spaced flange elements ( 5 . 6 ), with a tensile flange mount ( 17 ) and an elastic connecting element ( 8th ), which can be filled with a compressible pressure medium pressure chamber ( 7 ), characterized in that the overload protection ( 1 ) one the pressure in the pressure chamber ( 7 ) detecting pressure measuring device ( 9 ) connected to the handling device ( 2 ) is connected by signal technology. Überlastsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmesseinrichtung (9) mindestens einen im Druckraum (7) angeordneten Drucksensor (10) aufweist.Overload safety device according to claim 1, characterized in that the pressure measuring device ( 9 ) at least one in the pressure room ( 7 ) arranged pressure sensor ( 10 ) having. Überlastsicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlastsicherung (1) eine steuerbare oder regelbare (15) Druckmittelversorgung (11) aufweist.Overload protection according to claim 1 or 2, characterized in that the overload protection ( 1 ) a controllable or controllable (15) pressure medium supply ( 11 ) having. Überlastsicherung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmesseinrichtung (9) mit der Steuerung (15) der Druckmittelversorgung (11) verbunden ist.Overload safety device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the pressure measuring device ( 9 ) with the controller ( 15 ) of the pressure medium supply ( 11 ) connected is. Überlastsicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmittelversorgung (11) und die Druckmesseinrichtung (9) mit der Steuerung des Handhabungsgeräts (2) verbunden sind.Overload safety device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure medium supply ( 11 ) and the pressure measuring device ( 9 ) with the control of the handling device ( 2 ) are connected. Überlastsicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Druckraum (7) an unterschiedliche Einsatzfälle und Belastungssituationen einstellbar ist.Overload safety device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure in the pressure chamber ( 7 ) is adjustable to different applications and load situations. Überlastsicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltschwelle(n) der Druckmesseinrichtung (9) an unterschiedliche Einsatzfälle und Belastungssituationen einstellbar ist/sind.Overload protection according to one of the preceding claims, characterized in that the switching threshold (s) of the pressure measuring device ( 9 ) is / are adjustable to different applications and load situations. Überlastsicherung insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlastsicherung (1) eine Not-Spreizvorrichtung (23) aufweist.Overload protection in particular according to one of the preceding claims, characterized in that the overload protection ( 1 ) an emergency spreading device ( 23 ) having. Überlastsicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Not-Spreizvorrichtung (23) ein mit den Flanschelementen (5, 6) verbundenes Kniehebelsystem (24) und einen Spreizantrieb (28) aufweist.Overload safety device according to one of the preceding claims, characterized in that the emergency spreading device ( 23 ) with the flange elements ( 5 . 6 ) connected toggle lever system ( 24 ) and a spreading drive ( 28 ) having. Überlastsicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spreizantrieb (28) als Zylinder (29) ausgebildet ist, der mit zwei Kniehebeln (25, 26) und mit der Druckmittelversorgung (11) verbunden ist.Overload safety device according to one of the preceding claims, characterized in that the spreading drive ( 28 ) as a cylinder ( 29 ) formed with two toggle levers ( 25 . 26 ) and with the pressure medium supply ( 11 ) connected is. Überlastsicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (29) einen gegen den Fluiddruck federbelasteten (34) Kolben (32) aufweist.Overload safety device according to one of the preceding claims, characterized in that the cylinder ( 29 ) a spring-loaded against the fluid pressure ( 34 ) Piston ( 32 ) having. Überlastsicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmittelversorgung (11) einen Druckmittelanschluss (13) und ein Servoventil (12) mit einer in dem Druckraum (7) führenden Druckmittelleitung (14) sowie für ein Ventil (36) mit einer zum Zylinder (29) führenden Druckmittelleitung (35) aufweist.Overload safety device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure medium supply ( 11 ) a pressure medium connection ( 13 ) and a servo valve ( 12 ) with one in the pressure chamber ( 7 ) leading pressure medium line ( 14 ) as well as for a valve ( 36 ) with one to the cylinder ( 29 ) leading pressure medium line ( 35 ) having. Überlastsicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmittelversorgung (11) an einem Flanschelement (5,6), vorzugsweise am Flanschelement (5) des Handhabungsgeräts (2) angeordnet ist.Overload safety device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure medium supply ( 11 ) on a flange element ( 5 . 6 ), preferably on the flange element ( 5 ) of the handling device ( 2 ) is arranged. Überlastsicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschelement (5,6) als in Ausgangsstellung parallele Platten ausgebildet und randseitig durch einen biegeelastischen und zugfesten Balg (8) verbunden sind.Overload safety device according to one of the preceding claims, characterized in that the flange element ( 5 . 6 ) formed as in the starting position parallel plates and edge side by a flexurally elastic and tensile bellows ( 8th ) are connected. Überlastsicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschalterung (17) im Druckraum (7) angeordnet ist.Overload safety device according to one of the preceding claims, characterized in that the flange aging ( 17 ) in the pressure chamber ( 7 ) is arranged. Überlastsicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschalterung (17) mehrere schräg angeordneten Spannseilen (18,19) aufweist, die sich in einem gemeinsamen Schnittpunkt (21) auf der Zentralachse (4) der Überlastsicherung (1) schneiden.Overload safety device according to one of the preceding claims, characterized in that the flange aging ( 17 ) a plurality of obliquely arranged tension cables ( 18 . 19 ), which are in a common point of intersection ( 21 ) on the central axis ( 4 ) of the overload protection ( 1 ) to cut. Überlastsicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannseile (18,19) in mindestens drei Seilpaaren (20) angeordnet sind.Overload safety device according to one of the preceding claims, characterized in that the tensioning cables ( 18 . 19 ) in at least three pairs of cables ( 20 ) are arranged. Überlastsicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlastsicherung (1) eine mit der Steuerung (15) verbundene und an der Flanschhalterung (17) angeordnete Zugmesseinrichtung (39) aufweist.Overload protection according to one of the preceding claims, characterized in that the overload protection ( 1 ) one with the controller ( 15 ) and at the flange holder ( 17 ) arranged tension measuring device ( 39 ) having.
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