DE202013105504U1 - Arbeitsvorrichtung - Google Patents

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DE202013105504U1 DE201320105504 DE202013105504U DE202013105504U1 DE 202013105504 U1 DE202013105504 U1 DE 202013105504U1 DE 201320105504 DE201320105504 DE 201320105504 DE 202013105504 U DE202013105504 U DE 202013105504U DE 202013105504 U1 DE202013105504 U1 DE 202013105504U1
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Abstract

Arbeitsvorrichtung mit einem für eine Mensch-Roboter-Kooperation oder -Kollaboration (MRK) tauglichen Industrieroboter (2), der ein Prozesswerkzeug (3) trägt, wobei der Industrieroboter (2) mehrere beweglich, insbesondere drehbar, miteinander verbundene Glieder (7, 8, 9, 10) und eine oder mehrere kraftgesteuerte oder kraftgeregelte Roboterachsen (I–VII) mit einer integrierten, einwirkende Belastungen der jeweiligen Roboterachse (I–VII) erfassenden Sensorik (11) aufweist, und wobei ergänzend im Bereich des Prozesswerkzeugs (3) eine Personen-Schutzeinrichtung (4) angeordnet ist, die bei einem Körperkontakt mit einem Werker (6) eine Ausweichbewegung des Prozesswerkzeugs (3) oder eines Werkzeugteils erlaubt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Arbeitsvorrichtung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.
  • Die DE 199 38 114 A1 zeigt einen Motorhaubenöffner mit einem positionsgesteuerten Roboter und einem Greifer, wobei eine Überlastkupplung zwischen Werkzeug und Roboterflansch zur Vermeidung von Kollisionsschäden angeordnet ist.
  • Die DE 10 2007 038 922 B3 betrifft eine konventionelle Kollisionsschutz-Vorrichtung für ein von einer Handhabungseinrichtung geführtes Werkzeug. Das Hauptelement ist eine gewölbte Membran mit einer bestimmten Steifigkeit, die bei Überschreiten einer Kraftschwelle in die andere Wölbungsrichtung umschlägt.
  • Die DE 30 04 014 A1 offenbart ebenfalls eine Überlastsicherung für ein Handhabungsgerät zur Vermeidung von Kollisionsschäden an Werkzeug und Roboter. In einem Gehäuse ist ein mit dem Roboter über einen Arm verbindbares plattenförmiges Element angeordnet und wird über Druckfedern mit konischen Anschlägen in Gehäuseöffnungen formschlüssig gehalten. Wenn äußere Krafteinwirkungen die Federkraft überschreiten und das Element eindrücken, wird ein Schalter betätigt. Statt der Federn kann auch eine Magnetanordnung eingesetzt werden.
  • Die US 4,673,329 A zeigt eine weitere mechanische Überlastsicherung zwischen Roboterhand und Werkstück, die mit Federrasten und mit einer Kugel ausgestattet ist. Die Robotik ist positionsgesteuert. Die Überlastsicherung dient zur Vermeidung von übermäßigen Kraftübertragungen und von Schäden im Kollisionsfall.
  • Die DE 10 2010 004 316 A1 und DE 103 91 972 T5 zeigen Roboterunfall-Schutzvorrichtungen, die zwischen Roboter und Werkzeug eingebaut sind und bei Überschreiten einer Lastschwelle einen Schalter betätigen.
  • Bei praxisbekannten modernen Arbeitsvorrichtungen können Menschen mit Industrierobotern, insbesondere taktilen Robotern, kooperieren oder kollaborieren. Dies wird als Mensch-Roboter-Kooperation oder -Kollaboration (abgekürzt MRK) bezeichnet. Berührungskontakte zwischen dem menschlichen Körper und dem Industrieroboter bzw. seinem Prozesswerkzeug sind dabei unter Einsatz von berührend wirkende Schutzmaßnahmen in Grenzen zugelassen. Bei einer MRK und bei Einsatz berührend wirkender Schutzmaßnahmen sind bestimmte Grenzwerte einzuhalten, die sich bzgl. der Beanspruchungsart unterscheiden und die auch abhängig von der betroffenen Körperregion des Menschen, insbesondere eines Werkers, sind.
  • Ein Berührungskontakt mit dem menschlichen Körper kann nach zwei Beanspruchungsarte unterschieden werden, nämlich nach der auftretenden Stoßkraft und der auftretenden Klemm- und Quetschkraft. Die Stoßkraft ist eine dynamische Kraft, die im ersten Kraftimpuls bei Kontakt mit dem menschlichen Körper übertragen wird (Peak). Die Klemm- und Quetschkraft ist die statische Kraft, die nach einem ersten Kraftimpuls erhalten bleibt. Die Kraftgrenzwerte für die jeweiligen Beanspruchungsarten sind für einzelne Körperregionen in einem Körpermodell festgelegt.
  • Die Normung, insbesondere die ISO/TS 15066 und die EN ISO 10218-1,2 beinhalten Vorgaben für die MRK hinsichtlich Schutzmaßnahmen, sensorische Ausfallsicherheit und dgl. Bei der MRK wird mit einer Erfassungseinrichtung eine erfolgte Kollision des Roboters bzw. seines Werkzeugs mit einem Hindernis, insbesondere mit einem Werker, detektiert und zur Sicherheit eine Schutzmaßnahme, insbesondere ein Stillstand oder eine Rückwärtsbewegung des Roboters, eingeleitet. Die Kollisionserfassung kann berührend und ggf. mit einer Messung von auftretenden Kollisionskräften erfolgen. Hierfür geeignete taktile Gelenkarm-Industrieroboter sind z.B. aus der DE 10 2007 063 099 A1 , DE 10 2007 014 023 A1 , DE 10 2007 060 680 A1 und DE 10 2007 028 758 B4 bekannt.
  • Die DE 10 2009 047 033 A1 befasst sich ebenfalls mit MRK-Aspekten, wobei der gesamte Fertigungs- oder Montageautomat über einen Kräfte-Momentensensor auf einem Maschinengestell derart befestigt ist, dass eine umfassende Belastungsüberwachung vorgenommen werden kann und Werkerkollisionen detektierbar sind.
  • Die US 2008/0 188 985 A1 betrifft eine Geschwindigkeitsbegrenzung für die Roboterbewegungen. Außerdem wird mittels eines Sensors an der Roboterhand eine externe Kraft detektiert. Die Roboterbewegungen werden entsprechend von einer Robotersteuerung gesteuert.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Arbeitstechnik aufzuzeigen.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.
  • Die beanspruchte Arbeitstechnik, die Arbeitsvorrichtung und das Arbeitsverfahren, haben den Vorteil, dass mit der Personen-Schutzeinrichtung die Arbeitsvorrichtung hinsichtlich Schutzwirkung einerseits und Leistungsfähigkeit, insbesondere Robotergeschwindigkeit, andererseits optimiert werden kann.
  • Die Personen-Schutzeinrichtung kann zur wirksamen Ergänzung anderer MRK-Sicherheitsmaßnahmen eingesetzt werden. In Verbindung mit einem MRK-tauglichen Industrieroboter, insbesondere einem taktilen Roboter, ergibt sich eine optimale Lösung.
  • Für die Ausgestaltung der Personen-Schutzeinrichtung gibt es verschiedene Möglichkeiten. Eine Ausbildung als Entkoppelungseinrichtung kann die bei einem Körperkontakt wirksame Masse und damit die auftretende Körperbelastung mindern. Alternativ oder zusätzlich kann die Robotergeschwindigkeit dank Massenreduzierung erhöht werden. Die Personen-Schutzeinrichtung, insbesondere die Entkoppelungseinrichtung und deren Entkoppelungselement kann anderseits so steif ausgelegt werden, dass Kollisionen mit einem Werker durch den MRK-tauglichen, bevorzugt taktilen Industrieroboter weiterhin erkannt werden.
  • Von besonderem Vorteil ist die Möglichkeit, die Masse des gesamten Industrieroboters unabhängig von den Roboterposen zu entkoppeln. Die Arbeitsvorrichtung kann außerdem einfacher und mit besserer Leistungsorientierung nach MRK-Erfordernissen ausgelegt werden.
  • In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
  • Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen:
  • 1: eine Arbeitsvorrichtung mit einem Industrieroboter und einem Prozesswerkzeug sowie einer Personen-Schutzeinrichtung mit einer Entkoppelungseinrichtung,
  • 2 bis 8: verschiedene Varianten der Entkoppelungseinrichtung in einer abgebrochenen schematischen Seitenansicht und
  • 9 eine bevorzugte Ausführungsform eines taktilen, mehrachsigen Industrieroboters.
  • Die Erfindung betrifft eine Arbeitsvorrichtung (1) und ein Arbeitsverfahren.
  • Die Arbeitsvorrichtung (1) und das Arbeitsverfahren sind für eine Zusammenarbeit mit einem Werker (6) sowie für eine sog. Mensch-Roboter-Kooperation oder -Kollaboration (abgekürzt MRK) gemäß der eingangs genannten Normen vorgesehen und ausgebildet.
  • Die Arbeitsvorrichtung (1) weist gemäß 1 einen mehrachsigen Industrieroboter (2) mit einem Prozesswerkzeug (3) auf. Der Industrieroboter (2) ist vorzugsweise als taktiler Roboter ausgebildet. Er weist eine zugeordnete, Belastungen aufnehmende Sensorik (11) und eine integrierte oder externe Steuerung (26) auf. Eine bevorzugte Ausführungsform ist in 9 dargestellt und wird später erläutert. Der Industrieroboter (2) und das Prozesswerkzeug (3) können auch mehrfach vorhanden sein. Das Prozesswerkzeug (3) kann ggf. mittels einer Wechselkupplung getauscht werden.
  • Das Prozesswerkzeug (3) kann beliebig ausgebildet sein. In der gezeigten Ausführungsform handelt es sich um ein Greifwerkzeug zu Montagezwecken. Alternativ ist eine Ausbildung als Fügewerkzeug, Auftragewerkzeug, Umformwerkzeug oder dgl. möglich.
  • Im Bereich des Prozesswerkzeugs (3) ist eine Personen-Schutzeinrichtung (4) angeordnet. Diese kann auch als MRK-Schutzvorrichtung bezeichnet werden. Sie ist passiv und permanent in Funktion. Die Personen-Schutzeinrichtung (4) erlaubt bei einem Kontakt mit dem Werker (6) eine Ausweichbewegung des Prozesswerkzeugs (3) oder eines Werkzeugteils. Sie hat hierfür entsprechende nachgiebige Eigenschaften.
  • Die Personen-Schutzeinrichtung (4) kann unterschiedlich ausgebildet sein. 2 bis 8 zeigen hierzu verschiedene Ausführungsformen.
  • In den gezeigten Varianten ist die Personen-Schutzeinrichtung (4) als Entkoppelungseinrichtung (17) ausgebildet, mit der die bei einem Personenkontakt wirkende Masse reduziert werden kann. Diese wirksame Masse wird in der MRK-Praxis auch als reflektierte Masse bezeichnet. Sie wird bestimmt durch die Masse und den Massenschwerpunkt die vom Industrieroboter mit einer sog. Robotergeschwindigkeit bewegt werden und im Kollisionsfall auf den Körper treffen.
  • Die Entkoppelungseinrichtung (17) ist zwischen den zu entkoppelnden Teilen angeordnet. Sie kann z.B. zwischen dem Prozesswerkzeug (3) und dem Industrieroboter (2) angeordnet sein, wie dies in 1 bis 8 dargestellt ist. Alternativ kann die Entkoppelungseinrichtung (17) an anderer Stelle, z.B. zwischen Teilen des Prozesswerkzeugs (3), angeordnet sein.
  • 1 zeigt eine Prinzipdarstellung der Entkoppelungseinrichtung (17). Durch die Entkoppelungseinrichtung (17) kann das Prozesswerkzeug (3) vom Industrieroboter (2) derart entkoppelt werden, dass zwischen diesen Teilen (2, 3) eine Relativbewegung möglich ist. Hierdurch reduziert sich die bei einem Personenkontakt wirkende bzw. die reflektierte Masse auf die Masse und den Massenschwerpunkt des Prozesswerkzeugs (3). Die wesentlich größere Masse des Industrieroboters (2) ist entkoppelt.
  • Außerdem kann der Industrieroboter (2) das Prozesswerkzeug (3) bei seiner Zustellbewegung zum Arbeits- oder Prozessort in einer zur Belastungsreduzierung und für das Ansprechen der Entkoppelungseinrichtung (17) günstigen Ausrichtung, z.B. nach unten hängend, führen und transportieren.
  • Über die Massenreduzierung kann der bei einem Personenkontakt wirkende Impuls und die hiervon ausgehende Körperbelastung und Verletzungsgefahr gemindert werden. Der Impuls berechnet sich nach der reflektierten Masse und der Geschwindigkeit, mit der sie vom Industrieroboter (2) bewegt wird.
  • Andererseits kann durch die Massenreduzierung unter Einhaltung der eingangs genannten Belastungs-Grenzwerte die Robotergeschwindigkeit entsprechend erhöht werden. Solange die Entkoppelungseinrichtung (17) nicht anspricht, sind die Teile (2, 3) gekoppelt. Sie sind dabei bevorzugt starr und positionsgenau miteinander verbunden.
  • Die Entkoppelungseinrichtung (17) weist Schnittstellen (24, 25) zur Verbindung mit den zu entkoppelnden Teilen auf. In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind diese Teile der Industrieroboter (2), insbesondere sein Abtriebsglied (10), und das Prozesswerkzeug (3). Die Schnittstellen (24, 25) können konstruktiv in beliebiger Weise, z.B. als Flansche oder Anbauplatten, ausgebildet sein.
  • Zwischen den Schnittstellen (24, 25) und mit kraftübertragender Verbindung hierzu ist ein Entkoppelungselement (28) angeordnet, welches unterschiedlich ausgebildet sein kann. Zudem kann die Entkoppelungseinrichtung (17) eine Detektionseinrichtung (27) aufweisen, die ein Ansprechen des Entkoppelungselements (28) im Kollisionsfall und eine Relativbewegung der Schnittstellen (24, 25) erfasst. Sie ist in 2 schematisch angedeutet und kann auch in den anderen Ausführungsbeispielen vorhanden sein. Die Detektionseinrichtung (27) kann z.B. als berührungsloser Abstandssensor oder dgl. ausgebildet sein.
  • In der Ausführungsform von 2 ist das Entkoppelungselement (28) als Federanordnung (29) ausgebildet. In der gezeigten Ausführungsform handelt es sich um eine Einzelfeder, die z.B. als metallische Schraubenfeder, ggf. als Druckfeder, ausgebildet ist. Durch die Federanordnung (29) sind Relativbewegungen zwischen den zu entkoppelnden Teilen (2, 3) möglich. Alternativ kann die Einzelfeder auch in anderer Weise ausgebildet sein.
  • 3 zeigt eine Variante der Federanordnung (29), die hier als Federpaket ausgestaltet ist. Dieses besteht aus mehreren axial ausgerichteten und jeweils endseitig mit den Schnittstellen (24, 25) verbundenen metallischen Einzelfedern, z.B. Schraubenfedern bzw. Druckfedern. Diese können in einem Ring oder in einem beliebigen flächigen Raster angeordnet sein und sorgen für die besagte Entkoppelung der Teile (2, 3).
  • In 4 ist eine weitere Variante einer Federanordnung (29) dargestellt, die wiederum als Federpaket ausgebildet ist. In diesem Fall sind die besagten Einzelfedern schräg angeordnet und bilden ein konisches Federpaket. Auch hier ist eine Ring- oder Rasteranordnung möglich. Endseitig sind die Einzelfedern jeweils mit einem Stützring verbunden, der z.B. aus einem elastomeren Kunststoff besteht. Durch die längs der axialen Verbindungslinie zwischen den Schnittstellen (24, 25) ausgerichteten Konusform wird eine größere Querstabilität als bei der vorherigen Variante von 3 erzielt. Die Konusform kann unterschiedlich ausgebildet sein. Im gezeigten und bevorzugten Ausführungsbeispiel verjüngt sie sich von der Roboterseite ausgehend hin zum Prozesswerkzeug (3). Die Schnittstellen bzw. Flansche (24, 25) können unterschiedliche Größen entsprechend der Konusverjüngung aufweisen.
  • 5 zeigt eine Variante, in der das Entkoppelungselement (28) als Magnetkupplung (32) ausgebildet ist. Sie besteht aus zwei oder mehr magnetisch leitfähigen Kupplungsteilen, von denen eines z.B. als Permantenmagnet ausgebildet ist und das andere aus einem ferromagnetischen Material besteht oder ebenfalls ein Permanentmagnet mit umgedrehter Polung ist. Die Kupplungsteile können an der Kontaktstelle eine gegenseitig angepasste und z.B. komplementäre Kontur mit axialen Vorsprüngen und Vertiefungen aufweisen und eine formschlüssige Verbindung miteinander eingehen. Im Kollisionsfall kann die magnetische Haltekraft überwunden werden, wodurch die Kupplungsteile sich relativ zueinander bewegen und voneinander ggf. trennen können. Um ein Auseinanderfallen der Magnetkupplung (32) im Entkoppelungsfall zu vermeiden, können ein oder mehrere nachgiebige Haltemittel (18) vorhanden sein, die z.B. zwischen den Kupplungsteilen und/oder zwischen den Schnittstellen (24, 25) angeordnet sind. Die nachgiebigen Haltemittel (18) können z.B. als Seile oder Ketten ausgebildet sein. Sie können andererseits aus einem biegeelastischen und ggf. auch axial federelastischen Material bestehen und können z.B. als flexible Hülse ausgeführt sein, welche die Magnetkupplung (32) außenseitig umgibt.
  • In der Variante von 6 ist das Entkoppelungselement (28) als Kugelgelenk (30) ausgestaltet, welches einen Kugelkopf und eine Kugelschale aufweist, die mit der jeweils benachbarten Schnittstelle (24, 25) fest verbunden sind. Über das Kugelgelenk (30) sind zur Entkoppelung Drehbewegungen möglich. Über Reibung oder andere geeignete Maßnahmen kann dabei eine Haftwirkung oder ein sonstiger Widerstand erzeugt werden, der solche Drehbewegungen erst bei Auftreten einer vorgegebenen Kollisions- bzw. Reaktionskraft im Kollisionsfall ermöglichen.
  • In der Ausführungsform von 7 wird das Entkoppelungselement (28) von ein oder mehreren Überlastelementen (31) gebildet, die im Kollisionsfall bei Auftreten einer hinreichenden großen Kollisions- bzw. Reaktionskraft in geeigneter Weise nachgeben. Dies kann z.B. ein Abbrechen oder anderweitiges Zerstören des oder der Überlastelemente (31) sein. Andererseits kann ein Überlastelement (31) auch aus einem federelastischen und z.B. gummiartigen Material bestehen, welches sich im Belastungs- und Entkoppelungsfall verformt.
  • Für die Verliersicherheit kann bei dieser, wie auch den anderen geeigneten Ausführungsformen ein nachgiebiges Haltemittel (18) vorhanden sein (nicht dargestellt), welches die Relativbewegung beim Entkoppeln ermöglicht und ein unkontrolliertes Auseinanderfallen der zu entkoppelnden Teile (2, 3) verhindert.
  • 8 zeigt eine weitere Variante, in der das Entkoppelungselement (28) von der Kombination eines Kugelgelenks (30) mit einem oder mehreren Überlastelementen (31) gebildet wird. Die Überlastelemente (31) stabilisieren das Kugelgelenk (30) bis zum Auftreten einer vorbestimmten Kollisions- bzw. Reaktionskraft im Kollisionsfall, wobei sie dann nachgeben und das Kugelgelenk (30) für eine kontrollierte drehende Entkoppelungsbewegung sorgt.
  • Der Industrieroboter (2) weist mehrere untereinander verbundene Glieder (7, 8, 9, 10) auf und kann an seinem Abtriebsglied (9) das Prozesswerkzeug (3) tragen. Der Industrieroboter (2) kann mehrere rotatorische und/oder translatorische Achsen in beliebiger Kombination und Ausbildung haben. Im gezeigten Ausführungsbeispiel von 1 und 9 ist er als Gelenkarmroboter ausgebildet, der ein Basisglied (7) oder einen Sockel und einen daran schwenkbar um eine Horizontalachse gelagerten Roboterarm (8) aufweist. An dessen freien Ende kann ein weiterer Roboterarm (9) um eine horizontale Achse schwenkbar gelagert sein, der seinerseits am freien Ende das schwenkbare Abtriebsglied (10) trägt, welches z.B. als mehrachsige Roboterhand ausgebildet sein kann. Der besagte Sockel kann außerdem um eine aufrechte Achse gegenüber dem Untergrund drehen. Die Roboterarme (8, 9) können gemäß 6 mehrteilig und in sich verdrehbar mittels Achsen (III) und (V) ausgebildet sein. Der Industrieroboter (2) in 9 hat z.B. sieben Roboterachsen (I–VII).
  • Der Industrieroboter (2) kann als mehrachsiger oder mehrgliedriger Roboter in konventioneller Bauform ausgebildet sein und kann positionsgesteuerte Achsen bzw. Achsantriebe aufweisen. Ein solcher Industrieroboter (2) bedarf besonderer MRK-Schutzmaßnahmen, um Anforderungen eines Unfallschutzes zu genügen. Dies kann z.B. eine Bewegungs- und Arbeitsraumüberwachung mit optischen Erfassungssystemen oder dgl. stattfinden. Außerdem sind externe Abschirmmaßnahmen durch eine weitläufige Einhausung, einen Zaun oder dgl. möglich.
  • Vorzugsweise ist der Industrieroboter (2) als taktiler Roboter ausgebildet und weist eine externe oder integrierte Sensorik (11) auf, die von außen auf den Industrieroboter (2) einwirkende Belastungen aufnimmt und auswertet. Eine externe Sensorik kann z.B. zwischen dem Industrieroboter (2) und dem Prozesswerkzeug (3) angeordnet sein. Bevorzugt wird gemäß 1 und 9 die integrierte Sensorik (11).
  • Alternativ oder zusätzlich kann eine andere MRK-Sensorik am Industrieroboter (2) und/oder am Prozesswerkzeug (3) angeordnet sein, die drohende Kollisionen detektiert und die z.B. als Näherungssensor ausgebildet ist.
  • Der taktile Industrieroboter (2) kann eine oder mehrere kraftgesteuerte oder kraftgeregelte Roboterachsen aufweisen. Dies ermöglicht eine steuerbare oder regelbare Reaktion auf von außen einwirkende Belastungen.
  • Bevorzugt hat der taktile Industrieroboter (2) mindestens eine nachgiebige Roboterachse mit einer Nachgiebigkeitsregelung. Dies kann z.B. eine reine Kraftregelung oder eine Kombination aus einer Positions- und Kraftregelung sein. Eine solche Ausbildung ist in Kombination mit einer integrierten Sensorik (11) besonders vorteilhaft, wobei z.B. an den Roboterachsen bzw. den dortigen Achslagern ein oder mehrere, die von außen einwirkenden Kräfte und/oder Momente aufnehmende Sensoren angeordnet sind. Ferner können wegaufnehmende Sensoren vorhanden sein.
  • Ein taktiler Industrieroboter (2) kann in unterschiedliche Betriebsmodi geschaltet werden. Dies erlaubt unterschiedliche Reaktionen auf das Auftreten von externen Belastungen, insbesondere von unterwarteten oder unvorhergesehenen Belastungen. In einem solchen Fall kann der taktile Industrieroboter (2) z.B. in einen Federmodus geschaltet werden, in dem er der externen Belastung federnd ausweicht, bis die Belastung verschwindet. Andererseits ist ein Umschalten in einen kraftlosen Modus möglich, in dem der Industrieroboter (2) bei Auftreten einer solchen externen Belastung stehen bleibt und sich erst nach Wegfall der Belastung weiterbewegt. In einem kraftlosen Modus kann der Industrieroboter (2) auch von Hand geführt und geteacht werden, in dem man z.B. an seinem Abtriebsglied (9) oder am Prozesswerkzeug (3) angreift. Die dabei auftretenden Roboter- und Gliedbewegungen werden registriert und gespeichert, um auf dieser Basis ein Bahn- oder Bewegungsprogramm für den Roboterbetrieb generieren zu können.
  • Ein taktiler Industrieroboter (2) der vorbeschriebenen Art ist insbesondere bei einer Implementierung von nachgiebigen Roboterachsen für eine Mensch-Roboter-Kooperation oder -Kollaboration (abgekürzt MRK) geeignet. Er kann bei einem im Programmablauf nicht vorgesehenen oder unerwarteten Berührungskontakt mit einer Person stehen bleiben, federnd ausweichen oder sich ggf. auch in einem anderen Betriebsmodus aktiv rückwärts bewegen und dadurch eine Verletzung vermeiden oder zumindest mindern.
  • Ein solcher taktiler Roboter kann z.B. gemäß der DE 10 2007 063 099 A1 , DE 10 2007 014 023 A1 oder DE 10 2007 028 758 B4 ausgebildet sein.
  • Der Industrieroboter (2) hat vorzugsweise ein relativ niedriges Gewicht von weniger als 100 kg, insbesondere 50 kg oder weniger. Er hat dabei auch eine entsprechend begrenzte Tragkraft. Der Industrieroboter (2) kann als Kleinroboter ausgebildet sein. Bevorzugt ist auch eine Ausbildung als Leichtbauroboter, der aus besonders leichtgewichtigen Materialien, insbesondere Kunststoff, zumindest in Teilen aufgebaut ist.
  • Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich. Insbesondere können die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele und deren Abwandlungen beliebig miteinander kombiniert oder auch vertauscht werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Arbeitsvorrichtung
    2
    Industrieroboter, taktiler Roboter
    3
    Prozesswerkzeug
    4
    MRK-Schutzeinrichtung, Personen-Schutzeinrichtung
    5
    6
    Werker
    7
    Glied, Basis, Sockel
    8
    Glied, Roboterarm
    9
    Glied, Roboterarm
    10
    Glied, Abtriebsglied, Roboterhand
    11
    Sensorik
    12
    13
    14
    15
    16
    17
    Entkoppelungseinrichtung
    18
    Haltemittel nachgiebig
    19
    20
    21
    22
    23
    24
    Schnittstelle, Anbauteil an Roboter
    25
    Schnittstelle, Anbauteil an Werkzeug
    26
    Steuerung
    27
    Detektionseinrichtung
    28
    Entkoppelungselement
    29
    Federanordnung, Einzelfeder, Federpaket
    30
    Kugelgelenk
    31
    Überlastelement
    32
    Magnetkupplung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19938114 A1 [0002]
    • DE 102007038922 B3 [0003]
    • DE 3004014 A1 [0004]
    • US 4673329 A [0005]
    • DE 102010004316 A1 [0006]
    • DE 10391972 T5 [0006]
    • DE 102007063099 A1 [0009, 0053]
    • DE 102007014023 A1 [0009, 0053]
    • DE 102007060680 A1 [0009]
    • DE 102007028758 B4 [0009, 0053]
    • DE 102009047033 A1 [0010]
    • US 2008/0188985 A1 [0011]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • ISO/TS 15066 [0009]
    • EN ISO 10218-1,2 [0009]

Claims (14)

  1. Arbeitsvorrichtung mit einem für eine Mensch-Roboter-Kooperation oder -Kollaboration (MRK) tauglichen Industrieroboter (2), der ein Prozesswerkzeug (3) trägt, wobei der Industrieroboter (2) mehrere beweglich, insbesondere drehbar, miteinander verbundene Glieder (7, 8, 9, 10) und eine oder mehrere kraftgesteuerte oder kraftgeregelte Roboterachsen (I–VII) mit einer integrierten, einwirkende Belastungen der jeweiligen Roboterachse (I–VII) erfassenden Sensorik (11) aufweist, und wobei ergänzend im Bereich des Prozesswerkzeugs (3) eine Personen-Schutzeinrichtung (4) angeordnet ist, die bei einem Körperkontakt mit einem Werker (6) eine Ausweichbewegung des Prozesswerkzeugs (3) oder eines Werkzeugteils erlaubt.
  2. Arbeitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Personen-Schutzeinrichtung (4) als Entkoppelungseinrichtung (17) zur Reduzierung der bei Personenkontakt wirkenden Masse ausgebildet ist.
  3. Arbeitsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkoppelungseinrichtung (17) zwischen den zu entkoppelnden Teilen, insbesondere zwischen dem Prozesswerkzeug (3) und dem Industrieroboter (2) und/oder zwischen Prozesswerkzeugteilen angeordnet ist.
  4. Arbeitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkoppelungseinrichtung (17) ein bei Körperkontakt mit einem Werker (6) nachgebendes Entkoppelungselement (28) aufweist.
  5. Arbeitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkoppelungseinrichtung (17) Schnittstellen (24, 25) zur Verbindung mit den zu entkoppelnden Teilen (2, 3) aufweist.
  6. Arbeitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkoppelungseinrichtung (17) ein nachgiebiges und mit den Schnittstellen (24, 25) verbundenes Haltemittel (18) aufweist.
  7. Arbeitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Personen-Schutzeinrichtung (4) eine Detektionseinrichtung (27) zur Erfassung eines Ansprechens der Entkoppelungseinrichtung (17), insbesondere des Entkoppelungselements (28) aufweist.
  8. Arbeitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkoppelungselement (28) als Federanordnung (29), insbesondere als Einzelfeder oder als Federpaket, ausgebildet ist.
  9. Arbeitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkoppelungselement (28) als Kugelgelenk (30) ausgebildet ist.
  10. Arbeitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkoppelungselement (28) als Überlastelement (31) ausgebildet ist.
  11. Arbeitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkoppelungselement (28) als Magnetkupplung (32) ausgebildet ist.
  12. Arbeitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Industrieroboter (2) mindestens eine nachgiebige Roboterachse (I–VII) mit einer Nachgiebigkeitsregelung, insbesondere einer reinen Kraftregelung oder einer Kombination aus Positions- und Kraftregelung, aufweist.
  13. Arbeitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Industrieroboter (2) eine integrierte Sensorik (11) mit einem oder mehreren Sensoren, insbesondere Kraft- oder Momentensensoren, an einer oder mehreren Roboterachsen (I–VII) aufweist.
  14. Arbeitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Industrieroboter (2) eine Steuerung (26) aufweist.
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