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Die Erfindung betrifft ein Sensorsystem für einen mehrgliedrigen Roboter, umfassend mehrere an dem Roboter verteilt angeordnete Sensoren, mit einer Mastereinheit, an die die Sensoren angeschlossen sind und die Mastereinheit die Messdaten der Sensoren sammelt und zur Weiterleitung der gesammelten Messdaten mit einer Steuereinrichtung verbunden ist.
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Aus der
DE 10 2008 063 081 A1 ist eine Sicherungsvorrichtung zum Betreiben einer mehrgliedrigen Maschine bekannt, die eine Vielzahl an Abstandserfassungseinheiten aufweist, wobei in jeder Abstandserfassungseinheit ein Sensor zum Ermitteln eines Abstandes des Sensors zu einem in einer Sensorrichtung etwaig vorhandenen Objekt vorhanden ist, die über die einzelnen Glieder der Maschine verteilt angeordnet sind. Eine der einen Sensor umfassenden Abstandserfassungseinheit ist als Mastereinheit ausgebildet und fungiert dabei als Zentraleinheit, die Signale von den übrigen Abstandserfassungseinheiten, insbesondere die von den Sensoren der Abstandserfassungseinheiten abgegebenen, empfängt. Die restlichen Abstandserfassungseinheiten fungieren als Sensoren. Die Mastereinheit und die Sensoren sind dabei über einen Datenbus miteinander verbunden. Der als Mastereinheit eingesetzte Sensor muss entsprechend groß ausgebildet sein, da er die Masterelektronik umfasst und kann selbstverständlich nicht beliebig platziert werden, sondern nur entsprechend seines Erfassungsbereiches platziert werden, was in der Regel störend ist. Er ist über eine Funkverbindung mit einer Auswerteeinheit verbunden. Nachteilig ist, dass insbesondere bei der Verwendung von einzelnen optischen Sensoren die Übertragungswege durch die Bewegung des mehrgliedrigen Roboters unterbrochen werden können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannte Sicherheitsvorrichtung zu verbessern.
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Das erfindungsgemäße Sensorsystem für einen mehrgliedrigen Roboter umfasst mehrere an dem Roboter verteilt angeordnete Sensoren, die kommunikativ mit einer Mastereinheit verbunden sind, die zur Weiterleitung von den Sensoren gesammelter Messdaten mit einer Steuereinrichtung verbunden ist, wobei die Mastereinheit an einer Werkzeugeinheit des Roboters an die Form des Roboters angepasst positioniert ist und über ein Kabel mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Somit ist ein einfacher Anschluss einer größeren Zahl kompakter als Sensoren ausgebildeter optischer Sensoren für die Werkzeugabsicherung möglich, wobei die von der Mastereinheit gesammelten Daten der Sensoren über ein einziges Kabel an die übergeordnete Steuereinrichtung weitergegeben werden. Durch die kompakte und leichte Bauweise erlaubt diese Anordnung dem Roboter die maximale Bewegungsfreiheit. Gefahrensituationen werden vermieden. Insbesondere kann die Mastereinheit damit in den Roboter integriert werde, so dass sie baulich nicht auffällt und aufträgt. Als separate Mastereinheit kann sie einerseits in unmittelbarer Nähe zu den Sensoren angeordnet sein was kurze, steckerlose Verbindungen ermöglicht und andererseits an Stellen des Roboters angeordnet sein, an denen sie nicht auffällt und stört.
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Vorteilhafterweise ist die Mastereinheit am Werkzeugflansch der Werkzeugeinheit angeordnet. Dadurch kann die für die Mastereinheit notwendige Elektronik deutlich kompakter ausgebildet werden. Es ergeben sich optimierte Kabelführungen bzw. individuelle Kabellängen für die Verbindung der Sensoren mit der Mastereinheit.
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In einer Ausgestaltung ist die Mastereinheit als 10-Linkmaster ausgebildet. Dabei stellt ein IO-Link ein Kommunikationssystem zur Verbindung von intelligenten Sensoren in Automatisierungssystemen dar, bestehend aus einem IO-Linkmaster und mehreren IO-Sensoren. Dieses System ist standardisiert und umfasst sowohl die elektrischen Anschlussdaten, als auch ein digitales Kommunikationsprotokoll, über das die Sensoren mit Aktoren des Automatisierungssystems im Datenaustausch stehen. Der IO-Linkmaster stellt dabei die Schnittstelle zur überlagerten Steuereinrichtung zur Verfügung und steuert die Kommunikation mit den angeschlossenen Sensoren.
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In einer Variante ist die Mastereinheit über eine Klemmverbindung an dem Werkzeugflansch befestigt. Durch diese Klemmverbindung kann auf große Stecker verzichtet werden, wodurch nur geringer Bauraum für die Anordnung der Mastereinheit an der Werkzeugeinheit benötigt wird.
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In einer Ausführungsform weist die Mastereinheit eine runde oder zylindrische Form auf. Durch diese runde Form wirkt die Mastereinheit als Verlängerung des Werkzeugflansches. Außerdem werden durch runde Konturen scharfkantige Quetschstellen vermieden.
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In einer Alternative ist die Mastereinheit quaderförmig ausgebildet. Dadurch ist eine besonders kompakte Ausgestaltung der Mastereinheit möglich.
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Vorteilhafterweise bildet die Mastereinheit eine gehäusefreie, bestückte Platine. Diese Ausbildung als Platine ermöglicht eine Integration des IO-Linkmasters in eine individuelle Werkzeugeinheit.
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In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Mastereinheit eine Steuereinheit zur Auswertung der Sensordaten der Sensoreinheiten, welche zur Übertragung von aus den Ausgangssignalen der Sensoreinheiten generierten Befehlen über das als Datenbus ausgebildete Kabel mit der Steuerungseinrichtung, vorzugsweise einer Robotersteuereinrichtung, verbunden ist. Somit umfasst die Mastereinheit schon eine gewisse Intelligenz, um aus den detektierten Signalen Befehle, wie beispielsweise ein Stoppsignal zur Robotersteuerung, abzuleiten und diese an die Steuereinrichtung zur Durchführung weiterzugeben. Dadurch wird die Rechenleistung der Steuereinrichtung verringert.
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In einer weiteren Ausführungsform ist an die Mastereinheit mindestens eine Anzeigeeinheit zur Visualisierung unterschiedlicher Betriebsmodi angeordnet. Dadurch wird die Einsatzbreite des IO-Linkmasters vergrößert.
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In einer Ausgestaltung ist die Werkzeugeinheit als Roboterkopf ausgebildet. Dadurch befindet sich die Mastereinheit an einer bevorzugten Stelle des mehrgliedrigen Roboters.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
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Es zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel einer Werkzeugeinheit des mehrgliedrigen Roboters mit einer Mastereinheit und Sensoren;
- 2 eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Sensorsystems.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sensorsystems an einem mehrgliedrigen Roboter dargestellt, wobei an einem Roboterarm 1 ein Werkzeugkopf 2 mit einem Werkzeugflansch 8 angeordnet ist. An dem Werkzeugflansch 8 des Roboterarms 1 sind über eine Sensorhalterung 10 mehrere als IO-Link-Sensoren ausgebildete Sensoren 3 angeordnet. Die Sensoren 3 sind vorzugsweise optische Sensoren, die mit ihren Erfassungsbereichen 4 in einen Arbeitsbereich vor dem Roboterwerkzeug „schauen“.
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Weiter ist an dem Werkzeugkopf 2 ein IO- Linkmaster 5 befestigt. Die Sensoren 3 kommunizieren mit dem IO-Linkmaster 5 an der Werkzeugeinheit 2 über nicht näher dargestellte Kommunikationsleitungen.
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In der 1 ist der Werkzeugkopf 2 näher dargestellt, der den IO-Linkmaster 5 umfasst. Dieser IO-Linkmaster 5 weist eine Elektronik 7 auf (2), die mit einem Gehäuse 9, welches aus Aluminium oder Kunststoff besteht, abgedeckt ist. Der IO-Linkmaster 5 ist dabei mit einer runden Geometrie versehen und vorzugsweise für die unauffällige Montage im oder am Werkzeugflansch 8 des Werkzeugkopfes 2 ausgebildet. Durch die Ausbildung als Flansch wirkt der IO-Linkmaster als eine Verlängerung des Werkzeugflansches 8, an welchen sich ein Roboterwerkzeug anschließen kann.
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Der IO-Linkmaster 5 ist dabei in Form des Werkzeugflansches 8 mittels einer nicht weiter dargestellten Klemmung oder Verschraubung an dem Werkzeugflansch 8 des Werkzeugkopfes 2 arretiert. Die Geometrie des IO-Linkmasters 5 ist bevorzugt hinsichtlich der Montage an den Werkzeugflansch 8 des Werkzeugkopfes 2 angepasst. Der IO-Linkmaster 5 ist über den Werkzeugflansch 8 am Werkzeugkopf 2 angebracht, um die Messdaten der Sensoren 3 zu sammeln und diese über ein Kabel 11 an eine Robotersteuereinrichtung 12 oder eine andere übergeordnete Steuerung weiterzugeben. Hierzu wird ein Feldbusprotokoll, z.B. EtherCAT, Profinet oder Ähnliches, verwendet.
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Die in dem IO-Linkmaster 5 angeordnete Elektronik 7 ist als Kleinsteuerung zur Auswertung der Signale der Sensoren 3 ausgebildet. Diese Kleinsteuerung wertet die Messdaten der einzelnen Sensoren 3 direkt aus und vergleicht diese zum Beispiel mit Schwellwerten. Aus den ausgewerteten Messdaten werden Befehle abgeleitet, z.B. ein Stoppsignal, welches über das Kabel 11 an die Robotersteuereinrichtung 12 weitergeleitet wird. Zusätzlich kann an dem IO-Linkmaster 5 mindestens ein Anzeigeelement 13, beispielsweise in Form einer Farb-LED angeordnet sein. Mittels des Anzeigeelementes 13 können unterschiedliche Betriebsmodi visualisiert werden. Zu den Betriebsmodi gehören beispielsweise „Schutzfeld frei“, „reduzierte Geschwindigkeit“, „Stopp“, „kollaborativer Betrieb“, „Muting“ .
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Die beschriebene Lösung zeigt einen kompakten und maßgeschneiderten IO-Linkmaster 5 für die Montage am Werkzeugflansch 8 eines mehrgliedrigen Roboters, wodurch der Anschluss einer größeren Anzahl von kompakten Sensoren für die Werkzeugabsicherung ermöglicht wird. Die gesammelten Daten werden über ein einzelnes Feldbuskabel an die übergeordnete Robotersteuereinrichtung weitergegeben.
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- 1
- Roboterarm
- 2
- Werkzeugeinheit
- 3
- Sensoren
- 4
- Erfassungsbereiche
- 5
- Mastereinheit
- 7
- Elektronik
- 8
- Werkzeugflansch
- 9
- Gehäuse
- 10
- Sensorenhalterung
- 11
- Kabel
- 12
- Robotersteuereinrichtung
- 13
- Anzeigeelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008063081 A1 [0002]
