DE3543335A1 - Industrieroboter sowie werkzeughalter fuer einen industrieroboter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Industrieroboter mit einem um mindestens zwei parallele Schwenkachsen verschwenk­ baren Arm, an dessen freiem Ende ein Halteelement ange­ bracht ist, das in Richtung parallel zu den Schwenkachsen begrenzt hin- und herbewegbar sowie um seine parallel zu den Schwenkachsen verlaufende Mittelachse drehbar ist.

Derartige Industrieroboter (sogenannte 4-Achsen-Roboter) ermöglichen die Bewegung eines am Halteelement befestigten Werkzeugs, beispielsweise eines Greifwerkzeugs in einem Raum, der sich etwa sichelförmig um die Trägersäule des Roboters erstreckt, wobei zusätzlich eine Drehbewegung des Werkzeugs möglich ist. Das bedeutet aber, daß einerseits nur ein beschränkter Raum vom Industrieroboter überstrichen werden kann und daß andererseits auch nur bestimmte Bewegungen des Werkzeugs möglich sind, nämlich Bewegungen in der Senkrechten, Drehbewegungen sowie Bewegungen quer zur Richtung der senkrechten Bewegung.

Es sind auch Industrieroboter (sogenannte 6-Achsen-Roboter) bekannt, bei denen der Arm aus mehreren Abschnitten besteht, die jeweils um eine Art Universalgelenk bezüglich des benachbarten Abschnittes des Arms bewegbar sind. Dadurch wird erreicht, daß das am freien Ende des Arms angebrachte Werkzeug praktisch beliebig im Raum bewegt werden kann. Derartige Industrieroboter sind jedoch erheb­ lich teurer als die vorstehend beschriebenen, einfachereren Industrieroboter.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Industrieroboter bei einfachem Aufbau dahingehend zu verbessern, daß das von ihm geführte Werkzeug um mindestens eine zusätzliche Achse bewegbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Industrieroboter der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß derart ausgestaltet, daß am Halteelement ein Werkzeughalter befestigt ist, der um eine senkrecht zu den Schwenkachsen verlaufende erste Achse schwenkbar ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Industrieroboter, der, wie vorste­ hend beschrieben, an sich nur eine Drehbewegung des Werkzeugs sowie eine Bewegung des Werkzeugs in der Senkrech­ ten innerhalb eines sich sichelförmig um die Ständersäule des Roboters erstreckenden Raumes ermöglicht, wird also durch die besondere Ausbildung des am Halteelement be­ festigten Werkzeughalters erreicht, daß das Werkzeug um eine zusätzliche Schwenkachse bewegbar ist, was eine zusätzliche Bewegungsmöglichkeit für das am Werkzeughalter angebrachte Werkzeug bedeutet.

Vorzugsweise ist der Werkzeughalter um einen Winkelbereich von 90° zwischen zwei Endstellungen um die erste Achse verschwenkbar, und insbesondere kann sich das am Werkzeug­ halter befestigte Werkzeug in der einen Endstellung des Werkzeughalters in Richtung der Mittelachse des Halte­ elementes erstrecken. Durch einen solchen Aufbau wird erreicht, daß beispielsweise Werkstücke in Richtung einer Horizontalbewegung aus einer Aufnahme entnommen bzw. in einer Horizontalbewegung in eine Aufnahme eingesetzt werden können, was mit einem 4-Achsen-Roboter der bekannten Art im allgemeinen nicht möglich ist, weil das Werkzeug sich nicht in unterschiedliche Winkelstellungen bringen läßt, sondern sich üblicherweise immer in der Senkrechten erstreckt. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Werkzeughalter ein um eine senkrecht zur ersten Achse verlaufende zweite Achse drehbares Halterteil auf, an dem das Werkzeug befestigbar ist.

Bei einem solchen Aufbau kann das Werkzeug auch in einer Lage, in der es sich nicht in Richtung der Mittelachse des in der Senkrechten hin- und herbewegbaren Halteelementes erstreckt um seine Mittelachse gedreht werden.

Eine zusätzliche Positioniermöglichkeit für das Werkzeug ergibt sich dann, wenn dieses mit seiner Längsachse exzentrisch und parallel zur zweiten Achse am Halterteil befestigbar ist.

Um den Werkzeughalter gesteuert um seine Schwenkachse zu verlagern, kann er über ein Trägerteil mit dem Halteelement verbunden sein, an dem der Antrieb für die Verschwenkung des Werkzeughalters befestigt ist. Dieser Antrieb kann ein um eine Achse parallel zur Längsachse des Halteelementes drehbares Drehteil aufweisen, an dem exzentrisch über ein Universalgelenk eine starre Strebe befestigt ist, die über ein Universalgelenk am Werkzeughalter angelenkt ist.

Die Erfindung betrifft ferner einen Werkzeughalter, der am Halteelement eines Industrieroboters der eingangs erwähnten Art zu befestigen ist und der in der vorstehend beschriebe­ nen Weise aufgebaut ist. Mit einem solchen Werkzeughalter können bereits vorhandene Industrieroboter in ihrer Bewe­ gungsfähigkeit und damit in ihrer Anwendbarkeit verbessert werden.

Industrieroboter müssen beim Blockieren des mit dem Werk­ zeug gehaltenen Werkstückes möglichst schnell und ohne Verzögerung abgeschaltet werden, damit Schäden am Werkstück, am Werkzeug und/oder am Industrieroboter selbst vermieden werden. Hierzu werden zur Zeit Sensoren eingesetzt, die beispielsweise zwischen dem freien Ende des Arms des Industrieroboters und dem Werkzeug bzw. dem Werkzeughalter angeordnet sind. Diese Sensoren bestehen aus einem im wesentlichen starren Element, das verschiedene Abschnitte aufweist, die sich bei Überlastung elastisch verformen. Diese elastischen Verformungen werden mit Dehnungsmeßstrei­ fen ermittelt, und beim Überschreiten einer vorgegebenen Verformung wird der Industrieroboter stillgesetzt.

Die bekannten Sensoren sind verhältnismäßig aufwendig in der Herstellung, da sie einerseits eine ausreichende Festigkeit für die Übertragung der Kräfte vom Arm des Industrieroboters auf das Werkzeug aufweisen müssen, jedoch andererseits auf unzulässige Überlastungen durch ausreichen­ de Verformung reagieren müssen.

Es ist auch Aufgabe der Erfindung, eine einfach aufgebaute Überlastungssicherung zu schaffen, die sich insbesondere in einem Industrieroboter einsetzen läßt, die jedoch auch als Überlastungssicherung für andere Geräte und Vorrichtungen geeignet ist.

Die erfindungsgemäße Überlastsicherung zeichnet sich aus durch zwei koaxial angeordnete und begrenzt gegen Feder­ druck relativ zueinander um ihre gemeinsame Mittelachse verdrehbare Grundplatten und durch mindestens einen, an einer Grundplatte befestigten, kontaktlos arbeitenden, elektrischen Sensor und ein zugehöriges, an der anderen Grundplatte befestigtes Bedämpfungsglied für den Sensor.

Die erfindungsgemäße Überlastsicherung enthält also zwei begrenzt gegeneinander verdrehbare Grundplatten, und an diesen Grundplatten sind mindestens ein kontaktlos arbeiten­ der Sensor und ein Bedämpfungsglied befestigt, so daß bei Verdrehung der Grundplatten relativ zueinander gegen den wirkenden Federdruck die auf den elektrischen Sensor wirkende Bedämpfung verändert wird, weil sich die relative Lage von Sensor und Bedämpfungsglied ändert. Die Änderung der Bedämpfung ist ein Maß für die auftretende Belastung, so daß der Sensor bei Feststellung des Überschreitens einer Belastungsgrenze ein das zugehörige Gerät, insbesondere den Industrieroboter stillsetzendes Signal abgibt.

Der Sensor kann beispielsweise ein induktiver Sensor sein.

Vorzugsweise sind mehrere Sensoren und Bedämpfungsglieder am Umfang der Grundplatte verteilt, um eine möglichst vollständige Überwachung von Relativbewegungen der Grund­ platten zu gewährleisten.

Um nicht nur Belastungen, die zu Verdrehbewegungen der Grundplatten relativ zueinander führen, sondern auch Biege­ belastungen überwachen zu können, können die Grundplatten bezüglich ihrer gemeinsamen Mittelachse begrenzt relativ zueinander verschwenkbar sein, wobei derartige Verschwenkbe­ wegungen ebenfalls zu einer Änderung der Bedämpfung des oder der Sensoren führen.

Ein besonders einfacher Aufbau der Überlastsicherung ergibt sich dann, wenn die Grundplatten mittels außerhalb ihrer Mittelachse angeordneter Schrauben verbunden sind, die sich mit ihren Schaftteilen mit Spiel durch eine Grundplatte erstrecken und in die andere Grundplatte eingeschraubt sind, wobei die Schrauben unter Einfluß von sie von der anderen Grundplatte wegdrückenden Federn stehen. Dabei sind die Federn vorzugsweise die jeweilige Schraube umgebende Schraubenfedern, die sich mit einem Ende an der dem Schaft der Schraube zugewandten Fläche des Schraubenkopfes und mit dem anderen Ende an der einen Grundplatte abstützen.

Bei einem solchen Aufbau erfolgt also die Verbindung der beiden Grundplatten im wesentlichen über die unter Feder­ kraft stehenden Schrauben, so daß die Grundplatte, durch die sich die Schrauben mit Spiel erstrecken, entsprechend diesem Spiel bezüglich der anderen Grundplatte verdrehbar sowie auch gegen den Federdruck kippbar ist, der die beiden Grundplatten zusammendrückt.

Die Grundplatten können sich gegeneinander über eine auf ihrer Mittelachse vorgesehene Kugel abstützen, so daß sie sowohl relativ zueinander um die Mittelachse drehbar als auch bezüglich der Mittelachse relativ zueinander kippbar sind.

Um eine nicht allein durch die Kraft der Federn bestimmte Verdrehsicherung der Grundplatten gegeneinander zu erhal­ ten, kann jede Grundplatte einen die Kugel koaxial umgeben­ den Zahnkranz aufweisen, die in Eingriff miteinander stehen. Die Zahnkränze können dabei eine Hirth-Verzahnung aufweisen.

Durch den Eingriff der Zahnkränze bzw. der Flanken der zu ihren freien Enden konvergierenden Zähne wird im Normalbe­ trieb eine sichere Kopplung der beiden Grundplatten er­ reicht, während bei einer Überlastung die in Eingriff stehenden Zahnflanken aufeinandergleiten und sich dadurch der Abstand der Grundplatten voneinander verändert, was zu der vorstehend erläuterten Bedämpfung des oder der Sensoren führt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt vereinfacht in perspektivischer Darstellung einen Industrieroboter, an dessen Halteelement eine Überlastsicherung angebracht ist, an der das Werkzeug bzw. der Werkzeughalter befestigt werden kann.

Fig. 2 zeigt in einer Teildarstellung das Halteelement mit an ihm angebrachter Überlastsicherung.

Fig. 3 zeigt in einer Teildarstellung das untere Ende des Halteelementes eines Industrieroboters mit an ihm befestigten Werkzeughalter sowie der Einrich­ tung zur Bewegung des Werkzeughalters.

Fig. 4 zeigt in einer geometrischen Darstellung ver­ schiedene Stellungen der den Antrieb mit dem Werkzeughalter verbindenden Strebe sowie deren Bewegungsbahn.

Fig. 5 zeigt den Werkzeughalter mit seinem Antrieb in einer Darstellung gemäß Fig. 4, jedoch in einer um 90° verschwenkten Stellung.

Fig. 6 und 7 zeigen in Darstellungen entsprechend Fig. 3 und 5 verschiedene Stellungen des Werkzeughalters sowie des an ihm befestigten Werkzeugs in Form eines Greifers, wobei das Werkzeug in Fig. 7 um 90° gegenüber der Lage in Fig. 6 um seine Längsachse verdreht am Werkzeughalter befestigt ist.

Fig. 8 und 9 zeigen Ansichten des Werkzeugs gemäß Fig. 6 und 7.

Fig. 10 zeigt im Schnitt die Überlastsicherung gemäß Fig. 1 und 2 entlang der Linie X-X aus Fig. 11.

Fig. 11 zeigt einen Schnitt entlang der Linie XI-XI aus Fig. 10.

Fig. 12 zeigt eine Teilansicht in Richtung des Pfeiles XII aus Fig. 10.

Der in Fig. 1 dargestellte Industrieroboter, ein sogenann­ ter 4-Achsen-Roboter, hat ein Steuergehäuse 1, das auf einer Säule 2 befestigt, die auf einem Fundament 3 ruht. Am Steuergehäuse 1 ist ein aus zwei Abschnitten 4, 5 bestehen­ der Arm befestigt. Der Abschnitt 4 des Arms ist über eine senkrechte Schwenkachse 6 mit dem Steuergehäuse 1 verbun­ den, während die Abschnitte 4 und 5 über eine ebenfalls senkrechte Schwenkachse 7 miteinander in Verbindung stehen. Die Bewegung der Abschnitte 4 und 5 um die parallelen Schwenkachsen 6 und 7 erfolgt üblicherweise vom Steuergehäu­ se 1 aus hydraulisch.

Am freien Ende des Abschnittes 5 des Arms ist ein Halteele­ ment befestigt, das ein Stangenelement 8 aufweist, das im Abschnitt 5 des Arms gelagert und in der Senkrechten begrenzt hin- und herbewegbar ist. Ferner kann das Stangen­ element 8 um seine Mittelachse (8′ in den Fig. 3 und 5) gedreht werden. Auf diese Weise kann das untere Ende des Haltelementes durch Verschwenken der Abschnitte 4 und 5 des Arms um die parallelen, senkrecht verlaufenden Schwenkach­ sen 6 und 7 im Bereich einer in Fig. 1 angedeuteten, sichelförmigen Fläche, die sich teilweise um die Säule 2 erstreckt, bewegt werden, und die senkrechte Bewegbarkeit des Stangenelementes 8 gestattet darüber hinaus den eben­ falls in Fig. 1 angedeuteten senkrechten Hub im Bereich der sichelförmigen Fläche.

In den Fig. 1 und 2 ist der Industrieroboter so darge­ stellt, daß am unteren Ende des stangenförmigen Elementes 8 eine später zu beschreibende Überlastsicherung befestigt ist, an deren unterem Teil eine Platte 9′ befestigt ist, die zur Anbringung eines noch zu beschreibenden, in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellten Werkzeughalters dient.

Der Aufbau des zugehörigen Werkzeughalters ist in den Fig. 3 und 5 gezeigt, wobei das Halteelement 8, 9 ohne Überlastsicherung dargestellt ist.

An dem Stangenteil 8 des in den Fig. 3 und 5 gezeigten Halteelementes ist ein Flansch 9 angeformt, an dem ein Trägerteil 11 durch nicht dargestellte Schrauben befestigt ist. Am Trägerteil 11 ist in seitlichem Abstand von der Mittelachse 8′ des Halteelementes 8, 9 ein eine erste Achse bildender Zapfen 13 befestigt, an dem schwenkbar ein einen Werkzeugträger bildendes Halterteil 12, 15 angebracht ist. Dieses Halterungsteil hat einen direkt am Zapfen 13 ange­ lenkten Hauptkörper 12, in dem sich ein nicht dargestellter Stellmotor, vorzugsweise ein Elektromotor befindet, auf dessen Welle ein plattenförmiges Halterungsteil 15 sitzt, so daß es sich bei Drehung der Motorwelle um die Achse 14 dreht, die senkrecht zum Zapfen 13 und damit zur ersten Achse verläuft.

Am Trägerteil 11 ist ferner ein Antrieb derart befestigt, daß sich der Zapfen 13 zwischen der Mittelachse des Halteelementes 8, 9 und diesem Antrieb befindet. Der Antrieb enthält einen in einem Gehäuse 19 untergebrachten Stellmotor, etwa einen Elektromotor, auf dessen Motorwelle ein Flanschkörper 20 befestigt ist. An diesem Flanschkörper ist ein starrer Arm 21 angebracht, der an seinem äußeren Ende einen Bolzen 22 trägt. Die Längsachse des Bolzens verläuft, wie dargestellt, parallel zur Motorwelle bzw. zur Drehachse des Flanschkörpers 20 und liegt exzentrisch bezüglich dieser. Der Bolzen 22 bildet zusammen mit einem entsprechend geformten Bund oder Ringkörper 23 ein Univer­ salgelenk. Am Bund 23 ist eine nur strichpunktiert angedeu­ tete starre Strebe 18 befestigt. Diese starre Strebe 18 führt zu einem entsprechend aufgebauten Universalgelenk 17, das sich am Ende eines starren Anschlußteils 16 befindet. Das starre Anschlußteil ist an der dem Zapfen 13 gegenüber­ liegenden Seite des Hauptkörpers 12 befestigt und befindet sich in einem größeren Abstand vom Trägerteil 11 als der Zapfen 13.

Wie den Fig. 3 und 5 zu entnehmen ist, kann der den Hauptkörper 12 und das Halterteil 15 aufweisende Werkzeug­ halter mit Hilfe des dargestellten Antriebs zwischen der Stellung gemäß Fig. 3, in der die Achse 14 parallel zur Mittelachse 8′ verläuft, und der Stellung gemäß Fig. 5 um den Zapfen 13 verschwenkt werden. Der Bewegungsablauf bei der Verschwenkung ist schematisch in Fig. 4 in der Draufsicht gezeigt. In der Stellung gemäß Fig. 3 befindet sich das Universalgelenk 22, 23 an der in Fig. 4 mit 22 bezeichneten Stelle. Im Abstand a von der Stelle 22, der der Länge der starren Strebe 18 entspricht, liegt das Universalgelenk 17. Wird der Flanschkörper 20 vom Antrieb gedreht, so bewegt sich das Universalgelenk 22, 23 entlang einer Kreisbahn, beispielsweise in die Stellung 22′ gemäß Fig. 4, während das Universalgelenk 17 unter Beibehaltung des Abstandes a das in Fig. 3 nach unten und links verlagert wird, also in die Stellung 17′ in Fig. 4 gelangt. In dieser Stellung ist der Werkzeughalter um den Zapfen 13 in eine Stellung zwischen den Stellungen gemäß Fig. 3 und 5 verschwenkt worden. Bei weiterer Verdrehung des Flanschkörpers 20 setzt das Universalgelenk 22, 23 seine Bewegung entlang der Kreisbahn fort, bis es in die Stellung 22′′ gemäß Fig. 4 kommt. In dieser Lage befindet sich das Universalgelenk 17 an der Stelle 17′′ und selbstver­ ständlich weiterhin im von der starren Strebe 18 bestimmten Abstand a vom Universalgelenk 22, 23. Diese Stellung ent­ spricht der Stellung gemäß Fig. 5, in der der Werkzeug­ halter soweit um den Zapfen 13 verschwenkt ist, daß die Achse 14 senkrecht zur Mittelachse 8′ des Halteelementes 8, 9 verläuft.

Somit zeigen Fig. 3 und 5 die beiden um 90° versetzten Endstellungen des Werkzeughalters, und es ist ohne weiteres klar, daß der Werkzeughalter auch in jede Stellung zwischen den beiden Endstellungen gebracht werden kann.

In den Fig. 6 und 7 ist wiederum jeweils das untere Ende des Halteelementes 8, 9 gemäß Fig. 3 und 5 des Industrie­ roboters gemäß Fig. 1 (ohne Überlastungssicherung) mit am Halteelement 9 angebrachtem Trägerteil 11 gezeigt, das den Werkzeughalter und den Antrieb gemäß Fig. 3 und 5 trägt. Am um die Achse 14 drehbaren Halterteil 15 ist über eine Trägerplatte 23 mit seiner Längsachse exzentrisch bezüglich der Drehachse 14 ein greiferförmiges Werkzeug mit seinem Befestigungsflansch 24 befestigt. Es sei erwähnt, daß der Befestigungsflansch 24 und damit das Werkzeug in Fig. 7 um 90° um seine Längsachse gegenüber der Stellung gemäß Fig. 6 verdreht an der Trägerplatte 23 befestigt ist. Das Werkzeug hat einen am Befestigungsflansch angebrachten Träger 25, an dem über Führzapfen 31, 33 und 30 (Fig. 8 und 9) Greiferhalter 28, 29 befestigt sind, die in nicht dargestellter, jedoch bekannter Weise mittels über die Anschlüsse 34 und 35 zugeführte Druckluft entlang der einander gegenüberliegenden, achsparallel verlaufenden Führ­ zapfen hin- und herbewegbar sind. An den Greiferhaltern 28 und 29 sind Greifelemente 26, 27 angeschraubt, die für den jeweiligen Arbeitsvorgang geeignete Klemmflächen zur Halte­ rung eines Werkstückes aufweisen. Somit kann durch Bewegung der Greiferhalter 28 und 29 entlang der Führzapfen 30 und 31, 33 die Stellung der Greifelemente 26 und 27 zwischen einer Freigabestellung und einer Greifstellung verändert werden.

Es sei erwähnt, daß unter der vorstehend genannten Längser­ streckung bzw. Längsachse des Werkzeugs eine Erstreckung in Richtung der Greifelemente 26, 27 von den Greiferhaltern 28, 29 zu ihren freien Enden verstanden wird.

Wie Fig. 6 und 7 zeigen, läßt sich das Werkzeug nicht nur zwischen einer senkrecht nach unten gerichteten Stel­ lung, in der die Längsachse des Werkzeugs parallel zur Mittelachse 8′ des Halteelementes 8, 9 verläuft (gestrichelt in den Fig. 6 und 7) und einer Stellung, in der die Längsachse des Werkzeugs senkrecht zur Mittelachse 8′ verläuft (ausgezogen in den Fig. 6 und 7) verschwenken, sondern das Werkzeug kann durch Drehung des Halterteils 15 in seiner senkrecht zur Mittelachse 8′ verlaufenden Stel­ lung (ausgezogen in den Fig. 6 und 7) auch noch zwischen einer angehobenen Lage (Fig. 6) und einer abgesenkten Lage (Fig. 7) positioniert werden. Dies führt dazu, daß der durch die begrenzte Bewegung des Halteelementes 8, 9 in der Senkrechten begrenzte Hub des Werkzeugs zusätzlich um den doppelten Abstand der Längsachse des Werkzeugs von der Dreh­ achse 14 des Halterteils 15 vergrößert wird.

Im Betrieb kann somit das dargestellte Greiferwerkzeug beispielsweise in einer Stellung, wie sie ausgezogen in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist, aus einem seitlich offenen Ablagefach ein Werkstück entnehmen, indem es dieses mit den Greifelementen 26, 27 erfaßt, worauf dann das Greiferwerk­ zeug durch kombinierte Schwenkbewegung der Abschnitte 4 und 5 des Arms des Industrieroboters um die senkrechten Schwenkachsen 6 und 7 (Fig. 1) in der Horizontalen aus dem Ablagefach herausgezogen wird. Zur weiteren Verarbeitung des Werkstückes läßt sich dieses dann in eine senkrechte Stellung bringen, indem das Werkzeug durch Verschwenken des Werkzeugshalters um den Zapfen 13 in eine der in den Fig. 6 und 7 gestrichelt gezeichneten Stellungen bewegt wird. Auf diese Weise wird also einerseits die Bewegung des Werkzeugs um eine gegenüber den bekannten 4-Achsen-Indu­ strierobotern zusätzliche Achse, nämlich die vom Zapfen 13 gebildete Achse ermöglicht, und darüber hinaus wird infolge der exzentrischen Anordnung des Werkzeugs bezüglich der Drehachse 14 des Werkzeughalters der senkrechte Bewegungs­ hub vergrößert.

Wie in Fig. 1 und 2 angedeutet, kann zwischen dem Halteelement des Industrieroboters für den Werkzeughalter und dem Werkzeughalter eine Überlastsicherung vorgesehen sein. Einzelheiten einer derartigen, in den Fig. 1 und 2 angedeuteten Überlastsicherung sind in den Fig. 10 bis 12 gezeigt.

Wie Fig. 10 zu entnehmen ist, weist die Überlastsicherung eine obere, zweiteilige Grundplatte 50, 51 auf, die in nicht dargestellter Weise am Stangenteil 8 des Halteelemen­ tes des Industrieroboters befestigt ist. Über vier gleich­ mäßig am Umfang verteilte Schrauben 57 ist mit der Grund­ platte 50, 51 eine Grundplatte 52 verbunden. Die Schrau­ ben 57 erstrecken sich mit Spiel durch Bohrungen in der Grundplatte 52 und sind in die Grundplatte 50, 51 einge­ schraubt. Zur Abstützung der Schrauben 57 an der Grundplat­ te 52 dienen Schraubenfedern 58, die jeweils den Schaft der Schraube 57 umgeben und sich mit einem Ende an der dem freien Ende des Schaftes zugewandten Seite des Schraubenkop­ fes abstützen, wie dies in Fig. 10 gezeigt ist. Das andere Ende der Schraubenfeder 58 liegt jeweils an einem napfarti­ gen Element an, das sich durch eine entsprechende Öffnung in der Grundplatte 52 in Richtung auf die andere Grundplat­ te 50, 51 erstreckt und sich mit einem nach außen gerichte­ ten Ringflansch an der Grundplatte 52 abstützt, während die Schraubenfeder 58 an der Innenfläche des Bodens des napfar­ tigen Elementes 59 anliegt. Dadurch drücken die sich an den Köpfen der Schrauben 57 abstützenden Schraubenfedern 58 die napfförmigen Elemente 59 und damit die Grundplatte 52 in Richtung auf die Grundplatte 50, 51.

Während die beiden Grundplatten 50, 51 und 52 im Randbe­ reich durch einen freien Ringraum voneinander getrennt sind, stützen sie sich im Bereich der gemeinsamen Mittelach­ se 8′, die die Mittelachse des Stangenteils 8 ist, über eine Kugel 55 ab. Konzentrisch zur Kugel sind an beiden Grundplatten 50, 51 und 52 Zahnkränze 53, 54 ausgebildet, die sogenannte Hirth-Verzahnungen, also Zähne mit schräg verlaufenden Zahnflanken aufweisen. Die Zähne der Zahnkrän­ ze 53 und 54 stehen in Eingriff miteinander.

An der Grundplatte 51 sind ferner gleichmäßig am Umfang verteilt vier induktive Sensoren 60, 61 befestigt. Hierbei handelt es sich um Sensoren des Typs IFR 08.24.31/S 12L der Baumer Elektric AG, Frankfurt. Die Sensoren 60, 61 sind jeweils über Kabel 62 an eine Auswerteeinheit angeschlos­ sen. Diese induktiven Sensoren erzeugen im Bereich ihres vorderen Endes, also dem der Kugel 55 am nächsten liegenden Ende ein induktives Feld, und die Sensoren können in bekannter Weise eine Änderung dieses induktiven Feldes durch äußere Einflüsse feststellen, so daß dann der Auswerteeinheit über die Leitung 62 eine entsprechende Information zugeführt wird.

An der Grundplatte 52 sind im unterhalb des freien Ringraum zwischen den beiden Grundplatten liegenden Bereich und unterhalb jedes Sensors Aussparungen 66 vorhanden, in denen sich nach oben bis vor das das induktive Feld erzeugende Ende des Sensors 60, 61 erstreckende Bedämpfungsglieder 64, beispielsweise Metallplatten mittels Schrauben 56 befestigt sind.

An der Unterseite der Grundplatte 52 ist mittels Schrauben 56 eine Befestigungsplatte 9′ angebracht, die entweder in ihrer Funktion und ihrem Aufbau dem Trägerteil 11 aus den Fig. 3 und 5 entsprechen oder zur Befestigung eines solchen Trägerteils benutzt werden kann.

Im Normalbetrieb werden die Grundplatten 50, 51 und 52 durch die Verbindung mittels der federbelasteten Schrau­ ben 57 sowie die Abstützung über die auf die Mittelachse 8′ liegenden Kugel 55 und den Eingriff der Zahnkränz 53 und 54 in vorgegebener Lage gehalten, wobei sich durch das Zusammenwirken der Sensoren 60 und 61 mit den Bedämpfungs­ gliedern 64 jeweils ein definiertes induktives Feld ergibt.

Erfolgt im Betrieb eine Überlastung, die zu einer Verdre­ hung oder zu einem Kippen der Grundplatte 52 bezüglich der Grundplatte 50, 51 führt, etwa weil das von den Greifelemen­ ten 26 und 27 (Fig. 6 bis 9) gehaltene Werkstück infolge Blockierens oder Klemmens des Werkzeugs der Bewegung des Arms des Industrieroboters nicht mehr folgen kann, so gleiten die Zahnflanken des Zahnkranzes 54 auf den Zahnflan­ ken des Zahnkranzes 53, und es erfolgt die entsprechende Verlagerung der Grundplatte 52 gegenüber der Grundplat­ te 50, 51 gegen die Kraft der Federn 58. Dadurch ändert sich auch die Lage zumindest einiger Bedämpfungsglieder 64 bezüglich des zugehörigen Sensors 60, 61 und damit das jeweilige induktive Feld, so daß ein entsprechendes Signal über die Leitungen 62 gegeben und der Industrieroboter abgeschaltet werden wird.

Es ist ohne weiteres klar, daß infolge der frei wählbaren Form der Zähne der Zahnkränze 53 und 54 sowie der einstell­ baren Druckkräfte der Federn 58 ein sehr genaues Justieren der Empfindlichkeit der Überlastsicherung möglich ist, wobei die Sensoren 60, 61 bereits verhältnismäßig kleine Veränderungen des induktiven Feldes, also kleine Lageverän­ derungen der Bedämpfungsglieder 65 feststellen und eine entsprechende Reaktion bewirken können.

Claims (22)

1. Industrieroboter mit einem um mindestens zwei paralle­ le Schwenkachsen (6, 7) verschwenkbaren Arm (4, 5), an dessen freiem Ende ein Halteelement (8, 9) angebracht ist, das in Richtung parallel zu den Schwenkachsen (6, 7) begrenzt hin- und herbewegbar sowie um seine parallel zu den Schwenkachsen (6, 7) verlaufende Mittelachse (8′) drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Halteelement (8, 9) ein Werkzeughalter (12, 15) befestigt ist, der um eine senkrecht zu den Schwenk­ achsen (6, 7) verlaufende erste Achse (13) schwenkbar ist.

2. Industrieroboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Werkzeughalter (12, 15) um einen Winkelbe­ reich von 90° zwischen zwei Endstellungen um die erste Achse (13) verschwenkbar ist.

3. Industrieroboter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das am Werkzeughalter (12, 15) befestigte Werkzeug (24-33) sich in der einen Endstellung des Werkzeughalters (12, 15) in Richtung der Mittelach­ se (8′) des Halteelementes (8, 9) erstreckt.

4. Industrieroboter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter (12, 15) ein um eine senkrecht zur ersten Achse (13) verlaufende zweite Achse (14) drehbares Halterteil (15) aufweist, an dem das Werkzeug (24-33) befestig­ bar ist.

5. Industrieroboter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Werkzeug (24-33) mit seiner Längsachse exzentrisch und parallel zur zweiten Achse (14) am Halterteil (15) befestigbar ist.

6. Industrieroboter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter (12, 15) über ein Trägerteil (11) mit dem Halteelement (8, 9) verbunden ist, an dem der Antrieb (19, 20, 21) für die Verschwenkung des Werkzeughalters (12, 15) be­ festigt ist.

7. Industrieroboter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Antrieb (19, 20, 21) ein um eine Achse parallel zur Längsache (8′) des Halteelementes (8, 9) drehbares Drehteil (20, 21) aufweist, an dem exzen­ trisch über ein Universalgelenk (22, 23) eine starre Strebe (18) befestigt ist, die über ein Universalge­ lenk (17) am Werkzeughalter (12, 15) angelenkt ist.

8. Werkzeughalter zur Befestigung am Halteelement (8, 9) eines Industrieroboters, der einen um mindestens zwei parallele Achsen (6, 7) verschwenkbaren Arm (4, 5) hat, an dessen freiem Ende das Halteelement (8, 9) angebracht ist, das in Richtung parallel zu den Schwenkachsen (6, 7) begrenzt hin- und herbewegbar sowie um seine parallel zu den Schwenkachsen (6, 7) verlaufende Mittelachse (8′) drehbar ist, gekennzeich­ net durch ein mit dem Halteelement (8, 9) verbindbares Trägerteil (11) und ein das Werkzeug (24-33) aufneh­ mendes Halterungsteil (12, 15), das bezüglich dem am Halteelement (8, 9) befestigten Trägerteil (11) um eine senkrecht zu den Schwenkachsen (6, 7) verlaufende erste Achse (13) schwenkbar ist.

9. Werkzeughalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß das Halterungsteil (12, 15) um einen Winkel­ bereich von 90° zwischen zwei Endstellungen um die erste Achse (13) schwenkbar ist.

10. Werkzeughalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein am Halterungsteil (12, 15) befestigtes Werkzeug (24-33) bei am Halteelement (8, 9) ange­ brachten Trägerteil (12) in einer Endstellung des Halterungsteils (12, 15) in Richtung der Mittelach­ se (8′) des Halteelementes (8, 9) erstreckt.

11. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Halterungsteil (12, 15) ein um eine senkrecht zur ersten Achse (13) verlaufende zweite Achse (14) drehbares Halterteil (15) aufweist.

12. Werkzeughalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß das Werkzeug (24-33) mit seiner Längsachse exzentrisch und parallel zur zweiten Achse (14) am Halterteil (15) befestigbar ist.

13. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß am Trägerteil (11) ein Stellmotor (19) gehaltert ist, mit dessen Abgabewelle ein Exzenterteil (20, 21) verbunden ist, dessen Dreh­ achse parallel zur Längsachse (8′) des Halteelemen­ tes (8, 9) verläuft, und daß am Exzenterteil (20, 21) über ein Universalgelenk (22, 23) ein Ende einer starren Strebe (18) befestigt ist, deren anderes Ende über ein Universalgelenk (17) mit dem Halterungsteil (12, 15) verbunden ist.

14. Überlastsicherung, insbesondere für einen Industrie­ roboter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder für einen Werkzeughalter gemäß einem der Ansprüche 8 bis 13, gekennzeichnet durch zwei koaxial und begrenzt gegen Federdruck relativ zueinander um die gemeinsame Mittelachse (8′) verdrehbare Grundplatten (5, 51; 52) und durch mindestens einen, an einer Grundplatte (50, 51) befestigten, kontaktlos arbeitenden, elektrischen Sensor (60, 61, 62) und ein zugehöriges, an der anderen Grundplatte (52) befestigtes Bedämpfungsglied (64) für den Sensor (60, 61, 62).

15. Überlastsicherung nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sensor (60, 61, 62) ein induktiver Sensor ist.

16. Überlastsicherung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Sensoren (60, 61, 62) und Bedämpfungsglieder (64) am Umfang der Grundplatten (50, 51; 52) verteilt sind.

17. Überlastsicherung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatten (50, 51; 52) bezüglich ihrer Mittelachse (8) begrenzt relativ zueinander verschwenkbar sind.

18. Überlastsicherung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatten (50, 51; 52) mittels außerhalb der Mittelachse (8′) angeordne­ ter Schrauben (57) verbunden sind, die sich mit ihrem Schaftteil mit Spiel durch eine Grundplatte (52) erstrecken und in die andere Grundplatte (50, 51) eingeschraubt sind, und daß die Schrauben (57) unter Einfluß von sie von der anderen Grundplatte (50, 51) wegdrückenden Federn (58) stehen.

19. Überlastsicherung nach Anspruch 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Federn die jeweilige Schraube (57) umgebende Schraubenfedern (58) sind, die sich mit einem Ende an der dem Schaft der Schraube (57) zuge­ wandten Fläche des Schraubenkopfes und mit dem anderen Ende an der einen Grundplatte (52) abstützen.

20. Überlastsicherung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Grundplatten (50, 51; 52) gegeneinander über eine auf ihrer Mittelach­ se (8′) vorgesehene Kugel (55) abstützen.

21. Überlastsicherung nach Anspruch 22, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Grundplatte (50, 51; 52) einen die Kugel (55) koaxial umgebenden Zahnkranz (53; 54) auf­ weist, die in Eingriff miteinander stehen.

22. Überlastsicherung nach Anspruch 21, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zahnkränze (53; 54) eine Hirth-Ver­ zahnung aufweisen.