DE3620391A1

DE3620391A1 - Vorrichtung zur loesbaren verbindung eines werkzeuges, greifers, messgeraetes oder anderen wirksystems mit dem arm eines roboters oder dergleichen

Info

Publication number: DE3620391A1
Application number: DE19863620391
Authority: DE
Inventors: Manfred Prof Dr Ing Weck
Original assignee: WZL LAB fur WERKZEUGMASCHINEN
Current assignee: WZL LAB fur WERKZEUGMASCHINEN
Priority date: 1986-06-18
Filing date: 1986-06-18
Publication date: 1987-12-23
Also published as: DE3620391C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur lösbaren Verbin dung eines Werkzeuges, Greifers, Meßgerätes oder anderen Wirksystems mit dem Arm eines Roboters oder dergleichen mit einer am Roboterarm befestigten Grundplatte und einer das Wirksystem vorzugsweise unter Verwendung eines Werkzeug wechselsystems aufnehmenden Tragplatte.

Beim Einsatz von Handhabungsgeräten (Robotern) ist es er forderlich, die Wirksysteme, wie Werkzeuge, Greifer und Meß geräte, möglichst steif mit dem Arm des Roboters zu ver binden. Es ist deshalb üblich, das Wirksystem vorzugsweise unter Verwendung eines Werkzeugwechselsystems auf einer Trag platte anzuordnen, die an einer mit dem Arm des Roboters ver bundenen Grundplatte durch Schrauben lösbar befestigt wird.

Diese starre und nur bei Bedarf, z.B. bei einem Werkzeug wechsel, lösbare Verbindung hat jedoch den Nachteil, daß Schäden sowohl am Werkstück als auch am Wirksystem und unter Umständen sogar am Roboter auftreten können, wenn der vorgesehene Ablauf der Relativbewegung zwischen Wirksystem und Werkstück nicht eingehalten wird ober über den Toleranz bereich hinausgehende Abweichungen hinsichtlich der Werk stückabmessungen vorliegen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine lös bare Verbindung zwischen der Tragplatte des jeweiligen Wirk systems und der am Roboterarm angeordneten Grundplatte zu schaffen, die Schäden sowohl am Werkstück als auch am Wirk system und Roboter vermeidet.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Tragplatte des Wirk systems und der am Roboterarm angeordneten Grundplatte eine bis zu einer vorherbestimmbaren Belastungsschwelle starre Überlastkupplung angeordnet ist, deren Belastungsschwelle in Abhängigkeit vom jeweiligen Wirksystem, dessen Empfindlich keit und der jeweiligen Aufgabe des Wirksystems von außen an steuerbar veränderlich ist und die bei Überschreiten der Be lastungsschwelle innerhalb einer der möglichen Freiheitsgrade des Systems ein Ausweichen der Tragplatte mit dem Wirksystem gegenüber der Grundplatte ermöglicht.

Durch die erfindungsgemäße, steuerbare Überlastkupplung wer den Schäden am Wirksystem, am Werkstück und auch am Roboter vermieden, da durch die auf den jeweiligen Einzelfall einge stellte Belastungsschwelle immer dann ein Ausweichen des Wirksystems innerhalb eines der möglichen Freiheitsgrade auf tritt, wenn die auf das Wirksystem ausgeübten Kräfte insge samt die jeweils eingestellte Belastungsschwelle überschrei ten. Das Einstellen kann hierbei von Hand, mit Hilfe der Robotersteuerung oder innerhalb der Programmierung des Roboters erfolgen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die erfindungsgemäße Überlastkupplung dadurch gebildet, daß die Tragplatte durch drei ausschließlich auf Zug belastbare, an beiden Enden gelenkig gelagerte Stäbe mit der Grundplatte verbunden ist, daß die Stäbe durch eine vorgebbare Kraft be lastet sind und daß zwischen der Tragplatte und der Grund platte eine Verdreh- und Verschiebesicherung bei einstell barer Auslösekraft angeordnet ist.

Bei einem Überschreiten der die Stäbe belastenden Zugkraft und/oder der Auslösekraft der Verdreh- und Verschiebesiche rung durch mindestens eine auf die Tragplatte über das Wirk system aufgebrachte Kraft wird die bis dahin starre Ver bindung zwischen Trag- und Grundplatte aufgehoben; die Trag platte kann in Richtung der resultierenden Kraft ausweichen und vermeidet hierdurch Beschädigungen einerseits des Wirk systems und ggf. des Roboterarms und andererseits des Werk stückes. Da es sich bei den zur Schaffung der erfindungsge mäßen lösbaren Verbindung verwendeten Bauteilen um kon struktiv einfache Bauteile mit geringem Raumbedarf handelt, bereitet die Anbringung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einem Roboterarm keine Schwierigkeiten. Darüber hinaus ist eine hohe Funktionssicherheit bei geringen Anschaffungskosten gegeben.

Die auf die Stäbe als Zugkraft aufgebrachte Kraft und die Auslösekraft der Verdreh- und Verschiebesicherung können bei spielsweise jeweils durch eine einstellbare Federkraft er zeugt werden. In diesem Fall ergibt sich nur eine, allerdings vorgebbare Grenzbelastung. Um die vorgebbare Grenzlast dem jeweiligen Wirksystem anpassen und bei Bedarf problemlos ver ändern zu können, wird gemäß einem weiteren Merkmal der Er findung vorgeschlagen, die Stäbe jeweils als druckmittel zylinderartige Teleskopstäbe auszubilden. In diesem Fall wird die Grenzlast der einzelnen Stäbe durch den im jeweiligen Teleskopstab aufgebauten Druck bestimmt. Die erfindungsgemäße Überlastkupplung arbeitet somit mit programmierbaren, vorgeb baren Grenzlasten.

In diesem Fall kann erfindungsgemäß die Verdreh- und Ver schiebesicherung als an einer der beiden Platten starr ange ordnete Mittelsäule ausgebildet werden, die über formschlüs sige Kupplungsflächen mit entsprechenden Gegenflächen der je weils anderen Platte zusammenwirkt und bei Überschreiten der vorgegebenen Kraft durch eine Längenänderung mindestens einer der druckmittelzylinderartigen Teleskopstäbe auslöst. Als Kupplungsflächen können zusammenwirkende Keilflächen oder in kegelförmige Anbohrungen eingreifende Kugeln verwendet werden.

Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung sind sämtliche Stäbe gemeinsam durch einen mittig zwischen den Platten angeordneten Druckmittelzylinder belastet. In diesem Fall ist die Grenzlast für alle drei Stäbe gleich groß; sie kann jedoch durch eine Veränderung des im Druckmittelzylinder herrschenden Druckes nicht nur verändert, sondern auch in Ab hängigkeit vom Arbeitsprogramm des Roboters während des Pro grammablaufes gesteuert werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Kolben des Druckmittelzylinders als Taumelkolben mit balliger Umfangsfläche ausgebildet, der einerseits unverdrehbar in dem mit der einen Platte verbundenen Zylindergehäuse gehalten und andererseits über die Verdreh- und Verschiebesicherung mit der anderen Platte verbunden ist. Die Verdreh- und Ver schiebesicherung kann hierbei durch drei Kugeln gebildet werden, die an der der druckmittelbeaufschlagten Kolbenfläche gegenüberliegenden Fläche des Taumelkolbens angeordnet sind und jeweils in eine kegelförmige Anbohrung in der gegenüber liegenden Platte eingreifen. Hierdurch ergibt sich eine kon struktiv besonders einfache Ausführung, die dadurch erfin dungsgemäß weitergebildet werden kann, daß der Taumelkolben gegen Verdrehen am Zylindergehäuse durch einen Stift ge halten wird, der auf einer um vorgebbare Werte verformbaren, am Zylindergehäuse befestigten Brücke angeordnet ist, ohne die Taumelbewegung zu beschränken.

Bei der Ausführungsform mit gemeinsam durch einen mittig angeordneten Druckmittelzylinder belasteten Stäben können die Stäbe in unterschiedlicher Weise ausgeführt sein. Bei der einen Ausführung sind die Stäbe starr mit an ihren Enden aus gebildeten kugelringförmigen Lagerverdickungen ausgeführt, die in entsprechenden Lagerschalen der Platten verschwenkbar und axial verschiebbar geführt sind. Alternativ hierzu können die Stäbe als biegeweiche Zugstreben, vorzugsweise Stahl seile, ausgebildet sein, die gelenkig aber fest an den beiden Platten angeordnet sind. Schließlich ist es möglich, die Stäbe als gegenüber der Normalstellung bei Überschreiten der durch den Druckmittelzylinder aufgebrachten Kraft verkürzbare Teleskopstäbe auszubilden, die ausschließlich in der Normal stellung auf Zug belastbar sind und anders als die druck mittelzylinderartigen Teleskopstäbe nur gemeinsam durch den mittig angeordneten Druckmittelzylinder belastet werden können.

In Weiterentwicklung der Erfindung wird vorgeschlagen, die jeweilige Belastung der Tragplatte durch auf das Wirksystem einwirkende Kräfte durch an den Stäben und/oder an der Ver dreh- und Verschiebesicherung angebrachte Meßelemente zu messen. Bei diesen Meßelementen kann es sich um Dehnmeß streifen oder andere Meßkraftaufnehmer handeln. Erfindungsge mäß ist es auch möglich, die jeweilige Belastung der Trag platte durch zwischen der Grundplatte und dem Roboterarm an gebrachte Meßwertgeber, vorzugsweise Quarze, zu messen.

Aufgrund der Anordnung derartiger Meßelemente ist es gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung möglich, den Druck ent weder in den druckmittelzylinderartigen Teleskopstäben oder im Druckmittelzylinder mit Taumelkolben bei Überschreiten der vorgegebenen Belastung aufgrund der gemessenen Werte zur Freigabe der starren Verbindung zwischen Grund- und Trag platte abzusenken. Das Auslösen der erfindungsgemäßen Über lastkupplung kann somit gezielt in Abhängigkeit von den je weiligen Meßwerten erfolgen.

Hierbei ist es gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung möglich, die für die einzelnen Meßstellen zulässigen Bela stungen in einer einen Mikroprozessor enthaltenden Aus werte-Elektronik zu speichern, um die Aufhebung der starren Verbindung gezielt vornehmen zu können. Die erfindungsgemäße Auswerte-Elektronik kann außer einem Steuersignal für die Druckabsenkung auch ein Signal an die übergeordnete Roboter steuerung abgeben.

Die Grenzbelastungen für die einzelnen Meßstellen können über ein Bedienmodul eingegeben oder durch die übergeordnete Steuerung vorgegeben werden. Schließlich ist es möglich, die Grenzbelastungen für die einzelnen Meßstellen im Teach-In-Verfahren zu ermitteln.

Auf der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein erstes Aus führungsbeispiel in der Normalstellung der Ver bindung,

Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt mit in einer ausgelenkten Lage befindlicher Tragplatte;

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform mit biegeschlaffen Zugverbindungselementen in einer entsprechenden Darstellung;

Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel, ebenfalls in einer Schnittdarstellung,

Fig. 5 einen Schnitt durch eine vierte Ausführungsform mit einer gegenüber der dritten Ausführung abge änderten Verdreh- und Verschiebesicherung,

Fig. 6 einen Querschnitt durch die Verdreh- und Ver schiebesicherung gemäß der Schnittlinie VI-VI in Fig. 5;

Fig. 7 eine fünfte Ausführungsmöglichkeit in der Normal stellung,

Fig. 8 die Ausführungsform nach Fig. 7 nach Überschreiten der Belastungsschwelle,

Fig. 9 einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie IX-IX in Fig. 7,

Fig. 10 einen der Fig. 9 entsprechenden Querschnitt bei einer Torsionsbelastung;

Fig. 11 eine schematische Darstellung einer Überwachungs einheit und

Fig. 12 einen Signalflußplan bezüglich der Arbeitsweise der Überwachungseinheit gemäß Fig. 11.

Anhand des ersten Ausführungsbeispiels nach den Fig. 1 und 2 soll das Wirkprinzip der Vorrichtung erläutert werden. Diese Vorrichtung umfaßt eine am Arm eines nicht darge stellten Roboters befestigte Grundplatte 1 und eine Trag platte 2, an der ein auf der Zeichnung ebenfalls fehlendes Wirksystem, beispielsweise ein Werkzeug, Greifer oder Meßge rät befestigt ist. Da dieses Wirksystem im Normalfall starr mit dem Roboterarm verbunden sein muß, ist die Tragplatte 2 durch drei an beiden Enden gelenkig gelagerte Stäbe 3 mit der Grundplatte 1 verbunden. Diese Stäbe 3 sind ausschließlich auf Zug belastbar, wie durch die Darstellung in den Fig. 1 und 2 angedeutet ist. Wird Druck auf die Stäbe 3 ausgeübt, verkürzt sich ihre Länge, wie im linken Teil der Fig. 2 darge stellt ist.

In der Normalstellung gemäß Fig. 1 sind die Stäbe 3 durch eine vorgebbare Kraft belastet. Diese wird beim ersten Aus führungsbeispiel durch einen Druckmittelzylinder 4 erzeugt, der mittig zwischen den drei Stäben 3 angeordnet ist und der beim Ausführungsbeispiel ein an der Grundplatte 1 ange ordnetes Zylindergehäuse 4 a sowie einen Taumelkolben 4 b mit balliger Umfangsfläche umfaßt. Während die Oberseite des Taumelkolbens 4 b durch das im Druckraum des Druckmittel zylinders 4 befindliche Druckmittel beaufschlagt wird, ist seine Unterseite über eine Verdreh- und Verschiebesicherung 5 mit der Tragplatte 2 verbunden. Diese Verdreh- und Ver schiebesicherung 5 besteht beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 aus drei an der Unterseite des Taumelkolbens 4 b angeordneten Kugeln 5 a, die jeweils in eine kegelförmige Anbohrung 5 b in der Oberseite der Tragplatte 2 eingreifen. Der Taumelkolben 4 b ist außerdem (beispielsweise in der in den Fig. 9 und 10 dargestellten und später zu beschrei benden Art) unverdrehbar im Zylindergehäuse 4 a gehalten.

Durch Aufbringen eines Druckes im Zylinderraum des Druck mittelzylinders 4 wird die Tragplatte 2 bis zu einer äußeren Grenzlast starr an der Grundplatte 1 gehalten. Hierbei sind die ihre maximale Länge einnehmenden, als Teleskopstäbe aus gebildeten Stäbe 3 entsprechend dem Druck durch eine Zugkraft belastet. Ein Verschieben oder Verdrehen der Tragplatte 2 gegenüber der Grundplatte 1 wird durch die in die kegel förmigen Anbohrungen 5 b eingreifenden Kugeln 5 a des Taumel kolbens 4 b verhindert.

Übersteigt die über das nicht dargestellte Wirksystem auf die Tragplatte 2 ausgeübte Belastung die aufgrund des auf den Taumelkolben 4 b ausgeübten Druckes vorgegebene Haltekraft, verlagert sich der Taumelkolben 4 b im Zylindergehäuse 4 a, und zwar aufgrund der zwischen den beiden Platten 1 und 2 möglichen Freiheitsgrade. Diese beiden Platten 1 und 2 können normalerweise aufeinander zubewegt und gegeneinander verdreht werden, Taumelbewegungen ausführen, gegeneinander verschoben werden und gegeneinander kippen. Außerdem können sich diese Relativbewegungen in gewissen Grenzen überlagern. Alle diese Bewegungen können jedoch erst dann ausgeführt werden, wenn die durch den Druckmittelzylinder 4 ausgeübte Haltekraft überschritten wird.

Während beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 die ausschließlich auf Zug belastbaren Stäbe 3 als Teleskopstäbe ausgeführt sind, deren Länge gegenüber der Normalstellung verkürzbar ist, zeigt die zweite Ausführungsform nach Fig. 3 die Verwendung von Stäben 3, die als biegeweiche Zugstreben ausgeführt sind, vorzugsweise in der Form von Stahlseilen. Bei dieser Ausführungsform ergibt sich eine Verkürzung des Abstandes der Platten 1 und 2 infolge des Durchbiegens der Seite, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.

Um im Normalfall eine starre Verbindung zwischen Tragplatte 2 und Druckplatte 1 herzustellen, können die Stäbe 3 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel in Fig. 4 auch als druckmittel zylinderartige Teleskopstäbe 3 a ausgebildet werden, deren Kolben 3 b zur Erzeugung der Zugkraft mit Druckmittel beauf schlagt werden. Die Verdreh- und Verschiebesicherung 5 ist bei dieser Ausführungsform an einer die Tragplatte 2 hinter greifenden Lagerplatte 5 c ausgebildet, die über eine Mittel säule 5 d an der Grundplatte 1 befestigt ist. Die Verdreh- und Verschiebesicherung 5 besteht wiederum aus in kegelförmige Anbohrungen 5 b eingreifende Kugeln 5 a. Sie kann aber gemäß der vierten Ausführungsform nach den Fig. 5 und 6 auch durch formschlüssig ineinandergreifende Keilflächen 5 e bzw. 5 f gebildet werden, die einerseits an der Lagerplatte 5 c und andererseits an der Tragplatte 2 ausgebildet sind, wie dies die Fig. 5 und 6 zeigen.

Eine fünfte Ausführungsmöglichkeit ist in den Fig. 7 bis 10 dargestellt. Auch bei dieser Ausführung ist zentrisch zwi schen den Stäben 3 ein Druckmittelzylinder 4 angeordnet, an dessen Taumelkolben 4 b Kugeln 5 a angeordnet sind, die in ent sprechende kegelförmige Anbohrungen 5 b in der Tragplatte 2 eingreifen. Die Fig. 7 und 8 zeigen die Anordnung eines Werkstückgreifers 6, wobei in Fig. 7 die verschiedenen auf diesen Werkstückgreifer 6 einwirkenden Kräfte dargestellt sind. Es handelt sich um Verschiebekräfte Fb, die Druckkraft Fd, die Zugkraft Fz und das auf den Werkstückgreifer 6 aus geübte Drehmoment Md um alle Achsen, wobei nur die Z-Achse dargestellt ist.

In Fig. 8 ist eine resultierende Überlastkraft FR dargestellt, die die vom Druckmittelzylinder 4 aufgebrachte Haltekraft übersteigt. Die am Werkstückgreifer 6 angreifende Überlast kraft FR, die die auf den Taumelkolben 4 b ausgeübte Druck kraft übersteigt, drückt die Kugeln 5 a demgemäß aus den An bohrungen 5 b der Tragplatte 2; die Tragplatte 2 kann demgemäß verschoben und gekippt werden, wie dies die Fig. 8 im Verhält nis zur Fig. 7 zeigt. Die bei der Ausführungsform nach den Fig. 7 und 8 längenunveränderlichen Stäbe 3, die starr mit an ihren Enden ausgebildeten kugelringförmigen Lagerver dickungen 3 c ausgeführt sind, können hierbei von den ent sprechenden Lagerschalen 1 a, 2 a in der Grundplatte 1 bzw. Tragplatte 2 abgehoben werden. Diese Situation ist in der linken Hälfte der Fig. 8 dargestellt. Bei Auftreten der in Fig. 8 angedeuteten Überlastkraft FR weicht der Werkstück greifer 6 demgemäß aus, um Beschädigungen zu vermeiden.

In den Fig. 9 und 10 ist anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt, wie der Taumelkolben 4 b gegen Verdrehungen im Zylindergehäuse 4 gehalten wird. Zu diesem Zweck ist der Taumelkolben 4 b auf seiner Mantelfläche mit einer Axialnut 4 c versehen, in die ein Stift 7 eingreift, der auf einer um vor gegebene Werte verformbaren Brücke 8 angeordnet ist, die ihrerseits am Zylindergehäuse 4 a befestigt ist. Beim Auf treten eines Drehmoments Md um die Z-Achse gemäß Fig. 10 wird diese Brücke 8 zwar verformt; der Taumelkolben 4 b wird jedoch an einer Verdrehung gegenüber dem Zylindergehäuse 4 a ge hindert.

Die jeweilige Belastung der Tragplatte 2 durch auf das Wirk system einwirkende Kräfte wird durch Meßelemente gemessen, die unterschiedlich ausgebildet sein können. Beim ersten Aus führungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 sind an den Stäben 3 Dehnmeßstreifen 9 angeordnet, die die auf die Stäbe 3 ein wirkende Kräfte messen. Gemäß den Fig. 9 und 10 ist auch die Brücke 8 mit derartigen Dehnmeßstreifen 9 versehen, so daß auch das auftretende Drehmoment Md gemessen werden kann. Bei der zweiten Ausführungsform nach Fig. 3 sind zwischen Grundplatte 1 und dem zugehörigen Befestigungsflansch 10 des Roboterarmes Quarze 11 als Meßelemente angeordnet, die eben falls in der Lage sind, die insgesamt auf das Wirksystem ein wirkenden Kräfte zu messen. Die Messungen erfolgen hierbei unter Verwendung geeigneter Meßverstärker.

Mit Hilfe der unter Verwendung der Dehnmeßstreifen 9 bzw. Quarze 11 gemessenen Werte ist es möglich, die beispielsweise mit Hilfe des Druckmittelzylinders 4 auf die Stäbe 3 ausge übte Zugkraft abzubauen und damit die starre Kupplung zwi schen Tragplatte 2 und Grundplatte 1 aufzuheben, sobald die resultierende Kraft auf die Tragplatte 2 eine vorgegebene Kraft übersteigt. Die Auslösekraft ist hierbei vom Druck ab hängig, der entweder auf den Taumelkolben 4 b oder auf die Kolben 3 b der Teleskopstäbe 3 a wirkt. Die Auslösekraft kann auf diese Weise stufenlos gesteuert werden, beispielsweise über Proportional-Druckregelventile in Abhängigkeit des je weils verwendeten Greifers oder Werkzeuges.

In Fig. 11 ist eine Überwachungseinheit schematisch darge stellt, die eine Auswerte-Elektronik 12 mit einem Mikropro zessor 13 umfaßt. Über ein aufsteckbares Bedienmodul 14 werden bei dieser Ausführungsform die Grenzwerte für mehrere erforderliche Meßbrücken 15 vorgegeben. Die aktuellen Meß werte werden beispielsweise mit Dehnmeßstreifen 9 erfaßt. Im Betrieb werden die durch die Meßbrücken 15 gemessenen Bela stungen entweder direkt oder nach entsprechendem Umformen der Meßwerte mit den in der Auswerte-Elektronik 12 gespeicherten Grenzdaten verglichen. Nach im Programm vorgegebenen Kri terien erfolgt sodann die Entscheidung, ob eine Überlast vor liegt, damit die starre Verbindung zwischen Grundplatte 1 und Tragplatte 2 aufgehoben werden kann. In diesem Fall wird das Druckmittel (Luft oder Hydraulikflüssigkeit) über ein Ventil aus dem Druckmittelzylinder 4 bzw. den Teleskopstäben 3 a ab gelassen, so daß die Kupplung nachgiebig wird und sich die Tragplatte 2 gegenüber der Grundplatte 1 verschieben bzw. verdrehen und kippen kann.

Anstelle einer Eingabe der Grenzwerte über das in Fig. 11 dar gestellte Bedienmodul 14 können die Grenzwerte auch durch die übergeordnete Steuerung, z.B. NC-Steuerung, aufgegeben werden, wie dies der Doppelpfeil links des Bedienmoduls 14 in Fig. 11 andeutet. Außerdem ist es möglich, die Grenzwerte für den jeweiligen Arbeitsschritt mit Hilfe der Kraft- und

Momentensensoren (z.B. Meßbrücken 15) die vorzugebenden Grenzwerte zu messen und in der Steuerung als Sollwerte abzu legen. Für dieses Teach-In-Verfahren ist der zu überwachende Arbeitsvorgang einmal ordnungsgemäß durchzuführen, wobei die jeweils auftretenden Belastungen plus einem erlaubten Toleranzbetrag in der Auswerte-Elektronik 12 gespeichert werden.

In Fig. 12 ist schließlich eine mögliche Arbeitsweise der in Fig. 11 dargestellten Überwachungseinheit anhand eines Signal flußplanes dargestellt.

Bezugszeichenliste 1 Grundplatte
1 a Lagerschale
2 Tragplatte
2 a Lagerschale
3 Stab
3 a Teleskopstab
3 b Kolben
3 c Lagerverdickung
4 Druckmittelzylinder
4 a Zylindergehäuse
4 b Taumelkolben
4 c Axialnut
5 Verdreh- und Verschiebesicherung
5 a Kugel
5 b Anbohrung
5 c Lagerplatte
5 d Mittelsäule
5 e Keilfläche
5 f Keilfläche
6 Werkstückgreifer
7 Stift
8 Brücke
9 Dehnmeßstreifen
10 Befestigungsflansch
11 Quarz
12 Auswerte-Elektronik
13 Mikroprozessor
14 Bedienmodul
15 Meßbrücke
Fb Verschiebekraft
Fd Druckkraft
Fz Zugkraft
FR Überlastkraft
Md Drehmoment

Claims

1. Vorrichtung zur lösbaren Verbindung eines Werkzeuges, Greifers, Meßgerätes oder anderen Wirksystems mit dem Arm eines Roboters oder dergleichen mit einer am Roboterarm befestigten Grundplatte und einer das Wirksystem vorzugs weise unter Verwendung eines Werkzeugwechselsystems auf nehmenden Tragplatte, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Tragplatte (2) des Wirksystems und der am Roboterarm angeordneten Grundplatte (1) eine bis zu einer vorherbestimmbaren Belastungsschwelle starre Überlast kupplung angeornet ist, deren Belastungsschwelle in Ab hängigkeit vom jeweiligen Wirksystem, dessen Empfindlich keit und der jeweiligen Aufgabe des Wirksystems von außen ansteuerbar veränderlich ist und die bei Überschreiten der Belastungsschwelle innerhalb einer der möglichen Freiheitsgrade des Systems ein Ausweichen der Tragplatte (2) mit dem Wirksystem gegenüber der Grundplatte (1) er möglicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragplatte (2) durch drei ausschließlich auf Zug be lastbare, an beiden Enden gelenkig gelagerte Stäbe (3) mit der Grundplatte (1) verbunden ist, daß die Stäbe (3) durch eine vorgebbare Kraft belastet sind und daß zwischen der Tragplatte (2) und der Grundplatte (1) eine Verdreh- und Verschiebesicherung (5) mit einstellbarer Auslösekraft an geordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (3) jeweils als druckmittelzylinderartige Teleskopstäbe (3 a) ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdreh- und Verschiebesicherung (5) als an einer der beiden Platten (1 bzw. 2) starr angeordnete Mittel säule (5 d) ausgebildet ist, die über formschlüssige Kupplungsflächen mit entsprechenden Gegenflächen der je weils anderen Platte (2 bzw. 1) zusammenwirkt und bei Überschreiten der vorgegebenen Kraft durch eine Längen änderung mindestens einer der druckmittelzylinderartigen Teleskopstäbe (3 a) auslöst.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Stäbe (3) gemeinsam durch einen mittig zwi schen den Platten (1, 2) angeordneten Druckmittelzylinder (4) belastet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 5 dadurch gekenn zeichnet, daß der Kolben des Druckmittelzylinders (4) als Taumelkolben (4 b) mit balliger Umfangsfläche ausgebildet ist, der einerseits unverdrehbar in dem mit der einen Platte (1) verbundenen Zylindergehäuse (4 a) gehalten und andererseits über die Verdreh- und Verschiebesicherung (5) mit der anderen Platte (2) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdreh- und Verschiebesicherung durch drei Kugeln (5 a) gebildet ist, die an der der druckmittelbeauf schlagten Kolbenfläche gegenüberliegenden Fläche des Taumelkolbens (4 b) angeordnet sind und jeweils in eine kegelförmige Anbohrung (4 b) in der gegenüberliegenden Platte (2) eingreifen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 7 , dadurch gekenn zeichnet, daß der Taumelkolben (4 b) gegen Verdrehen im Zylindergehäuse (4 a) durch einen Stift (7) gehalten ist, der auf einer um vorgegebene Werte verformbaren, am Zylindergehäuse (4 a) befestigten Brücke (8) angeordnet ist, ohne die Taumelbewegung zu beschränken.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die Stäbe (3) starr mit an ihren Enden ausgebildeten kugelringförmigen Lagerverdickungen (3 c) ausgeführt sind, die in entsprechenden Lagerschalen (1 a, 2 a) der Platten (1, 2) verschwenkbar und axial ver schiebbar geführt sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die Stäbe (3) als biegeweiche Zug streben, vorzugsweise Stahlseile, ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (3) als gegenüber der Normalstellung bei Überschreiten der durch den Druck mittelzylinder (4) aufgebrachten Kraft verkürzbare Teles kopstäbe ausgebildet sind.

12. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Belastung der Tragplatte (2) durch auf das Wirksystem einwirkende Kräfte durch an den Stäben (3) und/oder an der Verdreh- und Ver schiebesicherung (5) angebrachte Meßelemente (9, 11) ge messen wird.

13. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Belastung der Tragplatte (2) durch auf das Wirksystem einwirkende Kräfte durch zwischen der Grundplatte (1) und dem Roboterarm angebrachte Meßwertgeber, vorzugsweise Quarze (11) oder Dehnmeßstreifen (9), gemessen wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 13, dadurch gekenn zeichnet, daß der Druck entweder in den druckmittel zylinderartigen Teleskopstäben (3 a) ober im Druckmittel zylinder (4) mit Taumelkolben (4 b) bei Überschreiten der vorgegebenen Belastung aufgrund der gemessenen Werte zur Freigabe der starren Verbindung zwischen Grund- und Trag platte (1, 2) abgesenkt wird.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die für die einzelnen Meßstellen zulässigen Belastungen in einer einen Mikroprozessor (13) enthaltenden Aus werte-Elektronik (12) gespeichert sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte-Elektronik (12) außer einem Steuersignal für die Druckabsenkung auch ein Signal an die übergeordnete Robotersteuerung abgibt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn zeichnet, daß die Grenzbelastungen für die einzelnen Meß stellen über ein Bedienmodul (14) oder durch die überge ordnete Steuerung vorgegeben werden.

18. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn zeichnet, daß die Grenzbelastungen für die einzelnen Arbeitsoperationen im Teach-In-Verfahren ermittelt werden.