DE3714932A1

DE3714932A1 - Safety system for industrial robots and handling devices

Info

Publication number: DE3714932A1
Application number: DE19873714932
Authority: DE
Inventors: Bernd Schneider; Wolfgang Kloke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-05-05
Filing date: 1987-05-05
Publication date: 1988-11-24
Also published as: DE3714932C2

Abstract

By means of the invention, a safety system is to be developed, in particular for robots which are mounted on a carriage and can travel for example on rails, which is to protect against collisions with the periphery and people and ensures the protection of the entire robot and can also be implemented in confined spaces and in the case of heavy industrial robots. The invention consists of a ball-supported X, Y-slide which is attached to the foot of the industrial robot and can be deflected in all directions in the X, Y-plane from an adjustable mean position if a preselected force is exceeded. If the carriage leaves its mean position, a signal is emitted, which can be used to switch off the industrial robot 1 and the carriage. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitssystem für Industrierobo ter und Handhabungsgeräte zum Schutz vor Kollisionen mit der Peripherie und Personen, insbesondere für Roboter, die auf einem Wagen montiert sind, der zum Beispiel auf Schienen ver fahrbar ist.The invention relates to a security system for industrial robots and handling devices to protect against collisions with the Peripherals and people, especially for robots based on a car are mounted, which ver is mobile.

Derzeit gelangen Sicherheitseinrichtungen für Industrieroboter (IR) zum Einsatz, die derart funktionieren, daß bei einer Kolli sion des Greifers mit der Peripherie der Greifer elastisch aus gelenkt wird, wobei gleichzeitig ein in der Sicherheitseinrich tung integrierter Schalter den Roboter ausschaltet. In der Zeit schrift "Robotics today", Juni 1986, ist auf der Seite 11 be reits eine programmierbare Sicherheitseinrichtung beschrieben und dargestellt, die aus einer Druckkammer besteht. In dieser Druckkammer wird ein Zuganker durch einen Kolben derart bewegt, daß eine Flanschplatte, in der Senkungen angebracht sind, auf Stifte gezogen wird, die an der Druckkammer befestigt sind. Wird auf die Sicherheitseinrichtung über den IR-Greifer eine Kraft eingeleitet, die größer ist als die an der Sicherheits einrichtung eingestellte (zum Beispiel bei Kollision), so wird der IR abgeschaltet. Diese Einrichtung sichert aber nur den Be reich unmittelbar am IR-Greifer ab.Safety devices for industrial robots are currently being installed (IR) are used that work in such a way that in a package sion of the gripper with the periphery of the gripper is steered, at the same time one in the security device integrated switch switches the robot off. In time writing "Robotics today", June 1986, is on page 11 A programmable safety device has already been described and shown, which consists of a pressure chamber. In this Pressure chamber a tie rod is moved by a piston so that a flange plate, in which depressions are made, on Pulled pins that are attached to the pressure chamber. Is on the safety device via the IR gripper Force initiated that is greater than that on the security device set (for example in the event of a collision) the IR switched off. This facility only secures the Be directly from the IR gripper.

Weiter sind Sicherheitsmatten und -leisten bekannt, die bei Belastung ein Signal abgeben. Die Außenkontur des IR könnte durch den Anbau solcher Elemente abgesichert werden. Dies ist jedoch wegen der komplexen Form und der notwendigen Beweglich keit des IR nur unvollständig möglich. Dazu kommt, daß vor allem bei schweren IR eine wirksame Sicherheitseinrichtung so früh ansprechen muß, daß die hohe Bewegungsenergie des beweg ten IR in einem ausreichend langen Bremsweg noch vor der Kolli sion abgefangen werden kann. Dies ist mit den genannten Elemen ten nicht möglich.Furthermore, safety mats and strips are known, which at Give a signal to the load. The outer contour of the IR could be secured by the cultivation of such elements. This is however, because of the complex shape and the necessary mobility IR is only partially possible. On top of that happens an effective safety device especially with heavy IR must respond early that the high kinetic energy of the moving IR in a sufficiently long braking distance before the package sion can be intercepted. This is with the elemen mentioned not possible.

Auch Sensoren (Ultraschall, optische Reflextaster) werden zum Teil eingesetzt. Sie sind aber wegen ihres kleinen räumlichen Wirkungsbereichs für diese Aufgabe nur eingeschränkt geeignet. Insgesamt ist die Sicherheitswirkung der beschriebenen Einrich tungen besonders bei beengten Platzverhältnissen und schweren Industrierobotern unbefriedigend. Die Situation wird noch ver schärft, wenn der Industrieroboter mit einem Wagen auf einer Linearschiene zwischen mehreren Peripheriekomponenten verfahren werden muß, die zum Teil im Arbeits- bzw. Verfahrbereich des IR liegen.Sensors (ultrasound, optical reflex sensors) are also used Part used. But they are because of their small spatial Area of effectiveness for this task is only suitable to a limited extent. Overall, the security effect of the described device especially in confined spaces and heavy Unsatisfactory industrial robots. The situation is getting worse sharpens when the industrial robot with a cart on one Move the linear rail between several peripheral components must be in part in the working or traversing area of the IR lie.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs definier te Sicherheitssystem zu konzipieren, um die Sicherheit für Men schen und Gerät beim Einsatz von IR zu erhöhen und Zerstörungen zu vermeiden.The invention is based, to define the task security system to ensure security for men and equipment when using IR and destroy to avoid.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kenn zeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausfüh rungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen angegeben.This object is achieved by the features of the kenn drawing part of claim 1 solved. Advantageous execution Forms and developments of the invention are in the sub claims specified.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin begründet, daß damit eine Absicherung des gesamten Roboters und nicht nur des Greiferbereichs möglich wird. Außerdem führen unkontrolliert schnelle Bewegungen des Industrieroboters durch die Trägheit der bewegten Massen ebenfalls zu einem Auslenken des X, Y- Schlittens und damit zum Anhalten des ganzen Systems.The main advantage of the invention is that that it protects the entire robot and not only of the gripper area becomes possible. They also run out of control fast movements of the industrial robot due to the inertia of the moving masses also to deflect the X, Y Sledge and thus to stop the whole system.

Die Erfindung wird anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:The invention is explained on the basis of the figures. Show it:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung einen Roboter auf einer Linearschiene zwischen Peripheriekomponenten, Fig. 1 is a perspective view of a robot mounted on a linear rail between peripheral components,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des X, Y-Schlittens in der Seitenansicht, Fig. 2 is a schematic representation of the X, Y-carriage in side view,

Fig. 3 die Funktionskomponenten dieses Schlittens in der Drauf sicht und Fig. 3, the functional components of this carriage in the top view and

Fig. 4 die Funktionskomponenten des Schlittens in der ausge lenkten Lage. Fig. 4 shows the functional components of the carriage in the steered position.

In der Fig. 1 ist ein IR 1 dargestellt, der auf einem Schie nenpaar 2 geradlinig verfahrbar ist. Seitlich des Schienen paars sind Peripheriekomponenten 3 angedeutet. Der IR ist auf einem X, Y-Schlitten 4 auf einem Wagen 5 montiert. Eine mit dem Wagen 5 fest verbundene Grundplatte 6 (Fig. 2) trägt in einer ersten Ebene U-Profile 7. Auf Kugelführungen 8 ist eine Zwischenplatte 9 angebracht, auf der in einer zweiten Ebene die in der Ebene 1 gezeigte Anordnung um 90° gedreht noch mals angeordnet ist. Eine Platte 10 trägt den IR 1. In der ersten Ebene sind Schlitze 11 zu erkennen, in denen Gleit stücke 12 über Stifte 13 und 14 linear beweglich gelagert sind. Durch in die Stifte 14 eingehängte Zugfedern 15 werden die Gleit stücke 12 gegen das vordere, zur Mitte weisende Ende 16 (An schlag) der Schlitze 11 gezogen. Schrauben 17 können so einge stellt werden, daß sie spiel- und kraftfrei an den Anschlagstif ten 18 anliegen, die in den Platten 9, 10 angebracht sind. Die Platten 9, 10 sind auf den Kugelführungen 8 in der gleichen Richtung wie die Gleitstücke 12 linear beweglich gelagert. Die Spitze von in den Platten 9, 10 angebrachten Schaltstiften 19 wirken auf Schalter 20. Funktion: Im Normalzustand verharrt das System und damit der darauf montierte IR 1 in einer durch die Schrauben 17 einstell baren, spielfreien Mittellage, die durch die Vorspannkraft der Zugfedern 15 in allen Richtungen der X, Y-Ebene gehalten wird. Wird - zum Beispiel bei einer Kollision des IR 1 mit der Peri pherie 3 in Bild 1 - eine Kraft in das System eingeleitet, die größer ist als die Vorspannkraft der Federn 15, so kann das System in der X, Y-Ebene aus seiner Mittellage heraus nach allen Richtungen auslenken (Bild 4). Dabei bewegt sich der Schaltstift 19 vom Schalter 20 fort. Der Schalter 20 gibt darauf ein Signal ab, das zum Beispiel zum Anhalten des IR 1 und/oder des Wagens 5 im Bild 1 verwendet werden kann. Das System kehrt nach Beseitigung des Hindernisses wieder in seine spielfreie Mittellage zurück. Auch unzulässig schnelle Bewegungen von IR und/oder Wagen füh ren zum Ansprechen des Systems, weil die dann auftretenden Be schleunigungskräfte ebenfalls zum Auslenken des Schlittens füh ren. In Fig. 1 an IR 1 is shown, the nenpaar 2 is linearly movable on a Schie. Peripheral components 3 are indicated on the side of the pair of rails. The IR is mounted on an X, Y slide 4 on a carriage 5 . A base plate 6 ( FIG. 2) firmly connected to the carriage 5 carries U-profiles 7 in a first plane. An intermediate plate 9 is attached to ball guides 8 , on which the arrangement shown in level 1 , rotated by 90 °, is arranged again in a second level. A plate 10 carries the IR 1 . In the first level, slots 11 can be seen in which sliding pieces 12 are mounted linearly movable via pins 13 and 14 . By hooked into the pins 14 tension springs 15 , the sliding pieces 12 against the front, towards the middle end 16 (to blow) of the slots 11 are drawn. Screws 17 can be adjusted so that they rest against the stop pins 18 without play and force, which are attached in the plates 9 , 10 . The plates 9 , 10 are mounted on the ball guides 8 in the same direction as the sliders 12 in a linearly movable manner. The tip of switching pins 19 attached in the plates 9 , 10 act on switches 20 . Function: In the normal state, the system and thus the IR 1 mounted thereon remains in a play-free middle position which can be adjusted by the screws 17 and which is held in all directions of the X, Y plane by the biasing force of the tension springs 15 . If - for example in the event of a collision of the IR 1 with the periphery 3 in Figure 1 - a force is introduced into the system that is greater than the preload force of the springs 15 , the system can move from its central position in the X, Y plane deflect out in all directions (image 4 ). The switching pin 19 moves away from the switch 20 . The switch 20 then emits a signal which can be used, for example, to stop the IR 1 and / or the carriage 5 in FIG. 1 . After removing the obstacle, the system returns to its play-free middle position. Also impermissibly fast movements of the IR and / or car lead to the system responding, because the accelerating forces then also lead to the carriage being deflected.

Claims

1. Security system for industrial robots and handling devices to protect against collisions with the periphery and people, especially for robots, which are mounted on a trolley and can be moved, for example, on rails, characterized in that the IR ( 1 ) was mounted on a ball, in X, Y-direction freely movable carriage ( 4 ) is mounted, which can be deflected in all horizontal directions when a preselectable force is exceeded from an adjustable central position and triggers a signal when leaving its central position by an adjustable amount, which during an adjustable path serves to switch off the IR and / or the carriage and the adjustable path of the X, Y carriage is used for a non-destructive reduction in the kinetic energy of the system.

2. Security system according to claim 1, characterized in that the slide ( 4 ) consists of the base ( 6 ) and intermediate plate ( 9 ) divided action levels and the slide is completed by a cover plate ( 10 ) upwards.

3. Security system according to claim 2, characterized in that on the base plate ( 6 ) and the intermediate plate ( 9 ) U-profiles ( 7 ) are provided, in the slots ( 11 ) sliders ( 12 ) via pins ( 13 , 14 ) linearly be movably mounted and that the sliders are held on the Stif th tension springs ( 15 ) against the center-facing end ( 16 ) of the slots ( 11 ).

4. Security system according to claim 3, characterized in that the sliders ( 12 ) via screws ( 17 ) are adjustable and free of play and force against abutment pins ( 18 ) which are in the cover plate ( 10 ) and the intermediate plate ( 9 ) are attached.

5. Security system according to claim 2, characterized in that the cover ( 10 ) and intermediate plate ( 9 ) on ball guides ( 8 ) in the same direction as the sliders ( 12 ) are linearly movable.

6. Security system according to claims 2 to 5, characterized in that in the plates ( 9 , 10 ) brought switching pins ( 19 ) act on switches ( 20 ) which when the carriage ( 4 ) is deflected by moving the switching pins ( 19 ) to open.

7. Security system according to claim 6, characterized in that a in the plate ( 9 ) brought switching pin ( 19 ) acts on a switch ( 20 ) in the base plate.

8. Safety system according to claims 1 to 7, characterized in that the carriage ( 5 ) is provided with an apron-like safety jacket which is connected to the carriage ( 4 ).