DE4203663A1 - Industrieroboter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Industrieroboter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein Industrieroboter ist gewöhnlich so programmiert, daß er innerhalb eines bestimmten Arbeitsbereiches arbeitet. Aus Sicherheitsgründen ist zusätzlich häufig vorgeschrieben, daß für bestimmte Achsen des Roboters der Arbeitsbereich hard­ waremäßig durch mechanische oder elektrische Stopanschlags­ vorrichtungen begrenzt ist. Durch diese Vorrichtungen wird ein Notstillstand des Roboters herbeigeführt, wenn er bei­ spielsweise infolge eines Fehlers im Steuersystem, versuchen würde, den programmierten Arbeitsbereich zu verlassen.

Bei bekannten Robotern der oben beschriebenen Art, bei denen eine mechanische Stopanschlagvorrichtung zwischen dem ro­ tierbaren Ständer und dem festen Sockel angeordnet ist, wer­ den der Stopanschlagarm und der Stopanschlag in Löchern am Ständer beziehungsweise am Sockel mittels Bolzen befestigt. Die Veränderung des Arbeitsbereiches bei einem solchen Robo­ ter ist schwierig und zeitaufwendig, da dies das Bohren ei­ ner Anzahl weiterer Befestigungslöcher und das Versehen die­ ser Löcher mit Gewinde am Stopanschlagarm oder am Stopan­ schlag erfordert. Roboter dieser Art werden beschrieben in der EP-OS 02 41 556 und der US-PS 39 54 188.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Industriero­ boter der eingangs genannten Art zu entwickeln, der mit ei­ ner mechanischen Stopanschlagvorrichtung für den Roboter­ ständer versehen ist, die derart beschaffen ist, daß der Ar­ beitsbereich des Roboters in einfacher Weise beliebig be­ grenzt werden kann entsprechend den speziellen Bedingungen an dem Ort, an welchem der Roboter eingesetzt werden soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Industrieroboter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welcher er­ findungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den wei­ teren Ansprüchen genannt.

Die Stopanschlagvorrichtung gemäß der Erfindung erlaubt es, den Stopanschlagarm in einfacher Weise an der gewünschten Stelle längs der Peripherie des rotierbaren Ständers anzu­ bringen. Die Ausnehmungen können bereits beim Gießen der Ro­ boterteile vorgesehen werden, so daß nur wenig Bearbeitung durch Werkzeugmaschinen erforderlich ist. Auf diese Weise erhält man eine einstellbare Stopanschlagvorrichtung, ohne eine Anzahl von Löchern für die Befestigung bohren zu müs­ sen. Außerdem sind der Stopanschlagarm und der als Stift ausgebildete Stopanschlag leicht ersetzbar.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Industrieroboters mit einer mechanischen Stopanschlagvorrichtung gemäß der Er­ findung,

Fig. 2 den unteren Teil des Roboters im Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht des Stopanschlagarmes an der Pe­ ripherie des drehbaren Roboterständers,

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Stopanschlagarm,

Fig. 5 den Stopanschlagarm im Längsschnitt längs der Linie V-V in Fig. 4,

Fig. 6 den Stopanschlagarm im Querschnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 4,

Fig. 7 eine Draufsicht auf einen Befestigungskeil für den Stopanschlagarm,

Fig. 8 eine Seitenansicht des Befestigungskeils, gesehen in Richtung der Pfeile VIII in Fig. 7,

Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie IX-IX in Fig. 2 mit einem Stopanschlagstift im stationären Sockel,

Fig. 10 den Stopanschlagstift in einem Schnitt längs der Linie X-X in Fig. 9.

Der in Fig. 1 gezeigte Industrieroboter hat einen Ständer 1, welcher mittels eines Lagers 26 (Fig. 9) auf einem Soc­ kel 2 drehbar gelagert ist, welcher auf einem Montageboden befestigt werden kann. Der Ständer ist somit um die verti­ kale Achse C drehbar. Ein erster Roboterarm 3 ist um eine Achse B drehbar im Ständer 1 gelagert. Am oberen Ende des Arms 3 ist ein zweiter Roboterarm 4 drehbar um eine Achse A gelagert. Die Drehung des Arms 4 wird durch eine parallele Stange 5 bewirkt, deren unteres Ende mit einer Antriebsein­ heit verbunden ist, die im Ständer 1 eingebaut ist.

Der Arbeitsbereich der Achsen A, B und C ist aus Sicher­ heitsgründen durch mechanische und elektrische Stopanschlag­ vorrichtungen begrenzt. Die Drehbewegung des Ständers 1 um die Achse C ist somit durch eine mechanische Anschlagvor­ richtung begrenzt, die aus einem Anschlagstift 6 besteht, der am festen Sockel 2 befestigt ist, und einem Anschlagarm 7, der an dem rotierbaren Ständer befestigt ist und der in einer bestimmten Drehstellung gegen den Anschlagstift 6 schlägt.

Der Ständer 1 kann zweckmäßigerweise aus einem unteren Teil 1a und einem oberen Teil 1b bestehen (Fig. 3). Der untere Teil 1a (Fig. 2) ist mit einer großen Anzahl, im gezeigten Beispiel vierundzwanzig, von Ausnehmungen in Form von Ta­ schen 8 versehen, die gleichmäßig über den Umfang des Stän­ ders verteilt sind und radial nach außen offen sind. Die Oberfläche 9 des Ständerteils 1b, welche dem unteren Stän­ derteil gegenüber liegt, ist mit einer umlaufenden kreisför­ migen Nut 10 versehen, die konzentrisch zu der Drehachse C des Ständers liegt. Die Taschen 8 und die Nut 10 bilden eine Befestigungsvorrichtung für den Stopanschlagarm 7. Die Ta­ schen 8 sind über eine Eintrittsöffnung zugänglich, die von der Ständerfläche 9, die senkrecht zur Drehachse des Stän­ ders verläuft, und von einer Ständerfläche 11 begrenzt wird, die im Verhältnis zu der Fläche 9 geneigt verläuft.

Die Ausführung des Stopanschlagarms 7 ist aus den Fig. 4 bis 6 ersichtlich. Der Stopanschlagarm besteht aus einer Platte mit einem Befestigungsrand, der der Umfangskrümmung des Ständers angepaßt ist und der zwei zentral angeordnete erste Befestigungsvorsprünge 12 aufweist, die in der Ebene der Platte liegen. Ferner ist der Befestigungsrand mit zwei zweiten Befestigungsvorsprüngen 13 versehen, von denen je einer an einem Ende des Befestigungsrandes angeordnet ist und aus der Ebene der Platte hervorsteht. Die erstgenannten Befestigungsvorsprünge 12 sind so bemessen, daß sie in je eine Befestigungstasche 8 eingeführt werden können, während die anderen beiden Befestigungsvorsprünge 13 so bemessen sind, daß sie in die kreisförmige Nut 10 eingreifen, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Der Stopanschlagarm wird an dem Ständer mittels eines Keils 14 verankert, dessen Ausführung aus den Fig. 7 und 8 ersichtlich ist. Der Keil besteht aus einer Platte, deren auf den Umfang des Ständers weisen­ der Rank mit zwei schrägwinkligen Zähnen 15 versehen ist, die so bemessen sind, daß sie zwischen der schrägen Ständer­ fläche 11 und den erstgenannten Befestigungsvorsprüngen 12 hineingepreßt werden können (Fig. 3). Der Keil wird am Sto­ panschlagarm mittels einer Schraube 16 und einer Mutter be­ festigt, wobei die Schraube durch ein Befestigungsloch 17 im Keil und ein Langloch 18 im Stopanschlagarm 7 verläuft, wo­ durch es möglich ist, den Keil 14 in radialer Richtung rela­ tiv zum Stopanschlagarm 7 zu verschieben, solange die Schraube 16 nicht festgezogen ist.

Die Fig. 9 und 10 zeigen, wie der Stopanschlagstift 6 in einer Tasche 20 im Sockel 2 befestigt ist. Der Stift hat im Ausführungsbeispiel einen rechteckigen Querschnitt (siehe Fig. 2) und ist derart locker in der Tasche angeordnet, daß er in tangentialer Richtung kippen kann, wenn der Stopan­ schlagarm auf ihn einwirkt. Der obere Teil des Stiftes ist mit einem Gummibalgen 21 versehen, dessen Hauptaufgabe darin besteht, Schutz gegen die Ansammlung von Schmutz, Wasser usw. in der Tasche 20 zu bieten. Im unbeeinflußten Zustand wird der Stift in der in Fig. 10 durch voll ausgezogene Li­ nien gezeigten vertikalen Lage gehalten, und zwar durch den Gummibalgen 21 und eventuell durch zusätzliche elastische Zentrierglieder, wie zum Beispiel in Gestalt eines Kissens 22 aus weichem Gummi, welches in der Tasche 20 angeordnet ist.

Der Stopanschlagstift 6 ist absichtlich so dimensioniert, daß er verformt wird, wenn der Stopanschlagarm 7 beim Über­ schreiten des programmierten Arbeitsbereiches des Roboters unter der Wirkung der Antriebseinheit des Roboterständers gegen den Stift gepreßt wird. Fig. 10 zeigt den Stift 6 außer in seiner normalen Lage auch in den Lagen, in denen der Stopanschlagarm 7 den Stopanschlagstift zu Beginn seiner Verformung (gestrichelte Linie 6′) und nach seiner Verfor­ mung (gestrichelte Linie 6′′) berührt.

Während der Stift verformt wird, wirkt auf den Stopanschlag­ arm 7 eine Kraft F, die sich aus den Komponenten F_h und F_v zusammensetzt. Die nach oben gerichtete Komponente F_v wirkt der Kraft entgegen, welche den Stopanschlagarm mittels des Keils 14 in der Nut 10 hält. Es ist daher erwünscht, diese Kraftkomponente möglichst klein zu halten. Dies wird bei der Erfindung dadurch erreicht, daß der obere Teil des Stopan­ schlagstiftes mit zwei kreiszylindrischen Vertiefungen 23 versehen ist, die sich an zwei gegenüberliegenden Seiten des Stopanschlagstiftes tangential erstrecken und die Anschlag­ flächen für den Stopanschlagarm 7 bilden. Infolge der Krüm­ mung der Flächen ist die nach oben gerichtete Kraftkompo­ nente, die auf den Stopanschlagarm wirkt, wenn dieser gegen Stift gepreßt wird, beträchtlich kleiner, als wenn der Stift mit einer ebenen Anschlagfläche versehen wäre.

Ein rohrförmiger Stift 24 ist in einem querverlaufenden Loch im Stopanschlagstift 6 angeordnet und verhindert, daß der Stopanschlagstift aus der Tasche 20 herausgezogen wird, wenn der Stopanschlagstift unter der Wirkung des Stopanschlagarms in die schräge Stellung gekippt ist. In seiner vertikalen Stellung dagegen läßt sich der Stopanschlagstift leicht lö­ sen ohne Behinderung durch den rohrförmigen Stift, da dieser dann frei durch Schlitze geführt werden kann, welche für diesen Zweck in den Seitenwänden der Tasche 20 angeordnet sind.

Wenn der Stopanschlagstift 6 verformt worden ist, ist es wichtig, daß der Stift ausgetauscht wird, bevor der Roboter wieder in Betrieb genommen wird. Zu diesem Zweck kann der Stopanschlagstift mit einer keramischen Röhre 25 versehen sein, die in einem Längsschlitz an der Oberfläche des Stif­ tes befestigt ist und die mit einer innen- oder außenseiti­ gen Plattierung aus elektrisch leitendem Material, zum Bei­ spiel Gold oder Silber, versehen ist. Die Röhre ist mit Ver­ bindungsleitern versehen, die Kontakte zum Anschluß an eine elektrische Schutzschaltung haben. Wenn der Stopan­ schlagstift in einem Maße verformt wird, die einer Biegung von beispielsweise 5 Grad entspricht, wird die Kermikröhre zerbrechen, so daß der elektrische Kontakt zwischen seinen Enden unterbrochen wird, wodurch eine Notstillsetzung des Roboters ausgelöst wird.

Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt; vielmehr sind verschiedene Varianten im Rahmen der Ansprüche möglich. Zum Beispiel braucht die Nut 10 nicht als kontinuierliche Kreisnut ausgebildet zu sein, sondern kann in eine Vielzahl von Befestigungstaschen unterteilt sein, die dann die Taschen 8 ersetzen können. Ferner können die beiden Ständerteile 1a und 1b zu einem einzigen Körper integriert sein.

In den Figuren ist nur ein Stopanschlagarm 7 gezeigt. Für eine stärkere Begrenzung des Arbeitsbereiches werden jedoch zwei dieser Stopanschlagarme benötigt.

Claims (10)

1. Industrieroboter mit einem Ständer (1), der drehbar auf einem Sockel (2) gelagert ist und an welchem zumindest ein Stopanschlagarm (7) befestigt ist, welcher zur Begrenzung des Arbeitsbereiches des Roboters mit einem Stopanschlag (6) zusammenarbeitet, der am Sockel (2) angeordnet ist, da­ durch gekennzeichnet, daß der Ständer (1) längs seiner Peripherie mit Ausnehmungen (8, 10) in Form of­ fener Taschen versehen ist, daß der Stopanschlagarm (7) min­ destens einen den Ausnehmungen angepaßten Befestigungsvor­ sprung (12, 13) hat und daß Befestigungsmittel (14) vorhan­ den sind zur Befestigung des Stopanschlagarms mittels des Befestigungsvorsprunges (12, 13) in einer der Ausnehmungen an einer optimalen Stelle der Peripherie des Ständers.

2. Industrieroboter nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ausnehmungen (8) radial nach außen offen sind und in gleichmäßigen Abständen längs des Umfanges des Ständers (1) angeordnet sind.

3. Industrieroboter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu den ge­ nannten Ausnehmungen eine kreisförmige Nut (10) gehört, die in einer Ständerfläche (9) angeordnet ist, die im wesentli­ chen senkrecht zu der Rotationsachse (C) des Ständers ver­ läuft und konzentrisch zu dieser Achse liegt.

4. Industrieroboter nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die genannten Ausnehmungen (8, 10) eine Eintrittsöffnung haben, die sich in Richtung nach innen verjüngt und die von der genannten senkrecht zur Rota­ tionsachse des Ständers liegenden Ständerfläche (9) sowie von einer Ständerfläche (11), die gegenüber der genannten Fläche (9) geneigt ist, begrenzt ist, und daß die letztge­ nannte Ständerfläche (11) so beschaffen ist, daß sie mit der genannten Befestigungsvorrichtung (14), die aus einem Keil besteht, zusammenarbeitet.

5. Industrieroboter nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopanschlagarm (7) aus einer Platte mit einem Befestigungsrand besteht, welcher der Peripherie des Ständers angepaßt ist und mindestens einen ersten Befestigungsvorsprung (12) hat, der in der Ebene der Platte liegt und so beschaffen ist, daß er in eine der ra­ dialen Taschen einsetzbar ist, und mindestens einen zweiten Befestigungsvorsprung (13) hat, der aus der Ebene der Platte hervorsteht und so bemessen ist, daß er in die kreisförmige Nut (10) einsetzbar ist.

6. Industrieroboter nach einem der Ansprüche 4 und 5, da­ durch gekennzeichnet, daß das Keilglied (14) aus einer Platte besteht, die an den Stopanschlagarm (7) geschraubt werden kann und in radialer Richtung relativ zum Stopanschlagarm (7) verschiebbar ist, und daß der Rand der genannten Platte, welcher der Peripherie des Ständers zugewandt ist, mindestens einen Zahn (15) hat, der so bemes­ sen ist, daß er zwischen der genannten schrägen Ständerflä­ che (11) und dem genannten ersten Befestigungsvorsprung (12) einführbar ist.

7. Industrieroboter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopan­ schlag aus einem Stift (6) besteht, der aus einer Tasche (20) im Sockel hervorragt, und daß der Stift so bemessen ist, daß er verformt wird, wenn der Stopanschlagarm (7) beim Überschreiten des programmierten Arbeitsbereiches des Robo­ ters unter der Wirkung der im Roboterständer (1) unterge­ brachten Antriebseinheit gegen den Stift (6) gepreßt wird.

8. Industrieroboter nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der obere Endabschnitt des Sto­ panschlagstifts (6) mit zwei Vertiefungen (23) ausgebildet ist, die als Anschlagflächen für den Stopanschlagarm dienen und die tangential an gegenüber liegenden Seiten des Stopan­ schlagstiftes angeordnet sind, und daß diese Vertiefungen so geformt sind, daß die nach oben gerichtete Kraftkomponente, die bei einem mechanischen Anschlagstopvorgang entsteht und auf den Stopanschlagarm (7) wirkt, wenn dieser gegen den Stift (6) drückt, ein Minimum annimmt.

9. Industrieroboter nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Defor­ mations-Sensorglied (25), der Teil einer elektrischen Schutzschaltung ist, in dem Stopanschlagstift angeordnet ist und daß dieses Sensorglied (25) so beschaffen ist, daß es einen Nothalt des Roboters auslöst, wenn der Stift über eine bestimmte Grenze hinaus verformt wird.

10. Industrieroboter nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Deformations-Sensorglied aus einer keramischen Röhre (25) besteht, welches mit elek­ trisch leitendem Material plattiert ist und in einer Nut an der Oberfläche (6) des Stopanschlagstiftes befestigt ist.