DE4318026C1 - Überlastschutzeinrichtung für Roboter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Überlastschutzeinrichtung für Robo­ ter, mit einer mit einem Roboterflansch verbindbaren, mit einem Druckmedium versorgbaren Druckkammer, in der ein eine Entlüf­ tungsöffnung der Druckkammer verschließender Kolben angeordnet ist, der mittels einer Kolbenstange mit einem Werkzeugaufnahme­ flansch verbunden ist.

Bei einer bekannten Überlastschutzeinrichtung der eingangs ge­ nannten Art (DE 37 01 651 C2) ist eine zylindrische Druckkammer vorgesehen, die mit einer zu der Kolbenstange des Kolbens zen­ trischen Entlüftungsöffnung versehen ist. Wenn diese bekannte Überlastschutzeinrichtung in Verbindung mit Robotern verwendet werden soll, bei welchen Energieleitungen, Stoffleitungen und/ oder Signalleitungen intern in dem Roboterarm verlegt sind, so ist es notwendig, vor der Überlastschutzeinrichtung einen Zwischenflansch mit entsprechenden Leitungsausgängen anzuordnen und von dort die Leitungen um die Überlastschutzeinrichtung herum in Schleifen zu verlegen. Durch diese Leitungsschleifen wird einerseits die Baugröße erhöht, während zum anderen die Gefahr eines Abreißens der Leitungen besteht.

Es ist auch eine Überlastsicherung einer anderen Gattung be­ kannt (DE 41 09 830 A1), die aus mehreren Elementen besteht und die Kolben enthält, die an eine einen Druckmesser enthaltene Hydraulikleitung angeschlossen sind. Die Elemente sind derart gestaltet und miteinander in Eingriff, daß Belastungen in axia­ ler Richtung, in Umfangsrichtung und in seitlicher Richtung die Kolben belasten und zu Druckerhöhungen in der Hydraulikleitung führen, die von dem Druckmesser erfaßt werden. Bei Überschrei­ ten eines vorbestimmten Druckes gibt der Druckmesser ein Signal zum Stillsetzen der Antriebe an die Robotersteuerung. Die be­ kannte Bauart hat zwar zentrale Bohrungen, die sich zu einem Durchgang ergänzen. Diese Bohrungen werden jedoch zum Zentrie­ ren an einem Werkzeug und an einem Befestigungsflansch des Ro­ botergehäuses benutzt, so daß eventuell notwendige Leitungen auch bei dieser Bauart in Leitungsschleifen um die Überlast­ schutzeinrichtung herum verlegt werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überlastschutz­ einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Ein­ satzmöglichkeiten verbessert sind.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Druckkammer als Ringkammer ausgebildet ist, die eine Durchführungsöffnung um­ gibt, und daß der Kolben als Ringkolben gestaltet ist, der mit­ tels einer die Entlüftungsöffnung der Ringkammer durchdringen­ den, ringförmigen Kolbenstange mit dem Werkzeugaufnahmeflansch verbunden ist, der ebenfalls eine Durchführungsöffnung aufweist.

Die Erfindung ermöglicht es, Energieleitungen, Stoffleitungen und/oder Signalleitungen durch die Überlastschutzeinrichtung hindurch zu dem Werkzeug zu führen, so daß im Bereich der Über­ lastschutzeinrichtung keine störende Leitungsschleifen vorhan­ den sind. Darüber hinaus ist es durch die erfindungsgemäße Überlastschutzeinrichtung möglich, das Verhältnis zwischen ei­ ner axialen Auslösekraft und einem Auslösemoment zu verbessern. Dies kommt dem Bedürfnis entgegen, daß üblicherweise einerseits relativ große Drehmomente bis zum Erreichen des Auslösemomentes jedoch relativ geringe axiale Auslösekräfte gefordert werden. Dieses Verhältnis ist durch die Dimensionierung des ringförmi­ gen Kolbens beeinflußbar.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestell­ ten Ausführungsbeispiels.

Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Überlastschutzeinrichtung und

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung besitzt ein Gehäu­ se (10), das in nicht näher dargestellter Weise mit Befesti­ gungsmitteln, beispielsweise Gewindebohrungen, versehen ist und das an einem Roboterflansch befestigbar ist. Das Gehäuse (10) besteht aus einem Ring, in den eine Ringkammer (11) eingearbei­ tet ist, die innen mit einer Hülse (12) verschlossen ist. Die zentrische Hülse (12) bildet eine Durchführungsöffnung zum Hin­ durchführen von Energieleitungen, Stoffleitungen und/oder Sig­ nalleitungen.

Die Ringkammer (11) ist auf ihrer der Befestigungsseite für den Roboter abgewandten Seite mit einer Entlüftungsöffnung (13) versehen. Die Entlüftungsöffnung (13) besteht aus mehreren Ein­ zelöffnungen, die gleichmäßig verteilt auf einem zu der Hülse (12) konzentrischen Kreis angeordnet sind. Die Entlüftungsöff­ nung (13) ist mittels eines im Innern der Ringkammer (11) ange­ ordneten Ringkolben (14) verschließbar. Das Gehäuse (10) ist mit einer Zuleitungsöffnung (15) versehen, durch welche hin­ durch die Ringkammer (11) mit einem Druckmedium beaufschlagbar ist, insbesondere mit Druckluft. Wenn der Ringkolben (14) sich in der Betriebslage befindet, in der er die Entlüftungsöffnung (13) verschließt, wird er mittels des Druckes des Druckmediums in dieser Betriebsstellung gehalten. Der Druck des Druckmediums ist einstellbar, so daß damit die Kräfte einstellbar sind, mit der der Ringkolben (14) in der Betriebslage gehalten wird.

Der Ringkolben (14) ist über eine ringförmige Kolbenstange (16) mit einem Werkzeugaufnahmeflansch (17) verbunden. Die Kolben­ stange (16) durchdringt die Entlüftungsöffnung (13). Wenn die Entlüftungsöffnung (13) aus mehreren einzelnen Öffnungen be­ steht, so wird anstelle einer geschlossenen, ringförmigen Kol­ benstange (16) eine Kolbenstange vorgesehen, die aus mehreren, ringförmig angeordneten Stegen gebildet ist. Der Werkzeugauf­ nahmeflansch (17) ist ebenfalls mit einer Durchführungsöffnung versehen, so daß durch die Überlastschutzeinrichtung hindurch Energieversorgungsleitungen, beispielsweise Versorgungsleitun­ gen für Punktschweißzangen oder für elektrisch angetriebene Schleif- oder Fräswerkzeuge, oder pneumatische Leitungen zum Betätigen von Greifern und Druckluftwerkzeugen hindurchgeführt werden können. Ebenso können Stoffleitungen zum Zuführen von Farben oder Lacken bei Spritzrobotern oder Klebern für Klebepi­ stolen hindurchgeführt werden. Darüber hinaus ist es möglich, durch die von der Hülse (12) gebildete Durchführungsöffnung und durch die Durchführungsöffnung (18) des Werkzeugaufnahmeflan­ sches Signalleitungen hindurchzuführen, beispielsweise für in­ duktive Näherungsschalter, oder auch Datenleitungen für komple­ xere Systeme, wie Kameras o. dgl.

Die Betriebslage des Ringkolbens (14) und damit des Werkzeug­ aufnahmeflansches (17) wird mittels zwei Stiften (19) gesi­ chert, die mit Kegelspitzen in die Ringkammer (11) hineinragen und denen entsprechende kegelförmige Aussparungen des Ringkol­ bens (14) zugeordnet sind. Ferner ist in dem Gehäuse (10) ein dem Ringkolben (14) zugeordneter Sensor (20) angeordnet, bei­ spielsweise ein induktiver Sensor, der dem Ringkolben (14) zu­ geordnet ist und dessen Betriebslage überwacht.

Bei einer Überlastung, infolge eines zu hohen Drehmomentes, ei­ nes Kippmomentes oder einer zu hohen Axialkraft, verläßt der Ringkolben (14) seine dargestellte Betriebslage, so daß das Druckmedium schlagartig aus der Ringkammer (11) entweicht und damit den Werkzeugaufnahmeflansch (17) mit dem daran angebrach­ ten Werkzeug sofort frei gibt. Bevor der Roboter mit dem ent­ sprechenden Werkzeug wieder einsatzbereit ist, muß die Bedie­ nungsperson den Werkzeugaufnahmeflansch (17) mit dem daran be­ festigten Werkzeug wieder in die Betriebslage bringen, so daß bei erneuter Zufuhr von Druckmedium der Ringkolben (14) mit dem Werkzeugaufnahmeflansch (17) wieder in der Betriebslage gehal­ ten ist.

Um eine Abdichtung zwischen dem Ringkolben (14) und den Entlüf­ tungsöffnungen (13) zu erhalten, ist es möglich, entsprechende, die Entlüftungsöffnung (13) umgebende Dichtungsringe an dem Ringkolben (14) oder an der gegenüberliegenden Fläche des Ge­ häuses (10) anzubringen. Zu dem gleichen Zweck reicht es aber auch aus, die einander gegenüberliegenden Flächen von Ringkol­ ben (14) und Gehäuse (10) zu schleifen.

Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß das Gehäuse (10) mit der Ringkammer (11) nur schematisch dargestellt ist. Um den Ringkolben (14) in die Ringkammer (11) einsetzen zu können, ist es zweckmäßig, das Gehäuse (10) an einer geeigneten Stelle zu teilen.

Claims (5)

1. Überlastschutzeinrichtung für Roboter mit einer mit ei­ nem Roboterflansch verbindbaren, mit Druckmedium versorgbaren Druckkammer, in der ein eine Entlüftungsöffnung der Druckkammer verschließender Kolben angeordnet ist, der mittels einer Kol­ benstange mit einem Werkzeugaufnahmeflansch verbunden ist, da­ durch gekennzeichnet, daß die Druckkammer als Ringkammer (11) ausgebildet ist, die eine Durchführungsöffnung (12) umgibt, und daß der Kolben als Ringkolben (14) gestaltet ist, der mittels einer die Entlüftungsöffnung (13) der Ringkammer durchdringen­ den, ringförmigen Kolbenstange (16) mit dem Werkzeugaufnahme­ flansch (17) verbunden ist, der ebenfalls eine Durchführungs­ öffnung (18) aufweist.

2. Überlastschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Entlüftungsöffnung (13) in mehrere ein­ zelne Öffnungen unterteilt ist, und daß die ringförmige Kolben­ stange (16) aus mehreren Stegen gebildet ist.

3. Überlastschutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (11) mit wenigstens zwei kegelförmigen Vorsprüngen (19) versehen ist, dem kegelför­ mige Aussparungen des Ringkolbens (14) zugeordnet sind.

4. Überlastschutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (11) mit ei­ nem die Betriebslage des Ringkolbens (14) überwachenden Sensor (20) versehen ist.

5. Überlastschutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsöffnung (13) und/oder der Ringkolben (14) mit Dichtungsmitteln versehen sind.