JP2013538698A

JP2013538698A - マニピュレータのための工具マガジン

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Publication number: JP2013538698A
Application number: JP2013526273A
Authority: JP
Inventors: デンクマイアートーマス
Original assignee: トルンプマシーネンオーストリアゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツングウントコンパニーコマンディトゲゼルシャフト
Priority date: 2010-09-02
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2013-10-17
Anticipated expiration: 2031-08-31
Also published as: JP5960697B2; WO2012027770A3; US20130203572A1; US10189128B2; EP2611557A2; WO2012027770A2; EP2611557B1; AT509708B1; AT509708A4; ES2523283T3

Abstract

本発明は、準備領域（７）内、特に事実上鉛直方向の準備平面（１１）内に分配された複数の工具保持固定具（２）を含む、マニピュレータ（４）のための工具マガジン（１）に関する。工具マガジン（１）は準備領域（７）の第１の側（９）には、マニピュレータ（４）に面する第１アクセス開口（１０）を含み、準備領域（７）の他方の側（１５）には、オペレータ（１３）に面する第２アクセス開口（１６）を含んでおり、第１アクセス開口（１０）は第１保護装置（１７）に対応配置され、第２アクセス開口（１６）は第２保護装置（１８）に対応配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに記載の工具マガジン(Tool Magazine)に関する。

工具マガジンはフレキシブルな加工装置、例えば曲げ加工セル（bending cells）の自動化のための重要な構成部分である。マニピュレータによって工具交換が実施される曲げ加工セル又はその他の生産セル内では、生産プロセスに必要となる工具が、好適な工具マガジン又は工具収納器内で提供される。この工具マガジン又は工具収納器はマニピュレータの作業領域内に位置決めされている。この種類の工具マガジンは、例えば出願人のオーストリア国特許第５０６２９６号明細書に基づいて公知である。工具マガジンへの装備を行うオペレータにとってマニピュレータ作業領域は潜在的に危険領域であるので、工具マガジン手動装備の期間中、マニピュレータを停止することが一般に必要である。マニピュレータの停止中に、計画された生産プログラムに従って、オペレータによって工具マガジンへの装備を行い、またこれを空にし、或いは別の予め準備された工具マガジンと交換することができる。しかしながら、マニピュレータの停止は常に、このような加工装置の生産時間の損失を伴い、従ってマガジン手動装備にかかる時間はできる限り短く保つことが望ましい。

本発明の目的は、工具マガジンを使用するためにオペレータによって必要とされる時間、及びこれに伴うマニピュレータ停止時間を、オペレータが晒される危険を高めることなしに低減することである。

本発明の目的は、請求項１の特徴を有する工具マガジンであって、工具マガジンには一方の側からマニピュレータがアクセスでき、そして第２の側ではオペレータがアクセスでき、そして工具マガジンに形成されたアクセス開口がそれぞれ好適な保護装置を備えている、工具マガジンによって達成される。

両方の側からアクセス可能な準備領域内に工具保持固定具を偏平に配置することにより、このような工具マガジンを、オペレータによって占有される領域とマニピュレータの周りの危険領域との境界として使用することが可能になる。オペレータはこうして、マニピュレータを停止し、次いで保護柵内部に配置された工具マガジンで必要な装備処置を行うことを強いられず、オペレータは、時間的に並行して工具マガジンで装備プロセスを行うことができる。それというのは、主要な作業領域部分がマニピュレータの所要の動作、例えば被曲げ加工ワークピースの供給、曲げプロセス中のワークピースの案内、曲げ工具の取り外しなどのために利用可能であるのに対して、マニピュレータの周りの危険領域内に相応に進入することによるオペレータの手動アクセスは、マニピュレータに面する内側保護装置によって保護し得る極めて小さな領域でしか生じないからである。第２の外側の保護装置によって、マニピュレータのアクセスと同時に生じ得る、オペレータによるいかなる危険なアクセスも防止することができる。

本発明による工具マガジンによって、オペレータが実際の装備プロセス前に保護柵又は保護壁によって仕切られた危険領域内に入らなければならず、そして後でこの危険領域から出なければならず、しかも危険領域に入る前にマニピュレータの完全停止に必要な時間を計算する必要がある場合よりも、著しく迅速にマニピュレータの危険領域とオペレータ占有領域との間の境界面で装備プロセスを実施することができる。

工具マガジン装備時にオペレータに対する危険を防止するために、請求項２に記載されているように、第１保護装置と第２保護装置とは互いにカップリングされていて、交互に活性化又は非活性化することができると有利である。マニピュレータとオペレータとによる同時のアクセスはこれにより信頼性高く防止される。従って、工具マガジン装備はオペレータによって完全に安全に実施することができる。

請求項３に記載の実施形態によって、アクセス開口を保護装置によって面積全体にわたって保護し得ることが保証される。活性表面はアクセス開口に応じて成形される。方形形状が大抵の用途に対して有利である。

請求項４に記載の工具マガジンの実施形態は、制御技術を僅かにしか投入せずに本発明による工具マガジンの効果を可能にする。それというのも機械的分離型保護壁エレメントは、それぞれのアクセス開口の正面に位置決めするだけで保護機能を発揮するからである。こうして、工具マガジンは、マニピュレータ又はオペレータによる予期されるべき機械的応力に耐える機械強度を有し、これにより危険領域に対する信頼性高い保護が保証される。移動可能に位置決めすることによって、保護壁エレメントを単純な手段又は単純なハンドリングにより、対応配置されたアクセス開口の正面に位置決めし、又はアクセス開口から取り除くことができる。機械的分離型保護壁エレメントはまた、マニピュレータが物体、例えばワークピース又は工具に対する制御を失った場合、この物体の危険な脱落に対する保護機能をもたらす。このことは、特定のより高い安全性要件が指定される場合に必要となることがある。

請求項５に記載された実施形態の場合、対応配置されたアクセス開口に対する保護壁エレメントの位置を位置センサによって割り出し、この位置をマニピュレータの制御と関連づけることによって、例えば工具マガジンのマニピュレータ側の保護装置が有効である状態で、マニピュレータ側の保護装置の活性化期間にわたって、マニピュレータが工具マガジンにおけるマニピュレーションを行わないという事態を阻止する。例えば、位置センサはオペレータ側に配置されていてよく、オペレータ側の保護壁エレメントの閉状態を監視することができる。マニピュレータの制御装置によって、オペレータ側の保護壁エレメントの開放時には、マニピュレータによる工具マガジンへのアクセスがブロックされる。工具マガジンへの手動装備後に、オペレータ側の保護壁エレメントが再び閉じられ、そしてアクセス開口の正面に位置決めされると、マニピュレータ制御装置によって、工具マガジンへのアクセスがマニピュレータに再び許される。

工具マガジンのオペレータ側の保護壁エレメントのための位置センサは非常停止回路内に組み入れることもできる。この回路によって、オペレータ側の保護壁エレメントが開くと、マニピュレータは直ちに停止され、これによりオペレータはマニピュレータを考慮に入れることなしに、工具保持固定具へのアクセスを行うことができる。

請求項６に記載されているように、保護壁エレメントはロック装置を備えており、ロック装置は制御技術によって他方の保護装置にカップリングされていることによって、安全性をさらに高めることができる。

第２保護装置が工具マガジンの反対側で完全に有効でない限り、保護壁エレメントの開放動作をブロックするために、ロック装置を使用することができる。これに加えて又はこの代わりに、ロック装置をマニピュレータ制御装置にカップリングし、そしてマニピュレータの運動が停止するまで保護壁エレメントの開放をブロックすることもできる。使用者による保護壁エレメントの開放は、マニピュレータによる工具マガジンへのアクセスが完了し、マニピュレータ側の保護装置が活性化されるまでブロックされることが好ましい。

請求項７に記載の工具マガジンの実施形態は、例えばワイヤ格子、パーフォレーション付き金属板、安全ガラス又はプレキシグラスから形成されたシースルーの保護壁エレメントを用いると、工具マガジンの内容物を見ることができ、またシースルー保護壁エレメントの形態を成す保護装置がアクティブなときにも、工具マガジン内に含まれる工具もしくは空いた工具保持固定具を確認できるので使用者にとって有利である。

請求項８に記載されているように、保護装置は、運動可能に取り付けられて機械的にカップリングされた保護壁エレメントによって形成することができ、これによりマニピュレータ及びオペレータの双方に対して、工具保持固定具へのアクセスが時間的に相前後した形でのみ行われることを保証することができる。この場合マニピュレータの制御装置への大規模なアクセスは必要とならない。保護装置の交互の活性化は、いずれの場合にも保護壁エレメントの機械的カップリングによって確実に行われる。

特に、請求項９に記載された保護壁エレメントは、互いに平行に且つオフセットした状態で配置され、また互いに固く結合されており、そして準備面に対して平行に延びるガイドに沿って調節可能であってよい。これにより、保護壁エレメントの開閉のための所要スペースは極めて僅かにすぎず、単純なガイド、具体的には線形ガイドを使用することができる。準備面の互いに対向する側に配置された保護壁エレメントの相対オフセットは、それぞれ他方の保護壁エレメントの開閉を必然的に引き起こす。もちろん、機械的カップリングを有する旋回可能な保護壁エレメントも使用できるが、しかし所要スペースはより大きくなる。

機械的分離型保護壁エレメントの使用に加えて又はこの代わりに、請求項１０に記載されているように、少なくとも１つの保護装置を接近機能を有する無接触式保護装置によって形成することができる。この保護装置は制御技術によって他方の保護装置、及び／又はマニピュレータに作用する制御装置にカップリングされている。接近機能を有する無接触式保護装置の一例としては、光バリア又は光グリッドの使用が可能である。この種類の保護装置は、工具マガジンへのアクセスをブロックする機械的バリアを形成するのではなく、アクセス開口を通るアクセス又はアクセス開口への接近を監視し、他方の保護装置の活性化を準備領域の他方の側でトリガすることができる。こうして、例えばオペレータ側の無接触作業式保護装置は、マニピュレータの非常停止回路に接続することができ、これにより、使用者が工具保持固定具にアクセスして無接触式保護装置がトリガされると、マニピュレータがただちに停止され、これにより危険は排除される。

或いは、使用者の工具マガジンへのアクセス中、マニピュレータは停止される必要はなく、単に工具マガジンへのアクセス又は接近が制御技術によってブロックされる。例えば無接触式保護装置が準備領域の両側に配置されると、マニピュレータの工具マガジン内へのアクセス中、使用者側の保護装置のトリガが非常停止機能をもたらし、そしてマニピュレータの工具マガジンへのアクセスがない場合には、使用者側の保護装置は非常停止機能を提供せず、作業空間が区切られるだけである。すなわち、この場合マニピュレータに対して、工具システムへのアクセスが制御技術によってブロックされる。光バリア相互の距離、光グリッドの網の目の大きさは、使用者による危険領域内へのアクセスが知覚されないこと、又はマニピュレータへのアクセスが知覚されないことが不可能であるように選択される。光バリア又は光グリッドの使用の代わりに、超音波近接センサ又は赤外線近接センサの使用も可能である。これにより事実上同じ機能を達成することができる。

無接触作業式保護装置は、具体的には、マニピュレータ又は生産装置によって放出された物体による危険がない用途に使用することができる。このような危険がある場合には、機械的分離型保護装置が必要となる。

無接触作業式保護装置を使用するときには、保護装置を請求項１１に記載されているように工具マガジンから安全距離を置いて配置すると有利である。このようにすれば、マニピュレータ・アームの運動及び使用者の手の運動による無接触式保護装置のトリガ時点以降、マニピュレータアームの制動から停止状態に至るまでマニピュレータ・アームのある程度の運動が必要な場合にも、十分な保護が可能である。保護装置と工具マガジンとの間の安全な距離は、マニピュレータを停止させるのに必要な距離に相当する。

請求項１２に記載された工具マガジンの有利な発展形において、マニピュレータ制御装置に接続された信号装置が設けられている。信号装置を使用して、具体的には、マニピュレータの工具マガジンへのアクセスが迫っていることを使用者に通知し、これにより手動装備プロセスを必要に応じて適時に中断することができ、使用者側の保護装置を活性化することができ、こうしてマニピュレータによる工具マガジンへのアクセスを遅延なしに行うことができる。マニピュレータのアクセスが完了した後、手動装備プロセスを使用者によって続けることができる。実地では、予め計画可能なプログラムに基づいて、そしてプログラムによって予測可能な工具交換に基づいて、工具交換が迫っていることを予め数秒間、好ましくはより長い時間にわたって知らせることができる。

工具マガジン装備時間を短縮するための別の有利な手段は、請求項１３に記載されているように、工具保持固定具が工具情報を割り出すためのセンサ・エレメントを備えていることにある。使用工具は、工具を工具保持固定具内に挿入した後直ちに識別することができ、そして挿入された工具へマニピュレータがアクセスするのに伴って、使用者が工具データをマニピュレータ制御装置内に入力するまで待機する必要はない。同様に、工具保持固定具がオペレータによる可変の位置決めを可能にするならば、適宜のセンサによって、使用される工具の位置を検出することもできる。

本発明はさらに、本発明による工具マガジンを含む請求項１４に記載の偏平な保護装置に関し、また、本発明による工具マガジンを備えた、マニピュレータの作業空間を保護するための偏平な保護装置を含む、請求項１５に記載された曲げ加工セルに関する。これらの保護装置及び曲げ加工セルにおいて、本発明による工具マガジンの前記有利な効果を利用することができる。

本発明のよりよい理解のために、図面を参照しながら本発明をさらに詳しく説明する。

図面は著しく単純化された概略図である。

本発明による工具マガジンを示す断面図である。機械的分離型保護壁エレメントを備えた工具マガジンの別の可能な実施形態を示す断面図である。無接触式保護装置を備えた工具マガジンの別の可能な実施形態を示す断面図である。本発明による工具マガジンを取り囲む境界を有する曲げ加工セルを示す図である。

最初に念のため述べておくが、種々異なるものとして記載される実施形態において、同一部分には同一参照符号及び同一構成部分符号を付す。説明全体に含まれる開示内容は、同一参照符号及び同一構成部分符号を有する同一部分に適用することができる。また、説明において使用された位置に関する記述、例えば上、下、側方などは、目下説明され図示された図面に関するものであり、そして位置が変化したときには、新しい位置に合わせることができる。さらに、図示され説明された種々異なる実施形態の個々の特徴又は特徴の組み合わせも、それ自体独立した、本発明の、又は本発明による解決手段であり得る。

当該記述における値範囲に関する全ての数値は、これらの任意の、及び全ての部分範囲を含むように定義される。例えば、数値１〜１０は、下限値１及び上限値１０から出発する全ての部分範囲が一緒に含まれる、すなわち、全ての部分領域が下限値１以上で始まり、そして上限値１０以下で終わる、例えば１〜１．７、又は３．２〜８．１、又は５．５〜１０であることを意味する。

図１は本発明による工具マガジン１の横断面を示している。工具マガジンは工具３を提供するための複数の工具保持固定具２を含んでいる。工具３は工具保持固定具２によって、定義された位置に保持され、マニピュレータ４のアクセスのために提供されているか、又はマニピュレータ４によって与えられるべき工具３のために空の工具保持固定具２が設けられている。マニピュレータ４は工具マガジン１から工具３を取り出し、そしてこれらの生産装置５に供給する。マニピュレータ４は例えば産業ロボット又は関節ロボットアームの形態を成しており、そして図示の模範実施形態における生産装置５は曲げ機械６の形態を成している。従って、工具マガジン１に設けられた工具３は、例えば曲げ工具として形成されており、そして曲げ工具はマニピュレータ４によって曲げ機械６内に挿入される。マニピュレータ４は工具３をハンドリングするのに加えて、生産装置５によって加工されるワークピースをハンドリングするために使用することもできる。従って、このようなフレキシブルな用途のために産業ロボットを使用することも可能である。

工具保持固定具２は、それぞれ使用される工具３に適合された保持装置又は機械的境界面を有している。これらは工具３の部分と一緒に、取り付けられる工具３の正確に定義された位置を提供する。例示された曲げ工具に対して、工具保持固定具２は対応する溝を含んでいる。これらの溝内には、曲げ工具の結合面が位置決めされる。これにより、工具３の正確な把持を好適な手段、例えば工具３に設けられた特殊な把持用凹部又は孔によって支援することができる。これらの凹部又は孔内には、マニピュレータ４の特殊に形成された把持用エレメント、例えば把持用マンドレルが係合することができる。

工具３は準備領域７内に分配されて配置されている。準備領域はマニピュレータ４の作業空間８に関連して配置されて、マニピュレータ４が工具保持固定具２及び工具保持固定具内に提供された工具３にアクセスでき、或いは工具保持固定具２内に工具３を置くこともできるようになっている。加えて、工具マガジン１又は準備領域７の第１の側９はマニピュレータ４に面することができ、工具マガジン１は少なくとも１つの第１アクセス開口１０を有している。この第１アクセス開口を通ってマニピュレータ４は工具マガジン１の内部に、工具３に向かってアクセスすることができる。

準備領域７は図示の実施形態において、鉛直方向に向いた準備平面１１として形成されてはいるものの、これとは異なって準備領域７の他の偏平な基本形状、例えば湾曲状又はアングル状の実施形態も可能であり、そして準備領域７は、マニピュレータ４から見て凹面状又は凸面状であるように形成することもできる。準備領域７、及び準備領域内に分配された工具保持固定具２は既に述べたように、その活動範囲によって決定されるマニピュレータ４の可能な作業空間８内部に配置されている。作業空間８は通常、危険領域１２を形成し、そしてこの危険領域１２内部でオペレータ１３は、運動するマニピュレータ４によって危険を及ぼされることがある。ここで念のため述べておくと、図１に示されたマニピュレータ４は工具マガジン１と比較してサイズが小さく図示されているが、現実には、生産装置５又はオペレータ１３と同様に、一般に工具マガジン１の寸法よりも大きい。

工具マガジン１にはオペレータ１３によって手動で工具３が装備される。前記装備プロセスは必然的にオペレータ１３によって占有された領域１４内で行われる。工具マガジン１は第１の側９とは反対側の第２の側１５を有している。第１の側９はオペレータ１３に面しており、少なくとも１つの第２アクセス開口１６を含んでいる。第２アクセス開口を通って、オペレータは工具保持固定具２又は工具３にアクセスすることができる。工具マガジン１はこのように、マニピュレータ４とオペレータ１３との間に配置されている。

工具マガジン１の内部はマニピュレータ４の作業空間８の危険領域１２内にも、オペレータ１３の占有領域１４内にも位置しているので、例えばオペレータ１３によるアクセスとマニピュレータ４によるアクセスとが同時に行われるならば、マガジン１の内部において、オペレータ１３がマニピュレータ４によって危険に晒されるおそれがある。

工具マガジン１内部のオペレータ１３に対するこのような潜在的なリスクを取り除くために、第１アクセス開口１０は第１保護装置１７に対応配置され、そしてまた第２アクセス開口１６は第２保護装置１８に対応配置されている。第１保護装置１７及び第２保護装置１８によって、マニピュレータ４の周りの危険領域と、オペレータ１３の占有領域１４とのオーバラップが取り除かれ、これにより、工具マガジン１装備時のオペレータ１３に対する潜在的なリスクも回避される。第１保護装置１７は好ましくは機械的分離型保護壁エレメント１９として、又は近接機能を有する無接触作業式保護装置２０として構成することができる。同様に第２保護装置１８も機械的分離型保護壁エレメント２１として、又は近接機能を有する無接触作業式保護装置２２として構成することができる。

第１保護装置１７及び第２保護装置１８は、それぞれのアクセス開口１０又は１６のそれぞれの内側の広がり２５又は２６よりも大きい保護寸法２３又は２４を有している。これにより、アクセス開口１０又は１６は、保護装置１７及び１８が活性化された状態で、マニピュレータ４又はオペレータ１３による危険を伴うアクセスから完全に保護される。

機械的分離型保護壁エレメント１９，２１を使用すると、アクセスが機械的にブロックされる。このような保護壁エレメント１９，２１の強度は、マニピュレータ４又はオペレータ１３によって保護機能を実施する際に予期される機械的負荷に耐える。さらに、保護壁エレメント１９，２１はアクセス開口１０，１６を解放するために、図１の矢印２７によって示すように鉛直方向に調節可能であることが必要である。しかしながら、保護壁エレメント１９，２１の他の運動方向、例えば側方旋回、上方旋回などの運動方向も可能である。保護機能を活性化もしくは非活性化するための矢印２７で示された保護壁エレメント１９もしくは２１の運動方向が準備面７に対して平行な方向にあることによって、作業空間８又は占有領域１４が調節運動によって受ける影響は可能な限り小さくなる。

無接触保護装置２０，２２を有する工具マガジン１の場合、保護装置は定置に配置することができる。それというのもこの場合、アクセスは機械的分離によってブロックされるのではなく、例えば鎖線で示された光バリア２８又は光グリッド２９によって、工具マガジン１への接近又は工具マガジン１内部へのアクセスが割り出され、そしてこれに基づいて、オペレータに及ぼし得る危険を取り除くための手段が直接に導入もしくは実施されるからである。保護手段は例えば、オペレータ１３の占有領域１４に面した無接触保護装置２２の光バリア２８又は光グリッド２９が遮られると、マニピュレータ４が直ちに停止され、これによりオペレータ１３又はその手との衝突がすぐに回避されることにある。

保護壁エレメント１９，２１の形態を成す保護装置１７，１８の場合、保護壁エレメントは、図１に示されていないカップリング・エレメントによって機械的に互いにカップリングすることができる。これによりこの事例では、保護壁エレメント１９，２１はマニピュレータ４だけ又はオペレータ１３だけが工具マガジン１内にアクセスできるようにする。この事例では、保護壁エレメント１９，２１はカップリング・エレメントによって互いに結合されているので、一方の保護壁エレメント１９，２１の開放は、他方の保護壁エレメント２１，１９の閉鎖、及びその逆を引き起こす。この事例では、保護壁エレメント１９，２１が互いにオフセットして配置されて、第１保護壁エレメント１９によって既に解放されたアクセス開口１０の一部が、オペレータ側１５の側で第２保護壁エレメント２１によって既に覆われるようになると、安全性の理由から有利である。これにより、同じ工具保持固定具２に対する同時のアクセス、及びこれによりオペレータ１３に及ぼされ得る危険が回避される。

図１の工具マガジン１は、一例として４つの工具保持固定具２を示している。これらの工具保持固定具は、両方の側９，１５からマニピュレータ４又はオペレータ１３のための広いアクセス開口１０，１６を通ってアクセスすることができる。しかし、工具保持固定具２をいくつかのグループに分けることも可能である。それぞれのグループは、対応保護装置１７，１８を有する別々のアクセス開口１０，１６を有するように形成することができる。さらに、第１の側９の工具保持固定具２のグループ分けは、第２の側１５におけるものとは異なっていてよい。例えば、図１の全ての工具保持固定具２は図示の通りマニピュレータ４の側９では、第１保護装置１８によって保護される１つの広いアクセス開口１０を介してアクセスできるのに対して、オペレータ１３の側１５では、それぞれ２つの工具保持固定具２が１つのグループにまとめられており、これらのグループは２つのアクセス開口１６を介してアクセスすることができ、２つの第２保護装置１８によって保護される。さらに、どの工具保持固定具２も単独で１つの固有の保護装置１７，１８によって保護されていてもよい。このように、どの工具保持固定具２も単独で、例えば運動可能な保護壁エレメント２１の形態を成す１つの第２保護装置１８で保護され、そして丁度オペレータ１３による手動装備プロセスが行われている工具保持固定具２が制御技術によってマニピュレータ４によるアクセスをブロックされることによって、オペレータ１３は工具保持固定具２にアクセスすることができる。

工具マガジン１の別の可能な実施形態では、第１保護装置１７及び第２保護装置１８は制御装置３０によってやはり制御技術的にカップリングされており、そして制御装置３０が第１保護装置１７及び／又は第２保護装置１８の状態に応じてマニピュレータ４に作用することによって保護機能が達成される。

制御技術的な安全手段は、オペレータ１３が工具保持固定具２にアクセスすると、マニピュレータ４の運動が完全停止されるか、又は工具マガジン１の領域がマニピュレータの可能な作業空間８から制御技術的に締め出されることにあってよい。オペレータ１３の工具マガジン１へのアクセスは、第２保護装置１８が無接触式保護装置２２として構成されていて、無接触式保護装置が例えば光バリア２８又は光グリッド２９の遮断によって、オペレータ１３の接近を突き止めることによって確認される。

運動可能な機械的分離型保護壁エレメント２１の形態を成す第２保護装置１８の実施形態において、オペレータ１３のアクセスは例えば保護壁エレメント２１の開放運動が位置センサ３１によって検出されることによって確認することができる。位置センサ３１は例えば機械的スイッチとして、又は光学、誘導、容量、又はその他のタイプのセンサとして構成される。これに加えて又はこれの代わりに、マニピュレータ側の保護壁エレメント１９の位置を位置センサ３２によって監視することもでき、これによりマニピュレータ側の保護壁エレメント１９の閉位置を問い合わせることができる。

安全性を高めるために、機械的分離型保護壁エレメント１９及び２１は、オペレータ側１５のロック装置３３及び／又はマニピュレータ側９のロック装置３４によって保護することもできる。前記ロック装置３３及び３４を使用して、それぞれ他方の保護壁エレメント２１，１９が閉状態に達しているときにのみ、独立して調節可能な機械的にカップリングされていない保護壁エレメント１９及び２１において開放運動を許すことができる。使用者側のロック装置３３は、工具マガジン１の周りの領域がマニピュレータ４に対して制御技術によってブロックされて初めて、外側の保護壁エレメント２１の開放が可能になるように使用することもできる。

オペレータ１３のための手動装備プロセスを容易にするために、少なくとも使用者側の外側の保護壁エレメント２１がシースルー材料、例えばグリッド、プレキシガラス、又は安全ガラスから完全又は少なくとも部分的に形成されていると、機械的分離型保護壁エレメント１９，２１を使用する場合には有利である。これによりオペレータは保護壁エレメント２１を開くことなしに工具マガジンの装備を光学的に確認することができる。

オペレータ１３を支援する別の方法は、工具保持固定具２にセンサ・エレメント３５を装備することであってよい。センサ・エレメントによって、工具保持固定具２内に挿入された工具３に関する情報を自動的に検出して、制御装置３０に送信することができる。具体的には、工具３は、工具識別及び／又は工具データを含み得る情報担体３６を備えていてよい。測定センサ・エレメント３５によって、工具保持固定具２に対する工具３の位置を突き止め、そしてこの位置を制御装置３０に伝送することもできる。このように、工具保持固定具２には種々異なる工具３を種々異なる寸法及び可変の位置でフレキシブルに装備することができる。情報担体３６からの情報の転送は例えば電気接点を介して接触によって、或いは誘導、容量、又は工学的な伝送を介して接触なしで行うことができる。情報担体３６は例えば不揮発性メモリ・チップ、ＲＦＩＤエレメント、バーコード、又は情報担体の他の形態として構成することができる。

装備プロセス中のオペレータの更なる支援手段は、マニピュレータ４の工具マガジン１への計画アクセスの時点を制御装置３０によって予め計算し、そして制御装置３０に接続された信号装置３７によって、例えば音響信号及び／又は光信号により、或いはマニピュレータ４による計画アクセスまでに残された手動装備プロセスの時間を表示することにより、マニピュレータ４のアクセスが迫っていることをオペレータ１３に知らせることにある。オペレータがこの時点で手動装備プロセスをまだ完了しておらず、使用者側の保護装置１８がまだ活性化されている場合には、マニピュレータ４のプログラム処理は停止される。

図１はまた、本発明による工具マガジン１が、具体的には保護柵３９又は保護壁４０の形態を成す偏平な保護装置３８の一部であるか又は保護装置３８に対する付設部であり得ることを示している。この保護装置３８によってマニピュレータ４の作業空間８及びマニピュレータによってもたらされる危険領域１２は、オペレータ１３の占有領域１４から区切られる。工具マガジン１はこの場合、偏平な保護装置３８の一部を形成する。

本発明による工具マガジン１を備えた偏平な保護装置３８は具体的には、外側の境界、ひいては曲げ加工セルの構成部分を形成する。曲げ加工セルはマニピュレータ４と、マニプレータ４の作業空間８内に配置された曲げ機械６を仕切り、そして作業員の危険を及ぼす接近を阻止する。

図２には、本発明による工具マガジン１の更なる模範的実施形態が示されている。この実施形態では、第１保護装置１７は、工具マガジン１の第１の側、つまりマニピュレータ側に位置する運動可能な第１保護壁エレメント１９によって形成されており、そして第２保護装置１８は運動可能な保護壁エレメント２１の形態を成して、準備領域７とは反対側の第２の側、つまり使用者側に配置されている。保護壁エレメント１９，２１の寸法は、アクセスを防止しようとするアクセス開口１０及び１６よりも大きく、そして互いにオフセットして配置されているので、これらの保護壁エレメントは準備領域７に対して直角を成す正面方向で見て、オーバラップ領域４１において少なくとも僅かにオーバラップしている。加えて、保護壁エレメント１９，２１はカップリング・エレメント４２によって機械的に互いに結合されている。すなわち、一方の保護壁エレメント１９の変位は、対向して位置する保護壁エレメント２１の変位を同時に生じさせる。

図２に示された模範的実施形態では、保護壁エレメント１９，２１は準備領域７に対して平行なガイド３に沿って変位させることができる。これにより、区切られるべき危険領域１２を形成する、マニピュレータ４の作業空間８と、オペレータ１３の占有領域１４との両方が保護壁エレメント１９，２１の調節によって及ぼされる影響は、可能な限り少なくなる。準備平面１１によって形成されず第三次元内内に延びる準備領域７の場合には、ガイド４３は準備領域７の輪郭に応じて調節することができ、例えば湾曲していてよい。ガイド４３は、続いて設けられた、保護柵３９又は保護壁４０を成す偏平な保護装置３８に配置することができ、或いは工具マガジン１自体の構成部分であってもよい。

図２は、対応する保護壁エレメント１９及び２１を調節することによる、それぞれの保護装置１７及び１８の交互の活性化又は非活性化を明示しており、この図では初期位置、すなわち工具保持固定具２が第１アクセス開口１０を通して可能であり第２アクセス開口１６を通るアクセスがブロックされている位置が実線で示されており、また、第１アクセス開口１０へのアクセスがブロックされ第２アクセス開口１６を通るアクセスが許される別の位置が鎖線で示されている。

運動可能な保護壁エレメント１９，２１の調節運動は、本発明の種々の実施形態において種々異なる形で実施することができる。例えば、調節運動はオペレータ１３によって手動で実施することができ、或いは、図示していない好適な調節駆動装置、例えば線形駆動装置、空気圧シリンダ、歯付きベルト駆動装置などによって実施又は支援することもできる。もちろん、図１にも示されているように実施形態の全てにおいて、対応する位置センサ３１，３２及びロック装置３３，３４を設けることができ、これらの装置は工具マガジン１又はマニピュレータ４の制御装置３０に接続することもできる。さらに、運動可能な保護壁エレメント１９，２１のための任意の駆動装置を制御装置３０に接続することにより、オペレータ１３のアクセスを安全な運転状態でのみ許すことができる。

図３は、工具マガジン１の、場合によっては独立した別の実施形態を示している。この実施形態において、同じ符号及び構成部分の名称は前記図１及び２におけるように同じ部分に対して使用されている。不必要な繰り返しを回避するために、前記図１及び２における詳細な説明を参照されたい。図３の模範的実施形態は、準備領域７又は準備平面１１に対して互いに対向して配置された２つの保護装置１７及び１８を有する本発明による工具マガジン１を示している。これらの装置は、接近機能を有する無接点作業式保護装置２０及び２２によって形成されている。無接点式保護装置２０及び２２の機能は既に図１を参照しながら詳細に説明したので、ここでは繰り返さない。

オペレータ１３の安全性を高めるための別の特徴は、図３に示された実施形態において、第１の無接点式保護装置２０と、対応配置されたアクセス開口１０との間には安全距離４４が存在することに見いだされる。この安全距離により、マニピュレータ４又はオペレータ３の手の接近を認識してから、マニピュレータの運動の完全な停止までの間に、場合によっては高速のマニピュレータ運動を制動するのに十分な距離があることになる。加えて、やはり図３に示されているように、第２の無接点式保護装置２２も、対応配置されたアクセス開口１６から所定の距離４５を有することができる。これによりやはりオペレータ１３の接近を認識してから、オペレータ１３の危険領域への実際のアクセスまでの間にも時間遅延が存在し、この危険領域内では、マニピュレータ４による危険が例えばこれを停止することにより取り除かれる。

安全距離４４及び４５は、マニピュレータ４の所要制動距離に応じて、もしくは危険を取り除くための時間間隔に相応して、相異なるように又は同じであるように選択することができる。

図４は曲げ加工セル４６の全体図を示している。曲げ加工セル４６内では、曲げ機械６又は曲げプレスの形態を成す生産装置５はマニピュレータ４と組み合わされ、これらは、保護柵３９又は保護壁４０の形態を成す保護装置３８によって取り囲まれている。マニピュレータ４によって、曲げ加工セル４６内部でのワークピース・ハンドリングに加えて、生産装置５において工具交換を行うこともできる。工具３は本発明による工具マガジン１内にで供給される。工具マガジン１はこの場合、周囲の保護装置３８の一部を形成する。

これらの模範的実施形態は、工具マガジン１の可能な実施変更形を示す。ここで念のため述べておくと、本発明は具体的に示された実施変更形に限定されることはなく、むしろ個々の実施変更形の種々の組み合わせも可能であり、そしてこのような変更は、この技術分野の当業者の能力範囲内で、技術的行為のための教示内容に基づいて可能である。つまり、上記実施変更形の個々の詳細を組み合わせることにより可能になる、考えられ得る全体的な実施変更形も、権利範囲に含まれる。

最後に、形式的なことであるが、工具マガジン１の構造をより良く理解するために、工具マガジンもしくはその構成部分は部分的に一定の尺度でなく、且つ／又は拡大し、且つ／又は縮小して示した。

本発明の独立した解決手段によって対処される、根底を成す課題は、明細書から明らかである。

主に、図１；２；３；４に示された個々の実施形態は、本発明による独立した解決手段の対象を形成することができる。これに関する本発明による課題及び手段は、これらの図面の詳細な説明から明らかである。

１工具マガジン
２工具保持固定具
３工具
４マニピュレータ
５生産装置
６曲げ機械
７準備領域
８作業空間
９第１の側
１０第１アクセス開口
１１準備平面
１２危険領域
１３オペレータ
１４占有領域
１５第２の側
１６第２アクセス開口
１７第１保護装置
１８第２保護装置
１９保護壁エレメント
２０保護装置
２１保護壁エレメント
２２保護装置
２３寸法
２４寸法
２５内側の広がり
２６内側の広がり
２７矢印
２８光バリア
２９光グリッド
３０制御装置
３１位置決めセンサ
３２位置センサ
３３ロック装置
３４ロック装置
３５センサ・エレメント
３６情報担体
３７信号装置
３８保護装置
３９保護柵
４０保護壁
４１オーバラップ領域
４２カップリング・エレメント
４３ガイド
４４安全距離
４５安全距離
４６曲げ加工セル

工具マガジンはフレキシブルな加工装置、例えば曲げ加工セル（bending cells）の自動化のための重要な構成部分である。マニピュレータによって工具交換が実施される曲げ加工セル又はその他の生産セル内では、生産プロセスに必要となる工具が、好適な工具マガジン又は工具収納器内で提供される。この工具マガジン又は工具収納器はマニピュレータの作業領域内に位置決めされている。この種類の工具マガジンは、例えば出願人のオーストリア国特許第５０６２９６号明細書に基づいて公知である。工具マガジンへの装備を行うオペレータにとってマニピュレータ作業領域は潜在的に危険領域であるので、工具マガジン手動装備の期間中、マニピュレータを停止することが一般に必要である。マニピュレータの停止中に、計画された生産プログラムに従って、オペレータによって工具マガジンへの装備を行い、またこれを空にし、或いは別の予め準備された工具マガジンと交換することができる。しかしながら、マニピュレータの停止は常に、このような加工装置の生産時間の損失を伴い、従ってマガジン手動装備にかかる時間はできる限り短く保つことが望ましい。工具マガジンとマニピュレータとの、又は機械的に駆動される工具マガジンとオペレータとの危険な衝突を防止するための保護装置を有する更なる生産装置が、欧州特許出願公開第０１８０８２９号明細書、独国特許出願公開第１０２００５０００３２２０号明細書、同第１９６４３１６３号明細書、欧州特許出願公開第１０８６７８１号明細書、同第２０６７５７０号明細書、及び同第１７３３８４０号明細書に基づいて公知である。

Claims

準備領域（７）内、具体的には事実上鉛直方向の準備平面（１１）内に分配された状態で配置された複数の工具保持固定具（２）を有する、マニピュレータ（４）のための工具マガジン（１）であって、前記工具マガジン（１）は前記準備領域（７）の第１の側（９）には、マニピュレータ（４）に面する第１アクセス開口（１０）を有し、前記準備領域（７）の他方の側（１５）には、オペレータ（１３）に面する第２アクセス開口（１６）を有しており、前記第１アクセス開口（１０）は第１保護装置（１７）に対応配置され、前記第２アクセス開口（１６）は第２保護装置（１８）に対応配置されている、工具マガジン（１）。
前記第１保護装置（１７）と前記第２保護装置（１８）とは互いにカップリングされていて、交互に活性化又は非活性化することができる、請求項１に記載の工具マガジン（１）。
前記保護装置（１７，１８）の保護寸法（２３，２４）は、それぞれ対応配置された前記アクセス開口（１０，１６）の内側の広がり（２５，２６）よりも大きい、請求項１又は２に記載の工具マガジン（１）。
少なくとも１つの保護装置（１７，１８）が、運動可能に設けられた、少なくとも１つの機械的分離型保護壁エレメント（１９，２１）によって形成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の工具マガジン（１）。
前記保護壁エレメント（１９，２１）は、前記マニピュレータ（４）に作用する制御装置（３０）に接続された位置センサ（３１，３２）と協働する、請求項４に記載の工具マガジン（１）。
前記保護壁エレメント（１９，２１）はロック装置（３３，３４）を備えており、前記ロック装置は制御技術によって他方の保護装置（１７，１８）及び前記マニピュレータ（４）の少なくともいずれか一方に作用する制御装置（３０）にカップリングされている、請求項４又は５に記載の工具マガジン（１）。
前記保護壁エレメント（１９，２１）がシースルー材料から形成されている、請求項４から６のいずれか１項に記載の工具マガジン（１）。
前記保護装置（１７，１８）は、運動可能に取り付けられて機械的にカップリングされた保護壁エレメント（１９，２１）によって形成されている、請求項４から７のいずれか１項に記載の工具マガジン（１）。
前記保護壁エレメント（１９，２１）は、互いに平行に互いにオフセットした状態で配置されていて、互いに固く結合された状態で、前記準備領域（７）に対して平行に延びるガイド（４３）に沿って変位することができる、請求項８に記載の工具マガジン（１）。
少なくとも１つの保護装置（１７，１８）は、接近機能、具体的には光バリア（２８）又は光グリッド（２９）を有する無接触作業式保護装置（２０，２２）によって形成されており、制御技術によって他方の保護装置（１８，１７）及び前記マニピュレータ（４）の少なくともいずれか一方に作用する制御装置（３０）にカップリングされている、請求項１から７のいずれか１項に記載の工具マガジン（１）。
前記無接触作業式保護装置（２０，２２）は、前記工具マガジン（１）の前記対応配置されたアクセス開口（１０，１６）から安全距離（４４，４５）を置いて配置されている、請求項１０に記載の工具マガジン（１）。
前記マニピュレータ（４）に作用する制御装置（３０）に接続された信号装置（３７）が設けられている、請求項１から１１のいずれか１項に記載の工具マガジン（１）。
前記工具保持固定具（２）は、工具位置及び情報担体（３６）に含まれる工具情報の少なくともいずれか一方を検出するためのセンサ・エレメント（３５）を備えている、請求項１から１２のいずれか１項に記載の工具マガジン（１）。
マニピュレータ（４）の作業空間（８）によって使用される危険領域（１２）を、オペレータ（１３）によって占有される領域（１４）から区切るための偏平な保護装置（３８）、具体的には保護柵（３９）又は保護壁（４０）であって、前記保護装置（３８）の一部が、請求項１から１３のいずれか１項に記載の工具マガジン（１）によって形成されている、偏平な保護装置（３８）。
作業空間（８）を備えたマニピュレータ（４）と、前記作業空間（８）内に配置された曲げ機械（６）と、前記作業空間（８）を保護するための偏平な保護装置（３８）とを含む曲げ加工セルであって、前記保護装置（３８）が請求項１４に記載の構成を有する、曲げ加工セル。