WO2012080130A1 - Sicherungseinrichtung für eine handhabungsvorrichtung, insbesondere einen industrieroboter, sowie verfahren zum betreiben der sicherungseinrichtung - Google Patents

Sicherungseinrichtung für eine handhabungsvorrichtung, insbesondere einen industrieroboter, sowie verfahren zum betreiben der sicherungseinrichtung Download PDF

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handling device
detection
handling
industrial robot
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PCT/EP2011/072337
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Peter Schlaich
Joachim Frangen
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Robert Bosch Gmbh
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    • G05B2219/40559—Collision between hand and workpiece, operator

Definitions

  • Securing device for a handling device in particular an industrial robot, and method for operating the securing device
  • the invention relates to a securing device for a handling device, in particular an industrial robot, according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for operating such a security device.
  • Such a security device is known from EP 1 738 882 A2.
  • two independent sensor devices are provided, of which one sensor device is arranged as a tactile sensor device on the gripper arm of an industrial robot, while the other sensor device is designed in particular as a capacitive sensor device, which is a close range to the industrial robot, for example, a range within 10cm the sensor device detected.
  • This means that the last-mentioned sensor device does not respond until an object or a person is at a distance from a moving gripper device which is less than 10 cm.
  • the first-mentioned sensor device only responds when a collision or contact between the object and the gripping device has already occurred.
  • the safety device known from EP 1 738 882 A2 therefore operates particularly reliably due to the redundant or double design of the sensor devices, early detection of objects approaching the industrial robot results in a targeted reduction in speed or collision avoidance between the object and the gripping device , However, is not possible with the known safety device. Therefore, the traversing Speed of the robot to safely avoid collisions limited by the range of the proximity sensor and the braking distance of the robot.
  • the invention has the object, a safety device for a handling device, in particular an industrial robot, according to the preamble of claim 1 such that on the one hand, the movement, for example, a gripping arm can be influenced such that a collision with an object is reliably avoided and that, on the other hand, despite the approach between the object and gripping arm, further operation of the handling device is made possible, so that a particularly high performance can be achieved.
  • This object is achieved with a securing device for a handling device, in particular an industrial robot, having the features of claim 1.
  • the invention is based on the idea to extend the detection ranges of the two sensor devices outside the handling device, so that a timely detection of a possible collision between an object and the handling device is made possible.
  • an intermediate zone is formed between the two detection areas, which is monitored by neither of the two sensor devices.
  • a corresponding signal of a possible collision between the object and the handling device is generated even at a relatively large distance between an object and the handling device, whereby the traversing speed of, for example, a gripper can be reduced in good time, ie with possibly a relatively slow deceleration speed.
  • the second sensor device is arranged outside the handling device. This means that the handling device only carries the first sensor device.
  • the second sensor device is arranged on a frame.
  • the frame may, for example, carry the handling device.
  • the first sensor device has a plurality of sensor elements operating on a capacitive measuring principle, which are arranged, in particular, on the outer surface of the handling device and encase them.
  • the reliability of the handling device or the detection of possible objects in the collision area increased requirements
  • the invention also includes a method for operating a safety device according to the invention for a handling device. It is provided that when the second sensor device responds to the second detection range, the control device reduces the travel speed of the handling device compared to a normal operation. With such a method, collisions can be safely avoided since the handling device is already delayed in its traversing speed in a region in which the object is still relatively far away from the handling device. Furthermore, due to the reduced travel speed, normal operation or operation with reduced power of the handling device is nevertheless made possible.
  • the reduction and any subsequent increase in the traversing speed of the handling device takes place as a function of the currently detected distance or to the approaching speed of an object or a person to the movement path of the handling device.
  • Changing the travel speed of the handling device enables optimization of the performance of the handling device. This also means that when the object is removed from the handling device, the movement speed or the performance of the handling device again approaches or reaches the normal speed or normal speed.
  • the respective speed of movement of the handling device is monitored or regulated. This means that not only a corresponding signal for reducing a travel speed of the handling device is output by the control device, but that the Speed is also monitored in the sense of a control or regulation.
  • Increased safety requirements in collisions can also be met if, in addition to the reduction of the speed of the handling device, a reduction of the feed force of a gripper takes place. As a result, in particular the collision forces acting on an object or a person are reduced.
  • Fig. 1 is a simplified side view of a equipped with a securing device according to the invention handling device and
  • FIG. 2 shows a block diagram for explaining the evaluation of the measurement signals generated by the sensor elements of the safety device.
  • FIG. 1 shows a handling device 10 in the form of an industrial robot 100.
  • the industrial robot 100 is arranged as a tabletop device on a frame 1 1 standing.
  • the industrial robot 100 has a column 13 which can move in the direction of the double arrow 12, a horizontally arranged arm 14 being fastened to one end of the column 13.
  • the arm 14 in turn carries a gripper 15 which can be moved up and down and pivoted, for example, with two gripper fingers 16, 17.
  • a handling device 10 formed in this way, components arranged on the frame 11 can be moved from a first position to a second position, for example For example, an assembly process of various components can be performed.
  • the handling device 10 has a control device 20, in which the various trajectories or movement sequences of the industrial boters 100, especially the gripper 15 and the gripping fingers 16, 17, are stored or programmed.
  • the handling device 10 has a securing device 50. It is essential here that the securing device 50 is designed as a two-stage securing device 50 with two independent sensor devices 51, 52. In this case, both sensor devices 51, 52 are connected to the control device 20.
  • the first sensor device 51 monitors the immediate vicinity of the industrial robot 100.
  • the first sensor device 51 has a multiplicity of first sensor elements 54 which are arranged on the outside of the industrial robot 100, i.
  • the pillar 13, the arm 14 and the gripper 15 are arranged or attached and envelop them.
  • the first sensor elements 54 are preferably designed as capacitive sensor elements 54, that is to say that they respond as soon as an object or a person 1 is located within a first detection area 55 of the first sensor elements 54.
  • the range of the first sensor elements 54 or their detection range 55 as a rule is a maximum of, for example, 20 cm.
  • the second sensor device 52 has a plurality of second sensor elements 57 shown in FIG. 1.
  • the second sensor elements 57 are hereby arranged by way of example on the table 11, in particular in the region of the table top 21, the second detection area 58 of which monitors or covers a space which is outside the table top 21 or the table 11.
  • the arrangement of the second sensor device 52 may also be upstream of the table 1 1, for example by standing on the ground.
  • the design of the second sensor elements 57 can be designed either as a capacitive sensor or, for example, as an ultrasonic sensor or in any other way.
  • an intermediate region 59 which is neither monitored by the first sensor device 51 nor by the second sensor device 52, is formed between the second detection region 58 and the first detection region 55.
  • the size or arrangement of the intermediate region 59 results from the arrangement of the first sensor elements 54 and the second sensor elements 57, as well as their orientation and the range of the detection regions 55, 58.
  • control device 20 has two different evaluation circuits 61, 62 for the signals of the first and second sensor elements 54, 57.
  • the outputs of the two evaluation circuits 61, 62 are each connected via a central unit 63, 64 to a safety controller 65, which in turn controls the handling device 10, in particular its drives, not shown.
  • each of the two sensor elements 54, 57 is connected to the two evaluation circuits 61, 62.
  • the measured values acquired by the first or second sensor elements 54, 57 are supplied as input values alternately to the two evaluation circuits 61, 62 so that a plausibility check of the measured values can be carried out.
  • changes in the first and second detection regions 55, 58 of the two sensor devices 51, 52 are detected, in particular whether objects or persons 1 are suddenly present in the detection region 55, 58.
  • the travel speed of the industrial robot 100, in particular its gripper 15, is reduced via the safety controller 65. This serves so that, in a further approximation of the object or the person 1, the industrial robot 100 can be stopped in its movement to its standstill, before it comes to a collision with the object or with the person 1.
  • the handling device 10 or the industrial robot 100 can continue to be operated at a reduced power due to the reduced travel speed.
  • Industrial robot 100 and its gripper arm 15 is monitored and regulated. Furthermore, it can be provided, in particular, when an object or a person 1 is detected by the first sensor device 51, that the feed force of the gripper 15 is reduced in order to reduce a collision force in the event of a possible collision.
  • control device 20 again assumes an increase in the travel speed of the gripper 15, until the handling device 10, in the event that none of the two sensor devices 51, 52, an object or a person 1 is detected, again reaches the normal power or normal traversing speed.
  • the handling device 10 described so far can be modified or modified in many ways, without deviating from the inventive idea.
  • This consists in a two-stage detection approaching Objects or persons 1 in the action area or in the trajectory of the industrial robot 100, whereupon this makes an adapted reduction or increase in the travel speed of his gripper 15.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sicherungseinrichtung (50) für eine Handhabungsvorrichtung (10), insbesondere einen Industrieroboter (100), mit zumindest einem beweglichen Greifarm (15) und einer an dem Greifarm (15) angeordneten Greifeinrichtung (16, 17), sowie mit einer zumindest dem Greifarm (15) zugeordneten, mit einer Steuereinrichtung (20) gekoppelten ersten Sensoreinrichtung (51) zur Kollisionserkennung, wobei die erste Sensoreinrichtung (51) einen ersten Erfassungsbereich (55) aufweist, und mit einer zweiten, mit der Steuereinrichtung (20) verbundenen Sensoreinrichtung (52) mit einem zweiten Erfassungsbereich (58), wobei der zweite Erfassungsbereich (58) einen Bereich erfasst, der einen größeren Abstand von der Handhabungseinrichtung (10) aufweist als der erste Erfassungsbereich (55). Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass sich beide Erfassungsbereiche (55, 58) außerhalb der Handhabungsvorrichtung (10) erstrecken.

Description

Beschreibung
Sicherungseinrichtung für eine Handhabungsvorrichtung, insbesondere einen Industrieroboter, sowie Verfahren zum Betreiben der Sicherungseinrichtung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Sicherungseinrichtung für eine Handhabungsvorrichtung, insbesondere einen Industrieroboter, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Sicherungseinrichtung.
Eine derartige Sicherungseinrichtung ist aus der EP 1 738 882 A2 bekannt. Bei der bekannten Sicherungseinrichtung sind zwei voneinander unabhängige Sensoreinrichtungen vorgesehen, wovon die eine Sensoreinrichtung als taktile Sensoreinrichtung am Greifarm eines Industrieroboters angeordnet ist, während die andere Sensoreinrichtung insbesondere als kapazitive Sensoreinrichtung ausgebildet ist, die einen Nahbereich um den Industrieroboter, beispielsweise einen Bereich innerhalb von 10cm um die Sensoreinrichtung, erfasst. Das bedeutet, dass die zuletzt genannte Sensoreinrichtung erst anspricht, wenn sich ein Objekt oder eine Person in einem Abstand von einer sich bewegenden Greifeinrichtung befindet, der weniger als 10cm beträgt. Die zuerst genannte Sensoreinrichtung spricht sogar erst dann an, wenn es bereits zu einer Kollision bzw. Berührung zwischen dem Objekt und der Greifeinrichtung gekommen ist. Die aus der EP 1 738 882 A2 bekannte Sicherungseinrichtung arbeitet daher zwar aufgrund der redundanten bzw. doppelten Ausführung der Sensoreinrichtungen besonders sicher, eine frühzeitige Erkennung von sich dem Industrieroboter näherenden Objekten, die zu einer gezielten Geschwindigkeitsreduzierung bzw. Kollisionsvermeidung zwischen dem Objekt und der Greifeinrichtung führt, ist mit der vorbekannten Sicherungseinrichtung jedoch nicht möglich. Daher ist die Verfahrge- schwindigkeit des Roboters zur sicheren Vermeidung von Kollisionen begrenzt durch die Reichweite des Nahbereichssensors und den Bremsweg des Roboters.
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Sicherungseinrichtung für eine Handhabungsvorrichtung, insbesondere einen Industrieroboter, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass damit einerseits die Bewegung bspw. eines Greif- arms derart beeinflusst werden kann, dass eine Kollision mit einem Objekt sicher vermieden wird und dass andererseits, trotz Annäherung zwischen Objekt und Greifarm, weiterhin ein Betrieb der Handhabungsvorrichtung ermöglicht wird, so dass eine besonders hohe Leistung erzoelt werden kann. Diese Aufgabe wird bei einer Sicherungseinrichtung für eine Handhabungsvorrichtung, insbesondere ei- nem Industrieroboter, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Erfindung liegt dabei die Idee zugrunde, die Erfassungsbereiche der beiden Sensoreinrichtungen außerhalb der Handhabungsvorrichtung zu erstrecken, so dass eine rechtzeitige Erkennung einer möglichen Kollision zwischen einem Objekt und der Handhabungsvorrichtung ermöglicht wird. Dies eröffnet die Möglichkeit, dass ei- ne Bewegung der Handhabungsvorrichtung vollständig gestoppt werden kann, ohne dass es zu einer Kollision kommt bzw. die Bewegungsgeschwindigkeit derart verringert werden kann, dass trotz Vorhandenseins eines erkannten Objekts im Bewegungsweg der Handhabungsvorrichtung trotzdem noch ein Betrieb der Handhabungsvorrichtung ermöglicht wird. Dadurch resultiert eine stets relativ hohe Leistung der Handhabungsvorrichtung.
Vorteile Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung für eine Handhabungsvorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es denkbar, dass zwischen den beiden Erfassungsbereichen eine Zwischenzone ausgebildet ist, die durch keine der beiden Sensoreinrichtungen überwacht wird. Das bedeutet in der Praxis, dass es möglich ist, eine erste Sensoreinrichtung in einem relativ großen Ab- stand von der Handhabungsvorrichtung anzuordnen, während eine zweite Sensoreinrichtung lediglich den Nahbereich der Handhabungsvorrichtung erfasst. Dadurch wird bereits bei einem relativ großen Abstand zwischen einem Objekt und der Handhabungsvorrichtung ein entsprechendes Signal einer möglichen Kollision zwischen dem Objekt und der Handhabungsvorrichtung erzeugt, wodurch die Verfahrgeschwindigkeit beispielsweise eines Greifers rechtzeitig, d.h. mit gegebenenfalls relativ geringer Verzögerungsgeschwindigkeit, verringert werden kann. Erst wenn sich das Objekt derart der Handhabungsvorrichtung nähert, dass es von der zweiten Sensoreinrichtung erfasst wird, erfolgt eine weitere Reduzierung der Bewegungs- bzw. Verfahrgeschwindigkeit des Greifers, gegebenenfalls bis zum Stillstand. Dies ermöglicht den Vorteil, dass innerhalb des Zeitraums, in dem lediglich mittels der ersten Sensoreinrichtung die Anwesenheit eines Objektes festgestellt wird, die Handhabungsvorrichtung mit einer gegenüber dem Normalbetrieb reduzierten Geschwindigkeit bzw. Leistung betrieben werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, die einen relativ einfachen Aufbau der Handhabungsvorrichtung bzw. deren Greifarms ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass die zweite Sensoreinrichtung außerhalb der Handhabungsvorrichtung angeordnet ist. Das bedeutet, dass die Handhabungsvorrichtung lediglich die erste Sensoreinrichtung trägt.
Besonders bevorzugt ist es dabei vorgesehen, dass die zweite Sensoreinrichtung an einem Gestell angeordnet ist. Dabei kann das Gestell beispielsweise die Handhabungsvorrichtung tragen. Dadurch wird insbesondere eine relativ einfache Verlegung bzw. Ankupplung der zweiten Sensoreinrichtung an die Steuereinrichtung der Handhabungsvorrichtung erzielt.
Eine besonders sichere Erfassung von Objekten innerhalb des ersten Erfas- sungsbereiches wird erzielt, wenn die erste Sensoreinrichtung mehrere, auf einem kapazitiven Meßprinzip arbeitende Sensorelemente aufweist, die insbesondere an der Außenfläche der Handhabungsvorrichtung angeordnet sind und diese umhüllen. Um hinsichtlich der Betriebssicherheit der Handhabungsvorrichtung bzw. der Erfassung möglicher Objekte im Kollisionsbereich erhöhten Anforderungen gerecht zu werden, ist es darüber hinaus in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass wenigstens ein Sensorelement der ersten bzw. der zweiten Sensoreinrichtung mit zwei Auswerteschaltungen der Steuereinrichtung verbunden ist. Dadurch werden praktisch zwei Auswertungen der Ausgangssignale eines Sensorelements vor- genommen, so dass beispielsweise bei einer Abweichung zwischen den beiden
Auswertungen auf eine Fehlfunktion des Sensorelements geschlossen werden kann.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemä- ßen Sicherungseinrichtung für eine Handhabungsvorrichtung. Dabei ist es vorgesehen, dass beim Ansprechen der zweiten Sensoreinrichtung für den zweiten Erfassungsbereich die Steuereinrichtung die Verfahrgeschwindigkeit der Handhabungsvorrichtung gegenüber einem Normalbetrieb reduziert. Mit einem derartigen Verfahren lassen sich Kollisionen sicher vermeiden, da die Handhabungs- Vorrichtung bereits in einem Bereich, bei dem sich das Objekt noch relativ weit von der Handhabungsvorrichtung befindet, in ihrer Verfahrgeschwindigkeit verzögert wird. Weiterhin wird durch die verringerte Verfahrgeschwindigkeit nichts- destotrotz ein normaler Betrieb bzw. ein Betrieb mit reduzierter Leistung der Handhabungsvorrichtung ermöglicht.
Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn die Reduktion sowie eine gegebenenfalls anschließend wieder stattfindende Erhöhung der Verfahrgeschwindigkeit der Handhabungsvorrichtung in Abhängigkeit von dem aktuell erfassten Abstand bzw. zur Annäherungsgeschwindigkeit eines Objekts oder einer Person zur Be- wegungsbahn der Handhabungsvorrichtung erfolgt. Ein derartiges, adaptives
Verändern der Verfahrgeschwindigkeit der Handhabungsvorrichtung ermöglicht eine Optimierung der Leistung der Handhabungsvorrichtung. Das bedeutet auch, dass sich die Verfahrgeschwindigkeit bzw. die Leistung der Handhabungsvorrichtung bei einem Entfernen des Objektes von der Handhabungsvorrichtung wieder der Normalleistung bzw. Normalgeschwindigkeit annähert bzw. diese erreicht.
Aus Sicherheitsaspekten ist es besonders bevorzugt darüber hinaus vorgesehen, dass die jeweilige Bewegungsgeschwindigkeit der Handhabungsvorrichtung überwacht bzw. geregelt wird. Das bedeutet, dass von der Steuereinrichtung nicht nur ein entsprechendes Signal zu einer Reduzierung einer Verfahrgeschwindigkeit der Handhabungsvorrichtung ausgegeben wird, sondern dass die- se Geschwindigkeit im Sinne einer Kontrolle bzw. Regelung auch überwacht wird.
Erhöhte Sicherheitsanforderungen bei Kollisionen können darüber hinaus erfüllt werden, wenn zusätzlich zur Reduktion der Geschwindigkeit der Handhabungsvorrichtung eine Reduktion der Vorschubkraft eines Greifers erfolgt. Dadurch werden insbesondere die auf ein Objekt bzw. eine Person wirkenden Kollisionskräfte vermindert.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
Diese zeigt in:
Fig. 1 eine vereinfachte Seiteneinsicht auf eine mit einer erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung ausgestattete Handhabungsvorrichtung und
Fig. 2 ein Blockschaubild zur Erläuterung der Auswertung der von den Sensorelementen der Sicherungseinrichtung erzeugten Messsignale.
In der Fig. 1 ist eine Handhabungsvorrichtung 10 in Form eines Industrieroboters 100 dargestellt. Dabei ist der Industrieroboter 100 als Tischgerät auf einem Gestell 1 1 stehend angeordnet. Der Industrieroboter 100 weist eine in Richtung des Doppelpfeils 12 bewegliche Säule 13 auf, wobei an einem Ende der Säule 13 ein horizontal angeordneter Arm 14 befestigt ist. Der Arm 14 trägt wiederum einen beispielsweise auf- und abbewegbaren sowie verschwenkbaren Greifer 15 mit zwei Greiffingern 16, 17. Mittels einer derart ausgebildeten Handhabungsvorrichtung 10 lassen sich beispielsweise auf dem Gestell 1 1 angeordnete Bauteile von einer ersten Position in eine zweite Position verbringen, so dass beispielsweise ein Montageprozess verschiedener Bauteile durchgeführt werden kann.
Bei einem derartigen, vollautomatisierten bzw. einprogrammierten Montagevorgang weist die Handhabungsvorrichtung 10 eine Steuereinrichtung 20 auf, in der die verschiedenen Bewegungsbahnen bzw. Bewegungsabläufe des Industriero- boters 100, speziell des Greifers 15 und dessen Greiffinger 16, 17, abgespeichert bzw. programmiert sind.
Kritisch bei derartigen, fest programmierten Bewegungsabläufen der Handha- bungsvorrichtung 10 ist, dass es bei Kollisionen mit Objekten, beispielsweise bei auf dem Tisch 11 befindlichen, dort nicht vorgesehenen Gegenständen oder bei einer Kollision mit einer Person 1 zu Beschädigungen an Bauteilen der Handhabungsvorrichtung 10 bzw. zu möglichen Verletzungen der Person 1 kommen kann. Um dies zu vermeiden, weist die erfindungsgemäße Handhabungsvorrich- tung 10 eine Sicherungseinrichtung 50 auf. Wesentlich hierbei ist, dass die Sicherungseinrichtung 50 als zweistufige Sicherungseinrichtung 50 mit zwei unabhängigen Sensoreinrichtungen 51 , 52 ausgebildet ist. Hierbei sind beide Sensoreinrichtungen 51 , 52 mit der Steuereinrichtung 20 verbunden.
Die erste Sensoreinrichtung 51 überwacht im Ausführungsbeispiel den unmittelbaren Nahbereich um den Industrieroboter 100. Hierzu ist es vorgesehen, dass die erste Sensoreinrichtung 51 eine Vielzahl von ersten Sensorelementen 54 aufweist, die an der Außenseite des Industrieroboters 100, d.h. insbesondere an der Säule 13, dem Arm 14 sowie dem Greifer 15 angeordnet bzw. befestigt sind und diese umhüllen. Die ersten Sensorelemente 54 sind bevorzugt als kapazitive Sensorelemente 54 ausgebildet, d.h., dass diese ansprechen, sobald sich ein Gegenstand oder eine Person 1 innerhalb eines ersten Erfassungsbereichs 55 der ersten Sensorelemente 54 befindet. Hierbei beträgt die Reichweite der ersten Sensorelemente 54 bzw. deren Erfassungsbereich 55 in der Regel maximal beispielsweise 20cm.
Die zweite Sensoreinrichtung 52 weist mehrere, der Fig. 1 dargestellte zweite Sensorelemente 57 auf. Die zweiten Sensorelemente 57 sind hierbei beispielhaft an dem Tisch 11 , insbesondere im Bereich der Tischplatte 21 angeordnet, wobei deren zweiter Erfassungsbereich 58 einen Raum überwacht bzw. abdeckt, der sich außerhalb der Tischplatte 21 bzw. des Tisches 1 1 befindet. Die Anordnung der zweiten Sensoreinrichtung 52 kann jedoch auch dem Tisch 1 1 vorgelagert sein, zum Beispiel durch stehende Anordnung auf dem Boden. Die Ausbildung der zweiten Sensorelemente 57 kann dabei entweder als kapazitiver Sensor, oder aber beispielsweise als Ultraschallsensor oder in sonstiger Weise ausgebildet sein. Anhand der Fig. 1 erkennt man weiterhin, dass zwischen dem zweiten Erfassungsbereich 58 und dem ersten Erfassungsbereich 55 ein Zwischenbereich 59 ausgebildet ist, der weder von der ersten Sensoreinrichtung 51 , noch von der zweiten Sensoreinrichtung 52 überwacht wird. Die Größe bzw. Anordnung des Zwischenbereiches 59 ergibt sich hierbei aus der Anordnung der ersten Sensorelemente 54 bzw. der zweiten Sensorelemente 57 sowie deren Ausrichtung und der Reichweite der Erfassungsbereiche 55, 58.
Anhand der Fig. 2 erkennt man, dass die Steuereinrichtung 20 zwei verschiedene Auswerteschaltungen 61 , 62 für die Signale der ersten und zweiten Sensorelemente 54, 57 aufweist. Die Ausgänge der beiden Auswerteschaltungen 61 , 62 sind jeweils über eine Zentraleinheit 63, 64 mit einem Sicherheitscontroller 65 verbunden, der wiederum die Handhabungsvorrichtung 10, insbesondere deren nicht dargestellte Antriebe, ansteuert.
Beispielhaft anhand jeweils eines ersten Sensorelements 54 und eines zweiten Sensorelements 57 erkennt man, dass jedes der beiden Sensorelemente 54, 57 mit den beiden Auswerteschaltungen 61 , 62 verbunden ist. Hierbei kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass die von den ersten bzw. zweiten Sensorelementen 54, 57 in regelmäßigen Zeitabständen erfassten Messwerte als Eingangswerte abwechselnd den beiden Auswerteschaltungen 61 , 62 zugeführt werden, so dass eine Plausibilitätsüberprüfung der Messwerte durchgeführt werden kann. Mittels einer derartigen Ausbildung der Steuereinrichtung 20 werden Veränderungen im ersten und zweiten Erfassungsbereich 55, 58 der beiden Sensoreinrichtungen 51 , 52 erkannt, insbesondere, ob plötzlich Objekte oder Personen 1 im Erfassungsbereich 55, 58 vorhanden sind.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass beim Erfassen eines Gegenstandes oder einer Person 1 durch die zweite Sensoreinrichtung 52, d.h. im Fernbereich der Handhabungsvorrichtung 10, die Verfahrgeschwindigkeit des Industrieroboters 100, insbesondere dessen Greifers 15 über den Sicherheitscontroller 65 verringert wird. Dies dient dazu, damit, bei einer weiteren Annäherung des Objekts bzw. der Person 1 , der Industrieroboter 100 in seiner Bewegung bis zu seinem Stillstand gestoppt werden kann, bevor es zu einer Kollision mit dem Gegenstand bzw. mit der Person 1 kommt. Solange sich der Gegenstand bzw. die Person 1 in einem Bereich befindet, in dem lediglich die zweite Sensoreinrichtung 52 anspricht, d.h. insbesondere im zweiten Erfassungsbereich 58 oder im Zwischenbereich 59 bedeutet dies, dass noch keine unmittelbare Kollisionsgefahr mit dem Gegenstand bzw. der Person 1 besteht. In diesem Fall kann die Handhabungsvorrichtung 10 bzw. der Industrieroboter 100 mit einer verringerten Leistung infolge der verringerten Verfahrge- schwindigkeit weiterbetrieben werden.
Nähert sich der Gegenstand bzw. Person 1 weiterhin dem Industrieroboter 100, so wird dies durch die ersten Sensorelemente 54 der ersten Sensoreinrichtung
51 erfasst. In diesem Bereich besteht eine unmittelbare Kollisionsgefahr zwischen dem Gegenstand bzw. der Person 1 und dem Industrieroboter 100 auf der Bewegungsbahn des Greifers 15. In diesem Fall kann die Bewegungsgeschwindigkeit bzw. Verfahrgeschwindigkeit des Greifarms 15, gegebenenfalls in Abhän- gigkeit von dem tatsächlich erfassten Abstand des Gegenstandes bzw. der Person 1 von dem jeweiligen ersten Sensorelement 54, weiter reduziert werden, gegebenenfalls bis zum vollständigen Stillstand.
Wesentlich hierbei ist auch, dass während des Betriebs der Handhabungsvor- richtung 10 die tatsächliche Geschwindigkeit bzw. Verfahrgeschwindigkeit des
Industrieroboters 100 bzw. dessen Greifarms 15 überwacht und geregelt wird. Weiterhin kann es vorgesehen sein, insbesondere, wenn ein Gegenstand bzw. eine Person 1 von der ersten Sensoreinrichtung 51 erfasst wird, dass die Vorschubkraft des Greifers 15 reduziert wird, um bei einer möglichen Kollision eine Kollisionskraft zu reduzieren.
Sobald sich der Gegenstand bzw. die Person 1 wieder von der Handhabungsvorrichtung 10 entfernt nimmt die Steuereinrichtung 20 wieder eine Erhöhung der Verfahrgeschwindigkeit des Greifers 15 vor, bis die Handhabungsvorrichtung 10 für den Fall, dass von keiner der beiden Sensoreinrichtungen 51 , 52 ein Gegenstand bzw. eine Person 1 erfasst wird, wieder die Normalleistung bzw. normale Verfahrgeschwindigkeit erreicht.
Die soweit beschriebene Handhabungsvorrichtung 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Dieser besteht in einer zweistufigen Erkennung von sich nähernden Gegenständen bzw. Personen 1 in dem Aktionsbereich bzw. in die Bewegungsbahn des Industrieroboters 100, worauf dieser eine angepasste Reduzierung bzw. Erhöhung der Verfahrgeschwindigkeit seines Greifers 15 vornimmt. So ist es beispielsweise denkbar, die Erfindung anstatt auf einen Industrieroboter 100 bei elektrisch oder pneumatisch angetriebenen Achssystemen anzuwenden. In diesem kann es aufgrund der fehlenden Bahnsteuerung ggf. erforderlich sein, die Geschwindigkeitsreduktion bei einer Kollisionsgefahr bis zum Stillstand durchzuführen.

Claims

Ansprüche
Sicherungseinrichtung (50) für eine Handhabungsvorrichtung (10), insbesondere einen Industrieroboter (100), mit zumindest einem beweglichen Greifarm (15) und vorzugsweise einer an dem Greifarm (15) angeordneten Greifeinrichtung (16, 17), sowie mit einer zumindest dem Greifarm (15) zugeordneten, mit einer Steuereinrichtung (20) gekoppelten ersten Sensoreinrichtung (51) zur Kollisionserkennung, wobei die erste Sensoreinrichtung (51) einen ersten Erfassungsbereich (55) aufweist, und mit einer zweiten, mit der Steuereinrichtung (20) verbundenen Sensoreinrichtung (52) mit einem zweiten Erfassungsbereich (58), wobei der zweite Erfassungsbereich (58) einen Bereich erfasst, der einen größeren Abstand von der Handhabungseinrichtung (10) aufweist als der erste Erfassungsbereich (55), dadurch gekennzeichnet, dass sich beide Erfassungsbereiche (55, 58) außerhalb der Handhabungsvorrichtung (10) erstrecken.
Sicherungseinrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen den beiden Erfassungsbereichen (55, 58) eine Zwischenzone (59) ausgebildet ist, die durch keine der beiden Sensoreinrichtungen (51 , 52) überwacht wird. 3. Sicherungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zweite Sensoreinrichtung (52) außerhalb der Handhabungsvorrichtung (10) angeordnet ist. Sicherungseinrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zweite Sensoreinrichtung (52) an einem Gestell (1 1) angeordnet ist.
Sicherungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Sensoreinrichtung (51) mehrere, auf einem kapazitivem Meßprinzip arbeitende erste Sensorelemente (54) aufweist, die insbesondere an der Außenfläche der Handhabungsvorrichtung (10) angeordnet sind und diese umhüllen.
Sicherungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens ein Sensorelement (54, 57) der ersten bzw. der zweiten Sensoreinrichtung (51 , 52) mit zwei Auswerteschaltungen (61 , 62) der Steuereinrichtung (20) verbunden ist.
Verfahren zum Betreiben einer Sicherungseinrichtung (50) für eine Handhabungsvorrichtung (10), insbesondere einen Industrieroboter (100), nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit zwei, unterschiedliche Erfassungsbereiche (55, 58) aufweisenden, mit einer Steuereinrichtung (20) verbundenen Sensoreinrichtungen (51 , 52), wobei der zweite Erfassungsbereich (58) vom Bewegungsweg der Handhabungsvorrichtung (10) einen größeren Abstand aufweist als der erste Erfassungsbereich (55), dadurch gekennzeichnet, dass beim Ansprechen der zweiten Sensoreinrichtung (52) für den zweiten Erfassungsbereich (58) die Steuereinrichtung (20) die Verfahrgeschwindig- keit der Handhabungsvorrichtung (10) gegenüber einem Normalbetrieb reduziert. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Reduktion sowie eine ggf. anschließend wieder stattfindende Erhöhung der Verfahrgeschwindigkeit der Handhabungsvorrichtung (10) in Abhängigkeit von dem aktuell erfassten Abstand bzw. zur Annäherungsgeschwindigkeit eines Objekts oder einer Person (1) zur Bewegungsbahn der Handhabungsvorrichtung (10) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die jeweilige Verfahrgeschwindigkeit der Handhabungsvorrichtung (10) überwacht bzw. geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass zusätzlich zur Reduktion der Verfahrgeschwindigkeit der Handhabungsvorrichtung (10) eine Reduktion der Vorschubkraft eines Greifers (15) erfolgt.
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