DE102016216656A1

DE102016216656A1 - Protective device and robot arrangement

Info

Publication number: DE102016216656A1
Application number: DE102016216656.5A
Authority: DE
Inventors: Sascha Tittelwitz; Jan Fleischhauer
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2016-09-02
Filing date: 2016-09-02
Publication date: 2018-03-08
Anticipated expiration: 2036-09-03
Also published as: DE102016216656B4

Abstract

Schutzeinrichtung für einen Industrieroboter und Roboteranordnung mit einem Industrieroboter und einer Schutzeinrichtung für den Industrieroboter. Die Schutzeinrichtung (10) weist eine Befestigungseinheit (11) mit einem ersten Befestigungsabschnitt (12), der eingerichtet ist, um die Befestigungseinheit an einer Aufstellungsfläche des Industrieroboters zu befestigen, und einem zweiten Befestigungsabschnitt (15), der eingerichtet ist, um einen Roboterfuß des Industrieroboters an der Befestigungseinheit zu befestigen, wobei die ersten und zweiten Befestigungsabschnitte so mechanisch miteinander verbunden sind, dass der zweite Befestigungsabschnitt gegenüber dem ersten Befestigungsabschnitt um eine Drehachse (A1) drehbar gelagert ist, und eine Arretierungseinheit (20) auf, die eingerichtet ist, den zweiten Befestigungsabschnitt mechanisch gegen um die Drehachse Drehen in einer Normalposition zu arretieren und bei Überschreiten eines auf den zweiten Befestigungsabschnitt einwirkenden Grenzdrehmoments ein um die Drehachse aus der Normalposition heraus Drehen des zweiten Befestigungsabschnitts zuzulassen.Protective device for an industrial robot and robot assembly with an industrial robot and a protective device for the industrial robot. The protective device (10) comprises a fixing unit (11) having a first fixing portion (12) adapted to fix the fixing unit to an installation surface of the industrial robot and a second fixing portion (15) arranged to be a robot foot of the robot Fixing industrial robot to the mounting unit, wherein the first and second fixing portions are mechanically connected to each other, that the second fixing portion relative to the first fixing portion is rotatably mounted about a rotation axis (A1), and a locking unit (20) which is arranged, the mechanically lock the second mounting portion against rotation about the axis of rotation in a normal position and to allow on exceeding the rotational axis of the normal position out of the normal position turning the second mounting portion when exceeding a force acting on the second attachment portion limit torque.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für einen Industrieroboter und eine Roboteranordnung mit einem Industrieroboter und einer Schutzeinrichtung für den Industrieroboter.The invention relates to a protective device for an industrial robot and a robot assembly with an industrial robot and a protective device for the industrial robot.

Aus US 2014/0060229 A1 sind eine Schutzeinrichtung für einen Industrieroboter und eine Roboteranordnung mit einem Industrieroboter und einer Schutzeinrichtung für den Industrieroboter bekannt. Der Industrieroboter weist einen Roboterarm auf, der drehbar auf ein Chassis einer Transportvorrichtung montiert ist. Die Schutzeinrichtung ist an dem Roboterarm vorgesehen, um eine Kollision des Roboterarms mit anderen Objekten oder mit Personen zu verhindern. Wenn die Schutzeinrichtung ein Objekt oder eine Person im Bewegungsbereich des Roboterarms erfasst, wird der Betrieb des Industrieroboters, insbesondere jegliche Bewegung des Roboterarms in Bezug auf das Chassis, gestoppt. Da bei der Schutzeinrichtung die Erfassung von kollisionsrelevanten Objekten oder Personen mittels elektrisch betriebener Sensorik realisiert wird, kann es jedoch im Falle eines Stromausfalls bei der Stromversorgung der Sensorik zu einem Ausfall der gewünschten Schutzfunktion kommen.Out US 2014/0060229 A1 For example, a protective device for an industrial robot and a robot arrangement with an industrial robot and a protective device for the industrial robot are known. The industrial robot has a robot arm which is rotatably mounted on a chassis of a transport device. The guard is provided on the robotic arm to prevent collision of the robotic arm with other objects or persons. When the protection device detects an object or a person in the range of movement of the robot arm, the operation of the industrial robot, in particular any movement of the robot arm with respect to the chassis, is stopped. Since the detection of collision-relevant objects or persons is realized by means of electrically operated sensors in the protective device, however, in the case of a power failure in the power supply of the sensor can lead to failure of the desired protective function.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzeinrichtung für einen Industrieroboter und eine Roboteranordnung mit einem Industrieroboter und einer solchen Schutzeinrichtung so bereitzustellen, dass ein Ausfall der Schutzfunktion der Schutzeinrichtung besser vermieden werden kann.The invention has the object of providing a protective device for an industrial robot and a robot assembly with an industrial robot and such a protective device so that a failure of the protective function of the protective device can be better avoided.

Dies wird mit einer Schutzeinrichtung gemäß Anspruch 1 bzw. einer Roboteranordnung gemäß Anspruch 8 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Schutzeinrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.This is achieved with a protective device according to claim 1 or a robot arrangement according to claim 8. Advantageous developments of the protective device are defined in the dependent claims.

Gemäß der Erfindung weist eine Schutzeinrichtung für einen Industrieroboter eine Befestigungseinheit und eine Arretierungseinheit auf. Die Befestigungseinheit weist erste und zweite Befestigungsabschnitte auf. Der erste Befestigungsabschnitt ist eingerichtet, um die Befestigungseinheit an einer Aufstellungsfläche des Industrieroboters zu befestigen. Der zweite Befestigungsabschnitt ist eingerichtet, um einen Roboterfuß des Industrieroboters an der Befestigungseinheit zu befestigen. Die ersten und zweiten Befestigungsabschnitte sind so mechanisch miteinander verbunden, dass der zweite Befestigungsabschnitt gegenüber dem ersten Befestigungsabschnitt um eine Drehachse drehbar gelagert ist. Die Arretierungseinheit ist eingerichtet, den zweiten Befestigungsabschnitt mechanisch gegen um die Drehachse Drehen in einer Normalposition zu arretieren und bei Überschreiten eines auf den zweiten Befestigungsabschnitt einwirkenden Grenzdrehmoments ein um die Drehachse aus der Normalposition heraus Drehen des zweiten Befestigungsabschnitts zuzulassen.According to the invention, a protective device for an industrial robot has a fastening unit and a locking unit. The attachment unit has first and second attachment portions. The first attachment portion is configured to attach the attachment unit to an installation surface of the industrial robot. The second attachment portion is configured to attach a robot foot of the industrial robot to the attachment unit. The first and second fastening sections are mechanically connected to one another such that the second fastening section is mounted rotatably relative to the first fastening section about an axis of rotation. The locking unit is configured to mechanically lock the second attachment portion against rotation about the rotation axis in a normal position, and to allow a torque applied to the second attachment portion to exceed the rotational axis from the normal position by rotating the second attachment portion.

Dadurch, dass die Arretierungseinheit bei Überschreiten eines auf den zweiten Befestigungsabschnitt einwirkenden Grenzdrehmoments ein um die Drehachse aus der Normalposition heraus Drehen des zweiten Befestigungsabschnitts zulässt, kann der Roboterarm im Kollisionsfall mit einem anderen Objekt oder einer Person eine dem Objekt bzw. der Person ausweichende Relativbewegung um die Drehachse ausführen und dadurch die Kollisionskraft auf ein unbedenkliches Ausmaß reduzieren. Dadurch, dass die Arretierung in der Normalposition und auch das Lösen der Arretierung mechanisch erfolgen, ist die Funktion der Schutzeinrichtung von keiner Stromversorgung abhängig. Im Ergebnis kann ein Ausfall der Schutzfunktion der Schutzeinrichtung besser vermieden werden.By virtue of the fact that the locking unit, when a limit torque acting on the second fastening portion is exceeded, allows the second fastening portion to rotate about the rotation axis out of the normal position, in the event of a collision with another object or a person, the robot arm can move relative to the object or person Run the axis of rotation and thereby reduce the collision force to a safe extent. The fact that the locking in the normal position and also the release of the lock done mechanically, the function of the protective device is not dependent on any power supply. As a result, a failure of the protective function of the protective device can be better avoided.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Befestigungsabschnitt in Form einer kreisrunden Platte ausgebildet ist, an deren Außenumfang ein Eingriffsabschnitt vorgesehen ist. Die Arretierungseinheit weist ein Eingreifelement auf, das mit einer vorbestimmten Anstellkraft radial an den Außenumfang des zweiten Befestigungsabschnitts anstellbar ist, so dass das Eingreifelement in den Eingriffsabschnitt eingreift und dadurch den zweiten Befestigungsabschnitt mechanisch gegen um die Drehachse Drehen in der Normalposition arretiert. Dieser mechanische Eingriff zwischen Eingriffsabschnitt und Eingreifelement stellt eine einfache und robuste Lösung für die mechanische Arretierung des zweiten Befestigungsabschnitts dar. Durch die Ausgestaltung des zweiten Befestigungsabschnitts in Form einer kreisrunden Platte braucht zum Lösen der Arretierung und Ausführen der gewünschten ausweichenden Drehbewegung das Eingreifelement mit nur geringem Stellweg aus dem Eingriffsabschnitt herausbewegt werden und kann dann entlang des kreisrunden Außenumfangs des zweiten Befestigungsabschnitt z.B. Gleiten oder Rollen.According to one embodiment of the invention, the second attachment portion is formed in the form of a circular plate, on the outer circumference of which an engagement portion is provided. The locking unit has an engagement element, which can be adjusted radially to the outer circumference of the second attachment portion with a predetermined contact force, so that the engagement element engages in the engagement portion and thereby locks the second attachment portion mechanically against rotation about the rotation axis in the normal position. This mechanical engagement between engaging portion and engaging member provides a simple and robust solution for the mechanical locking of the second mounting portion. Due to the configuration of the second mounting portion in the form of a circular plate needs to release the lock and perform the desired evasive rotational movement, the engaging element with only a small travel can be moved out of the engagement portion and can then along the circular outer periphery of the second attachment portion, for example Gliding or rolling.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind der Eingriffsabschnitt des zweiten Befestigungsabschnitts und das Eingreifelement der Arretierungseinheit in ihrer Form so aneinander angepasst, dass bei im Eingriffsabschnitt in Eingriff befindlichem Eingreifelement durch um die Drehachse Drehen des zweiten Befestigungsabschnitts für das Eingreifelement eine der Anstellkraft entgegenwirkende Abstellkraft erzeugbar ist, welche bei Überschreiten des Grenzdrehmoments bewirkt, dass das Eingreifelement radial vom Außenumfang des zweiten Befestigungsabschnitts abgestellt wird und dadurch außer Eingriff mit dem Eingriffsabschnitt des zweiten Befestigungsabschnitts gelangt. Auf diese Weise brauchen keine zusätzlichen Vorkehrungen für eine Abstellbewegung des Eingreifelements vorgesehen werden, wodurch die Schutzeinrichtung besonders einfach und robust ist und damit deren Schutzfunktion besonders ausfallsicher ist.According to a further embodiment of the invention, the engagement portion of the second attachment portion and the engagement element of the locking unit are adapted to each other in shape so that when engaged in engaging portion engaging element about the axis of rotation of the second attachment portion for the engaging element one of the adjusting force counteracting Abstellkraft generated which, when the limit torque is exceeded, causes the engagement member to be radially turned off from the outer circumference of the second attachment portion and thereby disengaged from the engagement portion of the second attachment portion. In this way, no extra precautions are needed for a Abstellbewegung of the engaging element are provided, whereby the protective device is particularly simple and robust and thus their protection function is particularly fail-safe.

Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung ist der Eingriffsabschnitt als eine kreissegmentförmige Vertiefung im Außenumfang des zweiten Befestigungsabschnitts ausgebildet ist und ist das Eingreifelement als Rolle mit einer sich parallel zur Drehachse des zweiten Befestigungsabschnitts erstreckenden Drehachse ausgebildet. Diese Konfiguration von Eingriffsabschnitt und Eingreifelement ist besonders verschleißarm, da zwischen diesen Komponenten bei Auslösung der Schutzfunktion (Drehung des zweiten Befestigungsabschnitts um seine Drehachse) nur Rollreibung wirkt. Dadurch erhöht sich vorteilhaft die Lebensdauer der Schutzeinrichtung.According to yet another embodiment of the invention, the engagement portion is formed as a circular segment-shaped recess in the outer periphery of the second attachment portion and the engagement element is formed as a roller with a parallel to the axis of rotation of the second attachment portion extending axis of rotation. This configuration of engaging portion and engaging member is particularly low wear, since between these components when triggering the protective function (rotation of the second mounting portion about its axis of rotation) only rolling friction acts. This advantageously increases the service life of the protective device.

Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Arretierungseinheit einen Stellzylinder zum Erzeugen der Anstellkraft für das Eingreifelement auf. Durch den Stellzylinder kann auf einfache Weise die Anstellkraft aufgebaut und im Bedarfsfall, wie z.B. bei einer Wartung oder Reparatur, wieder abgebaut werden. Der Stellzylinder kann z.B. mittels eines Druckfluids wie Druckluft betrieben werden, welches Druckfluid ausfallsicher in einem Druckspeicher vorgehalten wird.According to yet another embodiment of the invention, the locking unit on a setting cylinder for generating the contact force for the engaging element. By adjusting cylinder can be built up the contact force in a simple manner and in case of need, such. during maintenance or repair, be dismantled again. The actuating cylinder may e.g. be operated by means of a pressurized fluid such as compressed air, which pressurized fluid is stored fail-safe in a pressure accumulator.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Befestigungseinheit Rückstellmittel auf, die so vorgesehen sind, dass diese bei aus der Normalposition herausgedrehtem zweiten Befestigungsabschnitt ein Rückstelldrehmoment zum um die Drehachse in die Normalposition Zurückdrehen des zweiten Befestigungsabschnitts bereitstellen. Bevorzugt weisen die Rückstellmittel eine Spiralfeder auf, welche durch aus der Normalposition Herausdrehen des zweiten Befestigungsabschnitts gespannt wird. Durch die Rückstellmittel lässt sich auf einfache und zeitsparende Weise nach Auslösung der Schutzfunktion eine Rückstellung der Schutzeinrichtung auf die Normalposition bzw. Betriebsposition und damit eine Wiederaufnahme des Betriebs des Industrieroboters erreichen. Die Spiralfeder stellt dabei eine besonders einfache und robuste und damit ausfallsichere Lösung dar.According to one embodiment of the invention, the fastening unit has return means, which are provided so that they provide a restoring torque for turning back about the rotation axis in the normal position of the second fastening portion at the second fastening portion rotated out of the normal position. The restoring means preferably has a spiral spring, which is tensioned by unscrewing the second fastening section from the normal position. By the return means can be achieved in a simple and time-saving manner after triggering the protection function, a provision of the protection device to the normal position or operating position and thus a resumption of the operation of the industrial robot. The coil spring is a particularly simple and robust and thus fail-safe solution.

Durch die Erfindung wird auch eine Roboteranordnung mit einem Industrieroboter und einer Schutzeinrichtung gemäß einer, mehreren oder allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung in jeder denkbaren Kombination bereitgestellt. Der Industrieroboter weist einen Roboterarm zum Durchführen von vorgegebenen Industriearbeiten und einen mechanisch mit dem Roboterarm verbundenen Roboterfuß auf zum Befestigen des Industrieroboters an einer Aufstellungsfläche (wie z.B. einem Boden einer Montagehalle) des Industrieroboters. Der erste Befestigungsabschnitt der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung ist an der Aufstellungsfläche des Industrieroboters befestigt. Der Roboterfuß des Industrieroboters ist an dem zweiten Befestigungsabschnitt der Schutzeinrichtung befestigt.The invention also provides a robot assembly with an industrial robot and a protective device according to one, several or all of the above-described embodiments of the invention in any conceivable combination. The industrial robot has a robot arm for performing predetermined industrial work and a robot foot mechanically connected to the robot arm for mounting the industrial robot to an installation surface (such as a floor of an assembly hall) of the industrial robot. The first attachment portion of the protective device according to the invention is attached to the installation surface of the industrial robot. The robot foot of the industrial robot is attached to the second attachment portion of the protection device.

Für die mit der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung versehene Roboteranordnung und deren Ausführungsformen gelten die gleichen Wirkungen und Vorteile wie sie bereits für die Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung genannt wurden, weshalb diese Wirkungen und Vorteile nicht erneut aufgeführt werden brauchen.For the robot assembly provided with the protective device according to the invention and its embodiments, the same effects and advantages as they have already been mentioned for the embodiments of the protective device according to the invention, which is why these effects and benefits need not be listed again.

Die Erfindung erstreckt sich ausdrücklich auch auf solche Ausführungsformen, welche nicht durch Merkmalskombinationen aus expliziten Rückbezügen der Ansprüche gegeben sind, womit die offenbarten Merkmale der Erfindung – soweit dies technisch sinnvoll ist – beliebig miteinander kombiniert sein können.The invention expressly extends to such embodiments, which are not given by combinations of features of explicit back references of the claims, whereby the disclosed features of the invention - as far as is technically feasible - can be combined with each other.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben werden.In the following, the invention will be described with reference to preferred embodiments and with reference to the accompanying figures.

1 zeigt eine schematische Draufsicht einer Roboteranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 1 shows a schematic plan view of a robot assembly according to an embodiment of the invention.

2 zeigt eine schematische Draufsicht einer Schutzeinrichtung der Roboteranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 2 shows a schematic plan view of a protective device of the robot assembly according to an embodiment of the invention.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 eine Roboteranordnung 1 mit einem Industrieroboter 2 (siehe 1) und einer Schutzeinrichtung 10 (siehe 2) gemäß Ausführungsformen der Erfindung beschrieben werden.The following is with reference to the 1 and 2 a robot arrangement 1 with an industrial robot 2 (please refer 1 ) and a protective device 10 (please refer 2 ) are described according to embodiments of the invention.

Wie aus 1 ersichtlich, ist der Industrieroboter 2 der Roboteranordnung 1 so angeordnet, dass der Industrieroboter 2 in einem umhausten Arbeitsbereich AB vorgegebene Industriearbeiten durchführen kann. In der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ist der Industrieroboter 2 z.B. dazu vorgesehen, an Kraftfahrzeugteilen Montagearbeiten wie Schraubarbeiten als die vorgegebenen Industriearbeiten durchzuführen. Zu diesem Zweck wird ein jeweils zu bearbeitendes Kraftfahrzeugteil (nicht separat dargestellt und bezeichnet) auf einem fahrerlosen Transportfahrzeug (FTF) 100 entlang einer vorgegebenen Fahrstrecke in einer Einfahrrichtung R1 in den Arbeitsbereich AB auf eine Arbeitsposition eingefahren, in welcher der Industrieroboter 2 mit einem Roboterarm 3 dessen die Schraubarbeiten durchführen kann.How out 1 can be seen, is the industrial robot 2 the robot assembly 1 arranged so that the industrial robot 2 can carry out specified industrial work in a covered working area AB. In the present embodiment of the invention is the industrial robot 2 For example, intended to perform on automotive parts assembly work such as screwing as the specified industrial work. For this purpose, a respective motor vehicle part to be machined (not separately shown and designated) on a driverless transport vehicle (FTF) 100 along a predetermined driving distance in a retraction direction R1 in the working area AB retracted to a working position, in which the industrial robot 2 with a robot arm 3 which can do the screwing.

Wie aus 1 ebenfalls ersichtlich, ist es an der Arbeitsposition im Arbeitsbereich AB außerdem vorgesehen, dass parallel zum Industrieroboter 2 eine Arbeitsperson P weitere Industriearbeiten wie Montagearbeiten an dem Kraftfahrzeugteil auf dem Transportfahrzeug 100 durchführt. Um eine Gefährdung der Arbeitsperson P durch das in den Arbeitsbereich AB einfahrende Transportfahrzeug 100 zu vermeiden, ist das Transportfahrzeug 100 mit einer Schutzeinrichtung (z.B. auf Basis von Infrarotsensoren arbeitend) 101 versehen. Die Schutzeinrichtung 101 weist einen Erfassungsbereich 102 auf, in dem die Schutzeinrichtung 101 die Arbeitsperson P erfassen kann. Bei Erfassung der Arbeitsperson P im Erfassungsbereich 102 wird die Fahrt des Transportfahrzeugs 100 automatisch gestoppt. How out 1 also apparent, it is also provided at the working position in the working area AB that parallel to the industrial robot 2 a worker P further industrial work such as assembly work on the motor vehicle part on the transport vehicle 100 performs. To endanger the person P by the transport vehicle entering the working area AB 100 to avoid is the transport vehicle 100 with a protective device (eg based on infrared sensors) 101 Mistake. The protective device 101 has a detection area 102 in which the protective device 101 the worker P can capture. When the worker P is detected in the detection area 102 will be the ride of the transport vehicle 100 automatically stopped.

Allerdings kann es unter ungünstigen Umständen dazu kommen, dass sich die Arbeitsperson P bezüglich des Transportfahrzeugs 100 und des Roboterarms 3 in einem Gefährdungsbereich GB im Arbeitsbereich AB befindet, in welchem der Erfassungsbereich 102 der Schutzeinrichtung 101 des Transportfahrzeugs 100 nicht zum Tragen kommt und in welchem die Gefahr einer Quetschung der Arbeitsperson P zwischen dem einfahrenden Transportfahrzeug 100 und dem Roboterarm 3 des Industrieroboters 2 besteht. Um eine solche Quetschgefährdung der Arbeitsperson P und eine Beschädigung des Roboterarms 3 des Industrieroboters 2 sicher zu vermeiden, ist die Roboteranordnung 1 mit der in 2 gezeigten Schutzeinrichtung 10 ausgerüstet.However, in unfavorable circumstances, it may happen that the worker P relates to the transport vehicle 100 and the robot arm 3 is located in a hazardous area GB in the work area AB, in which the detection area 102 the protective device 101 of the transport vehicle 100 does not come into play and in which the risk of crushing the worker P between the incoming transport vehicle 100 and the robot arm 3 of the industrial robot 2 consists. To such a risk of crushing the worker P and damage to the robot arm 3 of the industrial robot 2 It is safe to avoid the robot arrangement 1 with the in 2 shown protective device 10 equipped.

Die Schutzeinrichtung 10 für den Industrieroboter 2 weist eine Befestigungseinheit 11 und eine Arretierungseinheit 20 auf. Die Befestigungseinheit 11 weist einen ersten Befestigungsabschnitt 12 und einen zweiten Befestigungsabschnitt 15 auf. Der in 2 nur schematisch dargestellte erste Befestigungsabschnitt 12 ist so eingerichtet, dass die Befestigungseinheit 11 über den ersten Befestigungsabschnitt 12 an einer Aufstellungsfläche des Industrieroboters 2 im Arbeitsbereich AB befestigt ist. In der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ist die Aufstellungsfläche z.B. von einer oberen Fläche eines am Boden des Arbeitsbereichs AB befestigten Sockels 5 gebildet. Der zweite Befestigungsabschnitt 15 ist so eingerichtet, dass ein mechanisch mit dem Roboterarm 3 verbundener Roboterfuß 4 des Industrieroboters 2 über den zweiten Befestigungsabschnitt 15 an der Befestigungseinheit 11 befestigt ist.The protective device 10 for the industrial robot 2 has a fixing unit 11 and a locking unit 20 on. The fastening unit 11 has a first attachment portion 12 and a second attachment portion 15 on. The in 2 only schematically illustrated first attachment portion 12 is set up so that the attachment unit 11 over the first attachment section 12 on a site of the industrial robot 2 is attached in the work area AB. In the present embodiment of the invention, the installation surface is, for example, of an upper surface of a base attached to the bottom of the working area AB 5 educated. The second attachment section 15 is set up to be a mechanical with the robotic arm 3 connected robot foot 4 of the industrial robot 2 over the second attachment portion 15 at the attachment unit 11 is attached.

Die ersten und zweiten Befestigungsabschnitte 12, 15 sind so mechanisch miteinander verbunden, dass der zweite Befestigungsabschnitt 15 gegenüber dem ersten Befestigungsabschnitt 12 um eine Drehachse A1 drehbar gelagert ist. In der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung sind die ersten und zweiten Befestigungsabschnitte 12, 15 jeweils in Form einer kreisrunden Platte bzw. flanschförmig ausgebildet und flächig übereinander angeordnet.The first and second attachment portions 12 . 15 are mechanically interconnected so that the second attachment portion 15 opposite the first attachment portion 12 is mounted rotatably about a rotation axis A1. In the present embodiment of the invention, the first and second attachment portions 12 . 15 each formed in the form of a circular plate or flange-shaped and arranged one above the other flatly.

Die Arretierungseinheit 20 ist eingerichtet, den zweiten Befestigungsabschnitt 15 mechanisch gegen um die Drehachse A1 Drehen in einer Normalposition (wie in 2 gezeigt) zu arretieren und bei Überschreiten eines auf den zweiten Befestigungsabschnitt 15 über den Roboterarm 3 und den Roboterfuß 4 einwirkenden bzw. eingeleiteten Grenzdrehmoments ein um die Drehachse A1 aus der Normalposition heraus Drehen des zweiten Befestigungsabschnitts 15 zuzulassen. Eine solche Überschreitung des Grenzdrehmoments wird erfindungsgemäß z.B. dann verursacht, wenn die sich im Gefährdungsbereich GB befindende Arbeitsperson P durch das einfahrende Transportfahrzeug 100 gegen den Roboterarm 3 des Industrieroboters 2 gedrückt wird.The locking unit 20 is set up, the second attachment portion 15 mechanically against the axis of rotation A1 turning in a normal position (as in 2 shown) to lock and on exceeding the second attachment portion 15 over the robot arm 3 and the robot foot 4 acting or introduced limit torque about a rotation axis A1 from the normal position out turning the second mounting portion 15 permit. Such exceeding of the limit torque is caused according to the invention, for example, when the working person P who is in the danger zone GB is subject to the incoming transport vehicle 100 against the robotic arm 3 of the industrial robot 2 is pressed.

Wenn die Arretierungseinheit 20 das aus der Normalposition heraus Drehen des zweiten Befestigungsabschnitts 15 zulässt, wird der zweite Befestigungsabschnitt 15 in einer Drehrichtung R2 gegenüber dem ersten Befestigungsabschnitt 12 um die Drehachse A1 verdreht. Dadurch kann der Roboterarm 3 des Industrieroboters 2 in einer Ausweichrichtung R3 (siehe 1) von der Arbeitsperson P wegschwenken, wodurch eine Quetschung der Arbeitsperson P verhindert wird.When the locking unit 20 the out of the normal position turning the second mounting portion 15 allows, the second attachment portion 15 in a direction of rotation R2 with respect to the first attachment portion 12 twisted about the axis of rotation A1. This allows the robot arm 3 of the industrial robot 2 in an evasion R3 (see 1 ) pivot away from the worker P, thereby preventing crushing of the worker P.

Um die mechanische Arretierung des zweiten Befestigungsabschnitts 15 in der Normalposition zu realisieren, ist am Außenumfang 16 des kreisflanschförmigen zweiten Befestigungsabschnitts 15 ein Eingriffsabschnitt 16.1 vorgesehen. Die Arretierungseinheit 20 weist ein Eingreifelement 21 auf, das mit einer vorbestimmten Anstellkraft radial an den Außenumfang 16 des zweiten Befestigungsabschnitts 15 anstellbar ist, so dass das Eingreifelement 21 wie in 2 gezeigt in den Eingriffsabschnitt 16.1 eingreift und dadurch den zweiten Befestigungsabschnitt 15 mechanisch gegen um die Drehachse A1 Drehen in der Normalposition arretiert.To the mechanical locking of the second mounting portion 15 to realize in the normal position, is on the outer circumference 16 the circular flange second attachment portion 15 an engagement section 16.1 intended. The locking unit 20 has an engaging element 21 on, with a predetermined contact force radially to the outer circumference 16 of the second attachment portion 15 is adjustable, so that the engaging element 21 as in 2 shown in the engaging portion 16.1 engages and thereby the second attachment portion 15 mechanically locked against the rotation axis A1 turning in the normal position.

Wie aus 2 ersichtlich, weist der Außenumfang 16 des zweiten Befestigungsabschnitts 15 einen weiteren Eingriffsabschnitt 16.2 auf, welcher identisch zu dem für die Normalposition vorgesehen einen Eingriffsabschnitt 16.1 ausgebildet ist. Der weitere Eingriffsabschnitt 16.2 ermöglicht bei einer starken Auslenkung von 90 Grad des Roboterarms 3 eine Arretierung des Roboterarms 3 in der Auslenkposition, um eine stärkere Gefährdungssituation zusätzlich zu entschärfen.How out 2 can be seen, the outer circumference 16 of the second attachment portion 15 another engagement section 16.2 which is identical to the one provided for the normal position an engaging portion 16.1 is trained. The further engagement section 16.2 allows for a strong deflection of 90 degrees of the robot arm 3 a locking of the robot arm 3 in the deflection position, in order to additionally defuse a stronger risk situation.

In der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung weist die Arretierungseinheit 20 einen Stellzylinder 22 zum Erzeugen der Anstellkraft für das Eingreifelement 21 auf. Der Stellzylinder 22 wird mittels eines Druckfluids wie Druckluft betrieben, wobei das Druckfluid ausfallsicher in einem Druckspeicher (nicht dargestellt) vorgehalten wird. Durch den Stellzylinder 22 kann auf einfache Weise die Anstellkraft aufgebaut und im Bedarfsfall, wie z.B. bei einer Wartung oder Reparatur, wieder abgebaut werden.In the present embodiment of the invention, the locking unit 20 a positioning cylinder 22 for generating the contact force for the engaging element 21 on. The actuating cylinder 22 is operated by means of a pressurized fluid such as compressed air, wherein the pressure fluid failsafe in a pressure accumulator (not shown) is maintained. By the adjusting cylinder 22 can be easily built up the Anstellkraft and if necessary, such as in a maintenance or repair, dismantled again.

Der Eingriffsabschnitt 16.1 für die Normalposition (und auch andere Eingriffsabschnitt 16.2) des zweiten Befestigungsabschnitts 15 und das Eingreifelement 21 der Arretierungseinheit 20 sind in ihrer Form so aneinander angepasst, dass bei im Eingriffsabschnitt 16.1 in Eingriff befindlichem Eingreifelement 21 durch um die Drehachse A1 Drehen (in der Drehrichtung R2) des zweiten Befestigungsabschnitts 15 für das Eingreifelement 21 eine der Anstellkraft entgegenwirkende Abstellkraft erzeugbar ist. Für diesen Zweck ist in der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung der Eingriffsabschnitt 16.1 für die Normalposition (und auch andere Eingriffsabschnitt 16.2) als eine kreissegmentförmige Vertiefung im Außenumfang 16 des zweiten Befestigungsabschnitts 15 ausgebildet, wobei das Eingreifelement 21 als Rolle mit einer sich parallel zur Drehachse A1 des zweiten Befestigungsabschnitts 15 erstreckenden Drehachse (nicht separat bezeichnet) ausgebildet ist.The engaging section 16.1 for the normal position (and also other engaging section 16.2 ) of the second attachment portion 15 and the engaging element 21 the locking unit 20 are adapted to each other in shape so that when engaged section 16.1 engaged engagement element 21 by turning about the rotational axis A1 (in the direction of rotation R2) of the second attachment portion 15 for the engaging element 21 one of the Anstellkraft counteracting parking force can be generated. For this purpose, in the present embodiment of the invention, the engaging portion 16.1 for the normal position (and also other engaging section 16.2 ) as a circular segment-shaped depression in the outer periphery 16 of the second attachment portion 15 formed, wherein the engaging element 21 as a roller with a parallel to the axis of rotation A1 of the second attachment portion 15 extending axis of rotation (not separately designated) is formed.

Die Abstellkraft bewirkt bei Überschreiten des Grenzdrehmoments, dass das Eingreifelement 21 radial vom Außenumfang 16 des zweiten Befestigungsabschnitts 15 abgestellt wird und dadurch außer Eingriff mit dem für die Normalposition vorgesehenen Eingriffsabschnitt 16.1 des zweiten Befestigungsabschnitts 15 gelangt. In der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung kann ein Druck der im Stellzylinder 22 wirkenden Druckluft an das zu realisierende Grenzdrehmoment angepasst sein bzw. werden. Bei Wirken der Abstellkraft wird die Druckluft im Stellzylinder 22 dann z.B. federartig weiter komprimiert, oder es kann eine entsprechende separate Druckfeder zwischengeschaltet sein, um ein radiales Ausweichen des Eingreifelements 21 in Abstellrichtung zu ermöglichen.The Abstellkraft causes when the limit torque is exceeded, that the engaging element 21 radially from the outer circumference 16 of the second attachment portion 15 is turned off and thereby disengaged from the intended for the normal position engaging portion 16.1 of the second attachment portion 15 arrives. In the present embodiment of the invention, a pressure in the actuating cylinder 22 acting compressed air to be realized to be realized limit torque or be. When the parking force acts, the compressed air in the actuating cylinder 22 then, for example, further compressed like a spring, or it may be interposed a corresponding separate compression spring to a radial deflection of the engaging element 21 to allow in the storage direction.

Um auf einfache und zeitsparende Weise nach Auslösung der Schutzfunktion der Schutzeinrichtung 10 eine Rückstellung dieser auf die Normalposition bzw. Betriebsposition und damit eine Wiederaufnahme des Betriebs des Industrieroboters 2 zu erreichen, weist die Befestigungseinheit Rückstellmittel 18 (siehe 2) auf, die so vorgesehen sind, dass diese bei aus der Normalposition herausgedrehtem zweiten Befestigungsabschnitt 15 ein Rückstelldrehmoment zum um die Drehachse A1 in die Normalposition Zurückdrehen des zweiten Befestigungsabschnitts 15 bereitstellen. In der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung weisen die Rückstellmittel 18 eine Spiralfeder 19 auf, welche durch aus der Normalposition Herausdrehen des zweiten Befestigungsabschnitts 15 gespannt wird. Zu diesem Zweck ist ein radial außenliegendes Ende der Spiralfeder 19 mit dem zweiten Befestigungsabschnitt 15 verbunden und ist ein radial innenliegendes Ende der Spiralfeder 19 mit dem ersten Befestigungsabschnitt 12 verbunden, wie in 2 gezeigt.In a simple and time-saving way after triggering the protective function of the protective device 10 a provision of this to the normal position or operating position and thus a resumption of the operation of the industrial robot 2 to reach, the fastening unit has return means 18 (please refer 2 ), which are provided so that they are unscrewed from the normal position second attachment portion 15 a restoring torque for turning the second fixing portion about the rotation axis A1 to the normal position 15 provide. In the present embodiment of the invention, the return means 18 a coil spring 19 on, which by unscrewing from the normal position of the second mounting portion 15 is tense. For this purpose, a radially outer end of the coil spring 19 with the second attachment portion 15 connected and is a radially inner end of the coil spring 19 with the first attachment portion 12 connected, as in 2 shown.

Abschließend bleibt anzumerken, dass mit der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung 10 in der erfindungsgemäßen Roboteranordnung 1 ein Ausfall der Schutzfunktion der Schutzeinrichtung 10 sicher vermieden werden kann. Dies wird gemäß der Erfindung u.a. dadurch erreicht, dass der Roboterarm 3 zu jeder Zeit eine Relativbewegung ausführen kann, um im Fall einer Quetschsituation die auftretenden Kräfte auf ein für die Arbeitsperson P ungefährliches Maß zu begrenzen. Die Schutzeinrichtung 10 umfasst dabei bevorzugt eine Dreheinheit (die Befestigungseinheit 11) mit einem integrierten Rückstellmechanismus in Kombination mit einer intrinsisch sicheren Arretierungseinheit bzw. Absteckeinheit 20. Da die Schutzeinrichtung 10 und insbesondere die Arretierungseinheit 20 durch ihre ausschließlich mechanisch basierte Schutzfunktion ohne jegliche aktive Ansteuerung (z.B. des Stellzylinders 22) auskommt, ist die Funktionalität der Schutzeinrichtung 10 zu jeder Zeit gewährleistet.Finally, it should be noted that with the protective device according to the invention 10 in the robot arrangement according to the invention 1 a failure of the protective function of the protective device 10 can be safely avoided. This is achieved according to the invention, inter alia, that the robot arm 3 at any time can perform a relative movement, in order to limit the forces occurring in the event of a crushing situation to a safe for the worker P level. The protective device 10 in this case preferably comprises a rotary unit (the fastening unit 11 ) with an integrated return mechanism in combination with an intrinsically safe locking unit or stakeout unit 20 , Because the protective device 10 and in particular the locking unit 20 due to their exclusively mechanically based protection function without any active control (eg of the adjusting cylinder 22 ), is the functionality of the protective device 10 guaranteed at all times.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Roboteranordnung robotic assembly
22: Industrieroboter industrial robots
33: Roboterarm robot arm
44: Roboterfuß robot foot
55: Sockel base
1010: Schutzeinrichtung guard
1111: Befestigungseinheit fixing unit
1212: erster Befestigungsabschnitt first attachment section
1515: zweiter Befestigungsabschnitt second attachment section
1616: Außenumfang outer periphery
16.116.1: Eingriffsabschnitt engaging portion
16.216.2: Eingriffsabschnitt engaging portion
1818: Rückstellmittel Return means
1919: Spiralfeder spiral spring
2020: Arretierungseinheit arresting
2121: Eingreifelement engaging
2222: Stellzylinder actuating cylinder
ABFROM: Arbeitsbereich Workspace
A1A1: Drehachse axis of rotation
GBGB: Gefährdungsbereich danger area
PP: Arbeitsperson working person
R1R1: Einfahrrichtung retraction
R2R2: Drehrichtung direction of rotation
R3R3: Ausweichrichtung dodge direction
100100: Transportfahrzeug transport vehicle
101101: Schutzeinrichtung guard
102102: Erfassungsbereich detection range

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2014/0060229 A1 [0002]

Claims

Protective device ( 10 ) for an industrial robot ( 2 ), comprising: a fixing unit ( 11 ) with a first attachment portion ( 12 ), which is adapted to the fastening unit ( 11 ) on an installation surface of the industrial robot ( 2 ), and a second attachment portion ( 15 ), which is adapted to a robot foot ( 4 ) of the industrial robot ( 2 ) on the fastening unit ( 11 ), the first and second attachment sections ( 12 . 15 ) are mechanically connected to each other so that the second attachment portion ( 15 ) relative to the first attachment portion ( 12 ) is rotatably mounted about a rotation axis (A1), and a locking unit ( 20 ) which is arranged, the second attachment portion ( 15 ) mechanically lock against rotation about the axis of rotation (A1) in a normal position and when one on the second mounting portion ( 15 ) acting on the rotational axis (A1) from the normal position turning out the second attachment portion ( 15 ).

Protective device ( 10 ) according to claim 1, wherein the second attachment portion ( 15 ) is in the form of a circular plate, on the outer circumference ( 16 ) an engaging portion ( 16.1 ) is provided, and wherein the locking unit ( 20 ) an engaging element ( 21 ) having a predetermined contact force radially to the outer circumference ( 16 ) of the second fastening section ( 15 ) is adjustable, so that the engaging element ( 21 ) in the engaging section ( 16.1 ) engages and thereby the second attachment portion ( 15 ) mechanically locked against rotation about the axis of rotation (A1) in the normal position.

Protective device ( 10 ) according to claim 2, wherein the engaging portion ( 16.1 ) of the second fastening section ( 15 ) and the engaging element ( 21 ) of the locking unit ( 20 ) are adapted to each other in shape so that in the engaging portion ( 16.1 ) in engagement element ( 21 ) by rotating about the axis of rotation (A1) of the second fastening portion (A1) 15 ) for the engaging element ( 21 ) can be generated, which acts on exceeding the limit torque, that the engaging element ( 21 ) radially from the outer circumference ( 16 ) of the second fastening section ( 15 ) and thereby disengaged from the engaging portion ( 16.1 ) of the second fastening section ( 15 ).

Protective device ( 10 ) according to claim 2 or 3, wherein the engaging portion ( 16.1 ) as a circular segment-shaped depression in the outer circumference ( 16 ) of the second fastening section ( 15 ) is formed and the engaging element ( 21 ) as a roller with a parallel to the axis of rotation (A1) of the second fastening portion ( 15 ) extending axis of rotation is formed.

Protective device ( 10 ) according to any one of claims 2-4, wherein the locking unit ( 20 ) an actuating cylinder ( 22 ) for generating the contact force for the engaging element ( 21 ) having.

Protective device ( 10 ) according to any one of claims 1-5, wherein the fixing unit ( 11 ) Return means ( 18 ), which are provided so that they are unscrewed from the normal position second mounting portion ( 15 ) a restoring torque for about the rotational axis (A1) in the normal position turning back the second mounting portion ( 15 ) provide.

Protective device ( 10 ) according to claim 6, wherein the return means ( 18 ) a coil spring ( 19 ), which by unscrewing from the normal position of the second fastening portion ( 15 ) is stretched.

Robot arrangement ( 1 ) with: an industrial robot ( 2 ), a robot arm ( 3 ) for performing predetermined industrial work and one mechanically with the robot arm ( 3 ) associated robot foot ( 4 ) has to attach the industrial robot ( 2 ) on an installation surface of the industrial robot ( 2 ), and a protective device ( 10 ) according to any one of claims 1-7, wherein the first attachment portion ( 12 ) of the protective device ( 10 ) on the installation surface of the industrial robot ( 2 ) and the robot foot ( 4 ) of the industrial robot ( 2 ) at the second attachment portion ( 15 ) of the protective device ( 10 ) is attached.