DD147920A1 - Einrichtung zum schutz sich bewegender bauteile an industrierobotern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Schutz sich bewegender Werkzeuge und deren Halterungen vor Zerstoerungen an programmgesteuerten Maschinen. Ziel ist, einen wirksamen verzoegerungsarmen Schutz empfindlicher Maschinenteile vor Kollision zu ermoeglichen. Nach der Aufgabe soll die Einrichtung in moeglichst vielen Bewegungsrichtungen zuverlaessig ansprechen. Loesungsgemaesz ist vorzugsweise an der senkrechten Rotationsachse des Roboters ein Zwischenflansch befestigt und achsparallel zur Rotationsachse ein Bolzen mit einem tellerfoermigen Endstueck in einer Bohrung des Zwischenflansches angeordnet, wobei Zwischenflansch und das Endstueck des Bolzens durch auf dem Bolzen angeordnete vorgespannte Federelemente gegeneinandergedrueckt werden und drei oder mehrere Stahlkugeln in beiderseitigen Aussparungen als Zentrierelemente zwischen Bolzen und Zwischenflansch Verwendung finden und ein auf Lageaenderung zwischen Bolzen und Zwischenflansch reagierender Schalter mit auf die Spitze des Bolzens gerichtetem Taster am Zwischenflansch befestigt ist.

Description

Anmelder ;

Werner Kraus, 409 Halle-Neustadt, Bl. 115/7

Zustellungsbevollmächtigter ;

Leifc-BfN "Schweißtechnik" im Zentralinstitut für Schweißtechnik der DDE 403 Halle, PSF 16

Einrichtung zum Schutz sich bewegender Bauteile an Industrierobotern

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schutz sich bewegender V/erkzeuge und deren Halterungen vor Zerstörung an programmgesteuerten Maschinen, vorzugsweise Schweißrobotern durch Abschalten der Antriebe der Maschine im Fall einer Kollision der V/erkzeuge oder Werkzeugträger mit einem Hindernis»

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Industrieroboter, insbesondere Roboter für das Lichtbogen- oder Widerstandspunktschweißen führen an relativ komplizierten Bauteilen Arbeitsgänge oder Arbeitsverrichtungen aus, die mit einer programmgesteuerten Bewegung des Werkzeuges (Schweißbrenner oder Punkt-

schweißzange) in geringem Abstand oder, vom Werkstück oder unter Berührung des Werkstückes verbunden sind. Die dabei auf das Werkzeug wirkenden Belastungen sind relativ gering, was durch eine entsprechende leichte Bauart z. B. der Schweißbrenner berücksichtigt wird· Im Falle einer nicht programmgemäßen Kollision des V/erkzeuges mit dem Werkstück oder mit einem anderen Hindernis besteht die Gefahr, daß das Werkzeug zerstört wird oder die definierte Stellung des Werkzeuges zum Koordinatensystem des Roboters durch Deformation des Werkzeuges oder seiner Halterung verändert wird·

Zur Vermeidung der Folgen einer Kollision wurden bereits Lösungen vorgeschlagen, die ein Abschalten der Vorschubmotore im Falle einer Kollision bewirken sollen.

Im Falle einer Positioniereinrichtung nach WP B 25 J/201 235 ist das Werkzeug in zwei Ebenen elastisch aufgehängt, wobei ein federbelasteter Stößel im Fall einer Kollision auf einen Endschalter einwirkt, was zum Abschalten der Vorschubeinrichtung fährt. Der Nachteil dieser Einrichtung liegt in der Verschlechterung der Positioniergenauigkeit durch die elastische Aufhängung und in der Empfindlichkeit gegen Kollision in nur einer Ebene.

Weitere Einrichtungen basieren auf der Messung bzw. Begrenzung des Ankerstromes der Antriebsmotoren des Roboters. Wenn der Ankerstrom einer Koordinate bei Kollision mit einem Hindernis einen bestimmten Wert übersteigt, wird der Stromkreis für den Antrieb einer oder mehrerer Koordinaten unterbrochen. Der Stromanstieg bzw. die Registrierung des Stromanstieges erfolgt jedoch mit einer gewissen Verzögerung. Im Falle einer Kollision beim Fahren mit Eilgang ist die Reaktion des Kollisionsschutzes zu träge, so daß Beschädigungen des Werkzeuges nicht auszuschließen sind*

Weiterhin wurde bereits vorgeschlagen, das Werkzeug in einer kardanischen Aufhängung mit einem halbkugelförmig ausgebildeten Bolzenkopf zu verbinden· Die zum Bolzenkopf gehörende Pfanne ist in einem von einer Druckfeder gehaltenen Gleitstück so gelagert, daß bei Überschreiten einer bestimmten Krafteinwirkung am Werkzeug ein Schalter zur Stillsetzung der Antriebe betätigt wird.

Der Kachteil dieser Einrichtung ist, daß der Kollisionsschutz nur auf Bewegungen in einer Ebene anspricht und z, B. senkrechte und Drehbewegungen vom Kollisionsschutz nicht erfaßt werden»

Ein weiterer Nachteil ist der komplizierte Aufbau des Kollisionsschutzes·

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, einen wirksamen verzögerungsarmen Schutz empfindlicher Maschinenteile und Werkzeuge vor Kollision in allen für eine Gefährdung in Frage kommenden Bewegungsrichtungen mit geringem Aufwand zu ermöglichen und dadurch Beschädigungen an hochentwickelten Maschinen sowie dadurch hervorgerufene Produktionsausfälle zu vermeiden·

Das Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Schutz gefährdeter Maschinenteile und Werkzeuge an programmgesteuerten Maschinen vor einer Kollision mit einem Hindernis zu entwickeln, die in möglichst vielen Bewegungsrichtungen zuverlässig anspricht und sowohl während des Noriaalbetriebes der Maschine als auch nach einer Kollision eine definierte, unveränderliche Stellung des Werkstückes gewährleistet oder die

Zurückführung aes Werkzeuges in die Ausgangsstellung ermöglicht.

Erfindungsgemäß besteht die Einrichtung zum Kollisionsschutz im wesentlichen aus einem Zwischenflansch, der vorzugsweise an der senkrechten Rotationsachse des Roboters befestigt ist sowie einem in einer Bohrung des Zwischenflansches angeordneten Bolzen mit einem tellerförmigen Endstück· Der Zwischenflansch und das tellerförmige Endstück des Bolzens werden durch auf dem Bolzen angeordnete Federelemente, vorzugsweise durch Tellerfedern, gegeneinandergedrückt. Zwischen dem Endstück des Bolzens und dem Zwischenflansch sind in beiderseitigen Aussparungen mindestens drei oder auch mehrere Stahlkugeln angeordnet, die zur Zentrierung des Bolzens und zur Sicherung des Bolzens gegen Verdrehen dienen.

Am Endstück des Bolzens ist über Verbindungsglieder der Schweißbrenner oder ein anderes Werkzeug befestigt. Im Normalbetrieb des Roboters wird durch die Vorspannung der Tellerfedern eine stabile Verbindung des Schweißbrenners mit der Rotationsachse garantiert. Im Falle einer Kollision des Schweißbrenners mit einem Hindernis ermöglichen die Tellerfedern eine Lageverschiebung von Zwischenflansch und Bolzenendstück, die durch einen auf das andere Bolzenende gerichteten Taster oder Schalter registriert und in ein Signal zur Stillsetzung der Roboterantriebe umgewandelt wird.

Die LageνerSchiebung erfolgt, indem entweder der Bolzen ajis einer zur Rotationsachse des Roboters parallelen Lage verschoben, d. h. angekippt wird oder daß durch ein um die Bolzenachse wirkendes Drehmoment die Stahlkugeln ausrasten und den Bolzen in Richtung seiner Achse verschieben. Bei Angriff der Kraft in Achsrichtung des Bolzens, wenn der Brenner beim Abwärtsfahren auf ein Hindernis stößt, hebt das Bolzenendstück vom Zwischenflansch ab, wodurch ebenfalls der Kontakt ausgelöst wird.

Der erfindungsgemäße Kollisionsschutz wirkt somit in drei Richtungen der Translation und in einer Richtung der Rotation. Damit sind alle beim Lichtbogenschweißen vorhandenen Möglichkeiten einer Kollision erfaßt und wichtige Maschinenteile gegenüber den nachteiligen Folgen einer Kollision gesichert.

Nach einer Kollision und nach dem Wegfahren von dem Hindernis kehrt der Brenner selbsttätig in seine definierte Ausgangsstellung zurück oder wird von Hand in diese Stellung gebracht. Die !«anstellschraube an dem Bolzen bietet die Möglichkeit, die optimale Ansprechkraft des Kollisionsschutzes in weiten Bereichen zu regulieren und reproduzierbar festzulegen.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführunßsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch die wichtigsten Bauelemente der erfindungsgemäßen Einrichtung.

An der senkrechten Rotationsachse 1 eines Lichtbogenschweißroboters ist ein Zwischenflansch 2 befestigt und achsparallel zur Rotationsachse 1 ein Bolzen 3 niit einem tellerförmigen Endstück in einer Bohrung auf dem Zwischenflansch 2 angeordnet. Zwischenflansch 2 und das Endstück des Bolzens 3 werden durch auf dem Bolzen 3 angeordnete und vorgespannte Tellerfedern 4 gegeneinandergedrückt. Weiterhin sind in entsprechenden Aussparungen zwischen dem Endstück des Bolzens 3 ußd Zwischenflansch 2 mindestens drei Stahlkugeln 5 angeordnet, die beide Teile zentrieren und gegen Verdrehen sichern. Am Endstück des Bolzens 3 ist über Verbindungsglieder 6 der Schweißbrenner 7 befestigt. Bei Kollision des Schweißbrenners 7 niit einem Hindernis oder mit dem Werkstück 8 wirkt ein Drehmoment oder

eine Zugkraft auf den Bolzen 3, wobei die Tellerfedern 4 eine Lageverschiebung des Bolzens 3 gegenüber dem Zwischenflansch 2 gestatten_e Diese Lageverschiebung wird von einem Schalter 9» der mit dem Zwischenflansch 2 fest verbunden ist, registriert und in ein Signal für das Beenden der Bewegungsabläufe des Roboters umgewandelt.

Claims (2)

1. Erfindunssanspruch

   Einrichtung zur Abschaltung programmgesteuerter Maschinen, insbesondere Schweißrobotern bei Kollision des Werkzeuges bzw. des Schweißbrenners einschließlich der Brennerhalterung mit einem Hindernis, gekennzeichnet dadurch, daß vorzugsweise an der senkrechten Rotationsachse (1) des Roboters ein Zwischenflansch (2) befestigt und achsparallel zur Rotationsachse (1) ein Bolzen (3) mit einem tellerförmigen Endstück in einer Bohrung des Zwischenflansches (2) angeordnet ist, wobei Zwischenflansch (2) und das Endstück des Bolzens (3) durch auf dem Bolzen (3) angeordnete vorgespannte Federelemente, vorzugsweise Tellerfedern (4) gegeneinandergedrückt werden und drei oder mehrere Stahlkugeln (5) in beiderseitigen Aussparungen als Zentrierelemente zwischen Bolzen (3) und Zwischenflansch
2. (2) Verwendung finden und ein auf Lageänderungen zwischen Bolzen (3) und Zwischenflansch (2) reagierender Schalter (9) mit auf die Spitze des Bolzens (3) gerichtetem Taster am Zwischenflansch (2) befestigt ist*