PROSKE JÜRGEN (DE)
HONSBERG OTMAR (DE)
WO2006117025A1 | 2006-11-09 |
DE102006057843A1 | 2007-09-13 | |||
DE102009051583A1 | 2011-04-28 | |||
DE202013105504U1 | 2015-03-03 | |||
DE102014019410A1 | 2015-07-02 |
PATENTANSPRÜCHE 1. ) Sicherheitseinrichtung für einen Industrieroboter (2) , dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Sicherheitseinrichtung (1) eine Aufnahme (3) für den Industrieroboter (2) aufweist, die um eine Bewegungsachse (16,17) beweglich und arretierbar ist, wobei die Sicherheitseinrichtung (1) dazu vorgesehen und ausgebildet ist, die Aufnahme (3) in einem Störfall zu de-arretieren und zusammen mit dem Industrieroboter (2) ausweichen zu lassen. 2. ) Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Aufnahme (3) um eine oder mehrere, insbesondere zwei, Bewegungsachsen (16,17) ausweichfähig beweglich und arretierbar ist. 3. ) Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Sicherheitseinrichtung (1) die Aufnahme (3) nach De¬ Arretierung an einer Arbeitsposition (18) um eine Bewegungsachse (16) drehend ausweichen lässt. 4. ) Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Sicherheitseinrichtung (1) die Aufnahme (3) nach De¬ Arretierung aus einer Arbeitsposition (18) um eine Bewegungsachse (17) in eine distanzierte Rückstellposition (19) bewegt. 5. ) Sicherheitseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Rückstellposition (19) definiert und bedarfsweise überfahrbar ist, wobei ein Notschalter (15) das Überfahren detektiert und eine weitergehende Sicherheitsmaßnahme auslöst. 6. ) Sicherheitseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass durch eine Ausweichbewegung, insbesondere Rückstellbewegung, der Aufnahme (3) eine weitere Arretierung (13) für eine weitere, insbesondere passive, Ausweichbewegung der Aufnahme (3) gelöst wird . 7. ) Sicherheitseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die de-arretierte Aufnahme (3) unter Krafteinwirkung eines Energiespeichers (5) mit einem Aktor, insbesondere eines KraftSpeichers , aktiv ausweichbar ist . 8. ) Sicherheitseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Sicherheitseinrichtung (1) eine oder mehrere Arretierungen (7,13) aufweist. 9. ) Sicherheitseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Arretierung (7,13) formschlüssig und/oder kraftschlüssig wirkt. 10. ) Sicherheitseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass eine formschlüssige Arretierung (7,13) als mechanische Verriegelung (20) oder als Rasteinrichtung (21) ausgebildet ist. 11. ) Sicherheitseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Rasteinrichtung (21) eine Reihenanordnung von mehreren Rastelementen (22,23) aufweist. 12.) Sicherheitseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass verschiedene Arretierungen (7,13) und deren Rasteinrichtungen (21) unterschiedliche Reihenanordnungen von Rastelementen (22,23) aufweisen, die sich in der Anzahl und/oder der Ausrichtung zueinander unterscheiden. 13. ) Sicherheitseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Arretierung (7) im Störfall durch äußere Krafteinwirkung lösbar ist. 14. ) Sicherheitseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass eine steuerbare Arretierung (7,13) einen im Störfall betätigten Auslöser (8) aufweist. 15. ) Sicherheitseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Arretierung (7,13) vorgespannt ist, wobei ein im Störfall betätigter Auslöser (8) gegen die Vorspannkraft wirkt. 16.) Sicherheitseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Sicherheitseinrichtung (1) eine Rücksteileinrichtung (4) mit einer Rückstellmechanik (6) aufweist, die um eine Bewegungsachse (16,17) ausweichfähig ist. 17.) Sicherheitseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Aufnahme (3) an einer Rückstellmechanik (6) starr oder um eine Bewegungsachse (16), insbesondere Drehachse, beweglich gelagert (12) ist. 18.) Sicherheit seinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass eine aktive Rücksteileinrichtung (4) einen Energiespeicher (5) mit einem Aktor, insbesondere einen Kraft Speicher , aufweist, der auf eine Rückstellmechanik (6) einwirkt. 19. ) Sicherheit seinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Arretierung (7,13) gegen einen Energiespeicher (5) mit einem Aktor wirkt. 20. ) Sicherheit seinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Auslöser (8) als elektrisches Halteelement, insbesondere Elektromagnet oder elektrisches Ventil, ausgebildet ist. 21. ) Sicherheit seinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Auslöser (8) mit einem aktivierenden Schalter (14) verbunden ist, der von der Rückstellmechanik (6) bei Erreichen der Arbeitsposition (18) betätigt wird . 22. ) Sicherheit seinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Rückstellmechanik (6) als Schlittenanordnung oder als Schwingenanordnung ausgebildet ist. 23. ) Sicherheit seinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Aufnahme (3) Scheiben- oder tellerartig ausgebildet ist und/oder einen Ausleger (28) aufweist. 24.) Sicherheitseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Rücksteileinrichtung (4), insbesondere Rückstellmechanik (6), einen Träger (10), insbesondere einen Schlitten, mit einer Lagerung (12) und einer Arretierung (13) für die Aufnahme (3) aufweist . 25.) Sicherheitseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Sicherheitseinrichtung (1) einen Industrieroboter (2) beinhaltet. 26. ) Prozesseinrichtung mit einem Industrieroboter (2) nebst Prozesswerkzeug und einer Sicherheitseinrichtung (1), dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Sicherheitseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 25 ausgebildet ist. 27. ) Prozesseinrichtung nach Anspruch 26, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Sicherheitseinrichtung (1) mit dem Industrieroboter (2) an einem Transportmittel (24), insbesondere einem Transportwagen (24') oder einer Zustellvorrichtung (24"), angeordnet ist. 28. ) Sicherheitsverfahren für einen Industrieroboter (2), dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Sicherheitseinrichtung (1) eine Aufnahme (3) für den Industrieroboter (2) aufweist, die um eine Bewegungsachse (16,17) beweglich ist und arretiert wird, wobei die Aufnahme (3) in einem Störfall de¬ arretiert wird und zusammen mit dem Industrieroboter (2) ausweicht. |
Sicherheitseinrichtung und Sicherheitsverfahren
Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung und ein Sicherheitsverfahren für einen Industrieroboter mit den Merkmalen im Oberbegriff des Verfahrens- und
Vorrichtungshauptanspruchs .
In der Praxis ist es bekannt, mehrachsige und
programmierbare Industrieroboter für Fertigungsanlagen, insbesondere im Fahrzeugbau, einzusetzen. Bei Störungen, z.B. auftretender oder drohender Kollisionsgefahr,
Stromausfall etc., wird der Industrieroboter
sicherheitshalber abgeschaltet.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
verbesserte Sicherheitstechnik aufzuzeigen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im
Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruch.
Die beanspruchte Sicherheitstechnik, d.h. die
Sicherheitseinrichtung und ein Sicherheitsverfahren, haben verschiedene Vorteile.
Die beanspruchte Sicherheitstechnik erlaubt ein aktives und/oder passives Ausweichen des Industrieroboters in einem Störfall. Ein Störfall kann unterschiedliche
Ursachen und Ausprägungen haben. Er kann insbesondere technische Störungen oder Ausfälle und auch das Auftreten einer Gefahrensituation durch menschliches Verhalten umfassen .
Der Industrieroboter ist auf oder an einer Aufnahme angeordnet, die um eine Bewegungsachse beweglich und arretierbar ist. Das bedeutet z.B., dass die Aufnahme um eine rotatorische Bewegungsachse drehen und/oder entlang einer translatorischen Bewegungsachse bewegen kann .
Die Aufnahme der Sicherheit seinrichtung für den
Industrieroboter kann Scheiben- oder tellerartig
ausgebildet sein. Sie kann auch einen Ausleger aufweisen. Der Industrieroboter kann auf oder an der Scheibe oder dem Teller und/oder am distalen Endbereich des Auslegers montiert sein.
Die Bewegungsachse kann einzeln oder mehrfach vorhanden sein. Insbesondere kann es zwei, drei, vier oder mehr Bewegungsachsen geben. Ferner können die Bewegungsachse (n) rotatorisch und/oder translatorisch sein und bei einer Mehrfachanaordnung beliebig kombiniert werden. Die
Sicherheitstechnik de-arretiert die Aufnahme in einem Störfall und lässt sie zusammen mit dem Industrieroboter ausweichen. Das Ausweichen kann aktiv und/oder passiv erfolgen .
Durch diese Sicherheitstechnik werden einerseits
Unfallgefahren für einen Werker minimiert oder
ausgeschaltet. Andererseits können insbesondere bei einer aktiven Rückstellbewegung Kollisionen des
Industrieroboters mit Werkstücken oder Vorrichtungen und hieraus resultierende Beschädigungen vermieden oder zumindest minimiert werden. Dies ist insbesondere günstig, wenn der Industrieroboter an einer Fertigungsstraße und bei Prozessen an kontinuierlich oder intermittierend bewegten Werkstücken, z.B. Fahrzeugkarosserien, eingesetzt wird .
Eine Rückstellbewegung kann einachsig oder mehrachsig sein. Eine mehrachsige und ggf. kaskadierte
Rückstellbewegung ermöglicht eine Vergrößerung der
Reichweite und/oder komplexere und ggf. gekrümmte
Bewegungsbahnen für die Rückstellung. Die beanspruchte Sicherheitstechnik erleichtert oder ermöglicht den Einsatz eines Industrieroboters in
Kooperation oder Kollaboration mit einem Werker. Die
Sicherheitstechnik verhindert z.B. ein Einquetschen des
Werkers zwischen dem Industrieroboter und einem
stationären oder bewegten Hindernis, insbesondere einem Werkstück. Dies ist besonders vorteilhaft bei einem im technischen Störfall starren Industrieroboter und einem weiterbewegten Werkstück.
Andererseits kann ein Einquetschen bei einem vom Werker ausgelösten Stör- und Gefahrenfall vermieden werden, z.B. bei einem bestimmungswidrigen Eindringen eines Werkers in den Arbeitsbereich des Industrieroboters im
Prozessbetrieb. Der Werker kann dank der
Sicherheit seinrichtung den Industrieroboter im Störfall wegschieben. Er kann ihn dabei z.B. über eine
Rückstellposition hinaus bewegen. Er kann außerdem den Industrieroboter mitsamt der Aufnahme um dessen
Bewegungsachse, insbesondere Drehachse, von sich
wegbewegen .
Die Aufnahme der Sicherheit seinrichtung kann in der normalen Funktion und in der Arbeitsposition arretiert werden. Hierfür können je nach Zahl der Bewegungsachsen eine, zwei oder mehr Arretierungen vorhanden sein, die im Störfall gelöst werden und eine Ausweichbewegung der
Aufnahme zusammen mit dem Industrieroboter ermöglichen. Hierbei kann eine Folgeauslösung von Arretierungen
vorhanden sein.
Die Arretierung kann unterschiedlich ausgebildet sein und kann auch auf verschiedene Weise ausgelöst werden. Die bei einer De-Arret ierung erfolgende Ausweichbewegung,
insbesondere Rückzugsbewegung, der Aufnahme kann aktiv durch eine Rücksteileinrichtung und/oder passiv durch eine von außen z.B. auf den Industrieroboter wirkende Kraft bewirkt werden.
Eine Arretierung kann z.B. im Störfall durch einen
ansteuerbaren Auslöser gelöst werden und eine aktive und/oder passive Rückstellbewegung der Aufnahme in eine Rückstellposition ermöglichen. Durch diese Bewegung kann ggf. eine weitere Arretierung für eine passive
Ausweichbewegung der Aufnahme gelöst werden. Andererseits kann eine z.B. als Rasteinrichtung ausgebildete
Arretierung bei Überschreiten einer bevorzugt
einstellbaren Belastungsschwelle gelöst werden und eine aktive und/oder passive Ausweichbewegung, insbesondere Rückstellbewegung, ermöglichen.
Eine aktive und/oder passive Rückstellbewegung kann durch eine Rückstellmechanik bewirkt werden, die in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein kann, insbesondere als Schlittenanordnung oder als Schwingenanordnung. Eine passive Ausweichbewegung kann alternativ oder zusätzlich durch eine freie Drehbeweglichkeit der Aufnahme mit samt des Industrieroboters um die Lagerung der Aufnahme, z.B. an der Rückstellmechanik, bewirkt werden. Eine Rückstellbewegung muss nicht abgeschlossen sein, um eine weitere Arretierung für eine weitere, insbesondere passive Ausweichbewegung der Aufnahme zu lösen. Die weitere Arretierung kann z.B. bereits nach einer
geringfügigen Teilstrecke der Rückstellbewegung gelöst werden.
Die Sicherheitstechnik kann auf unterschiedliche Arten von Störfällen jeweils angemessen reagieren. Bei einem
Stromausfall kann ein stromabhängiger Auslöser die
Arretierung einer Rückstellmechanik automatisch lösen, wobei ein redundanter bzw. latenter Energiespeicher die Rückstellenergie liefert und ein Aktor die Rückstellmechanik bewegt und antreibt. In einem anderen Störfall kann der besagte Auslöser bedarfsweise geschaltet werden und die zugehörige Arretierung lösen. Dieses
Schalten kann von einer Steuerung nach Empfang und
Auswertung eines Störsignals veranlasst werden. Eine andere Arretierung, insbesondere Rasteinrichtung, kann durch äußere Krafteinwirkung gelöst werden, wobei diese Kraft auch die Ausweichbewegung bewirkt. Die Sicherheitstechnik erlaubt in einer bevorzugten
Ausführung ein Ausweichen der Aufnahme mit dem darauf angeordneten Industrieroboter in eine definierte
Rückstellposition, die für normale Störfälle genügt. Falls dies in besonderen Situationen noch nicht ausreichen sollte, kann die Rückstellposition bedarfsweise überfahren werden, insbesondere durch äußere Krafteinwirkung, z.B. durch einen Werker. Das Überfahren kann durch einen
Notschalter detektiert werden und eine weitergehende
Sicherheitsmaßnahme auslösen, z.B. ein Abschalten der Fertigungsstraße oder auch der Fertigungsanlage.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung angegeben. Die Sicherheitseinrichtung und das Sicherheitsverfahren sowie die Prozesseinrichtung können auch die nachstehenden Ausgestaltungsmerkmale jeweils einzeln oder in beliebig geeigneter Kombination aufweisen. Die de-arretierte Aufnahme der Sicherheitseinrichtung ist auf äußere Krafteinwirkung passiv ausweichbar oder kann auf äußere Krafteinwirkung passiv ausweichen.
Eine Arretierung einer Aufnahme der Sicherheitseinrichtung kann vorgespannt sein. Ein KraftSpeicher einer aktiven Rücksteileinrichtung kann als Feder, insbesondere als gedämpfte Feder, bevorzugt als Gasfeder, ausgebildet sein.
Bei einer Prozesseinrichtung mit einem Industrieroboter nebst Prozesswerkzeug und einer Sicherheitseinrichtung kann die Sicherheitseinrichtung mit dem Industrieroboter an einem Transportmittel, insbesondere einem mobilen
Transportwagen oder einer stationären ZuStellvorrichtung, angeordnet sein.
Bei einer Prozesseinrichtung mit einem Industrieroboter nebst Prozesswerkzeug und einer Sicherheitseinrichtung kann die Sicherheitseinrichtung mit dem Industrieroboter verstellbar an der Prozesseinrichtung, insbesondere an einem Transportmittel, angeordnet sein.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen:
Figur 1: eine Sicherheitseinrichtung mit einer
Rücksteileinrichtung und einem Industrieroboter in perspektivischer Darstellung,
Figur 2: die Sicherheitseinrichtung von Figur 1 ohne den
Industrieroboter,
Figur 3 bis 5: die Sicherheitseinrichtung von Figur 1 und
2 in Draufsicht, einem Schnitt gemäß
Schnittlinie IV-IV und einer geklappten Unteransieht ,
Figur 6 bis 9: die Sicherheitseinrichtung von Figur 1 bis
5 in verschiedenen Betriebsstellungen und jeweils in Draufsicht und Unteransicht, Figur 10: eine Roboteranordnung mit einem Transportmittel, einem Industrieroboter und einer
Sicherheitseinrichtung in perspektivischer
Ansicht , Figur 11: die Roboteranordnung von Figur 10 ohne den
Industrieroboter,
Figur 12: eine Variante der Sicherheitseinrichtung von
Figur 1 bis 9 in Draufsicht,
Figur 13 bis 15: Längsschnitte der Sicherheitseinrichtung von Figur 12 gemäß Schnittlinien XIII- XIII, XIV-XIV und XV-XV,
Figur 16 bis 18: die Sicherheitseinrichtung von Figur 12 in verschiedenen Betriebsstellungen und jeweils in Draufsicht, Figur 19: eine Variante der Sicherheitseinrichtung und des Transportmittels und Figur 20: eine Variante der Sicherheitseinrichtung mit
einem Ausleger.
Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung (1) und ein Sicherheitsverfahren für einen Industrieroboter (2).
Die Erfindung betrifft ferner eine Prozesseinrichtung (27) mit einer Sicherheitseinrichtung (1).
Die Sicherheitseinrichtung (1) ist eine eigenständig herstellbare und handelbare Vorrichtung. Der
Industrieroboter (2) kann von einem Betreiber der
Sicherheitseinrichtung (1) beigestellt werden. Die
Sicherheitseinrichtung (1) kann alternativ einen
Industrieroboter (2) beinhalten.
Die Sicherheitseinrichtung (1) kann auch eine oder mehrere weitere Komponenten aufweisen, z.B. ein Transportmittel (24) für den Industrieroboter (2) . Sie kann mit einem Industrieroboter (2) nebst Prozesswerkzeug und ggf. mit einer oder mehreren weiteren Komponenten eine
Prozesseinrichtung (27) bilden. Ein Industrieroboter (2) kann in den verschiedenen Fällen mehrfach vorhanden sein.
Die Sicherheitseinrichtung (1) kann in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. Figur 1 bis 9 und Figur 10 bis 18 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele.
Die Sicherheitseinrichtung (1) kann automatisch
funktionieren. Sie ermöglicht im Störfall ein Ausweichen des Industrieroboters (2) . Das Ausweichen kann aktiv und/oder passiv erfolgen. Die Sicherheit seinrichtung (1) weist gemäß Figur 1, 2 und 12 eine Aufnahme (3) für den Industrieroboter (2) auf. Die Aufnahme (3) kann einzeln oder mehrfach vorhanden sein. Sie ist z.B. Scheiben- oder tellerartig ausgebildet. Sie kann alternativ eine andere konstruktive Ausbildung haben.
Die Aufnahme (3) kann gemäß Figur 20 auch einen Ausleger (28) aufweisen.
Die Aufnahme (3) ist um eine rotatorische und/oder
translatorische Bewegungsachse (16,17) beweglich und arretierbar. Die Beweglichkeit und Arret ierbarkeit kann um eine einzelne Bewegungsachse (16,17) oder um mehrere, z.B. zwei, drei oder mehr, Bewegungsachsen (16,17) gegeben sein .
Der Industrieroboter (2) ist in beliebig geeigneter Weise an oder auf der Aufnahme (3) angeordnet. In den
Ausführungsbeispielen von Figur 1 bis 18 steht der
Industrieroboter (2) auf der Scheiben- oder tellerartigen Aufnahme (3) , die hierfür an der Oberseite eine Montage- Oberfläche aufweist. Eine Bewegungsachse (16) kann sich z.B. zentrisch durch den Industrieroboter (2) erstrecken.
In der Variante von Figur 20 ist der Industrieroboter (2) mit seiner Basis auf dem z.B. balkenartigen Ausleger (28) an dessen einem distalen Endbereich montiert, wobei der Ausleger (28) seinerseits am anderen Endbereich um eine oder mehrere Bewegungsachsen (16,17) beweglich ist. Der Industrieroboter (2) ist dabei mit seitlicher Distanz von der/den Bewegungsachse (n) (16,17) angeordnet.
In Abwandlung der gezeigten Varianten ist auch eine hängende oder seitliche Anordnung eines Industrieroboter (2) an einer nach unten oder zur Seite gerichteten
Aufnahme (3) möglich. Der Industrieroboter (2) kann z.B. fest oder lösbar an oder auf der Aufnahme (3) montiert sein. Im Betrieb besteht eine feste Verbindung zwischen der Aufnahme (3) und dem Industrieroboter (2) . Die arretierte und somit von der Sicherheit seinrichtung (1) ortsfest gehaltene Aufnahme
(3) positioniert den Industrieroboter (2) in einer
vorgegebenen Position, z.B. einer Arbeitsposition (18), in welcher der Industrieroboter (2) durch Bewegung seiner Roboterglieder seine Funktionen und einen Prozess
ausführen kann. Figur 1, 10, und 20 zeigen diese Stellung.
Die Sicherheit seinrichtung (1) und der beigestellte oder zugehörige Industrieroboter (2) können in einer
automatisierten Prozessumgebung, z.B. zur Handhabung und/oder Bearbeitung von Werkstücken (nicht dargestellt), eingesetzt werden. Die Werkstücke können mittels einer Fördereinrichtung während oder nach dem Prozess bewegt werden, z.B. in einer Fertigungsstrasse. Der in Figur 1 und 10 beispielhaft dargestellte
Industrieroboter (2) weist mehrere Roboterglieder und mehrere rotatorische und/oder translatorische
Bewegungsachsen und Achsantriebe in beliebiger Zahl und Kombination auf. Er hat z.B. sieben rotatorische
Bewegungsachsen. Der Industrieroboter (2) ist mit seiner Basis an oder auf der Aufnahme (3) montiert.
Der Industrieroboter (2) ist programmierbar und ist mit einer Robotersteuerung (nicht dargestellt) verbunden. Der Industrieroboter (2) kann positionsgesteuert und/oder kraftgesteuert sein. Er kann insbesondere als taktiler Roboter mit sensitiven Eigenschaften ausgebildet sein und kann eine zugeordnete, vorzugsweise in die Roboterachsen integrierte, Sensorik aufweisen, welche von außen
einwirkende Belastungen, insbesondere Momente, aufnimmt. Der taktile Industrieroboter (2) kann bei einer Mensch- Roboter-Kooperation oder -Kollaboration (MRK) eingesetzt werden .
Der Industrieroboter (2) trägt an seinem z.B. drehenden Abtriebselement ein Prozesswerkzeug (nicht dargestellt) , welches in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein kann. Der Industrieroboter (2) kann damit beliebige
Prozesse an einem Werkstück ausführen. Beispielsweise können dies Montage-, Füge- oder Auftragprozesse sein. Der Industrieroboter (2) kann z.B. Stopfen in Öffnungen an einem Werkstück, insbesondere einer Fahrzeugkrosserie, setzen .
Der Industrieroboter (2) kann bei einem Störfall, z.B. einem Stromausfall oder einer anderen technischen Störung, stromlos geschaltet werden. Hierbei können alle mit elektrischem Strom betriebenen Achsantriebe blockiert werden. Im Störfall kann der Industrieroboter (2) eine starre Pose einnehmen. Andererseits sind Störfälle
möglich, in denen der Industrieroboter (2) weiterhin in Bewegung ist.
Die Sicherheitseinrichtung (1) und das
Sicherheitsverfahren haben die Ausbildung und Funktion, die Aufnahme (3) in einem Störfall zu de-arretieren und zusammen mit dem Industrieroboter (2) ausweichen zu lassen. Die Sicherheitseinrichtung (1) kann im
Ausführungsbeispiel von Figur 1 bis 9 die Aufnahme (3) samt Industrieroboter (2) nach ihrer De-Arretierung aktiv aus der bisherigen Position, insbesondere einer
Arbeitsposition (18), in eine Rückstellposition oder
Rückzugposition (19) bewegen. Der Industrieroboter (2) kann dadurch von einem Werkstück und/oder einem Werker und von der Arbeitsposition (18) entfernt werden. Die Sicherheitseinrichtung (1) kann alternativ oder zusätzlich die Aufnahme (3) samt Industrieroboter (2) nach ihrer De-Arretierung auf äußere Krafteinwirkung passiv ausweichen lassen. Ein Werker kann dadurch z.B. den
Industrieroboter (2) wegdrücken. Figur 1 bis 9 zeigen beispielhaft die Variante einer zusätzlichen passiven Ausweichmöglichkeit. Das Ausführungsbeispiel von Figur 10 bis 18 zeigt ein rein passives Ausweichen.
Die Aufnahme (3) kann eine oder mehrere, insbesondere zwei, Bewegungsachsen (16,17) aufweisen, um die sie beweglich und arretierbar ist. Die Zahl der
Bewegungsachsen (16,17) kann auch größer als zwei sein. Die Bewegungsachsen (16,17) können als rotatorische und/oder translatorische Bewegungsachsen ausgebildet sein.
Die Sicherheit seinrichtung (1) kann eine oder mehrere Arretierungen (7,13) aufweisen. Die Zahl der Arretierungen (7,13) kann der Zahl der Bewegungsachsen (16,17)
entsprechen. Für die Ausbildung, Anordnung und Funktion einer Arretierung (7,13) gibt es unterschiedliche
Möglichkeiten. Die Sicherheit seinrichtung (1) kann gleiche oder unterschiedliche Arretierungen (7,13) aufweisen.
Eine Arretierung (7,13) kann formschlüssig und/oder kraft schlüssig wirken. Bevorzugt wird ein Formschluss, z.B. in Form einer mechanischen Verriegelung (20) oder einer Rasteinrichtung (21) . Eine kraft schlüssige
Arretierung (7,13) kann z.B. als Reibbremse ausgebildet sein. Die Arretierung (7,13) weist formschlüssig und/oder kraft schlüssig zusammenwirkende Arretiermittel (22,23), z.B. Riegelelemente, Rastmittel, Reibkörper oder dgl. auf.
Eine Arretierung (7,13) kann steuerbar sein und einen im Störfall betätigten Auslöser (8) aufweisen, der die
Aufnahme (3) de-arret iert . Dies ist auf unterschiedliche Weise möglich. Die Arretierung (7,13) kann vorgespannt sein, wobei der Auslöser (8) gegen die Vorspannkraft wirkt. Die Vorspannung kann z.B. in Öffnungsrichtung wirken, wobei der Auslöser (8) die Arretierung (7,13) geschlossen hält und im Störfall freigibt. Alternativ kann die Vorspannung in Schließrichtung und als Haltekraft wirken, wobei der Auslöser (8) im Störfall die Arretierung (7,13) aktiv öffnet. Er kann hierfür einen Aktor und einen Antrieb aufweisen und die Vorspannung bzw. Haltekraft überwinden .
Eine Arretierung (7,13) kann andererseits selbsthaltend sein und eine bevorzugt einstellbare Haltekraft aufweisen, die z.B. durch eine Feder, einen Dauermagneten oder auf andere Weise aufgebracht wird. Die Arretierung (7,13) kann unter einer äußeren Krafteinwirkung und bei Überschreiten der Haltekraft oder Belastungsschwelle auslösen und die Aufnahme (3) de-arretieren . Die Haltekraft kann auf die im Prozess bestimmungsgemäß einwirkenden Kräfte abgestimmt werden und über diesem Kraftniveau liegen.
Bei einer Mehrfachanordnung von Arretierungen (7,13) kann deren Auslösung eigenständig und unabhängig voneinander erfolgen. Die dabei frei gegebenen Ausweichbewegungen können ebenfalls eigenständig und unabhängig voneinander sein .
Eine aktive Ausweichbewegung der Aufnahme (3) kann durch einen zur Sicherheitseinrichtung (1) gehörigen
Energiespeicher (5) und einen davon angetriebenen Aktor, z.B. durch eine Feder, bewirkt werden. Der Energiespeicher (5) ist auch bei einer technischen Störung, z.B. einem Stromausfall, wirksam. Er kann redundant bzw. latent sein. Eine passive Ausweichbewegung der Aufnahme (3) kann durch eine von außen auf die Aufnahme (3) und/oder den
Industrieroboter (2) einwirkende Kraft, z.B. durch einen Werker, bewirkt werden. Bei einer Mehrfachanordnung von Arretierungen (7,13) kann eine Arretierung (7) im Störfall gelöst werden und eine aktive oder passive Rückstellbewegung der Aufnahme (3) in eine Rückzugposition (19) ermöglichen. Das Lösen der
Arretierung (7) kann im Ausführungsbeispiel von Figur 1 bis 9 durch einen Auslöser (8) bewirkt werden. Durch eine erste Ausweichbewegung, insbesondere die vorgenannte Rückstellbewegung, kann eine weitere
Arretierung (13) gelöst werden und eine weitere passive oder aktive Ausweichbewegung der Aufnahme (3) ermöglichen. Bei mehr als zwei Arretierungen (7,13) kann sich dies in Form einer mehrstufigen Auslösekaskade wiederholen.
Es kann unterschiedliche Arten von Störfällen geben. In einem Störfall kann z.B. die elektrische Stromversorgung für den Industrieroboter (2) und/oder die
Sicherheitseinrichtung (1) ausfallen. Der Industrieroboter (2) kann hierbei die erwähnte starre Pose einnehmen, wobei die Sicherheitseinrichtung (1) und das
Sicherheitsverfahren die vorgenannte Sicherheitskinematik auslösen .
In einem anderen Fall kann das Auftreten einer Störung durch eine Steuerung, z.B. eine Anlagensteuerung oder die Robotersteuerung, detektiert werden. Die
Sicherheitseinrichtung (1) kann mit ihren steuerbaren Komponenten, insbesondere einem Auslöser (8), an diese
Steuerung angeschlossen werden. Die besagte Steuerung kann die detektierte Störung nach Ursache, Relevanz und anderen Kriterien auswerten und eine geeignete Sicherheitsmaßnahme auslösen. Sie kann insbesondere die Sicherheitseinrichtung (1) in der nachfolgend beschriebenen Weise ansteuern.
In einem anderen Störfall kann es zur Kollision des
Industrieroboters (2) mit einem unerwarteten Hindernis in seinem Arbeitsbereich kommen, wodurch eine äußere
Krafteinwirkung auf die Aufnahme (3) und/oder den
Industrieroboter (2) entsteht und eine Arretierung (7,13) deaktiviert. Das Hindernis kann z.B. eine Person oder ein Gegenstand sein.
Die Sicherheitseinrichtung (1) kann in unterschiedlicher Weise konstruktiv ausgebildet sein. Figur 1 bis 9 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel in verschiedenen Ansichten und Betriebsstellungen (18,19). Die Sicherheitseinrichtung (1) weist eine Rücksteileinrichtung (4) mit einer
Rückstellmechanik (6) auf, an der die Aufnahme (3) angeordnet ist. Die Aufnahme (3) kann in einer nicht dargestellten Ausführungsvariante starr an der
Rückstellmechanik (6) angeordnet sein.
Die Rücksteileinrichtung (4) ist vorzugsweise gemäß Figur 1 bis 7 ortsfest und flurgebunden an der automatisierten Prozessumgebung und an einer Arbeitsstelle angeordnet. Sie kann alternativ hängend und an einem Portal oder dgl.
angeordnet sein. Sie kann in weiterer Abwandlung gemäß Figur 10, 11, 19 und 20 beweglich, insbesondere fahrbar angeordnet sein. In der Ausführungsform von Figur 1 bis 9 ist die Rücksteileinrichtung (4) aktiv und in der Variante von Figur 10 bis 18 passiv.
Die Rückstellmechanik (6) kann in beliebiger Weise
konstruktiv ausgebildet sein. Sie kann einteilig oder bevorzugt mehrteilig sein. Besonders geeignet ist eine in den Zeichnungen dargestellte Schlittenanordnung oder eine Schwingenanordnung .
Die in Figur 1 bis 9 gezeigte Rückstellmechanik (6) weist einen Träger (10) für die Aufnahme (3) auf, der z.B. als Schlitten ausgeführt ist. Der Träger (10) bzw. Schlitten ist mittels einer Führung (11), z.B. parallelen
Führungsschienen, auf einer plattenförmigen und mit dem Untergrund verbundenen Basis (9) beweglich bzw. fahrbar gelagert. Bei der nicht dargestellten Variante einer
Schwingenanordnung ist z.B. der Träger (10) am freien Ende einer um eine Basis (9) mittels einer Drehführung (11) schwenkbaren Schwinge angeordnet.
Die Rückstellmechanik (6) weist eine Bewegungsachse (17) auf, die z.B. als die gezeigte lineare Schlittenachse oder als eine Drehachse einer Schwingenanordnung oder in anderer geeigneter Weise ausgebildet ist. Durch die
Bewegungsachse (17) erfolgt eine aktive Rückstellbewegung und Verlagerung des Trägers (10) mitsamt der Aufnahme (3) und des Industrieroboters (2) aus der Ausgangs- oder Arbeitsposition (18) in eine Rückstellposition (19) . Die Bewegungsachse (17) der Rückstellmechanik (6) ist zugleich eine Bewegungsachse der Aufnahme (3) . Ihre
Bewegungsrichtung ist durch einen Pfeil markiert.
In den gezeigten Ausführungsformen ist die Aufnahme (3) um eine Bewegungsachse (16) beweglich an der
Rückstellmechanik (6), insbesondere an deren Träger (10), angeordnet und gelagert. Die Bewegungsachse (16) ist vorzugsweise als Drehachse ausgebildet. Diese hat
bevorzugt eine aufrechte Lage und eine freie Beweglichkeit nach beiden Richtungen. Sie ist orthogonal zur
Schlittenachse (17) ausgerichtet. Die gezeigte Lagerung
(12) der Aufnahme (3) am Träger (10) ist als Drehlagerung ausgebildet .
In einer anderen Ausführungsform kann die Bewegungsachse (16) als Linearachse oder in anderer Weise ausgebildet sein. In einer weiteren Variante ist es möglich, dass die Aufnahme (3) um mehrere Bewegungsachsen beweglich an der Rückstellmechanik (6), insbesondere an deren Träger (10), angeordnet und gelagert ist. Die Aufnahme (3) kann in unterschiedlicher Weise
konstruktiv ausgebildet sein. Vorzugsweise ist sie gemäß Figur 4 Scheiben- oder tellerartig gestaltet. Der
Industrieroboter (2) ist vorzugsweise stehend auf der Aufnahme (3) angeordnet und befestigt. Alternativ ist eine hängende und nach unten oder zur Seite gerichtete
Roboteranordnung möglich. Der Industrieroboter (2) ist vorzugsweise mit seinem ersten Glied oder Basisglied und zentrisch an der Aufnahme (3) befestigt. Die z.B.
rotatorische Bewegungsachse (16) kann sich durch das erste Glied oder Basisglied erstrecken. Die Befestigung kann lösbar sein und kann z.B. als Schraubverbindung ausgeführt sein . Die aktive Rücksteileinrichtung (4) kann einen
Energiespeicher (5) mit einem Aktor aufweisen. Dieser kann die Rückstellmechanik (6) beaufschlagen und die
vorerwähnte aktive Rückstellbewegung bewirken. Figur 5 bis 9 zeigen diese Anordnung.
Der Energiespeicher (5) mit Aktor kann in
unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. Er kann z.B. als KraftSpeicher ausgeführt sein. Ein KraftSpeicher kann als komprimierbares elastisches Rückstellelement, insbesondere als Feder ausgeführt sein. Er kann mit oder ohne Dämpfung ausgebildet sein. In der bevorzugten und gezeigten
Ausführungsform ist der KraftSpeicher als Gasfeder
ausgebildet, die eine ggf. einstellbare Drosseleinrichtung für die Dämpfungswirkung aufweist.
Der Energiespeicher (5) kann in einer anderen und nicht dargestellten Ausführungsform aus einer elektrischen
Batterie, einem fluidischen Druckspeicher oder dgl .
bestehen und kann mittels eines geeigneten Aktors mit der Rückstellmechanik (6) in entsprechend geeigneter Weise wirkverbunden sein und diese antreiben. Ein Aktor kann eine Motorspindel, ein fluidischer Zylinder oder dgl. sein .
Die Sicherheitseinrichtung (1) weist eine der
Rücksteileinrichtung (4), insbesondere der
Rückstellmechanik (6), zugeordnete Arretierung (7) auf.
Die Arretierung (7) kann mit einem im Störfall
ansprechenden Auslöser (8) ausgerüstet oder verbunden sein . Die Arretierung (7) ist vorzugsweise als formschlüssige Arretierung, insbesondere als mechanische Verriegelung (20), ausgeführt. Sie kann alternativ oder zusätzlich als kraftflüssige Arretierung ausgebildet sein. Wie Figur 4 im Schnitt verdeutlicht, ist die vorgespannte Arretierung (7) bzw. Verriegelung (20) z.B. als federbelastetes
Lenkergetriebe, insbesondere Kniehebelgetriebe, mit einem Arretierzapfen als Arretierelement (22) ausgebildet, der in eine entsprechende Arretieröffnung (23) an der
Unterseite des Trägers (10) formschlüssig und verriegelnd eingreift. Die Arretierung (7) kann ansonsten in beliebig anderer geeigneter Weise konstruktiv ausgebildet sein und funktionieren .
Die Arretierung (7) wirkt gegen den Energiespeicher (5) und den Aktor und hält den Träger (10) mit der Aufnahme (3) und dem Industrieroboter (2) in der Ausgangs- oder Arbeitsposition (18). Bei einer anderen Ausführungsform der Rückstellmechanik (6) z.B. einer Schwingenanordnung, kann die Arretierung (7) in anderer Weise ausgebildet sein. Bei einer Schwingenanordnung ist sie z.B. als
Drehsperre an einem den Träger (10) tragenden Schwingenarm ausgebildet .
Der Auslöser (8) hält die Arretierung (7) in ihrer
Arretierlage fest. Dies kann gegen eine rückstellende
Kraft, z.B. eine Feder, der Arretierung (7) erfolgen. Der Auslöser (8) kann durch die besagte Steuerung oder durch die Störung selbst, insbesondere durch einen Stromausfall, betätigt werden. Er löst dabei die Arretierung (7), die ihrerseits die Rückstellmechanik (6), insbesondere den Träger (10), freigibt, die/der dann unter Einwirkung des Energiespeichers (5) und des Aktors in die Rückzugposition
(19) bewegt werden kann.
Der Auslöser (8) kann in unterschiedlicher Weise
ausgebildet sein. Vorzugsweise ist er als elektrisches Halteelement ausgebildet. Er kann hierbei z.B. als
Elektromagnet oder als elektrisches Ventil ausgeführt sein. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel fällt der als Elektromagnet ausgebildete Auslöser (8) im Störfall durch Ansteuerung oder durch Stromausfall ab und gibt die federbelastete Arretierung (7) frei. In der Variante als elektrisches Ventil wird die Energiezuführung zum Aktor für dessen Betätigung frei geschaltet.
Der Auslöser (8) ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem aktivierenden Schalter (14) verbunden. Dieser ist z.B. an der Basis (9) angeordnet und wird von der Rückstellmechanik (6) bei Verlassen der Ausgangs- oder Arbeitsposition (18) gelöst und bei Rückkehr in diese Position (18) wieder betätigt. Der Schalter (14) schaltet dadurch den Auslöser (8) erst wieder ein, wenn nach
Behebung des Störfalls die Aufnahme (3) wieder in die Ausgangs- oder Arbeitsposition (18) bewegt wird. Er kann hierfür z.B. die Stromzufuhr zum Auslöser (8) beschälten. Die Sicherheit seinrichtung (1) von Figur 1 bis 9 weist eine weitere Arretierung (13) für eine passive
Ausweichbewegung der Aufnahme (3) auf. Diese ist z.B.
zwischen der Aufnahme (3) und dem Träger (10) oder der Basis (9) angeordnet. Diese Arretierung (13) kann durch die erwähnte Rückstellbewegung des Trägers (10) und der Aufnahme (3) mitsamt Industrieroboter (2) selbsttätig gelöst werden. Die Arretierung (13) ist vorzugsweise formschlüssig und z.B. als mechanische Verriegelung (20) ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann sie
kraft schlüssig ausgeführt sein. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel werden die
Arretierelemente (22,23) der Arretierung (13) von einem an der Basis (9) angeordneten Arretierzapfen (22) gebildet, der durch eine seitliche Ausnehmung im Träger (10) ragt und mit einer am Außenumfang der Aufnahme (3) angeordneten Arretierkerbe (23) formschlüssig zusammenwirkt. Die
Arretierung (13) ist an der von der Bewegungsrichtung (17) abgewandten Seite der Aufnahme (3) angeordnet, wobei die Arretierkerbe (23) an der Aufnahme (3) und die Ausnehmung am Träger (10) in einer zur Bewegungsrichtung (17)
entgegengesetzten Richtung offen sind. Bei der
Rückstellbewegung entfernen sich der Träger (10) und die Aufnahme (3) vom basisfesten Arretierzapfen (22), wodurch die Arretierung (13) gelöst wird. Die Aufnahme (3) kann sich dann mit dem Industrieroboter (2) unter externer Krafteinwirkung frei drehen.
Die Rückzugposition (19) kann vorgegeben bzw. definiert sein. Sie kann bedarfsweise überfahren werden. Die
Rücksteileinrichtung (4) und ihre Komponenten (5,6) sind hierfür entsprechend ausgebildet.
Ein Notschalter (15) kann das Überfahren detektieren und eine weiter gehende Sicherheitsmaßnahme auslösen. Er kann z.B. ein Abschalten der Fördereinrichtung für die
Werkstücke oder der Fertigungsstrasse bewirken. Der
Notschalter (15) ist z.B. gemäß Figur 6 und 8 an der Basis (9) und am Endbereich der Führung (11) angeordnet und wird vom Träger (10) betätigt. Die Sicherheit seinrichtung (1) weist im
Ausführungsbeispiel von Figur 10 bis 18 andere
Ausführungsformen von Arretierungen (7,13) auf. Diese sind z.B. als Rasteinrichtungen (21) ausgebildet. Die
Rasteinrichtungen (21) weisen formschlüssig
zusammenwirkende Arretier- oder Rastelemente (22,23) auf, die z.B. paarweise angeordnet und als
Kugel/Aufnahmeöffnung ausgebildet sind. Die
Rasteinrichtung (21) kann eine Haltekraft aufweisen, die fest vorgegeben oder einstellbar sein kann. Die Haltekraft kann auf unterschiedliche Weise aufgebracht werden, z.B. durch eine Feder. Die Haltekraft hält die Arretierung (7,13) geschlossen.
Die Sicherheit seinrichtung (1) weist in diesem
Ausführungsbeispiel eine passive Rücksteileinrichtung (4) ohne Energiespeicher (5) auf, die auf die besagte äußere Krafteinwirkung an der Aufnahme (3) und/oder am
Industrieroboter (2) und eine De-Arret ierung eine passive Ausweichbewegung ausführt. Die Rücksteileinrichtung (4) weist hierfür eine Rückstellmechanik (6) mit einer
Bewegungsachse (17) auf, die wie im ersten
Ausführungsbeispiel oder der dort genannten Varianten ausgebildet sein kann. Die Aufnahme (3) ist im zweiten Ausführungsbeispiel ebenfalls mittels einer Lagerung (12) drehbar um eine Bewegungs- oder Drehachse (16) an einem Träger (10), insbesondere einem Schlitten, gelagert.
Die Arretierung (13) bzw. Rasteinrichtung (21) ist
zwischen der Aufnahme (3) und dem Träger (10) angeordnet. Wie Figur 12 in der Draufsicht und Figur 14 in einem
Längsschnitt gemäß Schnittlinie (XIV-XIV) verdeutlichen, kann die gegen eine Drehbewegung um die Drehachse (16) arretierende Rasteinrichtung (21) ein oder mehrere
zusammenwirkende Rastelemente (22,23) aufweisen. In der gezeigten Ausführungsform sind mehrere, z.B. drei,
Paarungen von Rastelementen (22,23) in einer Reihe
hintereinander angeordnet. Diese bevorzugt gerade
Reihenanordnung kann quer oder schräg zur Drehrichtung, insbesondere radial zur Drehachse (16), ausgerichtet sein. Die Rasteinrichtung (21) kann eine oder bevorzugt mehrere Reihenanordnungen aufweisen.
In der gezeigten Ausführungsform befinden sich die Kugeln (22) in einem nach unten offenen Führungskanal an der
Unterseite der tellerartigen Aufnahme (3) . Sie werden von oben durch eine im Kanal befindliche Druckfeder und eine Stellschraube beaufschlagt. Die Aufnahmeöffnungen (23) sind an der Oberseite des Trägers (10) angeordnet. Sie befinden sich z.B. an einem leistenartigen Trägersockel.
Die Arretierung (7) bzw. Rasteinrichtung (21) arretiert die Aufnahme (3) um die z.B. translatorische
Bewegungsachse (17) . Sie ist zwischen dem Träger (10) und einem relativ ortsfesten Untergrund, insbesondere der
Basis (9), angeordnet. Figur 15 zeigt diese Anordnung in einem Längsschnitt gemäß Schnittlinie (XV-XV) von Figur 12. Die Rasteinrichtung (21) besteht ebenfalls aus einer Reihe von Paarungen von Rastelementen (22,23) . Die Reihe ist quer zur Bewegungsachse bzw. Bewegungsrichtung (17) ausgerichtet. Die Rastelemente (22), insbesondere Kugeln, befinden sich an der Oberseite der Basis (9) und sind jeweils in einem querenden Kanal mit Federbelastung unter Einwirkung einer Stellschraube angeordnet. Die
korrespondierenden Rastelemente (23) bzw.
Aufnahmeöffnungen befinden sich an der Unterseite des Trägers (10), vorzugsweise Schlittens.
Die Arretierungen (7,13) bzw. ihre Reihenanordnungen von Rastelement-Paarungen (22,23) sind quer oder schräg zueinander ausgerichtet. Ihre Auslösung kann von der Richtung der äußeren Krafteinwirkung abhängen. Die
Arretierwirkung bzw. der Lösewiderstand gegen eine im Wesentlichen quer zur Reihe gerichtete äußere Kraft ist kleiner als gegen eine im Wesentlichen längs zur Reihe gerichtete Kraft. Alternativ oder zusätzlich kann bei den Arretierungen (7,13) bzw. ihren Rasteinrichtungen (21) die Zahl der Reihenanordnungen Figur 16 bis 18 verdeutlichen verschiedene Stellungen der
Aufnahme (3) und der Arretierungen (7,13), wobei eine äußere auslösende bzw. de-arretierende Kraft F schematisch mit einem Pfeil angedeutet ist. in Figur 16 sind eine ausgelöste Arretierung (13) und eine Verdrehung der Aufnahme (3) um die Drehachse (16)
dargestellt. Die Arretierung (7) ist geschlossen, so dass sich die Aufnahme (3) noch an der Arbeitsposition (18) befindet und dort drehend ausweicht. Die äußere
Krafteinwirkung F kann hierfür z.B. tangential zur
Drehachse (16) und quer zur Bewegungsachse (17) gerichtet sein .
Figur 17 verdeutlicht den Fall einer längs der
Bewegungsachse (17) gerichteten äußeren Kraft F, wodurch die Arretierung (7) auslöst und die Arretierung (13) geschlossen bleibt. Die de-arretierte Aufnahme (3) behält ihre Drehstellung um die Achse (16) und bewegt sich um die Bewegungsachse (17) aus der Arbeitsposition (18) in die Rückstellposition (19).
Im Fall der Figur 18 und einer schrägen äußeren
Krafteinwirkung F lösen beide Arretierungen (7,13) aus, wobei sich die de-arretierte Aufnahme (3) um die Achse (16) dreht und sich außerdem um die Bewegungsachse (17) aus der Arbeitsposition (18) in die Rückstellposition (19) bewegt .
Figur 10 und 11 verdeutlichen eine besondere Anordnung der Sicherheitseinrichtung (1) von Figur 12 bis 15. Alternativ kann die Sicherheitseinrichtung (1) auch in anderer Weise, insbesondere nach dem Ausführungsbeispiel von Figur 1 bis 9 ausgebildet sein.
Die Sicherheitseinrichtung (1) einschließlich des
Industrieroboters (2) kann sich an einem Transportmittel (24) befinden und kann mit diesem zu einer Arbeitsstelle bewegt werden. Figur 10 bis 18 und Figur 19 zeigen hierfür verschiedene Varianten.
Das Transportmittel (24) ist in der Variante von Figur 10 bis 18 z.B. als am Untergrund oder in anderer Weise rollfähiger Transportwagen (24') ausgebildet. Das
Transportmittel (24), insbesondere der Transportwagen (24'), kann ein Fahrwerk oder Laufwerk und ein Gehäuse aufweisen, welches eine Energieversorgung, z.B. eine
Batterie, Werkzeuge etc. und ggf. auch eine
Robotersteuerung aufnehmen kann. Auf der Gehäuseoberseite kann eine Arbeitsfläche ausgebildet sein.
Die Sicherheitseinrichtung (1) ist mit ihrer Basis (9) an einem z.B. horizontal vom Gehäuse abstehenden Tragarm (25) oder sonstigen Träger angeordnet, der mittels einer
Stelleinrichtung (26) am Transportmittel (24),
insbesondere Transportwagen (24'), verstellbar,
insbesondere höhenverstellbar, angeordnet ist. Hierdurch lässt sich der Industrieroboter (2) in unterschiedlichen Höhenlagen an der Arbeitsstelle positionieren. Alternativ oder zusätzlich ist eine rotatorische oder auch eine mehrachsige Verstellung eines Tragarm (25) möglich. Die Sicherheitseinrichtung (1) kann alternativ oder zusätzlich auch auf der erwähnten Arbeitsoberfläche des Gehäuses angeordnet sein. In der gezeigten Ausführungsform ist hier eine vorbereitete Aufnahme für die stationäre Anordnung des Industrieroboters (2) angeordnet. Der Träger (25) ist als quer von der Gehäuseseitenwand abstehender Tragarm ausgebildet. Er kann bei Nichtgebrauch
eingeschwenkt bzw. hochgeklappt werden. Die Sicherheitseinrichtung (1) und der mit einem ggf.
wechselbaren Prozesswerkzeug bestückte Industrieroboter (2) sowie das Transportmittel (24) können eine mobile Prozesseinrichtung (27) bilden, die an einer Arbeitsstelle temporär oder dauerhaft positioniert werden kann. Bei einer alternativen stationären Prozesseinrichtung (27) kann ein stationärer Träger für die Sicherheitseinrichtung (1) vorhanden sein oder letztere an einer vorhandenen Struktur ortsfest angeordnet werden.
Figur 19 und 20 zeigen Varianten der vorbeschriebenen Ausführungsformen. Die Rücksteileinrichtung (4) kann hierbei die gleiche wie in den vorherigen
Ausführungsformen sein.
Figur 19 zeigt in einer Draufsicht eine Variante des Transportmittels (24), die als ZuStelleinrichtung (24") ausgebildet ist. Die ZuStelleinrichtung (24") ist
bevorzugt stationär auf dem Untergrund angeordnet und weist eine zusätzliche Achse (29) auf, mit der die
Aufnahme (3) mit dem (nicht dargestellten)
Industrieroboter (2), insbesondere die vorbeschriebene Rücksteileinrichtung (4), an die Arbeitsposition (18) zugestellt werden kann. Die Arbeitsposition (18) und der Zustellweg können bedarfsweise variieren.
Hierdurch können sich weitere Vorteile ergeben. Z.B. kann bei einer festen Anordnung der Aufnahme (3) oder der Rücksteileinrichtung (4) ein Reichweiten- und Störproblem auftreten, wenn verschieden breite Fahrzeuge bearbeitet werden sollen. Durch eine Beweglichkeit /Verfahrbarkeit der Aufnahme ( 3 ) /Rücksteileinrichtung (4) mittels der
ZuStelleinrichtung (24") kann das Reichweitenproblem behoben und ein optimales Erreichen verschiedener
Arbeitspositionen (18) ermöglicht werden. Andererseits kann durch ein Zurückfahren sichergestellt werden, dass einzelne Teile der Aufnahme ( 3 ) /Rücksteileinrichtung (4) bedarfsweise aus dem Bearbeitungsbereich bzw.
Durchfahrbereich der Fahrzeuge entfernt werden können und die Störkonturen optimal an die aktuelle Fahrzeugbreite anpassbar sind.
Um die Aufnahme ( 3 ) /Rücksteileinrichtung (4) beweglich bzw. verfahrbar auszugestalten, sind verschiedene
Ausführungen der ZuStelleinrichtung (24") möglich.
Beispielsweise kann die Basis (9) einer
Rücksteileinrichtung (4) gemäß Figur 1 bis 9 auf der zusätzlichen Achse (29), insbesondere einer Linearachse, bevorzugt einer NC-Achse angeordnet sein. Die Linearachse kann z.B. als Schlittenanordnung analog der
vorbeschriebenen Rückstellmechanik (6) ausgebildet sein.
Die ZuStelleinrichtung (24"), insbesondere die zusätzliche Achse (29), kann gesteuert werden, z.B. von einer externen Steuerung, insbesondere einer Anlagensteuerung oder der Robotersteuerung. Hierdurch ist eine reproduzierbare und/oder definierbare Positionsansteuerung für die
Aufnahme ( 3 ) /Rücksteileinrichtung (4) bzw. den darauf angeordneten Industrieroboter (2) möglich. Alternativ sind eine rotatorische Kinematik der
zusätzlichen Achse (29) und/oder auch eine Mehrachsigkeit der ZuStelleinrichtung (24") möglich.
Die Aufnahme ( 3 ) /Rücksteileinrichtung (4) kann über die Basis der zusätzlichen Achse (29) hinausragen und kann als eine Art Ausleger auf der zusätzlichen Achse (29)
angeordnet werden. Hierdurch wird der Bearbeitungsbereich erhöht, wobei aber durch eine geeignete Gestaltung, bei zurückgefahrener Aufnahme ( 3 ) /Rücksteileinrichtung (4) keine Teile der zusätzlichen Achse (29) oder der
Aufnahme ( 3 ) /Rücksteileinrichtung (4) in einem
Durchfahrbereich der Fahrzeuge angeordnet sind. Als weitere Ausführungsform wäre denkbar, die bereits vorhandenen Führungen 11 als Führungen der
ZuStelleinrichtung (24") zu verwenden, indem die
wesentlichen Bestandteile der Rücksteileinrichtung (4), insbesondere der Träger (10), auf diesen Führungen (11) verfahrbar angeordnet sind. Z.B. könnte der
Energiespeicher (5) mit einer Spindel und einem daran befindlichen Motor (30) verbunden sein, wobei dieser Motor (30) bearbeitungsabseitig angeordnet ist. Der
Energiespeicher (5) ist beweglich an den Führungen (11) angeordnet und direkt oder indirekt mit der Aufnahme (3) bzw. dem Träger (10) verbunden, sodass durch eine Bewegung des Energiespeichers (5) ebenso wesentliche Bestandteile der Rücksteileinrichtung (4) bewegt werden können und somit eine Beweglichkeit /Verfahrbarkeit des
Industrieroboters (2) ermöglicht wird. In Figur 20 ist eine solche Ausführung angedeutet. Als weitere Ausführungsform wäre denkbar den
Energiespeicher (5) bzw. vor oder nachgelagerte Elemente längenveränderlich auszugestalten .
Figur 20 verdeutlicht auch die vorgenannte Ausbildung der Aufnahme (3) mit einem seitlich abstehenden Ausleger (28) . Der Industrieroboter (2) kann stationär am distalen
Endbereich des Auslegers (28) angeordnet sein. Eine
Bewegungsachse (16) mit Lagerung (12) kann zwischen dem Träger (10) und dem rückwärtigen Endbereich des Auslegers (28) angeordnet sein. Die Bewegungsachse (16) kann z.B. eine quer zur Ausleger-Längsachse ausgerichtete Drehachse sein. In weiterer Abwandlung kann der Industrieroboter (2) um eine weitere Bewegungsachse, insbesondere Drehachse, ausweichfähig mit dem Ausleger (28) verbunden sein. Die vorbeschriebenen Arretierungen können entsprechend
angeordnet und angepasst werden. Durch den Ausleger (28) kann ebenfalls sichergestellt werden, dass keine Elemente in dem Durchfahrbereich des Werkstücks, insbesondere der Karosserie, angeordnet werden müssen. Ein Ausleger kann in den verschiedenen Varianten außerdem darunter liegende Anlagenteile oder Störkonturen übergreifen .
In Abwandlung von Figur 20 kann ein Ausleger (28) auch stationär oder an einer Rücksteileinrichtung (4) gemäß Figur 1 bis 9 angeordnet sein.
Um weitere MRK-Fähigkeiten zu bieten, wäre es denkbar, die Rücksteileinrichtung (4), Teile davon und/oder den
Ausleger (28) mit einer Sensorik zu versehen.
Des Weiteren kann die Aufnahme (3) , insbesondere der Ausleger (28), eine vertikale Beweglichkeit zur
Höhenverstellung des Industrieroboters (2) haben und entsprechend ausgestaltet sein."
Abwandlungen der gezeigten und beschrieben
Ausführungsformen und der vorgenannten Varianten sind in verschiedener Weise möglich. Insbesondere können deren Merkmale in beliebiger Weise miteinander kombiniert und gegebenenfalls vertauscht werden.
Die Ausweichbewegung um die drehende Bewegungsachse (16) kann ebenfalls aktiv sein und durch einen Energiespeicher mit Aktor bewirkt werden. Dieser ist z.B. zwischen der Aufnahme (3) und dem Träger (10) angeordnet und kann z.B. als Drehfeder ausgebildet sein. Die Kinematiken oder Richtungen der Bewegungsachsen (16,17) können variieren. Sie können gegenüber den gezeigten Ausführungsbeispielen vertauscht werden. Sie können auch untereinander gleich sein, z.B. in Form eines Kreuzschlittens. Die konstruktive Ausbildung und Kinematik der Aufnahme (3) und der Rücksteileinrichtung (4), insbesondere der
Rückstellmechanik (6) und des Energiespeichers (5) mit Aktor, können abgewandelt werden. Die Arretierungen (7,13) können konstruktiv variiert und anders angeordnet werden.
Die Sicherheitseinrichtung (1) kann z.B. nur die
Bewegungsachse (17) und nur deren Arretierung (7)
aufweisen. Die Aufnahme (3) kann dabei starr am Träger (10) angeordnet sein. Alternativ kann nur die
Bewegungsachse (16) und deren Arretierung (13) vorhanden sein .
BEZUGS ZEICHENLISTE
Sicherheitseinrichtung
Industrieroboter
Aufnahme, Roboteraufnahme
Rücksteileinrichtung
Energiespeicher mit Aktor, KraftSpeicher
Rückstellmechanik
Arretierung
Auslöser, Elektromagnet
Basis
Träger, Schlitten
Führung
Lagerung
Arretierung
Schalter
Notschalter
Bewegungsachse, Drehachse
Bewegungsachse, Bewegungsrichtung, Schlittenachse
Arbeitsposition
RückStellposition, Rückzugposition
mechanische Verriegelung
Rasteinrichtung
Arretierelement, Rastelement, Kugel, Zapfen
Arretierelement, Rastelement, Öffnung, Kerbe
Transportmittel
' TranSportwagen
" Zustellvorrichtung
Tragarm
Stelleinrichtung
Prozesseinrichtung
Ausleger
Achse zusätzlich, Linearachse
Motor
Next Patent: FITTING ASSEMBLY