DD248765A1

DD248765A1 - COLLISION GUARD

Info

Publication number: DD248765A1
Application number: DD28989486A
Authority: DD
Inventors: Joerg Lehmonn; Karl-Heinz Koerber; Fritz Blume; Pia Lehmann
Original assignee: Univ Dresden Tech
Priority date: 1986-05-05
Filing date: 1986-05-05
Publication date: 1987-08-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kollisionsschutzvorrichtung auf hydraulischer Basis fuer Roboter oder Handhabegeraete. Ziel der Erfindung ist ein hydraulischer Kollisionsschutz fuer Roboter oder Handhebegeraete mit einer breiten Einsatzmoeglichkeit. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kollisionsschutzvorrichtung auf hydraulischer Basis mit grosser Steifigkeit und einstellbarer Empfindlichkeit der Ansprechschwelle bei zentrischen und seitlichen Stoessen anzugeben. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass eine am Adapter befestigte Oeldruckkammer, die mit dem Druckwellenschalter verbunden ist, mit einer Membran verschlossen und das Werkzeug an einem Werkzeugaufnahmekolben der auf der Membran liegt, befestigt ist, der Werkzeugaufnahmekolben mit einstellbaren Oeldruck gegen Justageelemente vorgespannt ist und einen zylindrischen Bund mit balligen Mantel aufweist, mit dem er in einem Zylinder gefuehrt ist. FigurThe invention relates to a collision protection device on a hydraulic basis for robots or handling devices. The aim of the invention is a hydraulic collision protection for robots or Handhebegeraete with a wide range of applications. The object of the invention is to provide a collision protection device on a hydraulic basis with high rigidity and adjustable sensitivity of the threshold for centric and lateral shocks. According to the invention, the object is achieved in that a fixed to the adapter oil pressure chamber, which is connected to the pressure wave switch, sealed with a membrane and the tool is attached to a tool receiving piston which is located on the membrane, the tool holder piston is biased with adjustable oil pressure against adjusting elements and has a cylindrical collar with convex mantle, with which it is guided in a cylinder. figure

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Kollisionsschutzvorrichtung auf hydraulischer Basis für Roboter oder Handhabegeräte.The invention relates to a collision protection device on a hydraulic basis for robots or handling devices.

Characteristic of the known technical solutions

Es sind bereits verschiedene Kollisionsschutzvorrichtungen bekannt. Sie sind zwischen dem Werkzeug und dem Adapter des Roboters bzw. Handhabegerätes an dem das Werkzeug befestigt ist, angeordnet. Neben verschiedenen firmeninternen Eigenentwicklungen, die auf den Spezialzweck ausgerichtet und für den flexiblen Einsatz ungeeignet sind, haben sich Systeme auf elektrischer Grundlage durchgesetzt. Das Werkzeug ist an einer Platte befestigt, die mit ringsum angeordneten Federn gegen einen elektrischen Endschalter vorgespannt ist, wie z.B. nach DE-GM 8508947. Ähnliche Lösungen, in denen der Endschalter durch überwinden von Federkräften mittels Zug oder Druck betätigt wird, sind in DE-OS 3333979 sowie DE-OS 3407624 vorgestellt. Insgesamt sind diese Systeme nicht steif genug bzw. wenn sie steif angeordnet werden, zummeist nur noch in einer Kollisionsrichtung ansprechbar.Various collision protection devices are already known. They are arranged between the tool and the adapter of the robot or handling device on which the tool is mounted. In addition to various in-house developments, which are geared to the special purpose and are unsuitable for flexible use, systems have become established on an electrical basis. The tool is attached to a plate which is biased against an electrical limit switch with springs disposed all around, e.g. to DE-GM 8508947. Similar solutions in which the limit switch is actuated by overcoming spring forces by means of train or pressure are presented in DE-OS 3333979 and DE-OS 3407624. Overall, these systems are not stiff enough or when they are arranged stiff, mostly only accessible in a collision direction.

Nach DE-OS 3331 244 ist zwischen der Adapter- und der Werkzeugplatte ein mit Luft oder Flüssigkeit gefüllter Schlauch angeordnet. Die Platten sind mit Federn gegen den Schlauch vorgespannt. Der Schlauch ist mit einem Druckwellenschalter verbunden und dient mit diesen lediglich als Schaltsystem. Dieser Kollisionsschutz wirkt gut bei zentrischen Stoßen, ist aber bei seitlichen Belastungen labil und damit für viele Anwendungsfäile ungeeignet.According to DE-OS 3331 244 a tube filled with air or liquid hose is arranged between the adapter and the tool plate. The plates are biased against the hose with springs. The hose is connected to a pressure wave switch and serves with these only as a switching system. This collision protection works well in centric thrusts, but is unstable with lateral loads and thus unsuitable for many Anwendungsfäile.

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Object of the invention

Ziel der Erfindung ist ein hydraulischer Kollisionsschutz für Roboter oder Handhabegeräte mit einer breiten Einsatzmöglichkeit.The aim of the invention is a hydraulic collision protection for robots or handling devices with a wide range of applications.

Explanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kollisionsvorrichtung auf hydraulischer Basis mit großer Steifigkeit und verstellbarer Empfindlichkeit der Ansprechschwelle bei zentrischen und seitlichen Stoßen anzugeben.The object of the invention is to provide a collision device on a hydraulic basis with high rigidity and adjustable sensitivity of the threshold for centric and lateral thrusts.

Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine am Adapter befestigte Öldruckkammer, die mit dem Druckwellenschalter verbunden ist, mit einer Membran verschlossen und das Werkzeug an einem Werkzeugaufnahmekolben, der auf der Membran liegt, befestigt ist, der Werkzeugaufnahmekolben mit verstellbarem Öldruck gegen Justageelemente vorgespannt ist und einen zylindrischen Bund mit balligem Mantel aufweist, mit dem er in einem Zylinder geführt ist.According to the invention the object has been achieved in that an adapter attached to the oil pressure chamber, which is connected to the pressure wave switch, sealed with a membrane and the tool on a tool holder piston, which is located on the membrane, is fixed, the tool holder piston is biased with adjustable oil pressure against adjustment elements and having a cylindrical collar with a spherical sheath with which it is guided in a cylinder.

Wie im Ausführungsbeispiel näher gezeigt, erfüllt diese Lösung die gestellte Aufgabe.As shown in more detail in the embodiment, this solution meets the task.

Ausführungsbeispielembodiment

Nachführend sei der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert.The invention will be explained with reference to an embodiment with reference to the accompanying drawings.

Auf einer wechselbaren Grundplatte (Adapterplatte für Anlagen) 1 befindet sich die Öldruckkammer 2 mit Ölfüllschraube 3 Schlauchanschluß 12 zum Vorspannzylinder 15. Abgeschlossen wurde der Zylinder mit der Deckscheibe 11 unddem dazugehörigen Dichtring 4 sowie die in der Mitte der Deckscheibe 11 über den Haltering 10 fest verschraubte elastische Membran 8. Auf der Deckscheibe 11 ist ein zweiter, offener Zylinder 5 mit Anschlag und Justageschrauben 7 am oberen Teil für den darin geführten Werkzeugaufnahmekolben 9 angebracht. Dieser Kolben ist mit Bohrungen zur Werkzeugaufnahme versehen und schließt nach unten hin an die elastische Membran an.On an exchangeable base plate (adapter plate for equipment) 1, the oil pressure chamber 2 with oil filler screw 3 hose connection 12 to the biasing cylinder 15. The cylinder was completed with the cover plate 11 and the associated sealing ring 4 and in the middle of the cover plate 11 on the retaining ring 10 firmly screwed elastic membrane 8. On the cover plate 11, a second, open cylinder 5 with stop and adjustment screws 7 is attached to the upper part of the tool holder piston 9 guided therein. This piston is provided with holes for tool holder and connects at the bottom to the elastic membrane.

An den Stellen der Justageschrauben mit Zylinder, welche am Fuß abgerundet wurden, sind Hartmetallbuchsen zur genauen Zentrierung, in Verbindung mit den Justageschrauben und als Führung gegen Verdrehen eingebracht. Über eine Ölleitung 13 ist der flüssigkeitsgefüllte (hohe Viskosität, hoher Siedepunkt) Hauptzylinder mit dem Vorspannzylinder 15, der eine Lüftungsschraube 14 sowie innen eine völlig dichtende Rollmembran 21 enthält, verbunden. An die Rollmembran schließt sich der Kolben 17 mit Kolbenstange an, welcher über die mittels der Stellkappe 16 gehaltene und einstellbare Feder 20 eine definierte Kraft auf die Flüssigkeit ausübt, wobei sich im Behälter der Druck ρ aufbaut. Durch das Prinzip der hydraulischen Presse und der allseitigen Druckausbreitung (siehe Bild 1) wird der Werkzeugaufnahmekolben 9 über den Bund 6 fest an die Justageschrauben gedrückt.At the points of the adjustment screws with cylinder, which were rounded off at the foot, carbide bushings are inserted for precise centering, in conjunction with the adjustment screws and as a guide against twisting. Via an oil line 13 of the liquid-filled (high viscosity, high boiling point) master cylinder with the biasing cylinder 15, which includes a vent screw 14 and inside a fully sealed rolling diaphragm 21, respectively. The piston 17 is connected to the rolling diaphragm with piston rod which exerts a defined force on the fluid via the spring 20 which is held and adjustable by means of the adjusting cap 16, whereby the pressure ρ builds up in the container. Due to the principle of the hydraulic press and the pressure spreading on all sides (see Figure 1), the tool holder piston 9 is pressed firmly against the adjustment screws via the collar 6.

Bei Kollision fährt der Aufnahmekolben 9 ein und verdrängt ein Flüssigkeitsvolumen V. Da die Kolbenfläche A₁ des Aufnahmekolbens 9 größer als die des Kolbens 17 im Vorspannzylinder, wird der Kolben 17 in gleicher Zeiteinheit, in Abhängigkeit vom Verhältnis A₁ZA₂, um ein Mehrfaches des Verfahrensweges vom Aufnahmekolben 9 bewegt.In collision, the receiving piston 9 moves in and displaces a liquid volume V. Since the piston area A _{1 of} the receiving piston 9 is greater than that of the piston 17 in the biasing cylinder, the piston 17 in the same time unit, depending on the ratio A ₁ ZA ₂ , by a multiple the process path of the receiving piston 9 moves.

Dadurch verringert sich die Reaktionszeit bei Kollision wesentlich. Weiterhin wird durch das unterschiedliche Flächenverhältnis A₁M₂ mit geringer Federkraft der Andruckfeder 20 und durch die allseitige Druckausbreitung eine hohe Steifigkeit am Werkzeugaufnahmekolben 9 erreicht.This significantly reduces the reaction time in the event of a collision. Furthermore, a high rigidity on the tool receiving piston 9 is achieved by the different area ratio A ₁ M ₂ with low spring force of the pressure spring 20 and by the all-round pressure propagation.

Durch Stellbarkeit der Federkraft und Wechselmöglichkeit der Feder 20 ergibt sich ein außerordentlich breites Anwendungsgebiet bezüglich der aufnehmbaren Werkzeuge und derfestzulegenden Auslösekraft. Beim Ausfahren des Kolbens wird über die konisch zulaufende Kolbenstange ein elektrischer, auf seiner Halterung 18 verstellbarer Mikrotaster 19, dessen Kontakt im rechten Winkel zur Kolbenstange angebracht ist, bestätigt. Nach Beseitigung des Hindernisses wird durch die vorgespannte Feder und der dadurch bewirkten allseitigen Druckfortpflanzung der Aufnahmekolben 9 in seine ursprüngliche definierte Lage zurückgeführt, womit der Kollisionsschutz wieder arbeitsbereit ist.By adjustability of the spring force and possibility of changing the spring 20 results in an extraordinarily wide range of applications with respect to the recordable tools and the release force to be determined. When the piston is extended, an electrical microswitch 19 which is adjustable on its holder 18 and whose contact is mounted at right angles to the piston rod is confirmed via the conically tapering piston rod. After removal of the obstacle, the recording piston 9 is returned to its original defined position by the prestressed spring and thereby causing all-round pressure propagation, so that the collision protection is ready for work again.

Claims

1. collision protection device between a tool and an adapter to a robot and a handling device to which the tool is connected, on a hydraulic basis with connection to a pressure wave switch, characterized in that one of the adapter (1) fixed oil pressure chamber (2) with the pressure wave switch (17) is connected to a membrane (8) and the tool is attached to a tool receiving piston (9) which is located on the membrane, the tool receiving piston (9) with adjustable oil pressure against adjusting elements (7) is biased and a cylindrical collar (6) having a spherical sheath, with which it is guided in a cylinder (5).

2. collision protection device according to item 1, characterized in that the oil pressure with a spring tension (16,20) on the piston (17) of the switch is adjustable.

3. collision protection device according to item 1, characterized in that the diameter of the tool receiving piston (9) is large compared to that of the piston (17) of the switch.