DD243003A1

DD243003A1 - DEVICE FOR FUNCTIONAL CONTROL OF ROTATABLE MOUNTED ELEMENTS

Info

Publication number: DD243003A1
Application number: DD28339585A
Authority: DD
Inventors: Udo Walter; Peter Schirmer; Sieghard Fischer
Original assignee: Werkzeugmasch Forschzent
Priority date: 1985-11-29
Filing date: 1985-11-29
Publication date: 1987-02-18
Also published as: DD243003B1

Abstract

Die Erfindung ist einsetzbar bei automatisch ablaufenden Montageoperationen, z. B. Montage mit Industrierobotern, wobei die Handhabung und/oder die Montageoperation ueberwacht sowie Funktionskontrollen durchgefuehrt werden koennen. Ziel der Erfindung ist, axial und tangential - Drehmomente - angreifende Kraefte zu unterscheiden und definiert aufzunehmen. Das heisst, dass ueber den Havarieschutz hinausgehend auch Funktionskontrollen durchgefuehrt werden koennen. Die Erfindung loest die Aufgabe, eine an sich bekannte, auf axiale Kraefte bzw. Kraftkomponenten reagierende Havarieschutzeinrichtung erfinderisch so zu verbessern, dass der lineare Kraftangriff eindeutig vom tangentialen getrennt und somit unterscheidbar wird, und dass definierte und unterschiedliche Drehmomente aufgenommen werden koennen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe geloest, indem ein Kolben mit einem Flansch fest verbunden, in einem Zylinder drehbar gelagert und keramisch beschichtet ist, dass ein im Flansch angeordneter Mitnehmerstift ueber ein tangential angeordnetes Federnsystem, ueber drehbar gelagerte und voneinander unabhaengigen Kontaktbleche, mit Signalgebern in Wirkverbindung tritt. Fig. 1The invention can be used in automatically expiring assembly operations, for. B. Installation with industrial robots, with the handling and / or the assembly operation can be monitored and functional checks can be performed. The aim of the invention is to distinguish axially and tangentially - torque - attacking forces and to record defined. This means that in addition to the accidental protection also functional checks can be performed. The invention solves the problem of inventively to improve a known, responsive to axial forces or force components accidental protection device so that the linear force attack clearly separated from the tangential and thus distinguishable, and that defined and different torques can be accommodated. According to the invention, the object is achieved by firmly connecting a piston with a flange, rotatably mounted in a cylinder and ceramic coated, that a tang located in the flange via a tangentially arranged spring system, via rotatably mounted and mutually independent contact plates, with signal transmitters in operative connection , Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung wird vorzugsweise bei Montageoperationen, die mit Industrieroboter ausgeführt werden, eingesetzt. Sie ist geeignet für das Überwachen der Handhabung, der eigentlichen Montageoperation sowie für die Durchführung von Funktionskontrollen drehbar und/oder längsverschiebbarer Bauelemente.The invention is preferably used in assembly operations carried out with industrial robots. It is suitable for monitoring the handling, the actual assembly operation and for performing functional checks of rotatable and / or longitudinally displaceable components.

Characteristic of the known technical solutions

Für die Lösung komplexer Montageaufgaben, die mittels Industrieroboter gelöst werden sollen, ist es erforderlich, die Kontroll- und ÜberwachungsfunktionenAaufgaben ebenfalls zu automatisieren. Dazu sind in der Patentliteratur eine Reihe von Anwendungsfällen offenbart.For the solution of complex assembly tasks that are to be solved by means of industrial robots, it is necessary to automate the control and monitoring functions tasks as well. For this purpose, a number of applications are disclosed in the patent literature.

In den Schriften DD-WP 226243, DE-OS 3003990, DE-OS 3004014, DE-OS 3021357, DE-OS 3241132, DE-OS 3333979 werden Überlastsicherungen, die bei Überschreiten einer axialen Maximalkraft bzw. bei Verkanten den Manipulator bzw.In the writings DD-WP 226243, DE-OS 3003990, DE-OS 3004014, DE-OS 3021357, DE-OS 3241132, DE-OS 3333979 overload protection, the manipulator or when exceeding an axial maximum force or tilting the manipulator or

Industrieroboter abschalten, beschrieben.Switch off industrial robot, described.

In DD-WP 143226, DD-WP 207669, DD-WP 209409, DD-WP 212689, DD-WP 216892, DD-WP 222224, DD-WP 225938, DE-OS 2749603 wird die Lageüberwachung mit Null-Lage-Reproduktion beim Überschreiten definierter axialer Kräfte sowie beim Verkanten gegen Federelemente beschrieben.In DD-WP 143226, DD-WP 207,669, DD-WP 209409, DD-WP 212689, DD-WP 216892, DD-WP 222224, DD-WP 225938, DE-OS 2749603, the position monitoring with zero-position reproduction at Exceeding defined axial forces as well as tilting against spring elements described.

Bei DE-OS 2556595 wird eine Haltevorrichtung mit elastischer Lagerung des Haltemechanismus beschrieben. Dabei ist das Trägerelement des Greifers über ein axiales und radiales Federnsystem elastisch mit dem Gehäuse verbunden. Bei Überschreiten einer eingestellten, folglich vorgegebenen, Federkraft in axialer Richtung wird ein Signal zum Stillsetzen des Manipulators ausgelöst.In DE-OS 2556595 a holding device with elastic mounting of the holding mechanism is described. In this case, the carrier element of the gripper is connected via an axial and radial spring system elastically connected to the housing. When a set, therefore predetermined, spring force in the axial direction is exceeded, a signal for stopping the manipulator is triggered.

Die Nachteile der offenbarten Lösungen liegen darin, daß erstens nur eine axiale und/oder eine radiale Kraft aufgenommen werden kann, eine Signalauslösung aber nur bei axialem Kraftangriff erfolgt. Zweitens erfolgt keine definierte Aufnahme von Drehmomenten, da das radial angeordnete Federnsystem zwar auch eine verdrehende Auslenkung zuläßt, dies aber nur in Grenzen möglich ist, die durch Spiel zwischen Bohrung und Zapfen — etwa 1 bis 1,5mm — vorgegeben sind. Bohrung und Zapfen wirken folglich als mechanische Anschläge, die keine Sicherungs- bzw. Abschaltfunktion übernehmen können. Eine Signalauslösung bei verdrehendem Kraftangriff—Drehmomentangriff — erfolgt nicht.The disadvantages of the disclosed solutions are that, firstly, only one axial and / or one radial force can be absorbed, but a signal release takes place only with an axial force attack. Second, there is no defined absorption of torques, since the radially arranged spring system admittedly allows a twisting deflection, but this is only possible within limits, which are predetermined by clearance between the bore and pin - about 1 to 1.5 mm. Hole and pin thus act as mechanical stops that can take over no backup or shutdown. A signal triggering with twisting force attack torque attack - does not take place.

Des weiteren ist der Aufwand für das Justieren des radialen Federnsystems sehr groß, da jede Feder einzeln eingestellt—justiert werden muß.Furthermore, the effort for adjusting the radial spring system is very large, since each spring must be adjusted individually adjusted.

Weiterhin ist es auch nicht möglich zu unterscheiden, aufweiche Art die Änderung des magnetischen Flusses — verdrehen, verschieben oder verkanten — zustande kommt.Furthermore, it is not possible to distinguish the type of change of magnetic flux - twisting, shifting or tilting - comes about.

Die technischen Ursachen der genannten Nachteile sind folgende.The technical causes of the mentioned disadvantages are the following.

Da die Dedektoren — Hall-Elemente — axial, d. h. in Richtung der Antriebsstrange, angeordnet sind, nehmen sie auch in erster Linie nur Änderungen des magnetischen Flusses auf, die auf lineares Verschieben bzw. Verkanten—axiale Kraftkomponente— der Trägerplatte gegenüber der oberen Wand des Gehäuses zurückzuführen sind.Since the Dedektoren - Hall elements - axially, d. H. are arranged in the direction of the Antriebsstrange, they also absorb primarily only changes in the magnetic flux, which are due to linear displacement or tilt-axial force component of the support plate relative to the upper wall of the housing.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung ist, die Einrichtung so zu gestalten, daß axial und tangential angreifende Kräfte, folglich auch Drehmomente, unterschieden und definiert aufgenommen werden können. Wobei die tangential angreifenden Kräfte — Drehmomente — rechts — wie linksdrehend und von unterschiedlicher Größe sein können. Dadurch wird eine Funktionskontrolle drehbar gelagerter Bauteile, z. B. auf Leichtgängigkeit, über den Havarieschutz eines Industrieroboters hinaus möglich.The aim of the invention is to make the device so that axially and tangentially acting forces, consequently torques, distinguished and can be recorded defined. Where the tangential forces - torques - right - can be left-handed and of different sizes. As a result, a function control rotatably mounted components, eg. B. on ease, on the Havarieschutz an industrial robot out possible.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Funktionskontrolle drehbar gelagerter Bauelemente, wobei ein federbelastetes und krafteinstellbares Trägerelement-Kolben-, zur Aufnahme axialer Kräfte, längsverschiebbar in einem Gehäuse-Zylinder- angeordnet und die zum Überlastungsschutz, bei zu großem linearen Kraftangriff, mit einer Abschalteinrichtung ausgerüstet ist, erfinderisch so zu verbessern, daß der lineare — axiale— Kraftangriff eindeutig vom tangentialen Kraftangriff getrennt und somit unterscheidbar wird, und daß über den Havarieschutz hinaus definierte und unterschiedliche Drehmomente aufgenommen werden können.The invention is based on the technical object, a device for checking the function of rotatably mounted components, wherein a spring-loaded and force-adjustable carrier element piston, arranged to receive axial forces, longitudinally displaceable in a housing-cylinder and the overload protection, in case of excessive linear force attack, equipped with a shutdown device, inventive to improve so that the linear - axiale force attack clearly separated from the tangential force attack and thus distinguishable, and that beyond the Havarieschutz also defined and different torques can be recorded.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß mit dem Kolben ein Flansch fest verbunden ist und der Kolben drehbar in dem als Zylinder ausgebildeten Grundkörper angeordnet ist. Die Führungsfläche des Kolbens ist keramisch beschickt. Weiterhin ist im Grundkörper ein Federnsystem derart angeordnet, daß sich bei Verlängerung der gedachten Achsen der Federn eine Sekante, bezogen auf den Außenzylinder des Grundkörpers ergibt und daß Federn unterschiedlicher Steife c unabhängig voneinander angeordnet und über Steller justierbar sind. Im Flansch ist ein Mitnehmerstift angeordnet, der über Kontaktbleche mit dem Federnsystem in Wirkverbindung steht. Eine vorteilhafte Auslegung ist, daß die Kontaktbleche jeweils in Drehpunkten gelagert sind und mit Signalgebern in Wirkverbindung treten.According to the invention the object is achieved in that a flange is fixedly connected to the piston and the piston is rotatably disposed in the base body designed as a cylinder. The guide surface of the piston is charged ceramic. Furthermore, in the main body, a spring system is arranged such that upon extension of the imaginary axes of the springs a secant, based on the outer cylinder of the body results and that springs of different stiffness c are arranged independently and adjustable via actuators. In the flange, a driving pin is arranged, which is connected via contact plates with the spring system in operative connection. An advantageous design is that the contact plates are each mounted in pivot points and come into contact with signal transmitters.

Die Vorteile der Lösung liegen im eindeutigen Trennen des Funktionsschrittes „linearer Kraftangriff" vom Funktionsschrift „tangentialer Kraftangriff—Drehmomentangriff". Durch das zweiseitig wirkende Federnsystem wird es möglich, über den ausschließlichen Havarieschutz hinausgehend, auch Drehmomentprüfungen — z. B. Leichtgängigkeit drehbar gelagerter Bauteile/-elemente, rechts- und linksdrehend durchgefahren zu können, die bei automatisch ablaufenden Montageoperationen unumgänglich sind.The advantages of the solution lie in the clear separation of the functional step "linear force attack" from the functional script "tangential force application torque attack". Due to the double-acting spring system, it is possible, in addition to the exclusive Havarieschutz addition, also torque tests -. B. ease of rotation of rotatably mounted components / elements, to be able to pass right and left rotation, which are inevitable in automatically expiring assembly operations.

Des weiteren wird durch das keramische Beschichten reibungsarmes Gleiten des Kolbens erreicht. Die Leichtgängigkeit der Einrichtung ist damit auch bei horizontaler Arbeitsweise des Greifers/Effektors gewährleistet und die Abmessungen sowie die Eigenmasse der Einrichtung bleiben klein.Furthermore, by the ceramic coating low-friction sliding of the piston is achieved. The smooth running of the device is thus guaranteed even with horizontal operation of the gripper / effector and the dimensions and the net mass of the device remain small.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigenThe invention will be explained below with reference to an embodiment. In the accompanying drawings show

Fig. 1: die Darstellung des Funktionsprinzips zur Aufnahme von Drehmomenten; Schnitt B-Baus Fig.2 und Fig. 2: die Seitenansicht der Einrichtung; Schnitt A-A aus Fig. 1.Fig. 1: the representation of the principle of operation for receiving torques; Section B-construction of Figure 2 and Figure 2: the side view of the device; Section A-A of FIG. 1.

In Fig.1 ist das, bezogen auf den Wirkungskreis des Mitnehmerstiftes 22, tangential angeordnete Federnsystem, bestehend aus den unterschiedlich dimensionierten Federn 11 und 12, einschließlich der Steller 13 und 14, die um die Drehpunkte 20 und 21 drehbargelagerten Kontaktbleche 15,1 und 15,2, sowie die bei Auslenkung (Drehmomentangriff) wirkenden Signalgeber 16 und 17 und die die Null-Lage meldenden Signalgeber 18 und 19 zu erkennen. Des weiteren ist der im Grundkörper 2 — als Zylinder ausgebildet — drehbar gelagerte Kolben 5 dargestellt.In Figure 1, based on the scope of the Mitnehmerstiftes 22, tangentially arranged spring system consisting of the differently dimensioned springs 11 and 12, including the actuator 13 and 14, the rotatably mounted about the pivot points 20 and 21 contact plates 15,1 and 15 , 2, and acting on deflection (torque attack) signal generator 16 and 17 and the zero position signaling signal generator 18 and 19 to recognize. Furthermore, in the base body 2 - designed as a cylinder - rotatably mounted piston 5 is shown.

In Fig. 2 ist die an sich bekannte Einrichtung zur axialen (linearen) Kraftaufnahme mit Kolben 5, dessen Gleitfläche keramisch beschichtet ist, Druckfeder 6, Deckplatte 3 mit Stellschraube 7 und dem axialen Signalgeber 9 mit Kontaktblech 8 dargestellt.In Fig. 2 the known per se device for axial (linear) force absorption with piston 5, the sliding surface is ceramic coated, compression spring 6, cover plate 3 with adjusting screw 7 and the axial signal generator 9 with contact plate 8 is shown.

Des weiteren ist die Anordnung des Flansches 4 am drehbar gelagerten Kolben 5, sowie die Anordnung des Mitnehmerstifts 22 im Flansch 4 und der Wirkungseingriff des Mitneh'merstifts 22 im tangential angeordneten Federsystem dargestellt.Furthermore, the arrangement of the flange 4 on the rotatably mounted piston 5, and the arrangement of the driving pin 22 in the flange 4 and the effect engagement of the Mitneh'merstifts 22 in the tangentially arranged spring system is shown.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende:The operation of the device is the following:

Die Einrichtung ist über einen Zwischenring 2 und die Deckplatte 3 an einen Industrieroboter bzw. Manipulator angeflanscht. Im Grundkörper 1, der als Zylinder ausgebildet ist, ist ein Kolben 5 axial gegen eine Feder 6 verschiebbar sowiedrehbar angeordnet.The device is flanged via an intermediate ring 2 and the cover plate 3 to an industrial robot or manipulator. In the base body 1, which is designed as a cylinder, a piston 5 is arranged axially displaceable against a spring 6 slidably sowed.

über die in der Deckplatte 3 angeordnete Stellschraube 7 ist die wirkende Federkraft, den erforderlichen Bedingungen entsprechend, einstellbar. Der als Widerlager für den Kolben 5 wirkenden Deckplatte 3 gegenüberliegend, ist ein Flansch 4 fest mit dem axial verschiebbaren und drehbaren Kolben 5 verbunden. Auf dem Flansch 4 ist in Richtung des Grundkörpers 1 ein Kontaktblech 8 sowie ein Mitnehmerstift 22 angeordnet.via the arranged in the cover plate 3 screw 7, the acting spring force, according to the required conditions, adjustable. The acting as an abutment for the piston 5 cover plate 3 opposite, a flange 4 is fixedly connected to the axially displaceable and rotatable piston 5. On the flange 4, a contact plate 8 and a driving pin 22 is arranged in the direction of the base body 1.

Auf der dem Grundkörper 1 abgewandten Seite des Flansches 4 wird ein Greifer—Effektor—angeflanscht.On the side facing away from the base body 1 of the flange 4, a gripper effector flange is flanged.

Zur Aufnahme/Registrierung von Drehmomenten ist seitlich im Grundkörper 1, bezogen auf den Wirkungskreis des Mitnehmerstifts 22 tangential ein Federnsystem, bestehend aus zwei Federn 11 und 12 unterschiedlicher Federsteife c, sowie den dazugehörigen Stellern 13 und 14, angeordnet. Der Mitnehmerstift 22 wirkt bei Angriff eines Drehmoments gleichzeitig auf das Federnsystem sowie auf die, in den außermittig — bezogen auf die Achse des Grundkörpers — angeordneten Drehpunkten 20 und 21, drehbar gelagerten Kontaktbleche 15.1 und 15.2 wiederum wirken bei zu großem Drehmomentangriff bzw. beim überschreiten einer vorgegebenen Prüfgröße (eingestellte Federkraft) auf die Signalgeber 16 und 17, von denen ein Signal bzw. eine Information zum Abschalten des Industrierobototers bzw. zur Registrierung der ermittelten Prüfgröße an die Industrierobotersteuerung gegeben wird. Nach Aufheben des Kraftangriffs wird der Flansch 4 einschließlich Greifer/Effektor sowie die Kontaktbleche 15.1 und 15.2 durch die Federkraft des Federsystems über den. Mitnehmerstift 22 wieder in die Ausgangsstellung — Nullstellung — zurückgeführt. Die Nullstellung wird durch die Signalgeber 18 und 19 an die Industrierobotersteuerung gemeldet.For recording / registration of torques is tangentially a spring system, consisting of two springs 11 and 12 different spring stiffness c, and the associated actuators 13 and 14, arranged laterally in the base body 1, based on the sphere of the driver pin 22. The driving pin 22 acts on attack of a torque at the same time on the spring system and, in the off-center - with respect to the axis of the body - arranged pivot points 20 and 21, rotatably mounted contact plates 15.1 and 15.2 again act in too much torque attack or when crossing a predetermined test value (set spring force) on the signal generator 16 and 17, of which a signal or information for switching off the industrial robot or for the registration of the determined test value is given to the industrial robot control. After canceling the force attack of the flange 4 including gripper / effector and the contact plates 15.1 and 15.2 by the spring force of the spring system on the. Drive pin 22 back to the starting position - zero position - returned. The zero position is reported by the signal generator 18 and 19 to the industrial robot control.

Claims

Invention claim:

1. A device for checking the function of rotatably mounted components, wherein a spring-loaded and force-adjustable carrier element piston, arranged to receive axial forces, longitudinally displaceable in a housing-cylinder and the overload protection, in case of excessive linear force attack, equipped with a turn-off, characterized characterized in that a flange (4) is fixedly connected to the piston (5) and the piston (5) is rotatably arranged in the base body (1) designed as a cylinder.

2. Device for functional check according to item 1, characterized in that the guide surface (10) of the piston (5) is ceramic coated. ·

3. Device for functional check according to items 1 and 2, characterized in that in the base body (your spring system is arranged such that upon extension of the imaginary axes of the springs (11 and 12) a secant, based on the outer cylinder of the base body (1 ), and that springs (11 and 12) of different stiffness c are arranged independently of one another and can be adjusted via actuators (13 and 14).

4. Device for functional check according to Pkt. 1 to 3, characterized in that in the flange (4) a driving pin (22) is arranged.

5. Device for functional control according to Pkt. 1 to 4, characterized in that the driving pin (22) via contact plates (15.1 and 15.2) with the spring system (11 and 12) is in operative connection.

6. Functional control device according to items 1 to 5, characterized in that the contact plates (15.1 and 15.2) are rotatably mounted independently of one another in pivot points (20 and 21) and are operatively connected to signal transmitters (16 and 17 and 18 and 19) to step.