Arbeitsvorrichtung und Betriebsverfahren

Die Erfindung betrifft eine Arbeitsvorrichtung und ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen im Oberbegriff des Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruchs.

Arbeitsvorrichtungen mit einem oder mehreren Robotern und Werkzeugen sind aus der Praxis in verschiedenen

Ausprägungen bekannt. In der Regel sind sie als

vollautomatische Stationen ausgebildet und zur

Unfallsicherheit von Werkern mit Schutzabtrennungen ausgerüstet, die mechanisch den Werkerzutritt verhindern oder den Industrieroboter abschalten.

Ferner gibt es Bestrebungen, Menschen mit

Industrierobotern bei der Durchführung von Arbeits- Prozessen kooperieren oder kollaborieren zu lassen. Dies wird als Mensch-Roboter-Kooperation oder -Kollaboration (MRK) bezeichnet. Die Normung, insbesondere die ISO/TS 15066 und die EN ISO 10218-1,2 beinhalten Vorgaben für die MRK hinsichtlich Schutzmaßnahmen, sensorische

Ausfallsicherheit und dgl .. Bei der MRK wird mit einer Erfassungseinrichtung eine erfolgte Kollision des Roboters bzw. seines Werkzeugs mit einem Hindernis, insbesondere mit einem Werker, detektiert und zur Sicherheit eine

Schutzmaßnahme, insbesondere ein Stillstand oder eine Rückwärtsbewegung des Roboters, eingeleitet. Die

Kollisionserfassung kann berührend und ggf. mit einer Messung von auftretenden Kollisionskräften erfolgen.

Hierfür geeignete taktile Gelenkarm-Industrieroboter sind z.B. aus der DE 10 2007 063 099 AI, DE 10 2007 014 023 AI und DE 10 2007 028 758 B4 bekannt. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine

verbesserte Arbeitstechnik aufzuzeigen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruch.

Die beanspruchte Arbeitstechnik, d.h. die

Arbeitsvorrichtung und das zugehörige Betriebsverfahren, haben den Vorteil, dass eine höhere Leistung und

Verfügbarkeit der Arbeitsvorrichtung ohne Einschränkung der MRK-Tauglichkeit erreicht werden kann. Durch eine Abstandsmessung kann eine drohende Kollisionsgefahr im Vorfeld detektiert werden, wobei der Industrieroboter eine Ausweichbewegung durchführt.

Hierdurch kann einerseits eine Kollision und eine MRK- Schut zmaßnahme, insbesondere ein Stillstand oder eine Rückwärtsbewegung des Industrieroboters, vermieden werden. Der Arbeit sprozess und die Prozessbewegung des

Industrieroboters kann dank der Ausweichbewegung

fortgesetzt und ggf. zu Ende geführt werden. Die mit einer MRK-Schut zmaßnahme eintretenden Takt zeitprobleme können vermieden werden. Bei einer MRK-Schut zmaßnahme kann nicht vorhergesagt werden, ob und wie lange der Industrieroboter in seiner Prozessbewegung unterbrochen wird.

Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen

Ausweichtechnik, insbesondere des Betriebsverfahrens der Arbeitsvorrichtung, ist eine vorgeschaltete

Ausweichstrategie, die aktiv wird, bevor eine Kollision auftritt und erkannt wird.

Der Industrieroboter kann eine Ausweichbewegung an dem Hindernis vorbei ausführen und dieses umgehen. Bei einer Ausweichbewegung kann die Abstandsmessung fortgesetzt werden, wobei der Erfolg der Ausweichbewegung überprüft und die Ausweichbewegung bedarfsweise korrigiert werden kann. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn das

Hindernis sich bewegt. Für eine dynamische

Ausweichstrategie ist es von Vorteil, mit der

Erfassungseinrichtung nicht nur die Existenz eines

Hindernisses, insbesondere eines Werkers, sondern auch die

Lage und/oder die Größe und/oder eine evtl. Bewegung des Hindernisses zu detektieren. Bei einem bewegten Hindernis können Richtung und Geschwindigkeit erfasst werden und für eine Planung sowie eine evtl. Korrektur der

Ausweichbewegung herangezogen werden.

Die Arbeitsvorrichtung und insbesondere deren Steuerung sind für die vorgenannten und beanspruchten Funktionen vorgesehen und in geeigneter Weise ausgebildet.

Vorzugsweise ist die Steuerung für die Auswertung der gemessenen bzw. ermittelten Abstände und die Planung sowie Einleitung der Ausweichbewegung sowie deren evtl.

Korrektur verantwortlich und steuert den Industrieroboter entsprechend an.

Die Erfassungsvorrichtung kann mehrere Sensoreinrichtungen aufweisen. Hierfür sind in den Unteransprüchen

verschiedene Ausgestaltungen angegeben. Besondere Vorteil bietet eine Erfassungstechnik, die einerseits

kontaktierend das Auftreten einer Kollision detektiert und die zusätzlich eine abstandsmessende Sensoreinrichtung für die Ausweichstrategie aufweist.

Die von der eingangs genannten Normung geforderte MRK- Sicherheit und sensorische Ausfallsicherheit kann mit der

Sensoreinrichtung erreicht werden, die eine aufgetretene

Kollision bevorzugt berührend detektiert und die den

Normvorgaben entsprechend MRK-tauglich ausgebildet ist.

Hierfür kann ein selbst MRK-tauglicher , insbesondere taktiler Industrieroboter, mit einer zugeordneten, insbesondere integrierten, und einwirkende Belastungen erfassenden Sensorik eingesetzt werden. Die zusätzliche Sensoreinrichtung zur vorzugsweise

berührungslosen Abstandsmessung braucht diesen

Normvorgaben nicht zu folgen und kann dadurch wesentlich einfacher und kostengünstiger ausgebildet sein. Diese

Sensoreinrichtung kann einen einfachen und kostengünstigen Sensor aufweisen, der am Industrieroboter oder extern angeordnet sein kann. Der Sensor kann als optischer

Sensor, z.B. als 3D-Kamera, ausgebildet sein. Derartige Kameras sind aus anderen Bereichen, insbesondere

Computeranwendungen für Animationen und Spiele, aus der Gebäudetechnik oder dgl . verfügbar und wegen großer

Stückzahlen entsprechend kostengünstig. Die MRK- Tauglichkeit der Arbeitsvorrichtung und ggf. des

Industrieroboters kann uneingeschränkt erhalten bleiben, wobei die Zusatzfunktion der Ausweichstrategie auf besonders einfache und kostengünstige Weise erreicht werden kann. in den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte

Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen:

Figur 1: eine schematische Darstellung einer

Arbeitsvorrichtung mit einem Industrieroboter und einer Erfassungseinrichtung,

Figur 2 und 3: Schemadarstellungen für drohende

Kollisionsfälle und Ausweichbewegungen und

Figur 4: einen taktilen Industrieroboter.

Die Erindung betrifft eine Arbeitsvorrichtung (1) und ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Arbeitsvorrichtung (1) ·

Die Arbeitsvorrichtung (1) beinhaltet mindestens einen Industrieroboter (2), der ein Prozesswerkzeug (3) trägt und führt und mit diesem einen Prozess ausführt. Eine bevorzugte Ausführungsform ist in Figur 4 dargestellt und wird nachfolge näher erläutert. Die Arbeitsvorrichtung (1) weist ferner eine Steuerung (6) auf. Dies kann eine Robotersteuerung oder eine andere, insbesondere übergeordnete Stations- oder Anlagensteuerung sein. Das Prozesswerkzeug (3) und die auszuführenden

Prozesse können beliebig ausgebildet sein. Es kann sich um Fügeprozesse, Auftrag- oder Umformprozesse, Handhabungs ^¬ und Montageprozesse und entsprechende Werkzeugausbildungen handeln. Das Prozesswerkzeug (3) kann auch eine oder mehrere eigene Bewegungsachsen und Antriebe aufweisen. In den Ausführungsbeispielen ist ein ggf. wechselbares

GreifWerkzeug (3) gezeigt. Der Industrieroboter (2) ist programmierbar und weist hierfür eine entsprechende Robotersteuerung (6) mit geeigneten Schnittstellen und Speichern auf. In der

Robotersteuerung (6) sind ein oder mehrere Bahnprogramme für die Roboterbewegungen bei den auszuführenden Prozessen gespeichert. In den Bahnprogrammen können die

Raumkoordinaten von ein oder mehreren Zielpunkten (19) und etwaigen beim Prozess anzufahrenden Stützpunkten nebst der zugehörigen kartesischen Trajektorien (21) gespeichert sein. In der Steuerung bzw. Robotersteuerung (6) kann insbesondere ein Algorithmus bzw. ein Programm für die nachfolgend erläuterte Auswertung von erfassten Abständen (d) und die Durchführung einer Ausweichbewegung (a) des Industrieroboters (2) gespeichert sein.

Die Arbeitsvorrichtung (1) ist für eine Mensch-Roboter- Kooperation oder -Kolaboration (abgekürzt MRK) in

geeigneter Weise ausgebildet. Ein Werker (7) kann sich dabei ohne Schutzabtrennung im Arbeitsbereich des

Industrieroboters (2) aufhalten und bewegen. Bei einer

Kooperation können der Industrieroboter (2) und der Werker (7) eigenständig arbeiten. Bei einer Kollaboration findet eine Zusammenarbeit von Industrieroboter (2) und Werker (7) im Prozess statt.

Die MRK-taugliche Arbeitsvorrichtung (1) führt bei

Auftreten einer Kollision eine MRK-Schut zmaßnahme gemäß der eingangs genannten einschlägigen Normung aus. Wenn der Industrieroboter (2) selbst oder mit seinem

Prozesswerkzeug (3) mit dem Werker (7) oder mit einem anderen unvorhergesehenen Hindernis kollidiert und in Berührungskontakt tritt, sieht die MRK-Maßnahme z.B. ein Stehenbleiben oder eine Rückwärtsbewegung des

Industrieroboters (2) vor. Bei einem Stillstand kann der Industrieroboter (2) ggf. auch kraftlos geschaltet werden und sich vom Werker (7) oder einem anderen Hindernis wegschieben lassen. Für die Detektion einer aufgetretenen Kollision weist die Arbeitsvorrichtung (1) eine Erfassungsvorrichtung (5) auf. Diese kann eine oder mehrere Sensoreinrichtungen (16) für eine Kollisionserfassung aufweisen.

Im gezeigten und bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Industrieroboter (2) selbst MRK-tauglich ausgebildet und mit einer zugeordneten Sensoreinrichtung (16) für die Kollisionserfassung ausgerüstet. Die Sensoreinrichtung

(16) kann einen oder mehrere Sensoren (17) zum Detektieren eines Berührungskontaktes zwischen dem Industrieroboter (2) und/oder dem Prozesswerkzeug (3) und dem Werker (7) oder einem anderen Hindernis aufweisen. Mit einem Sensor (17) können ggf. auch die dabei auftretenden

Kollisionskräfte gemessen werden.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind ein oder mehrere Sensoren (17) in den Industrieroboter (2) integriert und erfassen die von außen im Kollisionsfall einwirkenden Belastungen. In einer anderen, nicht dargestellten

Ausführungsform können ein oder mehrere Sensoren (17) am Prozesswerkzeug (3) oder zwischen dem Industrieroboter (2) und dem Prozesswerkzeug (3) angeordnet sein. Ferner ist es möglich, das Auftreten einer Kollision auf andere Weise, z.B. elektrisch über Stromfluss bei Kontaktbildung oder dgl . , und mit einer entsprechend ausgebildeten

Sensoreinrichtung (16) zu detektieren. Die Erfassungseinrichtung (5) detektiert zusätzlich einen Abstand (d) zwischen dem Industrieroboter (2) und/oder seinem Prozesswerkzeug (3) und dem Werker (7) oder einem anderen unvorhergesehenen Hindernis. Die Detektion bzw. Erfassung kann durch direkte Messung oder durch

anderweitige indirekte Ermittlung, insbesondere

Berechnung, eines Abstands erfolgen. Für die

Abstandserfassung sind eine oder mehrere zusätzlich Sensoreinrichtung (en) (14,15) vorgesehen. Die

Sensoreinrichtungen (14,15,16) sind mit der Steuerung (6) über eine Signalverbindung (18), z.B. die gezeigte

Signalleitung, oder drahtlos per Funk oder in anderer Weise gekoppelt.

Die Arbeitsvorrichtung (1), insbesondere die Steuerung (6) ist dann dazu ausgebildet, bei einer drohenden

Kollisionsgefahr den Industrieroboter (2) eine

Ausweichbewegung (a) gegenüber dem Werker bzw. Hindernis (7) ausführen zu lassen. Die drohende Kollisionsgefahr kann aus dem erfassten Abstand ermittelt werden. Dies kann durch Auswertung der Abstandsgröße geschehen. Eine

Kollisionsgefahr tritt ein, wenn der detektierte Abstand (d) gleich oder kleiner einem vorgegebenen

Kollisionsabstand (x) ist. Figur 2 und 3 zeigen hierfür zwei Ausführungsbeispiele.

Die Erfassungseinrichtung (5) prüft im Vorfeld entlang der programmierten Bewegungsbahn die Umgebung auf das

Auftreten von solchen Kollisionsgefahren. Durch eine

Ausweichbewegung (a) kann der Industrieroboter (2) dem Hindernis bzw. Werker (7) kollisionsfrei ausweichen und seine programmierte Prozessbewegung weiterführen bzw.

fortsetzen. Wenn keine Kollision oder nicht umgehbare

Hindernisse auftreten, kann der Industrieroboter (2) seine programmierte Prozessbewegung zu Ende führen, wobei z.B. der in Figur 2 und 3 gezeigte Zielpunkt (19) erreicht wird. Die Ausweichbewegung (a) kann an dem Hindernis (7) vorbeiführen und diese umgehen oder ggf. einen zu geringen Abstand vom Hindernis oder Werker (7) vergrößern. Durch diese Vorfelderfassung und die Ausweichstrategie können eine MRK-Maßnahme und eine Prozessunterbrechung,

insbesondere ein Stillstand der Arbeitsvorrichtung (1), vermieden werden. Die Ausweichbewegung (a) wird

ausgeführt, bis der Zielpunkt (19) erreicht ist, oder bis der Eintritt einer Kollision detektiert wird. Figur 2 verdeutlicht den Fall, in dem bei der

programmierten Bahnbewegung des Industrieroboters (2) zu einem Zielpunkt (19) die Trajektorie (21) durch ein detektiertes Hindernis bzw. einen Werker (7) verläuft.

Hierbei wird von der Sensoreinrichtung (14,15) ein Abstand (d) entlang der Bewegungsbahn von einer

kollisionsrelevanten Stelle (4) bis zu einer

Auftreffstelle am Hindernis bzw. Werker (7) erfasst. Eine kollisionsrelevante Stelle (4) kann z.B. der in

Bewegungsrichtung vorderste und am ehesten die

Auftreffstelle erreichende Punkt am Prozesswerkzeug (3) sein . im andere Fall von Figur 3 befindet sich das Hindernis bzw. der Werker (7) zwar außerhalb der Bewegungsbahn bzw. der Trajektorie (21) des Industrieroboters (2) zum

Zielpunkt (19). Bei Verfolgung dieser Bahnbewegung würde allerdings der seitliche Abstand zum Hindernis bzw. Werker (7) zu klein und könnte einen vorgebenen Mindestabstand unterschreiten. Die Abstandsmessung betrifft dann den seitlichen Abstand (d) zwischen der Trajektorie (21) und dem Hindernis bzw. Werker (7) . Die Erfassungseinrichtung (5) erfasst den Abstand (d) nach Lage und Größe. Dies geschieht vorzugsweise berührungslos. Die Erfassung kann in einer direkten Messung des Abstands (d) zwischen einem kollisionsrelevanten Punkt (4) und dem Hindernis bzw. Werker (7) bestehen. Der Abstand (d) kann andererseits aus einer anderweitigen Abstandsmessung ermittelt werden. Dies ist z.B. der Fall, wenn die Mess- Bezugsstelle von der kollisionsrelevanten Stelle (4) distanziert ist. Für die Ausgestaltung der Sensoreinrichtung (en) (14,15) zur Abstandserfassung gibt es verschiedene Möglichkeiten. Eine Sensoreinrichtung (14) kann z.B. gemäß Figur 1 am Industrieroboter (2) und/oder am Prozesswerkzeug (3) angeordnet sein. Sie wird bei der Roboterbewegung

mitgeführt. Eine solche Sensoreinrichtung (14) kann einen oder mehrere geeignete Sensoren zur vorzugsweise

berührungslosen Abtastung der Umgebung der programmierten

Bewegungsbahn bzw. Trajektorie (21) im Vorfeld und mit Distanz zu der aktuellen Roboterposition aufweisen. Ein solcher Sensor kann z.B. ein Ultraschallsensor sein.

Alternativ ist ein optischer Sensor oder ein anderer geeigneter Sensor mit Distanzwirkung möglich.

Die Erfassungseinrichtung (5) kann alternativ oder

zusätzlich eine separat und extern vom Industrieroboter (2) angeordnete Sensoreinrichtung (15) für die

Abstandserfassung aufweisen. Diese kann ebenfalls ein oder mehrere geeignete Sensoren beinhalten. Die

Sensoreinrichtung (15) kann z.B. eine optische

Arbeitsraumüberwachung durchführen und weist hierfür ein oder mehrere optische Sensoren auf. Ein Sensor kann z.B. als 3D-Kamera, als Tiefenbildkamera, als

Laserabstandssensor oder dgl . ausgebildet sein. Die

Sensoreinrichtung (15) kann sich oberhalb des

Industrieroboters (2) und des Hindernisses bzw. Werkers (7) befinden und eine Überwachung aus der Vogelperspektive durchführen. Alternativ sind andere Anordnungen und

Ausbildungen der Sensoreinrichtung (en) (14,15) möglich.

Die Arbeitsvorrichtung (1) ist in geeigneter Weise

ausgebildet, um eine Auswertung des erfassten Abstands (d) auszuführen. Sie trifft auch in Abhängigkeit hiervon die Entscheidung über eine Ausweichbewegung (a) und führt diese dann durch. Diese Vorgänge können in einer

entsprechend ausgebildeten Steuerung (6), insbesondere der RoboterSteuerung, durchgeführt werden. Eine Auswertung der Abstände (d) und ggf. eine Entscheidung für eine

Ausweichbewegung (a) können auch in der

Erfassungseinrichtung (5) erfolgen. Der Ausweichprozess kann dynamisch sein. Eine Erfassung und Auswertung der Abstände kann während der

Ausweichbewegung (a) erfolgen und kann ggf. zu einer

Korrektur der Ausweichbewegung (a) führen. Dies kann insbesondere bei bewegten Hindernissen bzw. Werkern (7) der Fall sein.

Vorzugsweise erfasst die Erfassungseinrichtung (5) nicht nur die Existenz, sondern auch die Lage und/oder die Größe und/oder eine evtl. Bewegung des Hindernisses oder Werkers (7) . Die besagte Lage schließt die Position und

Ausrichtung im Raum ein. Bei einer Bewegung werden

bevorzugt deren Richtung und Geschwindigkeit erfasst. Die Erfassung erfolgt über die Sensoreinrichtung (en) (14,15).

Die Ausweichbewegung wird vorzugsweise von der Steuerung (6) geplant und ausgeführt. Diese weist hierfür den erwähnten Algorithmus für die Ausgleichsbewegung (a) auf.

Dies kann auch einen Online-Tra ektorienplaner beinhalten, der eine bevorzugt kollisionsfreie Bahnplanung erstellt.

Wie Figur 2 und 3 verdeutlichen, wird z.B. von dem

Algorithmus bzw. Online-Tra ektorienplaner ein

zusätzlicher Bahnpunkt (20) generiert und die

programmierte Bahnbewegung des Roboters entsprechend abgeändert. Die Ausweichbewegung (a) führt über einen oder mehrere zusätzliche Bahnpunkte (20) zu dem

prozessbedingten Zielpunkt (19). Die Bewegung kann als Point-to-Point-Bewegung auf entsprechend geänderten

Trajektorien ablaufen. Die ein oder mehreren Bahnpunkte (20) könne bedarfsweise bei einer dynamischen

Ausweichstrategie geändert werden, insbesondere wenn das Hindernis oder der Werker (7) sich bewegen oder ein neues Hindernis (7) auftaucht. Die MRK-Tauglichkeit der Arbeitsvorrichtung (1) und ggf. des Industrieroboters (2) kann auf unterschiedliche Weise hergestellt werden. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Industrieroboter (2) selbst MRK-tauglich .

Vorzugsweise handelt es sich um einen taktilen

mehrachsigen Industrieroboter (2) mit einer bevorzugt integrierten Sensoreinrichtung (16), der sensitive

Eigenschaften hat und selbst einen Berührungskontakte mit dem menschlichen Körper oder anderen Hindernissen

detektieren und hierauf mit der besagten MRK-Maßnahme reagieren kann. Der taktile Industrieroboter (2)

detektiert zu MRK-Zwecken einen Berührungs- bzw.

Kollisionskontakt als äußere Belastung, die an einer

Roboterposition auftritt, an der diese Belastung nicht erwartet wird. Für die Reaktion auf einen

Berührungskontakt kann es unterschiedlich hohe Belastungs ^¬ und Reaktionsschwellen geben. Der taktile Industrieroboter (2) kann mit dem Werker (7) in einem offenen

Arbeitsbereich ohne Zaun oder andere Maschinengrenze zusammenarbeiten. Es kann dabei auch zu schmerzfreien oder schmerzarmen Kontakten kommen.

Der Industrieroboter (2) kann z.B. gemäß der DE 10 2007 063 099 AI, DE 10 2007 014 023 AI und/oder DE 10 2007 028 758 B4 ausgebildet sein. Eine bevorzugte Ausführungsform ist in Figur 4 gezeigt.

Der Industrieroboter (2) ist an eine externe oder

integrierte Robotersteuerung (6) angeschlossen. Der taktile Industrieroboter (2) kann die in Figur 5

angedeutete, bevorzugt integrierte Sensoreinrichtung (16) für die Erfassung von extern einwirkenden Kräften und/oder Momenten aufweisen, die mit der Robotersteuerung (6) verbunden ist und zur Steuerung oder Regelung,

insbesondere Nachgiebigkeitsregelung, der

Roboterbewegungen verwendet wird. Der taktile Industrieroboter kann insbesondere kraft- oder

momentengeregelte Achsen haben.

Der Industrieroboter (2) weist mehrere, z.B. vier, bewegliche und miteinander verbundene Glieder (8,9,10,11) auf. Die Glieder (8,9,10,11) sind vorzugsweise gelenkig und über drehende Roboterachsen I-VII miteinander und mit einem Sockel verbunden. Der Sockel kann einen in Figur 4 gezeigten Anschluss für Betriebsmittel haben. Es ist ferner möglich, dass einzelne Glieder (9,10) mehrteilig und in sich beweglich, insbesondere um die Längsachse verdrehbar, ausgebildet sind.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Industrieroboter (2) als Gelenkarm- oder Knickarmroboter ausgebildet und weist sieben angetriebene Achsen bzw. Bewegungsachsen I- VII auf. Die Achsen I-VII sind mit der Robotersteuerung verbunden und können gesteuert und ggf. geregelt werden. Das abtriebsseit ige Endglied (11) des Roboters (2) ist z.B. als Roboterhand ausgebildet und weist das um eine

Drehachse (13) drehbare Abtriebselement (12), z.B. einen Abtriebsflansch, auf. Die Drehachse (13) bildet die letzte Roboterachse VII. Durch ein ggf. hohles Abtriebselement (12) und ggf. andere Roboterglieder (8,9,10) können eine oder mehrere Leitungen für Betriebsmittel, z.B. Leistungsund Signalströme, Fluide etc. geführt sein und am Flansch (12) nach außen treten. Auch die Signalleitung (18) kann roboterintern geführt sein. Der Roboter (2) hat vorzugsweise drei oder mehr bewegliche Glieder (8,9,10,11) . Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist er ein mit dem Untergrund über einen Sockel

verbundenes Basisglied (8) und das vorerwähnte Endglied (11) sowie zwei Zwischenglieder (9,10) auf. Die

Zwischenglieder (9,10) sind mehrteilig und in sich

verdrehbar mittels Achsen (III) und (V) ausgebildet. Die Zahl der Zwischenglieder (9,10) kann alternativ kleiner oder größer sein. In weiterer Abwandlung können einzelne oder alle Zwischenglieder (9,10) in sich drehfest und ohne zusätzliche Achse ausgebildet sein. Die Glieder

(8,9,10,11) können eine gerade oder gemäß Figur 4

abgewinkelte Form haben. Der Industrieroboter (2) kann gemäß Figur 1 stehend oder alternativ hängend angeordnet sein .

Die Roboterachsen I-VII weisen jeweils ein Achslager, z.B. Drehlager bzw. ein Gelenk, und einen hier zugeordneten und integrierten steuerbaren, ggf. regelbaren Achsantrieb, z.B. Drehantrieb, auf. Außerdem können die Roboterachsen I-VII eine Steuer- oder schaltbare Bremse und die ggf. redundante Sensoreinrichtung (16) haben. Die Sensorik kann integriert sein und kann z.B. einen oder mehrere, in Figur 1 schematisch angedeutete Sensoren (17) an einer oder mehreren Roboterachsen I-VII aufweisen. Diese Sensoren (17) können gleiche oder unterschiedliche Funktionen haben. Sie können insbesondere zum Erfassen von

einwirkenden Belastungen, insbesondere von Momenten, ausgebildet sein. Sie können ferner Drehbewegungen und ggf. Drehpositionen detektieren.

Die vorgenannte Kraftsteuerung oder Kraftregelung der Roboterachsen (I-VII) bezieht sich auf die Wirkung nach außen am Abtriebselement (12) des Endglieds (11) sowie auf die dort einwirkenden Reaktionskräfte. Roboterintern findet an den drehenden Achsen oder Achsantrieben eine Momentensteuerung oder Momentenregelung statt.

Der Industrieroboter (2) kann für die MRK-Tauglichkeit eine oder mehrere nachgiebige Achsen (I - VII) bzw.

nachgiebige Achsantriebe mit einer Nachgiebigkeitsregelung haben. Die Nachgiebigkeitsregelung kann eine reine

Kraftregelung oder eine Kombination aus einer Positionsund einer Kraftregelung sein. Eine solche nachgiebige Achse vermeidet Unfälle mit Personen und Crashs mit Gegenständen im Arbeitsbereich durch Kraftbegrenzung und ggf. Stillstand oder federndes Ausweichen im Fall

unvorhergesehener Kollisionen. Sie kann andererseits in verschiedener Hinsicht für den Arbeit sprozess vorteilhaft genutzt werden. Einerseits kann die federnde

Ausweichfähigkeit des Industrieroboters (2) zum manuellen Teachen und Programmieren benutzt werden. Über eine

Belastungserfassung mit der Robotersensorik an den Achsen (I - VII) kann außerdem das Suchen und Finden der

Arbeitsposition des Prozesswerkzeugs (2) am Werkstück unterstützt und erleichtert werden. Auch Winkelfehler in der Relativstellung der Glieder (8,9,10,11) können

detektiert und bedarfsweise korrigiert werden. Eine oder mehrere nachgiebige Achsen sind außerdem zum Nachführen des Prozesswerkzeugs (3) entsprechend des Vorschubs vorteilhaft. Der Industrieroboter (2) kann außerdem bedarfsweise eine definierte Andrück- oder Zugkraft aufbringen. In den verschiedenen Fällen kann auch eine Gewichtskompensation erfolgen.

Der dargestellte Industrieroboter (2) kann als

Leichtbauroboter ausgebildet sein und aus

leichtgewichtigen Materialien, z.B. Leichtmetallen und Kunststoff bestehen. Er hat auch eine kleine Baugröße. Das in seiner Konstruktion und Funktion vereinfachte

Prozesswerkzeug (3) hat ebenfalls ein geringes Gewicht. Der Industrieroboter (2) mit seinem Prozesswerkzeug (3) ist dadurch insgesamt leichtgewichtig und kann ohne größeren Aufwand transportiert und von einem Einsatzort zum anderen verlegt werden. Das Gewicht von

Industrieroboter (2) und Prozesswerkzeug (3) kann unter 50 kg, insbesondere bei ca. 30 kg, liegen. Durch die

Möglichkeit des manuellen Teachens kann der

Industrieroboter (2) schnell und einfach programmiert, in Betrieb genommen und an unterschiedliche Prozesse

angepasst werden. Der Industrieroboter (2) ist programmierbar, wobei die Robotersteuerung (6) eine Recheneinheit, einen oder mehrere Speicher für Daten oder Programme sowie Eingabe- und Ausgabeeinheiten aufweist. Das Prozesswerkzeug (3) kann mit der Robotersteuerung (6) oder einer anderen gemeinsamen Steuerung verbunden und kann z.B. als

gesteuerte Achse in der Robotersteuerung implementiert sein. Die Robotersteuerung kann prozessrelevante Daten, z.B. Sensordaten, speichern und für eine

Qualitätskontrolle und -Sicherung protokollieren.

Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen

Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich. Zum einen können die Merkmale der Ausführungsbeispiele und Ihrer Abwandlungen beliebig miteinander kombiniert und auch ausgetauscht werden.

Bei einer MRK-tauglichen Arbeitsvorrichtung (1) kann auch ein anderer konventioneller Industrieroboter (2) ohne eigene MRK-Tauglichkeit eingesetzt werden, der z.B. nicht taktil ist und/oder nur positionsgesteuerte Achsen hat. Die Erfassungseinrichtung (5), insbesondere die

Kollisionen detektierende Sensoreinrichtung (16) ist hierfür entsprechen ausgebildet.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Arbeitsvorrichtung

2 Roboter, taktiler Roboter, Leichtbauroboter

3 Prozesswerkzeug

4 kollisionsrelevante Stelle

5 Erfassungseinrichtung

6 Steuerung

7 Hindernis, Werker

8 Glied, Basisglied

9 Glied, Zwischenglied

10 Glied, Zwischenglied

11 Glied, Endglied, Hand

12 Abtriebselement, Abtriebsflansch, Drehflansch

13 Drehachse

14 Sensoreinrichtung Abstandsmessung an Roboter

15 Sensoreinrichtung Abstandsmessung extern

16 Sensoreinrichtung Kollisionserfassung

17 Sensorik in Roboter

18 Signalverbindung

19 Zielpunkt

20 zusätzlicher Bahnpunkt

21 Trajektorie a Ausweichbewegung

d Abstand gemessen

x Kollisionsabstand

I - VII Achse von Roboter