[发明专利]具有桌下机械手的工作设备

说明书

本发明的主题是一种用于部分自动地执行工作步骤的工作设备，所述工作设备包括具有工作台面的工作台和设置在所述工作台面之上的协作工作区域，在所述协作工作区域中能手动地和自动地执行工作步骤，其中，用于执行自动的工作步骤的机械手设置在所述工作台面之下，并且在所述工作台面中存在至少一个开口，所述工作区域通过所述开口对于机械手而言是可接近的。

技术领域

本发明涉及一种用于部分自动地执行工作步骤的工作设备，所述工作设备包括具有工作台面的工作台和设置在所述工作台面之上的协作工作区域，在所述协作工作区域中能手动地和自动地执行工作步骤。

背景技术

使用工业机械手是在当今的工业产品生产中重要的组成部分。工业机械手的典型应用包括例如焊接、结合、涂敷、切割、装配、包装、标记、检验或运输和处理(Abfertigen)。工业机械手通常具有以下各组件：包括旋转轴和平移轴的承载结构、设置在所述承载结构上的驱动单元、操作头例如抓取系统、用于预定机械手动作的可编程的控制装置以及用于监测运动学链的位置的内部传感器。

传统上在工业制造环境中机械手的工作区域(亦即以下空间：所述空间在机械手的正常运行中被所述机械手的承载结构、驱动单元或操作头的任意部分占据)在所述机械手的运行期间严格防护以防人员的进入，以便保护所述人员以防由于机械手的工作事故。对此，机械手的工作区域通常用保护挡板或围栏围住并在必要时附加地还利用传感器、例如光栅来监测。

而在推进自动化目标的进程中，对于机械手与人员的严格分离的工作区域的安全范例越来越多地被协作式方案所代替，所述协作式方案拓展人与机器的直接的、物理上的交互。特别是，所述方案的目标是提高制造效率，例如通过以下方式：机械手承担对于人来说在身体上费力的工作，从而人可以更加专注于其优越的认知能力。为了在由人和机器共同使用的工作区域中避免工作事故，这样的协作机械手与外部传感器连接，所述外部传感器给机械手控制装置提供关于在协作工作区域中或在所述协作工作区域的周围环境中工作的人员或其身体部分的位置和运动的信息，从而控制装置一方面可以控制机械手以用于与人员直接交互以便共同实施工作步骤，并且另一方面可以在事故紧急情况下将机械手立刻置于静止状态中或触发其他适当的安全措施。

用于可靠地开动工业机械手的推荐的保护措施在机械标准DIN EN ISO 12100和所应用的协调标准(DIN EN ISO 10218-1,ISO/TS15066)中说明。根据例如以公开文件WO2017/163251 A2和DE 10 2016 002 781 A1以及实用新型文件DE 20 2015 101 621 U1给出的现有技术，用于部分自动地制造产品的、具有用于机械手和人员的协作工作区域的设备包括具有工作台面的工作台和设置在所述工作台面之上的协作工作区域，所述协作工作区域不仅对于站在或坐在所述工作台前的人员而言、而且对于机械手而言是可接近的。所述机械手在现有技术中安装在所述工作台面上或设置在所述工作台面之上、例如安装在工作台的后部结构上或在门架系统上。所述协作工作区域通常还被护栏包围，所述护栏包括用于人员的可关闭的入口。这样的护栏构成冗余的安全措施，所述安全措施附加地确保由机械手自行实施的并且无需与人直接配合工作的工作步骤的安全以防事故。

如以下所说明的那样，根据现有技术的这种工作设备在灵活性和可接近性、规定时间以及投入成本和资格要求方面包含一系列缺点。

机械手在工作台面上或在工作台的后部挡板上的布置在工作设备集成到生产线中时对于材料物流构成强烈限制的边界条件。所述材料物流例如包括由运抵的和运出的构件以及所供应的、要在所述工作设备中装配到所述构件上的各组件组成的材料流。协作工作区域的对于材料物流而言的可接近性受机械手在工作台面上或在后部挡板上的存在所强烈妨碍，从而工作台的庞大的几何尺寸可能是必要的，特别是因为工作设备的为了人员进入而设置的侧面出于安全原因要尽可能保持畅通并且因此不应被用于材料物流。