(57)【要約】  本発明は、つぎのような過負荷防止装置（１）に関している。この過負荷防止装置は、マニピュレータに設けられるように設計されているハウジング（２）と、このハウジングに可動状態で取り付けられかつツールが設けられるためのツールホルダ（３）と、上記ハウジングと上記ツールホルダとの間に予圧を発生するための予圧装置（４）とを備えている。この場合、上記予圧装置は、媒体を介して作用する圧力ピストンを持つピストンユニットとして構成され、また、上記ハウジングと上記ツールホルダとの間の相対的運動によってスイッチングを行うスイッチ装置（５）を備えている。本発明は、上記スイッチ装置が、少なくとも１つの導電性スイッチ面（６）と、このスイッチ面と電気的に接触することができる少なくとも１つの導電性接点エレメント（７）とを備えていることを特徴としている。この場合、上記スイッチ面（６）と上記接点エレメント（７）とは、上記ツールホルダと上記ハウジングとの互いに対向する表面部分（８）に設けられている。そして、この場合、上記接点エレメント（７）は、上記スイッチ面（６）に対して上記圧力ピストンの少なくとも部分をシールするシールエレメントとして構成されている。
2007532336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マニピュレータに設けられるように設計されているハウジング（２）と、このハウジングに可動状態で取り付けられかつツールが設けられるためのツールホルダ（３）と、上記ハウジングと上記ツールホルダとの間に予圧を発生するための予圧装置（４）とを備え、
上記予圧装置が、媒体を介して作用する圧力ピストンを持つピストンユニットとして構成され、また、上記ハウジングと上記ツールホルダとの間の相対的運動によってスイッチングを行うスイッチ装置（５）を備えている過負荷防止装置（１）において、
上記スイッチ装置が、少なくとも１つの導電性スイッチ面（６）と、このスイッチ面と電気的に接触することができる少なくとも１つの導電性接点エレメント（７）とを備え、
この場合、上記スイッチ面（６）と上記接点エレメント（７）とが、上記ツールホルダと上記ハウジングとの互いに対向する表面部分（８）に設けられ、
そして、この場合、上記接点エレメント（７）が、上記スイッチ面（６）に対して上記圧力ピストンの少なくとも部分をシールするシールエレメントとして構成されていることを特徴とする過負荷防止装置。
【請求項２】
上記接点エレメント（７）が、弾性の導電性材料、特に導電性エラストマ材料から作られていることを特徴とする、請求項１に記載の過負荷防止装置。
【請求項３】
上記接点エレメント（７）が、上記スイッチ面と接触状態にあるときに、予圧によって弾性変形して、上記スイッチ面に平面的に保持されることを特徴とする、請求項１または２に記載の過負荷防止装置。
【請求項４】
上記スイッチ装置を設けている上記表面部分が、周囲の影響から保護されるように、上記ハウジングおよび／または上記ツールホルダによって形成されるスイッチング領域（１８）内に設けられることを特徴とする、請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の過負荷防止装置。
【請求項５】
上記スイッチ面が、複数の導電面（９）を持つプリント回路板として作られていることを特徴とする、請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の過負荷防止装置。
【請求項６】
上記表面部分が、作動軸（１０）に対してほぼ垂直になるように位置合わせされ、
この作動軸が、上記ツールホルダとの上記ハウジングの作用上の結合によって決定されることを特徴とする、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の過負荷防止装置。
【請求項７】
上記導電面が、上記作動軸に対してそれぞれ円環セグメント形状に、特に、セグメント角度を１２０°として、作られていることを特徴とする、請求項４または５に記載の過負荷防止装置。
【請求項８】
上記接点エレメント（７）が、リングシールエレメントとして作られ、そして、特に、作動軸に対して同軸に配置されていることを特徴とする、請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の過負荷防止装置。
【請求項９】
上記接点エレメント（７）が、上記ツールホルダの表面の溝（１１）に取り付けられ、
この溝が、少なくとも部分ごとに、上記作動軸の周りに円を描く形状であることを特徴とする、請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載の過負荷防止装置。
【請求項１０】
上記接点エレメントが、上記ツールホルダの休止位置において、上記プリント回路板の上記導電面の間に電気的接触が得られるように設けられ、そして、トラブル検出を行うための待機電流束が得られるように構成されていることを特徴とする、請求項１〜９のうちのいずれか一項に記載の過負荷防止装置。
【請求項１１】
上記待機電流束の監視と上記トラブル検出とのために、監視手段が設けられていることを特徴とする、請求項１０に記載の過負荷防止装置。
【請求項１２】
上記ツールホルダの軸方向における上記スイッチ装置の上記ハウジングに対するスイッチングストロークが２ｍｍ未満のｓであること、および／または、上記ツールホルダのチルト運動の際の上記ハウジングに対するスイッチング角度が１０°未満のαであることが意図されていることを特徴とする、請求項１〜１１のうちのいずれか一項に記載の過負荷防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マニピュレータに設けられるように設計されているハウジングと、このハウジングに可動状態で取り付けられかつツールが設けられるためのツールホルダと、上記ハウジングと上記ツールホルダとの間に予圧を発生するための予圧装置と、上記ハウジングと上記ツールホルダとの間の相対的運動によってスイッチングを行うスイッチ装置とを備えている過負荷防止装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
過負荷防止装置は、従来の技術によるものが公知である。外部の力で動作するマニピュレータ、例えば軸制御または輪郭制御される産業ロボットの場合、マニピュレータとこのマニピュレータの周囲にある物体とが相互に運動するとき、衝突による損傷を防止するために、上記過負荷防止装置が用いられる。この過負荷防止装置は、例えばロボットアームの取付フランジに固定が可能なハウジングをマニピュレータに備えることができる。このハウジングには、ツールホルダ、例えばツールフランジが設けられ、このツールホルダは、作業ツール、例えば、把握装置、加工装置、測定装置を取り付けるように構成されている。このツールホルダは、ハウジングに可動状態で取り付けられているので、ハウジングとツールホルダとの間の相対的運動、特に、ツールホルダの変位が、可能になる。この場合、線形および／または回転の相対的運動は、ツールホルダに取り付けられている作業ツールの適用領域に応じたものとすることができる。上記相対的運動は、ハウジングとこれに取り付けられているツールホルダとの間の設計上の条件によって、限定することができる。所望しない相対的運動を防止するために、予圧装置を設け、この予圧装置によって、ハウジングとツールホルダとの間に予圧を加えるので、この予圧を克服して初めて相対的運動を生じることができる。したがって、操作ツールが物体と衝突する際、まずは、予圧の大きさによって定められた衝突力だけが生じる。しかし、マニピュレータが行う運動を完全に受け止めるためにハウジングとツールホルダとの間に得られる相対的運動が、これを受け止めるには不十分な場合もある。したがって、ハウジングとツールホルダとの間にスイッチ装置を設けて、ハウジングに対してツールホルダに最小限の変位が生じたところで、スイッチング信号を発生し、この信号を、マニピュレータの運動を停止し、場合によっては反対方向に運転するように、マニピュレータの制御装置に転送することができる。
【０００３】
過負荷防止装置の公知の一実施形態は、本出願人のＯＰＳ８０モデルであって、一般的なカタログ類に記載されている。このＯＰＳ８０は、産業ロボットへの取付のための固定穴を持つ円筒形状のハウジングを備えている。この円筒形状のハウジングには、同様に円柱形状のツールホルダが取り付けられ、このツールホルダは、線形にスライドが可能でかつ回転可能な状態で結合されている。このツールホルダには、圧力ピストンまたはスプリング手段を介して予圧を加えることができ、したがって、設計上において範囲を限定されたトルク、または、これに相当する力の伝達が可能になり、これは、ツールホルダに取り付けられているツールを用いる際に、必要なことである。ツールホルダを向いているハウジング表面には、１２０°ずつ位置をずらして配置されている近接スイッチが設けられており、このスイッチは、衝突およびこれにより生じるハウジングとツールホルダとの接近の際、スイッチング信号を誘発して、マニピュレータの運動を停止させることができる。ＵＳ  ４７，１７，００３からは、予圧を生じるためのスプリングエレメントを設けた過負荷防止装置が、公知である。この場合、ハウジングとツールプレートとの間隔をセンサでもって測定する。所定の間隔を上回ると、信号が出力される。
【特許文献１】ＵＳ  ４，７１７，００３
【０００４】
ＤＤ  ２５２  ５１２  Ａ３からは、衝突防止機能つきのアダプタが公知である。このアダプタは、基本的ハウジングであることが意図されている。圧力媒体がこの基本的ハウジングに配され、この圧力媒体は、ダイヤフラムによって、シーリングを行う。フランジがロック手段から引き離されると、センサでもって信号が出力される。
【特許文献２】ＤＤ  ２５２  ５１２  Ａ３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、冒頭に挙げた種類の過負荷防止装置において、構造の単純化と調節性の改善とが可能なものを得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、特許請求の範囲の請求項１の特徴を持つスイッチ装置によって解決される。
【０００７】
これによって、ハウジングとツールホルダとの互いに対向する表面部分の間に、直接的な電気的結合を生じさせることができ、スイッチ装置を従来の技術よりも著しく単純化することができる。この場合、スイッチ面は、新たな方法として、ハウジングまたはツールホルダのどちらかに設けることができ、接点エレメントは、これに対向する表面部分に設けるものとする。衝突の際に、ハウジングとツールホルダとの間の相対的運動によって、表面部分が互いに遠ざかると、ただちに、スイッチ面と接点エレメントとの間の電気的接触は、中断される。これによって、スイッチング信号を生じることができる。
【０００８】
本発明によれば、予圧装置は、ピストンユニットとして作られ、媒体によって作用できるように構成されている。上記ハウジングは、シリンダを構成し、この中には、ピストンユニットの仕様である予圧装置が、可動状態で取り付けられている。このシリンダ内には、特に液体および／または気体の媒体を装填することができる。この媒体によって、シリンダ内に圧力を生じることができ、この圧力のためにピストンユニットに予圧が生じる。この場合、ピストンは、特にツールホルダと直接連結されているので、媒体の圧力によって、ツールホルダのために調節可能な予圧を実現することができる。
【０００９】
この場合、ツールホルダには、圧力ピストンを介して予圧を作用させることができる。上記接点エレメントは、圧力ピストンをシールするシールエレメントとして構成されている。したがって、過負荷防止装置の適用領域に、予圧を適合させることができる。例えばツールホルダに、特に鋭敏なツールを取り付けている場合、圧力ピストンによる圧力作用を小さくすることによって、予圧を小さくすることができ、これによって、衝突力が小さくても、過負荷防止装置の作動が得られる。圧力ピストンをシールするシールエレメントとして接点エレメントを構成することによって、シールを追加して設ける必要がなくなる。したがって、過負荷防止装置の設計が単純化される。好ましい一実施形態では、圧力ピストンに対する接点エレメントのシール作用を設計するにあたって、ツールホルダが変位する際には、圧力ピストンに対するシール作用が解除されるようにする。これによって、過負荷防止装置の特に自発的なレスポンスを生じることができる。
【００１０】
本発明の好ましい一実施形態では、接点エレメントが、弾性の導電性材料から作られている。この弾性の導電性材料によって、スイッチ面に対する確実な電気的接触が得られる。上記導電性材料は、表面部分の機械的公差を補償できるからである。弾性の導電性材料としては、特に、銅ベリリウム合金、ニッケルチタン合金またはばね鋼のようなばね弾性材料が考えられる。本発明の特に好ましい一実施形態では、接点エレメントが導電性エラストマ材料から構成される。この導電性エラストマ材料は、特に、高温および／または強い振動といった困難な周囲条件下でも、高い長期安定性を示す。導電性エラストマ材料としては、特に、シリコーン、ペルブナンまたはビトンといった材料に金属、グラファイトまたはカーボンブラックを充填またはコーティングしたものを用いることができる。
【００１１】
本発明の発展した形態においては、接点エレメントは、スイッチ面と接触状態にあるとき、予圧によって弾性変形され、スイッチ面に平面的に保持される。接点エレメントの弾性変形と平面的な保持とによって、スイッチ面との確実な電気的接触が得られる。接点エレメントの変形ストロークを、この接点エレメントの幾何学的形状と材料選択とに応じて、予圧によって指定することができる。したがって、スイッチ装置にさまざまに異なるスイッチング特性を生じさせることができ、この特性が、スイッチング信号の作動に必要なハウジングとツールホルダとの間の相対的運動に、大きな影響をおよぼす。弾性が大きくて著しく変形可能な接点エレメントは、変形ストロークが大きく、したがって、必要とされるハウジングとツールホルダとの間の相対的運動も大きくなる。これに対して、短いスイッチストロークと自発的なスイッチング挙動とを得るためには、変形ストロークが小さくて硬い接点エレメントを設けることができる。
【００１２】
本発明の好ましい一実施形態では、スイッチ装置を設けられた表面部分は、周囲の影響から保護されるように、ハウジングおよび／またはツールホルダによって形成されるスイッチング領域内に設けられる。これによって、スイッチ装置のスイッチング挙動に悪い影響をおよぼす可能性がある湿気または汚染物粒子の侵入や、特に電磁波による外部からの外乱影響の侵入を、軽減または防止することができる。このようにして、スイッチ装置の動作を、不利な周囲条件下でも、長期にわたって確保することができる。
【００１３】
本発明の別の実施形態では、スイッチ面が、複数の導電面を持つプリント回路板として作られている。プリント回路板として構成することによって、スイッチ面をハウジングから独立して製造し、ついで、ハウジングに取り付けることができ、このようにして、個々の事情に合わせてスイッチ装置の要件に適合させることができる。スイッチ面の材料としては、特に、繊維強化された合成樹脂ラミネートに金属コーティングしたもの、例えば銅被覆されたプレートが使用される。複数の導電面をスイッチ面に配置するにあたっては、ハウジングとツールホルダとの間に生じる相対的運動に応じて、さまざまに異なるスイッチング機能を実現できるようにする。これによって、衝突の単純な検出でも、導電面の配置が適切であれば、例えば衝突方向の検出も行うことができる。この結果、マニピュレータは、的を絞ってレスポンスすることができる。
【００１４】
本発明の好ましい一実施形態の場合、これらの表面部分が、作動軸に対してほぼ垂直になるように位置合わせされ、この作動軸は、ツールホルダとのハウジングの作用上の結合によって決定されている。これによって、スイッチ装置の特に有利なスイッチング挙動が得られる。なぜならば、過負荷防止装置の運動によって作動軸方向に衝突が生じてハウジングに対するツールホルダの線形な運動を生じる場合も、作動軸に垂直な運動が行われてハウジングに対するツールホルダのチルト運動を生じる場合も、スイッチ装置の確実な作動が得られるからである。
【００１５】
本発明の別の実施形態では、導電面が、作動軸に対してそれぞれ円環セグメント形状に作られている。これによって、衝突に対する位置分解能が可能となり、この位置分解能によって、特に有利な方法として、マニピュレータは、的を絞ってレスポンスすることができる。作動軸方向の衝突の場合、すべての導電面がほぼ同時に、接点エレメントとの電気的接触を失い、これによって、固有のスイッチング信号が発生する。これに対して、作動軸に対して垂直な衝突の場合、ハウジングに対するツールホルダのチルトが生じる。この結果として、導電面の一部分だけが、特には１つの導電面が、接点エレメントとの接触を失い、これによって、同様に固有のスイッチング信号が発生する。特に好ましい一実施形態の場合、円環セグメント形状の導電面が、１２０°のセグメント角度を持ち、これによって、確実な電気的接触と、大部分の用途に十分な位置分解能との間に、有利な妥協を実現することができる。
【００１６】
本発明の別の実施形態では、接点エレメントは、リングエレメントとして作られている。これによって、接点エレメントを特に単純に構成することができ、これと同時に、スイッチ面に対する均一で同一形状の接触が可能になる。上記リングエレメントは、円形、楕円形または多角形にすることができ、これによって、スイッチ面との作用上の結合状態において、さまざまに異なるスイッチング特性を得ることができる。本発明の特に好ましい一実施形態では、接点エレメントは、円環形状に作られ、そして、作動軸と同軸に配置されている。
【００１７】
本発明の別の実施形態では、接点エレメントは、ツールホルダの表面の溝に取り付けられ、この溝は、少なくとも各部分ごとに、作動軸の周りに円を描く形状である。これによって、ツールホルダとハウジングとの間にチルト運動を生じる場合でも、接点エレメントの確実な保持が得られる。そして、特にこの溝は、接点エレメントの変形が過大になるのを防止する。
【００１８】
本発明の好ましい一実施形態では、接点エレメントは、ツールホルダの休止位置において、プリント回路板の導電面の間の電気的接触に用いられるように設けられ、そして、トラブル検出を行うための待機電流束が得られるように構成されている。これによって、スイッチ装置の機能準備状態を簡単に監視することができる。スイッチ装置には、電圧が供給され、この際、電流がいくつかの導電面またはすべての導電面を経由して流れるように、上記接点エレメントによる導電面の接触が意図されている。ツールホルダが休止位置にある場合、すなわち、接点エレメントの変形を超える相対的運動を生じるような外部からの力がツールホルダまたはハウジングに作用していない場合、待機電流束が流れて後続の評価装置がこの待機電流束を検出することができる。この待機電流束は、スイッチ装置が正常に機能していることの十分条件ではないにしても、必要条件であり、この種の仕様でありかつ電圧を供給されるスイッチ装置の場合、電流が中断するようなことがあれば、機能不良であると推論することができる。本発明の好ましい一実施形態では、スイッチ装置の直流抵抗または交流抵抗を、接点エレメントと導電面との状態に関する品質判断基準に利用している。
【００１９】
本発明の別の実施形態では、上記待機電流束の監視とトラブル検出とのために、監視手段が設けられている。この監視手段によって、的を絞りかつ個々の事情に合わせて、スイッチ装置を適合させることができる。上記監視手段は、スイッチ装置に待機電圧を供給し、この待機電圧は、一定のまたはパルス化された直流電圧または交流電圧にすることができる。また、上記監視手段は、待機電圧によって生じてスイッチ装置を通る電流を点検する。この電流が、特に電流の強さまたは位相シフトといった判断基準の点で、指定可能な基準値と相違すれば、監視手段は、障害信号を発生して、この障害信号を評価ユニットに転送することができる。この監視手段によれば、さまざまに異なるスイッチ装置を、簡単な方法でもって、モジュール交換できるようにする。なぜならば、スイッチ装置の構成のいかんにかかわらず、評価ユニットに対する標準的なインタフェースを設けることができるからである。本発明の好ましい一実施形態の場合、待機電流束の監視とトラブル検出とのために設けられる監視手段が、これに必要な電気的部品とともに、特にスイッチ装置に組み込まれている。したがって、スイッチ装置の完全な機能監視および／または状態監視を行うためには、電流供給装置はただ１つおよび／または信号導線は少なくとも１本、必要である。
【００２０】
本発明の別の実施形態では、ツールホルダの軸方向におけるスイッチ装置のハウジングに対するスイッチングストロークが２ｍｍ未満のｓであること、および／または、ツールホルダのチルト運動の際のハウジングに対するスイッチング角度が１０°未満のαであることが、意図されている。これによって、スイッチ装置の特に自発的なレスポンスを得ることができる。この結果、周囲の物体との衝突の場合における損傷を防止するために、迅速なスイッチオフまたはマニピュレータの即時的な運動反転を行うことができる。この場合、スイッチ装置のスイッチングストロークは、主として、接点エレメントの変形ストロークによって決定される。スイッチング角度の場合、導電面の幾何学的形状がさらに重要である。なぜならば、導電面が小さくて角度範囲を狭く限定されているほど、ツールホルダがハウジングに対してチルト運動する際、接点エレメントは、より迅速に引き離される。本発明の特に好ましい一実施形態の場合、接点エレメントおよび／またはスイッチ面が弾性的に懸架されているので、スイッチングストロークまたはスイッチング角度を拡大することができる。これは、主として、当初は損傷の危険が生じないような軟らかい物体との衝突が生じる場合、特に有利である。
【００２１】
本発明の特に好ましい一実施形態では、スイッチングストロークを予圧に依存させることが意図されている。この場合、予圧とスイッチングストロークとの間の関係として、比例的なものも反比例的なものも考えられる。予圧に対するスイッチングストロークのこの種の依存性は、特にスイッチ面および／または接点エレメントの弾性的な懸架によって、実現されることができる。この場合、予圧を上げれば、ハウジングに対するツールホルダのスライドおよびスイッチングストロークの延長が生じることとなる。
【００２２】
好ましい一実施例について以下に説明するが、そこには、本発明のさらなる利点や内容を記載した。それぞれの図面は、この実施例を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１および図３に示す過負荷防止装置１は、ここには図示しないマニピュレータ、特に産業ロボットへの固定を行うために設けられているハウジング２と、ここには図示しないツール、特に把握ツールまたは加工ツールを固定するために、ハウジング２に取り付けられるツールホルダ３とを備えている。この場合、ツールホルダ３は、ハウジング２に可動状態で取り付けられている。ハウジング２とツールホルダ３との間には、予圧装置４が設けられ、この予圧装置は、ハウジング２とツールホルダ３との間に予圧を加えるために形成されている。電気信号、特にマニピュレータの制御に用いられることができる電気信号を生じるために、上記予圧装置には、ハウジング２とツールホルダ３との間の相対的運動によってスイッチングを行うスイッチ装置５が設けられている。このスイッチ装置５は、少なくとも１つの導電性スイッチ面６と、このスイッチ面６と電気的に接触することができる少なくとも１つの導電性接点エレメント７とを備えている。スイッチ面６と接点エレメント７とは、ツールホルダ３の表面部分８ａと、これに対向するハウジング２の表面部分８ｂとに形成されている。
【００２４】
接点エレメント７は、弾性の導電性材料、特に導電性粒子が充填および／またはコーティングされて導電性になっているエラストマ材料から、作られたものであり、この接点エレメントは、図１および図３に示す接触状態のとき、予圧装置４から加えられる予圧によって、スイッチ面６に押し付けられ、これによって、弾性変形する。この場合、接点エレメント７は、スイッチ面６に平面的に保持され、過負荷防止装置の休止状態に相当する接触状態において、接点エレメント７と導電面９との間の安定した電気的接触が得られる。上記導電面を図１と図２とに詳しく示す。接点エレメント７は、ツールホルダ３の表面にありかつ一周する溝１１に少なくとも部分的に収められ、これによって、予め定められた位置に保持されて、過大な変形による過負荷から保護されている。
【００２５】
ハウジング２とツールホルダ３とは、ほぼ密閉されたスイッチング領域１８を構成しているので、スイッチ装置５と接点エレメント７との表面部分８ａ、８ｂを周囲の影響から保護することができる。ハウジング２のスイッチング領域１８と、ツールホルダ３のこれに適合されているほぼピストン状の部分とによって、作動軸１０方向における線形の相対的運動が得られる。この場合、作動軸１０は、ハウジング２のほぼ円柱形状の内孔の中心縦軸、または、ハウジング２に収められているツールホルダ３のピストン状部分が持つほぼ円柱形状の輪郭の中心縦軸に相当している。スイッチング領域１８は、円柱形状の圧力チャンバとして作られている。この中では、特に気体または液体の圧力媒体が圧力を加えることによって、過負荷防止装置１に対する予圧として働く圧力をツールホルダ３のピストン状部分に作用させることができる。
【００２６】
ハウジング２とツールホルダ３とが適切に作られていれば、ハウジング２とツールホルダ３との間の相対的運動として、チルト運動も可能であり、このチルト運動は、特に線形の相対的運動と重ね合わせられることもできる。このチルト運動のほぼ中心になるチルト軸は、作動軸１０に対して垂直に位置する平面に配される。
【００２７】
過負荷防止装置１は、マニピュレータの特に外部の力で作動されるアームと、マニピュレータに装着されるツール、特に把握ツールまたは加工ツールとの間において、ここには図示していない上記マニピュレータに組み込まれる。また、この過負荷防止装置は、圧力媒体供給装置、特に圧縮空気または油圧媒体供給装置と、電気的制御ケーブルとに接続されている。マニピュレータへの過負荷防止装置１の装着と、過負荷防止装置へのツールの装着とは、ねじ止めによって行うことができる。この場合、マニピュレータに対して明確に位置決めするために、過負荷防止装置１にアライメントピンを設けている。圧力チャンバとして作られているスイッチング領域１８は、圧力媒体供給装置から媒体圧力を加えられる。これによって、ハウジングと、ツールホルダのピストン状部分との間には、予圧が生じる。過負荷防止装置１の動作状態に応じて媒体圧力を変化させることができる。この予圧によって、表面においてピストン状部分の溝１１に収められている接点エレメント７を、スイッチ面６に押し付けて、弾性変形させる。この際、接点エレメント７と、スイッチ面６の導電面９との間には、電気的接触が作り出され、そして、接点エレメント７は、ピストン状部分とスイッチ面６との間のシールエレメントとして働く。スイッチ面６は、図１に詳しく示した心出しピン１９によって、ツールホルダ３の心出し円錐部２０に対して位置決めされる。周囲に対するシーリングは、ハウジング２に設けられているＯリング２１によっても行われる。このＯリングは、スイッチ面６の下側面と作用上結合している。ハウジング２に対するツールホルダ３の休止位置においては、接点エレメント７から導電面９への電流の流れを生じることができる。この場合、すべての導電面９に電流の流れが存在すれば、このことは、スイッチ装置５が正常に機能していることを表すインディケータであると評価することができる。このために、ここには図示しない評価ユニットが、スイッチ装置５に接続されており、この評価ユニットは、スイッチ装置５に電圧を加え、これによって生じる閉路電流を測定する。
【００２８】
マニピュレータが運動するとき、ツールホルダ３に取り付けられているツールに加速度が働く。通常、この加速度によっては、過負荷防止装置１の作動が生じないものとしたい。したがって、ツールホルダ３とハウジング２との間に相対的運動を生じるために、ツールホルダ３に対して指定された最小限の力の作用を必要とする予圧が加えられる。この種の相対的運動が生じるのは、例えばツールホルダ３に取り付けられているツールが、マニピュレータの周囲にある物体と衝突する場合である。この際、衝突方向に応じて、力が作動軸１０の方向に、あるいは、力の少なくとも一部分が作動軸１０の垂直方向に、働く。これによって、図３において模式的にかつ一例として示しているスイッチングストローク１２に代表される線形のスイッチング運動、あるいは、図３において模式的にかつ一例として示しているスイッチング角度１３に代表され、場合によってはこれと重ね合わせられるツールホルダ３のチルト運動が、ハウジング２に対して生じる。図１および図３において示され、互いに反対側に位置し、そして、互いに対向している表面部分８ａ、８ｂは、ハウジング２とツールホルダ３との間の相対的運動によって、互いに離間する。この結果として、接点エレメント７は、スイッチ面６から、その一部またはすべてが引き離される。これによって、接点エレメント７と、導電面９の少なくとも１つとの間の電流の流れは、中断される。さらには、接点エレメント７が持ち上げられることによって、スイッチ面６によるシール作用もまた、解除される。これによって、予圧装置内に構築されていた内部圧力が解消されて、ツールホルダ３とハウジング２との間における特に迅速な相対的運動が可能になる。これは、圧力が少なくともほとんどすべて解消されるからである。電流の中断は、評価ユニットによって検出され、例えばスイッチング信号として、マニピュレータの制御装置に転送されることができる。３つの円環セグメント形状の導電面でもってスイッチ面を構成することによって、ツールホルダ３のチルト運動の際、接点エレメント７は、まず、ただ１つの導電面９から引き離され、これによって、１つの特徴的なスイッチング信号が発生する。しかし、作動軸の方向に線形の相対的運動が行われる場合、すべての導電面９が、ほぼ同時に、接点エレメント７との接触を失う。この結果、別の特徴的なスイッチング信号が同様に発生する。評価装置は、これらの異なる特徴的なスイッチング信号を区別することができて、方向に関する情報をマニピュレータの制御装置に供給することができるようなものとすることができる。上記情報から、衝突の方向とは逆の方向に、マニピュレータの的を絞ったリターン運動を生じさせることができる。
【００２９】
スイッチ面６は、図２に詳細を示すように、複数の導電面９を持つプリント回路板として作られている。このプリント回路板は、ほぼ円環形状の輪郭を持ち、その表面には、それぞれ円環セグメント形状である導電面９が３つ設けられている。いずれの導電面９からも、絶縁材で被覆された導電路１４が、プリント回路板の下側面の接点１５につながっている。この接点には、ここには示されていない電気的なケーブル端子またはコネクタを設けることができる。スイッチ面６は、その外側の輪郭をハウジング２に適合され、また、ツールホルダ３を貫通させるために、中央の穴１６が設けられている。さらに、スイッチ面には、プリント回路板の位置決めのために、位置決め穴１７が形成されており、この位置決め穴は、ハウジング２に設けられているが図２には示されていないアライメントピンと作用上結合している。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】休止位置にある過負荷防止装置の斜視図である。
【図２】図１による過負荷防止装置のスイッチ面の斜視図である。
【図３】図１による過負荷防止装置の模式図である。
【図１】
2007532336.tif 000003
【図２】
2007532336.tif 000004
【図３】
2007532336.tif 000005
【国際調査報告】
2007532336.tif 000006
2007532336.tif 000007
2007532336.tif 000008
2007532336.tif 000009