CN107107286B - 用于安置堵塞的机器人工具和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于安置堵塞的机器人工具和方法，特别涉及一种用于将封闭堵塞(2)安置到车身构件内的开口中的机器人工具(1)，其包括安置装置(3)，在所述安置装置中容纳有带有多个堵塞(2)的堵塞匣仓(4)，所述堵塞借助安置装置(3)能够无需再填装地直接依次被安置到相应的开口中；还涉及一种用于安全可靠地安置堵塞(2)的方法，其中，所述堵塞(2)能够从容纳在安置装置(3)内的堵塞匣仓(4)中通过驱动单元以预定步调推出，所述堵塞匣仓(4)在轴向沿着作为第一方向设定的轴向方向延伸并且所述驱动单元相对该轴向方向与所述堵塞匣仓(4)成90°至150°的角(α)设置。

Description

用于安置堵塞的机器人工具和方法
技术领域
本发明涉及一种用于将堵塞安置到车身构件内的开口中的机器人工具，特别是即使在难以接近的区域。此外本发明涉及一种利用该机器人工具将堵塞安置到车身构件内的开口中的方法。
背景技术
在车身构件中，为了在涂装之后使液态漆又可以快速地从空腔中流出，车身构件设有许多的(有时达数百个)开口。为了焊接点的安置也设有多个孔。通过所述开口此外可以将蜡注入到空腔中，以便密封车身构件。所有开口必须在安装期间再次封闭，以防湿气或者水侵入并且在运行期间针对腐蚀对车辆提供保护。所述开口利用由塑料制成的所谓堵塞加以封闭，这些堵塞有多种不同的直径。所述堵塞大多由工人手动插置到开口中。
这种处理包含多个不同缺点。对于安置堵塞的工人，该作业是不符合人体工学的，因为工人为了安置堵塞必须俯身和伸展。此外将堵塞压入到相应的开口中要耗费一定的力气，这在长期来看是非常累人的。这一点可能会导致注意力下降并且因此导致较高的出错率。因为根据车型，要安置多达数百个堵塞，所以这些堵塞在整个生产中分布地一次次由不同工人在不同工位进行定位。这要求很多操作技巧才行，许多不同的工人必须通过相当长的培训期来学习这些操作技巧。
由于堵塞有多种不同的直径，因此存在如下可能性：所述堵塞在个别情况中被错误地安置。也不能排除下述情形：虽然相应的堵塞被安置在正确的位置上，然而未以足够的力压入到车身中并且因此没有完全密封或者甚至在行驶期间脱落。再者，还有可能就是忘记了某些个堵塞。由此，湿气或者水可能会侵入车身并导致腐蚀。
最后，所述开口是锐棱的孔，在这些孔处，工人在插置堵塞时可能会受伤。
机器人辅助的方法用以插置堵塞也是存在的。然而，在此方法中，在机器人工具的安置装置本身上始终只能接纳一个堵塞。另外，在安置堵塞之后必须将它(安置装置)移回到再填装匣仓。由此耗费了大量时间。
再者，所述机器人工具利用真空或压缩空气作业，并且除了电源接口之外还需要空气供给系统。一般而言，压缩空气在供应中是非常耗能的。此外，由于需要使用压缩空气软管，故而存在着被钩住或绊住的危险，亦即受伤风险。
至今所使用的机器人工具的缺点还有：这些机器人工具不适用于MRK(Mensch-Roboter Kooperation，人机协作)。机器人工位是围上护栏的，从而在堵塞安置期间，人无法在车身构件旁作业。适用于MRK的工具必须相应地设计为用于按照DIN ISO 10218第一部分及第二部分在功率和力上受限的轻型机器人，以便实现根据TS-15066的协作运行。在此情况下重要的是：工具可能用到的执行器不带来任何危险。
缺点还有：该机器人工具通常所使用的真空头是不可更换的。因此始终只能使用一种确定的堵塞，其具有与真空头匹配的直径。此外，在安置堵塞之后便信赖匹配配合，而不进行校验。如果堵塞保持不住的话，湿气(如所说明的那样)就可能会侵入。
另外存在的问题是：在车辆的一些难以接近的区域，例如在车辆底部，也须安置堵塞。对此必要的是，所用工具要具有尽可能短的轴向延伸尺寸，以便能够对于车辆在狭小的间距或间隙内使用。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种机器人工具，借助该机器人工具，在无需持续再填装的情况下甚至可以在车辆的难以接近的区域以少量空间需求快速且可变地安置堵塞，并保证堵塞的持久的配合。此外，本发明的目的还在于，提供一种方法，借助该方法，可以通过机器人工具更快地并且在车辆的难以接近的区域以少量空间需求来安置堵塞。
为此，本发明提供一种用于将堵塞安置到车身构件内的开口中的机器人工具，其包括安置装置，在所述安置装置上设置有带有多个排列成行的堵塞的堵塞匣仓，所述堵塞借助该安置装置能够无需再填装地直接依次被安置到车身构件相应的开口中，其中，所述堵塞能够从容纳在安置装置内的堵塞匣仓中通过驱动单元以预定步调推出，所述堵塞匣仓在轴向沿着作为第一方向设定的轴向方向延伸并且所述驱动单元相对该轴向方向与所述堵塞匣仓成90°至170°的角设置。
相应地，本发明提供一种利用如上所述的机器人工具将堵塞安置到车身构件内的开口中的方法，其特征在于，通过安置装置的构造为主轴驱动装置的驱动单元，将待安置的堵塞从所述安置装置的出口中推出来预定的量并且使部分被推出的该堵塞借助所述安置装置自动插置到要封闭的开口中，使得堵塞的一部分保持住反扣所述开口，并将所述堵塞从安置装置推出以及将所述安置装置撤离，其中，通过驱动单元将堵塞从容纳在安置装置内的堵塞匣仓中以预定步调推出，而所述堵塞匣仓在轴向沿着第一方向延伸并且所述驱动单元是在堵塞匣仓上相对该第一方向成90°至150°角设置的。
按照本发明提供一种用于将堵塞安置到车身构件内的开口中的机器人工具，其包括安置装置，在该安置装置上设置有带有多个排列成行的堵塞的堵塞匣仓，所述堵塞借助安置装置可以无需再填装地直接依次被安置到车身构件相应的开口中，其中，堵塞可以从容纳在安置装置内的堵塞匣仓中通过驱动单元以预定步调推出，堵塞匣仓沿一轴向方向延伸并且驱动单元在堵塞匣仓上相对所述轴向方向成90°至150°、特别是90°至120°的角α设置。
与驱动单元和堵塞匣仓沿轴向方向只是成直线的设置方式相比，针对该机器人工具所需的结构空间通过相对于堵塞匣仓折弯(折角)设置的驱动单元而显著减小，使得难以接近的区域如车辆底部也能安上堵塞。工具总体上变得更加紧凑。
此外，在本发明的一种有益的设计方案中规定，驱动单元包括马达和构造为进给元件的柔性的拖曳缆线(Bürstenkabel)，其中，拖曳缆线与可沿着第一方向位移的滑块连接，堵塞通过该滑块可以从堵塞匣仓移出或者说从中推出。本发明使用柔性的拖曳缆线解决了成角度设置组件即驱动单元和堵塞匣仓带来的问题，并且依然能实现滑块沿轴向方向的进给，即便驱动单元相对于堵塞匣仓并由此相对于在其内堆垛的堵塞是倾斜设置的。柔性的螺旋轴(Spiralwelle)被确定为“拖曳缆线”。
下述实施方式特别有利，在该实施方式中，拖曳缆线具有60°至120°、特别是80°至100°、进一步优选90°角β的偏转。
另外，在一种实施方式中规定，其中驱动单元包括驱动元件，该驱动元件与拖曳缆线嵌接并使这个拖曳缆线在运行中如此地移动，即它使滑块位移。为此驱动元件具有力传递元件，例如齿，它们嵌入到设于拖曳缆线上的互补的接纳部中并使拖曳缆线沿着偏转方向运动。
在本发明的一种扩展方案中规定，在安置装置的出口处设有环绕的弹性唇，所述弹性唇将堵塞保持在堵塞匣仓中并且可以通过堵塞的轴向运动沿机器人工具的轴向发生弹性弯曲。堵塞匣仓和安置装置的集成能实现依次安置许多个堵塞，而无需使安置装置一次次地接纳单个的堵塞。通过在堵塞匣仓中堵塞的精确匹配的引导，保证了一种直线的并且理想地受引导的推出。弹性唇的集成保证了堵塞在相应开口处的可靠组装并且拦住堵塞匣仓中各后续的堵塞。通过弹性而实现了在堵塞本身上不受机械作用，从而堵塞的预先定义的和确定的特性不受装配影响。
另外，在一种有益的设计方案中规定，弹性唇在安置装置上与该安置装置的轴向外边缘沿轴向间隔开距离地设置。该距离保证了安置装置在安置堵塞之前和之后面状地靠置到要配设堵塞的构件上。按照本发明，在一种实施方式中规定，堵塞分别具有非弹性的盖板，其中，在堵塞匣仓中最前面的堵塞通过弹性唇保持在安置装置区域中。所述弹性唇包围堵塞的盖板并且将其位置可靠地固定在堵塞匣仓中。盖板为非弹性的，这一事实能够实现一种在装配期间保持不变的预定形状。
弹性唇贴靠在最前面的堵塞的相应盖板上并且在堵塞的推出运动过程中通过盖板发生弯曲。一旦堵塞安置在构件上，弹性唇便翻转回到安置装置中并拦住匣仓中后续的堵塞。在安置运动期间，弹性唇沿轴向的安置方向引导堵塞并且防止倾斜或偏斜进入到构件的开口中。
此外，在本发明的一种优选实施方式中规定，机器人工具是适用于MRK的，并且安置装置可以依次被引向相应的开口处，以便安置堵塞。定位可以自动地基于摄像机或者通过任意其他由现有技术已知的方法(例如机器人的力调节定位、借助传感器(电容式、接近开关、光探测器)进行定位)来实现。安置装置在此被引导至开口处，堵塞的插置通过机器动力予以实现。通过适用于MRK的设计还能实现：除了安置堵塞，还可以同时在车身构件上执行其他作业并且可以将堵塞安置集成到其他装配流程中。
此外，本发明在一种有利的实施例中规定，堵塞可以从容纳在安置装置内的堵塞匣仓中通过电气的主轴驱动装置以预定步调(例如使用主轴电机)被推出。由此能实现：堵塞在安置过程之前和安置过程期间关于到开口中的进入深度方面精确定位。还可以保证用于更好地向开口中导入堵塞的提前位置(Preload，预载)。
按照本发明，机器人工具的安置装置在一种实施例中设计为可更换的，从而可以将不同堵塞安置到相应不同的开口中。根据车身或者根据开口，可以安置不同尺寸和构造的堵塞。
此外，本发明还涉及一种利用上述机器人工具将堵塞安置到车身构件内的开口中的方法并且其特征在于，通过安置装置的主轴驱动装置将待安置的堵塞首先从安置装置的出口中推出来预定的量，并借助安置装置将部分推出的该堵塞这样插置到要封闭的开口中，使得堵塞的一部分保持住反扣(即从后面卡扣)所述开口，并且最后将堵塞从安置装置推出以及将安置装置撤离，其中，通过驱动单元将堵塞从容纳在安置装置内的堵塞匣仓中以预定步调推出，而所述堵塞匣仓在轴向沿着第一方向延伸并且所述驱动单元是在堵塞匣仓上相对该第一方向成90°至170°角α设置的。
在此，这样一个方法步骤是有利的，根据该方法步骤，为了插置堵塞而操控安置装置自由摆动，使得堵塞通过安置装置以及连接于其上的构件的摆动运动相对于要封闭的开口自主居中地定位。在此有利的是，堵塞在要导入开口中的区域内构成为锥形的。
通过使用按照本发明的机器人工具和相应的方法，无须有人执行对其在人体工学上不利的运动。由机器来实现用于安置堵塞的动力消耗。通过这种快速的安置过程，不再需要委派许多不同的工人来插置堵塞。培训时间和计划时间得以节省，亦即节省了工人对于每个车辆进行组装的时间。通过机器人来插置堵塞，比在手工作业的情况下要更快，由此节省了成本。此外，机器人将堵塞—无论其直径如何—始终安置到正确的位置上。因此可以减少错误并且提高安置质量。最后，工人不再与锐棱的开口接触，于是也不再会在此处受伤。由于堵塞匣仓和驱动单元的折弯(折角)式设计形式，还可以给车辆的一些难以接近的和为工具使用仅仅提供很少空间位置的区域配置堵塞。
相对于至今的那些基于机器人的工具，通过将多个堵塞在堵塞匣仓中彼此成行连接而不再需要在每次插置过程之后接纳一个新的堵塞。由此可以节省时间和成本。通过使用主轴驱动装置以及取消压缩空气真空机构，一方面节省了能量和成本，另一方面还可以省去压缩空气软管。由此降低了花费和事故风险。
通过设计为可更换的安置装置，机器人工具可以适配于相应的需求或者相应的堵塞直径。因此该机器人工具是可以通用的。
只要在技术上允许，上述所有特征可以自由组合。
附图说明
关于本发明其他有利扩展方案的特征，在后文根据附图结合对本发明优选实施方式的说明加以详细阐述。图中示出：
图1为本发明的机器人工具；
图2为图1中的A-A剖视图。
这些附图是示例性示意的。在所有的视图中，同样的附图标记标示同样的部件。
具体实施方式
在图1中示出了用于将堵塞2安置到车身构件内的开口中的机器人工具1。该机器人工具1包括安置装置3，在该安置装置3上设置有堵塞匣仓4，该堵塞匣仓带有多个在其内排列成行的堵塞2。在堵塞匣仓4中排列成行的堵塞2通过由驱动单元沿纵向可位移的滑块8被从出口9以预定步调推出，以便保证堵塞2在相应的开口中精确定位。构造为主轴驱动装置7的驱动单元的其余构件未示出。机器人工具1是适用于MRK的并且可以为了部分自动化或者手动运行而具有相应的未示出的用于人员引导的容纳部。安置装置3在其出口9处具有环绕的弹性唇10，通过该弹性唇保持住堵塞2的非弹性的盖板22。安置装置3以可更换方式可拆卸地固定、例如螺接在堵塞匣仓4上。
在图2中示出了机器人工具1的设置在堵塞匣仓4上的安置装置3的图1中的A-A剖视图，其中弹性唇10通过最前面的堵塞2'的盖板22沿轴向弯曲。在所示状态中，恰恰最前面的堵塞2'被从堵塞匣仓4推出。在堵塞2'排出之后，弹性唇10翻转回到水平位置中。弹性唇10相对于安置装置3的轴向外边缘间隔开距离地设置。
堵塞匣仓4沿轴向方向延伸。驱动单元相对该轴向方向与堵塞匣仓4倾斜120°的角α设置。驱动单元包括马达17、构造为进给元件的且柔性的拖曳缆线18以及驱动元件19，该驱动元件构造为旋转的轴，该轴具有嵌入拖曳缆线18中的嵌接齿。驱动元件19的旋转推动柔性的拖曳缆线18并进而使紧固在其上的滑块8以及因此使堵塞2沿轴向方向运动。拖曳缆线18在驱动单元内具有90°角β的偏转。
在用于将堵塞2安置到车身构件内的开口中的方法中，滑块8通过主轴驱动装置7沿纵向位移，由此堵塞2可以依次从堵塞匣仓4通过安置装置3被推出。在从安置装置3的出口9中推出来预定的量的状态下，将堵塞2插置到要封闭的开口中，使得堵塞2的反扣区段21反扣开口壁。为了插置堵塞2，操控安置装置3和连接的构件自由摆动，使得堵塞2通过安置装置3的摆动运动相对于要封闭的开口自主居中地定位。因此，堵塞2的反扣区段21可靠地反扣住开口的壁。最后，堵塞2通过主轴驱动装置7被完全从堵塞匣仓4中推出。
为了补加填充堵塞匣仓4，可以将其更换或者借助安置装置3将一堆的堵塞2翻叠过去或者说引渡过去，其中，在此主轴驱动装置7—与机器人的翻叠速度相似—缓慢地反向移动，以免堵塞2错误定向(在匣仓内转180°)。堵塞2堆在此优选设置在一个引导部中。
本发明在其设计上不限于前面给出的优选实施例。相反可以想到多种变型方案，这些变型方案即使在原则上不同类型的设计中也可以应用所示出的解决方案。例如可以采用其他适配于相应开口和壁厚的堵塞构造。此外，弹性唇可以由不同材料制成，只要能保证足够的保持和引导功能以及适当的用于弯曲的力。

Claims (10)

1.用于将堵塞(2)安置到车身构件内的开口中的机器人工具，其包括安置装置(3)，在所述安置装置上设置有带有多个排列成行的堵塞(2)的堵塞匣仓(4)，所述堵塞借助该安置装置(3)能够无需再填装地直接依次被安置到车身构件相应的开口中，其中，所述堵塞(2)能够从容纳在安置装置(3)内的堵塞匣仓(4)中通过驱动单元以预定步调推出，所述堵塞匣仓(4)在轴向沿着作为第一方向设定的轴向方向延伸并且所述驱动单元相对该轴向方向与所述堵塞匣仓(4)成90°至170°的角(α)设置，所述驱动单元包括马达(17)和构造为进给元件的柔性的拖曳缆线(18)，其中，所述拖曳缆线(18)与能够沿着所述轴向方向位移的滑块(8)连接，堵塞(2)通过该滑块能够从堵塞匣仓(4)移出。
2.如权利要求1所述的机器人工具，其特征在于，所述拖曳缆线(18)具有60°至120°角(β)的偏转。
3.如权利要求1所述的机器人工具，其特征在于，所述驱动单元包括驱动元件(19)，该驱动元件与拖曳缆线(18)嵌接并使该拖曳缆线在运行中移动，从而所述拖曳缆线使所述滑块(8)位移。
4.如权利要求2所述的机器人工具，其特征在于，所述驱动单元包括驱动元件(19)，该驱动元件与拖曳缆线(18)嵌接并使该拖曳缆线在运行中移动，从而所述拖曳缆线使所述滑块(8)位移。
5.如权利要求1至4之任一项所述的机器人工具，其特征在于，在所述安置装置(3)的出口处设有环绕的弹性唇(10)，所述弹性唇将堵塞(2)保持在堵塞匣仓(4)中并且能够通过堵塞(2)的轴向运动沿机器人工具(1)的轴向发生弹性弯曲。
6.如权利要求5所述的机器人工具，其特征在于，所述堵塞(2)分别具有非弹性的盖板(22)，其中，最前面的堵塞(2')通过所述弹性唇(10)在该盖板(22)上被保持在安置装置(3)的区域中。
7.如权利要求1至4之任一项所述的机器人工具，其特征在于，所述机器人工具是适用于人机协作的并且所述安置装置(3)能够自动化地依次向各开口引导。
8.如权利要求1至4之任一项所述的机器人工具，其特征在于，所述安置装置(3)是可更换的，使得能够将不同堵塞(2)安置到相应不同的开口中。
9.利用如权利要求1至8之任一项所述的机器人工具(1)将堵塞安置到车身构件内的开口中的方法，其特征在于，通过安置装置(3)的构造为主轴驱动装置(7)的驱动单元，将待安置的堵塞(2)从所述安置装置(3)的出口中推出来预定的量并且使部分被推出的该堵塞(2)借助所述安置装置(3)自动插置到要封闭的开口中，使得堵塞(2)的一部分保持住反扣所述开口，并将所述堵塞(2)从安置装置(3)推出以及将所述安置装置(3)撤离，其中，通过驱动单元将堵塞(2)从容纳在安置装置(3)内的堵塞匣仓(4)中以预定步调推出，而所述堵塞匣仓(4)在轴向沿着第一方向延伸并且所述驱动单元是在堵塞匣仓(4)上相对该第一方向成90°至150°角(α)设置的。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，为了插置堵塞(2)，操控所述安置装置(3)自由摆动，其中，堵塞(2)通过安置装置(3)的摆动运动相对于要封闭的开口自主居中地定位。
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