DE102005049494B3 - A robotic handling system for components having a similar shape as motor vehicle body parts has two gripper chucks used alternately where one has a parking position when not used - Google Patents

A robotic handling system for components having a similar shape as motor vehicle body parts has two gripper chucks used alternately where one has a parking position when not used Download PDF

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Abstract

The gripper chucks (11a,11b,12a,12b) are activated by toothed push bars (13,14) by a rotational part (17) of a robot and toothed segments (13a,13b,14a,14b) so that when one (12a,12b) is in operation the other (11a,11b) is parked in a neutral position.

Description

Die Erfindung betrifft ein Handlingsystem für formverwandte Bauteile, insbesondere Karosseriebauteile für Kraftfahrzeuge, bei dem ein Greifer am Arm eines Roboters mit mehreren, den Bauteilen angepasste Konturstücke aufweisenden Spannvorrichtungen bestückt ist, mit denen das jeweilige Bauteil an räumlich gegeneinander versetzten Stellen greifbar ist.The The invention relates to a handling system for related components, in particular Body parts for Motor vehicle in which a gripper on the arm of a robot with several, the components adapted contoured clamping devices stocked is, with which the respective component spatially offset from each other Places is tangible.

Beim Karosseriebau von Kraftfahrzeugen werden bekannte Handlingsysteme ( DE 202 19 713 U1 ) eingesetzt, bei denen mittels eines Greifers am Arm eines Roboters das zu handelnde Bauteil, z.B. eine Kraftfahrzeugtür erfasst wird und passgenau an die Stelle der Karosseriestruktur gebracht wird, wo sie angebaut werden soll. Zur sicheren und präzisen Erfassung des Bauteils ist der Greifer mit mehreren Spannvorrichtungen bestückt, die ihrerseits jeweils eine Spannzange aufweisen, die mit dem Bauteil angepassten Konturstücken das Bauteil an mehreren räumlich versetzten Stellen erfassen. Voraussetzung für das positionsgerechte Greifen ist, dass für jeden Bauteiltyp die Spannvorrichtungen am Greifer entsprechend positioniert und mit passenden Konturstücken bestückt werden. Eine solche Einrichtung und Umrüstung der Greifer ist auch erforderlich, wenn formverwandte Bauteile gehandled werden sollen. Unter „formverwandt" werden Bauteile verstanden, die an mehreren Stellen zwar deckungsgleich sind, sich aber in der Höhenlage voneinander unterscheiden. Alternativ könnte für einen anderen Bauteiltyp auch ein weiteres entsprechend eingerichtetes Handlingsystem eingesetzt werden, was allerdings mit einer wesentlichen Erhöhung des vorrichtungstechnischen Aufwandes verbunden wäre.In the bodywork of motor vehicles known handling systems ( DE 202 19 713 U1 ) are used, in which by means of a gripper on the arm of a robot, the component to be acted, such as a motor vehicle door is detected and accurately placed at the location of the body structure, where it is to be grown. For safe and precise detection of the component of the gripper is equipped with a plurality of clamping devices, which in turn each have a collet, which detect the contour of the component adapted to the component at a plurality of spatially offset locations. The prerequisite for position-specific gripping is that the clamping devices on the gripper are positioned accordingly for each type of component and equipped with suitable contour pieces. Such a device and retrofitting of the gripper is also required when related components are to be handled. The term "related form" refers to components which are congruent at several points but differ in their height from one another Alternatively, another suitably adapted handling system could be used for another component type, which would, however, be associated with a significant increase in the device complexity ,

Um Spannzangen von Handlingsystemen zu öffnen und zu schließen, sind mechanische Antriebe bekannt ( US 6 428 071 B2 ), die einen Zahnstangenantrieb aufweisen. Die antreibende Zahnstange ist als Teil einer hydraulisch beaufschlagbaren Zylinder-Kolben-Anordnung ausgebildet und über ein festes Ritzel mit den beweglichen Spannbacken der Spannzange gekuppelt.To open and close collets of handling systems, mechanical drives are known ( US Pat. No. 6,428,071 B2 ), which have a rack drive. The driving rack is formed as part of a hydraulically loadable cylinder-piston assembly and coupled via a fixed pinion with the movable jaws of the collet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Handlingsystem für formverwandte Bauteile, insbesondere Karosseriebauteile für Kraftfahrzeuge zu schaffen, bei dem mit ein und demselben Greifer ohne aufwendige Umrüstung und Einrichtung diese Bauteile gehandled werden können.Of the Invention is based on the object, a handling system for related To provide components, in particular body parts for motor vehicles, in the case of one and the same gripper without costly conversion and Setup these components can be handled.

Diese Aufgabe wird mit einem Handlingsystem der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass jede Spannvorrichtung zwei Spannzangen aufweist, deren Spannbacken aus einer Ruheposition in eine Greifposition verschwenkbar sind, wobei die Spannbacken der einen Spannzange in ihrer Ruheposition gehalten werden, wenn die Spannbacken der anderen Spannzange in ihre Greifposition verschwenkt werden und umgekehrt.These Task is with a handling system of the type mentioned solved by that each jig has two collets whose jaws can be pivoted from a rest position into a gripping position, the jaws of a collet in its rest position be held when the jaws of the other collet in their gripping position are pivoted and vice versa.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass es bei formverwandten Bauteilen Stellen gibt, die zwar nicht von derselben Spannzange mit denselben Konturstücken, wohl aber von der anderen Spannzange mit anderen Konturstücken ergriffen werden können. Voraussetzung ist allerdings, dass das Ergreifen des Bauteils durch die eine Spannzange nicht durch die störend im Weg liegenden Spannbacken der anderen Spannzange behindert wird. Erfindungsgemäß ist dies durch die wechselseitige Verriegelung der Spannzangen in der außerhalb der Greifbewegung der jeweils anderen Spannzange liegenden Ruheposition gewährleistet.The Invention is based on the recognition that it is related in form Parts are parts that, although not of the same collet with the same contour pieces, but be taken from the other collet with other contour pieces can. However, a prerequisite is that the gripping of the component by the one collet not by the annoying in the way jaws the other collet is obstructed. This is according to the invention by the mutual locking of the collets in the outside the gripping movement of each other collet resting position guaranteed.

Um einen Greifer auf die formverwandten Bauteile einzurichten, ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Spannvorrichtungen von in der Länge angepassten Tragarmen des Greifers gehalten sind. Durch Verschwenken und Längseinstellen der Tragarme lässt sich jede Spannvorrichtung auf die deckungsgleichen Bereiche der formverwandten Bauteile einstellen, an denen die Bauteile ergriffen werden sollen. Die Spannbackenpaare einer jeden Spannvorrichtung werden dann jeweils mit den passenden Konturstücken für die beiden formverwandten Bauteile bestückt. So lassen sich auch unterschiedliche Höhenlagen ausgleichen.Around To set up a gripper on the form-related components, is provided according to an embodiment of the invention that the tensioning devices in length adapted support arms of the gripper are held. By pivoting and longitudinal adjustment the support arms leaves each jig on the congruent areas of the related shape Set components where the components should be engaged. The jaw pairs of each jig are then each with the matching contour pieces for the equipped two similar components. So can also be different altitudes compensate.

Vorzugsweise weisen die Spannzangen einer jeden Spannvorrichtung jeweils einen Zahnstangen umfassenden Antrieb auf. Die Zahnstangen von zwei nebeneinander angeordneten Spannzangen derselben Spannvorrichtung sind vorzugsweise abwechselnd an denselben Mitnehmer des Antriebes kuppelbar. Der Mitnehmer selbst wird von einem Kurbelschwingengetriebe angetrieben.Preferably each of the collets of each jig have one Racks comprehensive drive on. The racks of two next to each other arranged collets the same clamping device are preferably alternately coupled to the same driver of the drive. Of the The driver itself is driven by a crank-type transmission.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Im einzelnen zeigen:in the The invention will be described in more detail below with reference to an exemplary embodiment. In detail show:

1 Konturen von zwei formverwandten Bauteilen, und zwar einer vorderen und einer hinteren Tür einer Kfz.-Karosserie nebeneinander, 1 Contours of two related components, namely a front and a rear door of a motor vehicle body side by side,

2 die Konturen der formverwandten Bauteile der 1 übereinander, 2 the contours of the related parts of the 1 one above the other,

3 ein Handlingsystem mit einem Greifer in Seitenansicht, 3 a handling system with a gripper in side view,

4 den Greifer des Handlingsystems aus der Sicht des Pfeiles Z der 3 mit mehreren auf die deckungsgleichen Konturen der vorderen und hinteren Tür eingerichteten Spannvorrichtungen, 4 the gripper of the handling system from the perspective of the arrow Z of 3 with a plurality of clamping devices arranged on the congruent contours of the front and rear doors,

5 den Greifer der 3 und 4 in isometrischer Darstellung, 5 the gripper of the 3 and 4 in isometric view,

6 eine Spannvorrichtung des Greifers nach 3 in ihrem konstruktiven Aufbau in isometrischer Darstellung, 6 a clamping device of the gripper to 3 in its constructive structure in isometric representation,

7 ein Detail der Spannvorrichtung der 6, und zwar eine Spannzange mit ihrem Antrieb in isometrischer Darstellung, wobei eine Hälfte ihres zweischaligen Gehäuses abgenommen ist, und 7 a detail of the clamping device of 6 , namely a collet with its drive in isometric view, wherein one half of its clam shell housing is removed, and

8 ein Detail der Spannzange der 7 in schematisch vereinfachter Darstellung. 8th a detail of the collet chuck 7 in a schematically simplified representation.

In 1 ist links die Kontur eines ersten Bauteils, und zwar einer vorderen Tür eines Kraftfahrzeuges, und rechts die Kontur eines formverwandten zweiten Bauteils, und zwar der hinteren Tür, dargestellt. In 2 sind die beiden Konturen übereinander gezeichnet. In dieser Darstellung sind die deckungsgleichen Bereiche punktiert dargestellt. Diese deckungsgleichen Bereiche eignen sich zum Ergreifen des Bauteils mit ein und derselben Spannvorrichtung.In 1 left is the contour of a first component, namely a front door of a motor vehicle, and on the right the contour of a shape-related second component, namely the rear door, shown. In 2 the two contours are drawn on top of each other. In this illustration, the congruent areas are shown dotted. These congruent areas are suitable for gripping the component with one and the same clamping device.

Das in 3 dargestellte Handlingsystem weist einen Roboter 1 auf, der an seinem Arm 2 einen Greifer 3 trägt. Dieser Greifer 3 kann vom Roboter 1 im Raum um eine Vielzahl von Achsen bewegt werden. Der Greifer 3 weist eine Basis 4 mit darauf verschwenkbar angeordneten und in ihrer Länge angepassten Armen 5, 6 auf, die an ihrem Ende jeweils eine Spannvorrichtung 7, 8 tragen. Die Positionierung der Spannvorrichtungen 7, 8 erfolgt entsprechend 4 auf die nochmals punktiert gekennzeichnet deckungsgleichen Bereiche der zu handlenden formverwandten Bauteile. Mit dieser Positionierung ist es möglich, die in 3 links dargestellte vordere Tür 9, aber auch die rechts dargestellte hintere Tür 10, zu erfassen, obwohl die hintere Tür 10 auch in den deckungsgleichen Bereichen eine andere Höhenlage hat als die vordere Tür 9. Die unterschiedliche Höhenlage und Kontur der Bauteile in den zu erfassenden Bereichen wird durch besondere Konturstücke ausgeglichen.This in 3 shown handling system has a robot 1 on, on his arm 2 a gripper 3 wearing. This gripper 3 can from the robot 1 to be moved in space around a variety of axes. The gripper 3 has a base 4 with arms pivotally mounted thereon and adapted in length 5 . 6 on, which at their end in each case a tensioning device 7 . 8th wear. The positioning of the clamping devices 7 . 8th takes place accordingly 4 on the again dotted marked congruent areas of the related components to be handled. With this positioning, it is possible to see the in 3 left front door shown 9 , but also the rear door shown on the right 10 to capture, although the rear door 10 also in the congruent areas has a different altitude than the front door 9 , The different altitude and contour of the components in the areas to be detected is compensated by special contour pieces.

Sämtliche Spannvorrichtungen 7, 8 des Greifers 3 haben den gleichen Aufbau. Wie 6 zeigt, weist jede Spannvorrichtung 7, 8 zwei Spannzangen 11, 12 mit jeweils um 90° verschwenkbaren Spannbacken 11a, 11b, 12a, 12b auf. Diese Spannbacken 11a bis 12b sind mit nicht dargestellten Konturstücken bestückbar, die der Kontur des zu greifenden Bauteils angepasst sind. Das Paar Spannbacken 11a, 11b ist z.B. für das Bauteil A, z.B. die vordere Tür 9, bestimmt, während das andere Paar Spannbacken 12a, 12b für das Bauteil B, z.B. die hintere Tür 10, bestimmt ist. Während sich das Paar Spannbacken 12a, 12b in Greifposition befindet, befindet sich das Paar Spannbacken 11a, 11b in Ruheposition, in der es durch Verriegelungsmittel, z.B. eine Kugelrast aus einer federbelasteten Kugel im Gehäuse und einer Ausnehmung in den Spannbacken 11a, 11b, gehalten wird. In 6 und 8 sind diese Ausnehmungen 12a* und 12b* nur für die Spannbacken 12a, 12b zu sehen. Andere Verriegelungsmittel pneumatischer, hydraulischer, elektromagnetischer Art oder Kombinationen daraus sind möglich. Für die 90°-Verschwenkung der beiden Paare Spannbacken 11a, 11b, 12a, 12b dient jeweils eine Zahnstange 13, 14, die mit Zahnsegmenten 14a, 14b, 15a, 15b der verschwenkbaren Spannbacken 11a, 11b, 12a, 12b kämmt. Die beiden Zahnstangen 13, 14 werden von einem gemeinsamen Antrieb angetrieben, der aus einem Drehzylinder 16 und einem Kurbelschwingengetriebe 17 besteht. Um die beiden Zahnstangen 13, 14 wechselweise mit dem Kurbelschwingengetriebe 17 zu kuppeln, ist zwischen den beiden Zahnstangen 13, 14 ein in 7 und 8 dargestellter, mit der Kurbel des Kurbelschwingengetriebes 17 gekuppelter Mitnehmer 18 mit einem als eine doppelseitig beaufschlagbare Zylinder-Kolben-Anordnung ausgebildeten, ansteuerbaren Kupplungselement 19 angeordnet. Das ansteuerbare Kupplungselement 19 ermöglicht es, mit Zapfen 20 seines Kolbens 21 entweder die Zahnstange 13 oder die Zahnstange 14 an die Kurbel des Kurbelschwingengetriebes 17 zu kuppeln. Da bei der Spannvorrichtung 7, 8 somit gewährleistet werden kann, dass bei in Greifposition befindlichen Spannbacken 12a, 12b die Spannbacken 11a, 11b in Ruheposition sich befinden und damit nicht in deren Bewegungsweg liegen, kann das Bauteil problemlos erfasst werden. Soll das andere Bauteil erfasst werden, dann werden die Spannbacken 12a, 12b um 90° in die Ruheposition zurückgeschwenkt, während die Spannbacken 11a, 11b in die Greifposition verschwenkt werden. Das bedeutet, dass mit ein und derselben Spannvorrichtung 7, 8 formverwandte Bauteile an den deckungsgleichen Bereichen erfasst werden können, ohne dass die für das eine Bauteil vorgesehenen Spannbacken das Erfassen des anderen Bauteils durch die anderen Spannbacken behindern und umgekehrt.All clamping devices 7 . 8th of the gripper 3 have the same structure. As 6 shows, each chuck has 7 . 8th two collets 11 . 12 each with 90 ° pivotable jaws 11a . 11b . 12a . 12b on. These jaws 11a to 12b can be equipped with contour pieces, not shown, which are adapted to the contour of the component to be gripped. The pair of jaws 11a . 11b is eg for the component A, eg the front door 9 , determined while the other pair of jaws 12a . 12b for the component B, eg the rear door 10 , is determined. While the pair of jaws 12a . 12b in gripping position, there is the pair of jaws 11a . 11b in rest position, in which it by locking means, such as a ball catch of a spring-loaded ball in the housing and a recess in the clamping jaws 11a . 11b , is held. In 6 and 8th these are recesses 12a * and 12b * only for the clamping jaws 12a . 12b to see. Other locking means of pneumatic, hydraulic, electromagnetic type or combinations thereof are possible. For the 90 ° swiveling of the two pairs of clamping jaws 11a . 11b . 12a . 12b each serves a rack 13 . 14 that with tooth segments 14a . 14b . 15a . 15b the pivoting jaws 11a . 11b . 12a . 12b combs. The two racks 13 . 14 are driven by a common drive, which consists of a rotary cylinder 16 and a crankcase transmission 17 consists. To the two racks 13 . 14 alternately with the crankcase transmission 17 To couple is between the two racks 13 . 14 a in 7 and 8th shown, with the crank of the crankcase transmission 17 coupled driver 18 with a controllable as a double-acting cylinder-piston assembly, controllable coupling element 19 arranged. The controllable coupling element 19 allows it with pins 20 his butt 21 either the rack 13 or the rack 14 to the crank of the crankshaft gear 17 to couple. As with the clamping device 7 . 8th Thus, it can be ensured that when in gripping position clamping jaws 12a . 12b the jaws 11a . 11b are in rest position and thus are not in their path of movement, the component can be detected easily. If the other component to be detected, then the jaws 12a . 12b pivoted back 90 ° to the rest position while the jaws 11a . 11b be pivoted into the gripping position. That means using one and the same jig 7 . 8th can be detected form-related components on the congruent areas without the provided for the one component clamping jaws hinder the detection of the other component by the other jaws and vice versa.

Claims (5)

Handlingsystem für formverwandte Bauteile, insbesondere Karosseriebauteile für Kraftfahrzeuge, bei dem ein Greifer (3) am Arm (2) eines Roboters (1) mit mehreren, den Bauteilen angepasste Konturstücke aufweisenden Spannvorrichtungen (7, 8) bestückt ist, mit denen das jeweilige Bauteil an räumlich gegeneinander versetzten Bereichen greifbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spannvorrichtung (7, 8) zwei Spannzangen aufweist, deren Spannbacken (11a, 11b, 12a, 12b) aus einer Ruheposition in eine Greifposition verschwenkbar sind, wobei die Spannbacken (11a, 11b) der einen Spannzange in ihrer Ruheposition gehalten werden, wenn die Spannbacken (12a, 12b) der anderen Spannzange in ihre Greifposition verschwenkt werden und umgekehrt.Handling system for related components, in particular body parts for motor vehicles, in which a gripper ( 3 ) on the arm ( 2 ) of a robot ( 1 ) with several, the components adapted contour pieces having clamping devices ( 7 . 8th ) is fitted, with which the respective component is gripped at spatially offset from each other areas, characterized in that each clamping device ( 7 . 8th ) has two collets whose clamping jaws ( 11a . 11b . 12a . 12b ) are pivotable from a rest position into a gripping position, wherein the clamping jaws ( 11a . 11b ) holding a collet in its rest position when the jaws ( 12a . 12b ) of the other collet are pivoted into their gripping position and vice versa. Handlingsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtungen (7, 8) von Tragarmen (5, 6) gehalten sind.Handling system according to claim 1, characterized in that the clamping devices ( 7 . 8th ) of support arms ( 5 . 6 ) are held. Handlingsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannzangen (11, 12) einer jeden Spannvorrichtung (7, 8) jeweils einen Zahnstangen (13, 14) umfassenden Antrieb aufweisen.Handling system according to claim 1 or 2, characterized in that the collets ( 11 . 12 ) of each tensioning device ( 7 . 8th ) each have a rack ( 13 . 14 ) have comprehensive drive. Handlingsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstangen (13, 14) von zwei nebeneinander angeordneten Spannzangen derselben Spannvorrichtung (7, 8) abwechselnd an denselben Mitnehmer (18) des Antriebes (16, 17, 18) kuppelbar sind.Handling system according to claim 3, characterized in that the racks ( 13 . 14 ) of two juxtaposed collets of the same clamping device ( 7 . 8th ) alternately to the same driver ( 18 ) of the drive ( 16 . 17 . 18 ) are detachable. Handlingsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (18) Teil eines Kurbelschwingengetriebes (17) ist.Handling system according to claim 4, characterized in that the driver ( 18 ) Part of a crankshaft gear ( 17 ).
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