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BEREICH DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Positionierungsvorrichtungen und
genauer eine Positionierungsvorrichtung für einen beweglichen Teil eines Werkstücks.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Roboter
werden gewöhnlich
in modernen Herstellungsvorgängen
größeren Umfangs
eingesetzt, um sich wiederholende Aufgaben durchzuführen, die
ansonsten langwierig, ermüdend
und/oder in einer Zykluszeit von relativ kurzer Dauer schwierig manuell
durchzuführen
wären.
Eine solche Aufgabe betrifft das Anmalen eines Werkstücks, wie
eines Kraftfahrzeugs, wobei Farbzerstäuber mit hoher Durchflussmenge
häufig
eingesetzt werden, um den Fahrzeugkörper mit einem Film aus flüssiger Farbe zu überziehen.
Die robuste Natur eines Roboters ermöglicht die Farbe in relativ
hohen Durchflussmengen aufzubringen, und zwar mit oder ohne Hochgeschwindigkeitsrotationszerstäubung und
mit oder ohne elektrostatisches Aufladen des Farbmaterials. Zusätzlich zum
Aufbringen von Farbe auf das Fahrzeug werden Roboter häufig benutzt,
um bewegliche Teile des Fahrzeugs zu positionieren. Beispielsweise
werden Fahrzeugtüren
oft von Robotern bezüglich
des Fahrzeugkörpers
geschwenkt, um zu ermöglichen,
dass die Türzarge
des Fahrzeugkörpers
gestrichen werden kann, oder um zu ermöglichen, dass Bauteile wie
Sitze in dem Fahrzeug installiert werden können.
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Obwohl
Roboter bestimmungsgemäß arbeiten,
bleiben einige Nachteile. Beispielsweise können programmierte Bewegungen
des Roboters das Werkstück
nicht adäquat
positionieren, besonders wenn das Werkstück unerwartet und/oder unkorrekt bezüglich des
Roboters beabstandet angeordnet ist. In dem Fall einer Fahrzeugtür kann der
Roboter beispielsweise nicht in der Lage sein, die Tür korrekt
zu bewegen, wenn sich das Fahrzeug näher an dem Roboter befindet
als erwartet, was zu längeren
Herstellungszeiten, Schäden
am Fahrzeug und/oder Schäden
am Roboter führt.
Außerdem
können
viele Robotergreifelemente des Standes der Technik auf das Werkstück eine übergroße Beanspruchung
ausüben und
das Werkstück
beschädigen.
Zusätzlich
bringen zahlreiche Greifelemente Staub, Schmiermittel oder andere
unerwünschte
Stoffe auf das Werkstück
auf.
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Dementsprechend
besteht in der Technik weiterhin ein Bedarf an einer Vorrichtung,
welche einem Roboter ermöglicht,
ein Werkstück
trotz unerwarteter Beabstandung zwischen dem Werkstück und dem
Roboter korrekt zu positionieren. Es besteht ebenfalls ein Bedarf
an einer Positionierungsvorrichtung, die das Werkstück während des
Arbeitsvorgangs nicht beschädigen
wird. Zusätzlich
besteht noch ein Bedarf an einer Positionierungsvorrichtung, die
während
des Arbeitsvorgangs keine unerwünschten
Stoffe auf dem Werkstück
ablagern wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Dementsprechend
betrifft die vorliegende Erfindung eine Positionierungsvorrichtung
für ein
Werkstück,
das einen Körper
und einen Bereich aufweist, der bezüglich des Körpers beweglich angebracht
ist, wobei der Bereich eine Außenfläche aufweist
und auch einen Außen-
und Innenraum definiert. Die Positionierungsvorrichtung umfasst
eine Widerlageranordnung mit einem ersten Widerlagerelement und
einem zweiten Widerlagerelement. Die Positionierungsvorrichtung
umfasst auch eine Stellantriebsanordnung, die dafür eingerichtet
ist die Widerlageranordnung zu bewegen zwischen einer Ausrichtposition,
in welcher das erste Widerlagerelement angrenzend an die Außenfläche angeordnet
ist, während das
zweite Widerlagerelement in dem von dem Bereich des Werkstücks definierten
Außenraum
angeordnet ist, und einer Einschiebposition, in welcher das zweite
Widerlagerelement in dem von dem Bereich des Werkstücks definierten
Innenraum angeordnet ist, während
das erste Widerlagerelement in dem von dem Bereich des Werkstücks definierten Außenraum
angeordnet ist. Die Stellantriebsanordnung ist ferner dafür eingerichtet
den Bereich bezüglich
des Körpers
zu bewegen, und zwar aufgrund des Anliegens des Bereichs des Werkstücks an zumindest
einem des ersten Widerlagerelementes und des zweiten Widerlagerelementes.
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Gemäß einem
weiteren Gedanken betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zur Positionierung eines Bereichs eines Werkstücks, der bezüglich eines
Körpers
des Werkstücks
beweglich angebracht ist. Der Bereich des Werkstücks weist eine Außenfläche auf
und der Bereich des Werkstücks
definiert einen Außen-
und einen Innenraum. Das Verfahren umfasst den Schritt des Ausrichtens
einer Widerlageranordnung mit einem ersten Widerlagerelement und einem
zweiten Widerlagerelement bezüglich
des Bereichs des Werkstücks
durch Bewegen des ersten Widerlagerelementes in eine an die Außenfläche des Bereichs
des Werkstücks
angrenzende Position, während
das zweite Widerlagerelement in dem von dem Bereich des Werkstücks definierten
Außenraum angeordnet
ist. Das Verfahren umfasst ebenfalls den Schritt des Einschiebens
des zweiten Widerlagerelementes in den von dem Bereich des Werkstücks definierten
Innenraum, während
das erste Widerlagerelement in dem von dem Bereich des Werkstücks definierten
Außenraum
angeordnet ist. Zusätzlich
umfasst das Verfahren den Schritt zumindest eines des ersten Widerlagerelementes
und des zweiten Widerlagerelementes in anstoßenden Kontakt mit dem Bereich
des Werkstücks
zu bringen, um dadurch den Bereich bezüglich des Körpers des Werkstücks zu bewegen.
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Weitere
Bereiche der Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung werden aus
der hiernach folgenden detaillierten Beschreibung hervorgehen. Es
sollte klar sein, dass die detaillierte Beschreibung und die speziellen
Beispiele, welche die bevorzugte Ausführung der Erfindung darlegen,
nur zu Illustrationszwecken bestimmt sind und nicht dafür bestimmt
sind den Rahmen der Erfindung zu begrenzen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird besser verstanden werden aus der detaillierten
Beschreibung und den beigefügten
Zeichnungen, in welchen:
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1 eine
Vorderansicht einer Ausführung einer
gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung gebauten Positionierungsvorrichtung ist,
welche in operativer Verbindung mit einem Roboter und einem automatisierten
Herstellungssystem illustriert ist;
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2 eine
Perspektivansicht der Positionierungsvorrichtung der 1 ist;
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3 eine
Querschnittsansicht der Positionierungsvorrichtung der 1 ist;
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4 ein
Seitenaufriss einer weiteren Ausführung der gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung gebauten Positionierungsvorrichtung ist;
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5 eine
Seitenansicht der Positionierungsvorrichtung entlang der Linie 5-5 aus 4 ist;
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6 eine
Seitenansicht einer weiteren Ausführung der Positionierungsvorrichtung
ist, wobei die Widerlageranordnung in einer Ausrichtposition angeordnet
ist; und
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7 eine
Seitenansicht der Positionierungsvorrichtung der 6 ist,
wobei die Widerlageranordnung in einer Einschiebposition angeordnet ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
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Unter
Bezugnahme auf 1 der Zeichnungen ist eine gemäß den Lehren
einer bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung gebaute Positionierungsvorrichtung allgemein
mit der Bezugszahl 10 bezeichnet. Die Positionierungsvorrichtung 10 ist
illustriert in operativer Verbindung mit einem Roboter 12,
einem automatisierten Herstellungssystem 14 und einem Werkstück 16 wie
einem Kraftfahrzeug 18. Das Werkstück 16 umfasst einen Körper 19,
wie einen Fahrzeugkörper 20,
und einen beweglichen Bereich 21, der beweglich bezüglich des
Körpers 19 angebracht
ist, wie eine Fahrzeugtür 22,
die mit einem Scharnier an dem Fahrzeugkörper 20 angebracht
ist. Wie in größeren Einzelheiten
weiter unten diskutiert werden wird, kann die Positionierungsvorrichtung 10 derart
betätigt
werden, dass sie den Bereich 21 bezüglich des Körpers 19 bewegt. Es ist
positiv festzustellen, dass die Positionierungsvorrichtung 10 bezüglich irgendeines
geeigneten Werkstücks 16 eingesetzt
werden kann, und dass der bewegliche Bereich 21 in irgendeiner
geeigneten Weise beweglich an dem Körper 19 angebracht
sein kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu verfassen.
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In
der gezeigten Ausführung
umfasst das automatisierte Herstellungssystem 14 ein Förderband 28,
das zur Beförderung
des Kraftfahrzeugs 18 durch eine oder mehrere Arbeitsstationen
betätigt
werden kann, um seine Herstellung zu erleichtern. Der Roboter 12 ist
derart illustriert, dass er einen Basisaufbau 23, eine
Armanordnung 24 und ein Wirkorgan 26 umfasst.
Der Basisaufbau 23 ist selektiv um eine allgemein vertikale
Achse schwenkbar ausgebildet. Die Armanordnung 24 ist an
den Basisaufbau 23 gekoppelt und in der gezeigten Ausführung umfasst
die Armanordnung 24 eine Handgelenkanordnung 30 und eine
Vielzahl von Armelementen 32, welche die Handgelenkanordnung 30 schwenkbar
an den Basisaufbau 23 koppeln. Die Handgelenkanordnung 30 ist
an das entfernt liegende Ende des Armelementes 32a gekoppelt
und ermöglicht
dem Wirkorgan 26 selektiv um die Längsachse des Armelementes 32a gedreht
zu werden. Das Wirkorgan 26 ist derart illustriert, dass
es eine Vielzahl von Sprühdüsen 34 zum Aufbringen
eines flüssigen
Materials wie Farbe auf das Werkstück 16 umfasst. Es
ist positiv festzustellen, dass der Roboter von irgendeiner geeigneten
Art und derart bedienbar sein kann, dass er irgendeine andere geeignete
Aufgabe als Anstreichvorgänge durchführen kann,
ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Obwohl die in 1 gezeigte
Ausführung
der Positionierungsvorrichtung 10 von dem Roboter 12 getragen
ist, könnte
die Positionierungsvorrichtung 10 zusätzlich auch unabhängig von
dem Roboter 12 ausgebildet sein, ohne den Rahmen der Erfindung
zu verlassen.
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Die
Positionierungsvorrichtung 10 umfasst eine Widerlageranordnung 36,
die in 1 gezeigt und in den 2 und 3 schematisch
gezeigt ist. Die Widerlageranordnung 36 umfasst ein erstes Widerlagerelement 38,
ein zweites Widerlagerelement 40 und ein Befestigungselement 42.
In der gezeigten Ausführung
sind das erste und zweite Widerlagerelement 38, 40 als
Stangen ausgebildet, welche axial gerade verlaufen und jeweils an
dem Befestigungselement 42 angebracht sind. In der gezeigten Ausführung sind
das erste und zweite Widerlagerelement 38, 40 beispielsweise
an dem blockartigen Befestigungselement 42 in irgendeiner
geeigneten Weise angebracht. In einer Ausführung weisen das erste und
zweite Widerlagerelement 38, 40 ähnliche
Breiten auf (d.h. der Durchmesser jedes Elementes ist der gleiche).
In einer anderen Ausführung
weisen das erste und zweite Widerlagerelement 38, 40 unterschiedliche
Breiten auf.
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Zusätzlich ist
das erste Widerlagerelement 38 axial länger ausgebildet als das zweite
Widerlagerelement 40. Genauer umfasst das erste Widerlagerelement 38 ein
erstes Anschlussende 44, das zweite Widerlagerelement 40 umfasst
ein zweites Anschlussende 46 und das erste und zweite Widerlagerelement 38, 40 sind
derart angeordnet, dass das erste Anschlussende 44 weiter
von dem Befestigungselement 42 weg angeordnet ist als das
zweite Anschlussende 46. Wie in größeren Einzelheiten weiter unten dargelegt
werden wird, ermöglichen
die Längen
des ersten und zweiten Widerlagerelementes 38, 40 eine korrekte
Positionierung des beweglichen Bereiches 21 des Werkstücks 16.
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Die
Positionierungsvorrichtung 10 umfasst auch eine Stellantriebsanordnung 48.
Die Stellantriebsanordnung 48 ist dafür eingerichtet die Widerlageranordnung 36 bezüglich des
Körpers 19 des Werkstücks 16 zu
bewegen. Die Stellantriebsanordnung 48 kann von irgendeiner
geeigneten Art sein und kann eine beliebige Anzahl geeigneter Mechanismen
zur Verschiebung der Widerlageranordnung 36 einsetzen.
Beispielsweise kann die Stellantriebsanordnung 48 eine
beliebige Anzahl pneumatischer, hydraulischer, elektrischer Stellantriebsarten
oder eine beliebige Kombination daraus zur Verschiebung der Widerlageranordnung 36 umfassen.
In einer Ausführung
bewegt die Stellantriebsanordnung 48 die Vielzahl von Armelementen 32 des
Roboters 12, wie oben beschrieben, und dabei verschiebt
die Stellantriebsanordnung 48 die Widerlageranordnung 36.
In einer weiteren Ausführung
umfasst die Positionierungsvorrichtung 10 eine zweckbestimmte
Stellantriebsanordnung 48, welche die Widerlageranordnung 36 unabhängig von
dem Roboter 12 bewegt. Wie weiter unten in größeren Einzelheiten
dargelegt werden wird, bewegt die Stellantriebsanordnung 48 die
Widerlageranordnung 36 derart, dass zumindest eines des
ersten und zweiten Widerlagerelementes 38, 40 gegen
den beweglichen Bereich 21 des Werkstücks 16 anstößt, um dadurch
den Bereich 21 bezüglich
des Körpers 19 des
Werkstücks 16 zu
verschieben, wie in näheren
Einzelheiten dargelegt werden wird.
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Die
Positionierungsvorrichtung 10 umfasst auch einen schematisch
mit 49 illustrierten Regler. Der Regler 49 ist
derart bedienbar, dass er verschiedene Steuersignale an die Stellantriebsanordnung 48 überträgt, um die
Bewegung der Widerlageranordnung 36 zu bewirken. Der Regler 49 kann
von irgendeiner geeigneten Art sein. In einer Ausführung überträgt der Regler 49 auch
Steuersignale an andere Komponenten des Roboters 12 sowie
der Positionierungsvorrichtung 10. In einer weiteren Ausführung umfasst
die Positionierungsvorrichtung 10 einen zweckbestimmten
Regler, der Steuersignale an die Stellantriebsanordnung 48 unabhängig von
dem Roboter 12 überträgt.
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Wie
oben erwähnt,
kann die Positionierungsvorrichtung 10 verwendet werden,
um eine Fahrzeugtür 22 während des
Lackierens oder eines anderen Fertigungsvorgangs gegenüber einem
Fahrzeugkörper 20 zu
verschieben. In der in den 2 und 3 illustrierten
Ausführung
weist die Fahrzeugtür 22 eine
Innenplatte 50 und eine Außenplatte 52 auf. Die
Innenplatte 50 weist eine Außenfläche 54 und eine Innenfläche 56 auf
und in ähnlicher
Weise weist die Außenplatte 52 eine
Außenfläche 58 und
eine Innenfläche 60 auf.
Die Innenplatte 50 und die Außenplatte 52 sind
miteinander derart verbunden, dass sich die jeweiligen Innenflächen 56, 60 einander
gegenüberliegen,
und dass die jeweiligen Innenflächen 56, 60 in
beabstandetem Verhältnis
zueinander angeordnet sind. Die Fahrzeugtür 22 definiert als
solche einen Außenraum,
der allgemein in den 2 und 3 mit 62 angegeben
ist, und einen Innenraum 64 zwischen der Innenplatte 50 und
der Außenplatte 52.
Die Innen- und Außenplatte 50, 52 weisen
auch eine Fensteröffnung 66 und
einen Fensterschlitz 68 auf, der eine Öffnung in den Innenraum 64 der
Tür 22 bereitstellt.
Eine Fensterglasscheibe (nicht gezeigt) kann in den Innenraum 64 der
Fahrzeugtür 22 eingefügt werden
und kann über
den Fensterschlitz 68 in den Innenraum 64 hinein
und aus diesem heraus gleiten. Das Fenster kann aus dem Innenraum 64 heraus
gleiten, um die Fensteröffnung 66 auszufüllen.
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Außerdem ist
die Fahrzeugtür 22 über eine Vielzahl
von Scharnieren 70 beweglich an dem Fahrzeugkörper 20 befestigt
(2). Die Fahrzeugtür 22 ist derart an
dem Fahrzeugkörper 20 befestigt,
dass die Innenplatte 50 der Fahrzeugtür 22 näher an dem Fahrzeugkörper 20 angeordnet
ist als die Außenplatte 52.
Es ist positiv festzustellen, dass die Fahrzeugtür 22 in irgendeiner
geeigneten Weise an dem Fahrzeugkörper 20 beweglich
befestigt sein kann. In einer Ausführung ist die Fahrzeugtür 22 beispielsweise gleitend
an dem Fahrzeugkörper 20 befestigt.
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Die
Stellantriebsanordnung 48 der Positionierungsvorrichtung 10 ist
derart bedienbar, dass sie die Widerlageranordnung 36 zwischen
einer Ausrichtposition ( 2) und einer Einschiebposition (3)
bewegt. In der Ausrichtposition (2) ist das
erste Widerlagerelement 38 angrenzend an die Außenfläche 54 der
Innenplatte 50 der Fahrzeugtür 22 angeordnet, während das
zweite Widerlagerelement 40 in dem Außenraum 62 angeordnet
ist. In der Einschiebposition (3) ist das
zweite Widerlagerelement 40 in dem von der Fahrzeugtür 22 definierten
Innenraum 64 angeordnet, während das erste Widerlagerelement 38 in
dem von der Fahrzeugtür 22 definierten
Außenraum 62 angeordnet
ist. Wenn sich die Widerlageranordnung 36 einmal in der
Einschiebposition (3) befindet, bewegt die Stellantriebsanordnung 48 die
Fahrzeugtür 22 aufgrund
des Anliegens der Fahrzeugtür 22 an
zumindest einem des ersten und zweiten Widerlagerelementes 38, 40 entweder
zu dem Fahrzeugkörper 20 hin
oder von ihm weg.
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Angenommen,
dass die Fahrzeugtür 22 geschlossen
ist und die Fahrzeugtür 22 geöffnet werden
soll, wird somit die Widerlageranordnung 36 in die in 2 gezeigte
Ausrichtposition bewegt. Genauer bewegt sich die Widerlageranordnung 36 in der
gezeigten Ausführung
durch die Fensteröffnung 66 in
den Fahrzeugkörper 20 und
wird dann in eine entgegen gesetzte Richtung weg von dem Fahrzeugkörper 20 und
zu der Außenfläche 54 der
Innenplatte 50 der Fahrzeugtür 22 hin bewegt. Wenn
sich die Widerlageranordnung 36 zu der Außenfläche 54 hin
bewegt, bewegt sich das erste Widerlagerelement 38 in eine
an die Außenfläche 54 angrenzende
Position, um dadurch die Fahrzeugtür 22 „auszurichten". In der gezeigten
Ausführung
umfasst die Positionierungsvorrichtung 10 beispielsweise
zumindest einen an dem ersten Widerlagerelement 38 angebrachten
ersten Sensor 72 und der erste Sensor 72 „richtet" die Fahrzeugtür 22 aus,
indem er den Abstand zwischen der Außenfläche 54 der Tür 22 und
dem ersten Widerlagerelement 38 erfasst. In einer Ausführung besteht
der erste Sensor 72 aus einem Kontaktsensor, der dafür eingerichtet
ist das Anliegen des ersten Widerlagerelementes 38 an der
Außenfläche 54 zu
erfassen, und wenn ein Anliegen zustande kommt, erfasst der erste
Sensor 72 einen „Null-Abstands"-Zustand zwischen
der Außenfläche 54 und
dem ersten Widerlagerelement 38. In einer weiteren Ausführung ist
der erste Sensor 72 als Abstandsmelder ausgebildet, der
größere Abstände als
null zwischen der Außenfläche 54 und
dem ersten Widerlagerelement 38 erfasst, um die Fahrzeugtür 22 auszurichten.
Wenn der erste Sensor 72 den Abstand zwischen der Außenfläche 54 und
dem ersten Widerlagerelement 38 erfasst, übermittelt
der erste Sensor 72 ein korrelatives Signal an den Regler 49.
Die Positionierungsvorrichtung 10 kann irgendeine geeignete
Schalttechnik und Programmierung aufweisen, wie eine Rückkopplungsschleife,
um die Fahrzeugtür 22 auszurichten.
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Es
ist festzustellen, dass die Längen
des ersten und zweiten Widerlagerelementes 38, 40 für eine wirksame
Verschiebung der Widerlageranordnung 36 beim Ausrichten
der Fahrzeugtür 22 ausgebildet sein
können.
Genauer ist in der gezeigten Ausführung das erste Widerlagerelement 38 länger ausgebildet
als das zweite Widerlagerelement 40, so dass die Widerlageranordnung 36 in
einer horizontalen Ebene zu der Außenfläche 54 der Tür 22 hin
bewegt werden kann, ohne einen Kontakt zwischen dem zweiten Widerlagerelement 40 und
der Fahrzeugtür 22 herzustellen.
So wird in einer Ausführung
die Widerlageranordnung 36 durch die Fensteröffnung 66 in den
Fahrzeugkörper 20 hinein
bewegt, dann wird die Widerlageranordnung 36 nach unten
bewegt und dann wird die Widerlageranordnung 36 in einer
horizontalen Ebene bewegt, bis dass das erste Widerlagerelement 38 gegen
die Außenfläche 54 anstößt und der
erste Sensor 72 das Anliegen erfasst. Zu diesem Zeitpunkt
ist die Fahrzeugtür 22 ausgerichtet.
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Es
ist festzustellen, dass die Position des Fahrzeugs 18 auf
einem Montageband bezüglich
der Positionierungsvorrichtung 10 zwischen Fahrzeugen 18,
die an dem Roboter 12 ankommen, variieren kann. Das oben
beschrieben Verfahren des Ausrichtens der Fahrzeugtür 22 kompensiert
beliebige Schwankungen in der Position der Fahrzeugtür 22 bezüglich der
Positionierungsvorrichtung 10. So kann das Fahrzeug 18 als
solches schneller und wirksamer hergestellt und vervollständigt werden.
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Wenn
die Fahrzeugtür 22 einmal
ausgerichtet ist, wird die Widerlageranordnung 36 in die
in 3 gezeigte Einschiebposition bewegt. In der gezeigten
Ausführung
wird die Widerlageranordnung 36 beispielsweise senkrecht
nach unten bewegt, wodurch bewirkt wird, dass sich das zweite Widerlagerelement 40 durch
den Fensterschlitz 68 in den Innenraum 64 der
Fahrzeugtür 22 bewegt.
In einer Ausführung
wird das zweite Widerlagerelement 40 von dem ersten Widerlagerelement 38 gemäß den Abmessungen
der bestimmten Fahrzeugtür 22 derart beabstandet
angeordnet, dass sich die Widerlageranordnung 36 in einer
einzigen vertikalen Bewegung von der Ausrichtposition (2)
in die Einschiebposition (3) bewegen
kann. Es ist festzustellen, dass das zweite Widerlagerelement 40 durch
irgendeine andere geeignete Öffnung
als den Fensterschlitz 68 in die Fahrzeugtür 22 eingeführt werden kann,
ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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In
der gezeigten Ausführung
umfasst die Positionierungsvorrichtung 10 zumindest einen
zweiten Sensor 74, der an dem zweiten Widerlagerelement 40 angebracht
ist, um dadurch den Abstand zwischen dem zweiten Widerlagerelement 40 und
zumindest einer der Innen- und der Außenplatte 50, 52 der
Fahrzeugtür 22 zu erfassen.
Der zweite Sensor 74 kann von irgendeiner geeigneten Art
sein, wie ein Kontaktsensor oder ein Abstandmelder, um das korrekte
Einführen
des zweiten Widerlagerelementes 40 in die Fahrzeugtür 22 zu
erfassen. Es ist allerdings festzustellen, dass das zweite Widerlagerelement 40 gemäß den bekannten
Abmessungen der Fahrzeugtür 22 in
die Fahrzeugtür 22 eingeführt werden
kann, ohne dass der Abstand zwischen dem zweiten Widerlagerelement 40 und
der Fahrzeugtür 22 erfasst wird.
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Wenn
sich die Widerlageranordnung 36 einmal in der Einschiebposition
befindet, wird sie von dem Fahrzeugkörper 20 weg bewegt,
um dadurch die Fahrzeugtür 22 um
die Scharniere 70 weg von dem Fahrzeugkörper 20 zu schwenken.
Genauer kommen, wenn die Widerlageranordnung 36 von dem Fahrzeugkörper 20 weg
bewegt wird, die Fahrzeugtür 22 und
zumindest eines des ersten Widerlagerelementes 38 und des
zweiten Widerlagerelementes 40 in Anstoß aneinander. Eine weitere
Bewegung der Widerlageranordnung 36 weg von dem Fahrzeugkörper 20 bewirkt,
dass sich die Fahrzeugtür 22 von
dem Fahrzeugkörper
weg öffnet.
Zum Öffnen
der Tür 22 könnte die
Widerlageranordnung 36 in irgendeiner geeigneten Richtung
von dem Fahrzeugkörper 20 weg
bewegt werden. Beispielsweise könnte
die Widerlageranordnung 36 linear, in Drehung oder in einer
Kombination der beiden Bewegungsarten verschoben werden.
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In
einer Ausführung
verbleibt die Widerlageranordnung 36 in der Einschiebposition
(3), um die Tür 22 offen
zu halten während
eine zusätzliche Verarbeitung
des Fahrzeugs 18 stattfindet. Um die Fahrzeugtür 22 in
solch einem Fall zu schließen,
wird die Widerlageranordnung 36 zu dem Fahrzeugkörper 20 hin
bewegt, um ein Anstößen der
Fahrzeugtür 22 an
zumindest eines des ersten und zweiten Widerlagerelementes 38, 40 zu
bewirken.
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In
einer weiteren Ausführung
halten andere Strukturen als die Widerlageranordnung 36 (z.B.
die Scharniere 70, eine Stützstange oder andere separate
Strukturen) die Tür 22 offen
während
eine zusätzliche
Verarbeitung des Fahrzeugs 18 stattfindet. Bevor diese
zusätzliche
Verarbeitung stattfindet, wird die Widerlageranordnung 36 von
dem Fahrzeug 18 weg bewegt. Um die Widerlageranordnung 36 aus der
Einschiebposition (3) und von dem Fahrzeug 18 weg
zu bewegen, wird die Widerlageranordnung 36 derart senkrecht
bewegt, dass sich das zweite Widerlagerelement 40 durch
den Fensterschlitz 68 aus der Fahrzeugtür 22 heraus bewegt, und
die Widerlageranordnung 36 wird durch die Fensteröffnung 66 von
dem Fahrzeug 18 weg bewegt. Dann wird zum Schließen der
Fahrzeugtür 22 die
Widerlageranordnung 36 durch die Fensteröffnung 66 bewegt
und dann wird die Widerlageranordnung 36 in die Ausrichtposition
(2) bewegt, wie oben beschrieben. Schließlich wird
die Widerlageranordnung 36 zu dem Fahrzeugkörper 20 hin
bewegt, um ein Anstoßen
der Fahrzeugtür 22 an
zumindest eines des ersten und zweiten Widerlagerelementes 38, 40 zu
bewirken und dadurch die Fahrzeugtür zu schließen.
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In
der gezeigten Ausführungsform
umfasst die Positionierungsvorrichtung 10 auch zumindest
einen Belastungssensor 76 (schematisch gezeigt), der dafür eingerichtet
ist eine Last auf der Widerlageranordnung 36 zu erfassen.
Der Belastungssensor 76 kann von irgendeiner Art sein,
wie ein Dehnungsmessgerät,
und kann benutzt werden, um die Belastung der Widerlageranordnung 36 zu überwachen.
In einer Ausführung
benutzt der Regler 49 den Belastungssensor 76,
um zu erfassen, ob die Belastungen auf der Widerlageranordnung 36 ein
vorbestimmtes Maß überschreiten.
Wenn die Belastungen dieses Niveau überschreiten, stoppt der Regler 49 automatisch
die Bewegung der Widerlageranordnung 36, um dadurch jeglichen
möglichen
Schaden zu begrenzen. In einer weiteren Ausführung steuert der Regler 49 automatisch
einen Alarm, um Bediener über
die übermäßige Belastung
zu informieren.
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In
einer Ausführung
ist der Belastungssensor 76 operativ mit dem zweiten Widerlagerelement 40 verbunden,
so dass der Belastungssensor 76 eine Kraft und/oder Drehkraft
an dem zweiten Widerlagerelement 40 erfassen kann. Als
solcher kann der Benutzer genauer die Belastung überwachen, die auftritt während die
Fahrzeugtür 22 geöffnet und
geschlossen wird, und so ist eine Überbelastung der Fahrzeugtür 22 unwahrscheinlich.
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Die
Fahrzeugtür 22 kann
in einer Ausführungsform
auch eine Haltevorrichtung oder andere Vorrichtung (nicht gezeigt)
umfassen, welche die Tür 22 formschlüssig in
der geschlossenen Position hält. Wenn
die Tür 22 geschlossen
wird, wird sich die Tür 22 eventuell
gegen die Haltevorrichtung pressen und die Haltevorrichtung wird
sich einer weiteren Bewegung der Tür 22 zu der geschlossenen
Position hin entgegenstellen. Allerdings kann die Widerstandskraft
der Haltevorrichtung überwunden
werden und die Tür 22 wird
sich dann vollständig
schließen
und wird von der Haltevorrichtung oder einer Fallklinke gehalten
werden. Wenn die Widerlageranordnung 36 somit die Tür 22 von
der offenen Position zu der geschlossenen Position hin bewegt, steigt
die Belastung an der Widerlageranordnung 36 aufgrund des Widerstands
der Haltevorrichtung. In einer Ausführung überwindet die Widerlageranordnung 36 den Widerstand
der Haltevorrichtung und bewegt die Tür 22 über eine
vorbestimmte Strecke basierend auf der Art von Haltevorrichtung,
um die Tür 22 vollständig zu schließen. In
einer weiteren Ausführung überwindet die
Widerlageranordnung 36 den Widerstand der Haltevorrichtung
und bewegt die Tür 22 bis
der Belastungssensor 76 einen weiteren Belastungsanstieg erfasst,
der durch die Tür 22,
die gegen den Fahrzeugkörper 20 drückt, verursacht
wird. Als solcher liefert der Belastungssensor 76 genauere
Angaben über
die Position der Fahrzeugtür 22 bezüglich des Fahrzeugkörpers 20.
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Es
ist festzustellen, dass die Positionierungsvorrichtung 10 einen
hohen Steuerungsgrad für das Öffnen und
Schließen
der Fahrzeugtür 22 aufweist,
da die Innenplatte 50 zwischen dem ersten und zweiten Widerlagerelement 38, 40 während des Öffnens und
Schließens
liegt. Mit anderen Worten, das erste Widerlagerelement 38 wird
die Fahrzeugtür 22 daran
hindern, sich mehr als die gewünschte
Strecke zu dem Fahrzeugkörper 20 hin
zu bewegen und das zweite Widerlagerelement 40 wird die
Fahrzeugtür 22 daran
hindern, sich mehr als die gewünschte
Strecke von dem Fahrzeugkörper 20 weg
zu bewegen. Als solche laufen das Fahrzeug 18, die Positionierungsvorrichtung 10,
der Roboter 12 und/oder andere äußere Strukturen keine Gefahr,
aufgrund einer unbeabsichtigten Bewegung der Fahrzeugtür 22 beschädigt zu
werden.
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Unter
Betrachtung nunmehr der 4 ist eine weitere Ausführungsform
der Positionierungsvorrichtung allgemein mit 110 bezeichnet,
wobei gleiche Bezugszahlen, die um 100 erhöht worden
sind, zur Bezeichnung gleicher Strukturen bezüglich der in den 1 bis 3 illustrierten
Ausführung
verwendet werden. Die Positionierungsvorrichtung 110 umfasst
eine Widerlageranordnung 136 und eine Stellantriebsanordnung 148.
Die Widerlageranordnung 136 umfasst ein erstes Widerlagerelement 138 und
ein zweites Widerlagerelement 140, die jeweils an einem
Befestigungselement 142 angebracht sind. In der gezeigten
Ausführung
weisen das erste und zweite Widerlagerelement 138, 140 ungefähr die gleiche
Länge auf.
Die Stellantriebsanordnung 148 ist dafür eingerichtet die Widerlageranordnung 136 zwischen
der Ausrichtposition und der Einschiebposition zu bewegen, ähnlich der
Ausführung
der 1 bis 3. Die Stellantriebsanordnung 148 ist
auch dafür
eingerichtet die Fahrzeugtür
zu öffnen und
zu schließen,
wie oben beschrieben.
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Außerdem ist
die Stellantriebsanordnung 148 in der gezeigten Ausführungsform
dafür eingerichtet
zumindest eines des ersten Widerlagerelementes 138 und
des zweiten Widerlagerelementes 140 bezüglich des anderen des ersten
Widerlagerelementes 138 und des zweiten Widerlagerelementes 140 zu
bewegen. In der gezeigten Ausführung
ist die Stellantriebsanordnung beispielsweise dafür eingerichtet
das zweite Widerlagerelement 140 zu dem ersten Widerlagerelement 138 hin
und von ihm weg zu bewegen, um die Fahrzeugtür zu ergreifen und freizugeben.
Solch eine Bewegung des zweiten Widerlagerelementes 140 kann
zu einer größeren Kontrolle
der Bewegung der Fahrzeugtür
führen.
Wie in 5 gezeigt, ist die Stellantriebsanordnung 148 ferner
dafür eingerichtet
das zweite Widerlagerelement 140 derart zu bewegen, dass
die Achse des zweiten Widerlagerelementes 140 in einem
positiven Winkel bezüglich
der Achse des ersten Widerlagerelementes 138 angeordnet
ist. In der gezeigten Ausführungsform
kann der Winkel zwischen den Achsen des ersten und zweiten Widerlagerelementes 138, 140 zwischen
null Grad (0°)
und neunzig Grad (90°) variieren.
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Als
solches kann das zweite Widerlagerelement 140 nach oben
und von der Fahrzeugtür
weg gekippt werden, wenn das erste Widerlagerelement 138 die
Fahrzeugtür
ausrichtet. Wenn die Tür
einmal ausgerichtet ist, kann das zweite Widerlagerelement 140 herunter
gekippt werden, so dass die Achsen des ersten und zweiten Widerlagerelementes 138, 140 parallel
zueinander liegen, und dadurch kann das zweite Widerlagerelement 140 in
die Fahrzeugtür
eingeführt
werden.
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Nunmehr
unter Betrachtung der 6 und 7 ist eine
weitere Ausführung
der Positionierungsvorrichtung allgemein mit 210 bezeichnet,
wobei gleiche Bezugszahlen, die um 200 erhöht worden sind,
zur Bezeichnung gleicher Strukturen bezüglich der in den 1 bis 3 illustrierten
Ausführung verwendet
werden. In der gezeigten Ausführungsform
ist die Achse des ersten Widerlagerelementes 238 in einem
positiven Winkel zu der Achse des zweiten Widerlagerelementes 240 angeordnet.
Genauer sind das erste und zweite Widerlagerelement 238, 240 an
dem Befestigungselement 242 in einem positiven Winkel (z.B.
ungefähr
90°) zueinander
befestigt. Die Stellantriebsanordnung 248 ist auch dafür eingerichtet
die Widerlageranordnung 236 in Drehung zwischen der Ausrichtposition
(6) und der Einschiebposition (7)
zu bewegen. Um die Drehbewegung zu erreichen, dreht die Stellantriebsanordnung 248 in
einer Ausführung
den Roboterarm 232a zum Drehen der Widerlageranordnung 236 um
einen Punkt. In einer Ausführung
dreht die Stellantriebsanordnung 248 das Befestigungselement 242 zusätzlich bezüglich des
Roboterarms 232a.
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In
Betrieb bewegt die Stellantriebsanordnung 248 das erste
Widerlagerelement 238 in eine an die Außenfläche 254 der Fahrzeugtür 222 angrenzende
Position, um dadurch die Fahrzeugtür 222 „auszurichten". Wenn die Tür 222 einmal
ausgerichtet ist, dreht die Stellantriebsanordnung 248 die
Widerlageranordnung 236, um das zweite Widerlagerelement 240 durch
den Fensterschlitz 268 in den Innenraum 264 der
Fahrzeugtür 222 zu
bewegen. Die Fachleute werden feststellen, dass die Drehbewegung
der Widerlageranordnung 236 unter gewissen Umständen wirksamer
sein kann als die lineare Bewegung der Widerlageranordnung.
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Zusammenfassend
kann die Positionierungsvorrichtung 10, 110, 210 der
vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, um einen beweglichen Bereich 21 eines
Werkstücks 16 mit
verbesserter Steuerung zu positionieren. Die Positionierungsvorrichtung 10, 110, 210 gleicht
auch jegliche Schwankung in der Position des Werkstücks 16 bezüglich der
Positionierungsvorrichtung 10, 110, 210 aus,
da der bewegliche Bereich 21 von der Positionierungsvorrichtung 10, 110, 210 vor
der Bewegung ausgerichtet wird. Außerdem übt die Positionierungsvorrichtung 10, 110, 210 relativ
geringe Beanspruchungen auf den beweglichen Bereich 21 des
Werkstücks 16 aus, so
dass es unwahrscheinlich ist, dass Beschädigungen an dem Werkstück 16,
der Positionierungsvorrichtung 10, 110, 210 und/oder
dem Roboter 12 auftreten. Zusätzlich ist es unwahrscheinlich,
dass die Positionierungsvorrichtung 10, 110 Fremdstoffe
auf dem Werkstück 16 ablagert.
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Die
Beschreibung der Erfindung ist vorwiegend beispielhafter Natur und
somit sind Änderungen,
die nicht den Geist der Erfindung verlassen, dafür bestimmt, in den Rahmen der
Erfindung zu fallen. Solche Änderungen
sollen nicht betrachtet werden als ob sie den Geist und Rahmen der
Erfindung verlassen.