DE102010035551A1

DE102010035551A1 - Tool for producing screw connection for robot for series manufacture of motor cars, has screw element rotated around rotational axle relative to tool part, where tool part and another tool part are coupled together by coupling device

Info

Publication number: DE102010035551A1
Application number: DE102010035551A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Klumpp Willi; Dipl.-Ing. Gerhard (FH) Oettinger; Dipl.-Ing. Reichenbach Matthias; Dr. Zürn Michael
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2010-08-27
Publication date: 2012-03-01
Anticipated expiration: 2030-08-28
Also published as: DE102010035551B4

Abstract

The tool (10) has a tool part (12), and a screw connection whose screw element is indirectly supported by another tool part (14) in a torque-proof manner. The screw element is rotated around a rotational axle (16) relative to the former part. The tool parts are coupled together by a coupling device (34) in a torque-proof manner. A drive device such as air motor (22), pneumatic motor i.e. pneumatic spindle, or electric motor, is held at the former part. The coupling device comprises a bolt, a pneumatic plunger (32) and a pin, which are moved between a coupling position and a releasing position. An independent claim is also included for a method for producing a screw connection for a robot.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Herstellen einer Schraubverbindung für einen Roboter gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Schraubverbindung gemäß Patentanspruch 8.The invention relates to a tool for producing a screw connection for a robot according to claim 1 and to a method for producing a screw connection according to claim 8.

Aus der Serienfertigung von Kraftfahrzeugen ist es bekannt, zum Herstellen von Schraubverbindungen beispielsweise Druckluftschrauber einzusetzen. Diese Druckluftschrauber sind preisgünstig, jedoch lediglich geeignet für untergeordnete Verschraubungen mit nicht allzu hohen Anforderungen an ein einzustellendes Drehmoment der Schraubverbindung.From the mass production of motor vehicles, it is known to use for the manufacture of screw, for example, pneumatic screwdriver. These pneumatic wrenches are inexpensive, but only suitable for subordinate fittings with not too high demands on a set torque of the screw.

Ebenso ist es aus der Serienfertigung von Kraftfahrzeugen bekannt, Elektroschrauber einzusetzen, die die präzise Einstellung eines gewünschten Drehmoments erlauben, jedoch relativ kostenintensiv sind.It is also known from the mass production of motor vehicles to use electric screwdrivers, which allow the precise adjustment of a desired torque, but are relatively expensive.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Werkzeug zum Herstellen einer Schraubverbindung für einen Roboter sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Schraubverbindung bereitzustellen, welche eine präzise Einstellung eines Schraubelements der Schraubverbindung auf kostengünstige Weise erlauben.It is therefore an object of the present invention to provide a tool for producing a screw connection for a robot and a method for producing a screw connection, which allow precise adjustment of a screw element of the screw connection in a cost-effective manner.

Diese Aufgabe wird durch ein Werkzeug für einen Roboter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Schraubverbindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a tool for a robot having the features of patent claim 1 and a method for producing a screw connection having the features of patent claim 8. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the dependent claims.

Ein erfindungsgemäßes Werkzeug zum Herstellen einer Schraubverbindung für einen Roboter umfasst ein erstes Werkzeugteil sowie ein zweites Werkzeugteil, mittels welchem zumindest mittelbar ein Schraubelement der Schraubverbindung drehfest aufnehmbar und welches relativ zu dem ersten Werkzeugteil um eine Drehachse drehbar ist. Ferner umfasst das erfindungsgemäße Werkzeug eine Kupplungseinrichtung, mittels welcher das erste Werkzeugteil und das zweite Werkzeugteil drehfest miteinander koppelbar sind.An inventive tool for producing a screw connection for a robot comprises a first tool part and a second tool part, by means of which at least indirectly a screw of the screw rotatably receivable and which is rotatable relative to the first tool part about a rotation axis. Furthermore, the tool according to the invention comprises a coupling device, by means of which the first tool part and the second tool part are rotatably coupled to each other.

Das erfindungsgemäße Werkzeug ermöglicht es somit, zunächst das Schraubelement, welches beispielsweise als Schraube ausgebildet ist, über das zweite Werkzeugteil zunächst insbesondere über mehr als 360° hinweg zu drehen, wobei das zweite Werkzeugteil und damit das Schraubelement vorteilhafterweise mehr als eine vollständige Umdrehung, insbesondere eine Mehrzahl von vollständigen Umdrehungen, durchführen. Dies ermöglicht es, das Schraubelement der Schraubverbindung mit einem korrespondierenden Schraubelement der Schraubverbindung, beispielsweise über jeweilige Gewinde, in Wirkverbindung miteinander zu bringen, so dass das erste Schraubelement zunächst an dem zweiten Schraubelement gehalten und relativ zu diesem grob vorpositioniert und/oder grob vorfixiert ist.The tool according to the invention thus makes it possible to first of all turn the screw element, which is designed as a screw, over the second tool part, in particular over more than 360 °, the second tool part and thus the screw element advantageously more than one complete revolution, in particular one Plural of complete revolutions, perform. This makes it possible to bring the screw of the screw with a corresponding screw of the screw, for example via respective thread, in operative connection with each other, so that the first screw initially held on the second screw and coarse pre-positioned relative to this and / or roughly pre-fixed.

Nach erfolgter Vorpositionierung bzw. Vorfixierung kann dann das zweite Werkzeugteil drehfest mit dem ersten Werkzeugteil mittels der Kupplungseinrichtung gekoppelt werden, so dass auch das zumindest mittelbar am zweiten Werkzeugteil gehaltene Schraubelement drehfest mit dem ersten Werkzeugteil verbunden ist. Dann kann eine Feineinstellung der Schraubverbindung über das erste Werkzeugteil erfolgen, welches beispielsweise mit einem Roboterteil, insbesondere einem Roboterarm, des Roboters verbunden ist und welches dann mit dem Roboterarm um die Drehachse gedreht werden kann. Auf diese Weise kann dann das Schraubelement über das zweite Werkzeugteil, das erste Werkzeugteil und das Roboterteil, insbesondere den Roboterarm, fein und präzise relativ zu dem zweiten Schraubelement positioniert, d. h. gedreht, werden und/oder ein gewünschtes und vorbestimmtes Drehmoment der Schraubverbindung, d. h. zwischen den beiden Schraubelementen, sehr präzise eingestellt werden.After pre-positioning or prefixing, the second tool part can then be non-rotatably coupled to the first tool part by means of the coupling device, so that the screw element held at least indirectly on the second tool part is non-rotatably connected to the first tool part. Then, a fine adjustment of the screw via the first tool part can be done, which is connected, for example, with a robot part, in particular a robot arm of the robot and which can then be rotated with the robot arm about the axis of rotation. In this way, then the screw on the second tool part, the first tool part and the robot part, in particular the robot arm, fine and precisely positioned relative to the second screw, d. H. rotated, and / or a desired and predetermined torque of the screw, i. H. between the two screw elements, be set very precisely.

Zur präzisen Positionierung der Schraubelemente relativ zueinander und/oder zur präzisen Einstellung des gewünschten Drehmoments der Schraubverbindung, zu dessen Einstellung das Schraubelement mittels des Werkzeugs in eine Drehrichtung zu drehen ist, kann dann zumindest eine dem Roboterteil und dem Roboter zugeordnete Erfassungseinrichtung, insbesondere ein Drehwinkelsensor und/oder ein Drehmomentensensor, genutzt werden, der ohnehin am Roboterarm bzw. dem Roboter eingesetzt und verbaut ist. Eine derartige Erfassungseinrichtung ist somit bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug nicht vonnöten, was die Kosten des Werkzeugs gering hält. Dadurch kann die Schraubverbindung einerseits sehr präzise hinsichtlich des Drehmoments und/oder der Drehstellung des Schraubelements und andererseits durch den Wegfall zusätzlicher Sensorik besonders kostengünstig hergestellt werden.For precise positioning of the screw elements relative to each other and / or for precise adjustment of the desired torque of the screw, to set the screw is to rotate by means of the tool in a rotational direction, then at least one of the robot part and the robot associated detection device, in particular a rotation angle sensor and / or a torque sensor can be used, which is already used and installed on the robot arm or the robot. Such a detection device is thus not required in the inventive tool, which keeps the cost of the tool low. As a result, the screw connection on the one hand can be produced very precisely with respect to the torque and / or the rotational position of the screw element and on the other hand by eliminating additional sensors particularly cost.

Das erfindungsgemäße Werkzeug ist auch insofern sehr vorteilhaft, als sich unter Umständen das Roboterteil, insbesondere der Roboterarm, lediglich um weniger als 360° um die Drehachse drehen kann und somit keine vollständige Umdrehung um die Drehachse ausführen kann. Ist das Roboterteil ausgehend von einer Mittellage beispielsweise lediglich um 170° in eine erste Drehrichtung, in welche das Schraubelement festzuziehen ist, und lediglich um 170° in eine zweite, der ersten Drehrichtung entgegengesetzte Drehrichtung, in welche das Schraubelement zu lösen ist, um die Drehachse drehbar, so steht damit ein gesamter Drehwinkel von lediglich 340° zum Festziehen oder zum Lösen des Schraubelements zur Verfügung.The tool according to the invention is also very advantageous insofar as under certain circumstances the robot part, in particular the robot arm, can only rotate about the axis of rotation by less than 360 ° and thus can not execute a complete revolution about the axis of rotation. If the robot part starting from a central position, for example, only by 170 ° in a first rotational direction in which the screw is to be tightened, and only 170 ° in a second, the first direction of rotation opposite direction of rotation, in which the screw is to be solved, rotatable about the axis of rotation, so there is a total rotation angle of only 340 ° for tightening or loosening of the screw available.

Die Schraubverbindung kann es jedoch erfordern, das Schraubelement um wesentlich mehr als 360° zu drehen, um eine besonders feste und langlebige Schraubverbindung auszubilden. Diese mehrmaligen Umdrehungen sind allein mittels des Roboterteils dann nicht möglich. Eine solche mehrmalige Drehung des Schraubelements um die Drehachse ermöglicht das erfindungsgemäße Werkzeug, indem sich das zweite Werkzeugteil relativ zum ersten Werkzeugteil, über welches das Werkzeug beispielsweise an dem Roboterteil gehalten ist, drehen kann und es somit erlaubt, das Schraubelement über das zweite Werkzeugteil über eine Mehrzahl von vollständigen Umdrehungen um die Drehachse hinweg zu drehen.The threaded connection, however, may require rotating the screw substantially more than 360 ° to form a particularly strong and durable threaded connection. These repeated turns are not possible by means of the robot part then. Such a multiple rotation of the screw about the axis of rotation allows the tool according to the invention by the second tool part relative to the first tool part over which the tool is held, for example, on the robot part, rotate and thus allows the screw via the second tool part on a To turn a plurality of complete revolutions around the axis of rotation.

Ist das Schraubelement auf die geschilderte Art und Weise vorpositioniert, so reicht dann der gesamte Drehwinkel von 340° zur vollständigen Herstellung der Schraubverbindung aus. Dabei wird das Schraubelement zunächst lediglich mittels des zweiten Werkzeugteils vorfixiert und gegebenenfalls vorpositioniert. Dann wird das Schraubelement über die miteinander drehfest gekoppelten Werkzeugteile und das Roboterteil zunächst durch Drehen in die zweite Drehrichtung gelöst und dann durch Drehen in die erste Drehrichtung um die Drehachse mit einem definierten und vorbestimmten Drehmoment festgezogen und gegebenenfalls in einer vorbestimmten Drehstellung relativ zu dem zweiten Schraubelement positioniert. Dies geschieht jeweils unter Ausnutzung der entsprechenden Erfassungseinrichtung des Roboters bzw. des Roboterteils.If the screw is pre-positioned in the manner described, then the entire angle of rotation of 340 ° is sufficient for the complete production of the screw connection. In this case, the screw is initially prefixed only by means of the second tool part and possibly pre-positioned. Then, the screw is first achieved by turning in the second rotational direction via the rotatably coupled tool parts and the robot part and then tightened by rotating in the first rotational direction about the axis of rotation with a defined and predetermined torque and optionally in a predetermined rotational position relative to the second screw positioned. This is done in each case by utilizing the corresponding detection device of the robot or the robot part.

Der Roboter, mit dem das erfindungsgemäße Werkzeug beispielsweise über das erste Werkzeugteil verbunden ist, weist beispielsweise sechs translatorische oder rotatorische Freiheitsgrade auf, wobei zur Darstellung der rotatorischen Freiheitsgrade entsprechende Roboterteile, insbesondere Roboterarme, um jeweilige Drehachsen drehbar sind. Vorteilhafterweise sind allen Drehachsen entsprechende Erfassungseinrichtungen, insbesondere Drehwinkelsensoren und/oder Drehmomentensensoren, zugeordnet, die eine präzise und drehwinkelgenaue Drehung und Positionierung des entsprechenden Roboterteils bzw. eine Drehung des entsprechenden Roboterteils mit oder bis zu einem vorbestimmten Drehmoment von beispielsweise 28 Newtonmetern erlauben. Wie bereits geschildert, kann beispielsweise das Roboterteil, an welchem das erfindungsgemäße Werkzeug zu halten bzw. gehalten ist, keine vollständige Umdrehung (360°) um die Drehachse ausführen. Dies hat den Vorteil, dass dadurch die Kosten des Roboters gering gehalten werden können, was den geringen Kosten zur Herstellung der Schraubverbindung zugute kommt. Dennoch ermöglicht es das erfindungsgemäße Werkzeug, die vorhandene Erfassungseinrichtung zu nutzen, um damit die Schraubverbindung vorteilhafterweise darzustellen.The robot with which the tool according to the invention is connected, for example, via the first tool part, for example, has six translatory or rotational degrees of freedom, wherein for displaying the rotational degrees of freedom corresponding robot parts, in particular robot arms, are rotatable about respective axes of rotation. Advantageously, all rotary axes corresponding detection devices, in particular rotation angle sensors and / or torque sensors, assigned, which allow precise and rotation angle accurate rotation and positioning of the corresponding robot part or rotation of the corresponding robot part with or to a predetermined torque of, for example, 28 Newton meters. As already described, for example, the robot part, on which the tool according to the invention is to be held or held, can not execute a complete revolution (360 °) about the axis of rotation. This has the advantage that thereby the cost of the robot can be kept low, which benefits the low cost of producing the screw. Nevertheless, the tool according to the invention makes it possible to use the existing detection device in order to advantageously represent the screw connection.

Durch die Nutzung der Erfassungseinrichtung des Roboters handelt es sich bei dem Werkzeug um ein einfaches, kostengünstiges und leichtes Werkzeug ohne spezielle Sensorik, wobei die erforderlichen Sensoren durch den Roboter zur Verfügung gestellt werden. Die Steuerung bzw. Regelung zur Ausbildung der Schraubverbindung wird durch eine entsprechende Steuerung bzw. Regelung des Roboters bereitgestellt, in der alle erforderlichen Abläufe programmiert werden können.By using the detection device of the robot, the tool is a simple, inexpensive and lightweight tool without special sensors, the necessary sensors being provided by the robot. The control or regulation for the formation of the screw connection is provided by a corresponding control or regulation of the robot, in which all necessary processes can be programmed.

Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Herstellen einer Schraubverbindung mittels eines Roboters und eines mit einem Roboterteil des Roboters verbundenen erfindungsgemäßen Werkzeugs, wobei das zweite Werkzeugteil relativ zu dem ersten Werkzeugteil um die Drehachse gedreht wird, wodurch eine Anlagefläche des mittels des zweiten Werkzeugsteils zumindest mittelbar und drehfest aufgenommenen Schraubelements in Anlage mit einer korrespondierenden Anlagefläche der Schraubverbindung, insbesondere des zweiten Schraubelements, bewegt wird. Des Weiteren werden im Anschluss daran das erste und das zweite Werkzeugteil drehfest miteinander mittels der Kupplungseinrichtung gekoppelt. Anschließend wird das erste Werkzeugteil und über das erste Werkzeugteil und die Kupplungseinrichtung das zweite Werkzeugteil mittels des Roboterteils um die Drehachse gedreht. Dadurch wird das Schraubelement über das erste und das zweite Werkzeugteil mit einem vorbestimmten Drehmoment festgedreht und/oder das Schraubelement in eine vorbestimmte Drehstellung gedreht.The invention also includes a method for producing a screw connection by means of a robot and a robot connected to a robot part of the invention tool, wherein the second tool part is rotated relative to the first tool part about the axis of rotation, whereby a contact surface of at least indirectly and by means of the second tool part rotatably received screw in contact with a corresponding contact surface of the screw, in particular the second screw is moved. Furthermore, the first and the second tool part are subsequently coupled to one another in a rotationally fixed manner by means of the coupling device. Subsequently, the first tool part and the first tool part and the coupling device, the second tool part by means of the robot part is rotated about the axis of rotation. Characterized the screw is tightened over the first and the second tool part with a predetermined torque and / or rotated the screw in a predetermined rotational position.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Werkzeugs sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und umgekehrt anzusehen. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt damit zunächst eine grobe und schnelle und damit kostengünstig durchzuführende Positionierung bzw. Voreinstellung des Schraubelements, wobei das erste Werkzeugteil mehrere, vollständige Umdrehungen um die Drehachse ausführen kann bzw. ausführt. Eine Feineinstellung der Drehstellung des ersten Schraubelements und/oder des Drehmoments der Schraubverbindung erfolgt dann über das Roboterteil unter Nutzung der Erfassungseinrichtung des Roboterteils, so dass das Roboterteil wie auch das erfindungsgemäße Werkzeug geringe Kosten aufweisen und das Verfahren wegen der Nutzung des kostengünstigen Roboterteils und des kostengünstigen Werkzeugs auch schnell und damit kostengünstig durchzuführen ist.Advantageous embodiments of the tool according to the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the method according to the invention and vice versa. In the context of the method according to the invention, a coarse and rapid positioning and presetting of the screw element, which is thus to be carried out inexpensively, is first carried out, wherein the first tool part can execute or execute a plurality of complete revolutions about the axis of rotation. A fine adjustment of the rotational position of the first screw and / or the torque of the screw is then via the robot part using the detection device of the robot part, so that the robot part as well as the tool according to the invention have low costs and the method because of the use of inexpensive robotic and cost Tool is also fast and therefore inexpensive to perform.

An dieser Stelle sei angemerkt, dass das Schraubelement beispielsweise mittelbar an dem ersten Werkzeugteil über ein Vermittlungsteil, beispielsweise eine Nuss oder einen anderen Adapter, gehalten ist. Mit anderen Worten ist das Schraubelement nicht direkt von dem zweiten Werkzeugteil beispielsweise an einer Aufnahme aufgenommen. Vielmehr ist ein Adapter in einer korrespondierenden Aufnahme des zweiten Werkzeugteils aufgenommen und drehfest mit dem zweiten Werkzeugteil verbunden und das Schraubelement in einer entsprechenden Aufnahme des Adapters drehfest in diesem und damit drehfest zu dem zweiten Werkzeugteil aufgenommen. Dies ermöglicht es, ein- und dasselbe Werkzeug zu nutzen, um Schraubelemente unterschiedlicher Bauart, insbesondere mit unterschiedlichen Durchmessern und/oder unterschiedlichen Größen, auf die geschilderte, kostengünstige Art und Weise zu verschrauben. Dazu ist lediglich ein Austausch und eine Variation des entsprechenden Adapters vonnöten, welcher nur geringe Kosten aufweist. It should be noted at this point that the screw is, for example, held indirectly on the first tool part via a switching part, such as a nut or other adapter. In other words, the screw is not directly received by the second tool part, for example, on a recording. Rather, an adapter is received in a corresponding receptacle of the second tool part and rotatably connected to the second tool part and the screw rotatably received in a corresponding receptacle of the adapter in this and thus rotatably to the second tool part. This makes it possible to use one and the same tool to screw screw elements of different types, in particular with different diameters and / or different sizes, in the described, cost-effective manner. For this purpose, only an exchange and a variation of the corresponding adapter is required, which has only low costs.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Werkzeug eine an dem ersten Werkzeugteil gehaltene Antriebseinrichtung, mittels welcher das zweite Werkzeugteil relativ zu dem ersten Werkzeugteil drehbar ist. Dabei ist die Antriebseinrichtung beispielsweise als Pneumatikmotor, insbesondere Pneumatikspindel oder als Elektromotor ausgebildet, welche eine schnelle Drehung des zweiten Werkzeugteils und damit des Schraubelements relativ zum ersten Werkzeugteil ermöglichen und selbst nur geringe Kosten aufweisen.In an advantageous embodiment of the invention, the tool comprises a drive device held on the first tool part, by means of which the second tool part is rotatable relative to the first tool part. In this case, the drive device is designed, for example, as a pneumatic motor, in particular a pneumatic spindle or as an electric motor, which permit rapid rotation of the second tool part and thus of the screw element relative to the first tool part and which themselves have only low costs.

Bei dem zweiten, relativ zum ersten Werkzeugteil drehbaren Werkzeugteil handelt es sich beispielsweise um eine Baueinheit der Antriebseinrichtung, insbesondere um einen Rotor der Pneumatikspindel, die mittels der Kupplungseinrichtung drehfest mit dem ersten Werkzeugteil verbindbar ist. Dies hält die Dimensionen, die Teileanzahl, das Gewicht und die Kosten des Werkzeugs gering.The second tool part which can be rotated relative to the first tool part is, for example, a structural unit of the drive device, in particular a rotor of the pneumatic spindle, which can be connected in a rotationally fixed manner to the first tool part by means of the coupling device. This keeps the dimensions, the number of parts, the weight and the cost of the tool low.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the figure description and / or shown alone in the figure can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or alone, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in der Figur eine schematische und teilweise geschnittene Perspektivansicht eines Werkzeugs zum Herstellen einer Schraubverbindung für einen Roboter, welches eine präzise und kostengünstige Herstellung der Schraubverbindung ermöglicht.The drawing shows in the figure a schematic and partially sectioned perspective view of a tool for producing a screw connection for a robot, which enables a precise and cost-effective production of the screw connection.

Die Figur zeigt ein Werkzeug 10 zum Herstellen einer Schraubverbindung für einen Roboter, welcher hier nicht dargestellt ist. Das Werkzeug 10 umfasst ein erstes Werkzeugteil 12 sowie ein zweites Werkzeugteil 14, wobei das zweite Werkzeugteil 14 relativ zu dem ersten Werkzeugteil 12 um eine Drehachse 16 drehbar ist. Dabei kann das Werkzeugteil 14 eine Mehrzahl an vollständigen Umdrehungen in eine erste Drehrichtung gemäß einem Richtungspfeil 18 sowie in eine der ersten Drehrichtung gemäß dem Richtungspfeil 18 entgegen gesetzte, zweite Drehrichtung gemäß einem Richtungspfeil 20 um die Drehachse 16 relativ zu dem ersten Werkzeugteil 12 durchführen.The figure shows a tool 10 for producing a screw connection for a robot, which is not shown here. The tool 10 includes a first tool part 12 and a second tool part 14 , wherein the second tool part 14 relative to the first tool part 12 around a rotation axis 16 is rotatable. In this case, the tool part 14 a plurality of complete revolutions in a first direction of rotation according to a directional arrow 18 and in one of the first direction of rotation according to the directional arrow 18 opposite, second direction of rotation according to a directional arrow 20 around the axis of rotation 16 relative to the first tool part 12 carry out.

Durch die Werkzeugteile 12 und 14 ist ein Luftmotor 22 des Werkzeugs 10 bereitgestellt, welcher unter Einsatz von Druckluft das Werkzeugteil 14 als Rotor des Luftmotors 22 drehen kann. Anstelle des Luftmotors 22 ist auch ein Elektromotor einsetzbar, wobei dann das Werkzeugteil 14 als Rotor des Elektromotors und das Werkzeugteil 12 beispielsweise bereichsweise als Stator desselbigen ausgebildet ist.Through the tool parts 12 and 14 is an air motor 22 of the tool 10 provided, which, using compressed air, the tool part 14 as a rotor of the air motor 22 can turn. Instead of the air motor 22 is also an electric motor used, in which case the tool part 14 as the rotor of the electric motor and the tool part 12 For example, it is formed in regions as a stator desselbigen.

Weiterhin umfasst das Werkzeug 10 ein drittes Werkzeugteil 24, welches über Schrauben 26 fest mit dem ersten Werkzeugteil 12 verbunden ist. Weiterhin umfasst das Werkzeug 10 ein viertes Werkzeugteil 28, welches als Befestigungsteil fungiert, um das Werkzeug 10 an einem Roboterarm eines hier nicht dargestellten Roboters zu befestigen, so dass das Werkzeug 10 an dem Roboterarm gehalten und mittels des Roboterarms bewegbar ist. Insbesondere ist das Werkzeug 10 mittels des Roboterarms um die Drehachse 16 sowohl in die erste Drehrichtung gemäß dem Richtungspfeil 18 als auch in die zweite Drehrichtung gemäß dem Richtungspfeil 20 drehbar.Furthermore, the tool includes 10 a third tool part 24 which is about screws 26 firmly with the first tool part 12 connected is. Furthermore, the tool includes 10 a fourth tool part 28 , which acts as a fastening part to the tool 10 to attach to a robot arm of a robot, not shown here, so that the tool 10 held on the robot arm and movable by means of the robot arm. In particular, the tool 10 by means of the robot arm around the axis of rotation 16 both in the first direction of rotation according to the directional arrow 18 as well as in the second direction of rotation according to the directional arrow 20 rotatable.

Um eine Schraubverbindung herzustellen und eine Schraube dieser Schraubverbindung als ein erstes Schraubelement in ein zu einem Gewinde der Schraube korrespondierendes Gewinde als zweites Schraubelement einzudrehen, umfasst das Werkzeug 10 ferner eine Nuss 30, welche eine Aufnahme aufweist, in welcher die Schraube aufnehmbar und drehfest mit der Nuss 30 zu verbinden ist. Um die Schraube über die Nuss 30 und das Werkzeugteil 14 um die Drehachse 16 in beiden Drehrichtungen 18, 20 drehen zu können, ist auch die Nuss 30 beispielsweise über eine Steckverbindung mit dem Werkzeugteil 14 drehfest verbunden.To produce a screw and screw a screw of this screw as a first screw in a corresponding thread to a screw thread as the second screw, includes the tool 10 also a nut 30 which has a receptacle in which the screw is receivable and non-rotatable with the nut 30 to connect. To the bolt over the nut 30 and the tool part 14 around the axis of rotation 16 in both directions 18 . 20 being able to turn is also the nut 30 for example, via a plug connection with the tool part 14 rotatably connected.

Um die Kosten für den Roboter gering zu halten, kann sich der Roboterarm in diesem Ausführungsbeispiel lediglich maximal um 340° in die erste Drehrichtung oder in die zweite Drehrichtung drehen. Das heißt, der Roboterarm kann keine vollständige Umdrehung über mindestens 360° hinweg um die Drehachse 16 ausführen. Zum Eindrehen der Schraube in das korrespondierende Gewinde ist es jedoch erforderlich, die Schraube um mehr als 360° um die Drehachse 16 zu drehen, so dass die Schraube bis zum vollständigen Eindrehen eine Mehrzahl an vollständigen Umdrehungen um die Drehachse 16 ausführt.In order to keep the costs for the robot low, the robot arm in this embodiment can only turn a maximum of 340 ° in the first direction of rotation or in the second direction of rotation. That is, the robot arm can not make a complete revolution over at least 360 ° around the axis of rotation 16 To run. For screwing the screw into the corresponding thread, however, it is necessary for the screw to be more than 360 ° about the axis of rotation 16 to turn so that the screw until complete screwing a plurality of complete revolutions around the axis of rotation 16 performs.

Dies ist nun mit Hilfe des hier dargestellten Werkzeugs 10 möglich, indem sich mittels Druckluft betätigbare Pneumatikstößel 32 einer Kupplungseinrichtung 34 des Werkzeugs 10 in einer in der Figur dargestellte Freigabestellung befinden, so dass sich der Werkzeugteil 14 relativ zu dem Werkzeugteil 12 um die Drehachse 16 in die Drehrichtung gemäß dem Richtungspfeil 18 oder in die Drehrichtung gemäß dem Richtungspfeil 20 über mehr als 360° hinweg drehen kann. Ein zum Eindrehen der Schraube notwendiges Drehmoment wird dabei von dem Luftmotor 22 aufgebracht. Dieses Drehmoment wird über das Werkzeugteil 12, das Werkzeugteil 24, das Befestigungsteil 28, den Roboterarm und den Roboter selbst abgestützt.This is now with the help of the tool shown here 10 possible by pneumatically operated pneumatic rams 32 a coupling device 34 of the tool 10 in a release position shown in the figure, so that the tool part 14 relative to the tool part 12 around the axis of rotation 16 in the direction of rotation according to the directional arrow 18 or in the direction of rotation according to the directional arrow 20 can rotate over more than 360 °. A necessary torque for screwing in the screw is thereby from the air motor 22 applied. This torque is transmitted through the tool part 12 , the tool part 24 , the fastening part 28 , the robot arm and the robot itself.

Auf diese Art und Weise kann die Schraube besonders schnell vorpositioniert und zunächst grob in das korrespondierende Gewinde eingedreht werden, bis ein entsprechender Schraubenkopf in Anlage mit einem das korrespondierende Gewinde bereitstellenden Bauteil kommt.In this way, the screw can be prepositioned very quickly and at first coarse screwed into the corresponding thread until a corresponding screw head comes into contact with a component providing the corresponding thread.

Um anschließend die Schraube mit einem vorbestimmten und definierten Drehmoment präzise anzuziehen und/oder eine vorbestimmte Drehstellung der Schraube relativ zu dem Bauteil einzustellen, werden dann die Pneumatikstößel 32 von der Freigabestellung in eine Koppelstellung zumindest im Wesentlichen parallel zur Drehachse 16 gemäß einem Richtungspfeil 36 bewegt, so dass die Pneumatikstößel 32 in korrespondierende Aufnahmen 38 des Werkzeugteils 14 eingreifen, so dass das Werkzeugteil 14 über die am Werkzeugteil 12 festgehaltenen Pneumatikstößel 32 drehfest mit dem Werkzeugteil 12 und damit mit dem Roboterarm verbunden ist. So wird eine drehfeste Verbindung zwischen dem Werkzeugteil 14 und dem Roboterarm hergestellt, so dass sich beim Drehen des Roboterarms ein Kraftfluss vom Roboterarm über die Pneumatikstößel 32 und das Werkzeugteil 14 auf die Nuss 30 und weiter auf die Schraube ergibt. Dieser Kraftfluss ist in der Figur durch einen Richtungspfeil 40 angedeutet.To then tighten the screw with a predetermined and defined torque precisely and / or set a predetermined rotational position of the screw relative to the component, then the pneumatic ram 32 from the release position into a coupling position at least substantially parallel to the axis of rotation 16 according to a directional arrow 36 moved so that the pneumatic rams 32 in corresponding recordings 38 of the tool part 14 engage, leaving the tool part 14 over the tool part 12 held pneumatic ram 32 non-rotatable with the tool part 12 and thus connected to the robot arm. Thus, a rotationally fixed connection between the tool part 14 and the robot arm, so that when turning the robot arm, a force flow from the robot arm via the pneumatic ram 32 and the tool part 14 on the nut 30 and further on the screw results. This power flow is in the figure by a directional arrow 40 indicated.

Dem Roboter ist dabei ein Drehmomentensensor und/oder ein Drehwinkelsensor zugeordnet, mittels welchem ein Drehmoment und/oder eine Drehstellung des Roboterarms und damit des Werkzeugs 10 und damit der Schraube erfassbar sind. So kann die Schraube beispielsweise mit einem vorbestimmten Drehmoment festgezogen werden. Dazu wird der Roboterarm und mittels diesem das Werkzeug 10 solange gedreht, bis der Drehmomentensensor das vorbestimmte und gewünschte Drehmoment erfasst und/oder bis der Drehwinkelsensor die gewünschte und vorbestimmte Drehstellung der Schraube erfasst. Dadurch, dass die Schraube mittels des Luftmotors 22 bereits vorpositioniert ist, reichen die 340°, die der Roboterarm in diesem Ausführungsbeispiel um die Drehachse 16 drehbar ist, aus, um die Schraube in ihre Endmontagestellung zu bewegen.The robot is associated with a torque sensor and / or a rotation angle sensor, by means of which a torque and / or a rotational position of the robot arm and thus of the tool 10 and thus the screw can be detected. For example, the bolt can be tightened with a predetermined torque. For this purpose, the robot arm and by means of this the tool 10 rotated until the torque sensor detects the predetermined and desired torque and / or until the rotation angle sensor detects the desired and predetermined rotational position of the screw. In that the screw by means of the air motor 22 already prepositioned, the 340 °, the robot arm in this embodiment extend around the axis of rotation 16 is rotatable to move the screw to its final assembly position.

Ist die Schraube beispielsweise durch Drehen in die erste Drehrichtung gemäß dem Richtungspfeil 18 in ihre Vorposition mittels des Luftmotors 22 gedreht und liegt an dem korrespondierenden Bauteil an, so wird sie vorteilhafterweise zum Vermeiden von Haftreibungseffekten zunächst durch Drehen in die zweite Drehrichtung gemäß dem Richtungspfeil 20 mittels des Roboterarms zunächst wieder gelöst. Dann kann das eigentliche Festziehen mit dem vorbestimmten Drehmoment und/oder das eigentliche Drehen der Schraube in die vorbestimmte Drehstellung erfolgen, indem diese wieder in die erste Drehrichtung gemäß dem Richtungspfeil 18 um die Drehachse 16 mittels des Roboterarms unter Ausnutzung dessen Drehmomentensensors und/oder dessen Drehwinkelsensors gedreht wird.Is the screw, for example, by turning in the first direction of rotation according to the directional arrow 18 in their pre-position by means of the air motor 22 rotated and abuts the corresponding component, it is advantageously to avoid static friction effects, first by turning in the second direction of rotation according to the directional arrow 20 initially released again by means of the robot arm. Then, the actual tightening with the predetermined torque and / or the actual rotation of the screw in the predetermined rotational position can be done by this again in the first direction of rotation according to the directional arrow 18 around the axis of rotation 16 is rotated by means of the robot arm by utilizing its torque sensor and / or its rotation angle sensor.

Claims

Tool ( 10 ) for producing a screw connection for a robot, with a first tool part ( 12 ), with at least one second tool part ( 14 ), by means of which at least indirectly a screw of the screw rotatably receivable and which relative to the first tool part ( 12 ) about a rotation axis ( 16 ) is rotatable, and with a coupling device ( 34 ), by means of which the first tool part ( 12 ) and the second tool part ( 14 ) are rotatably coupled to each other.

Tool ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the tool ( 10 ) one on the first tool part ( 12 ) held drive device ( 22 ), by means of which the second tool part ( 14 ) relative to the first tool part ( 12 ) is rotatable.

Tool ( 10 ) according to claim 2, characterized in that the second tool part ( 14 ) a structural unit of the drive device ( 22 ).

Tool ( 10 ) according to one of claims 2 or 3, characterized in that the drive device ( 22 ) as a pneumatic motor ( 22 ), in particular as a pneumatic spindle, or as an electric motor is formed.

Tool ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling device ( 34 ) at least one movable between a coupling position and a release position bolt, plunger ( 32 ), Pin or the like, by means of which the tool parts ( 12 . 14 ) are rotatably coupled to each other.

Tool ( 10 ) according to claim 5, characterized in that the bolt, plunger ( 32 ), Pin or the like is pneumatically or electrically movable.

Tool ( 10 ) according to one of claims 4 or 5, characterized in that the bolt, plunger ( 32 ), Pin or the like at least substantially parallel to the axis of rotation ( 16 ) is movable.

Method for producing a screw connection by means of a robot and a tool connected to a robot part of the robot ( 10 ) according to one of the preceding claims, comprising the steps of: a) rotating the second tool part ( 14 ) relative to the first tool part ( 12 ) about the axis of rotation ( 16 ), whereby a contact surface of the means of the second tool part ( 14 ) is moved at least indirectly and rotatably received screw in contact with a corresponding contact surface of the screw, b) rotationally fixed coupling of the first and second tool part ( 12 . 14 ) by means of the coupling device ( 34 ), c) turning the first tool part ( 12 ) by means of the robot part about the axis of rotation ( 16 ), whereby the screw element via the first and the second tool part ( 12 . 14 ) is tightened with a predetermined torque and / or the screw is rotated in a predetermined rotational position.

A method according to claim 8, characterized in that for tightening the screw with the predetermined torque, in particular exclusively, a torque sensor of the robot is used.

Method according to one of claims 8 or 9, characterized in that before step c) the screw via the first tool part ( 12 ) by means of the robot part for releasing the screw element in a direction of rotation ( 18 . 20 ) is rotated, which one direction of rotation ( 18 . 20 ) is opposite to the tightening of the screw.