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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und den Nutzen der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2010-0124899 , die am 08. Dezember 2010 eingereicht worden ist, welche in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme enthalten ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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(a) Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Greifvorrichtung. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Greifvorrichtung, die Komponenten einer Fahrzeugkarosserie arretieren, übergeben, Laserschweißen und prüfen kann.
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(b) Stand der Technik
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Greifer werden im Allgemeinen zum Übergeben von Komponenten einer Fahrzeugkarosserie von einem Arbeitsvorgang zu einem weiteren Arbeitsvorgang in einem Fahrzeugkarosserie-Montageband verwendet. Der Greifer ist an einem vorderen Endbereich eines Arms von einem Roboter angebracht und wird somit von einem Fachmann oftmals als Robotergreifer bezeichnet. Zusätzlich werden verschiedene Komponenten der Fahrzeugkarosserie durch einen Schweißroboter in dem Fahrzeugkarosserie-Montageband oftmals durch die Verwendung von Laserschweißtechniken geschweißt. Laserschweißen ist eine Schweißtechnik, die einen Laserstrahl verwendet, um Materialstücke zusammen zu verbinden. Der Strahl liefert eine konzentrierte Wärmequelle, die schmale, tiefe Schweißnähte und hohe Schweißgeschwindigkeiten ermöglicht. Laserschweißen ist insofern vorteilhaft, weil ein Laserstrahl durch Luft übertragen werden kann, anstatt ein Vakuum zu benötigen, der Prozess mit Robotermechanismen ohne Umstände automatisiert werden kann, keine Röntgenstrahlen in dem Prozess erzeugt werden müssen und Laserstrahlschweißen Schweißnähte in einer hohen Qualität zur Folge hat.
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Im Betrieb wird die Größe eines Laserstrahls, der durch einen Laseroszillator oszilliert wird, verändert und der Laserstrahl wird auf einen Schweißabschnitt von einem Schweißobjekt gestrahlt, um dadurch den Schweißabschnitt des Schweißobjekts zu schweißen.
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Entlang dem Montageband werden der Schweißzustand der Fahrzeugkarosserie-Komponenten und die Verteilung der Löcher in dem Fahrzeugkarosserie-Montageband geprüft. Die Prüfvorgänge werden durch Verwenden von Bildern der Fahrzeugkarosserie-Komponenten durchgeführt, die durch eine Bildkamera erhalten werden.
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Gemäß herkömmlichen Anordnungen werden eine Übergabe, Laserschweißen und Sichtprüfung der Fahrzeugkarosserie-Komponenten durch separate entsprechende Vorrichtungen durchgeführt. Demzufolge sind Arbeitsprozesse und Anlagen als Folge davon häufig kompliziert und somit kann sich die Arbeitszeit erhöhen und Erstinvestitionen können ansteigen.
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Die obige in diesem Hintergrundabschnitt offenbarte Information dient nur der Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und kann daher Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der einem Fachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde im Bestreben gemacht, um eine Greifvorrichtung zum Laserschweißen und zur Sichtprüfung bereitzustellen, aufweisend die Vorteile, dass Arretieren, Übergeben, Laserschweißen und Sichtprüfung von Fahrzeugkarosserie-Komponenten durch eine Vorrichtung durchgeführt werden.
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Eine Greifvorrichtung zum Laserschweißen und zur Sichtprüfung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann umfassen: eine Rahmeneinheit, die lösbar an einem vorderen Endbereich eines Arms von einem Roboter angebracht ist, eine Klemmeinheit, die an der Rahmeneinheit angebracht ist und eingerichtet ist, um ein Objekt zu arretieren; ein Laser-Bild-Austausch-Modul (erstes Modul) mit einem einen Laserstrahl ausstrahlenden Laserstrahler zum Schweißen eines Schweißobjekts und einem Bildkameraabschnitt, der eine Bildquelle von einem Prüfobjekt erhält, und an der Rahmeneinheit angebracht ist; ein Laser-Bild-Verteil-Modul (zweites Modul), das an der Rahmeneinheit entsprechend dem Laser-Bild-Austausch-Modul angebracht ist, das eine Richtung des durch den Laserstrahler ausgestrahlten Laserstrahls bestimmt und die Bildquelle des Prüfobjekts an den Bildkameraabschnitt liefert; und ein Laser-Bild-Ziel-Modul (drittes Modul), das an der Rahmeneinheit angebracht ist, das den durch das Laser-Bild-Verteil-Modul reflektierten Laserstrahl an das Schweißobjekt liefert, und die Bildquelle des Prüfobjekts an das Laser-Bild-Verteil-Modul liefert.
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Das Laser-Bild-Austausch-Modul kann wahlweise ein Ausstrahlen des Laserstrahls durch den Laserstrahler und Erhalten der Bildquelle durch den Bildkameraabschnitt durchführen. zusätzlich kann die Rahmeneinheit ferner eine Mehrzahl von Abzweigrahmen umfassen, die sich von einem Mittelpunkt hiervon in vorbestimmten Richtungen erstrecken, wobei die Klemmeinheit an jedem Abzweigrahmen angeordnet ist.
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Die Greifvorrichtung kann ferner einen Laser-Bild-Durchgang umfassen, der an einem mittleren Abschnitt der Rahmeneinheit gebildet ist, so dass der Laserstrahl und die Bildquelle durch den Laser-Bild-Durchgang durchgehen. Das Laser-Bild-Austausch-Modul und das Laser-Bild-Verteil-Modul können fest auf der Rahmeneinheit durch einen Haltewinkel mit dem dazwischen angeordneten Laser-Bild-Durchgang angebracht werden.
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Das Laser-Bild-Austausch-Modul kann umfassen: einen Grundkörper, an welchen der Laserstrahler und der Bildkameraabschnitt angebracht sind; und einen Bildreflexionsspiegel, der auf dem Grundkörper angebracht ist, um die Bildquelle des Prüfobjekts zu reflektieren, das von dem Laser-Bild-Verteil-Modul an den Bildkameraabschnitt geliefert wird. Der Bildreflexionsspiegel kann ebenfalls in dem vom Laser bestrahlten Durchgang ohne Interferenz mit dem Laserstrahl angeordnet sein.
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Der Grundkörper kann umfassen: einen von einem Laser bestrahlten Durchgang, durch welchen der durch den Laserstrahler ausgestrahlte Laserstrahl durchgeht; und einen Bildlieferungsdurchgang, durch welchen die Bildquelle des Prüfobjekts, die durch das Laser-Bild-Verteil-Modul erhalten wird, an den Bildkameraabschnitt geliefert wird. Ein erster Betätigungszylinder, der mit dem Bildreflexionsspiegel verbunden ist und den Bildreflexionsspiegel mit Bezug auf den vom Laser bestrahlten Durchgang bewegt, kann ebenfalls auf dem Grundkörper angebracht sein.
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Das Laser-Bild-Verteil-Modul kann umfassen: ein Führungselement, das aus einer radial verzweigten Führungsschiene gebildet ist; einen beweglichen Block, der an dem Führungselement angebracht ist und eingerichtet ist, um sich entlang der Führungsschiene zu bewegen; einen Verteilspiegel, der fest an dem beweglichen Block angebracht ist und zumindest einen von dem Laserstrahl und der Bildquelle in zumindest einer Richtung reflektiert; einen Elektromagnet, der beweglich an der Führungsschiene angebracht ist, und der eine Magnetkraft durch Aufnahme von elektrischen Strom erzeugt, und der eingerichtet ist, um mit dem beweglichen Block gekoppelt zu werden; und einen zweiten Betätigungszylinder, der mit dem Elektromagnet verbunden ist und den Elektromagnet bewegt, an welchen der elektrische Strom durch die Führungsschiene angelegt wird.
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Der Verteilspiegel kann eine reflektierende Oberfläche aufweisen, die dem Laser-Bild-Ziel-Modul zugewandt ist. Der Verteilspiegel kann den durch den Laserstrahler ausgestrahlten Laserstrahl an das Laser-Bild-Ziel-Modul liefern und kann die Bildquelle des Prüfobjekts, die durch das Laser-Bild-Ziel-Modul reflektiert wird, an den Bildkameraabschnitt liefern.
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Das Laser-Bild-Ziel-Modul kann ferner umfassen: einen Zielreflexionsspiegel, der drehbar an dem Abzweigrahmen durch ein Trägerelement angebracht ist; und einen Antriebsmotor, der an dem Trägerelement angebracht ist und den Zielreflexionsspiegel dreht.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Zeichnungen veranschaulichen beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und sind nicht derart auszulegen, dass sie irgendeine Ausgestaltung der Erfindung beschränken.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Greifvorrichtung zum Laserschweißen und zur Sichtprüfung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Laser-Bild-Austausch-Moduls, das bei einer Greifvorrichtung zum Laserschweißen und zur Sichtprüfung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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3 zeigt eine teilweise Schnittzeichnung von 2.
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Laser-Bild-Verteil-Moduls, das bei einer Greifvorrichtung zum Laserschweißen und zur Sichtprüfung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Laser-Bild-Ziel-Moduls, das bei einer Greifvorrichtung zum Laserschweißen und zur Sichtprüfung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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6 zeigt ein schematisches Diagramm zum Erläutern des Betriebs einer Greifvorrichtung zum Laserschweißen und zur Sichtprüfung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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7 zeigt ein schematisches Diagramm zum Erläutern eines Laserschweißmodus unter Verwendung einer Greifvorrichtung zum Laserschweißen und zur Sichtprüfung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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8 zeigt ein schematisches Diagramm zum Erläutern eines Sichtprüfungsmodus unter Verwendung einer Greifvorrichtung zum Laserschweißen und zur Sichtprüfung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Rahmeneinheit
- 11
- Werkzeugmontageabschnitt
- 13
- Haltewinkel
- 15
- Abzweigrahmen
- 17
- Laser-Bild-Durchgang
- 20
- Klemmeinheit
- 30
- Laser-Bild-Austausch-Modul
- 31
- Laserstrahler
- 33
- Bildkameraabschnitt
- 35
- Grundkörper
- 37
- Bildreflexionsspiegel
- 41
- vom Laser bestrahlter Durchgang
- 42
- Bildlieferungsdurchgang
- 44
- erster Betätigungszylinder
- 45, 65
- Betätigungsstange
- 50
- Laser-Bild-Verteil-Modul
- 51
- Führungselement
- 52
- Führungsschiene
- 54
- beweglicher Block
- 57
- Verteilspiegel
- 58
- reflektierende Oberfläche
- 61
- Elektromagnet
- 64
- zweiter Betätigungszylinder
- 80
- Laser-Bild-Ziel-Modul
- 81
- Zielreflexionsspiegel
- 83
- Antriebsmotor
- 85
- Trägerelement
- 87
- Drehwelle
- 89
- Befestigungswinkel
- LB
- Laserstrahl
- VS
- Bildquelle (Vision Source)
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben, in welchen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind. Wie der Fachmann erkennen kann, können die beschriebenen Ausführungsformen auf verschiedene Wege verändert werden, ohne sich von dem Geist oder Umfang der vorliegenden Erfindung zu entfernen.
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Eine Beschreibung von Komponenten, die zum Erläutern der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich sind, wird weggelassen, und dieselben Bestandteile werden durch dieselben Bezugszeichen in dieser Beschreibung bezeichnet.
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Des Weiteren können sich die Größe und Stärke der in den Zeichnungen dargestellten Komponenten von der tatsächlichen Größe und tatsächlichen Stärke der Komponenten für ein besseres Verständnis und zur Erleichterung der Beschreibung unterscheiden.
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Es ist zu beachten, dass der Ausdruck ”Fahrzeug” oder ”Fahrzeug-” oder andere gleichlautende Ausdrücke wie sie hierin verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen wie z. B. Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene Nutzungsfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Luftfahrzeugen und dergleichen einschließen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybridelektrofahrzeuge, Wasserstoffangetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoff umfassen (beispielsweise Kraftstoff, der von anderen Quellen als Erdöl gewonnen wird). Wie hierin Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, wie zum Beispiel sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Greifvorrichtung zum Laserschweißen und zur Sichtprüfung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen kann eine Greifvorrichtung 100 zum Laserschweißen und zur Sichtprüfung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Fahrzeugkarosserie-Montageband verwendet werden, in welchem eine Übergabe, Prüfung und Schweißen von Fahrzeugkarosseriekomponenten durchgeführt werden.
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Die Greifvorrichtung 100 übergibt die Fahrzeugkarosseriekomponenten von einem Arbeitsvorgang zu einem weiteren Arbeitsvorgang, verschweißt ein Objekt mit einem Laser, das geschweißt werden soll (nachfolgend wird es als ”Schweißobjekt” bezeichnet), und führt eine Sichtprüfung einer Position/Verteilung eines Objekts durch (nachfolgend wird es als ”Prüfobjekt” bezeichnet), das in dem Fahrzeugkarosserie-Montageband geprüft werden soll. Das heißt, die Greifvorrichtung 100 klemmt und übergibt die Fahrzeugkarosseriekomponenten, schweißt das Schweißobjekt durch Verändern der Größe und Strahlungsrichtung eines Laserstrahls und führt eine Sichtprüfung des Prüfobjekts durch Erhalten einer Bildquelle von dem Prüfobjekt durch.
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Die Greifvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform unterscheidet sich vom Stand der Technik, in welchem ein Laserschweißen und eine Sichtprüfung unter Verblendung mehrerer Vorrichtungen durchgeführt werden, durch die Möglichkeit, sowohl ein Laserschweißen als auch eine Sichtprüfung unter Verwendung eines optischen Geräts und einer Vorrichtung durchzuführen.
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Zu diesem Zweck umfasst die Greifvorrichtung 100 zum Laserschweißen und zur Sichtprüfung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Rahmeneinheit 10, eine Klemmeinheit 20, ein Laser-Bild-Austausch-Modul 30, ein Laser-Bild-Verteil-Modul 50 und ein Laser-Bild-Ziel-Modul 80. Jede der Komponenten wird unterhalb ausführlich beschrieben.
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Gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wird die Rahmeneinheit 10, welche verschiedene Blöcke, Vorsprünge, Platten und derartige Komponenten umfasst, mit der Rahmeneinheit 10 bezeichnet, soweit es hierin nicht anderweitig beschrieben ist.
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Die Rahmeneinheit 10 ist an einem vorderen Endbereich eines Arms von einem Roboter (nicht gezeigt) angebracht. Die Rahmeneinheit 10 ist mit einem Werkzeugmontageabschnitt 11 versehen, der auf einem Werkzeugwechsler (nicht gezeigt) des Roboters angebracht ist. Hierbei ist der Werkzeugmontageabschnitt 11 an der Rahmeneinheit 10 durch einen zusätzlichen Haltewinkel 13 befestigt, und verschiedene Bestandteile sind entsprechend an dem Haltewinkel 13 angebracht.
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Eine Mehrzahl von Abzweigrahmen 15 ist einstückig mit der Rahmeneinheit 10 gebildet. Die Abzweigrahmen erstrecken sich von einem mittleren Abschnitt der Rahmeneinheit 10 in vorbestimmte Richtungen. Zum Beispiel kann ein Winkel zwischen den Abzweigrahmen 15 ungefähr 120 Grad betragen, wenn drei Abzweigrahmen 15 verwendet werden. Hierbei ist ein kreisförmiger Laser-Bild-Durchgang 17, durch welchen der Laserstrahl und die Bildquelle durchgehen, in einem mittleren Abschnitt der Rahmeneinheit 10 gebildet, wo die Abzweigrahmen 15 angeschlossen sind.
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Gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist die Klemmeinheit 20 eingerichtet, um ein Objekt wie zum Beispiel die Fahrzeugkarosseriekomponenten zu arretieren, und ist an jedem Abzweigrahmen 15 der Rahmeneinheit 10 angebracht. In einer oder mehreren Ausführungsformen ist die Klemmeinheit 20 an einem Endbereich von jedem Abzweigrahmen angebracht und umfasst eine Klemmvorrichtung, einen Positionsgeber und einen Betätigungszylinder, die zum Bestimmen eines Klemmpunktes der Fahrzeugkarosseriekomponenten verwendet werden. Eine bekannte Klemmeinrichtung, die in dem Fahrzeugkarosserie-Montageband häufig verwendet wird, wird als die Klemmeinheit 20 verwendet und folglich wird auf eine ausführliche Beschreibung davon in dieser Beschreibung weggelassen.
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Gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform kann das Laser-Bild-Austausch-Modul 30 wahlweise ein Laserschweißen des Schweißobjekts durch den Laserstrahl und eine Sichtprüfung des Prüfobjekts durch Erhalten der Bildquelle des Prüfobjekts durchführen. Das Laser-Bild-Austausch-Modul 30 ist oberhalb des Laser-Bild-Durchgangs 17 der Rahmeneinheit 10 angeordnet und ist fest an dem Haltewinkel 13 angebracht.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Laser-Bild-Austausch-Moduls, das bei einer Greifvorrichtung zum Laserschweißen und zur Sichtprüfung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und 3 ist eine teilweise Schnittzeichnung von 2. Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen umfasst das Laser-Bild-Austausch-Modul 30 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform einen Laserstrahler 31, der den Laserstrahl ausstrahlt, um das Schweißobjekt zu schweißen, und einen Bildkameraabschnitt 33, der die Bildquelle des Prüfobjekts erhält. Das heißt, das Laser-Bild-Austausch-Modul 30 strahlt wahlweise den Laserstrahl durch den Laserstrahler 31 aus und erhält die Bildquelle durch den Bildkameraabschnitt 33 durch Verwenden eines einzelnen Laser-Bild-Austausch-Moduls 30.
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Der Laserstrahler 31 ändert die Größe des durch einen Laseroszillator (nicht gezeigt) oszillierten Laserstrahls durch einen Spiegel und strahlt demzufolge den Laserstrahl aus. Zusätzlich fotografiert der Bildkameraabschnitt 33 die Bildquelle, die eine Abbildung des Prüfobjekts sein kann. Die Aufnahme wird dann zum Prüfen der Position/Verteilung des Prüfobjekts basierend auf der augenblicklichen Position/Verteilung der Bildquelle verwendet. Der Laserstrahler 31 und der Bildkameraabschnitt 33 können durch irgendein bekanntes und weit verbreitetes Laserbestrahlungssystem und Bildkamerasystem ausgeführt sein und deshalb wird eine ausführliche Beschreibung davon in dieser Beschreibung weggelassen.
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Das Laser-Bild-Austausch-Modul 30 umfasst einen Grundkörper 35, an welchen der Laserstrahler 31 und der Bildkameraabschnitt 33 einstückig angebracht sind, und einen auf dem Grundkörper 35 angebrachten Bildreflexionsspiegel 37. Der Grundkörper 35 ist an dem Haltewinkel 13 befestigt, ist mit dem Laserstrahler 31 auf einem oberen Abschnitt davon ausgerüstet und ist mit dem Bildkameraabschnitt 33 auf einer Oberseite davon ausgerüstet.
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Des Weiteren ist der Grundkörper 35 gebildet aus einem von einem Laser bestrahlten Durchgang 41 zum Durchlassen des durch den Laserstrahler 31 ausgestrahlten Laserstrahls LB und einem Bildlieferungsdurchgang 42 zum Liefern der Bildquelles VS des Prüfobjekts an den Bildkameraabschnitt 33. In diesem Fall ist der vom Laser bestrahlte Durchgang 41 vertikal entsprechend dem Laserstrahler 31 gebildet und der Bildlieferungsdurchgang 42 ist mit dem vom Laser bestrahlten Durchgang 41 verbunden und ist in Richtung einer Oberseite des Grundkörpers 35 gebildet.
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Der Bildreflexionsspiegel 37 liefert die Bildquelle des Prüfobjekts, das durch das Laser-Bild-Verteil-Modul 50 erhalten wird, an den Bildkameraabschnitt 33. Der Bildreflexionsspiegel 37 ist auf dem Grundkörper 35 ohne eine Interferenz mit dem Laserstrahl LB in dem vom Laser bestrahlten Durchgang 41 angebracht und ist eingerichtet, um sich nach vorne oder hinten in einer Richtung des Bildlieferungsdurchgangs 42 zu bewegen. Das heißt, der Bildreflexionsspiegel 37 bewegt sich in dem vom Laser bestrahlten Durchgang 41 nach hinten, um eine Bewegung des Laserstrahls LB zu verhindern, wenn das Schweißobjekt lasergeschweißt wird. Des Weiteren bewegt sich der Bildreflexionsspiegel 37 nach vorne zu einem Bewegungsweg des Laserstrahls LB, wenn eine Sichtprüfung des Prüfobjekts durchgeführt wird, und ist eingerichtet, um die Bildquelle an den Bildkameraabschnitt 33 durch den Bildlieferungsdurchgang 42 zu liefern.
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Zu diesem Zweck ist ein erster Betätigungszylinder 44 an dem Grundkörper 35 angebracht. Der erste Betätigungszylinder 44 ist eingerichtet, um den Bildreflexionsspiegel 37 nach vorn oder nach hinten in der Richtung des Bildlieferungsdurchgangs 42 zu bewegen.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der erste Betätigungszylinder 44 in nicht einschränkender Weise ein pneumatischer Zylinder sein. Der erste Betätigungszylinder 44 ist auf einer weiteren Oberseite des Grundkörpers 35, z. B. einer anderen Oberseite des Grundkörpers, angebracht und ist mit dem Bildreflexionsspiegel 37 durch eine Betätigungsstange 45 verbunden. Ein nicht beschriebenes Bezugszeichen 49 in 3 stellt einen Hilfsspiegel dar, der an dem Bildlieferungsdurchgang 42 angebracht ist und die Bildquelle reflektiert.
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Unter Bezugnahme auf 1 bestimmt das Laser-Bild-Verteil-Modul 50 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform eine Richtung des durch den Laserstrahler 31 des Laser-Bild-Austausch-Modul 30 ausgestrahlten Laserstrahls und liefert die Bildquelle des Prüfobjekts an den Bildkameraabschnitt 33. Das Laser-Bild-Verteil-Modul 50 ist unterhalb des Laser-Bild-Durchgangs 17 der Rahmeneinheit 10 entsprechend dem Laser-Bild-Austausch-Modul 30 angeordnet und ist fest an dem Haltewinkel 13 angebracht.
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Das heißt, das Laser-Bild-Austausch-Modul 30 und das Laser-Bild-Verteil-Modul 50 sind fest an der Rahmeneinheit 10 durch den Haltewinkel 13 angebracht, wobei der Laser-Bild-Durchgang 17 der Rahmeneinheit dort dazwischen angeordnet ist.
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Laser-Bild-Verteil-Moduls, das bei einer Greifvorrichtung zum Laserschweißen und zur Sichtprüfung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Unter Bezugnahme auf die Zeichnung umfasst das Laser-Bild-Verteil-Modul 50 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ein Führungselement 51, einen beweglichen Block 54, einen Verteilspeiegel 57, einen Elektromagnet 61 und einen zweiten Betätigungszylinder 64.
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Das Führungselement 51 ist unterhalb der Rahmeneinheit 10 angebracht und ist fest an dem Haltewinkel 13 angebracht. Das Führungselement 51 ist aus einer Mehrzahl von Führungsschienen 52 gebildet, welche sich von einem mittleren Abschnitt davon in vorbestimmte Richtungen erstrecken. In einer oder mehreren Ausführungsformen sind die Führungsschienen 52 radial verzweigt und sind entsprechend an drei Abschnitten angeordnet, die durch die Abzweigrahmen 15 der Rahmeneinheit geteilt sind. Das heißt, die Führungsschienen 52 des Führungselements 51 sind zwischen den Abzweigrahmen 15 angeordnet.
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Der bewegliche Block 54 ist an einem mittleren Abschnitt des Führungselements 51 angebracht und ist eingerichtet, um sich entlang jeder Führungsschiene 52 zu bewegen. In einer oder mehreren Ausführungsformen ist der bewegliche Block 54 aus metallischen Werkstoffen hergestellt und weist eine dreieckige Quaderform auf.
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Der Verteilspiegel 57 liefert den von dem Laserstrahler 31 ausgestrahlten Laserstrahl an das Laser-Bild-Ziel-Modul 80 und liefert die durch das Laser-Bild-Ziel-Modul 80 erhaltene Bildquelle an den Bildkameraabschnitt 33. Der Verteilspiegel 57 reflektiert den Laserstrahl und die Bildquelle in verschiedene Richtungen. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Verteilspiegel 57 eine Pyramidenform mit drei reflektierenden Oberflächen 58 aufweisen, die dem Laser-Bild-Ziel-Modul 80 zugewandt sind und ist fest an dem beweglichen Block 54 angebracht.
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Der Elektromagnet 61 ist beweglich an jeder Führungsschiene 52 des Führungselements 51 entsprechend dem beweglichen Block angebracht. Der Elektromagnet 61 erzeugt eine Magnetkraft durch Aufnehmen von elektrischem Strom und ist wahlweise an den beweglichen Block 54 gekoppelt. Des Weiteren ist der zweite Betätigungszylinder 64 in der Nähe der Führungsschiene 52 des Führungselements 51 angebracht und ist mit dem Elektromagnet 61 durch die Betätigungsstange 65 verbunden.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der zweite Betätigungszylinder 64 ein pneumatischer Zylinder sein und bewegt den entsprechenden Elektromagnet 61, das heißt, den Elektromagnet 61, der die Magnetkraft erzeugt und an den beweglichen Block 54 gekoppelt ist, entlang der Führungsschiene 52 nach vorne oder nach hinten.
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Unter Bezugnahme auf 1 liefert das Laser-Bild-Ziel-Modul 80 den durch das Laser-Bild-Verteil-Modul 50 reflektierten Laserstrahl an das Schweißobjekt und liefert die Bildquelle des Prüfobjekts an das Laser-Bild-Verteil-Modul 50. In einer oder mehreren Ausführungsformen ist eine Mehrzahl von Laser-Bild-Ziel-Modulen 80 auf der Rahmeneinheit 10, insbesondere einem Endabschnitt von jedem Abzweigrahmen 15 angebracht.
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Laser-Bild-Ziel-Moduls, das bei einer Greifvorrichtung zum Laserschweißen und zur Sichtprüfung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Unter Bezugnahme auf die Zeichnung ist das Laser-Bild-Ziel-Modul 80 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform an dem Endabschnitt von jedem Abzweigrahmen 15 durch den Befestigungswinkel 89 angebracht und umfasst einen Zielreflexionsspiegel 81 und einen Antriebsmotor 83.
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Der Zielreflexionsspiegel 81 ist drehbar durch ein Paar Trägerelemente 85 angebracht, die an jedem Abzweigrahmen vorgesehen sind. Der Zielreflexionsspiegel 81 ist an einer Drehwelle 87 befestigt, die drehbar zwischen den Trägerelementen 85 angebracht ist. Des Weiteren bringt der Antriebsmotor 83 ein Drehmoment auf die Drehwelle 87. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Antriebsmotor 83 ein Schrittmotor sein.
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Nachfolgend wird ein Betrieb der Greifvorrichtung 100 zum Laserschweißen und zur Sichtprüfung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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6 zeigt ein schematisches Diagramm zum Erläutern des Betriebs einer Greifvorrichtung zum Laserschweißen und zur Sichtprüfung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wenn das Schweißobjekt lasergeschweißt wird, wird eine Position des an das Schweißobjekt ausgestrahlten Laserstrahls durch das Laser-Bild-Austausch-Modul 30, das Laser-Bild-Verteil-Modul 50 und das Laser-Bild-Ziel-Modul 80 bestimmt. Zu diesem Zweck wird der Bildreflexionsspiegel 37 durch den ersten Betätigungszylinder 44 gemäß der der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wie in 6A gezeigt nach hinten bewegt (dargestellt als ein durchgezogener Pfeil in der Zeichnung).
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Im Anschluss daran werden der bewegliche Block 54 des Laser-Bild-Verteil-Moduls 50 und der Verteilspiegel 57 an einem mittleren Abschnitt des Führungselements 51 wie zum Beispiel bei S1 in 6B angeordnet, und der elektrische Strom wird an den Elektromagnet 61 wie zum Beispiel bei S2 in 6B angelegt. Zu diesem Zeitpunkt wird der bewegliche Block 54 an den Elektromagnet 61 angelegt, an welchen elektrischer Strom angelegt wird. Während diesem Zustand, falls der zweite Betätigungszylinder 64, mit welchem der entsprechende Elektromagnet 61 verbunden ist, betrieben wird, bewegt sich der bewegliche Block 54 nach hinten (dargestellt als fetter Pfeil in der Zeichnung) entlang der Führungsschiene 52 des Führungselements 51.
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Da sich der bewegliche Block 54 durch den zweiten Betätigungszylinder 64 nach hinten bewegt, bewegt sich der Verteilspiegel 57 ebenso nach hinten. Während dem oberhalb beschriebenen Vorgang wird der Zielreflexionsspiegel 81 des Laser-Bild-Ziel-Moduls 80 gedreht, um einer Schweißposition wie in 6C gezeigt zu entsprechen. Hierbei kann sich der Zielreflexionsspiegel 81 mit Bezug auf die Drehwelle 87 in beide Richtungen durch den Betrieb des Antriebsmotors 83 drehen.
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Falls die Position des ausgestrahlten Laserstrahls an das Schweißobjekt bestimmt wird, wird der Laserstrahl LB durch den Laserstrahler 31 des Laser-Bild-Austausch-Moduls 30 wie in 7 gezeigt ausgestrahlt. Dann wird der Laserstrahl LB in den Verteilspiegel 57 des Laser-Bild-Verteil-Moduls 50 durch den vom Laser bestrahlten Durchgang 41 des Grundkörpers 35 eingekoppelt und wird durch den Verteilspiegel 57 reflektiert, um an den Zielreflexionsspiegel 81 des Laser-Bild-Ziel-Moduls 80 geliefert zu werden. Danach wird der Laserstrahl durch den Zielreflexionsspiegel 81 reflektiert und wird an den Schweißpunkt P1 des Schweißobjekts WP ausgestrahlt. Dadurch wird der Schweißpunkt P1 geschweißt.
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Es ist in der Zeichnung beispielhaft gezeigt, dass eine Ausstrahlung des Laserstrahls LB auf das Schweißobjekt WP durch eines der drei Laser-Bild-Ziel-Module 80 bewerkstelligt wird, aber die Ausstrahlung des Laserstrahls LB nicht auf dies beschränkt ist. Das heißt, der Laserstrahl kann ebenso durch alle oder einige Laser-Bild-Ziel-Module 80 ausgestrahlt werden.
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Indessen kann die Bildquelle der Fahrzeugkarosseriekomponenten erhalten werden und das Prüfobjekt kann einer Sichtprüfung durch Verwenden der Greifvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform unterzogen werden. In diesem Fall kann. die Bildquelle des Prüfobjekts durch das Laser-Bild-Austausch-Modul 30, das Laser-Bild-Verteil-Modul 50 und das Laser-Bild-Ziel-Modul 80 erhalten werden. Zu diesem Zweck wird der Bildreflexionsspiegel 37 nach vorne (dargestellt als ein gepunkteter Pfeil in der Zeichnung) zu einem Bewegungsweg des Laserstrahls LB durch den ersten Betätigungszylinder 44 wie in 6A gezeigt bewegt.
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Des Weiteren wird eine erhaltene Position der Bildquelle des Prüfobjekts durch das Laser-Bild-Verteil-Modul 50 und das Laser-Bild-Ziel-Modul 80 bestimmt. Wie oberhalb unter Bezugnahme auf 6B und 6C beschrieben, können diese Vorgänge weggelassen werden.
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Falls die erhaltene Position der Bildquelle des Prüfobjekts bestimmt ist, wird die Bildquelle (Vision Source VS) des Prüfobjekts PP wie zum Beispiel die Fahrzeugkarosseriekomponenten in den Zielreflexionsspiegel 81 des Laser-Bild-Ziel-Moduls 80 eingegeben und wird durch den Zielreflexionsspiegel 81 reflektiert, um an den Verteilspiegel 57 des Laser-Bild-Verteil-Moduls 50 wie in 8 gezeigt geliefert zu werden. Die Bildquelle VS wird durch den Verteilspiegel 57 reflektiert und wird in den Bildreflexionsspiegel 37 des Laser-Bild-Austausch-Moduls 30 eingegeben. Die Bildquelle VS wird durch den Bildreflexionsspiegel 37 reflektiert und wird an den Bildkameraabschnitt 33 durch den Bildlieferungsdurchgang 42 geliefert.
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Demzufolge nimmt der Bildkameraabschnitt 33 die Bildquelle VS des Prüfobjekts PP auf und liefert die Bildquelle VS an eine Steuerung (nicht gezeigt). Dann analysiert die Steuerung die Bildquelle VS und prüft die Position/Verteilung des Prüfobjekts PP und der Schweißqualität.
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Es ist beispielhaft in der Zeichnung gezeigt, dass ein Erhalten der Bildquelle VS des Prüfobjekts PP durch eines der drei Laser-Bild-Ziel-Module 80 bewerkstelligt wird, aber das Erhalten der Bildquelle VS nicht auf dies beschränkt ist. Das heißt, die Bildquelle VS kann durch all oder einige Laser-Bild-Ziel-Module 80 erhalten werden.
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Ferner werden in einer oder mehreren Ausführungsformen die Bildquellen VS, die durch den Bildkameraabschnitt 33 durch die drei Laser-Bild-Ziel-Module 80 erhalten werden, kombiniert und die Position/Verteilung des Prüfobjekts PP und die Schweißqualität werden durch Systeme mit stereoskopischer Betrachtung geprüft.
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Wie oberhalb beschrieben, werden die Fahrzeugkarosseriekomponenten in dem Fahrzeugkarosserie-Montageband durch die Klemmeinheit 20 arretiert und übergeben, und das Laserschweißen und die Sichtprüfung der Fahrzeugkarosseriekomponenten können durch eine Vorrichtung gemäß der Greifvorrichtung 100 zum Laserschweißen und zur Sichtprüfung in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden.
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Da in vorteilhafter Weise eine Übergabe, das Laserschweißen und die Sichtprüfung der Fahrzeugkarosseriekomponenten durch eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform bewerkstelligt werden kann, kann das Fahrzeugkarosserie-Montageband vereinfacht werden und Erstinvestitionen können verringert werden. Des Weiteren, da Bestrahlungswege von einem Laserstrahl auf ein Schweißobjekt durch Verwendung eines optischen Geräts eingestellt werden können, ohne einen Roboter gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform zu bewegen, kann die Laserschweißgeschwindigkeit verbessert werden. Noch weiter, da die Bildquellen des Prüfobjekts kombiniert werden und die Position/Verteilung des Prüfobjekts unter Verwendung des einen optischen Geräts gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform geprüft werden, kann das Prüfobjekt wie zum Beispiel Fahrzeugkarosseriekomponenten mit hoher Genauigkeit geprüft werden.
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Obwohl die Erfindung in Verbindung mit den praktischen beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es zu berücksichtigen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil dazu vorgesehen ist, verschiedenste Änderungen und äquivalente Anordnungen abzudecken, die innerhalb des Geistes und dem Umfang der beigefügten Ansprüche umfasst sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2010-0124899 [0001]
