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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine verlängerte Greifhilfevorrichtung zur Ausführung von Montagearbeiten.
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HINTERGRUND
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Ein menschlicher Bediener kann beim Ausführen von Montagearbeiten gezwungen sein, sich über den Arbeitsbereich zu beugen und in diesen hineinzugreifen. Ein Bediener kann beispielsweise gezwungen sein, zur Lokalisierung und Befestigung einer Schlauchschelle, oder zur Positionierung eines Drehbolzens in einer Bohrung, in ein offenes Fach zu greifen. Ebenso ist es möglich, dass Verkleidungsstücke manuell lokalisiert, ausgerichtet und eingerastet werden müssen. Die Notwendigkeit, sich bei der Ausführung gewisser Montagearbeiten über ein Werkstück zu beugen und/oder zu greifen, kann für den Bediener über einen längeren Zeitraum zu einer ergonomischen Herausforderung werden. Zusätzlich kann das Erfordernis, Kräfte über einen Abstand aufbringen zu müssen, den auf den Bediener wirkenden ergonomischen Stressfaktor erhöhen. Zur Minimierung der ergonomischen Auswirkungen ist es für Hersteller üblich, die Zusammensetzung einer Montagegruppe anzupassen, beispielsweise durch das Anordnen von Komponenten an suboptimalen Stellen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine verlängerte Greifhilfevorrichtung ist hierin offenbart, zum Unterstützen eines menschlichen Bedieners bei der Ausführung einer Montagearbeit, beispielsweise einer Arbeit, die jenseits der unmittelbaren Reichweite des Bedieners auszuführen ist und einen gewissen Grad von Manipulation unter Verwendung der Hände oder Finger des Bedieners erfordert. Besagte Arbeiten können ausgeführt werden bei der Montage von Systemen, beispielsweise Fahrzeugen, Geräten, Möbeln, Arbeitsmaschinen und dergleichen. Im Rahmen der Montagearbeit erforderliche grobe Bewegungen werden vom Bediener unter Verwendung der verlängerten Greifhilfevorrichtung ausgeführt, wobei ein nachgiebige Endeffektor der Vorrichtung gewandte oder feine Bewegungsabschnitte der Arbeit ausführt, beispielsweise Lokalisieren und Positionieren eines Drehbolzen in einer Bohrung. Wie nachfolgend erläutert kann die verlängerte Greifhilfevorrichtung Kraftsteigerungsfunktionalität beinhalten, so dass eine vom Bediener aufgebrachte Kraft automatisch erhöht wird, wodurch die Montage erleichtert wird und eine Verbesserung der Gesamt-Ergonomie bei der Arbeitsdurchführung erreicht wird. Sensorische Rückkopplung kann ebenfalls verwendet werden zwecks automatischer Verifizierung der ordnungsgemäßen Arbeitsausführung.
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Die verlängerte Greifhilfevorrichtung besteht üblicherweise aus zwei in Reihe verbunden Mechanismen, d. h. aus einem gelenkigem Basismechanismus und einem nachgiebigen Endeffektor. Der gelenkige Basismechanismus, der einen oder mehrere Steuerungsfreiheitsgrade (DOF) hat, die der Bediener passiv manipulieren kann, kann das Gewicht des Endeffektors stützen und es dem Bediener ermöglichen, eine ungefähre Positionierung des Endeffektors jenseits der ohne Hilfsmaßnahme normalen Reichweite vorzunehmen. Der gelenkige Basismechanismus ermöglicht dem Bediener ebenfalls, eine ungefähre Positionierung des Endeffektors vorzunehmen, ohne dass der Bediener das Gewicht des Endeffektors stützt. Der Endeffektor hat einen oder mehrere aktiv oder passiv nachgiebige DOF. Das bedeutet, dass die vom Endeffektor bereitgestellte Steuerungs-DOF passiv oder aktiv gesteuert werden kann, wobei sich aktive Steuerung auf automatische Steuerung über ein Stellglied bezieht, und sich passive Steuerung auf das Fehlen derartiger angetriebener Betätigung bezieht, wie mit dem Stand der Technik vertrauten Personen bekannt ist. Die DOF des Endeffektors sind kollektiv konfiguriert, um auf jegliche Kontaktkräfte von einem externen Objekt oder Oberfläche zu reagieren, die auf die Vorrichtung während der Ausführung des Arbeit einwirken, wodurch die zum Abschluss der Arbeit erforderliche genaue Manipulationsfunktionalität ermöglicht wird.
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In einer möglichen Ausführungsform beinhaltet die verlängerte Greifhilfevorrichtung einen gelenkigen Basismechanismus und einen Endeffektor. Der gelenkige Basismechanismus beinhaltet einen Gelenkmechanismus, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, miteinander verbundene Verbindungsglieder oder Armsegmente, die mindestens einen passiven Freiheitsgrad bereitstellen. Der Endeffektor, der mit dem Basismechanismus verbunden ist, hat einen oder mehrere aktiv oder passiv nachgiebige DOF. Die DOF des Endeffektors sind kollektiv konfiguriert, um im Rahmen des Abschlusses der Montagearbeit auf Kontaktkräfte zu reagieren.
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Der Endeffektor kann konfiguriert werden, um ein entferntes Nachgiebigkeitszentrum zu erzeugen, das die passiv nachgiebigen Freiheitsgrade des Endeffektors bereitstellt. Alternativ hierzu kann der Endeffektor ein aktiv gesteuerter serieller oder paralleler Robotermechanismus sein, der aktiv nachgiebige Freiheitsgrade über den Betrieb eines Steuermoduls bereitstellt.
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Ein Kraftsensor, der zum Erfassen einer auf den Endeffektor aufgebrachten Kraft betrieben wird, kann verwendet werden. In besagter Ausführungsform kann ein Kraftsteigerungsmechanismus verwendet werden, um die erfasste aufgebrachte Kraft zu steigern. Der Mechanismus kann mit oder ohne Kraftsensor betrieben sein, beispielsweise als aktives Stellglied oder als passive Vorrichtung, beispielsweise eine geladene Feder.
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Eine Verspannungsvorrichtung kann den Endeffektor gegen eine Außenoberfläche spannen, um die Steigerung der aufgebrachten Kraft zu erleichtern, sowie zwecks verbesserter Positionierungsgenauigkeit. Alternativ kann die erhöhte Kraft in Form von Impulskräften bereitgestellt werden, d. h. Kräfte, die durch Trägheitskräfte nach einem vorübergehenden Kraftereignis bereitgestellt werden. Zur Veranschaulichung sind ein Schlagschrauber oder ein Druckluftnagler Beispiele von Werkzeugen, die besagte Impulskräfte bereitstellen können.
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Die verlängerte Greifhilfevorrichtung kann einen Signatursensor zum Erfassen einer Signatur, die einen erfolgreichen Abschluss der gewandten Montagearbeit anzeigt, und eine Anzeigevorrichtung in Kommunikation mit dem Signatursensor zwecks Anzeigens des erfolgreichen Abschlusses der Arbeit, beinhalten. Die Signatur kann durch Algorithmen oder Bedienlogik der Sensordaten erfasst werden. Beispielhafte Sensoren beinhalten taktile Sensoren, optische Sensoren und/oder Audio-Sensoren, von denen einer oder sämtliche in verschiedenen Ausführungsformen verwendet werden können. Auf diese Weise kann die offenbarte Vorrichtung in der Fehlersicherung von Montagearbeiten in verschiedenen Industriezweigen verwendet werden.
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Der gelenkige Basismechanismus kann ein Positioniersystem beinhalten, um die Position des gelenkigen Basismechanismus beizubehalten, beispielsweise entlang einer Längsachse eines Verbindungsglieds des gelenkigen Basismechanismus. Das Positioniersystem kann ein Gewichtentlastungssystem beinhalten, beispielsweise ein Gewichtausgleichssystem, Federn oder Pneumatik.
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In einer anderen möglichen Ausführungsform beinhaltet die verlängerte Greifhilfevorrichtung einen gelenkigen Basismechanismus und einen Endeffektor. Der gelenkige Basismechanismus stellt in dieser speziellen Ausführungsform einen oder mehrere passiv gesteuerte DOF bereit, und verfügt über ein Verbindungsglied in Form eines länglichen Elements mit einer ersten Achse, einem ersten Armsegment, welches erste und zweite distale Enden aufweist, und einem zweiten Armsegment. Das erste distale Ende des ersten Armsegments ist bezüglich der ersten Achse drehbar und verschiebbar. Das zweite Armsegment, das mit dem zweiten distalen Ende des ersten Armsegments verbunden ist, ist um eine zweite Achse, die parallel zur ersten Achse verläuft, drehbar. Der Endeffektor, der an einem distalen Ende eines der zusätzlichen Armsegmente positioniert ist, hat einen oder mehrere passiv gesteuerte oder aktiv gesteuerte DOF. Die Hilfsvorrichtung stellt somit zwei oder mehrere Gesamtsteuerungs-DOF zum Ausführen der gewandten Montagearbeit bereit.
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Die oben aufgeführten, sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung gehen ganz offensichtlich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsform(en) und der besten Art(en) zum Ausführen der Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und angehängten Ansprüche hervor.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische perspektivische Seitenansicht einer verlängerten Greifhilfevorrichtung für eine gewandte Montagearbeit, in welcher ein nachgiebiger Endeffektor einen passiv nachgiebigen Mechanismus beinhaltet.
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2 ist eine schematische perspektivische Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform der in 1 dargestellten verlängerten Greifhilfevorrichtung, in welcher ein nachgiebiger Endeffektor einen aktiv nachgiebigen Mechanismus beinhaltet.
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3 ist eine schematische Draufsicht einer exemplarischen Fahrzeuganwendung der verlängerten Greifhilfevorrichtung gemäß 1 und 2.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Bezugnehmend auf die Zeichnungen, worin gleiche Referenznummern auf gleiche Komponenten verweisen, wird eine verlängerte Greifhilfevorrichtung 10 schematisch in 1–3 dargestellt. Die Hilfsvorrichtung 10 kann zur Erleichterung von Montagearbeiten in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, einschließlich Montagevorgängen, bei welchen der Zugang zu einer Komponente oder einem Einbaubereich begrenzt ist, oder die anderweitig erfordern, dass ein Bediener jenseits seines normalen Bewegungsradius reicht. Wie hierin offenbart, kann die Vorrichtung 10 auch eingesetzt werden, um Fehlersicherung des Montageprozesses zu unterstützen, indem während des Montageprozesses Signaturen gemessen werden und der Bediener mit Rückmeldungen bezüglich des erfolgreichen Abschlusses der Montagearbeit versorgt wird.
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Die Hilfsvorrichtung 10 beinhaltet insbesondere einen seriell verbundenen, gelenkigen Basismechanismus 12 und einen nachgiebigen Endeffektor 14, dessen Gewicht von dem gelenkigen Basismechanismus 12 abgestützt werden kann. Der gelenkige Basismechanismus 12 stellt mindestens einen passiven Steuerungs-Freiheitsgrad (DOF) bereit, beispielsweise Verbindungsglieder in Form eines exemplarischen Basis-Armsegments 32 und einem oder mehreren miteinander verbundenen zusätzlichen Armsegmenten 33. Der nachgiebige Endeffektor 14, der mit dem gelenkigen Basismechanismus 12 verbunden ist, ist insoweit „nachgiebig”, dass der nachgiebige Endeffektor 14 einen oder mehrere Steuerungs-DOF aufweist, die kollektiv konfiguriert sind, um auf Kräfte zu reagieren, die von einem externen Objekt oder Oberfläche auf den Endeffektor 14 wirken, wenn ein Bediener eine Montagearbeit ausführt.
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Wie hierin verwendet, beschreiben die Begriffe „aktive Nachgiebigkeit” und „aktiver DOF” aktiv gesteuerte Gelenke, beispielsweise über gemessene und gesteuerte Kräfte oder Drehmomente eines Motors, Linearstellgliedes, oder anderen geeigneten Gelenkstellgliedern. Als solche wird die Steuerungs-Funktionalität der aktiv nachgiebigen Gelenke durch einen Bediener in ein Steuermodul oder fixen Steuerungschip programmiert, zwecks Ausführens prozessspezifischer Steuerfunktionen. Ebenso beziehen sich „passive Nachgiebigkeit” und „passiver DOF” auf eingebaute strukturelle Nachgiebigkeit des Endeffektors 14, z. B. Kraft- oder Drehmomentbegrenzungen, die durch Federn, Dämpfer oder andere passive Mechanismen erreicht werden. Zu Zwecken der vorliegenden Offenbarung wird „aktiv” daher gleichbedeutend verwendet mit programmierten Stellgliedern, die auf Sensoreingabe und Steuerungsrückkopplung ansprechen, und „passiv” wird gleichbedeutend verwendet mit der nachgiebigen Reaktion eines DOF, der besagte Steuerung nicht aufweist.
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Wie oben erwähnt, ist Zweck der verlängerten Greifhilfevorrichtung 10, einen menschlichen Bediener bei der Ausführung einer Montagearbeit zu unterstützen, insbesondere jegliche Aufgabe, die einen gewissen Grad an Finger- und/oder Handmanipulation erfordert, welche ebenfalls erfordern kann, dass sich der Bediener beugt oder greift. Durch Verwendung der Hilfsvorrichtung 10 werden ungefähres Positionieren des Endeffektors 14 und andere Bewegungen im Rahmen der Montagearbeit, die keine hohe Geschicklichkeit erfordern, durch den Bediener mit passiver Unterstützung durch die Hilfsvorrichtung 10 durchgeführt. Feine Bewegungen werden über den nachgiebigen Endeffektor 14 ausgeführt, abhängig von der speziellen Konstruktion des Endeffektors 14.
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Der gelenkige Basismechanismus 12 kann ein Verbindungsglied in der Form eines länglichen Elements 20 mit einer ersten Achse A1 beinhalten. Der gelenkige Basismechanismus 12, der unterschiedlich ausgebildet sein kann, beispielsweise als zylindrischer Pol, wie gezeigt, als Schiene oder als Strahl, kann auf einer stationären Oberfläche 13 oder anderer stationären Struktur angebracht werden, die eine geeignete Reaktionsoberfläche für auf die Hilfsvorrichtung 10 aufgebrachte Kräfte bilden. Das längliche Element 20 beinhaltet Enden E1 und E2. Das Ende E1 kann mit einem Flansch 22 verbunden werden, welcher wiederum an der Oberfläche 13 befestigt oder angeschraubt werden kann. Das Ende E2 kann mit einer Positionierungsvorrichtung 24 verbunden werden, beispielsweise ein geeignetes Gewichtentlastungssystem, beispielsweise ein Gewichtausgleichssystem, oder über Federn oder Pneumatik.
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Das Basis-Armsegment 32 hat ein erstes und zweites distales Ende, 37 und 39. Das erste distale Ende 37 des Basis-Armsegments 32 ist passiv verschiebbar entlang der ersten Achse A1, d. h. eine Längsachse des länglichen Elements 20, wie angezeigt durch den Doppelpfeil B. Das erste distale Ende 37 ist ebenfalls passiv drehbar um die erste Achse A1, wie angezeigt durch den Doppelpfeil C. Das Basis-Armsegment 32 kann mit einer zylindrischen Hülse 31 verbunden werden oder mit dieser einstückig gebildet sein, wobei die Hülse das längliche Element 20 abgrenzt und greift, beispielsweise durch Klemmen oder Kerbverzahnungen. Die zylindrische Hülse 31 kann mit der Positionierungsvorrichtung 24 verbunden werden, beispielsweise über ein Kabel 21. Wenn ein Bediener das Basis-Armsegment 32 anhebt oder hinunterdrückt, behält die Positionierungsvorrichtung 24 somit die Position des ersten distalen Endes 37 des Basis-Armsegments 32 bezüglich der ersten Achse A1 bei.
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Das zusätzliche Armsegment 33, das ein distales Ende 34 besitzt, ist drehbar verbunden mit dem zweiten distalen Ende 39 des Basis-Armsegments 32, und somit drehbar um eine zweite Achse A2, die im Allgemeinen parallel zu der ersten Achse A1 verläuft. Die Drehung um die zweite Achse A2 ist in 1 und 2 durch den Doppelpfeil D angezeigt. Der nachgiebige Endeffektor 14 ist am distalen Ende 34 des zusätzlichen Armsegments 33 positioniert, wie gezeigt, beispielsweise geklemmt. Wie gestrichelt dargestellt, kann ein optionaler Hebel 50 an dem zusätzlichen Armsegment 33 angebracht werden, um die Positionierung des zusätzlichen Armsegments 33 und des Basis-Armsegments 32 zu erleichtern. Zusammen liefern der gelenkige Basismechanismus 12, das Basis-Armsegment 32 und das zusätzliche Armsegment 33 mindestens drei passive Freiheitsgrade, welche die ungefähre oder grobe Bewegung des nachgiebigen Endeffektors 14 definieren. Gewandte Bewegung erfolgt durch Betrieb des nachgiebigen Endeffektors 14, basierend auf der beabsichtigten Konstruktion des nachgiebigen Endeffektors 14.
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Der nachgiebige Endeffektor 14 kann optional eine Verspannungsvorrichtung 45 beinhalten, welche aufgrund der einfacheren Veranschaulichung in 1 schematisch dargestellt ist, jedoch ebenfalls auf 2 anwendbar ist. Die Verspannungsvorrichtung 45 kann jeglicher struktureller Träger, Schienen, Klemmen, oder andere geeignete Struktur sein, die der Hilfsvorrichtung 10 ermöglicht, sich gegenüber einer Komponente oder Außenoberfläche zu verspannen, auf der ein Einsetzen oder eine andere Arbeit ausgeführt werden soll, beispielsweise die Oberfläche 41 der 1 und 2. Mit dieser Vorgehensweise müssen Einsatz- oder Betriebskräfte nicht über die Hilfsvorrichtung 10 laufen. Dies wiederum ergibt eine leichtere, leichter tragbare und schließlich effektivere Hilfsvorrichtung 10. Zusätzlich ist im Rahmen der weiter unten erörterten Kraftsteigerung zu erwarten, dass die auf den Endeffektor 14 aufgebrachten Kräfte, z. B. Steckkräfte und/oder manuelles Drehmoment, signifikant sein können. Daher kann das Verspannen des Endeffektors 14 mit der Komponente oder Oberfläche, auf welcher die Arbeit ausgeführt wird, helfen, die Gestaltung und Wirksamkeit der Hilfsvorrichtung 10 zu optimieren. Das Verspannen des Endeffektors 14 führt ebenfalls zu einer stabileren Steuersituation, wenn Kraftverstärkung zwischen dem Bediener und dem Endeffektor 14 stattfindet.
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In der Ausführungsform der 1 kann der nachgiebige Endeffektor 14 konfiguriert sein, ein entferntes Nachgiebigkeitszentrum zu erzeugen. Wie mit dem Stand der Technik vertrauten Personen bekannt ist, bezieht sich das Konzept eines entfernten Nachgiebigkeitszentrums auf eine Stelle, an der lineare und angulare Steifheit entkoppelt wird. Solche Nachgiebigkeit kann bestimmte Arbeiten erleichtern, beispielsweise das Anordnen und Einsetzen einer Komponente 40, beispielsweise eines Drehbolzens, einer Niete oder eines Dübels, in eine Öffnung 42 der Oberfläche 41, durch effektives Ändern der Bewegung, von einem Einschieben, was zu Verklemmungen führen kann, zu einem Ziehen. Der Endeffektor 14 kann daher jegliche Vorrichtung beinhalten, die ein entferntes Nachgiebigkeitszentrum und einen Greifer 16, oder eine andere geeignete Struktur zum Erfassen der Komponente 40, aufweist.
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Kurz bezugnehmend auf 2 könnte der nachgiebige Endeffektor 14 der 1 alternativ als ein Robotermechanismus in Form eines aktiven Endeffektors 140 konstruiert sein, beispielsweise als paralleler Robotermechanismus, wie gezeigt, oder alternativ als serieller Robotermechanismus. Wie mit dem Stand der Technik vertrauten Personen bekannt ist, wird ein paralleler Roboter mit einer Basis durch zwei oder mehrere miteinander betätigte oder passive Verbindungsglieder, wie schematisch bei 49 in 2 dargestellt, verbunden. Einige der Gelenke können aktiv angetrieben werden und universelle oder planare Gelenke beinhalten, die zusätzliche Steuerungs-Freiheitsgrade bereitstellen. Beispielhafte parallele Robotermechanismen sind die 6-achsige Stewart-Plattform oder Delta-Robotermechanismen mit mehreren Parallelogramm-Verbindungen, welche die Bewegung eines Greifers 160 lediglich auf Verschiebung begrenzen können, d. h. ohne Drehung, oder welche Drehung und Verschiebung des Greifers 160 zulassen können.
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Ein programmierbares Steuermodul 48, beispielsweise ein Steuerungschip oder eine andere Steuerung, ist betreibbar zum Übertragen von Steuersignalen (Pfeil CC) an die betätigten oder passiven Verbindungsglieder 49, und kann sich auf oder in der Nähe des Endeffektor 140 befinden. Der Endeffektor 140 kann somit programmiert werden, das gewünschte Verhalten oder den Grad der Nachgiebigkeit beim Ausführen der geschicklichkeitserfordernden Teile der Montagearbeit zu replizieren. Besagter betätigter Endeffektor 140 würde Kräfte und Gelenkpositionen erfassen und die erfassten Daten an das Steuermodul 48 schicken, worin fixe Regelalgorithmen durch computerlesbare Anweisungen im Fall der Ausführung durch das Steuermodul 48 das gewünschte nachgiebige Verhalten bestimmen würden und entsprechend die erforderliche Manipulation steuern.
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Die verlängerte Greifhilfevorrichtung 10 der 1 und 2 kann optional mit Sensoren ausgestattet werden, einschließlich beispielsweise eines Kraftsensors SF. Der Kraftsensor SF, der auf einer Achse A3 positioniert werden kann, die parallel zu den Achsen A1 und A2 verläuft, wird zur Kraftsteigerungssteuerung verwendet. Der Kraftsensor SF kann beispielsweise an einer geeigneten Position auf oder nahe des nachgiebigen Endeffektors 14 oder 140 positioniert werden, mit einer gemessenen Kraft (Pfeil 19), die an eine Steuerung 60 übertragen wird, die in Kommunikation mit einem Kraftsteigerungsmechanismus 62 steht, beispielsweise ein aktiv gesteuertes Stellglied. Die Steuerung 60 kann mit einer kalibrierten Gleichung oder Nachschlagetabellen programmiert werden zwecks Ausgabe eines Kraftbefehls (Pfeil CCF) an den Mechanismus 62, unter Verwendung der gemessenen Kraft (Pfeil 19). Als Reaktion auf den Kraftbefehl (Pfeil CCF) kann der Mechanismus 62 eine Steigerungskraft (Pfeil FA) anwenden, beispielsweise entlang der ersten Achse A1 zu der zylindrischen Hülse 31, um jegliche durch den Bediener auf den Endeffektor 14 oder 140 aufgebrachte Kraft zu ergänzen oder zu unterstützen. Der Mechanismus 62 und Angriffspunkt der Steigerungskraft (Pfeil FA) können abhängig von der Konstruktion, sowie abhängig davon, ob die oben erwähnte Verspannungsvorrichtung in der Hilfsvorrichtung 10 verwendet wird, variieren. Alternativ kann der Mechanismus 62 ein passiver Mechanismus sein, beispielsweise eine belastete Feder. Besagte Ausführungsform kann die Verwendung des Kraftsensors SF verzichtbar machen.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Hilfsvorrichtung 10 der 1 und 2 mit einem Rückkopplungs-Signatursensoren SX und einer Anzeigevorrichtung 54 ausgestattet sein. Der Signatursensor SX ist betreibbar zum Erfassen einer taktilen, optischen, akustischen und/oder anderen Signatur, die eine Rückkopplung hinsichtlich eines erfolgreichen Abschlusses der gewandten Arbeit bereitstellt, und zum Erzeugen eines Rückkopplungssignals (Pfeil FB) an die Anzeigevorrichtung 54, wenn der erfolgreiche Abschluss der gewandten Arbeit festgestellt wird. Als Teil dieser Vorgehensweise kann die Anzeigevorrichtung 54 Signaturlogik 55, einen Prozessor P und eine Anzeige 57, beispielsweise eine Lampe oder einen Lautsprecher, beinhalten. Der Signatursensor SX kann beispielsweise ein Schwingungssensor, ein akustischer Sensor, ein Abstandssensor, ein Kraftsensor, eine Kamera und/oder jeder andere geeignete Sensor sein. Die Signaturlogik 55 kann jegliche Vergleichsgrundlage für die empfangene Signatur beinhalten, beispielsweise eine Sammlung gültiger Signaturen, ein neuronales Netz, programmierte Schwellen, maschinelle Lernverfahren und dergleichen. Wenn ein Bediener die Komponente 40 erfolgreich einbaut, erfasst der Signatursensor SX somit eine diesem Einbau entsprechende Signatur und gibt diese an den Prozessor P weiter, welcher seinerseits die Anzeige 57 aktiviert, sodass dem Bediener der erfolgreiche Abschluss der Arbeit signalisiert wird. Auf diese Weise wird Fehlersicherung während des Einbaus oder der Montage ermöglicht.
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3 zeigt eine nicht-beschränkende exemplarische Montageband Anwendung der verlängerten Greifhilfevorrichtung 10 bei Verwendung in der Montage eines Systems 35. Obwohl das System 35 als exemplarisches Automobil dargestellt ist, kann die Hilfsvorrichtung 10 ebenfalls zum Montieren anderer Fahrzeuge verwendet werden, beispielsweise Flugzeuge, Boote und andere Wasserfahrzeuge, Züge und Raumfahrzeuge, sowie nicht fahrzeugbezogene Systeme in verschiedenen Industriezweigen, in denen ein Bediener Kraftsteigerung, Verifizierung der Fehlersicherung und/oder allgemeinen Unterstützung bei der Ausführung einer Montagearbeit benötigt. Exemplarische, nicht fahrzeugbezogene Prozesse der vorteilhaften Verwendung der Hilfsvorrichtung 10 können Geräte, Möbel, Spielzeug, Arbeitsmaschinen und andere Fertigungsverfahren beinhalten.
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Das System 35 beliebiger Konfiguration hat eine Karosserie 36, welche in der exemplarischen Fahrzeugs-Ausführungsform der 3 eine Haube H und einem Kofferraum T definiert. Das System 35 kann sich bei der Montage entlang eines Förderbandes in Richtung des Pfeiles L bewegen. Die Hilfsvorrichtung 10 kann neben dem Montageband in Reichweite des Körpers 36 positioniert werden. Ein menschlicher Bediener (nicht dargestellt), der üblicherweise gezwungen sein könnte, sich beim Einbau eines Befestigungselements oder anderer Montagearbeiten über den offenen Kofferraum T oder andere Abschnitte zu beugen oder in diese zu greifen, positioniert die Armsegmente 32 und 33 stattdessen nach Bedarf manuell, sodass der nachgiebige Endeffektor 14 der 1 oder der Endeffektor 140 der 2 über einem Zielbereich für die Arbeit angebracht werden, beispielsweise, oberhalb der beispielhaften Bohrung 42 der 1 und 2. Die Karosserie 36 kann als Oberfläche verwendet werden, gegen welche die Verspannungsvorrichtung 45 zwecks verbesserter Stabilität der Kraftsteigerung, wie oben erläutert, wirkt.
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Wie einem mit dem Stand der Technik vertrauten Fachmann ersichtlich sein wird, kann die oben beschriebene Hilfsvorrichtung 10 als Teil einer Fehlersicherungsmethode verwendet werden, mit oder ohne Kraftsteigerung der oben beschriebenen Art. Der Rückkopplungssensor SX kann beispielsweise verwendet werden, um eine Signatur hinsichtlich des erfolgreichen Abschlusses der Arbeit, oder eines diskreten Schrittes davon, zu erfassen, und den erfolgreichen Abschluss der Steuerung 60 mitzuteilen. Unter Verwendung der Signaturlogik 55 und des Prozessors P kann die Steuerung 60 ein Rückkopplungssignal (Pfeil FB) an die Anzeigevorrichtung 54 erzeugen, als Teil des Verfahrens, in welchem die Anzeigevorrichtung 54 dem Bediener, und gegebenenfalls einem Qualitätsprüfungssystem oder einer anderen Vorrichtung, den erfolgreichen Abschluss signalisiert.
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Optional, als Teil des Verfahrens, kann die Steuerung 60 die gemessene Kraft (Pfeil 19) empfangen und einen Kraftbefehl (Pfeil CCF) an den Mechanismus 62 ausgeben, sodass der Mechanismus 62 eine Steigerungskraft (Pfeil FA) anwendet, um jegliche durch den Bediener auf den Endeffektor 14 oder 140 aufgebrachte Kraft zu ergänzen oder zu unterstützen. Wie oben erläutert können andere Ausführungsformen einen Mechanismus 62 verwenden, der passiv ist, beispielsweise eine geladene Feder, sodass der vorliegende Ansatz nicht auf aktive Kraftsteigerung begrenzt ist. Auf diese Weise kann Fehlersicherung auf Montageprozesse von Automobilen, Wasserfahrzeugen oder anderen Fahrzeugsmontageprozessen, sowie ebenfalls in anderen Industriezweigen, angewendet werden.
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Die detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen unterstützen und beschreiben die Offenbarung, der Umfang der Offenbarung wird jedoch einzig und allein durch die Patentansprüche definiert. Während einige der besten Arten und Weisen und weitere Ausführungsformen der Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Ausgestaltungen und Ausführungsformen zur Umsetzung der in den beigefügten Ansprüchen definierten Offenbarung.
