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Die Erfindung betrifft ein System zum automatisierten Verschrauben von Schraubelementen. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum automatisierten Verschrauben von Schraubelementen.
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Es ist bekannt, Schraubelemente wie Schrauben und Muttern mittels eines Schraubroboters in Bauteile einzubringen bzw. an ihnen anzubringen. Hierzu werden die Schraubelemente entweder mittels Pick-and-Place einzeln aufgenommen und verschraubt oder mittels Druckluft automatisch zugeführt.
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Allerdings haben solche herkömmlichen Schraubroboter den Nachteil, dass sie lediglich eine Art von Schraubelementen, d.h. Schraubelemente mit gleich ausgebildeten Angriffsmerkmalen, verarbeiten können. Falls ein Bauteil jedoch mit mehreren unterschiedlichen Schraubelementen mit sich voneinander unterscheidenden Angriffsmerkmalen, beispielsweise einer Kreuzschlitz-Schraube, einer Längsschlitz-Schraube und einer Mutter, bestückt werden soll, ist es bislang notwendig, für jedes dieser Schraubelemente einen separaten Schraubroboter vorzusehen.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zum automatisierten Verschrauben von Schraubelementen bereitzustellen, mit dem es möglich ist, mittels eines Roboters automatisiert unterschiedliche Schraubelemente zu verarbeiten.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein System zum automatisierten Verschrauben von Schraubelementen an einem Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch, dass das System eine Schraubwerkzeugaufnahme, ein Magazin, welches mit mehreren separaten Schraubwerkzeugen bestückbar ist, und mehrere, insbesondere unterschiedliche, Schraubwerkzeuge umfasst. Die Schraubwerkzeugaufnahme weist hierzu erste Kopplungsmittel auf und die separaten Schraubwerkzeuge weisen jeweils korrespondierende zweite Kopplungsmittel auf. Jedes Paar von ersten und zweiten Kopplungsmitteln bilden gemeinsam eine Schnittstelle zur Kopplung der Schraubwerkzeugaufnahme mit dem jeweiligen Schraubwerkzeug. Die Schraubwerkzeugaufnahme ist an einer Bewegungsstruktur, insbesondere einem Roboterarm, befestigbar. In anderen Worten weist die Schraubwerkzeugaufnahme entsprechende Befestigungsmittel zur Befestigung an der Bewegungsstruktur auf. Das System ist zudem dazu ausgebildet und eingerichtet, die Schraubwerkzeugaufnahme im Betrieb automatisch mit einem ausgewählten Schraubwerkzeug zu koppeln und zu entkoppeln.
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Ein Grundgedanke der Erfindung besteht somit darin, eine Schnittstelle zwischen der Schraubwerkzeugaufnahme und dem jeweiligen Schraubwerkzeug vorzusehen, die so ausgebildet ist, dass ein Roboter selbstständig sein Schraubwerkzeug austauschen kann und so automatisiert verschiedenartige Schraubelemente mit einem Roboter verschraubt werden können.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen, der Beschreibung, sowie den Zeichnungen zu entnehmen.
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Gemäß einem Aspekt kann zumindest eines der Schraubwerkzeuge zum Einschrauben von Schrauben ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest eines der Schraubwerkzeuge zum Einschrauben einer Mutter ausgebildet sein.
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Gemäß einem anderen Aspekt kann die Schnittstelle als mechanische Schnittstelle ausgebildet sein. Die Schnittstelle kann dazu ausgebildet und eingerichtet sein, das jeweilige Schraubwerkzeug kraftschlüssig und/oder formschlüssig in der Schraubwerkzeugaufnahme zu halten. Vorzugsweise ist die Schnittstelle dazu ausgebildet, das jeweilige Schraubwerkzeug formschlüssig in der Schraubwerkzeugaufnahme zu halten. Zudem ist es vorteilhaft, wenn ein zum Einschrauben des Schraubelements nötiges Drehmoment formschlüssig von einem Antriebsstrang der Schraubwerkzeugaufnahme auf das Schraubwerkzeug übertragbar ist. In anderen Worten kann die Schnittstelle derart ausgebildet sein, dass eine formschlüssige Übertragung des Drehmoments auf das Schraubwerkzeug über die Schnittstelle möglich ist.
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Gemäß einem Aspekt kann die Schraubwerkzeugaufnahme einen Antriebsmotor aufweisen. Dieser Antriebsmotor kann dazu ausgebildet und eingerichtet sein, um die Schraubwerkzeugaufnahme rotativ anzutreiben. Vorzugsweise ist der Antriebsmotor als Elektromotor ausgebildet.
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Als Vorschubantrieb kann ein Antrieb der Bewegungsstruktur, insbesondere des Roboterarms, dienen. Alternativ oder zusätzlich kann die Schraubwerkzeugaufnahme einen Vorschubantrieb aufweisen.
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Gemäß einem Aspekt kann das Magazin mit einer ortsfesten Basis, beispielsweise einem Maschinengestell, verbunden sein. Das Magazin kann mehrere unabhängige Aufnahmen für Schraubwerkzeuge aufweisen. „Unabhängig“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass jedes der im Magazin gelagerten Schraubwerkzeuge gleichzeitig für die Schraubwerkzeugaufnahme zugänglich ist. Alternativ dazu kann das Magazin derart ausgebildet sein, dass nur einige oder nur ein Schraubwerkzeug gleichzeitig zugänglich sind.
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Um das System möglichst einfach und damit fehlerunanfällig auszubilden, können die ersten und zweiten Kopplungsmittel passiv ausgebildet sein. Passiv bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Kopplungsmittel nicht mit einem ihnen zugeordneten Antriebsmotor gekoppelt sind.
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Gemäß einem Aspekt weisen die ersten Kopplungsmittel zumindest eine Aussparung und die korrespondierenden zweiten Kopplungsmittel zumindest ein entgegen einer Vorspannkraft verstellbares Eingreifelement auf. Alternativ dazu können die ersten Kopplungsmittel zumindest ein entgegen einer Vorspannkraft verstellbares Eingreifelement und die korrespondierenden zweiten Kopplungsmittel zumindest eine Aussparung aufweisen. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Kopplungsmittel im Schraubbetrieb stets eine formschlüssige Verbindung beibehalten. Die Vorspannkraft kann entweder durch eine elastische Verformung des entsprechenden Kopplungsmittels oder durch ein separates Federelement erzeugt werden.
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Gemäß einem Aspekt sind an dem Magazin Entkopplungsmittel zum Entkoppeln der ersten und zweiten Kopplungsmittel vorgesehen. Die Entkopplungsmittel können beispielsweise dazu ausgebildet sein, durch deren Bewegung die Kopplungsmittel voneinander zu lösen. Alternativ dazu können die Entkopplungsmittel passiv ausgebildet sein. „Passiv“ bedeutet hierbei, dass die Entkopplungsmittel keine aktive Bewegung vollziehen, um die Kopplungsmittel zu entkoppeln. Vielmehr können die Entkopplungsmittel ohne eigenen Entkopplungsantrieb ausgebildet sein und die Entkopplung dadurch bewirkt werden, dass die Bewegungsstruktur die Schraubwerkzeugaufnahme mitsamt dem gekoppelten Schraubwerkzeug gegen die Entkopplungsmittel drückt.
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Gemäß einem Aspekt sind die Entkopplungsmittel beweglich an einer Führung des Magazins angeordnet. Dies ermöglicht es, die an der Schraubwerkzeugaufnahme angeordneten ersten Kopplungsmittel in einer Freigabestellung zu halten, während die Schraubwerkzeugaufnahme auf eines der Schraubwerkzeuge aufgestülpt wird.
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Um Schraubelemente an schwer zugänglichen Stellen setzen zu können, kann das System zumindest ein Pick-and-Place-Schraubwerkzeug aufweisen. Hierzu kann die Schraubwerkzeugaufnahme so ausgebildet und eingerichtet sein, dass das System als Pick-and-Place System verwendbar ist. Das Schraubwerkzeug kann zum Beispiel einen magnetischen Bit aufweisen, um die Schraube zu halten. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Pick-and-Place System mittels Unterdruck das Schraubelement, d.h. die Schraube oder Mutter, halten. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die Schraubwerkzeugaufnahme Mittel zur Erzeugung oder Bereitstellung eines Unterdrucks aufweist. Um die Zugangsschläuche mit relativ dünnem Durchmesser ausbilden zu können, ist es sinnvoll, eine Venturi-Düse in der Schraubwerkzeugaufnahme vorzusehen und mittels der Venturi-Düse und Druckluft einen Unterdruck zum Ansaugen des Schraubelements zu erzeugen.
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Wenn das Pick-and-Place System mittels Unterdruck arbeitet, ist es vorteilhaft, wenn das Schraubwerkzeug eine axial entgegen einer Federkraft bewegliche Hülse aufweist, welche einen Bit umgibt. Diese Hülse dient dazu, um beispielsweise mit einem Schraubenkopf einen abgeschlossenen Raum zu bilden, in dem der Unterdruck erzeugt wird.
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Vorteilhafterweise ist das Schraubwerkzeug mittels zwei voneinander axial beabstandeten Lagern, insbesondere Kugellagern, relativ zu einem Gehäuse der Schraubwerkzeugaufnahme drehbar gelagert. Damit das Schraubwerkzeug auf besonders einfache Art und Weise in die Schraubwerkzeugaufnahme eingeführt werden kann, ist es vorteilhaft, wenn ein erstes Lager der Schraubwerkzeugaufnahme und ein zweites Lager dem Schraubwerkzeug zugeordnet ist. Somit verbleibt beim Entkoppeln des Schraubwerkzeugs ein Lager am Schraubwerkzeug und das andere Lager verbleibt an der Schraubwerkzeugaufnahme.
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Eine besonders einfach herzustellende Schnittstelle ergibt sich, wenn die ersten Kopplungsmittel zwei Klinken umfassen, die aufeinander zu und voneinander weg schwenkbar an der Schraubwerkzeugaufnahme angeordnet sind. Beispielsweise können die zwei Klinken aufeinander zu schwenkbar sein, um das Schraubwerkzeug mit der Schraubwerkzeugaufnahme zu koppeln und voneinander weg schwenkbar sein, um das Schraubwerkzeug von der Schraubwerkzeugaufnahme zu entkoppeln.
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Um das Schraubwerkzeug möglichst kompakt bauen zu können, können die zweiten Kopplungsmittel eine Ausnehmung aufweisen. Diese Ausnehmung kann auf einer Umfangsseite eines dem Schraubwerkzeug zugeordneten Lagers ausgeformt sein. In diese Ausnehmung können beispielsweise die zuvor beschriebenen Klinken eingreifen.
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Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum automatisierten Verschrauben von Schraubelementen an einem Bauteil, umfassend:
- - Bereitstellen einer robotergeführten Schraubwerkzeugaufnahme mit ersten Kopplungsmitteln und einem mit mehreren, insbesondere sich unterscheidenden, Schraubwerkzeugen bestückten Magazin, wobei die Schraubwerkzeuge jeweils zweite Kopplungsmittel aufweisen,
- - Koppeln eines ersten Schraubwerkzeugs mit der Schraubwerkzeugaufnahme mittels der ersten und zweiten Kopplungsmittel und Setzen eines ersten Schraubelements mittels des ersten Schraubwerkzeugs,
- - Entkoppeln des ersten Schraubwerkzeugs von der Schraubwerkzeugaufnahme,
- - Koppeln eines zweiten Schraubwerkzeugs mit der Schraubwerkzeugaufnahme und Setzen eines zweiten Schraubelements mittels des zweiten Schraubwerkzeugs.
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Das Verfahren wird vorzugsweise mit einem System gemäß zumindest einem der vor- oder nachstehend beschriebenen Aspekte ausgeführt. Vorzugsweise geschieht das Koppeln und Entkoppeln der Schraubwerkzeuge automatisiert. Es ist somit eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, welche abhängig von dem benötigten Schraubwerkzeug dem Roboterarm einen Befehl gibt, das jeweilige Schraubwerkzeug aufzunehmen und damit Schraubelemente in ein Bauteil einzuschrauben oder an dem Bauteil anzuschrauben.
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Vorzugsweise wird nach dem Koppeln des ersten Schraubwerkzeugs mit der Schraubwerkzeugaufnahme und vor dem Setzen der ersten Schraube die Schraube von dem ersten Schraubwerkzeug mittels Unterdruck angesaugt.
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Gemäß einem Aspekt kann das Koppeln des ersten Schraubwerkzeugs und/oder das Koppeln des zweiten Schraubwerkzeugs mit der Schraubwerkzeugaufnahme ein Verstellen der ersten Kopplungsmittel umfassen. Das Verstellen kann von einem Element, insbesondere dem Entkopplungselement, des Magazins beeinflusst werden. Insbesondere kann das Entkopplungselement die ersten Kopplungsmittel oder die zweiten Kopplungsmittel freigeben, sodass diese durch eine Rückstellkraft in Eingriff mit den zweiten oder ersten Kopplungsmitteln gebracht werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer rein beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems;
- 2 eine Seitenansicht des Systems von 1;
- 3 eine perspektivische Darstellung einer Schraubwerkzeugaufnahme des Systems von 1;
- 4 eine seitliche Schnittansicht der Schraubwerkzeugaufnahme von 3;
- 5 eine seitliche Schnittansicht eines Schraubwerkzeugs des Systems von 1;
- 6 eine perspektivische Darstellung der Schraubwerkzeugaufnahme von 3 und dem Schraubwerkzeug von 5 in gekoppeltem Zustand;
- 7 eine seitliche Schnittansicht der Schraubwerkzeugaufnahme von 3 und dem Schraubwerkzeug von 5 in gekoppeltem Zustand;
- 8 eine perspektivische Darstellung eines Magazins des Systems von 1;
- 9 eine perspektivische Darstellung des Magazins von 8, bestückt mit dem Schraubwerkzeug von 5;
- 10 eine seitliche Schnittansicht des Magazins von 8, bestückt mit dem Schraubwerkzeug von 5;
- 11 ein Ablaufdiagramm, wie das Schraubwerkzeug von 5 mit der Schraubwerkzeugaufnahme von 3 gekoppelt wird; und
- 12 ein Ablaufdiagramm, wie das Schraubwerkzeug von 5 von der Schraubwerkzeugaufnahme von 3 entkoppelt wird.
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Die 1 und 2 zeigen ein System 10 zum automatisierten Verschrauben von Schraubelementen an einem Bauteil. Das System 10 umfasst eine Schraubwerkzeugaufnahme 12, ein Magazin 14, welches im Regelfall mehrere der in den 1 und 2 gezeigten Aufnahmen 16 umfasst und so mehrere Schraubwerkzeuge 18 gleichzeitig aufnehmen kann, d.h. mit mehreren separaten Schraubwerkzeugen 18 bestückbar ist. Um unterschiedliche Schraubelemente mit dem gleichen System verschrauben zu können, bietet sich an, dass die Schraubwerkzeuge 18 auf die unterschiedlichen Schraubelemente angepasst sind.
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Um die Schraubwerkzeugaufnahme 12 zwischen verschiedenen Aufnahmen 16 zu bewegen und zusätzlich die Schraubwerkzeugaufnahme 12 - bestückt mit einem der Schraubwerkzeuge 18 - zu einem zu bearbeitenden Bauteil zu bewegen, ist generell eine Bewegungsstruktur 20 vorgesehen, welche im vorliegenden Fall als Roboterarm, speziell als fünfachsiger Roboterarm, ausgebildet ist. Wie in 1 zu sehen ist, können die Bewegungsstruktur 20 und das Magazin 14 an einem Maschinengestell 21 befestigt sein.
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In den 3 und 4 ist die Schraubwerkzeugaufnahme 12 dargestellt. Die Schraubwerkzeugaufnahme 12 weist erste Kopplungsmittel 22 auf. Die ersten Kopplungsmittel 22 sind in Form von schwenkbaren Hebeln, d.h. Klinken, ausgebildet und in Richtung einer Mittelachse 23 einer Aufnahmeöffnung 24 vorgespannt. Die Aufnahmeöffnung 24 steht in Verbindung mit einem Aufnahmeraum 26 (siehe 4), welcher zur Aufnahme eines Teils des jeweiligen Schraubwerkzeugs 18 dient. An dem von der Aufnahmeöffnung 24 entfernten Stirnende des Aufnahmeraums 26 endet eine Antriebswelle 28, welche mit einem Antriebsmotor 30 gekoppelt ist. Die Antriebswelle 28 weist Angriffsmittel 32 auf, um das vom Antriebsmotor 30 erzeugte Drehmoment auf das jeweilige Schraubwerkzeug 18 zu übertragen. Zudem weist die Schraubwerkzeugaufnahme 12 im Bereich des Aufnahmeraums 26 ein erstes Lager 34 für das jeweilige Schraubwerkzeug 18 auf. Dazu weist die Schraubwerkzeugaufnahme 12 im Bereich der Aufnahmeöffnung 24 einen Lagersitz 36 für ein zweites Lager 38 (siehe 5) auf, welches an dem jeweiligen Schraubwerkzeug 18 montiert ist.
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Eine Umfangsfläche des Aufnahmeraums 26 schneidet einen Kanal 40, der mit einem Druckluftanschluss 41 fluidverbunden ist und durch den im Betrieb Druckluft strömt. Hierdurch wird mittels des Venturi-Effekts ein Unterdruck in dem Aufnahmeraum 26 erzeugt. Dieser Unterdruck wird dazu verwendet, um ein Schraubelement von dem mit der Schraubwerkzeugaufnahme 12 gekoppelten Schraubwerkzeug 18 anzusaugen. So kann das System 10 als Pick-and-Place System verwendet werden.
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In 5 ist eines der Schraubwerkzeuge 18 gezeigt. Das Schraubwerkzeug 18 ist als Pick-and-Place-Schraubwerkzeug ausgebildet und hierzu mit einer federvorgespannten Hülse 42 versehen, welche einen Bit 44 vollumfänglich umgibt. In dem durch die Hülse 42 umgebenen Raum wirkt der durch die oben beschriebene Venturi-Düse erzeugte Unterdruck. Der Bit 44 weist unterschiedliche Schraubstrukturen 46 auf, welche passend zu den zu verarbeitenden Schraubelementen gewählt werden. Gängige Schraubstrukturen 46 sind Kreuzschlitz, Längsschlitz, Innensechsrund und Innensechskant für Muttern. Vorzugsweise ist der Bit 44 von dem Schraubwerkzeug 18 abnehmbar, um verschlissene Bits 44 austauschen zu können.
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Der Bit 44 ist drehfest mit einer Welle 48 des Schraubwerkzeugs 18 verbunden. Diese Welle 48 weist an dem von dem Bit 44 abgewandten Ende zu den Angriffsmitteln 32 der Schraubwerkzeugaufnahme 12 korrespondierende Angriffsmittel 50 auf. Die Angriffsmittel 32 und 50 sind dazu ausgebildet und eingerichtet, in einander zu greifen, um das vom Antriebsmotor 30 erzeugte Drehmoment auf die Welle 48 und den Bit 44 zu übertragen.
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Auf der Außenumfangsfläche des Schraubwerkzeugs 18 ist das zweite Lager 38 angeordnet, welches beim Koppeln des Schraubwerkzeugs 18 mit der Schraubwerkzeugaufnahme 12 in den Lagersitz 36 eingreift. Auf der Außenumfangsfläche dieses zweiten Lagers 38 sind zweite Kopplungsmittel 52 in Form einer Nut vorgesehen. In diese Nut 52 greift, wie in 7 zu sehen ist, ein Teilabschnitt der ersten Kopplungsmittel 22 ein, um das Schraubwerkzeug 18 axial mit der Schraubwerkzeugaufnahme 12 zu koppeln.
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In den 8 bis 10 ist eine der Aufnahmen 16 des Magazins 14 gezeigt. Das Magazin 14 umfasst vorzugsweise mehrere baugleiche Aufnahmen 16. Jede Aufnahme 16 weist eine Ausnehmung 54 auf, in die eines der Schraubwerkzeuge 18 eingesetzt werden kann. Wie in 9 zu sehen ist, weist hierzu das Schraubwerkzeug 18 eine entsprechende Außengeometrie in Form von zwei voneinander beabstandeten Querschnittsvergrößerungen auf, sodass das Schraubwerkzeug 18 in axialer Richtung fixiert in der Ausnehmung 54 gehalten wird.
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Zudem weist die Aufnahme 16 Entkopplungsmittel 56 zum Entkoppeln der Schnittstelle, d.h. zum Entkoppeln der ersten Kopplungsmittel 22 und zweiten Kopplungsmittel 52, auf. Die Entkopplungsmittel 56 umfassen zwei parallel zueinander angeordnete Spreizelemente 56a, 56b, welche so ausgebildet und eingerichtet sind, dass sie mit den ersten Kopplungsmitteln 22 der Schraubwerkzeugaufnahme 12 in Eingriff gelangen können, um diese ersten Kopplungsmittel 22 auseinander zu spreizen. Die Entkopplungsmittel 56 sind an einem linear entlang einer Führung 57 verfahrbaren Schlitten 58 befestigt. Hierdurch können die ersten Kopplungsmittel 22 in ihrer Freigabeposition gehalten werden, während die Schraubwerkzeugaufnahme 12 - in 9 von oben - auf das Schraubwerkzeug 18 aufgestülpt wird.
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Der Schlitten 58 kann, wie in 9 gezeigt ist, mittels einer Arretierung 60, hier mittels eines Magneten, in einer oberen Position gehalten werden. Die Arretierung 60 ist an eine Steuerungseinrichtung des Systems 10 angeschlossen, sodass die Arretierung 60 automatisch von der Steuerungseinrichtung aktiviert oder deaktiviert werden kann. Ein Sensor 61, welcher an die Steuerungseinrichtung angeschlossen ist, kann erfassen, in welcher Position sich der Schlitten 58 befindet. Zudem ist, wie in 8 zu sehen ist, ein Sensor 62 vorgesehen, welcher ebenfalls an die Steuerungseinrichtung angeschlossen ist und detektiert, ob sich ein Schraubwerkzeug 18 in der Ausnehmung 54 befindet oder nicht.
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Bezugnehmen auf 11 wird im Folgenden beschrieben, wie das System 10 automatisiert das Schraubwerkzeug 18 aufnimmt. Zunächst fährt die Bewegungsstruktur 20 in einem ersten Schritt 110 die Schraubwerkzeugaufnahme 12 auf das Magazin 14 zu bis die ersten Kopplungsmittel 22 der Schraubwerkzeugaufnahme 12 mit den Entkopplungsmitteln 56 einer Aufnahme 16 des Magazins 14 in Kontakt kommen. Anschließend wird die Schraubwerkzeugaufnahme 12 weiter auf die Entkopplungsmittel 56 zubewegt, bis die Entkopplungsmittel 56 die ersten Kopplungsmittel 22 entgegen ihrer Rückstellkraft in eine Freigabeposition aufgedrückt bzw. aufgespreizt haben. In einem zweiten Schritt 120 wird die Schraubwerkzeugaufnahme 12 parallel zu der Führung 57 - in der Figur nach unten - bewegt und so die Schraubwerkzeugaufnahme 12 bei entriegelten ersten Kopplungsmitteln 22 auf das Schraubwerkzeug 18 gestülpt. Dabei greift ein oberer Teil 64 des Schraubwerkzeugs 18 in den Aufnahmeraum 26 ein, wie in 7 zu sehen ist. Somit sind die Schraubwerkzeugaufnahme 12 und das Schraubwerkzeug 18 zunächst in radialer Richtung formschlüssig miteinander gekoppelt. In einem dritten Schritt 130 zieht die Bewegungsstruktur 20 die Schraubwerkzeugaufnahme 12 mit dem Schraubwerkzeug 18 in radialer Richtung von den Entkopplungsmitteln 56 weg aus der Ausnehmung 54 heraus. Dadurch werden die ersten Kopplungsmittel 22 nicht mehr von den Entkopplungsmitteln 56 offen gehalten und greifen in die zweiten Kopplungsmittel 52 des Schraubwerkzeugs 18 ein. Hierdurch ist das Schraubwerkzeug 18 nun auch axial mit der Schraubwerkzeugaufnahme 12 gekoppelt. Im vierten Schritt 140 hängt das Schraubwerkzeug 18 in der Schraubwerkzeugaufnahme 12 und kann nun dazu verwendet werden, per Pick-and-Place ein Bauteil mit Schrauben, Muttern oder ähnlichen Schraubelementen zu bestücken.
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Wenn der mit dem Schraubwerkzeug 18 auszuführende Arbeitsschritt beendet ist, kann das Schraubwerkzeug 18 wieder im Magazin 14 verstaut werden, was nun in Bezug auf die 12 beschrieben wird. In einem fünften Schritt 150 fährt die Bewegungsstruktur 20 die mit dem Schraubwerkzeug 18 gekoppelte Schraubwerkzeugaufnahme 12 so an die Aufnahme 16 heran, dass das Schraubwerkzeug 18 an der dafür vorgesehenen Stelle, d.h. zwischen den zwei voneinander beabstandeten Querschnittsvergrößerungen, in die Ausnehmung 54 der Aufnahme 16 eingreift. Dabei kommen die ersten Kopplungsmittel 22 der Schraubwerkzeugaufnahme 12 in Kontakt mit den Entkopplungsmitteln 56, welche nach der Entnahme des Schraubwerkzeugs 18 an dieser Stelle verblieben sind. Hierdurch werden, während das Schraubwerkzeug 18 in die Ausnehmung 54 gesteckt wird, gleichzeitig die ersten Kopplungsmittel 22 auseinandergespreizt, wodurch die Kopplung zwischen den ersten Kopplungsmitteln 22 und den zweiten Kopplungsmitteln 52 aufgehoben wird. All dies geschieht, ohne dass Stellmotoren die ersten oder zweiten Kopplungsmittel direkt beaufschlagen. Somit sind die ersten Kopplungsmittel 22 und die zweiten Kopplungsmittel 52 passiv ausgebildet. In einem sechsten Schritt 160 fährt die Bewegungsstruktur 20 die Schraubwerkzeugaufnahme 12 in axialer Richtung - in 12 nach oben - weg, bis die Schraubwerkzeugaufnahme 12 das Schraubwerkzeug 18 nicht mehr in radialer Richtung umgibt. Anschließend kann in einem siebten Schritt 170 die Bewegungsstruktur 20 die Schraubwerkzeugaufnahme 12 von den Entkopplungsmitteln 56 entfernen. Hierdurch bewegen sich die ersten Entkopplungsmittel 22 wieder in ihre Ruhelage zurück, welcher der Lage entspricht, die sie im gekoppelten Zustand einnehmen.
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In einem achten Schritt 180 ist die Schraubwerkzeugaufnahme 12 bereit, mit einem anderen, für einen anderen Arbeitsschritt notwendigen Schraubwerkzeug gekoppelt zu werden.
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Die Steuerung der Bewegungseinheit 20, d.h. im vorliegenden Beispiel des Roboterarms, wird von einer nicht gezeigten Steuerungseinrichtung durchgeführt und überwacht. Der Werkzeugwechsel findet somit ohne Eingriff eines Benutzers statt. Somit ist es beispielsweise möglich, das System über Nacht weiterlaufen zu lassen und lediglich einen Benutzer zu kontaktieren, wenn ein außergewöhnlicher Fehler auftritt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- System
- 12
- Schraubwerkzeugaufnahme
- 14
- Magazin
- 16
- Aufnahmen
- 18
- Schraubwerkzeuge
- 20
- Bewegungsstruktur
- 21
- Maschinengestell
- 22
- erste Kopplungsmittel
- 23
- Mittelachse
- 24
- Aufnahmeöffnung
- 26
- Aufnahmeraum
- 28
- Antriebswelle
- 30
- Antriebsmotor
- 32
- Angriffsmittel
- 34
- erstes Lager
- 36
- Lagersitz
- 38
- zweites Lager
- 40
- Kanal
- 41
- Druckluftanschluss
- 42
- Hülse
- 44
- Bit
- 46
- Schraubstruktur
- 48
- Welle
- 50
- Angriffsmittel
- 52
- zweite Kopplungsmittel
- 54
- Ausnehmung
- 56
- Entkopplungsmittel
- 56a, 56b
- Spreizelemente
- 57
- Führung
- 58
- Schlitten
- 60
- Arretierung
- 61
- Sensor
- 62
- Sensor
- 64
- oberer Teil
- 110
- erster Schritt
- 120
- zweiter Schritt
- 130
- dritter Schritt
- 140
- vierter Schritt
- 150
- fünfter Schritt
- 160
- sechster Schritt
- 170
- siebter Schritt
- 180
- achter Schritt
