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Die Erfindung betrifft einen Greifer für eine Robotervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Greifers für eine Robotervorrichtung.
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Aus der
DE 20 2015 104 886 U1 ist bereits eine Handhabungseinrichtung für Werkstücke bekannt, welche einen mehrachsigen, programmierbaren Tragroboter und einen mehrachsigen, programmierbaren und taktilen Industrieroboter aufweist, welcher an einen Roboterarm des Tragroboters angebaut ist. Der taktile Industrieroboter trägt ein Werkzeug zum Handhaben von einem oder mehreren Werkstücken, wobei das Werkzeug als Greifer ausgebildet ist. Hierbei kann der Greifer als Parallelgreifer mit zwei parallelen und gegebenenfalls wechselbaren Greiffingern ausgebildet sein.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Greifer für eine Robotervorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Greifers für eine Robotervorrichtung zu schaffen, welche ein besonders vorteilhaftes Unterstützen eines Werkers beim Bearbeiten eines Kraftfahrzeugbauteils ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäße durch einen Greifer für eine Robotervorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs sowie durch ein Verfahren zum Betreiben eines Greifers für eine Robotervorrichtung mit den Merkmalen von Patentanspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Greifer für eine Robotervorrichtung, wobei der Greifer dazu eingerichtet ist, ein Kraftfahrzeugbauteil zu bearbeiten oder einen Werker bei einem Bearbeiten des Kraftfahrzeugbauteils zu unterstützen. Der Greifer umfasst eine Aufnahmeeinrichtung, über welche der Greifer an der Robotervorrichtung befestigbar ist. Mittels der Robotervorrichtung ist der Greifer im Raum bewegbar, insbesondere dreidimensional im Raum bewegbar. Somit ist der Greifer mittels der Robotervorrichtung an das zu bearbeitende Kraftfahrzeugbauteil heranführbar. Alternativ oder zusätzlich ist mittels des Greifers das Kraftfahrzeugbauteil aufnehmbar, wobei die Robotervorrichtung ein Bewegen des Kraftfahrzeugbauteils über den Greifer ermöglicht. Der Greifer umfasst wenigstens zwei Greifelemente, mittels welchen ein Bauteil aufnehmbar ist. Insbesondere ist mittels der Greifelemente als Bauteil das zu bearbeitenden Kraftfahrzeugbauteil oder ein Bauteil aufnehmbar, mittels welchem das Kraftfahrzeugbauteil zu bearbeiten ist. Der Greifer umfasst weiterhin ein Gehäuse sowie eine zumindest bereichsweise in dem Gehäuse angeordneten Antriebseinrichtung. Mittels der Antriebseinrichtung sind für ein Aufnehmen des Bauteils die Greifelemente relativ zueinander bewegbar. Insbesondere ermöglicht die Antriebseinrichtung ein Bewegen der Greifelemente aufeinander zu, wodurch das Bauteil durch Einklemmen zwischen den Greifelementen aufnehmbar ist, und ein Bewegen der Greifelemente voneinander weg, wodurch das Bauteil ablegbar ist. Um einen besonders einfachen Aufbau des Greifers bei einer besonders hohen Sicherheit für einen Werker bei einer Mensch-Roboter-Kollaboration zu ermöglichen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein erstes Greifelement mittels eines Spindelantriebs der Antriebseinrichtung linear relativ zu dem Gehäuse bewegbar ist und wenigstens ein zweites der Greifelemente zu dem Gehäuse fixiert ist. Der Spindelantrieb stellt eine besonders robuste Antriebsmöglichkeit für das erste Greifelement bereit. Der Greifer umfasst insbesondere genau zwei Greifelemente, von welchen das erste mittels der Antriebseinrichtung linear auf das zweite relativ zu dem Gehäuse fixierte Greifelement zu und von dem zweiten Greifelement weg bewegbar ist. Mittels der Antriebseinrichtung ist somit ein einseitiger linearer Fingerhub der Greifelemente, insbesondere des ersten Greifelements einstellbar. Mittels des Spindelantriebs ist das erste Greifelement besonders einfach und sicher linear relativ zu dem zweiten Greifelement bewegbar. Der Spindelantrieb ist insbesondere vollständig in dem Gehäuse angeordnet, um eine Verletzungsgefahr für einen mit dem Greifer und der Robotervorrichtung kollaborierenden Werker besonders gering zu halten.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Spindelantrieb eine Trapezgewindespindel umfasst, mittels welcher das erste Greifelement relativ zu dem wenigstens einen zweiten Greifelement bewegbar ist. Das bedeutet, dass das erste Greifelement mittels der Antriebseinrichtung entlang der Trapezgewindespindel führbar ist, wodurch das erste Greifelement relativ zu dem wenigstens einen zweiten Greifelement linear bewegbar ist. Die Trapezgewindespindel ermöglicht ein besonders positionsgenaues Anordnen des ersten Greifelements zu dem wenigstens einen zweiten Greifelement. Die Trapezgewindespindel ist besonders kostengünstig und weist eine besonders geringe Reibung auf. Darüber hinaus ist die Trapezgewindespindel selbsthemmend, wodurch bei einem Systemausfall verhindert wird, dass das von den Greifelementen aufgenommene Bauteil freigegeben wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der Spindelantrieb über ein Stirnradgetriebe der Antriebseinrichtung mit einem Antrieb der Antriebseinrichtung verbunden ist, wobei mittels des Antriebs eine Spindel, insbesondere die Trapezgewindespindel des Spindelantriebs in Rotation versetzbar ist. Das Stirnradgetriebe weist bei dessen Betrieb besonders wenig Verschleiß auf, wodurch eine besonders hohe Lebensdauer des Greifers erzielt werden kann. Weiterhin haben ein Rillenkugellager sowie die Spindel einen wesentlichen Einfluss auf die Lebensdauer des Greifers. Darüber hinaus ermöglicht das Stirnradgetriebe, insbesondere ein geradverzahntes Stirnradgetriebe, einen besonders hohen Wirkungsgrad bei einer Kraftübertragung von dem Antrieb der Antriebseinrichtung auf den Spindelantrieb. Über das Rotieren der Spindel des Spindelantriebs wird das erste Greifelement in seiner Position, insbesondere in seinem Abstand zu dem wenigstens einen zweiten Greifelement eingestellt. In Folge der Rotation der Spindel des Spindelantriebs ist das erste Greifelement entlang der Spindel des Spindelantriebs auf das wenigstens eine zweite Greifelement zu oder von dem wenigstens einen zweiten Greifelement weg bewegbar.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Antriebseinrichtung einen als steuerbaren Gleichstrommotor, welcher auch als DC-Motor bezeichnet werden kann, ausgebildeten Antrieb umfasst, mittels welchem die Spindel des Spindelantriebs in Rotation versetzbar ist. Bei dem Gleichstrommotor handelt es sich insbesondere um einen DC-Servomotor. Insbesondere ist der DC-Motor dazu ausgebildet, ein Antriebsmoment aufzubringen und zu halten, über welches ein Halten des Bauteils mittels der Greifelemente sichergestellt werden kann. Darüber hinaus ist mittels des DC-Motors eine Momentenregelung ermöglicht, über welche eine Greifkraft des Greifers aufbringbar ist. Darüber hinaus ist der DC-Motor dazu eingerichtet eine Getriebestellung des Stirnradgetriebes einzustellen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Greifelemente mit ihrer Längserstreckungsrichtung parallel zueinander ausgerichtet sind. Das bedeutet, dass die Greifelemente mit ihrer Längserstreckungsrichtung schräg, insbesondere senkrecht zu einer Verstellrichtung ausgerichtet sind, entlang welcher das erste Greifelement relativ zu dem zweiten Greifelement beim Verstellen des Greifers bewegbar ist. Das zumindest im Wesentlichen parallele Ausrichten des ersten Greifelements zu dem zweiten Greifelement der jeweiligen Längserstreckungsrichtungen ermöglicht ein besonders sicheres Halten des Bauteils mittels der Greifelemente unabhängig von einem Kontaktpunkt zwischen dem Bauteil und den Greifelementen entlang ihrer Längserstreckungsrichtung. Hierdurch kann ein besonders sicheres Aufnehmen und Halten des Bauteils mittels der Greifelemente erfolgen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gehäuse frei von scharfen Kanten ist. Insbesondere sind jeweilige Kanten des Gehäuses gratfrei ausgebildet. Das Gehäuse kann darüber hinaus zumindest bereichsweise abgerundet und/oder mit Fasen versehen sein, wodurch eine besonders geringe Verletzungsgefahr für einen Werker erreicht werden kann. Durch die Ausbildung des Gehäuses frei von scharfen Kanten kann eine Verletzungsgefahr für den mit dem Greifer beziehungsweise der Robotervorrichtung kollaborierenden Werker besonders gering gehalten werden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Greifers für eine Robotervorrichtung, wie er bereits in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Greifer beschrieben worden ist. Bei dem Verfahren ist es vorgesehen, dass der Greifer in einer Mensch-Roboter-Kollaboration verwendet wird. Bei der Mensch-Roboter-Kollaboration arbeiten die den Greifer aufweisende Robotervorrichtung und der Werker in einem sich überschneidenden Arbeitsraum, insbesondere gemeinsam und gleichzeitig an derselben Aufgabe, insbesondere bearbeiten die Robotervorrichtung und der Werker das Kraftfahrzeugbauteil gemeinsam und gleichzeitig. Der Greifer kann alternativ oder zusätzlich in einer Koexistenz der Robotervorrichtung mit dem Werker betrieben werden, bei welcher der Werker und die Robotervorrichtung unterschiedliche Arbeitsaufgaben in einem sich nicht überschneidenden Arbeitsraum ausführen, wobei sich die Robotervorrichtung in einem schutzzaunlosen Betrieb befindet. Weiterhin alternativ oder zusätzlich kann der Greifer im Rahmen einer so genannten Synchronisation betrieben werden, bei welcher ein Arbeitsraum zwischen dem Werker und der Robotervorrichtung gemeinsam ist, bei der Ausführung der jeweiligen Aufgabe sich jedoch nur entweder die Robotervorrichtung oder der Werker in dem sich überschneidenden Arbeitsraum befindet. Weiterhin alternativ oder zusätzlich kann der Greifer im Rahmen einer so genannten Kooperation betrieben werden, bei welcher der Werker und die Robotervorrichtung einzelne Teilaufgaben zum selben Zeitpunkt und in einem gemeinsamen Kooperationsraum ausführen, wobei ein gemeinsames Ziel erreicht wird. Hierbei kann sich eine Zusammenarbeit jedoch darauf beschränken, dass der Werker und die Robotervorrichtung nicht gleichzeitig an einer gleichen Teilaufgabe interagieren. Der Greifer ist besonders vorteilhaft in Synchronisation oder Koexistenz oder Kollaboration oder Kooperation mit dem Werker einsetzbar, da der Greifer aufgrund seines Aufbaus wie er bereits in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Greifer beschrieben worden ist, eine besonders geringe Verletzungsgefahr für den Werker darstellt.
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Es hat sich in diesem Zusammenhang als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn mittels des Greifers als Bauteil ein mit einem Aktivierungsfluid getränktes Textil, insbesondere ein Filz, aufgenommen und für ein Aktivieren eines Türflansches einer Fahrzeugtür das Textil mittels des Greifers an dem Türflansch entlang geführt wird. Das bedeutet, dass mittels des Greifers das Aktivieren des Türflansches durchgeführt wird, indem mittels der Greifers das Aktivierungsfluid an dem Türflansch aufgetragen wird. Hierfür greift der Greifer das mit dem Aktivierungsfluid getränkte Textil und legt es an den Türflansch an. Mittels des Greifers wird das Textil entlang einer zu aktivierenden Oberfläche des Türflansches geführt, wodurch die Oberfläche des Türflansches mit dem Aktivierungsfluid benetzt wird. Der Greifer ermöglicht somit, dass ein Handhaben des Aktivierungsfluids beziehungsweise des mit dem Aktivierungsfluid getränkten Textils durch den Werker unterbleiben kann und stattdessen mittels des Greifers das Aktivierungsfluid auf dem Türflansch aufgetragen wird. Hierdurch kann eine Gesundheit des Werkers besonders gut geschützt werden, da ein direkter Kontakt zwischen dem Werker und dem Aktivierungsfluid zumindest im Wesentlichen vermieden werden kann. Nach dem Aktivieren des Türflansches kann eine Türendlosdichtung auf die aktivierte Oberfläche des Türflansches aufgebracht werden. An der aktivierten Oberfläche des Türflansches kann die Türendlosdichtung besonders sicher gehalten werden.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
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Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Schnittansicht eines Greifers für eine Robotervorrichtung mit zwei Greifelementen, von welchen eines der Greifelemente an einem Gehäuse des Greifers fixiert ist und das andere Greifelement mittels eines Spindelantriebs relativ zu dem einen Greifelement bewegbar ist, wobei mittels der Greifelemente ein Bauteil aufnehmbar ist, wodurch mittels des Greifers ein Kraftfahrzeugbauteil mittels des Bauteils bearbeitbar ist;
- 2a-b unterschiedliche schematische Perspektivansichten des Greifers gemäß 1, wobei 2a den Greifer von schräg oben und 2b den Greifer von schräg unten zeigt;
- 3 eine schematische Perspektivansicht des Greifers, welcher mittels einer Robotervorrichtung aufgenommen ist und über dessen Greifelemente ein in ein Aktivierungsfluid getränktes Textil aufgenommen ist, welches mittels des Greifers an einen Türflansch einer Fahrzeugtür eines Kraftwagens angelegt und mittels des Greifers entlang des Türflansches führbar ist; und
- 4 eine schematische Perspektivansicht der Robotervorrichtung mit dem Greifer sowie der Fahrzeugtür, entlang deren Türflansch mittels des Greifers das in das Aktivierungsfluid getränkte Textil führbar ist um eine Oberfläche des Türflansches zu aktivieren, wodurch an dem Türflansch eine Türendlosdichtung besonders sicher befestigbar ist.
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In 1 ist in einer Schnittansicht ein Greifer 1 gezeigt, welcher mittels einer in den 3 und 4 gezeigten Robotervorrichtung 2 aufnehmbar ist. Mittels des Greifers 1 ist ein Bauteil 3 aufnehmbar, wodurch mittels des Greifers 1 über das Bauteil 3 ein Kraftfahrzeugbauteil 4 bearbeitbar ist. Bei dem Kraftfahrzeugbauteil 4 handelt es sich vorliegend um eine Fahrzeugtür eines Kraftwagens. Ein Aufbau des Greifers 1 ist aus 1 besonders gut erkennbar. Der Greifer 1 umfasst eine Aufnahmeeinrichtung 5, welche vorliegend als Anschlussflansch ausgebildet ist und über welche der Greifer 1 von der Robotervorrichtung 2 aufnehmbar ist. Des Weiteren umfasst der Greifer 1 vorliegend genau zwei Greifelemente und zwar ein erstes Greifelement 6 und ein zweites Greifelement 7. Das erste Greifelement 6 ist relativ zu dem zweiten Greifelement 7 mittels einer Antriebseinrichtung 8 linear bewegbar. Mittels der Antriebseinrichtung 8 ist somit das erste Greifelement 6 entlang einer Verstellrichtung 9 translatorisch relativ zu dem zweiten Greifelement 7 bewegbar. Insbesondere ist mittels der Antriebseinrichtung 8 das erste Greifelement 6 entlang der Verstellrichtung 9 auf das zweite Greifelement 7 zu bewegbar und entlang der Verstellrichtung 9 von dem zweiten Greifelement 7 weg bewegbar. Über das aufeinander zu bewegen der Greifelemente 6, 7 kann das Bauteil 3 mittels des Greifers 1 aufgenommen werden. Wie in 1 erkannt werden kann, sind die Greifelemente 6, 7 mit ihren einander zugewandten an das Bauteil 3 anlegbaren Kontaktflächen parallel zueinander ausgebildet, wodurch mittels der Greifelemente 6, 7 das aufgenommene Bauteil 3 besonders gleichmäßig mit einer Greifkraft beaufschlagbar ist.
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Die Antriebseinrichtung 8 ist vorliegend zumindest bereichsweise in einem Gehäuse 10 des Greifers 1 angeordnet. Um eine Verletzungsgefahr für einen mit dem Greifer 1 beziehungsweise der Robotervorrichtung 2 zusammen arbeitenden Werker besonders gering zu halten, ist das Gehäuse 10 frei von scharfen Kanten ausgebildet. An dem Gehäuse 10 ist das zweite Greifelement 7 fixiert, wohingegen das erste Greifelement 6 relativ zu dem Gehäuse 10 mittels der Antriebseinrichtung 8 translatorisch entlang der Verstellrichtung 9 bewegbar ist. Um das erste Greifelement 6 besonders einfach und sicher relativ zu dem zweiten Greifelement 7 bewegen zu können, umfasst die Antriebseinrichtung 8 einen Spindelantrieb 11, einen Elektromotor, vorliegend einen Gleichstrommotor 12 sowie ein Stirnradgetriebe 13. Der Spindelantrieb 11 ist Teil eines kinematischen Systems des Greifers 1 Mittels des Gleichstrommotors 12 ist ein Drehmoment bereitstellbar, welches über das Stirnradgetriebe 13 für den Spindelantrieb 11 bereitstellbar ist, wodurch über das von dem Gleichstrommotor 12 bereitgestellte Drehmoment der Spindelantrieb 11 antreibbar ist. Der Gleichstrommotor 12 ist vorliegend als steuerbarer Gleichstrommotor ausgebildet und über eine auf einer Antriebswelle befindliche Kupplung mit dem Stirnradgetriebe 13 verbunden. Das Stirnradgetriebe 13 ist vorliegend einstufig ausgebildet und verbindet die Antriebswelle des Gleichstrommotors 12 über eine Abtriebswelle mit dem Spindelantrieb 11. Über die Abtriebswelle ist eine Spindel des Spindelantriebs 11 in Rotation versetzbar. Bei der Spindel handelt es sich vorliegend um eine Trapezgewindespindel 14. Das erste Greifelement 6 steht mit der Trapezgewindespindel 14 in Eingriff, wodurch über eine Rotation der Trapezgewindespindel 14 das erste Greifelement 6 linear entlang der Verstellrichtung 9 relativ zu der Trapezgewindespindel 14 beziehungsweise dem Gehäuse 10 beziehungsweise dem zweiten Greifelement 7 verstellbar ist. Um ein Verschwenken des ersten Greifelements 6 um eine Mittelachse der Trapezgewindespindel 14 zumindest im Wesentlichen unterbinden zu können, umfasst der Spindelantrieb 11 wenigstens eine Führungsstange 15, vorliegend zwei Führungsstangen 15, mittels welchen das erste Greifelement 6 in der Verstellrichtung 9 führbar ist. Die Führungsstangen 15 sind parallel zueinander ausgerichtet. Die jeweilige Führungsstange 15 verläuft vorliegend in ihrer Längserstreckungsrichtung parallel zu einer mit einer Rotationsachse der Trapezgewindespindel 14 zusammenfallenden Mittelachse der Trapezgewindespindel 14. Die Trapezgewindespindel 14 des Spindelantriebs 11 ist über ein Festlager 16 und ein Loslager 17 an dem Gehäuse 10 gelagert.
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In den 2a und 2b ist der Greifer 1 in Perspektivansichten aus unterschiedlichen Blickrichtungen gezeigt, wobei besonders gut erkannt werden kann, dass das Gehäuse 10 insbesondere frei von scharfen Kanten sowie mit vor allem besonders großen Außenflächen ausgebildet ist. Hierdurch kann einer Verletzungsgefahr für ein mit der Robotervorrichtung 2 und insbesondere dem Greifer 1 zusammenarbeitenden Werker besonders gering gehalten werden.
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In 3 kann erkannt werden, wie mittels der Greifelemente 6, 7 das Bauteil 3 aufgenommen und an das Kraftfahrzeugbauteil 4, vorliegend die Fahrzeugtür angelegt ist. Bei dem Bauteil 3 handelt es sich vorliegend um ein mit einem Aktivierungsfluid getränktes Textil, insbesondere einen Filz, welches mittels des Greifers 1 aufzunehmen und mittels der Robotervorrichtung 2 an das Kraftfahrzeugbauteil 4 anzulegen und entlang des Kraftfahrzeugbauteils 4 zu führen ist, wodurch mittels des Textils eine Oberfläche des Kraftfahrzeugbauteils 4 mit dem Aktivierungsfluid benetzbar ist. Vorliegend wird mittels des Greifers 1 das Textil entlang eines Türflansches 18 der Fahrzeugtür geführt. Somit ist mittels der Greifers 1 über das Textil das Aktivierungsfluid auf den Türflansch 18 der Fahrzeugtür aufbringbar. In Folge des Benetzens des Türflansches 18 der Fahrzeugtür mit dem Aktivierungsfluid wird eine lackierte Oberfläche des Türflansches 18 aktiviert. Auf die aktivierte Oberfläche des Türflansches 18 ist eine Türendlosdichtung besonders sicher und dicht aufbringbar sowie besonders lange an dem Türflansch 18 zu halten.
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In 4 kann erkannt werden, wie das mittels des Greifers 1 aufgenommene Textil mittels der Robotervorrichtung 2 in Kontakt mit dem Türflansch 18 gebracht und das Textil mittels der Robotervorrichtung 2 entlang eines gesamten Türflansches 18 der Fahrzeugtür geführt wird.
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Dem beschriebenen Greifer 1 liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es in dem Bereich von Mensch-Roboter-Kollaboration bereits Greifer gibt, wobei eine Anwendbarkeit dieser Greifer für den Aktivierungsprozess aufgrund einer Komplexität einer Geometrie eines Türseitenflansches jeweiliger Fahrzeugtüren sowie einer Komplexität einer anschließenden Halterung fraglich ist. Eine Kollision derartiger Greifer des Stands der Technik mit der Fahrzeugtür kann nicht ausgeschlossen werden.
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Der in Zusammenhang mit den Fig. beschriebene Greifer 1 umfasst einen einseitigen linearen Fingerhub, welcher wird mittels Trapezgewindespindel 14 bereitgestellt wird. Ein Antreiben der Trapezgewindespindel 14 erfolgt durch das einstufige Stirnradgetriebe 13, welches wiederum von dem steuerbaren Gleichstrommotor 12 antreibbar ist. Der Greifer 1 weist mit dem Gehäuse 10 eine großflächige Umhausung auf, wodurch eine Verletzungsgefahr für einen mit dem Greifer 1 zusammenarbeitenden Werker besonders gering gehalten werden kann. Der Greifer 1 ist darüber hinaus mit Radien, Fasen und großen Flächen versehen um eine Verletzungsgefahr für den Werker besonders gering zu halten. Um Anforderungen an den Greifer 1 hinsichtlich dessen Geometrie gerecht zu werden, ist aufgrund einer besonders langen Auslegung der Trapezgewindespindel 14 eine Reichweite der Robotervorrichtung 2 durch den Greifer 1 besonders vorteilhaft verlängerbar.
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Mittels des Greifers 1 ist das Bauteil 3, bei welchem es sich um den in den Aktivator getränkten Filz handelt, greifbar. Eine Roboterbahn für die Robotervorrichtung 2 kann mit einer Unterseite des Filzes als Arbeitspunkt definiert werden. Durch Entlangführen des Filzes an der Fahrzeugtür mittels der Robotervorrichtung 2 kann eine lackierte Oberfläche durch Benetzen mit dem Aktivierungsfluid aktiviert werden, sodass in einem nachfolgenden Arbeitsprozess eine Türendlosdichtung auf die aktivierte Oberfläche aufgetragen werden kann. Der Greifer 1 ermöglicht eine Automatisierung der Aktivierung der Oberfläche der Fahrzeugtür, was besonders vorteilhaft ist, da der Aktivator Schläfrigkeit und Benommenheit bei einem den Aktivator handhabenden Mitarbeiter hervorrufen kann.
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Dem beschriebenen Greifer 1 liegt weiterhin die Erkenntnis zugrunde, dass kollaborierende Robotersysteme im Gegensatz zu konventionellen Industrierobotern für einen schutzzaunlosen Betrieb verwendet werden können. Weiterhin zeichnen sich kollaborierende Robotersysteme durch ein abgerundetes Design und eine somit einhergehende Vermeidung von Klemmstellen und Scherstellen, sowie internen Schutzmechanismen aus. Bei einer Verwendung von kollaborierenden Robotersystemen können Arbeitsplätze flexibel und wandlungsfähig gestaltet werden und durch den schutzzaunlosen Betrieb kann mit besonders wenig Platzbedarf produziert werden. Ziel einer Mensch-Roboter-Kollaboration ist es, Vorteile des Menschen und der Robotervorrichtung 2 zu nutzen und Schwächen des jeweiligen anderen Teilsystems zu kompensieren.
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Der Greifer 1 ermöglicht ein sicheres Greifen des mit dem Aktivierungsfluid getränkten Filzes sowie eine kollisionsfreie Aktivierung des Türflansches 18, bei welcher ein Kollision des Greifers 1 beziehungsweise der Robotervorrichtung 2 mit der Fahrzeugtür und einem an die Fahrzeugtür anschließenden Gehänge zumindest im Wesentlichen vermieden werden kann. Um eine Verletzung des Werkers durch den Greifer 1 zumindest im Wesentlichen vermeiden zu können, werden für den Greifer 1 biomechanische Grenzwerte vorgegeben, wobei ein Überschreiten dieser biomechanischen Grenzwerte durch den Greifer 1 unterbleibt.
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Bei dem Greifer 1 erfolgt ein Zugriff der Greifelemente 6, 7 durch eine einseitige, geradlinige Bewegung des ersten Greifelements 6 entlang der Verstellrichtung 9 relativ zu dem zweiten Greifelement 7. Vorliegend ist der äußere Greiffinger, vorliegend das äußere, zweite Greifelement 7 relativ zu dem Gehäuse 10 fixiert und durch Bewegen des inneren, ersten Greifelements 6 entlang der Verstellrichtung 9 kann der Greifer 1 geöffnet und geschlossen werden. Der Greifer 1 ist durch den Gleichstrommotor 12 rotatorisch antreibbar. Um das von dem Gleichstrommotor 12 ausgehende Drehmoment an den Spindelantrieb 11 zu übertragen, wird das einstufige Stirnradgetriebe 13 verwendet, wodurch das erste Greifelement 6 mittels des Spindelantriebs 11 antreibbar ist. Eine auf der Antriebswelle des Gleichstrommotors 12 montierte Kupplung überträgt das Antriebsdrehmoment des Gleichstrommotors 12 auf ein ebenfalls auf der Kupplung montiertes Ritzel mit einer Untersetzung auf ein Zahnrad der Abtriebswelle. Um eine rotatorische Bewegung der Abtriebswelle in eine translatorische Bewegung des ersten Greifelements 6 zu überführen, ist die Abtriebswelle als die Trapezgewindespindel 14 ausgeführt. Mittels der Führungsstange 15 ist das erste Greifelement 6 führbar, wodurch eine Verdrillung des ersten Greifelements 6 vermieden werden kann. Um einen Lagerverschleiß in Folge von zusätzlichen Axialkräften durch ein schrägverzahntes Stirnradpaar zu vermeiden, umfasst das Stirnradgetriebe 13 vorliegend ein geradverzahntes Stirnradpaar.
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Das Gehäuse 10 des Greifers 1 übernimmt eine tragende Aufgabe des Greifers 1 und verbindet kinematische Bestandteile des Greifers 1 miteinander. Einzelne Gehäuseteile des Gehäuses 10 können über jeweilige Schraubverbindungen miteinander verbunden werden. Darüber hinaus ermöglichen die Schraubverbindungen ein besonders einfaches Montieren beziehungsweise Demontieren der Gehäuseteile des Gehäuses 10. Hierdurch können jeweilige Teile des Greifers 1 besonders einfach gewartet werden. Das Gehäuse 10 ist insbesondere aus Aluminium beziehungsweise einer Aluminiumlegierung wie AIMgSiO,5 gebildet. Aluminium ist besonders einfach bearbeitbar, wodurch Fertigungskosten des Gehäuses 10 besonders gering sind.
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Die Trapezgewindespindel 14 ist ein Antriebselement des Greifers 1. Das bedeutet, dass die Trapezgewindespindel 14 dazu ausgebildet ist, das erste Greifelement 6 relativ zum zweiten Greifelement 7 zu bewegen, wobei die Trapezgewindespindel 14 während des Prozesses auftretenden Prozesskräften Stand zu halten hat. Die Trapezgewindespindel 14 ist vorliegend aus einem Stahl wie X5CrNi18-10 gebildet. Somit ist die Trapezgewindespindel 14 aus einem Edelstahl gebildet. Die Trapezgewindespindel 14 weist insbesondere eine Gewindesteigung von 2 Millimetern und eine Gesamtgewindelänge von 130 Millimetern auf. Für eine Lagerung der Trapezgewindespindel 14 kann der Greifer 1 für das Festlager 16 und das Loslager 17 jeweils ein Rillenkugellager umfassen. Rillenkugellager sind vorteilhafterweise besonders wartungsfrei.
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Die Hauptaufgabe des Stirnradgetriebes 13 ist das Drehmoment des Gleichstrommotors 12 auf die Abtriebswelle und somit auf die Trapezgewindespindel 14 zu übertragen. Bei einem Öffnen und Schließen des Greifers 1, und somit einem Bewegen des ersten Greifelements 6 relativ zu dem zweiten Greifelement 7, werden Zahnflanken des Stirnradgetriebes 13 beidseitig und stoßartig beansprucht. Das Stirnradgetriebe 13 ist vorliegend aus dem Werkzeugstahl X3NiCoMoTi18-9-5 gebildet, welcher eine besonders hohe Streckgrenze besitzt und eine besonders geringe Kerbempfindlichkeit aufweist. Im Bereich des Stirnradgetriebes 13 kann das Gehäuse 10 eine Blattdichtung aufweisen, mittels welcher eine Gefahr von Verschleiß in Folge von Verunreinigungen besonders gering gehalten werden kann. Für ein Erreichen einer Wartungsfreiheit kann das Stirnradgetriebe 13 mit einer Pinselschmierung versehen sein.
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Eine Greifkraft des Greifers 1 beträgt insbesondere wenigstens 117,09 Newton, wodurch sichergestellt werden kann, dass ein Lösen des Bauteils 3 von dem Greifer 1, insbesondere des Filzes beim Auftragen des Aktivierungsfluids auf den Türflansch 18 der Fahrzeugtür, zumindest im Wesentlichen unterbleibt. Insbesondere weist der Greifer 1 eine Greifkraft von circa 130 Newton auf, welche aufgrund der vorgegebenen Mindestgreifkraft von 117,09 Newton und einem darauf beaufschlagten Sicherheitsfaktor gewählt wird, wobei diese Greifkraft unterhalb einer maximal zulässigen Greifkraft von 140 Newton liegt. Die maximal zulässige Greifkraft wird durch eine Schmerzgrenze für einen Menschen in einer Körperregion der Finger vorgegeben, insbesondere in Form des biomechanischen Grenzwerts.
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Der Greifer 1 stellt eine für den Anwendungsfall der Oberflächenaktivierung spezifische Lösung im Bereich der Mensch-Roboter-Kollaboration dar.
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Insgesamt zeigt die Erfindung, wie ein Robotergreiferkonzept zum Aktivieren von lackierten Oberflächen bereitgestellt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Greifer
- 2
- Robotervorrichtung
- 3
- Bauteil
- 4
- Kraftfahrzeugbauteil
- 5
- Aufnahmeeinrichtung
- 6
- erstes Greifelement
- 7
- zweites Greifelement
- 8
- Antriebseinrichtung
- 9
- Verstellrichtung
- 10
- Gehäuse
- 11
- Spindelantrieb
- 12
- Gleichstrommotor
- 13
- Stirnradgetriebe
- 14
- Trapezgewindespindel
- 15
- Führungsstange
- 16
- Festlager
- 17
- Loslager
- 18
- Türflansch
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202015104886 U1 [0002]
