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Die Erfindung betrifft ein System zur Führung einer einen Abschnitt eines Bauteils maskierenden Klammer durch einen Greifer eines Roboters.
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Aus der
DE 38 39 420 A1 ist eine Aufhängung für einen Greifer an einem Roboter offenbart. An der Hubsäule oder einem Arbeitsarm des Roboters ist eine Platte für einen beweglichen Anschluss des Greifers befestigt. Zur größeren Beweglichkeit des Greifers sind zwischen der Platte und dem Greifer mindestens drei Zugstangen mit durch Bohrungen ragende Kugelmuttern angeordnet. An einem Tragrahmen sind mindestens drei Führungsbolzen für eine Zentrierplatte angeordnet, die bei Druckmittelbeaufschlagung in Fixierelemente des Greifers einführbar sind.
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Eine Federklammer mit Halterung für ein Kugelgelenk ist aus dem
DE 760 616 U1 bekannt, wobei die Federklammer aus zwei Hälften besteht, die an einem Klammerteil eine Halterung für ein Kugelgelenk aufweist. Die Verbindung der spreizbaren Klammerhälften sowie die Halterung des Kugelgelenks wird von einer einzigen Blattfeder bewirkt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein System zur Führung einer einen Abschnitt eines Bauteils maskierenden Klammer durch einen Greifer eines Roboters anzugeben, welches trotz geringem konstruktiven Aufwands ein automatisiertes Maskieren des Bauteils mit der Klammer ermöglicht.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
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Die Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Bei dem eingangs erläuterten System zur Führung einer einen Abschnitt eines Bauteils maskierenden Klammer durch einen Greifer eines Roboters umfasst eine zweischenklige Klammer, die aus einem Basisschenkel und einem aktiven Schenkel gebildet ist, welche mit ihrem einen Ende einen Klammerkopf zur Aufnahme des Bauteils und in ihrer über eine gemeinsame Gelenkachse hinausgehenden Verlängerung einen Aufnahmeschaft zur Fixierung in dem Greifer des Roboters mit einen Basis-Segment-Hebelarm und einen aktiven Segment-Hebelarm bildet, die mit einem Basis- Greiferbacken bzw. einem aktiven Greiferbacken zusammen wirken und der aktive Greiferbacken von einem Aktor zum Abkippen der Klemme betätigbar ist, wobei der Basis-Segment-Hebelarm des Aufnahmeschafts in dem Basis-Greiferbacken fixierbar ist, während der aktive Segment-Hebelarm verschiebbar zum Anfahren von Zwischenpositionen in dem aktiven Greiferbacken gelagert ist. Ein solches System bildet eine Schnittstelle zwischen Roboter und Klammer und erlaubt einen kompakten Aufbau des Greifers. Die Kombination von konstruktiven Eigenschaften und dem Zusammenspiel mit der Bewegung eines einzigen Aktors in einem von einem Roboterarm automatisch ausgeführten Vorgang erlaubt es, diverse Arbeitspositions-Stellungen der Klammer anzufahren. Dadurch kann der Aktor diverse funktionale Eigenschaften ausführen. Die angefahrenen Zwischenpositionen werden mittels Krafthaltefunktion gehalten. Zum Montieren ist ein automatisches Aufnehmen der Klammer, deren Positionieren im Greifer sowie ein lageorientiertes Aufstecken sowie Absetzen am Bauteil möglich. Zur Demontage werden die Schritte in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt. Die Klammer lässt sich aber auch jederzeit manuell bedienen.
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Vorteilhafterweise befindet sich bei einer teiloffenen Position der Klammer eine Wulst des Basis-Segment-Hebelarms in Anlage mit einem Freischnitt des Basis-Greiferbackens, während eine an dem freien Ende des Aufnahmeschafts vom aktiven Segment-Hebelarm des Aufnahmeschafts auf der dem Basis-Segment-Hebelarm abgewandten Seite ausgebildete Abschrägung sich in Anlage mit dem aktiven Greiferbacken befindet und beim aufeinander durch den Aktor ausgelösten Zufahren der beiden Greiferbacken ein oberhalb der Abschrägung des aktiven Greiferbackens ausgebildetes Kugelsegment in Führung mit dem aktiven Greiferbacken zur Sicherung der Klammer in dem Greifer tritt. Die Führung erlaubt merklich mehr Spiel an der Anlagefläche. Dadurch ist beim vertikalen Einführen der Klammer in den Greifer ein einfaches Vorpositionieren der Klammer zu den Greiferbacken möglich. Die Klammer wird dadurch lageorientiert zur Aufnahme des Bauteils bereitgestellt.
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In einer Ausgestaltung führt eine Verlagerung eines Kraftangriffspunktes von einem aktiven Schenkel des Klammerkopfes an den aktiven Greiferbacken durch die Aktorbewegung zu einem Abkippen der Klammer zu deren Positionsorientierung gegenüber dem aufzunehmenden Bauteil. Zur Positionierung der Klammer richtet sich deren Basisschenkel auf, während sich der aktive Schenkel schräg stellt.
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In einer Variante ist die Klammer zum Öffnen derart ausgerichtet, dass der Basis-Segment-Schenkel des Aufnahmeschafts im Freischnitt des Basis-Greiferbackens ausgerichtet ist und der aktive Segment-Hebelarm des Aufnahmeschafts mit dem Kugelsegment an einer Innenfläche des aktiven Greiferbackens bei freiliegender Abschrägung anliegt. Dadurch wird die Klammer in der gewünschten Positionierung zur Aufnahme des Bauteils automatisch geöffnet.
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In einer Ausführungsform ist auf den sich zugewandten Flächen des Basis-Segment-Hebelarms und des aktiven Segment-Hebelarms je ein Anschlagelement zur Fixierung einer Offenposition der Klammer ausgebildet. Durch den Anschlag des aktiven Segment-Hebelarms und des Basis-Segment-Hebearms aneinander wird die Offenposition des Klammerkopfes festgestellt.
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Es ist von Vorteil, wenn der aktive Greiferbacken zur Aufnahme des aktiven Segment-Hebelarms des Aufnahmeschafts eine Ausnehmung aufweist, die an der dem freien Ende des aktiven Segment-Hebelarms zugewandten Seite Einführungsschrägen aufweist. Diese stufenförmige Gestaltung der Ausnehmung durch die Einführungsschrägen erlaubt eine schrittweise Verschiebung des aktiven Segment-Hebelarms innerhalb der Ausnehmung bei gleichzeitiger Sicherung in der jeweils eingenommenen Position.
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In einer weiteren Ausgestaltung weisen der Basis-Segment-Hebelarm und der aktive Segment-Hebelarm zylindrische Schaltflächen auf, an denen der Aktor angreift. Dadurch wird eine zuverlässige Führung des Basisschenkels und des aktiven Schenkels durch den Aktor gewährleistet.
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In einer weiteren Variante ist der aktive Greiferbacken zur Anlage des Kugelsegments des aktiven Segment-Hebelarms als Greifer-Prismabacken ausgeführt. Auch der Basis-Greiferbacken kann als Greifer-Prismabacken gestaltet sein. Die Verschiebung des aktiven Segment-Hebelarms ist somit unter Einsatz an sich bekannter Elemente möglich, wodurch die Kosten für den Greifer reduziert werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems,
- 2 ein Ausführungsbeispiel der Klammer,
- 3 eine Prinzipdarstellung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Systems,
- 4 Ausführungsbeispiel für eine Maskierung eines Hinterachsträgers eines Fahrzeuges mit den Klammern.
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Das System 1 wird bei Industrierobotern eingesetzt, welche mit einem Greifer 3 eine Klammer 5 auf ein Serienbauteil aufbringen, um bestimmte Stellen des Serienbauteils, beispielsweise in einer Korrosionsschutz-Anwendung, zu maskieren und somit zu schützen. Nach Beendigung der durch Spritzen durchgeführten Korrosionsschutz-Anwendung wird die Klammer 5 wieder demontiert.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems dargestellt. Der Greifer 3 des Systems 1 umfasst einen Basis-Greiferbacken 7, welcher eine fixe Position hinsichtlich einer vorgegebenen Achse der Roboteranbindung aufweist, und einen aktiven Greiferbacken 9 der beweglich ausgebildet ist. Der aktive Greiferbacken 9 wird von einem Aktor 11 betätigt, welcher unterhalb des Greifers 3, umfasst von einem Überbauschuh 13 auf einem Roboterarm 15 positioniert ist. Der Aktor 11 kann als elektrischer 2-Finger-Parallelgreifer ausgebildet sein. Auf den sich gegenüberliegenden Seiten weist der Basis-Greiferbacken 7 einen Freischnitt 17 und der aktive Greiferbacken 9 eine Ausnehmung 19 auf. In den Freischnitt 17 und die Ausnehmung 19 greift die Klammer 5 mit jeweils einem Schenkel 21, 23 ein.
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Ein Ausführungsbeispiel der Klammer ist in 2 gezeigt. Die Klammer 5 ist in ein Kopfteil 25 und in einen Aufnahmeschaft 27 unterteilt, in welchen sich beide Schenkel 21, 23 erstrecken. Die Schenkel 21, 23 sind annähernd mittig im Bereich des Kopfteils 25 über eine gemeinsame Gelenkachse 29 miteinander verbunden. Der Schenkel 21 bildet den feststehenden Basis-Schenkel und trägt an seinem oberen Ende im Kopfteil 25 einen Auflageschuh 31 mit einem erhabenen Konus 33. Der Schenkel 23 ist beweglich ausgebildet und wird daher im weiteren als aktiver Schenkel bezeichnet. Der aktive Schenkel 23 trägt im Kopfteil 25 an seinem freien Ende einen weiteren Auflageschuh 35, welcher eine Einsenkung 37 zur Aufnahme des Konus 33 des ersten Schenkels 21 im geschlossenen Zustand der Klammer 5 aufweist.
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Der Teil des Basis-Schenkels 21, welcher sich in dem Aufnahmeschaft 27 erstreckt, wird als Basis-Segment-Hebelarm 39 bezeichnet und ist mit einer ersten zylindrischen Schaftfläche 41 belegt, welche in einer mechanischen Verbindung mit dem Aktor 11 steht. Am unteren Ende des Basis-Segment-Hebelarms 39 ist zur Profilierung eine Wulst 43 mit einer Einkehlung ausgebildet.
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Der sich in den Aufnahmeschaft 27 erstreckende Teil des aktiven Schenkels 23 der Klammer 5 bildet einen aktiven Segment-Hebelarm 47, der mit einer zweiten zylindrischen Schaltfläche 45 belegt ist, an welcher der Aktor 11 ebenfalls mechanisch angreift. Am freien Ende des dem Basis-Hebelarm 39 abgewandten Seite weist der aktive Segment-Hebelarm 47 eine Abschrägung 49 auf. Aus derselben Seite des aktiven Segment-Hebelarms 47 ist oberhalb der Abschrägung 49 ein Kugelsegment 51 ausgeformt.
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An den sich gegenüber liegenden Seiten des Basis-Segment Hebelarms 39 und des aktiven Segment-Hebelarms 47 sind darüber hinaus je ein Anschlagelement 53 bzw. 55 ausgebildet, die bei geöffneter Klammer 5 in Kontakt zueinanderstehen. Ausgehend von der Gelenkachse 29 erstreckt sich tangential eine Schenkelfeder 57, 59 an dem Basis-Segment-Hebelarm 39 und dem aktiven Segment-Hebelarm 47, um eine Vorspannung einzustellen. Die Schenkelfedern 57 und 59 bilden eine Torsionsfeder.
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Eine Prinzipdarstellung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Systems 1 soll anhand von 3 erläutert werden. Gemäß 3a wird die Klammer 5 in dem Greifer 3 vorpositioniert. Die Klammer 5 befindet sich dabei im geschlossenen Zustand, bei welchem der Basis-Segment-Hebelarm 37 und der aktive Segment-Hebelarm 47 voneinander gespreizt sind und vertikal in die Greiferbacken 7, 9 eingeführt werden. Die in einer Klammerführung 61 mit ihrem Kopfteil 25 angeordnete Klammer 5 wird lageorientiert mit dem Aufnahmeschaft 27 in den Greifer 3 eingeführt, wobei die Wulst 43 des Basis-Segment-Hebelarms 39 in den Freischnitts 17 des Basis-Greiferbackens 7 eingreift, während die Abschrägung 49 des aktiven Segment-Hebelarms 47 in Richtung der untersten Einführschräge 63 der Ausnehmung 19 des aktiven Greiferbackens 9 geführt ist, wobei das darüber angeordnete Kugelsegment 51 gleichzeitig in die als Prismen-Aufnahme ausgebildete Ausnehmung 19 eingeführt wird. Eine solche Prismen-Aufnahme umfasst Einführschrägen 63 zur Ausrichtung der Klemme 5 in YZ- und XZ-Richtung.
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Im nächsten Schritt, welcher in 3b verdeutlicht ist, wird die Klammer 5 in ihrer Kopfüberlage horizontal vom aktiven Greiferbacken 9 angefahren (Pfeil P1), wobei die Wulst 43 des Basis-Segment-Hebelarms 39 mit dem Freischnitt 17 des Basis-Greiferbackens 7 in Anlage kommt. Die Abschrägung 49 befindet sich dabei in Anlage mit dem aktiven Greiferbacken 9. Der Überbauschuh 13 ist dabei so positioniert, dass sich gegenüber der Roboterbasis-Anbindung (Roboterarm Schnittstelle Flansch 15) nur der aktive Greiferbacken 9 relativ bewegt.
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Zur Aufnahme der Klammer 5 durch den Greifer 3 werden gemäß 3c der Basis-Greiferbacken 7 und der aktive Greiferbacken 9 bis zu einer Zwischenposition zugefahren (Pfeile P2, P3), wobei die Klammer 5 kopfüber vom Greifer 3 aufgenommen wird. In dieser Zwischenposition liegen der Basis-Segmenthebelarm 39 an dem Basis-Greiferbacken 7 und der aktive Segment-Hebelarm 47 an dem aktiven Greiferbacken 9 an. Die Wulst 43 des Basis-Segment-Hebelarms 39 liegt an dem Freischnitt 17 an und sichert mit der Einkehlung die Klammer 5 vor einem Ausheben (Fig, 3d).
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In 3e wird ein Abkippen der sich in dem Greifer 3 gehaltenen Klammer 5 eingeleitet. Dazu werden der Basis-Segment-Hebelarm 39 und der aktive Segment-Hebelarm 47 weiter zugefahren (Pfeile P4, P5), bis das Kugelsegment 51 in Anlage mit einer Prismenfläche 65 der Ausnehmung 19 des aktiven Greiferbackens 9 steht (3f). Die Abschrägung 49 bleibt dabei in Anlage mit dem aktiven Greiferbacken 9.
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Durch den Aktor 11 wird ein Abkippen der Klammer 5 zu deren korrekten Positionierung eingeleitet. In 3g wird dazu eine Aufrichtung des Basis-Hebelarms 37 in dem Freischnitt 17 durch ein weitere Zufahren der Basis-Greiferbacken und des aktiven Greiferbackens bewirkt (Pfeile P6, P7). Dies erfolgt durch das auftretende Moment M (3h) infolge der Verlagerung des Kraftangriffspunktes von dem aktiven Schenkel 23 auf den aktiven Greiferbacken 9. Der aktive Schenkel 23 erfährt dadurch, wie in 3i gezeigt, eine Schrägstellung, in welcher die Abschrägung 49 des aktiven Segment-Hebelarms 47 freiliegt.
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In 3i wird die geschlossenen Klammer 5 zum Öffnen positioniert. Dabei wird der Basisschenkel 21 der Klammer 5 in dem Freischnitt 17 des Basis-Greiferbackens 7 ausgerichtet, so dass im Freischnitt 17 der Basis-Segment-Hebelarm 39 in Anlage mit einer weiteren Prismenfläche 67 des Basis-Greiferbackens 7 steht. Das Kugelsegment 51 des aktiven Segment-Hebelarmes 47 liegt an die erste Prismenfläche 65 des aktiven Greiferbackens 9 an.
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Ein weiteres Zusammendrücken von Basis-Greiferbacken 7 und aktivem Greiferbacken 9 erfolgt, bis die Anschlagelemente 53, 55, die sich innen an den Innenseiten des Basis-Segment- Hebelarms 39 und des aktiven Segment-Hebelarms 47 in Kontakt zueinander treten. Dadurch wird, wie in 3k dargestellt, die Klammer 5 geöffnet.
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In 4 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Maskierung eines Hinterachsträgers 69 eines Fahrzeuges mit mehreren Klammern 5 dargestellt. Die einzelnen Klammern 5 bedecken mehrere Kontaktstellen 71 für Schrauben des Hinterachsträgers 71, die beim Aufspritzen eines Korrosionsschutzes geschützt werden müssen. Zu diesem Zweck wird jede Kontaktstelle 71 mit einer Klammer 5 maskiert, die durch den Roboterarm 15, welcher das beschriebene System 1 trägt, angebracht werden. Dazu wird die geöffnete Klammer 5 nach ihrer korrekten Positionierung geschlossen, wobei der Konus 33 des an dem Basisschenkel 21 befestigten Auflageschuh 31 durch die als Durchgangsöffnung ausgebildeten Kontaktstelle 71 hindurchgreift und im geschlossenen Zustand der Klammer 5 in die Einsenkung 37 des an dem aktiven Schenkel 21 angeordneten Auflageschuhs 35 eingreift. Dadurch wird eine ausreichende Maskierung jeder Kontaktstelle 71 erreicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3839420 A1 [0002]
- DE 760616 U1 [0003]
