Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein alternatives Verfahren zum automatisierten
Festziehen einer Verschraubung an einem Bauteil vorzuschlagen. Ferner ist
es Aufgabe der Erfindung, ein geeignetes Industrierobotersystem
zur Durchführung
des Verfahrens anzugeben.
Zur
Lösung
der Aufgabe wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1
vorgeschlagen. Das erfindungsgemäße Verfahren
zeichnet sich dadurch aus, dass das Industrierobotersystem einen ersten
Roboter mit einem Schraubkopf und einen zweiten Roboter einem Gegenhaltekopf
aufweist, wobei zum Festziehen der Verschraubung am Bauteil folgende
Verfahrensschritte durchgeführt
werden:
- – Positionieren
des Schraubkopfes in eine definierte Schraubposition und des Gegenhaltekopfes
in eine definierte Gegenhalteposition bei Herstellung einer zum
Festziehen der Verschraubung geeigneten formschlüssigen Verbindung zwischen
dem Gegenhaltekopf und der Mutter sowie zwischen dem Schraubkopf
und der Schraube;
- – Festziehen
der Verschraubung am Bauteil mit einem vorbestimmbaren Fixierdrehmoment;
- – Trennen
der formschlüssigen
Verbindungen mittels einer jeweiligen Relativbewegung des Schraubkopfes
und des Gegenhaltekopfes von der festgezogenen Verschraubung weg.
Somit
ist sowohl für
die Schraube als auch für
die Mutter jeweils ein Roboter vorgesehen, die ein automatisiertes
Festziehen der Verschraubung am Bauteil ermöglichen. Das Verfahren ist
flexibel zum Festziehen von unterschiedlichsten Verschraubungen,
jeweils bestehend aus einer Schraube und einer Mutter, an einem
Bauteil geeignet, da hierzu der Einsatz von zwei miteinander kooperierenden
Robotern vorgesehen ist. Die Roboter können relativ einfach und schnell
vorprogrammiert werden, um ein korrektes und automatisiertes Festziehen
un terschiedlicher Verschraubungen an einem Bauteil zu gewährleisten.
Auf den Einsatz von verschraubungsspezifischen Industrieanlagen,
welche ggf. relativ komplex sein können und nicht ohne verhältnismäßig großem Aufwand
zum automatisierten Festziehen einer z.B. andersartig positionierten
und/oder ausgebildeten Verschraubung eingesetzt werden können, kann
nun verzichtet werden.
Mit
Vorteil ist der Gegenhaltekopf am zweiten Roboter schwimmend gelagert.
Insbesondere ist der Gegenhaltekopf in Richtung seiner drei senkrecht
zueinander stehenden Hauptkoordinatenachse schwimmend gelagert mit
einer definierten Nullstellung. Dabei kann der Gegenhaltekopf bei
Einnahme einer jeweiligen Auslenkstellung aus der Nullstellung mittels
einer entsprechend wirkenden federelastischen Rückstellkraft in Richtung Nullstellung
gedrückt
werden. Auf Grund der schwimmenden Lagerung des Gegenhaltekopfes
am zweiten Roboter ist es möglich,
insbesondere Positionstoleranzen der vormontierten Verschraubung
am Bauteil relativ einfach zu kompensieren, um eine korrekte formschlüssige Verbindung
zwischen dem Gegenhaltekopf und der Mutter der Verschraubung herstellen
zu können. Wegen
der möglichen
selbsttätigen
Auslenkung des Gegenhaltekopfes aus der Nullstellung kann der Formschluss
schnell und beschädigungsfrei
mittels einer geeigneten Zustellbewegung des zweiten Roboters erzeugt
werden.
Der
Gegenhaltekopf kann um eine parallel zur Schraubenlängsachse
sich erstreckende Drehachse innerhalb eines Schwenkwinkels schwimmend gelagert
sein. Der Schwenkwinkel kann dabei nur wenige Grad betragen, beispielsweise
+/–2°, und begünstigt die
Herstellung einer schnellen und korrekten formschlüssigen Verbindung
zwischen dem Gegenhaltekopf und der Mutter, da mittels der Schwenkbewegung
des Gegenhaltekopfs ein Verkanten beim Herstellen der formschlüssigen Verbindung vermieden
werden kann. Der Schwenkwinkel ist vorzugsweise vorgebbar.
Entsprechend
einer bevorzugten Ausführungsvariante
ist der Schraubkopf während
des Positionierens in die definierte Schraubposition und während des
Herstellens der formschlüssigen
Verbindung relativ zum ersten Roboter in einer Hauptkoordinatenachse,
die der Schraubdrehachse entspricht, gegen eine federelastische
Rückstellkraft
zurückbewegbar
und in den anderen Hauptkoordinatenachse nachgiebig frei am ersten
Roboter fixiert. Hierdurch ist es möglich, bei Herstellung eines
federkraftbeaufschlagten Anlagekontakts zwischen dem Schraubkopf
(Werkzeug) und der Schraube mittels einer geeigneten Verlagerung
des Schraubkopfes relativ zur Schraube eine selbständige, einrastende
formschlüssige
Verbindung zwischen dem Schraubkopf und der Schraube zu erzielen.
Zur Herstellung der formschlüssigen
Verbindung kann der Schraubkopf eine definierte Suchroutinebewegung
ausführen
bei praktisch permanentem stirnseitigen Anlagekontakt zwischen dem
Schraubkopf und der Schraube. Diese Suchroutinebewegung des ersten
Roboters kann vorprogrammiert sein und insbesondere den möglichen
bzw. zu erwartenden Vormontagebereich der Schraube am Bauteil abdecken.
Somit wirken sich Lagetoleranzen der Schraube relativ zum Bauteil nicht
negativ auf den automatisierten Verschraubungsprozess und insbesondere
auf die Herstellung der formschlüssigen
Verbindung zwischen dem Schraubkopf und der Schraube aus.
Mit
Vorteil weist der Schraubkopf eine Schraubspindel mit einem Schraubwerkzeug
auf, wobei die Schraubspindel zur Herstellung der formschlüssigen Verbindung
des Schraubwerkzeugs mit der Schraube eine im Bezug auf das Festziehen
der Verschraubung relativ langsame Drehbewegung um die Schraubspindelachse
ausführt.
Die Drehbewegung begünstigt
die schnelle Herstellung einer korrekten formschlüssigen Verbindung
zwischen dem Schraubwerkzeug und der Schraube. Bei der Schraube
kann es sich beispielsweise um eine Sechskantschraube (mit Außensechskantform)
oder um eine Innensechskantschraube oder auch um eine Schraube mit
Kreuzschlitz handeln, wobei das Schraubwerkzeug dementsprechend
ausgebildet sein muss.
Mit
Vorteil wird zur Feststellung der formschlüssigen Verbindung zwischen
dem Schraubkopf und der Schraube das wirkende Drehmoment ermittelt,
wobei das Drehmoment bei Herstellung des Formschlusses sprunghaft
ansteigt. Da das Schraubwerkzeug zur Herstellung der formschlüssigen Verbindung
eine in Bezug auf das Festziehen der Verschraubung relativ langsame
Drehbewegung um die Schraubspindelachse ausführt, muss zunächst die Herstellung
der formschlüssigen
Verbindung festgestellt werden, bevor das eigentliche Festziehen
der Verschraubung beginnen kann. Wenn das am Schraubkopf wirkende
Drehmoment bei Ausführung der
langsamen Drehbewegung sprunghaft ansteigt, muss eine Formschlussverbindung
sowohl zwischen dem Schraubkopf und der Schraube als auch zwischen
dem Gegenhaltekopf und der Mutter vorliegen. Ein derartiger Drehmomentanstieg
ist technisch relativ einfach und schnell mittels einer geeigneten
Sensoreinrichtung feststellbar.
Nach
Herstellung der formschlüssigen
Verbindung zwischen dem Gegenhaltekopf und der Mutter sowie zwischen
dem Schraubkopf und der Schraube wird mit Vorteil eine vollständig schwimmende
Lagerung des Schraubkopfes (insbesondere in allen seinen drei Hauptkoordinatenachsen)
am ersten Roboter aktiviert. Hierdurch wird gewährleistet, dass vom ersten
Roboter keine störende
Kräfte auf
die Verschraubung während
des Festziehens derselben übertragen
werden. Dies ist deshalb wichtig, weil die Verschraubung am Bauteil
lediglich vormontiert ist und sich beim Festziehen gegebenenfalls geringfügig relativ
zum Bauteil verlagern kann, wobei eine derartige Relativbewegung
auf Grund der schwimmenden Lagerung des Schraubkopfes am ersten
Roboter nicht durch äußere Kraftwirkung
behindert wird. Hierdurch wird insbesondere ein Verkanten und ggf.
eine Beschädigung
der Verschraubung durch den ersten Roboter verhindert.
Der
Schraubkopf ist vorzugsweise in Richtung seiner drei zueinander
senkrecht stehenden Hauptkoordinatenachsen schwimmend gelagert mit einer
definierten Nullstellung. Dabei kann der Schraubkopf bei Einnahme
einer jeweiligen Auslenkstellung aus der Nullstellung mittels einer
entsprechend wirkenden federelastischen Rückstellkraft in Richtung Nullstellung
gedrückt
werden. Eine derartige schwimmende Lagerung ist an einem Industrierobotersystem
relativ einfach realisierbar und zeichnet sich durch eine hohe Zuverlässigkeit
und Schnelligkeit aus.
Mit
Vorteil wird während
des Anziehens der Verschraubung das wirkende Drehmoment ermittelt zur
Feststellung einer gegebenenfalls schadhaften Verschraubung. Dabei
würde bei
einer schadhaften Verschraubung das wirkende Drehmoment im Vergleich
zu einer korrekten Verschraubung merklich ansteigen. Somit trägt das automatisierte
Verfahren zum Festziehen einer Verschraubung an einem Bauteil zur
Qualitätssicherung
bei, da schadhafte Verschraubungen bereits beim Anziehen der Verschraubung
ermittelt werden.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsvariante
wird nach Herstellung des vorbestimmten Fixierdrehmoments an der
Verschraubung und vor dem Trennen der formschlüssigen Verbindung zwischen dem
Gegenhaltekopf und der Mutter der Gegenhaltekopf zu seiner Entspannung
entgegen der Fixierdrehrichtung der Mutter innerhalb eines vorgebbaren Drehwinkelbereichs
drehbe wegt. Hierdurch wird gewährleistet,
dass die Verschraubung nicht durch das Trennen der formschlüssigen Verbindung
zwischen dem Gegenhaltekopf und der Mutter beschädigt wird.
Der
erste Roboter und der zweite Roboter weisen vorzugsweise jeweils
ein Steuerungssystem auf, welche miteinander Daten austauschen hinsichtlich
der Einnahme der Schraubposition, der Gegenhalteposition und der
Fertigstellung der Verschraubung. Dabei erfolgt der Datenaustausch
zwischen den Steuerungssystemen insbesondere zur Koordinierung der
beiden Roboter, da zur Gewährleistung eines
korrekten Anziehens der Verschraubung der Schraubkopf in einer definierten
Schraubposition und der Gegenhaltekopf in einer definierten Gegenhalteposition
angeordnet sein muss. Somit handelt es sich bei dem ersten und dem
zweiten Roboter um zwei zunächst
voneinander unabhängige
Montagesysteme, die auf Grund des erfolgenden Datenaustauschs zwischen
den zugehörigen
Steuerungssystemen zu einer Kooperation geeignet sind.
Die
Auslenkstellung des Schraubkopfes und/oder des Gegenhaltekopfes
relativ zur definierten Nullstellung kann quantitativ ermittelt
werden zur Durchführung
einer Qualitätskontrolle
in Bezug auf die Lagetoleranz der Verschraubung am Bauteil. Diese
Informationen können
insbesondere für
die Vormontage der Verschraubung am Bauteil und/oder für die Bauteilfertigung
im Rahmen einer Qualitätssicherung
nützlich
sein.
Mit
Vorteil kann der Schraubkopf bei Bedarf einen automatisierten Werkzeugwechsel
an einem Werkzeugmagazin durchführen.
Auf Grund der Möglichkeit
eines automatisierten Werkzeugwechsels am Schraubkopf ist eine besonders
flexible und schnelle Montage einer Verschraubung an einem Bauteil
mittels eines Industrierobotersystems möglich.
Ferner
wird die Aufgabe gelöst
durch ein Industrierobotersystem mit den Merkmalen des Anspruchs
18. Das Industrierobotersystem zeichnet sich dadurch aus, dass es
einen ersten programmierbaren Roboter mit einem Schraubkopf und
einen zweiten programmierbaren Roboter mit einem Gegenhaltekopf
aufweist, und dass der Gegenhaltekopf in Richtung seiner drei zueinander
senkrecht stehenden Hauptkoordinatenachsen mit einer definierten Nullstellung
schwimmend gelagert ist und der Schraubkopf mit einer entsprechenden,
zeitweise aktivierbaren schwimmenden Lagerung in mindestens zwei
Hauptkoordinatenachsen versehen ist, und dass der Schraubkopf eine
Schraubspindel mit einem Schraubwerkzeug aufweist und der Gegenhaltekopf
mit einem Gabelschlüssel
versehen ist. Mit einem derartigen Industrierobotersystem können die
in Bezug auf das Verfahren vorerwähnten Vorteile erzielt werden.
Mit
Vorteil sind das Schraubwerkzeug und der Gabelschlüssel zerstörungsfrei
austauschbar am zugehörigen
Roboterkopf fixiert. Dabei ist insbesondere ein automatisierter
Austausch des Schraubwerkzeugs und des Gabelschlüssels vorgesehen. Das Industrierobotersystem
zeichnet sich hierdurch durch eine besonders hohe Flexibilität in Bezug
auf seine Einsatzmöglichkeiten
zum automatisierten Festziehen von unterschiedlichen Verschraubungen an
einem Bauteil aus.
Der
Gabelschlüssel
kann einen axialen Anschlag für
die Mutter aufweisen. Der axiale Anschlag dient dazu, eine lagedefinierte
formschlüssige
Verbindung zwischen dem Gabelschlüssel und der Mutter zu gewährleisten,
da der Gabelschlüssel
in dieser axialen Richtung schwimmend am zweiten Roboter gelagert
ist und somit bei einer wirkenden federelastischen Rückstellkraft
eine autozentrierende Positionierung des Gabelschlüssels relativ
zur Mutter begünstigt.
Alternativ hierzu kann die Mutter einen axialen Anschlag für den Gabelschlüssel aufweisen.
Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.
Die
Erfindung wird anhand eine bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf eine schematische Zeichnung näher erläutert.
Dabei
zeigen:
1 eine
schematische Perspektivdarstellung auf ein Industrierobotersystem
beim automatisierten Festziehen einer Verschraubung an einem Bauteil
und
2 eine
schematische Perspektivdarstellung der Verschraubung und eines Teils
des Industrierobotersystems in vergrößertem Maßstab.
1 zeigt
in einer schematischen Perspektivdarstellung ein Industrierobotersystem 18 mit
einem ersten Roboter 20 (Schraubroboter) und einem zweiten
Roboter 24 (Gegenhalteroboter). Die Roboter 20, 24 sind
jeweils als sechsachsige Industrieroboter mit vertikalem Knickarm
ausgebildet. Die programmierbaren Roboter 20, 24 dienen
zum automatisierten Festziehen einer an einem Bauteil 10 vormontierten
Verschraubung 16. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das Bauteil 10 eine vormontierte Hinterachse für ein Fahrzeug,
wobei zur Fertigstellung der Hinterachse die am Bauteil 10 vormontierte
Verschraubung 16 automatisiert mittels des Robotersystems 18 angezogen
werden soll. Der erste Roboter 20 ist hierzu mit einem
Schraubkopf 22 versehen, während der zweite Roboter 24 einen
geeigneten Gegenhaltekopf 26 aufweist. Zur Gewährleistung
einer verbesserten Zugänglichkeit
zur Verschraubungsstelle am Bauteil 10 ist der zweite Roboter 24 auf
einem So ckel 25 positioniert. Der erste Roboter 20 ist
dagegen direkt auf dem Fußboden
angeordnet.
2 zeigt
in vergrößertem Maßstab die Verschraubung 16 am
Bauteil 10, wobei die Verschraubung 16 mittels
des Industrierobotersystems 18 noch festgezogen werden
muss. Die Verschraubung 16 besteht aus einer Schraube 12 in
Form einer Zylinderschraube mit Kreuzschlitz und mit Flachbund und
aus einer Mutter 14 in Form einer Sechskantmutter mit Flachbund.
Der
Gegenhaltekopf 26 ist mit einem geeigneten Gabelschlüssel 34 versehen,
der mit der Mutter 14 in einer formschlüssigen Verbindung steht. Dabei
ist der Gegenhaltekopf 26 in Richtung seiner drei zueinander
senkrecht stehenden Hauptkoordinatenachse X, Y, Z mit einer definierten
Nullstellung schwimmend am zweiten Roboter 24 gelagert.
Der Gegenhaltekopf 26 wird bei Einnahme einer jeweiligen
Auslenkstellung mittels einer entsprechend wirkenden federelastischen
Rückstellkraft
in Richtung Nullstellung gedrückt.
Die schwimmende Lagerung kann am zweiten Roboter 24 beispielsweise
mittels eines Pneumatikzylindersystems unter Einbindung von Proportionalventilen
erfolgen. Der Gegenhaltekopf 26 ist darüber hinaus um eine parallel
zur Schraubenlängsachse 29 sich
erstreckende Drehachse 28 innerhalb eines definierten Schwenkwinkels
(Doppeldrehpfeil 30) schwimmend gelagert.
Der
Schraubkopf 22 enthält
ein Schraubwerkzeug 32, das mit der Schraube 12 formschlüssig verbunden
ist. Zum automatisierten Festziehen der Verschraubung 16 am
Bauteil 10 ist der Schraubkopf 22 mit einer Schraubspindel
versehen, mittels welcher das Schraubwerkzeug 32 in eine
Drehbewegung um die Schraubenlängsachse 29 versetzt
werden kann. Der Schraubkopf 22 ist in der Hauptkoordinatenachse
Z (in Schraubposition entsprechend der Schraubenlängsachse 29)
relativ zum ersten Roboter 20 schwimmend gelagert und insbesondere
gegen eine federelastische Rückstellkraft
relativ zum ersten Roboter 20 zurückbewegbar. Ferner ist der Schraubkopf 22 während seiner
Positionierung in die definierte Schraubposition in den Hauptkoordinatenachsen
X, Y nachgiebigfrei relativ zum ersten Roboter 20 fixiert,
während
er nach Herstellung der formschlüssigen
Verbindung mit der Schraube 12 in eine schwimmende Lagerung
relativ zum ersten Roboter 20 auch in Richtung der Hauptkoordinatenachsen
X, Y versetzt wird. Hierzu ist das Industrierobotersystem 18 mit
einem Steuerungssystem versehen, mittels welchem der erste Roboter 20 und
der zweite Roboter 24 miteinander Daten austauschen können insbesondere
hinsichtlich der Einnahme der Schraubposition des ersten Roboters 20,
der Gegenhalteposition des zweiten Roboters 24 und der
Fertigstellung der Verschraubung 16 am Bauteil 10.
Zum
automatisierten Festziehen der vormontierten Verschraubung 16 am
Bauteil 10 mittels des programmierbaren Industrierobotersystems 18 wird
der Schraubkopf 22 in seinen Hauptkoordinatenachsen X,
Y relativ zum ersten Roboter 20 nachgiebigfrei in seiner
Nullstellung fixiert, während
er in Richtung seiner Hauptkoordinatenachse Z schwimmend gelagert
ist. Gleichzeitig ist der Gegenhaltekopf 26 des zweiten
Roboters 24 in Richtung aller drei Hauptkoordinatenachsen
X, Y, Z schwimmend gelagert und befindet sich ebenfalls in seiner
definierten Nullstellung. Mit dieser Positionierungseinstellung
fährt der
erste Roboter 20 seiner Schraubposition und der zweite
Roboter 24 seine Gegenhalteposition ein. Dabei ist die
Lage der vormontierten Verschraubung 16 unter Berücksichtigung
von zulässigen
bzw. zu erwartenden Abweichungen am Bauteil 10 im Industrierobotersystem 18 einprogrammiert. Nach
Einnahme der Schraubposition des ersten Roboters 20 wird
die Schraubspindel in eine im Bezug auf das Festziehen der Verschraubung 16 relativ langsame
Drehbewegung um die Schraub spindelachse (Hauptkoordinatenachse Z)
versetzt und gleichzeitig eine Suchroutinebewegung des Schraubkopfes 22 relativ
zur Schraube 12 durchgeführt. Hierdurch wird eine selbsttätige Ausbildung
einer korrekten formschlüssigen
Verbindung zwischen dem Schraubkopf 22 beziehungsweise
dem Schraubwerkzeug 32 und der Schraube 12 begünstigt,
da das Schraubwerkzeug 32 in Richtung der Hauptkoordinatenachse
Z gegen eine federelastische Rückstellkraft
permanent in Richtung des ersten Roboters 20 zurückbewegt
ist. Bei koaxialer Anordnung des Schraubwerkzeugs 32 relativ
zur Schraube 12 im Rahmen der Suchroutinebewegung des ersten
Roboters 20 wird das Schraubwerkzeug 32 auf Grund
der wirkenden federelastischen Rückstellkraft
in Richtung der Schraubenlängsachse 29 (Hauptkoordinatenachse
Z) selbsttätig
in Richtung Schraube 12 bewegt (Einrastbewegung) unter
Ausbildung der erwünschten
formschlüssigen
Verbindung. Auf Grund der überlagerten
Drehbewegung des Schraubwerkzeugs 32 um die Hauptkoordinatenachse
Z wird dabei die Herstellung einer korrekten formschlüssigen Verbindung
zwischen dem Schraubenwerkzeug 32 und der Schraube 12 gewährleistet.
Bei
Herstellung der formschlüssigen
Verbindung zwischen dem Schraubwerkzeug 32 und der Schraube 12 wird
die Schraube 12 zusammen mit der vormontierten Mutter 14 ebenfalls
entsprechend um die Schraubenlängsachse 29 drehbewegt,
wobei diese Drehbewegung der Mutter 14 die Herstellung einer
korrekten formschlüssigen
Verbindung zwischen der Mutter 14 und dem Gabelschlüssel 34 begünstigt,
da der Gabelschlüssel 34 zu
diesem Zeitpunkt in Anlagekontakt mit der Mutter 14 steht
und gegebenenfalls in Richtung der Hauptkoordinatenachse Z in Richtung
des zweiten Roboters 24 zurückbewegt ist, sodass er mittels
einer wirkenden federelastischen Rückstellkraft permanent gegen
die Mutter 14 gedrückt
wird. Der Gabelschlüssel 34 kann
sich nun unter Ausnutzung von drei Freiheitsgarden (in Richtung
der Hauptkoordinatenachse X, Y, Z) selbsttätig auf die sich drehende Mutter 14 schieben.
Somit
wird auf Grund der federelastischen Rückstellkräfte am Schraubwerkzeug 32 und
am Gabelschlüssel 34 sowie
auf Grund der Relativdrehbewegungen zwischen dem Schraubwerkzeug 32 und der
Schraube 12 beziehungsweise zwischen der Mutter 14 und
dem Gabelschlüssel 34 die
Ausbildung einer selbsttätigen,
schnellen und zuverlässigen formschlüssigen Verbindung
ermöglicht.
Da die Verschraubung 16 in der Regel toleranzbehaftet am Bauteil 10 vormontiert
ist, wirkt sich der beschriebene Verfahrensablauf zur Herstellung
der formschlüssigen
Verbindungen an der Verschraubung 16 besonders vorteilhaft
aus. Dabei kann die Suchroutinebewegung für den ersten Roboter 20 verhältnismäßig einfach
an die jeweils vorliegende beziehungsweise zu erwartende Toleranz
insbesondere in Bezug auf die Anordnung der Verschraubung 16 am
Bauteil 10 angepasst in das Steuerungssystem einprogrammiert
werden.
Bei
Vorliegen einer korrekten formschlüssigen Verbindung zwischen
dem Schraubwerkzeug 32 und der Schraube 12 sowie
zwischen dem Gabelschlüssel 34 und
der Mutter 14 kann mittels eines geeigneten Sensorsystems
am ersten Roboter 20 ein abrupter Anstieg des wirkenden
beziehungsweise aufzubringenden Drehmoments festgestellt werden. Dies
bedeutet, dass die Positionierungsphase des ersten Roboters 20 und
des zweiten Roboters 24 als abgeschlossen angesehen werden
kann, so dass nun die Festziehphase der Verschraubung 16 beginnen
kann. Hierzu wird der Schraubkopf 22 beziehungsweise das
Schraubwerkzeug 32 auch hinsichtlich der Hauptkoordinatenachsen
X und Y relativ zum ersten Roboter 20 schwimmend gelagert,
so dass das Industrierobotersystem 18 relativ zur Verschraubung 16 störungskraftfrei
geschaltet ist. Nun kann die Schraubspindel des Schraubkopfes 22 zum
möglichst
schnellen Festzie hen der Verschraubung 16 eine Drehbewegung
um die Schraubspindelachse Z mit relativ großer Drehzahl ausführen.
Wenn
die Verschraubung 16 am Bauteil 10 hinreichend
fest angezogen ist, wird die formschlüssige Verbindung an der Schraube 12 gelöst mittels
einer Relativbewegung des Schraubwerkzeugs 32 in Richtung
der Hauptkoordinatenachse Z von der Schraube 12 weg und
an der Mutter 14 gelöst
mittels einer entsprechenden Relativbewegung des Gabelschlüssels 34 in
Richtung der Hauptkoordinatenachse Z von der Mutter 14 weg.
Gegebenenfalls kann vor dieser Relativbewegung der Gabelschlüssel 34 um ca.
2 Grad um die Schraubenlängsachse 29 entgegen
der Mutterfestziehdrehrichtung schwenkbewegt werden zur Entspannung
des vorliegenden Anlagepresskontakts zwischen dem Gabelschlüssel 34 und der
Mutter 14. Die korrekte Lösung der formschlüssigen Verbindungen
des Schraubwerkzeugs 32 und des Gabelschlüssels 34 relativ
zur Verschraubung 16 kann gegebenenfalls mittels eines
geeignetes Sensorsystems ermittelt werden.
Das
nun nicht mehr mit der Verschraubung 16 und somit mit dem
Bauteil 10 in Kontakt stehende Industrierobotersystem 18 kann
jetzt für
einen weiteren Anziehprozess einer Verschraubung vorbereitet werden,
in dem der Schraubkopf 22 in Richtung der Hauptkoordinatenachsen
X, Y erneut mittels einer entsprechenden Schaltung am ersten Roboter 20 schwimmend
gelagert wird. Gegebenenfalls kann auch ein Werkzeugmagazin (nicht
in den Figuren dargestellt) vorgesehen sein, das einen insbesondere
automatisierten Werkzeugwechsel am ersten Roboter 20 und/oder
am zweiten Roboter 24 ermöglicht. Die Nulllagenauslenkung
des Schraubkopfes 22 und des Gegenhaltekopfes 26 bei
Herstellung der jeweiligen formschlüssigen Verbindung beziehungsweise beim
Festziehen der Verschraubung 16 am Bauteil 10 kann
gegebenenfalls quantitativ mittels geeigneter Sensoren erfasst werden
zur Durchführung
einer Qualitätskontrolle
hinsichtlich der jeweiligen Position einer Verschraubung 16 relativ
zu einem Bauteil 10. Ferner ist es unter Zuhilfenahme dieser
Ermittlungsdaten möglich,
dass Steuerungsprogramm des ersten Roboters 20 und des
zweiten Roboters 24 jeweils hinsichtlich der Positionierung
des Schraubkopfes 22 und des Gegenhaltekopfes 26 relativ
zur Verschraubung 16 am Bauteil 10 an die jeweils
vorher aufgetretenen Lagetoleranzen beim Anziehprozess der Verschraubung 16 anzupassen.
Auch kann die Suchroutinebewegung des ersten Roboters 20 an
diese sich gegebenenfalls verändernden
Toleranzwerte (Lagetoleranzen der Verschraubung 16 relativ
zum Bauteil 10) angepasst werden. Ferner kann das am Schraubkopf 22 des
ersten Roboters 20 ermittelte Drehmoment beim Festziehen
der Verschraubung 16 dazu genutzt werden, ggf. fehlerhaft
angezogene Verschraubungen zu verifizieren, indem ein Mindestdrehmoment
und ein Maximaldrehmoment vorgegeben wird zur Festlegung eines zulässigen Anzugsmomentintervalls,
innerhalb welchem Anzugsmomentwerte liegen, die auf das Vorliegen
einer korrekt festgezogenen Verschraubung schließen lassen. Zur Drehmoment-Messung
kann beispielsweise eine geeignete Kraftmesseinrichtung im Schraubkopf 22 und/oder
im Gegenhaltekopf 26 integriert sein.
Das
Industrierobotersystem 18 erlaubt ein verhältnismäßig einfaches
Umprogrammieren des Steuerungsprogramms bei sich ändernden
Bauteilgeometrien und/oder Verschraubungsparametern. Ferner besteht
das Industrierobotersystem überwiegend
aus Standartkomponenten, die sich durch eine besonders gute Zugänglichkeit
beispielsweise für Wartungsarbeiten
und durch eine hohe Flexibilität hinsichtlich
ihrer Einsatzmöglichkeiten
insbesondere innerhalb einer Serienproduktion auszeichnen.