DE202016000273U1

DE202016000273U1 - Gripping device for a manipulator

Info

Publication number: DE202016000273U1
Application number: DE202016000273.3U
Authority: DE
Original assignee: KUKA Systems GmbH
Current assignee: KUKA Systems GmbH
Priority date: 2016-01-14
Filing date: 2016-01-14
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2026-01-15

Abstract

Greifvorrichtung (100) für einen Manipulator (200) zum gleichzeitigen Manipulieren von zumindest zwei Objekten (320, 322), vorzugsweise zum gleichzeitigen Manipulieren von zumindest zwei Motorventilen umfassend:
einen Hauptkörper (110);
zumindest zwei Greifmodule (120, 122), wobei jedes Greifmodul (120, 122) einen Greifbereich (121, 123) aufweist und die zumindest zwei Greifmodule (120, 122) am Hauptkörper lösbar fixierbar sind, in der Art, dass ein Abstand zwischen den Greifbereichen (121, 123) benachbarter Greifmodule in einer ersten Richtung verstellbar ist; und
zumindest zwei Montageelemente (180, 182), wobei jedem Montageelement (180, 182) ein Greifmodul (120, 122) zugeordnet ist, wobei der Abstand zwischen den Montageelementen (180, 182) in der ersten Richtung dem Abstand zwischen den Greifbereichen (121, 123) der zugeordneten Greifmodule (120, 122) entspricht.Gripping device (100) for a manipulator (200) for the simultaneous manipulation of at least two objects (320, 322), preferably for the simultaneous manipulation of at least two engine valves comprising:
a main body (110);
at least two gripping modules (120, 122), wherein each gripping module (120, 122) has a gripping area (121, 123) and the at least two gripping modules (120, 122) are releasably fixable on the main body, in such a way that a distance between them Gripping areas (121, 123) of adjacent gripping modules in a first direction is adjustable; and
at least two mounting elements (180, 182), wherein each mounting element (180, 182) is associated with a gripping module (120, 122), wherein the distance between the mounting elements (180, 182) in the first direction the distance between the gripping areas (121, 123) corresponds to the associated gripping modules (120, 122).

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung für einen Manipulator und insbesondere eine Greifvorrichtung zum gleichzeitigen Manipulieren von zwei Objekten, vorzugsweise zum gleichzeitigen Manipulieren von zumindest zwei Motorventilen. Ebenso umfasst die Erfindung ein Manipulatorsystem für die gleichzeitige Montage von zumindest zwei Objekten, vorzugsweise für die gleichzeitige Montage von zumindest zwei Motorventilen.The invention relates to a gripping device for a manipulator and in particular to a gripping device for the simultaneous manipulation of two objects, preferably for the simultaneous manipulation of at least two engine valves. Likewise, the invention comprises a manipulator system for the simultaneous assembly of at least two objects, preferably for the simultaneous assembly of at least two engine valves.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Motorventile kommen typischerweise in Verbrennungsmotoren zum Einsatz und dienen dem Öffnen und Schließen der Lufteinlass- und Abgasaustrittskanäle. Daher wird typischerweise zwischen Einlass- und Auslassventilen unterschieden. Diese Ventile werden während der Motormontage typischerweise händisch in den Motorblock eingesetzt.Engine valves are typically used in internal combustion engines and are used to open and close the air intake and exhaust passageways. Therefore, a distinction is typically made between intake and exhaust valves. These valves are typically inserted manually into the engine block during engine mounting.

Dazu werden die Motorventile zunächst am Zylinderkopf positioniert, an einer Ventilaufnahmeöffnung angesetzt und anschließend in die Ventilaufnahmeöffnung eingeführt. Da für die korrekte Funktionsweise des Motors eine korrekte Positionierung der Ventile erreicht werden muss, wird die Ventilmontage nur von speziell geschulten Fachkräften durchgeführt. Weiterhin ist in der Motorfertigung eine hohe Taktzeit vorgegeben. Die Fachkraft muss folglich unter hohem Zeitdruck die Motorventile korrekt setzen. Dies führt zu einer hohen Arbeitsbelastung und zu einer hohen Fehlerrate.For this purpose, the engine valves are first positioned on the cylinder head, attached to a valve receiving opening and then inserted into the valve receiving opening. Since correct positioning of the valves must be achieved for the correct functioning of the motor, valve assembly is only carried out by specially trained specialists. Furthermore, a high cycle time is specified in the motor manufacturing. The specialist must therefore set the engine valves correctly under high pressure of time. This leads to a high workload and a high error rate.

Neue Entwicklungen im Bereich der Motorventilmontage umfassen Vorrichtungen, welche ein Ventil in einen Motorblock einsetzen können. Derartige Vorrichtungen greifen jeweils ein Ventil, setzen dieses am Zylinderkopf an und drücken es anschließend in die korrekte Position.New developments in engine valve assembly include devices that can insert a valve into an engine block. Such devices each access a valve, put this on the cylinder head and then press it in the correct position.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Fehlerrate bei der Montage von Objekten zu reduzieren und die Taktzeit zu steigern, dabei soll insbesondere die Montage, d. h. das Setzen von Motorventilen verbessert werden.It is therefore an object of the present invention to reduce the error rate in the assembly of objects and to increase the cycle time, it should in particular the assembly, d. H. the setting of engine valves can be improved.

Ausführliche Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Greifvorrichtung nach Anspruch 1, sowie ein Manipulatorsystem nach Anspruch 10.The object is achieved by a gripping device according to claim 1, as well as a manipulator system according to claim 10.

Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch eine Greifvorrichtung für einen Manipulator zum gleichzeitigen Manipulieren von zumindest zwei Objekten, vorzugsweise zum gleichzeitigen Manipulieren von zumindest zwei Motorventilen, wobei die Greifvorrichtung einen Hauptkörper umfasst. Weiterhin umfasst die Greifvorrichtung zumindest zwei Greifmodule, wobei jedes Greifmodul einen Greifbereich aufweist und die zumindest zwei Greifmodule am Hauptkörper lösbar fixierbar sind, in derart, dass ein Abstand zwischen den Greifbereichen benachbarter Greifmodule in einer ersten Richtung verstellbar ist. Weiterhin umfasst die Greifvorrichtung zumindest zwei Montageelemente, wobei jedem Montageelement ein Greifmodul zugeordnet ist, wobei der Abstand zwischen den Montageelementen in der ersten Richtung dem Abstand zwischen den Greifbereichen der zugeordneten Greifmodule entspricht.In particular, the object is achieved by a gripping device for a manipulator for the simultaneous manipulation of at least two objects, preferably for the simultaneous manipulation of at least two motor valves, wherein the gripping device comprises a main body. Furthermore, the gripping device comprises at least two gripping modules, wherein each gripping module has a gripping area and the at least two gripping modules are releasably fixable on the main body, in such a way that a distance between the gripping areas of adjacent gripping modules in a first direction is adjustable. Furthermore, the gripping device comprises at least two mounting elements, wherein each mounting element is associated with a gripping module, wherein the distance between the mounting elements in the first direction corresponds to the distance between the gripping areas of the associated gripping modules.

Ein Manipulator ist eine Vorrichtung, welche die physikalische Interaktion mit der Umgebung ermöglicht. Insbesondere können Manipulatoren Industrieroboter sein. Ein Industrieroboter ist ein frei programmierbarer Manipulator, welcher über zumindest drei frei programmierbare Bewegungsachsen verfügt. Derartige Industrieroboter können weiterhin momenten-geregelte Industrieroboter sein, welche an ihren Achsen Drehmomentsensoren aufweisen, die einen Rückschluss über die auf den Roboterarm wirkende Kräfte erlauben. Derartige Roboter sind beispielsweise der LBR iiwa. Insbesondere können die Manipulatoren MRK-fähig sein, d. h. sie können direkt mit einem Menschen zusammenarbeiten, ohne den Menschen zu gefährden.A manipulator is a device that enables physical interaction with the environment. In particular, manipulators can be industrial robots. An industrial robot is a freely programmable manipulator which has at least three freely programmable motion axes. Such industrial robots can furthermore be torque-controlled industrial robots which have torque sensors on their axes which allow a conclusion about the forces acting on the robot arm. Such robots are for example the LBR iiwa. In particular, the manipulators may be MRK-enabled, i. H. they can work directly with a human without endangering the human being.

Das gleichzeitige Manipulieren von zumindest zwei Objekten mittels der Greifvorrichtung erlaubt eine Reduzierung der Taktzeiten beim Manipulieren der Objekte. Beispielsweise können so gleichzeitig zumindest zwei Motorventile, wie etwa ein Einlass- und ein Auslassventil, manipuliert werden. Zudem wird durch den Einsatz eines Manipulators die Fehlerrate gesenkt.The simultaneous manipulation of at least two objects by means of the gripping device allows a reduction in the cycle times when manipulating the objects. For example, at least two engine valves, such as intake and exhaust valves, may be simultaneously manipulated. In addition, the error rate is reduced by the use of a manipulator.

Der Hauptkörper der Greifvorrichtung dient der Verbindung zwischen dem Manipulator und der Greifvorrichtung. Dazu wird der Hauptkörper z. B. an einem Manipulatorflansch des Manipulators angebracht. Weiterhin dient der Hauptkörper zur Anbringung der Greifmodule, wobei die Greifmodule an dem Hauptkörper lösbar fixiert sind.The main body of the gripping device serves for the connection between the manipulator and the gripping device. For this purpose, the main body z. B. attached to a manipulator flange of the manipulator. Furthermore, the main body is for mounting the gripping modules, wherein the gripping modules are releasably fixed to the main body.

Die Greifmodule dienen dazu die zu manipulierenden Objekte und insbesondere Motorventile zu greifen. Die Greifmodule können mittels unterschiedlicher Greifkonzepte realisiert sein. Beispielsweise können die Greifmodule Fingergreifer, Sauggreifer, Klemmgreifer und dergleichen umfassen. Diese Greifmodule werden in einer ersten Richtung am Hauptkörper lösbar fixiert.The gripping modules serve to grip the objects to be manipulated and in particular motor valves. The gripping modules can be realized by means of different gripping concepts. For example, the gripping modules may comprise finger grippers, suction grippers, clamping grippers and the like. These gripping modules are releasably fixed in a first direction on the main body.

Durch die lösbare Fixierung können die Greifmodule bzw. deren Greifbereiche voneinander variabel beabstandet werden. Dies ermöglicht das gleichzeitige Greifen von Objekten, welche mit unterschiedlichen Abständen zueinander bereitgestellt oder in diesen Abständen abgelegt werden sollen. Insbesondere kann die Greifvorrichtung so schnell und einfach an sich ändernde Abstände angepasst werden. Beispielsweise können derartige Abstände den Ventilabständen in einem Motorblock entsprechen. Somit ist es möglich die Greifvorrichtung schnell an unterschiedliche Motortypen anzupassen, ohne eine vollständig neue Greifvorrichtung bereitstellen zu müssen. Der Greifbereich ist insbesondere der Bereich, in welchen die Objekte eingebracht werden, um gegriffen zu werden. Dabei kann entweder das Objekt in den Greifbereich eingebracht werden, oder der Greifbereich um das Objekt herum positioniert werden.Due to the releasable fixation, the gripping modules or their gripping areas can be variably spaced from each other. This allows that Simultaneous gripping of objects, which should be provided with different distances to each other or stored at these intervals. In particular, the gripping device can be adapted so quickly and easily to changing distances. For example, such distances may correspond to the valve distances in an engine block. Thus, it is possible to quickly adapt the gripping device to different types of motor without having to provide a completely new gripping device. The gripping area is in particular the area in which the objects are introduced in order to be gripped. In this case, either the object can be introduced into the gripping area, or the gripping area can be positioned around the object.

Die zumindest zwei Montageelemente, welche an der Greifvorrichtung angebracht sind, dienen der Montage der Objekte. Werden beispielsweise die manipulierten Objekte von den Greifmodulen in einer ersten Position abgelegt, können mittels der Montageelemente weitere Montageschritte oder zumindest ein weiterer Montageschritt vorgenommen werden, um die Objekte z. B. in einer zweiten Position anzuordnen. Werden beispielsweise Motorventile manipuliert, so kann mittels der Greifmodule ein Motorventil in eine Ventilaufnahmeöffnung am Motorkopfzylinder eingeführt werden. Dies erfolgt vorzugsweise sensitiv, d. h. die Kräfte beim Einführen der Motorventile werden gemessen, wobei das Einführen kraftgeregelt erfolgt. Wird detektiert, dass die Motorventile bis zu einer ersten Position in den Motorzylinderkopf eingeführt sind, kann das Greifmodul öffnen. Die Motorventile sind dann nicht mehr gegriffen. Anschließend können die Motorventile mittels der Montageelemente in einer zweiten Position, welche vorzugsweise eine endgültige Ventilposition ist, angeordnet werden. Dabei ist der Abstand zwischen den Montageelementen in der ersten Richtung vorzugsweise entsprechend dem Abstand der zugeordneten Greifmodule. Somit kann die Montage mittels der Montageelemente leicht erfolgen, ohne weitere Anpassungen an der Greifvorrichtung vornehmen zu müssen.The at least two mounting elements, which are attached to the gripping device, are used for mounting the objects. If, for example, the manipulated objects are stored by the gripping modules in a first position, further assembly steps or at least one further assembly step can be performed by means of the mounting elements in order to secure the objects z. B. to arrange in a second position. For example, when engine valves are manipulated, an engine valve may be inserted into a valve receiving port on the engine head cylinder by means of the gripping modules. This is preferably done sensitively, d. H. the forces during insertion of the engine valves are measured, wherein the introduction is force-controlled. If it is detected that the engine valves are inserted into the engine cylinder head to a first position, the gripping module may open. The engine valves are then no longer used. Subsequently, the engine valves can be arranged by means of the mounting elements in a second position, which is preferably a final valve position. The distance between the mounting elements in the first direction is preferably in accordance with the distance of the associated gripping modules. Thus, the assembly by means of the mounting elements can be easily done without having to make any further adjustments to the gripping device.

Der Hauptkörper kann eine Schiene umfassen, welche sich entlang der ersten Richtung erstreckt, wobei die zumindest zwei Greifmodule an der Schiene bewegbar sind und an der Schiene lösbar fixierbar sind. Die Schiene dient zur Führung der Greifmodule. Vorzugsweise ist die Schiene so dimensioniert und gestaltet, dass die Greifmodule, wenn sie mit der Schiene im Eingriff sind, nur entlang der ersten Richtung bewegt werden können. Ist ein Greifmodul in einer gewünschten Position, so kann es an der Schiene fixiert werden. Ein zweites Greifmodul kann an der gleichen Schiene in einem gewünschten Abstand zu dem ersten Greifmodul fixiert werden. So ist ein variables Einstellen der Abstände zwischen den Greifmodulen bzw. zwischen den Greifbereichen der Greifmodule möglich. Die Greifmodule selbst können sich dabei berühren und/oder teilweise überdecken. Weiterhin bietet die Schiene den Vorteil, dass ein beliebiger Abstand eingestellt werden kann und die einstellbaren Abstände nicht durch eine vorgegebene Rasterung beschränkt sind. Alternativ können auch bestimmte Fixierungspositionen vorgegeben sein (d. h. eine vorgegebene Rasterung), an denen die Greifmodule lösbar fixiert werden können. Somit kann eine sehr exakte Positionierung der Greifmodule vorgenommen werden. Dies ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn die zu manipulierenden Objekte in einem gerasterten Abstand gegriffen oder abgelegt werden sollen.The main body may comprise a rail which extends along the first direction, wherein the at least two gripping modules are movable on the rail and are detachably fixable to the rail. The rail serves to guide the gripper modules. Preferably, the rail is dimensioned and configured so that the gripping modules, when engaged with the rail, can only be moved along the first direction. If a gripping module is in a desired position, it can be fixed to the rail. A second gripping module may be fixed to the same rail at a desired distance from the first gripping module. Thus, a variable setting of the distances between the gripping modules or between the gripping areas of the gripping modules is possible. The gripper modules themselves can touch and / or partially overlap. Furthermore, the rail has the advantage that any distance can be adjusted and the adjustable distances are not limited by a predetermined screening. Alternatively, certain fixing positions may also be predetermined (that is to say a predetermined rastering), at which the gripping modules can be releasably fixed. Thus, a very accurate positioning of the gripping modules can be made. This is advantageous, for example, when the objects to be manipulated are to be gripped or stored at a grid-spaced distance.

Vorzugsweise umfasst die Greifvorrichtung eine Vielzahl von Greifmodulen, bevorzugt zumindest 6 Greifmodule, noch bevorzugter zumindest 8 Greifmodule und am bevorzugtesten zumindest 12 Greifmodule. Durch die Bereitstellung einer Vielzahl von Greifmodulen können die Taktzeiten weiter verkürzt werden, da parallel mehrere Objekte manipuliert werden können. Ebenso ermöglicht die Bereitstellung einer Vielzahl von Greifmodulen an der Greifvorrichtung die Greifvorrichtung auf viele Anwendungsfälle anzupassen. So können beispielsweise 4-Zylindermotor, 6-Zylindermotoren oder 8-Zylindermotoren gleichzeitig mit mehreren Ventilen bestückt werden.Preferably, the gripping device comprises a plurality of gripping modules, preferably at least 6 gripping modules, more preferably at least 8 gripping modules, and most preferably at least 12 gripping modules. By providing a large number of gripping modules, the cycle times can be shortened further, because several objects can be manipulated in parallel. Likewise, the provision of a plurality of gripping modules on the gripping device makes it possible to adapt the gripping device to many applications. Thus, for example, 4-cylinder engine, 6-cylinder engines or 8-cylinder engines can be equipped with several valves simultaneously.

Die Greifvorrichtung kann weiterhin zumindest einen Aktuator umfassen, welcher zumindest einem Greifmodul zugeordnet ist und welcher dazu eingerichtet ist, das ihm zugeordnete zumindest eine Greifmodul relativ zu einem zweiten Greifmodul in der ersten Richtung zu positionieren. Ein derartiger Aktuator erlaubt die Verstellung des Abstandes zwischen den Greifbereichen der Greifmodule automatisiert vorzunehmen. Somit können beispielsweise unterschiedliche Motoren mit Ventilen bestückt werden, ohne dass ein Werker die Greifvorrichtung umbauen und/oder anpassen muss. Der Aktuator übernimmt dabei vorzugsweise die lösbare Fixierung der Greifmodule. Dies kann beispielsweise über ein selbsthemmendes Getriebe des Aktuators erfolgen. Der Aktuator kann beispielsweise pneumatisch, elektrisch oder hydraulisch betrieben sein.The gripping device may further comprise at least one actuator, which is associated with at least one gripping module and which is adapted to position the assigned thereto at least one gripping module relative to a second gripping module in the first direction. Such an actuator allows the adjustment of the distance between the gripping areas of the gripping modules to make automated. Thus, for example, different engines can be equipped with valves without a worker has to rebuild the gripping device and / or adapt. The actuator preferably takes over the releasable fixation of the gripping modules. This can be done for example via a self-locking gear of the actuator. The actuator may, for example, be operated pneumatically, electrically or hydraulically.

Vorzugsweise sind die Greifmodule gleichzeitig betätigbar. Dies kann vorzugsweise mittels eines Greifaktuators erfolgen. Ein derartiger Greifaktuator kann pneumatisch, elektrisch oder hydraulisch betrieben sein oder in einer anderen Form die Greifmodule betätigen. Das Betätigen der Greifmodule entspricht dabei einer Greifbewegung zum Greifen und/oder Loslassen eines Objekts. Das gleichzeitige Betätigen ermöglicht somit mehrere Objekte gleichzeitig zu greifen und/oder loszulassen. Dies führt zu einer Reduzierung der Taktzeit. Das gleichzeitige Betätigen kann beispielsweise über eine mechanische Vorrichtung erfolgen, welche die Greiffinger oder Riegelelemente eines jeden Greifmoduls gleichzeitig betätigt. Somit muss nur ein Aktuator bereitgestellt werden, um alle Greifmodule gleichzeitig zu betätigen. Ebenso ist es möglich jedem Greifmodul einen eigenständigen Aktuator zuzuordnen, welche gleichzeitig angesteuert werden.Preferably, the gripping modules are simultaneously actuated. This can preferably be done by means of a gripping actuator. Such a gripping actuator can be operated pneumatically, electrically or hydraulically or actuate the gripping modules in another form. The actuation of the gripping modules corresponds to a gripping movement for gripping and / or letting go of an object. Simultaneous actuation thus allows multiple objects to grab and / or release simultaneously. This leads to a reduction of the cycle time. The simultaneous pressing can be done for example via a mechanical device which the gripper fingers or locking elements of each gripping module simultaneously actuated. Thus, only one actuator needs to be provided to operate all gripping modules simultaneously. It is also possible to assign each gripping module a separate actuator, which are controlled simultaneously.

Ein Greifmodul kann weiterhin ein Riegelelement umfassen, wobei das Riegelelement dazu eingerichtet ist, den Greifbereich zumindest teilweise zu blockieren, um ein zu greifendes Objekt in dem Greifbereich zu greifen, wobei der Greifbereich vorzugsweise eine sich verjüngende Öffnung ist. Wird ein zu greifendes Objekt in den Greifbereich eingebracht, und anschließend das Riegelelement derart betätigt, dass das Riegelelement den Greifbereich zumindest teilweise blockiert, so kann das Herausrutschen des Objekts aus dem Greifbereich verhindert werden.A gripping module may further comprise a locking element, wherein the locking element is adapted to at least partially block the gripping area in order to grip an object to be gripped in the gripping area, wherein the gripping area is preferably a tapered opening. If an object to be gripped is introduced into the gripping area, and then the locking element is actuated in such a way that the locking element at least partially blocks the gripping area, slippage of the object out of the gripping area can be prevented.

Eine sich verjüngende Öffnung, vereinfacht das Einbringen der zu greifenden Objekte in den Greifbereich und/oder das Positionieren des Greifbereichs um das Objekt herum. Sollen beispielsweise Motorventile gegriffen werden, so kann eine sich verjüngende Öffnung das Einbringen dieser Motorventile in den Greifbereich vereinfachen, da das Motorventil zunächst ungenau in den Greifbereich eingebracht werden kann. Die Greifvorrichtung kann dann anschließend die sich verjüngende Öffnung nutzen, um das Motorventil in die finale, exakte Greifposition zu führen bzw. kann die Greifvorrichtung mittels der sich verjüngenden Greiföffnung am Motorventil/Objekt in die finale, exakte Greifposition geführt werden.A tapered opening simplifies the insertion of the objects to be gripped into the gripping area and / or the positioning of the gripping area around the object. If, for example, engine valves are to be gripped, then a tapering opening can simplify the introduction of these engine valves into the gripping area, since the engine valve can initially be introduced inaccurately into the gripping area. The gripping device can then subsequently use the tapered opening to guide the engine valve into the final, exact gripping position or the gripping device can be guided into the final, exact gripping position by means of the tapering gripping opening on the engine valve / object.

Die Riegelelemente können beispielsweise Haken sein, welche vor/hinter ein zu greifendes Objekt schnappen bzw. sich vor/hinter dieses bewegen, wenn dieses in den Greifbereich eingeführt ist. Dabei sind die Riegelelemente vorzugsweise vorgespannt, so dass sie selbstständig in die Greifstellung drängen und/oder in dieser verbleiben.The locking elements may be, for example, hooks which snap in front of / behind an object to be gripped or move in front of / behind this when this is introduced into the gripping area. In this case, the locking elements are preferably biased so that they automatically push into the gripping position and / or remain in this.

Dies ermöglicht ein sicheres Greifen und Halten der Objekte, auch wenn beispielsweise der Greifaktuator während des Greifens ausfällt.This allows a secure gripping and holding the objects, even if, for example, the gripper actuator fails during gripping.

Vorzugsweise sind die zumindest zwei Montageelemente am Hauptkörper oder an dem zugeordneten Greifmodul angeordnet, in derart, dass ein Abstand zwischen Montageelementen in der ersten Richtung verstellbar ist, wobei die Montageelemente dazu eingerichtet sind die Objekte nach dem Greifen zumindest teilweise zu montieren. Somit können die Montageelemente variabel an unterschiedliche Montageaufgaben angepasst werden. Ein Montageelement kann beispielsweise zum Eindrücken eines Objekts in eine Montageposition eingerichtet sein oder dazu eingerichtet sein einen oder mehrere Montageschritte, wie Einschrauben, Einpressen oder dergleichen ausführen.Preferably, the at least two mounting elements are arranged on the main body or on the associated gripping module, in such a way that a distance between mounting elements in the first direction is adjustable, wherein the mounting elements are adapted to at least partially mount the objects after gripping. Thus, the mounting elements can be variably adapted to different assembly tasks. For example, a mounting member may be configured to press an object into a mounting position, or may be configured to perform one or more assembly steps, such as screwing, press fitting, or the like.

Vorzugsweise ist der Abstand zwischen den Greifbereichen der zumindest zwei Greifmodule in der ersten Richtung gleich ein Montageabstand der zumindest zwei Objekte. Der Montageabstand ist dabei der Abstand, in dem die Objekte relativ zueinander in der ersten Richtung montiert werden. Folglich kann die Greifvorrichtung genutzt werden um Objekte zu greifen und in eine erste Position zu überführen, wobei die erste Position vorzugsweise einem vormontierten Zustand der Objekte entspricht. Werden beispielsweise Motorventile montiert, so können durch einen geeignet gewählten Abstand zwischen den Greifbereichen der Greifmodule die aufgenommenen Motorventile direkt in die dafür vorgesehenen Ventilaufnahmeöffnungen im Motorblock eingeführt werden.Preferably, the distance between the gripping areas of the at least two gripping modules in the first direction is equal to a mounting distance of the at least two objects. The mounting distance is the distance at which the objects are mounted relative to one another in the first direction. Consequently, the gripping device can be used to grasp objects and transfer them to a first position, the first position preferably corresponding to a preassembled state of the objects. If, for example, engine valves are mounted, the recorded engine valves can be introduced directly into the valve receiving openings provided in the engine block by a suitably selected distance between the gripping areas of the gripping modules.

Vorzugsweise sind die zumindest zwei Montageelemente Montagezapfen, welche vorzugsweise aus einem elastomeren Material gefertigt sind. Diese Zapfen können beispielsweise dazu eingerichtet sein, Motorventile in den Motorblock einzudrücken. Dabei ermöglicht das elastomere Material die Aufbringung einer ausreichend hohen Kraft ohne die Motorventile oder andere Komponenten des Motors zu beschädigen.Preferably, the at least two mounting elements mounting pins, which are preferably made of an elastomeric material. For example, these pins may be configured to press engine valves into the engine block. The elastomeric material allows the application of sufficient force without damaging the engine valves or other components of the engine.

Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Manipulatorsystem für die gleichzeitige Montage von zumindest zwei Objekten, vorzugsweise für die gleichzeitige Montage von zumindest zwei Motorventilen, wobei das Manipulatorsystem zumindest eine Objektzuführeinrichtung umfasst, welche dazu eingerichtet ist die zu montierenden Objekte bereitzustellen und welche vorzugsweise einen Objektträger und/oder eine Fördereinrichtung umfasst. Weiterhin umfasst das Manipulatorsystem eine Objektpositioniereinrichtung, welche eine Lineareinheit und eine erste Greifvorrichtung umfasst, wobei die erste Greifvorrichtung dazu eingerichtet ist, zumindest zwei Objekte in einer Übergabeposition für eine zweite Greifvorrichtung bereitzustellen, wobei die erste Greifvorrichtung vorzugsweise einen Sauggreifer umfasst. Überdies umfasst das Manipulatorsystem eine zweite Greifvorrichtung, welche dazu eingerichtet ist zumindest zwei Objekte in der Übergabeposition zu greifen und die zumindest zwei Objekte mittels der zweiten Greifvorrichtung zu montieren.The object is further achieved by a manipulator system for the simultaneous assembly of at least two objects, preferably for the simultaneous assembly of at least two motor valves, wherein the manipulator system comprises at least one Objektzuführeinrichtung which is adapted to provide the objects to be mounted and which preferably a slide and / or comprises a conveyor. Furthermore, the manipulator system comprises an object positioning device, which comprises a linear unit and a first gripping device, wherein the first gripping device is adapted to provide at least two objects in a transfer position for a second gripping device, wherein the first gripping device preferably comprises a suction gripper. Moreover, the manipulator system comprises a second gripping device which is adapted to grip at least two objects in the transfer position and to assemble the at least two objects by means of the second gripping device.

In herkömmlichen Anlagen zur Montage von Motorventilen, werden Motorventile in Kleinladungsträger bestückt und vom Werker in Schubladenwagen, Förderbänder oder andere Zuführeinrichtungen eingelegt. Ein weiterer Werker entnimmt dann die Motorventile aus den entsprechenden Zuführeinrichtungen und bestückt den Motorblock mit Motorventilen. Gemäß dem vorherbeschriebenen Manipulatorsystem kann eine Objektzuführeinrichtung beispielsweise ein Schubladenwagen oder ein Förderband sein, auf welchem die zu montierenden Objekte bereitgestellt werden.In conventional systems for mounting engine valves, engine valves are loaded in small load carriers and inserted by the worker in drawer cars, conveyor belts or other feeders. Another worker then removes the engine valves from the appropriate feeders and populates the engine block with engine valves. According to the above-described manipulator system, an object feeding device may be, for example, a drawer trolley or a conveyor belt be on which the objects to be mounted are provided.

Der Objektträger kann beispielsweise ein Kleinladungsträger oder eine andere Vorrichtung sein, die die Objekte bereitstellt. Bevorzugt können diese in einem Montageabstand, d. h. in einem Abstand, welcher dem Abstand der Objekte im montierten Zustand entspricht, bereitgestellt werden.The slide may be, for example, a small load carrier or other device that provides the objects. Preferably, these can be in an assembly distance, d. H. at a distance corresponding to the distance of the objects in the mounted state.

Eine Objektpositioniereinrichtung umfasst beispielsweise eine Lineareinheit und eine erste Greifvorrichtung. Die Lineareinheit kann beispielsweise eine vertikale Lineareinheit sein, welche die erste Greifvorrichtung in der vertikalen Richtung positioniert. Dabei kann die erste Greifvorrichtung beispielsweise einen oder mehrere Greifer, bevorzugt einen oder mehrere Sauggreifer umfassen, der die zu montierenden Objekte aus der Objektzuführeinrichtung bzw. einem Objektträger entnimmt und in einer Übergabeposition bereitstellt. Sauggreifer sind vorteilhaft, da diese eine Vielzahl von unterschiedlichen Objekten leicht greifen können und auch einfach wieder loslassen können. Insbesondere kann die erste Greifvorrichtung dazu eingerichtet sein, die zu montierenden Objekte in einem Montageabstand in der Übergabeposition bereitzustellen. Vorzugsweise können die Greifer hierfür zueinander relativ beweglich ausgestaltet sein und besonders vorzugsweise kann während der Bewegung in der vertikalen Richtung die Positionierung der Greifer und somit Objekte zueinander, in dem Montageabstand, erfolgen. Somit werden die zu greifenden Objekte zunächst gegriffen und anschließend in dem Montageabstand positioniert.An object positioning device comprises, for example, a linear unit and a first gripping device. For example, the linear unit may be a vertical linear unit that positions the first gripping device in the vertical direction. In this case, the first gripping device may for example comprise one or more grippers, preferably one or more suction grippers, which removes the objects to be mounted from the object feed device or a slide and provides them in a transfer position. Suction grippers are advantageous because they can easily grasp a variety of different objects and also can easily release. In particular, the first gripping device can be configured to provide the objects to be mounted at an assembly distance in the transfer position. Preferably, the grippers for this purpose can be designed to be relatively movable relative to each other, and particularly preferably, during the movement in the vertical direction, the positioning of the gripper and thus objects to each other, in the mounting distance, take place. Thus, the objects to be gripped are first gripped and then positioned in the mounting distance.

Die zweite Greifvorrichtung, welche vorzugsweise einer Greifvorrichtung entspricht, wie sie oben beschrieben wurde, übernimmt die zu montierenden Objekte in dieser Übergabeposition. Dabei sind die Greifmodule der Greifvorrichtung entsprechend beabstandet. Anschließend kann die zweite Greifvorrichtung die zumindest zwei Objekte montieren. Dies erfolgt beispielsweise mittels an der zweiten Greifvorrichtung angebrachten Montageelementen, wie oben beschrieben.The second gripping device, which preferably corresponds to a gripping device, as described above, takes over the objects to be mounted in this transfer position. The gripping modules of the gripping device are spaced accordingly. Subsequently, the second gripping device can assemble the at least two objects. This is done, for example, by means of mounted on the second gripping device mounting elements, as described above.

Beschreibung der FigurenDescription of the figures

Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die angehängten Figuren detaillierter Beschrieben. Dabei zeigtIn the following, the invention will be described in more detail with reference to the appended figures. It shows

1 eine schematische Darstellung eines Teils einer Greifvorrichtung; 1 a schematic representation of a part of a gripping device;

2 eine weitere schematische Darstellung eines Teils einer Greifvorrichtung; 2 a further schematic representation of a part of a gripping device;

3 eine schematische Darstellung eines Teils einer Greifvorrichtung in einer Seitenansicht; 3 a schematic representation of a part of a gripping device in a side view;

4 eine schematische Darstellung eines Motorblocks mit Motorventilen und Montageelementen, und 4 a schematic representation of an engine block with engine valves and mounting elements, and

5 eine schematische Darstellung eines Manipulatorsystems. 5 a schematic representation of a manipulator system.

Insbesondere zeigt 1 eine Greifvorrichtung 100, welche mittels eines Hauptkörpers 110 an einem Manipulatorflansch 210 eines Manipulators angebracht ist. Der Hauptkörper 110 umfasst eine Schiene 170, an welcher Greifmodule 120, 122, 124, 126, 128, 130, 132, 134 lösbar fixiert sind. Die Greifmodule sind teilweise durch eine Abdeckung 160 verdeckt. In den Greifmodulen 120, 122, 124, 126, 128, 130, 132, 134 sind Motorventile bzw. zu greifende Objekte 320, 322, 324, 326, 328, 330, 332, 334 gegriffen. Die Greifmodule 120, 122, 124, 126, 128,. 130, 132, 134 können mit variablen Abständen zueinander positioniert werden. Vorliegend sind zwischen die Greifmodule 120, 122, 124, 126, 128, 130, 132, 134 Abstandsplatten eingebracht. Ebenso ist es möglich keine Abstandsplatten einzubringen oder die Greifmodule in direktem Kontakt zueinander zu positionieren.In particular shows 1 a gripping device 100 , which by means of a main body 110 on a manipulator flange 210 a manipulator is attached. The main body 110 includes a rail 170 on which gripping modules 120 . 122 . 124 . 126 . 128 . 130 . 132 . 134 are releasably fixed. The gripping modules are partially covered by a cover 160 covered. In the gripping modules 120 . 122 . 124 . 126 . 128 . 130 . 132 . 134 are engine valves or objects to be gripped 320 . 322 . 324 . 326 . 328 . 330 . 332 . 334 resorted. The gripping modules 120 . 122 . 124 . 126 . 128 . 130 . 132 . 134 can be positioned with variable distances to each other. In the present case are between the gripping modules 120 . 122 . 124 . 126 . 128 . 130 . 132 . 134 Inserted spacer plates. It is also possible not to introduce spacer plates or to position the gripping modules in direct contact with each other.

2 zeigt eine Draufsicht der Greifvorrichtung 100 aus 1. Dabei ist die Abdeckung 160 nicht gezeigt. Der Hauptkörper 110 ist an dem Manipulatorflansch 210 angebracht, welcher teilweise geschnitten dargestellt ist. Die Schiene 170 ist am Hauptkörper 110 angeordnet und dient der lösbaren Fixierung der Greifmodule 120, 122, 124, 126, 128, 130, 132, 134. Schiene 170 und Hauptkörper 110 könnten auch einstückig ausgebildet sein. Die Greifmodule weisen jeweils einen Riegelelement 140, 142, 144, 146, 148, 150, 152, 154 auf, welches jeweils in einer offenen und in einer geschlossenen, verriegelten Stellung gezeigt ist. In der offenen Stellung ist es möglich ein Objekt in den entsprechenden Greifbereich 121, 123, 125, 127, 129, 131, 133, 135 eines Greifmoduls 120, 122, 124, 126, 128, 130, 132, 134 einzubringen. Ist das Objekt in den Greifbereich eingebracht, so kann das Riegelelement in die geschlossene, verriegelte Stellung überführt werden und den Greifbereich zumindest teilweise blockieren, so dass das zu greifende Objekt sicher gegriffen ist. 2 shows a plan view of the gripping device 100 out 1 , Here is the cover 160 Not shown. The main body 110 is on the manipulator flange 210 attached, which is shown partially cut. The rail 170 is at the main body 110 arranged and serves to releasably fix the gripping modules 120 . 122 . 124 . 126 . 128 . 130 . 132 . 134 , rail 170 and main body 110 could also be formed in one piece. The gripping modules each have a locking element 140 . 142 . 144 . 146 . 148 . 150 . 152 . 154 which is shown in an open and in a closed, locked position, respectively. In the open position it is possible to place an object in the corresponding gripping area 121 . 123 . 125 . 127 . 129 . 131 . 133 . 135 a gripping module 120 . 122 . 124 . 126 . 128 . 130 . 132 . 134 contribute. If the object is introduced into the gripping area, then the locking element can be transferred into the closed, locked position and at least partially block the gripping area, so that the object to be gripped is securely gripped.

Vorzugsweise werden alle Riegelelemente 140, 142, 144, 146, 148, 150, 152, 154 gleichzeitig von einer offenen in eine geschlossene Stellung überführt, d. h. die Greifmodule werden vorzugsweise gleichzeitig betätigt. Die Greifbereiche 121, 123, 125, 127, 129, 131, 133, 135 sind als Greiföffnungen ausgebildet, welche sich verjüngen. Dies ist vorteilhaft, da die zu greifenden Objekte einfach in die Greifbereiche eingeführt werden können.Preferably, all locking elements 140 . 142 . 144 . 146 . 148 . 150 . 152 . 154 simultaneously transferred from an open to a closed position, ie the gripping modules are preferably operated simultaneously. The gripping areas 121 . 123 . 125 . 127 . 129 . 131 . 133 . 135 are formed as gripping openings, which are tapered. This is advantageous because the objects to be gripped can be easily inserted into the gripping areas.

Die 3 zeigt eine Seitenansicht der Greifvorrichtung, wobei die Greifvorrichtung 100 mittels des Hauptkörpers 110 an einem Manipulatorflansch 210 angebracht ist. Weiterhin sind an dem Hauptkörper 110 Montageelemente 180 angebracht, welche als Montagezapfen ausgebildet sind. Die Montageelemente 180 sind vorzugsweise zumindest teilweise aus einem elastomeren Material gefertigt. Weiterhin ist an dem Hauptkörper 110 eine Schiene 170 angebracht, welche der Aufnahme der Greifmodule dient. Das Greifmodul 120 wird dabei in der Schiene 170 geführt. Das Greifmodul 120 umfasst weiterhin einen Riegelelement 140. Das Greifmodul 120 wird durch einen Abdeckung 160 verdeckt und ist dazu eingerichtet das Objekt bzw. das Motorventil 320 zu greifen.The 3 shows a side view of the gripping device, wherein the gripping device 100 by means of the main body 110 on a manipulator flange 210 is appropriate. Furthermore, on the main body 110 mounting elements 180 attached, which are designed as mounting pins. The mounting elements 180 are preferably at least partially made of an elastomeric material. Furthermore, on the main body 110 a rail 170 attached, which serves to accommodate the gripping modules. The gripping module 120 is doing in the rail 170 guided. The gripping module 120 further comprises a locking element 140 , The gripping module 120 is through a cover 160 obscured and is set up the object or the engine valve 320 to grab.

4 zeigt einen Motorblock 400, welcher mit den Motorventilen 320, 322, 324, 326, 328, 330 bestückt ist. Die Motorventile wurden von der Greifvorrichtung mittels der Greifmodule in eine erste Position eingebracht und können mittels der Montagezapfen bzw. mittels der Montageelemente 180, 182, 184, 186, 188, 190 in die zweite Position überführt werden. Dazu werden die Montageelemente auf die Motorelemente aufgedrückt, so dass die Motorventile in den Motorblock eingedrückt werden. 4 shows an engine block 400 , which with the engine valves 320 . 322 . 324 . 326 . 328 . 330 is equipped. The engine valves were introduced by the gripping device by means of the gripping modules in a first position and can by means of the mounting pins or by means of the mounting elements 180 . 182 . 184 . 186 . 188 . 190 be transferred to the second position. For this purpose, the mounting elements are pressed onto the engine elements, so that the engine valves are pressed into the engine block.

5 zeigt ein Manipulatorsystem 1, welches eine Objektzuführeinrichtung 600, Objektträger 620, 622, 624 sowie eine Objektpositioniereinrichtung 500 umfasst. In der Objektzuführeinrichtung 600 sind an Objektträgern 620, 622, 624, welche vorzugsweise Kleingeräteträger umfassen, Objekte 320, 322 angeordnet. Diese Objektträgern 620, 622, 624 sind in einer X-Richtung positionierbar, sodass in der vertikalen beweglichen Objektpositioniereinrichtung 500 zu greifende Objekte bereitgestellt werden können. Durch schrittweises Verfahren der Objektträger 620, 622, 624 können der Objektpositioniereinrichtung 500 immer neue Objekte bereitgestellt werden. Ist ein Objektträger leer, so kann ein zweiter Objektträger 620, 622, 624 in der X-Richtung vorgefahren und der leere Objektträger neu bestückt werden. 5 shows a manipulator system 1 which is a Objektzuführeinrichtung 600 , Slides 620 . 622 . 624 as well as an object positioning device 500 includes. In the object feeder 600 are on slides 620 . 622 . 624 , which preferably comprise small device carriers, objects 320 . 322 arranged. These slides 620 . 622 . 624 are positionable in an X-direction so that in the vertical movable object positioning device 500 can be provided to gripping objects. By stepwise moving the slide 620 . 622 . 624 can the object positioning 500 always new objects are provided. If a slide is empty, then a second slide may be used 620 . 622 . 624 advanced in the X direction and the empty slide to be repopulated.

Die Objektpositioniereinrichtung 500 umfasst vorzugsweise eine vertikale Lineareinheit mit einem Sauggreifer. Der Sauggreifer entnimmt die Objekte 300 aus dem Objektträger 620, 622, 624 und stellt diese in einer Übergabeposition bereit. In dieser Übergabeposition kann eine zweite Greifvorrichtung 100 die Objekte 300 greifen und übernehmen. Die zweite Greifvorrichtung 100 ist vorzugsweise mittels eines Manipulatorflansches 210 an einem Manipulator 200 befestigt. Der Manipulator 200 kann mittels der zweiten Greifvorrichtung 100 die gegriffenen Objekte 300 in einem zu montierenden Teil 400 montieren. Das zu montierende Teil 400 ist vorzugsweise ein Motorblock und die Objekte 300 sind vorzugsweise Motorventile.The object positioning device 500 preferably comprises a vertical linear unit with a suction gripper. The suction pad removes the objects 300 from the slide 620 . 622 . 624 and provides them in a transfer position. In this transfer position, a second gripping device 100 the objects 300 grab and take over. The second gripping device 100 is preferably by means of a manipulator flange 210 on a manipulator 200 attached. The manipulator 200 can by means of the second gripping device 100 the gripped objects 300 in a part to be mounted 400 assemble. The part to be mounted 400 is preferably an engine block and the objects 300 are preferably engine valves.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Manipulatorsystemmanipulator system
100100: Greifvorrichtunggripping device
110110: Hauptkörpermain body
120, 122, 124, 126, 128, 130, 132, 134120, 122, 124, 126, 128, 130, 132, 134: Greifmodulgripper module
121, 123, 125, 127, 129, 131, 133, 135121, 123, 125, 127, 129, 131, 133, 135: GreifbereichGriffin area
140, 142, 144, 146, 148, 150, 152, 154140, 142, 144, 146, 148, 150, 152, 154: Riegelelementlocking element
160160: Abdeckungcover
170170: Schienerail
180, 182, 184, 186, 188, 190180, 182, 184, 186, 188, 190: Montageelementmounting element
200200: Manipulatormanipulator
210210: ManipulatorflanschManipulatorflansch
300, 320, 322, 324, 326, 328, 330, 332, 334300, 320, 322, 324, 326, 328, 330, 332, 334: Objekteobjects
400400: Motorblockblock
500500: ObjektpositioniereinrichtungObjektpositioniereinrichtung
600600: ObjektzuführeinrichtungObjektzuführeinrichtung
620, 622, 624620, 622, 624: Objektträgerslides

Claims

Gripping device ( 100 ) for a manipulator ( 200 ) for simultaneously manipulating at least two objects ( 320 . 322 ), preferably for simultaneously manipulating at least two engine valves comprising: a main body ( 110 ); at least two gripping modules ( 120 . 122 ), each gripping module ( 120 . 122 ) a gripping area ( 121 . 123 ) and the at least two gripping modules ( 120 . 122 ) are releasably fixable on the main body, in such a way that a distance between the gripping areas ( 121 . 123 ) adjacent gripping modules in a first direction is adjustable; and at least two mounting elements ( 180 . 182 ), each mounting element ( 180 . 182 ) a gripping module ( 120 . 122 ), wherein the distance between the mounting elements ( 180 . 182 ) in the first direction the distance between the gripping areas ( 121 . 123 ) of the assigned gripping modules ( 120 . 122 ) corresponds.

Gripping device ( 100 ) according to claim 1, wherein the main body ( 110 ) a rail ( 170 ), which extends along the first direction, and wherein the at least two gripping modules ( 120 . 122 ) on the rail ( 170 ) are movable and on the rail ( 170 ) are releasably fixable.

Gripping device ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the gripping device ( 100 ) a plurality of gripping modules ( 120 . 122 ), preferably at least 6 gripping modules ( 120 . 122 ), yet more preferably at least 8 gripping modules ( 120 . 122 ) and most preferably at least 12 gripping modules ( 120 . 122 ).

Gripping device ( 100 ) according to any one of the preceding claims, further comprising at least one actuator, which at least one gripping module ( 120 . 122 ), and which is adapted to the at least one gripping module ( 120 ) relative to a second gripping module ( 122 ) in the first direction.

Gripping device ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the gripping modules ( 120 . 122 ) are actuated simultaneously, preferably by means of a gripping actuator.

Gripping device ( 100 ) according to any one of the preceding claims, wherein each gripping module ( 120 . 122 ) further comprises a locking element ( 140 . 142 ), and wherein the locking element ( 140 . 142 ) is set up the gripping area ( 121 . 123 ) at least partially block an object to be gripped ( 320 . 322 ) in the gripping area ( 121 . 123 ), whereby the gripping area ( 121 . 123 ) is preferably a tapered opening.

Gripping device ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the at least two mounting elements ( 180 . 182 ) on the main body ( 110 ) or at the associated gripping module ( 120 . 122 ) are arranged, in the manner that a distance between mounting elements in the first direction is adjustable, wherein the mounting elements ( 180 . 182 ) are adapted to the objects ( 320 . 322 ) after gripping at least partially mount.

Gripping device ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the distance between the gripping areas ( 121 . 123 ) of the at least two gripping modules ( 120 . 122 ) in the first direction corresponds to an assembly distance of the at least two objects.

Gripping device ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the at least two mounting elements ( 180 . 182 ) Are mounting pins, which are preferably made of an elastomeric material.

Manipulator system ( 1 ) for the simultaneous assembly of at least two objects ( 320 . 322 ), preferably for the simultaneous assembly of at least two engine valves comprising: an object feeding device ( 600 ), which is adapted to the objects to be mounted ( 320 . 322 ), and which preferably comprises a slide ( 620 . 622 . 624 ) and / or comprises a conveyor; an object positioning device ( 500 ), which comprises a linear unit and a first gripping device, wherein the first gripping device is adapted to at least two objects ( 320 . 322 ) in a transfer position for a second gripping device ( 100 ), wherein the first gripping device preferably comprises a suction gripper; and a second gripping device ( 100 ), which is set up for at least two objects ( 320 . 322 ) in the transfer position and the at least two objects ( 320 . 322 ) by means of the second gripping device ( 100 ) to assemble.