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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Haltevorrichtung zum Befestigen
an einem Roboterarm, insbesondere zum Ergreifen und Positionieren
eines Kraftfahrzeugkarosserieteils.
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Es
sind Greifvorrichtungen bekannt, insbesondere die durch die M. F.
G., eine Gesellschaft nach französischem
Recht, hergestellten und vertriebenen Vorrichtungen, die eine Struktur
aufweisen, die durch das dreidimensionale Zusammenfügen von Einzelelementen
geschaffen ist, die durch Befestigungsmuffen miteinander verbunden
sind.
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Des
Weiteren sind Greifvorrichtungen bekannt, die aus einem rohrförmigen Zentralteil
bestehen, auf dem verschiebbare und einstellbare Muffen angeordnet
sind.
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Bei
beiden bekannten Vorrichtungen lassen sich die an der zentralen
Struktur angeordneten Arme nicht mit der gewünschten Präzision positionieren und weisen
den Nachteil eines ungenügenden Trägheitsmoments
auf, das zu einer übergroßen Biegung
der Enden und einer unzureichenden Steifigkeit führt.
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In
der
EP 1 020 259 A1 ist
eine Greifvorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 beschrieben, die entlang einem zentralen Balken
gebohrte Löcher
aufweist, die auch in Spannmuffen vorgesehen sind.
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Diese
Vorrichtung erlaubt es nicht, gleichzeitig eine gute Präzision in
Längsrichtung
und eine gute winkelmäßige Präzision der
zum Greifen eines Kraftfahrzeugkarosserieteils bestimmten Ausleger
zu erreichen.
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Ziel
der Erfindung ist es, die vorerwähnten Nachteile
zu vermeiden und eine neuartige Greifvorrichtung vorzuschlagen,
die modulare Elemente umfasst, die sich mit einer großen Genauigkeit
zusammenfügen
lassen, so dass die zusammengebaute Baueinheit eine gute Steifigkeit
und eine zufrieden stellende Dauerhaltbarkeit über die Zeit aufweist.
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Gegenstand
der Erfindung ist eine Haltevorrichtung zum Befestigen an einem
Roboterarm aus einem zentralen Balken mit guten Eigenschaften hinsichtlich
des Biege- und Torsionswiderstandsmoments und wenigstens einem daran
lösbar
angeordneten Arm zum Halten einer Vorrichtung zum Positionieren,
Halten oder Festklemmen eines Fahrzeugkarosserieteils, bei der der
zentrale Balken hohl ist, um sein Gewicht zu vermindern, gleichzeitig
aber gute Eigenschaften hinsichtlich des Biege- und Torsionswiderstandsmoments
beibehält,
dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Balken in Kombination eine
erste vorgegebene Indexierausbildung aufweist und jeder Arm eine
zweite Indexierausbildung aufweist, dass Befestigungsanordnungen
zum Befestigen am zentralen Balken vorgesehen sind, um jeden Arm
am zentralen Balken zu befestigen und um jede zweite Indexierausbildung
am Arm mit einer ersten Indexierausbildung am zentralen Balken in
Eingriff zu bringen, so dass eine verhältnismäßig genaue Positionierung eines
jeden Arms am zentralen Balken gegeben ist und dass der zentrale
Balken und jeder Arm durch Gegeneinanderfügen von zwei rechtwinkeligen Flächenwinkeln
an dem zentralen Balken und am jeweiligen Arm, die gegeneinander
durch Zusammenwirken der Indexierausbildungen ausgerichtet sind, zusammengefügt sind.
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Gemäß weiteren
Merkmalen der Erfindung:
- – weisen die Indexierausbildungen
wenigstens einen Zentrierzapfen und wenigstens eine Aussparung im
Wesentlichen in Form eines geraden Prismas, vorzugsweise im Wesentlichen
als Parallelepiped ausgebildet, auf;
- – weist
jeder Arm an seinem, dem zentralen Balken entgegengesetzten Ende
Befestigungselemente zum Befestigen einer Vorrichtung zum Positionieren,
Halten oder Festklemmen eines Fahrzeugkarosserieteils auf;
- – weist
jeder Arm einen eingezogenen Bereich auf, an dem der Arm im Fall
eines Stoßes
an einem Hindernis oder einer zu großen mechanischen Belastung
bricht;
- – ist
jeder Arm zu Verminderung der Anzahl der Arm umkehrbar;
- – weist
die Vorrichtung wenigstens eine pneumatische Versorgungseinheit
aus einer Mehrzahl von rohrförmigen
Leitungen, die mit einem Verteiler in Verbindung stehen, auf und
die pneumatische Versorgungseinheit ist vorzugsweise am zentralen
Balken befestigt.
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Die
Erfindung lässt
sich auf Grund der nachfolgenden, beispielsweisen, nicht beschränkenden, mit
Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen gegebenen Beschreibung leichter verstehen. In den Zeichnungen
zeigen:
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1 ein
erläuterndes
Schaubild mit einer Schnittansicht des zentralen Balkens der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und von der erfindungsgemäßen Vorrichtung
abnehmbare modulare Arme;
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2 eine
schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit einem zentralen Balken und zwei daran befestigten Armen;
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3 eine
schematische, perspektivische Teilansicht einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
entsprechend der Ausführungsform
der 12;
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4 bis 9 schematisch
zwischengeordnetes Montagezubehör
für die
erfindungsgemäße Vorrichtung;
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10 schematisch
eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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11 schematisch
eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung;
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12 schematisch
eine perspektivische Ansicht einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit einem abnehmbaren Arm in Schnittansicht.
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Gemäß 1 umfasst
die erfindungsgemäße Vorrichtung
einen in Querschnittsansicht hohlen Balken 1, der an einem
Befestigungsflansch 2 am Ende eines nicht dargestellten
Roboterarms befestigt ist.
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Der
Befestigungsflansch 2 weist in an sich bekannter Weise
eine Zentrierfläche 3 am
Ende des nicht dargestellten Roboterarms und wenigstens sechs in
den Befestigungsflansch 2 eingearbeitete Befestigungsgewindebohrungen 4 auf.
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Der
Befestigungsflansch ist vorzugsweise mittels Schrauben mit dem hohlen
Balken 1 verbunden, nachdem er mit Bezug auf den Balken 1 mittels Zentrierstiften
positioniert wurde.
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Der
Balken 1 weist vorzugsweise einen quadratischen Querschnitt
oder einen zu einem quadratischen Querschnitt hinsichtlich des Torsionsträgheitsmoments äquivalenten
Querschnitt auf und ist mit einem inneren Hohlraum 5 versehen,
um die Masse des Balkens zu vermindern.
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Der
innere Hohlraum weist beispielsweise einen kreisförmigen Querschnitt
auf, kann jedoch, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, jeden anderen
Querschnitt aufweisen: Oval, elliptisch, usw., wenn dadurch das
Torsionsträgheitsmoment und
das Biegeträgheitsmoment
des Balkens 1 nicht um mehr als 20% vermindert wird.
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Ein
weiterer Vorteil des inneren Hohlraums 5 besteht darin,
dass darin elektrische, pneumatische oder hydraulische Leitungen
zum Energietransport oder zur Steuer- bzw. Positionssignalübermittlung angeordnet
werden können.
Diese Durchleitung erfolgt mit besonderer Sicherheit, da die Leitungen
und Kanäle
von den Wänden
des Balkens umgeben und geschützt
sind. Des Weiteren lässt
sich auf diese Weise der äußere Platzbedarf
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
vermindern.
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Der
Balken 1 weist auf seinen Seitenflächen Gewindebohrungen 6, 7 auf,
die in regelmäßen Abständen angeordnet
sind und schematisch durch Achslinien angedeutet sind. Des Weiteren
sind auf der dem Befestigungsflansch 2 entgegengesetzten Seite
eingearbeitete Zentrierleisten 8 angeordnet. Ferner sind
Schrägkanten 9 und 10 vorgesehen,
um die Arme an einer die Gewindebohrungen 6 oder 7 aufweisenden
Seitenfläche
und auf der die Zentrierbearbeitungen aufweisenden Fläche befestigen
zu können.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist so konstruiert, dass sich dem zentralen Balken 1 modulare
Arme zuordneten lassen, mit denen sich veränderliche Reichweiten, die
sich innerhalb eines regelmäßigen Netzes
wählen
lassen, erreichen lassen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist dafür ausgelegt,
die Anzahl der notwendigen modulare Arme, zum Erreichen einer sehr
weiträumigen
Zone um den Balken 1 herum, zu minimieren.
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Mit
der vorteilhaften, dargestellten Ausführungsform der Erfindung werden
nur siebzehn verschiedene modulare Arme benötigt, deren Reichweite den
im rechten unteren Winkel des Balkens 1 dargestellten Netzpunkten
entspricht. Auf diese Weise erlaubt es jeder Arm 11 bis 27 die
mit 11 bis 27 bezeichneten Punkte im Netz zu erreichen,
gegebenenfalls mit einem Umdrehen des Arms, um zu den unteren Netzpunkten
zu gelangen.
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In
der 2 sind identische Elemente oder funktionale Äquivalente
zu den Elementen der 1 mit Bezugsziffern bezeichnet,
die zu denen in der 1 identisch sind.
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Die
Vorrichtung gemäß 2 umfasst
einen mit einem Balken 1 verbundenen Befestigungsflansch 2 zum
Positionieren und Verankern an einem Ende eines nicht dargestellten
Roboters. Arme, beispielsweise ein Arm 13 und ein Arm 26,
sind am Balken 1 positioniert mittels Schrauben befestigt,
um auf diese Weise eine steife Baueinheit zu bilden, wenn sich der
Roboter bewegt. Vorzugsweise ist jeder Arm 11 bis 27 ausgehöhlt, um
seine Masse zu verringern und um die auf das Ende des Roboters bei
seinen Bewegungen wirkende Trägheitskräfte zu vermindern.
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Gemäß 3 weist
der Balken 1 regelmäßig beabstandete
Gewindebohrungen 6 sowie im Wesentlichen parallelepipedische
Zentrierleisten 8 auf, die auf der unteren Fläche im Wesentlichen
in der Mittelebene von zwei aufeinander folgenden Gewindebohrungen 6 angearbeitet
sind.
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Die
Enden der Arme 11 bis 27 sind mit zusammenwirkenden
Formen bearbeitet, das heißt,
jeder weist wenigstens eine zentrale Indexiervorrichtung der Zentrierleiste 8 des
Balkens 1 auf.
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Jede
zentrale Indexiernut I ist zwischen zwei Durchgangsbohrungen für Befestigungsschrauben
V angeordnet, die in Gewindebohrungen 6 geschraubt werden.
Jede zentrale Indexiernut I ist zwischen zwei Durchgangsbohrungen
für die
Schrauben zwei rechtwinkeligen Flächenwinkeln angeordnet, die
am Ende eines Armes 11 bis 27 angearbeitet sind.
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Durch
diese Anordnung lassen sich die Arme 11 bis 27 umkehren,
und sie erlaubt es, mit der verminderten Anzahl von siebzehn Armen
den gesamten, den Balken 1 umgebenden Raum zu erreichen.
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Es
können
Balken 1 mit unterschiedlichen Längen vorgesehen sein, vorzugsweise
mit Längen zwischen
500 mm und 3 m.
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Gemäß den 4 bis 9 umfasst
die erfindungsgemäße Vorrichtung
vorzugsweise Montagezubehör,
um verschiedene an sich bekannte Zubehörgeräte am Endes des Arms der Vorrichtung
zu montieren.
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4 stellt
ein nach innen gerichtetes Montagezubehör für ein Spannen vom Typ CNOMO
der Größe 0 dar.
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5 stellt
ein nach außen
gerichtetes Montagezubehör
für ein
Spannen vom Typ CNOMO der Größe 0 dar.
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6 stellt
ein Montagezubehör
zum Spannen vom Typ CNOMO, der Größe 4 dar, das parallel zum
Balken gerichtet ist, bei dem gegebenenfalls einem Winkelstück ein oder
mehrere unterschiedlich dicke Passstücke zuordnet sind, die die
Befestigungsposition festlegen sollen.
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7 stellt
ein Montagezubehör
mit einem Multifunktionsmechanismus dar, das zwei Befestigungsplatten
mit einem Passstück
großer
Dicke kombiniert.
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8 stellt
schematisch ein Pilotmontagezubehör dar, das zwei Befestigungsplatten
mit einem Passstück
kombiniert.
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9 stellt
schematisch ein Montagezubehör
in Form eines am Ende des Balkens angeordneten Arms dar.
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Weitere
Zubehörelemente
können
vorteilhafterweise vorgesehen sein, insbesondere im Bereich der
Verbindung zwischen dem Balken und einem Arm, um auf diese Weise
die Spitzen eines translatorisch gegenüber dem in 1 beschriebenen
Netzwerkes versetzten Netzwerkes zu erreichen. Vorteilhafterweise
kann ein solches Zubehörelement
die Form eines Winkelstücks
aufweisen, dessen Dicke gleich der Hälfte des Abstandes zwischen
den in 1 dargestellten Netzwerkpunkten beträgt, so dass
auf diese Weise die Spitzen eines durch die Schnittpunkte der Diagonalen
des Netzwerkes gemäß 1 definierten
anderen Netzwerkes erreicht werden.
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Gemäß 10 umfasst
eine zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
einen mit dem Befestigungsflansch 2 des Endes eines nicht dargestellten
Roboterarms verbundenen Balkens 1.
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Der
Balken 1 trägt
die Arme 17, 11, 20 und 27 sowie
zwei Endtraversen 28 und 29, die beispielsweise
dazu dienen, die Greifvorrichtung an einem festen Werkzeug erneut
zu zentrieren.
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Jeder
der Arme 11, 17, 20, 27 trägt ein Montagezubehör eines
Spann-, Positionier- oder
Haltegeräts
für ein
nicht dargestelltes Karosserieteil.
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Auf
Grund der beschränkten
Anzahl der mechanischen Verbindungsflächen, der Steifheit der fischgrätenartigen
Struktur der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sowie der geringen Trägheit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist die Positionierung der verschiedenen, an der Vorrichtung montierten
Geräte während der
Bewegungen des Roboterarms, der die erfindungsgemäße Vorrichtung
trägt,
präzise
und unveränderlich,
der die erfindungsgemäße Vorrichtung trägt. Des
Weiteren lässt
sich der Austausch der verschiedenen, an der erfindungsgemäßen Vorrichtung montierten
Geräte
unter Beibehaltung einer genauen und unveränderlichen Position durchführen.
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Gemäß 11 umfasst
eine weitere Ausführung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
die Arme 15, 17, 26, 17 und 11,
die ähnlich
oder funktionsmäßig äquivalent
zu den mit Bezug auf 1 beschriebenen Armen sind,
wobei diese mit einem Balken 1 in der vorbeschriebenen
Weise verbunden sind.
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Dasselbe
Positioniergerät 30 ist
am Ende eines jeden Armes befestigt, um die verschiedenen Montagemöglichkeiten
mit Benutzung desselben Montagehilfsmittels 31 am Ende
eines jeden Armes darzustellen.
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Jedes
Montagehilfsmittel 31 ist an seinem zugeordneten Arm durch
mit den Gewindebohrungen 32, die in dem entsprechendem
Arm angeordnet sind, zusammenwirkenden Schrauben befestigt. Die in
jedem dargestellten Arm angeordneten Gewindebohrungen 32 sind
so bearbeitet, dass sie ein geometrisches Quadrat, das parallel
zum Quadrat des Querschnitts des Balkens 1 verläuft, definieren.
Hieraus ergibt sich, dass der Zusammenbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
dazu führt,
mit Präzision den
Schnittpunkt der Diagonalen eines jeden Quadrats, das den Gewindebohrungen 32 entspricht,
zu definieren. Dieser Schnittpunkt entspricht jedes Mal einer Spitze
des mit Bezug auf 1 beschriebenen Netzwerks.
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Messungen
haben gezeigt, dass es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich ist,
eine erheblich bessere Steifigkeit im Verhältnis zu den bekannten Haltevorrichtungen
und eine unveränderliche
geometrische Positionierung mit einer besseren Präzision als
die bekannten Vorrichtungen zu erreichen.
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Gemäß 12 umfasst
eine bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
einen hohlen Balken 41, der in Perspektive dargestellt
ist. Der hohle Balken 41 ist mit einem Befestigungsflansch 42 am
Ende eines nicht dargestellten Roboterarms befestigt. Der Befestigungsflansch 42 umfasst
in bekannter Weise entweder eine Zentrierfläche 43 am nicht dargestellten
Roboterarm oder wenigstens sechs Befestigungsgewindebohrungen 44,
die in dem Befestigungsflansch 42 eingearbeitet sind. Der
Befestigungsflansch 42 ist vorzugsweise am Balken 41 mittels
Schrauben befestigt, nachdem er mit Bezug auf den Balken 41 mittels
Zentrierzapfen positioniert wurde.
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Der
Balken 41 weist einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt
auf und einen inneren Hohlraum 45 auf, der mittels eines
abnehmbaren Deckels 46 verschließbar ist. Der Balken 41 umfasst
an seinen Seitenflächen
Gewindebohrungen 47, die mit regelmäßigen Abständen angeordnet sind, sowie
bearbeitete Zentrierflächen,
die auf der dem Befestigungsflansch 42 entgegengesetzten
Seite angeordnet sind. Schrägkanten 49 und 50 sind
vorgesehen, um die Arme auf einer die Gewindebohrungen 47 aufweisenden
Seitenfläche
sowie auf der die Zentrierflächen 48 aufweisenden
Seite anbringen zu können.
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Ein
Arm 50 wird auf diese Weise mittels geeigneter Schrauben,
die in die Gewindebohrung 47 eingeschraubt werden, montiert.
Der Arm 50 wird auf den Zentrierflächen 48 positioniert,
die vorzugsweise als im Wesentlichen parallelepipedische Leisten
ausgebildet sind.
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Der
Arm 50 ist im dargestellten Beispiel ein waagerechter Arm,
der vorzugsweise einen in der Schnittdarstellung erkennbaren, eingezogenen
Bereich 51 aufweist.
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Dieser
in Schnittdarstellung sichtbare, eingezogene Teilbereich 51 führt zu einem
Bruch des Arms im Falle eines Stoßes an einem Hindernis oder
einer zu großen
mechanischen Beanspruchung. Dieser eingezogene Teilbereich 51 hat
daher die Funktion einer mechanischen Sicherung, wodurch erreicht wird,
dass nicht die gesamte erfindungsgemäße Vorrichtung beschädigt wird,
wenn der Arm 50 bricht.
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Der
Arm 50 ist hohl und der Widerstandsquerschnitt des eingezogenen
Bereichs 51 ist in vorgewählter Weise in Abhängigkeit
von der vom Ende des Arms 50 aufzubringenden Widerstandskraft
und in Abhängigkeit
von der gewählten
Bruchlast zum Schutz der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgewählt.
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Vorteilhafterweise
ist vorgesehen, dass der innere Hohlraum 45 des hohlen
Balkens 41 nach Abnehmen des Deckels 46 zugänglich ist,
um einen Verteilerkasten 53 aufzunehmen, der einen zylindrischen
Bereich 54 und ein Endstück 55 aufweist, das als
Anschlussträger
für eine
Mehrzahl von Anschlüssen 57, 58 ausgebildet
ist.
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Diese
Anordnung führt
dazu, dass sich die Länge
der elektrischen Versorgungsleitungen für die elektrischen Spannvorrichtungen,
die sich an den Enden der Arme der Vorrichtung anordnen lassen, vermindern
lässt.
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Im
Fall von pneumatischen Spannvorrichtungen, ist vorteilhafterweise
vorgesehen, am Balken 41 eine oder zwei pneumatische Versorgungseinheiten 60 anzuordnen,
die eine Mehrzahl von von einem Verteiler 61 aus versorgten
Schlauchleitungen 62, 63 umfasst. Die pneumatische
Versorgungseinheit 60 wird auf diese Weise unter Druck
gesetzt und erlaubt es, Druckluft zu den pneumatischen Spannvorrichtungen
zu leiten, sowie auch die Luft abzuleiten, die direkt durch die
pneumatische Versorgungseinheit 60 zurückgeführt wird, wodurch ein Verschlingen
der Pneumatikschläuche
vermieden wird.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist
die pneumatische Versorgungseinheit 60 dafür vorgesehen,
zwei Abzweigleitungen 64, 65 zu versorgen, die
mit einer nicht dargestellten Kolben-Zylinder-Einheit zum Spannen
oder mit einem äquivalenten
Positioniergerät
oder einer Haltevorrichtung für ein
Kraftfahrzeugkarosserieteil verbunden sind, zu beaufschlagen.
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Die
Bezug auf mehrere Ausführungsformen beschriebene
Erfindung ist keineswegs darauf beschränkt, sondern umfasst im Gegenteil
jede Formänderung
und jede Ausführungsvariante
im Rahmen des Erfindungsgedankens.
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So
ist es im Fall einer pneumatischen Spannvorrichtung vorteilhafterweise
möglich,
eine oder zwei pneumatische Versorgungseinheiten 16 im
hohlen Inneren eines Balkens 41 anzuordnen, wobei diese
pneumatische Versorgungseinheiten 60 mehrere Rohrverbindungen
aufweisen, die über
einen Verteiler 61 mittels flexiblen Schläuchen 62, 63 beaufschlagt
sind. Die mit Druck beaufschlagte pneumatische Versorgungseinheit 60 erlaubt
es, bei dieser Ausführungsform
des Weiteren Druckluft zu pneumatischen Spannvorrichtungen zu leiten
und dabei eine Verschlingung der pneumatischen Leitungen zu vermeiden.
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Erfindungswesentlich
ist, dass die Struktur der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen länglichen Balken
umfasst, der ein gutes Torsionswiderstandsmoment und Biegewiderstandsmoment
aufweist, äquivalent
zu denjenigen, die sich bei Benutzung eines Balkens mit quadratischem
Querschnitt erreichen lassen, wobei die Art der angegebenen Befestigung
zulässt,
dass ein großes
Raumvolumen mit einer geringen Anzahl von Armen erreichbar ist,
um den Vorrat an Armen zu vermindern, der zur Umsetzung der Erfindung
notwendig ist.