EP3227062A1

EP3227062A1 - Handhabungseinrichtung zum öffnen einer klappe und entsprechendes verfahren

Info

Publication number: EP3227062A1
Application number: EP15804678.9A
Authority: EP
Inventors: Gerhard ALONSO; Sven BITZER; Matthias IMLE; Stefanie LIPPISCH; Siegfried Poppe
Original assignee: Duerr Systems AG
Current assignee: Duerr Systems AG
Priority date: 2014-12-03
Filing date: 2015-12-02
Publication date: 2017-10-11
Also published as: WO2016087042A1; KR20170091630A; DE102014017855A1; MX2017007056A; US20170266808A1; CN107000211A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Handhabungseinrichtung zum Öffnen einer Klappe (1) eines zu beschichtenden Bauteils, insbesondere zum Öffnen einer Tür (1) oder einer Haube eines Kraftfahrzeugkarosseriebauteils in einer Lackieranlage, mit einem Handhabungsroboter (2) mit einem Roboterarm (5) und einem an dem Roboterarm (5) angebrachten Greifer (6) zum Eingreifen in einen Eingriff (7) an der zu öffnenden Klappe (1), so dass der Handhabungsroboter (2) die Klappe (1) mit dem Greifer (6) öffnen kann, und einem Sensor (8) zur berührungslosen Erfassung der Position des Greifers (6) relativ zu der Klappe (1), um den Greifer (6) relativ zu dem Eingriff an der Klappe (1) positionieren zu können. Es wird vorgeschlagen, dass der Sensor (8) den Abstand misst zur Außenseite (9) der zu öffnenden Klappe (1).

Description

BESCHREIBUNG Handhabungseinrichtung zum Öffnen einer Klappe und

entsprechendes Verfahren

Die Erfindung betrifft eine Handhabungseinrichtung zum Öffnen einer Klappe eines zu beschichtenden Bauteils, insbesondere zum Öffnen einer Tür oder einer Haube eines Kraftfahrzeugka- rosseriebauteils in einer Lackieranlage. Weiterhin umfasst die Erfindung ein entsprechendes Handhabungsverfahren.

In modernen Lackieranlagen zur Lackierung von Kraftfahrzeug- karosseriebauteilen müssen die Türen und Hauben der zu lackierenden Kraftfahrzeugkarosserien im Rahmen des Lackierprozesses geöffnet werden, damit ein Lackierroboter den Innenraum der Kraftfahrzeugkarosserie und die Innenseite der Türen bzw. Hauben lackieren kann.

Hierzu werden üblicherweise Handhabungsroboter eingesetzt, die auch als Türöffner bzw. Haubenöffner bezeichnet werden. Diese Handhabungsroboter greifen üblicherweise mit einem Stift in einen Eingriff an der zu öffnenden Tür bzw. Haube ein und können dann die Klappe (Tür oder Haube) öffnen bzw. schließen. Bei einer Tür einer Kraftfahrzeugkarosserie wird der Eingriff für den Stift des Handhabungsroboters üblicherweise durch den Fensterspalt gebildet, in dem im fertig montierten Zustand die Seitenscheibe verschiebbar ist.

Problematisch bei derartigen Handhabungsrobotern ist die genaue Positionierung des Stifts des Handhabungsroboters in dem Eingriff. Die bekannten Geometriedaten der zu lackierenden Kraftfahrzeugkarosserie ermöglichen nämlich in Verbindung mit der Position der Kraftfahrzeugkarosserie auf dem Förderer nur eine Grobpositionierung des Stifts des Handhabungsroboters relativ zu dem Eingriff an der zu öffnenden Klappe (Tür oder Haube) .

Aus JP 7-232110 ist ein Handhabungsroboter bekannt, der zur Erleichterung der Positionierung des Handhabungsroboters relativ zu der zu öffnenden Tür einer Kraftfahrzeugkarosserie einen Annäherungssensor aufweist. Der Annäherungssensor steht hierbei von dem Roboterarm des Handhabungsroboters ab und de- tektiert im Betrieb die Innenseite der zu öffnenden Tür in einer Kraftfahrzeugkarosserie . Zunächst muss der Handhabungsroboter also durch die Türöffnung für das Seitenfenster in den Innenraum der Kraftfahrzeugkarosserie hineinfahren. An- schließend kann dann der Roboterarm abgesenkt werden, worauf der Roboterarm dann langsam wieder nach außen gezogen wird, bis der Annäherungssensor die Innenseite der Tür detektiert. Zu diesem Zeitpunkt ist dann eine genaue Relativpositionierung zwischen dem Stift des Handhabungsroboters einerseits und der zu öffnenden Tür andererseits bekannt. Der Handha^¬ bungsroboter kann den Stift dann anheben, leicht seitlich verschieben und dann in den Fensterspalt einführen, um die Tür dann öffnen zu können. Nachteilig an diesem bekannten Handhabungsroboter ist also die relativ aufwändige Positio- nierung des Handhabungsroboters relativ zu dem Eingriff an der zu öffnenden Tür, da der Handhabungsroboter zuerst in den Innenraum der Kraftfahrzeugkarosserie hineinfahren muss.

Aus EP 1 824 646 Bl ist ein völlig anderes Prinzip der Posi- tionierung eines Handhabungsroboters relativ zu einer zu öffnenden Tür einer Kraftfahrzeugkarosserie bekannt. Hierbei ist in den zum Öffnen dienenden Stift des Handhabungsroboters ein Sensor integriert, dessen Messbereich nach unten ausgerichtet ist und der beim Überfahren des Fensterspaltes der zu öffnen- den Tür ein Signal erzeugt. Zum einen erfordert dies, dass der zum Öffnen dienende Stift zunächst über den Fensterspalt fährt, was die Positionierung aufwändig macht. Zum anderen ist die bauliche Integration des Sensors in den zum Öffnen dienenden Stift schwierig.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine entsprechend verbesserte Handhabungsvorrichtung und ein entsprechendes Verfahrens zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Handhabungsvorrichtung bzw. ein entsprechendes Verfahren gemäß den Nebenansprüchen gelöst.

Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, zur Positionierung eines Handhabungsroboters relativ zu einer zu öffnenden Klappe (z.B. Tür einer Kraftfahrzeugkarosserie) den Abstand zur Außenseite der zu öffnenden Klappe zu messen. Dadurch unterscheidet sich die Erfindung von dem eingangs beschriebenen Stand der Technik gemäß JP 7-232110, der eine De- tektion der Innenseite der zu öffnenden Tür vorsieht. Die erfindungsgemäße Positionierung der Handhabungsvorrichtung relativ zu der zu öffnenden Klappe ist also wesentlich einfacher, da es nicht erforderlich ist, den zum Öffnen dienenden Greifer (z.B. Stift) zunächst in den Innenraum der Kraftfahr- zeugkarosserie hineinzufahren.

Darüber hinaus unterscheidet sich die Erfindung auch von dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik gemäß EP 1 824 646 Bl, der vorsieht, dass der Sensor gezielt den Fensterspalt detektiert, d. h. den Eingriff für den Greifer des Handhabungsroboters .

Die Erfindung sieht jedoch in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik einen Handhabungsroboter vor, um die zu öffnende Klappe (z.B. Tür, Motorhaube oder Kofferraumdeckel einer Kraftfahrzeugkarosserie) zu öffnen und zu schließen.

Bei dem Handhabungsroboter handelt es sich vorzugsweise um einen frei programmierbaren, mehrachsigen Roboter mit einer seriellen Kinematik. Beispielsweise kann hierzu ein sogenann^¬ ter Scara-Roboter (Scara: Selective compliance assembly robot arm) eingesetzt werden. In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich jedoch bei dem Handhabungsrobo- ter um einen herkömmlichen Knickarmroboter.

Der Handhabungsroboter führt einen Greifer (z.B. Stift), zum Eingreifen in einen Eingriff (z.B. Fensterspalt einer Tür) an der zu öffnenden Klappe, sodass der Handhabungsroboter die Klappe mit dem Greifer öffnen kann. Der Greifer ist hierbei an die Geometrie der zu öffnenden Klappe angepasst, damit der Greifer in den Eingriff an der zu öffnenden Klappe eingreifen kann. Beim Öffnen einer Tür einer Kraftfahrzeugkarosserie ist der Greifer vorzugsweise stiftförmig, damit der Greifer in den Fensterspalt der Tür eingreifen kann.

Darüber hinaus umfasst die erfindungsgemäße Handhabungseinrichtung einen Sensor zur berührungslosen Erfassung der Position des Greifers relativ zu der Klappe, um den Greifer rela- tiv zu dem Eingriff an der Klappe positionieren zu können.

Die Erfindung zeichnet sich nun in Abgrenzung zu dem Stand der Technik gemäß JP 7-232110 und EP 1 824 646 Bl dadurch aus, dass der Sensor den Abstand misst zur Außenseite der zu öffnenden Klappe. Dies ist vorteilhaft, weil der Handhabungsroboter dann den Greifer von der Außenseite kommend in dem Eingriff platzieren kann, ohne dass es erforderlich ist, dass der Sensor zunächst in den Innenraum der Kraftfahrzeugkarosserie hineingefahren wird. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Sensor an oder in dem Roboterarm angebracht. Dadurch un^¬ terscheidet sich die Erfindung von dem eingangs beschriebenen Stand der Technik gemäß EP 1 824 646 Bl, bei dem der Sensor in den Greifer integriert ist. Die bauliche Trennung des Sensors von dem Greifer ist jedoch vorteilhaft, da der Greifer bei einer mechanischen Überlastung abbrechen kann und dann ausgetauscht werden muss. Im Rahmen der Erfindung kann der Greifer jedoch als einfaches Bauteil ausgeführt sein, sodass ein Austausch des Greifers kostengünstig ist.

Die bauliche Integration des Sensors in den Roboterarm ist dagegen vorteilhaft, weil der Sensor dadurch weniger verschmutzungsanfällig ist. Darüber hinaus ist die bauliche Integration des Sensors in den Roboterarm auch vorteilhaft, weil die Außenkontur des Handhabungsroboters dadurch nicht vergrößert wird, sodass auch die Kollisionsgefahr nicht steigt .

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Sensor einen Messbereich auf, der von dem Roboterarm schräg nach vorne absteht. Dies bietet den Vorteil, dass der Messbereich des Sensors bei einer Annäherung des Greifers an die zu öffnende Tür die Außenseite der zu öffnenden Tür stets „im Blick" hat.

Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass der Messbereich des Sensors gerade (horizontal) nach vorne absteht. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn der Sensor an der Roboterbasis angebracht ist.

Der Greifer steht bei der erfindungsgemäßen Handhabungseinrichtung vorzugsweise quer von dem Roboterarm nach unten ab, um in den Eingriff an der zu öffnenden Klappe eingreifen zu können. Der Greifer kann hierbei über eine an sich bekannte Roboterhandachse mit dem Roboterarm verbunden sein. Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass der Hand- habungsroboter keine Roboterhandachse aufweist, sodass der Greifer dann direkt an dem distalen Roboterarm angebracht ist .

Weiterhin ist zu erwähnen, dass der Sensor den Abstand zu der Außenseite der zu öffnenden Klappe (z.B. Tür, Motorhaube,

Kofferraumdeckel einer Kraftfahrzeugkarosserie) vorzugsweise als quantitative Größe misst. Dadurch unterscheidet sich die Erfindung von dem eingangs beschriebenen Stand der Technik gemäß JP 7-232110, bei dem der Sensor lediglich eine Annähe- rung an die Innenseite der zu öffnenden Tür detektiert und dann bei einer bestimmten Entfernung ein qualitatives Signal ausgibt. Die quantitative Messung des Abstands zur Außenseite der zu öffnenden Klappe ermöglicht demgegenüber bei der Annäherung an die Außenseite der zu öffnenden Klappe eine konti- nuierliche Positionsregelung, d. h. mit einer Rückkopplung des gemessenen Abstands zur Außenseite der zu öffnenden Klappe.

Zu dem Greifer ist weiterhin zu erwähnen, dass der Greifer vorzugsweise eine Sollbruchstelle aufweist, sodass der Greifer bei einer mechanischen Überlastung abbricht. Die mechanische Belastbarkeit der Sollbruchstelle ist vorzugsweise so ausgelegt, dass der Greifer abbricht, bevor die mechanische Belastbarkeit der zu öffnenden Klappe und/oder des Handha- bungsroboters überschritten wird.

Beispielsweise kann der Greifer aus Kunststoff bestehen. Dies ist vorteilhaft, weil der Berührungskontakt zwischen dem Greifer und der zu öffnenden Klappe dann nicht zu Kratzspuren an der zu öffnenden Klappe führt.

Ferner ist zu erwähnen, dass der Sensor vorzugsweise an eine Sensorleitung angeschlossen ist, die mindestens auf einem Teil ihrer Länge im Inneren des Roboterarms verläuft. Dies ist vorteilhaft, weil die Sensorleitung dann geschützt ist und die Außenkontur des Handhabungsroboters nicht vergrößert. Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass es sich bei der zu öffnenden Klappe um eine Tür einer Kraftfahrzeugkarosserie handeln kann. In diesem Fall wird der Eingriff für den Greifer des Handhabungsroboters üblicherweise durch einen Fensterspalt in der Tür gebildet.

Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass der Eingriff an der zu öffnenden Klappe ein Hilfsmittel ist, das lösbar an der Klappe angebracht ist. Beispielsweise kann an einem zu öffnenden Kofferraumdeckel oder einer Motorhaube ein solches Hilfsmittel angebracht werden, damit der Greifer den Kofferraumdeckel bzw. die Motorhaube ergreifen kann. Der Eingriff ist also im Rahmen der Erfindung nicht notwendigerweise ein integraler Bestandteil der zu öffnenden Klappe, sondern kann auch lösbar mit der zu öffnenden Klappe verbunden sein.

Weiterhin besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass der Eingriff eine Kennzeichenmulde eine Öffnung für einen Scheinwerfer oder ähnliches ist. Ferner besteht auch die Möglichkeit, den Kontakt des Greifers mit dem Eingriff zu überprüfen. Dies kann beispielsweise durch Auswertung des Sensorsignals erfolgen. Hinsichtlich der Bauart und der Funktionsweise des Sensors kommen im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten in Betracht. Bei dem Sensor handelt es sich jedoch vorzugsweise um einen Entfernungssensor, beispielsweise um einen Ultra- schallsensor oder einen induktiven Sensor. Im Rahmen der Er^¬ findung können jedoch auch andere Sensortypen eingesetzt werden. Beispielsweise kann im Rahmen der Erfindung auch ein Radarsensor eingesetzt werden. In diesem Zusammenhang ist auch zu erwähnen, dass der Sensor vorzugsweise Materialien aus Stahl oder Aluminium erkennt. Hierbei sollte zumindest bei einer Annäherung auf weniger als 100 mm (z.B. je nach Sensor und Anbringungsort des Sensors im Bereich von weniger als 50 bis 500 mm) ein Signal erkennbar sein.

Ferner ist zu erwähnen, dass vorzugsweise nur ein einziger Sensor vorgesehen ist, um den Greifer in dem Eingriff an der zu öffnenden Klappe positionieren zu können.

Darüber hinaus ist zu bemerken, dass die Erfindung nicht nur Schutz beansprucht für die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Handhabungsvorrichtung. Darüber hinaus beansprucht die Erfindung auch Schutz für eine komplette Be- schichtungsanlage mit mindestens einer solchen Handhabungseinrichtung. Beispielsweise kann es sich hierbei um eine Lackieranlage zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebautei- len handeln. Ferner ist auch zu erwähnen, dass der Handhabungsroboter vorzugsweise auch eine Kollisionskontrolle ermöglicht, damit beispielsweise eine Kollision des Handhabungsroboters mit einem Bauteil (z.B. Kraftfahrzeugkarosseriebauteil ) oder mit den Kabinenwänden einer Lackierkabine erkannt wird. Im Rahmen dieser Kollisionskontrolle kann beispielsweise das Drehmoment, das auf die Z-Achse (senkrechte Achse) des Handhabungsroboters wirkt. So steigt dieses Drehmoment sprunghaft an, wenn sich der Handhabungsroboter um seine Z-Achse (senkrechte Achse) dreht und dann mit einer Begrenzung (z.B.

Kraftfahrzeugkarosseriebauteil ) kollidiert .

Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass im Rahmen der Kollisionskontrolle das Drehmoment aller oder zumindest mehrerer Roboterachsen ausgewertet wird.

Schließlich umfasst die Erfindung auch ein entsprechendes Handhabungsverfahren, was sich bereits aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, sodass auf eine separate Beschreibung des Handhabungsverfahrens verzichtet werden kann.

Zu dem Handhabungsverfahren ist allerdings zu erwähnen, dass vorzugsweise zunächst eine Grobpositionierung des Greifers und anschließend eine Feinpositionierung des Greifers erfolgt.

Die Grobpositionierung des Greifers relativ zu der zu öffnenden Klappe kann ausschließlich auf der Grundlage der bekann- ten Geometriedaten des Kraftfahrzeugkarosseriebauteils und der vorgegebenen Position des Kraftfahrzeugkarosseriebauteils erfolgen. Bei dieser Grobpositionierung sind nämlich die relativ groben Toleranzen hinsichtlich der Geometriedaten und der Position der Kraftfahrzeugkarosserie nicht störend.

Die Feinpositionierung des Greifers relativ zu dem Eingriff an der zu öffnenden Klappe erfolgt dagegen unter Berücksichtigung der Sensordaten. Im Rahmen der Erfindung besteht auch die Möglichkeit einer Teilekontrolle und einer Kollisionskontrolle durch eine Über^¬ wachung der Auslenkung (Deformation) des Greifers. So wird der Greifer bei einem normalen Handhabungsvorgang aufgrund der dabei auftretenden mechanischen Belastung ausgelenkt, wo^¬ bei die Auslenkung innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs liegt. Auch bei einer Kollision des Greifers mit einer Begrenzung (z.B. Bauteil, Kabinenwand) wirkt auf den Greifer eine mechanische Belastung, was zu einer entsprechenden Aus- lenkung des Greifers führt. Allerdings ist die Auslenkung des Greifers bei einer Kollision größer als bei einem normalen Handhabungsvorgang. Ohne einen Berührungskontakt des Greifers mit dem zu handhabenden Bauteil oder einer Begrenzung wird der Greifer dagegen überhaupt nicht ausgelenkt. Dies ermög- licht eine Unterscheidung der folgenden drei Betriebszustände in Abhängigkeit von der Auslenkung des Greifers:

Kein Kontakt des Greifers mit Bauteilen oder Begrenzungen,

Berührungskontakt des Greifers mit einem zu handhabenden Bauteil im Rahmen eines normalen Handhabungsvorgangs, und

Kollision des Greifers mit einer Begrenzung (z.B. Bauteil oder Kabinenwand) .

Die Auslenkung (Deformation) des Greifers kann beispielsweise durch Dehnmessstreifen ermittelt werden, die an sich aus dem Stand der Technik bekannt sind und deshalb nicht näher beschrieben werden müssen.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen : Figur 1A eine Querschnittsansicht durch eine Kraftfahrzeugtür bei der Annäherung des Handhabungsroboters zum Öffnen der Tür, Figur 1B eine Abwandlung von Figur 1A, wobei sich ein Grei^¬ fer des Handhabungsroboters bereits über dem Fensterspalt der zu öffnenden Tür befindet,

Figur IC eine Abwandlung der Figuren 1A und 1B, wobei der

Greifer des Handhabungsroboters bereits in den

Fensterspalt der Tür hineingefahren ist,

Figur 1D eine Abwandlung der Figuren 1A-1C, wobei der Sensor an der Roboterbasis angeordnet ist,

Figur 2 das erfindungsgemäße Handhabungsverfahren in Form eines Flussdiagramms,

Figur 3 den Öffnungsprozess einer Kraftfahrzeugtür als

Flussdiagramm,

Figur 4 den Offnungsprozess einer Kraftfahrzeugtür mit einer Teilekontrolle, Figur 5A den Öffnungsprozess einer Haube einer Kraftfahrzeugkarosserie als Flussdiagramm, sowie

Figur 5B eine Perspektivansicht einer Motorhaube einer

Kraftfahrzeugkarosserie mit einem Greifer.

Die Figuren 1A-1B zeigen verschiedene Betriebszustände einer erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung zum Öffnen einer Tür 1 einer Kraftfahrzeugkarosserie , damit ein nicht dargestell- ter Lackierroboter den Innenraum der Kraftfahrzeugkarosserie und die Innenseite der Tür 1 lackieren kann.

Hierzu weist die erfindungsgemäße Handhabungsvorrichtung ei- nen mehrachsigen Handhabungsroboter 2 auf, der mit seiner Roboterbasis 3 wahlweise ortsfest oder entlang der Förderrichtung der Kraftfahrzeugkarosserien verschiebbar angeordnet sein kann. Auf der Roboterbasis 3 ist ein Roboterglied 4 angeordnet, wobei das Roboterglied 4 relativ zu der Roboterbasis 3 um eine senkrechte_. Drehachse drehbar ist.

An dem drehbaren Roboterglied 4 ist ein Roboterarm 5 drehbar angeordnet, wobei der Roboterarm 5 relativ zu dem Roboterglied 4 um eine horizontale Drehachse drehbar ist. In den Zeichnungen ist diese Drehachse rechtwinklig zur Zeichenebene ausgerichtet . Am distalen freien Ende des Roboterarms 5 ist ein Greifer 6 angebracht, der von dem Roboterarm 5 quer nach unten absteht, damit der Greifer 6 in einen Fensterspalt 7 der Tür 1 eingeführt werden kann, wie in Figur IC dargestellt ist. In dem Roboterarm 5 ist ein Entfernungssensor 8 angeordnet, der den Abstand zur Außenseite 9 der Tür 1 innerhalb eines vorgegebenen Messbereichs 10 misst. Der Messbereich 10 des Entfernungssensors 8 steht hierbei von dem Roboterarm 5 schräg nach vorne unten ab. Dadurch kann der Entfernungs- sensor 8 bei der Annäherung des Greifers β an den Fensterspalt 7 in der Tür 1 stets den Abstand zur Außenseite 9 der Tür 1 messen, was bei der Feinpositionierung des Greifers 6 relativ zu dem Fensterspalt 7 eine geregelte Feinpositionierung ermöglicht. Ferner zeigen die Zeichnungen eine Sensorleitung 11, die innerhalb des Roboterarms 5 verläuft. Der Greifer 6 wird bei der Annäherung an den Fensterspalt 7 zunächst über dem Fensterspalt 7 positioniert, wie es in Figur 1B dargestellt ist.

Anschließend wird der Greifer 6 dann nach unten in den Fens- terspalt 7 abgesenkt, wie es in Figur IC dargestellt ist.

Schließlich kann der Handhabungsroboter 2 dann die Tür 1 aufziehen . Figur 1D zeigt eine Abwandlung der Figuren 1A-1C, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden. Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass der Entfernungssensor 8 an der Roboterbasis 3 angebracht ist und den Abstand zur Außenseite der Tür 1 misst.

Im Folgenden wird nun das in Figur 2 dargestellte Flussdia- gramin beschrieben, welches das erfindungsgemäße Handhabungsverfahren in vereinfachter Form beschreibt.

In einem ersten Schritt Sl erfolgt zunächst ein grobes Heranfahren des Handhabungsroboters 2 an die zu öffnende Tür 1. Bei diesem groben Heranfahren müssend die Sensordaten des

Entfernungssensors 8 noch nicht ausgewertet werden. Vielmehr kann die Grobpositionierung allein aufgrund der bekannten Geometriedaten der Kraftfahrzeugkarosserie und der ebenfalls bekannten Position der Kraftfahrzeugkarosserie auf dem Förderer erfolgen.

Während dieser Grobpositionierung wird in einem Schritt S2 geprüft, ob der Entfernungssensor 8 bereits ein Entfernungssignal erfasst.

Falls dies der Fall ist, so folgt dann in einem Schritt S3 ein sensorgesteuertes Heranfahren des Greifers 6 an die Tür 1, wobei die von dem Entfernungssensor 8 gemessenen Signale im Rahmen einer Positionsregelung berücksichtigt werden.

In einem Schritt S4 wird dabei laufend geprüft, ob sich der Greifer 6 oberhalb des Fensterspaltes 7 befindet.

Falls dies der Fall ist, so wird der Greifer 6 in einem

Schritt S5 nach unten in den Fensterspalt 7 abgesenkt.

Dann wird in einem Schritt S6 geprüft, ob sich der Greifer 6 in dem Fensterspalt 7 befindet.

Falls dies nicht der Fall ist, so wird in einer Schleife in einem Schritt S10 eine Suchfunktion aktiviert Andernfalls kann anschließend die Tür 1 dann in einem weiteren Schritt S7 aufgezogen werden.

In einem Schritt S8 kann die Tür 1 dann wieder geschlossen werden .

Schließlich erfolgt dann in einem Schritt S9 eine Rückfahrt in die Ausgangsposition. Figur 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Öffnungsprozess einer Tür einer Kraftfahrzeugkarosserie in Form eines Flussdiagramms . In einem ersten Schritt Sl fährt der Handhabungsroboter den Greifer vo'n außen an die Tür. Bei diesem Anfahren werden die bekannten Karosseriedaten der Kraftfahrzeugkarosserie berücksichtigt, welche die Geometrie der Kraftfahrzeugkarosserie wiedergeben .

Beim Anfahren an die Außenseite der Tür der Kraftfahrzeugkarosserie wird in einem Schritt S2 die Signalstärke des Sensors gemessen und mit einem Grenzwert x verglichen. Falls die Signalstärke den Grenzwert x trotz des Heranfahrens an die Außenseite der Tür nicht übersteigt, so deutet dies darauf hin, dass die Tür tatsächlich an der angenommenen Stelle nicht vorhanden ist, so dass in einem Schritt S3 angenommen wird, dass ein Fehler vorliegt. Beispielsweise kann dann ein Fehler-Flag gesetzt werden.

Andernfalls geht die Steuerung davon aus, dass die Tür vorhanden ist, so dass dann der Greifer in einem Schritt S4 in den Eingriff (z. B. Türspalt) an der Tür eintauchen kann, um die Tür zu öffnen.

Bei diesem Prozess wird in einem Schritt S5 das Drehmoment überwacht, das in einer senkrechten Drehachse („Turmachse") wirkt. Zum einen ermöglicht dies eine Kollisionskontrolle, da dieses Drehmoment bei einer Kollision sprunghaft ansteigt. Zum anderen ermöglicht diese Drehmomentüberwachung aber auch eine Teilekontrolle, d. h. die Kontrolle, ob das angenommene Teil (z. B. Tür) tatsächlich vorhanden ist, da das Teil dann dem Handhabungsroboter einen entsprechenden Widerstand entgegensetzt . Figur 4 zeigt eine derartige Teilekontrolle in Form eines Flussdiagramms . In einem ersten Schritt Sl wird beispielsweise eine Tür einer Kraftfahrzeugkarosserie geöffnet .

Dabei wird in einem Schritt S2 die Signalstärke des Sensors gemessen und mit einem Grenzwert y verglichen.

Falls die Signalstärke den Grenzwert y unterschreitet, so deutet dies auf einen Fehler hin, da der Sensor die Tür nicht detektiert. Beispielsweise kann dies darauf zurückzuführen sein, dass der Kontakt zwischen dem Greifer und der zu öff- nenden Tür verloren gegangen ist. In einem Schritt S3 wird dann ein Fehler angenommen, wobei dann beispielsweise ein Fehler-Flag gesetzt werden kann.

Andernfalls erfolgt in einem weiteren Schritt S4 eine Fort- setzung des normalen Prozesses und das Teil (z. B. Tür) wird dann wieder geschlossen.

Die Figuren 5A und 5B verdeutlichen einen Offnungsprozess einer Motorhaube 12 einer Kraftfahrzeugkarosserie mittels eines Greifers 13, der in der vorstehend beschriebenen Weise von einem Handhabungsroboter bewegt wird.

Zum Öffnen der Motorhaube 12 kann der Greifer 13 in einen Ring 14 an der Motorhaube 12 eingreifen.

In einem ersten Schritt Sl wird dann beim Öffnen der Motorhaube 12 zunächst der Greifer 13 an den Ring 14 herangefahren . Anschließend wird der Greifer 13 dann in einem weiteren

Schritt S2 in den Ring 14 hineingefahren.

Dabei wird in einem Schritt S3 die Signalstärke des Sensors gemessen und mit einem Grenzwert x verglichen.

Falls die gemessene Signalstärke den Grenzwert x nicht überschreitet, so kann davon ausgegangen werden, dass der Greifer 13 tatsächlich nicht in den Ring 14 eingetaucht ist. In einem Schritt S4 wird dann ein Fehler angenommen, wobei beispielsweise ein Fehler-Flag gesetzt werden kann.

Andernfalls erfolgt in einem Schritt S5 der normale Hand- lingsprozess , d. h. die Motorhaube 12 wird in der üblichen Weise geöffnet und anschließend wieder geschlossen.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die eben- falls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen .

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Bezugszeichenliste :

1 Tür der Kraftfahrzeugkarosserie

2 Handhabungsroboter

3 Roboterbasis

4 Roboterglied

5 Roboterarm

6 Greifer

7 Fensterspalt der Tür

8 Entfernungssensor

9 Außenseite der Tür

10 Messber.eich des Entfernungssensors

11 Sensorleitung

12 Motorhaube

13 Greifer

14 Ring

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Claims

ANSPRÜCHE

1. Handhabungseinrichtung zum Öffnen einer Klappe (1) eines zu beschichtenden Bauteils, insbesondere zum Öffnen einer Tür (1) oder einer Haube eines Kraftfahrzeugkarosseriebauteils in einer Lackieranlage, mit

a) einem Handhabungsroboter (2) mit einem Roboterarm (5) und einem an dem Roboterarm (5) angebrachten Greifer (6) zum Eingreifen in einen Eingriff (7) an der zu öffnenden Klappe (1), so dass der Handhabungsroboter (2) die Klappe (1) mit dem Greifer (6) öffnen kann, und b) einem Sensor (8) zur berührungslosen Erfassung der Position des Greifers (6) relativ zu der Klappe (1), um den Greifer (6) relativ zu dem Eingriff (7) an der Klappe (1) positionieren zu können,

dadurch gekennzeichnet,

c) dass der Sensor (8) den Abstand misst zur Außenseite der zu öffnenden Klappe (1) .

2. Handhabungseinrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

a) dass der Sensor (8) an oder in dem Roboterarm (5) oder an einer Roboterbasis (3) angebracht ist, und/oder b) dass der Sensor (8) einen Messbereich (10) aufweist, der von dem Roboterarm (5) schräg nach vorne absteht.

3. Handhabungseinrichtung nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer (6) quer von dem Roboterarm (5) nach unten absteht, um in den Eingriff (7) an der zu öffnenden Klappe (1) eingreifen zu können,

4. Handhabungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (8) den Abstand zur Außenseite (9) der zu öffnenden Klappe (1) als quantitative Größe misst.

5. Handhabungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

a) dass der Greifer (6) eine Sollbruchstelle aufweist, wobei die mechanische Belastbarkeit der Sollbruchstelle kleiner ist als die mechanische Belastbarkeit der Klappe (1) und/oder des Handhabungsroboters (2), und/oder b) dass der Greifer (6) aus Kunststoff besteht.

6. Handhabungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (8) an eine Sensorleitung (11) angeschlossen ist, wobei die Sensorleitung mindestens auf einem Teil ihrer Länge im Inneren des Roboterarms (5) verläuft.

7. Handhabungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

a) dass die zu öffnende Klappe (1) eine Tür (1) einer

Kraftfahrzeugkarosserie ist, wobei der Eingriff (7) an der Tür (1) ein Fensterspalt in der Tür (1) ist, oder b) dass der Eingriff (7) an der zu öffnenden Klappe (1) ein Hilfsmittel ist, das lösbar an der Klappe (1) angebracht ist, insbesondere ein Ring, oder

c) dass der Eingriff durch ein Blech der Klappe gebildet wird .

8. Handhabungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

a) dass der Sensor (8) ein Entfernungssensor ist, und/oder b) dass der Sensor (8) ein Ultraschallsensor ist, oder c) dass der Sensor (8) ein induktiver Sensor (8) ist, oder d) dass der Sensor (8) ein Radarsensor ist, und/oder e) dass der Sensor (8) der einzige Sensor zur Positionsbestimmung des Greifers, der Tür oder der Klappe (6) ist.

9. Beschichtungsanlage , insbesondere Lackieranlage zur Lackierung von Kraftfahrzeugkarosseriebauteilen, mit einer Handhabungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche .

10. Verfahren zum Öffnen einer Klappe (1) eines zu beschichtenden Bauteils, insbesondere zum Öffnen einer Tür (1) oder einer Haube eines Kraftfahrzeugkarosseriebauteils in einer Lackieranlage, mit den folgenden Schritten:

a) Positionieren eines Greifers (6) mittels eines Handhabungsroboters (2) relativ zu einem Eingriff (7) an der zu öffnenden Klappe (1),

b) Messen der Position des Greifers (6) relativ zu der

Klappe (1) mittels eines Sensors (8) während der Positionierung,

c) Ergreifen der Klappe (1) mittels des Greifers (6), dadurch gekennzeichnet,

d) dass der Sensor den Abstand misst zur Außenseite der zu öffnenden Klappe (1).

11. Verfahren nach Anspruch 10,

gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Grobpositionierung des Greifers (6) relativ zu der zu öffnenden Tür (1) des Kraftfahrzeugkarosseriebauteils anhand von Geometriedaten des Kraftfahrzeugkarosseriebauteils und einer vorgegebenen Position des Kraftfahrzeugkarosseriebauteils und vorzugsweise unabhängig von der von dem Sensor gemessenen Abstand,

b) Messen des Abstands zwischen dem Sensor und der Außen- seite der Tür (1) durch den Sensor,

c) Feinpositionierung des Greifers (6) in Abhängigkeit von dem gemessenen Abstand, so dass sich der Greifer über dem Eingriff (7) in der Tür (1) befindet,

d) Absenken des Greifers (6), so dass der Greifer (6) in den Eingriff (7) an der Klappe (1) eingreift, und/oder e) Öffnen der Tür (1) durch Zurückziehen des Greifers (6).

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11, gekenn- zeichnet: durch eine automatische Teileerkennung zur Erkennung eines Eingriffs des Greifers (6) in das Bauteil (1).

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11, gekennzeichnet durch eine automatische Kollisionskontrolle zur Er- kennung einer Kollision des Handhabungsroboters (2) und/oder des Greifers (6) mit einer Begrenzung, insbesondere mit einer Kabinenwand oder dem Bauteil (1).

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Teileerkennung und/oder der Kollisionskontrolle eine Deformation eines Teils des Handhabungsroboters (2), insbesondere des Greifers (6) gemessen wird, insbesondere mit einem Dehnmessstreifen, einem Entfernungssensor, einem Ultraschallsensor, einem Radarsensor oder einem induktiven Sensor.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Handhabungsroboter eine senkrechte Drehachse aufweist, wobei der Greifer (6) an einem Roboterarm um die senkrechte Drehachse drehbar ist,

b) dass das Drehmoment gemessen wird, das um die senkrechte Drehachse oder auf mehrere, insbesondere alle Roboterachsen, wirkt,

c) dass eine Kollision erkannt wird, wenn das Drehmoment einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der gemessenen Deformatio folgende Zustände unterschieden werden:

a) Kein Berührungskontakt des Greifers (6) mit Bauteilen oder Begrenzungen,

b) Berührungskontakt des Greifers (6) mit einem zu handha benden Bauteil (1) im Rahmen eines normalen Handhabungsvorgangs, und

c) Kollision des Greifers (6) mit einer Begrenzung, insbe sondere mit dem Bauteil (1) oder einer Kabinenwand.

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