DE102005049494B3

DE102005049494B3 - Handlingsystem für formverwandte Bauteile, insbesondere Karosseriebauteile für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102005049494B3
Application number: DE200510049494
Authority: DE
Inventors: Tino Dipl.-Ing. Kipping; Josef Kipping; Ulrich Dipl.-Ing. Knapp
Original assignee: ThyssenKrupp Automotive AG
Current assignee: ThyssenKrupp System Engineering GmbH
Priority date: 2005-10-13
Filing date: 2005-10-13
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2025-10-14
Also published as: CN101316686B; CN101316686A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Handlingsystem für formverwandte Bauteile, insbesondere Karosseriebauteile für Kraftfahrzeuge, bei dem ein Greifer (3) am Arm (2) eines Roboters (1) mit ein und derselben Spannvorrichtung (7, 8) sowohl das eine Bauteil als auch dessen formverwandtes anderes Bauteil ohne Umrüstung ergriffen werden kann. Dafür ist es lediglich erforderlich, dass jede Spannvorrichtung (7, 8) mit jeweils zwei Spannzangen (11a, 11b, 12a, 12b) bestückt ist, von denen aber nur jeweils eine Spannzange (11a, 11b oder 12a, 12b) in Greifstellung steuerbar ist, während sich dann die andere Spannzange (12a, 12b oder 11a, 11b) in Ruheposition außerhalb des Greifbereichs am Bauteil befindet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Handlingsystem für formverwandte Bauteile, insbesondere Karosseriebauteile für Kraftfahrzeuge, bei dem ein Greifer am Arm eines Roboters mit mehreren, den Bauteilen angepasste Konturstücke aufweisenden Spannvorrichtungen bestückt ist, mit denen das jeweilige Bauteil an räumlich gegeneinander versetzten Stellen greifbar ist.

Beim Karosseriebau von Kraftfahrzeugen werden bekannte Handlingsysteme ( DE 202 19 713 U1 ) eingesetzt, bei denen mittels eines Greifers am Arm eines Roboters das zu handelnde Bauteil, z.B. eine Kraftfahrzeugtür erfasst wird und passgenau an die Stelle der Karosseriestruktur gebracht wird, wo sie angebaut werden soll. Zur sicheren und präzisen Erfassung des Bauteils ist der Greifer mit mehreren Spannvorrichtungen bestückt, die ihrerseits jeweils eine Spannzange aufweisen, die mit dem Bauteil angepassten Konturstücken das Bauteil an mehreren räumlich versetzten Stellen erfassen. Voraussetzung für das positionsgerechte Greifen ist, dass für jeden Bauteiltyp die Spannvorrichtungen am Greifer entsprechend positioniert und mit passenden Konturstücken bestückt werden. Eine solche Einrichtung und Umrüstung der Greifer ist auch erforderlich, wenn formverwandte Bauteile gehandled werden sollen. Unter „formverwandt" werden Bauteile verstanden, die an mehreren Stellen zwar deckungsgleich sind, sich aber in der Höhenlage voneinander unterscheiden. Alternativ könnte für einen anderen Bauteiltyp auch ein weiteres entsprechend eingerichtetes Handlingsystem eingesetzt werden, was allerdings mit einer wesentlichen Erhöhung des vorrichtungstechnischen Aufwandes verbunden wäre.

Um Spannzangen von Handlingsystemen zu öffnen und zu schließen, sind mechanische Antriebe bekannt ( US 6 428 071 B2 ), die einen Zahnstangenantrieb aufweisen. Die antreibende Zahnstange ist als Teil einer hydraulisch beaufschlagbaren Zylinder-Kolben-Anordnung ausgebildet und über ein festes Ritzel mit den beweglichen Spannbacken der Spannzange gekuppelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Handlingsystem für formverwandte Bauteile, insbesondere Karosseriebauteile für Kraftfahrzeuge zu schaffen, bei dem mit ein und demselben Greifer ohne aufwendige Umrüstung und Einrichtung diese Bauteile gehandled werden können.

Diese Aufgabe wird mit einem Handlingsystem der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass jede Spannvorrichtung zwei Spannzangen aufweist, deren Spannbacken aus einer Ruheposition in eine Greifposition verschwenkbar sind, wobei die Spannbacken der einen Spannzange in ihrer Ruheposition gehalten werden, wenn die Spannbacken der anderen Spannzange in ihre Greifposition verschwenkt werden und umgekehrt.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass es bei formverwandten Bauteilen Stellen gibt, die zwar nicht von derselben Spannzange mit denselben Konturstücken, wohl aber von der anderen Spannzange mit anderen Konturstücken ergriffen werden können. Voraussetzung ist allerdings, dass das Ergreifen des Bauteils durch die eine Spannzange nicht durch die störend im Weg liegenden Spannbacken der anderen Spannzange behindert wird. Erfindungsgemäß ist dies durch die wechselseitige Verriegelung der Spannzangen in der außerhalb der Greifbewegung der jeweils anderen Spannzange liegenden Ruheposition gewährleistet.

Um einen Greifer auf die formverwandten Bauteile einzurichten, ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Spannvorrichtungen von in der Länge angepassten Tragarmen des Greifers gehalten sind. Durch Verschwenken und Längseinstellen der Tragarme lässt sich jede Spannvorrichtung auf die deckungsgleichen Bereiche der formverwandten Bauteile einstellen, an denen die Bauteile ergriffen werden sollen. Die Spannbackenpaare einer jeden Spannvorrichtung werden dann jeweils mit den passenden Konturstücken für die beiden formverwandten Bauteile bestückt. So lassen sich auch unterschiedliche Höhenlagen ausgleichen.

Vorzugsweise weisen die Spannzangen einer jeden Spannvorrichtung jeweils einen Zahnstangen umfassenden Antrieb auf. Die Zahnstangen von zwei nebeneinander angeordneten Spannzangen derselben Spannvorrichtung sind vorzugsweise abwechselnd an denselben Mitnehmer des Antriebes kuppelbar. Der Mitnehmer selbst wird von einem Kurbelschwingengetriebe angetrieben.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Im einzelnen zeigen:
1 Konturen von zwei formverwandten Bauteilen, und zwar einer vorderen und einer hinteren Tür einer Kfz.-Karosserie nebeneinander,
2 die Konturen der formverwandten Bauteile der 1 übereinander,
3 ein Handlingsystem mit einem Greifer in Seitenansicht,
4 den Greifer des Handlingsystems aus der Sicht des Pfeiles Z der 3 mit mehreren auf die deckungsgleichen Konturen der vorderen und hinteren Tür eingerichteten Spannvorrichtungen,
5 den Greifer der 3 und 4 in isometrischer Darstellung,
6 eine Spannvorrichtung des Greifers nach 3 in ihrem konstruktiven Aufbau in isometrischer Darstellung,
7 ein Detail der Spannvorrichtung der 6, und zwar eine Spannzange mit ihrem Antrieb in isometrischer Darstellung, wobei eine Hälfte ihres zweischaligen Gehäuses abgenommen ist, und
8 ein Detail der Spannzange der 7 in schematisch vereinfachter Darstellung.
In 1 ist links die Kontur eines ersten Bauteils, und zwar einer vorderen Tür eines Kraftfahrzeuges, und rechts die Kontur eines formverwandten zweiten Bauteils, und zwar der hinteren Tür, dargestellt. In 2 sind die beiden Konturen übereinander gezeichnet. In dieser Darstellung sind die deckungsgleichen Bereiche punktiert dargestellt. Diese deckungsgleichen Bereiche eignen sich zum Ergreifen des Bauteils mit ein und derselben Spannvorrichtung.
Das in 3 dargestellte Handlingsystem weist einen Roboter 1 auf, der an seinem Arm 2 einen Greifer 3 trägt. Dieser Greifer 3 kann vom Roboter 1 im Raum um eine Vielzahl von Achsen bewegt werden. Der Greifer 3 weist eine Basis 4 mit darauf verschwenkbar angeordneten und in ihrer Länge angepassten Armen 5, 6 auf, die an ihrem Ende jeweils eine Spannvorrichtung 7, 8 tragen. Die Positionierung der Spannvorrichtungen 7, 8 erfolgt entsprechend 4 auf die nochmals punktiert gekennzeichnet deckungsgleichen Bereiche der zu handlenden formverwandten Bauteile. Mit dieser Positionierung ist es möglich, die in 3 links dargestellte vordere Tür 9, aber auch die rechts dargestellte hintere Tür 10, zu erfassen, obwohl die hintere Tür 10 auch in den deckungsgleichen Bereichen eine andere Höhenlage hat als die vordere Tür 9. Die unterschiedliche Höhenlage und Kontur der Bauteile in den zu erfassenden Bereichen wird durch besondere Konturstücke ausgeglichen.
Sämtliche Spannvorrichtungen 7, 8 des Greifers 3 haben den gleichen Aufbau. Wie 6 zeigt, weist jede Spannvorrichtung 7, 8 zwei Spannzangen 11, 12 mit jeweils um 90° verschwenkbaren Spannbacken 11a, 11b, 12a, 12b auf. Diese Spannbacken 11a bis 12b sind mit nicht dargestellten Konturstücken bestückbar, die der Kontur des zu greifenden Bauteils angepasst sind. Das Paar Spannbacken 11a, 11b ist z.B. für das Bauteil A, z.B. die vordere Tür 9, bestimmt, während das andere Paar Spannbacken 12a, 12b für das Bauteil B, z.B. die hintere Tür 10, bestimmt ist. Während sich das Paar Spannbacken 12a, 12b in Greifposition befindet, befindet sich das Paar Spannbacken 11a, 11b in Ruheposition, in der es durch Verriegelungsmittel, z.B. eine Kugelrast aus einer federbelasteten Kugel im Gehäuse und einer Ausnehmung in den Spannbacken 11a, 11b, gehalten wird. In 6 und 8 sind diese Ausnehmungen 12a* und 12b* nur für die Spannbacken 12a, 12b zu sehen. Andere Verriegelungsmittel pneumatischer, hydraulischer, elektromagnetischer Art oder Kombinationen daraus sind möglich. Für die 90°-Verschwenkung der beiden Paare Spannbacken 11a, 11b, 12a, 12b dient jeweils eine Zahnstange 13, 14, die mit Zahnsegmenten 14a, 14b, 15a, 15b der verschwenkbaren Spannbacken 11a, 11b, 12a, 12b kämmt. Die beiden Zahnstangen 13, 14 werden von einem gemeinsamen Antrieb angetrieben, der aus einem Drehzylinder 16 und einem Kurbelschwingengetriebe 17 besteht. Um die beiden Zahnstangen 13, 14 wechselweise mit dem Kurbelschwingengetriebe 17 zu kuppeln, ist zwischen den beiden Zahnstangen 13, 14 ein in 7 und 8 dargestellter, mit der Kurbel des Kurbelschwingengetriebes 17 gekuppelter Mitnehmer 18 mit einem als eine doppelseitig beaufschlagbare Zylinder-Kolben-Anordnung ausgebildeten, ansteuerbaren Kupplungselement 19 angeordnet. Das ansteuerbare Kupplungselement 19 ermöglicht es, mit Zapfen 20 seines Kolbens 21 entweder die Zahnstange 13 oder die Zahnstange 14 an die Kurbel des Kurbelschwingengetriebes 17 zu kuppeln. Da bei der Spannvorrichtung 7, 8 somit gewährleistet werden kann, dass bei in Greifposition befindlichen Spannbacken 12a, 12b die Spannbacken 11a, 11b in Ruheposition sich befinden und damit nicht in deren Bewegungsweg liegen, kann das Bauteil problemlos erfasst werden. Soll das andere Bauteil erfasst werden, dann werden die Spannbacken 12a, 12b um 90° in die Ruheposition zurückgeschwenkt, während die Spannbacken 11a, 11b in die Greifposition verschwenkt werden. Das bedeutet, dass mit ein und derselben Spannvorrichtung 7, 8 formverwandte Bauteile an den deckungsgleichen Bereichen erfasst werden können, ohne dass die für das eine Bauteil vorgesehenen Spannbacken das Erfassen des anderen Bauteils durch die anderen Spannbacken behindern und umgekehrt.

Claims

Handlingsystem für formverwandte Bauteile, insbesondere Karosseriebauteile für Kraftfahrzeuge, bei dem ein Greifer (3) am Arm (2) eines Roboters (1) mit mehreren, den Bauteilen angepasste Konturstücke aufweisenden Spannvorrichtungen (7, 8) bestückt ist, mit denen das jeweilige Bauteil an räumlich gegeneinander versetzten Bereichen greifbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spannvorrichtung (7, 8) zwei Spannzangen aufweist, deren Spannbacken (11a, 11b, 12a, 12b) aus einer Ruheposition in eine Greifposition verschwenkbar sind, wobei die Spannbacken (11a, 11b) der einen Spannzange in ihrer Ruheposition gehalten werden, wenn die Spannbacken (12a, 12b) der anderen Spannzange in ihre Greifposition verschwenkt werden und umgekehrt.
Handlingsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtungen (7, 8) von Tragarmen (5, 6) gehalten sind.
Handlingsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannzangen (11, 12) einer jeden Spannvorrichtung (7, 8) jeweils einen Zahnstangen (13, 14) umfassenden Antrieb aufweisen.
Handlingsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstangen (13, 14) von zwei nebeneinander angeordneten Spannzangen derselben Spannvorrichtung (7, 8) abwechselnd an denselben Mitnehmer (18) des Antriebes (16, 17, 18) kuppelbar sind.
Handlingsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (18) Teil eines Kurbelschwingengetriebes (17) ist.