DE102007004186A1

DE102007004186A1 - Industrial robot for assembly of vehicle wheel, has gripper arms moving symmetrical to each other by arm drive, gripper jaw fixed movably to gripper arms, and sensor assigned to end effector base

Info

Publication number: DE102007004186A1
Application number: DE200710004186
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dr. Lange; Simon Riegel
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2007-01-27
Filing date: 2007-01-27
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2027-01-28
Also published as: DE102007004186B4

Abstract

The robot has an end effector base (20) with a base-fixed wheel gripper (22) and a base-fixed wheel bolt (24). The wheel gripper has a gripper jaw fixed movably to gripper arms. The jaw determines a running surface (34) of a wheel tire of a wheel (12). The gripper arms are moved symmetrical to each other by an arm drive. A sensor is assigned to the end effector base for determination of a position of a wheel rim of the wheel. A bi-directional fluid cylinder is provided for locking the gripper jaw opposite to the gripper arms. An independent claim is also included for a method for operating a wheel assembly industrial robot.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Radmontage-Industrieroboter zur Montage eines Fahrzeugrades an einer fahrzeugseitigen Radaufhängung und auf ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Radmontage-Industrieroboters.The The invention relates to a wheel-mounted industrial robot for Mounting a vehicle wheel on a vehicle-mounted suspension and to a method of operating such a wheel mounting industrial robot.

Radmontage-Industrieroboter dienen insbesondere in der Fahrzeug-Fertigung der maschinellen Montage eines Fahrzeug-Rades an einer fahrzeugseitigen Radaufhängung. Hierfür ist sowohl ein Radgreifer zum Ergreifen und Halten des Fahrzeug-Rades als auch ein Radschrauber zum Einschrauben der Radschrauben in die Radnabe erforderlich. Grundsätzlich können der Radschrauber und der Radgreifer jeweils einem eigenen Industrieroboter zugeordnet sein. Dies ist jedoch mit hohem technischem Aufwand verbunden, weshalb angestrebt wird, den Radschrauber zusammen mit dem Radgreifer an einer einzigen Endeffektor-Basis eines Industrieroboters anzuordnen.Wheel installation industrial robots are used especially in vehicle production of mechanical assembly a vehicle wheel on a vehicle-mounted suspension. This is both a wheel gripper for gripping and holding the vehicle wheel as well a wheel screwdriver for screwing the wheel bolts into the wheel hub required. in principle can the wheel screwdriver and the wheel gripper each assigned to their own industrial robot be. However, this is associated with high technical effort, which is why is aimed at, the wheel screwdriver together with the wheel gripper to arrange a single end effector base of an industrial robot.

Der Radreifen des Fahrzeugrades weist in der Regel Unrundheiten bzw. Exzentrizität auf. Beim Ergreifen des Rades durch den Radgreifer außen an der Rad- Lauffläche ist daher nicht sichergestellt, dass die gemeinsame Werkzeugachse des Radgreifers und des Radschraubers genau fluchtet mit der Mittelachse der Radfelge. Dies wäre jedoch für ein exaktes Ansetzen der Radschrauben durch den Radschrauber notwendig.Of the Tire of the vehicle usually has roundness or eccentricity on. When gripping the wheel by the wheel gripper outside of the Wheel tread is therefore not sure that the common tool axis of the wheel gripper and the wheel screwdriver is exactly aligned with the central axis the wheel rim. This would be however for an exact attachment of the wheel bolts by the wheel screwdriver necessary.

Um eine Ausrichtung der Werkzeugachse des Radschraubers mit der Mittelachse der Radfelge herzustellen, kann der Radgreifer gegenüber dem Radschrauber an der Endeffektor-Basis in mehreren Achsen verschiebbar und steuerbar ausgebildet sein. Auch eine derartige Konstruktion erfordert jedoch einen hohen mechanischen Aufwand.Around an orientation of the tool axis of the wheel screwdriver with the central axis To produce the wheel rim, the wheel gripper opposite the helicopter displaceable and controllable on the end effector base in several axes be educated. However, such a construction also requires a high mechanical effort.

Aufgabe der Erfindung ist es dem gegenüber, einen Radmontage-Industrieroboter bzw. ein Verfahren zu seinem Betrieb zu schaffen, mit dem ein Fahrzeugrad mit möglichst geringem technischen Aufwand an einer fahrzeugseitigen Aufhängung montiert werden kann.task the invention is opposite a wheel-mounted industrial robot or to provide a method of its operation by which a vehicle wheel with as possible mounted on a vehicle-mounted suspension low technical effort can be.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. 9.These The object is achieved with the Features of claim 1 or 9.

Gemäß des Vorrichtungs-Anspruches 1 sind der Radgreifer und der Radschrauber beide basisfest an der Endeffektor-Basis befestigt, die ihrerseits von einem Manipulatorarm in fünf bis sechs Freiheitsgraden bewegt werden kann. Der Radgreifer und der Radschrauber sind über die Endeffektor-Basis starr miteinander verbunden.According to the device claim 1, the wheel gripper and the helicopter are both basefest at the End effector base attached, in turn, by a manipulator arm in five until six degrees of freedom can be moved. The wheel gripper and the helicopter are over the end effector base rigidly connected together.

Der Radgreifer weist zum Ergreifen des Rades zwei Greiferarme auf, an denen jeweils eine Greiferbacke befestigt ist, die die Lauffläche des Radreifens erfasst. Die Greiferarme werden durch einen Armantrieb symmetrisch zueinander bewegt, d. h. aufeinander zu bewegt oder voneinander weg bewegt. Diese Bewegung kann linear oder auf einer Kreisbahn erfolgen.Of the Wheel gripper has for gripping the wheel on two gripper arms, to each of which a gripper jaw is attached, which is the tread of the tire detected. The gripper arms are symmetrical by an arm drive moved to each other, d. H. moved towards each other or from each other moved away. This movement can be linear or circular respectively.

Die Greiferbacken sind ihrerseits jeweils voneinander unabhängig beweglich und arretierbar an dem jeweiligen Greiferarm fixiert. Gegenüber einem Radgreifer mit Greiferbacken, die starr an den Greiferarmen befestigt sind, ergibt sich durch die gegenüber den Greiferarmen bewegliche Anbringung der Greiferbacken ein weiterer Freiheitsgrad, durch den es möglich wird, das Fahrzeugrad, d. h. den Radreifen exzentrisch im Bezug auf die Werkzeugachse der Endeffektor-Basis zu ergreifen. Sobald der Fahrzeugreifen derart exzentrisch ergriffen wurde, dass die Mittelachse der Radfelge genau fluchtet mit der Werkzeugachse des Radschraubers bzw. der Endeffektor-Basis, werden die Greiferbacken in Bezug auf den jeweiligen Greiferarm arretiert und können die Greiferarme ggf. weiter in proximaler Richtung kontrahieren, um eine für den folgenden Rad-Transport, für das Heften sowie für das Fixieren des Rades an der Nabe erforderliche Greifkraft aufzubringen. Die Greiferbacken sind gegenüber den Greiferarmen jeweils zwischen einer Schließ- und einer Öffnungsposition nicht in ihrer Lage steuerbar oder regelbar, sondern nur in eine Öffnungsposition bzw. Schließposition bewegbar. Den Anschlag in Schließposition bildet ggf. der Radreifen, während der Anschlag in Öffnungsposition jeweils am betreffenden Greiferarm vorgesehen ist. Der Greiferbacken-Antrieb kann durch einfache Stellelemente erfolgen. Ferner kann auf die Greifbacken in Schließrichtung eine kleine Schließkraft aufgebracht werden, beispielsweise durch einfache Stellelemente oder Federelemente.The Gripper jaws are in turn each independently movable and lockably fixed to the respective gripper arm. Opposite one Wheel gripper with gripper jaws, which are rigidly attached to the gripper arms are, results from the opposite the gripper arms movable Attaching the gripper jaws another degree of freedom, through the it possible is, the vehicle wheel, d. H. the wheel tire eccentric in relation to grasp the tool axis of the end effector base. As soon as the vehicle tire was taken so eccentric that the Center axis of the wheel rim exactly aligned with the tool axis of the Radschraubers or the end effector base, the gripper jaws locked in relation to the respective gripper arm and can If necessary, continue to grasp the looper arms in the proximal direction one for the following wheel transport, for the stapling as well as for Apply the fixing of the wheel to the hub required gripping force. The gripper jaws are opposite the gripper arms each between a closed and an open position not controllable or controllable in their position, but only in an opening position or closed position movable. The stop in the closed position forms possibly the wheel tire, during the Stop in opening position is provided in each case on the respective gripper arm. The claw jaw drive can be done by simple control elements. Furthermore, on the Gripping jaws in the closing direction a small closing force be applied, for example, by simple control elements or spring elements.

Die beiden an dem Greiferarm beweglich und arretierbar angeordneten Greiferbacken stellen jeweils mindestens einen zusätzlichen sperrbaren Freiheitsgrad in Greifrichtung dar, der durch den Verzicht auf eine Lagesteuerung oder -regelung auf einfache Weise technisch realisiert werden kann, also nicht mit hohem zusätzlichen Aufwand verbunden ist, wie er beispielsweise für einen angetriebenen und lagegeregelten zusätzlichen Freiheitsgrad erforderlich wäre. Die beiden Greiferbacken können sich unabhängig voneinander an den ggf. unsymmetrischen bzw. exzentrischen Radreifen anpassen, bevor der eigentliche Greifvorgang durch Kontraktion der Greiferarme erfolgt.The both arranged on the gripper arm movable and lockable Gripper jaws provide at least one additional each lockable degree of freedom in the gripping direction, by the waiver to a position control or regulation in a simple way technically can be realized, so not associated with high additional effort is, as he is for example a driven and position controlled additional degree of freedom would be required. The Both gripper jaws can independent from each other to the possibly asymmetrical or eccentric wheel tires adjust before the actual gripping process by contraction of the Gripper arms done.

Gemäß dem nebengeordneten Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung gemäß Hauptanspruch 1 ist vorgesehen, zunächst die beiden Greiferarme gegenüber der Endeffektor-Basis und die beiden Greiferbacken gegenüber ihren Greiferarmen zu öffnen. Anschließend wird die Raumlage der Radfelge im Bezug auf die Endeffektor-Basis bzw. in Bezug auf die Werkzeugachse des Radgreifers ermittelt. Dies kann durch einen geeigneten Sensor erfolgen, der raumfest angeordnet sein kann, bevorzugt jedoch ebenfalls an der Endeffektor-Basis und besonders bevorzugt basisfest an der Endeffektor-Basis angeordnet ist. Der Felgenlage-Sensor ist bevorzugt als bildgebender Sensor ausgebildet, kann grundsätzlich jedoch auch anders ausgebildet sein, beispielsweise als tastender Sensor.According to the independent method for operating the device according to main claim 1 is provided, first the two gripper arms relative to the end effector base and the two Open gripper jaws against their gripper arms. Subsequently, the spatial position of the wheel rim is determined with respect to the end effector base or with respect to the tool axis of the wheel gripper. This can be done by a suitable sensor, which may be spatially fixed, but preferably also on the end effector base and particularly preferably base-fixed to the end effector base is arranged. The rim position sensor is preferably designed as an imaging sensor, but in principle may also be designed differently, for example as a momentary sensor.

Nach dem Ermitteln der Raumlage der Radfelge wird die Endeffektor-Basis konzentrisch mit der Radfelge ausgerichtet, d. h. die Werkzeugachse des Radgreifers wird ausgerichtet mit der Mittelachse der Radfelge. Ferner kann die Endeffktor-Basis so um die Werkzeugachse geschwenkt werden, dass die Schrauberspindeln des Radschraubers mit den Radschrauben-Löchern in der Radfelge fluchten. Anschließend werden die Greiferbacken im Bezug auf die Greiferarme geschlossen, wobei die Greiferbacken auf die Lauffläche des Rad-Reifens auftreffen. Die Schließbewegung erfolgt bis zum Erreichen einer relativ niedrig festgelegten Schließkraft. Ggf. können vor dem Schließen der Greiferbacken auch die Greiferarme durch den Armantrieb bereits proximal aufeinander zu bewegt werden, bis beide Greiferbacken in Bezug auf die Greiferarme eine festgelegte Schließkraft erreicht haben.To Determining the spatial location of the wheel rim becomes the end effector base concentrically aligned with the wheel rim, d. H. the tool axis of the wheel gripper is aligned with the center axis of the wheel rim. Further, the end effector base can be pivoted about the tool axis be that the screwdriver spindles of the wheel with the wheel bolt holes in the wheel rim are aligned. Subsequently the gripper jaws are closed with respect to the gripper arms, wherein the gripper jaws impinge on the tread of the wheel tire. The closing movement takes place until a relatively low closing force is reached. Possibly. can before the closing the gripper jaws and the gripper arms by the arm drive already be moved proximally to each other until both gripper jaws in Relative to the gripper arms reaches a specified closing force to have.

Sobald beide Greiferbacken im Bezug auf die Greiferarme eine festgelegte, relativ niedrige Schließkraft erreicht haben, werden die Greiferbacken in dieser Schließposition in Bezug auf die Greiferarme arretiert.As soon as both gripper jaws with respect to the gripper arms a fixed, relatively low closing force have reached the gripper jaws in this closed position locked in relation to the gripper arms.

Anschließend schließen die Greiferarme, so dass der Radreifen und damit das Fahrzeug-Rad fest ergriffen wird.Then close the Gripper arms, so that the wheel tire and thus the vehicle wheel firmly gripped becomes.

Die beiden Greiferbacken können sich auf diese Weise also unabhängig voneinander an einen unsymmetrischen Radreifen anpassen, bevor der eigentliche Greifvorgang durch proximale Kontraktion der beiden Greiferarme erfolgt. Die Greiferarme schließen also symmetrisch, wobei die Greiferbacken nicht symmetrisch zur Greifermitte stehen müssen.The Both gripper jaws can so independent in this way Adapt to each other to an asymmetrical wheel tire before the Actual gripping process by proximal contraction of the two Gripper arms done. The gripper arms thus close symmetrically, wherein The gripper jaws need not be symmetrical to the gripper center.

Vorzugsweise treibt ein einziger Armantrieb die beiden Greiferarme symmetrisch an. Hierdurch wird der Aufwand für den Industrieroboter so gering wie möglich gehalten. Beispielsweise können die beiden Greiferarme auf einer einzigen Spindel angeordnet sein, die zwei zueinander gegenläufige Gewindezüge aufweist.Preferably a single arm drive drives the two gripper arms symmetrically at. This will reduce the effort for kept the industrial robot as low as possible. For example can the two gripper arms can be arranged on a single spindle, the two opposite to each other screw threads having.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Arretierelemente zum Arretieren der Greiferbacken an dem Greiferarm als bidirektionale Fluidzylinder ausgebildet, insbesondere als Gaszylinder. Der Fluidzylinder kann grundsätzlich drei Zustände einnehmen. Im Öffnungs-Zustand steht der Zylinder so, dass die Greiferbacken zueinander jeweils den größtmöglichen Abstand einnehmen, also die Öffnungsweite das Maximum erreicht. Im Adduktor-Zustand wird der Fluidzylinder derart mit Fluid beaufschlagt, dass eine Schließbewegung der Greiferbacken mit einer Kraftbegrenzung erfolgt, d. h. sobald eine Greiferbacke auf einen mechanischen Wiederstand stößt, wird die Greiferbacke mit der betreffenden geringen Kraft gegen den Wiederstand bzw. die Rad-Lauffläche gedrückt. Der Wiederstand ist in jedem Fall erheblich geringer als die Kraft des Armantriebes, mit der die Greiferarme bewegt werden.According to one preferred embodiment the two locking elements for locking the gripper jaws the gripper arm designed as a bidirectional fluid cylinder, in particular as a gas cylinder. The fluid cylinder can basically assume three states. In the opening state the cylinder is so that the gripper jaws to each other the largest possible Take distance, so the opening width reaches the maximum. In the adductor state becomes the fluid cylinder so loaded with fluid that a closing movement of the gripper jaws with a force limitation, d. H. as soon as a gripper jaw encounters a mechanical resistance, the gripper jaw with pressed the respective low force against the resistance or the wheel tread. Of the Resistance is in any case considerably less than the force of Arman drive, with which the gripper arms are moved.

Der dritte Zustand ist der Arretier-Zustand, in dem beide Kammern des Fluidzylinders mit hohem Fluiddruck beaufschlagt sind, so dass die Greiferbacken mechanisch gesperrt sind. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass alle Fluidleitungen zu den beiden Kammern der Fluidzylinder gesperrt werden.Of the third state is the locking state in which both chambers of the Fluid cylinder are subjected to high fluid pressure, so that the Gripper jaws are mechanically locked. This can be, for example be realized in that all fluid lines to the two Chambers of the fluid cylinder are locked.

Zum Schalten der drei Fluidzylinder-Zustände sind einfache Schaltventile ausreichend. Auf diese Weise kann mit einfachen Mitteln eine zuverlässige Schaltung der drei Fluidzylinder-Zustände realisiert werden. Zur Generierung der entsprechenden Fluiddrücke ist ferner ein Kompressor vorzusehen.To the Switching the three fluid cylinder states are simple switching valves sufficient. In this way, with simple means a reliable circuit the three fluid cylinder states will be realized. To generate the corresponding fluid pressures further to provide a compressor.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel die Erfindung näher erläutert.in the The invention will be described below with reference to an embodiment explained in more detail.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine Gesamtdarstellung eines Radmontage-Industrieroboters, 1 an overall view of a wheel mounting industrial robot,

2 ein distales Ende eines Manipulatorarmes und einer Endeffektor-Basis mit einem Radgreifer und einem Radschrauber des Radmontage-Industrieroboters der 1, 2 a distal end of a manipulator arm and an end effector base with a wheel gripper and a wheel screwdriver of Radmontage industrial robot the 1 .

3 einen Radgreifer, einen Radschrauber und eine Kamera, die alle auf der Endeffektor-Basis montiert sind, 3 a wheel gripper, a wheel screwdriver and a camera, all mounted on the end effector base,

4 der Radgreifer der 3 beim zentrischen Ergreifen eines idealen Fahrzeugrades, 4 the wheel gripper of 3 in the centric gripping of an ideal vehicle wheel,

5 der Radgreifer der 1 bis 3 beim zentrischen Ergreifen eines Fahrzeugrades mit nach oben verschobener Radfelge, 5 the wheel gripper of 1 to 3 in the centric gripping of a vehicle wheel with the wheel rim shifted upwards,

6 den Radgreifer der 1 bis 3 beim zentrischen Ergreifern eines Fahrzeugrades mit nach rechts verschobener Radfelge, 6 the wheel gripper of 1 to 3 with the centric gripping of a vehicle wheel with wheel rim shifted to the right,

7 eine zweite Ausführungsform einer Greiferbacke eines Radgreifers. 7 a second embodiment of a gripper jaw a Radgreifers.

In der 1 ist ein Radmontage-Industrieroboter 10 dargestellt, der der Montage eines Fahrzeugesrades 12 an einer Radnabe eines Fahrzeuges 14 dient. Das Fahrzeug 14 steht entweder während der Radmontage still oder wird kontinuierlich bewegt.In the 1 is a wheel mounting industrial robot 10 shown, the mounting of a vehicle wheel 12 on a wheel hub of a vehicle 14 serves. The vehicle 14 either stops during wheel assembly or moves continuously.

Der Radmontage-Industrieroboter 10 weist einen mehrgliedrigen Manipulatorarm 16 auf, dessen Armglieder zueinander um Gelenke schwenkbar sind, die entsprechende Schwenkachsen aufweisen. An dem distalen Ende des Manipulatorarms 16 ist eine Endeffektor-Anordnung 18 befestigt, die eine Endeffektor-Basis 20 aufweist, an der ein Radgreifer 22, ein Radschrauber 24 und ein als Digitalkamera ausgebildeter bildgebender Sensor 26 jeweils basisfest angeordnet sind, wie in 3 dargestellt ist. Der Radschrauber 24, der Radgreifer 22 und ggf. der bildgebende Sensor 26 haben eine gemeinsame Werkzeugachse 30.The wheel mounting industrial robot 10 has a multi-unit manipulator arm 16 on, whose arm members are mutually pivotable about joints having corresponding pivot axes. At the distal end of the manipulator arm 16 is an end effector arrangement 18 attached, which is an end effector base 20 has, at the a Radgreifer 22 , a helicopter 24 and a digital camera designed as an imaging sensor 26 each are arranged basefest, as in 3 is shown. The helicopter 24 , the wheel gripper 22 and possibly the imaging sensor 26 have a common tool axis 30 ,

Der Radschrauber 24 wird von vier oder fünf Schraubspindeln 25 gebildet, die Radschrauben halten, die der Befestigung des Fahrzeugrades an einer fahrzeugseitigen Radnabe dienen.The helicopter 24 is made by four or five screw spindles 25 formed, holding the wheel bolts that serve to attach the vehicle wheel to a vehicle-mounted hub.

In den 4 bis 6 sind zur Vereinfachung der Darstellung der Radgreifer 22 und das Rad 12 alleine dargestellt. Das in den 4 bis 6 dargestellte Fahrzeugrad 12 setzt sich zusammen aus dem Radreifen 32 mit einer Lauffläche 34 und einer Radfelge 36 mit einer Zentralöffnung 38 und vorliegend vier Schraubenöffnungen 40. Die Zentralöffnung 38 bzw. die Felgenachse 39 der Radfelge 36 fluchtet durch Unrundheiten des Radreifens 32 häufig nicht mit der entsprechenden Achse 37 des Radreifens 32, wie in den 5 und 6 dargestellt, wenn das Rad 12 völlig symmetrisch von dem Radgreifer 22 ergriffen würde.In the 4 to 6 are to simplify the presentation of the wheel gripper 22 and the wheel 12 shown alone. That in the 4 to 6 illustrated vehicle wheel 12 is composed of the wheel tire 32 with a tread 34 and a wheel rim 36 with a central opening 38 and in the present case four screw holes 40 , The central opening 38 or the rim axis 39 the wheel rim 36 Aligned by out of roundness of the wheel tire 32 often not with the appropriate axis 37 of the wheel tire 32 as in the 5 and 6 shown when the wheel 12 completely symmetrical from the wheel gripper 22 would be seized.

Der Radgreifer 22 weist einen Armantrieb 50 auf, der zwei Greiferarme 52 symmetrisch zueinander bewegt und zwar gleichzeitig proximal aufeinander zu oder voneinander weg. Dies wird beispielsweise durch einen entsprechenden Spindelantrieb realisiert.The wheel gripper 22 has an arm drive 50 on, the two gripper arms 52 moved symmetrically to each other while simultaneously proximal to or away from each other. This is realized for example by a corresponding spindle drive.

An den distalen Enden der beiden Greiferarme 52 ist an entsprechenden Drehgelenken 56 jeweils ein Backenarm 54, 55 angelenkt. Der Backenarm ist ein Hebelarm, der ungefähr in seiner Mitte mit dem Drehgelenk 56 an dem betreffenden Greiferarm 52 gelenkig befestigt ist. Der eine Halbarm des Hebelarmes des Backenarmes 54 weist jeweils eine Greiferbacke 58 auf, die dazu dient, den Kontakt zu der Lauffläche 34 des Radreifens 32 herzustellen. Der andere Halbarm des Backenarmes 54, 55 ist an seinem freien Ende über einem angetriebenen Fluid-Antrieb bzw. Fluidzylinder 60, 61 mit dem betreffenden Greiferarm 52 verbunden. Der Fluidzylinder 60, 61 generiert eine Schließkraft oder Öffnungskraft oder fixiert die betreffende Greiferbacke 58 in Bezug auf den betreffenden Greiferarm 52. Der Fluidzylinder 60, 61 ist als Gaszylinder ausgebildet und wird über einen Kompressor und entsprechende Sperrventile betrieben. Eine genaue Positionierung der Greiferbacken zwischen ihren Extrempositionen ist durch den Fluidzylinder 60, 61 nicht möglich. Der Fluidzylinder 60, 61 ist bidirektional betreibbar, weist also zu jeder Seite des Kolbens eine Zylinderkammer auf. Durch den Fluidzylinder 60, 61 werden geringe Kräfte in Öffnungsrichtung und/oder Schließrichtung auf die Backenarme aufgebracht, wodurch die Greiferbacken in ihre Endposition bringbar sind.At the distal ends of the two gripper arms 52 is at appropriate hinges 56 one cheek arm each 54 . 55 hinged. The jaw arm is a lever arm, which is approximately in its center with the hinge 56 on the respective gripper arm 52 is hinged. The one half arm of the lever arm of the jaw arm 54 each has a gripper jaw 58 which serves to make contact with the tread 34 of the wheel tire 32 manufacture. The other half-arm of the cheek-arm 54 . 55 is at its free end via a driven fluid drive or fluid cylinder 60 . 61 with the respective gripper arm 52 connected. The fluid cylinder 60 . 61 generates a closing force or opening force or fixes the relevant gripper jaw 58 with respect to the respective gripper arm 52 , The fluid cylinder 60 . 61 is designed as a gas cylinder and is operated by a compressor and corresponding check valves. Accurate positioning of the gripper jaws between their extreme positions is through the fluid cylinder 60 . 61 not possible. The fluid cylinder 60 . 61 is bidirectionally operable, thus has a cylinder chamber on each side of the piston. Through the fluid cylinder 60 . 61 small forces in the opening direction and / or closing direction are applied to the jaw arms, whereby the gripper jaws can be brought into their final position.

Durch die Beweglichkeit der Greiferbacken 58 gegenüber den Greiferarmen 52 wird die Möglichkeit geschaffen, das Fahrzeugrad 12 in einem gewissen Rahmen in verschiedenen Positionen zum Radgreifer 22 bzw. der Werkzeugachse 30 zu ergreifen.Due to the mobility of the gripper jaws 58 opposite the gripper arms 52 the possibility is created, the vehicle wheel 12 to a certain extent in different positions to the wheel gripper 22 or the tool axis 30 to take.

In der 5 ist der Fall dargestellt, dass die Radfelge 36 gegenüber dem Radreifen 32 nach oben verschoben ist. In diesem Fall sind die Greiferbacken 58, bzw. die betreffenden Backenarme 54 weiter geöffnet, als beim Ergreifen eines idealen Rades, wie es in 4 dargestellt ist. Durch die weitere Öffnung der Greiferbacken wird der Radreifen 32 weiter oben an einer Stelle größerer Weite ergriffen, so dass der Radreifen 32 und mit ihm die Radfelge 36 in Bezug auf den Radgreifer 22 tiefer ergriffen werden, als dies bei einem idealen Rad der Fall wäre. Hierdurch kann die Felgenachse 39, trotz ihrer Exzentrizität innerhalb des Rades 12, mit der Werkzeugachse 30 des Radschraubers 24 konzentrisch ausgerichtet werden.In the 5 is the case shown that the wheel rim 36 opposite the wheel tire 32 moved upwards. In this case, the gripper jaws 58 , or the respective jaw arms 54 open wider than when grasping an ideal wheel, as in 4 is shown. Through the further opening of the gripper jaws of the wheel tire 32 taken further up in a place of greater width, so that the wheel tire 32 and with him the wheel rim 36 in relation to the wheel gripper 22 be taken deeper than would be the case with an ideal wheel. This allows the rim axis 39 despite their eccentricity within the wheel 12 , with the tool axis 30 of the helicopter 24 be aligned concentrically.

In 6 ist die Greifsituation bei einem Fahrzeugrad 12 dargestellt, bei dem die Radfelge 36 gegenüber dem Radreifen 32 nach rechts verschoben ist. Auch hier kann durch entsprechende Positionierung der Greiferbacken 58 das Rad 12 derart exzentrisch ergriffen werden, dass schließlich die Felgenachse 39 mit der Werkzeugachse 30 des Radschraubers 24 genau fluchtet.In 6 is the gripping situation with a vehicle wheel 12 shown in which the wheel rim 36 opposite the wheel tire 32 moved to the right. Again, by appropriate positioning of the gripper jaws 58 the wheel 12 be taken so eccentric that finally the rim axis 39 with the tool axis 30 of the helicopter 24 exactly aligned.

Das Ergreifen des Fahrzeugrades 12 erfolgt wie folgt:
Zunächst wird der Radgreifer 22 vollständig geöffnet, d. h. es werden die Greiferarme 52 und die Backenarme 54 durch ihre Antriebe in ihre distalen Öffnungspositionen bzw. in ihren Öffnungszustand gebracht. Anschließend ermittelt der optische Sensor 26 die translatorische Lage der Radfelge 36 bzw. der Zentralöffnung 38 im Verhältnis zur Endeffektor-Basis 20, also auch im Verhältnis zum Radschrauber 24, und die rotatorischen Lage der Radschrauben-Gewindebohrungen in der Radnabe im Verhältnis zu der rotatorischen Lage der Schraubenspindel 25, 26. Anschließend wird die Endeffektor-Basis, also auch der Radgreifer 22, genau konzentrisch mit der Radfelge 36 ausgerichtet, so dass die Werkzeugachse 30 des Radgreifers 22 exakt fluchtet mit der Felgenachse 39 der Radfelge 36. Ferner wird die Endeffektor-Basis 20 so um die Werkzeugachse gedreht, dass die Schraubenspindeln 25, 26 des Radschraubers 24 genau fluchten mit den Gewindebohrungen in der Radnabe. Der Radgreifer 22 wird dabei in eine Ebene mit dem Rad 12 gebracht.Grasping the vehicle wheel 12 takes place as follows:
First, the wheel gripper 22 completely open, ie it will be the gripper arms 52 and the cheek arms 54 brought by their drives in their distal opening positions and in their opening state. The optical sensor then determines 26 the translational position of the wheel rim 36 or the central opening 38 in relation to the end effector base 20 So also in relation to the helicopter 24 , and the rotational position of the wheel bolts thread Drillings in the wheel hub in relation to the rotational position of the screw 25 . 26 , Subsequently, the end effector base, including the wheel gripper 22 , exactly concentric with the wheel rim 36 aligned, leaving the tool axis 30 of the wheel gripper 22 exactly aligned with the rim axis 39 the wheel rim 36 , Further, the end effector base 20 so turned around the tool axis that the screw spindles 25 . 26 of the helicopter 24 exactly aligned with the threaded holes in the hub. The wheel gripper 22 gets into a plane with the wheel 12 brought.

Anschließend können die Greiferarme 52 in eine Anfahrposition gebracht werden, in der die Greiferbacken 58 das Rad 12 noch nicht berühren. In dieser Position verharren die Greiferarme 52 zunächst. Anschließend werden die beiden Backenarme 54, 55 durch die Fluidzylinder 60, 61 mit geringer Kraft, d. h. mit geringem Fluiddruck geschlossen, d. h. in ihren Adduktor-Zustand gebracht, so dass die Greiferbacken 58 die Lauffläche 34 des Rades 12 schließlich berühren. Sobald beide Greiferbacken 58 das Rad 12 berühren, werden die Fluidzylinder aus dem Adduktor-Zustand in den Arretier-Zustand geschaltet, so dass sie mit allenfalls noch geringer Nachgiebigkeit gegenüber den Greiferarmen 52 fixiert sind. Anschließend schließen die Greiferarme 52 mit relativ hoher Kraft, so dass die Greiferbacken 58 den Radreifen 32 in der eingenommenen Position fest ergreifen. Anschließend kann das Fahrzeug-Rad durch den Manipulatorarm zur Radnabe transportiert werden und das Fahrzeugrad 12 an der Radnabe durch Einschrauben von Radschrauben durch die Schraubspindeln 25 montiert werden.Subsequently, the gripper arms 52 be brought into a starting position, in which the gripper jaws 58 the wheel 12 do not touch yet. In this position, the gripper arms remain 52 first. Subsequently, the two cheek arms 54 . 55 through the fluid cylinder 60 . 61 closed with low force, ie with low fluid pressure, ie brought into their adductor state, so that the gripper jaws 58 the tread 34 of the wheel 12 finally touch. As soon as both gripper jaws 58 the wheel 12 Touch, the fluid cylinder from the adductor state are switched to the locked state, so that they with at most low compliance with the gripper arms 52 are fixed. Then close the gripper arms 52 with relatively high force, so the gripper jaws 58 the wheel tire 32 in the position you are in. Subsequently, the vehicle wheel can be transported by the manipulator arm to the wheel hub and the vehicle wheel 12 on the wheel hub by screwing in wheel bolts through the screw spindles 25 to be assembled.

In der 7 ist eine zweite Ausführungsform einer Greiferbacke 70 dargestellt, die ihrerseits einen kleinen Schwenkarm 72 aufweist, der zwei Backen 74, 75 aufweist. Diese Anordnung bietet die Möglichkeit, eine größere Kontaktfläche zwischen dem Rad 12 und dem Greifer 22 zu realisieren.In the 7 is a second embodiment of a gripper jaw 70 shown, in turn, a small arm 72 which has two cheeks 74 . 75 having. This arrangement offers the possibility of a larger contact surface between the wheel 12 and the gripper 22 to realize.

Claims

Wheel mounted industrial robots ( 10 ) for mounting a vehicle wheel ( 12 ) on a vehicle-mounted suspension, with an end effector base ( 20 ) with a base fixed wheel gripper ( 22 ) and a base fixed wheel screwdriver ( 24 ), whereby the wheel gripper ( 22 ) for gripping the wheel two gripper arms ( 52 ) and at least one gripper jaw ( 58 ) having the tread ( 34 ) of the wheel tire ( 32 ) of the wheel ( 12 ), the gripper arms ( 52 ) by an arm drive ( 50 ) are moved symmetrically to each other, and the two gripper jaws ( 58 ) each movable and lockable on the gripper arm ( 52 ) are fixed.

Wheel mounted industrial robots ( 10 ) according to claim 1, characterized in that a single arm drive ( 50 ) is provided.

Wheel mounted industrial robots ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the end effector base ( 20 ) a sensor ( 26 ) for determining the position of the wheel rim ( 36 ) of the wheel ( 12 ) assigned.

Wheel mounted industrial robots ( 10 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that for locking the gripper jaws ( 58 ) opposite the gripper arm ( 52 ) is provided in each case a bidirectional fluid cylinder.

Wheel mounted industrial robots ( 10 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the gripper jaws ( 58 ) on a jaw arm ( 54 . 55 ) are pivotally mounted respectively on the gripper arm ( 52 ) is attached.

Wheel mounted industrial robots ( 10 ) according to claim 4 or 5, characterized in that the fluid cylinder ( 60 ) is a gas cylinder.

Wheel mounted industrial robots ( 10 ) according to one of claims 4 to 6, characterized in that a compressor and check valves are provided for controlling the fluid cylinder.

Wheel mounted industrial robots ( 10 ) according to one of claims 3 to 7, characterized in that the sensor ( 26 ) is an imaging sensor.

Method for operating the device according to claim 1, characterized by the method steps: - opening the gripper arms ( 52 ) and the gripper jaws ( 58 ), - determining the spatial position of the wheel rim ( 36 ) in relation to the end effector base ( 20 ) through the sensor ( 26 ), - Align the end effector base ( 20 ) with the wheel rim ( 36 ), - closing the gripper jaws ( 58 ) until reaching a specified closing force, - locking the gripper jaws ( 58 ) in its closed position with respect to the gripper arms ( 52 ), and - closing the gripper arms ( 52 ).