DE102016201211A1

DE102016201211A1 - Electrically controlled gripping device and method for gripping a component

Info

Publication number: DE102016201211A1
Application number: DE102016201211.8A
Authority: DE
Inventors: Christian Dunckern; Maik Hammer; Johann van Niekerk
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-01-27
Filing date: 2016-01-27
Publication date: 2017-07-27

Abstract

Elektrisch gesteuerten Greifeinrichtung (1), insbesondere Industrieroboter, welche bzw. welcher einen Greifer (4a–4c) mit einem glockenartigen oder haubenartigen Greifelement aufweist, der dazu vorgesehen ist, eine von einem Bauteil (5) abstehende Kugel (6a 6c) teilweise in sich aufzunehmen und zu ergreifen, um dadurch das Bauteil (5) anzuheben, wobei der Greifer (4a–4c) schwenkbar um mindestens eine Schwenkachse oder um zwei oder drei Schwenkachsen oder schwenkbar in alle Richtungen an der Greifeinrichtung (1) aufgehängt ist.Electrically controlled gripping device (1), in particular industrial robot, which has a gripper (4a-4c) with a bell-shaped or hood-like gripping element which is intended to partially support a ball (6a 6c) projecting from a component (5) to receive and thereby to raise the component (5), wherein the gripper (4a-4c) is pivotally suspended about at least one pivot axis or about two or three pivot axes or pivotally in all directions on the gripping device (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrisch gesteuerte Greifeinrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zum Greifen eines Bauteils gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 2.The present invention relates to an electrically controlled gripping device according to the features of claim 1 and a method for gripping a component according to the features of claim 2.

Aus der EP 2 475 475 B1 ist ein Bauteil bekannt, auf das eine als Verbindungselement mit einem anderen Bauteil fungierende Kugel aufgeschweißt ist. Um derartige Bauteile effizient industriell, d. h. in Großserie verarbeiten zu können, wird eine Greifeinrichtung benötigt.From the EP 2 475 475 B1 a component is known, to which a ball acting as a connecting element with another component ball is welded. In order to be able to process such components efficiently industrially, ie in mass production, a gripping device is required.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrisch gesteuerte Greifeinrichtung sowie ein Verfahren zum Greifen eines Bauteils anzugeben, mit der bzw. mit dem Bauteile, von denen Kugeln abstehen, effizient, kostengünstig und sicher greifbar sind.The object of the invention is to provide an electrically controlled gripping device and a method for gripping a component, with which or with the components from which protrude balls, efficient, inexpensive and secure are tangible.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This object is solved by the features of claim 1 and 2 respectively. Advantageous embodiments and further developments of the invention can be found in the dependent claims.

Ausgangspunkt der Erfindung ist eine elektrisch gesteuerte Greifeinrichtung, bei der es sich beispielsweise um einen Industrieroboter handeln kann. Die Greifeinrichtung bzw. der Industrieroboter weist einen Greifer mit einem glockenartigen oder haubenartigen Greifelement auf. Das glockenartige bzw. haubenartige Greifelement ist dazu vorgesehen, eine von einem Bauteil abstehende Kugel zumindest teilweise in sich aufzunehmen und zu ergreifen, um dadurch das Bauteil, von dem die Kugel absteht, anzuheben.The starting point of the invention is an electrically controlled gripping device, which may be, for example, an industrial robot. The gripping device or the industrial robot has a gripper with a bell-like or hood-like gripping element. The bell-type or hood-like gripping element is provided to at least partially receive and grip a projecting from a component ball in order to thereby lift the component from which the ball protrudes.

Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Greifeinrichtung besteht darin, dass der Greifer schwenkbar um mindestens eine Schwenkachse oder um zwei oder drei Schwenkachsen oder schwenkbar in alle Richtungen an der Greifeinrichtung aufgehängt ist. Dies hat den Vorteil, dass der Greifer zum Erfassen bzw. ergreifen der Kugel nicht 100%ig exakt an der Kugel ausgerichtet sein muss. Der Greifer kann vielmehr ein Stück weit „exzentrisch” bzw. versetzt zu der Kugel auf die Kugel abgesenkt werden. Aufgrund der glockenartigen bzw. haubenartigen Form des Greifelements zentriert sich dieser bei einem Absenken auf die Kugel automatisch.An essential feature of the gripping device according to the invention is that the gripper is pivotally suspended about at least one pivot axis or about two or three pivot axes or pivotally in all directions on the gripping device. This has the advantage that the gripper for grasping or grasping the ball does not have to be 100% exactly aligned with the ball. Rather, the gripper can be lowered a little way "eccentric" or offset to the ball on the ball. Due to the bell-like or hood-like shape of the gripping element this centered automatically when lowering the ball.

An der erfindungsgemäßen Greifeinrichtung können mehrere Greifer, z. B. zwei Greifer, drei Greifer oder mehr als drei Greifer angeordnet sein. Insbesondere im Falle mehrerer Greifer ist es von Vorteil, wenn die einzelnen Greifer jeweils schwenkbar um drei Raumachsen oder schwenkbar in alle Richtungen an der Greifeinrichtung aufgehängt sind, da dadurch unvermeidbare Toleranzen in Bezug auf die Anordnung der Kugeln relativ zu dem Bauteil „ausgeglichen” werden können.At the gripping device according to the invention a plurality of grippers, z. B. two grippers, three grippers or more than three grippers can be arranged. In particular, in the case of multiple grippers, it is advantageous if the individual grippers are each pivotally suspended by three spatial axes or pivotally in all directions on the gripping device, as this unavoidable tolerances with respect to the arrangement of the balls can be "compensated" relative to the component ,

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Greifen eines Bauteils wird zunächst ein Bauteil bereitgestellt, von dem mindestens ein zu greifendes Element absteht, welches durch mindestens eine Kugel gebildet ist oder welches mindestens eine Kugel aufweist. Das zu greifende Element kann insbesondere aus zwei unmittelbar miteinander verbundenen, z. B. miteinander verschweißten, Kugeln bestehen.In the method according to the invention for gripping a component, a component is first provided, from which protrudes at least one element to be gripped, which is formed by at least one ball or which has at least one ball. The element to be gripped can in particular consist of two directly interconnected, z. B. welded together, balls exist.

Ferner wird eine elektrisch gesteuerte Greifeinrichtung, bei der es sich beispielsweise um einen Industrieroboter handeln kann, bereitgestellt. Die Greifeinrichtung weist einen Greifer auf, in dem die mindestens eine Kugel zumindest teilweise aufnehmbar ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Greifer gerade so groß ist, dass die mindestens eine Kugel teilweise aber nicht vollständig in dem Greifer aufnehmbar ist. Es sind also nicht Greifer gemeint, die so groß sind, dass darin die gesamte Kugel oder gar mehrere Kugeln Platz finden.Furthermore, an electrically controlled gripping device, which may be, for example, an industrial robot, is provided. The gripping device has a gripper in which the at least one ball is at least partially receivable. In particular, it may be provided that the gripper is just so large that the at least one ball is partially but not completely receivable in the gripper. So it is not meant grapples that are so large that it can accommodate the entire ball or even several balls.

Der Greifer wird an die Kugel herangefahren, so dass diese teilweise von dem Greifer aufgenommen wird. Anschließend wird die Kugel mittels der Greifer erfasst und das mit der Kugel verbundene Bauteil mittels der Greifer in Richtung angehoben.The gripper is moved up to the ball, so that it is partially absorbed by the gripper. Subsequently, the ball is detected by means of the gripper and lifted the component connected to the ball by means of the gripper in the direction.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das zu greifende Element zwei unmittelbar miteinander verbundene Kugeln (die beiden Kugel bilden eine „Doppelkugel”) auf, von denen die von dem Bauteil entferntere Kugel teilweise von dem Greifer aufgenommen, d. h. teilweise von dem Greifer umgriffen wird.According to a development of the invention, the element to be gripped has two directly connected balls (the two balls form a "double ball"), of which the ball removed from the component is partially received by the gripper, d. H. partially gripped by the gripper.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wurden die zwei unmittelbar miteinander verbundenen Kugeln zu einer „Doppelkugel” miteinander verschweißt. Eine der beiden unmittelbar miteinander verbundenen Kugeln, d. h. eine der beiden die Doppelkugel bildenden Kugeln, kann mit dem Bauteil verschweißt worden sein.According to a development of the invention, the two directly interconnected balls were welded together to form a "double ball". One of the two directly connected balls, d. H. one of the two balls forming the double ball, may have been welded to the component.

Ein weiteres wichtiges dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde liegendes Merkmal ist darin zu sehen, dass der Greifer schwenkbar an der Greifeinrichtung aufgehängt worden ist, insbesondere derart, dass der Greifer schwenkbar um eine, zwei oder drei Schwenkachsen oder schwenkbar in alle Raumrichtungen an der Greifeinrichtung aufgehängt worden ist. Der Greifer kann beispielsweise über ein biegeelastisches Zwischenelement an der Greifeinrichtung aufgehängt worden sein.Another important feature underlying the inventive method is the fact that the gripper has been pivotally suspended from the gripping device, in particular such that the gripper has been pivotally suspended by one, two or three pivot axes or pivotally in all spatial directions of the gripping device , The gripper may have been suspended, for example via a flexurally elastic intermediate element on the gripping device.

Um die Kugel erfassen zu können, kann an dem Greifer bzw. in dem glockenartigen bzw. haubenartigen Greifelement eine rein mechanische Verriegelungseinrichtung oder eine elektrisch ansteuerbare Verriegelungseinrichtung vorgesehen sein, welche die Kugel formschlüssig hintergreift und dadurch erfasst. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Verriegelungseinrichtung selbsttätig beim Aufsetzen des Greifelements auf die Kugel in einen verriegelten Zustand, in dem die Kugel von dem Greifer erfasst ist, übergeht. Das Aufsetzen des Greifers kann rein mechanisch über ein mechanisch auslösendes Elements detektiert werden oder mittels eines Berührungssensors, der beim Aufsetzen des Greifers auf der Kugel ein Aufsetzsignal erzeugt, dieses an eine elektronische Steuerung weiterleitet, welche eine elektrisch ansteuerbare Verriegelungseinrichtung schließt.In order to be able to detect the ball, a purely mechanical one can be provided on the gripper or in the bell-shaped or hood-like gripping element Locking device or an electrically controllable locking device may be provided, which engages behind the ball positively and thereby detected. In particular, it can be provided that the locking device automatically when placing the gripping member on the ball in a locked state in which the ball is detected by the gripper passes. The placement of the gripper can be detected purely mechanically via a mechanically triggering element or by means of a touch sensor, which generates a touch signal on placement of the gripper on the ball, this passes on to an electronic control, which closes an electrically controllable locking device.

Alternativ oder ergänzend dazu kann vorgesehen sein, dass die Kugel von dem Greifer magnetisch angezogen wird. Beispielsweise kann in dem Greifer ein Permanentmagnet oder ein steuerbarer Elektromagnet angeordnet sein und die Kugel kann aus einem magnetisch anziehbaren bzw. ferromagnetischen Material bestehen.Alternatively or additionally, it can be provided that the ball is magnetically attracted by the gripper. For example, a permanent magnet or a controllable electromagnet can be arranged in the gripper and the ball can consist of a magnetically attractable or ferromagnetic material.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird eine Greifeinrichtung verwendet, die mehrere Greifer aufweist. Mit einer derartigen Greifeinrichtung kann ein Bauteil angehoben werden, das mehrere zu greifende Elemente aufweist, die jeweils durch mindestens eine Kugel gebildet sind oder die jeweils eine Kugel aufweisen.According to a development of the invention, a gripping device is used which has a plurality of grippers. With such a gripping device, a component can be raised, which has a plurality of elements to be gripped, which are each formed by at least one ball or each having a ball.

Wie bereits erwähnt, kann es sich bei der Greifeinrichtung insbesondere um einen Industrieroboter handeln, der stationär angeordnet sein kann. Eine derartige Greifeinrichtung kann z. B. in der Produktion von Automobilen eingesetzt werden, wobei es sich dann bei dem Bauteil um ein Fahrzeugbauteil handelt. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf einen Einsatz in der Automobilproduktion beschränkt, sondern kann ganz generell eingesetzt werden.As already mentioned, the gripping device may in particular be an industrial robot, which may be arranged stationary. Such a gripping device can, for. B. are used in the production of automobiles, which is then in the component is a vehicle component. Of course, the invention is not limited to use in automobile production, but can be used quite generally.

Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:In the following the invention will be explained in connection with the drawing. Show it:

1 eine Greifeinrichtung 1 gemäß der Erfindung; und 1 a gripping device 1 according to the invention; and

2 einen Greifer der Greifeinrichtung der 1 in Schnittdarstellung. 2 a gripper of the gripping device of 1 in section.

1 zeigt eine Greifeinrichtung 1, welche durch einen stationär angeordneten Industrieroboter gebildet ist. Der Industrieroboter weist ein Basisteil 1a, einen ersten schwenkbar daran angeordneten Arm 1b, einen zweiten schwenkbar angeordneten Arm 1c und einen dritten schwenkbar angeordneten Arm 1d auf. Der zweite Arm 1c ist schwenkbar an dem ersten Arm 1b angeordnet. Der dritte Arm 1d wiederum ist schwenkbar an dem zweiten Arm 1c angeordnet. 1 shows a gripping device 1 , which is formed by a stationary arranged industrial robot. The industrial robot has a base part 1a a first arm pivotally mounted thereon 1b , a second pivotally arranged arm 1c and a third pivotally arranged arm 1d on. The second arm 1c is pivotable on the first arm 1b arranged. The third arm 1d in turn is pivotable on the second arm 1c arranged.

Ein Halteelement 1e ist über ein Zwischenstück, das drehbar sein kann, mit dem Arm 1d verbunden. An dem Halteelement 1e sind plattenartige Trägerelemente 2a, 2b angeordnet.A holding element 1e is about an intermediate piece, which can be rotated, with the arm 1d connected. On the holding element 1e are plate-like support elements 2a . 2 B arranged.

An den Trägerelementen 2a, 2b sind biegeelastische Halter 3a, 3b, 3c befestigt, an deren unteren Enden jeweils ein glockenartiger oder haubenartiger Greifer 4a, 4b, 4c befestigt ist. Die Greifer 4a, 4b, 4c sind dazu vorgesehen, „zu greifende Elemente” eines Bauteils 5 zu ergreifen und mittels der Greifeinrichtung 1 das Bauteil 5 anzuheben. Die zu ergreifenden Elemente können z. B. mit dem Bauteil 5 verschweißt werden. Sie weisen jeweils einen durch eine Kugel 6a, 6b, 6c gebildeten Kopf auf, der zumindest teilweise von den zugeordneten Greifern 4a, 4b, 4c aufnehmbar ist.On the carrier elements 2a . 2 B are flexible elastic holders 3a . 3b . 3c attached, at the lower ends in each case a bell-like or hood-like gripper 4a . 4b . 4c is attached. The grippers 4a . 4b . 4c are intended to "grasp elements" of a component 5 to seize and by means of the gripping device 1 the component 5 to raise. The elements to be taken can, for. B. with the component 5 be welded. They each have one by a ball 6a . 6b . 6c formed on the head, at least partially from the associated grippers 4a . 4b . 4c is receivable.

2 zeigt den Greifer 4a in vergrößerter Schnittdarstellung. In dem Greifer 4a ist eine kugelkalottenförmige Ausnehmung 4aa vorgesehen. Ferner ist eine durch mehrere Kugeln, von denen hier nur zwei Kugeln 7a, 7b dargestellt sind, gebildete Verriegelungseinrichtung vorgesehen. 2 shows the gripper 4a in enlarged sectional view. In the gripper 4a is a spherical cap-shaped recess 4aa intended. Furthermore, one by several balls, of which only two balls 7a . 7b are shown, formed locking device provided.

Beim Aufsetzen des Greifers 4a auf die Kugel 6a werden die beiden Kugeln 7a, 7b zunächst etwas nach oben in den Greifer 4a hineingedrückt. Bei „überschreiten des Äquators” der Kugel 6a rutschen die beiden Kugeln 7a, 7b nach unten und hintergreifen bzw. untergreifen die Kugel 6a, wodurch der Greifer 4a formschlüssig mit der Kugel 6a verriegelt ist. Nach dem Verriegeln kann das Bauteil 5 mittels der Greifer 4a, 4b, 4c angehoben werden.When placing the gripper 4a on the ball 6a be the two balls 7a . 7b First, something up in the gripper 4a pushed. At "crossing the equator" of the ball 6a slip the two balls 7a . 7b down and behind or engage under the ball 6a , whereby the gripper 4a positive fit with the ball 6a is locked. After locking, the component can 5 by means of the gripper 4a . 4b . 4c be raised.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2475475 B1 [0002]

Claims

Electrically controlled gripping device ( 1 ), in particular industrial robots, which or a gripper ( 4a - 4c ) having a bell-shaped or hood-like gripping member intended to receive one of a component ( 5 ) projecting ball ( 6a 6c ) and to take in part thereby to the component ( 5 ), the gripper ( 4a - 4c ) pivotable about at least one pivot axis or about two or three pivot axes or pivotally in all directions on the gripping device ( 1 ) is suspended.

Method for gripping a component ( 5 ), comprising the following steps: - providing a component ( 5 ), protrudes from the at least one element to be gripped, which by at least one ball ( 6a - 6c ) or which at least one ball ( 6a - 6c ), - providing an electrically controlled gripping device ( 1 ), which a gripper ( 4a - 4c ), in which the at least one ball ( 6a - 6c ) is partially receivable, - approaching the gripper ( 4a - 4c ) to the ball ( 6a - 6c ), so that these from the gripper ( 4a - 4c ), - detecting the ball ( 6a - 6c ) by means of the gripper ( 4a - 4c ) and lifting the component ( 5 ) by means of the gripping device ( 1 ).

Method according to claim 2, characterized in that the gripper ( 4a - 4c ) has a bell-like or hood-like gripping element, in which the ball ( 6a - 6c ) is partially recorded.

Method according to one of claims 2 or 3, characterized in that the element to be gripped comprises two directly interconnected balls, of which the component removed ball ( 6a - 6c ) of the gripper ( 4a - 4c ) is recorded.

A method according to claim 4, characterized in that the two directly interconnected balls have been welded together.

Method according to one of claims 4 or 5, characterized in that one of the two directly interconnected balls with the component ( 5 ) has been welded.

Method according to one of claims 2 to 6, characterized in that the gripper ( 4a - 4c ) pivotable on the gripping device ( 1 ) has been hung.

Method according to claim 7, characterized in that the gripper ( 4a - 4c ) pivotable about one or two or three pivot axes or pivotable in all directions on the gripping device ( 1 ) has been hung.

Method according to one of claims 7 or 8, characterized in that the gripper ( 4a - 4c ) via a flexurally elastic intermediate element ( 3a - 3c ) on the gripping device ( 1 ) has been hung.

Method according to one of claims 2 to 9, characterized in that the gripper is a locking device ( 7a . 7b ), which after the detection of the ball ( 6a - 6c ) the ball ( 6a - 6c ) engages positively behind.

Method according to claim 10, characterized in that the locking device ( 7a . 7b ) is brought into engagement with the accessing element and that in an area located between the two balls.

Method according to one of claims 2 to 11, characterized in that the ball ( 6a - 6c ) of the gripper ( 4a - 4c ) is magnetically attracted.

Method according to one of claims 2 to 12, characterized in that the component ( 5 ) a plurality of elements to be gripped and the gripping device ( 1 ) several grippers ( 4a - 4c ), wherein when lifting the component ( 5 ) several of the elements to be gripped in each case by a gripper ( 4a - 4c ).

Method according to one of claims 2 to 13, characterized in that as gripping device ( 1 ) a stationary arranged industrial robot is used.

Method according to one of claims 2 to 14, characterized in that the method is used in the production of automobiles, wherein the component ( 5 ) is a vehicle component.