DE20316090U1

DE20316090U1 - Support arm system used in handling/finishing comprises a rear arm pivotably arranged on a frame, and a front arm supporting on its front end a holder for a hand screwdriver

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Publication number: DE20316090U1
Application number: DE20316090U
Authority: DE
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Current assignee: Individual
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2003-10-21
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2013-10-22

Abstract

Support arm system comprises at least two arms (3, 4) for holding hand screwdrivers (6), and devices for storing positions in at least one axis. Devices are provided for determining positions from transmitters (7-9) of an absolute value system for at least three axes of the support arm system. The positions determined are stored in an electronic control device. At least two positions of the hand screwdriver relative to a screw are determined and stored. A rear arm is arranged on a frame (1) or stand so that it pivots horizontally. A front arm supports on its front end a holder (5) for the hand screwdriver. The front arm is connected to the rear arm or an intermediate arm so that it pivots horizontally and vertically. The front arm is pre-tensioned in its vertical position by a hydraulic or pneumatic cylinder (16).

Description

Im Bereich der Handhabungs- und Fertigungstechnik werden Tragarm, Parallelarme, Federzug oder sonstige Haltevorrichtungen eingesetzt, an denen ein Handschrauber aufgehängt oder montiert ist. Dies hat den Sinn, dass einerseits das zu verschraubende Drehmoment aufgefangen wird und dass die Schrauber andererseits arbeitsgerecht positioniert werden können.In the field of handling and manufacturing technology become a support arm, parallel arms, spring balancer or other holding devices used on which a handheld screwdriver is suspended or mounted. This has the sense that on the one hand the torque to be screwed is absorbed and that the screwdriver on the other hand is positioned to work can be.

Bei einigen Verschraubungen ist eine bestimmte Schraub-Reihenfolge einzuhalten, z.B. das Anziehen über Kreuz. Ebenso ist es wichtig, dass keine Verschraubung vergessen wird. Weiter ist sicherzustellen, dass sämtliche Unterlegscheiben und Sprengringe mit verschraubt werden.With some screw connections there is one adhere to certain screwing sequence, e.g. tightening crosswise. It is also important that no screws are forgotten. It is also important to ensure that all washers and snap rings be screwed with.

Bisher werden die Schraubreihenfolge, die Schraubenzahl und die Schraubenkontrolle getrennt voneinander mit den unterschiedlichsten Vorrichtungen geprüft. Mit einem EC-Schrauber ist die Anzahl der Verschraubungen sowie ein exaktes Schraubergebnis gewährleistet. Das Verschrauben erfolgt mit geprüftem Drehmoment über einen Dehnungsmessstreifenaufnehmer und winkelgenau über einen Drehgeber.So far, the screwing order, the number of screws and the screw control separately tested with a wide variety of devices. With an EC screwdriver is the number of screw connections and an exact screw result guaranteed. The screwing is done with a checked torque using a Strain gauge transducer and precise angle using a rotary encoder.

Ein Anbieter ist bekannt, der ein X-Y-System besitzt, mit dem Positionen angefahren werden und in der oben beschriebenen Weise kontrolliert werden können. Die Z-Achse ist nicht realisiert. Andere Anbieter versuchen über unhandliche Sondermaschinen so genannte X-Y-Z Armen die Position vorzugeben. Alle Systeme, die leicht in der Position verändert werden können, müssen vor Arbeitsbe ginn auf einen Maschinen-Nullpunkt eingestellt werden. Die anderen Systeme sind starr mit festen Initiatoren in der Position vorgegeben.A provider is known, the one X-Y system with which positions are approached and in can be controlled in the manner described above. The Z axis is not realized. Other providers try to be unwieldy Special machines so-called X-Y-Z arms to specify the position. All systems that can be easily changed in position must be Work start to be set to a machine zero point. The other systems are rigid with fixed initiators in position specified.

Aus der unveröffentlichten DE-U-201 16 080 ist ein handbetätigtes Tragarmsystem mit wenigstens zwei Armen zur Aufnahme von Handschraubern mit Mitteln zur Abspeicherung von Positionen in wenigstens einer Achse bekannt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass Mittel zur Erfassung von Positionen aus wenigstens einem Geber eines Absolutwertsystems bestehen, wobei wenigstens zwei Positionen des Handschraubers gegenüber einer einzuschraubenden Schraube mittels einer Steuerelektronik erfassbar und in dieser abgespeicherbar sind. Eine erste Position ist nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung eine Startposition des Handschraubers und eine zweite Position eine Abschaltposition des Handschraubers nach ordnungsgemäßer Verschraubung. Vorzugsweise ist die Startposition und/oder die Abschaltposition zum Ausgleich von Toleranzen als Einstellfenster ausgelegt. Vorzugsweise wird die Abschaltposition entsprechend einem geprüften Drehmoment erfasst. Nach einer bevorzugten Ausführung sind Mittel zur Erfassung von Positionen aus Gebern eines Absolutwertsystems für wenigstens drei Achsen des Tragarmsystems vorhanden, wobei die erfassten Positionen in der Steuerelektronik abspeicherbar sind. Vorzugsweise sind der oder die Geber SSI-Geber.From the unpublished DE-U-201 16 080 a manually operated Support arm system with at least two arms for holding handheld screwdrivers with means for storing positions in at least one Axis known, which is characterized in that means for detection positions consist of at least one encoder of an absolute value system, with at least two positions of the hand screwdriver relative to one screw to be screwed in by means of control electronics and can be stored in it. A first position is after a preferred embodiment the invention a starting position of the hand screwdriver and a second Position a switch-off position of the hand screwdriver after proper screwing. The start position and / or the switch-off position is preferably designed as a setting window to compensate for tolerances. Preferably the switch-off position corresponds to a tested torque detected. According to a preferred embodiment there are means for detection of positions from encoders of an absolute value system for at least three axes of the support arm system are present, the detected positions can be stored in the control electronics. Preferably, the or the SSI encoder.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein solches Tragarmsystem dahingehend weiter zu entwickeln, dass neben den genannten Merkmalen und Vorteilen die Schraubarbeit für den Benutzer wesentlich erleichtert wird.Object of the present invention is to further develop such a support arm system that in addition to the features and advantages mentioned, the screwdriving work for the User is much easier.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmalen gelöst. Fortbildungen und vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen umfaßt.This task is characterized by the in Part of claim 1 mentioned features solved. Training and advantageous Executions of the Invention are included in the further claims.

Erfindungsgemäß Tragarmsystem mit wenigstens zwei Armen (3, 4) zur Aufnahme von Handschraubern mit Mitteln zur Abspeicherung von Positionen in wenigstens einer Achse, wobei Mittel zur Erfassung von Positionen aus Gebern eines Absolutwertsystems für wenigstens drei Achsen des Tragarmsystems vorhanden sind, wobei die erfassten Positionen in einer Steuerelektronik abspeicherbar sind, wobei wenigstens zwei Positionen des Handschraubers gegenüber einer einzuschraubenden Schraube erfassbar und abspeicherbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein hinterer Arm horizontal schwenkbar an einem Gestell oder Ständer angeordnet ist, dass ein vorderer Arm an seinem vorderen Ende eine Aufnahme für den Handschrauber trägt, dass der vordere Arm an seinem hinteren horizontal und vertikal schwenkbar mit dem hinteren Arm oder einem Zwischenarm verbunden ist, und dass der vordere in seiner vertikalen Position durch einen Hydraulik- oder Pneumatikzylinder vorgespannt ist. Eine erste erfasste Position ist eine Startposition des Handschraubers ist und eine zweite erfasste Position ist eine Abschaltposition des Handschraubers nach ordnungsgemäßer Verschraubung, wobei die Startposition und/oder die Abschaltposition zum Ausgleich von Toleranzen als Einstellfenster ausgelegt sind. Der Hydraulik- oder Pneumatikzylinder ist bei Erreichen einer ersten erfassten Position kraftlos schaltbar, wobei die erste erfasste Position die Startposition für den Handschrauber ist und die Kraftlosschaltung zu Beginn des Einschaltfensters erfolgt. Der Hydraulik- oder Pneumatikzylinder ist bei Erreichen einer zweiten erfassten Position aktivierbar, wobei die zweite erfasste Position die Abschaltposition für den Handschrauber ist. Die Kraftlosschaltung und die Aktivierung erfolgen automatisch gemäß den erfassten und gespeicherten Positionen. Die wesentliche Arbeitserleichterung für den Benutzer liegt darin, dass dieser den Handschrauber an dem Tragarmsystem von Hand lediglich zu der Position des Startfensters führen muss und das Einschrauben durch das Eigengewicht der Konstruktion gefördert wird, so dass der Benutzer den Handschrauber nicht nachführen muss. Automatisch hebt sich der Handschrauber nach Erreichen der Einschraubposition wieder und kann zur nächsten Schraube geführt werden.Support arm system according to the invention with at least two arms ( 3 . 4 ) for holding handheld screwdrivers with means for storing positions in at least one axis, means for detecting positions from sensors of an absolute value system for at least three axes of the support arm system being present, the detected positions being storable in control electronics, at least two positions of the Hand screwdriver against a screw to be screwed in can be detected and stored, characterized in that a rear arm is arranged horizontally pivotably on a frame or stand, that a front arm carries a receptacle for the handheld screwdriver at its front end, that the front arm on its rear horizontally and is vertically pivotally connected to the rear arm or an intermediate arm, and that the front one is biased in its vertical position by a hydraulic or pneumatic cylinder. A first detected position is a start position of the handheld screwdriver and a second detected position is a switch-off position of the handheld screwdriver after proper screwing, the start position and / or the switch-off position being designed as a setting window to compensate for tolerances. When a first detected position is reached, the hydraulic or pneumatic cylinder can be switched without power, the first detected position being the starting position for the handheld screwdriver and the power being switched off at the start of the switch-on window. The hydraulic or pneumatic cylinder can be activated when a second detected position is reached, the second detected position being the switch-off position for the handheld screwdriver. De-energization and activation are carried out automatically according to the detected and saved positions. The essential simplification of work for the user is that the user only has to guide the handheld screwdriver on the support arm system to the position of the start window and the screwing in is promoted by the weight of the construction, so that the user does not have to track the handheld screwdriver. After reaching the screw-in position, the handheld screwdriver automatically rises again and can be guided to the next screw.

Das erfindungsgemäße handbetätigte Tragarmsystem besteht gemäß den beiliegenden Zeichnungen aus einem Gestell 1 mit einer Befestigung 2 für einen ersten in einer Ebene S schwenkbaren Arm 3, mit dem ein Parallelarm 4 verbunden ist, der in einer parallelen Ebene S' schwenkbar angeordnet ist, der aber an dem ersten Arm 3 derart angelenkt ist, dass er auch senkrecht zu den Ebenen S und S' verschwenkbar ist. Der Parallelarm 4 ist mit einem Hydraulik- oder Pneumatikzylibder 16 verbunden, der über Schläuche 17 mit einer Hydraulik- oder Pneumatiksteuerung verbunden ist. Der Hydraulik- oder Pneumatikzylinder 16 spannt den Parallelarm 4 normalerweise vor, so dass er über die Arbeitsfläche geführt werden kann. Am freien Ende des Parallelarms 4 befindet sich eine Halterung 5 für einen Handschrauber 6. In die X-Achse zwischen der Befestigung 2 und dem Arm 3 und in die Y-Achse zwischen dem Arm 3 und dem Parallelarm 4 werden 13Bit-SSI-Geber 7, 8 eingebaut. In die Z-Achse, um die der Parallelarm zur senkrechten Verschwenkung dreht, ist ein 15Bit-SSI-Geber 9 eingebaut. Die Auswertelektronik ist in einem Gehäuse 10 mit nur drei Tastern 14 und einem Schlüsselschalter 11 untergebracht. Die Anzeige der verschiedenen Betriebszustände erfolgt über drei LED 12 und ein vierzeiliges LCD-Display. Die Steuerelektronik ist frei programmierbar.The hand-operated support arm system according to the invention is according to the accompanying drawing solutions from a rack 1 with an attachment 2 for a first arm pivotable in a plane S. 3 with which a parallel arm 4 is connected, which is arranged pivotably in a parallel plane S ', but which is on the first arm 3 is articulated in such a way that it can also be pivoted perpendicular to the planes S and S '. The parallel arm 4 is with a hydraulic or pneumatic cylinder 16 connected by hoses 17 is connected to a hydraulic or pneumatic control. The hydraulic or pneumatic cylinder 16 tightens the parallel arm 4 usually before, so that it can be guided over the work surface. At the free end of the parallel arm 4 there is a bracket 5 for a handheld screwdriver 6 , In the X axis between the attachment 2 and the arm 3 and in the Y axis between the arm 3 and the parallel arm 4 become 13-bit SSI encoders 7 . 8th built-in. In the Z axis, around which the parallel arm rotates for vertical pivoting, is a 15-bit SSI encoder 9 built-in. The evaluation electronics is in a housing 10 with just three buttons 14 and a key switch 11 accommodated. The various operating states are displayed via three LEDs 12 and a four-line LCD display. The control electronics are freely programmable.

Die Positionseingabe erfolgt in zwei Schritten:The position is entered in two steps:

- Starting position: The screw has not yet been screwed in and is immediately above the screwing position;
- switch-off position: The screw is screwed in properly.

Beispielsweise wird dabei die Schraube per Hand leicht angeschraubt oder über Magnetbit bzw. Vakuumhülse in Einschraubposition gebracht. Der Schrauber wird mit der Schraube in Verbindung gebracht und die Startposition wird durch Tastenbetätigung in der Steuerelektronik abgespeichert (Startfenster). Die Schraube wird darauf mit allen Unterlegteilen korrekt eingeschraubt. Nach erfolgter Momentenabschaltung des Schraubers wird die erreichte Position ebenfalls abgespeichert (Momentenabschaltfenster). Nun ist sichergestellt, dass nur in der jeweiligen Starposition der Schrauber dreht und entsprechend der Übereinstimmung im Momentabschaltpunkt durch die Steuerelektronik eine IO-Verschraubung signalisiert wird. Wird während des Einschraubvorgangs der Schrauber wieder nach oben bewegt, erfolgt ein Signal, das eine NIO-Verschraubung anzeigt. Dies erfolgt ebenso, wenn das Abschaltmoment nicht in der richtigen Position im Momentenabschaltfenster erfolgt. Über die Elektronik wird die Genauigkeit der Posi tion vorgegeben. Entsprechend der Größe des Einstellfensters wird festgelegt, wie weit die Schrauberposition vom Startfenster entfernt sein darf. Dies ist notwendig, um die Lose im Bit, der Bithalte, sowie der Schrauben und der Werkstücktoleranzen auszugleichen. Je genauer die Vorrichtung und das Werkstück sind, umso enger kann das Einstellfenster gewählt werden. Diese Kombination von Startfensterposition und Abschaltposition ergibt eine exakte Aussage darüber, ob die richtige Schraube an der richtigen Stelle mit allen erforderlichen Unterlegteilen verschraubt wurde. Über eine zusätzlich aktivierbare Schraubzeit wird der Schraubvorgang nach Ablauf derselben unterbrochen. Ausgerissenes Gewinde oder zu lange Schrauben werden erkannt.For example, the screw lightly screwed on by hand or via magnetic bit or vacuum sleeve in screw-in position brought. The screwdriver is connected to the screw and the start position is by pressing a button in the control electronics saved (start window). The screw is on it with everyone The washers are screwed in correctly. After the torque has been switched off the position of the screwdriver is also saved (Momentenabschaltfenster). Now it is ensured that only in the respective Starting position of the screwdriver turns and according to the match an IO screw connection at the moment switch-off point by the control electronics is signaled. Will during the screwdriver is screwed up again a signal that indicates a NOK screw connection. This also happens if the tripping torque is not in the correct position in the torque tripping window he follows. about the electronics dictate the accuracy of the position. Corresponding the size of the setting window it is determined how far the screwdriver position from the start window may be removed. This is necessary to make up the lots in the bit Bit hold, as well as the screws and the workpiece tolerances to compensate. The more precise the fixture and the workpiece, the tighter it can be Setting window selected become. This combination of start window position and switch-off position gives an exact statement about whether the right screw in the right place with all the necessary Washer was screwed. Via an additionally activatable The tightening time is interrupted after the tightening process. Torn threads or screws that are too long are recognized.

Erreicht das von einem Benutzer geführte Tragarmsystem eine Einschaltposition für den Handschrauber 6 schaltet die Hydraulik- oder Pneumatiksteuerung 15 den Hydraulik- oder Pneumatikzylinder 16 kraftlos, so dass das Verschrauben unter Beaufschlagung mit dem Eigengewicht des Handschraubers und des Parallelarms 4 mit den Zylinder 16 erfolgt. Der Benutzer muss den Handschrauber also nicht nachführen. Bei Erreichen der Einschraubposition aktiviert die Hydraulik- oder Pneumatiksteuerung l5 wieder den Hydraulik- oder Pneumatikzylinder 16, so dass der Parallelarm 4 wieder vorgespannt wird und leicht abhebt.The support arm system guided by a user reaches a switch-on position for the handheld screwdriver 6 switches the hydraulic or pneumatic control 15 the hydraulic or pneumatic cylinder 16 powerless, so that the screwing while being loaded with the dead weight of the hand screwdriver and the parallel arm 4 with the cylinder 16 he follows. The user does not have to adjust the handheld screwdriver. When the screw-in position is reached, the hydraulic or pneumatic control is activated l5 again the hydraulic or pneumatic cylinder 16 so the parallel arm 4 is biased again and lifts off slightly.

Claims

Support arm system with at least two arms ( 3 . 4 ) to hold handheld screwdrivers ( 6 ) with means for storing positions in at least one axis, means for detecting positions from sensors ( 7 . 8th . 9 ) of an absolute value system for at least three axes of the support arm system, the detected positions being storable in control electronics, with at least two positions of the hand screwdriver ( 6 ) compared to a screw to be screwed in and stored, characterized in that a rear arm is horizontally pivotably arranged on a frame or stand, that a front arm carries a receptacle for the handheld screwdriver at its front end, that the front arm is horizontal on its rear end and is vertically pivotally connected to the rear arm or an intermediate arm, and that the front one is biased in its vertical position by a hydraulic or pneumatic cylinder.

Support arm system according to claim 1, characterized in that a first detected position is a starting position of the hand screwdriver ( 6 ) and that a second detected position is a switch-off position of the handheld screwdriver after proper screwing, the start position and / or the switch-off position being designed as a setting window to compensate for tolerances.

Support arm system according to claim 1 or 2, characterized in that the hydraulic or pneumatic cylinder when reaching a first detected position can be switched without power.

Support arm system according to claim 3, characterized in that the first detected position is the starting position for the handheld screwdriver, where the power is switched off at the start of the switch-on window.

Support arm system according to claim 1 or 2, characterized that the hydraulic or pneumatic cylinder when a second one is reached detected position can be activated.

Support arm system according to claim 5, characterized in that the second detected position is the switch-off position for the handheld screwdriver is.