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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufschieben einer C-Clip Blechmutter auf ein Bauteil, insbesondere auf den Rand eines mit einer aufgeschäumten Hülle versehenen Trägers einer Instrumententafel, umfassend ein Magazin, einen Zuführkanal, einen im Raum frei bewegbaren Fügekopf mit einer Spanneinrichtung und eine Ausstoßeinrichtung zum Überführen einer einzelnen Blechmutter von dem Zuführkanal in die Spanneinrichtung des Fügekopfes, bei der der Zuführkanal und die Ausstoßeinrichtung zu einer Baueinheit zusammengefasst sind, die mittels einer motorischen Antriebseinrichtung im Raum frei bewegbar ist, bei der der Fügekopf mit der Baueinheit zu einer linearen Bewegung verbunden und mit einem entsprechenden Antrieb versehen ist, und bei der der Ausstoßeinrichtung und der Spanneinrichtung motorische Antriebe zugeordnet sind. Eine solche Vorrichtung ist aus
DE 196 16 475 C1 bekannt.
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Bei einer in der
DE 35 42 841 C2 beschriebenen derartigen Montagevorrichtung sind der Zuführkanal, die Ausstoßeinrichtung und der Fügekopf mit Spanneinrichtung in einer handbetätigten Montagepistole zusammengefaßt. Beim Aufschieben einer Blechmutter auf einen mit einer aufgeschäumten Hülle versehenen Träger muß eine bestimmte Höhenlage der Blechmutter relativ zum Träger eingehalten werden, wobei das entscheidende Maß der Übergang zwischen dem Träger und dem Schaumstoff ist. Wenn diese vorgegebene Höhenlage nicht eingehalten wird, dann besteht die Gefahr, daß die Blechmutter mit einem Schenkel gegen den Träger anstößt und nicht aufgeschoben werden kann, oder aber, daß ein Schenkel der Blechmutter in die geschäumte Hülle hineingedrückt wird, wodurch diese angehoben wird, was mit der Gefahr einer Beschädigung oder zumindest einer Beeinträchtigung der Oberfläche verbunden ist. Das Arbeiten mit einer solchen manuell betätigbaren Montagevorrichtung erfordert daher eine sehr hohe Aufmerksamkeit der Bedienungsperson. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das Anbringen der Blechmuttern nur mit großem Kraftaufwand und immer mit dem gleichen Bewegungsablauf aus dem Handgelenk möglich ist. Dies führt häufig zu krankheitsbedingten Ausfällen der Bedienungsperson, z. B. infolge einer Sehnenscheidenentzündung. Von diesen grundsätzlichen Nachteilen der bekannten handbetätigten Montagevorrichtung abgesehen ist auch eine nachgelagerte Abfrage auf das Vorhandensein der montierten Blechmuttern erforderlich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, daß eine automatisierte Montage der Blechmuttern mit gleichbleibend hoher Genauigkeit möglich ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.
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Mit der Erfindung wird ein Montageroboter geschaffen, der es ermöglicht, C-Clip Blechmuttern nacheinander in dem Fügekopf anzuordnen und zu spannen und den Fügekopf an einem vorbestimmten Ort zu positionieren, der zum Aufschieben der Blechmutter auf den Träger geeignet ist. Falls die von der Entfernungsmeßeinrichtung gemessene tatsächliche Entfernung vom Rand des Trägers dem Abstand der Entfernungsmeßeinrichtung von der Spanneinrichtung nicht entsprechen sollte, dann erfolgt automatisch die erforderliche Korrektur der Lage des Fügekopfes relativ zum Träger.
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Dem Fügekopf ist zweckmäßigerweise ein Lichtsensor zugeordnet, der auf das Vorhandensein einer Blechmutter in der Spanneinrichtung anspricht. Der Lichtsensor kann mit einer Warneinrichtung verbunden sein, die ein Fehlersignal erzeugt, falls infolge einer Störung in der Spanneinrichtung des Fügekopfes keine Blechmutter angeordnet ist.
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Die der Ausstoßeinrichtung, der Spanneinrichtung und dem Fügekopf zugeordneten Antriebseinrichtungen sind vorzugsweise von Hydraulikzylindern gebildet.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine Ansicht eines Montagearms eines Industrieroboters,
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2 den vorderen Endbereich des Montagearms nach 1 zum Zeitpunkt des Zuführens einer Blechmutter,
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3 einen Ausschnitt aus 2 bei Beendigung der Zuführung einer Blechmutter,
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4 eine Darstellung ähnlich wie 2 zum Zeitpunkt des Spannens der Blechmutter,
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5 eine Darstellung ähnlich wie 2 zum Zeitpunkt des Beginns der Abwärtsbewegung des Fügekopfes,
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6 eine Darstellung nach Abschluß der Abwärtsbewegung des Fügekopfes, und
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7 eine Darstellung des Fügekopfes beim Aufschieben der Blechmutter.
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In 1 ist der Endbereich eines Roboterarms 1 gezeigt, der mittels (nicht gezeigter) durch einen Rechner gesteuerter Antriebe im Raum frei bewegbar und positionierbar ist. Da ein solcher Industrieroboter zum Stand der Technik gehört, ist eine nähere Erläuterung der Ausbildung und Wirkungsweise dieser Antriebe entbehrlich. An dem Roboterarm 1 ist ein Zuführschlauch 2 befestigt, der mit einem Magazin für C-Clip Blechmuttern verbunden ist. Der Zuführschlauch 2 mündet in einen Vereinzelungsmechanismus 3, der mit einem Zuführkanal 4 verbunden ist. Ein von einem Ausstoßzylinder 6 betätigbarer Ausstoßer 5 dient zum Ausstoßen einer in dem Zuführkanal 4 befindlichen Blechmutter. Ein Fügekopf 7 ist mit dem Roboterarm 1 zu einer linearen Bewegung verbunden. Zum Antrieb des Fügekopfes 7 dient ein am Roboterarm 1 befestigter Zylinder 8. Im vorderen Bereich des Fügekopfes 7 ist eine Tasche 9 zur Aufnahme einer aus dem Zuführkanal 4 ausgestoßenen Blechmutter ausgebildet. Die Tasche 9 wird von einem Spannstempel 10 begrenzt, der in dem Fügekopf 7 beweglich gelagert ist. Zum Antrieb des Spannstempels 10 dient ein am Fügekopf 7 befestigter Spannzylinder 11. Mit dem Fügekopf 7 ist ein in Bewegungsrichtung vorspringender Kragarm 12 starr verbunden. Am vorderen Ende des Kragarms 12 sind ein Lichttaster 13 und eine berührungslos arbeitende Entfernungsmeßeinrichtung 14 angeordnet. Der Lichttaster 13 und die Entfernungsmeßeinrichtung 14 sind elektrisch mit einem Zentralrechner verbunden, der sämtliche Antriebe des Roboters, insbesondere des Roboterarms 1, des Vereinzelungsmechanismus 3, des Ausstoßzylinders 6, des Zustellzylinders 8 und des Spannzylinders 11 steuert.
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Nachfolgend wird die Arbeitsweise der gezeigten Montagevorrichtung näher erläutert.
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Der Roboterarm 1 wird zunächst von den rechnergestützten Antrieben in die erforderliche Position gebracht. Diese Position ist durch den Ort und die Orientierung bzw. Neigung des Randbereichs eines Trägers 15 bestimmt, an den eine C-Clip Blechmutter 16 angebracht werden soll (siehe 7). In dieser Position des Roboterarms 1 ist die Bewegungsbahn des Fügekopfes 7 zur Ebene des Randbereichs des Trägers 15 rechtwinklig und von diesem in einem bestimmten seitlichen Abstand angeordnet.
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Nachdem der Fügekopf 7 diese durch die Programmsteuerung festgelegte Position eingenommen hat, wird der Vereinzelungsmechanismus 3 betätigt, um die vorderste der in dem Zuführschlauch 2 enthaltenen C-Clip Blechmuttern 16 in den Zuführkanal 4 zu entlassen. Die Blechmutter 16 rutscht unter dem Einfluß der Schwerkraft oder auch mit Unterstützung eines Luftstoßes in den Zuführkanal 4 bis in den horizontalen Endbereich desselben, wie in 2 gezeigt. Daraufhin wird der Ausstoßer 5 mit dem Ausstoßzylinder 6 betätigt, um die Blechmutter 16 vom Zuführkanal 4 in die Tasche 9 des Fügekopfes 7 zu überführen, wie dies in 3 gezeigt ist. Anschließend wird der Spannstempel 10 mit dem Spannzylinder 11 betätigt, um die Blechmutter 16 in der Tasche 9 des Fügekopfes 7 festzulegen, wie in 4 gezeigt. Nachdem der Ausstoßer 5 von dem Ausstoßzylinder 6 in die Ausgangsstellung zurückgezogen wurde, wird der Fügekopf 7 mit dem Zustellzylinder 8 gegenüber dem Roboterarm 1 abgesenkt so daß sich die in der Tasche 9 eingespannte Blechmutter 16 in der Ebene des Trägers 15 und in einem bestimmten seitlichen Abstand von diesem befindet.
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Diese Zustellposition ist aufgrund der Lage des mit einer (nicht gezeigten) Einspannvorrichtung fixierten Trägers 15 im Rechner des Roboters gespeichert. Durch das Einspannen des Trägers 15 lassen sich aber bestimmte Toleranzen der Lage seines Randbereichs, beispielsweise infolge von Temperatureinflüssen, nicht vermeiden. Wenn sich der Träger 15 jedoch nicht in seiner vorbestimmten Lage befindet, dann besteht beim Aufschieben der C-Clip Blechmutter 16 die Gefahr, daß deren oberer Schenkel entweder auf die Schmalseite des Trägers 15 auftrifft oder aber in die auf den Träger aufgeschäumte Hülle 17 eindringt. In dem letztgenannten Fall wird die aufgeschäumte Hülle mehr oder weniger stark angehoben, was zu einer Beschädigung derselben oder zumindest zu einer optischen Beeinträchtigung führen kann.
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Für eine ordnungsgemäße Montage der Blechmutter 16 ist es daher erforderlich, daß deren oberer Schenkel genau in den Übergang zwischen dem Träger 15 und der Hülle 17 eindringt. Damit diese Bedingungen erfüllt ist, muß sich die Blechmutter 16 in der in 6 gezeigten Montageposition genau in der Ebene des Trägers 15 befinden. Zu diesem Zweck wird während der Abwärtsbewegung des Fügekopfes 7 von der vorauseilenden Enffernungsmeßeinrichtung 14 deren Enffernung vom Träger 13 gemessen. Sobald diese im Lauf der Zustellbewegung zunehmende Enffernung von der Unterseite des Trägers 15 dem im Rechner des Roboters eingespeicherten Abstand der Enffernungsmeßeinrichtung 14 von der Spanneinrichtung bzw. der Tasche 9 des Fügekopfes 7 entspricht, wird die Zustellbewegung beendet. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß sich der obere Schenkel der in der Tasche 9 des Fügekopfes 7 eingespannten Blechmutter 16 genau in der Trennebene zwischen dem Träger 15 und der aufgeschäumten Hülle 17 befindet. Falls infolge einer fehlerhaften Zuführfunktion in der Tasche 9 des Fügekopfes 7 keine Blechmutter 16 angeordnet sein sollte, dann wird dies von dem Lichttaster 13 festgestellt und der Steuereinheit des Roboters durch ein entsprechendes Fehlersignal mitgeteilt. Wenn der Lichttaster 13 keine Fehlersignal abgibt, dann führt der Roboterarm 1 zusammen mit dem Fügekopf 7 die erforderliche Zustellbewegung in der Ebene des Trägers 15 aus, um die Blechmutter 16 auf den Träger 15 aufzuschieben, wobei deren oberer Schenkel in die Trennebene zwischen dem Träger 15 und der aufgeschäumten Hülle 17 eindringt, wie dies in 7 gezeigt ist.
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Der Ausstoßzylinder 6, der Zustellzylinder 8 und der Spannzylinder 11 sind vorzugsweise als Hydraulikzylinder ausgebildet. Grundsätzlich können aber auch andere Antriebe verwendet werden.
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Das Aufschieben der Blechmutter 16 auf den Träger 15 wird über ein Weg-Druckverhältnis sichergestellt. Mit dem Lichttaster 13 wird die vorderste Kante des Trägers 15 angemessen, so daß dies der Nullpunkt bzw. die Startposition der Wegmessung ist. Die Länge des Weges (Aufschiebeweg) ist mit der Länge der Maulweite der Blechmutter 16 bekannt. Der Aufschiebevorgang der Blechmutter wird außerdem über eine Kraftmeßdose sichergestellt. Das bedeutet, daß bei dem Aufschiebevorgang ein bestimmter Kraftbereich von beispielsweise 30 bis 70 N erreicht werden muß. Bei Nichterreichung oder bei Überschreitung des Weg-Druckverhältnisses wird dies von der Meßeinheit festgestellt und der Steuereinheit des Roboters durch ein entsprechendes Fehlersignal mitgeteilt. Ein nachgeschaltetes Überprüfen auf das Vorhandensein der Blechmutter kann somit entfallen.
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Für den Fachmann ist erkennbar, daß die automatische Positionierung einer Blechmutter 16 oder eines anders ausgebildeten Befestigungselements relativ zu einem Träger 15 auch auf andere Weise verwirklicht werden kann als dies in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Fall ist. Entscheidend ist, daß die Entfernungsmeßeinrichtung 14 in einem bestimmten Abstand von der Einspanneinrichtung des Fügekopfes 7 angeordnet ist, und daß die Zustellbewegung des Fügekopfes 7 beendet wird, sobald die von der Entfernungsmeßeinrichtung 14 gemessene Entfernung vom Träger 15 diesem vorgegebenen Abstand entspricht.
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Abweichend von dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel kann dem Kragarm 12 ein gefederter Schlitten, ein Wegmeßsystem und eine Kraftmeßdose oder Druckdose zugeordnet sein, der auf das positionsgenaue Vorhandensein einer Blechmutter 16 auf dem Träger 15 anspricht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Roboterarm
- 2
- Zuführschlauch
- 3
- Vereinzelungsmechanismus
- 4
- Zuführkanal
- 5
- Ausstoßer
- 6
- Ausstoßzylinder
- 7
- Fügekopf
- 8
- Zustellzylinder
- 9
- Tasche
- 10
- Spannstempel
- 11
- Spannzylinder
- 12
- Kragarm
- 13
- Lichttaster
- 14
- Entfernungsmeßeinrichtung
- 15
- Träger
- 16
- C-Clip Blechmutter
- 17
- Hülle
