DE102017213969A1 - Gripping module and gripping tool - Google Patents

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Manfred Bosl
Markus Huber
Stefan Hötzinger
Alois Pritzl
Michael Salzberger
Markus Speiseder
Matthias Stangl
Herbert Wagner
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Abstract

Greifmodul, umfassend zumindest ein Anschlagelement (20), welches endseitig eine Anschlagfläche aufweist, und wobei in dem Anschlagelement ein Aufnahmeelement angeordnet ist, welches eine Aufnahmefläche aufweist, und wobei die Aufnahmefläche derart zur Anschlagfläche hin verlagerbar ist, dass eine Greiffunktion ermöglicht werden kann.Gripping module comprising at least one stop element (20) which has a stop surface on the end, and wherein in the stop element, a receiving element is arranged, which has a receiving surface, and wherein the receiving surface is displaceable towards the stop surface, that a gripping function can be enabled.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Greifmodul, ein Greifwerkzeug für Roboter bzw. Roboterarme sowie ein Verfahren zum Herstellen von Bauteilen, insbesondere Kraftfahrzeugkomponenten.The present invention relates to a gripping module, a gripping tool for robots or robot arms and a method for producing components, in particular motor vehicle components.

Zum Greifen und Positionieren von Einzelteilen (z. B. beim Schweißen) werden für unterschiedliche Bauteile auch unterschiedliche Greifer bzw. entsprechende Vorrichtungen oder Bauteilaufnahmen benötigt. Die Vorrichtungen/Bauteilaufnahmen sind hierbei spezifisch, sodass zum Greifen und/oder Positionieren unterschiedlicher Bauteile ein Wechsel der Aufnahmen oder eigene Aufnahmen für die unterschiedlichen Teile benötigt werden. Aus der geringen Flexibilität der bekannten Bauteilaufnahmen bei Greifern und Vorrichtungen folgen hohe Kosten und hohe Taktzeiten, insbesondere aufgrund des Wechselbedarfs der Aufnahmen etc. Andererseits sind die Bauteilentwickler in ihren Freiheiten eingeschränkt, da nur wenige unterschiedliche Bauteile mit ein und demselben System greif-/positionierbar sind. Bekannte flexible Greifsysteme sind dabei teuer und programmierintensiv.For gripping and positioning of individual parts (eg during welding), different grippers or corresponding devices or component receptacles are required for different components. The devices / component receptacles are specific, so that a change of recordings or own recordings for the different parts are needed for gripping and / or positioning of different components. The low flexibility of the known component holders in grippers and devices is followed by high costs and high cycle times, in particular due to the change demand of the holders, etc. On the other hand, the component developers are limited in their freedom because only a few different components can be gripped / positioned with one and the same system , Known flexible gripping systems are expensive and programming intensive.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Greifmodul, ein Greifwerkzeug sowie ein Verfahren anzugeben, welche die vorgenannten Nachteile beseitigen und dabei flexibel sowie einfach und kostengünstig aufgebaut sind.It is therefore an object of the present invention to provide a gripping module, a gripping tool and a method which eliminate the aforementioned disadvantages and are flexible, simple and inexpensive.

Diese Aufgabe wird durch ein Greifmodul gemäß Anspruch 1, durch ein Greifwerkzeug gemäß Anspruch 13 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 15 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.This object is achieved by a gripping module according to claim 1, by a gripping tool according to claim 13 and by a method according to claim 15. Further advantages and features will become apparent from the dependent claims and the description and the accompanying figures.

Erfindungsgemäß umfasst ein Greifmodul, insbesondere für Roboter bzw. Roboterarme, zumindest ein Anschlagelement, welches endseitig eine Anschlagfläche aufweist und wobei in dem Anschlagelement ein Aufnahmeelement angeordnet ist, welches eine Aufnahmefläche aufweist, durch deren Stellung relativ zur Anschlagfläche eine Greiffunktion ermöglicht werden kann.According to the invention, a gripping module, in particular for robots or robotic arms, comprises at least one stop element, which has a stop surface on its end and wherein a receiving element is arranged in the stop element, which has a receiving surface, by the position of which a gripping function can be made possible relative to the stop surface.

Bevorzugt ist die Aufnahmefläche zur Anschlagfläche hin verlagerbar, wodurch die Greiffunktion ermöglicht werden kann. Bei dem Anschlagelement handelt es sich beispielsweise um einen in etwa zylindrischen Körper, welcher sich entlang einer Längsachse erstreckt, und wobei in dem zylindrischen Körper das Aufnahmeelement, insbesondere verlagerbar entlang der Längsachse, angeordnet ist, mit anderen Worten verfahrbar oder beweglich angeordnet ist. Dadurch dass das Aufnahmeelement endseitig bzw. stirnseitig die Aufnahmefläche aufweist, kann im Zusammenspiel bzw. im Zusammenwirken mit der Aunschlagfläche ein Bauteil „gegriffen“ werden, insbesondere indem es mittels der Aufnahmefläche des Aufnahmeelements gegen die Anschlagfläche des Anschlagelements (heran-)gezogen wird. Dabei ist das Aufnahmeelement mit Vorteil ebenfalls zylindrisch, beispielsweise stiftförmig, ausgebildet. Die zylindrische Form ermöglicht insbesondere das Hineinfahren in einen Aufnahmebereich, beispielsweise in Form eines Aufnahmelochs, eines zu greifenden Bauteils. Besonders von Vorteil ist es hierbei, dass das Aufnahmeloch bzw. die Aufnahmelöcher äußerst einfach gestaltet sein können. Gemäß verschiedener Ausführungsformen sind die Aufnahmelöcher beispielsweise rund, insbesondere kreisrund, oder oval, bzw. eckig, wie dreieckig, viereckig, fünfeckig oder auch allgemein viel- oder mehreckig.Preferably, the receiving surface is displaceable towards the stop surface, whereby the gripping function can be made possible. The stop element is, for example, an approximately cylindrical body which extends along a longitudinal axis, and wherein in the cylindrical body, the receiving element, in particular displaceable along the longitudinal axis, is arranged, in other words arranged movable or movable. The fact that the receiving element end side or front side has the receiving surface, a component can be "gripped" in interaction or in cooperation with the Aunschlagfläche, in particular by being pulled by means of the receiving surface of the receiving element against the stop surface of the stop element (zoom). In this case, the receiving element is advantageously also cylindrical, for example, pin-shaped, formed. In particular, the cylindrical shape makes it possible to drive into a receiving region, for example in the form of a receiving hole, of a component to be gripped. It is particularly advantageous in this case that the receiving hole or the receiving holes can be designed extremely simple. According to various embodiments, the receiving holes are, for example, round, in particular circular, or oval, or angular, such as triangular, quadrangular, pentagonal, or generally polygonal or polygonal.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Anschlagfläche einen Durchbruch bzw. eine Öffnung für das Aufnahmeelement auf. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine äußerst kompakte Bauform und stellt zudem sicher, dass die Aufnahmefläche und die Anschlagfläche in idealer Weise zusammenwirken können. Das Aufnahmeelement ist also mit Vorteil in dem Anschlagelement, insbesondere verschieblich, gelagert, wobei das Aufnahmeelement, je nach Position, die Anschlagfläche bzw. den Bereich der Anschlagfläche durchdringt.According to one embodiment, the stop surface on an opening or an opening for the receiving element. This embodiment allows an extremely compact design and also ensures that the receiving surface and the stop surface can interact in an ideal manner. The receiving element is thus advantageously mounted in the stop element, in particular slidably, wherein the receiving element, depending on the position, penetrates the stop surface or the region of the stop surface.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Anschlagfläche gekrümmt, insbesondere konvex gekrümmt bzw. gewölbt. Damit wird ein besonders sicheres Anliegen des heranzuziehenden Bauteils ermöglicht. Zudem ermöglicht diese Ausgestaltung eine sehr variable Anordnung des Anschlagelements gegenüber dem zu greifenden Bauteil. Gemäß einer Ausführungsform ist die Anschlagfläche auch mit einem Zusatzelement, wie einem Beschichtungswerkstoff, oder auch mit einer zusätzlichen Funktionsfläche, beispielsweise aus einem Kunststoff- bzw. Gummimaterial, beschlagen bzw. beschichtet, wodurch Beschädigungen des aufzunehmenden Bauteils wirkungsvoll verhindert werden können.According to one embodiment, the stop surface is curved, in particular convexly curved or arched. This allows a particularly secure concern of the component to be added. In addition, this embodiment allows a very variable arrangement of the stop element relative to the component to be gripped. According to one embodiment, the stop surface is also coated or coated with an additional element, such as a coating material, or with an additional functional surface, for example of a plastic or rubber material, whereby damage to the male member can be effectively prevented.

Gemäß einer Ausführungsform weist das Aufnahmeelement, insbesondere das stiftförmige Aufnahmeelement, einen Hinterschnitt auf, wobei der Hinterschnitt die Aufnahmefläche ausbildet bzw. umfasst. Zweckmäßigerweise ist die Aufnahmefläche im Wesentlichen senkrecht, d. h. in einem 90° Winkel, wobei Abweichungen von +/- 10 % ebenfalls noch als senkrecht zu verstehen sind, zu der vorgenannten Längsachse des Aufnahmeelements, entlang derer auch die Verlagerbarkeit des Aufnahmeelements realisiert ist, positioniert.According to one embodiment, the receiving element, in particular the pin-shaped receiving element, an undercut, wherein the undercut forms the receiving surface or comprises. Conveniently, the receiving surface is substantially perpendicular, d. H. at a 90 ° angle, with deviations of +/- 10% are also still to be understood as perpendicular to the aforementioned longitudinal axis of the receiving element, along which the displaceability of the receiving element is realized, positioned.

Alternativ ist die Aufnahmefläche auch derart zur Längsachse geneigt bzw. schräg ausgerichtet, dass über die (schräge) Stellung der Aufnahmefläche eine Kraft auf das zu greifende Bauteil erzeugt werden kann, welche das Bauteil gegen die Anschlagfläche drückt oder zieht, insbesondere beispielsweise auch über eine Veränderung des Abstands der Anschlagelemente zueinander. Bei dieser Ausführungsform sind zweckmäßigerweise zumindest zwei Anschlagelemente vorgesehen. Typische Winkel liegen dann deutlich über 90°, z. B. in einem Bereich von 130 bis 160°. Die Winkel bemessen sich von der Längsachse ausgehend nach unten. Die Anschlagfläche bzw. die Anschlagflächen stehen also mit Vorteil so, dass in das entsprechende Bauteil eine Kraft eingeleitet werden kann, die nach oben wirkt, also in Richtung der Anschlagfläche. Das Bauteil wird über die schrägen Aufnahmeflächen quasi in Richtung der Anschlagflächen gedrückt/gezogen. Auf eine Verlagerbarkeit des bzw. der Aufnahmeelemente innerhalb der Anschlagelemente kann bei dieser Ausführungsform verzichtet werden. Bevorzugt sind die schräg positionierten Aufnahmeflächen im Bereich der jeweiligen Anschlagflächen positioniert. Damit ist gemeint, dass die Aufnahmeflächen derart positioniert sind, dass sie die jeweiligen Anschlagflächen mit Vorteil „schneiden“ bzw. durch diese „hindurchtreten“, insbesondere derart, dass ein Bauteil dazwischen gehalten werden kann.Alternatively, the receiving surface is also inclined to the longitudinal axis or obliquely aligned that on the (oblique) position of the receiving surface a force on the component to be gripped can be generated, which presses or pulls the component against the stop surface, in particular, for example, via a change in the distance of the stop elements to each other. In this embodiment, at least two stop elements are expediently provided. Typical angles are then well above 90 °, z. B. in a range of 130 to 160 °. The angles are measured downwards starting from the longitudinal axis. The abutment surface or the abutment surfaces are thus advantageously such that in the corresponding component, a force can be introduced, which acts upwards, ie in the direction of the stop surface. The component is pressed / pulled over the oblique receiving surfaces quasi in the direction of the stop surfaces. In a displaceability of the or the receiving elements within the stop elements can be omitted in this embodiment. Preferably, the obliquely positioned receiving surfaces are positioned in the region of the respective stop surfaces. This means that the receiving surfaces are positioned in such a way that they advantageously "cut" the respective stop surfaces or "pass through" them, in particular in such a way that a component can be held therebetween.

Die Ausgestaltung als Hinterschnitt hat grundsätzlich den Vorteil, dass das Hineinfahren des Aufnahmeelements in ein Aufnahmeloch unterstützt wird und das Bauteil dann beim Herausziehen über die Aufnahmefläche sozusagen „mitgenommen“ werden kann.The embodiment as an undercut has the fundamental advantage that the retraction of the receiving element is supported in a receiving hole and the component then as it were "taken" when pulling out over the receiving surface.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Hinterschnitt eine axiale Ausrichtfläche auf. Die axiale Ausrichtfläche erstreckt sich im Wesentlichen entlang der vorgenannten Längsachse des Aufnahmeelements. Über die axiale Ausrichtfläche kann mit Vorteil eine Ausrichtung des Anschlagelements im Aufnahmeloch bzw. anhand des Aufnahmelochs erfolgen.According to one embodiment, the undercut has an axial alignment surface. The axial alignment surface extends substantially along the aforementioned longitudinal axis of the receiving element. By way of the axial alignment surface, alignment of the stop element in the receiving hole or on the basis of the receiving hole can advantageously take place.

Wie bereits erwähnt, ist das Aufnahmeelement bevorzugt stiftförmig ausgebildet. Mit anderen Worten weist das Aufnahmeelement eine im Wesentlichen zylindrische Ausgestaltung auf, wobei ein Durchmesser gemäß verschiedener Ausführungsformen z. B. in einem Bereich von etwa 3-25 mm liegen kann. Die tatsächliche Dimensionierung ist grundsätzlich abhängig vom Einsatz und der Verwendung des Greifmoduls.As already mentioned, the receiving element is preferably formed pin-shaped. In other words, the receiving element has a substantially cylindrical configuration, wherein a diameter according to various embodiments, for. B. may be in a range of about 3-25 mm. The actual dimensioning basically depends on the use and the use of the gripping module.

An dieser Stelle sei erwähnt, dass das Greifmodul bevorzugt im Bereich des Fahrzeug- bzw. Karosseriebaus verwendet wird, und dort beispielsweise bei Robotern, insbesondere Mehrachs-, wie 6-Achs-Industrierobotern, zum Einsatz kommt, beispielsweise beim Schweißen, Kleben, Stanzen, Beschichten, Stanznieten bzw. allgemein beim Herstellen und Bearbeiten, insbesondere Fügen, von (insbesondere) Kraftfahrzeugkomponenten. Mittels des Greifmoduls wird z. B. dasjenige Bauteil gehalten, welches an ein anderes Bauteil gefügt, z. B. geschweißt, werden soll. Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, dass durch das Greifmodul eine sehr sichere, schnelle und zudem flexible Positionierung des Bauteils ermöglicht wird. Zudem ermöglicht die Ausgestaltung des Greifmoduls ein Zusammenwirken mit einem äußerst einfachen Aufnahmelochbild im jeweils zu greifenden/haltenden Bauteil. Ein oder mehrere Löcher in dem zu greifenden Bauteil formen zweckmäßigerweise das Aufnahmelochbild, wobei deren Abstand unterschiedlich ausgebildet sein kann. Die Löcher sind beispielsweise annähernd rund, insbesondere kreisrund, oder auch oval oder eckig. Bevorzugt sind die Löcher lokal derart geformt, dass sie bestmöglich durch das Aufnahmeelement gegriffen werden können, beispielsweise indem sie lokal eine an die axiale Ausrichtfläche angepasste Form aufweisen. Dadurch wird ermöglicht, dass eine Vielzahl von unterschiedlichsten Bauteilen gehalten/gegriffen werden kann, welche als Gemeinsamkeit lediglich ein ähnliches Aufnahmelochbild für das Greifmodul aufweisen müssen.It should be mentioned at this point that the gripping module is preferably used in the area of vehicle or body construction, and is used there, for example, in robots, in particular multi-axis, such as 6-axis industrial robots, for example in welding, gluing, stamping, Coating, stamped rivets or in general during manufacture and processing, in particular joining, of (in particular) motor vehicle components. By means of the gripping module is z. B. that component held, which added to another component, z. B. welded, should be. It is particularly advantageous in this context that a very secure, fast and also flexible positioning of the component is made possible by the gripping module. In addition, the design of the gripping module allows interaction with an extremely simple recording hole image in each case to be gripped / held component. One or more holes in the component to be gripped expediently form the receiving hole image, wherein their spacing can be different. The holes are for example approximately round, in particular circular, or oval or angular. Preferably, the holes are locally shaped so that they can be gripped as best as possible by the receiving element, for example by locally having adapted to the axial alignment surface shape. This makes it possible that a variety of different components can be held / gripped, which must have as a common feature only a similar recording hole pattern for the gripping module.

Gemäß einer Ausführungsform verjüngt sich das Aufnahmeelement endseitig, ist also beispielsweise verrundet oder abgerundet bzw. zugespitzt. Mit Vorteil wird durch diese Ausgestaltung endseitig ein Positionierelement geformt. Allgemeiner ausgedrückt verringert das Aufnahmeelement endseitig bevorzugt seinen Durchmesser, wodurch zum einen das Hineinführen bzw. Hineingleiten in ein Aufnahmeloch erleichtert wird und zum anderen ein Positionieren des Greifmoduls bzw. des Anschlagelements erleichtert wird.According to one embodiment, the receiving element tapers at the end, that is, for example, rounded or rounded or sharpened. Advantageously, a positioning element is formed by this configuration end. More generally, the receiving element preferably reduces its diameter at the end, thereby facilitating, on the one hand, the insertion or sliding into a receiving hole and, on the other hand, a positioning of the gripping module or of the stop element being facilitated.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Greifmodul zwei Anschlagelemente auf. Die Aufnahmeelement sind gemäß einer Ausführungsform derart positioniert, dass die Aufnahmeflächen einander zugewandt oder auch voneinander abgewandt angeordnet sind. Bevorzugt ist das bzw. sind die Aufnahmeelement drehbar ausgebildet, wodurch eine Stellung bzw. Orientierung der Aufnahmeflächen, bevorzugt stufenlose zueinander, eingestellt werden kann. Dies kann automatisch bzw. maschinell, beispielsweise gesteuert über die SPS (siehe den nachfolgenden Absatz), oder auch von Hand erfolgen. Dies erhöht die Flexibiliät des Greifmoduls zusätzlich. Je nach Stellung des oder der Aufnahmeelemente können auch die axialen Ausrichtflächen einander zugewandt oder auch voneinander abgewandt angeordnet sein (bzw. Zwischenstellungen einnehmen).According to a preferred embodiment, the gripping module has two stop elements. The receiving element are positioned according to an embodiment such that the receiving surfaces facing each other or are arranged facing away from each other. Preferably, the or the receiving element is rotatably formed, whereby a position or orientation of the receiving surfaces, preferably stepless each other, can be adjusted. This can be done automatically or mechanically, for example, controlled by the PLC (see the following paragraph), or by hand. This additionally increases the flexibility of the gripping module. Depending on the position of the or the receiving elements and the axial alignment surfaces facing each other or may be arranged facing away from each other (or take intermediate positions).

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind ein Abstand und/oder ein Winkel der Anschlagelemente zueinander veränderbar. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Greifmodul ausgelegt, über die Rotorsteuerung oder die Anlagen-SPS programmiert und gesteuert zu werden. Dadurch ist es möglich, den Abstand der Aufnahmeelemente und/oder den Winkel der Anschlagelemente zueinander zu verändern und ggf. an unterschiedliche Bauteilgeometrien anzupassen.According to a preferred embodiment, a distance and / or an angle of the stop elements are mutually variable. According to a preferred embodiment, the gripping module designed to be programmed and controlled via the rotor control or the plant PLC. This makes it possible to change the distance between the receiving elements and / or the angle of the stop elements to each other and possibly to adapt to different component geometries.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Greifmodul als Parallelgreifer ausgebildet bzw. basiert auf einem Parallelgreifer, umfassend zwei zueinander, insbesondere linear, bewegliche Backen, wobei an den Backen die Anschlagelemente vorgesehen sind. Ermöglicht wird damit ein äußerst flexibler Greifer bzw. ein äußerst flexibles Greifmodul aus einem Parallelgreifer mit flexibel programmierbarem Backenabstand.According to a preferred embodiment, the gripping module is designed as a parallel gripper or is based on a parallel gripper, comprising two mutually, in particular linear, movable jaws, wherein the stop elements are provided on the jaws. This allows a very flexible gripper or a very flexible gripping module from a parallel gripper with flexibly programmable jaw spacing.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Greifmodul ein Antriebselement, insbesondere einen Pneumatikzylinder, bzw. zwei, zum Verfahren des oder der Aufnahmeelemente. Die Verwendung eines Pneumatikzylinders hat sich als äußerst robust erwiesen, zudem ist die Ansteuerung leicht zu implementieren/umzusetzen. Gemäß einer Ausführungsform sind das Greifmodul und der Pneumatikzylinder auch als Einheit ausgebildet.According to one embodiment, the gripping module comprises a drive element, in particular a pneumatic cylinder, or two, for moving the receiving element or elements. The use of a pneumatic cylinder has proven to be extremely robust, in addition, the control is easy to implement / implement. According to one embodiment, the gripping module and the pneumatic cylinder are also formed as a unit.

Die Erfindung richtet sich auch auf ein Greifwerkzeug, umfassend zumindest ein erfindungsgemäßes Greifmodul.The invention is also directed to a gripping tool comprising at least one gripping module according to the invention.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Greifwerkzeug unterschiedlich ausgebildete Greifmodule und ist dabei bevorzugt modular ausgebildet. Zweckmäßigerweise sind die verschiedenen Greifmodule des Greifwerkzeugs insbesondere wechselbar, beispielsweise automatisch oder von Hand, ausgebildet. Gemäß einer Ausführungsform weist das Greifwerkzeug beispielsweise ein erfindungsgemäßes Greifmodul sowie ein Greifmodul für rotationssymmetrische Bauteile und einen Sondergreifer sowie einen „einfachen“ Parallelgreifer auf.According to one embodiment, the gripping tool comprises differently designed gripping modules and is preferably modular. Conveniently, the various gripping modules of the gripping tool are in particular changeable, for example, automatically or by hand, formed. According to one embodiment, the gripping tool, for example, a gripping module according to the invention and a gripping module for rotationally symmetrical components and a special gripper and a "simple" parallel gripper on.

Durch das Greifmodul bzw. das Greifwerkzeug ist es möglich, unterschiedlichste Bauteile zu greifen und genau zu positionieren, insbesondere als die unterschiedlichen Bauteile als Gemeinsamkeit lediglich ein äußerst einfaches Aufnahmelochbild für das Greifmodul aufweisen müssen. Das Greifmodul kann dabei „einfach“ über die Robotersteuerung oder die Anlagen-SPS-Programmierung gesteuert werden. Da das Greifwerkzeug modular aufgebaut ist, ist es extrem flexibel. Das Aufnahmemuster in den zu greifenden Bauteilen ist dabei, wie erwähnt, äußerst einfach und flexibel gehalten. Möglich ist es damit, durch die Verwendung des Greifwerkzeugs unterschiedlichste Bauteile ohne Greiferwechsel und ohne weitere Vorrichtungen zu greifen und genau zu positionieren. Damit können sowohl Invest- als auch Fertigungskosten stark reduziert werden. Die Flexibilität der Fertigungsanlage wird damit gleichzeitig gesteigert.By gripping module or the gripping tool, it is possible to grip a variety of components and position accurately, especially when the different components have to have as commonality only an extremely simple Aufnahmelochbild for the gripping module. The gripping module can be controlled "simply" via the robot control or the system PLC programming. Since the gripping tool is modular, it is extremely flexible. The recording pattern in the components to be gripped is, as mentioned, extremely simple and flexible. It is thus possible by the use of the gripping tool to grasp a variety of components without gripper change and without further devices and to position accurately. Thus, both investment and manufacturing costs can be greatly reduced. The flexibility of the production line is increased at the same time.

Die Erfindung richtet sich auch auf ein Verfahren zum Herstellen von Kraftfahrzeugkomponenten, umfassend die Schritte:

  • - Greifen eines ersten Bauteils mit einem Greifmodul, insbesondere einem erfindungsgemäßen Greifmodul, wobei das erste Bauteil ein Aufnahmelochbild für das Greifmodul aufweist;
  • - Positionieren des ersten Bauteils relativ zu einem zweiten Bauteil und Bearbeiten, insbesondere Fügen, der beiden Bauteile;
  • - Greifen eines weiteren ersten Bauteils mit dem Greifmodul;
  • - Positionieren des weiteren ersten Bauteils relativ zu dem oder einem weiteren zweiten Bauteil und Bearbeiten, insbesondere Fügen, der beiden Bauteile.
The invention is also directed to a method of manufacturing automotive components, comprising the steps of:
  • - Grasping a first component with a gripping module, in particular a gripping module according to the invention, wherein the first component has a receiving hole pattern for the gripping module;
  • - Positioning of the first component relative to a second component and machining, in particular joining, of the two components;
  • - Grasping a further first component with the gripping module;
  • Positioning of the further first component relative to the or a further second component and machining, in particular joining, of the two components.

Mit Vorteil ist damit ein äußerst flexibles Herstellungsverfahren von Kraftfahrzeugen bzw. von Kraftfahrzeugkomponenten angegeben. Das zweite Bauteil ist beispielsweise ein Achsträger eines Kraftfahrzeugs eines bestimmten Typs. Das zweite Bauteil ist bevorzugt in einer Vorrichtung eingespannt, beipielsweise mittels einer einfachen Vierpunkt-Lagerung/Klammerung, kann alternativ aber auch mittels eines Roboters gehalten werden. Entscheidend ist, dass das erste bzw. die ersten Bauteile das Aufnahmelochbild aufweisen, mit welchem das Greifmodul zusammenwirken kann. Auf Basis eines gemeinsamen Aufnahmelochbilds wird damit ein äußerst flexibles Fertigungssystem geschaffen. Die ersten Bauteile können unterschiedlich ausgebildet sein, weisen aber ein, zumindest ähnliches, Aufnahmelochbild für das Greifmodul auf. Die zweiten Bauteile können ebenfalls unterschiedlich ausgebildet sein. Es kann sich beispielsweise um unterschiedliche Achsträger für unterschiedliche Fahrzeuge handeln. Bevorzugt erfolgt das Fügen mittels eines Roboters.Advantageously, an extremely flexible production method of motor vehicles or of motor vehicle components is specified. The second component is, for example, an axle carrier of a motor vehicle of a certain type. The second component is preferably clamped in a device, for example by means of a simple four-point mounting / clamping, but can alternatively also be held by means of a robot. It is crucial that the first or the first components have the recording hole image with which the gripping module can cooperate. Based on a common recording picture, this creates an extremely flexible manufacturing system. The first components may be designed differently, but have a, at least similar, recording hole image for the gripping module. The second components can also be designed differently. For example, they may be different axle carriers for different vehicles. The joining preferably takes place by means of a robot.

Die im Zusammenhang mit dem Greifmodul erwähnten Vorteile und Merkmale gelten analog und entsprechend auch für das Greifwerkzeug und das Verfahren sowie umgekehrt und untereinander.The advantages and features mentioned in connection with the gripping module apply analogously and correspondingly also to the gripping tool and the method as well as vice versa and with one another.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Greifmoduls bzw. eines Greifwerkzeugs mit Bezug auf die beigefügten Figuren.Further advantages and features will become apparent from the following description of a gripping module or a gripping tool with reference to the accompanying figures.

Es zeigen:

  • 1: ein Greifmodul mit zwei Aufnahmeelementen beim Halten eines Bauteils;
  • 2: ein Bauteil nebst Aufnahmelochbild;
  • 3: Detailansichten zweier Aufnahmeelemente;
  • 4: eine Ausführungsform eines Greifmoduls, basierend auf einem Parallelgreifer;
  • 5: ein Greifwerkzeug, umfassend verschiedene Greifmodule.
Show it:
  • 1 a gripping module with two receiving elements when holding a component;
  • 2 : a component together with a photo of the photograph;
  • 3 : Detailed views of two receiving elements;
  • 4 an embodiment of a gripping module based on a parallel gripper;
  • 5 a gripping tool comprising various gripping modules.

1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung zwei Anschlagelemente 20, welche sich entlang von Längsachsen L erstrecken. Die beiden Anschlagelemente 20 halten ein Bauteil 60, wobei dieses Halten bzw. Greifen insbesondere dadurch bewerkstelligt wird, dass Aufnahmeelemente 30 das Bauteil 60 gegen Anschlagflächen (vgl. Bezugszeichen 22 in 3, in 1 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht weiter dargestellt) heranziehen. Die Aufnahmeelemente 30 sind hierzu entlang der jeweiligen Längsachsen L verstellbar bzw. bewegbar, wobei z. B. eine pneumatische oder auch hydraulische Antriebseinheit bzw. entsprechende Antriebselemente verwendet werden können. Die Aufnahmeelemente 30 sind endseitig mit Positionierelementen 38 versehen bzw. weisen diese auf oder sind als solche ausgebildet, welche ein Einführen der Aufnahmeelemente 30 in die entsprechenden Aufnahmelöcher des Bauteils 60 erleichtern. 1 shows in a perspective view two stop elements 20 which extend along longitudinal axes L extend. The two stop elements 20 hold a component 60 , wherein this holding or gripping is accomplished in particular by the fact that receiving elements 30 the component 60 against stop surfaces (see reference numeral 22 in 3 , in 1 for reasons of clarity not shown) use. The recording elements 30 are for this purpose along the respective longitudinal axes L adjustable or movable, with z. B. a pneumatic or hydraulic drive unit or corresponding drive elements can be used. The recording elements 30 are end with positioning elements 38 provided or have these or are designed as such, which is an insertion of the receiving elements 30 into the corresponding receiving holes of the component 60 facilitate.

2 zeigt nun im Wesentlichen das aus der 1 bekannte Bauteil 60, wobei hier insbesondere die Aufnahmelöcher 62 zu erkennen sind, welche das Aufnahmelochbild formen, mit welchen das Greifmodul zusammenwirkt. Erkennbar ist, dass diese äußerst einfach, in der hier gezeigten Ausführungsform etwa kreisrund bzw. oval, gestaltet sind. 2 now essentially shows that from the 1 known component 60 , here in particular the receiving holes 62 can be seen, which form the recording hole image, with which cooperates the gripping module. It can be seen that these are extremely simple, in the embodiment shown here approximately circular or oval, are designed.

3 zeigt in einer Detailansicht zwei Anschlagelemente 20, welche stirnseitig entsprechende Durchbrüche bzw. Öffnungen 24 aufweisen, durch welche Aufnahmeelemente 30 hindurchragen. Endseitig sind die Aufnahmeelemente 30, wie bereits im Zusammenhang mit der 1 erwähnt, mit Vorteil derart abgerundet, dass sie als Positionierelemente 38 wirken. Die Aufnahmeelemente 30 weisen jeweils Hinterschnitte 34 auf, wobei im Bereich der Hinterschnitte Aufnahmeflächen 32 sowie axiale Ausrichtflächen 36 gebildet werden. Die Aufnahmeflächen 32 dienen insbesondere dazu, ein (hier nicht gezeigtes) Bauteil an die jeweiligen Anschlagflächen 22 heranzuziehen und damit zu greifen bzw. zu halten. Je nach Größe des Bauteils kann es auch möglich sein, dass ein Greifmodul nur ein Anschlagelement 20 aufweist. Bevorzugterweise sind allerdings, wie in der 3 gezeigt, zumindest zwei Anschlagelemente 20 vorgesehen. In der hier gezeigten Ausführungsform sind die Aufnahmeflächen 32 derart angeordnet, dass sie voneinander abgewandt sind. Alternativ können sie z. B. auch so stehen, dass sie einander zugewandt angeordnet sind. Die axialen Ausrichtflächen 36 sind dann auch einander zugewandt. Je nach Ausführungsform sind auch beliebige Zwischenstellungen möglich. 3 shows in a detailed view two stop elements 20 , Which frontally corresponding openings or openings 24 have, through which receiving elements 30 protrude. End are the receiving elements 30 as already related to the 1 mentioned, with advantage rounded so that they as positioning elements 38 Act. The recording elements 30 each have undercuts 34 on, wherein in the area of the undercuts receiving surfaces 32 as well as axial alignment surfaces 36 be formed. The recording surfaces 32 serve in particular to a (not shown here) component to the respective stop surfaces 22 to use and thus to grab or hold. Depending on the size of the component, it may also be possible for a gripping module to have only one stop element 20 having. Preferably, however, as in the 3 shown at least two stop elements 20 intended. In the embodiment shown here, the receiving surfaces 32 arranged so that they are facing away from each other. Alternatively, they may, for. B. also be such that they are arranged facing each other. The axial alignment surfaces 36 are then also facing each other. Depending on the embodiment, any intermediate positions are possible.

4 zeigt nun in einer Großansicht ein Greifmodul 10, wobei insbesondere zu erkennen ist, dass das Greifmodul 10 im Wesentlichen auf einem Standard-Parallelgreifer beruht, vgl. insbesondere die beiden Backen 26, welche auf entsprechenden Führungsschienen angeordnet bzw. gelagert sind. An den Backen 26 sind die bereits aus den vorherigen Figuren bekannten Anschlagelemente 20, in welchen die Aufnahmeelemente 30 angeordnet sind, befestigt. Die beiden Backen 26 können, wie durch die Doppelpfeile dargestellt, verlagert werden, sodass ein Abstand der Anschlagelemente 20 bzw. der Aufnahmeelemente 30 leicht einstellbar ist. Mittels Pneumatikzylinder 50 können die Aufnahmeelemente 30 relativ zu den Anschlagelementen 20 bewegt werden. Ansatzweise zu erkennen ist, dass die beiden Anschlagelemente 20 nicht parallel zueinander orientiert sind, sondern in einem leicht spitzen Winkel zueinander stehen, was insbesondere das Greifen erleichtern kann. Gemäß einer Ausführungsform kann der Winkel, ähnlich wie der Abstand der Anschlagelemente 20, auch verändert werden. 4 now shows in a closeup a gripping module 10 , wherein in particular it can be seen that the gripping module 10 essentially based on a standard parallel gripper, cf. especially the two cheeks 26 which are arranged or mounted on corresponding guide rails. On the cheeks 26 are the already known from the previous figures stop elements 20 in which the receiving elements 30 are arranged, fastened. The two cheeks 26 can be displaced, as shown by the double arrows, so that a distance of the stop elements 20 or the receiving elements 30 is easily adjustable. By pneumatic cylinder 50 can the recording elements 30 relative to the stop elements 20 to be moved. Approach to recognize that the two stop elements 20 are not oriented parallel to each other, but are at a slightly acute angle to each other, which in particular can facilitate gripping. According to one embodiment, the angle may be similar to the spacing of the abutment elements 20 , also be changed.

5 zeigt abschließend ein Greifwerkzeug 1, insbesondere eine Grundkonsole 2, welche in der hier gezeigten Ausführungsform drei Greifmodule umfasst, wobei es sich bei dem Greifmodul mit dem Bezugszeichen 10 um ein erfindungsgemäßes Greifmodul handelt, während das Greifmodul mit dem Bezugszeichen 12 ein Greifmodul für rotationssymmetrische Bauteile ist und das Greifmodul mit dem Bezugszeichen 14 ein Standard-Parallelgreifer. Ein derartiges Greifwerkzeug wird mit Vorteil als Endeffektor eines Roboters bzw. eines, insbesondere mehrachsigen, wie beispielsweise 6-achsigen, Roboterarms eingesetzt und kann für die unterschiedlichsten Aufgaben verwendet werden. 5 finally shows a gripping tool 1 , in particular a basic console 2 which in the embodiment shown here comprises three gripping modules, wherein the gripping module is denoted by the reference numeral 10 is an inventive gripping module, while the gripping module with the reference numeral 12 a gripping module for rotationally symmetrical components and the gripping module by the reference numeral 14 a standard parallel gripper. Such a gripping tool is advantageously used as the end effector of a robot or one, in particular multiaxial, such as 6-axis, robotic arm and can be used for a variety of tasks.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Greifwerkzeuggripping tool
22
Grundkonsolebasic console
1010
Greifmodulgripper module
1212
Greifmodul für rotationssymmetrische BauteileGripping module for rotationally symmetrical components
1414
Parallelgreiferparallel gripper
2020
Anschlagelementstop element
2222
Anschlagflächestop surface
2424
Durchbruch, ÖffnungBreakthrough, opening
2626
Backejaw
3030
Aufnahmeelementreceiving element
3232
Aufnahmeflächereceiving surface
3434
Hinterschnittundercut
3636
axiale Ausrichtflächeaxial alignment surface
3838
Positionierelementpositioning
5050
Antriebselement, PneumatikzylinderDrive element, pneumatic cylinder
6060
Bauteilcomponent
6262
Aufnahmelochbild, AufnahmelöcherRecording picture, recording holes
LL
Längsachselongitudinal axis

Claims (15)

Greifmodul (10), umfassend zumindest ein Anschlagelement (20), welches endseitig eine Anschlagfläche (22) aufweist, und wobei in dem Anschlagelement (20) ein Aufnahmeelement (30) angeordnet ist, welches eine Aufnahmefläche (32) aufweist, durch deren Stellung relativ zur Anschlagfläche (22) eine Greiffunktion ermöglicht werden kann.Gripping module (10), comprising at least one stop element (20), which end has a stop surface (22), and wherein in the stop element (20) a receiving element (30) is arranged, which has a receiving surface (32), by its position relative to the stop surface (22) a gripping function can be made possible. Greifmodul nach Anspruch 1, wobei die Aufnahmefläche (32) zur Anschlagfläche (22) hin verlagerbar ist, wodurch die Greiffunktion ermöglicht werden kann.Gripping module after Claim 1 , wherein the receiving surface (32) is displaceable towards the stop surface (22), whereby the gripping function can be made possible. Greifmodul (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Anschlagfläche (22) einen Durchbruch (24) für das Aufnahmeelement (30) aufweist.Gripping module (10) after Claim 1 or 2 , wherein the stop surface (22) has an opening (24) for the receiving element (30). Greifmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anschlagfläche (22) gekrümmt ist.Gripping module (10) according to one of the preceding claims, wherein the stop surface (22) is curved. Greifmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aufnahmeelement (30) einen Hinterschnitt (34) aufweist, und wobei der Hinterschnitt (34) die Aufnahmefläche (32) ausbildet.Gripping module (10) according to one of the preceding claims, wherein the receiving element (30) has an undercut (34), and wherein the undercut (34) forms the receiving surface (32). Greifmodul (10) nach Anspruch 5, wobei der Hinterschnitt (34) eine axiale Ausrichtfläche (36) aufweist.Gripping module (10) after Claim 5 wherein the undercut (34) has an axial alignment surface (36). Greifmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aufnahmeelement (30) stiftförmig ausgebildet ist.Gripping module (10) according to one of the preceding claims, wherein the receiving element (30) is pin-shaped. Greifmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aufnahmeelement (30) endseitig verrundet ist.Gripping module (10) according to one of the preceding claims, wherein the receiving element (30) is rounded at the end. Greifmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend zwei Anschlagelemente (20).Gripping module (10) according to one of the preceding claims, comprising two stop elements (20). Greifmodul (10) nach Anspruch 9, wobei ein Abstand und/oder ein Winkel der Anschlagelemente (20) zueinander veränderbar ist.Gripping module (10) after Claim 9 , Wherein a distance and / or an angle of the stop elements (20) is mutually variable. Greifmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Greifmodul (10) als Parallelgreifer ausgebildet ist, umfassend zwei zueinander bewegliche Backen (26), und wobei an den Backen (26) die Anschlagelemente (20) vorgesehen sind.Gripping module (10) according to one of the preceding claims, wherein the gripping module (10) is designed as a parallel gripper, comprising two mutually movable jaws (26), and wherein on the jaws (26), the stop elements (20) are provided. Greifmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein Antriebselement (50), insbesondere einen Pneumatikzylinder (50), zum Verfahren des oder der Aufnahmeelemente (30).Gripping module (10) according to one of the preceding claims, comprising a drive element (50), in particular a pneumatic cylinder (50), for moving the receiving element or elements (30). Greifwerkzeug, umfassend zumindest ein Greifmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Gripping tool comprising at least one gripping module (10) according to one of the preceding claims. Greifwerkzeug nach Anspruch 13, wobei das Greifwerkzeug unterschiedlich ausgebildete Greifmodule (10, 12, 14) umfasst.Gripping tool after Claim 13 wherein the gripping tool comprises differently designed gripping modules (10, 12, 14). Verfahren zum Herstellen von Kraftfahrzeugkomponenten, umfassend die Schritte: - Greifen eines ersten Bauteils mit einem Greifmodul, wobei das erste Bauteil ein Aufnahmelochbild für das Greifmodul aufweist; - Positionieren des ersten Bauteils relativ zu einem zweiten Bauteil und Bearbeiten, insbesondere Fügen, der beiden Bauteile; - Greifen eines weiteren ersten Bauteils mit dem Greifmodul; - Positionieren des weiteren ersten Bauteils relativ zu dem oder einem weiteren zweiten Bauteil und Bearbeiten, insbesondere Fügen, der beiden Bauteile.A method of manufacturing automotive components comprising the steps of: - Grasping a first component with a gripping module, wherein the first component has a receiving hole pattern for the gripping module; - Positioning of the first component relative to a second component and machining, in particular joining, of the two components; - Grasping a further first component with the gripping module; Positioning of the further first component relative to the or a further second component and machining, in particular joining, of the two components.
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US5692790A (en) * 1994-07-18 1997-12-02 Ford Motor Company System for locating an end effector of a robot relative to a part
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