DE3224831A1

DE3224831A1 - Schraubenzieher zum automatischen montieren mechanischer teile

Info

Publication number: DE3224831A1
Application number: DE19823224831
Authority: DE
Inventors: Fabrizio Grassi; Luigi 10100 Torino Iannarelli
Original assignee: PRIMA PROGETTI SpA
Current assignee: PRIMA PROGETTI SpA
Priority date: 1981-07-06
Filing date: 1982-07-02
Publication date: 1983-01-27
Also published as: IT8167935A0; IT1144278B; US4498545A

Description

Anwaltsakte : P 826 3. PRIMA PROGq^-TI S.p.A.,

Turin, Italien

Schraubenzieher zum automatischen Montieren mechanischer Teile

Die Erfindung betrifft einen Schraubenzieher beziehungsweise eine Einschraubvorrichtung zum automatischen Montieren mechanischer Elemente.

Die Erfindung betrifft insbesondere, wenn auch keineswegs ausschließlich, eine solche Schraubenzieher-Vorrichtung, die zum Verbinden verschiedener mechanischer Elemente am Rahmen eines Motorfahrzeuges dient, wobei der Rahmen seinerseits auf einem Chassis gelagert und mit bestückten Plattformen versehen ist, die zum Träger der miteinander zu verbindenden Elemente einstallbar sind.

Es ist bekannt, daß zum Herstellen einer Verbindung zwischen mechanischen "Elementen (beispielsweise Motoren, Getrieben, Aufhängungen, Tanks) am Rahmen des Fahrzeuges (beispielsweise an einem Lastwagen) eines der am meisten gebrauchten Systeme das sogenannte "Buck-System" verwendet wird. Hierbai wird der Rahmen des Fahrzeuges auf einer entsprechend ausgerüsteten Trag-Plattform oder einem Montage-Buck angeordnet, an welchem die zu montierenden Teile, die auf beweglichen Plattformen liegen, herangefcrdert werden.

Eine der Hauptscnwierigkeitsn bei der Automation der zahlreichen Verbindungsvorgänge, die üblicherweise aus dem Einschrauben von Schrauben bestehen, bestand in den vergangenen Jahren von zahlreiche anderen Schwierigkeiten abgesehen darin, daß die Genauigkeit des Positionierens des Bucks in Bezug zu festen Bezugspunkten zu wünsche übrig ließ; die Schwierigkeiten gingen aber auch auf Herstsllungstoleranzen der mechanischen, zu montierenden Elemente zurück.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Wachteile zu vermeiden und ein automatisches Montieren der verschiedenen mechanischen Elemente zu erlauben, insbesondere der mechanischen Elemente am Rahmen eines Fahrzeuges.

Die Erfindung ist somit bei einer Einschraubvorrichtung zum automatischen Montieren zahlreicher mechanischer Elemente verwirklicht, insbesondere der Elemente eines Fahrzeuges an dessen Rahmen, und zwar auf einem Buck, der oberhalb der Einschraubvorrichtung angeordnet ist, mit einem Spindelkopf, der eine zusammen mit c'em Spindelkopf unter der Einwirkung der entsprechenden Betätigungsorgane entlang wenigstens dreier Achsen rotierbar und bewegbar ist. Die Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dai3 sie eine Prozesseinrichtung aufweist, die zum Steuern der genannten Betätigungssinrichtungen (Aktuatoren) geeignet ist, ferner einen ersten Sensor, der an die Prozesseinrichtung angeschlossen ist und der die Position des Buck in Bezug auf die Schraubenzieher-Vorrichtung erfasst, ferner ist ein zweiter Sensor vorgesehen, der mit Schraubdornen zusammenarbeitet, um Schrauben der genannten Elemente zu- verbinden, und Fehlersignale an die Aktuatoren abzugeben.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt :

Figur 1 zeigt eine Schraubenziehervorrichtung gemäß der Erfindung im Aufriss.

Figur-2 zeigt einen Längsschnitt einer Montagestation mit der erfindungsgemäGen Einrichtung gemäß Figur 1, in vergrößertem Maßstab.

Figur 3 zeigt einen Längsschnitt eines Bauteiles der Schraubenzieher-Uorrichtung gemäß Figur 1.

Die Figuren 1 und 2 veranschaulichen einen fflontagestand 1 zum Befestigen hier nicht dargestellter mechanischer Elemente an einem

Rahmen, dar ebenfalls nicht dargestellt ist, und zwar eines Fahrzeugs das auf einem mit einer Ausrüstung versehenen Buck 2 (Chassis, Bock) angeordnet ist, und zwar versehen mit Plattformen 3, die auf Luftpolstern bewegbar sind, und die Schraubdorne 4 tragen, die ihrerseits mit ebenfalls nicht dargestellten Befestigungsschrauben zum Befestige der genannten Elemente am Rahmen ausgerichtet sind» Buck 2 ist von bekannter Bauart und soll daher nicht weiter beschrieben werden. Er ruht auf einem Tragbalken 5, der auf vier Stützen 6 getragen ist und ist im übrigen oberhalb der Schraubeinrichtung 7 angeordnet.

Die Schraubeinrichtung 7 umfasst zwei geradlinige Gleitführungen 8, die im wesentlichen parallel zu Balken 5 verlaufen und auf Stützen 9 ruhen, und auf denen ein starres Querstück 10 beweglich ist, das als Führung und Trageinrichtung für einen Wagen 11 dient. Der Wagen ist seinerseits mit einem Spindelkopf 12 versehen, der entlang Gleitführung 13 bewegbar ist, die ihrerseits mit dem Wagen 11 einteilig sind und senkrecht zur Bewegungsrichtung des Wagens 11 und des Tuerstückes 10 verlaufen. Spindelkopf 12 ist ferner mit einer rotierenden Spindel 14 ausgerüstet. Diese ist zusammen mit dem Kopf 12 entlang dreier im wesentlichen zu_einander senkrechter Achsen varfahrbar.

Die Bewegung des Wagens 11 und des Querstückes 10 wird mittels elektrischer oder hydraulischer Motoren 15 und 16 bewirkt, die durch flexible Wellen bzw. Rohrleitungen 18 an eine hier nicht dargestellte Antriebseinheit angeschlossen sind.

Insbesondere ."lator 15 ist an den mittleren Bereich des Querstückes fest angeschlossen und treibt eine Transmissionswelle 19 parallel zum Querstück 10 an.

Wells 19 trägt an ihren beiden einander gegenüberliegenden Enden zwei hier nicht dargestellte Kettenräder, die innerhalb von Kasten angeordnet sind und mit entsprechenden Zahnstangen 21 kämmen, die ihrerseits an hierzu parallelen Gleitführungen 8 angeformt sind. Die Drehbewegung der Welle 19 wird demgemäß über die Zahnstangen 21 und

die jeweiligen Kettenräder in einer linearen Vorschubbewegung des Querstückes 10 entlang der Gleitführungen 8 übertragen. Hingegen ist Motor 16 mit Wagen 11 fest verbunden und treibt ein nicht dargestelltes Kettenrad im Wagen 11 an. Dieses Kettenrad kämmt mit einer Zahnstange 22, die ihrerseits einteilig mit Querstück 10 und parallel hierzu ausgebildet ist, so daQ die Bewegung des Wagens 11 in einer zur Vorschubbewegung des Querstückes 10 senkrechten Richtung ausgeführt wird. Hierzu dienen ferner eingelassene Pufferstücke 23 aus einem Werkstoff geringer Reibungszahl» Innerhalb der Gewindespindel 12 sind ferner zwei Aktuatoren angeordnet (ebenfalls nicht dargestellt), deren erster Spindel 14 antreibt und deren zweiter den Spindelkopf 12 auf den Führungen 13 entlang bewegt»

Sämtliche Bewegungen von Spindel 14 sind von einer logischen Prozesseinhsit 24 des Lern-Types (learing type) ausgebildet, dient bei dem Buck 2 angeordnet. Die Einheit 24 ist an einen Sensor 25 angeschlossen, dessen Taster parallel zu den Führungen 3 bewegbar ist, ferner an zwei Sensaren 26, deren Taster parallel zum Querstück IC bewegbar sind. Die Sensoren 25 und 26 arbeiten mit dem Buck 2 cerart zusammen, da3 sie dessen genaue Montageposition in 3ezug auf die Schraubvorrichtung 7 erfassen.

Spindelkopf 12 ist ferner, zusätzlich zur rotierenden Spindel 14, mit einer Fühlervorrichtung 27 ausgestattet, die in Figur 3 in. Einzelheiten wiedergegeben ist. Diese Vorrichtung ist konzentrisch zu Spindel 14 angeordnet und in dieser eingebettet« Sie umfasst vier geformte, elastische Platten 28, die um Spindsl 14 herum angeordnet sind, ferner einen Grundkasten 29, der an Spindelkopf 12 starr befestigt ist. Die Gruppe der vier Platten 28 bildet einen im wesentlichen zylindrischen Mantel, innerhalb welchem die Spindel bewegbar ist. Jede Platte 28 hat ein nach aussen abgekröpftes Ende 30, das derart gestaltet und angeordnet ist, da3 es mit einem zylindrischen Endbereich 31 eines jeden Dorns 4 zusa.r.men.arbeitat. Die Platten 28 sind ferner an Kasten 29 angelenkt, nahe bei einem ihrer

Enden 32 gegenüber des Endes 30, und zwar mittels Zapfen 33, die durch entsprechende Laschen 34 hindurch geführt sind. Jede Lasche 34 ist mit der zugehörenden Platte 28 einteilig gestaltet und erstreckt sich in einer zur Spindel 14 im wesentlichen radialen Richtung. Auf diese Weise lassen sich die Platten 29 in aezug auf die Spindel 14 um die Stifte 33 nach aussein verdrehen, und zwar entgegen der Wirkung einer Feder in Gestalt eines Ringes 35, der auf dem aus den Platten 28 gebildeten zylindrischen hantel montiert ist. Stellschrauben 36 dienen zum Einstellen der Abstände auf den Stiften 33. Die Platten 28 sind in vorbestimmten Positionen in Bezug auf die Spindel 14 um eine Parallelität zur Drehachse der Spindel 14 dann zu führen, wenn sie nicht mit den Teilen 31 i.~ Eingriff stehen. Ferner sind die Platten 28 paarweise einander zugewandt angeordnet, uiobei die fflittelebene eines ersten Paares parallel zum Querstück 10 und die Mittelebene des zuzeiten Paares parallel zu den Gleitführungen 8 verläuft.

In den Kasten 29, innerhalb welchem die Endbereiche 32 liegen, sind in radialer Anordnung geradlinige Taster 37 (follower) eingesetzt, und zii-ar einer für jede Platte 28, mittels einer Leitung 38 an die Einheit 24 angeschlossen. Die Taster 27 erfassen Verschiebungen der Enden 32, die auf Rotation der Platten 28 zurückgehen, verursacht durch mögliche Belastungen, die auf die abgekröpften Enden 30 einwirken, und erzeugen ein Fehlersignal - in Gestalt eines zur Verschiebung der Platten 28 proportionalen Stromes. Dieses Signal wird sodann der Einheit 24 eingespeist, um die Verschiebung das Spindelkopfes 12 zu steuern. Jeder Dorn 4 läuft in einen konischen Endbereich 33 aus, der in eine Bohrung 40 des Schraubenzieher-Werkzeug-41 einführbar ist. Werkzeug 41 ist seinerseits mit einem rechtwinkligen Fortsatz 42 der Spindel 14 drehfest verbunden und lässt sich an Dorn 4 mittels einer Kupplung 43 anschliessen.

1/

Zum Gebrauch wird Buck 2 auf den festen Rahmen von Station 1 aufgelegt, und zwar derart, daß normalerweise keine große Positioniergenauigkeit möglich ist. Buck 2 wird im allgemeinen auf Station 1

mit einer solchen Ungenauigkeit in Bezug auf die theoretisch exakte Position aufgelegt, daß hierbei mehrere Zentimeter Abweichung auftreten.

Die durch Buck 2 auf Station 1 genommene Position wird durch die Sensoren 25 und 2S sofort erfasst, was eine Bestimmung der Position der beiden Bezugsachsen des Buck 2 in Bezug auf die Einschraubvorrichtung 7 erlaubt.

Oie Position der beiden genannten Bezugsachsen wird der Einheit 24 eingespeist, die in einem ihrer Speicher die Koordinaten der Dorne 4 hat. Diese Koordinaten sind insofern theoretisch, als sie die nicht korrekte Positionierung von Suck 2 auf Station 1 sowie die Bearbeitungstoleranzen des (nicht dargestellten) auf 3uck 2 montierten Rahmens nicht berücksichtigen.

Oie durch die Sensoren 25 und 26 aufgenommenen Informationen ermöglichen es Einheit 24, die Koordinaten der Dorne 4 in Bezug auf die beiden wahren Achsen des Buck 2 nachzurechnen und auf diese Weise die Positionsungenauigkeiten in Bezug auf die Schraubuorrichtung 7 zu justieren.

Die justierten Koordinaten entsprechen nicht genau den wahren Koordinaten der Dorne 4, da die Bohrungen in Bezug auf welche die Dorne positioniert sind, auf Grund von Herstellungsgenauigkeitan versetzt sind.

Wird Spindelkopf 12 mittels Einheit 24 angehoben, um mit dem ersten Dorn 4 der ersten Plattform 3 in Eingriff zu gelangen, entsprechend einer gespeicherten Folge, so ist Taster 27 nicht koaxial zum Dorn Aus diesem Grunde gelangen die gekröpften Enden 30 einer oder beider Platten 28 mit Bereich 31 in Eingriff. Wenigstens eine der Platten von wenigstens einem der beiden einander zugewandten Paare von Platten 28 wird aus der vorbestimmten Position der Parallelität mit Spindel 14 verschoben, und zwar entgegen der Wirkung des elastischen Ringes 35, Die genannte Verschiebung wird durch die Sensoren 37 er-

fasst, die ein Fehlsrsignal abgeben, das auf die Motoren 15 und 16 einwirkt, und zuar mittels eines an sich bekannten und hier nich dargestellten Kreises. Hierdurch wird die Bewegung bis zum Verschwinden des Fehlers selbst kontrolliert.

Auf diese Weise erlauben die Sensoren 37 während des Anhebens des Spindelkopfes 12 in realer Zeit die Korrektur des Positionsfehlars, desgleichen der Herstellungstoleranzen des Rahmens, so da.3 beim Berühren vcn Spindel 14 und Dorn 4 miteinander eine perfekte Koaxialität herrscht.

Die auf Grund der Tätigkeit der Fühlervorrichtung 27 durchgeführten Korrekturen auf den Koordinaten des ersten Domes 4, der mit Spindel 14 in Eingriff gelangt, werden von Einheit 24 aufgezeichnet, die in ihrer Speichereinrichtung eine Analogkorrektur aller Koordinaten des Domes 4 auf derselben Plattform 3 durchführt. Anders ausgedrückt erlaubt das Vorhandensein des Tasters 27 nicht nur ein korrektes Positionieren der Spindel unterhalb des ersten Domes 4, sondern auch die Anwendung der Lernfähigkeit der Einheit 24, die während des Arbeitens die Möglichkeit einer automatischen Berichtigung der gespeicherten Informationen hat, so daß die Arbeitszeitdauern auf ein Minimum reduziert werden.

■Mach der mit dem ersten Dorn 4 durchgeführten Operation führt Einheit 24 eine Operation auf einem folgenden Dorn 4 auf derselben Plattform 3 aus. Auch in diesem Falle erlaubt Fühler 27 die weitere Korrektur der Koordinaten des zweiten Darnes 4 und der uerblsibendsn Dorne auf derselben Plattform 3. An diesem Punkt wird Taster oder Fühler 27 durch Einheit 24 abgehängt, da die wahre Position aller Dorne 4 der in Rede stehenden Plattform 3 bereits mit genügender Genauigkeit identifiziert wurde.

Die oben beschriebenen Operationen werden von Schraubwerkzeug 7 für alle drei Plattformen 3 solange wiederholt, bis die Verbindung

zuischen dem hi ar nicht dargestellten Rahmen υηα den hier ebenfalls nicht dargestellten, van dem Rahmen getragenen Elemente djrchgeführt ist.

Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

( 1.jSchraubenzieher-Einrichtung (7) zum automatischen Montieren verschiedener mechanischer Elemente, insbesondere der mechanische Elemente eines Fahrzeuges an dessen Rahmen, auf einem Buck (2), der oberhalb des Schraubenziehers (7) angeordnet ist und einen Spindelkopf (12) aufweist, versehen mit einar Spindel (14) die zusammen mit dem Spindelkopf (12) rotierbar und bewegbar ist, und zwar unter der Beeinflussung (Last) jeweiliger Aktuatoren (15, 1S) entlang wenigstens dreier Achsen, dadurch gekennzeichnet daß die Einrichtung eine Prozesseinheit (24) umfasst, die die Aktuatoren (15, 16) kontrolliert, und daß Sensoren (27) an die Prozesseinheit (24) angeschlossen sind und mit Bezugsmitteln (4) der Position der Verbindungsschrauben für die genannten Elemente zusammenarbeitet, um Fahlersignale an die Aktuatoren (15, 15) abzugeben.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daO die Sensoren einen Taster oder Fühler (27) umfassen, der koaxial zur Spindel (14) angeordnet und einteilig zum Spindelkopf (12) ist, und der mit den Bezugsmitteln (4) zusammenarbeitet.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsmittel Dorne ^4) zum Einschrauben der Schrauben umfassen, und daß der Taster oder Fühler (27) mit einem Endbereich (31) der Dorne (4) zusammenarbeitet.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daG weitere Sensoren (25, 26) vorgesehen sind, die an die Prozesseinheit (24) angeschlossen sind, um dis Position des

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Buck (2) in Bezug auf die Schraubeinrichtung (7) selbst zu erfassen.

5, Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Sensoren (25, 26) wenigstens drei Sensoren aufweisen, v/an denen zweie (26) mit Tastern ausgerüstet sind, die parallel zueinander angeordnet sind und die mit dem Buck (2) zusammenarbeiten, und von denen der dritte (25) mit einem Taster ausgerüstet ist, der mit den beiden anderen einen vorgegebenen, von null verschiedenen Winkel bildet, wobei die drei Taster im wesentlichen senkrecht zur Spindel (14) angeordnet sind»

6, Einrichtung"nach einem der Ansp_rüche 2 bis 5 , oadurch gekennzeichnet, daß der Fühler oder Taster (2?) einen im wesentlichen zylindrischen Mantel umfasst, der die Spindel (14) umgibt und dessen freies Ende überragt, daß der Hantel in einer Wehrzahl von Platten (28) unterteilt ist, die in einem Axialschnitt gesenen einen gleichen gegenseitigen Abstand haben, und da3 ein Taster (follower) (37) vorgesehen ist, der mit jeder der Platten (28). zusammenarbeitet und ein Signal als Stromwert abgibt, welches der Querverschiebung der jeweiligen Platte (28) nach aussen proportional ist.