DE3704843C2 - - Google Patents
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- DE3704843C2 DE3704843C2 DE19873704843 DE3704843A DE3704843C2 DE 3704843 C2 DE3704843 C2 DE 3704843C2 DE 19873704843 DE19873704843 DE 19873704843 DE 3704843 A DE3704843 A DE 3704843A DE 3704843 C2 DE3704843 C2 DE 3704843C2
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- handling device
- screw
- axis
- linear guide
- screw spindle
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
- B23P19/04—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for assembling or disassembling parts
- B23P19/06—Screw or nut setting or loosening machines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Handhabungseinrich
tung mit einer Schraubvorrichtung, die einen mehr
achsigen Arm und eine Linearführung für eine Schraub
spindel aufweist, bei der an der letzten Achse des
Armes ein Greifer zur Handhabung von Teilen angebracht
ist.
Im Zuge der fortschreitenden Automatisierung werden ver
stärkt Schraubvorgänge mit Handhabungseinrichtungen und
insbesondere mit Industrierobotern ausgeführt.
Aus der US-PS 46 37 776 ist eine Handhabungseinrichtung
mit einer Schraubvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 bekannt. Bei dieser bekannten Hand
habungseinrichtung ist die Linearführung für die
Schraubspindel an die "letzte Achse", d. h. an dem letz
ten Glied der kinematischen Kette bzw. der einzelnen
beweglichen Elemente des Roboterarms angeflanscht. Der
Industrieroboter positioniert die Schraubspindel am
Ausgangspunkt des Schraubvorgangs und schiebt die
Schraubspindel entsprechend dem Fortgang des Schraub
vorgangs in Richtung der Achse der Schraubspindel vor
bzw. zurück.
Bedingt durch diesen Aufbau weist diese bekannte Indu
strieroboter-gestützte Schraubvorrichtung u. a. den
Nachteil auf, daß durch die an der "letzten Achse" des
Roboterarms angebrachte Schraubspindel kein Freiheits
grad mehr vorhanden ist, um beispielsweise Schraubzu
satzteile, wie Beilagscheiben etc. in der Achse der
Schraubspindel zu positionieren und während des
Schraubvorgangs zu halten: Insbesondere bei der Verar
beitung von Langschaftschrauben bei raumschrägen Füge
vorgängen stellt sich das Problem, daß die Schraube im
Schraubwerkzeug verkippen kann. Ferner können nur bei
speziell angefertigen Werkzeugen lose Schraubzusatztei
le, wie Unterlegscheiben, Sicherungsscheiben, Kabel
klemmen etc. gehandhabt werden; in diesem Falle muß
jedoch auf die universelle Einsetzbarkeit, die gerade
bei Industrieroboter-gestützten Schraubvorrichtungen im
Vordergrund steht, verzichtet werden. Darüber hinaus ist
es schwierig, anzuschraubende Teile mit dem Industrie
roboter zu halten und gleichzeitig die Verschraubung
durchzuführen.
Darüber hinaus wird der Industrieroboter durch die an
der letzten Achse angebrachte Schraubvorrichtung ver
gleichsweise stark belastet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hand
habungseinrichtung mit einer Schraubvorrichtung, die
einen mehrachsigen Arm und eine Linearführung für eine
Schraubspindel aufweist, derart weiterzubilden, daß
komplexe Schraubvorgänge, bei den beispielsweise
Schraubzusatzteile positioniert werden müssen, mit
einer Handhabungseinrichtung mit einfachem Aufbau
durchgeführt werden können.
Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit
ihren Weiterbildungen in den Patentansprüchen gekenn
zeichnet.
Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, die Line
arführung an dem die letzte Achse tragenden Armteil
anzubringen. Hierdurch steht die Schraubspindel weiter
hin in einer festen Lagebeziehung zur "letzten Achse"
der Handhabungseinrichtung, ohne daß zu ihrer Positio
nierung der Flansch an der "letzten Achse" des Indu
strieroboters benötigt werden würde.
Damit können am Flansch der letzten Achse des Indu
strieroboters weitere Werkzeuge und insbesondere ein
Greifer angebracht werden, der derart bewegbar ist, daß
die handzuhabenden Teile in der Achse der Schraubspin
del positionierbar sind. Durch diese Ausbildung ist es
möglich, Schrauben, Schraubzusatzeinrichtungen und/oder
anzuschraubende Teile während des Schraubvorgangs hand
zuhaben und insbesondere zu fixieren. Der Greifer kann
beispielsweise ein Parallelbackengreifer, aber auch ein
anders ausgebildeter Greifer sein.
Hierdurch ergeben sich eine Reihe von Vorteilen:
Beispielsweise kann die Schraube durch den am Flansch der letzten Achse angebrachten Greifer "gehandhabt" werden, so daß ein Verkippen der Schraube im Schraub werkzeug nicht möglich ist. Darüber hinaus vereinfacht die erfindungsgemäße Handhabungseinrichtung die Durch führung von Schraubvorgängen schräg im Raum bzw. "über Kopf". Ferner kann bei schwierigen Fügevorgängen mit tels des Greifers ein Fügehilfsteil bereitgestellt werden. Bei geeigneter Formgebung der Greiferbacken kann auch der Greifer selbst als Zentrierhilfe für die Schraube oder ein Schraubzusatzteil dienen (Anspruch 9).
Beispielsweise kann die Schraube durch den am Flansch der letzten Achse angebrachten Greifer "gehandhabt" werden, so daß ein Verkippen der Schraube im Schraub werkzeug nicht möglich ist. Darüber hinaus vereinfacht die erfindungsgemäße Handhabungseinrichtung die Durch führung von Schraubvorgängen schräg im Raum bzw. "über Kopf". Ferner kann bei schwierigen Fügevorgängen mit tels des Greifers ein Fügehilfsteil bereitgestellt werden. Bei geeigneter Formgebung der Greiferbacken kann auch der Greifer selbst als Zentrierhilfe für die Schraube oder ein Schraubzusatzteil dienen (Anspruch 9).
Vor allem aber ermöglicht die erfindungsgemäß ausgebil
dete Schraubvorrichtung die automatische Montage von
losen Schraubzusatzteilen, wie Scheiben etc., so daß
keine teuren Sonderteile, wie Schrauben mit angerollten
Scheiben benötigt werden. Darüber hinaus können auch die
anzuschraubenden Teile fixiert werden.
Durch das Vorsehen von Elementen zum Ausgleich von
Positionierfehlern ist das Verschrauben von Teilen
unter ungünstigen Einbaubedingungen bzw. bei nur gerin
ger Positioniergenauigkeit des Industrieroboters mög
lich.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprü
chen gekennzeichnet.
Im Anspruch 2 ist eine einfache Ausbildung der Vor
schubeinheit beansprucht, die den Vorteil eines einfa
chen und leichten Aufbaus mit einem verhältnismäßig
großen Vorschubweg verbindet.
Durch die im Anspruch 3 gekennzeichnete Weiterbildung
der Vorrichtung gemäß Anspruch 5 lassen sich unter
schiedliche Schraubspindeln leicht spannen, wobei ein
Verkippen der Schraubspindel gegen die Vorschubeinheit
bzw. die Linearführung durch entsprechende Wahl der
Spannlänge weitgehend vermieden werden kann.
In den Ansprüchen 4 und 5 sind bevorzugte Ausbildungen
des Antriebs für die Vorschubeinheit gekennzeichnet.
Durch diese Antriebsvarianten ist es möglich, den ei
gentlichen Antrieb, beispielsweise einen Elektromotor
oder ein Betätigungselement für den Bowdenzug beabstan
det von der letzten Achse des Industrieroboters anzu
bringen, so daß die Gewichtsbelastung der letzten Achse
der Roboterhand, die in der Regel nur eine verhältnismä
ßig kleine Tragkraft aufweist, verringert wird.
Die im Anspruch 6 gekennzeichnete Weiterbildung erhöht
die flexible Anwendbarkeit der erfindungsgemäßen Vor
richtung insbesondere bei Handhabungseinrichtungen mit
wenigen Freiheitsgraden weiter.
Die gemäß den Ansprüchen 7 und 8 vorgesehenen Sensoren
dienen zur Überwachung des Ablaufs des Schraubvorgangs.
Insbesondere kann durch den gemäß Anspruch 7 vorgesehe
nen Sensor festgestellt werden, ob die Schraube
"greift". Bei korrektem Ablauf des Schraubvorgangs muß
sich nämlich die Schraubspindel entsprechend der Umdre
hungszahl und der Gewindesteigung verschieben. Ist der
Verschiebeweg größer oder kleiner, so ist dies ein
Anzeichen für einen fehlerhaft ablaufenden Schraubvor
gang.
Der gemäß Anspruch 8 vorgesehene Sensor ermöglicht die
Überprüfung, ob das Schraubzusatzteil bzw. das anzu
schraubende Teil tatsächlich vorhanden ist, bzw. ob das
"richtige" Teil gegriffen worden ist. Im Falle des
Nichtvorhandenseins würden nämlich die Backen des Grei
fers über die Abmessungen des zu haltenden Teils hin
ausverfahren werden; bei einem falschen Teil wäre der
Backenabstand größer oder kleiner.
Die Sensorsignale sind an die Steuereinheit des Indu
strieroboters angelegt, die bei einem fehlerhaftem
Ablauf des Schraubvorgangs entsprechende Gegenmaßnahmen
einleitet.
Durch eine geeignete Ausbildung der Greiferbacken -
beispielsweise eines Parallelbackengreifers - , wie sie
im Anspruch 9 gekennzeichnet ist, wird erreicht, daß das
anzuschraubende Teil bzw. das Schraubzusatzteil zen
triert aufgenommen wird, so daß die Lagebeziehung zwi
schen der Schraubspindel bzw. der Schraube und dem
Schraubzusatzteil bzw. dem anzuschraubenden Teil nicht
durch ungünstiges Aufnehmen im Greifer verändert werden
kann.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungs
beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher
beschrieben, in der zeigt
Fig. 1 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen
Schraubvorrichtung;
Fig. 2a bis 2c eine mögliche Ausbildung der Vorschub
einheit in einer Aufsicht und Schnitt
darstellungen.
Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Schraub
vorrichtung, die pauschal mit dem Bezugszeichen 1 be
zeichnet ist, ist am Tragarm 2 der "letzten Achse" 3
eines nicht weiter dargestellten Industrieroboters
befestigt. Unter letzter Achse des Industrieroboters
wird die Achse verstanden, an der normalerweise das vom
Industrieroboter geführte Werkzeug angebracht ist. An
der letzten Achse des Industrieroboters ist erfindungs
gemäß nicht die Schraubvorrichtung 1, sondern eine
Greifereinheit 4 exzentrisch zur Achse 3 derart ange
bracht, daß das von den Backen 5 der Greifereinheit 4
gehaltene Werkstück 6 in der Achse einer Schraubspindel
7 der Schraubvorrichtung 1 liegt. Die Schraubspindel 7
ist an einer Vorschubeinheit 8 angebracht, die im ein
zelnen in Fig. 2 dargestellt ist.
In den Fig. 2a bis 2c ist eine Vorschub- bzw. Linea
reinheit 8 in einer Aufsicht bzw. zwei Schnitten A-A
und B-B näher dargestellt. Die Vorschubeinheit weist
zwei parallele Stangen 11 auf, auf denen Kugelbüchsen
12 verschiebbar geführt sind. An jeweils zwei auf un
terschiedlichen Stangen geführten Kugelbüchsen ist ein
Spannbacken 13 befestigt, der in Fig. 3c näher darge
stellt ist. Der Spannbacken 13 dient zum Halten der in
Fig. 2 nicht eingezeichneten Schraubspindel 7. Zwi
schen den parallelen Stangen 11 ist eine Gewindestange
14 angeordnet, die über nicht näher dargestellte Wel
lenmuttern wenigstens einen der Spannbacken 13 vor-
bzw. zurückschiebt. Die Gewindestange 14 wird mittels
einer biegsamen Welle 14′ von einem nicht dargestellten
Motor angetrieben, der beispielsweise ortsfest oder an
einer inneren Achse der Roboterhand angebracht ist.
Alternativ und/oder zusätzlich kann eine Verschiebung
wenigstens eines der beiden Spannbacken durch einen
Bowdenzug 15 erfolgen.
Ferner weist die Vorrichtung eine Feder 16, die eine
der Kugelführungen beaufschlagt und für eine spielfreie
Verschiebung beim Fortschreiten des Schraubvorgangs
sorgt, sowie einen Pufferschalter bzw. Endschalter 17
und einen Vorschubsensor 18 auf.
Die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Ausbildung
der Handhabungseinrichtung hat eine Reihe von Vortei
len:
Die Bahntreue während des Schraubvorgangs ist aufgrund der Linearvorschubeinheit unabhängig von der des Indu strieroboters; dies ist insbesondere bei Knickarm- Robotern mit einer nur geringen Bahntreue von Vorteil.
Die Bahntreue während des Schraubvorgangs ist aufgrund der Linearvorschubeinheit unabhängig von der des Indu strieroboters; dies ist insbesondere bei Knickarm- Robotern mit einer nur geringen Bahntreue von Vorteil.
Auf die Schraube bzw. Schraubzusatzteile während des
Schraubvorgangs wirkende Kräfte können weder die
Schraube noch die Schraubzusatzteile beeinflußen, da
diese durch den Greifer fixiert werden können, der
erfindungsgemäß an der letzten Achse der Handhabungs
einrichtung angeflanscht werden kann, da diese aufgrund
der erfindungsgemäßen Anordnung der Schraubspindel
"frei bleibt".
Vorstehend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbei
spielen ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsge
dankens beschrieben worden, innerhalb dessen selbstver
ständlich die verschiedensten Abwandlungen und Modi
fikationen möglich sind.
Beispielsweise können anstelle eines Parallelbacken
greifers auch andere Greifer verwendet werden. Der
Greifer kann darüber hinaus so ausgebildet sein, daß die
zu fixierenden Teile auch zentriert werden.
Die Vorschubeinheit kann auch anders als in Fig. 2
dargestellt aufgebaut sein und beispielsweise eine
Schwalbenschwanzführung aufweisen.
Claims (9)
1. Handhabungseinrichtung mit einer Schraubvorrich
tung, die einen mehrachsigen Arm und eine Linearführung
(8) für eine Schraubspindel aufweist, bei der an der
letzten Achse (3) des Armes ein Greifer (5) zur Hand
habung von Teilen angebracht ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Linearführung (8) an
dem die letzte Achse tragenden Armteil (2) angebracht
ist, und daß der Greifer (4) exzentrisch an der letzten Achse (3)
angebracht und derart bewegbar ist, daß die handzuha
benden Teile in der Achse der Schraubspindel (7) posi
tionierbar sind.
2. Handhabungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Linearführung zwei
parallele Stangen (11) aufweist, auf der zwei Spannbac
ken (13) für die Schraubspindel (7) mittels Kugelfüh
rungen (12) geführt sind.
3. Handhabungseinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken unabhängig
voneinander jeweils mittels zweier Kugelführungen ge
führt sind.
4. Handhabungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschiebung der
Schraubspindel auf der Linearführung ein gegen Feder
kraft (17) wirkender Bowdenzug (15) vorgesehen ist.
5. Handhabungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschiebung der
Schraubspindel auf der Linearführung eine Gewindestange
(14) mit Wellenmutter vorgesehen ist, die mittels einer
biegsamen Welle (14′) von einer ortsfesten Antriebsein
heit oder einer Antriebseinheit antreibbar ist, die an
einer inneren Achse der Handhabungseinrichtung ange
bracht ist.
6. Handhabungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Linearführung gegen die
letzte Achse der Handhabungseinrichtung verschwenkbar
ist.
7. Handhabungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor vorgesehen ist,
der die Verschiebung der Schraubspindel erfaßt und
dessen Ausgangssignal an die Steuerung der Hand
habungseinrichtung angelegt ist.
8. Handhabungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor vorgesehen ist,
der die Stellung der Greiferbacken erfaßt, und dessen
Ausgangssignal an die Steuerung der Handhabungsein
richtung angelegt ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Greiferbacken in Art
einer Zentrierhilfe ausgebildet sind.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE19873704843 DE3704843A1 (de) | 1987-02-16 | 1987-02-16 | Schraubvorrichtung |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19873704843 DE3704843A1 (de) | 1987-02-16 | 1987-02-16 | Schraubvorrichtung |
Publications (2)
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---|---|
DE3704843A1 DE3704843A1 (de) | 1988-08-25 |
DE3704843C2 true DE3704843C2 (de) | 1991-07-04 |
Family
ID=6321080
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19873704843 Granted DE3704843A1 (de) | 1987-02-16 | 1987-02-16 | Schraubvorrichtung |
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DE (1) | DE3704843A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4407155A1 (de) * | 1994-03-04 | 1995-09-07 | Joerg R Bauer | Vorrichtung zum Beschicken eines Schraubendrehers mit Schrauben |
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CN112192198B (zh) * | 2020-10-10 | 2022-12-20 | 西南科技大学 | 一种堆外探测器辅助安装方法 |
CN117565108B (zh) * | 2023-12-29 | 2024-04-12 | 昆山广钰德智能装备有限公司 | 一种六轴机械手组装保护套设备 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3150511A1 (de) * | 1981-12-21 | 1983-06-30 | Produtec-Entwicklungs- und Planungsgesellschaft für Produktionssysteme und Automatisierungstechnik mbH, 7000 Stuttgart | Antriebselement fuer ein handhabungsgeraet |
US4637776A (en) * | 1985-07-24 | 1987-01-20 | Nitto Seiko Co., Ltd. | Retaining structure for screw fastening unit in an articulated robot |
-
1987
- 1987-02-16 DE DE19873704843 patent/DE3704843A1/de active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE4407155A1 (de) * | 1994-03-04 | 1995-09-07 | Joerg R Bauer | Vorrichtung zum Beschicken eines Schraubendrehers mit Schrauben |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE3704843A1 (de) | 1988-08-25 |
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