DE3708245C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Montage von Schläuchen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die Montage von Schläuchen wird überwiegend manuell unter Zuhilfenahme von Einzelwerkzeugen durchgeführt. Besonders aufwendig und schwierig war bisher die Montage von Anschlußstücken an biegeschlaffe Schläuche sowie von Anschlußstücken an Schläuche mit einer oder mehreren Verzweigungen.

Aus der Zeitschrift wt-Z. ind. Fertig. 76 (1986) Nr. 1, Seiten 8 bis 11 ist eine Vorrichtung der gattungsbildenden Art mit einer Montagezelle bekannt, in der ein Industrieroboter mit einer Steuereinrichtung angeordnet ist. Mit dieser Vorrichtung ist eine vollautomatische Montage von biegeschlaffen Teilen nicht möglich. Die Greiferbacken dieser Vorrichtung sind auswechselbar, so daß sich der Greifer für verschiedene Werkstückspektren umrüsten läßt. Die Vorrichtung weist zum Überwachen der Greif- und Fügevorgänge eine Sensorik auf. Mit der Vorrichtung kann ein Ende des Schlauches auf ein Anschlußstück aufgeschoben werden, während das andere Ende des Schlauches nicht mehr ohne weiteres vom Industrieroboter erfaßt werden kann, da es wegen seiner Biegeschlaffheit frei nach unten hängt und keine definierte Lage einnimmt. Dieses zweite Schlauchende hängt wahllos im Raum, so daß ein Greifer des Industrieroboters es nicht ohne weiteres greifen kann.

Die Literaturstelle "Maschinenbautechnik", Berlin 34 (1985) 7, Seiten 307 bis 311 befaßt sich mit modularen Baueinheiten für Montagehände in programmierbaren Montagesystemen. Mit einer solchen Vorrichtung sollen Feingewinderinge gehandhabt und montiert werden können, nicht jedoch biegeschlaffe Teile.

Es auch eine Vorrichtung zum Befestigen von Metallklemmbändern bekannt (DE-OS 28 12 086), mit denen Gummikappen befestigt werden. Schließlich ist es aus der Literaturstelle VDI-Z, Bd. 128 (1986) Nummer 7 - April, Seite 205 bekannt, bei Industrierobotern Sensoren und Vision-Systeme zu verwenden.

Die Literaturstelle "The Industrial Robot", März 1986, Seiten 17, 18, 22, 23 und 38 bis 41, betrifft einen Industrieroboter, mit dem Zahnräder, Gelenke, Lager, Abstandscheiben und dgl., also biegestarre Teile, montiert werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß mit ihr die Schläuche nicht nur auf Anschlußstücke geschoben, sondern auf ihnen auch befestigt werden können und daß die anderen Enden der Schläuche vollautomatisch auf weitere Anschlußstücke geschoben und dort befestigt werden können.

Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß mit dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruches 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit einem weiteren Greifer versehen, mit dem Schlauchbinder, wie beispielsweise Schlauchschellen, automatisch erfaßt werden können. Die Schlauchbinder liegen in der Bereitstellungseinrichtung, die im Arbeitsbereich des weiteren Greifers angeordnet ist. Dadurch kann der Greifer mühelos aus der Bereitstellungseinrichtung die zur Befestigung der Schläuche auf den Anschlußstücken notwendigen Schlauchbinder herausnehmen. Da die zweiten und auch alle weiteren Schlauchenden innerhalb der Vorrichtung während des Montagevorganges keine definierte Lage einnehmen, ist der für die Schläuche vorgesehene Greifer mit dem Erkennungssystem ausgestattet, mit dem es möglich ist, dieses Schlauchende zu ermitteln und zu erfassen. Damit der Montagevorgang einwandfrei durchgeführt werden kann, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit der Meßeinrichtung zur Ermittlung des Schlupfes des Schlauches beim Fügevorgang versehen. Dadurch ist sichergestellt, daß der Schlauch in gewünschtem Maße auf das jeweilige Anschlußstück geschoben wird. Schlauchbinder, die vom weiteren Greifer erfaßt sind, werden dann mit dem Werkzeug der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf dem Anschlußstück und dem Schlauch befestigt. Da die Meßeinrichtungen zum Messen der Greiferkraft, der Position der Greiferbacken, des Fügeweges und des Schlupfes des Schlauches im Regelkreis liegen, lassen sich die für die Montage wesentlichen Kriterien einfach überwachen und korrigieren. Falls beispielsweise der Schlupf des Schlauches beim Fügevorgang größer ist als angenommen, ist durch die Regelung sichergestellt, daß der unvorhergesehene Schlupf überwunden und der Schlauch auf jedem Fall in gewünschtem Maße ausreichend weit auf das Anschlußstück geschoben wird.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispiels noch näher beschrieben. Die Montagezelle zur Montage von Schläuchen mit Stutzen, Armaturen und ähnlichen Anschlußstücken ist mit mindestens einem Industrieroboter ausgestattet. Je nachdem, ob die Verfahrens- und Montage­ schritte nacheinander oder gleichzeitig ausgeführt werden sollen, benötigt man einen oder zwei Industrieroboter. Die Anzahl der Roboter ist auch von der Ausführungsform und -art der Schlauchbinder abhängig. Ein erster Industriero­ boter ist dabei über einen Wechselflansch mit einem Greifer für die Montage der Schläuche ausgestattet und der zweite Industrieroboter handhabt dann über einen entspre­ chenden Wechselflansch ein Werkzeug zur Montage der Schlauchbinder beispielsweise durch Schrauben oder auch durch jede andere Befestigungsart, je nach der Ausführung des Schlauchbinders. Alle benötigten Werkzeuge und Greifer können über eine dem Industrieroboter beigegebene Steuer­ ung direkt angesteuert werden. Sie werden auch von dieser Robotersteuerung überwacht.

Ein weiterer Greifer ist für das Erfassen der Schlauch­ schellen ausgebildet. In der Montagezelle ist für den Industrieroboterarm auch mindestens ein Werkzeug zur Befestigung der Schlauchbinder bereitgelegt. Der zweite Greifer zum Erfassen der Schläuche ist zudem mit einem Greiferbackenwechselsystem ausgestattet, das durch Wechseln der Greiferbacken das Ergreifen verschiedener Durchmesser und von verschiedenen Formen von Schläuchen erlaubt.

Der Wechselflansch zur Anordnung von Greifern und Werkzeu­ gen in dem Arm des Industrieroboters ist gleichzeitig mit pneumatischen und elektrischen Versorgungseinrichtungen für diese Werkzeuge bzw. Greifer versehen.

Der zweite mit einem Greiferbackenwechselsystem versehene Greifer verfügt darüberhinaus über Meßeinrichtungen, die während des Greif- und Fügevorganges das Vorhandensein des Schlauches nachprüfen, die Greiferkraft, die Position der Greiferbacken, den Fügeweg und den Schlupf des Schlau­ ches in den Greiferbacken messen können und über entspre­ chende Regeleinrichtungen auch jeweils korrigieren. Soweit beispielsweise ein Schlupf festgestellt wird, wird die Greiferkraft verändert und gleichzeitig der zurückgelegte Schlupfweg durch eine entsprechende Bewegung des Greifers bzw. Roboterarms wieder korrigiert.

An dem zweiten Greifer ist außerdem noch ein Erkennungs­ system zum Aufsuchen und zum Erfassen der Positionen des zweiten Schlauchendes und soweit es sich um verzweigte Schläuche mit drei oder mehreren Schlauchenden handelt auch zum Aufsuchen dieser Schlauchenden. Durch eine entsprechende Regelung erfolgt eine Nachführung des Roboterarms bzw. des Greifers zu diesem Schlauchende, so daß es dann von den Greiferbacken erfaßt werden kann und eine Montage der Anschlußstücke stattfinden kann.

Der zweite Greifer mit dem Greiferbackenwechselsystem dient also zu Handhabung und zur Montage der Schläuche. Er ist so gestaltet, daß er die benötigten Fügekräfte und -momente aufbringen kann.

Es können je nach Art der Schlauchbinder ein oder mehrere Werkzeuge zur Befestigung der Schlauchbinder vorgesehen sein, so beispielsweise ein Werkzeug das schraubbare Schlauchverbinder befestigen kann.

In der Montagezelle ist außerdem eine Einrichtung zur Bereitstellung der Schlauchschellen vorgesehen. Diese Einrichtung ist als Magazin für mehrere Schlauchschellen ausgebildet und gestattet die Bereitstellung einer Schlauch­ schelle jeweils in definierter örtlicher Lage für den Greifer des Industrieroboterarmes. Dieses Magazin kann an verschiedene Größen und Arten von Schlauchschellen ange­ paßt werden. Eine weitere Einrichtung in der Montagezelle dient zur Bereitstellung der Schläuche. Auch diese Schläu­ che werden von dem Magazin in jeweils definierter ört­ licher Lage bereitgestellt, was auch für biegeschlaffe Schläuche von verschiedener Länge, von verschiedenem Durchmesser und von unterschiedlicher Form möglich ist.

Nachstehend wird nun die Funktionsweise der vollautomati­ schen Schlauchmontage mit Anschlußstücken in der Montage­ zelle näher beschrieben. Der Industrieroboterarm greift zunächst unter Zuhilfenahme des ersten Greifers eine erste Schlauchschelle aus der Einrichtung zur Bereitstellung der Schlauchschellen. Anschließend wird diese erste Schlauch­ schelle über die Aufnahme des Anschlußstückes oder über den Schlauch selbst gestreift. Der zweite mit dem Greifer­ backenwechselsystem ausgestattete Greifer des Industriero­ boterarms greift je nach kontruktiver Planung der Zelle vorher, gleichzeitig oder nachher einen Schlauch aus dem Magazin zur Bereitstellung von Schläuchen. Nach dem Erfassen führt der zweite Greifer mit dem gegriffenen Schlauch eine Fügebewegung gegenüber dem Anschlußstück bzw. dem ersten Schlauchbinder aus. Diese Fügebewegung kann z. B. eine Kreis-, Schüttel- oder ähnliche Bewegung sein. Zur Zentrierung des Schlauches kann beispielsweise ein Dorn vorgesehen sein.

Nach dem Positionieren des ersten Schlauchbinders über dem Befestigungsort am Schlauch sorgt ein am Arm des Industrie­ roboters geführtes Werkzeug für die Fixierung des Schlauch­ binders. Alle vorstehend geschilderten Montage- und Verfahrensschritte werden durch die bereits geschilderten Meßeinrichtungen überwacht. Außerdem sind noch zusätzliche Sensoren zur Überwachung aller übrigen automatisch ablau­ fenden Vorgänge vorgesehen.

Nach dem Montieren der ersten Schlauchschelle wird unter Zuhilfenahme des im zweiten Greifer integrierten Erken­ nungssystems die Position des zweiten Schlauchendes aufgesucht und erfaßt. Über eine entsprechende Regelung und Steuerung erfolgt eine Nachführung des Greifers an dem Industrieroboterarm zu dem aufgefundenen Schlauchende, das dann von dem Greifer erfaßt werden kann und eine Montage dann durchführbar ist.

Zur Erleichterung der Montage der Schläuche mittels des Industrieroboters und der vorgesehenen Greifer und Werk­ zeuge können ein oder mehrere Fügehilfsverfahren zwischen­ geschaltet werden. So ist es je nach Material und Ober­ flächeneigenschaften der Schläuche manchmal zweckmäßig ein Fügehilfsverfahren einzuschalten, das zum Aufbringen von Schmiermitteln auf die Schläuche dient. Weitere Fügehilfsverfahren zur Erleichterung der Montage sind ein Verfahren zum Erwärmen der Schlauchenden und ein Verfahren zum Aufbringen zusätzlicher Fügekräfte und Fügemomente. Für die Fügehilfsverfahren zum Aufbringen von Schmiermitteln, zum Erwärmen der Schlauchenden und zum Aufbringen von Fügekräften und Fügemomenten sind entspre­ chende automatisierte Fügehilfsvorrichtungen vorgesehen, die hier nicht näher beschrieben sind und die in den vollautomatischen Steuer- und Regelablauf des Montage­ verfahrens voll integriert werden können.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Montage von Schläuchen an Stutzen, Armaturen und ähnlichen Anschlußstücken, mit einer Montagezelle, in der mindestens ein Industrieroboter mit Steuereinrichtung angeordnet ist, dessen Arm mit einem Wechselflansch zum Anschluß verschiedener Greifer ausgestattet ist, wobei einer der Greifer mit einem Greiferbackenwechselsystem für unterschiedlich große Schläuche versehen ist, mit Einrichtungen zum Messen der Greiferkraft, der Position der Greiferbacken und des Fügeweges und mit einer Einrichtung zur Bereitstellung der Schläuche, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Greifer für das Fassen von Schlauchbindern vorhanden ist, in dessen Arbeitsbereich die Schlauchbinder in einer Bereitstellungseinrichtung liegen, daß dem Greifer für die Schläuche eine Meßeinrichtung zum Erkennen und zum Aufsuchen sowie zum Erfassen der Positionen der zweiten und aller weiteren Schlauchenden zugeordnet ist, und daß eine Meßeinrichtung zur Ermittlung des Schlupfes des Schlauches beim Fügevorgang vorgesehen ist, wobei die Meßeinrichtungen in einem Regelkreis liegen, und daß mindestens ein Werkzeug zur Befestigung der Schlauchbinder vorhanden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Fügehilfsvorrichtungen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Fügehilfsvorrichtung eine Einrichtung zum Aufbringen von Schmiermitteln auf die Schläuche und/oder eine Einrichtung zum Erwärmen der Schlauchenden vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Erkennungssystem zum Aufsuchen und Erfassen der Positionen der zweiten und aller weiteren Schlauchenden am zweiten Greifer als Kamerasystem ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bereitstellung von Schlauchschellen als Magazin für mehrere Schlauchschellen ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bereitstellung von Schläuchen als Magazin für mehrere Schläuche ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Sensoren zur Überwachung aller Füge-, Funktions- und Verfahrensschritte vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Greifer an einem weiteren Industrieroboter vorgesehen ist.