DE9011074U1 - Device for automatic wheel mounting - Google Patents
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Description
G 90 11 074.9 KUKA Schweißanlagen... Akte 772-737 er/st 23.07.1991G 90 11 074.9 KUKA welding systems... File 772-737 er/st 23.07.1991
BESCHREIBUNG Vorrichtung zur automatischen Radmontage DESCRIPTION Device for automatic wheel mounting
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Radmontage an Fahrzeugen mit einer Nabensuchvorrichtung und den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to a device for automatic wheel assembly on vehicles with a hub search device and the features in the preamble of the main claim.
In der Praxis sind Nabensuchvorrichtungen in Form von Kamerasystemen bekannt, die das Nabenlochbild mit der Verteilung der Schrauböffnungen oder Schraubbolzen erfassen und vermessen. Diese Kamerasysteme sind relativ kompliziert und bau- sowie kostenaufwendig. Nachteilig ist außerdem der Umstand, daß sie keine komplette Ermittlung der Radnabenstellung erlauben. Schrägstellungen durch Lenkeinschlag oder Sturz sind nur durch aufwendige Zusatzeinrichtungen zu ermitteln.In practice, hub detection devices in the form of camera systems are known that record and measure the hub hole pattern with the distribution of the screw openings or screw bolts. These camera systems are relatively complicated and expensive to build and operate. Another disadvantage is the fact that they do not allow the complete determination of the wheel hub position. Inclinations caused by steering angle or camber can only be determined using complex additional equipment.
Eine solche Vorrichtung ist aus der JP 1-218905 (A) bekannt. Die Nabensuchvorrichtung besitzt eine Kopierplatte, die an die Fahrzeugnabe bzw. die Radbolzen angelegt wird und sich dabei entsprechend des Lenk- und Sturzwinkels der Nabe schrägstellt. Diese Schrägstellung wird durch Abstandssensoren aufgenommen und mittels eines Rechners in Drehwinkel umgerechnet. Zur Feststellung des Lochbildes bzw. der Drehstellung der Nabe bzw. der Radbolzen ist ein weiterer Abstandssensor in Verbindung mit einem Drehsensor vorgesehen. Der seitlich von der Nabe angeordnete Abstandssensor mißt die seitlichen Abstände derSuch a device is known from JP 1-218905 (A). The hub search device has a copy plate that is placed on the vehicle hub or the wheel bolts and is inclined according to the steering and camber angle of the hub. This inclination is recorded by distance sensors and converted into a rotation angle using a computer. To determine the hole pattern or the rotational position of the hub or the wheel bolts, another distance sensor is provided in conjunction with a rotation sensor. The distance sensor arranged to the side of the hub measures the lateral distances of the
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Radbolzen bei bestimmten Drehstellungen.Wheel bolts at certain rotational positions.
Aus der GB 2 204 840 ist eine Vorrichtung zur automatischen Radmontage bekannt, bei der mittels Greifern die Radnaben erfaßt und in eine vorbestimmte Stellung gebracht werden, aus der heraus dann das Naben- oder Bolzenlochbild gesucht werden kann.GB 2 204 840 discloses a device for automatic wheel assembly, in which the wheel hubs are grasped by means of grippers and brought into a predetermined position, from which the hub or bolt hole pattern can then be searched for.
Ähnlich arbeitet auch die Vorrichtung nach der DE-OS 32 46 220, bei der ebenfalls die Radnabe durch eine Aufnahmevorrichtung zuerst in eine vorbestimmte Position unter Einstellung eines bestimmten Lenk- und Sturzwinkels gebracht wird. Das Naben- oder Bolzenlochbild wird dann durch Rotation eines Tastkopfes gesucht, wobei die Rotationsbewegung auf eine Greifvorrichtung mit einem aufgenommenen Fahrzeugrad synchron übertragen wird.The device according to DE-OS 32 46 220 works in a similar way, in which the wheel hub is first brought into a predetermined position by a holding device, with a certain steering and camber angle being set. The hub or bolt hole pattern is then searched for by rotating a probe head, with the rotational movement being synchronously transferred to a gripping device with a vehicle wheel held in place.
Die DE-OS 33 37 160 befaßt sich mit einem System zum Anschrauben von Teilen an eine Fahrzeugkarosserie. Die Werkstücke sind dabei auf Paletten exakt vorpositioniert und gehalten, so daß nur noch die Paletten in die Soll-Position gegenüber den Schraubvorrichtungen einzujustieren sind.DE-OS 33 37 160 deals with a system for screwing parts onto a vehicle body. The workpieces are precisely pre-positioned and held on pallets so that only the pallets need to be adjusted to the desired position relative to the screwing devices.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer Vorrichtung zur automatischen Radmontage die Genauigkeit der Nabenerfassung zu erhöhen.It is an object of the present invention to increase the accuracy of hub detection in a device for automatic wheel assembly.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.The invention solves this problem with the features in the main claim.
Die erfindungsgemäße Nabensuchvorrichtung besitzt einen um mindestens eine Achse quer zur Nabendrehachse schwenkbaren Tastkopf, der mit der Nabensuchvorrichtung an die Radnabe heranbewegt und angedrückt wird. Steht die Radnabe schräg, schwenkt der Tastkopf und stellt sich entsprechend derThe hub search device according to the invention has a probe head that can be pivoted about at least one axis transverse to the hub axis of rotation, which is moved to the wheel hub and pressed against it by the hub search device. If the wheel hub is at an angle, the probe head pivots and adjusts itself according to the
Nabenschrägstellung ein. Diese Verstellbewegung wird durch ein oder mehrere Bewegungsmelder erfaßt und zur lagerichtigen Einstellung bei der nachfolgenden Radmontage herangezogen.This adjustment movement is detected by one or more motion detectors and used to ensure the correct position during subsequent wheel assembly.
Der Tastkopf besitzt ein oder mehrere berührungsempfindliche und insbesondere auf Druck ansprechende Sensoren, die das Suchbild beim Anlegen des Tastkopfes an die Radnabe erfassen. Eine Drehbewegung des Tastkopfes zum Suchen ist nicht erforderlich. In einer besonders günstigen Gestaltung ist der Tastkopf als eine Platte mit einer Matrixanordnung oder einem Array von taktilen Sensoren ausgebildet, die das Nabenlochbild komplett erfassen.The probe has one or more touch-sensitive sensors that respond to pressure, which capture the search image when the probe is placed on the wheel hub. A rotary movement of the probe is not necessary for searching. In a particularly advantageous design, the probe is designed as a plate with a matrix arrangement or an array of tactile sensors that capture the entire hub hole image.
Druckempfindliche Sensoren, die scheibenförmig ausgebildet und in die Platte integriert sind, eignen sich vor allem für Radnaben mit Schraubbolzen. Die Sensoren können alternativ zum Aufsuchen vor Schraublöchern aber auch als nachgiebige Taststifte ausgebildet sein. Grundsätzlich läßt sich auch eine steife, durchsichtige Platte mit einer Matrixanordnung optischer Sensoren einsetzen.Pressure-sensitive sensors that are disc-shaped and integrated into the plate are particularly suitable for wheel hubs with screw bolts. The sensors can alternatively be designed as flexible styli to locate screw holes. In principle, a rigid, transparent plate with a matrix arrangement of optical sensors can also be used.
Die Schwenklagerung des Tastkopfes kann unterschiedlich ausgebildet sein, z.B. als Kugelschalenlager, das Schwenkbewegungen um eine Vielzahl von Achsen ermöglicht. Die Achsen sind insoweit Undefiniert. Entsprechend unterschiedlich können auch der oder die Bewegungsmelder gestaltet sein. Eine Schwenkbewegung kann beispielsweise umgewandelt und linear erfaßt werden. Auch eine analoge Erfassung über Druck etc. ist möglich.The swivel bearing of the probe can be designed in different ways, e.g. as a ball-and-socket bearing, which enables swivel movements around a variety of axes. The axes are undefined in this respect. The motion detector(s) can also be designed in different ways. A swivel movement can, for example, be converted and recorded linearly. Analog recording via pressure etc. is also possible.
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In der bevorzugten Ausführungsform ist der Tastkopf um definierte bzw. feste Drehachsen schwenkbar gelagert. Wenn relevante Nabenfehlstellungen nur in einer Richtung vorliegen können, genügt eine einzige Drehachse. Nachdem aber meistens Sturzlage und Lenkeinschlag zusammentreffen, empfiehlt sich eine kardanische Lagerung.In the preferred embodiment, the probe is mounted so that it can pivot around defined or fixed axes of rotation. If relevant hub misalignments can only occur in one direction, a single axis of rotation is sufficient. However, since the camber position and steering angle usually coincide, a cardanic bearing is recommended.
Bei der Verwendung von definierten Drehachsen empfiehlt es sich, Drehmelder in Form von Wegmeßsystemen einzusetzen und diese direkt an der oder den Drehachse(n) anzuordnen. Achsbewegungen werden dadurch sofort und an Ort und Stelle aufgenommen. Drehachsen und Drehmelder erlauben auch eine einfache und direkte Signalgewinnung und -verarbeitung.When using defined rotary axes, it is recommended to use resolvers in the form of position measuring systems and to arrange them directly on the rotary axis(es). Axis movements are thus recorded immediately and on the spot. Rotary axes and resolvers also allow simple and direct signal acquisition and processing.
Der Tastkopf ist vorzugsweise mit einem Stabilisator versehen, der im unbelasteten Zustand stets die gleiche Bewegungsausgangslage einstellt. Bei exakter Funktion des Stabilisators brauchen die Bewegungsmelder nur relative Werte abzugeben. Es können aber auch höherwertige Bewegungsmelder eingesetzt werden, die als Wegmeßsysteme mit der Angabe absoluter Positionswerte fungieren.The probe is preferably equipped with a stabilizer that always sets the same initial movement position when not under load. If the stabilizer functions precisely, the motion detectors only need to provide relative values. However, higher-quality motion detectors can also be used that function as distance measuring systems that provide absolute position values.
Die Ausgangssignale der Bewegungsmelder und der Sensoren können in unterschiedlicher Form ausgewertet werden. Einerseits ist eine optische Anzeige der Fehlstellungswerte möglich, anhand der die nachfolgende Radmontage entsprechend eingerichtet wird. Die Signale werden in derThe output signals of the motion detectors and sensors can be evaluated in different ways. On the one hand, a visual display of the misalignment values is possible, based on which the subsequent wheel assembly is set up accordingly. The signals are in the
(Fortsetzung auf Seite 4 der ursprünglichen Beschreibung)(Continued on page 4 of the original description)
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bevorzugten Ausführungsform direkt in die Steuerung des Manipulators und/oder einen separaten Rechner eingegeben, der aus den Positionserten der Nabensuchvorrichtung und den Bewegungswerten des Tastkopfes innerhalb der Nabensuchvorrichtung Korrekturwerte für die Positionierung des Montagekopfes bei der nachfolgenden Radmontage errechnet.In the preferred embodiment, the data is entered directly into the control of the manipulator and/or a separate computer, which calculates correction values for the positioning of the assembly head during the subsequent wheel assembly from the position values of the hub search device and the movement values of the probe within the hub search device.
Die erfindungsgemäße Nabensuchvorrichtung kann für unterschiedliche Arten von Radmontagevorrichtungen eingesetzt werden. Sie ist zunächst einmal unabhängig von der Vorrichtung, mit der das Fahrzeugrad gehalten und am Fahrzeug montiert wird. Die Nabensuchvorrichtung und der Montagekopf können getrennt oder gemeinsam aufgestellt und betrieben werden. In den bevorzugten Ausführungsformen ist eine Koppelung beider Vorrichtungen vorgesehen.The hub search device according to the invention can be used for different types of wheel mounting devices. First of all, it is independent of the device with which the vehicle wheel is held and mounted on the vehicle. The hub search device and the mounting head can be set up and operated separately or together. In the preferred embodiments, a coupling of both devices is provided.
Beispielsweise ist es möglich, mit zwei Manipulatoren zu arbeiten, von denen einer die Nabensuchvorrichtung und der andere einen Montagekopf oder eine sonstige Montageeinrichtung bewegt. Die von der Nabensuchvorrichtung ermittelten Nabenpositionswerte werden dann zur Steuerung des Manipulators mit der Montageeinrichtung herangezogen. Desgleichen ist es gemäß der bevorzugten Ausführungsform auch möglich, die Nabensuchvorrichtung mit einem Montagekopf zu koppeln und beide gemeinsam mit einem Manipulator zu verbinden. Nach dem Aufsuchen der Nabe und der Positionsermittlung wird die Nabensuchvorrichtung gegen den Montagekopf getauscht, was vorzugsweise durch Drehen geschieht. Die Kopplung hat den Vorteil einer festen PositionsZuordnung der Nabensuchvorrichtung und des Montagekopfes, was die Steuerung vereinfacht und die Positioniergenauigkeit des Montagekopfes mit den ermittelten Korrekturwerten erhöht.For example, it is possible to work with two manipulators, one of which moves the hub search device and the other moves an assembly head or other assembly device. The hub position values determined by the hub search device are then used to control the manipulator with the assembly device. Likewise, according to the preferred embodiment, it is also possible to couple the hub search device with an assembly head and to connect both together with a manipulator. After the hub has been located and the position determined, the hub search device is exchanged for the assembly head, which is preferably done by turning. The coupling has the advantage of a fixed position assignment of the hub search device and the assembly head, which simplifies control and increases the positioning accuracy of the assembly head with the determined correction values.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur automatischen Radmontage verwendet Manipulatoren zum Bewegen der Nabensuchvorrichtung und gegebenfalls auch einer Montageeinrichtung. Unter Manipulatoren sind Bewegungseinrichtungen jeglicher Art mit ein oder mehreren Achsen zu verstehen. In der bevorzugten Ausführungsform kommt ein mehrachsiger Industrie-Roboter zum Einsatz.The device according to the invention for automatic wheel assembly uses manipulators to move the hub search device and, if necessary, also an assembly device. Manipulators are understood to mean any type of movement device with one or more axes. In the preferred embodiment, a multi-axis industrial robot is used.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:The invention is illustrated by way of example and schematically in the drawings. In detail:
Fig.l: eine Radmontagevorrichtung mit einem Fahrzeug in Seitenansicht und einen schematischen Schaltplan,Fig.l: a wheel mounting device with a vehicle in side view and a schematic circuit diagram,
Fig.2: eine vergrößerte Seitenansicht einer Nabensuchvorrichtung,Fig.2: an enlarged side view of a hub search device,
Fig.3: einen Tastkopf mit einer Sensorplatte in Draufsicht undFig.3: a probe with a sensor plate in top view and
Fig.4: eine Radmontagevorrichtung mit kombinierter Nabensuchvorrichtung und Montagekopf in Seitenansicht und Variation zu Fig.Fig.4: a wheel mounting device with combined hub search device and mounting head in side view and variation to Fig.
Fig. 1 zeigt in einem schematischen Funktions- und Schaltaufbau eine Radmontagevorrichtung (1) mit einem Manipulator (2), hier einem sechsachsigen Industrie-Roboter, der eine Nabensuchvorrichtung (5) trägt und bewegt. Mit der Nabensuchvorrichtung (5) wird die Stellung der Radnabe (3) eines Fahrzeugs (21) gesucht, an dem die Fahrzeugräder montiert werden sollen.Fig. 1 shows a schematic functional and circuit structure of a wheel assembly device (1) with a manipulator (2), here a six-axis industrial robot, which carries and moves a hub search device (5). The hub search device (5) is used to search for the position of the wheel hub (3) of a vehicle (21) on which the vehicle wheels are to be mounted.
In den dargestellten Ausführungsbeispielen erfolgen der Nabensuchvorgang und die Radmontage in einer Station. Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform mit einem zweiten Manipulator (2), der einen Montagekopf (15) trägt, mit dem das Fahrzeugrad in der gleichen Station am Fahrzeug (21) montiert wird. Fig. 4 verdeutlicht eine Variante mit nur einem Manipulator (2) und einem Kombinationswerkzeug, das die Nabensuchvorrichtung (5) und den Montagekopf (15) vereint. Beide Ausführungsbeispiele werden nachfolgend näher beschrieben. Ferner ist es in Abwandlung auch möglich, den Nabensuchvorgang und die Radmontage zu trennen und in verschiedenen Stationen durchzuführen.In the exemplary embodiments shown, the hub search process and the wheel assembly take place in one station. Fig. 1 shows an embodiment with a second manipulator (2) that carries an assembly head (15) with which the vehicle wheel is mounted on the vehicle (21) in the same station. Fig. 4 illustrates a variant with only one manipulator (2) and a combination tool that combines the hub search device (5) and the assembly head (15). Both exemplary embodiments are described in more detail below. Furthermore, it is also possible in a modification to separate the hub search process and the wheel assembly and to carry them out in different stations.
Das Fahrzeug (21) wird mit einem Fördersystem (nicht dargestellt) in eine vorbestimmte Position gefahren, so daß sich die Radnabe (3) in einer zumindest grob bekannten Stellung befindet, die aber mit verschiedenen Lagefehlern behaftet sein kann. Zum einen kann die Radnabe (3) durch einen Sturzwinkel des Fahrwerks und/oder durch Lenkungseinschlag verdreht sein. Auch translatorische Lageabweichungen sind möglich, etwa durch Positionierungenauigkeiten des Fördersystems, durch Lagetoleranzen des Fahrzeugs auf dem Fördersystem oder dgl. Ferner ist noch das Nabenlochbild in seiner Drehstellung unbekannt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Radnabe (3) mit Radbolzen (4) ausgerüstet. In einer anderen Ausführungsform kann sie statt der Schraubbolzen auch Schraublöcher haben.The vehicle (21) is driven into a predetermined position using a conveyor system (not shown) so that the wheel hub (3) is in a position that is at least roughly known, but which can be subject to various position errors. On the one hand, the wheel hub (3) can be twisted by a camber angle of the chassis and/or by steering angle. Translational position deviations are also possible, for example due to positioning inaccuracies of the conveyor system, position tolerances of the vehicle on the conveyor system or the like. Furthermore, the hub hole pattern in its rotational position is still unknown. In the embodiment shown, the wheel hub (3) is equipped with wheel bolts (4). In another embodiment, it can also have screw holes instead of screw bolts.
Mit der Nabensuchvorrichtung (5) werden alle Lageabweichungen der Radnabe erfaßt und gemessen. Die Meßwerte werden aufbereitet und als Korrekturwerte für den nachfolgenden Montagevorgang des Fahrzeugrades herangezogen. Wie Fig. 1 im Schaltschema verdeutlicht, werden die Meßwerte einem Rechner (20) zugeführt, der daraus die Korrekturwerte für die Ist-Lage der Radnabe (3) errechnet und in die Steuerung (18) desThe hub search device (5) detects and measures all positional deviations of the wheel hub. The measured values are processed and used as correction values for the subsequent assembly process of the vehicle wheel. As shown in Fig. 1 in the circuit diagram, the measured values are fed to a computer (20), which calculates the correction values for the actual position of the wheel hub (3) and feeds them into the control system (18) of the
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Montage-Manipulators (2) eingibt. Der Rechner (20) kann in die Steuerung (18) integriert sein oder als separate Recheneinheit Verwendung finden.assembly manipulator (2). The computer (20) can be integrated into the control system (18) or used as a separate computing unit.
Fig. 2 zeigt eine Nabensuchvorrichtung (5) in Seitenansicht. Sie besteht aus einem nach vorne offenen, wannenförmigen Gehäuse (6), das rückseitig an der Manipulatorhand (16) angeflanscht ist. Die Nabensuchvorrichtung (5) besitzt einen beweglichen Tastkopf (7), der im Gehäuse (6) kardanisch über zwei gekreuzte Drehachsen (10,11) aufgehängt ist. Die Drehachsen (10,11) erstrecken sich quer zur Nabendrehachse (24) und zur Gehäuseachse (23), die mit der abtreibenden Handachse (22) des Manipulators (2) fluchtet. Die Nabensuchvorrichtung (5) wird vom Manipulator (2) beim Suchvorgang so gehalten, daß die beiden Drehachsen längs der y- und z-Achse im Raumkoordinatensystem (25) des Manipulators (2) (vergl. Fig.l) verlaufen.Fig. 2 shows a hub search device (5) in side view. It consists of a tub-shaped housing (6) that is open at the front and is flanged to the back of the manipulator hand (16). The hub search device (5) has a movable probe head (7) that is suspended in the housing (6) in a gimbal manner via two crossed axes of rotation (10, 11). The axes of rotation (10, 11) extend transversely to the hub axis of rotation (24) and to the housing axis (23), which is aligned with the driven hand axis (22) of the manipulator (2). The hub search device (5) is held by the manipulator (2) during the search process in such a way that the two axes of rotation run along the y and z axes in the spatial coordinate system (25) of the manipulator (2) (see Fig. 1).
Der Tastkopf (7) ist über die Gehäuseöffnung von vorne zugänglich und kann über die zwei querliegenden Drehachsen (10,11) verschwenkt werden. Um den Tastkopf (7) in seiner vertikalen Ausgangslage zu sichern, ist ein Stabilisator (14) vorgesehen, der im gezeigten Ausführungsbeispiel als rückstellende Federanordnung ausgebildet ist.The probe head (7) is accessible from the front via the housing opening and can be pivoted via the two transverse axes of rotation (10, 11). In order to secure the probe head (7) in its vertical starting position, a stabilizer (14) is provided, which in the embodiment shown is designed as a restoring spring arrangement.
An jeder Drehachse (10,11) befindet sich ein Bewegungsmelder, speziell ein Drehmelder (12,13), der als vorzugsweise absolutes Wegmeßsystem ausgebildet ist und die Drehbewegungen der Drehachse (10,11) und des Tastkopfes (7) als Winkel mißt. In Fig. 2 sind diese beiden Winkel mit Alpha und Gamma bezeichnet. Der Drehwinkel um die x-Achse wird mit Beta bezeichnet.On each rotary axis (10,11) there is a motion detector, specifically a rotary detector (12,13), which is designed as a preferably absolute position measuring system and measures the rotary movements of the rotary axis (10,11) and the probe head (7) as angles. In Fig. 2 these two angles are designated Alpha and Gamma. The angle of rotation around the x-axis is designated Beta.
Die Drehmelder (12,13) sind über Signalleitungen mit dem Rechner (20) verbunden. Wenn die Drehachsen (10,11) sich bei entsprechender Einstellung von Beta längs der y- und z-Achsen im Raumkoordinatensystem erstrecken, können die Meßwerte ohne großen Rechenaufwand für die Manipulatorsteuerung verwendet werden.The resolvers (12,13) are connected to the computer (20) via signal lines. If the rotation axes (10,11) extend along the y and z axes in the spatial coordinate system with the appropriate setting of beta, the measured values can be used for the manipulator control without great computational effort.
Wie Fig. 2 und 3 verdeutlichen, besteht der Tastkopf (7) aus einer stabilen ebenen Platte (9), die eine größere Fläche als das Nabenlochbild aufweist. In der Frontfläche der Platte (9) ist eine Vielzahl von kleinen druckempfindlichen Sensoren (8) in Form von dünnen Scheiben eingebettet. Die Sensoren (8) haben eine Meßfläche, die vorzugsweise kleiner als der Durchmesser eines Schraubbolzens (4) ist und sind dichtgepackt in einer Flächenmatrix verteilt angeordnet. Die Sensoren (8) können einzeln montiert sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein sogenanntes integriertes taktiles Sensorarray mit einer Sensorplatte, die eine Vielzahl sensibler Punkte aufweist.As shown in Fig. 2 and 3, the probe head (7) consists of a stable, flat plate (9) that has a larger surface area than the hub hole pattern. A large number of small, pressure-sensitive sensors (8) in the form of thin disks are embedded in the front surface of the plate (9). The sensors (8) have a measuring surface that is preferably smaller than the diameter of a screw bolt (4) and are arranged in a densely packed, distributed surface matrix. The sensors (8) can be mounted individually. In the embodiment shown, it is a so-called integrated tactile sensor array with a sensor plate that has a large number of sensitive points.
Die Nabensuchvorrichtung (5) befindet sich zu Beginn des Erfassungsvorganges in einer vorbestimmten Position, aus der heraus sie auf einer definierten Bahn zur Radnabe (3) hinbewegt wird. Sie wird mit dem offenliegenden Tastkopf (7) gegen die Radnabe (3) beziehungsweise deren Radbolzen (4) gedrückt, wobei sich der Tastkopf (7) plan anlegt und entsprechend der Nabenfehlsteilung in seiner kardanischen Aufhängung verschwenkt. Die Drehmelder (12,13) erfassen die Schwenkwinkel der einzelnen Drehachsen (10,11), die zugleich die Fehlneigungswinkel der Radnabe (3) repräsentieren.At the beginning of the detection process, the hub search device (5) is in a predetermined position, from which it is moved along a defined path towards the wheel hub (3). It is pressed against the wheel hub (3) or its wheel bolt (4) with the exposed probe head (7), whereby the probe head (7) lies flat and pivots in its cardanic suspension in accordance with the hub misalignment. The resolvers (12, 13) record the pivot angles of the individual rotation axes (10, 11), which also represent the misalignment angles of the wheel hub (3).
Beim Anlegen des Tastkopfes (7) drücken die Radbolzen (4) auf die Sensoren (8) der Platte (9). Die beaufschlagten berührungsempfindlichen Sensoren (8) geben ein Signal an den Rechner (20) ab. Wie Fig. 3 verdeutlicht, lassen sichWhen the probe (7) is applied, the wheel bolts (4) press against the sensors (8) on the plate (9). The touch-sensitive sensors (8) that are acted upon send a signal to the computer (20). As shown in Fig. 3,
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hieraus sowohl die Drehstellung (Winkel Beta gegenüber der y-Achse) des Nabenlochbilds, wie auch eventuelle translatorische Lageabweichungen nach der y- und z-Achse ermitteln.From this, both the rotational position (angle beta with respect to the y-axis) of the hub hole pattern and any possible translational position deviations along the y- and z-axis can be determined.
Die vom Tastkopf (7) erfaßten Fehlneigungswinkel, die Drehstellung und die seitlichen Lageabweichungen der Radnabe (3) sind auf die bekannte Ist-Position der Nabensuchvorrichtung (5) bezogen. Eine eventuelle Lageabweichung in der x-Achse ist aus dieser Ist-Position ebenfalls bekannt. Aus den Werten für die sechs Achsen kann damit die Ist-Lage der Radnabe (3) in Raumkoordinaten exakt bestimmt werden.The inclination angle, rotational position and lateral position deviations of the wheel hub (3) recorded by the probe (7) are related to the known actual position of the hub search device (5). Any position deviation in the x-axis is also known from this actual position. The actual position of the wheel hub (3) can therefore be precisely determined in spatial coordinates from the values for the six axes.
Die Positionsbestimmung erfolgt im Rechner (20), dem von der Steuerung (18) des Manipulators (2) die Ist-Position der Nabensuchvorrichtung (5) und von den Sensoren (8) und Drehmeldern (12,13) die gemessenen relativen Lageabweichungen gemeldet werden. Im Rechner (20) werden auch die nötigen Korrekturparameter zur Positions- und Bahnsteuerung für den Radmontage-Manipulator (2) errechnet und an dessen Steuerung (18) gemeldet. Das Fahrzeugrad kann damit exakt auf die Radnabe (3) ausgerichtet, angesetzt und montiert werden.The position is determined in the computer (20), to which the actual position of the hub search device (5) is reported by the control (18) of the manipulator (2) and the measured relative position deviations are reported by the sensors (8) and resolvers (12,13). The computer (20) also calculates the necessary correction parameters for position and path control for the wheel assembly manipulator (2) and reports them to its control (18). The vehicle wheel can thus be precisely aligned, positioned and mounted on the wheel hub (3).
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist für die Radmontage ein zweiter Manipulator (2) vorgesehen, der einen Montagekopf (15) trägt. Die beiden Manipulatoren (2) haben direkt oder über den Rechner (20) gekoppelte Steuerungen (18). Der Rechner (20) meldet die vorerwähnten Korrekturparameter unter Berücksichtigung der beiden Manipulatorpositionen an die Steuerung (18) des Montage-Manipulators (2). Nach Rückzug des ersten Manipulators (2) mit der Nabensuchvorrichtung (5) kann der Montage-Manipulator (2) die Radnabe (3) mit exakt ausgerichtetem Montagekopf (15) anfahren und das Fahrzeugrad paßgenau montieren.In the embodiment of Fig. 1, a second manipulator (2) is provided for wheel assembly, which carries an assembly head (15). The two manipulators (2) have controls (18) that are coupled directly or via the computer (20). The computer (20) reports the aforementioned correction parameters to the control (18) of the assembly manipulator (2), taking into account the two manipulator positions. After the first manipulator (2) has been withdrawn with the hub search device (5), the assembly manipulator (2) can approach the wheel hub (3) with the assembly head (15) precisely aligned and assemble the vehicle wheel with a precise fit.
Fig. 4 zeigt eine Alternative der Radmontagevorrichtung (1), die mit einem Manipulator (2) und einer Steuerung (18) auskommt. Die Nabensuchvorrichtung (5) und der Montagekopf (15) sind hierbei zu einer Einheit kombiniert, die an der Manipulatorhand (16) angeflanscht wird. Die Nabensuchvorrichtung (5) und der Montagekopf (15) befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten der Manipulatorhand (16) und weisen einander entgegengesetzt nach außen. Der Montagekopf (15) beinhaltet einen Radgreifer für das Fahrzeugrad (17) und ein integriertes Schraubsystem. Das Fahrzeugrad (17) und die Schrauben werden an einer nicht gezeigten Ladestation übernommen.Fig. 4 shows an alternative to the wheel mounting device (1) that uses a manipulator (2) and a controller (18). The hub search device (5) and the mounting head (15) are combined to form a unit that is flanged to the manipulator hand (16). The hub search device (5) and the mounting head (15) are located on opposite sides of the manipulator hand (16) and point outwards in opposite directions. The mounting head (15) contains a wheel gripper for the vehicle wheel (17) and an integrated screw system. The vehicle wheel (17) and the screws are taken over at a loading station (not shown).
Die Nabensuchvorrichtung (5) und der Montagekopf (15) fluchten auf der Gehäuseachse (23), die diesmal senkrecht zur abtreibenden Handachse (22) der Manipulatorhand (16) verläuft. Dies vereinfacht den Rechen- und Steuerungsaufwand bei der Erfassung der Naben-Ist-Position und der Ausrichtung des Montagekopfs (15).The hub search device (5) and the assembly head (15) are aligned on the housing axis (23), which this time runs perpendicular to the driven hand axis (22) of the manipulator hand (16). This simplifies the calculation and control effort when recording the actual hub position and aligning the assembly head (15).
Zum Erfassen der Radnabe (3) wird die Nabensuchvorrichtung (5) vom Manipulatorarm (19) und der Manipulatorhand (16) in eine solche Stellung gegenüber der Radnabe (3) gebracht, daß die Gehäuseachse (23) mit der vermuteten Soll-Lage der Nabendrehachse (24) fluchtet. Entlang der Achse (23) wird die Nabensuchvorrichtung (5) vorbewegt und nach Erfassung der Nabenstellung wieder zurückgezogen. Anschließend dreht die Einheit um die Handachse (22) und verfährt unter Berücksichtigung der errechneten Korrekturparameter, so daß der Montagekopf (15) mit dem gegriffenen Fahrzeugrad (17) paßgenau zur Montage gegenüber der Radnabe (3) ausgerichtet ist und angesetzt werden kann.To detect the wheel hub (3), the hub search device (5) is brought into a position relative to the wheel hub (3) by the manipulator arm (19) and the manipulator hand (16) such that the housing axis (23) is aligned with the assumed target position of the hub rotation axis (24). The hub search device (5) is moved forward along the axis (23) and retracted again after detecting the hub position. The unit then rotates around the hand axis (22) and moves taking into account the calculated correction parameters so that the assembly head (15) with the gripped vehicle wheel (17) is precisely aligned for assembly relative to the wheel hub (3) and can be attached.
11 074.11 074.
1111
STÜCKLISTEPARTS LIST
1 Radmontagevorrichtung1 wheel mounting device
2 Manipulator, Industrieroboter2 Manipulator, industrial robot
3 Radnabe, Nabe3 Wheel hub, hub
4 Radbolzen4 wheel bolts
5 Nabensuchvorrichtung5 Hub search device
6 Gehäuse6 Housing
7 Tastkopf7 Probe
8 Sensor8 Sensor
9 Platte9 Plate
10 Achse, Drehachse10 Axis, rotary axis
11 Achse, Drehachse11 Axis, rotation axis
12 Bewegungsmelder, Drehmelder12 motion detectors, rotary detectors
13 Bewegungsmelder, Drehmelder13 motion detectors, rotary detectors
14 Stabilisator14 Stabilizer
15 Montagekopf15 Mounting head
16 Manipulatorhand16 Manipulator hand
17 Rad17 Wheel
18 Steuerung18 Control
19 Manipulatorarm19 Manipulator arm
20 Rechner20 computers
21 Fahrzeug21 Vehicle
22 Handachse22 Hand axis
23 Gehäuseachse, Nabensuchvorrichtung23 Housing axis, hub search device
24 Nabendrehachse24 Hub rotation axis
25 Raumkoordinatensystem25 Spatial coordinate system
1212
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9011074U DE9011074U1 (en) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | Device for automatic wheel mounting |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9011074U DE9011074U1 (en) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | Device for automatic wheel mounting |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE9011074U1 true DE9011074U1 (en) | 1991-09-26 |
Family
ID=6855973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE9011074U Expired - Lifetime DE9011074U1 (en) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | Device for automatic wheel mounting |
Country Status (1)
| Country | Link |
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