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CN101081479B - 用于拾取不同构件类型的夹紧装置 - Google Patents

用于拾取不同构件类型的夹紧装置 Download PDF

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CN101081479B CN2007101081082A CN200710108108A CN101081479B CN 101081479 B CN101081479 B CN 101081479B CN 2007101081082 A CN2007101081082 A CN 2007101081082A CN 200710108108 A CN200710108108 A CN 200710108108A CN 101081479 B CN101081479 B CN 101081479B
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Abstract

本发明涉及一种用于对不同类型构件进行拾取和在位置上精确地定位的夹紧装置，该夹紧装置包括至少一个可绕一转动轴线转动地支承的转动元件(2)、以及至少两个安装于转动元件(2)上的与构件类型有关的用于拾取构件的拾取元件，其中所述至少两个拾取元件在转动元件(2)的转动方向上彼此错开地设置，使得每个拾取元件可以通过转动元件绕转动轴线的转动而到达用于对构件(13)进行拾取和在位置上精确地定位的工作位置。

Description

用于拾取不同构件类型的夹紧装置
技术领域
本发明属于制造及安装技术领域，并涉及一种用于拾取并在位置上精确地定位不同类型构件的夹紧装置。
背景技术
在汽车的工业化大规模生产中，由底板总成、侧部和前部以及车顶组成的车身一点点地在不同工作台进行组装，其中，各构件可以首先在单独的加工车间预先接合成较大的构件组。
为了接合所述各构件，将它们在各工作台拾取到与构件类型有关的夹紧装置内并在位置上精确地定位(固定)，使得接合机器人可以将所述构件例如借助焊接连接在所定义的接合位置上。该夹紧装置为此通常配备有所谓的几何形状夹持工具，其具有与各自拾取的构件类型相匹配的特定外部(几何)形状。
如果在同一夹持装置内拾取不同类型构件，那么这意味着，必须更换所述与构件类型有关的几何夹持工具，这是耗时的且通常导致在制造过程中所不期望的停顿时间以及停产。
为了避免针对其它构件类型对夹紧装置进行时间和成本很高的改装，通常在工作台和生产线上为一种总是相同的构件类型设立并应用夹紧装置。这种实施方式基本上意味着，由于构件类型的区别而必须为每种汽车类型和每种汽车型号安装单独的工作台和生产线，不过这会带来较大的面积需求、较高的投资以及人力成本。
考虑到近年来在汽车制造中不断增长的成本压力，人们试图可以尽可能多样化地且柔性地投入和安设工作台和生产线，以便由此一方面节约投资和人力成本而另一方面实现汽车制造中的柔性化，例如在对某些汽车型号的需求减退并随之释放出用于制造其它汽车型号和类型的产能时。
不过，如所述那样，在实践中这样的大胆尝试却同将与构件类型相关的夹紧装置针对其它构件类型进行时间和成本很高的改装相抵触。
在欧洲专利文献EP1100715B1中描述了一种用于加工不同构件类型、尤其是用于车身组装中的柔性工作台。所描述的工作台包括与构件无关的设备部件和特定于构件的设备部件，其中，为运输机器人设有作为特定于构件的设备部件的可更换的、与类型有关的夹持工具。在所述工作台中，所述构件配备有用于夹持工具的存放处(Ablage)。为了在构件类型变化时减小更换夹持工具所需的时间，将该夹持工具放在旧的类型的构件上，从而使此构件在再次更换该构件类型时首先得到加工。
这种实施方式的缺点尤其在于如下事实：夹持工具本身的更换，即，由传输机器人进行的夹持工具的放下和拾取总是需要相对较多的时间，并因而要考虑到不希望的停机时间。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于不同构件类型的夹紧装置，利用该装置可以同传统夹紧装置相比快捷简单地实现对于与构件类型有关的拾取元件的更换，所述拾取元件用于拾取不同的构件类型并将它们在位置上精确地定位，从而在工作台和生产线中很大程度上避免不希望的停工时间和生产停止。
上述技术问题通过这样一种用于对不同类型构件进行拾取和在位置上精确定位的夹紧装置，该夹紧装置包括至少一个可绕一转动轴线转动地支承的转动元件、以及至少两个安装于该转动元件上的与构件类型有关的用于拾取构件的拾取元件，其中，所述至少两个拾取元件在转动元件的转动方向上这样地彼此错开设置，使得每个拾取元件可以通过转动元件绕其转动轴线的转动而到达用于对构件进行拾取和在位置上精确地定位的工作位置。
本发明因此提供了一种用于对不同构件类型进行拾取(保持)并将它们在位置上精确地定位的夹紧装置。所述根据本发明的夹紧装置在此包括至少一个可绕转动轴线转动地支承的转动元件，以及至少两个刚性地设置在该转动元件上、特定于(构件)类型的拾取元件，以便对不同构件类型进行拾取和在位置上精确的定位。
根据本发明，所述拾取元件在转动元件的转动方向(圆周方向)上相互错开地设置，使得每个与类型有关的拾取元件通过转动元件绕其转动轴线的转动从一个停靠位置到达一个用于拾取构件并对其在位置上精确地定位的工作位置。此外，所述拾取元件可以在平行于转动元件的转动轴线的方向上彼此错开。在此，所述拾取元件可以刚性地固定在一个支承元件，例如支承板形式的支承元件上，就该支承元件而言，尤其可以是可拆卸地固定在所述转动元件上的。由此可以以特别简单的方式快速更换拾取元件。
在根据本发明的夹紧装置中，例如将所述拾取元件设计成一个与一种构件的外形相匹配、用于夹持构件的几何夹持装置的形式。
根据优选的实施形式，在根据本发明的夹紧装置中，在转动元件上沿转动元件的转动方向错开地设置的所述不同的拾取元件通过转动元件绕其转动轴线的转动而快速简单地到达其相应工作位置，从而对构件进行拾取和在位置上的精确定位。由此可以通过转动元件的转动来拾取并在位置上精确地定位不同构件类型。因此，根据优选的实施形式，为了更换与类型有关的拾取元件，不需要在夹紧装置中耗费时间地卸下和再次装上各个拾取元件，而仅要求转动一下转动元件。
在根据本发明的夹紧装置的一个优选实施例中，设置至少两组拾取元件(拾取元件组)，在此，每个拾取元件包括至少两个与类型有关的拾取元件，它们可以在平行于转动轴线的方向相对彼此错开，并与同一种特定的构件类型相匹配。拾取元件组本身在转动元件的转动方向(圆周方向)上这样地彼此错开地设置，使得每个拾取元件组都可以通过转动元件绕其转动轴线的转动到达一个转动位置，在该转动位置，同一个拾取元件组的所有拾取元件都处于用于拾取构件的工作位置。
在根据本发明的夹紧装置的上一实施例中，各个拾取元件组优选以组件形式设置在转动元件上。在此，例如可能将同一拾取元件组的拾取元件固定在同一拾取元件支承件，例如支承板形式的支承件上。所述带有固定于其上的拾取元件的拾取元件支承件形成拾取元件组组件，该拾取元件组组件可以以简单的方式设置在转动元件上从其上卸下。所述拾取元件组组件或拾取元件支承件连同固定于其上的拾取元件优选可拆卸地固定在转动元件上。
根据本发明的夹紧装置的另一实施例，转动元件具有沿着其转动轴线的纵向延伸的(细长的)形状。在此，该转动元件优选为带有垂直于转动轴线的正方形或圆形截面的四边形或圆柱形管。在四边形转动元件的情形下，拾取元件或拾取元件组或拾取元件组组件可以以特别简单的方式在圆周方向上错开地设置于四边形管的(管)面上。例如可以通过每转动90°使不同拾取元件或拾取元件组或拾取元件组组件分别到达工作位置。
在按照本发明的夹紧装置的另一特别优选的实施例中，设置多个(两个、三个、四个或更多个)如上所述的转动元件，它们通过机械地或利用控制技术这样地相互耦连，使得它们可以(例如借助马达驱动器)彼此同步地绕它们各自的转动轴线转动。由此可以以一种尤其优选的方法使处于不同转动元件上的与类型有关的拾取元件或与类型有关的拾取元件组在它们各自的工作位置同步地对同一构件进行拾取和在位置上精确的定位，使得一个构件可以例如以一种尤其简单的方式从多侧拾取，并在位置上精确地固定。在此，转动元件可以例如借助角传动装置(例如锥齿轮传动器)机械地耦连(转动耦连)。尤其可以为了使转动耦连的转动元件在工作位置中同步地运动而仅由一个(唯一一个)驱动器(例如驱动马达)来转动，其中仅有一个(唯一一个)转动元件使直接地由驱动器转动的，而其它的转动元件通过转动元件的转动连接而一同转动。由此可以可靠且同步地使所有转动元件的拾取元件或拾取元件组到达其工作位置。由此，尤其是可以在一个例如5秒的对于工业成批生产典型的时钟时间内(即，例如在构件从一个工作台的一个夹紧装置传递到另一工作台的下一夹紧装置的时间间隔内)转动到它们各自的工作位置。当仅有一个用于转动同一夹紧装置的所有转动元件的驱动器时，可以以优选的方式节约成本。
在根据本发明的夹紧装置的另一实施例中，配备有一个马达驱动器，该马达驱动器这样地与至少一个转动元件机械地和控制技术地耦连，使得转动元件可以绕其轴线转动。
此外，可以在按照本发明的夹紧装置上设置至少一个用于将转动元件固定在所可选择的绕其轴线的转动位置上的转动元件-转动位置固定装置。由此可以尤其简单可靠地使每个转动元件到达一个可定义的转动位置，在该处各个拾取元件或拾取元件组处于其用于拾取构件类型的工作位置。如果所述转动元件这样地转动耦连，使得在一个转动元件转动时另一个转动元件一起转动，那么有利地仅仅在一个转动元件上设置一个转动元件-转动位置固定装置就行。
此外，可以在根据本发明的夹紧装置上设置至少一个传感器，其用于检测转动元件的转动位置和/或设置于其上的拾取元件的功能状态(如几何夹持工具的开启或关闭位置)。由此，可以可靠地检测转动元件的转动位置和/或设置于其上的拾取元件的功能状态。
另外，可以在根据本发明的夹紧装置上设置至少一个安设在至少一个转动元件上的加工元件，尤其是用于对构件进行机械加工的例如接合装置形式的加工元件。
附图说明
下面参照附图所示实施例详细说明本发明。附图中：
图1是作为根据本发明的夹紧装置的示例性结构的一部分的相互转动耦连的转动元件从斜上方看的立体视图；
图2是根据本发明的夹紧装置从斜上方看的立体视图，其中包含图1所示的夹紧装置的那一结构部分。
在附图中，相同或作用相同的构件具有相同的附图标记。
具体实施方式
在图1和图2中示出了根据本发明的夹紧装置的示意性结构的立体视图，其中，为更好地理解本发明，在图1中仅显示了夹紧装置的包含相互转动耦连的转动元件的那部分。
据此，总体上以附图标记1来表示的根据本发明的夹紧装置包括三个四边形管状的转动元件2，它们借助两个锥齿轮传动器3形式的角传动器机械地和控制技术地耦连，使得它们可以彼此同步地转动。所述锥齿轮传动器3为此分别设有两个驱动器。四边形管形状的转动元件2的转动轴线平行于四边形管的纵向延伸。
在所示实施例中，转动元件2沿四边形的边设置，并因而允许从三个不同的侧面对构件进行拾取和在位置上精确定位。在此，四边形管中的一个在其两个端面上借助两个锥齿轮传动器3与另外两个四边形管转动耦连，而另外两个四边形管则分别在它们的两个端面之一与所述锥齿轮传动器3转动连接并分别在它们的两个端面的另外一个上可转动地支承在一个转动轴承4内。转动元件2可以借助唯一一个电动机5同步地转动，该电动机因而与所述两个锥齿轮传动器3中的一个的驱动器相连接(例如借助于齿轮连接)，使得其可以转动该锥齿轮传动器3。另一锥齿轮传动器3通过所述与两个锥齿轮传动器3相耦连的转动元件2一起转动，当这个转动元件2由与电动机5耦连的转动元件转动时。所述夹紧装置1的电动/液压供应通过多个允许转动元件2的转动运动的电缆拉绳(Kabelschlepp)7实现。
借助一个与不与电动机5相连的锥齿轮传动器3相耦连的电子控制器6可以电子地检测所述同步运动的转动元件2的不同转动位置，并借助输出端子10传输至一个上级设备控制器(未示出)。由于转动元件2的同步运动，仅仅需要由控制器6检测一个转动元件2的转动位置。
通过一个标定单元14可以在转动元件2的相应插口中插入一个销塞，该标定单元14允许同步运动的转动元件2可以精确地占据可定义的转动位置，从而可以使拾取元件非常精确且可靠地到达它们各自的用于对构件进行拾取和在位置上精确地定位的工作位置。在此，转动元件2的转动位置由插口的位置确定。由于转动元件2的同步运动而只需在仅仅一个转动元件2上形成插口就行。
通过所述两个锥齿轮传动器3彼此耦连的转动元件2由四个设置于上述正方形的角上的支持支承件8支承，其中，所述支持支承件8的各个端面支承所述两个锥齿轮3和所述两个转动轴承4。所述支持支承件8通过横向支承件9相连。
如图2所示，在作为实施例解释的根据本发明的夹紧装置1中设有多个其形式为与构件类型有关的几何夹持工具的用于对不同构件进行拾取和在位置上精确地定位的拾取元件。所述构件优选是指汽车制造中的车身构件。
在每个转动元件2上在四个组件式的拾取元件组(拾取元件组组件)中固定有其形式为与构件类型有关的几何夹持工具的拾取元件。在此，每个拾取元件组组件包括一个支承板和两个固定于其上的、与构件类型有关的几何夹持工具，所述几何夹持工具分别与特定的(相同的)构件类型相匹配。在所示实施例中，在每个拾取元件组组件中设置有两个几何夹持工具，它们在平行于所属转动元件的转动轴线的方向上彼此相对错开。在一个拾取元件组组件中设置更多的几何夹持工具也同样是可能的。
在所示实施例中，在每个转动元件2上固定有：第一拾取元件组组件，其包括支承板111和固定于其上的第一几何夹持工具121；第二拾取元件组组件，其包括支承板112和固定于其上的第二几何夹持工具122；第三拾取元件组组件，其包括支承板113和固定于其上的第三几何夹持工具123；第四拾取元件组组件，其包括支承板114和固定于其上的第四几何夹持工具124。在每个其形式为四边形管的转动元件2上，拾取元件组组件的支承板111、1112、113、114固定在四个侧面上，使得拾取元件组组件在其形式为四边形管的转动元件2的转动方向(圆周方向)上彼此错开地设置。在此，拾取元件组组件的支承板111、112、113、114可拆卸地固定在所述四边形管上，因此使拾取元件组组件能够简单快速地更换。
所述四个拾取元件组组件可以通过所属转动元件2绕其转动轴线的转动到达其各自的工作位置，在该处几何夹持工具处于一个用于对构件进行拾取和在位置上精确地定位的适当位置。在图2所示实施例中，拾取元件组组件处在其工作位置，其支承板处于一水平位置，在图2中对于带有支承板111和固定于其上的第一几何支持工具121的第一拾取元件组组件是这种情况。
对于所述三个转动元件2，所述四个拾取元件组组件安装在所述三个四边形管的彼此相对应的侧面上，使得能够通过转动元件2的同步转动使所述三个转动元件2的所有第一拾取元件组组件同时地、使所有第二拾取元件组组件同时地、使所有第三拾取元件组组件同时地、或者使所有第四拾取元件组组件同时地到达一个用于对构件进行拾取和在位置上精确地定位的工作位置。
在图2所示实施例中，所有第一拾取元件组组件的第一几何夹持工具121位于其用于对构件进行拾取和在位置上精确地定位的工作位置内，该构件例如是指汽车左前门13的车身骨架。该汽车前门13由第一拾取元件组组件的第一几何夹持工具121从三个不同侧面保持。同时，所述第二、第三、第四拾取元件组组件的第二、第三、第四几何夹持工具122、123、124分别位于一个停靠位置，在该停靠位置这些几何夹持工具不拾取构件。所述第二和第三拾取元件组组件的所述第二和第三几何夹持工具122、123分别向侧面突出，而所述第四拾取元件组组件的所述第四几何夹持工具124则向下突出。通过转动元件2的同步转动，可以分别使所有的第一几何夹持工具121、所有的第二几何夹持工具122、所有的第三几何夹持工具123、所有的第四几何夹持工具124到达其相应的工作位置。所述第一、第二、第三和第四几何夹持工具分别与不同构件类型相匹配。如图2所示，第一几何夹持工具121例如与汽车左前门的车身骨架相匹配，第二几何夹持工具122例如与汽车左后门的车身骨架相匹配，第三几何夹持工具123例如与汽车右后门的车身骨架相匹配，第四几何夹持工具124例如与汽车右前门的车身骨架相匹配。
在图1和图2中仅仅显示了根据本发明的夹紧装置的示意性结构，这并不以任何方式限制本发明。例如，根据本发明能够设置更多或更少的转动元件或者更多或更少的拾取元件，尤其是几何夹持工具形式的拾取元件。
附图标记列表
图1和图2
1    夹紧装置
2    转动元件
3    锥齿轮传动器
4    转动轴承
5    电动机
6    调节器
7    电缆拉绳
8    支持支承件
9    横向支承件
10   输出端子
111  支承板
112  支承板
113  支承板
114  支承板
121  几何夹持工具
122  几何夹持工具
123  几何夹持工具
124  几何夹持工具
13   构件
14   标定单元

Claims (18)

1.一种用于对不同类型构件进行拾取和在位置上精确定位的夹紧装置，该夹紧装置包括至少一个可绕一转动轴线转动地支承的转动元件(2)、以及至少两个安装于该转动元件(2)上的与构件类型有关的用于拾取构件的拾取元件，其中，所述至少两个拾取元件在转动元件(2)的转动方向上这样地彼此错开设置，使得每个拾取元件可以通过转动元件绕其转动轴线的转动而到达用于对构件(13)进行拾取和在位置上精确地定位的工作位置。
2.根据权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，每个拾取元件借助一个支承元件可拆卸地安装在所述转动元件(2)上。
3.根据权利要求1或2所述的夹紧装置，其特征在于至少两个拾取元件组(121、122、123、124)，其中每个拾取元件组包含至少两个在沿着转动轴线的方向上错开的拾取元件(121、122、123、124)，其中，所述至少两个拾取元件组在转动元件(2)的转动方向上这样地彼此错开设置，使得每个拾取元件组可以通过转动元件绕转动轴线的转动到达一个用于通过其拾取元件来拾取构件的工作位置。
4.根据权利要求3所述的夹紧装置，其特征在于，每个拾取元件组(121、122、123、124)以组件形式安装在转动元件(2)上。
5.根据权利要求4所述的夹紧装置，其特征在于，每个拾取元件组组件(121、122、123、124)借助一个支承元件(111、112、113、114)可拆卸地安装在转动元件(2)上。
6.根据权利要求1或2所述的夹紧装置，其特征在于，所述转动元件具有沿其转动轴线纵向延伸的形状。
7.根据权利要求6所述的夹紧装置，其特征在于，所述转动元件被设计为四边形管或圆柱形管的形式。
8.根据权利要求7所述的夹紧装置，其特征在于，在所述四边形管的表面上安设有所述拾取元件或拾取元件组件。
9.根据权利要求1或2所述的夹紧装置，其特征在于，多个转动元件(2)这样彼此转动耦连，使得它们绕各自的转动轴线彼此同步地转动。
10.根据权利要求9所述的夹紧装置，其特征在于，所述转动元件(2)借助一个角传动装置来转动耦连。
11.根据权利要求10所述的夹紧装置，其特征在于，所述角传动装置是一个锥齿轮传动器。
12.根据权利要求1或2所述的夹紧装置，其特征在于一个与仅仅一个转动元件(2)转动耦连的马达驱动器(5)，该驱动器用于使所述转动元件绕其转动轴线转动。
13.根据权利要求1或2所述的夹紧装置，其特征在于转动元件-转动位置固定装置，用于将至少一个转动元件(2)固定在可选择的绕其转动轴线的转动位置上。
14.根据权利要求9所述的夹紧装置，其特征在于唯一一个转动元件-转动位置固定装置，用于将同一个转动元件(2)固定在可选择的绕其转动轴线的转动位置上。
15.根据权利要求1或2所述的夹紧装置，其特征在于，所述夹紧装置具有一个传感器元件用于检测至少一个转动元件(2)的转动位置。
16.根据权利要求9所述的夹紧装置，其特征在于，所述夹紧装置具有唯一一个传感器元件用于检测同一转动元件(2)的转动位置。
17.根据权利要求1或2所述的夹紧装置，其特征在于，所述拾取元件被设计为几何夹持工具的形式。
18.根据权利要求1或2所述的夹紧装置，其特征在于至少一个安装在至少一个转动元件上的用于加工构件的加工元件。
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