专利名称：搬运装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种搬运装置，用于搬运部件和搬运特别是车身制造的板金属部件，它包括有连接机构的运载装置，连接机构用于连接机器人的机器人臂和许多操作组件，每个组件有至少一个连接接口用于连接如真空夹具或类似工具的操作装置，每个操作组件装有调整机构用于设定连接接口的位置。
背景技术：
例如在德国专利出版物100 64 974 A1中描述了这样的搬运装置，其中描述了组合式夹具系统是由支持管组成，它们通过连接机构可以这样连接在一起，例如作为管夹钳，从而使它们能围绕对它们纵轴横向伸展的轴互相转动。在至少两根支持管组成的一个组件的末端有真空夹具或类似工具形式的夹持或接受机构。通过在它们各自转动的范围内转动这些支持管可以重新设置该夹持或接受机构的位置，从而通过设定夹持或接受机构的位置使夹具系统能够适应不同类型的部件。
但是在这种先有技术装置的情况下由于支持管的原因使位置的调整很慢，支持管是通过连接机构可转动地连接在一起的，从而为了重新定位夹持和接受机构基本上是重新启动程序。还有位置的设定或调整依赖于支持管的转角而且并不是每个位置都可以设定的。
发明内容
本发明的一个目的是创造一种前面描述类型的搬运装置，它对搬运不同类型的组件有高度的适应性。
具有本说明书中独立的权利要求1特征的搬运装置达到了这个目的。在其余的权利要求项中指出了本发明的进一步发展。
按照本发明用于搬运部件和搬运特别是车身制造的板金属部件的搬运装置，其特征在于调整机构包括几个由从控制装置来的电气控制信号控制的定位设定驱动器，这样的设定驱动器在直角坐标系统的x、y和z方向沿着x、y和z坐标执行连接接口可能的移动，定位设定驱动器设计成，通过在x、y和/或z方向上的运动可以将连接接口定位在所需的目标位置。
使用定位设定驱动器，通过预定的控制指令可以进行连接接口和相应地连接在那里的操作装置的“自动”重新定位。因此，可将连接接口在几秒钟之内移动到所需的新的目标位置，从而在两个行程部分之间可以重新定位而无需重新开始各种操作。
还有，对每个连接接口来说，都有x、y和z坐标定义的立方体状的定位范围，连接接口可以移动到在其中的任何所需位置。定位范围仅由设定值达到的范围或定位设定驱动器的范围确定。
定位设定驱动器可以互相独立起动，和更特别的是可以互相独立地控制，从而使各个操作组件的各连接接口可以独立于搬运装置的其他操作组件的连接接口被定位到所需的目标位置。
以特别优选的方式各个操作组件的定位设定驱动器包括可以互相独立移动的设定元件，它一边通过连接机构与驱动装置连接而另一边具有输出或出口接口(output or tapping interface)用于输出设定元件在x、y和z方向上的运动或者具有连接接口。
在特别优选的方式中每个操作组件具有第1定位设定驱动器和第2定位设定驱动器分别使第1和第2设定元件在xy、xz或yz平面中运动，和第3定位设定驱动器用于在z、y和x方向上的运动，这是在将运载装置定位在水平位置的条件下。如运载装置假设在垂直位置自然也是可能的，在这种情况下第1和第2设定元件用于在zx或zy平面中运动和装设第3定位设定驱动器用于分别在x或y方向上运动。
优选地第1和第2设定元件可在相同空间方向上互相独立地移动，它们的出口接口通过连接桥连接以便产生在空间中分别垂直于第1和第2设定元件运动方向的运动。因而通过第1和第2设定元件在x方向的运动可以获得连接接口例如在y方向上的运动。作为一种代替方案可以装设3个设定元件，使第1个可在x方向移动，而使第2个可在y方向上移动和使第3个可在z方向上移动。
为了以可靠的方式实现连接接口的重新定位，例如通过由指定给特定设定路径的信号来控制，可以给每个设定元件在它的运行路径中指定一个称为“原来位置”的开始位置。从这个开始位置出发然后逼近连接接口的所需目标位置。开始位置可以与位置检测机构相联系，用于当设定元件移动通过该位置时进行检测。位置检测机构例如是以位置传感器的形式和特别是接近开关的形式。
在特别优选的方式中定位设定驱动器是由马达驱动的线性驱动器构成。但是也可以采用气动或液压线性驱动器。在特别优选的方式中马达作为动力的线性驱动器是由导螺杆驱动器构成，导螺杆驱动器在每种情况下有导螺杆形式的连接机构，它在一边可以由驱动装置驱动，该驱动装置是借助驱动机构的导螺杆马达作用形式，而在另一边有在它上面线性运行的设定元件。也可以使用线性直接驱动器。作为导螺杆驱动器的替代方案也可以采用齿带驱动器。
在本发明的进一步开发中，每个操作组件的连接点装有转动的驱动器，从而使连接接口可以围绕一驱轴转动，该驱轴基本上垂直于连接接口所在的接口平面。因此它可以使连接在连接接口的操作装置旋转。
为了在焊接环境中也可以采用该搬运装置，例如邻近焊接机器人，定位设定元件可以装设保护盖作为在焊接时对溅落材料的保护装置。保护盖可以是抗焊接溅落的板金属护罩和/或金属刷子。抗焊接溅落板金属元件是特别适合用于覆盖定位设定驱动器的大片区域，而由于它们毛的柔性，金属刷子适合于覆盖运动部件移动通过的那些位置。
在本发明的进一步开发中，该搬运装置具有至少一个控制装置使用电气控制信号控制定位设定驱动器。可将控制装置装设在运载装置上或者可以布置在外部，在后面的情况下信号的传送可以是无线的，例如通过无线电或光学系统。也有可能将控制装置布置在机器人臂上和/或也有可能将机器人控制用作定位设定驱动器的控制。
从下面结合附图对它公开的一个优选的实施例的详细描述中将能理解本发明进一步有利的发展和方便的各种形式。
图1是按照本发明的搬运装置优选工作实侧的垂直描述图。
图2是如图1所示搬运装置的单个操作组件放大的描述图。
图3是是装有连接接口的定位设定驱动器的透视图和部分剖面图。
图4是如图3所示的定位设定驱动器的部分剖面的侧视图。
具体实施例方式
图1表示本发明搬运装置11的优选工作实例。使用这样的搬运装置11特别是与搬运部件，更特别是搬运车身制造的板金属部件相关联。搬运装置11经常被称作真空提升机组。它具有运载装置12，在图1中图示说明它有圆筒形的结构。运载装置12有连接点13用于连接在机器人(未表示)的机器人臂上。例如连接点可以由布置在运载装置12上侧的连接板13构成。由于连接到机器人臂，很清楚搬运装置11整个机身就可以移动进入到与要提升的部件相关的不同的操作位置中。通常运载装置是水平对齐的，例如以便提升水平放置的车身制造的板金属元件。在运载工具12上连接几个操作组件14，它也可被称作真空垫或脚。在图1的例子中在运载装置12上装设4个操作组件14。但是，它可以安装2或6个操作组件12。还有，安装3个或大于6个操作组件也是可以的。但是已经发现在运载装置纵轴15的两侧对称布置相等数目的操作组件是实际可行的。
为了简明扼要下面的描述限于单个操作组件14。其余的操作组件14在结构上基本相同。
操作组件14采用箱式组合件壳体16连接到运载装置。如在图2中特别表示的那样，操作组件14具有连接接口17用于连接操作装置18。作为操作组件18它可以是真空垫或夹具、马达驱动夹持元件、分度销或类似工具。另外，操作组件14还有调整机构的作用，用于设定该连接接口17的位置，这样的调整机构包括许多定位设定驱动器19、20和21，它们能被布置在运载装置12上的控制装置50发出的电气控制指令所控制。定位设定驱动器19、20和21可以改变连接接口在直角坐标系统的x、y和z坐标方向上的位置。还有，这样设计定位设定驱动器19、20和21，使连接接口17通过在x、y和z方向上的运动达到所需的目标位置并被定位在那里。定位设定驱动器是马达驱动线性驱动器19、20和21的形式以及每个具有设定元件22、23和24，它们一边通过连接机构与驱动装置连接而在另一边具有输出接口用于输出设定元件在x、y和z方向上的运动或者具有连接接口17。
导螺杆驱动器19、20和21是特别适合作为马达驱动的线性驱动器。因而有第1导螺杆驱动器19，它坐落在组件壳体16上和在其中。第1导螺杆驱动器19有一个导螺杆(未表示)，只要运载装置12是位于水平位置中，它沿着运载装置纵轴15伸展因此用于在x方向上运行。该导螺杆由导螺杆马达28驱动，例如以带驱动器29(图3)的形式。将第1导螺杆马达28安装在组件壳体16的外侧，运载装置12两端的中间。如在图3中更加清楚说明那样，带驱动器29有第1带滑轮30，由导螺杆马达的驱动轴驱动它转动。第1带滑轮30通过带31与第2带滑轮32相连，第2带滑轮它的一部分是锁在导螺杆33上(图3)。以引导滑块22形式的第1设定元件在第1导螺杆驱动器19的导螺杆(未表示)上运行作线性运动。引导滑块22还沿着设定导螺杆伸展的导轨线性运行。
还装设第2设定驱动器20，也将它安装在组件16上和其中。第2导螺杆驱动器20的设定导螺杆(未表示)也被设置在组件壳体16中和沿着运载装置纵轴15伸展，另外它平等于第1导螺杆驱动器19的设定导螺杆。将第2导螺杆马达34装设布置在组件壳体16的上侧或底侧，因而它坐落在运载装置12的中间。为了驱动也装设带驱动器，在设计上它与第1导螺杆驱动器19的带驱动器相同。以第2引导滑块33形式的第2设定元件在第2导螺杆驱动器20的设定导螺杆上能作线性运动。第2引导滑块23还在导轨上线性运行。为了引导该引导滑块22和23可以使用线性的球引导，例如一个球有许多流动的笼子夹持的小球。采有其他的引导设计自然也是可以的。
两个引导滑块22和23分别具有以第1和第2枢轴35和36形式的输出点或接口，它们通过平行四边形连杆组37形式的连接桥互相连接。平行四边形连杆组37有通过枢轴35装设在第1引导滑块22的一端的第1连杆38，而其另一端装设在第3定位设定驱动器21的壳体39上。还有第2转动连杆40，它的一端通过第2枢轴36可转动地与第2引导滑块23相连，而在另一端通过枢轴41连接在第1转动连杆38上。还装设与第1转动连杆38平行地支持杆42，它在一端可转动地与第1引导滑块22相连而在另一端可转动地与第3定位设定驱动器21的组件壳体39相连。
还有将接近开关43和44形式的位置检测机构安装在组件壳体16上，其中将第1接近开关43设置在第1引导滑块运行的路径上和将第2接近开关44设置在第2引导滑块运行的路径上。将接近开关43和44指定在第1和第2引导滑块22和23的开始位置或原来位置，接近开关43和44对通过开始位置的运动有响应。
还有第3导螺杆驱动器21，它坐落在离运载装置较远的平行四边形连杆组的一端，因而平行四边形连杆组37的运动能使其整体运动。第3导螺杆驱动器21有壳体39，将导螺杆33支持在壳体中使其在基本垂直于运载装置纵轴15的方向上运动。如在图3和4中特别说明的那样，第3导螺杆马达45通过带驱动器29驱动导螺杆33。该带驱动器与第1和第2导螺杆驱动器19和20基本相同。以线性运动引导滑块34形式的设定元件安装在导螺杆33上，此外这样的滑块作为它的部件被引导在与设定导螺杆33平行对齐的导轨上作线性运动。第3引导滑块24还装有U形的站台部件46，连接接口17位于它的前侧。在这种情况下将接近开关47设置在第3引导滑块运行的路径上，即在指定为引导滑块23开始位置的地方。
在另一种设计中，没有说明，设置有转动驱动器的上部结构，如以转动叶轮驱动器的形式。从而使连接接口位于上部结构中并藉助转动驱动器可以转动。所以可以围绕一根枢轴转动，该枢轴垂直于另一根枢轴，这另一根枢轴垂直于连接接口所限定或所在的接口平面。因此结果是可以附加输出在连接接口处进一步的转动。例如可以装设转动驱动组件，它的一边连接以站台部件而另一边支承可转动的连接接口。
在一个代替的本发明搬运装置的工作实例中，没有说明，采用代替导螺杆驱动的带驱动，如果需要可装设引导滑块，在这种情况下在齿带上引导该滑块。
如上所述，优选地使用搬运装置11进行板金属车身制造元件的搬运。例如，借助搬运装置11将板金属车身制造元件从一个焊接站运到下一个焊接站。因此需要在这样的焊接环境中能使用定位设定驱动器，特别是导螺杆驱动器19、20和21。
因此需要使用合适的覆盖48遮挡溅落的焊接材料，保护定位设定驱动器特别是导螺杆驱动器19、29和21。用大面积的遮挡焊接材料溅落的板金属元件48作为这样的保护覆盖和采用这样的方法。为了获得对溅落的焊接材料的耐受力，这样的板金属元件可以是有抛光表面的钢薄板，例如有油的涂层从而使飞溅的焊接材料成珠粒状掉落。在铝薄板的情况下阳极化处理或粉末涂层可能生产相同的效果。如在图1到4中所示，这样的板金属元件48特别是装设在第3导螺杆驱动器23的组件壳体的前侧上用于覆盖带驱动器。因为在组件壳体16上和在壳体39上两者都有运动部件伸出到壳体之外，所以全部包封是不可能的。因此为了保护覆盖运动部件相邻的区域装设金属刷子49，例如黄铜的，运动部件如站台部件的引导滑块22和23可以在其上面运行。
为了调整各个操作组件14的连接接口17的所需目标位置，开始时将导螺杆驱动器19、20和21的引导滑块22、23和24移动到它们的开始位置。然后通过接近开关43和44检测这个开始位置并通过控制信号输送到控制装置。
使用控制信号和预先确定某些设定的路径，控制和开始在操作组件14内的每个导螺杆19、20和21。起动导螺杆马达28、34和45从而可以使用导螺杆将引导滑块22、23和24移动到所需的设定位置。当已经到达这样的设定位置时关掉导螺杆马达从而使引导滑块静止固定在这个位置上，即没有导螺杆的运动是不可能移动出该设定位置。该系统在设计中是“自我锁定”，如它现在那样。
就其细节来说，当运载装置12在水平位置时在相同方向移动第1和第2引导滑块22和23使连接接口17在x方向移动相等的距离。因此仅产生连接接口17在x方向上的运动，而在y方向上没有产生运动。如果现在要在x和y方向上即在xy平面中运动，那么将第1和第2引导滑块22和23沿着各自设定路径移动通过不同的距离。如果仅要在y方向上产生运动，那么将引导滑块22和23沿着设定路径互相前后移动相等的距离。因而使用平行四边形连杆组37产生在y方向上的运动，在连杆组末端安装在第3导螺杆驱动器21。第3导螺杆21的引导滑块24独立于其他两个引导滑块22和23可以移动到所需的z位置中。通过搬运装置11的所有操作组件可以执行所有这样的运动，如果需要互相分离从而可以使各连接接口11互相独立地移动到各自的目标位置中。
权利要求
1.一种搬运装置，用于搬运部件和搬运特别是车身的板金属部件，包括具有用于连接机器人的机器人臂的连接机构的运载装置，和许多操作组件，每个组件有至少一个连接接口用于连接如真空夹具或类似工具的操作装置，每个操作组件装有调整机构用于设定连接接口的位置，其特征在于调整机构包括几个由从控制装置来的电气控制信号控制的定位设定驱动器，这样的设定驱动器使得可能在沿着x、y和z坐标伸展的直角坐标系统的x、y和z方向移动连接接口，定位设定驱动器设计成，通过在x、y和/或z方向上的运动可以将连接接口定位在所需的目标位置。
2.如权利要求1所述的搬运装置，其特征在于每个操作组件的定位设定驱动器设计成，使各自操作组件的连接接口可以独立于其他操作组件的连接接口被定位在所需的目标位置。
3.如权利要求1所述的搬运装置，其特征在于每个各自操作组件的定位设定驱动器都有设定元件，它们都可单独移动，这样的元件一方面通过连接机构与驱动装置连接而另一方面有输出接口用于输出在x、y或z方向上设定元件的运动或有连接接口。
4.如权利要求3所述的搬运装置，其特征在于每个操作组件显示第1定位设定驱动器和第2定位设定驱动器，当运载装置在水平位置时，第1和相应的第2设定元件用于在xy、xz或yz平面中移动，以及第3定位设定驱动器用于运载装置在水平位置时在z方向、或相应地在y方向、或相应地在x方向上移动。
5.如权利要求4所述的搬运装置，其特征在于第1和第2设定元件能够在空间中互相独立地在相同的方向上移动，它们的输出接口通过连接桥互相连接以便产生在空间中垂直于第2设定元件运动方向的运动。
6.如权利要求5所述的搬运装置，其特征在于装设平面四边形连杆组作为连接桥。
7.如权利要求3所述的搬运装置，其特征在于每个设定元件在它的运行路径上有指定给它的开始位置，用于检测设定元件的运行的位置检测机构通过指定给所述开始位置的该开始位置。
8.如权利要求7所述的搬运装置，其特征在于位置检测机构是位置传感器的形式，特别是接近开关。
9.如权利要求1所述的搬运装置，其特征在于定位设定驱动器是被驱动的线性驱动器的形式。
10.如权利要求9所述的搬运装置，其特征在于所述马达驱动的线性驱动器是由导螺杆驱动器构成，每个导螺杆驱动器有导螺杆形式的连接机构，一方面能通过传动机构由导螺杆马达形式的驱动装置驱动，而另一方面设定元件线性地运行在其上面。
11.如权利要求10所述的搬运装置，包括带驱动器作为所述的驱动机构。
12.如权利要求3所述的搬运装置，其特征在于设定元件是在相关联的导轨上线性运行的引导滑块形式。
13.如权利要求1所述的搬运装置，其特征在于定位设定驱动器装有保护的覆盖物用于遮挡溅落的焊接材料。
14.如权利要求13所述的搬运装置，其特征在于保护的覆盖物由耐溅落的焊接材料的板金属元件和/或金属刷构成。
15.如权利要求14所述的搬运装置，其特征在于所述的耐溅落的焊接材料板金属元件包括抛光的钢板和/或粉末涂层或阳极化处理的铝板。
16.如权利要求1所述的搬运装置，其特征在于每个操作组件的连接接口装有旋转的驱动器用于转动连接接口，优选地围绕基本上垂直于连接接口所在的接口平面伸展的枢轴转动。
17.如权利要求1所述的搬运装置，包括至少一个控制装置用于控制定位设定驱动器。
18.如权利要求1所述的搬运装置，包括至少一个在运载装置上的控制装置。
全文摘要
一种搬运装置用于搬运部件和搬运特别是在车身制造的板金属部件，它包括有连接机构的运载装置，连接机构用于连接机器人的机器人臂和许多操作组件，每个组件有连接接口用于连接如真空夹具或类似工具的操作装置，每个操作组件装有调整机构用于设定连接接口的位置，其特征在于调整机构包括几个由从控制装置来的电气控制信号控制的定位设定驱动器，这样的设定驱动器在直角坐标系统的x、y和z方向沿着x、y和z坐标执行连接接口可能的移动。定位设定驱动器设计成，通过在x、y和/或z方向上的运动可以将连接接口定位在所需的目标位置。
文档编号B25J15/06GK101045296SQ20071009186
公开日2007年10月3日 申请日期2007年3月28日 优先权日2006年3月28日
发明者D·沃德曼, M·弗罗因德, T·费伊里, J·海因兹尔 申请人:费斯托合资公司