操作容纳运行材料的车辆容器上的封闭元件的旋拧工具的制作方法

1.本发明涉及一种用于操作车辆容器上的封闭元件的旋拧工具，所述车辆容器用于容纳运行材料，所述运行材料在车辆的制造过程中在汽车工业的装配线上通过布置在装配线上的、基于机器人的、由填充设备组成的组件通过连接管路和适配器输入到车辆的相应的回路和容器中，其中，基于机器人的组件在运行中能够在初始位置和填充位置之间移动并且具有至少一个机械臂。


背景技术：

2.在汽车工业的装配线上，在制造过程中需要为车辆的壳体、回路、补偿容器和类似组件填充运行材料。在此，例如制动液、冷却液、制冷剂或玻璃清洗剂从填充设备通过连接管路和适配器被输入到车辆的相应的回路和容器中。这种填充通常由工人实施，工人将适配器针对每种运行材料引导至车辆，使其与相应的车辆容器适配并且在填充结束之后再次解除适配。例如由us 2003 0164 200 a1公知了这种装配线的原理。
3.因为这种操作对于工人来说是手动和耗费时间的，所以针对填充过程越来越多地使用基于机器人的装置。与此相关地，在de 10 2009 020 312 a1中建议，在汽车工业的装配线上填充车辆时，使用机器人填充至少一种运行材料。us 2006/0169 350 a1公开了一种装置，其中从储存容器向车辆内部的容纳容器中填充多种运行材料。利用机器人实现储存容器和容纳容器之间的连接。
4.利用这些技术方案，将工人从身体劳累并且单调的工作中解放。同时可以实现填充时间的减少。然而，尽管基于机器人的装置的研发和制造成本巨大，但仍然时常需要工人的协作，以便例如在填充前在待填充的容器上去除盲塞或打开封盖，然后再次将其封闭。这是不利的，因为日益追求通过基于机器人的装置自动地为车辆填充所有运行材料。
5.对于这种使用情况，显而易见的是，也通过基于机器人的装置利用旋拧工具来操作盲塞和封盖。然而，这种基本思想的实践转化是存在问题的。因为螺旋运动和类似运动必须在非常短的时间段内以高的精度和功能可靠性实施。此外，即使在短期变化的使用条件下(例如在同一装配线上制造不同装备变型的车辆)，也需要对工具进行修改。这些要求只能受限地通过在市场上已知的旋拧工具来满足。如果对于旋拧工具来说可用的自由结构空间非常有限或者难以接近，则尤其存在问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是，提供一种用于在汽车工业的装配线上自动化地操作车辆的待填充运行材料的容器上的封闭元件的旋拧工具。在此，也应当能够在狭窄限界的或难以接近的安装空间中使用。
7.该目的通过以下方式实现，即，所述旋拧工具具有板状的基体、中心抓持器、驱动马达、用于xy平面中的偏差的第一气动补偿元件以及用于z方向上的偏差的第二气动补偿元件。在此，x/y/z以通常的方式表示在水平和竖直定向中的空间坐标。中心抓持器用螺钉
固定在空心轴上并且设置在基体的底侧上。此外，中心抓持器还具有用于触发抓持运动的气动驱动器和用于触发绕其中央纵轴线的旋转运动的机械驱动器。优选地，中心抓持器设计为具有三个抓持爪的三爪抓持器，其中，根据具体的使用要求也可以是其他数量的抓持爪。用于触发旋转运动的机械驱动器包括设置在基体下方并且与中心抓持器连接的齿轮。该齿轮通过在基体底侧上引导的齿形带与设置在驱动马达的输出端上的另外的齿轮连接。驱动马达支撑在基体的顶侧上并且所配属的齿轮布置在基体下方。抓持爪用螺钉固定在中心抓持器上，并且通过槽与封闭元件形状配合，并且以其内表面与封闭元件力配合。在基体的顶侧上，与驱动马达相邻地，用于在z方向上的偏差的气动补偿元件和用于在xy方向上的偏差的气动补偿元件彼此上下地并且沿着共同的中央纵轴线设置。在此，两个单独的补偿元件以哪种顺序彼此上下地布置在功能上是不重要的。重要的仅在于，存在两个补偿元件，以便能够实现侧向的(xy平面)和高度方面的(z方向)公差补偿。有利的设计方案是从属权利要求的主题，其技术特征在实施例中详细描述。
8.因此，基本的解决方案涉及一种高度优化的旋拧工具，其作为紧凑的结构单元适合于优选在狭窄的和/或难以接近的装配或操作空间上操作封闭元件。与此相关的优选的应用在于在汽车工业的装配线上自动化地操作车辆的待填充运行材料的容器上的封闭元件。利用根据本发明的旋拧工具，防尘罩(例如临时遮盖直至填充)或螺旋罩(例如用于制动液的容器的盖)可以全自动地拆卸并且在完成填充之后再次全自动地装配，从而相应的容器全自动地封闭。因此，所述旋拧工具可以有利地集成到借助多个用于不同运行材料(例如制动液、制冷剂、冷却剂、玻璃清洁剂等)的机器人对车辆的全自动的并且同步的填充中。
附图说明
9.下面借助于附图对实施例进行说明。图中示出：
10.图1以透视图示出本发明的旋拧工具的原理结构
11.图2示出了根据图1的旋拧工具的部分剖视图
具体实施方式
12.在附图中示出的旋拧工具被设计用于操作车辆容器上的封闭元件，所述车辆容器用于容纳运行材料，所述运行材料在车辆的制造过程中在汽车工业的装配线上通过布置在装配线上的、基于机器人的、由填充设备组成的组件通过连接管路和适配器被输入到车辆的相应回路和容器中。在此，基于机器人的组件在运行中能够在初始位置和填充位置之间移动并且具有机械臂。
13.根据图1，旋拧工具具有板状的基体1、带有多个抓持爪22的中心抓持器2(例如三爪抓持器)、驱动马达3(例如伺服传动马达或步进马达)、用于在xy平面中的偏差的第一气动补偿元件4和用于在z方向上的偏差的第二气动补偿元件5。
14.中心抓持器2布置在板状的基体1的底侧处，并且具有气动的驱动器以用于触发用螺钉固定在中心抓持器2上的抓持爪22的运动，以及具有机械的驱动器以用于触发围绕其中央纵轴线的旋转运动。中心抓持器2用螺钉固定在空心轴6上。空心轴6的细节在图2中可见。因此，在空心轴6中构造有用于驱动中心抓持器2的气动管路。用于气动管路的接口以附图标记7来表示。空心轴6支撑在四点轴承8中。此外，空心轴6具有两个密封件9。这些密封件
9与板状的基体1一起构成回转接头(drehdurchf
ü
hrung)。
15.用于触发旋转运动的机械的驱动器包括设置在板状的基体1下方并且与中心抓持器2连接的齿轮21。该齿轮21通过同样在基体1的底侧上引导的齿形带10与设置在驱动马达3的输出端上的另外的齿轮31连接。驱动马达3被支撑在基体1的顶侧上，并且齿轮31被布置在基体1下方。齿形带10的皮带张力由偏心张紧轮11实现，该偏心张紧轮11同样设置在基体1的底侧上。
16.在板状的基体1的顶侧上，从该基体出发并且与驱动马达3相邻地，用于在z方向上的偏差的气动的补偿元件5和用于在xy方向上的偏差的气动的补偿元件4彼此上下地并且沿着共同的中央纵轴线设置。
17.这样构成的旋拧工具固定安装在未图示的机械臂的机械手13的可移动端部区段上。机器人利用光学测量系统首先确定容器上的封闭元件的当前位置，并且以旋拧工具向该位置移动。对于xy平面内和z方向上的偏差，通过补偿元件4和5进行公差补偿。然后，利用可气动操作的中心抓持器2抓握封闭元件12。通过用螺钉固定在中心抓持器2上的抓持爪22，经由槽产生形状配合并且经由内表面产生与封闭元件12的力配合。形状配合足以用于操作作为封闭元件12的防尘罩，而为了操作作为封闭元件12的螺旋罩，需要力配合。对于打开或关闭该封闭元件12所需的旋转
‑
螺旋运动由驱动马达3触发，该驱动马达将其驱动力矩通过齿轮31、齿形带10和齿轮21传递到中心抓持器2上。齿形带10的张紧通过偏心张紧轮11实现。
18.如果所述旋拧工具比如用于填充制动液，那么应该注意，所述制动液容器从安全方面来看直至填充之前不久都必须保持封闭。它或者带有防尘罩12地、或者已经带有真正的螺旋罩12地构造在汽车中。在第一变型中，防尘罩12直接在填充之前被旋拧工具抓握并放置在无需非常精确限定的位置(例如栅格箱)处。在第二变型中，螺旋罩12同样直接在填充之前被旋拧工具抓握。然而，随后，其要么位置定位地放置，以便其在填充之后能够再次被精确抓握以进行之后的封闭，要么其在整个填充期间保持与旋拧工具接合。与所选择的变型方案无关，螺旋罩12始终在填充过程结束之后用旋拧工具牢固地旋拧到容器上。
19.附图标记说明
20.1 板状的基体
21.2 中心抓持器
22.21 齿轮
23.22 抓持爪
24.3 驱动马达
25.31 齿轮
26.4 用于xy平面的气动补偿元件
27.5 用于z方向的气动补偿元件
28.6 空心轴
29.7 用于气动管路的接口
30.8 空心轴的四点轴承
31.9 空心轴的密封件
32.10 齿形带
33.11 偏心张紧轮
34.12 封闭元件(防尘罩/螺旋罩)
35.13 机械手