接合装置和用于运行接合装置的方法与流程

本发明涉及一种用于接合元件的接合装置以及一种用于运行接合装置的方法。

背景技术：

1、在汽车制造中、例如在车身制造中加工多个小件的接合元件，例如焊接接合元件或铆接元件。在自动化的过程中，接合工具通常安装在工业机器人上，所述工业机器人进行将接合工具定位在各个接合部位处。因此，具有螺栓焊头的工业机器人驶向例如车辆车身上的依次预先给定的位置，并且接合工具在这些位置中的每个位置上将焊接螺栓焊接到车身上。

2、为了在接合头上提供接合元件，通常使用元件输送系统。接合元件例如被提供为松散物料，在分拣装置中分离和定向并且与元件输送系统一起单独地借助压缩空气通过例如可构成为输送软管的压缩空气输送通道继续运输至接合工具，在那里对接合元件进行加工。分拣装置通常定位在工业机器人的工作区域之外，从而接合元件必须在数米的较长距离上被运输至接合工具。如果由机器人驶向的接合部位彼此靠近，则可能出现的是，在接合工具中还没有新的接合元件，并且机器人必须维护。这增加了接合设备的过程持续时间和停机时间。

3、由未在先公开的德国申请102021104140.6已知一种具有预分离装置的接合装置，所述预分离装置布置在接合头上。接合元件单独地从分拣装置被运输直至预分离装置，在那里以一种等待位置临时搁置。如果接合头需要新的接合元件，则将它们从预分离装置中输送出来并且再重新填充该预分离装置。通过预分离装置，可以在两个接合过程之间用接合元件快速地重新装备接合头。

技术实现思路

1、在此背景下，本发明的任务是，给出一种如何能进一步改进接合元件的自动化接合过程的可能性。

2、该任务通过一种根据权利要求1的接合装置和一种根据权利要求12的方法来解决。其它有利的设计方案由从属权利要求和接下来的说明中得出。

3、给出一种接合装置，其具有可移动的、带有接合工具的接合头，该接合头布置在多轴的工业机器人上。所述多轴机器人保持并且引导带有接合工具的接合头并且能够实现在两个接合过程之间重新定位该接合头。此外，接合装置具有压缩空气运行的元件输送系统以及控制装置，该控制装置设计用于操控接合工具并且用于控制元件输送系统。

4、通过元件输送系统，接合元件能够借助压缩空气从分拣装置输送到移动的接合头，在所述分拣装置中将接合元件分离并且位置正确地定向。所述元件输送系统包括仓匣装置，其能够与接合头一起移动。为此，所述仓匣装置例如可以安装在接合头上或由机器人移动的共同的接纳部上。该仓匣装置具有工作仓匣和分离装置。所述工作仓匣设计用于能够同时接纳多个接合元件。所述分离装置设计用于将工作仓匣中所包含的接合元件单个地朝向接合头继续输送。在接合头处，接合元件优选到达元件接纳部中，该元件接纳部在接合过程开始时将接合元件保持在限定的位置中。为此，优选地压缩空气通道可以从分离装置延伸到元件接纳部上。

5、所述元件输送系统还包括等待仓匣，该等待仓匣位置固定地布置并且能够由分拣装置用接合元件填充。为了填充等待仓匣，借助压缩空气将接合元件从分拣装置输送到等待仓匣中。等待仓匣设计用于接纳多个接合元件。

6、此外，所述元件输送系统具有用于将仓匣装置耦联到等待仓匣上的耦联装置，其中，第一耦联半部布置在仓匣装置上，并且第二耦联半部布置在等待仓匣上。通过使第一耦联半部与第二耦联半部接合来实现耦联。由此，等待仓匣与工作仓匣连接，并且接合元件可以从等待仓匣继续运输到工作仓匣中。所述元件输送系统例如还可以包括压缩空气供应装置或者连接到压缩空气供应装置上。

7、换句话说，所述元件输送系统被分成两部分：具有工作仓匣的仓匣装置可以与接合头一起移动并且为多个接合操作提供足够的接合元件。所述等待仓匣是位置固定的并且可以在用工作仓匣工作期间被再填充。通过这种设计方案取消了输送软管的必要性，利用该输送软管可以将接合元件从分拣装置运输至接合头。这种类型的输送软管易于磨损，因为它们必须参与机器人运动。所提出的元件输送系统几乎不具有磨损并且是少维护的。通过在工作仓匣中储存接合元件，这些接合元件快速地在接合头中，因此可以减少两个接合操作之间的时间。工作仓匣在等待仓匣处的对接和接合元件的转注不需要过程中断，而是可以在额外操作时间中进行，例如当进行工件更换时。

8、在一个优选的设计方案中，所述控制装置还设计用于产生第一信号，该第一信号一方面促使将接合元件从工作仓匣朝向接合工具运输，并且另一方面促使将接合元件从分拣装置运输到等待仓匣中。通过将从工作仓匣中的取出与等待仓匣的填充相结合，以特别简单的方式确保了等待仓匣填充有与从工作仓匣中取出的接合元件的数量正好相同的接合元件。在随后将仓匣通过转注接合元件而耦联之后，因此再次用精确相同数量的接合元件填充该工作仓匣。

9、在一种将等待仓匣安装在工业机器人的支座上的设计方案中获得特别短的用于再次填充工作仓匣的移动路径。因此，等待仓匣位于防护罩内并且可以由机器人快速且没有危险地起动。但等待仓匣也可以是未被占用的或者固定在一个单独的底座上并且这样单独地定位。

10、在一个设计方案中，所述等待仓匣由输送软管或压缩空气管构成。穿通位置固定的布置结构减少了软管或管中的磨损。因此，仓匣可以特别简单地构造，并且例如由传统的元件输送软管构成亦或构造成管。

11、所述耦联装置优选用于将仓匣装置暂时耦联到等待仓匣上并且相应地设计。为了将等待仓匣的内含物转注到工作仓匣中，机器人利用仓匣装置驶近到等待仓匣上，从而第一和第二耦联半部相互接合。因此，第一和第二耦联半部优选这样设计，使得它们通过相对运动可彼此接合并且通过相对运动可彼此分离。所述第一个耦联半部布置在仓匣装置上、优选布置在工作仓匣的与分离装置相对置的一侧上。所述第二耦联半部布置在等待仓匣上、优选布置在等待仓匣的与分拣装置相对置的一侧上。因此，所述两个仓匣可以彼此耦联，并且接合元件能够通过单纯线性的运动被传递。特别优选的是，在一个设计方案中，其中一个耦联半部具有漏斗形接纳部，并且第二耦联半部具有对应的圆锥形耦联件。然后圆锥形耦联件插入到漏斗形接纳部中用以耦联。这种设计方案是自动定心的并且因此使借助机器人的起动变得容易并且允许更高的行驶速度。

12、在一个设计方案中，通过将第一个耦联半部布置在机器人的最后一个轴的高度上实现了特别紧凑的结构。在此，与末端执行器相邻的轴被称为最后一个轴。

13、在一个优选的设计方案中，所述分离装置构造成可气动操纵的分离装置。在该设计方案中，所述分离装置优选具有通道，该通道具有输送开口和排出开口，通过它们能够输送接合元件。在运行中，通过输送开口将接合元件引入到分离装置中，并且在穿过排出开口处的通道之后离开该分离装置。工作仓匣优选邻接于分离装置的输送开口。优选地，设置具有第一操纵装置的第一通道锁定元件和具有第二操纵装置的第二通道锁定元件，它们分别可以在锁定位置与穿通位置之间运动。在所述设计方案中，所述第二通道锁定元件在接合元件的输送方向上布置在所述第一通道锁定元件的后面。所述通道锁定元件优选这样程度地彼此间隔开，使得位于其之间的通道区段不能接纳多于一个的接合元件。所述通道锁定元件能够分别在锁定位置与穿通位置之间运动。在所述锁定位置中，所述通道锁定元件防止接合元件能够移动经过锁定元件穿过通道。在所述穿通位置中，所述通道锁定元件释放通道并且接合元件能够通过。所述通道锁定元件的运动分别借助所属的操纵装置进行。所述通道锁定元件例如可以优选构造成滑动件，该滑动件可横向于通道在锁定位置与穿通位置之间移动。

14、在可气动操纵的分离装置中，还优选设置有第一压缩空气输送开口和第二压缩空气输送开口，所述第一压缩空气输送开口在输送方向上在第一通道锁定元件之前通入到通道中，所述第二压缩空气输送开口在输送方向上在第一通道锁定元件与第二通道锁定元件之间通入到通道中。第一和第二压缩空气输送开口优选设计用于连接到压缩空气供应装置上。

15、基于上述结构，可气动操纵的分离装置提供两个通道区段，在所述通道区段中多个接合元件或一个接合元件可以有针对性地停止并且随后通过压缩空气冲击被继续输送。具有多个接合元件的工作仓匣位于第一通道锁定元件之前。通过压缩空气冲击，这些接合元件中的一个被输送到第二通道锁定元件之前，在那里其以“等待位置”的方式等待继续运输至接合头。然后利用另一个压缩空气冲击将该接合元件运输至接合头，并且将后续的接合元件从工作仓匣中分离。预分离系统的这种设计方案需要接合元件的单纯线性的运动并且因此特别结构简单并且不易受干扰。

16、为了实现分离装置的特别简单的操控，所述分离装置在一个设计方案中具有第一压缩空气管路，通过第一压缩空气管路能够对第一操纵装置、第二操纵装置和第二压缩空气输送开口共同地加载压缩空气，其中，第一操纵装置设计用于使第一通道锁定元件移动到锁定位置中，并且第二操纵装置设计用于，当第一压缩空气管路被加载压缩空气时，使第二通道锁定元件移动到穿通位置中。在该设计方案中，控制装置的第一信号用于利用压缩空气加载第一压缩空气管路。因此，位于第二通道锁定元件之前的接合元件被朝向接合头运输，同时其它接合元件被保持在工作仓匣中。

17、为了能够实现在不中断处理过程的情况下处理两个不同的接合元件，在另一个设计方案中规定，所述接合装置具有两个元件输送系统，这两个元件输送系统彼此平行地布置并且经由输送通道与y形件一起被引导至接合头的元件接纳部。每个元件输送系统如上所述地实施。如果接合元件由相应的元件输送系统朝向接合头移动，则该接合元件经由y形件进入输送通道中直到接合头。在该设计方案中，所述控制装置优选设计用于根据接下来需要哪个接合元件来单独地操控所述两个元件输送系统。

18、作为接合元件可以使用小件的焊接元件，例如球、双球、螺母、带螺纹或不带螺纹的焊接螺栓，同样可以是用于其它接合方法的小件的接合元件，例如铆钉或螺旋元件。

19、所述接合头特别是设计用于在接合过程中将由分离装置输送的接合元件接合到例如其它构件上。具有接合工具的接合头例如可以是用于焊接接合元件的焊头、特别是起升点火焊头(或往复式焊头，hubzündungsschweiβkopf)。与此相应地，在一个优选的设计方案中，所述接合装置构造成焊接装置或者起升点火焊接装置(或往复式焊接装置，hubzündungsschweiβvorrichtung)。所述接合头也可以是用于铆接铆钉头或者具有用于拧入接合元件的旋拧工具。也可设想，接合头具有其它接合工具，例如咬合连接工具。

20、此外，提出一种用于运行上述接合装置的方法，其中在接合过程流程中将多个接合元件依次接合到一个构件或一个结构组合件上。所述接合过程流程例如可以是将焊接螺栓焊接到车辆车身上、优选焊接到底部组件上。在仓匣装置中提供对于所述接合过程流程所需的接合元件并且将其单独运输至接合工具。以底部组件为例，工作仓匣中含有至少与所设置的焊接螺栓一样多的焊接螺栓，典型地为30至40个焊接螺栓。还可以包括少量的备用螺栓。

21、在接合过程流程期间，通过将接合元件单个地并且位置正确地从分拣装置运输到等待仓匣中，将等待仓匣用接合元件填充。在接合过程流程结束之后，工业机器人这样移动，使得工作仓匣连接到等待仓匣上并且借助压缩空气将接合元件从等待仓匣运输到工作仓匣中。

22、利用该方法，可以紧邻接合头为整个接合过程流程提供接合元件。工作仓匣的再次填充可以快速且简单地实现，因为在接合过程流程期间已经填充了等待仓匣。因此，例如在更换底部组件期间，可以在额外操作时间中实现将等待仓匣转注到工作仓匣中。

23、在一个优选的设计方案中，这样控制所述元件输送系统，使得随着接合元件从分离装置到接合工具的每次运输，也将接合元件从分拣装置运输到等待仓匣中。这种控制确保了在等待仓匣中始终有相同数量的接合元件，这些接合元件已从工作储仓匣中被取出。对于这种控制，优选使用由控制装置提供的第一信号。第一信号优选是电信号。

24、此外可以规定，所述第一信号还用于控制接合头。第一信号优选也用于将接合头置于装载状态中，或者第一信号显示接合头处于装载状态中。“装载状态”在此理解为，接合头准备好用于接纳接合元件。如果接合头例如是具有装载销的螺栓焊头，则当装载销被拉回时，该焊头处于装载状态。相应的第一信号然后显示装载销被缩回，或者基于该信号在焊头中的装载销被缩回。其它结构类型的螺栓焊头例如实施有可运动到不同位置的旋转部段或铲斗。类似地，这里将使用第一信号，该第一信号显示旋转部段或铲斗处于接合元件可被装载的位置或者促使旋转部段或铲斗运动到相应的位置。因此，将接合元件从预分离装置输送到接合头中连接到接合装置的控制装置上。换句话说，除了压缩空气操控之外，也可以通过电信号控制分离，据此接合头处于装载状态或设置在装载状态(“装载销缩回”或“装载销在返回位置中”)。

25、此外，所述控制装置可以设计用于产生第二信号，该第二信号促使第二压缩空气管路被加载压缩空气并且接合头例如通过推进装载销或使旋转部段或铲斗运动使所输送的接合元件进一步运动。由此，接合元件在预分离装置中从第一“等待位置”进一步移动到第二“等待位置”与接合头内的“装载过程”有关联。这种设计方案获得特别的优点，因为不需要单独的控制信号来运行预分离装置。而是可以借助操控接合头所需的相同信号来控制接合元件的整个输送。如果第一压缩空气管路耦联到压缩空气管路上，则得到这种操控的一种特别简单的转化，所述压缩空气管路在接合装置中用于产生装载状态(例如缩回装载销)。同样，第二压缩空气管路可以耦联到另一个压缩空气管路上，所述另一个压缩空气管路用于在接合头中使接合元件进一步运动(例如推进装载销)。用于分离接合元件的压缩空气供应可以在外部通过附加的空气软管或在内部通过焊头的空气供应实现。

26、结合所述接合装置描述的特征和细节也适用于根据本发明的方法，反之亦然，因此关于针对各个发明方面的公开内容始终相互参照和/或可相互参照。

27、本发明的其它优点、特征和细节从下面的说明中得出，其中参考附图对本发明的各实施例进行详细说明。在此，在权利要求书和说明书中提到的特征可以分别单独地或以任意组合的形式作为本发明的重要部分。如果在本技术中采用术语“可以/能”，那么其不仅涉及技术可能性，而且涉及实际的技术实现。