用于自动产生螺纹连接的装置的制作方法

本发明涉及包括工业机器人和旋紧单元的用于自动产生螺纹连接的装置。

背景技术：

1、用于半自动组装的现代工作场所以及相关联的材料移动优选地被设计为所谓的协作工作场所，在该协作工作场所中，人在交替或并行地执行工作步骤中与工业机器人交互。在这种协作工作场所中，必须确保所涉及的人不会因与机器人碰撞而受伤害。这特别是适用于机器人在其末端操纵器处移动螺纹件的情况，其可能由于具有小面积尖端的典型螺纹件几何形状以及由机器人引起的力而引起严重伤害。

2、为了避免碰撞事件中的这种伤害，例如de 10 2018 129 533 a1公开了一种用于通过螺纹件来自动产生螺纹连接的装置，该装置具有移动系统，通过该移动系统，螺纹件连同接收其的自动螺丝刀可以被带到有待连接的各部件上，并且该装置具有保护套，该保护套被布置成使得其可以与自动螺丝刀一起移动并且当其被布置成与有待连接的各部件之一脱离接触时其保护性地封闭螺纹件。自动螺丝刀旨在可移动地安装在移动系统的末端构件上，使得该自动螺丝刀可以在螺纹件被旋入时执行向前移动，在此期间螺纹件在末端处从保护套中伸出。此外，设有用于碰撞检测的传感器系统，为此目的，保护套布置在移动系统的末端构件上，以便可在螺纹件的纵向延伸上线性移动，并且其中集成了电传感器，通过该电传感器可感测由外力效应引起的保护套的移动。通过这种传感器系统，可以检测与所涉及的人的潜在危险的碰撞，并且然后可以输出用于停止整个装置的切换信号。

技术实现思路

1、本发明的目的是提出一种替代的用于自动产生螺纹连接的装置，该装置特别是基于更简单的构造。

2、该目的通过根据权利要求1所述的装置来实现。在从属权利要求中限定了有利的实施例。

3、本发明的技术教导公开了一种用于自动产生螺纹连接的装置，该装置包括工业机器人，该工业机器人具有能够围绕操纵器轴线相对于末端构件旋转的输出构件；该装置还包括旋紧单元，该旋紧单元至少间接地连接至输出构件并且能够通过输出构件而围绕操纵器轴线旋转，并且该旋紧单元包括旋紧工具、保护套和预加载弹簧，该旋紧工具：

4、-至少部分地容纳在保护套内部，

5、-防扭矩地与保护套连接，以及

6、-能够沿着操纵器轴线相对于保护套在旋紧位置与安全位置之间轴向地移位，其中，旋紧工具通过预加载弹簧被偏压在旋紧位置中。

7、本发明的基本构思是为装置配备纯构建性的、即被动的安全元件，使得根据本发明不需要现有技术中已知的用于碰撞检测的复杂传感器系统和/或用于防止碰撞的致动器。为此目的，旋紧工具可在旋紧位置与安全位置之间轴向移位，在旋紧位置中，旋紧工具的末端区段(例如刀片尖端或螺纹钻头)从保护套的末端伸出，并且在安全位置中，旋紧工具和(如果适用的话)保持在其上的螺纹件被完全布置在保护套内。旋紧工具可沿着操纵器轴线连续地移位，使得旋紧位置和安全位置仅指定旋紧工具的极限位置，其中可占据任何中间位置。旋紧工具通过预加载弹簧被预拉伸到旋紧位置中，并且当接收在旋紧工具上的螺纹件被旋入工件上的预期接收座中时，即使在螺纹旋拧过程期间，通过预加载弹簧施加的预拉伸也足以将旋紧工具保持在旋紧位置中。另一方面，预加载弹簧的弹簧常数足够低以在旋紧工具或接收在其上的螺纹件与人潜在地容易受伤碰撞的事件中屈服并且允许旋紧工具向安全位置的方向轴向移位。

8、从工业机器人的输出构件到旋紧工具的扭矩传输借助于旋紧工具到保护套的防扭矩连接以及保护套到输出构件的至少间接的防扭矩连接进行。

9、在有利的实施例中，预加载弹簧被设计为螺旋弹簧，该螺旋弹簧围绕旋紧工具布置在保护套内部，这能够实现节省空间和故障安全的设计。例如，周向腹板可形成在旋紧工具的轴上，预加载弹簧的一个末端支撑在该周向腹板上。优选地，预加载弹簧被设计为压缩弹簧。

10、特别地，预加载弹簧在处于旋紧位置的旋紧工具上施加10n至20n、优选15n的力。这样的预加载力足够高，以在螺纹旋拧操作期间将旋紧工具保持在旋紧位置中，但另一方面不足以在碰撞事件中对协作工人造成严重伤害，至少在使用非螺纹成形的螺纹件(即，没有锋利末端尖端的螺纹件)时不会。

11、旋紧工具与保护套的防扭矩连接优选地被设计为形锁合连接，特别是设计为花键连接或键连接。尽管存在扭矩联接，但这种类型的连接允许螺纹旋拧工具相对于保护套轴向移位，以便能够占据所描述的不同位置。

12、在有利的实施例中，根据本发明的装置包括行星齿轮，其中，工业机器人的输出构件连接至行星齿轮的传动构件，并且行星齿轮的输出构件连接至旋紧单元，特别是连接至保护套。借助于中间置入的行星齿轮，螺纹旋拧过程可以通过行星齿轮加速，从而使旋紧工具的转速与工业机器人的输出构件的转速相比增加。例如，行星齿轮的1:3的传动比可以是合适的。

13、在特定实施例中，行星齿轮的输出构件包括用于将保护套连接到输出构件的夹持单元，夹持单元的深度至少等于旋紧工具在旋紧位置和安全位置之间的行程。这能够实现根据本发明的装置的紧凑设计，并且旋紧工具的行程总计为例如25mm。

14、特别地，根据本发明的装置专用于利用具有特定螺纹件长度的螺纹件自动产生螺纹连接，其中，旋紧工具在旋紧位置与安全位置之间的行程大于螺纹件长度。这是为了确保在与接收在旋紧工具处的螺纹件碰撞的事件中旋紧工具的足够的行程可用于将整个螺纹件移位到保护套中。

技术特征：

1.一种用于自动产生螺纹连接的装置(100)，所述装置包括工业机器人(1)，所述工业机器人具有能够围绕操纵器轴线(w)相对于末端构件(12)旋转的输出构件(11)；所述装置还包括旋紧单元(2)，所述旋紧单元(2)至少间接地连接至所述输出构件(11)并且能够通过所述输出构件(11)围绕所述操纵器轴线(w)旋转，并且所述旋紧单元包括旋紧工具(21)、保护套(22)以及预加载弹簧(23)，所述旋紧工具(21)：

2.根据权利要求1所述的装置(100)，其特征在于，所述预加载弹簧(23)被设计为围绕所述旋紧工具(21)布置在所述保护套(22)内部的盘簧。

3.根据权利要求1或2所述的装置(100)，其特征在于，所述预加载弹簧(23)被设计为压缩弹簧。

4.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其特征在于，所述预加载弹簧(23)在处于所述旋紧位置中的所述旋紧工具(21)上施加10n至20n、优选15n的力。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其特征在于，所述旋紧工具(21)与所述保护套(22)的防扭矩的连接被设计为形锁合连接，尤其设计为花键连接或键连接。

6.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其特征在于，所述装置(100)包括行星齿轮(3)，其中，所述工业机器人(1)的所述输出构件(11)连接至所述行星齿轮(3)的传动构件(31)，并且其中，所述行星齿轮(3)的输出构件(32)连接至所述旋紧单元(2)，特别是连接至所述保护套(22)。

7.根据权利要求6所述的装置(100)，其特征在于，所述行星齿轮(3)的所述输出构件(32)包括用于将所述保护套(22)连接至所述行星齿轮的所述输出构件(32)的夹持单元(32a)，所述夹持单元(32a)的深度至少等于所述旋紧工具(21)在所述旋紧位置与所述安全位置之间的行程(d)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其特征在于，所述装置(100)专用于利用具有特定螺纹件长度(l)的螺纹件(s)自动产生螺纹连接，其中，所述旋紧工具(21)在所述旋紧位置与所述安全位置之间的行程(d)大于所述螺纹件长度(l)。

技术总结本发明涉及一种用于自动产生螺纹连接的装置(100)，包括工业机器人(1)，该工业机器人具有围绕操纵器轴线(W)相对于末端构件(12)可旋转的输出构件(11)；还包括旋紧单元(2)，旋紧单元(2)至少间接地连接到输出构件(11)并且通过输出构件(11)围绕操纵器轴线(W)可旋转，并且包括旋紧工具(21)、保护套(22)和预加载弹簧(23)，旋紧工具(21)：‑至少部分地容纳在保护套(22)内，‑防扭矩地与保护套(22)连接，以及‑能沿着操纵器轴线(W)相对于保护套(22)在旋紧位置和安全位置之间轴向地移位，其中旋紧工具(21)被预加载弹簧(23)偏压在旋紧位置中。技术研发人员：I·英格尔,F·贾戈,L-J·格鲁内,M·莱布拉托-拉斯特罗约,T·A·勒贝克受保护的技术使用者：海拉有限双合股份公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11