CN103338896B - 一种用于固定一固定元件的接合头以及一种固定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明包括一种接合头1、一种带有所述接合头1的机械手以及一种用于将固定元件9固定在构件表面B上的固定方法。所述接合头1包括抓具30，所述抓具通过枢转运动将固定元件9从料箱70的取出位置E中取出。此外，所述接合头1还包括抓具30的补偿机构40，从而在将固定元件9安置在构件表面B上时所述固定元件9最佳地与硬化源60例如光源相邻地布置。

Description

一种用于固定一固定元件的接合头以及一种固定方法
技术领域
本发明涉及一种接合头，其能够与机械手或者接合自动装置一起将固定元件自动地固定在构件表面上。此外，本发明还涉及一种与这种接合头相连接的机械手以及一种固定元件在构件表面上的固定方法，所述固定方法借助于这种接合头能够实现。
背景技术
在工业中越来越多地使用能够粘合的固定元件，其用于保持结构部件和功能部件。如果在横截面方面观察所述固定元件，这种固定元件例如由T形结构组成。这种T形结构包括盘形的固定面，在所述固定面上固定有不同构造方式的类似于栓的元件。所述类似于栓的元件例如具有螺纹、卡锁连接部或者任意其他的结构。所述类似于盘的元件提供了一种固定面，将粘合剂施加在所述固定面上或者在所述固定面上已施加有粘合剂。于是，将所述固定面为了保持而安置到构件表面上并且通过粘合剂在所述固定面上硬化而被固定。
DE 2 233 412描述了一种用于将粘接元件安置在构件表面上的、能手动操作的固定装置。所述粘接元件固定在保持器中，在保持器背侧上布置有红外光源，作为用于使粘接元件上的粘合剂硬化的热源。在将所述装置布置在构件表面的确定位置上之后，所述保持器与固定元件和后置的热源一起为了安置朝构件表面移动并且在那里使所述固定元件的粘合剂硬化。
机械手引导的固定装置或者接合头例如在US 4,853,075、EP 2 246 140、DE 102004 012 786和DE 10 2009 057 332中有所描述。US 4,853,075中的接合头利用其抓具来接收固定元件，所述固定元件存放在元件条中。与接合头和抓具相连的机械手到达构件表面上的固定元件应布置的各个位置。这要求对机械手进行无误的操控并且使其无误地运动，以便避免构件表面和固定元件的损坏。
在EP 2 246 140中，通过输送管将固定元件从容器中输送给固定在机械手上的接合头。如果要将不同类型的固定元件利用相同的接合头来固定的话，将不同的输入管与所述接合头连接。一方面，固定元件通过输送管的输送不利地影响带有接合头的机械手的介入轮廓。在构件表面上每个有待到达的固定位置中必须确保的是，例如不能由于汽车车身损坏输入管或者使其发生弯折，由于损坏和弯折可能阻碍固定元件的输送。这除了很高的设备开支还影响工艺控制和监测并且延长了用于安置单个固定元件的周期时间。
在DE 10 2004 012 786和DE 10 2009 057 332中，在将固定元件安置在构件表面上之前，从料箱中取出固定元件。为了将固定元件从料箱中取出，接合头围绕转动轴线垂直于固定元件在构件表面上的接合方向地转动。在取出固定元件之后，通过接合头使固定元件沿接合方向取向，以便接下来将其固定在构件表面上。为了将固定元件安置在固定表面上，接合头包括线性调整装置，从而接合头可以沿接合方向伸长和缩短。接合头的运动中的这些不同自由度要求复杂的控制和过程监控，以便固定所述固定元件。
发明内容
考虑到所述现有技术，本发明的目的在于，提供一种结构上较为简单地构造的并且能够由其过程引导装置容易地操作的接合头，以便将固定元件固定在构件表面上。此外，本发明的目的还在于，提供一种用于固定元件在构件表面上的相应的固定方法。
根据本发明的接合头能够与机械手或者接合自动装置连接，从而能够将固定元件自动地沿接合方向安置在构件表面上并且能够使其在那里固定，所述根据本发明的接合头具有如下特征：抓具，利用所述抓具能够通过枢转运动将所述固定元件优选从料箱中从取出位置取出到抓具位置中，并且能够使所述固定元件沿第一接合方向取向；所述抓具的补偿机构，利用所述补偿机构能够通过抓具的补偿运动将固定元件在安置在构件表面上时自动地定位在与用于固定元件上粘合剂的硬化源相邻的硬化位置中，从而确保了向所述固定元件的确定的能量输送。
根据本发明的接合头的抓具借助于枢转运动将固定元件从料箱或者输送管的取出位置取出。然后，抓具的枢转运动使得固定元件沿接合方向取向，使得固定元件能够通过与接合头连接的机械手的进给运动安置在构件表面上。固定元件朝向构件表面的对准借助于接合头实现，而公知的机械手负责将固定元件位置精确地布置在构件表面上。基于这种功能分配，接合头并没有实现沿接合方向朝向构件表面的线性进给运动或者从构件表面离开的线性进给运动。这种运动通过公知的机械手来实施。通过这种方式，接合头的配置很简单并且不容易受干扰。在本发明的不同实施方式中，优选的是，所述接合头附加地装配有在接合方向上的线性调整装置。
在料箱或者输送管的取出位置上的固定元件的接收与一定的公差联系在一起。这具有如下后果，即通过抓具保持的固定元件并非最佳地对准硬化源。这种硬化源例如是光源或者热源，利用它使对光敏性和热敏性的粘合剂进行硬化。当接合头通过机械手的运动将固定元件安置在构件表面上时，补偿机构通过抓具朝硬化源方向的相应的相对运动确保了固定元件与硬化源相邻的所期望的布置。该期望的布置确保了，用于硬化粘合剂的必要的能量需求例如光或者热以能复现的方式输送给构件表面上的固定元件。因为补偿机构与机械手的安置运动相结合地被激活，所以不需要在构件表面上的接合头附加的沿接合方向进行的安置运动。
为了能够在将固定元件安置在构件表面上时沿接合方向上持久地吸收使机械手承受负载的力，所述抓具优选能够围绕枢转轴线以相对于接合头的接合方向45°的角度枢转。基于这种配置来支持接合头内部的力传输以将固定元件安置在构件表面上，并且同时确保最佳地将固定元件从取出位置取出。基于枢转轴线的这种布置，抓具沿着锥体侧面枢转，从而接合方向分别平行于母线地取向。上面提到的枢转轴线或者转动轴线平行于锥体的高线地分布。所述抓具可以占据锥体侧面上的任何位置，以便沿该方向上进行接合。所述锥体优选具有90°的锥体角度，其由两个彼此对置的侧面形成。与此相关，处于60°到120°的范围内的锥体角度也是优选的，以便有效地到达不同的接合位置。
根据本发明的另一种优选实施方式，接合头的抓具具有沿所述接合方向突出的并且在径向上环绕的凸缘，所述凸缘包围所述硬化源，从而所述硬化源的硬化辐射能够在沿固定元件的方向聚集。此外，优选的是，带有凸缘的抓具具有止挡部，在所述抓具的补偿运动中固定元件能够支撑在所述止挡部上，从而固定元件相对硬化源以确定的间距布置。
根据本发明的接合头的抓具优选由至少两个能运动的抓具钳块组成。所述抓具钳块在闭合的状态下形成沿接合方向上突出的且径向环绕的凸缘。在凸缘的径向内部布置有硬化源，例如光源或者热源。环绕的凸缘负责的是，使所述硬化源的热辐射或者光辐射不关于接合方向径向朝外地辐射。取而代之的是，径向环绕的凸缘相对于接合方向以确定的角度并因此朝构件表面反射硬化源的辐射。相对于使用不带有环绕凸缘的硬化源，所述硬化辐射到固定元件应该被固定的位置上的这种聚焦负责使固定元件的粘合剂加速硬化。环绕的凸缘上的止挡部负责的是，使固定元件相对于硬化源以总是相同的间距定位。为此目的，当机械手将固定元件安置在构件表面上时，固定元件逆着接合方向沉入接合头中，直至固定元件贴靠在凸缘的止挡部上。通过使固定元件逆着接合方向到接合头中的这种沉入运动补偿了在取出位置上接收固定元件时的公差。此外，所述凸缘以如下程度沿接合方向突出地构成，使得倒T形的固定元件的盘状部近似完全由所述凸缘包围。固定元件的盘在状部将固定元件安置在构件表面上时仅仅稍微突出于所述凸缘，从而所述凸缘不与构件表面碰撞。通过这种布置，使硬化辐射例如光或者热聚焦到固定元件上并且反射回到该固定元件上，以便缩短粘合剂的硬化时间。
此外，优选的是，每个抓具钳块具有各一个硬化源。因此，例如每个抓具钳块都配备有一个热辐射器或者光源，例如根据粘合剂调设的LED，然后使其单个地或者彼此结合地运行。此外，因为硬化源在其运行期间发出热量，能够利用冷却体来冷却它。为此目的，每个抓具钳块都具有足够大的并且构成为冷却表面的表面。优选利用空气吹过所述冷却表面，以便导出热量。同样的实施方式也通过每个抓具钳块和硬化源上循环的环境空气来实现。另一种优选的可选方案在于，将液体冷却系统集成到所述抓具钳块中，所述液体冷却系统由冷却液体通流。由此，通过冷却液体导出硬化源的多余热量。
此外，优选的是，使接合头配备有缓冲单元，所述缓冲单元与所述抓具连接。所述缓冲单元对由于接合头沿向构件表面的接合方向的具有误差的进给运动而出现的接合头上的机械过载状态进行缓冲。根据另一种优选实施方式，所述缓冲单元包括抓具的被动或者主动的线性调整装置，从而所述抓具能够被动地或者主动地平行于接合方向运动。
根据本发明的另一种优选构造方式，所述接合头具有带有至少一个优选两个存放轨的料箱，所述固定元件能够以能运动的方式容纳在所述存放轨中。所述料箱能够平行于和垂直于接合方向运动，从而能够分别以所述抓具到达每个存放轨(76)中的固定元件的取出位置。
此外，本发明包括一种机械手，其与前面所描述的接合头连接。
此外，本发明还公开了一种所述固定元件在构件表面上的固定方法。所述根据本发明的固定方法具有如下步骤：将接合头的抓具枢转到与用于固定元件的料箱相邻的固定元件的接收位置；使所述料箱平行于和/或垂直于其纵轴线地运动，并且通过所述抓具将所述料箱的取出位置上的固定元件接收到抓具位置中；枢转所述抓具，从而所述固定元件沿接合方向上取向；将固定元件安置在构件表面上并且自动地补偿固定元件的抓具位置与硬化位置之间的差距，从而固定元件与用于粘合剂的硬化源相邻地布置；以及，使所述固定元件上的粘合剂硬化，方法是：激活硬化源。
附图说明
结合附图对本发明的优选实施方式进行详细阐述。其中：
图1示出根据本发明的接合头的优选实施方式，其带有料箱；
图2A示出不带有料箱的图1中接合头的透视图；
图2B示出相对于图2A中的接合头的转动轴线第一接合方向和另一接合方向的示意图；
图3示出图1中的接合头的抓具逆接合方向的俯视图；
图4示出沿着图3中的线Ⅳ-Ⅳ的剖视图；
图5示出带有补偿机构的抓具的优选实施方式的透视图；
图6至图12示出图1中的优选的接合头的固定方法的各次序；以及
图13示出本发明的固定方法的优选实施方式的流程图。
具体实施方式
根据本发明的接合头1的优选实施方式在图1中示出。所述接合头1包括固定板2，以便将所述接合头1与机械手或者接合自动装置(未示出)连接起来。优选地，所述接合头1与6轴的机械手相结合地使用。同样可以设想的是，具有2至5个轴的机械手与所述接合头1相结合地应用。
在所述固定板2上连接有载体或者中间件4。在所述中间件4上固定有料箱70以及带有抓具30的抓取臂20。所述抓具30和抓取臂20能够通过枢转机构相对于所述料箱70枢转。因此，带有抓具30的抓取臂20占据平行于第一接合方向F1的接合位置(参见图1)或者垂直于第一接合方向F1的枢转位置(参见图10)，以便将固定元件9从所述料箱70中取出。基于带有抓具30的抓取臂20的枢转运动，分别取出其中一个存放在料箱70中的固定元件9并且使其沿接合方向F取向。这种状态在图1中示出。
所述固定元件9保持在所述抓具30中。所述固定元件9是T形的并且其类似于盘的固定面或者也称为盘状部垂直于所述接合方向F1,n地定向。如果所述接合头1在这种布置中借助于机械手(未示出)沿接合方向F1,n运动，那么所述接合头1将所述固定元件9安置在构件表面B上。在将固定元件9安置在构件表面B上之后，激活硬化源60(见下方)，以便使位于固定元件9的盘状部的面向所述构件表面B的固定面上的粘合剂硬化。
在所述料箱70中，多个固定元件9能够容纳在至少一个存放轨76中。优选地，设置有两个存放轨76。为了将固定元件9移交到抓具30上，所述料箱70包括第一线性调整装置72，利用该第一线性调整装置可以使料箱70平行于第一接合方向F1或者所述中间件4的纵轴地移动。为了能够将固定元件9从至少两个存放轨76中取出，可选地线设置有第二线性调整装置74。所述第二线性调整装置74使所述料箱70垂直于第一接合方向F1或者垂直于第一线性调整装置72的运动方向并且垂直于处于枢转位置中的抓取臂20地移动(参见图10)。同样优选的是，设置有第三线性调整装置(未示出)，利用该第三线性调整装置可以使所述料箱70平行于处于枢转位置中的抓取臂20移动。所述第三线性调整装置支持将固定元件9以短周期时间从料箱70中取出。
所述固定元件9能够在所述存放轨76内部运动，例如通过弹簧预紧装置或者另一合适的传输机构。通过这种方式，尽管取出了取出位置E上的固定元件9，存放在所述存放轨76中的新的固定元件9又被传输到所述取出位置E中(参见图6)，以便在那里能够由所述抓具30取出。优选地，每个存放轨76容纳十个固定元件9。根据有待加载的固定元件9的数量和能够通过机械手和接合头1到达的固定部位的数量，可以使所述存放轨76的数量和存放在所述存放轨76中的固定元件9的数量匹配。
图2A示出图1中的接合头1的局部。在放大的细节中可以看到的是，通过枢转机构10使所述抓取臂20枢转。所述枢转机构10包括电机12或者另一合适的用于转动运动的驱动装置。所述电机12围绕转动轴线X转动(参见图2B)，所述转动轴线以相对于第一接合方向F1成45°角度地布置。因为所述电机12与所述抓取臂20连接，所以在电机12转动时所述抓取臂20围绕转动轴线X枢转。在图2B中，接合头1的简化示意图形象示出的是，基于这种枢转机构，所述第一接合方向F1平行于锥体侧面上的母线地布置。所述枢转机构的转动轴线X平行于所述锥体的高线布置，而母线和转动轴线X形成45°的角度。由此形成90°的锥体角度，所述锥体角度由两个彼此对置的母线所形成。在这种关系中，同样优选的是，使用60°到120°范围内的锥体角度，以便能够到达空间中任意定位的构件表面B上的不同接合位置。
借助图2B同样可以看到的是，平行于母线的第一接合方向F1以平行于中间件4的纵轴线取向的方式取向。如果所述电机12使得所述接合头1围绕转动轴线X转动0°到360°范围内的任意转动角度的话，那么可以调整出平行于锥体侧面上所有可能的母线的其它接合方向Fn。通过所述接合头1沿着能调整出的接合方向F1,n进行接合，所述接合头1到达空间中不同取向的固定位置。此外，优选的是，使锥体角度并因此使能调整出的接合方向F1,n适配于待驶向的固定位置，从而尽可能快速地也就是说以短的移动路径到达固定位置。此外，所述枢转机构确保了，所述抓具30在所述取出位置E上能够从料箱70中分别取出一个固定元件9。因此，在不等于90°的锥体角度下，所述抓具30的枢转位置并不是垂直于第一接合方向F1地定向而是相应于锥体角度地相对于第一接合方向定向。
所述枢转机构10确保了以与公知结构相比对机械手、接合头1和转动轴磨损很小的方式将安置力从机械手(未示出)传递到固定元件9上。由此，可以实现的是，提供一种没有沿接合方向F1,n的进给单元的接合头1，这是因为进给运动和安置运动单独地通过机械手(未示出)来实现。
为了能够减弱由机械手(未示出)的进给运动和安置运动所带来接合头1的机械过载状态，优选在所述抓取臂20上设置有缓冲机构22。所述抓取臂20在缓冲机构22处中断，并且所述抓取臂20的两个相邻的部分通过缓冲机构22彼此连接。所述缓冲机构22包括平行于抓取臂20的纵轴的线性引导装置。所述线性引导装置与缓冲器相联接，以便在抓取臂20的纵向上在抓取臂20的两个部分之间减冲机械负载。所述缓冲器优选包括弹簧、气动缸或者液压缸。根据一种优选的实施方式，所述缓冲器实施为被动元件。也就是说，当机械负载高于极限负载时，所述缓冲器以缓冲的方式缩短其长度，并且在此吸收机械能量。在此，同样减小抓取臂20的长度。一旦所述机械负载降低到极限负载之下，所述缓冲器以及因此抓取臂20回复到其初始长度。根据另一种优选的实施方式，缓冲器的气动缸或者液压缸构成为主动元件。由此，可以通过有针对性地操控缓冲器来缩短或者加长所述抓取臂20，以便例如支持从所述料箱70中取出固定元件9或者支持固定元件9安置在构件表面B上。
利用所述抓具30将固定元件9从料箱70中取出并且固定在构件表面B上。抓具30包括至少两个抓具钳块32，其在根据图3的箭头方向上实施打开和闭合运动，以便抓取固定元件9。为此目的，固定元件9优选由上面所提到的T形结构构成，该T形结构具有栓和类似于盘的端部。
所述固定元件9的栓保持在抓具30的中央开口中，如图3和图4中清楚所示的那样。在抓具钳块32上固定有凸缘件50。所述凸缘件50包括径向环绕的沿接合方向F突出的外部凸缘52。在所述凸缘52内部的中间，突出有中央止挡部54，其包围抓具30的用于容纳固定元件9的栓的中央开口(参见图4)。
在所述凸缘52内部布置有硬化源60。根据本发明的一种优选实施方式，该硬化源60是光源，尤其是环形LED。所述环形的LED发出确定波长的光，以便激活和/或硬化所述固定元件9上的粘合剂。同样优选的是，所述环形LED由单个LED组装而成，从而在每个抓具钳块32上布置有至少一个LED。当抓具30抓取固定元件9时，各抓具钳块32移动到一起，并且单个LED由此形成环形的硬化源。根据本发明的另一种构造方式，光源60与透镜相结合，以便使光朝所述固定元件9聚集。该透镜(未示出)沿接合方向F1,n布置在所述光源60之前。
所述硬化源60除了光源也可以是热源，其沿接合方向F1,n辐射硬化射线，也就是光或者热。径向上朝外辐射的光或者辐射的热由所述凸缘52的径向内侧反射，并且由此导回至固定元件9。通过这种方式，实现了由所述硬化源60发出的硬化辐射在固定元件9上的聚焦或者聚集。因此，为了进一步支持，优选的是，打磨所述凸缘52的径向内侧或者将其涂层成镜面和/或使其设有轮廓成型的表面。基于这种结构上的细节，避免了硬化辐射的损耗并且将最大量的硬化辐射输送给所述固定元件9，尤其是输送给所述固定元件9的盘状部。此外，优选通过如下方式来确定环绕的凸缘52的尺寸，即，固定元件9的盘状部在安置在构件表面B上的状态下在周向上近似完全被环绕的凸缘52所包围。由此，将通过凸缘52反射的光/热输送给固定元件9的盘状部，并且由此缩短了使粘合剂硬化的周期时间。但是同时，所述盘状部以如下程度沿接合方向F1,n突出于所述凸缘52，使得在将固定元件9安置在构件表面B上时凸缘52并不与所述构件表面相碰。
所述硬化源60在其运行期间发出热量，所述热量必须被导出。在作为硬化源60的光源中，例如过热导致所发出的光的波长发生不利的变化并且导致光强度不利地减弱。为了支持所述硬化源60的热量导出和冷却，所述凸缘件50和所述抓具钳块32由导热的材料制成，例如由金属制成。此外，所述抓具钳块32优选构成为冷却体。可供选择地，所述冷却体实施为如下抓具钳块32，其具有大的或者相对于现有技术来说增大的表面。根据另一种优选实施方式，各抓具钳块32连接到冷却循环回路(未示出)上并且由冷却液体穿流。在至少一个或者每个抓具钳块32中集成的液体冷却系统确保了冷却液体的这种穿流，如图4中所示。所述抓具钳块32包括用于冷却液体的输入部KIN和输出部KOUT。通过使冷却液体循环穿过抓具钳块和通过用于使所述冷却液体降温的冷却器(未示出)，将硬化源60的运行温度保持在所期望的温度范围内，以便确保硬化辐射的所要求的发出。
此外，接合头1优选包括补偿机构40，如在根据一种优选实施方式的图4和图5中可以看到的那样。所述补偿机构40确保了在将所述固定元件9安置并固定在所述构件表面B上时使所述固定元件9与所述硬化源60相邻地最佳定位在硬化位置中。为了将固定元件9从料箱70中取出，移动抓具钳块32，也就是说径向朝外地根据图3中的箭头移动抓具钳块32。抓具壳42也实施这种运动，所述抓具壳42相对于抓具钳块32径向内置地布置。此外，所述抓具壳42通过至少一个线性引导装置44沿接合方向F1,n弹簧预紧地并且能运动地布置。同样优选的是，代替弹簧预紧的线性引导装置44而使用气动弹簧。
根据本发明的在图4和图5中所示的优选实施方式，所述抓具壳42通过一盘状部46与线性引导装置44连接并且通过弹簧48沿接合方向F得到弹簧预紧。同样优选的是，对抓具壳42的预紧借助于气动缸或者液压缸来实现。
在抓具钳块32打开的情况下，所述补偿机构40处于卸载状态，在该卸载状态中盘状件46和抓具壳42沿接合方向F1,n上最大程度地偏移(参见图5)。在这种情况下，所述抓具壳42在径向内部贴靠在凸缘件50的止挡部54上。
如果抓具30将固定元件9从料箱70中取出，那么固定元件9的栓被在不同的轴向位置上抓住。这基于料箱70与接合头1的抓具30之间的操控公差。所述固定元件9在抓取之后位于所述抓具位置G中。因此，在所述抓具位置G中，固定元件9的类似于盘的端部不能复现地并且总是以不同程度远离所述硬化源60地布置，如图5中可以看到的那样。
为了可靠地进行硬化，固定元件9必须与硬化源60相邻地定位在硬化位置A中。为了确保这一点，通过如下方式沿接合方向F1,n调整对抓具壳42的机械预紧，即，在将固定元件9安置在构件表面B上时使抓具壳42逆着机械预紧力并且与接合方向F相反地沉入或者置入抓具30中。固定元件9和抓具壳42以如下程度沉入所述抓具30中，直至固定元件9的类似于盘的端部贴靠在中央止挡部54上(参见图4)。在所述硬化位置A中，固定元件9最佳地相对硬化源60并且相对凸缘52地布置。通过来自硬化源或者光源60的光线入射，激活和/或硬化位于固定元件9上的粘合剂。之后抓具钳块32和所述抓具壳42移动，释放所述固定元件9并且所述补偿机构40返回到其卸载状态。
在图6至图12中示出了固定元件9在构件表面B上的优选的固定方法的各次序。此外，图13示出了所述固定方法的一种优选实施方式的流程图。示例性地结合如下配置来阐述所述固定方法，即在所述配置中，转动轴线相对于接合方向F1,n以45°的角度取向，并且沿第一接合方向F1接合固定元件9。通过相同的方式，优选的是，以另一角度布置所述转动轴线(参见上面)，并且沿着在锥体侧面上的任意的接合方向Fn(参见上面)接合固定元件9。
图6示出了处于初始位置中的接合头1，其中所述抓取臂20平行于第一接合方向F1地取向。在能够将固定元件9固定在构件表面B上之前，首先在步骤S1中将粘合剂施加到多个固定元件9上。在下一个步骤S2中，将这些固定元件9装载到所述料箱70的至少一个存放轨76中(未示出)。
如果所述接合头位于其根据图6的初始位置中，其中设有粘合剂的固定元件9装载在料箱70的存放轨76中，那么在步骤S3中使所述抓具30朝料箱70枢转(参见图7)。在枢转期间，抓具30围绕转动或者枢转轴线X(参见上面，未示出)发生转动，所述转动或者枢转轴线X优选相对于接合方向F1,n以45°的角度取向。带有抓具30的抓取臂20枢转到接收位置中，在所述接收位置中，所述抓取臂20垂直于第一接合方向F1并且优选垂直于料箱70的纵轴线地取向(参见图8)。在锥体角度不等于90°的情况下(参见上面)，所述抓具30通过围绕转动轴线X转动而枢转至料箱70的取出位置，即枢转到接收位置中，该接收位置并非垂直于接合方向F1,n地布置。于是，以如下面所描述的那样的方式将固定元件9从料箱70中取出。
在下一步骤S4中，所述抓具30打开带有抓具壳42的抓具钳块32。此后，在步骤S5中，使料箱70以如下方式运动，使得在存放轨76的取出位置E上的固定元件9布置在打开的各抓具钳块32之间。料箱70的运动通过上面所描述的线性调整装置72、74来实现(参见图9)。
在步骤S6中，抓具30的各抓具钳块32闭合并且在抓具位置G中抓取所述固定元件9。接下来，在步骤S7中，线性调整装置72和/或74使料箱70以如下方式反向于第一接合方向F1或者反向于料箱70的纵轴或者在相对于接合方向F1,n的另一定向情况下运动，使得将固定元件9从料箱70的取出位置E中取出(参见图10)。
在步骤S8中，带有抓具30的抓取臂20和固定在它之中的固定元件9枢转返回到与第一接合方向F1平行的布置中，如在图11和图12中所示的那样。同样优选的是，抓具30枢转到与上面所描述的锥体的侧面上的另一接合方向Fn平行的取向，以便接下来接合所述固定元件9。
如果接合头1处于根据图12的状态中，那么机械手(未示出)在步骤S9中使接合头1朝向构件表面B(未示出)运动，从而将固定元件9安置在构件表面B上。同时，补偿机构40的抓具壳42沉入所述抓具30中，以便补偿抓具位置G和硬化位置A中(参见上面)的差别。由此，将固定元件9与硬化源60相邻地定位在硬化位置A中。如果机械手要使接合头1进一步沿接合方向F1,n运动并因此抵着构件表面B的话，那么在抓取臂20中出现机械过载状态。在这种情况下，缓冲机构22(参见上面)使抓取臂20缩短，由此使所述过载状态得到缓冲。由此避免了所述接合头1的损坏。
在步骤S10中，激活所述硬化源60优选是光源，从而确定波长的光激活和/或硬化固定元件9上的粘合剂。在硬化期间，借助于抓具钳块32的配置来冷却硬化源60。为此目的，抓具钳块32具有足够大的表面，从而环境空气或者吹到抓具钳块32上的空气确保充分冷却硬化源60。同样优选的是，引导冷却液体通过抓具钳块32，以便冷却硬化源60。
在粘合剂硬化之后，在步骤S11中，打开所述抓具钳块32并且释放固定好的固定元件9。现在，机械手可以与接合头1到达固定元件9所应固定的新的位置。
附图标记列表
1 接合头
2 固定板
4 中间件
9 固定元件
10 枢转机构
12 电机
20 抓取臂
22 缓冲机构
30 抓具
32 抓具钳块
34 用于硬化源的水冷却装置
40 补偿机构
42 抓具壳
44 线性引导装置
46 盘状部
48 弹簧
50 凸缘件
52 径向环绕的凸缘
54 中央止挡部
60 硬化源/光源
70 料箱
72 沿接合方向的线性调整装置
74 垂直于接合方向的线性调整装置
76 用于固定元件的存放轨
F1 第一接合方向
Fn 其他接合方向
B 构件表面
E 取出位置
G 抓具位置
A 硬化位置

Claims (20)

1.一种接合头(1)，其能够与机械手或者接合自动装置连接，从而能够将固定元件(9)自动地沿第一接合方向(F1)安置在构件表面(B)上并且能够将固定元件在那里固定，所述接合头具有如下特征：
a.抓具(30)，利用所述抓具能够通过枢转运动将所述固定元件(9)从取出位置(E)取出到抓具位置(G)中，并且能够使所述固定元件沿所述第一接合方向(F1)取向；
b.所述抓具(30)的补偿机构(40)，利用所述补偿机构，通过抓具(30)的补偿运动能够将所述固定元件(9)在该固定元件安置在所述构件表面(B)上时自动地定位在与作为用于固定元件(9)上的粘合剂的硬化源(60)使用的光源相邻的硬化位置(A)中，从而确保向固定元件(9)的确定的能量输送，其中
c.所述抓具(30)具有沿所述第一接合方向(F1)突出的在径向上环绕的外部凸缘(52)，从而所述光源布置在所述凸缘的径向内部，并且从而所述光源的光能够向所述固定元件(9)聚集。
2.根据权利要求1所述的接合头(1)，其抓具(30)能够围绕枢转轴线以相对于所述第一接合方向(F1)45°的角度枢转。
3.根据权利要求1或2所述的接合头(1)，其抓具(30)具有至少两个能运动的抓具钳块(32)，利用所述抓具钳块能够实施用于抓取所述固定元件(9)的打开和闭合运动并且能够实施沿所述第一接合方向(F1)的补偿运动。
4.根据权利要求3所述的接合头(1)，其中，每个抓具钳块(32)分别具有一个光源。
5.根据权利要求1所述的接合头(1)，其凸缘(52)具有止挡部(54)，在所述抓具(30)的补偿运动中，所述固定元件(9)能够支撑在所述止挡部上，从而所述固定元件(9)相对于光源以确定的间距布置。
6.根据权利要求1所述的接合头(1)，其抓具(30)与缓冲单元(22)连接，所述缓冲单元对由于接合头(1)沿接合方向(F1、Fn)的具有误差的进给运动而出现的在所述接合头(1)上的过载状态进行缓冲。
7.根据权利要求6所述的接合头(1)，其缓冲单元(22)包括抓具(30)的被动或者主动的线性调整装置，从而所述抓具(30)能够被动或者主动地平行于接合方向(F1、Fn)移动。
8.根据权利要求1或2所述的接合头(1)，其料箱(70)具有至少一个存放轨(76)，固定元件(9)能够以能运动的方式容纳在所述存放轨中。
9.根据权利要求8所述的接合头(1)，其料箱(70)能够平行于(72)和垂直于(74)接合方向(F)运动，从而能够以所述抓具(30)分别到达每个存放轨(76)中的固定元件(9)的取出位置(E)。
10.根据权利要求1所述的接合头，其光源能够通过冷却体来冷却。
11.根据权利要求10所述的接合头，抓具钳块(32)形成冷却体，所述冷却体带有冷却表面和/或集成到抓具钳块(32)中的液体冷却系统(KIN、KOUT)。
12.根据权利要求3所述的接合头，其光源能够通过冷却体来冷却。
13.根据权利要求12所述的接合头(1)，其中，所述抓具钳块(32)形成冷却体，所述冷却体带有冷却表面和/或集成到抓具钳块(32)中的液体冷却系统(KIN、KOUT)。
14.根据权利要求4所述的接合头，其光源能够通过冷却体来冷却。
15.根据权利要求14所述的接合头，所述抓具钳块(32)形成冷却体，所述冷却体带有冷却表面和/或集成到抓具钳块(32)中的液体冷却系统(KIN、KOUT)。
16.根据权利要求1所述的接合头(1)，其中，能够将所述固定元件(9)从料箱(70)中取出。
17.根据权利要求3所述的接合头(1)，其中，所述抓具钳块(32)能够实施线性的补偿运动。
18.一种机械手，其与根据前述权利要求1至17之一所述的接合头(1)连接。
19.一种固定元件(9)在构件表面(B)上的固定方法，所述固定方法具有如下步骤：
a.将接合头(1)的抓具(30)枢转(S3)到与用于固定元件(9)的料箱(70)相邻的对固定元件(9)的接收位置，以便由抓具(30)从料箱(70)中取出固定元件；
b.使料箱(70)平行于和/或垂直于其纵轴线运动(S5、S6、S7)，并且通过抓具(30)将在料箱(70)的取出位置(E)上的固定元件(9)抓取或取出到抓具位置(G)中；
c.枢转(S8)所述抓具(30)，从而固定元件(9)沿第一接合方向(F1)或者另一接合方向(Fn)的方向取向；
d.将固定元件(9)安置(S9)在构件表面(B)上并且自动地补偿固定元件(9)的抓具位置(G)与硬化位置(A)之间的差距，从而所述固定元件(9)与作为用于粘合剂的硬化源(60)使用的光源相邻地布置；以及
e.通过激活所述光源使固定元件(9)上的粘合剂硬化(S10)，同时由于所述光源布置在径向环绕的凸缘(52)的径向内部，所以通过所述凸缘将所述光源的光向所述固定元件(9)聚集。
20.根据权利要求19所述的固定方法，其中，以相对第一接合方向(F1)45°的角度实施围绕枢转轴线的枢转。
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