CN107666984B - 用于将部件插入工件中的设备 - Google Patents

Abstract

一种用于将部件安装在工件中的设备，包括：挤压装置(10)，所述挤压装置(10)用于使用压力将至少两个不同的部件插入到工件中。所述装置(10)包括：压机(11)；多个推动器(12)；以及撞板(13)。所述推动器被竖直定位，并且被构造成接收由所述压机施加的力。每个推动器的一个端部被构造成接收要被插入工件中的部件。撞板被构造成承载由所述压机施加的插入应力，并且包括多个支撑点，支撑点可移动直到它们可替代地以与布置成与压机同轴的推动器对准的方式定位。该设备包括设置有卡爪的机器人，所述机器人被构造成保持所述工件，并且将该工件定位在所述挤压装置中。

Description

用于将部件插入工件中的设备

技术领域

本发明涉及部件安装机和设备的领域。

背景技术

常规的安装和组装过程由顺序地或者平行地安装形成工件的不同部件的一组设备形成。例如，通常存在与必须被插入到工件中的部件一样多的机器人，并且每个机器人都在工件在传送带上行进时借助于工具插入其部件，直到最后一个机器人完成工件。

该过程的主要缺点是，它需要与工件所需的部件一样多的机器人。这也需要很大的空间。而且，无论工作量如何，都需要相同数量的机器人。

美国专利US6256868B1试图通过安装站减轻上述缺点，其中，单个机器人能够在其它元件(诸如以所需顺序向机器人提供部件的设备、将工件提供给机器人和传送带的托盘)的帮助下顺序地将不同部件安装在工件上。

在一些应用中，不仅需要在相同工件上安装不同部件，而且也需要施加大的压力以将部件插入工件的对应位置中。在这些情形中，机器人趋向于不能够对其处理的全部范围的部件施加必要的压力。

因此，认识到需要一种结合关于其能够处理的部件的多功能性和高挤压能力而不损坏工件的优点的装置。

发明内容

本发明的目标在于一种用于将部件安装在工件上的设备，该设备包括挤压装置，挤压装置使用压力将至少两个部件插入到工件的对应数量的孔中，其中该装置则包括：压机；多个推动器，所述多个推动器可以单独地接收要被插入的部件，推动器被构造成移动并且可替代地与压机同轴，以便接收由所述压机施加的力并将所述力传递到要被插入工件的孔中的部件；以及撞板，撞板被构造成承受由所述压机施加的插入应力，其中撞板包括多个支撑点，所述支撑点可移动，以便可替代地以与布置成与压机同轴的推动器对准的方式定位。本发明的设备包括机器人，机器人被构造成将工件定位在挤压装置中，使得工件的孔中的一个孔位于推动器和撞板的支撑部之间并与压机的轴对准。机器人被设置成在插入操作期间保持工件。

在可能实施例中，挤压装置的操作如下：

-向推动器装载要被插入工件中的部件(优选地，每个推动器一个部件)。

-推动器移动，直到第一推动器(装载有要被插入的第一部件的推动器)被定位成使得其与压机的致动轴对准并且同轴。优选地，所有推动器线性地移动，直到第一推动器与压机对准，但是可替代地，可仅第一推动器移动，并且其它的推动器不移动。

-撞板移动(撞板可以例如是转盘，转盘关于轴旋转，且支撑点被布置在上述转盘的臂中)，直到(与要被插入的第一部件对应的)第一支撑点被定位成与第一推动器(第一推动器则与压机对准)对准。

-机器人将工件定位在撞板上(在第一支撑部上)，使得第一孔(部件要被插入其中的孔)与压机对准。机器人在整个插入操作期间保持工件，即，机器人并不将工件遗留在撞板上并且移走。

-激活压机，压机作用在将第一部件插入工件的第一孔中的第一推动器上。

-对要被插入部件中的其余部件重复该过程，即，推动器移动(或仅第一和第二推动器移动)，直到具有第二部件的第二推动器与压机对准，撞板移动以定位第二支撑点，并且机器人移动工件以给出与压机对准的第二孔(工件被定位在第二支撑点上，但是由机器人保持)。然后对第三或第四(或更多)部件重复该过程。

在可能实施例中，多个推动器被构造成接收相应的多个部件，其中所述部件具有至少第一类型和至少第二类型，第二类型与第一类型不同。即，每个推动器可以被装载有与其它推动器不同或相同的部件，使得相同的挤压装置可以快速并且简单地插入(使用单个压机，而不必更换或者改变推动器)工件的所有不同部件。

在可能实施例中，推动器包括对于它们中的全部而言共同或相同的部分(例如，缸)以及对要被插入的每个部件而言特定的内部部分。当压机被激活时，该下部部分接受来自共同部分的推力。下部部分优选地可互换，以使得能够更换要被插入的部件并且使用相同的推动器插入若干个部件。

优选地，压机是电动压机，虽然压机也可以是机械压机或者液压压机。

优选地，压机被竖直地布置，并且机器人将工件保持在压机下方，使得工件的孔中的一个孔处于竖直位置中。明显地，在该情形中，推动器也被竖直地布置。在其它实施例中，压机或者推动器可被布置成它们的轴是水平的，或者甚至处于倾斜位置。

挤压装置可被连接至线性操纵器，该线性操纵器被构造成移动推动器，直到这些推动器中的一个推动器与压机对准。线性操纵器可使得推动器能够被移动至例如来自储存或者馈送系统的要被插入的多个部件的装载位置。

线性操纵器可被构造成同时地提供多个至少第一类型部件以及与第一类型不同的至少第二类型部件，使得它们可被联接至挤压装置的相应的多个推动器。

在优选实施例中，工件被布置在上托盘上，该上托盘包括多个参照元件，参照元件被设计成指示工件以此放置在上托盘上的位置和方向。在该实施例中，预见机器人可拾取工件已经被存放在其上的上托盘，并且将由上托盘和工件组成的组件运载至挤压装置。以这种方式，由于机器人已知上托盘的参照元件的位置，所以机器人也始终已知工件关于卡爪的位置，因此已知其所有的孔的位置，并且可容易地以所需位置和定向将孔中的每个孔放置在挤压装置中。

作为本发明的目标的设备还可包括：传送带，传送带用于运输多个运输器具；多个上托盘，上托盘被构造成待被放置在相应的运输器具上，其中每个上托盘包括多个参照元件，参照元件被设计成指示工件必须以此放置在上托盘上的位置和方向。

在可能实施例中，机器人被构造成拾取工件已经被存放在其上的上托盘，并且将上托盘和工件形成的组件运载至挤压装置。

所述机器人的卡爪(或夹具、夹子)包括下夹具、上夹具和至少一个推动器。所述卡爪的下夹具可包括两个对称的臂，在该两个对称的臂内侧布置有被构造成保持上托盘的多个引导件。

利用本发明的设备安装部件的工件可以是车辆的转向节。

通过下文详细说明将使本发明的优点和另外特征清楚，并且在所附权利要求书中将特别关注这些优点和特征。

附图说明

作为说明书的补充，并且为了有助于使本发明的特征更易于理解，根据本发明的优选实践示例性实施例，说明书附有构成其整体部分的一组附图，该一组附图作为例示性和非限制性示例图示出如下：

图1示出根据本发明的实施例的挤压装置。

图2示意性地示出形成本发明的设备或者完整安装站的一部分的元件。

图3示出包括安装站的一部分的另一视图。

图4示出本发明的设备的传送带和上托盘的详细视图。

图5示出利用其卡爪拾取上托盘和工件的机器人的替代视图。

图6A和图6B示出根据本发明的可能实施例的保持工件的机器人的卡爪。

图7A和图7B示出根据本发明的可能实施例的无工件的机器人的卡爪。

图8A和图8B示出根据本发明的可能实施例的保持上托盘的机器人的卡爪。

图9示出位于运输器具上的上托盘。

图10示出位于图9的上托盘上的转向节。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的实施例的挤压装置。该挤压装置10能够利用单个压机控制插入力和位置两者将不同的部件安装在一个或若干个工件的若干个位置中。也就是说，挤压装置关于要被插入的部件和它们要插入到其中的工件的类型是灵活的。部件在长度和直径方面可以不同，并且可以沿特定方向插入。工件可以具有不同的形状，并且部件的插入区域可以位于空间中的不同点和角度处。

该挤压装置10包括：

-单个压机11，其在图1的实施例中为电动的(在其它实施例中，压机可以是液压或者机械的)，其控制部件的位置和插入力。在图1中所示的实施例中，所述压机是电动压机，其致动轴竖直地布置(但是在其它实施例中，压机的轴可水平地或者倾斜地布置)；

-多个推动器或中间元件12，其在图1的实施例中竖直地布置(它们也可水平地或者倾斜地布置，但是它们的轴平行于压机的致动轴)在压机11和部件要被插入到其中的工件100、110之间(当工件100、110被布置在其对应的位置中时)；这些中间元件12移动直到它们中的一个与压机11对准并且同轴，并且对于待被安装的每个部件是特定的；中间元件12位于多个壳体中，所述壳体为此目的被布置在挤压装置10的中间部分中。也就是说，取决于正在被加工的工件以及必须被插入到该工件中的部件，挤压装置10具有一些中间元件12或者其它元件。优选地，推动器或者中间元件12是竖直缸。它们全部由部分12a和下部部分12b形成，部分12a是彼此相同的，下部部分12b对于它们中的每个是特定的。该部分或者端部12b对要被插入每个工件中的每个部件是特定的。通过更换中间元件12的下端12b，其使得能够将具有与先前联接至中间元件12的部件的特征不同的特征的新部件连接或者联接至该相同的中间元件12，从而实现挤压装置10的通用性。每个中间元件12的端部12b是由挤压装置10施加的推力的基部，并且必须耐受压机11施加的力；

-用于对插入应力反作用的撞板13，要将部件插入到其中的工件的一部分被支撑在所述撞板13上(如下文所解释)，并且撞板13的位置取决于每个部件在其处插入的工件的区域的形状而变化。撞板13包括通常不同的若干个支撑点，每个工件的一个或者更多对应的点可被放置在支撑点上或者在其上对准。为此，撞板13被构造成绕竖直轴转动，因此促进对正在被加工的工件的必要支撑。图1的撞板13具有8个位置(支撑点)，但是该数目可变。在该实施例中，撞板13是优选地具有横向于所述竖直轴布置的多个辐条的转盘，在所述辐条的每一个端部中存在所述支撑点。

同时，若干个不同的部件(推动器12的端部中的每一个)可联接至装置10。例如，可具有至少一个第一类型的部件以及至少一个第二类型的部件。还可具有至少一个第三类型的部件，以及至少一个第四类型的部件，等等。

挤压装置10基于C形结构，其被构造成承受插入力的反作用。挤压装置被保持固定。如上所述，利用单个压机11，但是通过独立地控制每个部件的插入的力和维度，将部件插入。

所述多个推动器12被连接至不形成该挤压装置10的一部分的线性操纵器20，所述线性操纵器20使得推动器12中的一个推动器能够可替代地位于压机11下方。取决于所关注的工件以及必须插入其中的部件，被保持固定的挤压装置10经由线性操纵器20接收要被插入到工件中的部件。在沿着线性操纵器20的相同行程中，若干个不同的部件(每一个都被设计成联接至推动器12的端部12b)被装载到所述多个推动器12中，例如若干个第一类型的部件和若干个第二类型的部件，或者所有的部件彼此不同。

图2示意性地示出与挤压装置10一起形成本发明的设备、安装站或者完整安装系统的一部分的元件。图3示出包括系统、安装站或者安装设施的一部分的另一视图。挤压装置10通过线性操纵器20接收要被插入到工件中的部件。每个部件被联接至挤压装置10的每个中间元件12的下部部分12b。如上所述，事先—在安装工件之前的计划阶段期间—选择用于接收要被插入到工件中的部件的合适的下部部分12b，并且将其连接至每个要被使用的中间元件12。来自储存系统50的这些部件被装载到线性操纵器20中。在图2中，储存系统是转位台的组件，但是可使用任何其它的储存系统。部件经由沿着线性操纵器20布置的多个托架或者引导件进入挤压装置10。可替代地，可从馈送器60将部件提供至挤压装置10。在图2中，馈送器为步进馈送器。如在上一情形中，部件经由多个托架或者引导件进入挤压装置10。

机器人40(例如，具有六个自由度的机器人)负责拾取要将部件插入在其中的工件。要将部件插入到其中(通过挤压装置10)的工件在传送带30上移动。传送带30运输一系列运输器具或者常规托盘70。在每个运输器具或者托盘70上，存在第二托盘或者“上托盘”80。图9示出了位于托盘或者运输器具70上的上托盘80。

图4示出传送带30和“上托盘”80的详细示图。位于运输器具上的第二托盘或者上托盘80具有多个参照部分或参照点85，所述参照部分或参照点用于作为要被存放在上托盘80上的工件的参照。优选地借助于操作者将工件存放在第二托盘或“上托盘”80上。仅存在工件可被支撑在第二托盘或“上托盘”80上的一个正确位置，该位置是由上面提到的参照点85限定或者标记的位置。机器人40利用其夹具或者卡爪(或夹子)拾取由“上托盘”和存放在其上的工件形成的组件。在图4中能够看出机器人40如何在传送带30上行进的运输器具70上的上托盘80的循环期间利用其卡爪拾取由上托盘80和已经事先存放在其上的工件形成的组件。图5示出了利用其卡爪拾取上托盘和工件的机器人的替代视图。

图6A示出根据本发明的可能实施例的机器人40的卡爪(或夹具，或夹子)90。卡爪90包括下夹具93和上夹具95。机器人的卡爪的下夹具93抓住“上托盘”80，上托盘80则承载工件100。如图所示，由于上托盘80的参照85，工件100在唯一可能的正确位置中放置在上托盘80上。借助于至少一个推动器98，卡爪或者夹子90像三明治一样闭合。在可能实施例中，卡爪包括在下部部分中的若干个推动器98，推动器98使得工件100和上托盘80上的组件能够闭合。推动器使得挤压装置能够适配各种各样的工件，即，其确保取决于多样性的工件的参照。因而，机器人40承载工件，直到工件被定位在挤压装置10的撞板13上或者与其对准。机器人适当地对工件进行定位和定向。这因为机器人的卡爪与上托盘80一起拾取工件100而可以完成，因此总是能够知道工件100关于卡爪的位置，且因此知道部件必须插入的所有孔的位置。这种适当的定位和定向只不过是使得所涉及的部件能够由于每个中间元件12的推动而被竖直接收的位置和方向。工件被对准和定位在对应的撞板13的位置中。注意，机器人40不释放工件100或者将其存放在撞板13上，而是将工件100定位在撞板13上但是不将其释放，使得挤压装置10可使用压力将对应的部件插入，并且该压力施加的应力被所述撞板13吸收。如在一般情形中，工件100必须接收优选地已经被联接至中间元件12的若干个对应的端部12b的若干个部件，然后，机器人40将卡爪从中间元件12和撞板13之间的空间抽出，移动(转动、旋转等等)由上托盘80和工件100形成的组件，挤压装置10移动撞板(有必要的话)以便使撞板准备在适当的位置和定向中接收上托盘80，最后，挤压装置10使由工件100和上托盘80形成的组件在撞板13上重新定向和重新对准，准备使得可使用压力将新部件竖直地插入工件100的对应的部分中。机器人利用夹子保持工件，但是不施加力。也就是说，卡爪的伺服电机被断开，使得其可在挤压时承受小的未对准。

图7A和图7B示出卡爪(或夹具，或夹子)90的可能实施方式，其中可以看见下夹具93和上夹具95以及推动器98。可以看见，下夹具93由细长并且对称的两个夹子、臂或者保持元件形成，在该两个夹子、臂或者保持元件内侧存在被构造成保持上托盘80的多个引导件。这在图8A中清晰可见。在示意图8A的替代视图的图8B中，也可看出形成下夹具93的两个臂或者夹子被特别地设计成使得上托盘80的形状适配所述下夹具93。

与该机器人40活动同时地，由储存系统50或者由馈送器60提供要被插入每个工件的对应地方中的部件。在图2中，储存系统是转位台的组件，并且馈送器60是步进式馈送器，但是可使用任何其它的储存系统或者馈送器。要被放置的每个部件都被联接至或者被钩在挤压装置10的中间元件12的对应的下端12b上。

一旦部件已经被插入并且被挤压到所考虑的工件中，机器人40就将工件返回至传送带30。机器人40可将工件返回至相同位置或者不同位置(以便减少循环时间)。

如可以看到的那样，挤压装置10对必须插入工件中的所有的不同部件(彼此不同)使用单个压机11。因此减少了挤压单元。通过设计挤压装置10实现该目标，所述挤压装置10适配所有的工件和必须插入到工件中的所有的部件，即使部件必须被放置在不同位置中，以不同角度放置，或者具有不同尺寸(例如，直径)也是如此。当工件的类型改变时，可能的是，中间元件12的端部元件12b可能需要改变并且撞板13转动。

可在需要使用大的压力在工件上插入部件的任何应用中连同上托盘80和卡爪90一起使用挤压装置10。当所讨论的工件相对地不对称，即具有复杂形状、角度、孔等等，使得插入和自动挤压尤其复杂时，该组件是特别有用的。在可能的实施例中，工件100是车辆的悬架的转向节或LRCA(后下控制臂)。返回至图6A，卡爪90保持的工件是转向节。图6B示出了由相同的卡爪90保持的相同的工件的替代示图。

图10示出了位于图9的上托盘80上的转向节110。由于布置成在上托盘80上凸起的参照85，转向节110占据上托盘80上的唯一可能的正确位置。因而，当机器人40利用其卡爪90保持被完美地调节至下卡爪93的几何形状的上托盘80时，机器人40运输关于上托盘80完美地参照的转向节110。然后，机器人将由上托盘80和转向节(或者一般工件)形成的组件放置在挤压装置10的撞板13上并对其进行定向，而不将其放下。由于同时或者基本同时，推动装置10的推动器或中间元件12已经在其下端12b处适配有必须使用压力插入工件的孔或相应位置中的部件，所以该设施准备将所述部件引入到工件中。在工件为转向节110的情形中，部件通常为衬套。当工件在撞板13上正确地定向/对准时，压机11被激活并且其施加必要的插入力，使得推动器或者中间元件12经由其端部12b推动部件，从而部件被插入到工件的正确位置中。由于吸收插入应力的撞板13，所以工件不被压力损坏。一旦部件被插入到工件中，则机器人40将工件(与上托盘一起)存放在适当位置(优选地存放在运输器具上，使得工件可被运送至适当位置)。

在本文中，词语“包括(comprise)”及其变体(例如“包括(comprising)”等)不应以排它的意义来解释，即，它们不排除所描述的内容包括其它元件、步骤等的可能性。

此外，本发明不限于已经描述的具体实施例，而是还包括例如可由本领域普通技术人员实施的、在权利要求中推断出的范围内的变体(例如，关于材料的选择、尺寸、部件、构造等)。

Claims (13)

1.一种用于将部件安装在工件(100、110)上的设备，其特征在于，所述设备包括：

-挤压装置(10)，所述挤压装置(10)使用压力将至少两个部件插入工件(100、110)的对应数量的孔中，其中，所述装置(10)则包括：

压机(11)，所述压机(11)具有致动轴；

多个推动器(12)，所述多个推动器(12)被布置成单独地接收要被插入的所述至少两个部件中的部件，其中每个所述推动器(12)的轴平行于所述压机(11)的所述致动轴，所述推动器被构造成移动并且可替代地定位成与所述压机(11)同轴，以便接收由所述压机(11)施加的力并将所述力传递到要被插入到所述工件(100、110)的所述孔中的所述部件；以及

撞板(13)，所述撞板(13)被构造成承受由所述压机(11)施加的插入应力，其中所述撞板(13)被构造成绕与所述致动轴平行的轴转动，并且所述撞板(13)包括多个支撑点，所述支撑点能够移动，以便可替代地以与布置成与所述压机(11)同轴的推动器对准的方式定位；

-线性操纵器(20)，所述线性操纵器(20)被构造成移动所述推动器(12)，直到所述推动器中的一个推动器与所述压机对准，所述线性操纵器(20)使得所述推动器(12)能够被一直移动至来自储存系统或馈送系统的要被插入的所述至少两个部件的装载位置，并且其中，所述至少两个部件被同时提供给相应的推动器(12)；

-机器人(40)，所述机器人(40)被构造成将所述工件(100、110)定位在所述挤压装置(10)中，使得所述工件(100、110)的所述孔中的一个孔处于所述推动器和所述撞板的支撑部之间并与所述压机的轴对准，预见所述机器人(40)在插入操作期间在不释放所述工件的情况下将所述工件定位在所述撞板(13)上且保持所述工件(100、110)，但是不施加力。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个推动器(12)被构造成接收相应的多个部件，其中所述部件具有至少第一类型和至少第二类型，所述第二类型不同于所述第一类型。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述推动器(12)包括对于所述推动器(12)中的所有推动器(12)而言共同或相同的部分(12a)以及对于要被插入的每个部件而言特定的下部部分(12b)，所述下部部分(12b)被构造成当所述压机(11)被激活时接收来自共同部分(12a)的推力。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述下部部分(12b)是可互换的，以使得能够更换要被插入的部件并且使用相同的推动器插入若干个部件。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述压机(11)为电动压机。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述压机被竖直地布置，并且所述机器人将所述工件保持在所述压机(11)下方，使得所述工件(100、110)的所述孔中的一个孔处于竖直位置中。

7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述线性操纵器(20)被构造成同时地提供至少第一类型和至少第二类型的多个部件，以便联接至所述挤压装置(10)的相应的多个推动器(12)，所述第二类型不同于所述第一类型。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述工件(100、110)被布置在上托盘(80)上，所述上托盘(80)包括多个参照元件(85)，所述参照元件被设计成指示工件(100、110)放置在上托盘(80)上的位置和定向。

9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述机器人(40)被构造成拾取已经放置了工件(100、110)的上托盘(80)和所述工件(100、110)，并且将由所述上托盘(80)和所述工件(100、110)形成的组件运载至所述挤压装置(10)。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，还包括：

-传送带(30)，所述传送带(30)被构造成运输多个运输器具(70)；以及

-多个上托盘(80)，所述多个上托盘(80)被构造成被放置在相应的运输器具(70)上，其中，每个上托盘(80)包括多个参照元件(85)，所述参照元件被设计成指示工件(100、110)必须被放置在上托盘(80)上的位置和定向。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述机器人(40)的卡爪(90)包括下夹具(93)、上夹具(95)和至少一个推动器(98)。

12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述卡爪(90)的下夹具(93)能够包括两个对称臂，在所述两个对称臂的内侧布置有被构造成保持上托盘(80)的多个引导件。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述设备被构造成将部件安装在转向节(110)上。