CN110394666B - 在加工操作之前将工件胶合到支撑元件的机器及其方法 - Google Patents

Abstract

用于在加工操作之前胶合环形工件(3)的机器(2)包括：支撑组件(21)，适于接纳可移除的支撑元件(214)，支撑元件(214)具有用于接收接纳工件(3)的顶表面(2141)；胶合物分配器系统(25)，适于在所述工件(3)和所述支撑元件(214)中的至少一者的表面上施加预定量的胶合物；夹持器组件(22)，用于将工件(3)置于所述支撑元件(214)上；照光系统(23)，适于利用紫外光照射所施加的胶合物，所述照光系统包括：至少一个内部照光元件(232)，用于利用紫外线在径向上照射环形所述的工件(3)的内径向表面，及至少一个外部照光元件(231)，用于利用紫外线在径向上照射环形所述的工件(3)的外径向表面。

Description

在加工操作之前将工件胶合到支撑元件的机器及其方法

技术领域

本发明涉及一种在加工操作之前将工件胶合到支撑元件上的机器和方法。

本发明更一般地涉及通过去除物质来制造机械工件，即，通过诸如硬车削的减成制造方法来制造机械工件，并且更具体地，涉及轴承圈的制造。

背景技术

已知使用所谓的磨削工艺制造机械工件，所述磨削工艺包括使用若干不同的机器对工件执行的一系列的磨削操作。然而，磨削工艺需要很长时间才能实施，如果生产运行很短，那么这是一个严重的缺点。磨削工艺需要限定许多专用的设定，这使得磨削工艺在工业设定中实现起来很复杂。此外，磨削工艺可能会导致燃烧滥用并对工件造成永久性损坏。

为了避免这些缺点，已知使用所谓的硬车削工艺制造工件，其中，通过去除物质的对工件的所有成形操作均在单个机器上执行。因此缩短制造过程并减小燃烧滥用的风险。然而，为了实现加工后的工件的令人满意的几何精度，工件必须在加工期间被牢固地保持就位。在实践中，工件通过其至少一个面被保持，例如，使用磁性夹夹持工具，或使用诸如氰基丙烯酸酯的即粘胶将工件的面保持在平坦的刚性基板上。

如果工件是在轴承圈中的环形机械件，那么工件可以通过其下表面或通过其上表面被保持，同时加工外径向表面和内径向表面以及其余表面。

然而，这些已知方法具有一些缺点。在某些情况下，工件可能太小而不能被磁性夹持工具充分地夹持，因此增大在加工期间不期望的运动的风险。对于利用即粘胶胶合工件，存在这样的风险：当加工操作完成后将工件从基板上移除时，工件中释放的残余力可能会引起工件变形，导致不可接受的圆度误差。还存在胶合面变形的风险。

美国专利7,172,676公开了使用UV可固化胶用于将工件接合到具有UV透明固定点的固定件。然而，在一些应用中，并不总是可以使用具有透明固定点的固定件。

发明内容

因此，需要一种在加工操作之前胶合工件的机器和方法，其中，待加工的工件被保持就位，以使不期望的运动的风险最小化，同时避免工件的不期望的变形。

为此，本发明涉及一种用于在加工操作之前胶合环形工件的机器，其中，所述机器包括：

-支撑组件，适于接纳可移除的支撑元件，所述支撑元件具有用于接纳工件的顶表面；

-胶合物分配器系统，适于在所述工件和所述支撑元件中的至少一者的表面上施加预定量的胶合物；

-夹持器组件，用于将工件置于所述支撑元件上；

-照光系统，适于利用紫外光照射所施加的胶合物，所述照光系统包括：

·至少一个内部照光元件，用于利用紫外线在径向上照射环形所述的工件的内径向表面，以及

·至少一个外部照光元件，用于利用紫外线在径向上照射环形所述的工件的外径向表面。

在以上机器中，使用紫外光活性胶代替即粘胶来减小在加工期间以及在加工操作后当需要从托盘移除工件时工件发生不期望的变形的风险。另外，在径向上从环形的工件的内表面和外表面照射胶合物使得胶合物较好地固化，从而减小在工件的胶合面上的表面缺陷的风险。

根据有利的方面和实施方式，本发明包括以下特征中的一个或多个，以下特征可以单独考虑或根据所有可能的技术组合考虑：

-所施加的胶合物是高粘度紫外光活化胶(ultra-violet light-activatedglue)。

-所述内部照光元件和外部照光元件均包括紫外光源，所述紫外光源包括一个或若干个荧光灯管或发光二极管或卤素灯或气体放电灯。

-所述照光系统包括内部照光结构和外部照光结构，所述内部照光结构包括至少一个内部照光元件，所述外部照光结构包括至少一个外部照光元件，所述内部照光结构和所述外部照光结构具有环形形状或圆环形状，所述内部照光结构的半径比所述外部照光元件的半径小，所述内部照光结构和所述外部照光结构适于与所述工件绕着同一对准轴对准。

-所述夹持器组件包括臂，所述臂设置有至少一个磁性元件，所述至少一个磁性元件用于在所述工件的至少一部分上施加磁力，从而吸引并保持被附接到所述夹持器组件的所述工件。

-所述机器还包括测量系统，所述测量系统适于检测所述工件相对于所述支撑元件的位置误差，所述测量系统包括至少一个位置测量装置，所述至少一个位置测量装置包括光学识别部件，所述光学识别部件诸如为图像传感器或光传感器。

-所述机器还包括机器人臂，用于装载和卸载所述支撑元件和/或用于装载和卸载所述工件。

-所述工件是在轴承中使用的金属圈，优选地，所述工件是在球轴承中使用的金属圈。

根据另一方面，本发明涉及一种工业生产线，所述工业生产线包括胶合机器和加工工具，所述胶合机器适于在待加工的工件被转移到所述加工工具之前将所述工件胶合到可移除的支撑元件上，所述加工工具适于对胶合到所述支撑元件的所述工件执行加工操作，其中，所述胶合机器是根据上述权利要求中任一项所述的机器。

根据另一方面，本发明涉及一种用于使用根据如前所述的胶合机器在加工操作之前胶合工件的方法，其中，所述方法包括：

a)提供可移除的支撑元件并将所述支撑元件置于所述支撑组件上，所述可移除的支撑元件的顶表面用于接纳工件；

b)提供待加工的环形的工件；

c)通过以下方式将所述工件胶合到所述支撑元件：

·使用所述胶合物分配器系统，在所述工件和所述支撑元件中的至少一者的表面上施加预定量的胶合物；

·使用所述夹持器组件使所述工件沿着包括所施加的胶合物的表面与所述支撑元件接触；

d)通过分别使用所述照光系统的内部照光元件和外部照光元件，在径向上照射环形的所述工件的内径向表面和外径向表面两者，来使用所述照光系统利用紫外光照射所施加的胶合物。

附图说明

通过阅读仅作为示例提供的以下描述，并参考附图，将较好地理解本发明，其中：

-图1是以俯视图示出的根据本发明的用于在加工操作之前胶合工件的示例性机器的简化图示；

-图2是以侧视图示出的图1的机器的简化图示；

-图3和图4是属于图1和图2的机器的磁体夹持器组件的简化图示；

-图5是沿着横截面的剖视图示出的图1和图2的机器的用于保持待加工的工件的托盘的简化图示；

-图6是属于图1和图2的机器的自动胶合物分配器系统的示意图示；

-图7和图10是根据本发明的另一实施方式的用于胶合工件的示例性机器的简化图示；

-图8是图3的夹持器组件的另一实施方式的简化图示；

-图9是图5的托盘的另一实施方式的简化图示。

具体实施方式

图1和图2示出用于制造机械工件的生产线1的一部分。生产线1包括用于胶合工件3的机器2，例如，用于在加工操作之前胶合工件3。

根据优选的实施方式，机械工件是环形的。在该示例中，工件由金属制成。

在该说明性示例中，生产线1被构造为制造轴承圈，优选的是，用于航空航天应用的轴承圈。在这种情况下，工件是指在轴承中使用的金属圈，优选的是，指在球轴承中使用的金属圈。

在本描述中，作为示例，环形工件具有以纵向中心轴线为中心的中空圆柱形状。工件沿着纵向中心轴线在上平面(/上平坦面)与下平面(/下平坦面)之间延伸。工件在圆形内径向面与圆形外径向面之间在径向上延伸。径向方向垂直于纵向中心轴线。内径向面和外径向面以纵向中心轴线为中心并且彼此同轴围绕地配置并且绕着纵向中心轴线配置。外表面的半径大于内表面的半径。工件的沿着纵向中心轴线测量的高度优选等于或小于外表面的半径。工件可以包括凸缘部分。

根据本发明的一些实施方式，生产线1包括热处理站、胶合站、加工站和用于基于工件组装最终产品的组装站。生产线1还可以包括用于执行加工后的工件的质量控制的检查站。生产线还可以包括用于在脱胶之后以及后续步骤之前清洁工件(尤其是在最终组装之前清洁工件)的清洗站(washing station)。

通过在每个站中连续进行特定操作来制造工件3。例如，首先在热处理站对工件进行热处理。然后，将工件转移到胶合站，在胶合站，工件的下表面和上表面中的一者被胶合在诸如托盘的支撑结构上(支撑结构的示例将在后面说明)。然后，工件3被转移到加工站，在加工站，通过利用加工工具去除物质来加工工件，优选地，使用硬车削工艺(hardturning process)来加工工件，然而，可以替代地使用诸如放电加工的其他减成制造工艺。例如，属于工件的一些物质被选择性地从工件移除，从而限定内表面和外表面的形状。

一旦加工结束，将工件从支撑元件脱开胶合，并且可以将工件转移到检查站和/或清洗站。

最后，将工件转移到组装站，在组装站，使用加工后的工件组装最终件。例如，如果待组装的最终件是轴承，则通过将环形工件与其他轴承组件(诸如外壳)和滚动元件(诸如球或滚针)组装而在组装站中在最后的步骤期间组装轴承。

生产线1可以部分或全部自动化。

在上述示例中，机器2与用于执行胶合操作的胶合站相关联，从而在后续加工操作期间保持工件。然而，应理解的是，可以与上述示例性生产线1独立地使用机器2。

机器2还包括第一机器人臂4和第二机器人臂5。在其他实施方式中，机器人臂4和5是生产线1的一部分，而不是机器2的一部分。

机器人臂4适于在机器2上装载和卸载用于接纳工件3的支撑元件214。机器人臂4适于在支撑元件214上装载和卸载工件3。机器人臂4和5包括位于它们各自的末端上的夹持器工具41和51。

例如，机器人臂4被构造为从存储空间抓取支撑元件214并将该支撑元件214装载在机器2上。机器人臂4还被构造为在胶合操作结束后移除支撑元件214，例如，为了将支撑元件214和工件3转移到生产线1的(多个)下一站，例如，转移到加工站。机器人臂5被构造为从生产线1的位于机器2上游的存储区域抓取工件3，并将工件3装载在存储元件214上。例如，存储区域是其中工件3在胶合操作之前(例如，在它们已经经过热处理操作后)被临时存储的区域或存储单元。

机器2的实施方式还可以包括可编程命令单元6。例如，命令单元6包括电子中央处理单元以及计算机存储器，优选的是非易失性计算机存储器。存储器存储机器可读的可执行指令，该可执行指令由中央处理单元执行，用以自动地操作机器2。单元6通过通信数据总线(例如，现场总线)或通过有线数据链接而连接到机器2，或者，甚至无线地连接到机器2。在一些实施方式中，单元6可以替代生产线1的一部分。机器人臂4和5可以由单元6驱动，或者作为一种选择，由单独的命令单元驱动，但是所述单独的命令单元与单元6配合。

如图1和图2所示，机器2包括可运动支撑组件21、磁体夹持器组件22、照光系统23、位置和对准测量系统、胶合物分配器系统25以及用于使照光系统23和磁体夹持器组件22运动的至少一个主马达26。优选的是，机器2的这些元件适于由单元6自动地控制(/命令)。在所示的示例中，参考标记“Z”表示固定的竖直轴，参考标记“X”和“Y”表示彼此垂直并垂直于竖直轴Z的两个固定的水平轴。

支撑组件21适于接纳用于接纳工件3的可移除的支撑元件214(也称为托盘214)。支撑组件21适于以受控方式沿着若干自由度使工件3运动，例如，沿着X轴和Y轴平移以及沿着Z轴旋转。支撑组件21相对于机器2的固定框架可运动。

在该示例中，支撑组件21包括以升序沿着Z轴彼此堆叠的：主滑动台(main slidetable)211、十字滑动台(cross slide table)212、旋转台213和放置在旋转台213上的可移除的托盘214。例如，主滑动台211适于通过沿着诸如一个或若干个轨道或机架的引导部件215滑动而沿着X轴运动，所述引导部件215置于机器2的底板(/地板)上或附接到机器2的固定框架。优选地，主滑动台211适于在装载区域与卸载区域之间沿着X轴、以横过(/穿过/跨过)机器2的平移方式运动，所述装载区域和卸载区域可以靠近或接近生产线1的其他站。工作台(/台)212相对于工作台(/台)211沿着Y方向运动。工作台(/台)213相对于工作台(/台)212绕着Z轴旋转。工作台(/台)211、212和213的运动由诸如步进马达的马达元件致动。

图5示出托盘214的示例性实施方式。托盘214包括顶侧部2141(也称为顶面2141)、底侧部2142、卡爪2143以及高精度空气卡盘2144。顶侧部2141是平坦表面，通过在工件3的下表面和上表面中的一者与顶侧部2141的对应区域之间施加预定量的胶合物7，可以将工件3胶合到所述平坦表面(顶侧部2141)上。在所示的示例中，为了说明的目的，夸大了工件3与顶侧部2141之间的空间。然而，实际上，工件3与顶侧部2141之间的空间可以较小。顶侧部2141固定在底侧部2142的顶部上。卡爪2143以可移除的方式将底侧部2142和卡盘2144机械地联接。卡盘2144适于可移除地附接在支撑组件21的旋转台213的顶部上，例如，使用空气压力将卡盘2144保持在工作台213上。

在该示例中，当工件3在托盘214上就位时，工件3的上表面和下表面与由X轴和Y轴限定的几何平面平行。工件3的纵向中心轴线与Z轴平行对齐。

返回参照图1和图2，磁体夹持器组件22适于在工件3已通过机器人臂4被装载在机器2中之后保持工件3，并且还使工件3沿着Z轴平移运动。夹持器组件22包括至少一个臂221(参照图4)和用于使臂221沿着Z轴运动的臂引导部件222。

在该示例中，臂引导部件222设置在每个臂221的末端处。例如，臂引导部件222包括与引导结构226(诸如，引导杆)配合的轮子或滚动元件。引导结构226沿着Z轴竖直地配置。每个臂221与引导结构226相关联。根据一些实施方式，如将在下面解释的，夹持器组件22的沿着Z轴的运动由照光系统23的运动来驱动。

在该实施方式中，夹持器组件22包括三个这样的臂221。引导结构226的数量在此等于三个。如图1中可以看出的，臂221优选地以星形图案配置，其各自的近端朝向中心点会聚，并且在径向上向外远离该中心点延伸，使得它们的远端沿着如下圆配置，其中，所述圆以中心点为中心并且位于由X轴和Y轴限定的几何水平平面中。例如，臂221等距地间隔开，例如，在两个相邻的臂221之间具有120°的分开角。其他配置是可行的。

在图2的图示中，工件3示出为在其胶合到托盘214之前附接到磁性夹持器组件22。工件3以剖视图(cutout view)示出。标号3'表示工件3被胶合到托盘214时所占据的位置。

如图4所示，每个臂221包括一个或若干个磁性元件223，磁性元件223用于在工件3的至少一部分上施加磁性力，从而吸引并保持被附接到夹持器组件22的工件3。根据工件3的形状和尺寸来选择(多个)磁性元件223的空间配置(以及臂221的空间配置)。

例如，每个臂221包括具有纵向形状的主体部分。每个臂221承载(多个)磁性元件223。在所示的示例中，每个臂221包括两个磁性元件223，所述两个磁性元件223彼此对准地配置在该主体部分上。实际上，同一机器2可以用于不同尺寸的工件。因此，根据这些不同的尺寸，可以在每个臂221上载置若干个磁性元件223，这意味着可以在对工件3执行的操作期间仅使用臂221的磁性元件223中的一些。

磁性元件223优选地为永磁体。在替代实施方式中，磁性元件223是电磁体。

如图4的示例性实施方式中所示，每个磁性元件223优选地包括例如形成磁性元件223的主体或支撑结构的至少一块磁性材料224，优选地包括两个这样的部件224和非磁性元件225。例如，磁性材料224是铁，非磁性元件225是黄铜。可以选择其他材料。

返回参照图1和图2，照光系统23适于在已经将胶合物7施加在工件3与托盘214之间之后照射工件3，优选地利用紫外光来照射工件3。

为此，照光系统23包括至少一个外部照光元件231、至少一个内部照光元件232和支撑结构，外部照光元件231和内部照光元件232安装到支撑结构上。

内部照光元件232适于在径向上照射工件3的内表面，即，沿着工件3的径向方向发射光。当工件3在托盘214上就位时，内部照光元件232至少部分地被接纳在环形工件3的中央中空芯内。

外部照光元件231适于在径向上照射工件3的外表面，即，沿着工件3的径向方向发射光。当工件3在托盘214上就位时，外部照光元件231围绕工件3的外周。

在所示的示例中，内部照光元件232附接到照光系统23的支撑结构的中央部分234。外部照光元件231位于支撑结构的外部部分236上并围绕中央部分234。例如，外部照光结构236具有弯曲形状。外部照光结构236优选地围绕内部照光结构同轴地配置。例如，中央结构234和外部照光结构236两者均以中心点为中心，夹持器组件22的臂221绕着所述中心点配置。外部部分236可以相对于中央部分234运动。

根据一些实施方式，照光元件231、232各自包括光源，光源优选地为包括一个或若干个荧光灯管或发光二极管、或卤素灯、或气体放电灯的紫外光源或任何其他适当的紫外光源。光源由外部电源单元供电，所述外部电源单元通过第一电缆235连接到外部照光元件231的光源并通过第二电缆233连接到内部照光元件232。光源的操作优选地由单元6控制(/命令)。

根据本发明的优选实施方式，照光系统23沿着Z轴可平移运动。照光系统23的位移由诸如电动马达的(多个)主马达26提供。

例如，(多个)马达26附接到机器2的框架并且适于向结构261提供旋转运动，在这种情况下，结构261可以是这样的轴：适于沿着它们的纵向轴线相对于机器2的固定框架旋转。作为一种选择，可以不同地传递旋转运动。结构261可以是固定的，且代替地使用单独的可旋转传动元件。

使用传动装置237将由(多个)马达26提供的旋转运动转换成沿着Z轴的平移运动，传动装置237附接到照光系统23的支撑结构。例如，传动装置237包括带有螺母的螺杆。

在一些实施方式中，单个马达26使其输出轴直接联接到结构216中的一个并且通过诸如链或同步带或任何适当的机械联动装置的机械传动装置262间接地联接到其他结构216。

优选地，照光系统23的支撑结构与夹持器组件22部分地机械联接，例如，使用诸如钩或保持部分的选择性机械接合元件与夹持器组件22部分地机械联接。例如，当照光系统23的支撑结构沿着Z轴向上运动时，它与夹持器组件22接合。结果，夹持器组件22被抬起并且沿着Z轴向上运动。当支撑结构沿着Z轴向下运动时，其与夹持器组件22脱离。结果，夹持器组件22在其自重下沿着Z轴向下运动。

然而，在一些其他实施方式中，在夹持器组件22与照光系统23之间不存在这种机械联接。由外部结构236承载的外部照光元件231在沿着Z轴平移运动时与夹持器组件22机械地分离，更特别地，在照光元件231下降时与夹持器组件22机械地分离。在引导结构226用于引导夹持器组件22的实施方式中尤其如此。这样的优点在于：工件3在X方向和Y方向上的位置可以独立地调节并且以较高的精度调节。

测量系统适于测量工件3的位置，从而检测相对于目标位置的任何径向未对准或任何偏差。

在图2所示的示例中，测量系统包括至少一个位置测量装置，诸如定心测量装置(centering measurement device)241和/或位置测量装置242。例如，位置测量装置241和/或242包括诸如图像传感器或光传感器的光学识别部件。作为一种选择，位置测量装置241和/或242可以包括诸如激光模块的适于将光投射到工件3的至少预定区域上的光源。然后通过光学识别部件测量对应的反射光，从而获取关于工件3的相对位置的信息。

测量系统还包括可编程数据处理单元，所述可编程数据处理单元适于获取由测量装置241和242测量的位置相关数据，并且作为响应，基于所述测量并基于预定位置公差值来检测工件3的位置误差。在一些实施方式中，处理单元是单元6的一部分，并且可以使用软件手段来实现。在一些其他实施方式中，数据处理单元包括专用信号处理电子电路。

在一些情况下，测量系统可以不同地构建或甚至可以省略。

现参照图1、图2和图6，胶合物分配器系统25适于以受控的方式将预定量的胶合物施加到托盘214上，从而将工件3胶合到托盘214上。胶合物被存储在至少一个胶合物储存器251中。

优选的是，胶合物是紫外光活化胶。在一些实施方式中，胶合物是高粘度胶，例如，粘度等于或高于100 000cP的胶。

在图6所示的实施方式中，胶合物分配器系统25包括胶合物储存器251、空气压力调节器252、压缩空气源253、电子控制器254和胶合物施加器(glue applicator)255。胶合物施加器255适于位于托盘214附近或旁边，用于输送来自储存器251的胶合物。胶合物施加器255包括流体连接到储存器251的孔口，胶合物可以通过该孔口流出。通过在储存器251中注入来自压缩空气源253的压缩空气，使胶合物从储存器251朝向胶合物施加器255运动。调节器252限制和调节来自源253的压缩空气的流量。分配器系统25可以包括用于调节、甚至中断从储存器251朝向胶合物施加器255供应的胶合物的流量的阀。控制器254例如根据从单元6接收的命令信号而利用机电部件来控制调节器252以及任何适用的阀。

在一些实施方式中，胶合物分配器25适于存储两种不同类型的胶合物。例如，胶合物储存器251被分成两个单独的腔室。在其他实施方式中，胶合物分配器系统25包括若干个胶合物储存器251，每个胶合物储存器251与一种胶合物相关联。因此，在任何情况下，胶合物分配器系统25的结构(尤其是储存器251与施加器255之间的流体连接)均能适应。

现参照图1至图6说明机器2的操作示例。然而，应理解的是，其他实施方式也是可行的，尤其是步骤的顺序可以以不同的顺序执行。

首先，提供托盘214并将其装载在机器2中。例如，机器人臂4使用其夹持器工具41从存储空间中拾取空闲且干净的托盘214。机器人臂4使托盘214朝向机器2运动并将托盘214置于工作台213的顶部上。然后机器人臂4返回到其息止位置。

然后，提供待加工的工件3并将其装载在机器2中。例如，机器人臂5使用其夹持器工具51从存储空间拾取待加工的工件3。机器人臂5使工件3朝向机器2运动并将其置于运动支撑组件21上或者与托盘214分开的装载台20上。例如，将装载台20被置于工作台213的顶部上，而仍然与托盘214分开。

在这些操作期间，支撑组件21可以在装载/加载区域之间沿着X轴运动，例如，靠近机器人臂4和5。例如，在托盘214的装载期间，支撑组件21朝向机器人臂4运动，以便于托盘214在工作台213上的定位。然后，在工件3的装载期间，支撑组件21朝向机器人臂5运动(这里是相反的方向)，从而便于工件3的定位。支撑组件21的这种运动特别有用的是：机器人臂4和5的各自的基部相对于机器2的框架是固定的和/或如果机器人臂4、5的范围受到限制。因此，理解的是，支撑组件21的运动与机器人臂4和5的运动相协调。例如，所述运动由单元6使用预定程序来协调。

旋转台213现与测量装置241一起旋转一整圈或稍微少于一整圈。在该旋转期间，检查圈与托盘在规定限度内是同心的。如果是这样，则在一圈旋转期间通过使滑动台211和212稍微运动由控制单元6计算的量来补偿x方向和y方向上的偏差。可以延迟所述运动直到施加胶合物之后但是在使表面接合之前。

如果圈与托盘不同心，则最后的操作相反，并且使用机器人臂5使被拒绝的圈返回到在输入侧的临时存储位置以进行手动操作，并且选择新的圈。为了从永磁体组件22松开(/解除夹持)圈，暂时激活工作台20中的(可选的)电磁体。

然后，将工件3胶合到托盘214。例如，通过胶合物分配器系统25在托盘214和工件3中的至少一者上施加预定量的胶合物7。优选地，胶合物被直接施加在托盘214上，这里，施加在顶侧部2141上，尽管在一些实施方式中，胶合物被施加到工件3的下表面和上表面中的一者。

例如，支撑组件21滑动，从而使托盘214与胶合物施加器255对准。系统25通过施加器255输送一定量的胶合物，优选地通过在托盘214的预定位置处滴下胶合物来输送。在一些实施方式中，胶合物施加器255可以自动地运动，从而将胶合物滴落在托盘214的预定位置。

在示例性实施方式中，在上述装载工件3的步骤之前，即，在刚刚装载托盘214之后，执行胶合物的施加。其他实施方式仍然是可行的。

在胶合物7的施加之后，使托盘214和工件3彼此接触从而胶合在一起。

例如，使支撑组件21滑动，从而使支撑台20与夹持器组件22的中心点对准。夹持器组件22沿着Z轴下降，直到磁性元件223足够靠近工件3以施加能够吸引工件3并将其保持到组件22的磁力。此时，工件3以与臂221接触的方式接合到组件22，并且可以通过夹持器组件22上升。

例如，由于照光系统23在如上所述的(多个)马达26的作用下对应地运动，而执行夹持器组件22沿着Z轴的运动。工件3被充分地上升到装载台20的上方，从而允许支撑组件21的进一步运动。

然后，使支撑组件21向后滑动，直到托盘214与夹持器组件22的中心点对准。夹持器组件22再次下降，从而使工件3的下表面与托盘214接触。更确切地说，使工件3的下表面与沉积在托盘214上的胶合物7接触。

一旦工件3与托盘214接触在一起则，使用照光系统23利用紫外光照射工件3的内表面和外表面，从而使胶合物7固化。例如，中央部分234和外部部分236分别与工件3的对应的内表面和外表面对准，并且激活照光元件231和232，从而照射对应的表面。优选地，照光元件231和232的竖直位置与施加的胶合物7所位于的区域重合(/一致)。

照光可以连续施加预定的持续时间，例如，等于或大于30秒，或者等于或大于1分钟。

胶合物7在从内表面和外表面二者接收的紫外光的作用下固化。当照光结束时，胶合物7已充分固化，从而保证了工件3与托盘214之间的良好程度的机械结合。

根据本发明，当需要从托盘移除工件时，使用紫外光活性胶而不是即粘胶(instant glue)可以减少在加工操作期间和加工操作之后不期望的工件变形的风险。另外，从环形工件的内表面和外表面二者在径向上照射胶合物使胶合物较好地固化，如此降低工件的胶合面上的表面缺陷的风险。

工件3在后续的加工步骤期间不容易运动，并且不容易呈现出在使用诸如氰基丙烯酸酯的即粘胶来直接胶合工件3时容易遇到的与变形相关的类型的缺陷。从内侧和外侧两者照射胶合物7保证了胶合物7的较好且较均匀的固化。

然后，可以将承载胶合后的工件3的托盘214从机器2卸载，例如，可以将承载胶合后的工件3的托盘214转移到生产线1的加工站。

例如，照光系统23和夹持器组件22沿着Z轴上升。此时，由工件3与托盘214之间的胶合物7产生的结合足以施加超过由磁性元件233施加的磁力的机械阻力。因此，工件3被拉开并且在保持在托盘214上的同时自身脱离夹持器组件22。

例如，支撑组件21朝向机器人臂4运动。机器人臂4卸载承载胶合后的工件3的托盘214并将其掉落在接纳区域中，例如，掉落在用作加工站的输入区域的接纳区域中。然后可以在工件3被牢固地附接到托盘214的状态下通过机械工具加工工件3。

在加工之后，工件3可以脱胶(/解除胶合)并与托盘214分离，然后在转移向最终组装站之前转移到清洗站和/或检查站。托盘214可以在返回到生产线1的存储空间之前在清洗站中例如使用蒸汽枪进行清洁，从而通过机器人臂4被再次使用。

可以重复以上步骤以将另外的工件4胶合在另外的托盘214上。

在其他实施方式中，上述步骤可以以不同的顺序执行。例如，可以在将托盘214置于支撑组件上之后且在拾取工件3之前立即将胶合物施加在托盘214上。

图7至图10示出本发明的其他实施方式。更确切地说，图7示出生产线900的一部分，与生产线1类似，生产线900包括用于将工件3胶合到托盘960上的机器902。机器902起到与机器2的作用相当的作用。机器902和生产线900的与机器2和生产线1的组件类似的组件具有与机器2和生产线1的组件相同的附图标记，并且因为上面的描述可以被转用到这些实施方式，所以不再详细说明。托盘960(也称为支撑元件)适于接纳工件3并且具有与支撑元件214相同的作用。

机器902包括与机器人臂4或5相当的机器人臂904。机器人臂904适于从进给站906装载和卸载工件3和托盘960。例如，工件3被放在第一进给传送器908上，托盘960被放在第二进给传送器910上。在该示例中，当胶合步骤完成时，机器人臂904还适于将胶合在托盘上的工件3置于返回传送器912上。返回传送器912使胶合后的工件3朝向加工站运动。机器902还包括与控制单元6类似的电子控制单元(未示出)。机器还可以包括类似于测量系统的测量系统。

机器902包括胶合物分配器系统914，该胶合物分配器系统914包括适于处理诸如一次性(单次使用)胶合物容器的单独胶合物容器916的机器人臂。

例如，每个胶合物容器916存储足以用于胶合一个或若干个工件3的预定量的胶合物，并且还包括用于分配胶合物的喷嘴。胶合物分配器系统914的机器人臂适于从储存储装置(例如，从专用传送线)拾取胶合物容器916，然后使胶合物容器916运动以从必须施加胶合物的区域接近(approach)喷嘴。机器人臂还适于致动胶合物容器916以施加胶合物，例如，通过挤压胶合物容器916来施加胶合物。例如，胶合物分配器系统914的机器人臂包括保持工具，诸如卡爪(jaw)。胶合物是与前面说明的相同种类的胶合物。

现转到图10，机器902包括主框架920，主框架920包括基部922和平行于竖直轴Z延伸的竖直部分924。

可运动元件926安装在竖直部分924上，并且适于在升高位置与降低位置之间沿着竖直轴线Z相对于竖直部分924平移运动。例如，竖直部分924包括诸如轨道的引导系统，用于引导可运动元件926。

机器902还包括用于为可运动元件926的位移提供动力的牵引单元928。牵引单元928优选地安装在框架920上，但是在其他实施方式中，牵引单元928安装在可运动元件926上。例如。牵引单元928包括由机器902的控制单元控制的致动器，诸如电动马达。牵引单元928还可以包括诸如滚珠丝杠的传动装置，用于将电动马达的输出轴的旋转运动传递为平移运动。作为一种选择，如所示的，牵引单元928可以被手动提供动力，例如，使用由曲柄手动致动的滚珠丝杠来提供动力。

机器902包括安装在可运动元件926上的夹持器组件930。夹持器930的功能与前面说明的夹持器组件22的功能类似。更确切地说，夹持器组件930适于在工件3已经被机器人臂904装载到机器902中之后保持工件3，并且还使工件3沿着Z轴平移运动。

机器902还包括以Z轴为中心的安装在基部922上并适于将托盘960夹持在固定位置的空气卡盘932。例如，空气卡盘932是具有三个卡爪的高精度空气卡盘。因此，基部922和空气卡盘932用作用于接纳托盘960的支撑组件。在该示例中，该支撑组件相对于主框架920固定。

机器902还包括外部照光结构934和内部照光结构938，外部照光结构934附接到基部922，例如安装在连接到基部922并置于气动操作卡盘932上方的抬升(/提升)支撑板936，内部照光结构938沿着Z轴可平移运动。照光结构934和938形成照光系统，所述照光系统具有与照光系统23相同的作用。

内部照光结构938包括内部照光元件232，内部照光元件232适于在径向上照射工件3的内表面，即，沿着工件3的径向方向发射光。外部照光结构934包括外部照光元件231，外部照光元件231适在径向上照射工件3的外表面，即，沿着工件3的径向方向发射光。

在该示例中，外部照光结构934具有环形形状或圆环形状并且与Z轴对准并以Z轴为中心。例如，大体上圆柱形的壁围绕绕着Z轴的中央中空部分。当运动元件926处于降低位置时，工件3被接纳在外部照光结构934内部，例如被接纳在外部照光结构934的中央中空部分中。外部照光元件232沿着壁的内表面安装。优选地，外部照光元件232的竖直位置与施加的胶合物所在的区域重合(/一致)，即，与托盘960和工件3的胶合面之间的间隙竖直地重合。

在该示例中，内部照光结构938具有环形或圆环形状并且与Z轴对准。内部照光结构938的半径小于外部照光元件934的半径。内部照光结构938可沿着Z轴在缩回位置与上部位置之间运动。在上部位置，内部照光结构938与外部照光结构934在轴向上对准。例如，卡盘932和板936包括以Z轴为中心的中央孔口，允许内部照光结构938通过。在缩回位置，内部照光结构938不再与外部照光结构934对准。例如，在缩回位置，内部照光结构938缩回到基部922的腔中。

理解的是，选择内部照光结构934和外部照光结构938的尺寸以与工件3的半径相容。当工件3与卡盘932上的托盘960接触时，工件3在径向上围绕内部照光结构938并且外部照光结构934在径向上围绕工件3。

图8示出夹持器组件930的示例性实施方式。夹持器组件930包括附接到可运动元件926的基部950、附接到基部950的一组第一臂952和一组第二臂954。第一臂952对准(/排列)并配置在基部950的下表面上，并且在径向上从下表面的中心朝向夹持器组件930的外周延伸。

例如，中心在Z轴上对准。下表面朝向基部920和卡盘932转动(turned)。在该示例中，存在以星形图案布置的三个第一臂952，彼此以120°的角度均匀地间隔开。例如，这种配置类似于臂221的配置。

优选地，第一臂952包括利用限定的力保持工件3的部件。在一些实施方式中，每个第一臂952包括磁体组件223。

第二臂954也优选地与第一臂952对准(/排列)，并且从中心朝向夹持器930的外周径向延伸。在所示的示例中，每个第二臂954位于两个第一臂952之间。

在所示的示例中，第二臂954包括沿着第二臂954规则地间隔开的突出销956。例如，当工件3安装在夹持器930上时，工件3可以抵靠一些销956。销956允许通过限定使工件3沿着Z轴较好的对中。

图9示出托盘960的实施方式。托盘960是平坦的并且是盘形的。

托盘960在其主表面中的一个上包括第一组径向槽962和第二组径向槽964。例如，径向槽964从托盘960的外周边缘朝向主表面的中心延伸，其中，它们通向托盘960的中央中空腔。中央中空腔允许内部照光结构938通过。径向槽962从托盘960的外周边缘朝向主表面的中心延伸。然而，径向槽962不延伸到中央中空腔中。例如，径向槽962比径向槽964短并且由末端壁封闭。作为示例，径向槽962与径向槽964交替。径向槽962彼此均匀地间隔开。类似地，径向槽964彼此均匀地间隔开。

诸如销或钢螺栓的支撑构件966插入第二径向槽964中并从托盘960的主表面突出。支撑构件966适于支撑工件3。换句话说，工件3实际上是胶合到支撑构件966上。例如，当托盘960安装在机器920上时，其主表面垂直于Z轴并面向夹持器组件930。因此，支撑构件966的相应的上表面的组合(reunion)用作托盘960用的胶合表面。支撑构件966优选地配置在以Z轴为中心并且半径与工件3的半径对应的圆上。

优选地，托盘960被配置为在工件3的胶合面与托盘胶合表面之间提供0.5mm至1mm之间的间隙，该间隙是沿着Z轴测量的。例如，在一些实施方式中，支撑托盘960可以包括接纳在凹槽962或964中的支撑销(未示出)。支撑销略长于支撑构件966，允许在保持支撑构件966与工件3的胶合面之间的非零间隙的状态下将工件3直接安置在支撑销上。“略长”意味着支撑销沿着Z轴比支撑构件966进一步延伸，例如，延伸小于1毫米。

间隙防止工件3在胶合物7干燥之前挤压并铺展(/扩展)所施加的胶合物7。间隙还允许精确设定所施加的胶合物7的层的厚度。

在一些实施方式中，可以在胶合工件3之前设定间隙。例如，可以在胶合操作之前设定支撑销的高度，例如，通过旋紧或旋松槽962或964中的支撑销。在一些实施方式中，托盘960不包括专用支撑销，代替地，支撑构件966中的一些用作支撑销并且不接纳任何胶合物。换句话说，支撑构件966的中的至少一些的高度可以设定为高于将要施加胶合物7的其他支撑构件966的高度。较高的支撑销的高度将定义圈的轴向(Z轴)位置，不受较低的销上的胶合物层所影响。

在一些其他实施方式中，可以替代地使用托盘214。在那种情况下，机器920因此适于例如用卡盘2144替换卡盘932。

现简要说明机器902的操作。可以理解的是，参考第一实施方式说明的方法可以转用到该第二实施方式，并且下面仅详细说明由机器902与机器2之间的结构差异引起的差异。

例如，机器人臂904首先从传送器910拾取托盘960并将其置于基部922的卡盘932上，在卡盘932上，托盘960被卡盘932夹持。

然后，机器人臂904从传送器908拾取待加工的工件3并将其带向夹持器930。优选地，在该阶段，运动元件926处于升高位置。然后将工件3附接到夹持器930并且优选地自动地以Z轴为中心，例如使用磁体组件223和/或突出销956。在此之后，机器人臂904避开(steer away)夹持器930。

胶合机器914将胶合物从胶合物容器916施加到托盘960的支撑件966上。运动元件926下降，直到工件3沿着托盘960的包括施加的胶合物的表面与托盘960接触。

然后，内部照光结构938被置于其上部位置，与工件3对准并与外部照光结构934对准。使用内部照光结构934和外部照光结构938的照光元件，通过用UV光照射工件3的内径向表面和外径向表面，照射所施加的胶合物。

一旦完成照光，内部照光元件就下降在缩回位置，并且可运动元件926可以返回到其升高位置。在此阶段，工件3仍然附接到本身与可运动元件926相关联的夹持器930。当可运动元件926朝向升高位置向上运动时，工件3和所胶合的托盘960沿着可运动元件926运动。从那里，机器人臂904可以拾取胶合到托盘960的工件3并将其存放到传送器912上。使用新的托盘960和新的工件3重复该方法。

在其他实施方式中，上述步骤可以以不同的顺序执行。例如，可以在将托盘960置于支撑组件上之后且在拾取工件3之前立即将胶合物施加在托盘960上。

上述实施方式和替代方案可以彼此组合，以产生本发明的新实施方式。

例如，在一些实施方式中，代替胶合物分配器914，胶合物分配器系统25可以在机器902中使用。类似地，代替胶合物分配器系统25，胶合物分配器914和胶合物容器916可以在机器2中使用。

Claims (12)

1.一种用于在加工操作之前胶合环形的工件（3）的胶合机器（2；902），其中，所述胶合机器包括：

-支撑组件（21），适于接纳可移除的支撑元件（214；960），所述支撑元件（214；960）具有用于接纳工件（3）的顶侧部（2141）；

-胶合物分配器系统（25），适于在所述工件（3）和所述支撑元件（214；960）中的至少一者的表面上施加预定量的胶合物（7）；

-夹持器组件（22），用于将工件（3）置于所述支撑元件（214；960）上；

-照光系统，适于利用紫外光照射所施加的胶合物（7），所述照光系统包括：

·至少一个内部照光元件（232），用于利用紫外线在径向上照射环形的所述工件（3）的内径向表面，以及

·至少一个外部照光元件（231），用于利用紫外线在径向上照射环形的所述工件（3）的外径向表面。

2.根据权利要求1所述的胶合机器，其特征在于，所施加的胶合物（7）是高粘度紫外光活化胶。

3.根据权利要求1或2所述的胶合机器，其特征在于，所述内部照光元件（231）和所述外部照光元件（232）均包括紫外光源，所述紫外光源包括一个或若干个荧光灯管或发光二极管或卤素灯或气体放电灯。

4.根据权利要求1或2所述的胶合机器，其特征在于，所述照光系统包括内部照光结构（938）和外部照光结构（934），所述内部照光结构（938）包括至少一个内部照光元件（232），所述外部照光结构（934）包括至少一个外部照光元件（231），所述内部照光结构和所述外部照光结构具有环形形状或圆环形状，所述内部照光结构的半径比所述外部照光元件的半径小，所述内部照光结构和所述外部照光结构适于与所述工件（3）绕着同一对准轴（Z）对准。

5.根据权利要求1或2所述的胶合机器，其特征在于，所述夹持器组件（22；930）包括臂（221），所述臂（221）设置有至少一个磁性元件（223），所述至少一个磁性元件（223）用于在所述工件（3）的至少一部分上施加磁力，从而吸引并保持被附接到所述夹持器组件（22；930）的所述工件（3）。

6.根据权利要求1或2所述的胶合机器，其特征在于，所述胶合机器还包括测量系统，所述测量系统适于检测所述工件（3）相对于所述支撑元件（214；960）的位置误差，所述测量系统包括至少一个位置测量装置，所述至少一个位置测量装置包括光学识别部件。

7.根据权利要求1或2所述的胶合机器，其特征在于，所述胶合机器还包括机器人臂（4、5；904），用于装载和卸载所述支撑元件（214；960）和/或用于装载和卸载所述工件（3）。

8.根据权利要求1或2所述的胶合机器，其特征在于，所述工件（3）是在轴承中使用的金属圈。

9.根据权利要求6所述的胶合机器，其特征在于，所述光学识别部件为图像传感器或光传感器。

10.根据权利要求8所述的胶合机器，其特征在于，所述工件（3）是在球轴承中使用的金属圈。

11.一种工业生产线（1；900），包括胶合机器和加工工具，所述胶合机器适于在待加工的工件被转移到所述加工工具之前将所述工件胶合到可移除的支撑元件（214；960）上，所述加工工具适于对胶合到所述支撑元件（214；960）的所述工件（3）执行加工操作，其中，所述胶合机器（2；902）是根据上述权利要求中任一项所述的胶合机器。

12.一种用于使用根据权利要求1至10中任一项所述的胶合机器（2；902）在加工操作之前胶合工件的方法，其中，所述方法包括：

a）提供可移除的支撑元件（214；960）并将所述支撑元件（214；960）置于所述支撑组件（21）上，所述可移除的支撑元件（214；960）的顶侧部（2141）用于接纳工件（3）；

b）提供待加工的环形的工件（3）；

c）通过以下方式将所述工件（3）胶合到所述支撑元件（214；960）：

·使用所述胶合物分配器系统（25），在所述工件（3）和所述支撑元件（214；960）中的至少一者的表面上施加预定量的胶合物（7）；

·使用所述夹持器组件（22）使所述工件（3）沿着包括所施加的胶合物（7）的表面与所述支撑元件（214；960）接触；

d）通过分别使用所述照光系统的内部照光元件（232）和外部照光元件（231），在径向上照射环形所述的工件（3）的内径向表面和外径向表面两者，来使用所述照光系统（23）利用紫外光照射所施加的胶合物（7）。

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