[发明专利]工作装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有如独立权利要求的前序部分所述特征的一种工作装置和一种用于转动接合和/或转动松脱的方法，特别是一种上螺丝的装置。

背景技术

拧紧机器人在实践中是众所周知的，其由常规的关节臂机器人组成，关节臂机器人在其端部节肢上承载着例如可移动的多轴机器人手，用以执行整个拧紧过程。机器人和拧紧装置分别具有配属于自己的驱动器和控制器。此外，还设有包括流程程序的设备控制器。这种拧紧机器人需要较高的构造成本和设备成本，并且灵活性受到限制。所需要的包括安全护栏的安全成本等也是很高的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的工作装置和一种用于转动接合和/或转动松脱的方法。

本发明利用如独立权利要求所述的特征实现了这一目的。在现有技术中，机器人只执行引导任务并对拧紧装置进行定位。其本身并不参与转动接合过程，特别是拧紧过程。

在根据本发明的工作装置、特别是上螺丝装置中以及在根据本发明的方法中，机器人本身参与到转动接合过程或转动松脱过程中。上述过程例如可以是上螺丝过程。机器人在此具有多个功能。一方面，机器人承载、操作和定位用于拧入或拧出螺丝或其他转动件的转动装置。另一方面，机器人还通过自身的转动运动实现对转动件的旋紧或松脱。随同机器人行进的转动装置可以具有减少的功能并只用于快速拧入或拧出。转动装置可以为了随后的旋紧或之前的松脱而冻结其转动运动性。转动装置将因此而停住（versteift），而将机器人的转动运动传递给螺丝或类似的部件，以实现旋紧或转动松脱。

该工作装置可以具有合适的并在必要时是由多部件组成的传感装置，用以执行转动接合过程和/或转动松脱过程，并针对这些过程检测必要时要记录的重要事件。该传感装置还可以检测负荷（例如在转动件上产生或将要施加在转动件上的旋紧力矩或拧紧力矩或松脱力矩或拧松力矩）和负荷的下降，以及检测转动运动和转动位置。通过转动检测或位置检测，可以在负荷检测时实现可靠性检查优选可以在机器人中使用已存在的、特别是集成的传感装置，这可能会由于冗余性而特别安全。转动接合过程或转动松脱过程可以借助于传感装置和与此相关的受控机械装置特别安全、精确地实现，在此，还可以进行监控、日志记录和质量保护。

在根据本发明的工作装置中，构建和管理成本相对于现有技术来说大大降低。对于转动接合过程或转动松脱过程，可以使用机器人的现有的部件和功能。对整个过程的控制可以通过现有的机器人控制器执行，在此，例如可以将转动装置作为附加轴来绑定。

通过功能划分，可以最优化地利用具有各自的结构和功能的机器人和转动件，并根据工艺要求加以调整，这特别有利于工作装置的工作效率和经济性。尤其是可以使用在机器人中已有的部件和功能，并相应地简化转动装置。

与已知的拧紧装置相比，该转动装置可以在其构造成本、功能以及重量上都有所降低。此外，根据本发明的工作装置还能够使用重量轻、可移动的机器人。因此，该工作装置是可移动的并可以使用在任何地方。它还可以快速地改变使用地点并安装好。在此安装费用是很小的。

此外，优选使用具有至少一个柔性轴的机器人。这降低了发生事故的危险并减少了到目前为止所需要的安全费用。此外这种机器人还可以更快、更容易地进行示教和编程。它可以自动校正在工件和/或转动件上的可能的位置公差或零件公差，这将降低在机器人编程时的精度和费用。

根据本发明的工作装置的工作效率高。可以通过相应设计的转动装置以较高的速度并在很短的时间内实现对螺丝等的拧入或拧出，在此不需要很高的力矩。有限的转动角度就足以实现旋紧或松脱，在此，旋紧所需的较高的力或力矩由机器人施加。相应地可以减轻转动装置的负担并简化其精确性。总体上，可以快速、可靠、高精度地实现转动接合过程或转动松脱过程。

该工作装置可以具有保持装置，通过该保持装置可以容置转动件，并为向接合位置的进给、在那里的定位和拧入而保持。由此工作装置可以自主地操作并执行整个转动接合过程，包括对转动件的容置、进给和定位。

具有至少一个柔性轴的机器人特别适用于在转动接合过程或转动松脱过程之前或期间安全地引导和定位转动装置。其优势特别是在于在轴向转动进给时跟踪转动件及其垂直于转动接合轴的侧向引导。机器人还可以沿转动接合轴的轴向方向施加定义的垂直力（Normalkraft）。转动装置的能源供应和通信线路可以通过机器人的空心轴输送。由此使得对传感装置的测量结果、特别是对所测得的转矩的影响低于外部布线时的影响。