CN103419021B - 装配装置和装配室 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在工件（5）上装配轴承（6）、特别是滚动轴承的装配装置，其具有触觉机器人（9，10），该触觉机器人具有可控的夹持工具（11，12）和可控和受驱动的辅助装置（22），用以将轴承（6）接合在工件（5）上。本发明还涉及一种具有上述装配装置的装配室。

Description

装配装置和装配室

技术领域

本发明涉及一种用于在工件上装配轴承、特别是滚动轴承的装配装置和一种具有这样的装配装置的装配室。

背景技术

在实践中，公知的是用手或是利用特别合适的装置将滚动轴承、安全环和密封环装配在例如轴、套筒等工件上并接合。在装配技术的其他领域中，也可以使用位置控制机器人实现接合的目的。

发明内容

本发明的目的在于提出一种改进的装配技术。

本发明的目的通过一种装配装置实现。根据本发明的装配装置可以根据其基本构型应用于不同的待装配部件，特别是用于滚动轴承、密封环和安全环。相应的经适配的的装配装置可以是独立的，或者可以相互组合。它们也可以是装配室中的组件。装配室可以在不同工件上实现多个装配进程，特别是完成特别复杂的装配进程。在此，还可以对例如属于较大的结构单元中的工件组进行装配。

在这种装配装置中使用触觉机器人是特别有利的。触觉机器人通过其可控的夹持工具不仅能够操控和引导待装配的部件，还可以操控和引导工具。这种装配装置可以具有可控和受驱动的辅助装置，其可以与触觉机器人共同作用，并可以作为例如按压机或张紧装置而提供较大的力，以支持机器人。因此机器人的实现不需要针对这种较高水平的力。

触觉机器人由于其可控的夹持工具而是多功能的。特别可以将单一的夹持工具设计用于不同的装配工作和夹持不同的部件。此外，夹持工具可以整体地或部分地、特别是与其夹爪一起被更换。

触觉机器人对于根据本发明的装配技术是特别有利的。通过其接收负载的传感装置，触觉机器人一方面可以施加所定义的力和力矩，另一方面可以使用传感装置用于搜索和定位、用于防止发生事故、用于引导其他被驱动的工具和进行过程监控。通过对触觉机器人中已有的传感装置的多种应用，可以在很多情况下省略具有传感器、控制器等的附加的监控装置。此外，还可以简化测试装置。通过一个或多个触觉机器人和一个或多个辅助装置在共有的控制器、特别是在机器人控制器上的共有接口，还可以简化和改进控制和调节技术。这也有利于实现更快、更好的控制和调节。

根据本发明的装配装置和装配室可以完全自动地操作。通过使用一个或多个触觉机器人，可以降低建造和控制费用以及对空间的需求。此外，对于其他的工件和待装配部件，其通过更快的适应性而形成特别高的灵活性。可以非常迅速地实现单个或多个装配过程并具有较高的准确性和安全性。即使工件和过程是复杂的，但是这种高自动化程度和通过触觉机器人所能达到的高可用性是特别有利的。质量监控可以与记录(Protokollierung)相绑定。此外，根据本发明的装配技术的另一特点是具有极高的效率和经济性。

本发明的装配技术特别有利于机器人和机器人部件的自动化生产。其特别适用于部件，尤其是传动部件、机器人手。

在一种实施方式中，夹持工具具有附加的带动件(Mitnehmer)，特别是分离销，用于轴承和/或安全环。在一种变形中，夹持工具具有多个可相对于彼此可控地移动的夹爪，夹爪具有用于安全环的夹紧件，特别是插口定位销(Aufnahmepin)。

另外有利的是：用于轴承或安全环的存储器具有检测装置，特别是在输出装置上具有挡板，用于验证已经放置好的轴承或安全环。优选将存储器的输出装置设计为用于轴承和安全环的导轨，在此，该导轨具有用于穿过带动件的底部槽。

优选用于密封环的装配装置具有测试装置，用于具有已接合的密封环的工件。对于已组装的轴承和/或密封环的测试可以通过装配装置的机器人或单独的测试装置完成。

用于轴承、安全环和密封环的各种装配装置可以分别具有触觉机器人，触觉机器人具有必要时为多功能的夹持工具，用于操作工件和/或轴承或安全环或密封环，也可能是存储器。相关的夹持工具可以分别被设计为具有两个或更多的平行并优选为可更换的夹爪的平行夹钳。相关的夹持工具也可以具有用以使其夹爪彼此相对运动的可控驱动器。优选为这种类型的夹持工具设置基座部件，其具有可控制的受驱动的适配器、联接装置以及用于可更换地容纳夹爪的可控的锁定装置。不同的装配装置也可以各自具有适于驱动的辅助装置，在此，各个辅助装置和触觉机器人与一个共有的控制器、特别是机器人控制器连接。

机器人可以具有用于更换工具的自动更换联接装置。在具有集成传感装置的触觉机器人中，优选将传感器、特别是力矩传感器设置在一个或多个机器人轴Ⅰ-Ⅶ上。触觉机器人可以具有至少一个柔性机器人轴Ⅰ-Ⅶ，其具有柔性调节器，特别是纯粹的力调节器或位置调节器和力调节器的组合。

优选装配室具有用于工件和/或工件支承件的输入装置和输出装置。此外，装配室还可以具有基座、特别是工作台，其上设置一个或多个触觉机器人和辅助装置。用于轴承和安全环的存储器可以恰当地设置在至少一个触觉机器人的工作空间中。

附图说明

在附图中示意性地举例示出了本发明。其中：

图1示出了具有多个装配装置的装配室的透视图，

图2示出了组件支承件的透视图，

图3示出了部分装配室的局部放大透视图，

图4和图5示出了按压机和按压工具，

图6和图7以不同的视图示出了用于滚动轴承的存储器，

图8示出了具有可控夹持工具和更换装置的触觉机器人，

图9示出了夹爪保持器的透视图，

图10到图12示出了具有不同夹爪的夹持工具和各种被夹持的部件，

图13示出了夹持工具的透视图，其具有带动件和特别是与张紧环相配的插口定位销，

图14示出了用于张紧环的存储器，其具有输出装置，

图15示出了如图14所示的具有夹持工具的存储器的部分截面视图，

图16示出了具有夹持工具的存储器的透视图，

图17示出了用于放置密封环的辅助装置，

图18示出了测试装置。

其中，附图标记说明如下：

1 装配室

2 轴承装配装置

3 安全环装配装置

4 密封环装配装置

5 工件

6 轴承，滚动轴承

7 安全环

8 密封环

9 触觉机器人

10 触觉机器人

11 夹持工具

12 夹持工具

13 夹爪

14 夹紧件，插口定位销

15 带动件，分离销

16 基座

17 适配器

18 更换装置

19 夹爪耦合装置

20 夹爪锁定装置(Verriegelung)

21 操控装置

22 辅助装置

23 按压机

24 安全环张紧装置

25 密封环安放装置

26 测试装置

27 用于轴承或安全环的存储器

28 分离装置

29 输出装置，导向件

30 槽

31 检测装置，止挡件

32 操作装置

33 用于密封环的存储器

34 夹爪保持器

35 按压装置，按压柱塞

36 压床

37 用于压床的存储器

38 按压工具

39 用于按压工具的存储器

40 保持件，套环

41 张紧卡爪

42 用于密封环的安放工具

43 手指

44 控制器，机器人控制器

46 节肢，末端节肢，手

47 节肢，中间节肢

48 节肢，中间节肢

49 节肢，基础节肢

50 转动轴

51 传感装置

52 更换耦合装置

53 基座，工作台

54 供应装置

55 输出装置

56 工件载体

Ⅰ-Ⅶ 机器人轴。

具体实施方式

本发明涉及装配装置2、3、4和装配方法。装配装置2、3、4可以具有不同的构型本发明还涉及装配室1，其具有多个装配装置2、3、4，用于实施多重、复杂的装配进程。

装配装置2、3、4用于将一个或多个部件6、7、8装配在工件5上。装配装置2用于将轴承6、特别是滚动轴承装配在轴状或套筒状或法兰状的工件5上。装配装置3用于装配安全环7。装配装置4用于装配密封环8。

装配装置2、3、4可以独立地构成和设置，在此，它们分别只执行上述装配过程。装配装置2、3、4也可以复杂地构成，并能够执行多个装配工作。他们特别是可以在单个工件5上装配多个部件，例如滚动轴承6和安全环7。在此装配装置2、3、4可以共同起作用或彼此组合。它们特别是可以具有共同的组件。在如图1所示的实施方式中，用于装配滚动轴承6、安全环7和密封环8的三个装配装置2、3、4结合在一起。在此，它们具有共同的组件、特别是具有可控夹持工具11、12的触觉机器人9、10。

装配室1具有用于一个或多个工件5的供应装置54和用于具有已装配部件、特别是轴承6、安全环7和密封环8的工件5的输出装置55。工件(5)可以被单独地输送。在所示出的实施方式中实现了工件5的成组输送，该组工件5在合适的工件载体56上与相应的保持装置一起共同地设置在所定义的位置上。输出同样也是通过工件载体56实现。例如被设计为板式滑道(Palettenrutsche)的供应装置54将已加载的工件载体56或替代地将各个工件定位在预定的卸载位置上，并将空的工件载体56运回加载地点，以便手动或自动地重新装载。替代地，板式滑道也可以构成输出装置55，并运回重新装载有组装部件的工件载体56。

图2示出了这种带有多个工件5的盘状工件载体，工件5例如可以是小齿轮轴，套筒，齿轮，盖，法兰等。在所示出的实施方式中，工件5构成多轴机器人手的组件，特别是传动件。

如图1和图3所示，装配室1具有例如被设计为工作台的基座53，用以容纳装配装置2、3、4。供应装置54和输出装置55连接在基座53上。装配装置2、3、4的可移动并配备有驱动器以及控制器的组件设置在基座53的内部或中间区域。在基座53的边缘设置具有例如用于轴承6、安全环7和工具38的存储器的结构。在基座53的旁边或其上还设置有控制器44，优选为机器人控制器。

装配装置2、3、4各自具有至少一个触觉机器人9、10。在所示出的装配室1中设置有两个触觉机器人9、10，它们可以连接在共有的或上一级的控制器44上并相互配合。触觉机器人9、10分别承载着可控且配备有驱动器(未示出)的夹持工具11、12，夹持工具同样连接在控制器44上。图8举例示出了这种触觉机器人8、9。

此外，装配装置2、3、4可以各自具有一个或多个辅助装置22，它们在必要时可以配备有可控的驱动器并同样连接在控制器44上。机器人9、10是可编程的，在此，在控制器44中存储有轨迹程序和流程程序。

在所示出的实施例中，触觉机器人9、10一起工作并拥有划分开的活动。机器人10主要用于：供应和输出工件5，并更换辅助装置22的部件，以适应不同的装配工作，并在需要时也用于测试任务。另一个触觉机器人9优选用于输出和供应待组装的部件6、7、8。机器人9、10还可以相互递交工件5，以改变方向或使工件5转向并返回。第二触觉机器人在此也可以执行供应任务。例如，将触觉机器人10设置在基座53的边缘区并操纵位于其工作区域中的供应装置54和输出装置55。将另一个触觉机器人9设置在远端并操纵位于其工作区域中的用于轴承6和安全环7的存储器27以及用于密封环8的存储器33。

在图8中示出的触觉机器人9、10具有多个可移动的、例如彼此铰接连接的节肢46、47、48、49和多个机器人轴Ⅰ至Ⅶ，这些机器人轴的驱动器与控制器44相连接。机器人9、10具有与触觉特征相对应的、优选为集成的传感装置51，用于测量负载以及可能的路径和位置。在一种优选的实施方式中，传感装置51包括多个设置在轴驱动器上以及节肢46-49的连接点上的传感器。传感装置51或传感器同样与控制器44连接。

如果在装配装置2、3、4或装配室1中设置两个或更多的触觉机器人9、10，优选这些机器人具有相同类型的如下所述的结构。夹持工具11、12可以同样被设计为相同类型的。

在所示出的实施方式中，触觉机器人9、10具有旋转轴并被设计为关节臂机器人，在此，其具有七个机器人轴Ⅰ-Ⅶ。夹持工具11、12刚性地或通过中间连接的自动耦合装置52可更换地固定在触觉机器人9、10的也被称为机器人手的末端节肢46的从动元件上。例如法兰状的从动元件围绕从动轴或转动轴50转动，该从动轴或转动轴50也构成了最后的机器人轴Ⅶ。

机器人设计的其他细节将在本文的最后加以说明。

所述一个或多个夹持工具11、12例如被设计为平行夹钳并具有两个或更多的夹爪13，优选夹爪13平行取向并具有与各自的夹持工作相适应的夹具轮廓。夹爪13具有细长的形状，并可以在内侧面和/或外侧面上具有包括凸部和凹部的夹具轮廓。夹具轮廓可以适应各个待抓起的部件(例如工件5)或待装配的部件6、7、8，甚至是辅助装置22的部件。优选夹爪13具有多种轮廓，并且能够抓起各种不同的部件。为此，在图10至图12中示出了多个实施例。

夹爪13可彼此相对移动地安装并与驱动器(未示出)连接。夹爪可以相互接近和相互分离，以打开和闭合夹持工具11、12。夹爪13设置在夹持工具11、12的基座部件16上，夹持工具11、12也可以容纳驱动器并通过接口与触觉机器人9、10或更换耦合装置52相连接。夹爪13可以直接设置在基座部件16上，或各自设置在突出的适配器17上，适配器17可以可移动地安装在基座部件16上，并在必要时被驱动。

对于不同的夹持工作，夹持工具11、12可以是可更换的，为此，装配装置2、3、4或装配室1具有更换装置18。可以有各种不同的夹具更换的可能性。

在一种变形中，夹持工具11、12具有固定配属的夹爪13，并根据需要通过自动更换耦合装置52整体地进行更换。为此，更换装置18具有多个不同的夹持工具11、12，其将所述的夹持工具保持在设定的位置和方向上，以自动进行耦合和解耦。

在所示出的实施方式中，夹爪13可松脱地设置在基座部件16上，特别是设置在相应的适配器17上，并且可更换。为此，可以分别配置耦合装置19、锁定装置20以及用于打开和关闭锁定装置20的操控装置21。用于耦合和解耦的进给运动通过各个触觉机器人9、10实现。更换装置18具有多个用于不同的夹爪13、特别是不同的夹爪13的组的保持器34。各个保持器34在设定的位置和取向上容纳单个的夹爪或夹爪组以及位置保护装置，以实现自动的耦合和解耦。

在所示出的实施例中，平行夹钳配备有一对或一组两个夹爪13。在另一种变形中，这种组可以更大，包括三个或更多平行夹爪。夹爪13在必要时也可以是可移动的并各自具有集成的驱动器，在此，例如这种复杂的夹爪被单独固定地或可更换地设置在基座部件16上。上述夹爪的组或复杂的单个夹爪适应于不同的夹持工作并具有例如不同的夹持轮廓。

夹爪13与耦合装置19、锁定装置20、操控装置21和相关的保持器34一起可以通过不同的方式构成。在如图10至图12所示和优选的实施方式中，耦合装置19具有位于夹爪13上的耦合销、位于适配器17上的所属对应的接收开口以及其他位置确定的抵接边缘形状的耦合元件、转动保护装置等。耦合轴在此例如沿夹爪13的纵向方向延伸。锁定装置20由在耦合销上位于外周上并相切取向的锁定槽和横向穿过适配器17***的锁定杆构成，在此，锁定杆通过弹簧部件以优选相对于耦合轴和负荷倾斜取向被可移动地引导到适配器17中的导向槽中。锁定杆可以前进并与位于***的耦合销上的锁定槽形状配合地接合，在此，锁定杆和锁定槽具有旋转对称的、特别是圆形的横截面。在锁定杆的越过适配器17向外伸出的两侧端部上设置可转动的辊或滑动元件，它们与保持器34上的月牙板状的止挡件共同作用，并构成操控装置21的组件。

图8和图9示出了这种保持器34。如果夹持工具11、12的驱动器使夹爪13彼此相向运动，辊或滑动元件在止挡件上被停止，锁定杆由此向外运动，以打开锁定装置20，并在解耦时保持在打开位置上。夹爪13在例如开槽的保持器34上被形状配合地引导并保持，并通过有弹性的保护装置固定在其位置上。

替代地可以通过其他的方式、例如根据专利文献DD 226826A1或DE102009039104A1构成夹爪13、更换装置18以及耦合装置19、锁定装置20和操控装置21。此外，在锁定装置20的一种未示出的变形中，可以通过磁力(例如设置在保持器34上的永久磁铁或电磁铁)操作适配器17中的弹簧加载的锁定销，并将其从形状配合地接合的锁定位置拉入到夹爪13上的锁定穿孔中，并由此打开锁定装置。当通过切断电磁铁或远离永久磁铁使磁力下降时，锁定装置通过螺栓弹簧自动再次闭合。

此外，在所示出的实施例中，夹持工具11、12也可以具有其他的用于辅助任务的其他部件。如图13所示，这种部件例如可以是带动件15，其例如刚性地设置在基座部件16上。该例如销状的带动件15可以具有设定的形状、位置和取向，并在必要时在自由端部具有钩状或槽状的抓鼻(Greifnase)，并作为分离销用于下面所述的目的。

此外，一个或多个夹爪13可以具有特殊的夹持轮廓，该夹持轮廓在可能的多轴取向上具有有利于夹持的造型。一方面，在上述方式中，夹爪13的外周，特别是沿其相对运动方向看，可以在内侧面和/或外侧面上例如通过凸部和凹部以及可能的穿孔开口适于夹持地构成。图13还示出了必要时附加的位于夹爪13前端面上的夹紧件14。例如，可以将夹紧件14设计为轴向突出的插口定位销，其与安全环7的眼部相对应并与其啮合。

图1、图3以及图4至图7示出了用于特别是滚动轴承的轴承6的装配装置2的部件。触觉机器人10用于输送来自工件载体56的工件5，也可用于更换辅助装置22的部件。为此，其具有夹持工具12。

具有夹持工具11的触觉机器人9用于分离、输送和定位轴承6，并且也能用于引导辅助装置22的组件。此外装配装置2包括至少一个用于轴承6的存储器27，其设置在基座16或工作面的边缘上。

可控的和受驱动的辅助装置22用于将由触觉机器人9输送的轴承6接合在已经就位的工件5上。为此，辅助装置22具有可控的按压机23，优选为具有普适性的通用按压机。按压机23可以由框架、与控制器44相连接的按压驱动器和受其驱动的按压装置35(例如可垂直向上或向下运动的按压柱塞(Pressstempel))组成。此外，按压机23还具有设置在位于按压柱塞35下方的框架上的压床(Pressenaufnahme)36。压床36可以设计为可更换的并设置有多个，在此，可以将多个不同的压床36设置在位于触觉机器人10的区域中的存储器37中，并通过触觉机器人10的夹持工具12加以操控，并可以在按压机23上或存储器37中定位。压床36在所示出的实施方式中适应于不同的工件5。

按压机23还具有可移动的并在必要时可更换的按压工具38，其可以在按压过程中由按压柱塞35施加力，并为了执行装配运动和接合运动而运动。在图4中将按压机23描述为具有存储器37的通用按压机。图5示出了按压工具38，图1示出了所属的存储器39。

按压工具38可以由触觉机器人9通过其夹持工具11进行操控。按压工具38设计用于接收轴承或滚动轴承6。为了装配不同的轴承6，可以设置不同的按压工具38，其同样被设置在位于触觉机器人9的工作区域中的基座53的边缘上的存储器39中，并以设定的位置和取向做好准备。触觉机器人9可以通过其夹持工具11分别抓住按压工具38，并将按压机与轴承6一起输送，并在已经放置好的工件5上定位。

如图5示出的按压工具38在底部具有环形容纳件，用于形状配合地和可松脱地接收环状的滚动轴承6，在此可以借助于有弹性的止动件或类似的装置暂时确保其位置。此外，按压工具38还具有弹簧加载的柱塞，其轴向地并相对于该容纳件可移动地安装在工具主体上，并在进给时带动滚动轴承6并使其移动。按压工具38还具有用于在工件5上定位的定位装置，例如套环(Bund)等。工件5可以被设计为轴形或杆形的，也可以设计为套筒形的。按压工具38的造型可以相应地改变。

此外，按压工具38还具有用于在夹持工具11上限定和确保夹持位置的保持件40。这种保持件40例如可以由在图5中示出的径向套环在容纳件的上边缘上构成，在此，夹爪13具有于此适应的夹持轮廓。夹爪13侧向抓住套环40，并在此相对于如图5所示的按压工具38的进给轴和按压轴垂直取向。

为了实施轴承装配，触觉机器人9通过其夹持工具11抓住合适的按压工具38，并因此拿起位于存储器27上的分离开的滚动轴承6，并将二者定位在由机器人10所输送的、位于压床36中的工件5上的按压位置中。在输送和定位过程中，按压柱塞35抽回。随后控制按压柱塞向下运动，推压按压工具38的柱塞，并使柱塞与滚动轴承6一起移动到工件5和其轴承座(Lagersitz)上或其中。在该按压运动期间，触觉机器人9保持并引导可移动的按压工具38。在此，触觉机器人9可能还接着进行这种按压运动。最后，机器人9移走空的按压工具38，并在必要时将其放回到存储器39中，机器人9在这里将空的按压工具38放下或者在必要时与其他的按压工具38交换。

图6和图7示出了用于滚动轴承6的存储器27。存储器27将成柱状存储的轴承6放置在例如容器中，并具有用于引导和供应各个轴承6的分离装置28和输出装置29。为了实现快速的后装备(Nachbestückung)，容器可以是可更换的。此外，存储器27、特别是其可更换容器可以具有操作装置32，其可用于更换存储器，并可能用于保护目的，在此，该操作装置32例如可以由把手和在图6中示出的用于轴承储存的保护装置组成。操作装置32可以用于手动操作，或者在需要时可以通过机器人、特别是触觉机器人9、10进行操作，并可以设置在容器上。

输出装置29例如被设计为用于轴承6的导轨，其包括配备有轴向、连续的槽30的底部和侧导向条，并且到达至轴承6的垂直存储柱的下面。导轨29可以在该区域内在上面用板覆盖，该板是分离装置28的组成部分。终止于存储柱上的板设置在超过导向底部的高度上，该高度等于滚动轴承6的厚度，并只允许单个轴承穿过。

触觉机器人9使用带动件15在导轨29的末端除去、分离和供应滚动轴承6。为此，触觉机器人9利用带动件15从下面通过槽30抓住存储柱最下面的滚动轴承6，然后沿优选为直的导轨29的方向执行牵拉运动，在此，触觉机器人9带走滚动轴承6，并到达位于导轨29末端的设定的接收位置上。

在此可以设置检测装置31，用于确认已经放置好的支持6的存在和位置。在所示出的实施方式中，检测装置31被设计为位于导轨29末端的止挡件。触觉机器人9可以利用其传感装置51检测作为机械阻力的止挡位置，在此，同时检测当前的机器人位置。通过这种位置检测可以辨别：轴承6是否被带走并已定位在止挡件31上的正确的位置上，或者轴承夹带是否没有运行，以及带动件31是否没有到达止挡件31或在那里空载碰撞(leerangeschlaegt)。

随后，触觉机器人9拿起对应的按压工具38或事先已经将其抓住，并利用按压工具38在适当的地点、特别是在外周或内周上抓住已定位和已分离的滚动轴承6。然后执行上述用于按压机23的进给运动并在那里执行接合过程。

装配装置3用于装配一个或多个安全环7，安全环7同样被保存在位于基座53边缘上的存储器27中并准备好。为了实现这种安全装配的功能，前面所述的触觉机器人9可以使用相同的夹持工具11。替代地可以上述方式、特别是通过交换夹爪来更换夹持工具11。

在所示出的实施方式中，通过使用共有组件，使得用于轴承6的装配装置2、3与安全环7相互组合。在另一种实施方式中，替代地可以将它们分离地构成和设置。

图14至图16示出了用于安全环7的存储器27以及与触觉机器人9的共同作用。安全环7例如具有传统的圆弧状，该圆弧具有彼此间隔开并加厚的环端部，环端部分别具有穿孔开口或眼睛。两个夹爪13通过其各自的插口定位销14形状配合地接合在这些眼睛上。

夹持工具11可以在必要时通过其夹爪13的驱动运动使安全环7张紧，并因此使其收缩或放大。因此，如果驱动力不充分，则装配装置3可以具有可控和可驱动的辅助装置22，用于上述对安全环7的张紧。在所示出的实施例中，辅助装置22被设计为张紧装置24，其具有驱动器和可从外部或内部投送的张紧卡爪41，并与控制器44连接。利用张紧卡爪41可以使张紧环7收缩或放大，在此，处于接合中的夹爪13相应地产生这种张紧运动，并在该运动结束时被再次锁定，然后接收密封环8的弹性恢复力。夹持工具11中的驱动器11根据这种外部张紧运动和随后的锁定被接通。

用于安全环7的轴承6可以与上述用于轴承6的存储器27相似地构成并具有用于垂直存储柱的容器，在此，安全环7通过相应的导向件在存储柱中具有共有的和设定的取向，该取向具有向后的环形开口，此外，安全环7在必要时还可以为了安全输送而受到轴向弹簧的加载。存储器27还具有被构造为已开槽(30)的导轨的输出装置29和分离装置28，输出装置29在端侧具有检测装置31。因此在导轨29中，通过安全环7的导向件的相应造型，安全环7可以在输出运动中保持预定位置并确保抗扭转和抗弯曲等。图14示出了安全环7在止挡件31上的最终位置和输出准备位置。在该区域中，导轨的底部在所说的眼睛的区域中具有横向槽，其允许插口定位销的穿过及其使安全环7张紧的横向运动。这可能是部分张紧，以便从形状配合的导轨29上脱出和移除所接收的安全环7，在此，在辅助装置22中发生预制张紧(Fertigspannen)。

图15以剖切视图示出了夹持工具11上的高耸的带动件15通过槽30接合在最下面的安全环7上。在这里，在拉出运动的末期，例如被设计为止挡件的检测装置31也用于前面所述的对分离出的安全环7的存在和正确位置的确认。此外，用于安全环7的存储器27还具有前面所述类型的操作装置32。

图15和图16描述了安全环7的移除过程：首先利用带动件15将安全环7带到止挡件31上的移除位置中，在此，随后由触觉机器人9对夹持工具11重新定位，并通过相应定位的夹爪13从上面进给到已放置好的安全环7上，在此，各个夹爪13上的插口定位销14***其所对应的眼中。除了各个插口定位销14之外，夹爪13还可以具有平的或可能仿形的端面，该端面在顶部并可能在安全环7的内侧壁和/或外侧壁上形成接触面，并且除了引导插口定位销13之外还引导所接收的安全环7。

触觉机器人9可以为了装配安全环7本身而利用其夹持工具11使所接收的安全环7张紧，或将其输送给辅助装置22。随后，触觉机器人9将被张紧的安全环7移动到预定的位于工件5上的装配位置上，例如内周向槽或外周向槽。在装配过程中，触觉机器人9可以通过其轨迹控制器并通过试探性的搜索运动，使用其传感装置51触觉地检测、确认预设的装配位置，然后将安全环7定位在凹槽中。在这里，触觉机器人9可以暂时使安全环7相对于工件轴线保持倾斜，并在此例如利用已张紧安全环的加宽的顶点区域寻找接合槽。在找到接合位置之后，触觉机器人9可以将保持倾斜的安全环7在平行位置上向所述接收槽倾斜，然后通过驶出运动使其夹持工具13放松，在此也可以侧向嵌接在用于在外周侧建立形状配合的引导的凹槽中，然后将夹爪13与插口定位销14一起从形状配合地保持的安全环7中拉出并移除。

以上所述的安全环装配可以在先前实现对轴承6的装配之后由相同的触觉机器人9执行。例如，如果如图2所示的大齿轮在两侧在其主轴颈上需要安装轴承6和安全环7，首先可以在其一侧通过前面所述的方式装配轴承6和安全环7，随后，其中一个操作机器人9、10从压床36或其他的工件容纳件中拿起工件5并转交给另一个触觉机器人10、9，然后另一个触觉机器人再将工件5以倒置的取向放置在所述的容纳件中。这种容纳件、特别是压床36在此可以通过触觉机器人10在中间时间加以更换。然后在工件的另一侧开始轴承6和安全环7的上述装配过程。

利用装配装置4可以将一个或多个密封环8安装在工件5上。密封环8例如是所谓的O型环，其由绳状的弹性材料(例如橡胶或其他的合成材料)构成。

在这种情况下，装配装置4也包括具有可控夹持工具11、12的触觉机器人9、10，并且还优选包括可控和受驱动的辅助装置22，用于将密封环8接合在工件5上。在所示出的实施例中，辅助装置22具有用于密封环8的可移动存储器33和与控制器44相连接且可控和可驱动的安放装置44。可移动存储器22例如在一端具有用于多个密封环8的圆筒状、特别是管状的容纳区域，并在另一端具有夹持部件(Griffteil)，触觉机器人9可以利用其夹持工具11设定地抓住该夹持部件。

存储器33可以在预定位置上松脱地静止于位于基座53上的容纳件上，并由触觉机器人9放置在安放装置25上，然后，安放装置25从存储器33中单独地取出密封环8并将其扩大。为此，安放装置25可以具有可驱动的安放工具42，其具有多个可彼此径向分开移动的手指43，手指43通过张开抓在存储器33的容纳区域上，拿起各个密封环8并使其张紧。另一个触觉机器人10可以将工件5、例如套筒状的壳体投送到安放装置25上，然后，安放装置25将密封环8剥离(abstreifen)并转交到工件5的预定接收区域中。在此，触觉机器人10可以在必要时随着工件5一起运动，以支持剥离过程，在此，传感装置51可用于监测在该过程中可能出现的故障和碰撞。

此外，装配装置4还可以具有测试装置26，用于具有已接合的密封环8的工件5。该测试装置例如由具有测试开口的测试支架构成，测试开口具有设定的形状和位置。操作机器人10可以在装配密封环之后将工件5导入测试开口中，并通过其传感装置51和位置检测装置确定：密封环8是否存在以及其是否位于工件5的正确位置上。密封环8在设定的投送过程中接触到测试开口的边缘，在此将检测机械阻力和机器人的位置。

在所示出的实施例中，在工件5上将执行单独的或组合的装配过程。这些装配过程可以任何方式彼此组合，也可以在必要时相互交换。所示出的对一个或多个轴承6和一个或多个安全环7的组合装配可以跟随在对密封环8的一次或多次装配之后，或者替代地***在之前或其中。装配过程的类型和顺序取决于工件5和待装配部件6、7、8的类型，并可以进行相应的修正。

替代地或附加地，还可以在单独或组合的装配装置2、3、4上或在装配室1中执行其他的装配过程。为此，例如可以在工件5中***尖头定位销，安放滑环(例如圆柱环)等。此外，还可以执行其他类型的接合过程(例如粘贴、焊接等)以及其它的加工过程(例如涂镀、密封、成型、切削加工等)。对于这些操作过程，同样可以使用现有的一个或多个触觉机器人9、10，在此，必要时也可以使用现有的夹持工具11、12，然后使它们与相应的接合或加工工具共同作用。在装配过程或其他过程的末期，触觉机器人10可以移除已完成加工的工件5并转交给输出装置55。

在图8中举例示出的触觉机器人9、10例如具有四个相互铰接的节肢，即，一个可固定在基座53上的基础节肢49，两个连接在基础节肢49上的中间节肢47、48和一个末端节肢46。节肢46-49通过机器人轴Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ彼此连接，在此，中间节肢47、48可以轴向分为两个半部，它们可以围绕机器人轴Ⅲ、Ⅴ彼此相对转动。基础节肢49可以在基座上围绕机器人轴Ⅰ转动，在此，在基座上还可以设置接口，用于与机器人控制器44电缆连接。

机器人轴Ⅰ-Ⅶ可以具有可控或可切换的制动器。机器人节肢46-49可以设计为中空的，并可以容纳一个或多个在内部实施的用于运行介质的管线，例如电流和信号流、流体等，这些管线在末端节肢46上向外伸出并连接在夹持工具11、12或可能的中间连接更换耦合装置52上。由此可以实现夹持工具11、12及其组件、特别是具有附加轴的复杂夹爪的运行介质输送。

可以对例如七个机器人轴Ⅰ-Ⅶ实施力控制或力调节。机器人9、10还可以具有至少一个柔性机器人轴Ⅰ-Ⅶ，其与柔性调节器、特别是纯粹的力调节器或由位置调节器和力调节器组成的组合体相连接。用于此目的的传感装置51与机器人控制器44连接。

每个机器人轴Ⅰ-Ⅶ具有转动轴承和在此设置为可控或可调节的驱动器，驱动器具有一个或多个配属于上述传感装置51的传感器。各个传感器例如可以设计为转矩传感器，其从外面接收作用负荷。类似的或其他的传感器在某些情况下也可以检测相关机器人轴Ⅰ-Ⅶ上的转动运动和转动位置。上述机器人轴Ⅰ-Ⅶ的力控制器或力调节器涉及到向外在末端节肢46的从动元件上的作用以及作用于那里的反作用力和反作用力矩。在机器人内部，在转动轴或轴驱动器上进行转矩控制和转矩调节。借助于传感装置51，可以由机器人控制器44实现以上所述的柔性调节。

通过传感装置51可获得的触觉机器人9、10的触觉特性可以不同的方式加以应用，并在一个或多个装配装置2、3、4上作为其他外部传感器的替代品使用。在工件5和待装配部件6、7、8的操作过程中以及在装配或接合过程中的过程监控可以主要或完全通过一个或多个触觉机器人9、10的传感装置51实现。

一方面，触觉机器人9可以有弹性且可避让地保持和引导夹持工具11、12，在此，例如可以避免撞击，特别是避免与人相关的意外事故。这种特性还可用于手动示教和编程，利用该优点可以实现快速、简单地编程、调试以及适应不同的工具和将要利用其实现的过程和工作。此外，通过传感装置51的负荷检测，也可以在更换工具或手指时支持和促进对装配位置或工作位置以及耦合位置的搜索和发现。触觉机器人9、10可以在搜索行进时执行试探性的运动并且在必要时还可以执行振荡的运动。另外，可以检测在节肢46-49的相对位置中的角度误差并根据需要来加以校正。

此外，传感装置51可以用于检查夹持工具11、12及其组件、特别是夹爪13、夹紧件14以及带动件15的形状稳定性和功能。例如，触觉机器人9可以使夹持工具11、12与待检查的元件在与已知位置相关的参考点上轻轻地触碰接触，在此，将检测机器人运动和机器人位置，并借助于传感装置51检测触碰接触。在这种检查中，柔性调节器就如同在前面所述的搜寻行进中一样防止出现有害的碰撞，并在超过预定的负载阈值时停止机器人运动。通过比较机器人9、10在作为机械阻力检测到的触摸接触中的规定位置和实际位置可以确定：夹持工具11、12是否完好或损坏，以及特别是夹持工具11、12的可编程工具中心点(TCP)是否仍然处于预定的位置上。

此外，可以将触觉机器人9、10设计为轻型机器人，并由轻质材料(例如轻金属和合成材料)制成。其具有较小的尺寸和较低的重量(例如约30公斤)。这种轻型机器人可以是可移动的，并且能够以手动方式将其从一个使用地点运输到另一个使用地点。

除了所示出的实施方式之外，触觉机器人9、10还可以具有其他数量和运动学特性的机器人轴。这些机器人轴可以是任意数量和组合的平移轴和/或旋转轴。中间节肢47、48的内部可动性可以忽略。

对所示出和所描述的实施方式的变形可以通过不同的方式实现。

以上所述的一个或多个装配装置2、3、4也可以分别只配备一个触觉机器人9、10，或替代地配备三个或更多的触觉机器人9、10。所述装配装置2、3、4具有独立的发明意义，并且能够被分离地构成和设置。每个装配装置2、3、4可以具有自己的基座53和自己的存储室27、22、37、39。每个装配装置2、3、4也可以彼此链接成排或链接成网。此外，还可以附加地设置一个或多个其他的机器人以及例如位置控制的机器人，特别是用于重负荷工作。

此外，对于装配室的构成及其组件，特别是关于辅助装置22也可以实现设计方案的各种变形。具有可驱动的张紧卡爪41的张紧装置24可以被省略或通过其他的实施方式加以替换。另一个用于张紧安全环的辅助装置22例如可以由圆锥形的导向套筒和按压机23组成，在此，导向套筒由触觉机器人9、10安放在定位于按压机23上的工件5上。触觉机器人9可以将安全环7放置在导向套筒上，在此，随后下降的按压工具使安全环7沿着导向套筒移动，并因此而被扩大，并可能移动至接收槽。在此，触觉机器人9可以通过其夹持工具11与安全环7保持接合并具有引导功能。也可以对用于密封环8的辅助装置22、特别是安放装置25在结构和功能上进行更改。

也可以就装配装置2、3、4的其他组件进行结构和功能的更改，例如存储器27。存储器27例如可以被彻底改变。它们也可以固定地设置，在此只对轴承6和/或安全环7的存储柱进行替换。

输出装置29可以不同的方式构成，并具有自己的可控的运动学特性或驱动技术特性，用于分离、输出和定位轴承6和/或安全环7。检测装置31也可以其他的方式构成，并且例如可以包括设置在存储器27或其它合适位置上的传感器。存储器27的上述驱动器或附加轴以及可能配备有传感装置的检测装置31可以与控制装置44连接。在此，可以免除触觉机器人9的所述的功能。

Claims (25)

1.一种用于在工件(5)上装配轴承(6)的装配装置，其特征在于，该装配装置(2)具有触觉机器人(9，10)，该触觉机器人具有可控的夹持工具(11，12)，该装配装置(2)还具有可控、可驱动的辅助装置(22)，用以将所述轴承(6)接合在所述工件(5)上，其中，所述触觉机器人(9，10)具有多个力控制或力调节的机器人轴(Ⅰ-Ⅶ)和用于检测作用的负载的集成的传感装置(51)。

2.如权利要求1所述的装配装置，其特征在于，所述装配装置设置和设计为用于装配滚动轴承(6)。

3.如权利要求1所述的装配装置，其特征在于，所述辅助装置(22)和所述触觉机器人(9)与共有的控制器(44)相连接。

4.如权利要求3所述的装配装置，其特征在于，所述控制器(44)是机器人控制器。

5.如权利要求3所述的装配装置，其特征在于，所述辅助装置(22)具有可控的按压机(23)，该按压机具有受驱动的按压装置(35)、压床(36)和按压工具(38)。

6.如权利要求5所述的装配装置，其特征在于，将所述压床(36)和/或所述按压工具(38)设计为可更换的，其中，所述装配装置(2)具有用于多个不同的压床(36)和/或按压工具(38)的存储器(37，39)。

7.如权利要求5所述的装配装置，其特征在于，所述触觉机器人(9，10)具有设计用于操作压床(36)和/或按压工具(38)的夹持工具(11，12)。

8.如权利要求7所述的装配装置，其特征在于，具有夹持工具(11，12)的所述触觉机器人(9，10)被设计和设置用于在按压过程中引导所述按压工具(38)。

9.如权利要求7所述的装配装置，其特征在于，所述夹持工具(11，12)适应于多个不同的待抓取的物体。

10.如权利要求9所述的装配装置，其特征在于，所述待抓取的物体设计为工件(5)、轴承(6)、压床(36)或按压工具(38)。

11.如权利要求1所述的装配装置，其特征在于，所述装配装置(2)具有存储器(27)，其具有分离装置(28)和输出装置(29)，用于引导和供应单个轴承(6)。

12.一种用于在工件(5)上装配轴承(6)的装配室，其特征在于，该装配室(1)具有用于在工件(5)上装配轴承(6)的装配装置，该装配装置具有触觉机器人(9，10)，该触觉机器人具有可控的夹持工具(11，12)，该装配装置还具有可控、可驱动的辅助装置(22)，用以将所述轴承(6)接合在所述工件(5)上，其中，所述触觉机器人(9，10)具有一个或多个力控制或力调节的机器人轴(Ⅰ-Ⅶ)和用于检测作用的负载的集成的传感装置(51)。

13.如权利要求12所述的装配室，其特征在于，所述装配室(1)具有用于轴承(6)和安全环(7)的装配装置(3)和/或用于密封环(8)的装配装置(4)。

14.如权利要求12所述的装配室，其特征在于，所述装配装置(3)具有存储器(27)，其具有分离装置(28)和输出装置(29)，用于引导、定位和供应单个安全环(7)。

15.如权利要求13所述的装配室，其特征在于，所述装配装置(3)具有可控的和受驱动的辅助装置(22)，用于张紧安全环(7)，其中，该辅助装置(22)具有张紧装置(24)，该张紧装置(24)具有用于使所述安全环(7)收缩或扩大的可进给的张紧卡爪(41)。

16.如权利要求13所述的装配室，其特征在于，所述装配装置(4)具有受驱动的辅助装置，用以将所述密封环(8)接合在所述工件(5)上，其中，该辅助装置具有用于密封环(8)的可移动存储器(33)和用以单独地提取并扩大密封环(8)的可控和受驱动的安放装置(25)。

17.如权利要求12所述的装配室，其特征在于，所述装配室(1)具有两个或更多的协作触觉机器人(9)，它们与共有的机器人控制器(44)相连接。

18.如权利要求15所述的装配室，其特征在于，所述辅助装置(22)和所述一个或多个触觉机器人(9)与共有的控制器(44)相连接。

19.如权利要求16所述的装配室，其特征在于，所述辅助装置和所述一个或多个触觉机器人(9)与共有的控制器(44)相连接。

20.如权利要求18或19所述的装配室，其特征在于，所述控制器(44)是机器人控制器。

21.如权利要求12所述的装配室，其特征在于，夹持工具(11，12)被设计为平行夹钳，其具有两个或更多个平行且可相对于彼此可控地移动以及可更换的夹爪(13)。

22.如权利要求12所述的装配室，其特征在于，所述触觉机器人(9，10)具有适应于多个不同的待抓取的物体且可控的夹持工具(11，12)。

23.如权利要求22所述的装配室，其特征在于，所述待抓取的物体设计为工件(5)、轴承(6)、安全环(7)、存储器(33)、压床(36)或按压工具(38)。

24.如权利要求21所述的装配室，其特征在于，所述夹持工具(11，12)具有基座(16)，其具有可控的受驱动的适配器(17)、耦合装置(19)以及用于可更换地接收夹爪(13)的可控的锁定装置(20)，其中，所述装配装置(2，3，4)具有用于夹爪(13)的更换装置(18)，该更换装置具有多个用以定位准确地容纳解耦夹爪(13)的保持器(34)和用于所述锁定装置(20)的操控装置(21)。

25.如权利要求14所述的装配室，其特征在于，所述用于轴承(6)和安全环(7)的存储器(27)具有操作装置(32)，用于自动地交换和激活。