接合工具、接合装置和接合方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种接合工具(7)，一种配备该接合工具的接合装置(2)和一种纵梁(9)在柔性工件(8)上的接合方法(9)。多个工业机器人(3至6)配备有接合工具(7)并共同地处理和接合所述纵梁(9)。接合工具(7)被加热，并借助于可控的抽吸抓取器(26)利用抓取工具(25)在构件上侧面(30)上抓住所述纵梁(9)，其中，设置在旁边的、被加热的配对保持件(29)同样作用在所述构件上侧面(30)上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有方法和装置主权利要求前序部分所述特征的一种接合工具、一种接合装置和一种接合方法。
技术介绍
在飞机制造过程中，从实践中已知的，纵梁是被手动地装配在柔性的表面结构上，特别是被装配在飞机部件的柔性表皮上。专利文献EP2388194A2和EP2596904A1示出了一种由机器人引导的接合工具和一种具有多个工业机器人的接合装置，用于将纵梁自动地接合在飞机表皮上。该接合工具具有抓取器、引导和按压滚子以及加热装置，其中，抓取器首先抓在成型纵梁的端面开口中，并在将纵梁放置于飞机表皮上之后放开纵梁。接下来，工业机器人使接合工具沿着纵梁连续地运动，在此，接合工具利用转动的引导和按压滚子在纵梁上滚动。
技术实现思路
本专利技术的目的在于进一步改进这种接合技术。本专利技术的目的通过方法和装置主权利要求中的特征来实现。根据本专利技术的接合技术，即接合工具、接合装置和接合方法，在位置准确性、过程安全性和品质方面相对于现有技术是有优势的。接合技术的灵活性也得到了改善。此外，在接合技术的快速性和经济性方面也获得了提高。长的构件、特别是纵梁能够更好、更准确地相对于柔性工件、特别是表面结构或皮肤实现定位、取向和接合。这种构件可以有选择地被完全地、不间断地或者逐步地并以滚动式运动靠放在工件上。这种接合可以局部地在多个离散的且间隔开的接合部位上沿着所述构件同时或依次地进行。在此情况下，利用接合工具所抓住的各个构件区域可以在接合部位上针对预先给定的持续时间以及利用所限定的力和热输入被按压在工件上。这种按压和热输入将稳定地进行。由此，可以向这种接合连接、特别是粘接连接提供精确、可重现的参数。这种接合连接的接合过程和品质要比利用滚转式接合工具更好并且更可控。接合部位的数量、地点和大小可以自由地选择，由此使得接合过程更加灵活，并且能够适配任何构件和工件以及它们的要求。离散的且呈点状的接合部位的间距也是可选择的。通过将相邻的接合部位集中起来并紧密相邻，就可以按照需要构成较大的接合区域。这种具有离散的且间隔开的接合部位的接合过程属于拼接接合或拼接粘接。构件可以被接合工具抓在其上侧面上，并相对于其下的工件被按压。接合工具可以利用升降抓取器、特别是抽吸抓取器从上方保持构件，在构成局部接合连接之后放开构件，并在下一接合部位上重新抓取。防丢失装置将在升降抓取器意外失效时阻止构件掉落。接合工具抓住长度较短的构件区域，并在一被严格界定的接合部位上将该构件区域按压在工件上。这将有利于下述构件和工件的接合：它们具有长度变化的轮廓，特别是具有弯曲的走向，局部的突出部，拱形部等。所述按压和热导入沿按压表面平面式地进行，该按压表面与所接触的构件区域的轮廓相匹配。该按压表面可以被控制地加热，从而能够精确地控制在接合部位上导入的热量。力导入和热导入分布在限定的表面上，在此，在局部的接合部位上构成具有一定大小和强度的粘接点。在两侧具有连续或局部凸缘的Ω形或T形的构件中，在两侧可以同时形成接合部位。接合工具可以在抓取过程中利用定位工具来引导构件，特别是使构件居中，并在必要时可以对弯曲弹性构件的可能的形状偏离进行修正。借助于被携同引导的传感器装置，可以控制接合力并在必要时加以调节。此外，可以探测关于构件的相对位置。可以使用外部测量装置对工件上的一个或多个构件进行精确的测量和定位，并对被编程的工业机器人及其接合工具进行位置修正。利用根据本专利技术的接合技术，当构件在工件上处于接合姿态和接触姿态时，通过使构件在工件上被粘接、焊接等来实现接合，优选为材料接合。这种接合过程可以借助于多个工业机器人及其接合工具，在沿构件长度分布的多个接合部位上同时进行。这将缩短并改善接合过程。根据本专利技术的接合技术可以用于任意长度的构件，其中，本专利技术的质量优势在这里将产生特别重要的影响。本专利技术的其它优选的设计方案在从属权利要求中给出。附图说明本专利技术在附图中被示例性和示意性地示出。其中：图1以立体图示出了具有接合装置的装配工作站；图2以根据图1的箭头II的端面视图示出了装配工作站；图3和图4以立体图示出了具有多个工业机器人和接合工具的接合装置的变型；和图5至图7以不同的视图示出了接合工具。具体实施方式本专利技术涉及一种接合工具7，一种装备有该接合工具的接合装置2和一种用于工件8上的构件9的接合方法。此外，本专利技术还涉及一种用于制造设备中的装配工作站1，该装配工作站具有至少一个这种接合装置2。图1和图2示出了接合装置2和装配工作站1。接合装置2分别具有多个可编程的工业机器人3-6，该工业机器人具有接合工具7。附加地，可以配设有构件供应装置11和工件承载件10。此外，还可以设置用于接合过程的外部测量装置12，该外部测量装置优选非接触地、特别是以光学的方式进行测量，并且例如被设计为激光追踪器。此外，接合装置2还可以具有传感装置20。另外还有未被示出的控制器，接合装置2的组件被连接到该控制器上。控制器例如可以是机器人控制器或上级控制器。由此使得接合装置2将按照预先设定的程序被控制。接合装置2用于长的构件9在柔性工件8上的配合准确的接合。构件9可以具有加固功能并优选为所谓的纵梁。这些构件被设计为纵向延伸的型材，其例如在横截面上具有如图5至图7所示的Ω形状或(未示出的)T形形状。构件9或纵梁可以具有直的或弯曲的延伸部，并具有相应的纵轴线35。型材9具有用于进行接合的中间突出区域和侧向凸缘表面。该突出区域例如可以是Ω形型材中的屋顶状型材拱曲部或T形型材中的直立的腹片(Steg)。接触面和接合面分别位于凸缘的下侧面上。构件9、特别是纵梁可以由适当的材料制成，例如金属或塑料或复合材料。这些材料可以是如下的材料：它们在被加热时会实现连接，例如熔融和粘接或焊接。柔性工件8优选是柔性表面结构，该柔性表面结构可以被使用在飞机制造、车辆制造或另外的领域中。该柔性工件例如可以构成飞机部件(例如飞机机身、机翼等)的表皮(所谓的Skin)或表皮的组成部分。工件8例如具有薄壁且多层的设计，并被设计为复合部件，特别是被构造为CFK部件。工件层可以具有通过纤维等被强化的结构，并利用液态或糊状的接合剂来浸润，然后工件层在硬化过程或类似的过程中通过接合剂彼此紧密连接。接合剂特别可以是热固性合成树脂。在接合过程中，构件9和工件8通过热输入相互形成熔融连接或粘接连接。在这里，例如一个或两个配对件8、9或可能的中间层可以熔融。工件8优选具有碗的形状，并且为了实现接合进程而通过工件承载件10来保持、成型和支撑。工件承载件10可以是接合装置2的组成部分，并属于接合装置的供应范畴。工件承载件10具有碗形的工件收纳部38，该工件收纳部确定了工件8的形状。优选将工件收纳部38设计为凹形的，并如图1和图2所示的以其开口向上指向。工件收纳部38和工件8的碗形形状可以是倒圆的。工件8的内侧面和外侧面可以是光滑的表面。如图1和图2所示，工件8可以在其纵向延伸部上沿着所示出的空间x轴具有保持不变的或变化的构型，例如鼓起或变窄的形式。构件9或者说纵梁则遵循该形状变化。柔性工件8可以在起始位置中具有平坦的和垫状的造型，其中，该工件在工件收纳部38中获得最终所希望的碗形形状。工件承载件10可以具有固定的或非固定的台架37，例如所示出的其上设置有工件收纳部38的下台架。非固定的台架3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接合工具，用于在柔性工件(8)、特别是表面结构上配合准确地接合优选为长的构件(9)、特别是纵梁，其中，所述接合工具(7)是能加热的并具有用于工业机器人(3‑6)的接口(18)以及用于构件(9)的抓取工具(25)，其特征在于，所述抓取工具(25)具有抓靠在构件上侧面(30)上的、可控的升降抓取器(26)、特别是抽吸抓取器，并具有设置在所述升降抓取器旁边的、被加热的配对保持件(29)，所述配对保持件同样作用在所述构件上侧面(30)上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.06 DE 202014101000.91.一种接合工具，用于在柔性工件(8)、特别是表面结构上配合准确地接合优选为长的构件(9)、特别是纵梁，其中，所述接合工具(7)是能加热的并具有用于工业机器人(3-6)的接口(18)以及用于构件(9)的抓取工具(25)，其特征在于，所述抓取工具(25)具有抓靠在构件上侧面(30)上的、可控的升降抓取器(26)、特别是抽吸抓取器，并具有设置在所述升降抓取器旁边的、被加热的配对保持件(29)，所述配对保持件同样作用在所述构件上侧面(30)上。2.根据权利要求1所述的接合工具，其特征在于，所述配对保持件(29)被设计为按压冲头(31)，所述按压冲头具有被加热的按压头(32)，所述按压头具有按压面(33)。3.根据权利要求1或2所述的接合工具，其特征在于，所述按压冲头(31)被刚性地构成和设置。4.根据权利要求1，2或3所述的接合工具，其特征在于，所述按压面(33)与所接触的构件区域的轮廓相匹配。5.根据前述权利要求中任一项所述的接合工具，其特征在于，所述按压头(32)被设计可控的加热元件，或者具有集成的、可控的加热元件。6.根据前述权利要求中任一项所述的接合工具，其特征在于，所述抽吸抓取器(26)具有多个吸取元件(27，28)，所述吸取元件沿所述构件(9)的纵向方向(35)依次设置。7.根据前述权利要求中任一项所述的接合工具，其特征在于，一吸取元件(27)被固定地设置，并且另一吸取元件(28)相对于所述纵向方向(35)被侧向地或横向地、特别是浮动地设置。8.根据前述权利要求中任一项所述的接合工具，其特征在于，所述接合工具(7)具有多个按压头(32)和多个吸取元件(27，28)，这些按压头和吸取元件分别成对地并间隔开地设置在中央纵轴线(35)的两侧。9.根据前述权利要求中任一项所述的接合工具，其特征在于，所述接合工具(7)具有用于待抓取的构件(9)的定位工具(23)，特别是平行夹钳。10.根据前述权利要求中任一项所述的接合工具，其特征在于，所述升降抓取器、特别是抽吸抓取器(26)沿纵向方向(35)被设置在所述配对保持件(29)与所述定位工具(23)之间，或者被设置在所述配对保持件(29)的两侧。11.根据前述权利要求中任一项所述的接合工具，其特征在于，所述接合工具(7)具有用于所述构件(9)的可控的防丢失装置(24)、特别是下方抓取夹紧器。12.根据前述权利要求中任一项所述的接合工具，其特征在于，所述接合工具(7)被设计用于材料接合、特别是粘接或焊接。13.一种用于在柔性工件(8)、特别是表面结构上配合准确地接合优选为长的构件(9)、特别是纵梁的装置，其中，所述接合装置(2)具有多个包括接合工具(7)的工业机器人(3-6)，用于共同地处理和接合所述构件(9)，其特征在于，所述接合工具(7)根据权利要求1至12中的任一项构成。14.根据权利要求13所述的接合装置，其特征在于，所述工业机器人(3-6)被如下地设计和控制：即，所述工业机器人使所述构件(9)在所述接合之前相对于所述工件(8)平行地或等距地取向，然后为了进行所述接合而共同将所述构件按压在所述工件(8)上并加热。15.根据权利要求13所述的接合装置，其特征在于，所述工业机器人(3-6)被如下地设计和控制：即，多个工业机器人(4-6)使所述构件(9)首先被浮置式地保持，然后按照顺序被依次按压在所述工件(8)上并逐步地接合。16.根据权利要求13，14或15所述的接合装置，其特征在于，一工业机器人(3-6)被如下地设计和控制：即，该工业机器人使所述构件(9)在多个接合部位(36)上依次地接合，并在此重新抓在所述构件(9)上。17.根据前述权利要求中任一项所述的接合装置，其特征在于，为一个或多个接合工具(7)设置加热装置(34)。18.根据前述权利要求中任一项所述的接合装置，其特征在于，所述接合装置(2)具有优选被携同引导的传感装置(20)。19.根据前述...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·亨切尔，N·斯特罗伯，
申请(专利权)人：库卡系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE