本发明专利技术揭示了一种用于自动执行拧紧工艺的拧紧装置，其中螺钉沿轴向拧到拧紧辅件上，所述拧紧装置具有带有电动进给电机的进给单元、带有电动驱动电机的旋转单元、用于将所述螺钉进给到供应位置的横向进给单元，以及用于控制所述拧紧工艺的控制装置，其中所述拧紧工艺的进给部分的控制基于瞬时进给力实现，和/或所述旋转单元的共同协调控制通过所述进给单元和/或所述横向进给单元实现，其中，为此目的，一个单元的交互控制作为另一个单元的瞬时状态值的函数来实现。该装置提升了工业机具在实施拧紧工艺时的控制力，保证了在瞬时旋转速度下，进给速度与螺距的精确关系，提升了对不同材料工件的普适性；同时实现了旋转驱动与进给单元的同步操作。给单元的同步操作。给单元的同步操作。
【技术实现步骤摘要】
用于自动执行拧紧工艺的拧紧装置
[0001]本专利技术涉及一种用于自动执行拧紧工艺的拧紧装置和方法，其中具有螺纹的螺钉元件被拧入配合螺纹中。
技术介绍
[0002]用于自动执行拧紧工艺的拧紧装置通常具有用于轴向进给运动的进给单元。这种拧紧装置还包括用于产生旋转运动的旋转单元。在传统的拧紧装置中，进给单元由压缩空气驱动。原则上，这会导致某些限制。最近的发展旨在用电动驱动取代压缩空气驱动。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的旨在提出一种用于自动执行拧紧工艺的拧紧装置，。
[0004]本专利技术实现上述目的的技术解决方案是，用于自动执行拧紧工艺的拧紧装置，其中螺钉沿轴向拧到待拧件上，其特征在于：所述拧紧装置具有：进给单元，用于在行程范围内产生轴向进给运动，所述进给单元具有电动进给电机并用于检测瞬时进给力、瞬时进给速度和瞬时轴向位置，旋转单元，带有用于产生旋转运动的电动驱动电机，所述旋转单元用于检测检测瞬时旋转速度、瞬时转矩和瞬时旋转角，工具头，用于引导所述螺钉，横向进给单元，用于将所述螺钉进给到备用位置，螺旋传动工具，用于锁住所述螺钉的螺钉头，通过旋转单元旋转，并通过进给单元在轴向上移动，控制装置，用于控制所述拧紧工艺，其中进给部分的控制基于瞬时进给力实现，进给单元的共同协调控制通过所述旋转单元和/或所述进给单元实现，其中一个单元的交互控制作为另一个单元的瞬时状态值的函数来实现。
[0005]应用本专利技术该拧紧装置，其具备显著的进步性及功效：提升了工业机具在实施拧紧工艺时的控制力，保证了在瞬时旋转速度下，进给速度与螺距的精确关系，提升了对不同材料工件的普适性；同时实现了旋转驱动与进给单元的同步操作。
附图说明
[0006]图1是本专利技术拧紧装置的侧视图。
[0007]图2是本专利技术拧紧装置在工具投区域的进给单元位于第一工作位置的结构剖视图。
[0008]图3是本专利技术拧紧装置在工具投区域的进给单元位于第二工作位置的结构剖视图。
[0009]图4是本专利技术拧紧装置在工具投区域的进给单元位于第三工作位置的结构剖视图。
具体实施方式
[0010]拧紧装置尤其是被设计用于安装在调节机构上的装置，尤其是用于安装在特别多轴（工业）机器人的机械手（robot hand）上或安装在可沿多轴线型调节的系统上。
[0011]拧紧装置包括进给单元，用于在行程范围内产生轴向进给运动，所述进给单元具有电动进给电机，用于检测瞬时进给值，即检测瞬时进给力、瞬时进给速度和轴向位移的进给组件部件的瞬时轴向位置。这尤其是进给单元的运输部件的瞬时位置。
[0012]此外，所述拧紧装置包括用于通过电动驱动电机产生旋转运动的旋转单元，所述旋转单元被设计成检测瞬时旋转值，即瞬时旋转速度、瞬时扭矩和瞬时旋转角。拧紧装置还包括在拧紧过程中对螺钉起导向作用的工具头。
[0013]在这种情况下，拧紧工艺被理解为从在初始位置锁住螺钉到将螺钉拧入待拧件并返回初始位置的完整循环。此拧紧工艺由进给单元和旋转单元共同执行。拧紧工艺包括进给组件和旋转组件，进给组件通过进给单元进行线性轴向运动，旋转组件通过旋转单元进行旋转运动。拧紧工艺的一部分是实际的拧紧工艺，在所述工艺中，螺钉被拧入或拧出待拧件。拧紧工艺在下文中也称为插入工艺。在这个拧紧工艺中，旋转单元的旋转运动和进给单元的进给运动都会按时序进行。
[0014]在实际的拧紧工艺开始之前，进给单元定期地将螺旋传动工具朝着待拧件的方向移动。因此，拧紧工艺的进给部分包括螺钉尚未拧入待拧件期间的进给，并且在此期间偏向于不进行旋转运动。
[0015]此外，还设置了进给单元，所述进给单元被设计成将各个螺钉进给到工具头。这个进给单元通常安装在拧紧装置的前部区域，通常用于在拧紧工艺（即螺旋传动循环）开始时接纳螺钉。
[0016]例如，进给单元被设计为进给或喷射通道，通过所述通道，螺钉可以通过例如压缩空气推送的方式进入供料位置。或者，进给单元设计为夹持器的形式，例如机械式夹持器，或者真空夹持器比如真空套筒。通过使用夹持器，相应的螺钉从供料位置被拾取。拧紧装置的进给单元，依据设计包括储钉机构、真空系统、压缩空气系统和连接管路等。进给单元还可以设计成真空套筒形式。
[0017]此外，至少在拧紧过程中，所述装置具有被设计用于锁住螺钉头、特别是用于啮合螺钉的螺钉头的螺旋传动工具。螺旋传动工具可以是内部花型或者外部花型。螺旋传动工具可通过旋转单元旋转，并通过进给单元沿工具头轴向进行移动。
[0018]此外，拧紧装置包括用于控制拧紧工艺的控制装置。控制装置被设计成使得根据瞬时进给力，特别是作为位置函数的瞬时进给力来控制拧紧工艺的进给部分。特别地，在瞬时进给力的基础上，特别是作为瞬时位置的函数，执行进给部分的控制，其中发生纯进给运动而没有叠加的旋转运动。因此，瞬时进给力特别是作为当前轴向位置的函数来检测，并且对拧紧工艺的进给部分的控制，因此进给单元和/或旋转单元的控制也完全或部分地基于所述瞬时进给力来执行。
[0019]作为基于瞬时进给力的控制的替代或补充，设计了三个单元（进给单元、旋转单元、进给单元）中至少两个单元的共同协调控制。这涉及一个单元的交互控制，作为其它单元瞬时状态值的函数。
[0020]根据第一变型，作为进给单元的当前轴向位置的函数来控制旋转单元和/或进给
单元。另外，旋转单元的控制作为进给单元瞬时进给力的函数来执行。进一步补充或替代地，进给单元作为旋转单元的瞬时测量值（状态值）的函数进行控制。
[0021]此外，替代地或组合地，对一个或多个单元（进给单元、旋转单元、横向进给单元）进行的控制随完成的工艺步骤而变。一个循环形成一个相应的拧紧工艺，通常可以细分为按顺序的几个工艺步骤。特别是：通过横向进给单元将螺钉进给到工具头的供应位置，如果需要，通过拧紧装置所连接的调节机构（例如机器人或多轴线性调节系统）相对于组件定位拧紧装置螺旋传动工具从初始位置横向进给，直到其与螺钉头啮合（属于进给部分），如有必要，通过进给单元的进给将螺钉进一步横向进给到工件上（属于横向进给部分），将螺钉拧入工件（拧紧工艺），进给单元的回程，特别是到起始位置（属于（负）横向进给部分）。
[0022]拧入螺钉的工艺步骤（实际拧紧工艺）通常细分为几个子步骤，即可能带有旋切的预拧、进一步拧入和最终拧紧螺钉。
[0023]这种拧入工艺，即实际的拧紧工艺，是以本身已知的方式控制的，例如扭矩控制。
[0024]所述控制概念通常基于这样的原理，即在电动进给驱动中，瞬时轴向位置信息通常是准确和直接的，特别是与其它瞬时状态值相结合，以便可以非常精确地确定拧紧工艺的瞬时状态。由此导出，作为旋转单元和/或进给单元的瞬时值的函数来执行定义和目标控制。如若不然，就无法获得精确可靠的瞬时位置信息，尤其是与其它瞬时状态值（例如气动驱动的进给速度和位置）结合使用时。
[0025]优选方案是在整个实施拧紧工艺中持续监测进给力，特别地，进给力还以瞬时进给本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.用于自动执行拧紧工艺的拧紧装置，其中螺钉沿轴向拧到待拧件上，其特征在于：所述拧紧装置具有：进给单元，用于在行程范围内产生轴向进给运动，所述进给单元具有电动进给电机并用于检测瞬时进给力、瞬时进给速度和瞬时轴向位置，旋转单元，带有用于产生旋转运动的电动驱动电机，所述旋转单元用于检测检测瞬时旋转速度、瞬时转矩和瞬时旋转角，工具头，用于引导所述螺钉，横向进给单元，用于将所述螺钉进给到备用位置，螺旋传动工具，用于锁住所述螺钉的螺钉头，通过旋转单元旋转，并通过进给单元在轴向上移动，控制装置，用于控制所述拧紧工艺，其中进给部分的控制基于瞬时进给力实现，进给单元的共同协调控制通过所述旋转单元和/或所述进给单元实现，其中一个单元的交互控制作为另一个单元的瞬时状态值的函数来实现。2.根据权利要求1所述用于自动执行拧紧工艺的拧紧装置，其特征在于：所述控制装置设为使得在整个行程范围内、进给运动期间，所述瞬时进给力被检测和评估为轴向位置的函数，且检测到包括缺失或有缺陷的部件以及物体的干涉轮廓或与物体碰撞的一个或多个故障。3.根据权利要求1所述用于自动执行拧紧工艺的拧紧装置，其特征在于：所述控制装置的输出具有使得对于不同的行程段具有不同速度的单个速度区间，且所述进给单元根据所述设置的单个速度区间移动。4.根据权利要求1所述用于自动执行拧紧工艺的拧紧装置，其特征在于：所述控制装置设为对应拧紧工艺具有可调节性，使得对于不同的行程段具有不同速度的单个速度区间可被预设为所述行程范围，并且所述进给单元根据所述设置的单个速度区间移动，其中所述瞬时进给力根据所述位置被检测和监测。5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗孚普非耶菲尔，卡斯特罗森克让兹，戈登兹因，
申请(专利权)人：德派舒尔茨公司，
类型：发明
国别省市：
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