ЗАЖИМНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И ИХ ЗАЖИМА Российский патент 2011 года по МПК B23P19/00 B25B5/14 B21D39/02 B23Q1/52 

Изобретение касается зажимного устройства для соединяемых друг с другом конструктивных элементов, части зажимного устройства как такового, соединительного устройства с соединяющим инструментом для соединения деталей, предпочтительно, путем фальцевания и, кроме того, способа соединения. Изобретение может использоваться, в частности, для роликового фальцевания структур из листовой стали, предпочтительно при строительстве транспортных средств. Особенно предпочтительной областью использования является серийное изготовление кузовов или элементов кузовов, в частности, навесных деталей для автомобилей.

Для соединения конструктивных элементов они зажимаются относительно друг друга в положении соединения. В положении соединения конструктивные элементы занимают такое положение относительно друг друга, которое они должны занять после кромочного соединения. В процессе соединения зажатые детали в течение длительного времени связаны друг с другом. В целом зажимное устройство ухудшает доступ к подлежащим соединению конструктивным элементам и образует мешающий контур для осуществляющего процесс соединения соединяющего устройства. При фальцевании, предпочтительной области использования изобретения, в этом отношении, в частности, проблемы создаются при фальцевании вдоль проходящего по существу в обратном направлении пути вдоль внешней окружной кромки подлежащих соединению друг с другом конструктивных элементов.

Задачей изобретения является предотвращение возникновения мешающих контуров за счет зажима подлежащих соединению конструктивных элементов.

Зажимное устройство, которого, в частности, также касается изобретение, содержит первую часть для приема первого конструктивного элемента, вторую часть для приема второго конструктивного элемента и зажимную структуру, зажимающую части для приема конструктивных элементов относительно друг друга в положении соединения и, тем самым, фиксирует их. В положении соединения, в котором находятся части для приема конструктивных элементов, конструктивные элементы, расположенные в частях для приема конструктивных элементов, также занимают относительно друг друга положение соединения, которое они принимают после осуществления процесса соединения в состоянии прочного, жесткого соединения по кромкам. Одна или несколько частей для приема конструктивных элементов может или могут захватывать соответствующий конструктивный элемент, например, с помощью одного или нескольких зажимных захватов или присасывающих захватов или при необходимости также в комбинации из различных захватов. В предпочтительном случае только одна часть для приема конструктивного элемента захватывает соответствующий конструктивный элемент. Другая часть для приема конструктивного элемента принимает свой конструктивный элемент предпочтительно свободно, в то время как соответствующий конструктивный элемент лишь прилегает, но не зажимается. Каждая часть для приема конструктивного элемента содержит одну контактирующую с конструктивным элементом внутреннюю сторону и одну противолежащую по отношению к внутренней стороне внешнюю сторону. Части для приема конструктивного элемента представляют собой предпочтительно структуры с плоской поверхностью. Соответствующая толщина, которая измеряется в направлении вида сверху на соответствующую внешнюю сторону, соответственно значительно меньше измеренных в плоскости вида сверху длины и ширины. То же справедливо предпочтительно для конструктивных элементов. Части для приема конструктивного элемента содержат предпочтительно по одному несущему элементу с одним или несколькими, расположенными на соответствующем несущем элементе функциональными элементами, которые служат для приема соответствующего конструктивного элемента. Функциональные элементы могут, в частности, представлять собой уже названные захваты или опоры или служащие для позиционирования конструктивных элементов позиционирующие элементы. Предпочтительным образом одна из частей для приема конструктивного элемента образует приемное основание, которое может принимать необходимые усилия для соединения в качестве такового. Предпочтительным примером является фальцевальное основание, которое подпирает подлежащую фальцеванию кромку конструктивного элемента. Несущий элемент может быть выполнен в форме чаши или, в частности, в виде пластины или альтернативно, например, также в виде сетки или в виде решетчатой конструкции и в данном смысле представляет собой плоскую структуру. В положении соединения внутренние стороны частей для приема конструктивных элементов расположены обращенными друг к другу, и окружная кромка полностью проходит вокруг внутренних сторон. Внешние стороны расположены направленными друг от друга.

В соответствии с изобретением зажимная структура охватывает части для приема конструктивных элементов, если последние занимают относительно друг друга положение соединения. Зажимная структура проходит от внешней стороны первой части для приема конструктивного элемента до внешней стороны второй части для приема конструктивного элемента и охватывает, таким образом, окружную кромку обоих частей для приема конструктивных элементов. Зажимная структура выступает наружу из внутренней области частей для приема конструктивных элементов, которая охвачена окружной кромкой и в которой зажимное усилие передается на соответствующую часть для приема конструктивного элемента.

Зажимная структура может иметь, в частности, форму хомута или образовывать по меньшей мере один хомут, причем хомут или несколько хомутов охватывает или соответственно охватывают окружную кромку части для приема конструктивного элемента. Она может иметь, в частности, форму двойного хомута, то есть рамы, охватывающей части для приема конструктивных элементов на двух сторонах окружной кромки. Хомут или хомуты, или рама является или являются предпочтительно по меньшей мере двухмерными структурами, так что в случае многосоставного хомута, например в случае предпочтительной рамы, несколько хомутов или рам охватывают части для приема конструктивных элементов на противолежащих, обращенных друг от друга сторонах окружной кромки. За счет повышенной механической стабильности по сравнению с одиночным хомутом предпочтение отдается раме. С другой стороны, несложный хомут создает меньшее количество мешающих контуров.

Поскольку зажимная структура охватывает окружную кромку частей для приема конструктивных элементов на одном расстоянии, доступ к окружной кромке возможен по меньшей мере по существу со всех сторон. С целью дальнейшего увеличения доступности зафиксированные относительно друг друга части для приема конструктивных элементов и зажимная структура могут перемещаться относительно друг друга, причем возможность перемещения такова, что за счет относительного движения положение по меньшей мере одной охватывающей окружную кромку области зажимной структуры или предпочтительно положение зажимной структуры может изменяться в целом в продольном направлении окружной кромки. В предпочтительных вариантах выполнениях зажимная структура своего рода подвижно соединена с частями для приема конструктивных элементов, так что в процессе соединения соединяющий инструмент может поворачиваться из стартового положения в ходе одного оборота, который проходит вокруг оси в пространстве на 360°, предпочтительно в ходе замкнутого по сути оборота, вокруг области частей для приема конструктивных элементов, о которую опирается зажимная структура для приложения усилия зажима. Во время оборота зажимная структура может продвигаться по меньшей мере на определенное расстояние в том же направлении вперед или назад, так что соединяющий инструмент без какого-либо препятствия со стороны зажимной структуры может перемещаться назад вплоть до достижения стартовой позиции. Охватывающая окружную кромку зажимная структура является, конечно, предпочтительной также в том случае, если путь, вдоль которого производится соединение конструктивных элементов, не является замкнутым. Также и в этих случаях предпочтительным является относительная подвижность, направленная на предотвращение препятствования со стороны соединяющего инструмента.

Для получения относительного движения между зажимной структурой и частями для приема конструктивных элементов, например, либо зажимная структура, либо образованное частями для приема конструктивных элементов приспособление для приема конструктивного элемента могут располагаться на технологической позиции соединения одно стационарно, то есть неподвижно, а второе соответственно с возможностью движения. Альтернативно относительное движение может получаться также посредством координированного движения как зажимной структуры, так и частей для приема конструктивных элементов. В случае предпочтительных вариантов выполнения части для приема конструктивных элементов для осуществления процесса соединения могут располагаться на технологической позиции соединения подвижно. В случае того рода выполнений зажатые относительно друг друга в положении соединения конструктивные элементы перемещаются во время соединения в пространстве относительно соединяющего инструмента. В предпочтительном крайнем случае, соединяющий инструмент неподвижно расположен на технологической позиции соединения, и происходит перемещение лишь зажимного устройства или перемещение лишь частей для приема конструктивных элементов относительно соединяющего инструмента в соответствии с контуром окружной кромки. В этом смысле изобретение ориентировано на «летучее соединение». Поскольку движения соединяющего инструмента, частей для приема конструктивных элементов и зажимной структуры не описываются конкретно относительно пространства, речь идет о движениях этих компонентов относительно друг друга, и остается открытым вопрос о том, какой из компонентов выполняет или выполняют абсолютное движение.

Зажимное устройство используется предпочтительно в совокупности с соединяющим устройством, с помощью которого конструктивные элементы соединяются между собой вдоль общей окружной кромки. Соединяющее устройство представляет собой предпочтительно фальцевальное устройство, в особо предпочтительном случае - роликовое фальцевальное устройство, однако альтернативно может также представлять собой сварочное устройство, устройство для пайки или устройство для склеивания.

В случае предпочтительных вариантов выполнения зажимное устройство прикреплено на подвижном исполнительном элементе. Исполнительный элемент предпочтительно свободно перемещается в пространстве во всех трех степенях свободы перемещения и всех трех степенях свободы вращения. В частности, исполнительный элемент может быть образован рукой робота, на конце которой закреплено зажимное устройство. В первых формах выполнения исполнительный элемент обеспечивает возможность относительного движения между зажимной структурой и находящимися в положении соединения частями для приема конструктивных элементов. В этом случае одна из частей для приема конструктивных элемента неподвижно соединена с одной осью движения исполнительного элемента, а зажимная структура - с другой осью движения исполнительного элемента. Если в случае исполнительного элемента речь идет, например, предпочтительно о руке робота с несколькими вертикальными шарнирными элементами и образованными ими шарнирами, в случае таких вариантов выполнений зажимная структура или предпочтительно соответствующая часть для приема конструктивного элемента может быть неподвижно прикреплена с последним в кинематической цепи, то есть с наиболее удаленным от основания робота шарнирным элементом, в то время как другой из обоих компонентов может быть неподвижно соединен с другим, предпочтительно предпоследним шарнирным элементом исполнительного устройства. Последний и предпоследний шарнирные элементы образуют в совокупности наиболее удаленный от основания робота шарнир кинематической цепи. В альтернативной второй форме выполнения одна часть для приема конструктивного элемента неподвижно связана с одной из осей движения исполнительного устройства, в то время как зажимная структура имеет дополнительную, собственную степень свободы движения, так сказать, в качестве седьмой степени свободы. Во вторых формах выполнения зажимное устройство содержит дополнительно собственный привод. При обратных условиях зажимное устройство может быть неподвижно соединено с осью движения исполнительного элемента, а часть для приема конструктивного элемента может быть подвижной с помощью дополнительного привода. В первых формах выполнения зажимная структура, так сказать, привязана к исполнительному элементу, а именно применительно к степени свободны движения шарнирного элемента, на котором прикреплены части для приема конструктивных элементов. Зажимная структура не располагает его степенью свободы. Во вторых формах выполнения зажимная структура выполняет все движения одновременно с частями для приема конструктивных элементов, однако обладает дополнительной степенью свободы движения, и движения в рамках дополнительной степени свободы перекладываются на движения исполнительного элемента.

Если позиция области, охватывающей окружную кромку частей для приема конструктивных элементов, может быть изменена относительно окружной кромки, достаточно того, если не все зажимное устройство в целом, а лишь соответствующая область является подвижной по отношению окружной кромки. Соответствующая область может быть, например, подвижно закреплена на кронштейне зажимной структуры, выступающей в направлении окружной кромки из центральной области зажимной структуры, например, с возможностью линейного движения или предпочтительно поворотного движения. Соответствующая область может, например, быть закреплена с возможностью вращения на кронштейне зажимной структуры, например, с возможностью линейного движения или предпочтительно поворотного движения. Предпочтительной является не только внешняя область зажимной структуры относительно частей для приема конструктивных элементов с возможностью движения, а вся зажимная структура в целом. Также для относительной подвижности зажимной структуры в целом предпочтение отдается поворотной подвижности или вращательной подвижности. Альтернативно, однако, зажимная структура в целом может быть выполнена также линейно подвижной относительно частей для приема конструктивных элементов и для этого выполнена, например, в виде линейно подвижных салазок. Если выше речь шла о возможности движения зажимной структуры или только одной внешней области зажимной структуры, то вследствие относительной подвижности это охватывает также случай, при котором зажимная структура при осуществлении процесса соединения является неподвижной и вместо этого для изменения позиции подвижными являются части для приема конструктивных элементов. Это является также предпочтительным способом относительной подвижности зажимной структуры.

В предпочтительном варианте выполнения усилие зажима подводится к частям для приема конструктивных элементов только с одной стороны, предпочтительно с помощью короткого стержня, т.е. ножки. Продольная ось стержня может предпочтительно образовывать также ось поворота или качания зажимной структуры. В случае конструктивных элементов с большой площадью может оказаться целесообразным, если зажимное усилие подводится к частям для приема конструктивных элементов в нескольких местах, предпочтительно, соответственно с помощью короткого стержня. Также и в таких вариантах выполнения зажимная структура может представлять собой взаимозависимую структуру с одной или несколькими, подвижными относительно частей для приема конструктивных элементов, областями. Альтернативно могут быть также предусмотрены несколько зажимных структур описанного выше типа с целью затягивания частей для приема конструктивных элементов относительно друг друга. Если несколько зажимных структур предпочтительно являются соответственно подвижными относительно частей для приема конструктивных элементов для обеспечения возможности оборота инструмента несмотря на их охватывающие окружную кромку области, зажимные структуры или соответственно лишь подвижная часть зажимных структур может быть оснащена собственным приводом, или относительные движения реализуются с помощью редуктора. При использовании нескольких, не перемещающихся единым образом зажимных структур или областей зажимных структур используется также несколько соединяющих инструментов для выполнения лишь одного частичного оборота.

В описанных примерах выполнения зажимная структура состоит из нескольких частей, в частности первой части структуры и по меньшей мере другой, второй части структуры. Первая часть структуры и вторая часть структуры могут быть постоянно соединены друг с другом с возможностью движения. В случае такого выполнения в выдвинутом положении производится захват конструктивных элементов и части структуры с зажимами конструктивного элемента и принятыми конструктивными элементами перемещаются друг к другу в положение соединения и фиксируются относительно друг друга. В предпочтительном варианте, хотя первая часть структуры и вторая часть структуры неподвижно соединены между собой с помощью муфты для зажима конструктивных элементов, соединение является, однако, разъемным, так что первая часть структуры с соответствующей первой частью для приема конструктивного элемента и вторая часть структуры с соответствующей второй частью для приема конструктивного элемента могут обслуживаться раздельно и независимо друг от друга, в частности, для приема конструктивных элементов. Зажимная структура может содержать одну или несколько частей структуры, которая или которые могут постоянно соединяться с возможностью поворота или фиксироваться, или же может или могут соединяться с помощью муфты названного типа. В предпочтительном варианте зажимная структура состоит, однако, лишь из первой и второй частей структуры, то есть она состоит в предпочтительном варианте из двух частей.

Муфта для соединения частей структуры содержит первую, соединенную с первой частью структуры половину муфты и вторую, соединенную со второй частью структуры половину муфты. Половины муфт выполнены предпочтительно таким образом, что они посредством линейного движения могут входить в состояние сцепления. Направление линейного движения предпочтительно совпадает с направлением зажимного усилия, с которым конструктивные элементы в положении соединения с помощью зажимной структуры прижимаются друг на друга, предпочтительно непосредственно друг к другу. Половины муфт имеют предпочтительно такую форму, что они при зацепления муфты плотно прижимаются друг к другу, так сказать, прочно сцепляются, и вырабатывают за счет этого зажимное усилие. Из половин муфты одна образует предпочтительно палец муфты, а вторая - приемный элемент муфты, которые входят во взаимное зацепление. Таким образом, муфта в соединенном состоянии половин муфт может образовывать соединение по типу гнезда/штекера. Предпочтительно половина муфты с приемным устройством муфты содержит по меньшей мере один элемент зацепления и крепит этот элемент зацепления поперечно направлению, в которое половины муфты перемещаются в позиции сцепления, то есть поперечно напряжению зажима, предпочтительно перпендикулярно направлению зажима или, однако, с наклоном. Указанный по меньшей мере один элемент зацепления предпочтительно может блокироваться в сцеплении муфты. Соответствующая половина муфты содержит в случае такого варианта выполнений по меньшей мере один блокирующий элемент и устанавливает этот блокирующий элемент между позицией блокирования и позицией деблокирования с возможностью возвратно-поступательного движения. При нахождении в позиции блокирования блокирующий элемент предотвращает возможность выдвижения указанного по меньшей мере одного элемента сцепления из сцепления муфты. Сцепление муфты возможно только в позиции деблокирования блокирующего элемента. Блокировка и деблокирование осуществляются предпочтительным образом системой управления, в целесообразном варианте системой управления исполнительным элементом, например, чисто механически, или электрически, или пневматически.

Изобретение касается зажимного устройства с состоящей из нескольких частей зажимной структурой, также отдельной части зажимного устройства, как таковой. Зажимное устройство содержит либо первую часть для приема конструктивного элемента с первой частью структуры, либо вторая часть для приема конструктивного элемента со второй частью структуры. Описанные выше варианты выполнения зажимного устройства в целом действуют также и в отношении части зажимного устройства. Часть зажимного устройства, как таковая, содержит также часть зажимной структуры, которая соединена с соответствующей частью для приема конструктивного элемента.

В случае выполнения частей зажимного устройства с половинами муфты, которые являются комплектными в том смысле, что они вводятся в зацепление посредством простого контактирования, которое для фиксации, а также облегчения разъединения зацепления муфты должно иметь возможность блокировки, зажимное устройство наилучшим образом пригодно для использования в серийном производстве с малой продолжительностью длительности такта. С этой целью половины муфты предпочтительно имеют такую форму и расположены на такой соответствующей части зажимного устройства, что сцепление муфты может обеспечиваться за счет простого движения одной части зажимного устройства относительно другой, предпочтительно с помощью линейного движения с коротким ходом. В предпочтительных формах выполнения для зажима частей для приема конструктивных элементов и, тем самым, принятых конструктивных элементов относительно друг друга достаточно лишь обеспечения сцепления муфты. Если, например, первая часть для приема конструктивного элемента закреплена на свободно пространственно подвижной исполнительного элемента, предпочтительно, руке робота, с помощью первой части для приема конструктивного элемента можно произвести установку первого конструктивного элемента, позиционируя первую часть для приема конструктивного элемента относительно соответствующего первого конструктивного элемента и размещая, и удерживая первый конструктивный элемент с тем, чтобы с помощью первой части для приема конструктивного элемента принять вторую часть для приема конструктивного элемента и, следовательно, одновременно также второй конструктивный элемент, а именно просто посредством установления сцепления муфты. Особое преимущество заключается, кроме того, в том, что вторая часть для приема конструктивного элемента может использоваться не только в качестве опорной поверхности второго конструктивного элемента, а в ходе дальнейшего выполнения функции после осуществления процесса соединения может использоваться также в качестве извлекающего устройства, во время чего первая часть для приема конструктивного элемента освобождает после соединения первый конструктивный элемент и, следовательно, освобождает составленный из конструктивных элементов узел. Освобожденный соединенный узел может затем извлекаться из второй части для приема конструктивного элемента. Первая часть для приема конструктивного элемента уже вновь свободна и она может принимать, например, следующий первый конструктивный элемент.

В первом варианте выполнения вторая часть зажимного устройства является мобильной, так что она после приема, образуя совместно с первой частью зажимного устройства зажимное устройство, может перемещаться в пространстве относительно соединяющего инструмента и для соединения конструктивных элементов относительно соединяющего инструмента также в пространстве в соответствии с геометрией подлежащего установлению соединения. Во втором варианте выполнении вторая часть зажимного устройства является при соединении конструктивных элементов неподвижной, в то время как соединяющий инструмент перемещается в пространстве относительно зажимного устройства. Во второй форме выполнения вторая часть зажимного устройства расположена на технологической позиции соединения предпочтительно постоянно неподвижной, причем не только в процессе соединения.

Предпочтительные признаками описаны также в зависимых пунктах формулы изобретения и их комбинациях. Признаки пунктов формулы изобретения и описанные выше признаками взаимно дополняют друг друга.

Раскрываемые на основании зажимного устройства по меньшей мере с двумя, предпочтительно именно с двумя частями для приема конструктивного элемента признаки могут быть также успешно реализованы при зажимном устройстве, которое содержит только одну часть для приема конструктивного элемента, например зажимное устройство лишь для загибания окружной кромки конструктивного элемента. Загибание кромки может быть роликовым фальцеванием, то есть соединением с другим конструктивным элементом, однако может использоваться также лишь для деформирования. В таких случаях использования нижняя часть для принятия конструктивного элемента предпочтительно заменяется прижимом, который прижимает подлежащий обработке конструктивный элемент к основанию для осуществления загибания, выполненному на части для приема конструктивного элемента.

Далее примеры выполнения изобретения поясняются на основании фигур. Раскрываемые на основании примеров фигур признаки образуют по отдельности и в каждой комбинации признаков предметы формулы изобретения, а также описанные выше предпочтительные формы исполнения. На фигурах показано:

фиг.1 - зажимное устройство первого примера выполнения в перспективном изображении,

фиг.2 - зажимное устройство в другом перспективном изображении,

фиг.3 - процесс фальцевания,

фиг.4 - первая половина зажимного устройства,

фиг.5 - вторая половина зажимного устройства,

фиг.6 - половины муфты зажимного устройства,

фиг.7 - вторая половина зажимного устройства с принятым конструктивным элементом,

фиг.8 - технологическая позиция соединения для осуществления первого способа соединения,

фиг.9 - зажимное устройство второго примера выполнения в перспективном изображении,

Фиг.10 - зажимное устройство второго примера выполнения в другом виде, и

Фиг.11 - технологическая позиция для второго способа соединения.

На фиг.1 показан первый пример выполнения зажимного устройства, которое предпочтительно может использоваться для способа летучего соединения, в частности роликового фальцевания. Зажимное устройство служит для зажима двух конструктивных элементов В1 и В2, которые жестко соединяются друг с другом по их внешней окружной кромке по периметру в процессе соединения для формирования соединенного по кромкам узла после соединения. Зажимное устройство зажимает конструктивные элементы В1 и В2 относительно друг друга в технологической позиции соединения, которую они занимают после соединения также в соединенном узле. Конструктивные элементы В1 и В2 соединяются по периметру в зажатом состоянии по их внешней окружной кромке, предпочтительно посредством роликового фальцевания. Для получения соединения один единственный соединяющий инструмент может выполнять один полный поворот. Альтернативно, с распределением по внешней окружной кромке могут быть расположены также несколько инструментов, которые соответствующим образом осуществляют соединение лишь одного частичного отрезка окружной кромки. В предпочтительном процессе роликового фальцевания могут использоваться несколько головок инструментов с наклоном в направлении различным образом установленных фальцевальных роликов или одна единственная головка инструмента с одновременно работающими, различным образом установленными фальцевальными роликами. Предпочтительный пример такого рода фальцевальной головки описан в европейской заявке на патент ЕР 06001600. Как уже в целом упоминалось в отношении соединяющих инструментов, несколько такого рода головок для роликового фальцевания с распределением над окружной кромкой конструктивных элементов В1 и В2 могут одновременно выполнять только по одном частичному обороту.

При осуществлении летучего соединения соединяющий инструмент или несколько соединяющих инструментов неподвижно расположены в технологической позиции соединения, и оборот обеспечивается соответствующим движением конструктивных элементов В1 или В2, которые находятся относительно друг друга в положении соединения. Процесс роликового фальцевания в качестве предпочтительного примера такого рода процесса соединения является предметом документа DE 10338170 В4, на который дается ссылка.

Зажимное устройство содержит первую часть 1 для приема конструктивного элемента В1 и вторую часть 5 для приема конструктивного элемента В2. Конструктивные элементы В1 и В2 представляют собой структуры из листовой стали. Конструктивный элемент В1 является внешним листом, а конструктивный элемент В2 - внутренним листом для навесного элемента транспортного средства, например, двери. Соответствующим образом части 1 и 5 для приема конструктивных элементов представляют собой структуры с плоской поверхностью с длиной и шириной, каждая из которых многократно больше толщины соответствующей структуры. Часть 1 для приема конструктивного элемента содержит несущий элемент, который в случае примера выполнения выполнен в виде несущей плиты и на фигурах обозначен непосредственно позицией «1», и жестко соединенное с несущим элементом приемное основание 4, которое в предпочтительном случае применения роликового фальцевания представляет собой фальцевальную плиту. Приемное основание 4 образует внутреннюю сторону части 1 для приема конструктивного элемента, к которой конструктивный элемент В1 прилегает по меньшей мере одной краевой полосой, образующей окружную кромку. Часть 1 для приема конструктивного элемента содержит, кроме того, несколько захватов 2, с помощью которых конструктивный элемент может удерживаться в подвешенном состоянии. Захваты 2 выступают с внешней стороны части 1 для приема конструктивного элемента через отверстия несущего элемента и приемного основания 4 и расположены таким образом, что они могут удерживать конструктивный элемент В1 в подвешенном состоянии, прилегающим к приемному основанию 4. Захваты 2 представляют собой присасывающие захваты, в случае примера выполнения пневматические присасывающие захваты, которые выборочно нагружаются разрежением и повышенным давлением. Кроме того, часть 1 для приема конструктивного элемента содержит позиционирующий элемент 3, который в случае примера выполнения выполнен в виде центрального штифта. Позиционирующий элемент 3 выступает с внешней стороны части 1 для приема конструктивного элемента через вырез приемного основания 4 и через внутреннюю сторону части 1 для приема конструктивного элемента выступает в направлении второй части 5 для приема конструктивного элемента.

На фиг.2 показано зажимное устройство с видом на вторую часть 5 для приема конструктивного элемента. Часть 5 для приема конструктивного элемента также содержит несущий элемент, который выполнен, например, в виде несущей плиты и обозначен на фигурах непосредственно ссылочной позицией «5». На несущем элементе расположены несколько опор 6 и позиционирующих элементов 7а, 7b и 8. Установленный конструктивный элемент В2 лежит на опорах 6. Опоры 6 образуют приемное основание 6 для конструктивного элемента В2. В соответствии со своей второй функцией опоры 6 могут также служит для позиционирования конструктивного элемента В2 относительно части 5 для приема конструктивного элемента. Позиционирующие элементы 7а служат в качестве ориентирующих элементов при установки конструктивного элемента В2, а имеющие форму штифтов дополнительные позиционирующие элементы 7b служат для точного позиционирования конструктивного элемента В2 относительно части 5 для приема конструктивного элемента. Позиционирующий элемент 8 во взаимодействии с позиционирующим элементом 3 первой части 1 для приема конструктивного элемента служит для позиционирования частей 1 и 5 для приема конструктивных элементов относительно друг друга и по этой причине изображен в случае примера выполнения в виде штифтового базирующего элемента, в который позиционирующий элемент 3 входит в том случае, если части 1 и 5 для приема конструктивных элементов перемещаются друг к другу в показанную технологическую позицию соединения и устройство 1, 5 для приема конструктивных элементов, образованное частями 1 и 5 для приема конструктивных элементов, закрывается.

Зажимное устройство содержит, кроме того, зажимную структуру с первой частью 11 структуры, которая постоянно соединена с частью 1 для приема конструктивного элемента, и вторую часть 11, 12 структуры, которая постоянно соединена с частью 2 для приема конструктивного элемента. Части 11 и 12, 13 структуры жестко соединены между собой с помощью разъемного соединения. В показанном соединенном состоянии зажимная структура 10 принимает усилие зажима, с которым конструктивные элементы В1 и В2 в направлении Х зажима прижимаются друг к другу и, таким образом, зажимаются в технологической позиции соединения. Зажимная структура 10 имеет в целом форму рамы или двойного хомута, который охватывает части 1 и 2 для приема конструктивных элементов и размещенные в них конструктивные элементы В1 и В2 на расстоянии на двух взаимно противолежащих сторонах окружной кромки.

Зажимная структура 10 содержит центральный шарнирный элемент 14, из которого наружу выступают два имеющие форму балки кронштейна, которые в совокупности образуют часть 11 структуры. Часть 11 структуры и шарнирный элемент 14 образуют единственную неподвижно закрепленную часть. Шарнирный элемент 14 образует вместе с шарнирным элементом 24 шарнир с направленной в направлении Х зажима осью Х шарнира. Шарнирный элемент 24 центрально выступает в направлении Х с внешней стороны части 1 для приема конструктивного элемента и жестко соединен с ним. Часть 1 для приема конструктивного элемента соединена с помощью шарнирного элемента 24 и стыковочного узла 20 с пространственно подвижным исполнительным элементом, предпочтительно концом кронштейна робота. Шарнирный элемент 24 вместе со стыковочным узлом 20 образует присоединительный шарнир 20, 24 в виде дополнительного поворотного шарнира, который в качестве оси шарнира также имеет ось X. Тем самым, шарнирный элемент 24 может поворачиваться вокруг оси Х как относительно зажимной структуры 10, так и стыковочного узла 20. Стыковочный узел 20 содержит присоединение 21 в виде присоединительного фланца. Присоединение 21 служит для крепления на исполнительном элементе. Присоединительный конец исполнительного элемента, на котором закреплен стыковочный узел 20, может поворачиваться вокруг оси У, перпендикулярной по отношению к оси X. Обе оси Х и У являются двумя наружными осями движения исполнительного элемента и определяют две степени свободы вращения. От центральной области стыковочного узла 20 в направлении оси Х в обе стороны неподвижно выступают по одному стержню для формирования шарнирного элемента 22 для шарнирного соединения с шарнирным элементом 24. В результате зажимное устройство, в целом, может поворачиваться вокруг оси У, а части 1 и 5 для приема конструктивного элемента могут поворачиваться вокруг оси X.

Часть 11 структуры через соединение 23 жестко, то есть неподвижно, соединена со стыковочным узлом 20. Поэтому в случае поворота частей 1 и 2 для приема конструктивного элемента с помощью привода исполнительного элемента относительно стыковочного узла 20 вокруг оси X зажимное устройство 10 не следует этому вращательному движению, а перемещается соответствующим образом относительно частей 1 и 2 для приема конструктивного элемента. Соединение 23 содержит два уголковых элемента, которые, каждый, неподвижно соединены посредством соединительного кольца с шарнирным элементом 22 и, следовательно, неподвижно со стыковочным узлом 20, и на противолежащем конце соответственно с частью 11 структуры. Соединение с частью 11 структуры может представлять собой жесткое постоянное соединение, например винтовое соединение, или соединение с материальным замыканием, или, предпочтительно, чисто прессовое соединение.

Вторая часть 12, 13 зажимной структуры 10 соединена с возможностью выполнения поворотного движения в поворотном шарнире с несущим элементом части 5 для приема конструктивного элемента. Поворотный шарнир показан, в частности, на фиг.2. Несущий элемент части 5 для приема конструктивного элемента образует один из шарнирных элементов этого поворотного шарнира. Другой шарнирный элемент обозначен позицией 15 и расположен центрально и жестко на кронштейне 12. Ось Х является также осью этого шарнира 5, 15. Вторая часть 12, 13 структуры имеет U-образную форму с проходящей насквозь поперечной балкой, которая образует параллельный части 11 структуры кронштейн 12 и проходит вплоть до обеих, расположенных наиболее далеко друг от друга точек окружной кромки частей 1 и 5 для приема конструктивных элементов В1 и В2. От обоих внешних концов кронштейна 12 перпендикулярно выступает по одной соединительной балке 13 в направлении части 11 структуры. Часть 12, 13 структуры имеет, таким образом, форму "U", открытую в направлении части 11 структуры. В соединенном состоянии часть 11 структуры замыкает открытую сторону U-образной части 12, 13 структуры.

Части 11 и 12, 13 структуры жестко соединены между собой с помощью автоматически закрывающейся и также автоматически разъемной муфты, так что они могут принимать усилие зажима, необходимое для зажима конструктивных элементов В1 и В2. Говоря точнее, усилие зажима вырабатывается с помощью зажимной структуры 10 и посредством шарниров 5, 15 и 14, 24 передается в части 1 и 5 для приема конструктивных элементов. Части 1 и 5 для приема конструктивных элементов с помощью выработанного таким образом усилия зажима взаимно зажимаются своими, направленными друг к другу внутренними кромками в направлении Х зажима, так что конструктивные элементы В1 и В2 своими окружными кромками достаточно прочно сжимаются между собой во всех местах.

Муфта состоит из двух первых половин 16 муфты, которые по одной расположены на одном из обоих внешних концов части 11 структуры, и двух вторых половин 17 муфты, которые по одной расположены на обоих, свободных в разъединенном состоянии концах части 12, 13 структуры. Зажимное усилие вырабатывается за счет сцепления муфты обеими первыми половинами 16 муфты и соответствующей каждой их них второй половиной 17 муфты. Часть 11 структуры за счет взаимодействия половин 16 и 17 муфты прижимается в направлении Х зажима к части 12, 13 структуры. Часть 11 структуры становится, таким образом, скобой. Зажимная структура 10 создает два замкнутых контура силовых линий, которые встречаются в центральной области в позициях присоединения зажимной структуры 10 и частей 1 и 5 для приема конструктивных элементов, то есть в шарнирах 14 и 15, оттуда каждое посредством ножки направляются в части 1 и 5 для приема конструктивных элементов и распределяются в них, а затем раздельно проводятся через оба хомута (скобы) зажимной структуры 10, то есть одну из пар половин 16 и 17 муфты.

На фиг.3 показана геометрия окружной кромки конструктивных элементов В1 и В2 в поперечном сечении. Конструктивный элемент В1 содержит по периметру направленный к конструктивному элементу В2 уголковый фланец, который при фальцевании полностью загибается до края листа конструктивного элемента В2 и, таким образом, получается прочное фальцевое соединение. Фланец конструктивного элемента В1 последовательно загибается в течение нескольких этапов фальцевания, например двух или трех этапов фальцевания. Исходная геометрия изображена обведенной линией, промежуточный шаг и состояние после полного загибания изображены с помощью штриховки. Необходимые для двухступенчатого фальцевания фальцевальные ролики 30а и 30b также изображены штриховыми линиями.

Как уже упоминалось, зажимная структура 10 состоит из двух частей, и обе части, а именно части 11 структуры с шарнирным элементом 14, с одной стороны, и части 12, 13 с шарнирным элементом 15, с другой стороны, соединены между собой с помощью муфты с возможностью разъединения. В результате этого возникают также две разъемные и обслуживаемые отдельно в разобранном состоянии части зажимного устройства, а именно первая часть зажимного устройства с частью 1 для приема конструктивного элемента и вторая часть зажимного устройства с частью 5 для приема конструктивного элемента и соответствующей частью зажимной структуры 10. Обе части зажимного устройства могут отсоединяться друг от друга с помощью той же муфты и в разобранном состоянии обслуживаться отдельно друг от друга.

На фиг.4 показана часть зажимного устройства в перспективном виде на внутреннюю сторону приемного основания 4. Конструктивный элемент В1 изображен штриховой линией, однако прозрачным. Можно видеть проходящие через приемное основание 4 захваты 2, которые расположены распределенными вдоль внутренней стороны приемного основания 4. Кроме того, можно видеть позиционирующий элемент 3, который проходит через приемное основание 4 и выступает наружу через ее внутреннюю сторону в направлении Х зажима части 1 для приема конструктивного элемента. На фиг.4 показаны также открытые в направлении Х зажима вторые половины 16 муфты. Половины 16 муфты содержат, каждая, по стороне 16а, обращенной в направлении Х зажима. Половины 16 муфт содержат на своих сторонах 16а по одной тарельчатой, проходящей поперечно направлению Х зажима поверхности прилегания для соответствующих половин 17 муфт.

На фиг.5 показана отдельно вторая часть зажимного устройства в перспективном виде на внутреннюю сторону части 5 для приема конструктивного элемента. С распределением по ее несущему элементу расположены многие из опор 6, на которые может располагаться второй конструктивный узел В2. Несущий элемент образует вместе с опорами 6, таким образом, приемное основание 6 для второго конструктивного узла В2. Для взаимодействия с выполненным в виде центрального штифта позиционирующим элементом 3 позиционирующий элемент 8 выполнен в виде приемной части штифта. Служащие в качестве ориентирующих элементов позиционирующие элементы 7 выступают в направлении Х зажима от части 5 для приема конструктивного элемента настолько далеко, что они при установке конструктивного элемента В2 входят в направляющий контакт с его служащими для позиционирования контурами, прежде чем конструктивный элемент В2 будет установлен на опору 6.

Часть 5 для приема конструктивного элемента содержит дополнительные позиционирующие элементы, служащие для позиционирования части 5 для приема конструктивного элемента в установочном месте технологической позиции соединения. Позиционирующие элементы 9 выполнены, например, в виде отверстий в несущем элементе. В установочном месте технологической позиции соединения соответствующим образом расположены позиционирующие контрэлементы, в случае примера выполнения представляющие собой выступающие позиционирующие штифты, которые при позиционировании части 5 для приема конструктивного элемента в установочном месте входят в отверстия. Вторая часть зажимного устройства опирается в заданном положении в установочном месте технологической позиции соединения своей нижней стороной на обоснование, в результате чего она лежит на основании, зафиксированная с помощью части 12, 13 структуры в пяти степенях свободы движения. Фиксация шестой степени свободы, в случае примера выполнения - возможности поворотного движения части 5 для приема конструктивного элемента относительно части 12, 13 структуры, обеспечивается за счет взаимодействия упомянутых позиционирующих элементов 9 и позиционирующих контрэлементов. Вместо подготовки позиционирующих элементов 9 и позиционирующих контрэлементов с прохождением через отверстия и штифты в качестве позиционирующего элемента второй части зажимного устройства может использоваться также внешняя кромка несущего элемента части 5 для приема конструктивного элемента; в установочном месте был бы предусмотрен соответствующий упор для несущего элемента. На фиг.5 показаны, кроме того, обе вторых половины 17 муфты с видом на их стыковочные стороны 17а. Обе половины 17 муфты содержат на своих стыковочных сторонах 17а по одной стыковочной поверхности для соответствующих половин 16 муфты. Стыковочные поверхности половины 17 муфты также являются тарельчатыми и проходят поперечно направлению Х зажима.

На фиг.6 показаны в сравнении первая половина 16 муфты и вторая половина 17 муфты, отделенные от зажимной структуры 10. Обе взаимодействующие другие половины 16 и 17 муфты соответствуют изображенным на фиг.6. Половина 17 муфты содержит имеющий форму штифта или болта соединительный палец 19, который на стыковочной стороне выступает от стыковочной стороны в направлении зажима X. Соединительный палец 17 является центрально расположенным относительно стыковочной поверхности. Он содержит расположенное по периметру в центральной области утолщение 19а. Утолщение 19а создает захватываемый сзади выступ для первой половины 16 муфты. Половина 18 муфты в соответствии с формой соединительного пальца 19 является цилиндрической и открытой на стыковочной стороне 16а так, что соединительный палец 19 при рассмотрении со стороны части 5 для приема конструктивного элемента может входить в приемное устройство 18 муфты в его направлении Х зажима с целью обеспечения сцепления муфты и, тем самым, жесткого соединения обеих частей зажимного устройства друг с другом. Приемный элемент 18 муфты также расположен центрально относительно стыковочной поверхности половины 17 муфты. Половина 16 муфты содержит, кроме того, несколько контактных элементов, например шаров, штифтов или пальцев, которые подвижно направляются поперечно направлению Х зажима, предпочтительно под прямым углом к направлению Х зажима. В приемном элементе 18 муфты можно видеть боковые отверстия. При сцеплении муфты через каждое из отверстий в полое пространство приемного устройства 18 муфты входит в радиальном направлении по одному контактному элементу. Контактные элементы в состоянии сцепления муфты захватывают сзади образованный утолщением 19а выступ и удерживают, таким образом, соединительный палец 19 в приемном устройстве 18 муфты. Утолщение 19а расширяется в направлении Х зажима второй части 5 для приема конструктивного элемента радиально, либо просто конически, или, в предпочтительном случае, в форме расширяющегося конуса, так что соединительный палец 19 с помощью захватывающих сзади контактных элементов половины 16 муфты втягивается в направлении X зажима части 5 для приема конструктивного элемента в приемную часть 18 муфты и обе части зажимного устройства, в частности обе части 1 и 5 для приема конструктивных элементов, зажимаются относительно друг друга в их соответствующем направлении Х зажима. Стыковочные стороны 16а и 17а половин 16 и 17 муфты выполнены, кроме того, таким образом, что стыковочные поверхности в результате сцепления муфты прижимаются друг к другу. Таким образом, с помощью сцепления муфты на части 1 и 5 для приема конструктивных элементов передается определенное усилие зажима. Расстояние между контактными элементами и стыковочной поверхностью половин 16 муфты и выступа 19а и стыковочной поверхностью половины 17 муфты выбраны соответствующим образом.

Контактные элементы половин 16 муфты при сцеплении муфты блокируются или фиксируются. С этой целью обе половины 16 муфты содержат по одному блокировочному элементу для контактных элементов. По мере надобности для одной половины 16 муфты могут быть предусмотрены несколько блокирующих элементов. В соответствующей половине 16 муфты блокирующий элемент установлен, например, в направлении Х зажима с возможностью осевого возвратно-поступательного движения и нагружается на обеих торцевых сторонах пневматическим усилием. За счет выборочного нагружения одного из обоих концов блокировочный элемент перемещается выборочно в положение блокирования или в положение деблокирования. Блокировочный элемент образует нагружаемый с обеих сторон поршень. В положении блокировки он блокирует контактные элементы соответствующей половины 16 муфты в состоянии сцепления, а в положении деблокирования он деблокирует контактные элементы, в результате чего сцепление муфты может быть разъединено. Половины 16 муфты снабжаются через часть 11 структуры необходимым сжатым воздухом. Блокировочный элемент может иметь, например, в направлении Х зажима коническую форму и в положении блокировки располагаться своим, имеющим наибольший диаметр концом в осевом перекрытии по отношению к контактным элементам, в то время как в положении деблокирования он своей, имеющей меньший диаметр областью устанавливается на осевую высоту контактных элементов, и в результате этого контактные элементы могут подаваться радиально наружу с целью разъединения сцепления муфты. Вместо пневматической блокировки может осуществляться также электрическая блокировка. В случае таких вариантов выполнений потребность в сжатом воздухе отпадает; вместо этого для каждой половины 16 муфты предусмотрен электрический привод для срабатывания блокировочных элементов, управляемый исполнительными сигналами, предпочтительно от системы управления исполнительным элементом.

На фиг.7 еще раз показана вторая часть зажимного устройства, конечно, с установленным конструктивным элементом В2. Вторая часть зажимного устройства, как показано на фиг.7, размещена в установочном месте технологической позиции соединения и может вместе с уже размещенным конструктивным элементом В2 приниматься первой частью зажимного устройства. Вторая часть зажимного устройства расположена в установочном месте с помощью кронштейна 12 и позиционирующих элементов 9 в определенной позиции, в результате чего исполнительный элемент с первой частью зажимного устройства может перемещаться с программным управлением к расположенной, второй части зажимного устройства и принимать его. На последней фазе движения исполнительное устройство перемещает первую часть зажимного устройства в его направлении Х зажима, в результате чего соединительные пальцы 19 обеих половин 17 муфты входят в соединительные приемные устройства 18 и захватываются контактными элементами первых половин 16 муфты. Обеспеченное таким образом сцепление муфты блокируется срабатыванием блокировочных элементов 16 муфты, за счет его обеспечивается прочное соединение частей зажимного устройства.

Вторая часть зажимного устройства в технологической позиции соединения служит не только для установки конструктивных элементов В2 и, следовательно, комплектования технологической позиции соединения, но и используется в рамках следующей функции также в качестве извлекающего приспособления для соединенного элемента.

На фиг.8 показана в качестве примера в схематическом изображении технологическая позиция соединения для осуществления первого способа соединения. В технологической позиции соединения расположен робот, который имеет неподвижное, выполненное с возможностью вращения вокруг вертикальной оси основание 27 и выступающую от основания 27 руку 28, образующую цепь из неподвижных шарнирных элементов и попарно соединяющих шарнирные элементы шарниров, при этом цепь проходит от основания 27 до последнего из шарнирных элементов на конце руки 28 робота. На образующей исполнительное устройство руке 28 робота с помощью стыковочного элемента 20 прикреплена первая часть зажимного устройства (фиг.1 и 2), так что шарнирный элемент 24 является последним шарнирным элементом руки 28 робота. Распределенными вокруг основания 27 робота расположены четыре вспомогательных позиций F1-F4, к которым робот поочередно подходит в процессе одного оборота. В первой вспомогательной позиции F1 расположены наложенные один на другой конструктивные элементы B1. Робот первой частью зажимного устройства захватывает верхний конструктивный элемент B1, в то время как он позиционирует первую часть зажимного устройства относительно конструктивного элемента B1, и после позиционирования активирует захват 2, в результате чего конструктивный элемент B1 удерживается посредством присасывания на приемном основании 4.

На следующем этапе робот поворачивается далее ко второй вспомогательной позиции F2. Вторая вспомогательная позиция F2 представляет собой место складирования для второй части зажимного устройства. Вторая часть зажимного устройства уже приняла конструктивный элемент В2. Соответствующий конструктивный элемент В2 был предварительно либо с помощью машины, либо вручную уложен на приемное основание 6 второй части 5 для приема конструктивного элемента. Робот укладывает первую часть зажимного устройства на вторую часть зажимного устройства, а именно обе первых половины 16 муфты на обе вторые половины 17 муфты, и блокирует оба блокировочных элемента половин 16 муфты, в результате чего обеспечивается прочное сцепление муфты. Оба конструктивных элемента B1 и В2 зажаты теперь относительно друг друга в положении соединения.

Робот перемещает зажимное устройство с находящимися в положении соединения конструктивными элементами В1 и В2 к третьей вспомогательной позиции F3, представляющей собой технологическую позицию соединения. В позиции F3 неподвижно расположен соединительный инструмент 30, предпочтительно роликовый фальцовочный инструмент. Робот позиционирует зажимное устройство таким образом, что соединительный инструмент 30 подводится к определенному участку создающегося соединения. После достижения этого начального положения в позиции F3 робот перемещает зажимное устройство заданным образом так, что окружная кромка в замкнутом периметре, так сказать, вытягивается соединительным инструментом 30. Это движение зажимного устройства и, соответственно, зажатых конструктивных элементов В1 и В2 содержит, в частности, поворотное движение зажимного устройства вокруг оси Х (фиг.1 и 2). Предпочтительно оно состоит из такого рода вращательного движения. Поскольку части 1 и 5 для приема конструктивных элементов жестко, в частности, без возможности поворота, соединены с осью Х последнего шарнирного элемента 24 руки 28 робота, а зажимная структура 10 жестко соединена с непосредственно предлежащей осью У и в этом смысле привязана к оси У, части 1 и 5 для приема конструктивного элемента поворачиваются относительно зажимной структуры 10 вокруг оси X. По этой причине соединительный инструмент 30 может в ходе замкнутого оборота вдоль окружной кромки конструктивных элементов В1 и В2 беспрепятственно перемещаться от зажимной структуры относительно конструктивных элементов В1 и В2. В выбранном примере выполнения с выполненной в виде рамы зажимной структурой 10 соединительный инструмент 30 во время процесса соединения постоянно располагается в одной позиции между обеими соединительными балками 13 и половинами 16 и 17 муфты. Эти внешние области зажимной структуры 10 опережают соединительный инструмент 30 или сопровождают его при рассмотрении с исходной точки части 1 и 5 для приема конструктивного элемента. Для ускорения процесса соединения в позиции F3 могут быть расположены, например, два неподвижно закрепленных инструмента 30, воздействующие на взаимно противолежащие окружные кромки.

После создания кромочного соединения робот перемещает зажимное устройство в последнюю, четвертую позицию. Зажимное устройство позиционируется и устанавливается на нижнюю сторону второй части зажимного устройства в позиции F4. После установки робот разъединяет муфту 16, 17 и поднимает вверх первую часть зажимного устройства над установленной второй частью зажимного устройства. В то время как робот повторно выполняет описанный рабочий цикл, образованное из конструктивных элементов В1 и В2 кромочное соединение В1 и В2 извлекается из второй части зажимного устройства. Теперь вторая часть зажимного устройства вновь готова к приему нового конструктивного элемента В2. Если это допускают значения времени такта в отдельных позициях F1-F4, аналогичная вторая часть зажимного устройства вновь позиционируется во второй позиции F2 для последующего рабочего цикла. Если время такта отдельных позиций этого не допускает, позиция располагает дополнительной второй частью зажимного устройства для чередующегося использования обеих частей зажимного устройства.

На фиг.9 и 10 показано зажимное устройство в модифицированном втором примере выполнения. Части 1 и 5 для приема конструктивного элемента соответствуют зажимам первого примера выполнения. В последующем описываются исключительно отличия от первого примера выполнения, в то время как в остальном ссылка может делаться на первый пример выполнения. В соответствии с этим для одинаковых по функции компонентов используются те же ссылочные обозначения, что и в первом примере выполнения.

Зажимная структура 10 образует лишь простой хомут, который охватывает окружную кромку части 1 и 5 для приема конструктивных элементов, как и первая половина двойного хомута первого примера выполнения. Применительно к механике и геометрии зажимная структура 10 соответствует каждой отдельной из обеих половин двойного хомута первого примера выполнения. Это действительно, в частности, также лишь для двух, в общей сложности, половин 16 и 17 муфты второго примера выполнения.

Зажимное устройство второго примера выполнения содержит собственный привод 26, предназначенный для осуществления относительного движения между зажимной структурой и зажатыми частями 1 и 5 для приема конструктивных элементов. Привод 10 представляет собой пневматический линейный привод, состоящий из цилиндра и поршня с поршневым штоком. Цилиндр укреплен на части 1 для приема конструктивного элемента, а поршневой шток укреплен противолежащим на зажимной структуре 10, в случае примера выполнения - на его части 11 структуры. Крепление в каждом случае является стационарным, однако выполнено с возможностью выполнения вращательного движения так, что привод 26 может компенсировать вырабатываемые им качательные движения зажимной структуры 20. В отличие от первого примера выполнения относительное движение осуществляется не только приводом исполнительного элемента, но и собственным приводом 26 зажимного устройства. Тем самым зажимное устройство может крепиться на исполнительном элементе с помощью шарнирного элемента 24, который жестко соединен с частью 1 для приема конструктивного элемента. Как и прежде, существует шарнир 12, 24. В шарнире 14, 24 части 1, 5 для приема конструктивного элемента, с одной стороны, и зажимная структура 10, с другой стороны, являются относительно подвижными относительно друг друга, в случае примера выполнения - поворотно-подвижными. Пневматический привод 26 может быть заменен электрическим приводом.

На перспективных изображениях фиг.9 и 10 показано одно из обоих крайних положений, которое может занимать зажимная структура 10 относительно частей 1 и 5 для приема конструктивных элементов. Кроме того, изображен роликовый фальцовочный инструмент 30, точнее говоря, взаимодействующая пара готовых фальцевальных роликов, из которых нижний ролик образует фальцовочный ролик и при отгибании фланца катится по фланцу (фиг.3), в то время как верхний ролик, контрролик, катится по ходовой линии приемного основания 4. Вместо такой пары роликов может предусматриваться также катящийся по фланцу конструктивного элемента В1 фальцевальный ролик; конечно, в этом случае робот должен принимать необходимое для фальцевания усилие. В предпочтительных вариантах выполнениях роликовых фальцевальных инструментов последние содержат по этой причине также один контрролик для соответствующего фальцевального ролика. Приемное основание 4 образовано для контрролика на своей внешней стороне противолежащим по отношению к окружной кромке конструктивного элемента В1 со следующей за окружной кромкой конструктивного элемента В1 ходовой дорожкой для контрролика.

Зажимное устройство второго примера выполнения при рассмотрении с точки зрения описанных отличий может использоваться таким же образом, что и зажимное устройство первого примера исполнения.

На фиг.11 показана в качестве примера в схематическом изображении технологическая позиция соединения для осуществления второго способа соединения. Технологическая позиция содержит только две вспомогательные позиции F1 и F2. На вспомогательной позиции F1 производится складывание конструктивных элементов В1. Позиции F1 являются одинаковыми для обоих примеров выполнения. Вторая часть 5 для приема конструктивного элемента, конечно, укреплена на вспомогательной позиции F2 стационарно и неподвижно. Исходя из стационарного расположения части 5 для приема конструктивного элемента, часть 5 для приема конструктивного элемента и часть 12, 13 структуры могут образовывать описанную вторую часть зажимного устройства.

Робот 27, 28 соответствует роботу технологической позиции соединения по фиг.8 вплоть до своего предпоследнего шарнирного элемента 20-22. Конечно, шарнирный элемент 25, который является модифицированным относительно шарнирного элемента 24, образует последний при рассмотрении со стороны основания 27 шарнирный элемент руки 28 робота. Шарнирный элемент 25 имеет форму вилки. На стороне вилки прикреплена часть 1 для приема конструктивного элемента. В той же мере конструкция из шарнирного элемента 25 и части 1 для приема конструктивного элемента соответствует описанной комбинации из шарнирного элемента 24 и части 1 для приема конструктивного элемента. На другой стороне вилки расположен соединяющий инструмент 31. Как таковой соединяющий инструмент 31 может соответствовать соединяющему инструменту 30. Он содержит по меньшей мере один фальцевальный ролик и предпочтительно также один контрролик для фальцевального ролика, как это показано на фиг.11. В предпочтительном случае соединяющий инструмент содержит по меньшей мере один дополнительный фальцевальный ролик.

Предусмотренные в такого рода модификации по меньшей мере два фальцевальных ролика расположены со взаимным наклоном по отношению друг к другу на конце вилки и могут выборочно переводиться в рабочую позицию. В документе ЕР 1420908 A1 описана роликовая фальцевальная головка, которая может быть расположена на конце вилки шарнирного элемента 25. Соответствующий конец вилки может также еще раз быть выполнен в качестве шарнира с целью обеспечения возможности перевода нескольких фальцевальных роликов выборочным образом в рабочую позицию. Альтернативно к роликовой фальцевальной головке или концу вилки весьма удачно может использоваться также описанный в документе ЕР 06001600 соединяющий инструмент на конце вилки; этот соединяющий инструмент не требует наличия дополнительного шарнира на конце вилки, так как он содержит несколько фальцевальных роликов, которые в ходе одного рабочего процесса расположены по отношению друг к другу с возможностью выбега и холостого хода.

Первая часть зажимного устройства может представлять собой, в частности, либо первую часть зажимного устройства по фиг.1-7, либо первую часть зажимного устройства по фиг.9 и 10, причем единственное отличие заключается в том, что соединение 23 стационарно соединяет первую часть 11 структуры с шарнирным элементом 25, а не с шарнирным элементом 20-22. Соединение 23 является разъемным и выполнено таким образом, что робот 27, 28 может автоматически разъединять его.

Цикл соединения снова начинается на вспомогательной позиции F1, в то время как робот 27, 28 с частью 1 для приема конструктивного элемента принимает там следующий конструктивный элемент B1. После приема робот 27, 28 перемещает часть 1 для приема конструктивного элемента с принятым конструктивным элементом B1 на вспомогательную позицию F2 и накрывает первую часть зажимного устройства с помощью половин 16 и 17 муфты на второй части зажимного устройства. После установления и блокировки сцепления муфты происходит разъединение соединения между шарнирным элементом 25 и частью 1 для приема конструктивного элемента. Происходит также разъединение соединения 23. Теперь зажатые относительно друг друга части 1 и 5 для приема конструктивного элемента расположены во вспомогательной технологической позиции F2 стационарно и абсолютно неподвижно.

После отсоединения руки 28 робота от частей 1, 5 для приема конструктивных элементов и части 11 структуры, робот 27, 28 перемещает соединяющий инструмент 31 в стартовую позицию для осуществления процесса соединения и затем перемещает соединяющий инструмент 31 вдоль окружной кромки с целью обеспечения фальцевого соединения. Созданная сцеплением муфты с помощью половин 16 и 17 муфты зажимная структура также перемещается с согласованием с движением соединяющего инструмента 31, как это уже было описано на основании других примеров выполнения, в результате чего соединяющий инструмент 31 в процессе замкнутого оборота может обкатывать окружную кромку конструктивных элементов В1 и В2. Движение зажимной структуры может осуществляться с помощью расположенного на второй части зажимного устройства привода. Привод может воздействовать, например, непосредственно на шарнирный элемент части 5 для приема конструктивного элемента, который образует шарнир 5, 15. В такого рода варианте выполнения ротор поворотного двигателя, предпочтительно поворотного электродвигателя, может быть неподвижно соединен с шарнирным элементом части 5 для приема конструктивного элемента.

После соединения соединяющий инструмент 31 выводится из рабочей позиции, а шарнирный элемент 25 вновь соединяется с частью 1 для приема конструктивного элемента. Сцепление половин 16 и 17 муфты разъединяется, и часть 1 для приема конструктивного элемента поднимается над частью 5 для приема конструктивного элемента. Образованная из конструктивных элементов В1 и В2 стыкованная конструкция теперь свободно лежит на зажиме 5 конструктивного элемента и извлекается из части 5 для приема конструктивного элемента, в то время как робот 27, 28 уже вновь перемещает первую часть зажимного устройства для проведения следующего цикла к вспомогательной позиции F1.

Ссылочные обозначения

1 Часть для приема конструктивного элемента

2 Захват

3 Позиционирующий элемент, центрирующий штифт

4 Приемное основание, фальцевальное основание

5 Часть для приема конструктивного элемента

6 Приемное основание, опоры

7а Позиционирующий элемент, ориентирующий элемент

7b Позиционирующий элемент, штифт

8 Позиционирующий элемент, приемный элемент для штифта

9 Позиционирующий элемент

10 Зажимная структура

11 Часть структуры, кронштейн

12 Часть структуры, кронштейн

13 Часть структуры

14 Шарнирный элемент

15 Шарнирный элемент

16 Половина муфты

16а Стыковочная сторона

17 Половина муфты

17а Стыковочная сторона

18 Звено муфты, приемный элемент муфты

19 Звено муфты, палец муфты 19а Утолщение

20 Стыковочный элемент

21 Присоединение

22 Шарнирный элемент

23 Соединение

24 Шарнирный элемент

25 Шарнирный элемент

26 Привод

27 Основание робота

28 Рука робота

29 -

30 Соединяющий инструмент

30а Фальцевальный ролик

30b Контрролик

31 Соединяющий инструмент

81 Конструктивный элемент

82 Конструктивный элемент

Х Ось зажима, ось вращения

У Ось вращения

F1-F4 Вспомогательные технологические позиции

Изобретение относится к зажимному устройству для соединения конструктивных элементов. Устройство содержит первую часть для приема первого конструктивного элемента, вторую часть для приема второго конструктивного элемента и зажимную структуру, фиксирующую части для приема конструктивных элементов относительно друг друга в положении соединения. При находящихся в положении соединения частях для приема конструктивных элементов зажимная структура проходит от внешней стороны первой части для приема конструктивного элемента до внешней стороны второй части для приема конструктивного элемента, обращенной от внешней стороны первой части для приема конструктивного элемента. Зажимная структура охватывает окружную кромку соответствующей части для приема конструктивных элементов. При этом устройство расположено на руке робота с несколькими шарнирами и попарно образующими шарниры шарнирными элементами. Одна из частей для приема конструктивных элементов жестко соединена с одним шарнирным элементом, а зажимная структура жестко соединена с другим шарнирным элементом руки робота. В результате упрощается настройка робота зажимного устройства. 3 н. и 27 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Зажимное устройство для подлежащих соединению конструктивных элементов (В1, В2), содержащее:
a) первую часть (1) для приема первого конструктивного элемента (В1),
b) вторую часть (5) для приема второго конструктивного элемента (В2),
c) и зажимную структуру (10), фиксирующую части (1, 5) для приема конструктивных элементов относительно друг друга в положении соединения,
d) и проходящую при находящихся в положении соединения частях (1, 5) для приема конструктивных элементов от внешней стороны первой части (1) для приема конструктивного элемента до внешней стороны второй части (5) для приема конструктивного элемента, обращенной от внешней стороны первой части (1) для приема конструктивного элемента, а также охватывающую окружную кромку соответствующей части (1, 5) для приема конструктивных элементов,
e) причем зажимное устройство расположено на руке (28) робота с несколькими шарнирами и попарно образующими шарниры шарнирными элементами (20-22, 24), отличающееся тем, что
f) одна из частей (1, 5) для приема конструктивных элементов жестко соединена с одним шарнирным элементом (24), а зажимная структура (10) жестко соединена с другим шарнирным элементом (20-22) руки (28) робота.

2. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что зажимная структура (10) образует по меньшей мере один хомут (11-13), который охватывает окружную кромку.

3. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что зажимная структура (10) образует раму (11-13), предпочтительно раму по меньшей мере, по существу, с ровной поверхностью, охватывающей части (1, 5) для приема конструктивных элементов на двух сторонах окружной кромки.

4. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере одна охватывающая окружную кромку частей (1, 5) для приема конструктивных элементов область (11-13) зажимной структуры (10) является подвижной относительно окружной кромки частей (1, 5) для приема конструктивных элементов, так что обеспечивается возможность регулирования положения охватываемой области (11-13) в продольном направлении окружной кромки.

5. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что части (1, 5) для приема конструктивных элементов зажаты или имеют возможность зажатия с помощью зажимной структуры (10) в направлении (X) зажима относительно друг друга, а охватывающая окружную кромку область (11-13) зажимной структуры (10) выполнена с возможностью перемещения относительно частей (1, 5) для приема конструктивных элементов, предпочтительно поворота вокруг оси (X) вращения, совпадающей с направлением (X) зажима.

6. Зажимное устройство по п.5, отличающееся тем, что зажимная структура (10) выполнена с возможностью перемещения вокруг оси (X) вращения в целом относительно частей для приема конструктивных элементов, предпочтительно поворота или вращения.

7. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что зажимная структура (10) подвижно соединена в первом шарнире (14, 24) с первой частью (1) для приема конструктивного элемента и во втором шарнире (5, 15) со второй частью (5) для приема конструктивного элемента.

8. Зажимное устройство по п.7, отличающееся тем, что первый шарнир (14, 24) и второй шарнир (5, 15) имеют одну общую ось (X) шарнира.

9. Зажимное устройство по п.7, отличающееся тем, что первый шарнир (14, 24) и второй шарнир (5, 15) расположены каждый в центральной области частей (1, 5) для приема конструктивных элементов.

10. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что зажимная структура (10) содержит соединенную с первой частью (1) для приема конструктивного элемента часть (11) структуры и соединенную со второй частью (5) конструктивного элемента часть (12, 13) структуры, причем части (11 и 12, 13) структуры выполнены с возможностью соединения друг с другом и отсоединения друг от друга.

11. Зажимное устройство по п.10, содержащее автоматически срабатывающую муфту (16, 17) с первой половиной (16) муфты, соединенной с первой частью (11) структуры, и второй половиной (17) муфты, соединенной со второй частью (12, 13)структуры.

12. Зажимное устройство по п.11, в котором муфта (16, 17) является электрической или приводимой в действие посредством текучей среды, предпочтительно, пневматикой.

13. Зажимное устройство по п.11, отличающееся тем, что части (1, 5) для приема конструктивных элементов зажаты или имеют возможность зажатия с помощью зажимной структуры (10) относительно друг друга в направлении (X) зажима, причем половины (16, 17) муфт в состоянии сцепления в направлении (X) зажима соединены между собой неподвижно, предпочтительно прижаты друг к другу в направлении (X) зажима.

14. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере одна часть (1,5) для приема конструктивного элемента содержит по меньшей мере один захват (2), выполненный с возможностью подвесного размещения одного из конструктивных элементов (B1, B2), предпочтительно присасывающий захват.

15. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере одна из частей (1, 5) для приема конструктивных элементов содержит опоры (6) для расположения одного из конструктивных элементов (B1, B2) и предпочтительно содержит по меньшей мере один позиционирующий элемент (7) для позиционирования конструктивного элемента (В2) относительно части (5) для приема конструктивного элемента.

16. Зажимное устройство по любому из пп.1 или 4, содержащее стыковочный элемент (20-22) и присоединительный шарнир (20-22, 24), в котором первая часть (1) для приема конструктивного элемента соединена подвижно, предпочтительно с возможностью вращения, со стыковочным элементом (20-22), причем стыковочный элемент (20-22) содержит присоединение (21) для механического соединения с рукой робота.

17. Зажимное устройство по п.16, отличающееся тем, что по меньшей мере охватывающая окружную кромку части (1, 5) для приема конструктивного элемента (11, 13) область (11-13) зажимной структуры (10), предпочтительно зажимная структура (10) в целом, соединена со стыковочным элементом неподвижно относительно степени свободы движения присоединительного шарнира (20-22, 24).

18. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что шарнирный элемент (24), с которым соединена одна из частей (1, 5) для приема конструктивных элементов, образует пространственно свободно подвижный конец руки (28) робота.

19. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что рука (28) робота образует цепь шарниров, проходящую от основания (27) робота до подвижного в пространстве относительно основания (27) конца руки (28) робота, причем шарнирный элемент (20-22), с которым соединена зажимная структура (10), в цепи шарниров расположена к основанию (27) ближе, чем шарнирный элемент (24), с которым соединена одна из частей (1, 5) для приема конструктивных элементов.

20. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что одна из частей (1, 5) для приема конструктивных элементов содержит фальцевальное основание (4).

21. Зажимное устройство по п.13, отличающееся тем, что каждая из половин (16, 17) муфты содержит контактирующую в положении сцепления муфты с соответствующей другой половиной муфты стыковочную сторону (16а, 17а), которая направлена в направлении (X) зажима.

22. Соединяющее устройство для соединения конструктивных элементов (В1, В2), содержащее:
a) соединяющий инструмент (30), предпочтительно фальцевальное устройство, с помощью которого конструктивные элементы (В1, В2) соединяются между собой в положении соединения вдоль общей окружной кромки,
b) приемное устройство (1, 5) для приема конструктивных элементов (В1, В2),
c) и зажимную структуру (10), с помощью которой принятые конструктивные элементы (В1, В2) зажимаются относительно друг друга в положении соединения,
d) причем зажимная структура (10) при находящихся в положении соединения конструктивных элементах (В1, В2) охватывает их общую окружную кромку и устройство (1, 5) для приема конструктивных элементов,
e) при этом устройство (1, 5) для приема конструктивных элементов и зажимная структура (10) образованы зажимным устройством по одному из пп.1-21.

23. Способ соединения конструктивных элементов, при котором
a) конструктивные элементы (В1, В2) прижимают с помощью зажимного устройства по одному из пп.1-21 друг к другу в положении соединения,
b) и соединяют между собой по общей окружной кромке с помощью соединяющего инструмента (30, 31), предпочтительно, по периметру.

24. Способ по п.23, при котором одно: либо прижатые друг к другу части (1, 5) для приема конструктивных элементов, либо соединяющий инструмент (30, 31) перемещают при соединении конструктивных элементов (В1, В2) относительно другого в пространстве с соединением конструктивных элементов (В1, В2) друг с другом по пути, определенному относительным движением между частями (1, 5) для приема конструктивных элементов и соединяющим инструментом (30, 31), с получением соединенного по кромкам узла.

25. Способ по п.24, при котором другой: либо части (1, 5) для приема конструктивных элементов, либо соединяющий инструмент (30, 31) является неподвижным по меньшей мере при соединении конструктивных элементов (В1, В2).

26. Способ по п.24, при котором по меньшей мере либо зажимная структура (10), либо соединяющий инструмент (30) при соединении находится в пространстве в неподвижном состоянии.

27. Способ по п.23, при котором соединяющий инструмент (30, 31) содержит по меньшей мере один фальцевальный ролик, а конструктивные элементы (B1, B2) соединяют между собой посредством роликового фальцевания.

28. Способ по п.27, при котором приемное основание (4) первой части (1) для приема конструктивного элемента используют в качестве фальцевального основания.

29. Способ по п.23, при котором положение по меньшей мере охватывающей окружную кромку области зажимной структуры (10) относительно частей (1, 5) для приема конструктивных элементов регулируют в продольном направлении окружной кромки.

30. Способ по п.29, при котором охватывающую окружную кромку область зажимной структуры (10) и соединяющий инструмент (30, 31) перемещают в одинаковом направлении относительно частей (1, 5) для приема конструктивных элементов вдоль окружной кромки.