專利名稱：可替換工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有工具本體的可替換工具，該工具的本體具有在接收結(jié)構(gòu)中用于夾持工具的接收末端。該工具可以從公開號為0494714的歐洲專利中獲知。
背景技術(shù)：
當(dāng)自動更換工具時，機械手，比如機器人手臂，被用來抓取工具并將工具從使用該工具的機器傳送到工具庫中，反之亦然。在用機械手操作工具時，工具相對于機械手不發(fā)生旋轉(zhuǎn)是有益的，這一點對于確保控制邏輯以了解工具在機械手臂末端的確切位置是必要的，這樣工具可以可靠地插入相應(yīng)的機器或者工具庫。如果工具可以不受控制地移動或者旋轉(zhuǎn)的話，那么機械手需要在工具插入諸如接收結(jié)構(gòu)前重新定位工具。
當(dāng)在一臺機器中使用不同大小、形狀和/或尺寸的工具時，用統(tǒng)一的方式夾持工具是有益的，否則，為了交換不同的工具，機械手必須改變夾持器。比如，機械手需要用第一夾持器去交換細小的工具，用第二夾持器去交換寬大的工具。這給機器的生產(chǎn)時間帶來了反作用。因此，期望具有不受工具形狀和尺寸約束的夾持工具的統(tǒng)一方式。
進一步的要求為夾持器必須緊緊地夾持住工具。當(dāng)工具承受大的加速度時，加上重量，力是相當(dāng)大的。夾持器和工具之間的連接必須能夠經(jīng)受這些力。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用統(tǒng)一方式夾持工具并且防止工具相對于機械手旋轉(zhuǎn)的方式。
該目的是通過前面所述的可更換工具實現(xiàn)的，其中，連接裝置布置在工具本體內(nèi)以提供與機械手的基本上不旋轉(zhuǎn)的連接，該機械手用于操作工具進入或離開接收結(jié)構(gòu)。
采用這種連接裝置，連接點被標(biāo)準(zhǔn)化，工具和機械手之間的連接不再受限于工具的幾何形狀。由于基本上不旋轉(zhuǎn)的連接，工具相對于機械手的定位總是已知的。即使機械手具有可轉(zhuǎn)動的連接節(jié)，工具與機械手連接中的定位也是固定的。正是因為這種連接不再受限于工具的幾何形狀，連接裝置可以設(shè)置在工具的任何合適的部分，甚至設(shè)置在反面上，使得機械手可以從兩面接近工具。
在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，連接裝置這樣的布置，即工具與機械手之間的力傳遞基本上發(fā)生在工具本體內(nèi)部。在該實施例中，工具的外部幾何形狀對于將工具連接到機械手來說是不重要的。在該連接裝置布置在工具本體內(nèi)的情況下，機械手與工具相互之間的力傳遞直接發(fā)生在本體內(nèi)部并且不通過工具的外表面。這是有利的，因為不同種類工具的外表面的形狀可能是不一樣的。
本發(fā)明中工具的另一個實施例，連接裝置這樣的布置，即，通過僅僅從一側(cè)將機械手連接到工具實現(xiàn)基本上不旋轉(zhuǎn)的連接。通過機械手僅僅從一側(cè)連接到工具，使得工具背面的形狀與提供的連接無關(guān)。
本發(fā)明中工具的另一個優(yōu)選實施例，連接裝置包括帶有插入軸的空腔，機械手能夠沿該插入軸插入，并且其中該空腔相對于該插入軸非旋轉(zhuǎn)對稱。顯然，相反的解決方案，即，將空腔設(shè)置在機械手中，而將突起設(shè)置在工具上，將提供具有相似優(yōu)點的相似的解決方案。
優(yōu)選地，該空腔為具有至少貫穿空腔的肋的圓柱形。該肋防止了工具與機械手之間的可能的旋轉(zhuǎn)。
在另一個優(yōu)選實施例中，兩個平行肋條設(shè)置在該空腔的開口部。這兩個肋條提供了相對于機械手的工具的角位置的進一步鎖定，并且防止了相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)。
在根據(jù)本發(fā)明工具的另一個實施例中，該空腔具有垂直于插入軸的非圓橫截面，該橫截面例如方形或者橢圓形。這便于相應(yīng)的機械手插入該工具中，并防止工具相對于機械手旋轉(zhuǎn)。
在根據(jù)本發(fā)明工具的另一個實施例中，提供了一種統(tǒng)一的、基本上不旋轉(zhuǎn)的連接，并提供用于附加功能的裝置。通過統(tǒng)一的連接，工具的形狀與機械手連接無關(guān)。此外，該連接裝置還提供了用于附加功能的裝置。
優(yōu)選地，通過根據(jù)本發(fā)明的工具，該用于附加功能的裝置包括至少一個終端，該終端用于例如信號傳遞或驅(qū)動機械裝置的附加功能。通過連接，電信號能夠在諸如工具與機械手之間交換。比如，電信號用于讀取工具中的存儲器，或者該信號用于驅(qū)動工具中的致動器，比如驅(qū)動安全裝置。用于附加功能的該至少一個終端還可傳送機械信號，這樣機械開關(guān)或機械裝置從第一狀態(tài)進入第二狀態(tài)。此外，該終端還可用于光信號的交換。
在另一個優(yōu)選實施例中，該連接裝置以從接收末端的標(biāo)準(zhǔn)距離設(shè)置。這使機械手能夠夾持工具，而不需要對位于接收結(jié)構(gòu)中的工具類型的確切的認(rèn)識。本發(fā)明進一步涉及一種根據(jù)本發(fā)明的具與操縱工具進出接收結(jié)構(gòu)的機械手之間的聯(lián)接，其中，該機械手包括用于連接裝置連接到該工具的連接裝置。
在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的聯(lián)接的實施例中，該機械手的連接裝置與工具的非旋轉(zhuǎn)對稱空腔相配合。
在根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選聯(lián)接的實施例中，該機械手具有連接末端，該連接末端具有垂直于插入方向的橫截面，該橫截面與該工具空腔開口基本相等，其中，該機械手包括至少一個可從連接末端表面延伸的可收回的凸輪，用于將該機械手鎖定到該工具中。該至少一個凸輪將在位于空腔內(nèi)的線性肋條后面延伸，這樣工具鎖定到該機械手上并且工具不能與機械手分離，而無需收回凸輪。
在另一個優(yōu)選的實施例中，該連接末端有至少一個與空腔的的內(nèi)表面共同作用的表面以提供非旋轉(zhuǎn)連接。
在根據(jù)本發(fā)明的又一個優(yōu)選聯(lián)接的實施例中，該聯(lián)接包括用以檢測機械手與工具連接的檢測裝置。這將為機械手的控制提供安全保障，確保工具真正被該機械手夾持住。
優(yōu)選地，該檢測裝置包括一個開關(guān)。
在根據(jù)本發(fā)明的又一個優(yōu)選聯(lián)接的實施例中，該工具的連接裝置包括具有基本上非旋轉(zhuǎn)對稱的空腔的襯套，并且該機械手的連接裝置包括與該空腔配合并可插入該空腔的連接末端，其中，該連接末端包括一個可收回的凸輪，該凸輪可延伸到襯套空腔壁的開口內(nèi)。優(yōu)選地，該凸輪是球。
該凸輪用于機械手的連接末端鎖定到襯套。
在根本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，該機械手的連接末端有中心通道，在該中心通道中，推動器可以移動以將凸輪從連接末端推出。通過移動該推動器使得該凸輪從連接末端延伸，該連接末端鎖定到襯套。
本發(fā)明還包括一種操縱工具進出接收結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括-提供根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)接；-連接該機械手與工具；-將該工具移出或插入該接收結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，通過具有可收回凸輪的根據(jù)本發(fā)明的聯(lián)接，該連接通過將該機械手的連接末端插入該工具的空腔并且延伸該可收回凸輪以將該機械手鎖定到該工具。


本發(fā)明的上述及其他優(yōu)點將結(jié)合附圖作進一步描述。
圖1A和1B表示了根據(jù)本發(fā)明的工具的第一個實施例的剖視圖。
圖2和3表示了根據(jù)本發(fā)明的第二個實施例的剖視圖。
圖4表示了根據(jù)本發(fā)明的工具的第三個實施例。
圖5表示了圖4中工具的后視圖。
圖6和7表示了圖4中工具的細節(jié)。
圖8表示了根據(jù)本發(fā)明的工具的第四個實施例。
具體實施例方式
圖1A表示根據(jù)本發(fā)明的工具1。該工具1有一個接收末端2，其適于被插入機器的接收結(jié)構(gòu)。帶有安全構(gòu)件4的安全裝置3設(shè)置在該接收末端2中，該安全構(gòu)件4凸入該接收結(jié)構(gòu)的空腔，并且防止了該工具從該接收結(jié)構(gòu)中脫落。只有將該安全構(gòu)件4收回到接收末端2，該工具1才能從該接收結(jié)構(gòu)中取出。
該安全裝置3受到彈簧5的擠壓。安全裝置3圖示的位置受到導(dǎo)向裝置6的限制。機械手7可以插入該導(dǎo)向裝置6以將安全裝置3拉入到接收末端2，進而收回該安全構(gòu)件4，使得工具1從接收結(jié)構(gòu)中取出。
襯套9設(shè)置于工具本體8中，其為機器人手臂的第二機械手10提供連接裝置。該襯套9具有螺紋，這樣機械手10可以擰入該襯套9并緊固以提供基本上不旋轉(zhuǎn)的連接。顯然，襯套9在本體8中這樣的設(shè)置，即襯套9不能在工具本體8內(nèi)旋轉(zhuǎn)。襯套9可以具有鎖緊肋，或者可以與工具本體8集成為一體。
襯套9以從接收末端2頂部的固定距離d設(shè)置在工具本體8中。這將方便第二機械手10的插入，從而，第一垂直方向已知，只有水平位置待定。機械手10的末端12的插入深度通過一個末端開關(guān)13確定。一旦該末端開關(guān)13接觸到襯套內(nèi)的凸起60，第二機械手10的控制器就可以獲知工具1與第二機械手10已經(jīng)連接。
凸起60帶有電觸點，該電觸點與電線62相連。該電觸點與開關(guān)13接觸，開關(guān)13與電線61相連，這也使工具和機械手之間的數(shù)據(jù)通訊成為可能。
隨后第一機械手7可以插入導(dǎo)向裝置6以將安全裝置3收回到接收末端2并且將完整的工具1從接收結(jié)構(gòu)中收回。
除了使用二個獨立的機械手7、10，這些機械手也可以集成在一起，從而只用一個機械手就可以夾持工具和操作安全裝置。
圖2所示的是本發(fā)明的第二實施例。襯套14設(shè)置在工具本體8中并具有矩形的橫截面。機械手15具有末端16，該末端16插入該襯套14的矩形開口。該機械手的末端16帶有球17，該球可以壓入襯套14的開口處。
現(xiàn)在回到圖3，機械手15的第二部件18通過中間通道插入到機械手的末端16中。通過該動作，球17被推入襯套14的空腔內(nèi)，將機械手的末端16鎖定到工具本體8中。
該機械手15還設(shè)置有通道19，通過該通道19液壓流體或壓縮空氣可以供應(yīng)到位于工具本體8內(nèi)部的通道49，并且通過該通道19可以操作活塞50以將安全構(gòu)件44收回到工具釋放位置。
圖2和3所示的工具具有安裝了安全構(gòu)件44的頂部，該安全構(gòu)件44也可以通過按鈕開關(guān)51手動操作。
圖4所示的是根據(jù)本發(fā)明的工具20的第三實施例。工具20具有工具本體21和接收末端22。該接收末端22包括一個安全裝置23，該安全裝置23可以由第一致動器24操作。
工具本體21中設(shè)置有二個插入件25，從而第二機械手26能夠從兩側(cè)握持工具20。安全裝置23同樣具有按鈕開關(guān)32，這樣工具總是可以手動操作。這樣的按鈕開關(guān)同樣可以用于其它實施例中。
如圖5所示，插入件25包括一個空腔27和二個線性肋28。第二機械手26具有二個凸輪29，該兩個凸輪鎖定在兩個線性肋28后面。結(jié)合第二機械手26的適合的末端，工具20與第二機械手26的聯(lián)接提供了非旋轉(zhuǎn)的、鎖定的連接。
安全裝置23帶有導(dǎo)向裝置30，機械手24的末端31插入該導(dǎo)向裝置中。導(dǎo)向裝置30帶有一個槽32(見圖6)，機械手24的末端31插入該槽中。通過將機械手24旋轉(zhuǎn)到圖6所示末端31的虛線所示的位置，機械手24與安全裝置23之間的連接被建立起來，而安全裝置23也可以被操作。
圖8所示的工具40具有接收末端41和工具本體42。工具本體42中的插入件43與圖1所示的插入件9類似。安全裝置44配備筒體45，該筒體通過將壓縮空氣注入腔體46中來使安全裝置44致動。通過將機械手47插入襯套43，就在機械手47與工具40之間建立了非旋轉(zhuǎn)連接。機械手47的末端有出口開口48，該開口48與通道49相連，該通道49與筒體45連通。當(dāng)機械手47插入襯套43后，壓縮空氣可以供應(yīng)到腔體46并驅(qū)動安全裝置44。
除了使用氣動線路，光線路和電線路也可用于操作電氣致動器或用于讀取工具中的存儲器?；蛘撸梢杂弥T如推桿來執(zhí)行機械操作。聚合物也可用來做致動器。
盡管實施例表示了帶有可收回安全構(gòu)件的安全裝置，結(jié)合本發(fā)明，其它安全裝置的實施例也可以使用，比如，從接收末端頂部延伸并且可以在工具鎖合位置和工具釋放位置之間移動的安全構(gòu)件也可以被使用。
權(quán)利要求
1.一種可替換工具，其具有工具本體，該工具本體設(shè)置有在接收結(jié)構(gòu)中用于夾持該工具的接收末端，其中連接裝置布置在工具本體內(nèi)以提供與機械手的基本上不可旋轉(zhuǎn)的連接，該機械手用于操作工具進入或離開接收結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工具，其特征在于該連接裝置布置成工具與機械手之間的力傳遞基本上發(fā)生在工具本體內(nèi)部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工具，其特征在于，該連接裝置布置成通過僅僅從工具的一側(cè)連接機械手，從而實現(xiàn)基本上不可旋轉(zhuǎn)的連接。
4.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的工具，其特征在于該連接裝置包括帶有插入軸線空腔，機械手能夠沿著該插入軸線插入，其中，該空腔相對于該插入軸線非旋轉(zhuǎn)對稱。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工具，其特征在于該空腔具有帶有至少肋的柱狀壁，該肋貫穿該空腔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的工具，其特征在于兩條平行肋設(shè)置在該空腔的開口部。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工具，其特征在于該空腔具有垂直于插入軸線的非圓形橫截面，例如方形或者橢圓形。
8.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的工具，其特征在于該連接裝置提供一種統(tǒng)一的、基本上不可旋轉(zhuǎn)的連接，并提供了用于附加功能的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的工具，其特征在于該用于附加功能的裝置包括至少一個終端以交換信號或驅(qū)動機械裝置。
10.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的工具，其特征在于該連接裝置以距接收末端的標(biāo)準(zhǔn)距離設(shè)置。
11.上述任一權(quán)利要求所述的工具與操縱工具進出接收結(jié)構(gòu)的機械手之間的聯(lián)接，其特征在于該機械手包括將該連接裝置連接到該工具的連接裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的具有權(quán)利要求4-7中任一項所述工具的聯(lián)接，其特征在于該機械手的連接裝置與工具的非旋轉(zhuǎn)對稱空腔相適應(yīng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的具有權(quán)利要求5所述工具的聯(lián)接，其特征在于該機械手具有連接末端，該連接末端具有垂直于插入方向的橫截面，該橫截面與該工具空腔開口基本相等，其中，該機械手包括至少一個可從連接末端表面延伸的可收回的凸輪以將該機械手鎖定到該工具。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的聯(lián)接，其特征在于該連接末端具有至少一個與空腔的內(nèi)表面共同作用的表面。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求11-14中任一項所述的聯(lián)接，其特征在于該聯(lián)接包括用于檢測機械手與工具連接的檢測裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的聯(lián)接，其特征在于該檢測裝置包括開關(guān)。
17.根據(jù)上述權(quán)利要求11-16中任一項所述的聯(lián)接，其特征在于該機械手包括一個致動器，用于驅(qū)動該工具的功能。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的聯(lián)接，其特征在于所述工具的功能通過防止該工具從接收結(jié)構(gòu)中脫落的安全裝置提供，所述安全裝置在第一工具鎖定位置和第二工具釋放位置之間可以被該致動器移動。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的聯(lián)接，其特征在于所述致動器與該機械手形成一體。
20.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的聯(lián)接，其特征在于該工具的連接裝置包括襯套，該襯套具有非旋轉(zhuǎn)對稱的空腔，并且其中該機械手的連接裝置包括與該空腔相適應(yīng)并可插入該空腔的連接末端，其中，該連接末端包括可收回的凸輪，該凸輪可延伸進入襯套空腔壁內(nèi)的開口。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的聯(lián)接，其特征在于該凸輪是一個球。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的聯(lián)接，其特征在于該機械手的連接末端有中心通道，在該中心通道中，一個推動器可以移動以將凸輪從連接末端推出。
23.一種工具進出接收結(jié)構(gòu)的操作方法，包括-提供上述權(quán)利要求11-22中任一項所述的聯(lián)接；-連接該機械手與工具；-將該工具移出或插入該接收結(jié)構(gòu)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的具有如權(quán)利要求13所述的聯(lián)接的方法，其特征在于該連接通過將該機械手的連接末端插入該工具的空腔并延伸該可收回凸輪以將該機械手鎖定到該工具來建立。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可替換工具，該工具具有工具本體，該工具本體設(shè)置有在接收結(jié)構(gòu)中用于夾持該工具的接收末端，其中，工具本體的連接裝置設(shè)置在工具本體中用于提供與機械手的基本上不旋轉(zhuǎn)的連接，該機械手用于操作工具進入或離開接收結(jié)構(gòu)；還涉及一種該工具與用于操縱該工具進出接收結(jié)構(gòu)的機械手之間的聯(lián)接；還涉及一種用于操作該工具進出接收結(jié)構(gòu)的方法。
文檔編號B21D37/04GK101081478SQ20071012920
公開日2007年12月5日 申請日期2007年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月1日
發(fā)明者F·W·魯韋勒, G·布魯金克 申請人:韋拉有限公司