CN101932406B - 工具安装装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工具安装装置(1)，具有第一耦合装置和第二耦合装置，其中第一耦合装置(100；100’)包括至少一个接纳装置(110；110’)，第二耦合装置(200；200’)包括至少一个接纳销(300；300’)，并且第一耦合装置或第二耦合装置包括工具悬架(101；101’)。接纳装置(110；110’)包括凹部(1000；1000’)和开口(114；114’)，其中开口从第一端部向第二端部的方向上延伸，并且开口的长度(LO，LO’)小于凹部的长度(LA，LA’)，开口的宽度(BO，BO’)大于或等于接纳销的宽度。

Description

工具安装装置

技术领域

本发明涉及一种工具安装装置，尤其用于机器人或操作者的工具。

背景技术

用于各种自动化加工和处理过程的机器人在自动化生产线被频繁使用。所用的各种机器人配备有不同类型工具，例如焊钳、胶枪、铆钉夹钳或者保持装置(例如吸盘或夹具)。

生产线操作中的关键因素在于以下事实：待加工的工件，例如汽车车身，以恒定的速度到达和离开，这会产生问题，尤其是如果某个机器人与位于生产线中不同位置的另外的机器人相比过快地完成其操作步骤的时候。为此，把机器人与不同的可互换工具连接起来，这些工具安装在机器人容易获取的位置。因此，就可以为一个机器人在第一步骤中配置一个焊钳，在接下来的组装步骤中配置一个保持装置。这样，生产线的独立工作站就可以有效操作。

基本上，机器人和工具之间通过耦合装置彼此连接。首先耦合到机器人的工具被取下来放在一个位置，新的工具被拾起、耦合，待执行的操作步骤被执行。该类型的工具更换装置的已知的工具安装装置通常彼此相邻地设置，以便形成工具站或工具库。

尽管已经可以较为精确地驱动机器人，但是仍然存在数毫米的误差范围，该误差为机器人的实际位置可能偏离预期位置的范围。当在工具站或在工具安装装置中拾起或取下工具时会有问题，因为如果工具安装装置不具有用于主动或被动地重新调整工具位置的安装装置，位于工具安装装置上的耦合机构可能快速磨损。

实用新型文件DE20208059U1公开了一种具有第一耦合装置和第二耦合装置的工具安装装置，第一耦合装置可以与至少一个工具连接，尤其是可以与机器人工具连接，第二耦合装置可以与刚性基座连接。第一耦合装置具有工具悬架，该工具悬架具有至少一个凹部和一个接纳装置。第二耦合装置包括工具接纳板、基板、至少一个定位螺拴和安装装置。此外，该第一耦合装置的接纳装置可以轴向连接到第二耦合装置的定位螺栓，这样，固定到第一耦合装置的工具可以被机器人拾起。该文件公开的工具安装装置的缺点在于：其中的耦合装置非常复杂，机器人的工作路径也非常复杂，为获得小的误差范围不得不如此。

发明内容

本发明的目的是制造一种工具安装装置，该工具安装装置具有结构简单的第一耦合装置和第二耦合装置，该第一和第二耦合装置可以被有利地制造并且可以彼此连接。

该目的通过具有权利要求1中技术特征的方案达到。有利的改进体现在从属权利要求中。

本发明工具安装装置的技术方案具有第一耦合装置和第二耦合装置，第二耦合装置连接到第一耦合装置，第一耦合装置具有至少一个接纳装置，第二耦合装置具有至少一个定位螺栓，第一耦合装置或第二耦合装置可以具有工具悬架，工具悬架可以与工具连接，优选地与机器人工具连接，接纳装置具有沿纵向轴线的第一端部和第二端部。

该接纳装置具有凹部和开口，该开口从第一端部在第二端部的方向上延伸一个长度，该开口的长度小于凹部的长度，开口的宽度大于或等于定位螺栓的宽度。由于此开口的存在，定位螺栓可以横向滑入凹部内，因此，例如开口从外表面到凹部形成锥度的情况下，也就是通过斜切形成外壁的尺寸，定位螺栓就可以在凹部内进行自调整。

一种制造工具安装装置的方法，该工具安装装置具有第一耦合装置和第二耦合装置，第二耦合装置可与第一耦合装置连接，第一耦合装置具有接纳装置，第二耦合装置具有定位螺栓，第一耦合装置或第二耦合装置具有工具悬架，该方法至少包括以下两个步骤：

一方面，制造定位螺栓，该定位螺栓具有至少一个沿着直轴线延伸的部分。该部分形成定位螺栓的一端。

另一方面，制造接纳装置。该接纳装置由一个工件制造，凹部被引入该工件。该工件具有外表面，该外表面具有至少部分为圆周形的外壁，该至少部分为圆周形的外壁设置在外表面和引入的凹部之间。优选地，该至少部分为圆周形的外壁是完全的圆周形。此外，工件还具有第一端部和第二端部，该凹部被引入第一端部并且沿纵向轴线延伸，该纵向轴线实质上是直的。凹部具有一长度，并且具有至少一个圆柱形部分和/或锥台部分，至少一个部分的轴线沿着基本上平行于纵向轴线的方向延伸。

这里可以理解圆柱形或圆锥形的部分的形状，尺寸可以从精确的几何形状略微变化。因此，例如，可以是截球面部分，即在纵向轴线的方向上具有弧线的部分，同样包括在该术语的范围之内。

在第二步骤中，可以按照相反的顺序执行，开口被引入到工件中。该开口时一个外壁中的，即该开口基本上被设置在第一端部和第二端部之间。该开口从第一端部在第二端部的方向上延伸。该开口具有一长度和宽度，该开口的长度小于位于该开口的区域凹部的长度。这意味着，在从第一端部开始的开口的端部和工件的第二端部之间有一个区域，该区域中外壁完全围绕凹部。同时，该开口的宽度大于或等于定位螺栓的最小宽度。

有利地，开口的长度与凹部的长度的比率大于2比10，优选地，大于5比10，尤其优选地，大于或等于8比10。这样，机器人或工具承载装置的获取路径得以简化。

定位螺栓和接纳装置可以以简单有效的方式彼此连接。由于定位螺栓至少在最小宽度区域通过接纳装置的孔进行配合，接纳螺栓可以通过孔横向设置在凹部。凹部的宽度基本上与定位螺栓的最大宽度相对应。从宽度上来说，定位螺栓可以被完整地引入凹部。随后，接纳装置留在定位螺栓上(或者定位螺栓留在接纳装置下或被向上移动)，这样接纳装置的工件外壁的完整圆周形部分完全地围绕定位螺栓，与定位螺栓啮合。

如果由于工具悬架上安装了工具而对定位螺栓或者接纳装置施加了重量，那么开口的端部和工件的第二端部之间的完整圆周形边缘就可以吸收由于重量造成的力矩(第一力矩)，工具仍然保持在它的位置上。该完整圆周形边缘应当理解成具有至少一个封闭的、垂直于接纳装置的纵向轴线的轮廓。该完整圆周形边缘是封闭的。特别地，圆周形边缘不需要设置在垂直于纵向轴线的平面内，而是渐变的或成斜角的。

圆周形边缘的一部分与开口的端部和第二端部之间的部分相对设置，这部分能够吸收与第一力矩方向相反的力矩，与第一力矩方向相反的力矩作用在与纵向轴线垂直的另一个平面上。第二端部还可以完全或部分地闭合。耦合装置的有效原则在于通过接纳装置的圆周形部件的一部分吸收第一力矩和反向力矩以产生稳定安装。

定位螺栓和接纳装置的组合是有利的，因为第一耦合装置或第二耦合装置没有沿着它们的轴即轴向的整个长度彼此啮合，而是机器人获取路径的大部分在一个平面内延伸，并且为了放下或拿起工具，仅仅需要垂直于该平面的小位移。该小位移实质上相当于开口长度和凹部长度之差，或者开口长度与凹部内的定位螺栓的长度之差，这些长度从凹部的第一端部起算。

优选地，凹部和/或工件或接纳装置的外表面可以通过车削形成，因为构造简单，而且成本低。

有利地，定位螺栓或接纳装置被安装在工具接纳板上，或者与工具悬架连接。这样，第一耦合装置和第二耦合装置在较大的工具安装装置内啮合。此外，定位螺栓和接纳装置均可以形成静止的部件。这里所谓静止的部件是指不与工具悬架连接的耦合装置，即基本上以静止方式设置。静止部件吸收了作用在耦合装置的非静止部件上的由于工具的重量产生的力矩。

该接纳装置可以有利地接纳实质上旋转对称的本体，这样，没有边缘位于该凹部中，那么通常发生的尤其是位于边缘的磨损很小。

此外，如果接纳装置的工件在第二端部至少部分封闭，这是有利的。这样的话，定位螺栓的端部可以与凹部的接纳装置限定部分相接触，接纳装置的限定部分朝向第二端部。这样，工具重量负载的一部分将施加在第一耦合装置或第二耦合装置的静止部件上，并被后者吸收。接纳装置的圆周形边缘是用于抵消作用在第一耦合装置或第二耦合装置上的力矩。尤其有利的是，第二端部具有额外的小孔，这样，位于接纳装置限定部分和定位螺栓之间的气体或空气可以逸出，并且在定位螺栓和接纳装置限定部分之间不会产生空气垫或气垫。

如果在接纳装置的生产期间，在具有凹部的工件的第一端部引入横向孔，尤其有利。横向孔在朝向第二端部的方向闭合。该横向孔可以穿透整个外壁。只是将外壁变薄而不贯穿外壁则较好。优选地，横向孔在第二端部的方向上形成锥度，这样，横向孔的宽度从第一端部到第二端部逐渐减小。那么，其端部设置在横向孔闭合位置的调整销移动到横向孔中，并且由于锥度，接纳装置稍稍转动，调整销自身进入端部的位置就可以调整。横向孔沿纵向轴线的长度可以根据调整销的形状和尺寸调整，即该长度可以与调整销的直径相对应，但可以实质上大于该直径。

尤其有利的是，定位螺栓，在其沿直轴线延伸的部分，优选地，可以由一个旋转对称的基体首先形成。该基体可以通过车削方式形成，因为该方式尤其简单和方便。随后，可以在基体上形成切口，完全旋转对称性被去除，但是，特别地，定位螺栓设置在凹部的部分仍维持旋转对称表面。

有利的，毛坯优选包括镗孔或铣孔，该孔用于接纳至少一个固定螺栓、至少一个被影响的固定螺栓的出口，这样，固定螺栓在接纳装置的开口区域穿透，或者接纳装置的第一端部穿透。此外，切口可以是用于接纳与横向孔啮合的调整销的孔。该切口可以与平行于旋转轴的旋转对称的基体交叉，由切口产生的表面具有平坦的部分。沿着该平坦表面，定位螺栓可与工具悬架或者工具接纳装置连接，这些表面并不一定是这种固定类型的必要前提条件。

如果定位螺栓至少部分地以形状配合、可拆卸方式与凹部啮合，则尤其有益的。因为凹部和定位螺栓之间的接触面积大能够改善这两个部件之间的力的传输，当用第一和第二耦合装置(或静止和非静止耦合装置)悬挂、去耦合或者取工具时，能够提高稳定性。

正如前面提到的，有利地，凹部至少具有可部分或全部围绕一圆柱体或截头圆锥体的部分，该圆柱体和/或截头圆锥体的最大惯性动量的惯性轴线基本上与纵向轴线平行。该类型的结构部分可以通过对接纳装置进行车削或钻口得到，方法简单而且精确。如果定位螺栓的表面类似地也有这种圆柱形部分件和/或锥台部分，那么圆柱形部分和/或锥台部分就非常有利。这些同样可以以非常简单的方式应用在基体上。这些特征，结合凹部与定位螺栓直径相同或略有不同(定位螺栓的直径可以是相同或较小)，可以形成有利的形状配合方式的啮合。

优选地，接纳装置为独立的工件，该工件可以摩擦地连接到工具悬架。这样，接纳装置可以在一个单独的工艺中形成。如果接纳装置的生产工艺主要包括车削工艺，那么这将非常有利。车削是优选的，因为可以节省费用，并且接纳装置可以更快地生产出来。

此外，如果接纳装置具有用于接纳调整销的横向孔则尤其有利。第一耦合装置的旋转可以由调整销或横向孔阻止。有利地，横向孔从而可以为在啮合连接的横向方向上具有部分锥度，这样可以进一步方便第一耦合装置在调整销上或横向孔内的调整。

优选地，工具安装装置在工具悬架上具有至少一个开口，并且优选地，具有另一个用于固定工具的孔。第一耦合装置的开口通常主要目的在于通过该开口插入位于工具上的耦合机构。把工具固定到工具悬架上的孔不是必须的。如果工具悬架有其他的钻孔，工具悬架通过螺钉和/或其他通过钻孔插入的固定装置，则也能达到固定的目的。

此外，有利的是定位螺栓横向固定在工具接纳板的侧面。这样，工具可以与工具接纳板的各个侧面配合，能够在很小的空间内安装多个工具。侧面可以是接纳板的一个侧面，或者可以是一个独立的组件，该组件固定在工具接纳板上。这种情况下，工具悬架被分配给第一耦合装置。

材料可以是金属，优选为钢，或者可以是塑料材料，或者可以是金属材料与塑料材料的组合。

此外本方案的进一步有利的实施例可以从进一步的下列权利要求或图的描述中推得。

附图说明

下面结合附图对本发明工具安装装置进行详细描述。其中

图1a、1b、1c、1d所示为第一耦合装置和第二耦合装置；

图2a、2b、2c所示为第一耦合装置和第二耦合装置的可替换的实施例；

图3所示为带有存储装置的工具安装装置；

图4a、4b所示为第一耦合装置和第二耦合装置的另一实施例；

图5a、5b、5c、5d所示为多个截面中的带有定位螺栓的接纳装置的实施例。

具体实施方式

图3所示为一种工具安装装置1，该工具安装装置1具有第一耦合装置100和第二耦合装置200。第一耦合装置100具有工具悬架101和接纳装置110。工具悬架101还具有开口102，工具或机器人工具上的耦合装置通过该开口延伸，从而被机器人耦合。

在图1a-1d所示为第一耦合装置100和相应的定位螺栓300，第一耦合装置100和定位螺栓300实质的轴线方向是Z轴。这样，包括定位螺栓表面圆柱形部分312和锥台部分313、313’的圆柱体或截头圆锥体的旋转轴线，和包括凹部的圆柱形部分112和锥台部分113、113’的圆柱体或截头圆锥体的旋转轴线，同样沿Z轴方向延伸。第一耦合装置100具有带开口102和附加孔140的工具悬架101，孔140用于把待耦合到工具悬架101上的工具或机器人工具固定在工具悬架101上。孔140可以沿Z轴方向贯穿工具悬架101，也可以是带有螺纹的非贯穿盲孔。在开口102内还有半壳141，该半壳141能够改善机器人工具或工具的精确定位，从而有助于延长工具、工具安装装置和机器人本身的寿命。配置为单独工件111的接纳装置110通过螺钉1110被固定在工具悬架101上。为了使机器人工具能够承受高负载，可以用钢或金属作为接纳装置110和工具悬架101的材料。

接纳装置110在其内部具有凹部1000，该凹部1000包括多个不同形状的部分。凹部1000具有用于接纳圆柱体112的部分，凹部1000在Z方向上在第一端部1010处延伸，第一端部1010具有用于接纳截头圆锥部分113的凹部。

在图1b中，可以看到另外的用于接纳截头圆锥113’的部分，该部分紧邻地连接到凹部1000的上部的接纳装置限定部件117。此外，接纳装置110具有开口114，该开口114由侧开口壁115、图中看不到的设置在对面的侧开口壁以及上开口壁116限定。类似地，在图1b中，通过内边缘螺钉(inner edgescrew)1110，接纳装置110与工具悬架101连接。

可以选择开口114，使得定位螺栓300可以被引入到接纳装置的凹部112、113，定位螺栓300具有圆柱形部分312和两个锥台部分313和313’。开口114的宽度BO可以与定位螺栓300的直径相对应，开口114从外表面1100到凹部1000形成锥度。这样，工具悬架101可以压到沿Y方向过来的定位螺栓300上，不需要非常精确，因为具有自调节功能的开口114在Y方向呈锥形，定位螺栓300被其导引穿过开口114，可以进行自调节。

在图1b中，可以发现开口114，尤其是其上开口壁116是这样选择的，使得凹部1000具有截头圆锥部分113’，且该截头圆锥部分113’为完整的圆周形并垂直于纵向轴线。这与用于接纳圆柱体112和用于接纳截头圆锥113的部分不同，这些部分被开口114截断。

在开口区域中，开口的长度LO小于凹部的长度LA。这意味着，只有凹部的截头圆锥形部分113’是圆周形的，接纳装置110像勾子一样挂在定位螺栓300上，截头圆锥形部分113’的位于上开口壁116上方的部分，被压在定位螺栓300的相应部分313’上，由于位于工具悬架(未示出)上的工具的力矩被定位螺栓吸收，从而将接纳装置110保持在一个位置。LO与LA的长度比大约是10比9。应当注意，上开口壁116在Y轴负方向稍微突出，其可以在接纳装置挂在定位螺栓上以后，例如与工具接纳板接触，这样，被挂上工具的重量可以直接由工具接纳板支撑。

在第一端部1010，接纳装置110具有横向孔120，定位螺栓300的调整销320可以插入到其中。横向孔120开口朝向第一端部1010，在第二端部1020的方向上，其宽度变窄，呈现锥度。如果第一耦合装置100沿着Y方向过来并沿着Z方向稍微上升，压在定位螺栓300上，则调整销320与横向孔120的横向部分抵靠。如果第一耦合装置100停留Z轴负方向，位于圆柱体部分112中的横向孔120的上端部平放在调整销320上，如同接纳装置限定部件117平放在定位螺栓限定部件317上那样。

可以参考图1c更详细地进行再次解释。接纳装置110首先在定位螺栓300的方向AN上运动，这样，定位螺栓300的圆柱形部分312与凹部接触，从而接纳圆柱体112。第一耦合装置100应当在定位螺栓300的方向上运动，这样调整销320与横向孔120啮合。否则，结果就是在圆柱体部分312和凹部的用于接纳圆柱体112的部分之间没有表面接触，第一耦合装置100在方向AB上不能被降低，这样，定位螺栓限定部分317就不能与接纳装置限定部分117接触，就不能在第一耦合装置100和定位螺栓300之间产生摩擦连接。

当然，具有集成的调整销或不具有调整销的实施例是同样可能的，在不存在调整销的情况下横向孔可以没有。

接纳装置限定部分117具有孔1021，定位螺栓限定部分317和接纳装置限定部分117之间的空气或气体可以通过该孔1021选出。这样就能够防止第一耦合装置在空气垫上“浮动”。

图1d所示为定位螺栓300与耦合装置100啮合的情况。定位螺栓300的截头圆锥部分313’完全被接纳装置110的截头圆锥形部分113’环绕。此外，可以看出，定位螺栓的基部318的端部与工具悬架101的下侧面104平齐。

在图2a、2b、2c所示为第一和第二耦合装置的可替换的实施例，与图1a、1b、1c、1d中的实施例相比，其更强调杠杆效应的操作概念。此外，第二端部具有完全开口的结构。

在图2a中，接纳装置110和定位螺栓300处于非连接状态，是个稍微修改的实施例。最大的不同在于接纳装置110在Z轴方向上其第二端部1020是开放的。此外，在上开口壁116和第二端部1020之间有圆柱形部分119，该圆柱形部分119在XY平面内是非圆周形的。第二端部1020具有圆周形的边缘1021，该圆周形边缘不在XY平面内延伸，而是其一部分在Z方向上向下对角方向上延伸。在图2a所示的实施例中，工具悬架优选设置在接纳装置110上，工具悬架的重量作用在Z轴的负方向。向接纳装置110施加重量或者撤去重量，力矩作用在悬挂的接纳装置110上，而该力矩被定位螺栓300吸收。

定位螺栓300具有与接纳装置110互补的元件。在圆柱形部分312的上方，设置有处于紧靠截头圆锥部分313”的圆柱形部分312的延长部分319。不同于图1中的实施例，锥台部分313”不是圆周形的，而是被定位螺栓限定部件317截断。

下面参考图2b解释静止的定位螺栓300如何与非静止的接纳装置110以及固定在其上但未示出的工具悬架啮合，解释静止的定位螺栓300如何吸收工具的重量FG，以在定位螺栓300和接纳装置110之间产生稳定的连接。重量FG作用在Z轴负方向，这样，由于沿Y轴方向的第一力矩OM作用在接纳装置上，凹部1000的非圆周形圆柱形部分119被压在定位螺栓300的圆柱形部分319上。该实施例中，锥台部分313”没有吸收力矩OM，或仅仅吸收了力矩OM的一小部分。

同时，作用在Y轴负方向上的力矩EOM压迫凹部1000的靠下的部分(从Z轴方向看)，尤其是横向孔120的区域，即把接纳装置110压在位于Z轴方向底部和位于Y轴方向的部分313和312上。这样，由于重量FG而作用在接纳装置110上的两个力矩OM和EOM被静止的定位螺栓300吸收。

在图2c中示出了耦合装置的可替换实施例的透视图。从该透视图可以发现，设置有定位螺栓限定部分317’，其端部与接纳装置110的上边缘1021平齐。

在图3中，第一和第二耦合装置与存储装置220以及工具接纳板201连接，前面提到的这两个元件形成第二耦合装置200的一部分。此外，第一耦合装置100具有工具悬架101以及接纳装置110，第一耦合装置100被挂在未示出的定位螺栓300上。定位螺栓300被设置在工具接纳板201的横向侧板202上。未示出的上开口端116被工具接纳板202的表面支撑。

定位螺栓300通过固定螺栓330、331、332、333或通过设置在定位螺栓300底部318的调整销连接到任一个工具接纳板上，在此未示出。根据在图1a-1d中说明和解释的用于将第一耦合装置100放置在定位螺栓300上的过程，接纳装置110和定位螺栓300之间有连接。还可以想到，接纳装置110的开口114可以没有，从而形成旋转对称的接纳装置110。然而，这里需要去除定位螺栓330、331、332、333，并且类似地优选使用旋转对称的定位螺栓300。

这里示出的接纳装置110和定位螺栓300可以通过车削的方式在第一方法步骤中产生。仅仅在第二操作步骤中通过铣削接纳装置110形成开口114，为定位螺栓300的固定螺栓330、331、332、333打孔。固定螺栓330、331、332、333随后被插入孔中并与工具接纳板连接。

就第一耦合装置以及通过接纳装置110与定位螺栓300的连接而言，优点在于大部分的材料加工可以首先通过车削进行，随后可以在已完成的组件上形成切口。这种切口可以是铣削或者切削形成。

最后，可以注意到，本发明的生产以及主题没有在此明确描述的方面，应当理解为一种生产方法意义上的公开和主题意义上的公开。

在图4、5中示出了第一和第二耦合装置的可替换的实施例。在图4a中，第一耦合装置100’具有工具悬架101’。工具悬架101’与前面图中的工具悬架101相比仅存在非实质性的区别。工具悬架101’具有开口102’，开口102’用于接纳工具，工具能够由机器人连同工具悬架101’一并拾起，正如前面实施例所示的那样。应当注意到，并不是图4、5显示的实施例的所有技术特征具有标号。这尤其涉及到那些在前面的实施例中已经解释过的特征。这些基本相同的特征在图4和图5中没有加以说明。在图4a中，除了显示在开口102’的孔140’和半壳141’以外，还显示了安装螺栓142’，通过安装螺栓142’，工具悬架101’和机器人之间建立连接。可以通过附加的耦合机制产生机器人和工具悬架101’之间的耦合，正如本领域充分已知的那样。

此外第一耦合装置100’具有接纳装置110’，该接纳装置可以接纳定位螺栓300’于其中。接纳装置110’正如前述实施例中所述，作为一个独立的工作件111’。从图4a的透视图中可以看出，仅仅开口114’和上开口壁116’的边缘可见。此外通过开口114’可以看到凹部1000’。

定位螺栓300’被引导进入凹部1000’。凹部1000’的形状实质上与定位螺栓300’的形状互补。因此定位螺栓300’具有圆柱形部分312’，在其位于Z轴正方向的端部，圆柱形部分312’具有截球面部分313”’，该部分313”’被定位在凹部1000’的部分113”’中，该部分113”’与部分313”’形状互补。紧靠着位于Z轴负方向的圆柱形部分312’，设置有另一个截球面部分313”，该截球面部分313”与位于Z轴负方向的凹部1000’的下部部分113”形状互补。在位于Z轴正方向的定位螺栓300’的上端部，设置有具有附加标记319’的定位螺栓限定部件317’，附加标记319’的含义随后解释。

标记319’为直线，如果定位螺栓和接纳装置彼此连接，则该直线对应于接纳装置110’的标记119’。借助于标记319’和119’，技术人员可以通过眼睛来检查是否第一耦合装置100’被确定地连接到第二耦合装置200’的接纳螺栓300’。当标记319’延伸到标记119’时，就实现了确定的连接，其中标记119’被接纳装置110’的孔1021’中断。可以发现由相应的标记119’和319’组成的实质上连续的直线。

图4a所示的第二耦合装置200’的局部部件还具有连接板250’，该连接板250’通过两个螺栓331’和332’与定位螺栓300’摩擦连接。定位螺栓300’与连接板250’之间的连接表面为平坦表面，该平坦表面就定位螺栓而言，是作为平行于定位螺栓300’的旋转轴线的壁。这就特别意味着，正如前面图中的定位螺栓300那样，定位螺栓300’具有一平坦表面，该平坦表面破坏了旋转对称，并且由于该平坦表面的存在，定位螺栓可以与连接板或工具接纳装置或工具接纳板连接。在目前的情况下，连接不是由位于Z轴方向的定位螺栓的基部产生，而是由前述的位于侧面的平坦表面产生。

从图4b清楚地看出，与前述实施例相反，定位螺栓300’不具有调整销。调整销的自调整功能通过连接板250’的翼部件251’实现。从图4a和4b可以清楚地看出，连接板250’具有两个翼部件251’，优选地，这两个翼部件在截球面部分313”的下部的水平面延伸，实质上是设置在定位螺栓300’的平坦表面内。翼部件还可以在XY平面内或相对于与接纳装置110’和工具悬架101’对应的轴反方向倾斜或弯曲。由于定位螺栓300’被引入接纳装置110’，翼部件251’保证了第一耦合装置100’在XY平面内不旋转。这样，在本实施例中，侧翼部件251’替代了通过调整销在XY平面内产生第一耦合装置100’的标准位置的功能。

在图5a到5d中，为了更好地解释，示出了多个贯穿接纳装置110’和定位螺栓300’的截面。在图5a和5b中，可以看到YZ平面的截面，纵向轴线或旋转轴线R是截面的一部分。在图5c和5d中，显示了XZ平面的截面，纵向轴线或旋转轴线R类似地也是该截面的一部分。在图5a和5c中，定位螺栓300’被引导穿过开口114’进入凹部1000’，接纳装置110’没有被降低到完全进入Z轴负方向，这样，仅仅呈现出了接纳装置110’和定位螺栓300’之间的部分形状配合。在图5b和5d中，显示了定位螺栓300’进入接纳装置110’并处于保持位置的状态。

在图5a中，接纳装置110’的凹部1000’的内部形状清楚可见。在Z方向的下端部，凹部1000’具有截球面部分113”，该部分沿着X轴正方向半径减小。圆柱形部分112’紧靠截球面部分113”设置。紧靠圆柱形部分112’，另一优选的具有标准曲率半径的截球面部分113”’设置在凹部1000’的上端部。此外可以看到具有开口壁115’的开口114’，开口壁115’并入上开口壁116’。可以清楚地发现，开口114’的长度LO’小于凹部1000’的长度LA’。长度的不同在于上开口壁116’和接纳装置限定部件117’，在本实施例中，长度的不同形成了旋转对称部件，即截球面部分113”’。在图5b中，定位螺栓300’被完全引入接纳装置110’或接纳装置110’的凹部1000’。从该图中可以清楚地发现截球面部分313”’如何与截球面部分113”’以形状配合。还可以发现该截球面部分313”至少部分以形状配合方式设置在截球面部分113”中。

此外，从图5c和5d中可以发现，圆柱形部分112’的半径大于定位螺栓300’的圆柱形部分312’的半径。仅仅凹部1000’和定位螺栓300’的截球面部分直接以形状配合的方式彼此配合。可以看出，与前面实施例中的锥台部件相比，使用球面几何形状，例如截球面部分，改善了自调整。圆柱形部分112’的半径与在圆柱形部分112’区域中开口114’的宽度BO’相对应，宽度BO’大于定位螺栓300’圆柱形部分312’的宽度。截球面部分113”的宽度大于宽度BO’。相应地，开口114’在该截球面部分113”处的宽度同样大于宽度BO’。然而，截球面部分113”区域中的宽度大于或等于相应的截球面部分313”的宽度。该宽度可以分别在定位螺栓和接纳装置之间处于形状配合的啮合状态下比较。开口以及定位螺栓的宽度可以沿着Z方向在XY平面内变化，对于彼此相对应的部分，开口的宽度大于或等于定位螺栓的宽度。

此外还可从图5a、5b中发现平坦表面325’，该表面用于将定位螺栓300’与连接板250’或者工具接纳板连接，如图3以及如图4的描述那样，被连接板250’的一部分覆盖。其中螺栓331’和332’或者孔同样可见。

在图4、5的实施例中，定位螺栓的截球面部分和接纳装置提供了相对于前述实施例中的锥台部分的一些优点。一方面，动态夹紧长度比率可以通过选择不同部件的半径来计算，这样，工具悬架101’的倾斜(尤其是在工具悬架中固定有工具的状态下)可以显著地减小。那么，当放下或拿起位于机器人上的第一耦合装置时，不一定会产生额外的倾斜运动。因此收集工具或拿来工具时的运动方向完全相同，这显著的简化了机器人的编程。由于目前的由不同宽度LO’和LA’形成的小底切(undercut)，就算机器人在Z轴正方向上经过短距离运动，工具也能被立即释放。而且，工具能够通过Y轴方向上的运动从定位螺栓上完全移去。

在实施例中，第二耦合装置分别具有与单个接纳装置以形状配合方式啮合的单个定位螺栓。该实施例是优选的，不过，也可以用两个彼此平行的定位螺栓，以及相应的接纳装置。

Claims (14)

1.一种工具安装装置(1)，具有至少一个第一耦合装置(100；100’)以及与第一耦合装置(100；100’)连接的第二耦合装置(200；200’)，所述第一耦合装置具有至少一个接纳装置(110；110’)，所述第二耦合装置具有至少一个定位螺栓(300；300’)，所述第一耦合装置或第二耦合装置具有工具悬架(101；101’)，所述工具悬架与工具连接，所述接纳装置具有沿纵向轴线(1030；R)的第一端部(1010)和第二端部(1020)；其特征在于：

所述接纳装置(110；110’)具有至少一个凹部(1000；1000’)以及开口(114；114’)，所述开口(114；114’)从所述第一端部(1010)向所述第二端部的方向上延伸一长度(LO；LO’)，所述开口(114；114’)的长度(LO；LO’)小于凹部(1000；1000’)的长度(LA；LA’)，所述开口(114；114’)的宽度(BO；BO’)大于或等于所述定位螺栓(300；300’)的宽度。

2.根据权利要求1所述的工具安装装置(1)，其特征在于，所述工具是机器人工具。

3.如权利要求1所述的工具安装装置(1)，其特征在于，所述定位螺栓(300；300’)在工具接纳板(201)或工具悬架(101；101’)上横向或者垂直地被固定。

4.如权利要求1所述的工具安装装置(1)，其特征在于，所述定位螺栓(300；300’)与接纳装置(110；110’)的至少部分地以可拆卸方式啮合。

5.如权利要求4所述的工具安装装置(1)，其特征在于，所述定位螺栓(300；300’)与接纳装置(110；110’)的至少部分地以形状配合方式啮合。

6.如权利要求1所述的工具安装装置(1)，其特征在于，所述凹部(110；110’)至少具有用于部分或全部包围圆柱体(112；112’)或截头圆锥(113，113’；113”，113”’)的部分，所述圆柱体和/或截头圆锥的最大惯性动量的惯性轴线基本上与所述纵向轴线平行。

7.如权利要求1所述的工具安装装置(1)，其特征在于，所述接纳装置(110)具有用于接纳调整销(320)的横向孔(120)。

8.如权利要求1所述的工具安装装置(1)，其特征在于，所述定位螺栓(300；300’)具有圆柱形部分(312；312’)和/或锥台部分(313，313’；313”，313”’)。

9.如权利要求1所述的工具安装装置(1)，其特征在于，所述定位螺栓(300；300’)具有至少一个调整销(320)和/或至少一个固定螺栓(330，331，332，333；331’，332’)。

10.如权利要求1-9中任一权利要求所述的工具安装装置(1)，其特征在于，所述工具悬架具有至少一个开口(102；102’)。

11.如权利要求10中要求所述的工具安装装置(1)，其特征在于，所述工具悬架还具有至少一个用于固定工具的附加孔(140；140’)。

12.如权利要求3所述的工具安装装置(1)，其特征在于，所述定位螺栓(300；300’)与接纳装置(110；110’)的至少部分地以可拆卸方式啮合。

13.如权利要求12所述的工具安装装置(1)，其特征在于，所述定位螺栓(300；300’)与接纳装置(110；110’)的至少部分地以形状配合方式啮合。

14.如权利要求3至5中任一权利要求所述的工具安装装置(1)，其特征在于，所述凹部(110；110’)至少具有用于部分或全部包围圆柱体(112；112’)或截头圆锥(113，113’；113”，113”’)的部分，所述圆柱体和/或截头圆锥的最大惯性动量的惯性轴线基本上与所述纵向轴线平行。

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