CN109070360B - 工具更换装置和工具更换系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可以根据待固定的工具管理结合状态的工具更换装置及工具更换系统。工具更换装置(10)包括可拆卸地安装在机器侧的凸型部件(12)和可拆卸地安装在工具(14)侧的凹型部件(16)，其特征在于，工具更换装置(10)包括：接近传感器(28)，设置在所述凸型部件(12)上；目标对象(30)，与所述接近传感器(28)对应而设置在所述凹型部件(16)上；其中，所述目标对象(30)以在结合所述凸型部件(12)和所述凹型部件(16)的状态下与所述接近传感器(28)之间的距离可调整地设置在所述凹型部件(16)上。

Description

工具更换装置和工具更换系统

技术领域

本发明涉及一种工具更换装置和工具更换系统，特别涉及一种应用于工业用机器人的工具更换装置。

背景技术

作为应用于各种机器例如工业用机器人的工具更换装置，已经公开了具有安装在工业用机器人侧的凸型部件和安装在工具侧的凹型部件的装置(例如，专利文献1)。工具更换装置中，在突出部插入到连接孔的状态下，通过凸轮和卡合部件之间的卡合，凸型部件和凹型部件结合。而且，通过释放凸轮和卡合部件之间的卡合，凸型部件和凹型部件可分离。通过这种方式，工具更换装置可以更换安装在工业用机器人的工具。

在这种工具更换装置中，可以设置接近传感器以确认凸型部件和凹型部件被适当地结合(例如，专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2015-449号公报

发明内容

要解决的技术问题

然而，由于上述专利文献的工具更换装置中在凸型部件和凹型部件结合的状态下接近传感器和目标对象之间的距离是均匀的，因此只能对不同的工具进行统一的管理。

本发明的目的在于，提供一种可以根据待固定的工具管理结合状态的工具更换装置和工具更换系统。

技术方案

根据本发明的工具更换装置包括可拆卸地安装在机器侧的凸型部件和可拆卸地安装在工具侧的凹型部件，其特征在于，该工具更换装置包括：接近传感器，设置在所述凸型部件上；目标对象，设置在与所述接近传感器对应的所述凹型部件上；其中，所述目标对象以在结合所述凸型部件和所述凹型部件的状态下与所述接近传感器之间的距离可调整地设置在所述凹型部件中。

根据本发明的工具更换系统包括所述的工具更换装置，其特征在于，对于一个所述凸型部件，包括安装在两个以上的工具中的每一个的所述凹型部件，其中，根据所述工具调整安装在所述凹型部件上的所述目标对象与所述接近传感器之间的距离。

发明的效果

根据本发明，通过在凹型部件侧调整从接近传感器到目标对象的距离，由此可以根据工具设定所述距离，从而可以根据待固定的工具管理结合状态。

附图说明

图1是示出根据本实施方式的工具更换装置的使用状态的立体图。

图2是根据本实施方式的工具更换装置的凸型部件的纵向剖视图。

图3是根据本实施方式的工具更换装置的凹型部件的纵向剖视图。

图4是示出根据本实施方式的工具更换装置的使用状态的纵向剖视图。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。

工具更换系统包括图1中所示的工具更换装置10。工具更换装置10包括：凸型部件12，固定在作为机器的工业用机器人(以下，称之为“机器人”)的臂(未示出)的前端；以及凹型部件16，固定在多个工具14上。在这种情况下，凹型部件16固定在每个工具14上。

凸型部件12通过将设置在凸型主体17的定位销18插入到形成在凹型部件16的凹型主体19的定位孔20中来将凸型部件12准确地定位在凹型部件16上。工具14没有特别限制，在本图中示出了点焊枪。凸型部件12和臂以及凹型部件16和工具14可以通过诸如螺栓的未示出的紧固件可拆卸地紧固。臂和工具14可以通过工具更换装置10结合和分离。

在凸型主体17中设置有杆22、与杆22连动的多个(在本实施方式中为三个)凸轮24以及接近传感器28。杆22以可沿凸型主体17的厚度方向线性运动的方式设置在凸型主体17中。虽然图中未示出，但杆22的一端连接有活塞，并通过由供应和排放装置供应的压缩气体进行线性运动，即，在图中所示的状态1中进行上升和下降。凸轮24被设置成可通过杆22的线性运动而进行旋转运动。虽然图中未示出，但凸轮24与设置在杆22的另一端的圆盘状部(未示出)接触，当杆22下降时容纳在突起部23内(图1)，当杆22上升时从突出部23以放射状突出(未示出)。

接近传感器28被设置成传感器表面28a露出在凸型主体17的凸型接触表面17a上。接近传感器28在检测到检测对象时输出检测信号。虽然图中未示出，但是检测信号通过信号线输出到判断部。接近传感器28可以使用例如用于检测金属存在的电感式接近传感器。

在凹型主体19中设置有多个(在本实施方式中为三个)卡合部件26和作为检测对象的目标对象30。在凹型主体19中形成沿厚度方向开口的连接孔21。卡合部件26设置在连接孔21中对应于凸轮24的位置的内周上。目标对象30位于与接近传感器28对应的位置处，并且被设置成目标对象表面30a露出在凹型主体19的凹型接触表面19a上。

参照图2，说明将接近传感器28设置在凸型主体17上的装置。在凸型主体17中，在厚度方向上形成有通孔32。通孔32由孔部31和内径大于所述孔部31的内径的沉孔部33构成。沉孔部33形成在凸型接触表面17a侧，并且在沉孔部33中被压入有用于填充沉孔部33的内周与接近传感器28之间的间隙的圆筒形部34。圆筒形部34可以使用由合成树脂制成的衬套。在圆筒形部34中，在内周上形成有第一内螺纹，且向径向形成有第二内螺纹。在凸型主体17中形成有从外表面到达圆筒形部34的所述内螺纹的通孔36。

接近传感器28在传感器表面28a不从凸型接触表面17a突出的范围内从孔部31拧入到设置在沉孔部33中的圆筒形部34中。作为紧固部的固定螺钉38从凸型主体17的外表面朝向接近传感器28拧入。固定螺钉38通过使其前端与接近传感器28的表面接触而将接近传感器28固定在凸型主体17上。通过这种方式，在本实施方式中，接近传感器28被定位成使传感器表面28a和凸型接触表面17a平坦，使得前端的传感器表面28a不从凸型主体17的凸型接触表面17a突出。从接近传感器28可以检测检测对象的传感器表面28a到检测对象的距离称之为检测距离(Ls)。

参照图3，将说明目标对象30设置在凹型主体19上的装置。在凹型主体19中沿厚度方向形成有通孔40。通孔40由孔部39和内径大于所述孔部39的内径的沉孔部41构成。沉孔部41形成在凹型接触表面19a侧，并且在沉孔部41中被压入有用于填充沉孔部41的内周与目标对象30之间的间隙的圆筒形部42。由于圆筒形部42具有与所述圆筒形部34相同的结构，因此将省略其说明。在凹型主体19中形成有从外表面到达第二内螺纹的通孔44。

目标对象30是由诸如铁、铝、黄铜，铜的金属制成的圆柱状部件，在整个长度上在外周上形成有外螺纹，并且在基端处形成有一字槽35。目标对象30在目标对象表面30a不从凹型接触表面19a突出的范围内，从孔部39拧入到设置在沉孔部41中的圆筒形部42中。作为紧固部的固定螺钉46从凹型主体19的外表面朝向目标对象30拧入。固定螺钉46通过使其前端与目标对象30的表面接触而将目标对象30固定在凹型主体19上。通过这种方式，目标对象30在其前端的目标对象表面30a不从凹型主体19的凹型接触表面19a突出的范围内定位在期望的位置处。

如图4所示，在凸型部件12和凹型部件16结合的状态下，从传感器表面28a到目标对象表面30a的距离称之为设定距离Lc。在所述检测距离Ls内适当选择设定距离Lc。

接着，说明连接凸型部件12和凹型部件16的操作。工具14在固定有凹型部件16的状态下设置在未示出的工具架上。在凸型部件12中，杆22下降，使得凸轮24容纳在突起部23中。在这种状态下，通过伸出臂，使凸型部件12和凹型部件16同轴配置以进行定位。

接着，将凸型部件12的突起部23插入到凹型部件16的连接孔21中，直到凸型接触表面17a与凹型接触表面19a接触。在插入之后，使杆22上升，并且通过凸轮24的旋转，凸轮24从突起部23以放射状突出并与卡合部件26卡合。通过这种方式，凸型部件12和凹型部件16结合(图4)。当凸型部件12结合到凹型部件16时，由于设定距离Lc在检测距离Ls内，从而接近传感器28检测到目标对象30的存在并输出检测信号。

接着，对于臂(未示出)，通过工具更换装置10弯曲臂或者延伸臂，将工具14移动从而将工具14定位在预定位置处，由此使所述工具14进行预定操作，例如，点焊等操作。

在完成操作之后，机器人将工具14返回到工具架。工具更换装置10通过使杆22下降来将凸轮24容纳在突起部23中。通过凸轮24容纳在突出部23中，凸轮24和卡合部件26之间的卡合被释放。通过抬起臂，机器人将凸型部件12和凹型部件16分离，成为可以结合到固定在其他工具14上的凹型部件16的状态。

在凸型部件12和凹型部件16结合的状态下，当臂向上拉动工具14时，由于工具14的重量，在凸型部件12和凹型部件16之间会作用拉开方向的力。通过该力，有时在凸型部件12和凹型部件16之间产生间隙。

并且，例如，当通过拉伸臂使工具14朝向水平方向时，在凸型部件12和凹型部件16之间，产生基于凸型部件12和凹型部件16之间到工具14的重心的距离和工具14重量的力矩。通过该力矩，有时在凸型部件12和凹型部件16之间可能发生倾斜。

如果发生所述间隙或倾斜，则设定距离Lc将变为Lc+ΔLc。通过这种方式初始设定的设定距离Lc根据固定在凹型部件16的工具14的使用频率、使用方法等而发生改变。如果所述间隙或倾斜超过不影响精度的范围，则工具更换装置10不能使工具14以预定精度操作。优选的是，将设定距离Lc设置成所述间隙或倾斜度不影响精度。

当由于发生所述间隙或倾斜而改变的设定距离Lc+ΔLc超过检测距离Ls时，接近传感器28不能检测到目标对象30的存在，从而停止检测信号的输出。在感测到检测信号已经停止时，判断部(未示出)判断为所述间隙或倾斜超过不影响精度的范围。基于判断部的判断结果，机器人将工具14返回到工具架，并通知用户需要进行维护，例如更换凸轮24或卡合部件26。

由于目标对象30被拧入到设置在凹型部件16的圆筒形部42中，因此可以在工具14侧而不是在机器人侧容易地调整设定距离Lc。因此，工具更换装置10可以设定每个工具14的设定距离Lc，从而可以根据待固定的工具14管理结合状态。

所述间隙或倾斜度根据工具14的重量和重心的位置而不同，并且导致诸如由工具14执行的点焊的操作的精度降低，因此期望严格管理每个工具14。另一方面，所述间隙或倾斜对精度的影响根据工具14的尺寸而不同，并且对于每个工具14，诸如点焊的操作所需的精度也是不同的。

由于工具更换系统调整设置在工具14侧即凹型部件16的目标对象30的位置，因此可以为每个工具14设定设定距离Lc。因此，工具更换系统可以优化每个工具14的维护时间。

在本实施方式中，可以通过将一字螺丝刀从与凹型接触表面19a相反侧的表面19b一侧插入孔部39而将目标对象30拧入到圆筒形部42中。因此，在结合凸型部件12和凹型部件16的状态下，工具更换装置10能够在确认由接近传感器28输出的检测信号的同时调整目标对象30的位置，从而可以设定所需的设定距离Lc。

(变形例)

本发明不限于上述的实施方式，并且可以在本发明的主要思想的范围内适当地改变。

虽然已经说明了通过将目标对象30拧入到圆筒形部42的量而在工具14侧调整设定距离Lc的情况，但是本发明不限于此，也可以通过改变形成目标对象30的材料来调整设定距离Lc。

尽管已经将接近传感器28描述为电感式接近传感器，但是本发明不限于此，并且可以根据目标对象30的材料适当地选择。例如，当目标对象30是金属或者树脂时，可以使用静电电容式接近传感器。当目标对象30是磁体时，可以使用磁性接近传感器。

虽然已经说明了在目标对象30的另一端形成一字槽35的情况，但是本发明不限于此，可以在另一端形成十字槽或六角孔。

符号的说明

10工具更换装置

12凸型部件

14工具

16凹型部件

17凸型主体

28接近传感器

28a传感器表面

30目标对象

30a目标对象表面

34圆筒形部

38固定螺钉(紧固部)

42圆筒形部

46固定螺钉(紧固部)

Claims (4)

1.一种工具更换装置，包括可拆卸地安装在机器侧的凸型部件和可拆卸地安装在工具侧的凹型部件，其特征在于，所述工具更换装置包括：

接近传感器，设置在所述凸型部件上；

圆筒形部，设置在所述凹型部件中形成的通孔中；

目标对象，与所述接近传感器对应而插入在所述圆筒形部中，

其中，所述圆筒形部在其内周上形成有内螺纹，与所述内螺纹对应的外螺纹形成在所述目标对象的外周上，所述目标对象以在结合所述凸型部件和所述凹型部件的状态下与所述接近传感器之间的距离能够调整的方式设置在所述凹型部件上，

所述目标对象通过从与所述凹型部件的凹型接触表面相反侧的表面一侧被拧入到所述圆筒形部中，由此，在结合所述凸型部件和所述凹型部件的状态下，调整所述目标对象的位置。

2.根据权利要求1所述的工具更换装置，其特征在于，

所述接近传感器在传感器表面不从所述凸型部件的凸型主体的凸型接触表面突出的范围内被定位，

所述目标对象在目标对象表面不从所述凹型接触表面突出的范围内被定位。

3.根据权利要求1或2所述的工具更换装置，其特征在于，

在所述凹型部件设置有用于固定所述圆筒形部和所述目标对象的紧固部。

4.一种工具更换系统，包括权利要求1至3中任一项所述的工具更换装置，其特征在于，

对于一个所述凸型部件，包括安装在两个以上工具中的每一个工具的所述凹型部件，

其中，根据所述工具调整安装在所述凹型部件上的所述目标对象与所述接近传感器之间的距离。

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