CN1114498A - 特别适用于机械手焊接烧嘴或切割烧嘴的工具固定装置 - Google Patents

Abstract

一种工具固定装置，特别是用于机械手焊接烧嘴或机械手切割烧嘴的工具固定装置，具有一个在壳体(2)中可导行的活塞件(4)，其将一个在壳体(2)中安置的并与一个工具连接件(10)相连接的板形限位件(8)保持在一个对着壳体件(12)的基本位置上。在工具连接件(10)受到一个压力载荷或偏移作用下该活塞件(4)轴向移动同时导致探测装置(14)给出一个信号，其中，在限位件(8)和对着的壳体件(12)位于基本位置的情况下，设置有相互处于作用状态的定位元件(11，16，17)。其特征在于：该限位件(8)在基本位置上以三点支承的形式通过仅仅三个定位元件(11，16)支承在对着的壳体件(12)上，同时，限位件(8)和壳体件(12)之另外的定位元件(11，17)总是在工具连接件(10)或限位件(8)发生一个相应的倾斜运动情况下才进入靠置状态。

Description

特别适用于机械手焊接烧嘴或切割烧嘴 的工具固定装置

本发明涉及一个工具固定装置，特别适用于机械手焊接烧嘴或切割烧嘴，属于权利要求1前序部分的技术领域。

这种形式的固定装置用于将工具，例如一个焊接烧嘴，保持在一个机械手臂上并且在工具或烧嘴与所加工的工件或一个外轮廓件发生碰撞的情况下，可以使工具有一个偏离，藉此，避免工件和工具发生损坏。在工具的这种偏离运动时，还要实行一个紧急开关操作，依此，既要使机械手的运动停止，而且还要使机械手臂可换向地回行到原始位置上。

开头所述类型的一个烧嘴固定装置例如已在US-PS4998606中公开，其具有一个在壳体中可导行的弹簧加载的活塞件，该活塞件通过一个限位件在基本位置时保持在对着的壳体壁上，该限位件安置在壳体内并使脱扣杠杆与一个工具连接件相连接。在工具连接件受一个压力载荷或偏移时，该板形的限位件就使弹簧加载的活塞件实现一个轴向的移动，依此，操作一个开关元件以使机械手的运动停止或回行到一个原始位置。在限位件的一个圆周上不对称地分布设置有半球形的元件，它们在工具连接件的基本位置上被挤入到壳体盖之对应内侧面上的凹槽中。此装置的缺点是，该球支承或凹槽必须是非常精确地运行在盖件内，以保证该工具连接件总是精确地复位到其基本位置上。这一点是特别重要的，为的是机械手臂上的工具又到达规定的参考点，例如象在焊接或切割烧嘴时的那样。这个参考点一般标志为工具中心点，简称为“TCP”。

由此引出本发明的任务是，对开头所述类型的工具固定装置作进一步改进，即在紧凑的结构，最大可能的大偏转角度的情况下，实现一个在工具连接件的所有倾斜方向上都为均匀的脱扣力和一个高度的回到基本位置的复位精度。

这一任务基本上是通过权利要求1特征部分的技术方案解决的。

通过与工具连接件相连接的限位件之三点支承结构可实现一个稳定的并特别在其基本位置上防止倾斜的工具状态。还有，这种三点支承结构能在工具由于碰撞发生一个可能的偏离以后实现一个良好的复位精度。即使在倾斜运动下另外的定位元件进入靠置状态时，也能实现多点支承结构在所有倾斜方向上具有基本相同的脱扣力的优点。

按照本发明的一个结构方案，该三个定位元件在限位件的基本位置上处于靠置状态时又位于一个等边三角表的角部上，这就导致一个特别稳定的并防止倾斜的工具位置。

本发明的方案还建议，在限位件和壳体件之间作用的定位元件是对称地安置在一个圆周上的，这样，有利于力作用比例在不同的倾斜方向上的均匀性。

按照本发明一个结构方案，该定位元件设置成在固定装置中壳体件上安装的球体，并具有在限位件上对应设置的凹槽，同时，三个在限位件的基本位置上处于靠置状态的定位元件之凹槽具有一个比其余凹槽较小的深度。依此就可以结构简单和加工技术容易的方式实现在基本位置上的三点支承结构和在工具发生倾斜运动时实现一个六点支承结构或一个为三点之多倍的支承结构。

按照有利的方式，该活塞件和限位件相互间是防止转动的，这一点按照本发明的一个建议可以如此实现，即在限位件上至少设置一个为卡置在活塞件的一个对应孔中而设置的销柱。依此可以实现，在工具发生一个不希望的转动时，该可移动的活塞件也随着转动和可靠地操作断开。

在本发明另一个结构方案中，该活塞件可以具有一个径向往外指向的箍肩，它在活塞件的一个可能的移动时就操作探测装置的一个开关元件。这个箍肩按照有利方式应该仅仅在活塞件圆周的一个规定的角度上延伸。依此就可实现，例如该机械手驱动在除了基本位置的所有位置上都被断开。

本发明另外的结构方案记载于另外的从属权利要求中。

本发明另外的目标、优点、特征和应用方案可从下面借助附图对实施例的描述中获得。同时，所有描述的和/或附图中描绘的特征本身或任何有意义的组合都构成本发明的技术方案，并且不同于其在权利要求中或基础关系中的概述。

附图中：

图1是本发明工具固定装置的一个可能实施方案的立体图。

图2是图1中的工具固定装置的一个纵剖图。

图3是图2的工具固定装置在与工件碰撞时工具处在偏转的位置中的情况。

图4a是工具固定装置的三点支承方式的简图。

图4b是图4a之三点支承结构的一个截面图。

图5a是一个具有六点支承结构的工具固定装置的支承方式简图。

图5b是图5a工具固定装置的支承结构图。

图6是图1之工具固定装置带有另外的工具连接结构的立体图。

按照图1的工具固定装置1是通过一个中间法兰3而安装在一个(未描绘的)机械手臂上的。如从图2看出的，在该工具固定装置的钵状的壳体2内部并在一个轴向导引件5的内部容置一个可移动的活塞件4。在此处选定的实施例中，该轴向导引件5是在壳体2中对着机械手臂的底部6构成的。该活塞件4是借助一个在底部6上支承的压力弹簧7而被压到一个脱扣杠杆9的盘形限位件8上的。在该脱扣杠杆9上安置一个工具连接件10，在其上可以固定如焊接烧嘴或工具夹等工具。

该脱扣杠杆9的限位件8借助在圆周上对称分布安置的球体11支承在以其前侧面将壳体封闭的盖件12上。该球体11在此处选定的实施例中是保持在一个笼形结构的并与盖件12相连接的保持架13中的。理所当然，还可能的是，将笼架13设置在脱扣杠杆9的限位件8上。在脱扣杠杆9的原始位置，正如以后还要详细描述的那样，该球体11嵌卡在限位件8上对应安置的凹槽16、17中。在这一状态，该脱扣杠杆9处于其对应于控制机械手臂的基础位置或参考位置。

在机械手或工具与工件或一个外围件相撞击的情况下，则导致脱扣杠杆9的一个歪斜动作，如图3所示，通过脱扣杠杆9的这种偏离运动，就可避免工具、工件或相应的外围件的损坏。在这种偏离运动时，该脱扣杠杆9之盘形的限位件8就倾斜，因此，该活塞件4就克服弹簧7的作用力在朝壳体2的底部6的方向上移动。同时，该紧急一断开一开关就被操作，依此，机械手臂的运动就被断开以及发生一个到原始位置的换向。在此处选定的实施例中，关于开关技术的结构设置是如此实现的，即，一个在活塞件4上构成的径向往外指向的箍肩15与开关装置或探测装置14的一个开关元件24到达不接触状态。在工具固定装置1的这种情况下，亦即一个压力载荷和/或与相应的工具相连接的脱扣杠杆9的一个倾斜运动转换成活塞件4的一个轴向运动时，该活塞件4通过开关元件24使机械手臂停止工作或进行转向。

在活塞件4上的径向箍肩15在此处选定的实施例中仅仅延伸通过一个45°的圆弧段，因此，机械手臂的驱动，除了基本位置在所有位置上都被断开了。

如从图2另外看出的那样，在盘形的限位件8上设置一个卡入活塞件4之对应孔内的销柱29，这样，限位件8和活塞件4就相互成为防止转动的连接了。

在本实施例描述的工具固定装置的情况下，在脱扣杠杆9的限位件8和封闭壳体2的盖件12之间设置一个六点-支承结构。这种六点支承结构，相对于三点支承或五点支承结构来说具有的优点是一个均匀的偏转力。这一点，现借助图4和图5作详细描述。

原则上说，为实现一个工件或工具之稳定的特别是防止倾斜的位置，一个三点支承结构是有优点的。在机械手固定装置情况下，如在图4a和4b中描述的那样，一个三点支承结构具有一个高度的复位精度，此时例如当工具由于和工件发生一个碰撞之后必须回位到参考点时的情况。但是，三点支承结构的缺点是，其偏转(脱扣)力根据倾斜方向不同则是不同的。正如图4a和4b可预先看出的那样。对于通过两个点的倾斜运动，其与围绕轴线A的偏转运动相一致，需要一个最小的脱扣力。对于通过一个点的倾斜运动，其与围绕B轴线的偏转运动相一致，与上述相反，则需要一个最大的脱扣力，因为与围绕轴线A的倾斜运动相比较，它处于另外的杠杆臂比例。为使杠杆臂相互间能够平衡，在本选定的实施例情况下，设置一个六点支承结构，如在图5a和5b中描绘的那样。理所当然还可能的是，设置一个9点、12点或者15点的支承结构。为此，偏转轴线C和三点支承结构相比较就往外移位了，因此，在最大与最小脱扣力之间的差别就明显减小了。同时，该偏转轴线C确定了最小脱扣力的方向。

当然这种支承结构随之失去了三点支承结构的优点。为避免这一点，在限位件8中为球体11设置的凹槽或凹穴16、17可有选择得深些或浅些。如图5b所表明的那样，该具有凹度‘b”的凹槽17为比具有凹度“a”的凹槽16深一些的结构。在静止状态，该脱扣杠杆9之盘形的限位件8仅仅靠置在位于凹槽16中的球体11上。因此，在静止状态就确保了一个三点支承结构。但是在脱扣杠杆9较小的偏移时，这在相应的倾斜方向较深的凹孔17中安置的球体11也靠置在限位件8上，而且形成一个六点支承结构的并在所有偏转方向上为基本相同脱扣力的有利的力比例。在凹槽16、17情况下应该注意，当限位件8在偏转运动中实际上靠置到在较深的凹孔17中安置的球体11上时，该紧急断开开关14的开关元件24才被操作。

将工具连接件10安装在该固定装置上是借助一个环弹簧-张紧元件18实现的，该元件18借助一个在其前端部设置的锥形安装面19置于一个内环件22的互补安装面20上，该内环件22支承在该工具连接件10的一个箍环21上。该环弹簧-张紧元件18，借助一个拧入脱扣杠杆9中的螺纹连接件23而保持在内环件22的挤压座中。由此，一方面实现一个高的固定力，其中，该环弹簧-张紧元件18被往里挤压，而内环件22被径向往外扩张。同时，通过该环弹簧-张紧元件18的弹性在拧松螺纹连接件23时只形成一个较小的拆卸力矩。

图6的工具固定装置与图1的装置之区别在于，将工具连接件10设置为一个夹紧固定装置25，其用于一个轴向可移动的刀架夹具26。这个刀架夹具26是无级可调节的和附加可转动的。在此处选定的实施例中，设置一个分别为30°的旋转度，同时，一个或多个夹紧固定装置25上安置的销柱卡置在该刀架夹具26的一个相应的纵槽27中。依此，就可实现该刀架夹具26的一个自动调节。理所当然还可能的是，该纵向槽27在刀架夹具26的外圆周上设置一个另外的角度间隔。

对于这种情况，即刀架夹具26上的在夹紧固定装置25中安装的销柱28太靠近工具固定装置的壳体2时，或者可能碰到上面并有一个可能的倾斜运动时，当然还可能的是，使销柱28相应地设置得短一些。

壳体2的外轮廓是六角形的，依此，相对于一个截面圆形的壳体来说，可实现一个位置的节省或空间的节约，进而在机械手使用中有特别的意义。首先，本发明壳体的重量减轻对于通过机械手支承运载的质量来说是特别的优点。

               参考编号1    工具固定装置          20    限位面2    壳体                  21    箍环3    中间法兰              22    内环4    活塞件                23    螺纹连接件5    轴向导引件            24    开关元件6    底部                  25    夹紧固定装置7    压力弹簧              26    工具连接件，刀

                             架夹具8    盘形限位件            27    纵向槽9    脱扣杠杆              28    销柱10   工具连接件            29    销柱11   球体                  A     轴线12   盖件                  B     轴线13   保持架，笼体          C     轴线14   探测装置，开关装置    a     度15   箍肩                  b     凹度16   凹槽17   凹槽18   环弹簧，张紧元件19   限位面

Claims (13)

1、一种工具固定装置，特别是用于机械手焊接烧嘴或机械手切割烧嘴的工具固定装置，具有一个在壳体(2)中可导行的并被弹性加载的活塞件(4)，其将一个在壳体(2)中安置的并与一个工具连接件(10)相连接的板形限位件(8)保持在一个对着壳体件(12)的基本位置上；在工具连接件(10)或其限位件(8)的一个压力载荷或偏移作用下该活塞件(4)可以轴向移动同时导致探测装置(14)给出一个信号，其中，在限位件(8)和对着的壳体件(12)位于基本位置的情况下，设置有相互处于作用状态的定位元件(11，16，17)，其特征在于：该限位件(8)在基本位置上以三点支承的形式通过仅仅三个定位元件(11，16)支承在对着的壳体件(12)上，同时，限位件(8)和壳体件(12)之另外的定位元件(11，17)总是在工具连接件(10)或限位件(8)发生一个相应的倾斜运动的情况下才进入靠置状态。

2、按权利要求1所述的工具固定装置，其特征在于：这在限位件(8)的基础位置中处于靠置状态的定位元件(11，16)设置在一个等边三角形的角部上。

3、按权利要求1或2所述的工具固定装置，其特征在于：该定位元件(11，16，17)的数目是3的两倍、三倍或多倍数。

4、按权利要求1至3之一所述的工具固定装置，其特征在于：该定位元件(11，16，17)基本上是对称分布地安置在一个圆周上的。

5、按前述权利要求之一或多个所述的工具固定装置，其特征在于：该分别进入相互作用位置的定位元件设置成大致半球形或球形的元件(11)并具有相应的容纳结构(16，17)。

6、按前述权利要求之一或多个所述的工具固定装置，其特征在于：

该定位元件设置为在壳体件(12)上的保持架(13)中容置的球体(11)并具有对应设置在限位件(8)上的凹槽(16，17)，同时，该凹槽(16)具有一个比其余凹槽(17)较小的深度a，该凹槽(16)属于3个在限位件(8)的基本位置上处于靠置状态的定位元件。

7、按前述权利要求之一或多个所述的工具固定装置，其特征在于：该活塞件(4)和限位件(8)是相互间防止转动地连接的。

8、按权利要求7所述的工具固定装置，其特征在于：在限位件(8)上至少设置一个销柱(29)，其设置成卡入活塞件(4)的一个对应孔中。

9、按前述权利要求之一或多个所述的工具固定装置，其特征在于：该活塞件(4)具有一个径向向上并往外指向的箍肩(15)，其在活塞件(4)移动时操纵探测装置(14)的一个开关元件(24)。

10、按权利要求9所述的工具固定装置，其特征在于：该箍肩(15)仅仅通过活塞件(4)圆周的一个圆弧段，例如一个约45°的角度上延伸。

11、按前述权利要求之一或多个所述的工具固定装置，其特征在于：

该工具连接件(10)借助一个环弹簧-张紧元件(18)而保持在一个与限位件(8)相连接的脱扣杠杆(9)上，并用该张紧元件(18)的前端上设置的锥形安装面(19)和一个在工具连接件(10)上的互补安装面(20)到达靠置状态，然后借助一个螺纹连接件(23)固定在挤压座中。

12、按前述权利要求之一或多个所述的工具固定装置，其特征在于：

该工具连接件(26)借助一个夹紧固定装置(25)而保持在一个与限位件(8)相连接的脱扣杠杆(9)上。

13、按权利要求12所述的工具固定装置，其特征在于：在工具连接件(26)上，最好以等同的间距在其圆周上设置有分布安置的纵向槽(27)；该夹紧固定装置(25)至少具有一个设置成可以选择方式卡置在一个纵向槽(27)中的调节销柱。

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