[发明专利]将工具夹自动化地联接到操作装置的工具架上的联接装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将承载着工具的工具夹自动化地联接在操作装置例如优选机器人的工具架上的联接装置，其中工具夹包括锥柄和夹头。所述工具架装备有锥形套筒和闭锁机构，该闭锁机构包括与夹头共同作用的抓取装置和沿轴向作用的张紧装置。为联接装置配设了用于确定位置的传感器。此外，本发明涉及一种用于将承载着工具的工具夹自动化地联接在操作装置的工具架上的方法。

承载着工具的工具夹在结构非常简单的实施方式中理解为锥形的锥柄，该锥柄与用于进行特定作业的工具一起优选在冶金的装置上、例如连铸设备或者熔液容器中形成制造技术方面的单元。为了在连铸设备的领域中专门使用操作装置，所述工具夹根据可能的实施方式包括锥柄和夹头，在该夹头上位置确定地将工具夹紧地摆放在操作装置的作用区域中的存放面上，所述工具例如是用于确定分配器容器中或者连铸结晶器中的熔液温度的测量针或者是用于打开熔液容器的出口的自由喷针。

背景技术

已经由DE 32 14 025 A1公开了一种所述类型的装置。在此，所述联接装置的承载着锥形套筒的部件牢固地固定在工作器具上、例如制造机器人上。装备有锥柄的工具或者任意的工作器具存放在工具库中，并且机器人能够通过相应的控制从库中取出不同的工作器具并且再将其放入库中。在此，通过液压或气动操作的锁定栓将工作器具锁定在锥形套筒中，该锁定栓在闭锁位置中卡入锥柄的凹槽中。从该文件中不能获得关于通过机器人目标精确地驶向闭锁位置的更详细的说明。

从DE 33 36 111 C1、DE 20 2005 013 995U1、DE 101 41 641 A1和DE 297 23 331U1中公开了用于带柄工具例如斜锥体工具的力操作的张紧和松开装置，其中工具以锥柄和夹头插入工具支架的或者工作主轴的锥形套筒中并且以轴向运动的配设了张紧元件的拉杆将工具拉到锥形套筒中并且保持在其中。

装配有所描述的联接装置的工具绝大多数用在机床中并且大多数要求与工具更换器的夹具特别协调，该工具更换器将工具在库与机床的例如工作主轴之间进行运输。

已经由多个文件公开了位置测量传感器在用于监控地将工具联接到工具架上的联接装置和方法中的使用以及应用。

在WO 2004/037486A1中描述了位置测量传感器在通常将工具插入工具夹中时的应用以及其用于监控该插入过程的应用。然而由于存在的三维的运动过程，用独立于有待联接的部件固定定位的传感器的解决方案不适合于监控在操作装置的如优选在机器人的工具架上的联接过程。

由DE 44 15 306 A1和EP 1 726 401 A1已经公开了用于检验工具在联接的状态下关于工具的圆周运动的位置或者检验工具按规定锁定在工具垫圈中的传感器。用于检验装配位置的装置的实施方式同样不适合于控制联接过程。

发明内容

本发明的任务是避免已知的现有技术的缺点并且提出开头所述类型的装置和方法，其中能够控制位置地自动化地接纳各种各样的工具和工作器具。

基于本发明的所述任务用开头所述类型的装置通过以下方法得到解决，即在工具架的锥形套筒上布置一定数量的传感器，并且每个传感器为确定工具夹的位置对置于工具夹上的参照面。用所述传感器检测其相对于配属的参照面的距离或者说产生相应于该距离的信号。

为了保护工具夹的锥柄在其使用范围内不受到外界影响、例如尤其防止污染和由冶金容器中的例如液态金属引起的强烈的热载荷，而不妨碍承载着工具的工具夹的接纳，建议所述工具夹的锥柄由沿着其纵向延伸方向以径向距离包裹锥柄的保护罩所包围。

对于由操作装置进行的工具的接纳过程来说有利的条件是，工具夹上的参照面由锥柄的外圆锥侧面形成。

对于工具的接纳过程来说特别有利的条件是，工具夹上的参照面由以径向距离包裹锥柄的保护罩的内侧面形成。

为了相对于工具架的空间位置明确地确定工具夹的空间位置，需要在锥形套筒的内圆锥侧面或者外壁上布置多个传感器，并且为所述传感器配设用于求出的测量数据的分析装置，并且将分析装置与操作装置的调整机构进行信号技术方面的连接。

优选在锥形套筒的内圆锥侧面或者外壁上将至少两个、优选三个传感器布置在法向于工具架的纵轴线定向的第一平面中，并且在另一个与第一平面轴向间隔开的并且法向于工具架的纵轴线定向的第二平面中布置至少一个另外的传感器。

布置三个传感器足以确定工具架的沿着工具架的或者工具夹的纵轴线的轴向方向相对于工具夹的位置，并且需要第四传感器也用于确定工具架相对于工具夹的倾角。

已知的不同的测量系统能够基于传感器。可以考虑感应的、电容的或者光学的传感器用于测量距离。