[发明专利]工具更换系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于由多部件组成的工具的工具更换系统。

背景技术

专利文献DD 226826 A1公开了一种这样的工具更换系统。工具被设计为具有可更换夹爪的机器人夹钳，夹爪可以由供应装置的保持器接收。工具具有与机器人手相连接的基座部件，该基座部件具有两个可行进地安装在其上的容纳件（Aufnahme），在此，每个容纳件可与夹爪耦合，并通过弹簧加载的锁定螺栓确保这种耦合状态。为了松开锁紧装置而使容纳件互碰，在此，锁定螺栓被彼此相对挤压并被压入开启位置中，这使得夹爪能够耦合和退耦。这种类型的锁紧装置要求夹爪具有相应的造型。锁紧装置设置在容纳件上，因此将承受持久的负荷。此外，没有规定锁定螺栓在容纳件互碰时的相对位置，而这可能会导致运行故障。

由专利文献DE 3705884 C2可知，在一种多部件的平行夹钳中，借助于电磁铁和简单的形状配合的插头榫接合（Steckzapfenverbindung）将可更换的夹片保持在工具基座部件的可横向运动的容纳件上。电磁铁形成一种可控的工具内部的锁紧装置。其将保护所述形状配合的榫接合并将夹片保持在其工具侧的容纳件上。料箱中包括具有直立定位销的水平载体，所放出的夹片放置在该载体上并形状配合地保持。

专利文献DE 102005052627 Al提出了一种类似的由多部件组成的平行夹钳，其具有用于可更换夹片的工具内部的磁力锁紧装置。

专利文献DE 3513893 A1公开了一种平行夹钳，其在工具基座部件和可更换的夹爪之间具有由棘爪弹簧构成的锁紧装置。棘爪弹簧通过机器人的进给运动加以控制。

专利文献US 4913617 A、DE 3340912 A1和DD 253971 A1也提出了类似的工具更换系统，具有可通过机器人的运动进行操作的锁紧装置，其中，通过静止的圆锥形销钉张开锁定元件。

发明内容

本发明的目的在于提出一种不同的和更好的工具更换系统。

本发明的目的通过一种工具更换系统得以实现，其具有由多个部件组成的工具和用于可更换工具部件的供应装置，其中，为待耦合的工具部件设置具有形状配合且自动闭合的锁紧装置的耦合装置，并在供应装置上设置用于可更换工具部件的保持器，其中，保持器具有力元件，其产生用于操作锁紧装置的、自身的力，该力作用在位于被保持的工具部件上的锁紧装置上并将其打开。

根据本发明的工具更换系统的优点在于高操作安全性和可用性。其特点在于较低的制造成本和较小的重量。此外，该工具更换系统不需要外部能源供应，特别是不需要电源接口或压缩空气连接等等。控制成本也得以降低。此外，能够实现工具部件的耦合连接的无间隙化并以最优的能力来传递力和力矩。

根据本发明的工具更换系统特别适用于轻型机器人，其具有有限的和相对较低的力。并且由于其简单的结构因而也是非常经济的。

特别优选将该工具更换系统与具有一个或多个力控制或力调节的机器人轴的机器人相结合，在此，机器人轴具有配属的传感装置，用于检测作用在机器人轴上的负荷。传感装置也可用于控制在耦合和退耦时的机器人运动并检测存在于此的机械负荷情况。可以检测和识别运行故障以及由此产生的机械阻力。

供应装置上的保持器具有力元件，用以产生自身的用于控制锁紧装置的力。该力开放地作用于保持在供应装置上的工具部件的锁紧装置上。这种力元件可以是长期有效的。其也可以在没有外部能源供应的情况下起作用。在一种优选的实施方式中，将力元件设计为磁铁，其磁力作用于锁紧装置上并优选打开锁紧装置。磁铁例如可以是永磁铁或电磁铁。其他的力元件可以通过场、特别是电场产生作用力。这种力元件例如可以由电线圈构成，其可以与距离相关地在锁紧装置的电传导锁定元件和可能的磁性传导锁定元件上产生作用。另一种具有自身的力作用的力元件可以通过负压或超压运行。这种力元件例如可以被设计为抽吸装置。以上所述力元件优选在没有机械接触地或无接触地作用在锁紧装置上。在另一种实施方式中，位于保持器上并具有自身的力作用的力元件可以是可控的动臂机构（Aktor），其无接触地或以机械的方式并以形状配合或力配合的接触作用在锁紧装置上。

用于可更换工具部件的位于保持器上的力元件可以拥有多重功能。一方面，其可以打开位于可更换工具部件上的锁紧装置，并由此打开用于实现容易地耦合和退耦的耦合器，在此，耦合运动没有阻力或至少没有明显的阻力。

此外，力元件可以在保持器上将可更换工具部件保持在静止位置上，并确保其静止位置。由此可以对可更换的工具部件进行精确地定位，以实现耦合和退耦。