用于具有碰撞检测的机器人系统的工具固持器技术方案

一种机器人工具固持器(102)包含致动器(204)，致动器(204)设置在外壳(202)内并被配置成固持工具(104)。外壳和致动器经由多个榫(408、410、412、414、416、418、420、422、424)而接触以限制致动器朝向外壳的远端的移动。榫中接触的榫为线接触，并且榫中接触的榫呈三角形几何形状。压力板(206)围绕压力板的圆周在外壳内与致动器线接触。弹性元件(208)与压力板接触以经由压力板将致动器朝向外壳的近端偏置。弹性元件与与压力板相对的安装板(210)接触。传感器开关(212)检测致动器上的冲击力，并响应于冲击力输出信号。

Tool Holder for Robot System with Collision Detection

A robot tool holder (102) includes an actuator (204), which is arranged in a housing (202) and configured as a fixing tool (104). The housing and actuator are contacted by multiple tenons (408, 410, 412, 414, 416, 418, 420, 422, 424) to limit the actuator's movement towards the far end of the outer housing. The tenon contacted in the tenon is linear contact, and the tenon contacted in the tenon is triangular geometry. The pressure plate (206) contacts the actuator line in the outer shell around the circumference of the pressure plate. The elastic element (208) contacts the pressure plate to bias the actuator towards the proximal end of the outer shell via the pressure plate. The elastic element contacts the mounting plate (210) opposite the pressure plate. The sensor switch (212) detects the impact force on the actuator and responds to the output signal of the impact force.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于具有碰撞检测的机器人系统的工具固持器相关申请本国际申请主张2016年7月26日提交的名称为“用于具有碰撞检测的机器人系统的工具固持器(ToolHoldersforRoboticSystemsHavingCollisionDetection)”的美国专利序列号15/219,591的优先权。美国专利序列号15/219,591的全部内容以引用方式并入本文。
技术介绍
本专利技术总的来说涉及自动化焊接系统，并且更明确地说，涉及用于具有碰撞检测的机器人系统的工具固持器。
技术实现思路
实质上如附图中的至少一幅所图示以及结合附图中的至少一幅所描述，本申请公开用于具有碰撞检测的机器人系统的工具固持器，如权利要求书中更全面地阐述。附图说明图1是图示根据本公开的方面的具有碰撞检测并包含工具固持器的示例机器人系统的框图。图2是图1的工具固持器的示例实施的分解图。图3是图2的示例工具固持器的组装图。图4图示图2和图3的示例工具固持器的致动器和外壳的横截面图。图5图示线接触的示例榫组的横截面图。图6图示图4的示例工具固持器的横截面图。图7是图6的致动器、外壳与压力板之间的界面的更详细的视图。图8是图2和图3的示例工具固持器的横截面图，图示致动器和压力板对例如因涉及工具的碰撞而施加到工具固持器的冲击的响应。图9是示例致动器的横截面图，图示可在返回到参考位置时影响致动器的示例力向量。具体实施方式自动化焊接可以由使用机器人执行，机器人固持被编程为执行一个或更多个焊接操作的焊炬。机器人具有提供可高度重复、高质量的焊缝的益处。在一些应用中，机器人被编程为使用极精确的移动来执行具有极短电弧长度(例如，几毫米)的焊接。可重复的精确移动可依靠机器人中的可移动部件和/或具有程序可使机器人返回到的一致参考位置的焊炬来实现。机器人可随后在程序中使用参考位置，例如通过实施将参考位置作为坐标系统中的指定点的惯性坐标系。冲击传感器(也被称为碰撞检测器)调节工具相对于惯性坐标系的位置准确性。在焊接情形下，焊炬安装到冲击传感器的致动器，并且外壳刚性地安装到机器人。在冲击或撞击的情形下，致动器从其息止位置或工具中心点(TCP)移动，这触发常闭开关打开并发信号给机器人控制器以停止。需要焊枪以准确且精确的方式返回到TCP。TCP误差在接触嘴处放大并导致焊接质量的降低(例如，由于不一致的焊接电弧长度)，从而需要重新编程。如下文更详细地描述，公开的工具固持器包含减小摩擦力的特点，所述摩擦力降低常规工具固持器的位置准确性和/或可靠性。如本文所使用，“线接触”被定义为大体上沿着单个线接触，这考虑到沿着接触线的变形。如本文所使用，“线接触”也包含点接触或单个点处的接触(例如，在两个圆形表面之间)，考虑到接触点处的变形。所公开的示例机器人工具固持器包含外壳、致动器、压力板、弹性元件、安装板和传感器开关。外壳具有近端和远端。致动器设置在外壳内并被配置成固持工具，外壳和致动器经由多个榫接触以限制致动器朝向外壳的远端移动。在所公开的示例中，多个榫中的接触的榫为线接触，并且多个榫中接触的榫呈三角形几何形状。压力板在外壳内围绕压力板的圆周与致动器线接触。弹性元件与压力板接触以经由压力板将致动器朝向外壳的近端偏置。安装板将机器人工具固持器耦接到机器人，并且弹性元件与与压力板相对的安装板接触。传感器开关检测致动器上的冲击力，并响应于检测冲击力输出信号。在一些示例中，致动器被配置成固持焊炬，以使得施加到焊炬的冲击力传递到致动器。在一些示例机器人工具固持器中，致动器和压力板被配置成将冲击力的至少一部分传递到多个弹性元件。在一些示例中，传感器开关与机器人控制系统通信，所述机器人控制系统被配置成控制机器人工具固持器响应于传感器开关信号移动到预定位置。在一些示例机器人工具固持器中，榫中的接触的榫的三角形几何形状被配置成耐受机器人工具固持器的加速度高达至少所选择的加速度，而不导致传感器开关错误地检测冲击力，其中三角形几何形状包含榫的直径以及呈三角形几何形状的榫中的至少两个之间的空间。在一些示例中，榫包含围绕外壳的内圆周和致动器的外圆周间隔开的三个榫组。在一些这样的示例中，三个榫组中的每一个包含附接到外壳的两个榫以及附接到致动器的一个榫。在一些示例中，三个榫组中的每一个包含附接到致动器的两个榫以及附接到外壳的一个榫。在一些示例中，外壳、致动器、压力板、安装板和传感器开关具有共轴内部空间以允许缆线通过机器人工具固持器穿过到耦接到致动器的焊炬。在一些示例中，弹性元件将弹性元件力施加在压力板上，其中弹性元件力大于沿着线接触的压力板与致动器之间的第一摩擦力以及附接到致动器的榫中的榫与附接到外壳的榫中相应的榫之间的第二摩擦力的总和。在一些示例机器人工具固持器中，榫包含围绕外壳的内圆周以及致动器的外圆周间隔开的两个或更多个榫组，其中每一个榫组包含附接到外壳或致动器中的一个的两个榫以及附接到外壳或致动器中的另一个的一个榫。在一些示例中，榫包含不锈合金钢416或钛。在一些示例中，弹性元件是模弹性元件，并且安装板和压力板包含空腔以保持多个弹性元件。在一些这样的示例中，安装板和压力板被配置成保持多个弹性元件平行于外壳的中心线。在一些示例中，压力板中的空腔渐缩以在压力板在外壳内倾斜时减小多个弹性元件的偏转。在一些示例中，与压力板接触的致动器的一端具有围绕致动器的圆周的弯曲表面，以使得致动器和压力板形成球窝型连接。在一些这样的示例中，当力由致动器传递时，线接触相对于压力板改变，并且致动器和压力板被配置成基于冲击力的方向相对于外壳倾斜。在一些示例中，压力板的外边缘是圆形的以允许压力板在外壳内旋转。在一些示例中，榫包含围绕外壳的外圆周和致动器的内圆周间隔开的三个榫组。所公开的示例机器人焊接系统能够检测对由机器人操纵的焊炬的撞击，并包含机器人臂、焊炬、焊炬固持器和机器人控制器。机器人臂被配置成移动机器人臂的焊接端。焊炬固持器包含外壳、致动器、压力板、弹性元件、安装板和传感器开关。外壳具有近端和远端。致动器设置在外壳内以固持焊炬，其中外壳和致动器经由多个榫接触以限制致动器朝向圆柱形外壳的远端的移动。多个榫中的接触的榫为线接触，并且多个榫中的接触的榫呈三角形几何形状。压力板在外壳内围绕压力板的圆周与致动器线接触。弹性元件与压力板接触以经由压力板将致动器朝外壳的近端偏置。安装板将焊炬固持器耦接到机器人。多个弹性元件与与压力板相对的安装板接触。传感器开关检测致动器上的冲击力，并响应于检测冲击力输出信号。机器人控制器接收信号作为输入，并响应于接收到信号控制机器人臂采取预设定位置。图1是图示具有碰撞检测并包含工具固持器102的示例机器人系统100的框图。图1的示例机器人系统100和工具固持器102被配置成使用由工具固持器102固持的焊炬104执行自动化(例如，程序性)焊接。示例机器人系统100包含控制机器人臂108的移动和/或取向的机器人控制器106，其中焊炬104经由工具固持器102附接到机器人臂108。为了执行焊接，示例机器人系统100包含或具备焊接电力供应器110以将焊接型电力提供到焊炬104和/或送丝机112以将焊丝提供到焊炬104。机器人控制器106使用机器人臂108的一个或更多个连接控制机器人臂108以执行经编程的移动。机器人本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人工具固持器，包括：外壳，具有近端和远端；致动器，所述致动器设置在所述外壳内并被配置成固持工具，所述外壳和所述致动器经由多个榫而接触以限制所述致动器朝向所述外壳的所述远端的移动，其中所述多个榫中接触的榫为线接触，并且所述多个榫中的接触的所述榫呈三角形几何形状；压力板，所述压力板在所述外壳内围绕所述压力板的圆周与所述致动器线接触；多个弹性元件，所述多个弹性元件与所述压力板接触以经由所述压力板将所述致动器朝向所述外壳的所述近端偏置；安装板，所述安装板将所述机器人工具固持器耦接到机器人，所述多个弹性元件与与所述压力板相对的所述安装板接触；以及传感器开关，所述传感器开关检测所述致动器上的冲击力，并响应于检测所述冲击力输出信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.26 US 15/219,5911.一种机器人工具固持器，包括：外壳，具有近端和远端；致动器，所述致动器设置在所述外壳内并被配置成固持工具，所述外壳和所述致动器经由多个榫而接触以限制所述致动器朝向所述外壳的所述远端的移动，其中所述多个榫中接触的榫为线接触，并且所述多个榫中的接触的所述榫呈三角形几何形状；压力板，所述压力板在所述外壳内围绕所述压力板的圆周与所述致动器线接触；多个弹性元件，所述多个弹性元件与所述压力板接触以经由所述压力板将所述致动器朝向所述外壳的所述近端偏置；安装板，所述安装板将所述机器人工具固持器耦接到机器人，所述多个弹性元件与与所述压力板相对的所述安装板接触；以及传感器开关，所述传感器开关检测所述致动器上的冲击力，并响应于检测所述冲击力输出信号。2.根据权利要求1所述的机器人工具固持器，其中所述致动器被配置成固持焊炬，以使得施加到所述焊炬的所述冲击力传递到所述致动器。3.根据权利要求1所述的机器人工具固持器，其中所述致动器和所述压力板被配置成将所述冲击力的至少一部分传递到所述多个弹性元件。4.根据权利要求1所述的机器人工具固持器，其中所述传感器开关与机器人控制系统通信，所述机器人控制系统被配置成控制所述机器人工具固持器响应于所述传感器开关信号移动到预定位置。5.根据权利要求1所述的机器人工具固持器，其中所述榫中的接触的榫的所述三角形几何形状被配置成耐受所述机器人工具固持器的加速度高达至少所选择的加速度，而不导致所述传感器开关错误地检测所述冲击力，所述三角形几何形状包含所述榫的直径以及呈所述三角形几何形状的所述榫中的至少两个之间的空间。6.根据权利要求1所述的机器人工具固持器，其中所述榫包括围绕所述外壳的内圆周和所述致动器的外圆周间隔开的三个榫组。7.根据权利要求6所述的机器人工具固持器，其中所述三个榫组中的每一个包括附接到所述外壳的两个榫以及附接到所述致动器的一个榫。8.根据权利要求6所述的机器人工具固持器，其中所述三个榫组中的每一个包括附接到所述致动器的两个榫以及附接到所述外壳的一个榫。9.根据权利要求1所述的机器人工具固持器，其中所述外壳、所述致动器、所述压力板、所述安装板和所述传感器开关具有共轴内部空间以允许缆线通过所述机器人工具固持器穿过到耦接到所述致动器的焊炬。10.根据权利要求1所述的机器人工具固持器，其中所述弹性元件将弹性元件力施加在所述压力板上，所述弹性元件力大于沿着所述线接触的所述压力板与所述致动器之间的第一摩擦力以及附接到所述致动器的榫中的榫与附接到所述外壳的榫中相...

【专利技术属性】
技术研发人员：瑙曼·巴西特，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具制品有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US