工具夹持装置制造方法及图纸

一种用以将具有纵轴的长形工具(24)装入夹头(26)的工具夹持装置(20)。该工具夹持装置(20)包括具有一对工具夹持器(21)的工具夹，该工具夹持器(21)能沿夹紧轴(CA)夹紧该工具(24)。该工具夹持装置(20)进一步包括安装装置(12、25)，该安装装置用于将工具夹持装置(20)安装到机械手臂(10)，该工具夹持器(21)被安装为能相对于所述安装装置(12、25)自由地转动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术提供一种工具夹持装置，该工具夹持装置在下文中称为“机器人夹持头”并且其被研发主要用来将工具或工具胚料装入磨床或铣床的夹头中。本专利技术被研发主要用来将工具装入夹头中，其中存在非常小的间隙。
技术介绍
对本专利技术的
技术介绍
的如下论述目的是便于理解本专利技术。但是，应当理解的是，该论述并非认可或表明任何提到的材料在本申请的优先权日已被公开、公知或构成公知常识的一部分。如果要将工具或工具胚料(以下统称“工具”)装入磨床或铣床的夹头中，通常是以手动方式操作，或在机器人的控制下进行。较精密的磨床或铣床则以机器人完成工具的装载，其优点在于可减少操作员的数量，同时提高安全性，因为操作员无须靠近硏磨、铣切的接口或进入硏磨、铣切作业所在的环境。使用机器人进行装载，能使机器大致封闭，其中能够将磨床或铣床以及装载机器人全部封闭在单一机柜中。不需频繁进入机柜，并且还提供如下优点：操作员得以远离研磨或铣切接口、机器的活动组件、硏磨或铣切作业所使用的切割与润滑油，及作业中所产生的烟气。为了将工具装入夹头内，机械臂需经校正才能将工具准确定位，进而将工具插入夹头中。机器人经校正后，除非机械手臂的尺寸受环境变化影响(例如机械手臂因温度或湿度改变而伸长或缩短)，否则便可持续地将工具定位至校正后的位置。环境变化也可能影响夹头的尺寸或固定有该夹头的磨床或铣床的尺寸。例如，许多使用磨床或铣床的工厂均是非温控的环境，因此，温度可能在一天之内上下起伏。例如，机器作业所在环境的温度和/或湿度往往从上午至下午逐渐攀升，而该环境变化便可能足以影响机械手臂将工具插入夹头时的定位准确度。即使小的尺寸变化也可能足以影响机械手臂的尺寸，并造成下述问题。倘若工具与夹头之间的间隙大，准确度的改变未必会影响装置；但若间隙非常小，例如介于0之20微米(micron)之间，准确度的改变便可能导致装载失败(例如工具卡在夹头内)或装载错误，后者可能导致不准确或错误地加工零件。例如，如果工具未准确装入夹头中，致使该工具的纵向中心线未对准夹头的中心线，则该工具可能仅与夹头的一侧接合，因而容易弯折。这是因为无论该工具是否正确对准夹头的装载中心线，机械手臂均将在其校正后的工具装载位置，强行将该工具送入夹头中。受限于夹头与机械手臂的刚性，该工具已无法移至对准位置，使得工具以些许角度被装载到夹头内，或者该工具将在进入夹头时折弯，又或者上述两种情况同时出现。由于对准误差可能比较小，一般不容易察觉，通常需等到工具完成机械加工后才变得明显。如果迟迟未能发现该对准误差，可能许多工具已接受不准确的机械加工，导致浪费大量材料与时间。在对准误差更大的情况下，可能导致工具在装载过程中完全偏离夹头的开口，使得当机械手臂向前推送工具以便将其插入夹头开口时，工具前端将与夹头开口周围的夹头面接合，而非进入该开口。一旦发生此状况，操作员便知必须重新校正。应了解，只要机械手臂未对准，所有由该手臂装载的工具均无法准确装载。只是未对准的程度发生变化。因此，机械手臂必须经常校正，尤其是在温度及/或湿度会在一天之内出现显着变化时，这意味着机器必须停工接受校正，而人员与机器间的互动也将增加。另外，无人能够通过检查得知应于何时重新校正。因此，重新校正的时机是由机器操作员决定，或依照预定的日程，或在工具显然未正确装载或未准确加工时才进行。用以将工具装入夹头以便进行研磨或铣切的机械手臂，往往能够在几乎垂直于夹头轴的平面内伸缩。这种机械手臂通常大致是沿水平方向(而非沿倾斜或垂直方向)伸缩。这种沿水平方向运作的机械手臂往往会沿垂直方向产生小移动或“顺从性(compliance)”，但在水平方向上非常刚硬而无类似的移动或顺从性。因此，将工具装入夹头时，工具的放置误差在垂直方向上往往可由机械手臂通过其容许的移动量或顺从性而加以吸收，但在水平方向上则无法被吸收。就这种机械手臂而言，导致工具未能正确装入夹头及后续无法准确加工的因素在于缺少水平方向的顺从性，同一因素也可能导致工具因位置偏离夹头开口而完全无法完成装载。反之，如果机械手臂被设计为大致沿垂直方向伸缩，则可供利用的顺从性将出现在水平方向而非垂直方向。事实上，可供利用的顺从性的所在方向一般均垂直于机械手臂的伸缩方向，而需要顺从性的方向则为机械手臂的伸缩方向。因此，申请人认识到，期望的是研发一种工具夹持器，其能够安装至机械手臂并且在该机械手臂伸缩的方向上提供顺从性。
技术实现思路
本专利技术提供一种用以将具有纵轴的长形工具装入夹头的工具夹持装置，该工具夹持装置包括工具夹持器和安装装置，其中该工具夹持器可沿夹紧轴夹紧工具，而该安装装置则可将该工具夹持装置安装至机械手臂，该工具夹持器被安装为可相对于该安装装置自由地转动。这种工具夹持装置的优点在于可通过以下方式提供水平方向的顺从性：该工具夹持器沿弧线转动，致使该工具夹持器沿着该夹紧轴使所夹紧的工具移位，其中至少部分地水平移位。该夹紧轴是将工具插入夹头内时所沿的轴线。这种工具夹持装置也可以相同的方式利用该工具夹持器的转动而提供其他方向(例如垂直方向)的顺从性，但由于与本专利技术相关的机械手臂大多是沿水平方向伸缩，以下针对本专利技术的进一步讨论以提供水平方向的顺从性为例。使该工具夹持器沿弧线转动可同时产生水平及垂直移动。然而，垂直移动几乎可忽略，且若考虑机械手臂固有的垂直方向顺从性，该垂直移动在任何情况下均不致产生问题。这意味着，由该工具夹持器在转动过程中的弧线运动而产生的被夹紧工具的任何垂直移动，均可由机械手臂的顺从性移动加以吸收或修正。至于水平移动则因机械手臂沿水平方向的刚性，而无法通过机械手臂的顺从性移动而加以修正。因此，由该工具夹持器所夹紧的工具将水平移位，由此吸收其相对于夹头开口的对准误差，并且之后工具能插入夹头而不会卡住或不当装载。请注意，该工具夹持器的弧线运动非常小，并且其目的是修正工具与夹头开口之间最大可达约300微米的相对位置对准误差。该误差约为制造设施中的机械手臂因一段时间内(例如从上午至下午)的显著热膨胀而可能产生的最大对准误差。但在大多数情况下，期望本专利技术修正的对准误差可望远小于上述值。该工具夹持器的转动是自由或不受拘束的转动，从而每当该工具夹持器将工具装入夹头时，均可根据所需程度转动。优选地，该工具夹持器可轻易转动，从而转动时几乎或完全没有阻力，且该工具夹持器可立即且依照待修正的对准误差所需的程度转动。自由地转动是指该工具夹持器可在无外力驱动或未以其他方式加以控制的情况下转动。当机械手臂发生热涨或冷缩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用以将长形工具装入夹头内的工具夹持装置，该工具具有纵轴，该工具夹持装置包括：工具夹持器，该工具夹持器用于沿夹紧轴夹紧所述工具；及安装装置，该安装装置用于将所述工具夹持装置安装至机械手臂，所述工具夹持器被安装为能够相对于所述安装装置自由地转动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.31 AU 20139042171.一种用以将长形工具装入夹头内的工具夹持装置，该工具具有纵轴，该工具夹持装
置包括：
工具夹持器，该工具夹持器用于沿夹紧轴夹紧所述工具；及
安装装置，该安装装置用于将所述工具夹持装置安装至机械手臂，所述工具夹持器被
安装为能够相对于所述安装装置自由地转动。
2.如权利要求1所述的工具夹持装置，其中，所述工具夹持器的转动被限制在20微米与
300微米之间的转动弧线。
3.如权利要求2所述的工具夹持装置，其中，所述工具夹持器的转动由形成在转动弧线
的每端处的机械止挡件所限制。
4.如权利要求1至3中任一项所述的工具夹持装置，其中，在所述工具夹持装置的作业
位置中，所述工具夹持器的转轴位于所述夹紧轴上方。
5.如权利要求4所述的工具夹持装置，其中，在所述工具夹持装置的作业位置中，所述
工具夹持器的转轴位于所述夹紧轴的竖直上方。
6.如权利要求4所述的工具夹持装置，其中，所述工具夹持器的转轴沿水平方向偏离所
述夹紧轴。
7.如权利要求1至6中任一项所述的工具夹持装置，其中，所述工具夹持器被安装为相
对于所述安装装置绕如下轴线自由地转动：该轴线偏离于且基本平行于被夹紧在所述工具
夹持器中的长形工具的夹紧轴。
8.如权利要求1至7中任一项所述的工具夹持装置，其中，所述工具夹持器的转轴位于
所述工具夹持器夹紧工具的位置的前方或后方。
9.如权利要求1至8中任一项所述的工具夹持装置，其中，所述工具夹持器被固定至能
够转动的轴杆且能随该轴杆转动。
10.如权利要求1至8中任一项所述的工具夹持装置，其中，所述工具夹持器以可转动的
方式被安装至轴杆。
11.如权利要求1至10中任一项所述的工具夹持装置，其中，所述工具夹持装置包括一
对工具夹持器。
12.如权利要求11所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·D·加纳姆，B·麦格拉思，
申请(专利权)人：安卡有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU