用于自动更换轴的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种联轴器。根据一个实施例，联轴器包括具有轴和锥形的轴段的第一联接部件。在轴的第一端部上可固定工具(例如磨盘、钻机等)，并且在轴的第二端部上布置轴肩。联轴器还包括第二联接部件，第二联接部件具有锥形的毂，第一联接部件的锥形的轴段可引入锥形的毂中以形成锥形座。第二联接部件还具有可横向于联轴器的旋转轴线移动的固定元件，使得固定元件能够与轴的轴肩接合。至少一个弹簧布置在联轴器中，使得该弹簧产生弹力，在固定元件接合的情况下弹力在轴向方向上作用到锥形座上并且使锥形座预加载。

Methods and systems for automatic shaft replacement

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于自动更换轴的方法和系统
本专利技术涉及一种用于机器人支持的自动更换轴的方法和系统。在待更换的轴上可安装例如用于机器人支持的磨削装置的磨盘或其他的可旋转的工具。
技术介绍
在机器人支持的磨削装置中，通过机械手(例如，工业机器人)引导磨削工具(例如电驱动的具有可旋转的磨盘的磨床)。在此，磨削工具可以与机械手的所谓的TCP(工具中心点)联接，从而使得机械手实际上可任意地调节工具的位置和方向。工业机器人通常位置可控，这使得TCP能够沿着期望的轨迹精确运动。为了在机器人支持的磨削中实现良好效果在多种应用中需要控制过程力(磨削力)，这利用传统的工业机器人通常难以以足够的精确度实现。工业机器人的大型和重型的臂部段具有大的质量惯性，以便控制机构(闭环控制机构)可足够快速地对过程力的波动作出响应。为了解决该问题，可在机械手的TCP和磨削工具之间布置(与工业机器人相比相对更小的)直线型致动器，该直线型致动器使得机械手的TCP与磨削工具联接。直线型致动器在磨削期间仅控制过程力(即，工具抵靠工件的压紧力)，而机械手与直线型致动器一起沿着指定的轨迹以位置可控的方式移动磨削工具。即使在机器人支持的磨削装置中通常仍手动地更换磨损的磨盘。虽然有机器人支持的用于更换磨盘的更换站的若干方案，但是已知解决方案相对复杂、难以实现，因此是昂贵的。本专利技术的目的是，提供一种系统和一种方法，其以简单的方式使得能够机器人支持地自动更换可旋转的工具(例如磨盘)。
技术实现思路
上述目的借助于根据权利要求1的装置实现。不同的实施例和改进方式是从属权利要求的对象。本文描述了一种用于机器人支持地加工工件的系统。根据一个实施例，该系统具有包括用于驱动工具的马达轴的工具机、用于使工具机与机械手联接的直线型致动器以及用于使工具机的马达轴与工具联接的联轴器。联轴器的第一联接部件具有轴和锥形的轴段，其中，在轴的第一端部上可固定工具并且在轴的第二端部上布置轴肩。联轴器的第二联接部件与工具机的马达轴刚性连接并且具有锥形的毂，(第一联接部件的)锥形的轴段可插入该毂中从而形成锥形座。第二联接部件还具有可横向于联轴器的旋转轴线移动的固定元件，固定元件布置为使得固定元件可卡合就位在轴的轴肩上。联轴器包含至少一个弹簧，该至少一个弹簧布置为使得至少一个弹簧产生弹力，在固定元件卡合就位的情况下弹力在轴向方向上作用到锥形座上并且使锥形座预加载。下面描述了联轴器。根据一个实施例，联轴器包括具有轴和锥形的轴段的第一联接部件。在轴的第一端部上可固定工具(例如磨盘、钻机等)，并且在轴的第二端部上布置轴肩。联轴器还包括第二联接部件，第二联接部件具有锥形的毂，第一联接部件的锥形的轴段可插入锥形的毂中以形成锥形座。第二联接部件还具有可横向于联轴器的旋转轴线移动的固定元件，固定元件布置为使得固定元件可卡合就位在轴的轴肩上。至少一个弹簧布置在联轴器中，使得至少一个弹簧产生弹力，在固定元件卡合就位的情况下弹力在轴向方向上作用到锥形座上并且使锥形座预加载。另一实施例涉及一种方法，根据该方法借助于机械手首先使联轴器的第二联接部件与联轴器的第一联接部件同轴地对齐，第一联接部件已经位于更换站中。然后，使第二联接部件压靠到第一联接部件上，直至第二联接部件的固定元件卡合就位在第一联接部件的轴肩上并且形成卡合连接。在联接之后，可通过提升第二联接部件也使第一联接部件从更换站中提起。利用安装在第一联接部件上的工具，可通过机械手自动化地在工件上执行(加工)过程。然后将联轴器以一种方式置入该更换站(或另一更换站)中，使得允许第二联接部件的固定元件被致动，由此释放卡合连接。在分离之后，借助于机械手从相应的更换站中移走第二联接部件，而第一联接部件保留在更换站中。附图说明下面根据在附图中示出的示例详细阐述本专利技术。示意图不一定按尺寸比例示出并且本专利技术不仅仅限于本文示出的方案。相反重点在于说明本专利技术的原理。在附图中示出：图1示意性地示出了机器人支持的磨削装置的示例，其中借助机械手定位磨床。图2示意性地示出了磨床、用于将磨床安装在机械手上的保持机构和使磨盘与磨床的轴联接的联轴器。图3示出了图2中的示例的联轴器在分离状态下的示例性实现方案。图4-7示出了根据图3的在接合过程中处于不同位置的联轴器。图8示出了图3中的联轴器的固定元件的俯视图。图9示出了图2中的示例的轴在接合状态下的另一示例性实现方案。图10示出了更换站的示例，借助更换站机器人可更换工具，工具与工具机经由本文未描述的联轴器连接。图11示出了图10中的更换站与联轴器的细节。图12示出了轴更换过程的进程的流程图。具体实施方式根据机器人支持的磨削装置描述本专利技术的实施例。但是该描述不限于机器人支持的磨削。本文描述的实施例一般涉及联轴器和用于更换轴的系统，在轴上可安装可旋转的任意工具，例如磨盘、抛光盘、钻机、铣床、螺钉扳手等。在本申请中描述的磨床旨在示例性地表示任意给定的工具机并且磨盘旨在示例性地表示由工具机驱动的任意给定的可旋转工具。在详细解释各个实施例之前，将描述机器人支持的磨削装置的一般示例。该示例包括机械手1(例如工业机器人)和磨床10，磨床10具有可旋转的磨盘11，其中，磨床10经由直线型致动器20与机械手1的工具中心点(TCP)联接。在具有六个自由度的工业机器人的情况下，机械手可由四个部段2a、2b、2c和2d构成，四个部段分别经由铰链3a、3b和3c连接。最后的部段2d通常与基座B刚性连接(但是无需一定是这种情况)。铰链3c连接部段2d和2c。铰链3c可为双轴式以便能够使部段2c围绕水平的旋转轴线转动(仰角)并且围绕竖直的旋转轴线转动(方位角)。铰链3b连接部段2b和2c并且能够使得部段2b相对于部段2c的位置枢转运动。铰链3a连接部段2a和2b。铰链3a可为双轴式，从而(类似于铰链3c)能够朝两个方向枢转运动。TCP相对于部段2a具有设定位置，该位置通常还包括旋转铰链(未示出)，该旋转铰链能够使得部段2a围绕纵向轴线A执行转动运动(在图1中作为点划线示出)。铰链的每个轴具有其相对的致动器，该致动器可使得围绕相应的铰链轴线旋转运动。铰链中的致动器根据机器人程序通过机器人控制机构4来操控。在一定的范围中，TCP可任意地定位(以轴线A的任意取向)。机械手1通常为位置可控的，即，机器人控制机构可确定TCP的方位(位置和取向)并且使其沿着预先定义的轨迹运动。工业机器人和用于控制TCP的位置的方法是已知的，因此本文不再详细阐述。在致动器20贴靠在端部止挡件上时，也以TCP的方位来定义磨削工具的方位。如开头所述，致动器20用于在磨削过程期间将工具(磨盘11)和工件W之间的接触力(过程力)调节到期望的值。借助于机械手1对过程力的直接调节对于磨削应用来说通常太不准确，因为机械手1的部段2a-2c的高质量惯性使得使用传统的机械手几乎不可能快速地补偿力波动(例如在将磨削工具定位到工件40上时发生的)。由此机器人控制机构配置成，控制TCP的方位(位置和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种联轴器，包括：/n第一联接部件(310)，具有轴(330)和锥形的轴段(321)，其中，工具(11)能够固定到所述轴(330)的第一端部上，并且轴肩(339)布置在所述轴的第二端部上；/n第二联接部件(350)，包括锥形的毂(362)，所述锥形的轴段(321)能够插入所述锥形的毂中以形成锥形座，并且所述第二联接部件包括能够横向于所述联轴器(30)的旋转轴线移动的固定元件(352)，所述固定元件布置为能够卡合就位在所述轴(330)的轴肩(339)上；以及/n至少一个弹簧(334、334’)布置为使得所述至少一个弹簧产生弹力，在所述固定元件(352)卡合就位的情况下所述弹力在轴向方向上作用到所述锥形座上并且使所述锥形座预加载。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170913 DE 102017121171.31.一种联轴器，包括：
第一联接部件(310)，具有轴(330)和锥形的轴段(321)，其中，工具(11)能够固定到所述轴(330)的第一端部上，并且轴肩(339)布置在所述轴的第二端部上；
第二联接部件(350)，包括锥形的毂(362)，所述锥形的轴段(321)能够插入所述锥形的毂中以形成锥形座，并且所述第二联接部件包括能够横向于所述联轴器(30)的旋转轴线移动的固定元件(352)，所述固定元件布置为能够卡合就位在所述轴(330)的轴肩(339)上；以及
至少一个弹簧(334、334’)布置为使得所述至少一个弹簧产生弹力，在所述固定元件(352)卡合就位的情况下所述弹力在轴向方向上作用到所述锥形座上并且使所述锥形座预加载。


2.根据权利要求1所述的联轴器，其中，所述固定元件(352)的外端部从所述第二联接部件(350)中突出。


3.根据权利要求1或2所述的联轴器，
其中，所述第一联接部件(310)具有空心轴(320)，所述空心轴轴向移动地安装在所述轴(330)上，
其中，所述锥形的轴段(321)是所述空心轴(320)的一部分，以及
其中，所述弹簧包含在所述第一联接部件(310)中并且布置为使得在所述锥形的轴段(321)插入到所述锥形的毂(362)中时，所述空心轴(320)克服所述弹簧(334)的弹力移动到所述轴(330)上。


4.根据权利要求1或2所述的联轴器，
其中，所述第一联接部件(310)具有空心轴(320)，所述空心轴轴向移动地安装在所述轴(330)上，
其中，所述锥形的轴段(321)是所述空心轴(320)的一部分，以及
其中，所述弹簧包含在所述第一联接部件(310)中并且布置为使得在所述锥形的轴段(321)插入到所述锥形的毂(362)中时，所述空心轴(320)克服所述弹簧(334)的弹力移动到所述轴(330)上，由此所述轴(330)的轴肩(339)插入所述第二联接部件(350)中，直至所述固定元件(352)卡合就位在所述轴肩(339)上并且形成卡合连接。


5.根据权利要求3或4所述的联轴器，其中，所述轴(330)具有另一轴肩(338)，所述另一轴肩形成用于所述空心轴(320)的端部止挡件，其中，所述弹簧(334)的弹力将所述空心轴(320)压靠到所述端部止挡件上。


6.根据权利要求3至5中任一项所述的联轴器，还包括：滑键(336)，所述滑键布置在所述轴(330)和所述空心轴(320)之间，使得能够在轴(330)和空心轴(320)之间轴向移动，但是阻止转动。


7.根据权利要求1或2所述的联轴器，
其中，所述第二联接部件(350)具有下部件(351)和相对于所述下部件(351)轴向移动的上部件(361)，所述锥形的毂(362)布置在所述上部件中，
其中，所述至少一个弹簧(334’)布置在所述下部件(351)和所述上部件(362)之间，使得在将所述锥形的轴段(321)插入所述锥形的毂(362)中时克服所述弹簧(334’)的弹力使所述下部件(551)朝所述上部件(361)移动。


8.根据权利要求1至7中任一项所述的联轴器，
其中，所述固定元件(352)具有开口(355)，所述轴(330)能够插入所述开口中，直至所述固定元件(352)能够卡合就位在所述轴(330)的轴肩(339)上，以及
其中，所述卡合连接防止所述轴(330)从所述开口(335)中拉出。


9.根据权利要求8所述的联轴器，其中，在所述固定元件(352)卡合就位的情况下，所述弹簧(334)的弹力使得所述锥形的轴段(321)相对于所述锥形的毂(362)预加载。


10.根据权利要求8或9所述的联轴器，
其中，在所述固定元件(352)中的所述开口(355)的边缘和所述轴(330)的外周边缘均成斜角，
其中，在将所述轴(330)插入所述开口中时，在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·纳德雷，
申请(专利权)人：菲尔罗伯蒂克斯顺从式机器人技术有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT