一种机器人工具更换器(10)包括主组件和工具组件(12、14)，它们通过迫使包含在主组件(12)中的开口(28)中的多个滚动构件(30)与包含在工具组件(14)中的轴承座圈(38)接触而耦合。当主组件和工具组件(12、14)耦合时，在滚动构件(30)和轴承座圈(38)之间的接触点内和周围堆积的碎屑被允许经由在滚动构件(30)和开口(28)之间形成的一系列碎屑通道(50)逸出。口(28)之间形成的一系列碎屑通道(50)逸出。口(28)之间形成的一系列碎屑通道(50)逸出。
【技术实现步骤摘要】
具有从球锁机构输送碎屑的碎屑通道的机器人工具更换器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年8月25日提交的题为“Robotic Tool Changer Having Debris Passages for Channeling Debris from the Ball
‑
Locking Mechanism”的美国专利申请号17/002,043的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
[0003]本专利技术涉及机器人工具更换器。
技术介绍
[0004]工业机器人已经成为现代制造业不可或缺的一部分。无论是在洁净室中将半导体晶片从一个处理室转移到另一个处理室，还是在汽车制造厂的地板上切割和焊接钢材，机器人都能在恶劣的环境中不知疲倦地执行许多制造任务，并且具有高精度和可重复性。
[0005]球锁构造通常部署在机器人工具更换器中作为耦合机构。在一种这样的构造中，多个滚动构件(如钢球)容纳在主组件的轴环中形成的孔或开口中。球例如通过推进活塞被径向驱动，并且前进以抵靠工具组件中的轴承座圈，将主组件和工具组件机械地耦合在一起。为了解耦，活塞缩回，并且随着主组件与工具组件分离，球退回到轴环中。在美国专利号8,005,570；8,132,816；8,209,840；8,500,132；8,533,930；8,601,667；8,794,418；9,151,343；9,724,830；和10,335,957中描述了这种球锁构造的各种构造、驱动机构和操作方面。所有这些专利均已转让给本申请的受让人，并且它们的公开内容都通过引用整体并入本文。
[0006]在耦合状态下，钢球在保持在轴环中时，从孔的外缘略微向外突出以接合工具组件的轴承座圈。孔的外缘直径小于钢球。当球被迫与轴承座圈接合时，孔的外缘通常被钢球封闭。即，钢球与孔的外缘齐平，使得在钢球和孔的外缘之间基本上没有开放区域。
[0007]机器人工具组件是多种多样的并且被用于各种各样的应用中。例如，在汽车制造应用中，机器人工具组件可用于在生产运行期间切割、研磨、喷砂或以其他方式成形金属零件，并且在另一运行中执行各种点焊任务。这种切割、研磨、喷砂和焊接会产生灰尘和碎屑，例如微小的金属颗粒。当工具和主组件耦合时，灰尘和碎屑会积聚在锁定机构的接触表面上。锁定机构中的碎屑污染通常是由工具掉落造成的，因为工具更换器可能具有来自喷砂操作的残留碎屑或介质(例如喷丸)，这些碎屑或介质可能会在工具掉落后甚至在工具拾起期间落入锁定机构中。此外，根据碎屑的大小，即使在主组件和工具组件耦合时，碎屑可能也进入工具更换器并且积聚在锁定机构上。
[0008]本专利技术公开一种机器人工具更换器设计，其有助于并且能够使碎屑从锁定机构逸出。
技术实现思路
[0009]在一个实施例中，机器人工具更换器包括主组件和工具组件。主组件包括多个滚
动构件，这些滚动构件包含在形成于环形轴环中的开口中。工具组件包括轴承座圈。为了耦合主组件和工具组件，迫使主组件的滚动构件与工具组件的轴承座圈紧密接合。包含滚动构件的开口被设计成使得当滚动构件延伸并与工具组件的轴承表面接合时，在每个滚动构件和开口之间形成一个或多个碎屑通道。这使得存在于滚动构件和轴承座圈的接触表面中和周围的灰尘、碎屑、介质等能够逸出。
[0010]包含滚动构件的开口包括内端和外端。开口的外端接合滚动构件并且仅允许滚动构件部分地从外端突出。在一个实施例中，外端接合围绕滚动构件的周向间隔开的点或区域。开口的外端的部分向外延伸超过滚动构件并且形成在开口的外端和在其中的滚动构件之间延伸的碎屑通道。
[0011]在另一个实施例中，开口的外端与包含在其中的滚动构件之间的接触点或接触区域位于虚拟圆上。
[0012]通过对以下仅用于说明本专利技术的描述和附图的研究，本专利技术的其他目的和优点将变得明显。
附图说明
[0013]下面将参考附图更全面地描述本专利技术，其中示出了本专利技术的实施例。然而，本专利技术不应被解释为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开彻底和完整，并将向本领域技术人员充分传达本专利技术的范围。相同的数字始终指代相同的元件。
[0014]图1是机器人工具更换器的立体图，其示出主组件和工具组件未耦合。
[0015]图2是环形轴环的立体图，其布置在主组件中并且包括在轴环中的开口和包含在其中的滚动构件之间形成的碎屑通道。
[0016]图3示出开口的外端的示例性构造，该开口包含滚动构件并且被设计为形成至少一个碎屑通道。
[0017]图4是侧视图，其示出滚动构件和包含滚动构件的开口之间的接触点或接触区域。
[0018]图4A是类似于图4的视图，但以截面示出滚动构件。
具体实施方式
[0019]为了简化和说明的目的，主要通过参考其示例性实施例来描述本专利技术。在以下描述中，阐述了许多具体细节以提供对本专利技术的透彻理解。然而，对于本领域的普通技术人员来说很容易明白，可以在不限于这些具体细节的情况下实践本专利技术。在本描述中，没有详细描述众所周知的方法和结构，以免不必要地混淆本专利技术。
[0020]图1示出采用球锁耦合机构的机器人工具更换器10。机器人工具更换器10的一半(称为主组件12)永久固定到机器人臂(未示出)。另一半(称为工具组件14)固定到机器人可以使用的每个工具(未示出)。在任何特定应用中，这些安装可以颠倒。因此，如本文所用的术语“主”和“工具”是参考术语。如图1中所见，主组件12上的对准销16与工具组件14上的对准套管18配合以确保当组件耦合在一起时主组件12和工具组件14正确对准。
[0021]主组件12包括外壳20和从外壳20突出并延伸超出外壳20的面的平面的环形轴环22。工具组件14包括外壳24和形成在其中的圆形腔室26。轴承座圈38布置在腔室26中。当主组件12和工具组件14耦合时，轴环22布置在腔室26内并且向内与轴承座圈38间隔开。
[0022]在轴环22中形成有多个开口28。开口28在轴环22的外侧和内侧之间延伸并且包括外端和内端。在每个开口中包含可移动的滚动构件30。如下文更充分地讨论的，滚动构件30可在缩回位置和伸出位置之间移动。在伸出位置，滚动构件30从开口的外端伸出并与轴承座圈38接合，并起到将主组件12和工具组件14耦合的作用。
[0023]在一个实施例中，固定到气动活塞的端部的凸轮32布置在由轴环22限定的内部空间内。凸轮32具有至少一个锥形表面34，该锥形表面34在主组件和工具组件耦合期间接触滚动构件30。凸轮32在缩回位置和伸出位置之间移动。凸轮32的移动由机器人控制器(未示出)控制。当凸轮32从缩回位置移动到伸出位置时，锥形表面34接合滚动构件30并向外推动它们穿过开口28。在完全伸出位置，凸轮32移动滚动构件30以与形成在工具组件14中的轴承座圈38紧密接触。当这发生时，主组件12和工具组件14耦合。在一些实施例中，滚动构件30可以被附接到气动活塞的凸轮以外的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种机器人工具更换器(10)，包括：工具组件(14)，其包括轴承座圈(38)；主组件(12)，其包括：环形轴环(22)；形成在所述环形轴环(22)中的多个周向间隔开的开口(28)；多个滚动构件(30)，它们包含在所述开口(28)中并且在其中可在缩回位置和伸出位置之间移动，其中在所述伸出位置，所述滚动构件(30)部分地从所述开口(28)的外缘突出；和驱动机构，其被构造成接合所述滚动构件(30)并且迫使所述滚动构件(30)进入所述伸出位置并与所述工具组件(14)的轴承座圈(38)接触以使所述主组件和工具组件(12、14)耦合，并且允许所述滚动构件(30)缩回以使所述主组件和工具组件(12、14)解耦；其中每个开口(28)被构造成，当所述滚动构件(30)呈现所述伸出位置并接合所述工具组件(14)的轴承座圈(38)时，在其中的所述滚动构件(30)和所述开口(28)之间形成一个或多个碎屑通道(50)。2.根据权利要求1所述的机器人工具更换器(10)，其中每个开口(28)被构造成，当所述滚动构件(30)呈现所述伸出位置时，接触包含在其中的所述滚动构件(30)上的多个周向间隔开的点或区域。3.根据权利要求2所述的机器人工具更换器(10)，其中每个开口(28)和包含在其中的所述滚动构件(30)之间的接触点或接触区域(CP1、CP2、CP3、CP4)位于虚拟圆上。4.根据前述权利要求中任一项所述的机器人工具更换器(10)，其中每个开口(28)呈现大致四叶草叶子构造并且包括多个间隔开的滚动构件接触点(CP1、CP2、CP3、CP4)，当所述滚动构件(30)呈现所述伸出位置时，所述滚动构件接触点接合并保持所述滚动构件(30)在所述开口(28)内。5.根据权利要求4所述的机器人工具更换器(10)，其中在每个滚动构件(30)周围设置有多个碎屑通道(50)，每个碎屑通道(50)以所述滚动构件(30)和所述开口的大致弧形段(28A)为界。...
【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：奥腾工业自动化廊坊有限公司，
类型：发明
国别省市：
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