将工具夹自动化地联接到操作装置的工具架上的联接装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于将承载着工具的工具夹（１）自动化地联接在操作装置（７）的工具架（２）上的联接装置，其中所述工具夹包括锥柄（１１）和夹头（８），所述工具架具有锥形套筒（１６）和闭锁机构（２ａ），该闭锁机构包括与所述夹头（８）共同作用的抓取装置（２ｂ）以及沿轴向作用的张紧装置（２ｃ）。为了能够控制位置地自动化地接纳各种各样的工具和工作器具，在所述工具架（２）的锥形套筒（１６）上布置一定数量的传感器（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ）并且每个传感器为确定工具夹的位置而对置于所述工具夹（１）上的参照面（３５）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于将承载着工具的工具夹自动化地联接在操作装置例如优选 机器人的工具架上的联接装置，其中工具夹包括锥柄和夹头。所述工具架装备有锥形套筒 和闭锁机构，该闭锁机构包括与夹头共同作用的抓取装置和沿轴向作用的张紧装置。为联 接装置配设了用于确定位置的传感器。此外，本专利技术涉及一种用于将承载着工具的工具夹 自动化地联接在操作装置的工具架上的方法。承载着工具的工具夹在结构非常简单的实施方式中理解为锥形的锥柄，该锥柄与 用于进行特定作业的工具一起优选在冶金的装置上、例如连铸设备或者熔液容器中形成制 造技术方面的单元。为了在连铸设备的领域中专门使用操作装置，所述工具夹根据可能的 实施方式包括锥柄和夹头，在该夹头上位置确定地将工具夹紧地摆放在操作装置的作用区 域中的存放面上，所述工具例如是用于确定分配器容器中或者连铸结晶器中的熔液温度的 测量针或者是用于打开熔液容器的出口的自由喷针。
技术介绍
已经由DE 32 14 025 Al公开了一种所述类型的装置。在此，所述联接装置的承 载着锥形套筒的部件牢固地固定在工作器具上、例如制造机器人上。装备有锥柄的工具或 者任意的工作器具存放在工具库中，并且机器人能够通过相应的控制从库中取出不同的工 作器具并且再将其放入库中。在此，通过液压或气动操作的锁定栓将工作器具锁定在锥形 套筒中，该锁定栓在闭锁位置中卡入锥柄的凹槽中。从该文件中不能获得关于通过机器人 目标精确地驶向闭锁位置的更详细的说明。从DE 33 36 111 Cl、DE 20 2005 013 995U1、DE 101 41 641 Al 和 DE 297 23 331U1中公开了用于带柄工具例如斜锥体工具的力操作的张紧和松开装置，其中工具以锥 柄和夹头插入工具支架的或者工作主轴的锥形套筒中并且以轴向运动的配设了张紧元件 的拉杆将工具拉到锥形套筒中并且保持在其中。装配有所描述的联接装置的工具绝大多数用在机床中并且大多数要求与工具更 换器的夹具特别协调，该工具更换器将工具在库与机床的例如工作主轴之间进行运输。已经由多个文件公开了位置测量传感器在用于监控地将工具联接到工具架上的 联接装置和方法中的使用以及应用。在WO 2004/037486A1中描述了位置测量传感器在通常将工具插入工具夹中时的 应用以及其用于监控该插入过程的应用。然而由于存在的三维的运动过程，用独立于有待 联接的部件固定定位的传感器的解决方案不适合于监控在操作装置的如优选在机器人的 工具架上的联接过程。由DE 44 15 306 Al和EP 1 726 401 Al已经公开了用于检验工具在联接的状态 下关于工具的圆周运动的位置或者检验工具按规定锁定在工具垫圈中的传感器。用于检验 装配位置的装置的实施方式同样不适合于控制联接过程。
技术实现思路
本专利技术的任务是避免已知的现有技术的缺点并且提出开头所述类型的装置和方 法，其中能够控制位置地自动化地接纳各种各样的工具和工作器具。基于本专利技术的所述任务用开头所述类型的装置通过以下方法得到解决，即在工具 架的锥形套筒上布置一定数量的传感器，并且每个传感器为确定工具夹的位置对置于工具 夹上的参照面。用所述传感器检测其相对于配属的参照面的距离或者说产生相应于该距离 的信号。为了保护工具夹的锥柄在其使用范围内不受到外界影响、例如尤其防止污染和由 冶金容器中的例如液态金属引起的强烈的热载荷，而不妨碍承载着工具的工具夹的接纳， 建议所述工具夹的锥柄由沿着其纵向延伸方向以径向距离包裹锥柄的保护罩所包围。对于由操作装置进行的工具的接纳过程来说有利的条件是，工具夹上的参照面由 锥柄的外圆锥侧面形成。对于工具的接纳过程来说特别有利的条件是，工具夹上的参照面由以径向距离包 裹锥柄的保护罩的内侧面形成。为了相对于工具架的空间位置明确地确定工具夹的空间位置，需要在锥形套筒的 内圆锥侧面或者外壁上布置多个传感器，并且为所述传感器配设用于求出的测量数据的分 析装置，并且将分析装置与操作装置的调整机构进行信号技术方面的连接。优选在锥形套筒的内圆锥侧面或者外壁上将至少两个、优选三个传感器布置在法 向于工具架的纵轴线定向的第一平面中，并且在另一个与第一平面轴向间隔开的并且法向 于工具架的纵轴线定向的第二平面中布置至少一个另外的传感器。布置三个传感器足以确定工具架的沿着工具架的或者工具夹的纵轴线的轴向方 向相对于工具夹的位置，并且需要第四传感器也用于确定工具架相对于工具夹的倾角。已知的不同的测量系统能够基于传感器。可以考虑感应的、电容的或者光学的传 感器用于测量距离。在对于相应于目标的使用来说必须占据工具架中确定的角度位置的工具中有利 的是，在此已经在由工具架接纳工具夹时确定了力求达到的目标位置。通过以下方法来实 现这一点，即为锥柄和锥形套筒分配相应的闭锁元件。在为锥柄配设了突出的或者从侧面 伸出的闭锁元件例如键时并且为工具架的锥形套筒配设了相应的确定角度位置的闭锁口 例如槽时，确定所述力求达到的目标位置。需要工具用于专门的使用情况，所述工具除了其定位或者说调整运动之外还必须 实施通过操作装置不能直接实施的功能，例如钳子的抓取运动。为了实现这一点，在工具夹 位于工具架中的锁定位置中，介质供给管道在锥形套筒的圆锥侧面上的出口对置于介质供 给管道在锥柄的圆锥侧面上的出口。只要需要多个相应的介质供给管道用于操作工具，就在锥形套筒和锥柄上布置多 个出口时通过密封元件将相应的介质供给管道相互分开。为了解决所提出的任务，还提供了一种用于将承载着工具的工具夹自动化地联接 在操作装置例如优选机器人的工具架上的方法，其特征在于，装配在工具夹的存放位置中 的工具由操作装置的控制单元选出并且由工具架触发或者说起动，在将工具架推到工具夹上时用传感器连续地求出并修正工具架相对于工具夹的实际位置，并且将工具夹在工具架 中由工具架的抓取和张紧装置固定在其到达的目标位置中。用多个分布在工具架上的传感器求得工具夹相对于工具架的实际位置，用所述传 感器接收代表到工具夹的参照面的距离的测量信号，从所述测量信号中求得工具架相对于 工具夹的径向偏差和倾角并且产生至少一个控制信号，用该控制信号通过操作装置的调整 机构实现工具架朝工具夹的对准。代替工具架相对于工具夹的径向偏差和倾角，也可以求 得明确确定工具架相对于工具夹的空间配属关系的其它特征参数。非对称地布置传感器能够从由传感器接收的测量信号中额外地求得工具夹相对 于工具架的角度位置并且产生控制信号，用该控制信号通过操作装置的调整机构实现工具 架的空间定向。附图说明本专利技术的其它优点和特征从非限制性的实施例的以下描述中获得，其中参照附 图，附图示出图1是按本专利技术的联接装置连同工具架和工具夹的纵剖图，图2是用按本专利技术的联接装置自动地联接的工作原理图，图3a是在联接过程中工具夹和工具架的纵剖图中的几何关系，图3b是在联接过程中在法向于工具架纵轴线的图平面中投影时的几何关系，图4是穿过工具夹和工具架提供介质的视图。具体实施例方式在图1中示出了按本专利技术所述类型的用于将工具夹1自动化地联接到工具架2上 的联接装置的纵剖面。在端侧将没有详细示出的通过点划线示出的工具3固定在工具夹1 上。工具架2以连接法兰5的端侧的连接面4连接到没有详细示本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于将承载着工具的工具夹（１）自动化地联接在操作装置（７）例如机器人的工具架（２）上的联接装置，其中所述工具夹包括锥柄（１１）和夹头（８），所述工具架具有锥形套筒（１６）和闭锁机构（２ａ），该闭锁机构包括与夹头（８）共同作用的抓取装置（２ｂ）以及沿轴向作用的张紧装置（２ｃ），以及具有用于确定位置的传感器，其特征在于，在所述工具架（２）的锥形套筒（１６）上布置一定数量的传感器（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ）并且每个传感器为了确定所述工具夹的位置而对置于所述工具夹（１）上的参照面（３５）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：H埃布纳，J佩恩，J珀普尔，C朔恩，单国新，S坦策，H特内，F维默尔，
申请(专利权)人：西门子VAI金属技术两合公司，
类型：发明
国别省市：AT[奥地利]