[发明专利]工具头更换系统

说明书

一种包括工具安装适配器和工具支座的工具更换系统。所述工具安装适配器被配置为装配到工具并且选择性地接合和脱离工具头。所述工具向被接合的工具头提供移动以对工件进行加工。所述工具支座定位在附近，以在所述工具头未被所述工具接合时保持所述工具头。所述工具支座还可以选择性地接合和脱离所述工具头。

技术领域

本发明总体上涉及一种用于更换工具中的工具头的工具头更换系统，更具体地，涉及一种具有工具安装适配器和工具支座的工具头更换系统，所述工具安装适配器和所述工具支座各自被配置为与工具头接合和分离。

背景技术

诸如工业机器人和相关自动化设备的机器人设备被装备成与工具相连以执行各种不同的加工功能。工具包括工具头，例如但不限于切削刀片、钻头、去毛刺刀片和刷子。在工作周期或工作项目期间，可以将多个不同的工具头装配到工具。这对于更换已经磨损或变钝的工具头，或者对于允许工具执行不同的任务，例如利用第一工具头执行切削任务和利用第二工具头执行去毛刺任务，是必要的。

目前的工具是为手动更换工具头而设计的。每个工具包括具有用于接收工具头的接收器的杆。夹头(collet)沿着杆定位并且向外偏置以与工具头接合。更换工具头需要夹头逆着施加的偏置力沿着杆移动到解锁位置。解锁时，可拆下并更换工具头。更换后，夹头可以被释放以与新的工具头接合。

手动更换工具头会导致许多缺点。首先，手动更换是耗时的。各个步骤(例如，抓持工具、移动夹头、移除旧工具头、插入新工具头、释放夹头以及将工具返回到期望位置)中的每一个都花费时间，从而导致更换工具头的总的时间段延长。另一个缺点是，当用户更换工具头时，机器人设备可能需要断电。这可能是当用户在预定的工作包络内时机器人设备所需的安全预防措施。这防止机器人设备在用户正使用工具工作时意外地接触用户。一旦用户已经完成并且已经离开工作包络，就可以重新给机器人设备通电。在执行任何加工功能之前，机器人设备可能需要处理初始化序列。同样，该断电、加电和初始化序列可能花费时间，从而降低工作执行的效率。

本文的背景技术部分被提供用于将本发明的实施例置于技术和操作背景中，以帮助本领域技术人员理解其范围和效用。除非明确指出，否则本文的陈述不能仅因为其包括在背景技术部分中而就被认为是现有技术。

发明内容

为了向本领域技术人员提供基本理解，以下给出本公开的简要概述。该概述不是对本公开的广泛阐述，并且不旨在指出本发明的实施例的关键/决定性要素或者描绘本发明的范围。该概要的唯一目的是以简化形式呈现本文公开的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的前序。

一个方面涉及一种用于与机器人操作的工具一起使用的工具更换系统，所述工具包括具有用于接收工具头的开口端的杆。所述工具更换系统包括：工具安装适配器，其包括：壳体；第一活塞，其可移动地连接到所述壳体；第一腔室，其位于所述壳体内；以及通道，其延伸穿过所述第一活塞并且尺寸适于接收所述杆，所述通道包括沿所述杆延伸的具有锥形宽度的锥形部分。工具支座包括：主体，其具有接收器；第二活塞，其可移动地安装到所述主体；以及第二腔室，其位于所述主体处。所述第一腔室和所述第二腔室中的每一个包括第一端口和第二端口。所述工具安装适配器和所述工具支座中的每一个被配置为在锁定位置和解锁位置之间移动，在所述锁定位置，当流体通过所述第一端口被引入时，锁定到所述工具头，在所述解锁位置，当流体通过所述第二端口被引入时，从所述工具头解锁。

在另一方面，具有处理电路的控制单元被配置为在所述锁定位置和所述解锁位置之间移动所述工具安装适配器和所述工具支座，其中所述控制单元还被配置为始终将所述工具安装适配器和所述工具支座中的至少一个定位在所述锁定位置。

在另一方面，所述第一活塞包括被配置成围绕所述杆延伸的环形形状。

在另一方面，所述第一活塞包括定位在所述壳体内的凸缘和延伸穿过所述壳体中的开口的颈部，其中所述锥形部分沿所述颈部定位。