[發(fā)明專利]氣動安全聯(lián)鎖

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010873291.0
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112428295A
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: W·J·貝羅卡爾;M·E·曼寧;J·M·溫特羅斯
• 申請（專利權(quán)）人: 奧騰工業(yè)自動化（廊坊）有限公司
• 主分類號: B25J15/04
• 分類號: B25J15/04
• 代理公司: 北京市隆安律師事務(wù)所 11323
• 代理人: 權(quán)鮮枝

一種機(jī)器人工具更換器，通過在工具更換器坐置在工具架上并且與工具架適當(dāng)?shù)貙?zhǔn)的情況下僅向氣動耦合機(jī)構(gòu)的解耦端口提供氣動流體來確保固有安全的解耦操作。將用于解耦氣動耦合機(jī)構(gòu)的氣動流體從空氣源引導(dǎo)到工具架。工具架中的直通管道使氣動流體返回到工具更換器中通向氣動耦合機(jī)構(gòu)的解耦端口的氣動路徑。因此，所述工具更換器必須坐置在工具架上，以便所述解耦端口接收氣動流體進(jìn)行操作。此外，在工具架和解耦端口之間的氣動路徑上插入安全耦合件。安全耦合件要求工具更換器坐置在工具架上，并與工具架正確對準(zhǔn)，以實現(xiàn)氣動流體的流動，否則，氣動流體將排放到大氣中。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求以下專利申請的權(quán)益：2019年8月26日提交的美國專利申請No.16/550928，該專利申請的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及機(jī)器人技術(shù)，并且具體地涉及接收動力以從工具架解耦的固有安全的機(jī)器人工具更換器。

背景技術(shù)

工業(yè)機(jī)器人已成為現(xiàn)代制造業(yè)不可缺少的一部分。無論是在潔凈室中將半導(dǎo)體晶片從一個處理室轉(zhuǎn)移到另一個處理室，還是在汽車制造廠的地板上切割和焊接鋼材，機(jī)器人都在惡劣的環(huán)境中以高精度和可重復(fù)性不知疲倦地執(zhí)行許多制造任務(wù)。

在許多機(jī)器人制造應(yīng)用中，利用相對通用的機(jī)器人臂來完成各種任務(wù)是成本有效的。例如，在汽車制造應(yīng)用中，機(jī)器人臂可用于在一個生產(chǎn)階段期間切割、磨削或以其它方式成形金屬部件，并且在另一個階段中執(zhí)行各種焊接任務(wù)。不同的焊接工具幾何形狀可以有利地與特定的機(jī)器人臂配合，以在不同的位置或不同的取向執(zhí)行焊接任務(wù)。

在這些應(yīng)用中，工具更換器用于將不同的機(jī)器人工具匹配到機(jī)器人。工具更換器的一半，稱為主單元，永久地固定在機(jī)器人臂上。另一半稱為工具單元，固定到機(jī)器人可利用的每個機(jī)器人工具。機(jī)器人可利用的各種機(jī)器人工具通常在機(jī)器人臂的運動范圍內(nèi)存儲在工具架中，所述工具架的尺寸和形狀被設(shè)計為在不使用時牢固地保持每個工具。當(dāng)機(jī)器人臂將主單元定位在機(jī)器人臂的末端上、鄰近連接到位于工具架中的期望機(jī)器人工具的工具單元時，致動耦合機(jī)構(gòu)，該耦合機(jī)構(gòu)將主單元和工具單元機(jī)械地鎖定在一起，從而將機(jī)器人工具固定到機(jī)器人臂末端。因此，工具更換器在機(jī)器人臂和各種機(jī)器人工具之間提供一致的機(jī)械接口。工具更換器還可以將公用設(shè)施傳遞給機(jī)器人工具。

機(jī)器人工具可能需要公用設(shè)施，例如電流、氣壓、液壓流體、冷卻水、電子或光學(xué)數(shù)據(jù)信號等用于操作。當(dāng)同一機(jī)器人使用許多不同的工具--需要不同的公用設(shè)施時，每次更換工具時，都必須手動建立公用設(shè)施連接。為了消除該過程，機(jī)器人工具更換器的一個重要功能是提供公用設(shè)施傳遞模塊。這樣的模塊可以附接到機(jī)器人工具更換器的主單元和工具單元上的標(biāo)準(zhǔn)化位置。所述模塊包括配合端子、閥連接、電連接器等，使得當(dāng)所選工具被耦合到機(jī)器人臂時所選工具可利用公用設(shè)施。許多工具更換器包括圍繞其外圍的一個或多個標(biāo)準(zhǔn)尺寸的“壁架”，根據(jù)需要，各種公用設(shè)施通過模塊可連接到該壁架上。工具更換器和公用設(shè)施傳遞模塊在機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域中是公知的，并且可從諸如受讓方(北卡羅來納州的Apex的ATI Industrial Automation)購得。

如上所述，當(dāng)不使用時，每個機(jī)器人工具被存儲在機(jī)器人臂的操作范圍內(nèi)的專用機(jī)架或工具架中。機(jī)器人臂控制器軟件“記住”每個機(jī)器人工具所在的位置，并且在工具更換器的解耦之前，每一個機(jī)器人工具返回到其工具保持架中精確的相同位置。類似地，機(jī)器人臂控制器軟件精確地“知道”下一個期望的機(jī)器人工具被存儲在何處，并且其將工具更換器的主單元定位(在機(jī)器人臂上)鄰近工具單元(在期望機(jī)器人工具上)，然后致動工具更換器以將下一個機(jī)器人工具耦合到機(jī)器人臂。

在制造環(huán)境中，安全是最重要的問題。各種工作場所規(guī)則管理大型工業(yè)機(jī)器人的使用，重型機(jī)器人工具附接于其上。例如，ISO13849，“機(jī)械安全-控制系統(tǒng)的安全相關(guān)部件”定義了五個性能水平(PL)，記為A至E。性能水平D(PLD)是許多工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的強(qiáng)制要求，要求每小時發(fā)生危險故障的概率小于106，即危險故障之間至少運行一百萬小時。