本發(fā)明涉及一種工具樞軸。

背景技術(shù)：

制造系統(tǒng)通常以零件、子組件和/或組件來操作，這些必須準(zhǔn)確地定位并牢固地保持和/或夾持在適當(dāng)位置而用于制造和裝配操作。例如，鈑金零件、子組件或組件可能需要被準(zhǔn)確地定位并牢固地保持和/或夾持在適當(dāng)位置，以在車輛裝配廠的車身修理店中進(jìn)行裝配、焊接和檢查操作。

零件定位固定裝置通常用于此目的。零件定位固定裝置通常包括多個(gè)固定銷以及一個(gè)或多個(gè)夾具，多個(gè)固定銷配置成適配在零件的多個(gè)定位孔中，一個(gè)或多個(gè)夾具配置成將零件夾持在適當(dāng)位置。零件定位固定裝置通常僅可用于一種特定的零件大小和/或形狀，并且通常需要更改或改造來定位并保持和/或夾持不同大小和/或形狀的零件。各種零件以及制造廠中的各種裝配和制造操作通常需要多個(gè)零件定位固定裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本文提供了一種工具樞軸和一種柔性制造系統(tǒng)。工具樞軸配置成使工具樞轉(zhuǎn)并且保持在多個(gè)操作位置。工具樞軸包括支架、工具板、電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器和控制器。工具板連接至支架、可連接至工具并且可以旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)連接至支架和工具板并且配置成將工具板旋轉(zhuǎn)至操作位置。制動(dòng)器連接至支架并且配置成將工具板保持在操作位置?？刂破鬟B接至電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器，并且配置成經(jīng)由電動(dòng)機(jī)控制工具板的運(yùn)動(dòng)和位置以及經(jīng)由制動(dòng)器控制工具板的保持。制動(dòng)器配置成在電動(dòng)機(jī)將工具板旋轉(zhuǎn)至操作位置時(shí)釋放工具板。

制動(dòng)器可以具有供能狀態(tài)和未供能狀態(tài)。當(dāng)制動(dòng)器未保持工具板且電動(dòng)機(jī)將工具板旋轉(zhuǎn)至操作位置時(shí)，制動(dòng)器可以處于供能狀態(tài)。當(dāng)制動(dòng)器將工具板保持在操作位置時(shí)，制動(dòng)器可以處于未供能狀態(tài)。

柔性制造系統(tǒng)用于制造各自具有各種配置的零件、子組件和組件中的一個(gè)或多個(gè)。柔性制造系統(tǒng)包括工具樞軸。工具樞軸配置成使工具樞轉(zhuǎn)并且將工具保持在多個(gè)操作位置，以制造零件、子組件和組件中的一個(gè)或多個(gè)。工具樞軸包括支架、工具板、電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器和控制器。工具板連接至支架、可連接至工具并且可以旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)連接至支架和工具板并且配置成將工具板旋轉(zhuǎn)至操作位置。制動(dòng)器連接至支架并且配置成將工具板保持在操作位置?？刂破鬟B接至電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器并且配置成經(jīng)由電動(dòng)機(jī)控制工具板的運(yùn)動(dòng)和位置以及經(jīng)由制動(dòng)器控制工具板的保持。制動(dòng)器配置成在電動(dòng)機(jī)將工具板旋轉(zhuǎn)至操作位置時(shí)釋放工具板。

制動(dòng)器可以具有供能狀態(tài)和未供能狀態(tài)。當(dāng)制動(dòng)器未保持工具板且電動(dòng)機(jī)將工具板旋轉(zhuǎn)至操作位置時(shí)，制動(dòng)器可以處于供能狀態(tài)。當(dāng)制動(dòng)器將工具板保持在操作位置時(shí)，制動(dòng)器可以處于未供能狀態(tài)。

工具樞軸和柔性制造系統(tǒng)能夠使具有各種配置的零件、子組件和/或組件定位并保持和/或夾持在適當(dāng)位置而用于制造和裝配操作。本發(fā)明應(yīng)用于定位并保持和/或夾持任何物件(包括但不限于零件、子組件和組件)的任何機(jī)械或制造而用于實(shí)現(xiàn)任何目的。本發(fā)明應(yīng)用于任何制造系統(tǒng)，包括但不限于用于車輛和其他運(yùn)輸產(chǎn)品、工業(yè)產(chǎn)品、建筑產(chǎn)品、消費(fèi)性產(chǎn)品和政府產(chǎn)品的制造系統(tǒng)。

當(dāng)結(jié)合附圖時(shí)，以上特征和優(yōu)點(diǎn)及本教導(dǎo)的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將從實(shí)施本教導(dǎo)的最佳模式的以下詳細(xì)描述中變得顯而易見。

附圖說明

圖1是工具樞軸的示意性透視圖，該工具樞軸包括連接至工具樞軸的定位銷以及定位銷上處于定位位置的零件。

圖2是圖1工具樞軸的示意性側(cè)視圖。

圖3是圖1工具樞軸的局部示意性端視圖。

具體實(shí)施方式

參照附圖，其中相同的參考數(shù)字指代整個(gè)視圖中的相同部件，圖1示出了用于柔性制造系統(tǒng)(未示出)的工具樞軸10。該柔性制造系統(tǒng)用于制造和/或裝配各自具有各種大小和形狀配置的零件、子組件或組件12中的一個(gè)或多個(gè)。零件、子組件或組件12中的一個(gè)或多個(gè)可以配置有各種大小的一個(gè)或多個(gè)定位孔14。零件12可能需要精確地定位并保持和/或夾持在適當(dāng)位置而用于制造和裝配操作。例如，鈑金零件、子組件或組件12可能需要精確地定位并保持和/或夾持在適當(dāng)位置，以在車輛裝配廠的車身修理店中進(jìn)行裝配、焊接和檢查操作。

現(xiàn)參照?qǐng)D1-圖3，工具樞軸10配置成將工具16樞轉(zhuǎn)并且保持在多個(gè)操作位置18。工具16可以是：如圖所示用于將零件12定位在三維空間中的定位位置19的定位銷17，用于將零件12夾持在定位位置19的夾具(未示出)，或定位、保持、夾持和/或以零件、子組件或組件12中的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)行制造和/或裝配操作所必需的任何其他工具或裝置。工具樞軸10包括殼體或支架20、工具板22、致動(dòng)器或電動(dòng)機(jī)24、制動(dòng)器26和控制器28。

工具樞軸10可以經(jīng)由支架20連接至不可移動(dòng)結(jié)構(gòu)(未示出)或連接至可移動(dòng)裝置(未示出)，包括但不限于機(jī)器人、輸送機(jī)和導(dǎo)引車輛。在柔性制造系統(tǒng)和/或柔性制造系統(tǒng)中的特定制造或裝配操作中可以包括多個(gè)工具樞軸10。

工具板22連接至支架20并且可以沿旋轉(zhuǎn)方向(箭頭R)相對(duì)于支架20旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)方向(箭頭R)可以處于如圖所示的順時(shí)針方向或處于與順時(shí)針方向相反的逆時(shí)針方向(未示出)。工具板22可以經(jīng)由具有樞軸線(軸線PA)的樞軸30連接至支架20。樞軸30可以包括軸承(未示出)和/或軸套(未示出)，以促進(jìn)工具板22相對(duì)于支架20的旋轉(zhuǎn)。工具板22可以配置為如圖所示的大致圓形板或圓盤。工具板22可以包括工具板附接特征件(未示出)，用于將工具16連接至工具板22。工具板16可以包括工具附接特征件40，用于將工具16連接至工具板22。

電動(dòng)機(jī)24連接至支架20和工具板22，并且配置成將工具板22相對(duì)于支架20旋轉(zhuǎn)至操作位置18。電動(dòng)機(jī)24具有定位或電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩(箭頭MT)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩(箭頭MT)可以處于如圖所示的順時(shí)針方向或處于與順時(shí)針方向相反的逆時(shí)針方向(未示出)。電動(dòng)機(jī)24可以是如圖所示的電動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)32或任何其他合適的電動(dòng)機(jī)或致動(dòng)器。電動(dòng)機(jī)24可以配置成將工具板22相對(duì)于支架20準(zhǔn)確地定位至操作位置18。電動(dòng)機(jī)24可以具有輸出軸25。工具板22可以連接至電動(dòng)機(jī)24的輸出軸25。

制動(dòng)器26連接至支架20并且配置成在制動(dòng)器被應(yīng)用或保持時(shí)將工具板22保持在操作位置18。制動(dòng)器26配置成在制動(dòng)器26未被應(yīng)用、釋放或未保持時(shí)釋放工具板22以相對(duì)于支架20旋轉(zhuǎn)。制動(dòng)器26可以具有供能狀態(tài)和未供能狀態(tài)。制動(dòng)器26可以是被動(dòng)式制動(dòng)器，這在本文被定義為在處于未供能狀態(tài)時(shí)被應(yīng)用或保持的制動(dòng)器。當(dāng)制動(dòng)器26未保持工具板22且電動(dòng)機(jī)24將工具板22旋轉(zhuǎn)至操作位置18時(shí)，制動(dòng)器26可以處于供能狀態(tài)。當(dāng)制動(dòng)器26將工具板22保持在操作位置時(shí)，制動(dòng)器26可以處于未供能狀態(tài)。因此，當(dāng)制動(dòng)器26處于未供能狀態(tài)時(shí)，制動(dòng)器26可以牢固地保持工具板22。制動(dòng)器26可以是氣動(dòng)制動(dòng)器并且可以經(jīng)由加壓空氣供能。制動(dòng)器26可以是電動(dòng)制動(dòng)器并且可以經(jīng)由電流來供能。制動(dòng)器26可以是任何合適的制動(dòng)器并且可以通過任何合適的能源來供能。

制動(dòng)器26可以包括制動(dòng)器殼體34、制動(dòng)致動(dòng)器36和制動(dòng)襯塊38。制動(dòng)器26可以配置為類似于用于車輪的盤式制動(dòng)器的盤式制動(dòng)器，或可以采用任何其他合適的制動(dòng)器配置來配置。制動(dòng)器殼體34可以連接至支架20。制動(dòng)致動(dòng)器36可以連接至制動(dòng)器殼體34并連接至制動(dòng)襯塊38，并且可以配置成在制動(dòng)器26處于未供能狀態(tài)時(shí)對(duì)制動(dòng)襯塊38和工具板22施加保持力(箭頭HF)。制動(dòng)致動(dòng)器36可以配置成在制動(dòng)器26處于供能狀態(tài)時(shí)從制動(dòng)襯塊38和工具板22釋放保持力(箭頭HF)。制動(dòng)器26可以包括偏置構(gòu)件(未示出)，該偏置構(gòu)件配置成在制動(dòng)器26處于未供能狀態(tài)時(shí)對(duì)制動(dòng)襯塊38和工具板22施加保持力(箭頭HF)。

制動(dòng)器26可以經(jīng)由制動(dòng)襯塊38對(duì)工具板22施加保持力(箭頭HF)，以相對(duì)于支架20將工具板22保持在操作位置18。保持力(箭頭HF)經(jīng)由制動(dòng)襯塊38通過摩擦力(未示出)將工具板22保持和/或夾持在操作位置18，該摩擦力由作用于工具板22的保持力(箭頭HF)產(chǎn)生。制動(dòng)器26具有保持轉(zhuǎn)矩(箭頭HT)。保持轉(zhuǎn)矩(箭頭HT)可以處于如圖所示的順時(shí)針方向或處于與順時(shí)針方向相反的逆時(shí)針方向(未示出)。

保持轉(zhuǎn)矩(箭頭HT)在本文被定義為在工具板22處于操作位置18且制動(dòng)器26被應(yīng)用或保持時(shí)克服制動(dòng)器26的保持并且相對(duì)于支架20使工具板22旋轉(zhuǎn)所需的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)工具16在制造和/或裝配操作期間處于操作位置18時(shí)，保持轉(zhuǎn)矩(箭頭HT)足以保持工具16。保持轉(zhuǎn)矩(箭頭HT)可以大于定位或電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩(箭頭MT)，從而使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩(箭頭MT)小于在工具16在制造和/或裝配操作期間處于操作位置18時(shí)保持工具16所必需的轉(zhuǎn)矩。

控制器28連接至電動(dòng)機(jī)24和制動(dòng)器26，并且配置成經(jīng)由電動(dòng)機(jī)24控制工具板22相對(duì)于支架20的運(yùn)動(dòng)和位置以及經(jīng)由制動(dòng)器26控制工具板22相對(duì)于支架20的保持。當(dāng)電動(dòng)機(jī)24將工具板22旋轉(zhuǎn)至操作位置18時(shí)，制動(dòng)器26未被應(yīng)用或未保持并且釋放工具板22和附接工具16。在制造和/或裝配操作期間，制動(dòng)器26被應(yīng)用或保持并且將工具板22和附接工具16保持在操作位置18。

多個(gè)操作位置18可以包括圖1-圖3中所示的操作位置18以及基于所示操作位置18處于順時(shí)針方向和/或逆時(shí)針方向的其他操作位置18。多個(gè)操作位置18可以選自處于順時(shí)針方向和/或逆時(shí)針方向的操作位置(未示出)的連續(xù)范圍。多個(gè)操作位置18并非遞增或固定位置。多個(gè)操作位置18不限于由鎖閂機(jī)構(gòu)、棘爪機(jī)構(gòu)、止擋件、干涉裝置(interferences)、機(jī)械聯(lián)鎖或其他類似機(jī)構(gòu)限定的固定位置。操作位置的連續(xù)范圍可以僅受工具樞軸10與工具16之間的機(jī)械干涉的限制。

雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了用于實(shí)施本教導(dǎo)的許多方面的最佳模式，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，用于實(shí)踐本教導(dǎo)的各種可替代方面仍處于所附權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。