工具枢轴的制作方法

本发明涉及一种工具枢轴。

背景技术：

制造系统通常以零件、子组件和/或组件来操作，这些必须准确地定位并牢固地保持和/或夹持在适当位置而用于制造和装配操作。例如，钣金零件、子组件或组件可能需要被准确地定位并牢固地保持和/或夹持在适当位置，以在车辆装配厂的车身修理店中进行装配、焊接和检查操作。

零件定位固定装置通常用于此目的。零件定位固定装置通常包括多个固定销以及一个或多个夹具，多个固定销配置成适配在零件的多个定位孔中，一个或多个夹具配置成将零件夹持在适当位置。零件定位固定装置通常仅可用于一种特定的零件大小和/或形状，并且通常需要更改或改造来定位并保持和/或夹持不同大小和/或形状的零件。各种零件以及制造厂中的各种装配和制造操作通常需要多个零件定位固定装置。

技术实现要素：

本文提供了一种工具枢轴和一种柔性制造系统。工具枢轴配置成使工具枢转并且保持在多个操作位置。工具枢轴包括支架、工具板、电动机、制动器和控制器。工具板连接至支架、可连接至工具并且可以旋转。电动机连接至支架和工具板并且配置成将工具板旋转至操作位置。制动器连接至支架并且配置成将工具板保持在操作位置。控制器连接至电动机和制动器，并且配置成经由电动机控制工具板的运动和位置以及经由制动器控制工具板的保持。制动器配置成在电动机将工具板旋转至操作位置时释放工具板。

制动器可以具有供能状态和未供能状态。当制动器未保持工具板且电动机将工具板旋转至操作位置时，制动器可以处于供能状态。当制动器将工具板保持在操作位置时，制动器可以处于未供能状态。

柔性制造系统用于制造各自具有各种配置的零件、子组件和组件中的一个或多个。柔性制造系统包括工具枢轴。工具枢轴配置成使工具枢转并且将工具保持在多个操作位置，以制造零件、子组件和组件中的一个或多个。工具枢轴包括支架、工具板、电动机、制动器和控制器。工具板连接至支架、可连接至工具并且可以旋转。电动机连接至支架和工具板并且配置成将工具板旋转至操作位置。制动器连接至支架并且配置成将工具板保持在操作位置。控制器连接至电动机和制动器并且配置成经由电动机控制工具板的运动和位置以及经由制动器控制工具板的保持。制动器配置成在电动机将工具板旋转至操作位置时释放工具板。

制动器可以具有供能状态和未供能状态。当制动器未保持工具板且电动机将工具板旋转至操作位置时，制动器可以处于供能状态。当制动器将工具板保持在操作位置时，制动器可以处于未供能状态。

工具枢轴和柔性制造系统能够使具有各种配置的零件、子组件和/或组件定位并保持和/或夹持在适当位置而用于制造和装配操作。本发明应用于定位并保持和/或夹持任何物件(包括但不限于零件、子组件和组件)的任何机械或制造而用于实现任何目的。本发明应用于任何制造系统，包括但不限于用于车辆和其他运输产品、工业产品、建筑产品、消费性产品和政府产品的制造系统。

当结合附图时，以上特征和优点及本教导的其他特征和优点将从实施本教导的最佳模式的以下详细描述中变得显而易见。

附图说明

图1是工具枢轴的示意性透视图，该工具枢轴包括连接至工具枢轴的定位销以及定位销上处于定位位置的零件。

图2是图1工具枢轴的示意性侧视图。

图3是图1工具枢轴的局部示意性端视图。

具体实施方式

参照附图，其中相同的参考数字指代整个视图中的相同部件，图1示出了用于柔性制造系统(未示出)的工具枢轴10。该柔性制造系统用于制造和/或装配各自具有各种大小和形状配置的零件、子组件或组件12中的一个或多个。零件、子组件或组件12中的一个或多个可以配置有各种大小的一个或多个定位孔14。零件12可能需要精确地定位并保持和/或夹持在适当位置而用于制造和装配操作。例如，钣金零件、子组件或组件12可能需要精确地定位并保持和/或夹持在适当位置，以在车辆装配厂的车身修理店中进行装配、焊接和检查操作。

现参照图1-图3，工具枢轴10配置成将工具16枢转并且保持在多个操作位置18。工具16可以是：如图所示用于将零件12定位在三维空间中的定位位置19的定位销17，用于将零件12夹持在定位位置19的夹具(未示出)，或定位、保持、夹持和/或以零件、子组件或组件12中的一个或多个进行制造和/或装配操作所必需的任何其他工具或装置。工具枢轴10包括壳体或支架20、工具板22、致动器或电动机24、制动器26和控制器28。

工具枢轴10可以经由支架20连接至不可移动结构(未示出)或连接至可移动装置(未示出)，包括但不限于机器人、输送机和导引车辆。在柔性制造系统和/或柔性制造系统中的特定制造或装配操作中可以包括多个工具枢轴10。

工具板22连接至支架20并且可以沿旋转方向(箭头R)相对于支架20旋转。旋转方向(箭头R)可以处于如图所示的顺时针方向或处于与顺时针方向相反的逆时针方向(未示出)。工具板22可以经由具有枢轴线(轴线PA)的枢轴30连接至支架20。枢轴30可以包括轴承(未示出)和/或轴套(未示出)，以促进工具板22相对于支架20的旋转。工具板22可以配置为如图所示的大致圆形板或圆盘。工具板22可以包括工具板附接特征件(未示出)，用于将工具16连接至工具板22。工具板16可以包括工具附接特征件40，用于将工具16连接至工具板22。

电动机24连接至支架20和工具板22，并且配置成将工具板22相对于支架20旋转至操作位置18。电动机24具有定位或电动机转矩(箭头MT)。电动机转矩(箭头MT)可以处于如图所示的顺时针方向或处于与顺时针方向相反的逆时针方向(未示出)。电动机24可以是如图所示的电动伺服电动机32或任何其他合适的电动机或致动器。电动机24可以配置成将工具板22相对于支架20准确地定位至操作位置18。电动机24可以具有输出轴25。工具板22可以连接至电动机24的输出轴25。

制动器26连接至支架20并且配置成在制动器被应用或保持时将工具板22保持在操作位置18。制动器26配置成在制动器26未被应用、释放或未保持时释放工具板22以相对于支架20旋转。制动器26可以具有供能状态和未供能状态。制动器26可以是被动式制动器，这在本文被定义为在处于未供能状态时被应用或保持的制动器。当制动器26未保持工具板22且电动机24将工具板22旋转至操作位置18时，制动器26可以处于供能状态。当制动器26将工具板22保持在操作位置时，制动器26可以处于未供能状态。因此，当制动器26处于未供能状态时，制动器26可以牢固地保持工具板22。制动器26可以是气动制动器并且可以经由加压空气供能。制动器26可以是电动制动器并且可以经由电流来供能。制动器26可以是任何合适的制动器并且可以通过任何合适的能源来供能。

制动器26可以包括制动器壳体34、制动致动器36和制动衬块38。制动器26可以配置为类似于用于车轮的盘式制动器的盘式制动器，或可以采用任何其他合适的制动器配置来配置。制动器壳体34可以连接至支架20。制动致动器36可以连接至制动器壳体34并连接至制动衬块38，并且可以配置成在制动器26处于未供能状态时对制动衬块38和工具板22施加保持力(箭头HF)。制动致动器36可以配置成在制动器26处于供能状态时从制动衬块38和工具板22释放保持力(箭头HF)。制动器26可以包括偏置构件(未示出)，该偏置构件配置成在制动器26处于未供能状态时对制动衬块38和工具板22施加保持力(箭头HF)。

制动器26可以经由制动衬块38对工具板22施加保持力(箭头HF)，以相对于支架20将工具板22保持在操作位置18。保持力(箭头HF)经由制动衬块38通过摩擦力(未示出)将工具板22保持和/或夹持在操作位置18，该摩擦力由作用于工具板22的保持力(箭头HF)产生。制动器26具有保持转矩(箭头HT)。保持转矩(箭头HT)可以处于如图所示的顺时针方向或处于与顺时针方向相反的逆时针方向(未示出)。

保持转矩(箭头HT)在本文被定义为在工具板22处于操作位置18且制动器26被应用或保持时克服制动器26的保持并且相对于支架20使工具板22旋转所需的转矩。当工具16在制造和/或装配操作期间处于操作位置18时，保持转矩(箭头HT)足以保持工具16。保持转矩(箭头HT)可以大于定位或电动机转矩(箭头MT)，从而使电动机转矩(箭头MT)小于在工具16在制造和/或装配操作期间处于操作位置18时保持工具16所必需的转矩。

控制器28连接至电动机24和制动器26，并且配置成经由电动机24控制工具板22相对于支架20的运动和位置以及经由制动器26控制工具板22相对于支架20的保持。当电动机24将工具板22旋转至操作位置18时，制动器26未被应用或未保持并且释放工具板22和附接工具16。在制造和/或装配操作期间，制动器26被应用或保持并且将工具板22和附接工具16保持在操作位置18。

多个操作位置18可以包括图1-图3中所示的操作位置18以及基于所示操作位置18处于顺时针方向和/或逆时针方向的其他操作位置18。多个操作位置18可以选自处于顺时针方向和/或逆时针方向的操作位置(未示出)的连续范围。多个操作位置18并非递增或固定位置。多个操作位置18不限于由锁闩机构、棘爪机构、止挡件、干涉装置(interferences)、机械联锁或其他类似机构限定的固定位置。操作位置的连续范围可以仅受工具枢轴10与工具16之间的机械干涉的限制。

虽然已经详细描述了用于实施本教导的许多方面的最佳模式，但本领域技术人员将认识到，用于实践本教导的各种可替代方面仍处于所附权利要求书的范围之内。