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FR2576236A1 - Tool changer assembly and tools for a machine with automatic tool change - Google Patents

Tool changer assembly and tools for a machine with automatic tool change Download PDF

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FR2576236A1
FR2576236A1 FR8501011A FR8501011A FR2576236A1 FR 2576236 A1 FR2576236 A1 FR 2576236A1 FR 8501011 A FR8501011 A FR 8501011A FR 8501011 A FR8501011 A FR 8501011A FR 2576236 A1 FR2576236 A1 FR 2576236A1
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Jean-Yves Huellec
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Abstract

Tool changer assembly 1 and tools 3 for a machine with automatic tool change, especially for a robot. According to the invention, the said assembly is noteworthy in that the said tool changer and each of the said tools comprise interacting plane faces 6, 7, arranged such that when a tool is mounted in the said changer, its plane face is applied against the plane face of the said tool changer and in that, between the said plane faces of the tool changer and of a tool there are provided, so as to fix the position of the said tool relative to the said changer, on the one hand, centring means comprising a cylindrical dog point 8 of large diameter relative to its length interacting with a recess 9 of corresponding shape and, on the other, a dog point 10 of small diameter relative to the said centring dog point and interacting with an oblong recess 11 whose length is directly diametrically relative to the said centring dog point 8 and whose width is such that the said dog point 10 of small diameter may penetrate therein with slight friction.

Description

La présente invention concerne un ensemble de changeur d'outil et d'outils pour une machine à changement automatique d'outils.The present invention relates to a tool and tool changer assembly for an automatic tool changing machine.

On sait que le fonctionnement automatique d'une installation robotisée nécessite l'utilisation de plusieurs types d'outils, tels que outils de manipulation, outils de perçage, outils'de détourage etc... Il est donc important pour une machine automatique, et notamment un robot, qu'elle puisse être munie d'un dispositif permettant de changer automatiquement ces outils.We know that the automatic operation of a robotic installation requires the use of several types of tools, such as handling tools, drilling tools, trimming tools, etc. It is therefore important for an automatic machine, and in particular a robot, that it can be provided with a device allowing these tools to be changed automatically.

On remarquera qu'un changeur d'outil pour machine à changement automatique d'outils doit avantageusement assurer les fonctions suivantes - positionnement des outils par rapport à la tête de la machine (poignet de robot) en ce qui concerne le centrage le parallélisme et l'orientation - préhension et maintien efficace de l'outil - résistance aux efforts - sécurité en cas de panne d'alimentation de la machine en énergie quel que soit le type d'énergie (air comprimé, vide, électricité, hydraulique...) -'alimentations en énergie des outils intégrées dans le changeur - transmission des informations entre les outils et la machine - encombrement minimal.It will be noted that a tool changer for an automatic tool changing machine must advantageously ensure the following functions - positioning of the tools relative to the machine head (robot wrist) with regard to centering, parallelism and l orientation - effective gripping and holding of the tool - resistance to efforts - safety in the event of a power supply failure of the machine regardless of the type of energy (compressed air, vacuum, electricity, hydraulics ...) -'power supplies of the tools integrated in the changer - transmission of information between the tools and the machine - minimum space requirement.

A ces fins, selon l'invention, l'ensemble de changeur d'outil et d'outils pour machine à changement automatique d'outils, notamment pour robot, est remarquable en ce que ledit changeur d'outil et chacun desdits outils comportent des faces planes coopérantes, disposées de façon que lorsqu'un outil est monté dans ledit changeur, sa face plane soit appliquée contre la face plane dudit changeur d'outil et en ce que, entre lesdites faces planes du changeur d'outil et d'un outil sont prévus, pour fixer la position dudit outil par rapport au changeur, d'une part des moyens de centrage comportant un téton cylindrique de grand diamètre par rapport à sa longueur coopérant avec un évidement de forme correspondante et, d'autre part, un téton de petit diamètre par rapport audit téton de centrage et coopérant avec un évidement oblong dont la longueur est dirigée diamètralement par rapport audit téton de centrage et dont la largeur est telle que ledit téton de petit diamètre puisse y pénétrer à frottement doux
Ainsi, grace à la coopération desdites faces planes-, desdits tétons et desdits évidements, on obtient un appui plan, un centrage court et une fixation en orientation permettant un positionnement parfait de l'outil Pour compenser les imprécisions de positionnement des machines automatiques et notamment des robots, ledits tétons sont coniques à leur extrêmité libre.For these purposes, according to the invention, the tool and tool changer assembly for an automatic tool change machine, in particular for a robot, is remarkable in that said tool changer and each of said tools include cooperating planar faces, arranged so that when a tool is mounted in said changer, its planar face is applied against the planar face of said tool changer and in that, between said planar faces of the tool changer and a tool are provided, to fix the position of said tool relative to the changer, on the one hand centering means comprising a cylindrical stud of large diameter relative to its length cooperating with a recess of corresponding shape and, on the other hand, a nipple of small diameter relative to said centering nipple and cooperating with an oblong recess whose length is directed diametrically relative to said centering nipple and whose width is such that said small diameter nipple can penetrate therein with friction really sweet
Thus, thanks to the cooperation of said planar faces, of said pins and of said recesses, a flat support is obtained, a short centering and a fixing in orientation allowing a perfect positioning of the tool. To compensate for the inaccuracies of positioning of automatic machines and in particular robots, the said nipples are conical at their free ends.

Avantageusement, les moyens de fixation d'un outil par rapport audit changeur d'outil sont périphériques auxdites faces planes coopérantes. Ces faces planes peuvent etre circulaires et les moyens de fixation peuvent être constitués par un système de pinces, également réparties à la périphérie desdites faces planes.Advantageously, the means for fixing a tool relative to said tool changer are peripheral to said cooperating planar faces. These planar faces can be circular and the fixing means can be constituted by a system of clamps, also distributed around the periphery of said planar faces.

Avantageusement, lesdites pinces prennent appui sur chaque outil par l'intermédiaire de faces inclinées assurant un auto-blocage, par exemple par arc-boutement. Advantageously, said pliers bear on each tool by means of inclined faces ensuring self-locking, for example by bracing.

Bien entendu, les outils susceptibles d'être montés sur ledit changeur d'outil peuvent être extrêmement variés. Il est alors indispensable que chaque outil, quoique différent des autres, comporte une bride semblable à celle des autres outils.Of course, the tools capable of being mounted on said tool changer can be extremely varied. It is therefore essential that each tool, although different from the others, has a flange similar to that of the other tools.

De préférence, lesdits outils sont alimentés en énergie par l'intermédiaire dudit changeur d'outil et de la bride. Dans le cas où lesdits outils sont du type pneumatique, cette alimentation s'effectue par l'intermédiaire de conduits, chacun constitué par des portions de conduits en regard du changeur d'outil et de la bride.Preferably, said tools are supplied with energy via said tool changer and the flange. In the case where said tools are of the pneumatic type, this supply takes place via conduits, each consisting of portions of conduits facing the tool changer and the flange.

Dans ce cas, de tels conduits constitués de tronçons juxtaposés et appartenant respectivement au changeur d'outil et à l'outil peuvent servir au retour d'informations entre l'outil et le robot.In this case, such conduits consisting of juxtaposed sections and belonging respectively to the tool changer and to the tool can be used for the feedback of information between the tool and the robot.

Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.The figures of the appended drawing will make it clear how the invention can be implemented. In these figures, identical references designate similar elements.

La figure 1 est une vue en coupe axiale schématique d'un changeur d'outil et d'un outil selon l'invention.Figure 1 is a schematic axial sectional view of a tool changer and a tool according to the invention.

La figure 2 est une vue schématique illustrant les moyens d'appui, les moyens de centrage et les moyens de fixation en orientation conformes à la présente invention.Figure 2 is a schematic view illustrating the support means, the centering means and the fixing means in orientation according to the present invention.

La figure 3 est une vue selon la ligne III-III de la figure 2. FIG. 3 is a view along line III-III of FIG. 2.

La figure 4 est une vue partielle montrant les moyens de fixation d'un outil.Figure 4 is a partial view showing the attachment means of a tool.

Sur la figure 1, on a représenté un changeur d'outil 1 susceptible d'être fixé par tous moyens connus et non représentés au poignet 2 d'un robot. Le changeur d'outil 1 est destiné à porter une pluralité d'outils 3, de configurations et d'utilisations différentes, mais tous pourvus d'une bride 4 identique.In Figure 1, there is shown a tool changer 1 capable of being fixed by any known means and not shown on the wrist 2 of a robot. The tool changer 1 is intended to carry a plurality of tools 3, of different configurations and uses, but all provided with an identical flange 4.

Le changeur d'outil 1 comporte un corps 5, pourvu d'une face plane 6. La bride 4 comporte une face plane circulaire 7 susceptible de venir en appui contre la face 6 du changeur d'outil 1.The tool changer 1 comprises a body 5, provided with a flat face 6. The flange 4 has a circular flat face 7 capable of coming to bear against the face 6 of the tool changer 1.

Par ailleurs, la face plane 6 comporte un téton cylindrique saillant 8, de grand diamètre par rapport à sa hauteur. Le téton 8 est destiné au centrage de la bride 4 par rapport au changeur d'outil 1 et est susceptible d'être introduit à frottement doux dans un évidement cylindrique 9 prévu dans la face plane 7 de la bride 4. Enfin, le changeur d'outil 1 comporte un petit téton 10, par exemple cylindrique et à extrêmité conique, -faisant saillie par rapport à la face plane 6. Ce téton 10, de petit diamètre par rapport au téton de centrage 8, est susceptible de pénétrer à frottement doux dans un évidement oblong 11, pratiqué dans la face plane 7 de la bride 4. La longueur de l'évidement 11 est radiale par rapport au téton 8 et à l'évidement 9.Furthermore, the planar face 6 comprises a projecting cylindrical stud 8, of large diameter relative to its height. The stud 8 is intended for centering the flange 4 relative to the tool changer 1 and is capable of being introduced with gentle friction into a cylindrical recess 9 provided in the flat face 7 of the flange 4. Finally, the changer d tool 1 comprises a small stud 10, for example cylindrical and with a conical end, protruding relative to the flat face 6. This stud 10, of small diameter relative to the centering stud 8, is capable of penetrating with gentle friction in an oblong recess 11, formed in the flat face 7 of the flange 4. The length of the recess 11 is radial with respect to the stud 8 and to the recess 9.

On conçoit ainsi aisément que - la coopération des faces planes 6 et 7 procure un bon appui à la bride 4, et donc à l'outil 3, par rapport au changeur d'outil 1 - la coopération du téton 8 et de l'évidement 9 permet un centrage précis de la bride 4 et de l'outil 3 par rapport au changeur d'outil 1 - la coopération du téton 10 et de l'évidement 11 permet de fixer la position angulaire de outil 3 et de la bride 4 par rapport à l'axe X-X du changeur d'outil 1.It is thus easily understood that - the cooperation of the flat faces 6 and 7 provides good support for the flange 4, and therefore for the tool 3, with respect to the tool changer 1 - the cooperation of the stud 8 and the recess 9 allows precise centering of the flange 4 and the tool 3 relative to the tool changer 1 - the cooperation of the stud 10 and the recess 11 makes it possible to fix the angular position of tool 3 and of the flange 4 by relative to axis XX of tool changer 1.

Pour fixer la bride 4 sur le changeur d'outil 1, on prévoit un système de pinces 12 disposées à la périphérie de la face plane circulaire 7. Les pinces 12 sont équiréparties autour de cette face 7 et peuvent basculer autour d'axes 13 orthogonaux à l'axe X-X.To fix the flange 4 on the tool changer 1, a system of pliers 12 is provided, arranged on the periphery of the circular planar face 7. The pliers 12 are equally distributed around this face 7 and can tilt around axes 13 orthogonal at axis XX.

Chaque pince 12 comporte un crochet 14 susceptible de venir s'accrocher derrière une partie 15 de la bride 4. Le crochet 14 et la partie 15 coopèrent l'un avec l'autre par l'intermédiaire de surfaces inclinéea 16 et 17 disposées de façon que la résultante R de la force de desserrage F et du frottement f passe à une distance x de l'axe 13. Ainsi, on obtient un auto-blocage par arc-boutement.Each clamp 12 has a hook 14 capable of being hooked behind a part 15 of the flange 4. The hook 14 and the part 15 cooperate with each other by means of inclined surfaces 16 and 17 arranged so that the resultant R of the loosening force F and of the friction f passes at a distance x from the axis 13. Thus, one obtains a self-locking by bracing.

Les pinces 12 sont commandées par un piston commun 18, commandé à partir d'une arrivée de fluide 19. Le piston 18 est susceptible de presser une queue 20 solidaire de chaque pince 12 et en appui contre une rondelle 21 guidée axialement et pressée par un ressort 22. Dans le sens de l'ouverture des pinces 12, le piston 18 repousse les queues 20 à l'encontre de l'action du ressort 22. Dans le sens du serrage, c'est le ressort 22 qui repousse les queues 20. The clamps 12 are controlled by a common piston 18, controlled from a fluid inlet 19. The piston 18 is capable of pressing a shank 20 integral with each clamp 12 and pressing against a washer 21 axially guided and pressed by a spring 22. In the direction of opening of the clamps 12, the piston 18 pushes the tails 20 against the action of the spring 22. In the direction of tightening, it is the spring 22 which pushes the tails 20 .

Par ailleurs, l'outil 3 est alimenté en fluide pneumatique ou en vide par un orifice d'alimentation 23 prévu dans le changeur d'outil 1. Entre l'alimentation 23 et l'outil 3, on prévoit un conduit constitué d'une partie 24 pratiquée dans le changeur 1 et-une partie 25 pratiquée dans la bride 4.Furthermore, the tool 3 is supplied with pneumatic fluid or vacuum through a supply orifice 23 provided in the tool changer 1. Between the supply 23 and the tool 3, a conduit is provided consisting of a part 24 in the changer 1 and a part 25 in the flange 4.

Les parties 24 et 25 sont automatiquement en regard l'une de l'autre, lorsque la bride 4 est maintenue par les pinces 12. The parts 24 and 25 are automatically opposite one another, when the flange 4 is held by the clamps 12.

Bien entendu, dans le cas où l'outil 3 serait alimenté électriquement, de façon analogue, son alimentation électrique se ferait par l'intermédiaire du changeur d'outil 1, grâce à des contacts établis au moment où la bride 4 est positionnée sur le changeur 1 et serrée par les pinces 12.Of course, in the case where the tool 3 would be electrically powered, in a similar manner, its electrical supply would be made via the tool changer 1, thanks to contacts established at the time when the flange 4 is positioned on the changer 1 and clamped by pliers 12.

De façon analogue, également, les retours d'informations de l'outil 3 vers la machine automatique peuvent se faire par l'intermédiaire du changeur d'outil 1, par exemple au moyen de contacts électriques et/ou de conduits comme le conduit 24,25.Similarly, also, the information feedback from the tool 3 to the automatic machine can be done via the tool changer 1, for example by means of electrical contacts and / or conduits like the conduit 24 , 25.

On voit ainsi que grace à l'invention, on peut obtenir un ensemble de changeur d'outil et d'outils présentant un encombrement minimum, tout en intégrant l'ensemble des fonctions mentionnées ci-dessus. It can thus be seen that, thanks to the invention, it is possible to obtain a set of tool and tool changer having a minimum size, while integrating all of the functions mentioned above.

Claims (8)

REVENDICATIONS 1 - Ensemble de changeur d'outil (1) et d'outils (3) pour machine à changement automatique d'outils, notamment pour robot, caractérisé en ce que ledit changeur d'outil et chacun desdits outils comportent des faces planes coopérantes (6,7), disposées de façon que lorsqu'un outil est monté dans ledit changeur, sa face plane soit appliquée contre la face plane du changeur d'outil et en ce que, entre lesdites faces planes du changeur d'outil et d'un outil sont prévus; pour fixer la position dudit outil par rapport audit changeur, d'une part des moyens de centrage comportant un téton cylindrique (8) de grand diamètre par rapport à sa longueur coopérant avec un évidement (9) de forme correspondante et, d'autre part, un téton (10) de petit diamètre par rapport audit téton de centrage et coopérant avec un évidement oblong (11) dont la longueur est dirigée diamétalement par rapport audit téton de centrage (8) et dont la largeur est telle que ledit téton (10) de petit diamètre puisse y pénétrer à frottement doux.1 - Tool changer assembly (1) and tool changer (3) for an automatic tool change machine, in particular for a robot, characterized in that said tool changer and each of said tools have cooperating planar faces ( 6,7), arranged so that when a tool is mounted in said changer, its flat face is applied against the flat face of the tool changer and in that, between said planar faces of the tool changer and a tool are provided; to fix the position of said tool relative to said changer, on the one hand centering means comprising a cylindrical stud (8) of large diameter relative to its length cooperating with a recess (9) of corresponding shape and, on the other hand , a stud (10) of small diameter relative to said centering stud and cooperating with an oblong recess (11) whose length is directed diametrically relative to said centering stud (8) and whose width is such that said stud (10 ) of small diameter can penetrate there with soft friction. 2 - Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrêmité libre des tétons (8,10) est conique.2 - Assembly according to claim 1, characterized in that the free end of the pins (8,10) is conical. 3 - Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens (12) de fixation d'un outil (3) par rapport au changeur d'outil (1) sont périphériques auxdites faces planes coopérantes (6,7). 3 - assembly according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the means (12) for fixing a tool (3) relative to the tool changer (1) are peripheral to said cooperating planar faces (6 , 7). 4 - Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que les faces planes coopérantes (6,7) sont circulaires et en ce que lesdits moyens de fixation (12) sont constitués par un système de pinces, également réparties à la périphérie desdites faces planes.4 - assembly according to claim 3, characterized in that the cooperating flat faces (6,7) are circular and in that said fixing means (12) are constituted by a system of clamps, also distributed on the periphery of said flat faces . 5 - Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites pinces (12) prennent appui sur chaque outil par l'intermédiaire de faces inclinées (16,17) assurant un auto-blocage.5 - An assembly according to claim 4, characterized in that said clamps (12) bear on each tool by means of inclined faces (16,17) ensuring self-locking. 6 - Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque outil (3) comporte une bride (4) semblable à celle des autres outils et comportant ladite face plane (7), l'organe de centrage (9) et l'organe de fixation en orientation (11), complémentaires des organes correspondant (8,10) portés par ledit changeur d'outil (1) et la. face de serrage (16) susceptible de coopérer avec lesdites pinces (12).6 - assembly according to any one of claims 1 to 5, characterized in that each tool (3) has a flange (4) similar to that of the other tools and comprising said flat face (7), the centering member ( 9) and the fixing member in orientation (11), complementary to the corresponding members (8, 10) carried by said tool changer (1) and the. clamping face (16) capable of cooperating with said clamps (12). 7 - Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que au moins certaines connexions entre un outil (3) et le robot (2) s'effectuent par l'intermédiaire du changeur (1) lors de la solidarisation dudit outil et dudit changeur. 7 - An assembly according to any one of claims 1 to 6, characterized in that at least certain connections between a tool (3) and the robot (2) are made via the changer (1) during securing said tool and said changer. 8 - Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que des conduits constitués de tronçons (24,25) de perçages en communication, prévus dans le changeur d'outil (1) et la bride d'outil (4), relient ledit outil (3) au robot. 8 - assembly according to claim 7, characterized in that conduits consisting of sections (24.25) of holes in communication, provided in the tool changer (1) and the tool flange (4), connect said tool (3) to the robot.
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