CN101032798A - 自动化工具交换接口装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于自动化机械设备，特别涉及一种用于连接和更换多种自动化作业末端执行工具的接口装置。其技术方案是：本发明提供了工具端装置和固定端装置之间的外球面与内圆柱面防卡阻配合高精度定心接口、锥销与内圆柱面配合的定向接口、端面真空吸附接口、带销孔凸耳和弹性销钉间的真空吸附失败自锁接口、压缩空气供给接口、真空供给接口；可以方便、快捷、可靠地更换多种自动化作业单元末端执行工具，完成不同的作业内容，并具有作业力过限保护功能。

Description

自动化工具交换接口装置

技术领域

本发明属于自动化机械设备，特别涉及一种用于连接和更换多种自动化作业末端执行工具的接口装置。

背景技术

自动化作业中，当有多个作业任务需要完成时，通常采取多个自动化作业单元分别完成。这种方法需要布置多个自动化作业单元，并需要在其间有自动化的物流装置，使得系统设计庞大，成本增加。

发明内容

本发明的目的是：提供一种自动化工具交换接口装置，它为末端执行工具提供真空或者气动接口，能够方便快捷地更换多种自动化作业单元末端执行工具，保证执行工具的重复定位精度，以完成不同的作业内容，并提供作业力过限保护功能。

本发明的技术方案是：一种自动化工具交换接口装置，它包括工具端装置和固定端装置；

所述工具端装置包括：圆盘形工具端本体，在其上端面中心设有球形定心销，所述球形定心销顶端有气孔，所述圆盘形工具端本体顶部端面有环形真空槽，顶部边缘有三个间隔120°设有带销孔的凸耳，与所述凸耳周向间隔固定角度的位置处装设有锥形气路接口销；在所述工具端本体下端面有工具安装螺纹孔、定位圆柱凸台和定向销钉作为与作业工具安装的接口；在所述工具端本体的柱面上有给作业工具供气的接口和，分别通过内部管道和与所述气孔和所述锥形气路接口销相通；

所述固定端装置包括：固定端接口本体，弹性保护滑套，气动弹性销钉装置；

所述固定端接口本体下端面设有定心圆柱孔，其内壁上设有气路接口；所述固定端接口本体下端面设有密封圈，兼做定向销孔的气路出孔，所述气路出孔通过密封圈密封隔离；所述固定端接口本体下端面还设有真空抽吸孔，它与外壁上的端面真空接口连通；所述固定端接口本体圆柱面上设有周向间隔120°、并与径向垂直的三个安装面，其上开有真空腔和销钉尾孔；所述销钉尾孔顶部开孔，通过所述固定端接口本体上端面的真空环和真空气路与所述固定端接口本体上的真空接口相通；所述固定端接口本体上端面设有的弹簧螺栓固定孔；

所述弹性保护滑套包括：密珠轴承，外固定体，弹簧调整螺栓，弹簧；所述密珠轴承装设在所述外固定体和所述固定端接口本体的柄之间，三者形成定心精度高可滑动的过盈配合，所述固定端接口本体的柄可在所述弹性保护滑套内上下滑动并保持较高轴向精度；所述弹簧调整螺栓穿过所述外固定体法兰片上的开口孔拧入与之对应位置的所述固定端接口本体的所述弹簧螺栓固定孔；所述外固定体上设有安装螺纹孔、定心凸台、定位销钉，作为和作业驱动机构之间的安装接口；所述外固定体与所述固定端接口本体之间装有限位开关；

气动弹性销钉装置装设在所述固定端接口本体的安装面上，包括：销钉支撑体，销钉头，安装压板，真空膜片，销钉尾和弹簧；所述销钉尾透过所述真空膜片拧入所述销钉头的螺纹孔中，所述真空膜片被所述安装压板压到所述固定端接口本体的安装面的凸沿上，对所述真空腔形成密封；所述销钉尾将所述弹簧压入所述销钉尾孔后，可在其中沿径向滑动；所述销钉头亦可在同方向上的所述销钉支撑体的孔内滑动。

本发明提供了工具端装置和固定端装置之间的外球面与内圆柱面防卡阻配合高精度定心接口、锥销与内圆柱面配合的定向接口、端面真空吸附接口、带销孔凸耳和弹性销钉间的真空吸附失败自锁接口、压缩空气供给接口、真空供给接口；可以方便、快捷、可靠地更换多种自动化作业单元末端执行工具，完成不同的作业内容，并具有作业力过限保护功能。

附图说明

图1是本发明中工具端的剖视图；。

图2是本发明中固定端的剖视图；。

图3是图2的A-A剖视图；

图4是本发明中固定端的爆炸轴侧图；

图5是本发明的组合剖视图。

具体实施方式

参见各附图，一种自动化工具交换接口装置，它包括工具端装置10和固定端装置30；

所述工具端装置10包括：圆盘形工具端本体11，在其上端面中心设有球形定心销12，所述球形定心销12顶端有气孔13，所述圆盘形工具端本体11顶部端面有环形真空槽14，顶部边缘有三个间隔120°设有带销孔15的凸耳16，与所述凸耳16周向间隔固定角度的位置处装设有锥形气路接口销17；在所述工具端本体11下端面有工具安装螺纹孔18、定位圆柱凸台19和定向销钉21作为与作业工具安装的接口；在所述工具端本体11的柱面上有给作业工具供气的接口22和23，分别通过内部管道24和25与所述气孔13和所述锥形气路接口销17相通；

所述固定端装置30包括：固定端接口本体31，弹性保护滑套50，气动弹性销钉装置60；

所述固定端接口本体31下端面设有定心圆柱孔32，其内壁上设有气路接口33；所述固定端接口本体31下端面设有密封圈34，兼做定向销孔的气路出孔35，所述气路出孔35通过密封圈36密封隔离；所述固定端接口本体31下端面还设有真空抽吸孔37，它与外壁上的端面真空接口38连通；所述固定端接口本体31圆柱面上设有周向间隔120°、并与径向垂直的三个安装面39，其上开有真空腔40和销钉尾孔41；所述销钉尾孔41顶部开孔，通过所述固定端接口本体31上端面的真空环42和真空气路43与所述固定端接口本体31上的真空接口44相通；所述固定端接口本体31上端面设有的弹簧螺栓固定孔45；

所述弹性保护滑套50包括：密珠轴承51，外固定体52，弹簧调整螺栓53，弹簧54；所述密珠轴承51装设在所述外固定体52和所述固定端接口本体31的柄46之间，三者形成定心精度高可滑动的过盈配合，所述固定端接口本体31的柄46可在所述弹性保护滑套50内上下滑动并保持较高轴向精度；所述弹簧调整螺栓53穿过所述外固定体52法兰片上的开口孔55拧入与之对应位置的所述固定端接口本体31的所述弹簧螺栓固定孔45；所述外固定体52上设有安装螺纹孔56、定心凸台57、定位销钉58，作为和作业驱动机构之间的安装接口；所述外固定体52与所述固定端接口本体31之间装有限位开关59；

气动弹性销钉装置60装设在所述固定端接口本体31的安装面39上，包括：销钉支撑体61，销钉头62，安装压板63，真空膜片64，销钉尾65和弹簧66；所述销钉尾65透过所述真空膜片64拧入所述销钉头62的螺纹孔中，所述真空膜片64被所述安装压板63压到所述固定端接口本体31的安装面39的凸沿上，对所述真空腔40形成密封；所述销钉尾65将所述弹簧66压入所述销钉尾孔41后，可在其中沿径向滑动；所述销钉头62亦可在同方向上的所述销钉支撑体61的孔内滑动。

工具端装置10和固定端装置30间的高精度定心接口，是通过工具端装置10的球形钉位销12插入固定端接口本体31上定心圆柱孔32内实现。该结构属于外球面和内圆柱面配合，配合采用精度较高的滑配合可以保证工具交换后的定位重复精度；球柱配合结构可有效的避免插入装配过程中的卡阻现象发生，完成工具端装置10和固定端装置30间的端面贴合，利于实现自动化的工具交换。

工具端装置10和固定端装置30间的定向，通过工具端装置10的锥形气路接口销17插入固定端接口本体31上相应位置的气路出孔35内实现。

工具端装置10和固定端装置30间的端面真空吸附，通过固定端接口本体31下端面上的真空抽吸孔37对工具端装置10顶部端面的环形真空槽14抽真空实现。

工具端装置10和固定端装置30间的真空吸附失败自锁接口，通过工具端装置10上带销孔凸耳16和固定端装置30的弹性销钉装置60实现，当工具端装置10和固定端装置30端面贴合后，外装置控制固定端装置30的真空接口44通真空，通过真空气路43、真空环42、销定尾孔41、销钉尾上的缺口对真空腔40进行抽吸，在外界空气压力的作用下，真空膜片64被压入真空腔40，带动销钉头62缩回到销钉支撑体61孔内，销钉尾65上的弹簧66被压缩。此时，固定端装置30外圆面可插入工具端装置10上端面的销孔凸耳16内。端面真空接口38开始抽真空，端面吸附后，真空接口44断真空，真空腔40内外压力平衡，销钉尾65上的弹簧将销钉头62顶出，销钉头62伸入到工具端装置10相应位置凸耳16的销孔15内，防止端面真空吸附失败后，工具端跌落。撤下工具端10时，真空接口44通真空，销钉头缩回，端面真空接口38开始通压缩空气，工具端装置10和固定端装置30间实现端面分离。

二路工具用气路接口，一路是固定端装置30的定心孔32内壁上气路接口33，通过工具端装置10球形销12顶部气孔13，内部的管道24，与工具端本体11的柱面上有给工具供气接口22接通；一路是固定端装置30的下端面气路出孔35，通过在工具端本体11的锥形气路接口销17、内部的管道24与工具供气接口23接通。

工具交换后作业过程中，一旦工具上的作业力超过一定限度，固定端装置30上的弹簧将被压缩，固定端装置30的接口本体31连同工具端装置10将在弹性滑套50中向上滑动，一旦压缩量超出，外固定体52与接口本体31之间的限位开关59将发出停机信号，从而保护作业工件。通过调整螺栓53的拧入量，可改变弹簧的预压缩长度，从而改变作业力保护的过限阈值。

Claims (1)

1.一种自动化工具交换接口装置，它包括工具端装置[10]和固定端装置[30]；

所述工具端装置[10]包括：圆盘形工具端本体[11]，在其上端面中心设有球形定心销[12]，所述球形定心销[12]顶端有气孔[13]，所述圆盘形工具端本体[11]顶部端面有环形真空槽[14]，顶部边缘有三个间隔120°设有带销孔[15]的凸耳[16]，与所述凸耳[16]周向间隔固定角度的位置处装设有锥形气路接口销[17]；在所述工具端本体[11]下端面有工具安装螺纹孔[18]、定位圆柱凸台[19]和定向销钉[21]作为与作业工具安装的接口；在所述工具端本体[11]的柱面上有给作业工具供气的接口[22]和[23]，分别通过内部管道[24]和[25]与所述气孔[13]和所述锥形气路接口销[17]相通；

所述固定端装置[30]包括：固定端接口本体[31]，弹性保护滑套[50]，气动弹性销钉装置[60]；

所述固定端接口本体[31]下端面设有定心圆柱孔[32]，其内壁上设有气路接口[33]；所述固定端接口本体[31]下端面设有密封圈[34]，兼做定向销孔的气路出孔[35]，所述气路出孔[35]通过密封圈[36]密封隔离；所述固定端接口本体[31]下端面还设有真空抽吸孔[37]，它与外壁上的端面真空接口[38]连通；所述固定端接口本体[31]圆柱面上设有周向间隔120°、并与径向垂直的三个安装面[39]，其上开有真空腔[40]和销钉尾孔[41]；所述销钉尾孔[41]顶部开孔，通过所述固定端接口本体[31]上端面的真空环[42]和真空气路[43]与所述固定端接口本体[31]上的真空接口[44]相通；所述固定端接口本体[31]上端面设有的弹簧螺栓固定孔[45]；

所述弹性保护滑套[50]包括：密珠轴承[51]，外固定体[52]，弹簧调整螺栓[53]，弹簧[54]；所述密珠轴承[51]装设在所述外固定体[52]和所述固定端接口本体[31]的柄[46]之间，三者形成定心精度高可滑动的过盈配合，所述固定端接口本体[31]的柄[46]可在所述弹性保护滑套[50]内上下滑动并保持较高轴向精度；所述弹簧调整螺栓[53]穿过所述外固定体[52]法兰片上的开口孔[55]拧入与之对应位置的所述固定端接口本体[31]的所述弹簧螺栓固定孔[45]；所述外固定体[52]上设有安装螺纹孔[56]、定心凸台[57]、定位销钉[58]，作为和作业驱动机构之间的安装接口；所述外固定体[52]与所述固定端接口本体[31]之间装有限位开关[59]；

气动弹性销钉装置[60]装设在所述固定端接口本体[31]的安装面[39]上，包括：销钉支撑体[61]，销钉头[62]，安装压板[63]，真空膜片[64]，销钉尾[65]和弹簧[66]；所述销钉尾[65]透过所述真空膜片[64]拧入所述销钉头[62]的螺纹孔中，所述真空膜片[64]被所述安装压板[63]压到所述固定端接口本体[31]的安装面[39]的凸沿上，对所述真空腔[40]形成密封；所述销钉尾[65]将所述弹簧[66]压入所述销钉尾孔[41]后，可在其中沿径向滑动；所述销钉头[62]亦可在同方向上的所述销钉支撑体[61]的孔内滑动。

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