CN101244564A - 一种用于遥控焊接机器人的工具快速转换接口 - Google Patents

一种用于遥控焊接机器人的工具快速转换接口 Download PDF

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Abstract

一种用于遥控焊接机器人的工具快速转换接口，它涉及一种转换接口。本发明的目的是为解决现有常规环境下工作的机器人快速转换接口，不适合遥控焊接机器人应用的问题。本发明锁紧卡盘和工具端口本体之间的内壁上设有圆弧形凹槽，锁紧卡盘上开有孔洞，所述孔洞与所述定位销相配合，托架设置在所述圆弧形凹槽下侧的工具端口本体内，滚珠设置在托架的边沿处，工具端口本体上设有通气孔。本发明既能完成遥控焊接环境下的机器人工具的快速更换，也可以满足焊接任务对电流的要求，便于遥控焊接机器人的自动装夹和拆卸，实现了遥控焊接机器人的快速工具更换和焊接要求。本发明具有一定的智能、适用于遥控焊接的机器人工具的快速转换。

Description

一种用于遥控焊接机器人的工具快速转换接口
技术领域
本发明涉及一种转换接口。
背景技术
遥控焊接机器人作业时，需要利用作业工具快速转换接口快速地完成对作业工具的更换。常规机器人快速转换接口由安装在机器人侧的主端口和工具侧的工具端口组成，在对接完成后，将电、气等信号传递给机器人的末端工具。但由于遥控焊接机器人工作在极限环境中，工作目标确定，工作空间有限，焊接所需要的工作电流也要超出常规电流，焊接机器人的末端持重超标，这样根据焊接任务的特点，常规环境下工作的机器人快速转换接口，不适合遥控焊接机器人的应用，因此开发应用于遥控焊接机器人的快速转换接口对于完成机器人任务很有必要。
发明内容
本发明的目的是为解决现有常规环境下工作的机器人快速转换接口，不适合遥控焊接机器人应用的问题，提供一种用于遥控焊接机器人的工具快速转换接口。本发明由机器人端接口模块21和工具端接口模块22组成，所述机器人端接口模块21由第一电器插头1-1、第二电器插头2-1、主端口本体4、气缸下端盖5、托架39、活塞杆7、气缸反行程缓冲胶垫8、凸轮9、活塞10、定位销16、气缸上盖23和连接盘24组成，主端口本体4的一端设有第一耳檐31，主端口本体4的另一端设有第二耳檐34，第一电器插头1-1与所述第二耳檐34相连接，第二电器插头2-1与所述第一耳檐31相连接，主端口本体4的内腔为气缸36，托架39设置在气缸下端盖5的下侧，托架39与气缸下端盖5连为一体，活塞10设置在所述气缸36内，活塞杆7设置在活塞10的下侧，活塞杆7与活塞10连为一体，活塞杆7的下端与凸轮9相连接，活塞杆7与凸轮9的连接处设有下定位止口14-2，气缸反行程缓冲胶垫8设置在活塞杆7上，主端口本体4内的水平方向设有通气孔3，主端口本体4内与通气孔3的水平方向相垂直分别开有气动夹紧机构气缸的气路供应接口12-1、焊接时的气体保护功能管路接口12-2、本身的气动锁紧气路接口12-3和气路开放接口12-4，气缸上盖23的下端与主端口本体4的上端固定连接，气缸上盖23的上端与连接盘24的下端固定连接，气缸上盖23的上端为上定位止口14-1，连接盘24的顶端为机器人接口适应盘13，定位销16固定在气缸下端盖5的下侧；所述工具端接口模块22由第三电器插头1-2、第四电器插头2-2、滚珠6、密封垫圈38、工具端口本体15、锁紧卡盘17和托架39组成，工具端口本体15的一端设有第三耳檐32，工具端口本体15的另一端设有第四耳檐35，第三电器插头1-2与所述第四耳檐35相连接，第四电器插头2-2与所述第三耳檐32相连接，锁紧卡盘17设置在工具端口本体15内，锁紧卡盘17和工具端口本体15之间的内壁上设有凹槽37，锁紧卡盘17上开有孔洞25，所述孔洞25与所述定位销16相配合，工具端口本体15上设有与所述气动夹紧机构气缸的气路供应接口12-1、焊接时的气体保护功能管路接口12-2、气动锁紧气路接口12-3和气路开放接口12-4相对应的多个接气孔11，每个接气孔11上均设有一个密封垫圈38，滚珠6设置在托架39的边沿处，工具端口本体15上设有通气孔33。
本发明工具快速转换接口本体由安装在机器人手臂19上的主端口本体4和与工具相连接的工具端口本体15两部分组成。其中主端口本体4上预留了十个通气孔3，工具端口本体15上预留了八个通气孔33，并在两个端口预留了第一电器插头1-1、第二电器插头2-1和第三电器插头1-2、第四电器插头2-2。此接口克服了以往不能安装大电流电联接器的缺点。采用气缸推动锁紧机构，靠锁紧机构的几何形状进行锁紧，独特的几何形状具有自锁功能。并且在活塞杆7处安装了气缸反行程缓冲胶垫8，有效的减少了对气缸36的冲击。活塞10与活塞杆7的一体化设计，有效的减小了气缸36的长度，活塞杆7处设计成独特的下定位止口14-2，保证了活塞杆7与凸轮9的同轴度。采用机器人接口适应盘13，能使快速更换器接口适应不同的工具或机器人。并采用上定位止口14-1定位。独特的第一电器插头1-1能通过较大的焊接电流，且体积较小。
发明效果：本发明既能完成遥控焊接环境下的机器人工具的快速更换，也可以满足焊接任务对电流的要求，便于遥控焊接机器人的自动装夹和拆卸，实现了遥控焊接机器人的快速工具更换和焊接要求。本发明具有一定的智能、适用于遥控焊接的机器人工具的快速转换。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图，图2是机器人端接口模块21的结构示意图，图3是工具端接口模块22的结构示意图，图4是主端口本体4和工具端口本体15的连接结构示意图，图5是图4的A-A剖面图，图6是本发明的快速转换接口模块与机器人的连接装配示意图。图中附图标记18是力觉传感器，19是机器人手臂，20是工具架。
具体实施方式
具体实施方式一：(参见图1～图5)本实施方式由机器人端接口模块21和工具端接口模块22组成，所述机器人端接口模块21由第一电器插头1-1、第二电器插头2-1、主端口本体4、气缸下端盖5、托架39、活塞杆7、气缸反行程缓冲胶垫8、凸轮9、活塞10、定位销16、气缸上盖23和连接盘24组成，主端口本体4的一端设有第一耳檐31，主端口本体4的另一端设有第二耳檐34，第一电器插头1-1与所述第二耳檐34相连接，第二电器插头2-1与所述第一耳檐31相连接，主端口本体4的内腔为气缸36，托架39设置在气缸下端盖5的下侧，托架39与气缸下端盖5连为一体，活塞10设置在所述气缸36内，活塞杆7设置在活塞10的下侧，活塞杆7与活塞10连为一体，活塞杆7的下端与凸轮9相连接，活塞杆7与凸轮9的连接处设有下定位止口14-2，气缸反行程缓冲胶垫8设置在活塞杆7上，主端口本体4内的水平方向设有通气孔3，主端口本体4内与通气孔3的水平方向相垂直分别开有气动夹紧机构气缸的气路供应接口12-1、焊接时的气体保护功能管路接口12-2、本身的气动锁紧气路接口12-3和气路开放接口12-4，气缸上盖23的下端与主端口本体4的上端固定连接，气缸上盖23的上端与连接盘24的下端固定连接，气缸上盖23的上端为上定位止口14-1，连接盘24的顶端为机器人接口适应盘13，定位销16固定在气缸下端盖5的下侧；所述工具端接口模块22由第三电器插头1-2、第四电器插头2-2、滚珠6、密封垫圈38、工具端口本体15、锁紧卡盘17和托架39组成，工具端口本体15的一端设有第三耳檐32，工具端口本体15的另一端设有第四耳檐35，第三电器插头1-2与所述第四耳檐35相连接，第四电器插头2-2与所述第三耳檐32相连接，锁紧卡盘17设置在工具端口本体15内，锁紧卡盘17和工具端口本体15之间的内壁上设有凹槽37，锁紧卡盘17上开有孔洞25，所述孔洞25与所述定位销16相配合，工具端口本体15上设有与所述气动夹紧机构气缸的气路供应接口12-1、焊接时的气体保护功能管路接口12-2、气动锁紧气路接口12-3和气路开放接口12-4相对应的多个接气孔11，每个接气孔11上均设有一个密封垫圈38，滚珠6设置在托架39的边沿处，工具端口本体15上设有通气孔33。
具体实施方式二：本实施方式密封垫圈38的材质为聚四氟乙烯。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式主端口本体4、工具端口本体15和活塞10的材质为硬质铝合金。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式凸轮9、锁紧卡盘17、定位销16的材质为45#钢。其它与具体实施方式一相同。
在控制系统平台上，机器人视觉系统进行视觉引导粗定位，将机器人端接口模块21移动到需要更换的工具上方进行粗略定位，然后在力觉传感器18的引导下与工具端接口模块22进行定位，当到达一定位置后，启动气动装置，气缸36内的活塞10(气阀)带动凸轮9将滚珠6推进锁紧卡盘17进行锁紧。此时，焊接电流与电机控制电流和气缸控制气路已全部接通。当需要更换另一个工具时，通过换向阀气缸反行程运动，锁紧作用的滚珠6在作业工具自重的推动下回到原位，工具卸下，即完成一个对接循环。若需要其它工具，机器人移动到工具架20上方继续对接即可。机器人端接口模块21和工具端接口模块22电气接口支撑部分在主端口本体4和工具端口本体15上进行开槽处理，保证了结构上的紧凑性。电气接口包括三个部分，根据自动焊接工具的要求设计了自动焊接工具三个步进电机的电流接口2-1和2-2，自动焊接工具的气动夹紧机构气缸的气路供应接口12-1、焊接时的气体保护功能管路接口12-2、气动锁紧气路接口12-3和气路开放接口12-4可以根据工作任务的变换进行改变。
在极限环境中进行焊接时，机器人要首先完成对焊接工具的更换，利用力觉传感器18引导带有连接端口的机器人端接口模块21接近工具端接口模块22。力觉传感器18通过定位销16和定位孔25进行准确的位置匹配，并使得两个组件紧密连接在一起。气动装置启动，推动快速转换器的凸轮机构9进行锁紧完成电连接。

Claims (4)

1、一种用于遥控焊接机器人的工具快速转换接口，它由机器人端接口模块(21)和工具端接口模块(22)组成，其特征在于：所述机器人端接口模块(21)由第一电器插头(1-1)、第二电器插头(2-1)、主端口本体(4)、气缸下端盖(5)、托架(39)、活塞杆(7)、气缸反行程缓冲胶垫(8)、凸轮(9)、活塞(10)、定位销(16)、气缸上盖(23)和连接盘(24)组成，主端口本体(4)的一端设有第一耳檐(31)，主端口本体(4)的另一端设有第二耳檐(34)，第一电器插头(1-1)与所述第二耳檐(34)相连接，第二电器插头(2-1)与所述第一耳檐(31)相连接，主端口本体(4)的内腔为气缸(36)，托架(39)设置在气缸下端盖(5)的下侧，托架(39)与气缸下端盖(5)连为一体，活塞(10)设置在所述气缸(36)内，活塞杆(7)设置在活塞(10)的下侧，活塞杆(7)与活塞(10)连为一体，活塞杆(7)的下端与凸轮(9)相连接，活塞杆(7)与凸轮(9)的连接处设有下定位止口(14-2)，气缸反行程缓冲胶垫(8)设置在活塞杆(7)上，主端口本体(4)内的水平方向设有通气孔(3)，主端口本体(4)内与通气孔(3)的水平方向相垂直分别开有气动夹紧机构气缸的气路供应接口(12-1)、焊接时的气体保护功能管路接口(12-2)、本身的气动锁紧气路接口(12-3)和气路开放接口(12-4)，气缸上盖(23)的下端与主端口本体(4)的上端固定连接，气缸上盖(23)的上端与连接盘(24)的下端固定连接，气缸上盖(23)的上端为上定位止口(14-1)，连接盘(24)的顶端为机器人接口适应盘(13)，定位销(16)固定在气缸下端盖(5)的下侧；所述工具端接口模块(22)由第三电器插头(1-2)、第四电器插头(2-2)、滚珠(6)、密封垫圈(38)、工具端口本体(15)、锁紧卡盘(17)和托架(39)组成，工具端口本体(15)的一端设有第三耳檐(32)，工具端口本体(15)的另一端设有第四耳檐(35)，第三电器插头(1-2)与所述第四耳檐(35)相连接，第四电器插头(2-2)与所述第三耳檐(32)相连接，锁紧卡盘(17)设置在工具端口本体(15)内，锁紧卡盘(17)和工具端口本体(15)之间的内壁上设有凹槽(37)，锁紧卡盘(17)上开有孔洞(25)，所述孔洞(25)与所述定位销(16)相配合，工具端口本体(15)上设有与所述气动夹紧机构气缸的气路供应接口(12-1)、焊接时的气体保护功能管路接口(12-2)、气动锁紧气路接口(12-3)和气路开放接口(12-4)相对应的多个接气孔(11)，每个接气孔(11)上均设有一个密封垫圈(38)，滚珠(6)设置在托架(39)的边沿处，工具端口本体(15)上设有通气孔(33)。
2、根据权利要求1所述的一种用于遥控焊接机器人的工具快速转换接口，其特征在于：密封垫圈(38)的材质为聚四氟乙烯。
3、根据权利要求2所述的一种用于遥控焊接机器人的工具快速转换接口，其特征在于：主端口本体(4)、工具端口本体(15)和活塞(10)的材质为硬质铝合金。
4、根据权利要求3所述的一种用于遥控焊接机器人的工具快速转换接口，其特征在于：凸轮(9)、锁紧卡盘(17)、定位销(16)的材质为45#钢。
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