CN105666512A - 一种机器人末端快速更换装置及更换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人末端快速更换装置，属于工业机器人技术领域，包括上、下设置的主盘和工具盘，主盘包括内部为空心腔体的盘状主体部，盘状主体部的后端部安装后端盖，盘状主体部的前端部安装一个套筒，后端盖、盘状主体部和套筒形成的空间内设有弹性装置和活塞，弹性装置一端与后端盖配合，另一端与活塞配合，活塞的活塞杆从套筒的中心孔内延伸出来，与锁紧凸轮相连；所述的锁紧凸轮与安装在套筒内的钢球配合；所述的活塞与套筒之间形成密封的腔室，盘状主体部的侧壁上开设有连通密封腔室内的气路通道。本发明采用碟簧锁紧、气压放松方式，结构简单、紧凑，操作方便，锁紧力大，有助于提高该装置的可靠性及稳定性。

Description

一种机器人末端快速更换装置及更换方法

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，特别是涉及一种机器人末端快速更换装置及更换方法。

背景技术

机器人末端快速更换装置,扩大了机器人的作业柔性,使机器人一次进入作业环境就可完成多种作业,有助于提高作业效率,降低作业成本,促进了自动生产线向完全无人化方向发展,具有高可重复性和可靠性，能够实现一机多用。

在已有的技术中，大部分采用气压式锁紧机构，动力源为压缩空气，在锁紧和卸载过程中均需气压控制，这就需要持续的动力输入，对动力源有依赖性。本发明主盘的主体部通过采用碟簧锁紧、气压放松的方式实现机器人末端的快速更换,提高了该装置在使用过程中的可靠性及稳定性。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种机器人末端快速更换装置，该装置采用碟簧锁紧、气压放松的方式，结构简单、紧凑，操作方便，夹紧力大，有助于提高该装置的可靠性及稳定性。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种机器人末端快速更换装置，包括上、下设置的主盘和工具盘，所述的主盘包括一个内部为空心腔体的盘状主体部，盘状主体部的后端部安装一个后端盖，盘状主体部的前端部安装一个套筒，后端盖、盘状主体部和套筒形成的空间内设有弹性装置和活塞，弹性装置一端与后端盖配合，另一端与一个活塞配合，所述活塞的活塞杆从套筒的中心孔内延伸出来，与一个锁紧凸轮相连；所述的锁紧凸轮与安装在套筒内的钢球配合；所述的活塞与套筒之间形成密封的腔室，所述盘状主体部的侧壁开设有连通密封腔体内的气路通道。

进一步的，所述的工具盘与套筒之间安装有锁紧环，所述的锁紧环对钢球进行锁紧。

进一步的，所述的后端盖、盘状主体部和套筒之间通过螺钉相连。

进一步的，所述的后端盖为一个“T”型结构，“T”型结构的竖直部分位于盘状主体部的空腔内，与盘状主体部之间形成一个环状空腔，在所述的环状空腔内安装弹性装置。

进一步的，所述的弹性装置为一组对合碟簧。

进一步的，所述主盘连接于机器人的手臂，工具盘对应于主盘的下部，其末端可安装有不同的末端执行器。

进一步的，所述活塞顶部设置有与“T”型结构的竖直部分配合的活塞孔；当气路通道通入气体，压缩碟簧，活塞向上移动时，T型结构竖直部分的末端会进入孔内。

进一步地，所述套筒为一个设有圆柱凸伸的筒状结构，在圆柱凸伸部分设有均匀分布的多个孔洞，每个孔洞内容纳有锁紧钢球；筒状结构的中心由圆柱凸伸形成一个空心腔体，锁紧凸轮可滑动的安装在该腔体内，推动钢球运动，实现主盘和工具盘的锁紧与分离。

进一步地，所述锁紧凸轮的侧面形成有倒锥形的坡面。

进一步地，所述活塞的外侧壁及套筒与活塞杆配合处均设有环形凹槽，凹槽中设有密封圈，保证密封效果。

进一步地，所述主盘的盘状主体部安装有与工具盘连接的定位销。

利用上述装置进行快速更换的方法：

步骤1机器人的手臂根据指令要求锁紧工具盘时，密封腔体内不通气体，此时弹性装置压缩产生的预紧力作用于活塞上，从而使钢球在锁紧凸轮作用下一直处于挤出状态，从而对工具盘锁紧；

步骤2当主盘与工具盘松开时，在连通密封腔体内的气路通道内通入压缩空气，作用于活塞的下部，推动活塞压缩弹性装置向上移动，同时活塞带动锁紧凸轮向上运动，给钢球留出足够的空间沿套筒上的孔缩回，主盘和工具盘的对接端口即可脱离。

本发明的有益效果为：

本发明为弹性装置锁紧、气压放松的机器人末端快速更换装置，结构简单、紧凑，操作方便，夹紧力大，有助于提高该装置的可靠性及稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图。

图中：1后端盖，2螺钉，3主体部，4密封圈，5气路通道，6套筒，7螺钉，8锁紧凸轮,9钢球，10活塞杆，11密封圈，12活塞,14碟簧，15锁紧环，16工具盘，17活塞孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步的详细说明。

参照图1所示，本发明包括主盘和工具盘16两部分，主盘和工具盘之间通过分置于主盘和工具盘的锁紧装置连接；主盘连接于机器人的手臂。

主盘包括主体部3、后端盖1、锁紧凸轮8、套筒6、钢球9及置于主体部密封腔体内的驱动装置，驱动装置包括活塞12、活塞杆10、碟簧14；主体部3的后端部安装一个后端盖1，盘状主体部的前端部安装一个套筒6，后端盖、盘状主体部和套筒形成的空间内设有弹性装置和活塞12，弹性装置一端与后端盖1配合，另一端与一个活塞12配合，所述活塞12的活塞杆10从套筒6的中心孔内延伸出来，通过螺钉7与一个锁紧凸轮8相连；所述的锁紧凸轮8与安装在套筒内的钢球9配合；所述的活塞12与套筒之间形成密封的腔室，所述盘状主体部的侧壁开设有连通密封腔体内的气路通道。

后端盖为一个“T”型结构，“T”型结构的竖直部分位于盘状主体部的空腔内，与盘状主体部之间形成一个环状空腔，在所述的环状空腔内安装碟簧14；活塞上设置有与“T”型结构的竖直部分配合的活塞孔17；当气路通道通入气体，压缩碟簧，活塞向上移动时，T型结构竖直部分的末端会进入孔内。

活塞12的上部和后端盖1之间设有碟簧14，碟簧14产生的预紧力作用于活塞12上，活塞12推动锁紧凸轮8运动。所述主体部3的侧壁开设有连通密封腔体的气路通道5，以实现对该装置的解锁。

后端盖、盘状主体部和套筒之间通过螺钉2相连。

锁紧装置包括套筒6、锁紧凸轮8、钢球9及位于工具盘的锁紧环15，所述套筒6的圆柱凸伸部分设有均匀分布的六个孔洞，每个孔洞内容纳有钢球9，套筒的中部设有一空心腔体。活塞12的下部固定有一锁紧凸轮8，所述锁紧凸轮8的侧面形成有倒锥形的坡面，锁紧凸轮8可滑动于套筒6的空心腔体内，从而推动钢球9运动，实现主盘和工具盘的锁紧或松开。

机器人末端快速更换装置还包括与主盘配合的工具盘，工具盘对应于主盘的下部，工具盘上设有与主盘锁紧装置配合的锁紧环15，工具盘的末端安装有末端执行器。

主盘的主体部安装有与工具盘连接的定位销(图未示)，在对接过程中起导向作用，对接锁紧后起定位作用。

活塞的外侧壁及套筒与活塞杆配合处均设有环形凹槽，凹槽中设有密封圈4、11，保证密封效果。

具体工作步骤如下：

1、机器人的手臂根据指令要求锁紧工具盘时，密封腔体内不通气体，此时碟簧14压缩产生的预紧力作用于活塞12上，从而使钢球9在锁紧凸轮8作用下一直处于挤出状态，从而对工具盘锁紧。

2、当主盘与工具盘松开时，在连通密封腔体内的气路通道5内通入压缩空气，作用于活塞12的下部，推动活塞12压缩碟簧14向上移动，同时活塞12带动锁紧凸轮8向上运动，给钢球9留出足够的空间沿套筒上的孔缩回，两对接端口即可脱离。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种机器人末端快速更换装置，其特征在于，包括上、下设置的主盘和工具盘，所述的主盘包括一个内部为空心腔体的盘状主体部，盘状主体部的后端部安装一个后端盖，盘状主体部的前端部安装一个套筒，后端盖、盘状主体部和套筒形成的空间内设有弹性装置和活塞，弹性装置一端与后端盖配合，另一端与一个活塞配合，所述活塞的活塞杆从套筒的中心孔内延伸出来，与一个锁紧凸轮相连；所述的锁紧凸轮与安装在套筒内的钢球配合；所述的活塞与套筒之间形成密封的腔室，所述盘状主体部的侧壁上开设有连通密封腔室内的气路通道。

2.如权利要求1所述的机器人末端快速更换装置，其特征在于，所述的工具盘与套筒之间安装有锁紧环，所述的锁紧环对钢球进行锁紧。

3.如权利要求1所述的机器人末端快速更换装置，其特征在于，所述的后端盖、盘状主体部和套筒之间通过螺钉相连。

4.如权利要求1所述的机器人末端快速更换装置，其特征在于，所述的后端盖为一个“T”型结构，“T”型结构的竖直部分位于盘状主体部的空腔内，与盘状主体部之间形成一个环状空腔，在所述的环状空腔内安装弹性装置。

5.如权利要求4所述的机器人末端快速更换装置，其特征在于，所述活塞顶部设置有与“T”型结构的竖直部分配合的活塞孔；当气路通道通入气体，压缩碟簧，活塞向上移动时，T型结构竖直部分的末端会进入孔内。

6.如权利要求1所述的机器人末端快速更换装置，其特征在于，所述套筒为一个设有圆柱凸伸的筒状结构，在圆柱凸伸部分设有均匀分布的多个孔洞，每个孔洞内容纳有锁紧钢球；筒状结构的中心由圆柱凸伸形成一个空心腔体，锁紧凸轮可滑动的安装在该腔体内，推动钢球运动，实现主盘和工具盘的锁紧与分离。

7.如权利要求6所述的机器人末端快速更换装置，其特征在于，所述锁紧凸轮的侧面形成有倒锥形的坡面。

8.如权利要求1所述的机器人末端快速更换装置，其特征在于，所述活塞的外侧壁及套筒与活塞杆配合处均设有环形凹槽，凹槽中设有密封圈，保证密封效果。

9.如权利要求1所述的机器人末端快速更换装置，其特征在于，所述主盘的盘状主体部安装有与工具盘连接的定位销。

10.利用权利要求1所述的装置进行快速更换的方法，其特征在于，

步骤1机器人的手臂根据指令要求锁紧工具盘时，密封腔体内不通气体，此时弹性装置压缩产生的预紧力作用于活塞上，从而使钢球在锁紧凸轮作用下一直处于挤出状态，从而对工具盘锁紧；

步骤2当主盘与工具盘松开时，在连通密封腔体内的气路通道内通入压缩空气，作用于活塞的下部，推动活塞压缩弹性装置向上移动，同时活塞带动锁紧凸轮向上运动，给钢球留出足够的空间沿套筒上的孔缩回，主盘和工具盘的对接端口即可脱离。