CN106584430A - 一种可快速更换工具的工业机器人末端机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种可快速更换工具的工业机器人末端机构，属于工业机器人技术领域。本发明包括安置在机器人末端的主侧和可更换的工具侧。所述的安置在机器人末端的主侧包括活塞、卡盘、主侧基座、隔板、定位销、上侧气体阀门、下侧气体阀门和用于与机器人末端连接的结构。工具侧包括工具侧基座、圆盘和球。本发明通过气动圆球结构，使得机器人末端主侧与工具侧形成非接触式的互锁，这种形式不仅方便快捷，同时没有刚性连接，对设备的磨损小，大幅度的提高使用寿命。本发明要解决的技术问题是提供一种可以快速更换工具的末端机构，能够令使用者根据工作需要快速安全地进行工业机器人末端工具的替换。
Description
技术领域
本发明属于工业机器人技术领域，特别涉及一种可快速更换工具的工业机器人末端机构。
背景技术
工业机器人已经在生产中得到了广泛应用，并且承担起了越来越重要的任务。工业机器人的使用不仅仅提高了国内制造业的生产水平，同时也带动了机械学，控制学，计算机科学等多领域学科的发展，成为了国内外研究的重点。在当前国内的流水线依然采用多台机器人依次分工作业。这种现状使得工业机器人数量多，协同难，编程繁，同时间接的提高了后期维护成本。
发明内容
针对现有技术中工业机器人更换工具的繁琐的问题，本发明公开的一种可快速更换工具的工业机器人末端机构，要解决的技术问题是提供一种可以快速更换工具的末端机构，能够令使用者根据工作需要快速安全地进行工业机器人末端工具的替换。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
本发明公开的一种可快速更换工具的工业机器人末端机构包括安置在机器人末端的主侧和可更换的工具侧。所述的安置在机器人末端的主侧包括活塞、卡盘、主侧基座、隔板、定位销、上侧气体阀门、下侧气体阀门和用于与机器人末端连接的结构。所述的卡盘侧面下侧为斜锥面，斜锥面的上侧为用于固定工具侧圆球的凹槽。所述的隔板下部加工有用于固定工具侧圆球的凸起。所述的主侧基座内侧空间同时起到气缸作用。所述的隔板中部加工孔，所述的孔用于活塞与卡盘之间的连接杆通过。主侧基座套在活塞上，活塞在主侧基座与隔板上端面之间的密闭空间内移动，活塞通过上侧气体阀门、下侧气体阀门的充放气上下移动。所述的活塞位于卡盘上方，活塞和卡盘通过连杆固定连接。工具侧包括工具侧基座、圆盘和球。所述的工具侧基座下端中部加工有用于与工具连接的结构，工具侧基座内侧加工有用于固定圆球的球座，且工具侧基座加工有用于与主侧定位销相配合的定位槽。所述的圆盘内侧加工有用于固定圆球的凹槽。圆盘套入工具侧基座内侧。
本发明公开的一种可快速更换工具的工业机器人末端机构的工作过程为，当需要机器人末端的主侧和可更换的工具侧固定连接时，通过定位销将主侧和可更换的工具侧定位，上侧气体阀门通气、下侧气体阀门放气下压活塞下移，带动卡盘下移，卡盘侧面下侧的斜锥面下压工具侧圆球向外侧移动，直到卡盘侧面上侧凹槽卡住工具侧圆球，圆球通过球座、卡盘侧面上侧凹槽、隔板下侧凸起和圆盘内侧凹槽固定，通过上侧气体阀门通入的气体压力将主侧和可更换的工具侧固定压紧，实现非接触式的互锁。当需要机器人末端的主侧和可更换的工具侧分开时，上侧气体阀门放气、下侧气体阀门通气上压活塞上移，带动卡盘上移，工具侧圆球向内侧移动，滚回露出部分球面的原位，此时，主侧和可更换的工具侧分开，根据工作需要更换连接其他所需工具的可更换的工具侧。
进一步地，所述的活塞和卡盘通过连杆固定连接，活塞、卡盘和连杆之间为一体化加工方式固定连接或分体式固定连接。所述的活塞和卡盘分体式固定连接能够起到便于分别维修更换。所述的活塞和卡盘分体式固定连接优选螺纹固定连接。
进一步地，主侧卡盘下端面还用于固定力传感器，所述的力传感器用于检测工件抖动。力传感器信号能够传输至上位机，并进行数据分析。通过相应的算法控制工业机器人来克服抖动带来的误差。
进一步地，为方便工具侧连接电器设备，在主侧基座、工具侧基座侧面分别安装有可更换的线路接口。
进一步地，所述的卡盘侧面下侧为斜锥面，所述的斜锥角度为45度，也可根据实际需要进行调整。
有益效果：
(1)本发明公开的一种可快速更换工具的工业机器人末端机构，本发明通过气动圆球结构，使得机器人末端主侧与工具侧形成非接触式的互锁。这种形式不仅方便快捷，同时没有刚性连接，对设备的磨损小，大幅度的提高了发明的使用寿命。
(2)本发明公开的一种可快速更换工具的工业机器人末端机构，主侧卡盘中安装传感器，能够检测出工件自身，以及由环境带来的抖动。信号能够传输至上位机，并进行数据分析。通过相应的算法控制工业机器人来克服抖动带来的误差。
(3)本发明公开的一种可快速更换工具的工业机器人末端机构，主侧所述的活塞和卡盘分体式固定连接能够起到便于分别维修更换活塞和卡盘的目的。
(4)本发明公开的一种可快速更换工具的工业机器人末端机构，采用可更替的接线槽，能够对各种线路进行连接，极大的增加了末端机构的拓展性。同时末端机构工具端也能开放式的提供了多种工具的连接方案，便于根据工作需要更换工具。
附图说明
图1解锁状态下的主侧与工具侧。
图2互锁状态下的主侧与工具侧。
其中：1—主侧、101—主侧基座、102—隔板、103—上侧气体阀门、104—下侧气体阀门、105—卡盘、106—卡盘上的斜锥面、107—卡盘上的凹槽、108—隔板突起、109—活塞，2—工具侧、201—工具侧基座、202—原盘、203—球。
具体实施方式
现在结合附图对本发明进行进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1：
如图1、2所示，本实施例公开的一种可快速更换工具的工业机器人末端机构，包括安置在机器人末端的主侧1和可更换的工具侧2。所述的安置在机器人末端的主侧包括活塞109、卡盘105、主侧基座101、隔板102、定位销、上侧气体阀门103、下侧气体阀门104和用于与机器人末端连接结构。所述的卡盘105侧面下侧为四十五度斜锥面，斜锥面的上侧为用于固定工具侧圆球203的凹槽107，卡盘105下端面还用于固定力传感器，所述的力传感器用于检测工件抖动。所述的隔板102下部加工有用于固定工具侧2圆球203的凸起108。所述的主侧基座101内侧空间同时起到气缸作用。所述的隔板102中部加工孔，所述的孔用于活塞109与卡盘105之间的连接杆通过。主侧基座101套在活塞109上，活塞109在主侧基座101与隔板102上端面之间的密闭空间内移动，活塞109通过上侧气体阀门103、下侧气体阀门104的充放气上下移动。所述的活塞109位于卡盘105上方，活塞109和卡盘105通过连杆固定连接。工具侧2包括工具侧基座201、圆盘202和球203。所述的工具侧基座201下端中部加工有用于与工具连接的结构，工具侧基座201内侧加工有用于固定圆球203的球座，且工具侧基座201加工有用于与主侧定位销相配合的定位槽。所述的圆盘202内侧加工有用于固定圆球203的凹槽。圆盘202套入下基座内侧。在主侧基座101、工具侧基座201侧面分别安装有可更换的线路接口。
本实施例公开的一种可快速更换工具的工业机器人末端机构的工作过程为，如图1所示，当需要机器人末端的主侧和可更换的工具侧固定连接时，通过定位销将主侧和可更换的工具侧定位，上侧气体阀门103通气、下侧气体阀门104放气下压活塞109下移，带动卡盘105下移，卡盘侧面下侧的斜锥面106下压工具侧圆球向外侧移动，直到卡盘侧面上侧凹槽107卡住工具侧圆球，圆球通过球座、卡盘105侧面上侧凹槽、隔板102下侧凸起和圆盘内侧凹槽固定，通过上侧气体阀门103通入的气体压力将主侧1和可更换的工具侧2固定压紧，实现非接触式的互锁，如图2所示互锁状态。此时，由于主侧1与工具侧2相互锁死，主侧1与工具侧2外部的电器接口也相互对接，完成将电器设备接入系统。当需要机器人末端的主侧1和可更换的工具侧2分开时，上侧气体阀门104放气、下侧气体阀门104通气上压活塞109上移，带动卡盘105上移，工具侧圆球203向内侧移动，滚回露出部分球面的原位，此时，主侧1和可更换的工具侧2分开，根据工作需要更换连接其他所需工具的可更换的工具侧2。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例，用于解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种可快速更换工具的工业机器人末端机构，其特征在于：包括安置在机器人末端的主侧(1)和可更换的工具侧(2)；所述的安置在机器人末端的主侧包括活塞(109)、卡盘(105)、主侧基座(101)、隔板(102)、定位销、上侧气体阀门(103)、下侧气体阀门(104)和用于与机器人末端连接的结构(110)；所述的卡盘(105)侧面下侧为斜锥面(106)，斜锥面的上侧为用于固定工具侧圆球(203)的凹槽(107)；所述的隔板(102)下部加工有用于固定工具侧圆球(203)的凸起(108)；所述的主侧基座(101)内侧空间同时起到气缸作用；所述的隔板(102)中部加工孔，所述的孔用于活塞(109)与卡盘(105)之间的连接杆通过；主侧基座(101)套在活塞(109)上，活塞(109)在主侧基座(101)与隔板(102)上端面之间的密闭空间内移动，活塞(109)通过上侧气体阀门(103)、下侧气体阀门(104)的充放气上下移动；所述的活塞(109)位于卡盘(105)上方，活塞(109)和卡盘(105)通过连杆固定连接；工具侧(2)包括工具侧基座(201)、圆盘(202)和球(203)；所述的工具侧基座(201)下端中部加工有用于与工具连接的结构，工具侧基座(201)内侧加工有用于固定圆球(203)的球座，且工具侧基座(201)加工有用于与主侧定位销相配合的定位槽；所述的圆盘(202)内侧加工有用于固定圆球(203)的凹槽；圆盘(202)套入工具侧基座(201)内侧。
2.如权利要求1所述的一种可快速更换工具的工业机器人末端机构，其特征在于：所述的活塞(109)和卡盘(105)通过连杆固定连接，活塞(109)、卡盘(105)和连杆之间为一体化加工方式固定连接或分体式固定连接。
3.如权利要求2所述的一种可快速更换工具的工业机器人末端机构，其特征在于：所述的活塞(109)和卡盘(105)分体式固定连接为螺纹固定连接。
4.如权利要求1、2、3或4所述的一种可快速更换工具的工业机器人末端机构，其特征在于：主侧卡盘(105)下端面还用于固定力传感器，所述的力传感器用于检测工件抖动；力传感器信号能够传输至上位机，并进行数据分析；通过相应的算法控制工业机器人来克服抖动带来的误差。
5.如权利要求1、2、3或4所述的一种可快速更换工具的工业机器人末端机构，其特征在于：为方便工具侧(2)连接电器设备，在主侧基座(101)、工具侧基座(201)侧面分别安装有可更换的线路接口。
6.如权利要求1、2、3或4所述的一种可快速更换工具的工业机器人末端机构，其特征在于：所述的卡盘(105)侧面下侧为斜锥面，所述的斜锥角度为45度。
7.如权利要求1、2、3或4所述的一种可快速更换工具的工业机器人末端机构，其特征在于：工作过程为，当需要机器人末端的主侧(1)和可更换的工具(2)侧固定连接时，通过定位销将主侧(1)和可更换的工具侧(2)定位，上侧气体阀门(103)通气、下侧气体阀门(104)放气下压活塞(109)下移，带动卡盘(105)下移，卡盘(105)侧面下侧的斜锥面(106)下压工具侧圆球(203)向外侧移动，直到卡盘(105)侧面上侧凹槽(107)卡住工具侧圆球(203)，圆球(203)通过球座、卡盘(105)侧面上侧凹槽(107)、隔板(102)下侧凸起(108)和圆盘(202)内侧凹槽(107)固定，通过上侧气体阀门(103)通入的气体压力将主侧(1)和可更换的工具侧(2)固定压紧，实现非接触式的互锁；当需要机器人末端的主侧(1)和可更换的工具侧(2)分开时，上侧气体阀门(103)放气、下侧气体阀门(104)通气上压活塞(109)上移，带动卡盘(105)上移，工具侧圆球(203)向内侧移动，滚回露出部分球面的原位，此时，主侧(1)和可更换的工具(2)侧分开，根据工作需要更换连接其他所需工具的可更换的工具侧(2)。
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