换枪盘
技术领域
本发明涉及机器人的结构设计技术领域,尤指一种换枪盘。
背景技术
机器人工具交换装置主要是由两部分组成的,分为工具侧和主体侧。主体侧一般固定在机器人末端,工具侧联接使用工具,主体侧通过夹紧松开工具侧来更换不同的使用工具。通常在实际使用过程中,一个主体侧会对应两套或多套工具侧来达到更换工具的目的。
目前工具交换装置夹紧松开是利用活塞杆和锁紧环将钢球夹紧松开实现的,如图1、2所示,主体侧主要是由主体板10、挡垫11、活塞(活塞盖12和活塞杆13)、法兰14以及钢球30组成的,工具侧是由工具板20和锁紧环21组成的。主体板10、挡垫11、活塞盖12以及法兰14构成了两个密闭的腔体15和16,工具板20和锁紧环21构成了工具侧的锁紧结构。
如图1、2所示,活塞杆13上有一系列的钢球接触区域,主体侧和工具侧未夹紧时,钢球30通常保留在这些接触区域中。活塞杆13上的钢球接触区域包括三种接触面:不能夹紧的接触面、安全防脱接触面和夹紧接触面。这三种接触面主要有两个功能:夹紧功能和防脱功能。
在主体侧需要与工具侧联接时,气压从腔体15内进入,推动活塞从松开位置向夹紧位置(如图2所示)移动,钢球依次经过不能夹紧的接触面和安全防脱接触面,当到达夹紧接触面时,钢球同时与工具侧的锁紧结构接触,完成主体侧和工具侧的夹紧。当气压不足以支持活塞或气压被暂时中断或长期中断的时候,安全防脱接触面与钢球接触并帮助主体侧与工具侧保持夹紧。安全防脱接触面暂时的防止活塞及其接触表面直接从夹紧位置脱落到松开位置。
活塞杆的安全防脱表面是一个圆柱形的凹槽,该凹槽曲面平行于活塞杆的轴线。因此,不会产生使活塞杆从夹紧位置到松开位置的轴向力。但是在有些情况下,比如受到强烈震动、冲击或者是其他外力时,活塞可能会从防脱接触面移动到松开位置。并且,在现有的工具交换装置中,其松开位置和夹紧位置非常接近,这也导致活塞很容易从夹紧位置移动到松开位置。
因此,本申请人致力于提供一种新型的换枪盘。
发明内容
本发明的目的是提供一种换枪盘,其夹紧方式更为安全可靠,可以有效避免主体侧和工具侧在夹紧时会脱开的风险。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种换枪盘,包括工具侧和主体侧,所述主体侧包括:主体板,所述主体板上设有一凹部,且所述凹部内设有一凸起;活塞,所述活塞为一端开口一端封闭的腔体结构,所述活塞可移动地穿设在所述凸起上,所述活塞的开口端设有一圈钢球,所述活塞与所述主体板之间形成第一密封腔;活塞盖,位于在所述活塞的内腔中,且固定在所述凹部的凸起上,与所述活塞之间形成第二密封腔;法兰,包括环形片状结构和延伸部,所述环形片状结构与所述主体板的一端固定连接,所述延伸部设置在所述环形片状结构的内侧,且所述延伸部向远离所述主体板的方向延伸,所述延伸部靠近所述主体板的一端设有第一斜面,且所述第一斜面朝向所述主体板的凹部;所述工具侧包括:工具板;锁紧环,与所述工具板同轴且固定连接,所述锁紧环远离所述工具板的一端的外侧设有第二斜面,且所述第二斜面朝向所述工具板。
当所述工具侧放入所述主体侧时,所述第一斜面和第二斜面之间可形成用于夹持所述钢球的间隙,且所述第一斜面的倾斜角度大于所述第二斜面的倾斜角度,所述第一斜面和所述第二斜面之间的间距沿着所述工具侧指向所述主体侧的方向逐渐减小;当所述工具侧放入所述主体侧且处于松开状态时,所述第一密封腔的容积最大,所述第二密封腔的容积最小,且所述钢球远离所述第一斜面和第二斜面之间的间隙;当所述工具侧与所述主体侧处于夹紧状态时,所述第一密封腔的容积最小,所述第二密封腔的容积最大,且所述钢球位于所述第一斜面和第二斜面之间的间隙中且被夹紧。
优选地,所述工具板上设有一环形凹槽,当所述工具侧放入所述主体侧时,所述工具板上位于所述环形凹槽外侧的端面与所述法兰的环形片状结构的端面贴合,且所述法兰的延伸部及所述活塞的开口端伸入至所述环形凹槽内。
优选地,所述环形凹槽的底部设有通孔。
优选地,所述延伸部的第二端设有第三斜面,所述第三斜面和第二斜面位于所述延伸部的同一侧,且所述第三斜面与所述第二斜面的倾斜方向相反;当所述工具侧放入所述主体侧且处于松开状态时,所述第三斜面位于所述钢球的外侧。
优选地,所述主体板上设有第四斜面,所述第四斜面位于所述环形凹槽的内侧,且所述第四斜面朝向所述环形凹槽的外侧,且所述第四斜面与所述第一斜面相对且倾斜方向相反。
优选地,所述换枪盘还包括:一对接口支架,一对所述接口支架上分别设有多个用于安装接头的安装部,一对所述接口支架分别可拆卸地设置在所述工具板和主体板上。
优选地,所述换枪盘还包括:电源线接头,可拆卸地设置在所述接口支架的安装部中;和/或;信号线接头,可拆卸地设置在所述接口支架的安装部中;和/或;焊接接头,可拆卸地设置在所述接口支架的安装部中;和/或;气动接头,可拆卸地设置在所述接口支架的安装部中;和/或;液压油接头,可拆卸地设置在所述接口支架的安装部中。
优选地,所述活塞盖通过螺钉固定在所述主体板中的凸起上,且所述螺钉的头部和所述活塞盖的接触面上设有挡垫。
优选地,所述活塞盖和所述主体板的凸起之间的接触面上设有密封环和/或;所述活塞盖和所述活塞的内侧壁之间的接触面上设有密封环。
优选地,所述活塞的外侧壁与所述主体板的凹部的内侧壁之间接触面上设有密封环和/或;所述活塞的底部和所述主体板的凸起之间的接触面上设有密封环。
本发明的换枪盘可以实现以下至少一种有益效果。
1、向第一密封腔中充气,活塞逐渐靠近工具侧,并进入到工具板的环形凹槽中,且钢球逐渐远离第一斜面和第二斜面,工具侧和主体侧松开,向第二密封腔中充气活塞逐渐靠近主体板的凹部底面,钢球逐渐进入到第一斜面和第二斜面之间,并被两个斜面夹紧,且两个斜面的倾斜角度不同,当第二密封腔中充满气时,钢球被两个斜面夹紧,当第二密封腔中断气或气压不足时,锁紧环会在工具的重力作用下向远离主体侧的方向移动,此时,第一斜面和第二斜面之间的间距逐渐减小,从而使二者之间的钢球处于越夹越紧的状态,避免了工具侧和主体侧脱离。
2、本发明的换枪盘中钢球从夹紧状态到松开状态需要的行程较长,当换枪盘在夹紧状态下发生一定的振动或者出现第二密封腔断气或供气不足时,钢球也不会轻易从夹紧状态移动至松开状态。
3、本发明的换枪盘的活塞盖、活塞与主体板三者之间的接触面上均设有密封环,这样可以保证第一密闭腔体和第二密闭腔体密封性能良好,不会泄气。
4、本发明的换枪盘的法兰上设有第三斜面,便于工具侧和主体侧处于松开状态时,法兰的第三斜面位于钢球的外侧,从而对钢球形成一定的防护,另外,在工具侧的工具板上设有第四斜面,当活塞从夹紧位置向松开位置移动时,第四斜面可以对钢球进行避让,从而避免钢球卡在活塞和工具侧之间,保证工具侧可以顺利与主体侧松开。
5、本发明的换枪盘通过可拆卸地接口支架安装接头,便于组合使用不同的接头,扩大了换枪盘的应用范围。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明:
图1是现有的换枪盘的在松开状态下的结构示意图;
图2是现有的换枪盘的在夹紧状态下的结构示意图;
图3是现有的换枪盘的接口的结构示意图;
图4是本发明的换枪盘的一种具体实施例在松开状态下的结构示意图;
图5是图4中所示的换枪盘在夹紧状态下的结构示意图;
图6是本发明的换枪盘的接口支架的结构示意图;
图7是图6中所示的换枪盘的接口支架的安装结构示意图。
附图标号说明:
现有的换枪盘:
主体板10、挡垫11、活塞盖12、活塞杆13、法兰14、腔体15、腔体16、工具板20、锁紧环21、钢球30、气动接口41、电信号接口42;
本发明的换枪盘:
主体板50、活塞51、活塞盖52、螺钉53、挡垫54、法兰55、钢球56、第一密闭腔57、第二密闭腔58,接口支架59;
工具板60、锁紧环61;
电源线接头62、信号线接头63、焊接接头64、气动接头65、液压油接头66。
具体实施方式
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,下面描述中的附图仅仅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。
实施例一
本实施例公开了一种换枪盘,包括工具侧和主体侧。其中,主体侧包括:主体板,主体板上设有一凹部,且凹部内设有一凸起;活塞,活塞为一端开口一端封闭的腔体结构,活塞可移动地穿设在凸起上,活塞的开口端设有一圈钢球,活塞与主体板之间形成第一密封腔;活塞盖,位于在活塞的内腔中,且固定在凹部的凸起上,与活塞之间形成第二密封腔;法兰,包括环形片状结构和延伸部,环形片状结构与主体板的一端固定连接,延伸部设置在环形片状结构的内侧,且延伸部向远离主体板的方向延伸,延伸部靠近主体板的一端设有第一斜面,且第一斜面朝向主体板的凹部。工具侧包括:工具板;锁紧环,与工具板同轴且固定连接,锁紧环远离工具板的一端的外侧设有第二斜面,且第二斜面朝向工具板。
当工具侧放入主体侧时,第一斜面和第二斜面之间可形成用于夹持钢球的间隙,且第一斜面的倾斜角度大于第二斜面的倾斜角度,第一斜面和第二斜面之间的间距沿着工具侧指向主体侧的方向逐渐减小。
向第一密封腔充气,活塞向工具侧移动,第一密封腔的容积逐渐增大,第二密封腔的容积逐渐减小,当第一密封腔的容积最大,第二密封腔的容积最小时,工具侧放入主体侧且处于松开状态,钢球远离第一斜面和第二斜面之间的间隙。
向第二密封腔充气,活塞向主体侧移动,第一密封腔的容积逐渐减小,第二密封腔的容积逐渐增大,当第一密封腔的容积最小,第二密封腔的容积最大时,工具侧与主体侧处于夹紧状态,且钢球位于第一斜面和第二斜面之间的间隙中且被夹紧。
在工具侧与主体侧处于夹紧状态时,当工具侧的重力增大,或者第二密封腔中气压不足或中断时,工具侧的主体板在工具自身的重力作用下给工具板一个向下的拉力,工具板在一定程度下移,而钢球相对于锁紧环上的第一斜面下移,由于第一斜面和第二斜面之间的间距沿着工具侧指向主体侧的方向逐渐减小,所以钢球被两个斜面越夹越紧,工具侧和主体侧也越夹越紧,因此,本实施例中的换枪盘工具侧和主体侧在夹紧状态下的夹紧效果好,不会发生脱落现象。
实施例二
实施例二公开了换枪盘的另外一种具体实施例,其结构与实施例一基本相同,不同之处在于,在本实施例中,工具板上设有一环形凹槽,当工具侧放入主体侧时,工具板上位于环形凹槽外侧的端面与法兰的环形片状结构的端面贴合,且法兰的延伸部及活塞的开口端伸入至环形凹槽内。具体的,环形凹槽的底部设有通孔。
本实施例中的环形凹槽可以对活塞的运动起到一定的导向作用,使活塞的运动更为平稳,从而保证工具侧和主体侧顺利锁紧和分离,凹槽底部的通孔则便于活塞在凹槽内运动时,凹槽内气压过高对活塞的运动造成阻碍。
实施例三
实施例三公开了换枪盘的另外一种具体实施例,其结构与实施例一基本相同,不同之处在于,在本实施例中,延伸部的第二端设有第三斜面,第三斜面和第二斜面位于延伸部的同一侧,且第三斜面与第二斜面的倾斜方向相反。当工具侧放入主体侧且处于松开状态时,第三斜面位于钢球的外侧,第三斜面可以对钢球形成一定的防护。
具体的,主体板上设有第四斜面,第四斜面位于环形凹槽的内侧,且第四斜面朝向环形凹槽的外侧,且第四斜面与第一斜面相对且倾斜方向相反。当工具侧和主体侧分离时,第四斜面的设置可以对钢球的移动进行避让,从而避免钢球被夹在活塞和工具板之间,保证了工具侧可以和主体侧顺利分隔开来。
实施例四
实施例四公开了换枪盘的另外一种具体实施例,其结构与实施例一基本相同,不同之处在于,在本实施例中,换枪盘还包括一对接口支架,一对接口支架上分别设有多个用于安装接头的安装部,一对接口支架分别可拆卸地设置在工具板和主体板上。
具体的,换枪盘还包括:电源线接头,可拆卸地设置在接口支架的安装部中;信号线接头,可拆卸地设置在接口支架的安装部中;焊接接头,可拆卸地设置在接口支架的安装部中;气动接头,可拆卸地设置在接口支架的安装部中;液压油接头,可拆卸地设置在接口支架的安装部中。
图3公开了现有的换枪盘中的接口布置情况,现有的工具交换装置接口内置在工具交换装置内部,接口形式有两种:气动接口41和电信号接口42,气动接口41只能用于气动接口,电信号接口42只能用于电动接口,接口形式简单,并且不可更换为其他种类接口,该种接口设计方式限制了工具交换装置的应用范围,只能进行简单的搬运,不适合更为复杂的使用环境。
而本实施例中的换枪盘接口设置灵活,可以进行多种接头的配合使用,扩大了换枪盘的应用范围。
当然,在其他实施例中,接头的种类和数目均可以根据实际需要进行调整。
实施例五
实施例五公开了换枪盘的另外一种具体实施例,其结构与实施例一基本相同,不同之处在于,在本实施例中,活塞盖通过螺钉固定在主体板中的凸起上,且螺钉的头部和活塞盖的接触面上设有挡垫。
具体的,活塞盖和主体板的凸起之间的接触面上设有密封环,活塞盖和活塞的内侧壁之间的接触面上设有密封环,活塞的外侧壁与主体板的凹部的内侧壁之间接触面上设有密封环,活塞的底部和主体板的凸起之间的接触面上设有密封环。
本实施例的换枪盘中第一密闭腔体和第二密闭腔体的密封效果好。
实施例六
实施例六公开了换枪盘一种较为优选的实施例,换枪盘包括工具侧和主体侧。
如图4和图5所示,主体侧包括:主体板50,主体板50的中心设有一凹部,且凹部的中心设有一凸起;活塞51,活塞51为一端开口一端封闭的腔体结构,活塞51可移动地穿设凸起上,活塞51的开口端设有一圈钢球56,活塞51与主体板50之间形成第一密封腔57;活塞盖52,位于在活塞51的内腔中,且固定在凹部的凸起上,与活塞51之间形成第二密封腔58;法兰55,包括环形片状结构和延伸部,环形片状结构与主体板50的一端固定连接,延伸部设置在所述环形片状结构的内侧,且延伸部向远离主体板50的方向延伸,延伸部靠近主体板50的一端(如图4所示的延伸部的上端)设有第一斜面,且第一斜面朝向主体板50的凹部。
如图4和图5所示,工具侧包括:工具板60;锁紧环61,锁紧环61与工具板60同轴且固定连接,锁紧环61远离工具板60的一端(即图4中所示的锁紧环61的上端)的外侧设有第二斜面,且第二斜面朝向工具板60。
当工具侧放入主体侧时,第一斜面和第二斜面之间可形成用于夹持钢球56的间隙,且第一斜面的倾斜角度大于第二斜面的倾斜角度,第一斜面和第二斜面之间的间距沿着工具侧指向主体侧的方向逐渐减小。
如图4所示,当工具侧放入主体侧且处于松开状态时,第一密封腔57的容积最大,第二密封腔58的容积最小,且钢球56远离第一斜面和第二斜面之间的间隙。
如图5所示,当工具侧与主体侧处于夹紧状态时,第一密封腔57的容积最小,第二密封腔58的容积最大,且钢球56位于第一斜面和第二斜面之间的间隙中且被夹紧。
具体的,工具板60上设有一环形凹槽,当工具侧放入主体侧时,工具板60上位于环形凹槽外侧的端面与法兰55的环形片状结构的端面贴合,且法兰55的延伸部及活塞51的开口端伸入至所述环形凹槽内,且环形凹槽的底部设有通孔。
具体的,延伸部的第二端(即图4中所示的延伸部的下端)设有第三斜面,第三斜面和第二斜面位于延伸部的同一侧,且第三斜面与第二斜面的倾斜方向相反。当工具侧放入主体侧且处于松开状态时,第三斜面位于钢球56的外侧,从而对钢球起到一定的防护作用。
具体的,主体板50上设有第四斜面,第四斜面位于环形凹槽的内侧,且第四斜面朝向环形凹槽的外侧,且第四斜面与第一斜面相对且倾斜方向相反,第四斜面可以避让钢球,避免钢球被夹在工具板和活塞之间。
如图6和图7所示,换枪盘还包括一对接口支架59,一对接口支架上分别设有多个用于安装接头的安装部,一对接口支架分别可拆卸地设置在工具板60和主体板50上。
如图6和图7所示,换枪盘还包括:电源线接头62,信号线接头63,焊接接头64,气动接头65,液压油接头66,均可拆卸地设置在接口支架的安装部中。
具体的,活塞盖52通过螺钉53固定在主体板50中的凸起上,且螺钉53的头部和活塞盖52的接触面上设有挡垫54。
具体的,活塞盖52和主体板50的凸起之间的接触面上设有密封环,活塞盖52和活塞51的内侧壁之间的接触面上设有密封环,活塞51的外侧壁与主体板50的凹部的内侧壁之间接触面上设有密封环,活塞51的底部和主体板50的凸起之间的接触面上设有密封环。
本发明的换枪盘的实施例六的具体应用情况如下:
如图4所示,在松开状态时,活塞51处于伸出状态,钢球56处于活塞51的锥孔中,并位于法兰55上部,法兰55上的第三斜面对钢球形成一定防护。在此状态下,工具侧才放入主体侧内。
工具侧放入主体侧内部后,向第二密封腔58内注入气压,活塞51带动钢球56向靠近主体板的凹部底部移动到一定位置,钢球56被法兰55上的第一斜面和锁紧环61上的第二斜面夹紧,阻止了活塞51继续移动,工具侧和主体侧完成夹紧。
如图5所示,向第一密封腔体57中注入气体,活塞51向靠近工具侧的方向移动,最终带动钢球56回到初始位置,工具侧和主体侧松开,工具侧可从主体侧脱开。
法兰55的第一斜面和锁紧环61的第二斜面具有不同的倾斜角度,在主体侧和工具侧夹紧后,工具侧向外移动(即远离主体侧)的趋势越大,主体侧和工具侧夹得越紧,即使气压被暂时中断或长期中断,主体侧和工具侧也不会脱开。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。