CN107433484A - 一种托盘交换系统标准抓取装置 - Google Patents

Abstract

一种托盘交换系统标准抓取装置，包括与机器人抓取臂末端相连的抓取装置主盘以及连接有标准托盘的抓取装置工具盘；抓取装置主盘包括主盘基体，主盘基体上向外凸出设置有定位锥销以及滚珠保持架；抓取装置工具盘包括能够插入滚珠保持架的工具盘基体，工具盘基体上设有标准托盘连接端口以及用于固定滚珠保持架的工具盘卡环。本发明抓取装置主盘通过抓取装置工具盘切换不同的标准托盘，从而实现不同加工产品的更换，采用分体式结构，加工简单且加工质量容易保证，工具盘基体在工具盘卡环连接部上加工有导入角，增大了机器人的示教容差，降低了示教难度。本发明的整体结构简单可靠，找正快捷，使用方便。

Description

一种托盘交换系统标准抓取装置

技术领域

本发明涉及数控加工自动化领域，具体涉及一种托盘交换系统标准抓取装置。

背景技术

由于机器人针对不同的产品给机床自动上下料加工时，需要做不同的手爪及治具，其缺点是加工产品的柔性较差，更改治具或手爪带来的验证周期也比较长。为了解决这些问题，目前通用的做法是把治具安装在一个标准板上，产品变更时治具安装标准板不用更换，只需更换安装在标准板上的治具即可。同时可以在机床内部工作台上做一个通用的定位夹紧系统，形成一个加工治具安装标准板与机床工作台的标准接口。治具安装标准板与机器人之间也可以做标准抓取装置，也就形成了加工治具安装标准板与机器人之间的标准接口。

现有的标准抓取装置一般是由与机械手连接的部分以及与标准托盘连接的部分组成，与机械手连接的部分主要为一个类似单作用气缸的结构，它包括缸体部分、滚珠保持部分、活塞机构、弹簧部分，缸体一般为一体式结构，夹紧主要由弹簧推动活塞机构，挤压滚珠从而夹紧拉钉，打开主要由压缩空气推动活塞机构移动来松开拉钉，与标准托盘连接的部分主要由两个销子及拉钉安装板组成，拉钉与销子安装在同一个标准板上，销子主要起定位作用，断气时由弹簧来锁紧，起到安全保护作用。这种标准抓取装置主要存在以下问题：

1.由于标准托盘上的拉钉靠弹簧锁紧，弹簧的力量需要根据负载大小来选型，力量过大有可能活塞打不开，力量小了有可能夹不紧，因此需要反复的试验，比较耗时耗力，并且对气源的压力稳定性要求较高，如果气源压力过小有可能打不开活塞，从而使拉钉卡死，这在自动化应用中是非常忌讳的；2.标准抓取装置是否打开没有检测，这样整个系统没有反馈，是一个开环的系统，不能检测拉钉卡死的异常情况；3.目前弹簧式夹紧机构，虽然可以在断气的情况下起到保险作用，但其结构较为复杂；4.由于采用普通的销子握爪的示教容差较小，示教精度要求较高；5.拉钉及缸体的加工比较困难，加工精度不易保证。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种托盘交换系统标准抓取装置，其结构简单，能够对抓取状态进行检测，降低零件的加工难度以及示教难度。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：包括与机器人抓取臂末端相连的抓取装置主盘以及连接有标准托盘的抓取装置工具盘；抓取装置主盘包括主盘基体，主盘基体上向外凸出设置有定位锥销以及滚珠保持架；抓取装置工具盘包括能够插入滚珠保持架的工具盘基体，工具盘基体上设有标准托盘连接端口以及用于固定滚珠保持架的工具盘卡环。

所述的主盘基体内部具有设置移动活塞的空腔，移动活塞推动凸轮伸出或缩回；凸轮前端设置滚珠，工具盘基体上设置工具盘卡环连接部，工具盘卡环上设有配合滚珠的卡紧斜面，工具盘卡环连接部上设有配合定位锥销的销孔。

所述的移动活塞外周上设置活塞密封圈，移动活塞与凸轮通过螺钉连接在一起。

所述的移动活塞上安装磁环，主盘基体上设有用于检测磁环所在位置的检测传感器。

凸轮包括能先后与滚珠相接触的第一锥部和第二锥部，滚珠伸出距离逐渐增大。

所述的第一锥部和第二锥部之间的凸轮上开有起机械保险作用的锁止槽。

机器人抓取臂的末端设置机器人连接端盖，主盘基体具有能够通过螺钉与之相连的端盖安装部。所述的机器人连接端盖与端盖安装部之间通过密封圈进行密封。

所述的滚珠保持架与主盘基体之间通过密封圈进行密封。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：抓取装置主盘通过抓取装置工具盘切换不同的标准托盘，从而实现不同加工产品的更换，整个系统具有较高的柔性。本发明抓取装置主盘的主盘基体上向外凸出设置有定位锥销以及滚珠保持架，滚珠保持架伸入工具盘基体并能够通过工具盘卡环进行紧固，工具盘基体通过标准托盘连接端口安装标准托盘，采用分体式结构，加工简单且加工质量容易保证。工具盘基体在工具盘卡环连接部上加工有导入角，主盘插入部与工具盘插入部之间设有间隙，方便滚珠保持架的伸入固定，增大了机器人的示教容差，降低了示教难度。本发明的整体结构简单可靠，找正快捷，使用方便。

进一步的，本发明主盘基体通过移动活塞推动凸轮伸出或缩回，凸轮前端设置滚珠，工具盘卡环上设有配合滚珠的卡紧斜面，工具盘卡环连接部上设有配合定位锥销的销孔，松开与锁紧都是靠压力气体作为动力源，凸轮活塞机构上设置有排气孔，有效的减小了活塞运行阻力，在很小的压力(0.2MPa)下就能够松开与锁紧工具盘。本发明采用钢球制成的滚珠作为锁止结构，能使抓取装置的主盘与工具盘自动分离，不会出现卡止现象。

进一步的，本发明移动活塞上安装磁环，主盘基体上设有用于检测磁环所在位置的检测传感器，通过磁环位置能够确定凸轮的位置，从而确定松开及锁紧的状态，检测稳定可靠。

进一步的，本发明凸轮包括能先后与滚珠相接触的第一锥部和第二锥部，第一锥部和第二锥部之间的凸轮上开有起机械保险作用的锁止槽，在压缩空气气源不稳定或断气的状态下，锁止槽对抓取装置工具盘没有轴向的分力，凸轮能够锁止在锁止槽内，成为机械保险结构。

附图说明

图1本发明的整体结构示意图；

图2本发明抓取装置主盘与抓取装置工具盘的俯视示意图；

图3本发明抓取装置主盘与抓取装置工具盘的内部结构示意图；

附图中：1-标准托盘；2-抓取装置工具盘；3-抓取装置主盘；4-机器人抓取臂；5-检测传感器；6-主盘基体；61-端盖安装部；62-滚珠保持架安装部；7-定位锥销；8-工具盘基体；81-标准托盘连接端；82-工具盘卡环连接部；9-机器人连接端盖；10-滚珠保持架；101-主盘插入部；102-滚珠安装部；103-活塞密封部；11-滚珠；12-凸轮；121-排气孔；122-第一锥部；123-第二锥部；13-螺钉；14-移动活塞；141-磁环；142-滑动部；15-工具盘卡环；151-卡紧斜面；152-工具盘插入部。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

参见图1，本发明托盘交换系统标准抓取装置由抓取装置主盘3、抓取装置工具盘2组成，其中抓取装置主盘3与机器人抓取臂4连接，抓取装置工具盘2与标准托盘1连接。

参见图2-3，本发明的抓取装置主盘3主要是由主盘基体6、定位锥销7、机器人连接端盖9、滚珠保持架10、滚珠11、凸轮12、螺钉13、移动活塞14组成。主盘基体6内部有一个空腔，移动活塞14可以在空腔内移动。主盘基体6的端盖安装部61与机器人连接端盖9通过螺钉进行连接，机器人连接端盖9与主盘基体6之间通过密封圈进行密封，机器人连接端盖9凸出主盘基体6形成一个定位圆面。滚珠保持架安装部62与滚珠保持架10通过螺钉连接，定位锥销7与滚珠保持架10的销孔连接，定位锥销7主要由一个直段以及一个锥段组成，滚珠保持架10与主盘基体6之间也设有密封圈密封。滚珠保持架10主要是由主盘插入部101、滚珠安装部102、活塞密封部103组成，其中主盘插入部101内部为空腔结构，端部加工有倒角，滚珠安装部102是由能够容纳滚珠11的多个孔组成，圆孔具有一个凸沿，可以保持滚珠11不掉出滚珠保持架10并且能够从主盘插入部101的内腔装入；活塞密封部103有能够容纳密封圈的凹槽，并且密封圈与移动活塞14接触形成密封，移动活塞14可以在内部移动。移动活塞14的滑动部142，一端在主盘基体6内腔滑动，一端在活塞密封部103内滑动，并且与凸轮12用螺钉13连接在一起，活塞运动时可以带动凸轮一起运动，活塞上安装有磁环141；本发明的主盘基体6上固定有两个检测传感器5，用于检测移动活塞14上磁环141的位置。凸轮12上设有第一锥部122和第二锥部123，在工作时，滚珠11先与第一锥部122接触再与第二锥部123接触，内腔的气体通过排气孔121排出。

本发明的抓取装置工具盘2主要由工具盘基体8与工具盘卡环15组成。工具盘基体8的标准托盘连接端81与标准托盘1连接，工具盘卡环连接部82与工具盘卡环15连接。工具盘卡环15主要包括卡紧斜面151及工具盘插入部152。

本发明的具体工作过程为：

抓取装置主盘3与机器人抓取臂4连接，抓取装置工具盘2与标准托盘1连接，一个抓取装置主盘3能够配合多个抓取装置工具盘2，这样就能够构成一个机器人抓取臂4配套多个标准托盘1的系统，通过抓取装置主盘3来切换不同的标准托盘1，从而实现不同加工产品的更换，整个系统具有很高的柔性。抓取装置主盘3的工作原理是通过压缩空气来切换移动活塞14的移动方向，进而来带动凸轮12来回移动，在抓取时移动活塞14一侧的压缩空气打开，推动凸轮12顶出，推动滚珠11向外移动，滚珠11的凸出部分与卡紧斜面151接触，滚珠11先与凸轮12的第一锥部122接触再与凸轮12的第二锥部123接触，滚珠11的伸出距离也越来越大，就会推着卡紧斜面151轴向移动，定位锥销7插入到工具盘卡环15的销孔中，从而锁紧工具盘。工具盘需要松开时，移动活塞14另一侧压缩空气打开，推动凸轮12缩回，滚珠11的推力消失，滚珠11处于自由状态，抓取装置工具盘2就松开了。

本发明的检测传感器5通过检测活塞上的磁环141来确定凸轮12的位置，从而确定标准抓取装置的松开及锁紧，因为移动活塞14与凸轮12是刚性连接的结构，整个结构简单可靠。在压缩空气气源不稳定或断气的状态下，凸轮12的第一锥部122及第二锥部123之间有一直段或小凹槽，对工具盘没有轴向的分力，因此可以可靠的锁止在直段或小凹槽部，成为一个机械保险机构。由于抓取装置工具盘2、抓取装置主盘3通过定位锥销7定位，因此在主盘插入部101与工具盘插入部152之间可以有一个间隙，并且在端部有一个较大的导入角，增大了机械手的示教容差，降低了示教难度。机器人连接端盖9伸出主盘基体6形成了一个定位凸台，在机器人抓取臂4安装时与机械手法兰面的凹槽配合，方便机器人的找正调节。本发明的工具盘基体8与工具盘卡环15、主盘基体6与滚珠保持架10、移动活塞14与凸轮12之间均采用分体式的结构，加工简单，加工质量容易保证。

Claims (9)

1.一种托盘交换系统标准抓取装置，其特征在于：包括与机器人抓取臂(4)末端相连的抓取装置主盘(3)以及连接有标准托盘(1)的抓取装置工具盘(2)；抓取装置主盘(3)包括主盘基体(6)，主盘基体(6)上向外凸出设置有定位锥销(7)以及滚珠保持架(10)；抓取装置工具盘(2)包括能够插入滚珠保持架(10)的工具盘基体(8)，工具盘基体(8)上设有标准托盘连接端口(81)以及用于固定滚珠保持架(10)的工具盘卡环(15)。

2.根据权利要求1所述的托盘交换系统标准抓取装置，其特征在于：主盘基体(6)内部具有设置移动活塞(14)的空腔，移动活塞(14)推动凸轮(12)伸出或缩回；凸轮(12)前端设置滚珠(11)，工具盘基体(8)上设置工具盘卡环连接部(82)，工具盘卡环(15)上设有配合滚珠(11)的卡紧斜面，工具盘卡环连接部(82)上设有配合定位锥销(7)的销孔。

3.根据权利要求2所述的托盘交换系统标准抓取装置，其特征在于：所述的移动活塞(14)外周上设置活塞密封圈，移动活塞(14)与凸轮(12)通过螺钉(13)连接在一起。

4.根据权利要求2所述的托盘交换系统标准抓取装置，其特征在于：所述的移动活塞(14)上安装磁环(141)，主盘基体(6)上设有用于检测磁环(141)所在位置的检测传感器(5)。

5.根据权利要求2所述的托盘交换系统标准抓取装置，其特征在于：凸轮(12)包括能先后与滚珠(11)相接触的第一锥部(122)和第二锥部(123)，滚珠(11)伸出距离逐渐增大。

6.根据权利要求5所述的托盘交换系统标准抓取装置，其特征在于：所述的第一锥部(122)和第二锥部(123)之间的凸轮(12)上开有起机械保险作用的锁止槽。

7.根据权利要求1所述的托盘交换系统标准抓取装置，其特征在于：机器人抓取臂(4)的末端设置机器人连接端盖(9)，主盘基体(6)具有能够通过螺钉与之相连的端盖安装部(61)。

8.根据权利要求7所述的托盘交换系统标准抓取装置，其特征在于：所述的机器人连接端盖(9)与端盖安装部(61)之间通过密封圈进行密封。

9.根据权利要求1或8所述的托盘交换系统标准抓取装置，其特征在于：所述的滚珠保持架(10)与主盘基体(6)之间通过密封圈进行密封。