CN109483599B - 电动式机器人末端快换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动式机器人末端快换装置，包括相互连接的机器人侧盘与工具侧盘，所述机器人侧盘面向工具侧盘的端面设有传动槽，所述工具侧盘面向传动槽的端面对应设有锁合槽，所述传动槽内转动连接有主轴，所述传动槽内还设有传动机构，所述传动机构将主轴与电机传动连接，所述电机与机器人侧盘固定；所述锁合槽内设有锁合装置，所述主轴驱动锁合装置控制机器人侧盘与工具侧盘的锁合与解锁。从上述结构可知，本发明的电动式机器人末端快换装置，通过电机带动推板对滚珠实现机器人侧盘和工具侧盘的锁合固定和拆卸分离，提高了快换装置的锁合固定和拆卸分离效率。

Description

电动式机器人末端快换装置

技术领域

本发明涉及一种机器人工具快换装置的技术领域，具体涉及一种电动式机器人末端快换装置。

背景技术

随着人工成本的增加，越来越多的企业开始推广使用机器人。由于机器人不需要休息，执行程度高，所以很多重复劳动的生产工作都可以通过机器人来进行。

在机器人的使用过程中，对于不同的工序，机器人需要更换不同的工具，目前市面上的机器人在更换工具的时候都是通过快换装置实现的，这样能够提高机器人更换工具的效率，而且也能实现机器人对多种不同工序的生产，进而提高机器人的利用率。

但是，目前的机器人生产过程中，所使用的机器人快换装置的动力源一般都是压缩气体，然后通过压缩气体的动力带动气动元件执行实施快换。但是气动的快换装置存在以下缺点：首先就是，由于气源的限制，导致机器人必须有一根气管与气源连接，这就限制了机器人的动作，比如移动的机器人在使用气动快换的时候必须要拖着一根气管，显然限制了机器人的移动范围；另外，气动元件在使用的时候，只能将气动元件的行程两端作为有效动作点，行程内的其余点、则是由于无法精确移动到并停止于某处而无法使用，因此气动元件的快换装置必须要求对应的工件侧盘的型号必须统一，否则无法适用；还有就是气动元件在执行动作的时候，会产生较大的冲击，所以气动元件在频繁使用之后，容易发生损坏。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种电动式机器人末端快换装置，通过电机带动推板对滚珠实现机器人侧盘和工具侧盘的锁合固定和拆卸分离，提高了快换装置的锁合固定和拆卸分离效率；电机驱动快换装置，无需在外接其它动力源，更加适用于移动的机器人使用；滚珠在对于机器人侧盘和工具侧盘的锁合或拆卸过程中，滚珠的移动范围相当于滚珠的半径，移动距离很小，但是滚珠为保证机器人侧盘和工具侧盘的锁合需要施加足够的作用力，因此通过蜗轮蜗杆的传动方式以及推板的与丝杆的传动连接，恰恰具有位移量较小、位移精度高、扭矩大、传动平稳的特性，也使得作为动力源的电机仅需要较小的功率即能实现所需功能；通过丝杆与推板传动连接，从而能够使推板移动至行程范围内的任意位置，从而使得钢珠在伸出量最大范围内任意值都能够实现钢珠的伸出，从而使该快换装置能够适用于不同尺寸的工具侧盘，适用范围更广；结构简单，拆装方便，便于维修，生产成本低。

本发明所采取的技术方案是：

电动式机器人末端快换装置，包括相互连接的机器人侧盘与工具侧盘，所述机器人侧盘面向工具侧盘的端面设有传动槽，所述工具侧盘面向传动槽的端面对应设有锁合槽，所述传动槽内转动连接有主轴，所述传动槽内还设有传动机构，所述传动机构将主轴与电机传动连接，所述电机与机器人侧盘固定；所述锁合槽内设有锁合装置，所述主轴驱动锁合装置控制机器人侧盘与工具侧盘的锁合与解锁。

本发明进一步改进方案是，所述锁合装置包括位于传动槽与锁合槽之间所设的连接套管，所述连接套管面向工具侧盘的端面同轴固定有伸入锁合槽内的锁合套管，所述锁合套管内设有沿着锁合套管轴向移动的推板，所述推板与主轴传动连接，所述锁合套管的管壁上设有多个连通锁合套管内外的通孔，所述通孔内设有与通孔直径匹配的滚珠，所述锁合槽的内壁、位于锁合套管的外侧同轴固定有锁合环，所述锁合环内壁底部向内设有翻边A，推板在主轴的作用下将滚珠压制于翻边A，将工具侧盘与机器人侧盘锁合固定。

本发明更进一步改进方案是，所述主轴面向锁合槽的一端同轴固定有丝杆，所述推板的轴心设有与丝杆匹配的内螺纹、与丝杆传动连接。

本发明更进一步改进方案是，所述推板的圆周侧壁的底部直径与锁合套管的内径相等，所述推板的圆周侧壁的顶部直径小于底部直径。

本发明更进一步改进方案是，所述推板的圆周侧壁为光滑面。

本发明更进一步改进方案是，所述推板的圆周侧壁与推板的顶面圆角过渡。

本发明更进一步改进方案是，所述通孔的长度大于滚珠的半径、并且小于滚珠的直径。

本发明更进一步改进方案是，当推板向机器人侧盘一侧移动至最大行程处的时候，滚珠的最外侧端与锁合套管对应位置处的外侧壁齐平、或者滚珠的最外侧端位于通孔内；当推板工具侧盘一侧移动至最大行程处的时候，滚珠的最内侧端与锁合套管对应位置处的内侧侧壁齐平、或者滚珠的最内侧端位于锁合套管内。

本发明更进一步改进方案是，所述通孔沿着由锁合套管外侧至轴心的顺序向机器人侧盘的一侧倾斜。

本发明更进一步改进方案是，所述通孔的外侧孔口向内设有翻边B，所述翻边B的内径小于滚珠的直径。

本发明更进一步改进方案是，所述翻边B的内侧面为与滚珠球面匹配的曲面。

本发明更进一步改进方案是，所述翻边A背向机器人侧盘一侧的端面沿着由外至轴心的顺序向机器人侧盘的一侧倾斜，所述翻边A背向机器人侧盘的一侧端面的内侧边沿所在高度低于或等于通孔的外侧孔口的最低处。

本发明更进一步改进方案是，所述翻边A背向机器人侧盘一侧的端面的外侧边沿与机器人侧盘的端面接触、所述翻边A背向机器人侧盘一侧的端面的内侧边沿与连接套管接触。

本发明更进一步改进方案是，所述传动机构包括同轴固定于主轴的蜗轮、与蜗轮传动连接的蜗杆，还包括与蜗杆同轴固定的传动轮A，以及固定于电机输出轴的传动轮B，所述传动轮A与传动轮B传动连接，所述蜗轮、蜗杆、传动轮A和传动轮B转动连接于传动槽内。

本发明更进一步改进方案是，所述传动轮A和传动轮B通过传动带传动连接。

本发明更进一步改进方案是，所述传动带为同步带。

本发明更进一步改进方案是，所述传动轮A的齿数大于等于传动轮B的齿数。

本发明更进一步改进方案是，所述通孔均匀分布于锁合套管的侧壁。

本发明更进一步改进方案是，所述主轴通过轴承A与传动槽的槽底转动连接，所述主轴通过轴承B与连接套管转动连接。

本发明更进一步改进方案是，所述连接套管的内壁向内设有翻边C，所述轴承B与翻边C面向机器人侧盘的一侧端面接触。

本发明更进一步改进方案是，所述机器人侧盘的传动槽的槽口设有台阶槽，所述连接套管与台阶槽连接。

本发明更进一步改进方案是，所述连接套管与机器人侧盘通过螺纹固定连接。

本发明更进一步改进方案是，所述锁合环与工具侧盘通过螺纹固定连接。

本发明更进一步改进方案是，所述电机为伺服电机。

本发明更进一步改进方案是，所述机器人侧盘与机器人连接，所述工具侧盘与工具连接。

本发明的有益效果在于：

第一、本发明的电动式机器人末端快换装置，通过电机带动推板对滚珠实现机器人侧盘和工具侧盘的锁合固定和拆卸分离，提高了快换装置的锁合固定和拆卸分离效率。

第二、本发明的电动式机器人末端快换装置，电机驱动快换装置，无需在外接其它动力源，更加适用于移动的机器人使用。

第三、本发明的电动式机器人末端快换装置，滚珠在对于机器人侧盘和工具侧盘的锁合或拆卸过程中，滚珠的移动范围相当于滚珠的半径，移动距离很小，但是滚珠为保证机器人侧盘和工具侧盘的锁合需要施加足够的作用力，因此通过蜗轮蜗杆的传动方式以及推板的与丝杆的传动连接，恰恰具有位移量较小、位移精度高、扭矩大、传动平稳的特性，也使得作为动力源的电机仅需要较小的功率即能实现所需功能。

第四、本发明的电动式机器人末端快换装置，通过丝杆与推板传动连接，从而能够使推板移动至行程范围内的任意位置，从而使得钢珠在伸出量最大范围内任意值都能够实现钢珠的伸出，从而使该快换装置能够适用于不同尺寸的工具侧盘，适用范围更广。

第五、本发明的电动式机器人末端快换装置，结构简单，拆装方便，便于维修，生产成本低。

附图说明：

图1为本申请的主视剖视示意图。

具体实施方式：

如图1所示，电动式机器人末端快换装置包括相互连接的机器人侧盘1与工具侧盘2，所述机器人侧盘1面向工具侧盘2的端面设有传动槽15，所述工具侧盘2面向传动槽15的端面对应设有锁合槽12，所述传动槽15内转动连接有主轴4，所述传动槽15内还设有传动机构，所述传动机构将主轴4与电机3传动连接，所述电机3与机器人侧盘1固定；所述锁合槽12内设有锁合装置，所述主轴4驱动锁合装置控制机器人侧盘1与工具侧盘2的锁合与解锁。

所述锁合装置包括位于传动槽15与锁合槽12之间所设的连接套管8，所述连接套管8面向工具侧盘2的端面同轴固定有伸入锁合槽12内的锁合套管11，所述锁合套管11内设有沿着锁合套管11轴向移动的推板6，所述推板6与主轴4传动连接，所述锁合套管11的管壁上设有多个连通锁合套管11内外的通孔13，所述通孔13内设有与通孔13直径匹配的滚珠7，所述锁合槽12的内壁、位于锁合套管11的外侧同轴固定有锁合环9，所述锁合环9内壁底部向内设有翻边A10，推板6在主轴4的作用下将滚珠7压制于翻边A10，将工具侧盘2与机器人侧盘1锁合固定。

所述主轴4面向锁合槽12的一端同轴固定有丝杆5，所述推板6的轴心设有与丝杆5匹配的内螺纹、与丝杆5传动连接。

所述推板6的圆周侧壁的底部直径与锁合套管11的内径相等，所述推板6的圆周侧壁的顶部直径小于底部直径。

所述推板6的圆周侧壁为光滑面。

所述推板6的圆周侧壁与推板6的顶面圆角过渡。

所述通孔13的长度大于滚珠7的半径、并且小于滚珠7的直径。

当推板6向机器人侧盘1一侧移动至最大行程处的时候，滚珠7的最外侧端与锁合套管11对应位置处的外侧壁齐平、或者滚珠7的最外侧端位于通孔13内；当推板工具侧盘2一侧移动至最大行程处的时候，滚珠7的最内侧端与锁合套管11对应位置处的内侧侧壁齐平、或者滚珠7的最内侧端位于锁合套管11内。

所述通孔13沿着由锁合套管11外侧至轴心的顺序向机器人侧盘1的一侧倾斜。

所述通孔13的外侧孔口向内设有翻边B，所述翻边B的内径小于滚珠7的直径。

所述翻边B的内侧面为与滚珠7球面匹配的曲面。

所述翻边A10背向机器人侧盘1一侧的端面沿着由外至轴心的顺序向机器人侧盘1的一侧倾斜，所述翻边A10背向机器人侧盘1的一侧端面的内侧边沿所在高度低于或等于通孔13的外侧孔口的最低处。

所述翻边A10背向机器人侧盘1一侧的端面的外侧边沿与机器人侧盘1的端面接触、所述翻边A10背向机器人侧盘1一侧的端面的内侧边沿与连接套管8接触。

所述传动机构包括同轴固定于主轴4的蜗轮16、与蜗轮16传动连接的蜗杆17，还包括与蜗杆17同轴固定的传动轮A18，以及固定于电机3输出轴的传动轮B19，所述传动轮A18与传动轮B19传动连接，所述蜗轮16、蜗杆17、传动轮A18和传动轮B19转动连接于传动槽15内。

所述传动轮A18和传动轮B19通过传动带20传动连接。

所述传动带20为同步带。

所述传动轮A18的齿数大于等于传动轮B19的齿数。

所述通孔13均匀分布于锁合套管11的侧壁。

所述主轴4通过轴承A22与传动槽15的槽底转动连接，所述主轴4通过轴承B21与连接套管8转动连接。

所述连接套管8的内壁向内设有翻边C14，所述轴承B21与翻边C14面向机器人侧盘1的一侧端面接触。

所述机器人侧盘1的传动槽15的槽口设有台阶槽，所述连接套管8与台阶槽连接。

所述连接套管8与机器人侧盘1通过螺纹固定连接。

所述锁合环9与工具侧盘2通过螺纹固定连接。

所述电机3为伺服电机。

所述机器人侧盘1与机器人连接，所述工具侧盘2与工具连接。

另外，还可以将传动轮A18和传动轮B19通过传动带20传动连接的方式替换为齿轮传动，从而在高扭输出的过程中，避免传动带损坏，而且齿轮传动同样也能达到平稳传动的效果。

本发明的机器人侧盘1与工具侧盘2锁合固定的时候，电机3驱动传动机构带动主轴4反向转动，使得推板6在丝杆5作用下向机器人侧盘1的一侧移动至最大行程处，此时滚珠7的最外端并未伸出锁合套管11的外侧壁；然后机器人带动机器人侧盘1向连接有工具的工具侧盘2一侧移动，并使机器人侧盘1与工具侧盘2的对应位置接触；接着电机3驱动传动机构带动主轴4正向转动，使得推板6在丝杆5的作用下向工具侧盘2的一侧移动，在推板6的移动作用下，将通孔13内的滚珠7沿着通孔13向外推出，从而使滚珠7与翻边A10接触，并将翻边A10连通工具侧盘2一起锁合固定于机器人侧盘1。

本发明的机器人侧盘1与工具侧盘2拆卸分离的时候，电机3驱动传动机构带动主轴4反向转动，使得推板6在丝杆5作用下向机器人侧盘1的一侧移动，此时由于通孔13本身倾斜的结构，使得滚珠7自动沿着通孔13向内缩回，直至滚珠7的最外端并未伸出锁合套管11的外侧壁；然后机器人带动机器人侧盘1向远离连接有工具的工具侧盘2一侧移动，从而实现机器人侧盘1与工具侧盘2的拆卸分离。

Claims (8)

1.电动式机器人末端快换装置，其特征在于：包括相互连接的机器人侧盘（1）与工具侧盘（2），所述机器人侧盘（1）面向工具侧盘（2）的端面设有传动槽（15），所述工具侧盘（2）面向传动槽（15）的端面对应设有锁合槽（12），所述传动槽（15）内转动连接有主轴（4），所述传动槽（15）内还设有传动机构，所述传动机构将主轴（4）与电机（3）传动连接，所述电机（3）与机器人侧盘（1）固定；所述锁合槽（12）内设有锁合装置，所述主轴（4）驱动锁合装置控制机器人侧盘（1）与工具侧盘（2）的锁合与解锁;

所述锁合装置包括位于传动槽（15）与锁合槽（12）之间所设的连接套管（8），所述连接套管（8）面向工具侧盘（2）的端面同轴固定有伸入锁合槽（12）内的锁合套管（11），所述锁合套管（11）内设有沿着锁合套管（11）轴向移动的推板（6），所述推板（6）与主轴（4）传动连接，所述锁合套管（11）的管壁上设有多个连通锁合套管（11）内外的通孔（13），所述通孔（13）内设有与通孔（13）直径匹配的滚珠（7），所述锁合槽（12）的内壁、位于锁合套管（11）的外侧同轴固定有锁合环（9），所述锁合环（9）内壁底部向内设有翻边A（10），推板（6）在主轴（4）的作用下将滚珠（7）压制于翻边A（10），将工具侧盘（2）与机器人侧盘（1）锁合固定；

所述传动机构包括同轴固定于主轴（4）的蜗轮（16）、与蜗轮（16）传动连接的蜗杆（17），还包括与蜗杆（17）同轴固定的传动轮A（18），以及固定于电机（3）输出轴的传动轮B（19），所述传动轮A（18）与传动轮B（19）传动连接，所述蜗轮（16）、蜗杆（17）、传动轮A（18）和传动轮B（19）转动连接于传动槽（15）内。

2.如权利要求1所述的电动式机器人末端快换装置，其特征在于：所述主轴（4）面向锁合槽（12）的一端同轴固定有丝杆（5），所述推板（6）的轴心设有与丝杆（5）匹配的内螺纹、与丝杆（5）传动连接。

3.如权利要求1所述的电动式机器人末端快换装置，其特征在于：所述推板（6）的圆周侧壁的底部直径与锁合套管（11）的内径相等，所述推板（6）的圆周侧壁的顶部直径小于底部直径。

4.如权利要求1所述的电动式机器人末端快换装置，其特征在于：所述通孔（13）的长度大于滚珠（7）的半径、并且小于滚珠（7）的直径。

5.如权利要求1所述的电动式机器人末端快换装置，其特征在于：所述通孔（13）沿着由锁合套管（11）外侧至轴心的顺序向机器人侧盘（1）的一侧倾斜。

6.如权利要求1所述的电动式机器人末端快换装置，其特征在于：所述通孔（13）的外侧孔口向内设有翻边B，所述翻边B的内径小于滚珠（7）的直径。

7.如权利要求1所述的电动式机器人末端快换装置，其特征在于：所述翻边A（10）背向机器人侧盘（1）一侧的端面沿着由外至轴心的顺序向机器人侧盘（1）的一侧倾斜，所述翻边A（10）背向机器人侧盘（1）的一侧端面的内侧边沿所在高度低于或等于通孔（13）的外侧孔口的最低处。

8.如权利要求1所述的电动式机器人末端快换装置，其特征在于：所述翻边A（10）背向机器人侧盘（1）一侧的端面的外侧边沿与机器人侧盘（1）的端面接触、所述翻边A（10）背向机器人侧盘（1）一侧的端面的内侧边沿与连接套管（8）接触。