CN110253628B - 一种机器人末端工具快换装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机器人末端工具快换装置，包括：上壳体；下壳体，下壳体内设有空腔，下壳体上部设有针型气缸，针型气缸的下端延伸至空腔内，下壳体的下部设有锥头轴，锥头轴的上端伸入空腔内与针型气缸之间设有活塞杆，活塞杆的上端伸入针型气缸内与针型气缸滑动连接；锁紧头部，锁紧头部的下端设有开口向下的滑槽，锥头轴的下端伸入滑槽内，且锥头轴的下端外壁与滑槽的内壁滑动连接，滑槽的侧壁上设有多个工作孔，工作孔内活动设有用于配合锥头轴锁紧的钢珠；快换盘，快换盘套设于锁紧头部的下端外侧，快换盘上与锁紧头部之间设有用于配合钢珠锁紧的限位环。本发明结构简单，能够有效的降低空间干涉对机器人实现快换的影响。

Description

一种机器人末端工具快换装置

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人末端工具快换装置。

背景技术

随着工业自动化的快速发展，工业机器人在生产制造中得到广泛应用。快换装置可以实现快速更换末端工具，使机器人的利用效率大大提高，实现“一机多用”，使机器人的应用更具柔性。

目前市面上的大部分快换装置具备各种通路(机械连接、油、气、电等)的快换功能，但无法满足狭小作业空间工具的快换，如缝纫、涂胶、去毛刺等。因此有必要设计一种微型机器人快换装置来满足生产遇到的空间干涉问题，同时保证快换的负载需求及定位要求。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供一种应用于狭小作业空间、减少空间干涉的机器人末端工具快换装置，以解决上述至少一项技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种机器人末端工具快换装置，包括：

上壳体，所述上壳体装配于机器人本体上；

下壳体，所述下壳体的上部与所述上壳体的下部卡接固定，所述下壳体内设有空腔，所述下壳体上部设有针型气缸，所述针型气缸的下端延伸至所述空腔内，所述下壳体的下部设有锥头轴，所述锥头轴的上端伸入所述空腔内与所述针型气缸之间设有活塞杆，所述活塞杆的上端伸入所述针型气缸内与所述针型气缸滑动连接，所述活塞杆的下端与所述锥头轴的上端固定连接，所述活塞杆外侧套设固定有限位盘，所述锥头轴的上端外侧套设有弹簧，所述弹簧的上端与所述限位盘朝向所述锥头轴的一侧侧壁固定连接，所述弹簧的下端与所述空腔的底壁固定连接；

锁紧头部，所述锁紧头部的上部与所述下壳体的下部固定连接，所述锁紧头部的下端设有开口向下的滑槽，所述锥头轴的下端伸入所述滑槽内，且所述锥头轴的下端外壁与所述滑槽的内壁滑动连接，所述滑槽的侧壁上设有多个工作孔，所述工作孔内活动设有用于配合所述锥头轴锁紧的钢珠；

快换盘，所述快换盘装配于工具端本体上，所述快换盘套设于所述锁紧头部的下端外侧，所述快换盘上与所述锁紧头部之间设有用于配合所述钢珠锁紧的限位环。

本发明的有益效果是：本发明设有针型气缸，通过与机器人的气源连接，可以有效的进行快换；同时本发明结构简单，能够有效的降低空间干涉对机器人实现快换的影响；本发明设有弹簧，能够柔性的保持锁紧头部与快换盘之间的稳定性；本发明的弹簧与针型气缸配合使用，在需要解锁时，针型气缸推动锥头轴移动，可以实现锁紧头部与快换盘分离，在锁定时，弹簧的弹力作用可以使锁紧头部与快换盘锁紧，这样针型气缸只需要单作用即可满足要求，可以有效的使针型气缸的结构更加简单，更利于本装置在狭小空间使用。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述针型气缸的外壁上设有第一外螺纹，所述下壳体的上部设有第一固定螺母，所述空腔内设有第二固定螺母，所述第一固定螺母和所述第二固定螺母的均设有与所述外螺纹相配合的第一内螺纹，所述第一固定螺母套设于所述针型气缸的上端外侧，所述第一固定螺母通过所述第一内螺纹和第一所述外螺纹与所述针型气缸螺纹固定连接，所述第二固定螺母套设于所述针型气缸的下端外侧，所述第二固定螺母通过所述第一内螺纹和所述第一外螺纹与所述针型气缸螺纹固定连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：第一固定螺母和第二固定螺母的作用可以有效的对针型气缸的位置进行有效调节。

进一步，所述针型气缸上侧设有气管接口，所述上壳体上设有活动孔，所述气管接口的一端与所述针型气缸固定连接，所述气管接口的另一端穿过所述活动孔延伸至所述上壳体上侧。

采用上述进一步方案的有益效果是：气管接口经活动孔更容易与机器人的气源连接，同时上壳体可以有效的对针型气缸和气管接口起到很好的保护作用。

进一步，所述上壳体下部相对设有两个固定翼部，所述下壳体的上端卡设于两个所述固定翼部之间。

采用上述进一步方案的有益效果是：固定翼部和下壳体卡接，更容易装配。

进一步，所述快换盘的上端壁面与所述锁紧头部的下侧壁面之间设有多个定位销，所述快换盘的上端壁面上设有与所述定位销配合的定位孔，所述定位销的一端所述锁紧头部朝向所述快换盘的一侧壁面固定连接，所述定位销的另一端伸入所述定位孔内与所述定位孔过盈配合。

采用上述进一步方案的有益效果是：定位销和定位孔配合能够对快换盘和锁紧头部的周向角度进行定位，避免快换盘和锁紧头部之间发生相对旋转。

进一步，所述锥头轴的一端内侧以及所述限位盘上均设有第二内螺纹，所述活塞杆的一端上设有第二外螺纹，所述活塞杆通过所述第二外螺纹和所述第二内螺纹与所述锥头轴和所述限位盘螺纹固定连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：螺纹固定连接可以有效将活塞杆与锥头轴连接，同时可以便于调节二者之间的连接长度，有效的调整锥头轴的位置。

进一步，所述锥头轴设于所述滑槽内的一端上设有圆台形锁定部，所述钢珠设于所述圆台形锁定部的侧壁与所述工作孔之间，所述圆台形锁定部的下端侧壁与所述滑槽的内壁滑动连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：锥头轴在弹簧的作用下，圆台形锁定部的侧壁将弹簧的作用力进行传导，使钢珠经过工作孔将快换盘卡套在锁紧头部上。

进一步，所述工作孔为内锥孔，所述内锥孔内径大的一端与所述滑槽连通，所述内锥孔的另一端内径小于所述钢珠的内径。

采用上述进一步方案的有益效果是：这样可以避免钢珠从工作孔内脱落，使限定在工作孔内活动。

进一步，所述空腔内设有接触开关，所述锁紧头部上设有配合所述接触开关的检测孔，所述接触开关螺纹固定在所述空腔的底壁上，且所述接触开关的检测端伸入所述检测孔内。

采用上述进一步方案的有益效果是：接触开关能够对快换盘与锁紧头部接触或分离时的状态进行测量，能够将信息有效的反馈给机器人，利于在狭小空间使用。

进一步，所述上壳体的外壁上环向设有灯带，所述灯带与所述接近开关电连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：灯带与接近开关电连接，能够将快换盘与锁紧头部之间的接触状态进行灯光显示，且状态信号可以回传至机器人控制系统，便于监测设备工作状态。

附图说明

图1为本发明结构主剖视图；

图2为本发明结构俯视图；

图3为本发明结构一种视角的立体图；

图4为本发明下壳体一种视角的立体图；

图5为本发明锁紧头部一种视角的立体图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、上壳体，2、下壳体，3、锁紧头部，4、快换盘，5、针型气缸，6、活塞杆，7、气管接头，8、限位盘，9、弹簧，10、锥头轴，11、钢珠，12、滑槽，13、接近开关，14、灯带，15、活动孔，16、定位销，17、定位孔，18、第一固定螺母，19、第二固定螺母，20、工作孔，21、检测孔，22、固定翼部。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1-5所示，本发明的机器人末端工具快换装置，包括：

上壳体1，上壳体1装配于机器人本体上，上壳体的上表面上设有多个用于与机器人本体连接的连接孔，机器人末端通过连接孔的定位作用将末端的气管与气管接头7连接，这样通过机器人控制系统向针型气缸5供气，进而驱动活塞杆6传动锥头轴10移动，使钢珠11在限位环的作用下进入工作孔20与锥头轴10之间，快换盘4与锁紧头部3分离。

下壳体2，下壳体2的上部与上壳体1的下部卡接固定，下壳体2内设有空腔，下壳体2上部设有针型气缸5，针型气缸5的下端延伸至空腔内，下壳体2的下部设有锥头轴10，锥头轴10的上端伸入空腔内与针型气缸5之间设有活塞杆6，活塞杆6的上端伸入针型气缸5内与针型气缸5滑动连接，活塞杆6的下端与锥头轴10的上端固定连接，活塞杆6外侧套设固定有限位盘8，锥头轴10的上端外侧套设有弹簧9，弹簧9的上端与限位盘8朝向锥头轴10的一侧侧壁固定连接，弹簧9的下端与空腔的底壁固定连接.

锁紧头部3，锁紧头部3的上部与下壳体2的下部固定连接，锁紧头部3的下端设有开口向下的滑槽12，锥头轴10的下端伸入滑槽12内，且锥头轴10的下端外壁与滑槽12的内壁滑动连接，滑槽12的侧壁上设有多个工作孔20，工作孔20内活动设有用于配合锥头轴10锁紧的钢珠11。

快换盘4，快换盘4装配于工具端本体上，快换盘4套设于锁紧头部3的下端外侧，快换盘4内设有锁紧槽，锁紧头部3的下端伸入锁紧槽内，快换盘4上与锁紧头部3之间设有用于配合钢珠11锁紧的限位环，限位环位于锁紧槽的上侧开口处，其下壁面与钢珠11配合锁紧。

针型气缸5的外壁上设有第一外螺纹，下壳体2的上部设有第一固定螺母18，空腔内设有第二固定螺母19，第一固定螺母18和第二固定螺母19的均设有与外螺纹相配合的第一内螺纹，第一固定螺母18套设于针型气缸5的上端外侧，第一固定螺母18通过第一内螺纹和第一外螺纹与针型气缸5螺纹固定连接，第二固定螺母19套设于针型气缸5的下端外侧，第二固定螺母19通过第一内螺纹和第一外螺纹与针型气缸5螺纹固定连接。

针型气缸5上侧设有气管接头7，上壳体1上设有活动孔15，气管接头7的一端与针型气缸5固定连接，气管接头7的另一端穿过活动孔15延伸至上壳体1上侧；针型气缸5为单作用气缸，针型气缸5经气管接头7供气后克服弹簧9的弹力使锥头轴10向下移动，钢珠11的一侧滑入滑槽12内，实现解锁；当针型气缸5的供气消失时，在弹簧9的弹力作用下向上拉动锥头轴10，锥头轴10末端的圆台形锁定部向工作孔20外顶钢珠11，使钢珠11的一侧凸出于滑槽12的外壁，形成锁定结构；活动孔15为水滴形孔。

上壳体1下部相对设有两个固定翼部22，下壳体2的上端卡设于两个固定翼部22之间，固定翼部22的截面为弓形劣弧，下壳体2有与弓形劣弧围成圆形的结构，下壳体2卡设于两个固定翼部22之间时，能够围成一个完整的圆形，固定翼部22的上端与上壳体1的下壁固定连接，固定翼部22的下端端面上设有螺纹孔，下壳体通过螺钉与固定翼部22固定连接。

快换盘4的上端壁面与锁紧头部3的下侧壁面之间设有多个定位销16，快换盘4的上端壁面上设有与定位销16配合的定位孔17，定位销16的一端锁紧头部3朝向快换盘4的一侧壁面固定连接，定位销16的另一端伸入定位孔17内与定位孔17过盈配合。

锥头轴10的一端内侧以及限位盘8上均设有第二内螺纹，活塞杆6的一端上设有第二外螺纹，活塞杆6通过第二外螺纹和第二内螺纹与锥头轴10和限位盘8螺纹固定连接。

锥头轴10设于滑槽12内的一端上设有圆台形锁定部，钢珠11设于圆台形锁定部的侧壁与工作孔20之间，圆台形锁定部的下端侧壁与滑槽12的内壁滑动连接。

工作孔20为内锥孔，内锥孔内径大的一端与滑槽12连通，内锥孔的另一端内径小于钢珠11的内径，滑槽12的侧壁厚度小于钢珠11的内径，设于滑槽12内的锥头轴10的轴体与滑槽12的内壁之间间隔设置，位于锥头轴10一端上的圆台形锁定部的上端与锥头轴10的下端固定连接，圆台形锁定部的下端与滑槽12的内壁滑动连接，在圆台形锁定部的上下滑动的作用下，使钢珠11产生移动，进而完成锁定以及解锁的过程。

空腔内设有接近开关13，锁紧头部3上设有配合接近开关13的检测孔21，接近开关13螺纹固定在空腔的底壁上，且接近开关13的检测端伸入检测孔21内，接近开关电连接机器人控制系统，将得到的快换到位状态信息发送给机器人控制系统。

上壳体1的外壁上环向设有灯带14，灯带14与接近开关13电连接，灯带14能够显示红色和绿色，当接近开关13检测到锁紧头部3的下表面与快换盘4上表面接触时，灯带14显示绿色；当接近开关13检测到锁紧头部3的下表面与快换盘4的上表面分离时，灯带14显示红色，应用灯光效果提示快换盘4与锁紧头部3之间的接触状态，状态信号可以回传至机器人控制系统，便于监测设备工作状态。灯带14也可以为环形灯带，在上壳体1的外壁上设有卡槽，环形灯带固定于卡槽内，环形灯带的外环壁面与上壳体1的外壁处于同一壁面上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种机器人末端工具快换装置，其特征在于，包括：

上壳体(1)，所述上壳体(1)装配于机器人本体上；

下壳体(2)，所述下壳体(2)的上部与所述上壳体(1)的下部卡接固定，所述下壳体(2)内设有空腔，所述下壳体(2)上部设有针型气缸(5)，所述针型气缸(5)的下端延伸至所述空腔内，所述下壳体(2)的下部设有锥头轴(10)，所述锥头轴(10)的上端伸入所述空腔内与所述针型气缸(5)之间设有活塞杆(6)，所述活塞杆(6)的上端伸入所述针型气缸(5)内与所述针型气缸(5)滑动连接，所述活塞杆(6)的下端与所述锥头轴(10)的上端固定连接，所述活塞杆(6)外侧套设固定有限位盘(8)，所述锥头轴(10)的上端外侧套设有弹簧(9)，所述弹簧(9)的上端与所述限位盘(8)朝向所述锥头轴(10)的一侧侧壁固定连接，所述弹簧(9)的下端与所述空腔的底壁固定连接；

锁紧头部(3)，所述锁紧头部(3)的上部与所述下壳体(2)的下部固定连接，所述锁紧头部(3)的下端设有开口向下的滑槽(12)，所述锥头轴(10)的下端伸入所述滑槽(12)内，且所述锥头轴(10)的下端外壁与所述滑槽(12)的内壁滑动连接，所述滑槽(12)的侧壁上设有多个工作孔(20)，所述工作孔(20)内活动设有用于配合所述锥头轴(10)锁紧的钢珠(11)；

快换盘(4)，所述快换盘(4)装配于工具端本体上，所述快换盘(4)套设于所述锁紧头部(3)的下端外侧，所述快换盘(4)上与所述锁紧头部(3)之间设有用于配合所述钢珠(11)锁紧的限位环；

所述针型气缸(5)的外壁上设有第一外螺纹，所述下壳体(2)的上部设有第一固定螺母(18)，所述空腔内设有第二固定螺母(19)，所述第一固定螺母(18)和所述第二固定螺母(19)的均设有与所述外螺纹相配合的第一内螺纹，所述第一固定螺母(18)套设于所述针型气缸(5)的上端外侧，所述第一固定螺母(18)通过所述第一内螺纹和第一所述外螺纹与所述针型气缸(5)螺纹固定连接，所述第二固定螺母(19)套设于所述针型气缸(5)的下端外侧，所述第二固定螺母(19)通过所述第一内螺纹和所述第一外螺纹与所述针型气缸(5)螺纹固定连接；

所述快换盘(4)的上端壁面与所述锁紧头部(3)的下侧壁面之间设有多个定位销(16)，所述快换盘(4)的上端壁面上设有与所述定位销(16)配合的定位孔(17)，所述定位销(16)的一端所述锁紧头部(3)朝向所述快换盘(4)的一侧壁面固定连接，所述定位销(16)的另一端伸入所述定位孔(17)内与所述定位孔(17)过盈配合；

所述锥头轴(10)的一端内侧以及所述限位盘(8)上均设有第二内螺纹，所述活塞杆(6)的一端上设有第二外螺纹，所述活塞杆(6)通过所述第二外螺纹和所述第二内螺纹与所述锥头轴(10)和所述限位盘(8)螺纹固定连接；

所述锥头轴(10)设于所述滑槽(12)内的一端上设有圆台形锁定部，所述钢珠(11)设于所述圆台形锁定部的侧壁与所述工作孔(20)之间，所述圆台形锁定部的下端侧壁与所述滑槽(12)的内壁滑动连接。

2.根据权利要求1所述的一种机器人末端工具快换装置，其特征在于，所述针型气缸(5)上侧设有气管接头(7)，所述上壳体(1)上设有活动孔(15)，所述气管接头(7)的一端与所述针型气缸(5)固定连接，所述气管接头(7)的另一端穿过所述活动孔(15)延伸至所述上壳体(1)上侧。

3.根据权利要求2所述的一种机器人末端工具快换装置，其特征在于，所述上壳体(1)下部相对设有两个固定翼部(22)，所述下壳体(2)的上端卡设于两个所述固定翼部(22)之间。

4.根据权利要求1所述的一种机器人末端工具快换装置，其特征在于，所述工作孔(20)为内锥孔，所述内锥孔内径大的一端与所述滑槽(12)连通，所述内锥孔的另一端内径小于所述钢珠(11)的内径。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种机器人末端工具快换装置，其特征在于，所述空腔内设有接近开关(13)，所述锁紧头部(3)上设有配合所述接近开关(13)的检测孔(21)，所述接近开关(13)螺纹固定在所述空腔的底壁上，且所述接近开关(13)的检测端伸入所述检测孔(21)内。

6.根据权利要求5所述的一种机器人末端工具快换装置，其特征在于，所述上壳体(1)的外壁上环向设有灯带(14)，所述灯带(14)与所述接近开关(13)电连接。