CN110539286A - 一种夹具快换系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种夹具快换系统，包括夹具快换底座，夹具快换底座包括调整底板、底座支架，底座支架通过调整底板固定在地面上，底座支架上设有夹具定位部件、夹具顶升装置，夹具顶升装置包括顶板装置、支撑板装置，顶板装置包括顶板，顶板与顶升气缸传动连接，顶板上设有定位销，支撑板装置包括支撑板，支撑板与支撑气缸传动连接，夹具的底部设有夹具安装板，夹具安装板与夹具定位部件形成定位连接，顶升气缸驱动顶板将夹具顶离地面，顶板上的定位销与设在夹具安装板上的定位销孔配合形成定位销接，支撑气缸驱动支撑板运动至顶板下方，顶升气缸复位将顶板放置在支撑板上。本发明采用夹具底面定位的方案，具有适应性强，操作效率高的特点。

Description

一种夹具快换系统

技术领域

本发明涉及一种机器人的工具快换系统，特别涉及一种夹具快换系统，属于机器人设备领域。

背景技术

目前，一般夹具无法实现快换功能，无法在短时间内迅速准确的更换夹具。行业内其他产品从夹具两侧定位，限制了夹具底板的大小，所有夹具的底板都必须做的一样大，这样一来较大的产品就完全不能在其夹具底座上进行定位，较小的产品又必须做相对大一些的底板，这样就造成了不必要浪费，适应性差。

发明内容

本发明夹具快换系统公开了新的方案，采用夹具底面定位的方案，解决了现有方案适应性差，操作效率低的问题。

本发明夹具快换系统包括夹具快换底座，夹具快换底座包括调整底板、底座支架，底座支架通过调整底板固定在地面上，底座支架上设有夹具定位部件、夹具顶升装置，夹具顶升装置包括顶板装置、支撑板装置，顶板装置包括顶板，顶板与顶升气缸传动连接，顶板上设有定位销，支撑板装置包括支撑板，支撑板与支撑气缸传动连接，夹具的底部设有夹具安装板，夹具安装板与夹具定位部件形成定位连接，顶升气缸驱动顶板将夹具顶离地面，顶板上的定位销与设在夹具安装板上的定位销孔配合形成定位销接，支撑气缸驱动支撑板运动至顶板下方，顶升气缸复位将顶板放置在支撑板上。

进一步，本方案的底座支架是方形框架，底座支架的一侧上设有夹具顶升装置A，底座支架的与底座支架一侧相对的另一侧上设有夹具顶升装置B，夹具顶升装置A的顶板A与夹具顶升装置B的顶板B是相互平行的长条板，顶板A的一端外侧的底座支架上设有夹具定位部件A，顶板B的一端外侧的底座支架上设有夹具定位部件B，底座支架一侧的内侧设有支撑板装置A，底座支架另一侧的内侧设有支撑板装置B。

更进一步，本方案的夹具安装板包括相互平行的长条状夹具安装板A、夹具安装板B，夹具安装板A、夹具安装板B的一端是楔形结构，夹具安装板A、夹具安装板B的首尾各设有定位销孔，夹具定位部件A、夹具定位部件B是一端开设楔形缺口的定位块，楔形结构与对应的楔形缺口配合形成定位连接，顶板A、顶板B的首尾各设有定位销，定位销与对应的定位销孔配合形成定位销接。

更进一步，本方案的支撑板装置A、支撑板装置B的上方盖设有底座盖板，底座盖板固定在底座支架上。

更进一步，本方案的夹具顶升装置还包括智能控制系统，智能控制系统包括中央控制单元、三位电磁阀、顶板A位置检测传感器、顶板B位置检测传感器、支撑板A位置检测传感器、支撑板B位置检测传感器，中央控制单元根据顶板A位置检测传感器、顶板B位置检测传感器发送的顶板A、顶板B到位信号通过三位电磁阀控制支撑气缸A、支撑气缸B驱动支撑板A、支撑板B运动，中央控制单元根据支撑板A位置检测传感器、支撑板B位置检测传感器发送的支撑板A、支撑板B到位信号通过三位电磁阀控制顶升气缸A、顶升气缸B复位将顶板A、顶板B放置在支撑板A、支撑板B上。

再进一步，本方案的智能控制系统还包括顶板A检测板、顶板B检测板，顶板A检测板设在顶板A外侧的底座支架上，顶板B检测板设在顶板B外侧的底座支架上，顶板A位置检测传感器、顶板B位置检测传感器包括下限传感器、上限传感器，下限传感器检测顶板A、顶板B与顶板A检测板、顶板B检测板的位置关系，上限传感器检测顶板A、顶板B的上升到位状态。

进一步，本方案的调整底板包括底板、调整板，底座支架设在调整板上，底板与地面接触，调整板与底板间设有调距螺栓，调距螺栓调整底板与调整板间的距离。

更进一步，本方案的调距螺栓的两侧的调整板与底板间还设有紧固螺栓，紧固螺栓固定底板与调整板间的距离。

本发明夹具快换系统采用夹具底面定位的方案，具有适应性强，操作效率高的特点。

附图说明

图1是本发明夹具快换系统与夹具装配状态的结构图。

图2是夹具快换系统的结构图。

图3是夹具快换系统的顶升状态的结构图。

图4是夹具快换系统的顶升支撑状态的结构图。

图5是夹具快换系统与夹具拆卸状态的结构图。

其中，100是夹具快换底座，101是底座盖板，110是底座支架，120是夹具定位部件，131是顶板，132是顶升气缸，133是定位销，141是支撑板，142是支撑气缸，152是顶板B位置检测传感器，153是顶板B检测板，160是调整底板，161是调距螺栓，162是紧固螺栓，210是夹具安装板，211是定位销孔。

具体实施方式

如图1所示，本发明夹具快换系统包括夹具快换底座，夹具快换底座包括调整底板、底座支架，底座支架通过调整底板固定在地面上，底座支架上设有夹具定位部件、夹具顶升装置，夹具顶升装置包括顶板装置、支撑板装置，顶板装置包括顶板，顶板与顶升气缸传动连接，顶板上设有定位销，支撑板装置包括支撑板，支撑板与支撑气缸传动连接，夹具的底部设有夹具安装板，夹具安装板与夹具定位部件形成定位连接，顶升气缸驱动顶板将夹具顶离地面，顶板上的定位销与设在夹具安装板上的定位销孔配合形成定位销接，支撑气缸驱动支撑板运动至顶板下方，顶升气缸复位将顶板放置在支撑板上。上述方案采用夹具底面定位的方案，利用顶升装置将夹具顶起脱离地面，便于机器人快速更换工具，提高了工具更换系统的适应性，降低了成本。

为了满足夹具快换底座的基本功能，本方案公开了一种具体的底座方案，如图1、2所示，底座支架是方形框架，底座支架的一侧上设有夹具顶升装置A，底座支架的与底座支架一侧相对的另一侧上设有夹具顶升装置B，夹具顶升装置A的顶板A与夹具顶升装置B的顶板B是相互平行的长条板，顶板A的一端外侧的底座支架上设有夹具定位部件A，顶板B的一端外侧的底座支架上设有夹具定位部件B，底座支架一侧的内侧设有支撑板装置A，底座支架另一侧的内侧设有支撑板装置B。基于以上方案，本方案的夹具安装板包括相互平行的长条状夹具安装板A、夹具安装板B，夹具安装板A、夹具安装板B的一端是楔形结构，夹具安装板A、夹具安装板B的首尾各设有定位销孔，夹具定位部件A、夹具定位部件B是一端开设楔形缺口的定位块，楔形结构与对应的楔形缺口配合形成定位连接，顶板A、顶板B的首尾各设有定位销，定位销与对应的定位销孔配合形成定位销接。为了使得底座支架框内的设备免收外部破坏，避免直接暴露出来，本方案还采用了封盖板部件，即支撑板装置A、支撑板装置B的上方盖设有底座盖板，底座盖板固定在底座支架上。

基于上述方案，为了提高系统的智能自动化程度，本方案还公开了一种智能控制系统，具体是夹具顶升装置还包括智能控制系统，智能控制系统包括中央控制单元、三位电磁阀、顶板A位置检测传感器、顶板B位置检测传感器、支撑板A位置检测传感器、支撑板B位置检测传感器，中央控制单元根据顶板A位置检测传感器、顶板B位置检测传感器发送的顶板A、顶板B到位信号通过三位电磁阀控制支撑气缸A、支撑气缸B驱动支撑板A、支撑板B运动，中央控制单元根据支撑板A位置检测传感器、支撑板B位置检测传感器发送的支撑板A、支撑板B到位信号通过三位电磁阀控制顶升气缸A、顶升气缸B复位将顶板A、顶板B放置在支撑板A、支撑板B上。鉴于顶板通常采用比较厚的板材，为了保证检测的精确性，还引入了双检测传感器以及辅助检测的检测板，如图3所示，具体是本方案的智能控制系统还包括顶板A检测板、顶板B检测板，顶板A检测板设在顶板A外侧的底座支架上，顶板B检测板设在顶板B外侧的底座支架上，顶板A位置检测传感器、顶板B位置检测传感器包括下限传感器、上限传感器，下限传感器检测顶板A、顶板B与顶板A检测板、顶板B检测板的位置关系，上限传感器检测顶板A、顶板B的上升到位状态。即下限传感器检测顶板是否升至检测板的上方，而上限检测顶板是否顶升到位，只有两者都检测合格才判断顶板顶升到位。

为了使得夹具快换底座的高度可以调节，本方案还公开了一种可以调高的调整底板，如图2所示，具体是调整底板包括底板、调整板，底座支架设在调整板上，底板与地面接触，调整板与底板间设有调距螺栓，调距螺栓调整底板与调整板间的距离。为了进一步加固调节后的稳定性，本方案的调距螺栓的两侧的调整板与底板间还设有紧固螺栓，紧固螺栓固定底板与调整板间的距离。

本方案公开了一种夹具快换系统，图2是夹具快换底座的初始状态(无夹具状态)，如图1、5所示，夹具底板的下表面有两块夹具安装板，每个夹具安装板上面有2个定位销孔，共计4个定位销孔，所有夹具的这4个定位销孔的大小和间距是固定的。夹具底座上有4个定位销，这4个定位销和夹具安装板上的4个定位销孔的大小及位置是一样的，夹具通过这4个定位销孔和夹具底座进行固定与连接。夹具底座由调整底板、底座支架、顶板、支撑板、定位块(夹具定位部件)、顶升气缸、支撑气缸等部件组成，顶升气缸的作用是将夹具顶起，离开地面，支撑气缸可以将支撑板推出至顶板下方，支撑气缸带有到位传感器，当传感器检测到支持板推出到位后，控制顶升气缸的电磁阀就换向，带动顶板下降并落位在支撑板上方。如图3所示，快换底座在两个顶板边各安装了2个传感器用来检测顶板的位置，由于顶板比较厚，为了精确的检测到顶板位置，在顶板侧边安装一个检测板。控制顶板的电磁阀为三位电磁阀，其结构为左位是顶升位，右侧为下降位，中间位是排气位，当电磁阀左侧线圈通电时，电磁阀阀芯移动至左侧，顶升气缸活塞下侧通气，顶板上升，当电磁阀右侧线圈通电时，电磁阀阀芯移动至右侧，顶升气缸活塞上侧通气，顶板下降，当电磁阀两侧线圈都不通电时，阀芯在弹簧的作用下移动至中间位，气缸活塞两侧跟大气联通，两侧排气，气缸不会动作。

基于以上系统，本方案的夹具装载、卸载操作可以包括以下过程。

夹具装载

当需要安装夹具时，先将夹具推到夹具快换底座的正前方，此时夹具底座处于初始位置，如图2、5所示。然后将夹具继续向前推，直至夹具安装板顶到定位块(夹具定位部件)形成定位接触。操作人员在人机交互界面点击夹具装载按钮，此时控制顶升气缸的电磁阀换向，顶升气缸上升，顶板上的定位销插入到夹具安装板上的定位销孔，顶板继续上升，将夹具顶起并离开地面，如图1、3所示。当两个顶板上端的传感器都检测到顶板到达以后，支撑气缸将支撑板推出，如图4所示。当支撑气缸检测到支撑板推出到位以后，控制顶升气缸的电磁阀换向，带动顶板下降并落位在支撑板上方，两个顶板下端的传感器都检测顶板到位，10秒后电磁阀复位至中间位，顶升气缸两侧都没有压力空气，此时夹具安装完成。以上所有动作都是在控制系统的控制之下自动完成，机器人在启动前会检测两个顶板下端的传感器都检测顶板是否到位，如果其中一个没有到位或者两个都没有到位，机器人将不会启动。

夹具卸载

当需要卸载夹具时，操作人员在人机交互界面点击夹具卸载按钮，此时控制顶升气缸的电磁阀右侧线圈通电，给气缸活塞上侧通气，5秒后，电磁阀右侧线圈不通电，左侧通电，此时顶升气缸活塞下侧通气，顶板上升。当两个顶板上端的传感器都检测到顶板到达以后，控制支撑板的电磁阀换向，支撑气缸将支撑板退回。当支撑气缸检测到退回到位以后，控制顶升气缸的电磁阀左侧线圈断电，右侧线圈通电，顶升气缸活塞上端通气，气缸下降，夹具落回地面。20秒后，电磁阀复位至中间位，顶升气缸两侧都没有压力空气，此时夹具卸载完成。以上所有动作都是在控制系统的控制之下自动完成。

本方案的夹具快换系统可以更换在线夹具，使机器人不再闲置，提高机器人使用率，降低了设备投资成本。快换底座的所有动作都是自动控制的，大大减少了夹具更换的时间，降低了人工的劳动强度。本方案采用了大量的传感器，保证夹具更换后的状态符合生产要求，完全杜绝了应为更换夹具后状态错误导致的机器人撞机现象。本方案采用在夹具底面定位，相比行业内其他产品从夹具两侧定位，对夹具适应性更强。现有方案从两侧定位，就限制了夹具底板的大小，所有夹具的底板都必须做的一样大，这样一来较大的产品就完全不能在夹具底座上进行定位，较小的产品又必须做相对大一些的底板，这样就造成了不必要的浪费，而本方案对夹具底板的限制较小，小到1米宽、大到2米宽的夹具都可以很方便的完成定位，适应性极强。因此，本方案具有以下特点：⑴提高机器人利用率；⑵降低设备投资成本；⑶降低工人劳动强度；⑷减小设备占地面积；⑸提高夹具底座相对不同夹具的适应能力；⑹杜绝了应夹具更换以后状态错误导致的机器人撞机现象。基于以上特点，本方案的夹具快换系统相比现有的同类方案具有突出的实质性特点和显著的进步。

本方案的夹具快换系统并不限于具体实施方式中公开的内容，实施例中出现的技术方案可以基于本领域技术人员的理解而延伸，本领域技术人员根据本方案结合公知常识作出的简单替换方案也属于本方案的范围。

Claims (8)

1.一种夹具快换系统，其特征是包括夹具快换底座，所述夹具快换底座包括调整底板、底座支架，所述底座支架通过所述调整底板固定在地面上，所述底座支架上设有夹具定位部件、夹具顶升装置，所述夹具顶升装置包括顶板装置、支撑板装置，所述顶板装置包括顶板，所述顶板与顶升气缸传动连接，所述顶板上设有定位销，所述支撑板装置包括支撑板，所述支撑板与支撑气缸传动连接，夹具的底部设有夹具安装板，所述夹具安装板与所述夹具定位部件形成定位连接，所述顶升气缸驱动所述顶板将所述夹具顶离地面，所述顶板上的定位销与设在所述夹具安装板上的定位销孔配合形成定位销接，所述支撑气缸驱动所述支撑板运动至所述顶板下方，所述顶升气缸复位将所述顶板放置在所述支撑板上。

2.根据权利要求1所述的夹具快换系统，其特征在于，所述底座支架是方形框架，所述底座支架的一侧上设有夹具顶升装置A，所述底座支架的与所述底座支架一侧相对的另一侧上设有夹具顶升装置B，所述夹具顶升装置A的顶板A与所述夹具顶升装置B的顶板B是相互平行的长条板，所述顶板A的一端外侧的所述底座支架上设有夹具定位部件A，所述顶板B的一端外侧的所述底座支架上设有夹具定位部件B，所述底座支架一侧的内侧设有支撑板装置A，所述底座支架另一侧的内侧设有支撑板装置B。

3.根据权利要求2所述的夹具快换系统，其特征在于，所述夹具安装板包括相互平行的长条状夹具安装板A、夹具安装板B，所述夹具安装板A、夹具安装板B的一端是楔形结构，所述夹具安装板A、夹具安装板B的首尾各设有定位销孔，所述夹具定位部件A、夹具定位部件B是一端开设楔形缺口的定位块，所述楔形结构与对应的所述楔形缺口配合形成定位连接，所述顶板A、顶板B的首尾各设有定位销，所述定位销与对应的所述定位销孔配合形成定位销接。

4.根据权利要求2所述的夹具快换系统，其特征在于，所述支撑板装置A、支撑板装置B的上方盖设有底座盖板，所述底座盖板固定在所述底座支架上。

5.根据权利要求2所述的夹具快换系统，其特征在于，所述夹具顶升装置还包括智能控制系统，所述智能控制系统包括中央控制单元、三位电磁阀、顶板A位置检测传感器、顶板B位置检测传感器、支撑板A位置检测传感器、支撑板B位置检测传感器，所述中央控制单元根据所述顶板A位置检测传感器、顶板B位置检测传感器发送的顶板A、顶板B到位信号通过所述三位电磁阀控制支撑气缸A、支撑气缸B驱动支撑板A、支撑板B运动，所述中央控制单元根据所述支撑板A位置检测传感器、支撑板B位置检测传感器发送的支撑板A、支撑板B到位信号通过所述三位电磁阀控制顶升气缸A、顶升气缸B复位将顶板A、顶板B放置在支撑板A、支撑板B上。

6.根据权利要求5所述的夹具快换系统，其特征在于，所述智能控制系统还包括顶板A检测板、顶板B检测板，所述顶板A检测板设在所述顶板A外侧的所述底座支架上，所述顶板B检测板设在所述顶板B外侧的所述底座支架上，所述顶板A位置检测传感器、顶板B位置检测传感器包括下限传感器、上限传感器，所述下限传感器检测所述顶板A、顶板B与所述顶板A检测板、顶板B检测板的位置关系，所述上限传感器检测所述顶板A、顶板B的上升到位状态。

7.根据权利要求1所述的夹具快换系统，其特征在于，所述调整底板包括底板、调整板，所述底座支架设在所述调整板上，所述底板与地面接触，所述调整板与所述底板间设有调距螺栓，所述调距螺栓调整所述底板与所述调整板间的距离。

8.根据权利要求7所述的夹具快换系统，其特征在于，所述调距螺栓的两侧的所述调整板与所述底板间还设有紧固螺栓，所述紧固螺栓固定所述底板与所述调整板间的距离。