CN111730555B - 一种快速固定装置以及变位机 - Google Patents

Abstract

一种设置在变位机上的快速固定装置，包括操作台以及设置在操作台台面上的定位单元；所述定位单元包括限位块以及推锁部；所述限位块与所述推锁部相对设置，在所述限位块与所述推锁部之间形成工件安装空间；所述限位块固定在所述操作台上，设有与操作台台面相交的第一限位面和第二限位面，所述第一限位面和第二限位面之间相互成夹角；所述推锁部包括锁定板，所述锁定板位于所述操作台台面上方且与其平行，并可朝向所述工件安装空间往复移动。本发明的快速固定装置可实现无需额外工具快速将工件固定到变位机上。

Description

一种快速固定装置以及变位机

技术领域

本发明涉及机械装配设备领域，特别是涉及一种快速固定装置以及变位机。

背景技术

随着工业化的发展，机器人出现并逐渐代替人进行各种加工，并且随着加工要求的复杂化，对机器人精度以及控制要求越来越高。为适应这些要求，需要在机器人不同的部位安装不同的零部件或是控制模块。相应地，在机器人的装配过程中需要不断变换和调整工位。为此常使用变位机作为辅助设备，将工件安装到变位机上，然后通过变位机对工件的工位进行变换和调整。

请参照图1，申请号为201822277751.4公开了一种机器人焊接及变位模具，包括操作台10、模具夹具1、两相对设置的T型板2、螺杆3、平板4和推板5。所述模具夹具2位于所述操作台10一侧，所述T型板2滑动安装在所述模具夹具1上。所述T型板2设有螺纹孔6，所述螺杆3安装在所述螺纹孔6内。所述平板4设置在所述螺杆3靠近所述模具夹具1的一侧。所述推板5一端与其中一个T型板2的一端连接，另一端铰接于所述模具夹具1。加工时，工件放置在所述模具夹具1与所述T型板2之间，推动所述推板5使工件压紧在两T型板2之间，旋转所述螺杆3使得工件压紧在所述平板4与所述模具夹具1之间，从而将工件固定在所述操作台10上，翻转所述操作台10即可实现对工位的变化与调整。

从上述机器人焊接及变位模具可以看出，现有技术中工件固定在变位机上时大多数通过螺钉固定的方式来实现，拧动螺钉所需的工作强度较大且繁琐，无法实现对工件的快速固定。而且需要配合一定的辅助工具，例如螺丝刀等才能完成，操作的便捷性差。此外，螺钉的固定方式容易受力不均，拧动螺钉的力度难以控制，容易造成工件的损伤。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种无需额外辅助工具即能快速固定工件的快速固定装置。

本发明采取的技术方案如下：

一种快速固定装置，包括操作台以及设置在操作台台面上的定位单元；所述定位单元包括限位块以及推锁部；所述限位块与所述推锁部相对设置，在所述限位块与所述推锁部之间形成工件安装空间；所述限位块固定在所述操作台上，设有与操作台台面相交的第一限位面和第二限位面，所述第一限位面和第二限位面之间相互成夹角；所述推锁部包括锁定板，所述锁定板位于所述操作台台面上方且与其平行，并可朝向所述工件安装空间往复移动。

本发明通过可滑动的推锁部与限位块向配合，无需额外辅助工具即可快速将工件固定在变位机上，且推锁部利用与操作台平行的平面夹紧工件，可降低对工件夹紧时的损伤。

进一步，所述推锁部还包括至少两个相互平行的连杆；所述连杆分别与所述锁定板和所述操作台铰接，使所述锁定板移动时保持与所述操作台台面平行。与操作台台面平行的锁定板将工件锁定在操作台台面上，且连杆结构具有一定自锁能力。

进一步，所述推锁部还包括推拉组件，所述推拉组件包括第一连接件、与所述第一连接件固定连接的推杆、以及第一支座；所述第一连接件的一端部与所述锁定板铰接；所述第一支座固定在所述操作台上并位于所述推杆和所述锁定板之间，且与所述第一连接件铰接。利用杠杆原理拉动第一推杆带动铰接在第一支座上的第一连接件转动，达到节约锁定板开合力的效果。

进一步，所述推拉组件还包括第二连接件；所述第二连接件分别与所述第一连接件以及所述锁定板铰接。通过第二连接件缩短开合行程，紧凑结构，提高效率。

进一步，所述推锁部还包括锁定组件，所述锁定组件包括插销支架、插销以及锁扣；所述插销支架以及所述锁扣相对设置位于与所述操作台台面连接的侧面上；所述插销支架以及所述锁扣上设有通孔，所述插销穿过所述插销支架以及所述锁扣的通孔；当所述推杆贴住所述锁定组件所在的操作台侧面时，所述推杆位于所述插销支架和所述锁扣之间，所述插销同时插入所述插销支架和锁扣的通孔，围住所述推杆以限制其移动。通过机械结构的锁定组件对锁定板其限位作用，保证在锁定工件期间定位装置单元不自动打开，提高对工件锁紧力以及安全性。

进一步，所述推锁部还包括磁铁，所述磁铁设置在所述第一支座上，当所述锁定板靠近所述第一支座时，所述磁铁吸住所述锁定板。磁铁使得推锁部在打开状态下保持常开，方便操作人员更换工件。

进一步，所述定位单元还包括夹钳，所述夹钳包括第二支座、拉杆、压头支架以及压头；所述第二支座固定在所述操作台台面上，所述拉杆铰接在所述第二支座上，所述压头支架一端固定在所述拉杆上，所述压头固定连接在所述压头支架的另一端；所述压头上设有与所述操作台台面相对并平行的端面。通过夹钳进一步将工件压紧在操作台上。

进一步，所述推锁部还包括支撑块，所述支撑块固定在所述操作台台面上，所述连杆分别与所述锁定板以及所述支撑块铰接。

进一步，所述连杆数量为4个，每两个连杆活动分别铰接于所述锁定板两侧。相对设置的连杆结构提高对锁定板的支撑能力。

此外，本发明还提供一种变位机，包括翻转装置以及上述快速固定装置；所述翻转装置带动所述快速固定装置的操作台翻转，所述快速固定装置的定位单元设置在所述快速固定装置的操作台上并形成工件安装空间。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1为现有技术中一种机器人焊接及变位模具的结构示意图；

图2为本发明中的变位机结构示意图；

图3为本发明中的快速固定装置侧面方向的结构示意图；

图4为本发明中的限位块以及夹钳的结构示意图；

图5为本发明中推锁部处于锁紧状态的结构示意图；

图6为本发明中推锁部各实施例的受力分析图；

图7为本发明中推锁部处于打开状态时的结构示意图。

具体实施方式

请结合参阅图2和图3，本发明的变位机包括翻转装置7、操作台10以及定位单元20。其中所述操作台10以及所述定位单元20构成本发明中的快速固定装置。所述翻转单元7带动所述操作台10进行翻转，所述定位单元20设置在所述操作台10台面上并形成工件安装空间，所述定位单元20对设置在所述工件安装空间中的工件8进行固定。在所述翻转单元7的翻转下，所述工件8随所述操作台10转动，从而实现所述工件8的工位变换。

其中，所述定位单元20包括限位块210以及推锁部220。在所述限位块210以及所述推锁部220相对设置，并在所述限位块210以及所述推锁部220之间形成安装所述工件8的工件安装空间。在所述限位块210以及所述推锁部220的共同作用下，限制所述工件8在所述操作台10台面上滑动、转动以及从所述操作台10台面脱离，从而实现所述工件8在所述操作台10上的固定。

其中，请参阅图4，所述工件8安装在所述工件安装空间时，所述限位块210顶住所述工件8。所述限位块210的形状根据所述工件8的外轮廓而定。所述限位块210上设有两个以上与所述工件8连接且相互成夹角的限位面，所述限位面与所述操作台10台面成夹角，从而限定所述工件8沿所述操作台10台面两个以上方向的滑动。优选地，所述限位块210的限位面垂直于所述操作台10台面。

在一个实施例中，所述限位块210的限位面包括弧面2110以及平面2120。所述弧面2110以及所述平面2120均与所述操作台10台面相垂直；所述弧面2110与所述工件8上的圆弧侧面相连接；所述侧面2120与所述弧面2110相连接，并与所述弧面2110的切线方向成夹角，所述平面2120与所述工件8的一侧面相连接。通过所述弧面2110限制所述工件8朝向所述弧面2110滑动。通过所述平面2120限制所述工件8朝向所述平面2120滑动，并在其与所述弧面2110共同作用下，限制所述工件8绕其圆弧侧面的中心轴转动。此外还可以根据需要，在所述工件8旁设置不同的限位块210，以进一步限制所述工件8的滑动或转动。优选地，所述操作台10的台面以及所述限位块210上设置多个相互配合的螺孔，所述限位块210通过螺钉安装到所述操作台10上，从而实现根据不同工件8的形状选取不同形状的限位块210，又或是设置不同数量的限位块210，从而进一步限制所述工件8在所述操作台10上的滑动。

请参阅图5，所述推锁部220包括连杆组件2210。所述连杆组件2210包括锁定板2211以及两个以上且相互平行的连杆2212。所述锁定板2211通过所述连杆2212铰接在所述操作台10上，且所述锁定板2211朝向所述操作台10一侧的板面与所述操作台10台面平行。所述连杆2212通过连接轴或插销等铰接方式与所述锁定板2211连接。向所述工件8方向推动所述锁定板2211直至所述锁定板2211一侧面顶住所述工件8，所述连杆2212向所述工件8倾斜。由于所述连杆2212相互平行，因此所述锁定板2211朝向所述操作台10一侧的板面在运动的过程中始终保持与所述操作台10板面平行，所述工件8夹在所述操作台10与所述锁定板2211之间。所述锁定板2211与所述限位块210共同作用，限制所述工件8在所述操作台10上三个滑动方向以及限制所述工件8向离开所述操作台10方向移动。

在一个实施例中，沿所述锁定板2211朝向所述工件8滑动方向，两连杆2212相互平行且具有间距，靠近所述工件8的连杆2212铰接在所述锁定板2211的板面中心，从而根据杠杆原理提高对所述工件8的压紧力。所述连杆通过连接轴(图未示)分别与所述锁定板2211以及所述操作台10铰接。

在另外一个实施例中，所述连杆2212数量为4个，沿所述锁定板2211朝向所述工件8滑动方向，各连杆2212相互平行且具有间距，每两个连杆2212分别连接在所述锁定板2211两相对的侧面上，且所述锁定板2211的侧面垂直于所述操作台10台面。所述连杆2212通过连接轴(图未示)分别与所述锁定板2211以及所述操作台10铰接。

进一步，所述推锁部220还包括支撑块2213，所述支撑块2213固定在所述操作台10台面上，所述连杆2212分别与所述支撑块2213以及所述锁定板2211铰接。

请参阅图6，当所述锁定板2211压向所述工件8时，设所述连杆2212与所述锁定板2211铰接的连接轴轴心为点O1以及点O2。所述锁定板2211自身重力G压向所述工件8，并在靠近所述工件8的一端以点O1以及点O2为支点产生力矩M1以及M2，所述力矩M1以及所述力矩M2使得所述锁定板2211靠近所述工件8的一端绕支点转向所述操作台10，由于所述工件8位于所述操作台10与所述锁定板2211之间，所以所述锁定板2211压住所述工件8。另一方面，所述锁定板2211受到所述连杆2212的支撑力F，所述支撑力F方向沿所述连杆2212的延伸方向支撑所述锁定板2211，所述支撑力F分解为垂直于所述操作台10的第一分力F1以及与所述第一分力F1相互垂直的第二分力F2，由于所述锁定板2211与所述操作台10平行且所述连杆2212向所述工件8方向倾斜，因此所述第二分力F2方向朝向所述工件8，从而限制所述工件8向所述锁定板2211滑动。与所述限位块210共同作用，限制所述工件8在与所述操作台10的台面内沿三个以上方向的滑动，即限制所述工件8在所述操作台10板面内的滑动以及转动。所述第一分力F1以点O1为支点产生力矩M3，所述力矩M3使得所述锁定板2211靠近所述工件8的一端绕支点O1转向所述操作台10，即所述锁定板2211压向所述工件8，在所述力矩M1、M2以及M3的作用下限制所述工件8朝远离所述操作台10的方向移动，从而实现所述连杆组件2210的自锁，所述工件8固定在所述操作台10上。

进一步，为方便推拉所述锁定板2211，所述推锁机构220还包括推拉组件2220。通过所述推拉组件2220通过轴或销等方式铰接于所述锁定板2211远离所述工件8的一侧，所述推拉组件2220设有可绕轴转动的推杆2224，推拉所述推杆2224带动所述锁定板2211移动。

在一个实施例中，所述推拉组件2220包括第一连接件2221、推杆2224以及第一支座2223。所述第一连接件2221一端铰接于所述锁定板2211远离所述工件8一侧，铰接部的轴心为点O3。所述推杆2224固定在所述第一连接件2221远离所述锁定板2211一端且朝向所述操作台10的侧面上。优选地，所述推杆2224垂直固定在所述第一连接件2221上。所述第一支座2223固定在所述操作台10台面上且位于所述锁定板2211与所述推杆2224之间，所述第一连接件2221与所述第一支座2223铰接，其铰接部的轴心为点O5。拆卸所述工件8时，朝靠近所述锁定板2211的方向推动所述推杆2224，所述推杆2224绕点O5转动，所述点O3向远离所述操作台10方向移动，所述锁定板2211随之远离所述操作台10且向所述第一支座2223移动，所述工件8的锁定解除；锁紧所述工件8时，朝远离所述锁定板2211的方向拉动所述推杆2224，所述推杆2224绕点O5转动，所述点O3向靠近所述操作台10方向移动，所述锁定板2211随之靠近所述操作台10且向所述工件8移动，锁定所述工件8。利用杠杆原理拉动所述锁定板2211可达到节省开合力的效果。此外，当所述推杆2224的杆体与所述操作台10台面垂直时，所述推杆2224以及所述第一支座2223为所述锁定板2211提供支撑作用，进一步防止所述锁定板2211朝远离所述操作台10方向翻转，进一步提高自锁效果。

在另一个实施例中，所述推拉组件2220还包括第二连接件2222。所述第二连接件2222一端铰接在所述锁定板2211远离所述工件8一侧，其铰接部的轴心为点O3；其另一端与所述第一连接件2221铰接，其铰接部的轴心为点O4。请参阅图7，拆卸所述工件8时，在点O4处施加朝向所述操作台10的力；又或是向远离所述锁定板2211的方向拉动所述推杆2224，使得所述点O4向所述操作台10移动。所述第一连接件2221以及所述第二连接件2222分别绕点O4做反方向的转动，并与所述锁定板2211成夹角，所述点O3与所述点O5的距离缩短，由于所述第二连接轴2225轴接在所述第一支座2223上，因此点O5位置不变，从而迫使所述第一连接件2221向靠近所述第一支座2223方向移动，进而带动所述锁定板2211向靠近所述第一支座2223方向移动，所述连杆2212向远离所述工件8一侧转动并倾斜，所述工件8在垂直于所述操作台10板面方向上的限制被解除。通过设置所述第二连接件2222，减少开合所述锁定板2211时所述推拉组件2220的行程，从而减少所需空间，紧凑结构，提高效率。

进一步，所述推锁机构220还包括所述锁定组件2230，所述锁定组件2230包括插销支架2231、插销2232以及锁扣2233。所述插销支架2231与所述锁扣2233均设置在与所述操作台10台面连接的同侧侧面上，所述插销支架2231与所述锁扣2233上均设有相对的通孔，优选地，所述通孔为同轴孔。所述插销2232分别通过插销支架2231与所述锁扣2233的通孔并可在所述通孔内自由滑动。所述第二连接件2222的端部延伸至装有所述插销支架2231的操作台10侧面外侧，在所述锁定板2211压紧所述工件8时，所述推杆2224位于所述插销支架2231与所述锁扣2233之间，且所述推杆2224的杆体一侧与所述操作台10侧面贴合，另一侧与所述插销2232连接，即所述推杆2224围在所述插销支架2231、所述锁扣2233所述插销2232以及所述操作台10之间。由于所述插销2232的锁紧作用，使得所述推杆2224不能向远离所述操作台10的方向移动，从而将所述插销2232锁紧。向远离所述锁扣2233的方向拉动所述插销2232，所述插销2232不再与所述推杆2224的杆体连接，向远离所述操作台10的方向拉动所述推杆2224，解除所述推锁机构220对所述工件8锁定。

进一步，所述推锁机构220还包括磁铁2240，所述磁铁2240固定在所述第一支座2223侧面上。在一个实施例中，所述锁定板2211由金属制成，，所述磁铁2240为钕磁铁。当所述锁定板221靠近所述第一支座2223时，所述磁铁2240吸住所述锁定板2211，从而将所述锁定板2211固定在所述第一支座2223上，使得所述推锁机构220保持打开状态。

进一步，还包括夹钳230，所述夹钳230设置在所述操作台10台面上且与所述工件8同侧，所述夹钳230包括第二支座2310、压头2320、压头支架2330以及拉杆2340，所述第二支座2310固定在所述操作台10台面上，所述拉杆2340铰接在所述第二支座2310上。所述压头支架2330一端通过螺钉或焊接等方式固定在所述拉杆2340上。所述压头2320固定在所述压头支架2330的另一端，所述压头2320设有与所述操作台10台面相对并平行的平面，通过拉动所述拉杆2340使其绕轴转动，从而带动所述压头支架2330转动，所述压头2320随之转动。所述拉杆2340绕轴转动带动所述压头2320的开合方式利用杠杆原理，达到无需工具、简单快捷操作的效果。

在一个实施例中，所述夹钳230压紧所述工件8上与所述操作台10板面平行的侧面时，所述拉杆2340的延伸方向与所述操作台10台面垂直，所述压头支架2330的延伸方向与所述拉杆2340的延伸方向垂直，所述压头2320设置在所述压头支架2330的一端，所述压头2320上一端面与所述操作台10台面相对并平行，所述压头2320的端面压在所述工件8的侧面上，从而进一步限制了所述工件8离开所述操作台10。拆卸所述工件8时，向远离所述压头2320的方拉动所述拉杆2340，所述拉杆2340绕轴旋转，并通过所述压头支架2330带动所述压头2320向远离所述操作台10方向转动，从而解除所述工件8在垂直于所述操作台10方向上的锁定。优选地，所述夹钳230的数量为两个以上，从而增强对所述工件8的压紧作用。此外，所述夹钳230的第二支座2310还可以安装在所述限位块210上。

进一步，上述各零部件均由金属制作而成，并对其进行磁化处理以增加其固定时的锁定力。

相比于现有技术，本发明的快速固定装置通过相互配合的限位块与推锁部实现无需辅助工具即能将工件安装到操作台上，简化操作，大大降低劳动强度。推动连杆组件的方式快速实现工件的固定并具有自锁作用，方便生产工人快速更换工件以及工件的固定，大大提高工作效率。并且设有多个防止工件脱离操作台的夹钳，与推锁机构以及多个限位件共同固定工件，即便出现漏固定或者故障的情况，也有其他固定装置进行固定，进一步防止工件从操作台脱离，大大提高稳固性以及安全性。而且设有锁定组件，在压紧力不足的情况还能保持压紧，进一步提高稳固性以及安全性。此外，在推锁机构中还设置固定推杆的磁铁，使得推锁机构在操作人员进行工件时保持打开状态，方便更换工件操作。本发明的变位机上工件安装简单，操作快捷。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种快速固定装置，其特征在于，包括操作台以及设置在操作台台面上的定位单元；所述定位单元包括限位块以及推锁部；所述限位块与所述推锁部相对设置，在所述限位块与所述推锁部之间形成工件安装空间；所述限位块固定在所述操作台上，设有与操作台台面相交的第一限位面和第二限位面，所述第一限位面和第二限位面之间相互成夹角；所述推锁部包括锁定板、推拉所述锁定板的推拉组件以及锁定组件，所述锁定板位于所述操作台台面上方且与其平行，并在所述推拉组件的作用下可朝向所述工件安装空间往复移动，所述锁定组件对所述推拉组件进行锁定；所述推拉组件包括第一连接件和用于推拉所述锁定板的推杆，所述第一连接件的一端部与所述锁定板铰接，所述推杆固定在其另一端；所述锁定组件包括插销支架、插销以及锁扣；所述插销支架以及所述锁扣相对设置位于与所述操作台台面连接的侧面上；所述插销支架以及所述锁扣上设有通孔，所述插销穿过所述插销支架以及所述锁扣的通孔；当所述推杆贴住所述锁定组件所在的操作台侧面时，所述推杆位于所述插销支架和所述锁扣之间，所述插销同时插入所述插销支架和锁扣的通孔，围住所述推杆以限制其移动。

2.根据权利要求1所述的快速固定装置，其特征在于，所述推锁部还包括至少两个相互平行的连杆；所述连杆分别与所述锁定板和所述操作台铰接，使所述锁定板移动时保持与所述操作台台面平行。

3.根据权利要求2所述的快速固定装置，其特征在于，所述推拉组件还包括第一支座；所述第一支座固定在所述操作台上并位于所述推杆和所述锁定板之间，且与所述第一连接件铰接。

4.根据权利要求3所述的快速固定装置，其特征在于，所述推拉组件还包括第二连接件；所述第二连接件分别与所述第一连接件以及所述锁定板铰接。

5.根据权利要求4所述的快速固定装置，其特征在于，所述推锁部还包括磁铁，所述磁铁设置在所述第一支座上，当所述锁定板靠近所述第一支座时，所述磁铁吸住所述锁定板。

6.根据权利要求5所述的快速固定装置，其特征在于，所述定位单元还包括夹钳，所述夹钳包括第二支座、拉杆、压头支架以及压头；所述第二支座固定在所述操作台台面上，所述拉杆铰接在所述第二支座上，所述压头支架一端固定在所述拉杆上，所述压头固定连接在所述压头支架的另一端；所述压头上设有与所述操作台台面相对并平行的端面。

7.根据权利要求2所述的快速固定装置，其特征在于，所述推锁部还包括支撑块，所述支撑块固定在所述操作台台面上，所述连杆分别与所述锁定板以及所述支撑块铰接。

8.根据权利要求7所述的快速固定装置，其特征在于，所述连杆数量为4个，每两个连杆分别活动铰接于所述锁定板两侧。

9.一种变位机，其特征在于，包括翻转装置以及权利要求1到8任一项所述的快速固定装置；所述翻转装置带动所述快速固定装置的操作台翻转，所述快速固定装置的定位单元设置在所述快速固定装置的操作台上并形成工件安装空间。

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