CN113161813A - 一种机器人工具快换装置及其用工具库 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种机器人工具快换装置及其用工具库，所述机器人工具快换装置包括机器人侧和工具侧，机器人侧包括机器人侧盘体和机器人侧插头，机器人侧盘体的中心具有凸台；工具侧包括工具侧盘体和工具侧插头，工具侧盘体的中心插入孔，凸台的侧部设有若干插槽，插入孔内设有与每一插槽相配合锁定的锁舌，工具侧盘体的内壁上对应设有容纳每一锁舌的容纳槽，工具侧盘体的外壁上设有与每一容纳槽位置相对应的空腔，空腔与所述容纳槽通过连通部相互连通，每一空腔内安装有控制每一锁舌锁止或断开的控制机构，控制机构包括弹簧、活动块和活动杆。该快换装置采用弹簧的机械力来控制对接，结构简单，成本低。

Description

一种机器人工具快换装置及其用工具库
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种机器人工具快换装置及其用工具库。
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。快换装置用于实现快速更换末端工具。机器人快换装置广泛应用在自动化生产线上，机器人快换装置包括机器人侧与工具侧，机器人侧安装在机器人上，工具侧与抓手或者端拾器等连接，在机器人侧与工具侧对接后需要在机器人侧与工具侧进行电源与信号的传输。现有通常采用动力驱动的方式实现机器人侧与工具侧的对接，如气压、液压缸或电机等装置来驱动从而实现机器人侧与工具侧的连接或断开。如专利公告号CN 208128248 U的中国实用新型专利公开了一种基于机器人快换装置上的无线信号传输对接设备，包括无线信号发送装置以及无线信号接收装置，无线信号发送装置包括插入端和无线信号发射模块；其中，插入端包括第一本体、固定块、管道、活塞杆、柱体以及钢球；无线信号接收装置包括插孔端以及无线信号接收模块，无线信号接收模块设于所述插孔端的侧方位置，并与无线信号发射模块相对且保持3-5mm的间距；其中，所述插孔端包括第二本体，第二本体包括横截面呈圆形的第一通孔、第二通孔以及第三通孔。该装置将插入端与插孔端对接时，在压缩空气的驱动下，空腔里的压缩空气推动活塞杆并推动钢球运动，使钢球卡住插孔端上，插入端与插孔端连接在一起。如专利公告号CN 106737842 A的中国发明专利公开了一种机器人手臂、快换夹具装置及工作方法，其采用电机驱动带动锁紧块上下位移，实现机器人侧与工具侧的连接或断开。采用动力驱动的方式，其缺点是其控制结构更复杂，成本高。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种机器人工具快换装置及其用工具库，避免采用动力驱动方式实现机器人侧与工具侧的对接，结构简单，成本低。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种机器人工具快换装置，包括机器人侧和工具侧，所述机器人侧包括机器人侧盘体和固设于机器人侧盘体侧部的机器人侧插头，所述机器人侧盘体的中心具有凸台；所述工具侧包括工具侧盘体和固设于工具侧盘体侧部的工具侧插头，所述工具侧盘体的中心具有与所述凸台相配合插入的插入孔，所述凸台的侧部设有若干插槽，所述插入孔内设有与每一所述插槽相配合锁定的锁舌，所述工具侧盘体的内壁上对应设有容纳每一所述锁舌的容纳槽，所述工具侧盘体的外壁上设有与每一所述容纳槽位置相对应的空腔，所述空腔与所述容纳槽通过连通部相互连通，每一所述空腔内安装有控制每一所述锁舌锁止或断开的控制机构，所述控制机构包括弹簧、活动块和活动杆，所述弹簧、活动块设于所述空腔内，所述弹簧设置在所述空腔的上部，所述活动块活动设置在所述空腔的下部，所述弹簧的上端与所述空腔的顶壁连接，所述弹簧的下端与所述活动块连接；所述活动杆设于所述活动块靠近所述连通部一侧，且其一端穿过所述连通部并延伸至容纳槽内与所述锁舌连接，另一端通过垂直连接于其上的杆部与所述活动块活动连接，以使所述活动块随所述弹簧的收缩或伸长上下运动来顶推或拉动所述活动杆前行或后退，使得所述锁舌伸出锁在插槽中或收缩在容纳槽内。
进一步的，所述活动块为方形块，所述方形块靠近所述活动杆一侧开设有相互连通的第一滑槽、第二滑槽，所述第一滑槽从所述活动块的上部向下倾斜设置，所述第二滑槽从第一滑槽上部竖直向下设置，所述第一滑动槽与所述杆部相配合滑动连接，所述第二滑槽与所述活动杆远离所述锁舌一端相配合滑动连接。
进一步的，所述活动块为“匚”形块，所述“匚”形块的开口一侧朝向所述活动杆一端，所述“匚”形块的两侧设置有连杆，所述连杆的一端与所述“匚”形块铰接，所述连杆的另一端与所述杆部铰接。
进一步的，每一所述活动块远离所述活动杆一侧固设有控制所述活动块上下运动的推块。
进一步的，所述凸台为方形台，所述插槽为四个，四个所述插槽分别设置在所述方形台的每一侧面上。
进一步的，每一所述空腔外侧还固定有盖板，每一所述盖板上开设有供所述推块穿出的通孔，所述通孔的高度大于所述推块的高度。
一种机器人工具快换装置用工具库，包括支架和上述快换装置，所述支架包括支腿和固设在支腿上的支撑板，所述支撑板上间隔开设有若干贯穿所述支撑板供所述快换装置插入的插入部，所述插入部具有插头插入部和盘体插入部，所述插头插入部的宽度大于所述机器人侧插头或工具侧插头的宽度，所述盘体插入部的底部内部固设有环状的支撑台，所述盘体插入部的顶部开设有卡接所述推块的阶梯缘，所述盘体插入部的内壁开设有容纳所述推块的凹槽，所述凹槽为多个且沿所述盘体插入部周向间隔设置，且每一所述凹槽的位置与每一所述推块的位置相对应，每一所述凹槽从所述盘体插入部的顶部延伸至所述支撑台。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
本发明的快换装置包括机器人侧和工具侧，机器人侧的凸台与工具侧的插入孔配合插接，凸台上设有插槽，工具侧上设有锁舌和控制锁舌锁止和断开的控制装置，控制装置包括弹簧、活动块和活动杆，活动杆一端与锁舌连接，另一端与活动块活动连接，弹簧设置在活动块的顶部，使用时，先向上移动活动块，使弹簧呈压缩状态，此时活动块拉动活动杆后退，使得锁舌与插槽呈断开状态，再利用弹簧回弹伸长使活动块复位，来顶推活动杆前行，使得锁舌伸出锁在插槽中，从而使机器人侧与工具侧连接在一起。
本发明舍弃了传统的气压、液压缸或电机等动力驱动方式实现机器人侧与工具侧的对接模式，简化了结构，避免了采用复杂的驱动结构，极大地降低了成本，又保证了机器人快换装置的可靠性，有利于推广。
本发明的工具库包括支腿、支撑板、插入部、支撑台、阶梯缘和凹槽，借助于工具库，可实现机器人侧和工具侧自动化快速对接，对接时，工具侧放置在插入部的支撑台上，工具侧的推块卡接在凹槽旁的阶梯缘上，当机器人侧凸台与工具侧凸台的插入孔对接后，机器人带动机器人侧转动，同时带动工具侧转动，使得推块落入凹槽内，使得弹簧回弹，锁舌锁在插槽中，实现机器人侧与工具侧快速对接，提高换接效率。
附图说明
图1为本发明一种机器人工具快换装置的结构示意图；
图2为本发明一种机器人工具快换装置的实施例1的剖视图；
图3为本发明的实施例1中活动块的结构示意图；
图4为本发明一种机器人工具快换装置的实施例2的剖视图；
图5为本发明一种机器人工具快换装置用工具库的结构示意图。
图中的附图标号为：
100-机器人侧，10-机器人侧插头，11-机器人侧盘体，12-凸台，13-插槽；
200-工具侧，20-工具侧插头，21-工具侧盘体，22-插入孔，23-锁舌，24-容纳槽，25-空腔，26-弹簧，27-活动块，271-第一滑槽，272-第二滑槽，273-推块，274-连杆，28-活动杆，281-杆部，29-盖板，291-通孔，30-连通部；
300-工具库，31-支脚，32-支撑板，33-插入部，331-插头插入部，332-盘体插入部，33-支撑台，35-凹槽，36-阶梯缘。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
实施例1
如图1和2所示，一种机器人工具快换装置，机器人侧100包括机器人侧盘体11和固设于机器人侧盘体侧部的机器人侧插头10，机器人侧盘体11的中心具有凸台12；工具侧包括工具侧盘体21和固设于工具侧盘体21侧部的工具侧插头20，工具侧盘体21的中心具有与凸台12相配合插入的插入孔22，凸台12为方形台，插入孔22为与之配合的方形孔，凸台12的侧部设有四个插槽13，四个插槽13分别设置在方形台的每一侧面上。插入孔22内设有与每一插槽13相配合锁定的锁舌23，工具侧盘体1的内壁上对应设有容纳每一锁舌23的容纳槽24，工具侧盘体21的外壁上设有与每一容纳槽24位置相对应的空腔25，空腔25与容纳槽24通过连通部相互连通，每一空腔25内安装有有控制锁舌23锁止或断开的控制机构。
如图2所示，控制机构包括弹簧26、活动块27和活动杆28，弹簧26、活动块27设置在空腔25内，弹簧26设置在空腔25的上部，活动块27设置在空腔25的下部，弹簧26的上端与空腔25的顶壁连接，弹簧26的下端与活动块27连接；活动杆28设于活动块27靠近连通部一侧，活动杆28一端穿过连通部延伸至容纳槽24内并与锁舌23连接，活动杆28另一端通过垂直设置杆部281与活动块27活动连接。如图3所示，活动块27为方形块，方形块靠近活动杆28一侧开设有相互连通的第一滑槽271、第二滑槽272，第一滑槽271从活动块27的上部向下倾斜设置，第二滑槽272从第一滑槽271上部竖直向下设置，第一滑槽271与杆部281相配合滑动连接，第二滑槽272与活动杆28远离锁舌23一端相配合滑动连接，通过第一滑槽271和第二插槽272配合，实现活动杆28的杆部281与活动块27的活动连接。该控制机构使用时，通过向上推动活动块27移动，第一滑槽271、第二滑槽272上移，使得活动杆28相对运动至第二滑槽272的底部，杆部271相对运动至第一滑槽271的底部，由于第一滑槽271倾斜设置，使得运动过程活动杆28后退，从而带动锁舌23收缩在容纳槽24内，此时弹簧26被压缩产生弹性势能。当松开活动块27时，弹簧26的自动回弹，推动活动块27向下运动复位，活动杆28相对运动至第二滑槽272顶部，杆部281相对运动至第一滑槽271顶部，带动活动杆28前行，使锁舌23伸出锁在插槽13中，实现机器人侧100与工具侧200的连接。该控制机构利用弹簧26收缩或伸长上下运动来顶推或拉动活动杆28前行或后退，避免了采用气压、液压缸或电机等装置来驱动来实现机器人侧100与工具侧200的连接或断开，其结构更简单，成本更低。
为了便于推动活动块，每一活动块27远离活动杆28一侧固设有控制活动块27上下运动的推块273。此外，空腔25外侧还固定有盖板29，盖板29上开设有供推块273穿出的通孔291，通孔291的高度大于推块273的高度。利用通孔291的高度来限定推块273上下活动的高度，从而达到有效限定活动块27上下运动的高度，以保证锁舌23能有效锁定和断开。
为了实现机器人侧100和工具侧200的自动化快速对接，需要借助工具库300来实现。如图4所示，一种机器人工具快换装置用工具库，包括支架，支架包括支腿31和固设在支腿31上的支撑板32，支撑板32上间隔开设有若干贯穿支撑板31的供快换装置插入的插入部32，插入部33具有插头插入部331和盘体插入部332，插头插入部321的宽度大于机器人侧插头10或工具测插头20的宽度，确保了快换装置具有可转动的空间。盘体插入部322的底部内部固设有环状的支撑台34，用于支撑快换装置。盘体插入部322的顶部开设有卡接推块273的阶梯缘36，用于卡接推块273，使得工具侧200放置在插入部33内时，弹簧26能处于收缩状态。盘体插入部321的内壁开设有容纳推块273的凹槽35，凹槽35为多个且沿盘体插入部332周向间隔设置，且每一凹槽35的位置与每一推块273的位置相对应，每一凹槽35从盘体插入部332的顶部延伸至支撑台34。
本发明的机器人侧和工具侧连接和断开的工作原理为：连接时，工具侧200插入对应插入到插入部33中，使得工具侧盘体21支撑在支撑台34上，并使推块273卡接在位于凹槽35旁边的阶梯缘36上，工具侧产生的重力使弹簧26呈压缩状态，此时锁舌23缩至容纳槽24内。然后将机器人侧100的凸台12插入到工具侧的插入12中，通过机器人控制机器人侧100转动，由于凸台12为方形，机器人侧100转动时带动工具侧200同时转动，使得推块273转动落入凹槽35内，此时弹簧不受力回弹，推动活动块27向下运动，使活动杆28向前运动，带动锁舌23插入插槽13内，实现机器人侧100与工具侧200的连接，机器人即可将工具带走。本实施例中，凹槽紧为三个，其中一个推块273在机器人侧100转动时，该推块273转动落入插头插入部331。断开时，快换装置放回插入部内，确保推块273卡接在阶梯缘35上，使弹簧26呈压缩状态，锁舌23缩至容纳槽24内，实现机器人侧100和工具侧200断开。
实施例2
与实施例1不同的是，如图4，活动块27为“匚”形块，“匚”形块的开口一侧朝向活动杆28一端，“匚”形块的两侧设置有连杆274，连杆274的一端与所述“匚”形块铰接，连杆274的另一端与杆部281铰接。
该控制机构使用时，通过推动活动块27向上移动，使得连杆274带动活动杆28后退，此时弹簧26被压缩，当松开活动块27时，弹簧26回弹，推动活动块27向下运动自动复位，连杆274带动活动杆28前行，锁舌23伸出锁在插槽13中，实现机器人侧100与工具侧200的连接。该控制机构利用弹簧26收缩或伸长上下运动来顶推或拉动所述活动杆28前行或后退，实现锁舌23的锁定和断开。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

Claims (7)

1.一种机器人工具快换装置，包括机器人侧和工具侧，所述机器人侧包括机器人侧盘体和固设于机器人侧盘体侧部的机器人侧插头，所述机器人侧盘体的中心具有凸台；所述工具侧包括工具侧盘体和固设于工具侧盘体侧部的工具侧插头，所述工具侧盘体的中心具有与所述凸台相配合插入的插入孔，其特征在于：
所述凸台的侧部设有若干插槽，所述插入孔内设有与每一所述插槽相配合锁定的锁舌，所述工具侧盘体的内壁上对应设有容纳每一所述锁舌的容纳槽，所述工具侧盘体的外壁上设有与每一所述容纳槽位置相对应的空腔，所述空腔与所述容纳槽通过连通部相互连通，每一所述空腔内安装有控制每一所述锁舌锁止或断开的控制机构，所述控制机构包括弹簧、活动块和活动杆，所述弹簧、活动块设于所述空腔内，所述弹簧设置在所述空腔的上部，所述活动块活动设置在所述空腔的下部，所述弹簧的上端与所述空腔的顶壁连接，所述弹簧的下端与所述活动块连接；所述活动杆设于所述活动块靠近所述连通部一侧，且其一端穿过所述连通部并延伸至容纳槽内与所述锁舌连接，另一端通过垂直连接于其上的杆部与所述活动块活动连接，以使所述活动块随所述弹簧的收缩或伸长上下运动来顶推或拉动所述活动杆前行或后退，使得所述锁舌伸出锁在插槽中或收缩在容纳槽内。
2.如权利要求1所述的一种机器人工具快换装置，其特征在于：所述活动块为方形块，所述方形块靠近所述活动杆一侧开设有相互连通的第一滑槽、第二滑槽，所述第一滑槽从所述活动块的上部向下倾斜设置，所述第二滑槽从第一滑槽上部竖直向下设置，所述第一滑槽与所述杆部相配合滑动连接，所述第二滑槽与所述活动杆远离所述锁舌一端相配合滑动连接。
3.如权利要求1所述的一种机器人工具快换装置，其特征在于：所述活动块为“匚”形块，所述“匚”形块的开口一侧朝向所述活动杆一端，所述“匚”形块的两侧设置有连杆，所述连杆的一端与所述“匚”形块铰接，所述连杆的另一端与所述杆部铰接。
4.如权利要求2或3所述的一种机器人工具快换装置，其特征在于：每一所述活动块远离所述活动杆一侧固设有控制所述活动块上下运动的推块。
5.如权利要求2或3所述的一种机器人工具快换装置，其特征在于：所述凸台为方形台，所述插槽为四个，四个所述插槽分别设置在所述方形台的每一侧面上。
6.如权利要求4所述的一种机器人工具快换装置，其特征在于：每一所述空腔外侧还固定有盖板，每一所述盖板上开设有供所述推块穿出的通孔，所述通孔的高度大于所述推块的高度。
7.一种机器人工具快换装置用工具库，其特征在于：包括支架和如权利要求1～6任一项所述的快换装置，所述支架包括支腿和固设在支腿上的支撑板，所述支撑板上间隔开设有若干贯穿所述支撑板供所述快换装置插入的插入部，所述插入部具有插头插入部和盘体插入部，所述插头插入部的宽度大于所述机器人侧插头或工具侧插头的宽度，所述盘体插入部的底部内部固设有环状的支撑台，所述盘体插入部的顶部开设有卡接所述推块的阶梯缘，所述盘体插入部的内壁开设有容纳所述推块的凹槽，所述凹槽为多个且沿所述盘体插入部周向间隔设置，且每一所述凹槽的位置与每一所述推块的位置相对应，每一所述凹槽从所述盘体插入部的顶部延伸至所述支撑台。
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