CN113478517A - 一种快换装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及机器人设备技术领域，特别涉及一种快换装置，包括推杆、推力柱塞、凸轮、快换头和快换座；推杆活动安装于快换头上；推力柱塞安装于快换头内，且推力柱塞与推杆转动连接；快换头上设有支撑销，凸轮通过支撑销与快换头转动连接；推力柱塞上设有推力销，凸轮上设有与推力销活动配合的活动孔；快换座上设有可供凸轮进入的凹槽，凹槽的侧壁设有卡销；推杆推动推力柱塞沿靠近快换座的方向运动，带动推力销在活动孔内运动，以推动凸轮绕支撑销转动，待凸轮与卡销接触相抵，推动快换座与快换头卡紧配合。本申请有效地解决了现有技术中存在加工精度高、加工难度大和效率低的技术问题。

Description

一种快换装置

技术领域

本申请涉及机器人设备技术领域，特别涉及一种快换装置。

背景技术

机器人工具快换装置通过快换自动更换不同的末端执行器或外围设备，使机器人的应用更广泛。目前机器人末端快换装置结构大多为钢珠型快换装置，其主要结构分为机器人侧与工具侧，工具侧与机器人侧夹紧的主要原理为：机器人侧支撑圆环周向分布着钢珠，将机器人侧支撑圆环插入到工具侧的阶梯孔内，当机器人侧中间动作轴推出时，钢珠向外运动正好卡住工具侧环形内孔的锥面，从而使机器人侧与工具侧卡紧在一起。

虽然该种方式定位精度高，但是钢珠限位孔不是通孔，直径尺寸外小里大，请参阅图5和图6，锥孔的加工需从里面往外方向加工，从而导致钢珠限位孔锥面的尺寸精度要求较高，而采用传统的机械加工方式难以实现，利用电火花加工时，其锥面角度和深度尺寸不好控制，且表面粗糙度要求较高，存在加工精度高、加工难度大和效率低的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种快换装置，有效地解决了现有技术中存在加工精度高、加工难度大和效率低的技术问题。

为达到上述目的，本申请提供以下技术方案：

一种快换装置，包括推杆、推力柱塞、凸轮、快换头和快换座；

所述推杆活动安装于所述快换头上；

所述推力柱塞安装于所述快换头内，且推力柱塞与所述推杆转动连接；

所述快换头上设有支撑销，所述凸轮通过所述支撑销与所述快换头转动连接；

所述推力柱塞上设有推力销，所述凸轮上设有与所述推力销活动配合的活动孔；

所述快换座上设有可供所述凸轮进入的凹槽，所述凹槽的侧壁设有卡销；

所述推杆推动所述推力柱塞沿靠近所述快换座的方向运动，带动所述推力销在所述活动孔内运动，以推动所述凸轮绕所述支撑销转动，待所述凸轮与所述卡销接触相抵，推动所述快换座与所述快换头卡紧配合。

优选地，在上述的快换装置中，所述凸轮为两个，两个所述凸轮对称设置于所述快换头上。

优选地，在上述的快换装置中，所述凹槽的两侧设置有与所述凸轮相对应的限位槽；

各个所述限位槽内均安装有所述卡销。

优选地，在上述的快换装置中，所述凸轮的侧壁设有与所述卡销相对应的凹边。

优选地，在上述的快换装置中，所述快换座的侧壁设有与所述限位槽连通的通孔；

所述卡销插接于所述通孔内，所述卡销通过紧固件与所述快换座可拆卸连接。

优选地，在上述的快换装置中，所述快换头内设有限位通道，所述推力柱塞滑动匹配设置于所述限位通道内。

优选地，在上述的快换装置中，所述推杆通过轴承与所述推力柱塞转动连接；

所述轴承为两个，两个所述轴承分布于所述推力柱塞的两侧。

优选地，在上述的快换装置中，所述推杆靠近所述快换座的一端安装有锁紧螺母。

优选地，在上述的快换装置中，所述快换头上设有定位柱；

所述快换座上设有与所述定位柱相对应的定位孔。

优选地，在上述的快换装置中，所述定位柱呈外径沿靠近所述快换座的方向逐渐减小的锥状。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

本申请提供了一种快换装置，在作业时，通过推杆推动推力柱塞沿靠近快换座的方向运动，带动推力销在活动孔内运动，以推动凸轮绕支撑销转动，待运动到一定距离时，凸轮与卡销接触相抵，凸轮通过卡销可以推动快换座沿靠近快换头的方向运动，从而实现快换座可以与快换头卡紧配合，完成机器人侧与工具侧的高精度自动快换动作，其中，凸轮和推力柱塞等零件均采用常规机械加工即可快速完成，需要精密加工的零件数量少，装配工序简单，可大幅提高带电作业机械臂作业效率，扩大其作业范围，有效地解决了现有技术中存在加工精度高、加工难度大和效率低的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种快换装置的快换头与快换座分开时的示意图；

图2为本申请实施例提供的一种快换装置的推力柱塞沿靠近快换座的方向运动时的示意图；

图3为本申请实施例提供的一种快换装置的快换头与快换座卡紧配合时的示意图；

图4为本申请实施例提供的一种快换装置拆分时的结构示意图；

图5为现有的一种快换装置的钢珠安装示意图；

图6为现有的一种快换装置的钢珠限位孔的示意图。

图中：

1为推杆、2为推力柱塞、3为凸轮、31为活动孔、32为凹边、4为快换头、41为限位通道、42为定位柱、5为快换座、51为凹槽、52为限位槽、53为通孔、54为定位孔、6为支撑销、7为推力销、8为卡销、81为紧固件、9为轴承、10为锁紧螺母、111为钢珠、112为钢珠限位孔。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

机器人工具快换装置通过快换自动更换不同的末端执行器或外围设备，使机器人的应用更广泛。目前机器人末端快换装置结构大多为钢珠型快换装置，其主要结构分为机器人侧与工具侧，工具侧与机器人侧夹紧的主要原理为：机器人侧支撑圆环周向分布着钢珠111，将机器人侧支撑圆环插入到工具侧的阶梯孔内，当机器人侧中间动作轴推出时，钢珠111向外运动正好卡住工具侧环形内孔的锥面，从而使机器人侧与工具侧卡紧在一起。虽然该种方式定位精度高，但是钢珠限位孔112不是通孔，直径尺寸外小里大，请参阅图5和图6，锥孔的加工需从里面往外方向加工，从而导致钢珠限位孔112锥面的尺寸精度要求较高，而采用传统的机械加工方式难以实现，利用电火花加工时，其锥面角度和深度尺寸不好控制，且表面粗糙度要求较高，存在加工精度高、加工难度大和效率低的问题。本实施例提供了一种快换装置，有效地解决了现有技术中存在加工精度高、加工难度大和效率低的技术问题。

请参阅图1-图4，本申请实施例提供了一种快换装置，包括推杆1、推力柱塞2、凸轮3、快换头4和快换座5；推杆1活动安装于快换头4上；推力柱塞2安装于快换头4内，且推力柱塞2与推杆1转动连接；快换头4上设有支撑销6，凸轮3通过支撑销6与快换头4转动连接；推力柱塞2上设有推力销7，凸轮3上设有与推力销7活动配合的活动孔31；快换座5上设有可供凸轮3进入的凹槽51，凹槽51的侧壁设有卡销8；推杆1推动推力柱塞2沿靠近快换座5的方向运动，带动推力销7在活动孔31内运动，以推动凸轮3绕支撑销6转动，待凸轮3与卡销8接触相抵，推动快换座5与快换头4卡紧配合。

更具体地说，活动孔31具体为长圆孔；推杆1靠近快换座5的一端穿设于快换头4内，推力柱塞2的顶部转动套接于推杆1上，推力柱塞2的底部位于快换座5内，推力销7安装于推力柱塞2靠近底部的位置上，卡销8安装于快换座5上；快换头4可以有两个连接件拼组而成，有利于安装推力柱塞2、凸轮3等内部零件。

本实施例在作业时，通过推杆1推动推力柱塞2沿靠近快换座5的方向运动，带动推力销7在活动孔31内运动，以推动凸轮3绕支撑销6转动，待运动到一定距离时，凸轮3与卡销8接触相抵，凸轮3通过卡销8可以推动快换座5沿靠近快换头4的方向运动，从而实现快换座5可以与快换头4卡紧配合，完成机器人侧与工具侧的高精度自动快换动作，其中，凸轮3和推力柱塞2等零件均采用常规机械加工即可快速完成，需要精密加工的零件数量少，装配工序简单，可大幅提高带电作业机械臂作业效率，扩大其作业范围，有效地解决了现有技术中存在加工精度高、加工难度大和效率低的技术问题。

进一步地，在本实施例中，凸轮3为两个，两个凸轮3对称设置于快换头4上。通过两个凸轮3的设置，各个凸轮3和相对应的卡销8均可以作为快换头4与快换座5卡紧的压接点，通过两组凸轮3和卡销8可以进一步加强快换头4和快换座5之间的连接，有利于保证快换头4与快换座5之间的连接稳定性。

进一步地，在本实施例中，请参阅图4，凹槽51的两侧设置有与凸轮3相对应的限位槽52；各个限位槽52内均安装有卡销8。通过限位槽52的设置不仅空出一定的空间，以便加装卡销8，有利于降低组装难度，而且还可以对凸轮3的活动进行有效地限位，以便引导凸轮3与卡销8接触相抵，保证快换头4和快换座5能够精准对接。

进一步地，在本实施例中，请参阅图2，凸轮3的侧壁设有与卡销8相对应的凹边32。通过凹边32的设置可以方便凸轮3与卡销8接触相抵，而且还可以通过凹边32边缘的有效限制，避免对接作业中卡销8脱离与凸轮3接触的现象，有利于保证了快换头4与快换座5之间的对接稳定性。

进一步地，在本实施例中，请参阅图4，快换座5的侧壁设有与限位槽52连通的通孔53；卡销8插接于通孔53内，卡销8通过紧固件81与快换座5可拆卸连接。通过通孔53和紧固件81的设置可以在不影响卡销8与快换座5绑定在一起的前提下，使得卡销8与快换座5之间为可拆卸连接，方便卡销8快速安装于快换座5上或方便卡销8快速从快换座5拆卸下来，而且还可以提供确定的位置供卡销8安装固定，有利于保证两侧卡销8平行且位于同一高度上，便于两侧的凸轮3同时与卡销8接触相抵，从而保证快换头4与快换座5之间的连接稳定性。

进一步地，在本实施例中，请参阅图3，快换头4内设有限位通道41，推力柱塞2滑动匹配设置于限位通道41内。通过限位通道41的设置可以对推力柱塞2进行有效限位，有利于引导推力柱塞2沿直线的方向移动，以便凸轮3准确与相对应的卡销8接触相抵，从而实现快换头4与快换座5之间能够准确对接。

进一步地，在本实施例中，请参阅图1-图3，推杆1通过轴承9与推力柱塞2转动连接；轴承9为两个，两个轴承9分布于推力柱塞2的两侧。两个轴承9的设置一方面可以保证推力柱塞2与推杆1稳定转动连接，另一方面还可以对推力柱塞2和推杆1起到有效限制作用，避免推杆1与推力柱塞2之间出现沿水平方向松动的情况，有利于保证推杆1既可以沿竖直方向推动推力柱塞2的同时，又可以保证推杆1与推力柱塞2之间可以稳定相对转动。

更具体地说，推力柱塞2的顶部和底部均设有与轴承9相匹配的卡槽，以便轴承9更紧密地安装于推力柱塞2上。

进一步地，在本实施例中，推杆1靠近快换座5的一端安装有锁紧螺母10。由于推杆1经常需要推动推力柱塞2沿竖直方向运动，而锁紧螺母10的设置可以防止推杆1沿竖直方向运动时从轴承9中脱出，有利于保证推杆1与轴承9之间始终能够保持稳定连接。

更具体地说，推杆1靠近快换座5的一端采用阶梯状设计，以便推杆1更好地与轴承9转动连接，同时也便于推杆1与锁紧螺母10螺纹连接，且锁紧螺母10与轴承9接触抵接，以防止推杆1脱离于轴承9的情况发生。

进一步地，在本实施例中，请参阅图4，快换头4上设有定位柱42；快换座5上设有与定位柱42相对应的定位孔54。通过定位柱42和定位孔54之间的插接配合，可以在快换头4与快换座5对接中起到定位作用，通过引导定位柱42顺利插接于定位孔54内，达到快换头4与快换座5精准对接的效果。

进一步地，在本实施例中，请参阅图4，定位柱42呈外径沿靠近快换座5的方向逐渐减小的锥状。通过锥状的定位柱42以及相匹配的定位孔54，不仅起到保证快换头4与快换座5沿竖直方向精准对接的作用，还可以利用定位柱42的倾斜侧壁与定位孔54的倾斜内壁之间的紧密贴合，起到沿水平方向的有效限位作用，从而避免快换头4与快换座5沿水平方向松动的情况发生，有利于保证快换头4与快换座5之间的连接稳定性。

本实施例的具体工作过程：

请参阅图1-图3，当推杆1向外伸出时，带动推力柱塞2向下运动，同时推力柱塞2上的推力销7也向下运动，推力销7与凸轮3上的活动孔31配合，从而带动凸轮3绕支撑销6转动，当快换头4插入快换座5一定深度后(快换座5与快换头4相距5mm-10mm范围内)，推杆1继续带动推力柱塞2向外伸出动作，使左侧的凸轮3顺时针转动，右侧的凸轮3逆时针转动，凸轮3推动快换座5上的卡销8向上运动，从而使工具侧的快换座5逐渐贴紧机器人侧的快换头4，并实现快换头4与快换座5的卡紧配合，完成机器人侧与工具侧的高精度自动快换动作。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种快换装置，其特征在于，包括推杆、推力柱塞、凸轮、快换头和快换座；

所述推杆活动安装于所述快换头上；

所述推力柱塞安装于所述快换头内，且推力柱塞与所述推杆转动连接；

所述快换头上设有支撑销，所述凸轮通过所述支撑销与所述快换头转动连接；

所述推力柱塞上设有推力销，所述凸轮上设有与所述推力销活动配合的活动孔；

所述快换座上设有可供所述凸轮进入的凹槽，所述凹槽的侧壁设有卡销；

所述推杆推动所述推力柱塞沿靠近所述快换座的方向运动，带动所述推力销在所述活动孔内运动，以推动所述凸轮绕所述支撑销转动，待所述凸轮与所述卡销接触相抵，推动所述快换座与所述快换头卡紧配合。

2.根据权利要求1所述的快换装置，其特征在于，所述凸轮为两个，两个所述凸轮对称设置于所述快换头上。

3.根据权利要求2所述的快换装置，其特征在于，所述凹槽的两侧设置有与所述凸轮相对应的限位槽；

各个所述限位槽内均安装有所述卡销。

4.根据权利要求3所述的快换装置，其特征在于，所述凸轮的侧壁设有与所述卡销相对应的凹边。

5.根据权利要求3所述的快换装置，其特征在于，所述快换座的侧壁设有与所述限位槽连通的通孔；

所述卡销插接于所述通孔内，所述卡销通过紧固件与所述快换座可拆卸连接。

6.根据权利要求1所述的快换装置，其特征在于，所述快换头内设有限位通道，所述推力柱塞滑动匹配设置于所述限位通道内。

7.根据权利要求1所述的快换装置，其特征在于，所述推杆通过轴承与所述推力柱塞转动连接；

所述轴承为两个，两个所述轴承分布于所述推力柱塞的两侧。

8.根据权利要求7所述的快换装置，其特征在于，所述推杆靠近所述快换座的一端安装有锁紧螺母。

9.根据权利要求1-8任一项所述的快换装置，其特征在于，所述快换头上设有定位柱；

所述快换座上设有与所述定位柱相对应的定位孔。

10.根据权利要求9所述的快换装置，其特征在于，所述定位柱呈外径沿靠近所述快换座的方向逐渐减小的锥状。

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