CN204248839U - 一种具有位姿修正能力的曲面导向钢球式快速更换接口 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种应用于机器人作业系统中的快速更换接口，具体地说是一种具有位姿修正能力的曲面导向钢球式快速更换接口。包括主端口和从端口，所述主端口包括对接环、上盖板、钢球、锁定机构、驱动电机、螺纹杆及电连接器，其中锁定机构的一端设有螺纹孔，另一端设有内嵌电连接器的环形凹槽，螺纹杆的两端分别与锁定机构和蜗轮连接，驱动电机设置于上盖板上、并输出端设有与所述蜗轮啮合的蜗杆，所述锁定机构容置于对接环内、并另一端沿周向设有锁定槽，锁定槽内容置有多个钢球，从端口包括对接块和下盖板，对接块的内表面为与对接环外表面相配合的曲面，下盖板设置于对接块的外侧端。本实用新型在机械臂、机器人末端操作工具等对接过程中，具有自动位姿修正能力，并且具有快速响应切换能力。

Description

一种具有位姿修正能力的曲面导向钢球式快速更换接口

技术领域

本实用新型涉及一种应用于机器人作业系统中的快速更换接口，具体地说是一种具有位姿修正能力的曲面导向钢球式快速更换接口。

背景技术

作为机器人作业系统关键技术之一的快速更换接口技术，可以有效提高机器人作业能力与作业效率。快速更换接口要求对接过程快速、可靠、牢固，且在对接过程中允许有一定位置姿态偏差，并可自动修正这些误差。目前，快速更换接口主要有钢球式、凸轮式、膨胀式、卡盘式等多种锁紧机制，驱动机制有气动式、液压式、电磁式等。由于采用不同的对接锁紧机制与驱动机制，现有各种快速切换接口在操作力、切换速度、机构复杂度、使用寿命、价格等方面具有很大的差异，通用性较差，需针对不同的使用需求和使用条件进行针对性设计。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种具有位姿修正能力的曲面导向钢球式快速更换接口。该快速更换接口在机械臂、机器人末端操作工具等对接过程中具有自动位姿修正能力，并且具有快速响应切换能力。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种具有位姿修正能力的曲面导向钢球式快速更换接口，包括主端口和从端口，其中主端口插入从端口的中心孔内、并曲面配合。

所述主端口包括对接环、上盖板、钢球、锁定机构、驱动电机、螺纹杆及电连接器，其中锁定机构的一端沿轴线设有螺纹孔，另一端设有环形凹槽，所述电连接器内嵌于该环形凹槽内，所述螺纹杆的一端与锁定机构一端的螺纹孔连接，螺纹杆的另一端设有蜗轮，所述驱动电机设置于上盖板的内侧、并输出端设有与所述蜗轮啮合的蜗杆，所述锁定机构容置于对接环内、并另一端端部外圆周上沿周向设有锁定槽，所述锁定槽内容置有多个钢球、并通过钢球将锁定机构与对接环锁紧，所述上盖板固定在对接环的外侧端，所述对接环的外表面为曲面。所述锁定机构的另一端端部设有便于容置在锁定槽内的钢球滑出的倒角。

所述从端口包括对接块和下盖板，所述对接块为中空结构、并内表面为与对接环外表面相配合的曲面，所述下盖板设置于对接块的外侧端，所述下盖板上设有能使电连接器通过的中心孔。所述对接环和对接块为锥曲面配合。

本实用新型的优点及有益效果是：

1.本实用新型采用曲面形式的对接环与对接块，从而可以实现对接位姿的自动调整，满足在不便于进行对接位姿调整的环境中快速更换接口的使用需求。

2.本实用新型采用驱动电机作为动力输出装置，使其相比于气动驱动、液压驱动具有更加快速的响应能力，充分提高机器人操作系统的作业效率。

3.本实用新型的快速更换接口结构紧凑，体积小巧。

附图说明

图1是本实用新型的爆炸分解图。

图2是本实用新型主端口对接环内部结构图。

图3是本实用新型的对接环外曲面图。

图4是本实用新型的对接块内曲面图。

图5是本实用新型非锁紧状态图。

图6是本实用新型锁紧状态图。

其中：1为主端口，2为从端口，3为对接环，4为上盖板，5为对接块，6为钢球，7为锁定机构，8为驱动电机，9为螺纹杆，10为电连接器，11为下盖板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1、图2所示，本实用新型包括主端口1和从端口2，其中主端口1插入从端口2的中心孔内、并曲面配合。所述主端口1包括对接环3、上盖板4、钢球6、锁定机构7、驱动电机8、螺纹杆9及电连接器10，其中锁定机构7的一端沿轴线设有螺纹孔，另一端设有环形凹槽，所述电连接器10内嵌于该环形凹槽内。所述螺纹杆9的一端与锁定机构7一端的螺纹孔连接，螺纹杆9的另一端设有蜗轮。所述驱动电机8固定在上盖板4内侧的凸槽上、并输出端设有与所述蜗轮啮合的蜗杆，实现动力输出。所述锁定机构7容置于对接环3内，所述螺纹杆9可带动位于对接环3底部的锁定机构7沿着对接环3中心轴作垂向运动。所述锁定机构7的另一端端部外圆周上沿周向设有锁定槽，所述锁定槽内容置有多个钢球6，钢球6位于对接环3与锁定机构7的间隙处，可以在此间隙内移动。所述锁定机构7通过螺纹杆9的带动下移将钢球6挤入锁定槽内，从而实现锁定机构7与对接环3的锁紧。所述锁定机构7的另一端端部设有便于容置在锁定槽内的钢球6滑出的倒角。所述上盖板4固定在对接环3的外侧端，所述对接环3的外表面为曲面，如图3所示。

所述从端口2包括对接块5和下盖板6，所述对接块5为中空结构、并内表面为与对接环3外表面相配合的曲面，如图4所示。所述下盖板6设置于对接块5的外侧端，所述下盖板6上设有能使电连接器10通过的中心孔。

本实施例中主端口1和从端口2采用锥曲面配合，即对接环3和对接块5为锥曲面配合。所述对接环3与对接块5的对接面采用曲面设计，具有局部旋转限位和对心导向功能的波浪式导向曲面。在对接过程中，由于曲面对界面的对接姿态导向功能，在不便于进行对接位姿调整的环境中，快速更换接口的主端口1和从端口2可以自动进行对接位姿的修正，完成对接操作。

本实用新型的快速更换接口工作过程是：

如图5所示，在非锁紧状态下，锁定机构7位于其非锁紧工位，对接环3与锁定机构7的间隙为较大斜角形成的大间隙，钢球6可沿着锁定机构7的径向缩回到对接环3的内部，使快速更换接口的主端口1和从端口2可以实现无间隙对接。然后，驱动电机8转动，带动蜗轮蜗杆转动，螺纹杆9推动锁定机构7下行，使其处于锁紧工位，将钢球6推入对接环3的锁定槽内，如图6所示，从而实现可靠的对接连接。同时，锁定机构7下行过程中会将电连接器10推出，实现快速更换接口的主端口1和从端口2的电源与数据的连通。分离过程各部件的运动顺序与对接过程相反。

Claims (4)

1.一种具有位姿修正能力的曲面导向钢球式快速更换接口，其特征在于：包括主端口(1)和从端口(2)，其中主端口(1)插入从端口(2)的中心孔内、并曲面配合；所述主端口(1)包括对接环(3)、上盖板(4)、钢球(6)、锁定机构(7)、驱动电机(8)、螺纹杆(9)及电连接器(10)，其中锁定机构(7)的一端沿轴线设有螺纹孔，另一端设有环形凹槽，所述电连接器(10)内嵌于该环形凹槽内，所述螺纹杆(9)的一端与锁定机构(7)一端的螺纹孔连接，螺纹杆(9)的另一端设有蜗轮，所述驱动电机(8)设置于上盖板(4)的内侧、并输出端设有与所述蜗轮啮合的蜗杆，所述锁定机构(7)容置于对接环(3)内、并另一端端部外圆周上沿周向设有锁定槽，所述锁定槽内容置有多个钢球(6)、并通过钢球(6)将锁定机构(7)与对接环(3)锁紧，所述上盖板(4)固定在对接环(3)的外侧端，所述对接环(3)的外表面为曲面。

2.按权利要求1所述的具有位姿修正能力的曲面导向钢球式快速更换接口，其特征在于：所述锁定机构(7)的另一端端部设有便于容置在锁定槽内的钢球(6)滑出的倒角。

3.按权利要求1所述的具有位姿修正能力的曲面导向钢球式快速更换接口，其特征在于：所述从端口(2)包括对接块(5)和下盖板(6)，所述对接块(5)为中空结构、并内表面为与对接环(3)外表面相配合的曲面，所述下盖板(6)设置于对接块(5)的外侧端，所述下盖板(6)上设有能使电连接器(10)通过的中心孔。

4.按权利要求3所述的具有位姿修正能力的曲面导向钢球式快速更换接口，其特征在于：所述对接环(3)和对接块(5)为锥曲面配合。