CN207206450U - 一种机器人快换装置及末端机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种机器人快换装置及末端机构，所述机器人快换装置两侧分别连接机器人端和工具端，包括：直线液压缸，其固定在所述机器人端；支撑件，其内形成有一滑动腔，且其侧壁上设置有将所述滑动腔内外连通的孔；推轮，设置在所述滑动腔内，并与所述直线液压缸的伸缩端同轴连接；工具座，其一端固定在所述工具端，另一端套设在所述支撑件上；所述工具座内侧壁上设置一凸边；滑动件，其卡嵌在所述孔一内，且其一端抵靠在所述推轮侧壁，另一端从所述孔一的外侧伸出，于所述凸边前侧抵靠在所述工具座内侧壁上。用于机器人端和工具端的连接，其结构简单合理，使用安全方便。

Description

一种机器人快换装置及末端机构

技术领域

本实用新型涉及一种快换装置，尤其涉及一种机器人快换装置及末端机构。

背景技术

现有技术中较为领先的：中国专利申请号为201510444423.7的“机器人作业工具快换装置”主端口主体内驱动机构，包括丝杠、涡轮、蜗杆、同步带机构及电机，涡轮套装于丝杠上，与其配合传动的蜗杆通过同步带机构连接电机输出轴，结构较为复杂。

中国专利申请号为201520912094.X的“一种机器人工具快换装置”的主盘与从盘之间的连接是通过气缸驱动的，对于一些本体机构为液压驱动或电机驱动的机器人来说，末端需要加装气源才能使用该装置，其整体结构较为复杂，空间占用量大，并且成本较高。

另外，现有技术中，快换装置在装接联动的旋转动力源时，所需联动件结构不合理。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单合理，使用安全方便的一种机器人快换装置以及与其相应的末端旋转联动机构。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种机器人作业工具快换装置，两侧分别连接机器人端和工具端，包括：

直线液压缸，固定在所述机器人端；

支撑件，与机器人端固定或者旋转连接，其内形成有一滑动腔，所述滑动腔的侧壁上设置有将所述滑动腔内外连通的孔一；

推轮，设置在所述滑动腔内，并与所述直线液压缸的伸缩端同轴连接；

工具座，其一端固定在所述工具端，另一端套设在所述支撑件上；所述工具座内侧壁上形成一凸边；

滑动件，其卡嵌在所述孔一内；所述滑动件一端抵靠在所述推轮侧壁，另一端从所述孔一的外侧伸出并抵靠在所述凸边前侧。

本实用新型的有益效果是：推轮在直线液压缸伸缩端所推动的作用下向下运动，将滑动件从小孔中顶出一段，与凸边卡紧，将工具端和机器人端二者固定，整体结构简单合理；采用直线液压缸，使其液压管路与机器人本体上的液压系统所共用同一油箱，结构简单合理，空间占用少，控制方便。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述推轮包括从后至前依次一体连接的连接段、锁紧段、自锁段和引导段；所述连接段与所述直线液压缸的伸缩端相连接；所述锁紧段的外表面为外径从后到前逐渐变小的圆锥面，锁紧段直径较大的一端连接连接段；所述自锁段外表面为圆柱面；所述引导段外径从后到前逐渐变小，所述引导段外径较大的一端与所述自锁段相连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：防止该机器人作业工具快换装置在作业时，受到震荡或者其他情形时，滑动件向内挤压，将推轮挤到后方，导致滑动件与凸边二者卡紧失效。

进一步，所述滑动件为钢珠，所述孔一外端口处经过冲压处理形成一直径小于所述钢珠直径的孔口。

采用上述进一步方案的有益效果是：当工具端与机器人端分离时，滑动件外侧不再有工具端的滑动腔内壁阻挡，其可以防止工具端与机器人端分离后滑动件向外脱落。

进一步，所述工具座包括相互以螺栓连接的座体和环轨，所述座体内具有一容纳所述支撑件的容纳腔，所述环轨同轴固定在所述容纳腔的后端，所述环轨的后端向内延伸形成所述凸边，所述凸边呈环形，所述凸边的前侧为内凹的锥形面。

采用上述进一步方案的有益效果是：整体结构简单合理，其零件加工方便，并且如果环轨损坏只需更换环轨，更换方便且成本较低。

进一步，所述支撑件包括相互固定的连接座和环形的缸体，所述缸体穿设在所述环轨内侧，所述滑动腔为所述缸体的内孔，所述孔一位于所述缸体侧壁上。

采用上述进一步方案的有益效果是：其整体结构简单合理，便于安装。

进一步，所述缸体后端以螺栓固定有盖合所述滑动腔的端盖，所述端盖上开有适配所述直线液压缸伸缩端穿过的孔二；所述推轮后端抵靠在所述端盖上时，其最前端的引导段挡在所述孔一的内侧孔口。

采用上述进一步方案的有益效果是：其整体结构简单合理，便于安装；并且能防止滑动件向内脱落。

进一步，所述缸体前端向内延伸形成一环形的凸台，所述凸台的内径小于所述推轮的最大直径。

采用上述进一步方案的有益效果是：防止推轮向下运动过度。

进一步，所述缸体上固定有定位锥，所述工具座上设置有与所述定位锥适配的定位孔。

采用上述进一步方案的有益效果是：便于定位，以及固定缸体和工具座。

进一步，并且还包括设置在所述机器人端的旋转动力源、与所述旋转动力源联动的主动轮、与所述主动轮啮合的从动轮、两端分别与所述直线液压缸和推轮连接的推拉轴和套设在所述推拉轴上的旋转轴；

所述推拉轴与所述推轮转动连接，所述旋转轴呈空心结构；所述旋转轴的外侧壁与所述机器人端转动连接，其前端与所述支撑件固定连接；所述从动轮设置在所述旋转轴外侧壁。

采用上述进一步方案的有益效果是：带动工具端旋转，其结构简单合理，使用安全方便。

进一步，所述旋转动力源为摆动液压缸。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用摆动液压缸，使其液压管路与机器人本体上的液压系统所共用同一油箱，结构简单合理，空间占用少，控制方便。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型定位锥的安装示意图；

图3为本实用新型中推轮的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1.直线液压缸；2.轴承一；3.推拉轴；4.从动轮；5.轴承二；6.旋转轴；7.连接座；8.缸体；9.环轨；10.座体；11.钢珠；12.螺母；13.推力轴承一；14.推轮；15.推力轴承二；16.端盖；17.挡圈；18.主动轮19.摆动液压缸；20.定位锥；1401.连接段；1402.锁紧段；1403.自锁段；1404.引导段。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例一：

如图1、图2和图3所示；一种机器人作业工具快换装置，两侧分别连接机器人端和工具端，包括：

直线液压缸1，固定在机器人端；结构不需另外提供电机或者气源驱动。

支撑件，与机器人端固定，其内形成有一滑动腔，滑动腔的侧壁上设置有将滑动腔内外连通的孔一；滑动件卡嵌在孔一内，并且孔一和滑动件为绕滑动腔的侧壁均匀分布一周的若干个；滑动件一端抵靠在推轮14侧壁，另一端从孔一的外侧伸出并抵靠在凸边前侧，在滑动件伸出过程中，当滑动件伸出并抵靠在凸边前侧面上时，滑动件会给予凸边的前侧面一个与前侧面垂直的力，因为凸边前侧面为内凹的锥型面，若干滑动件给予凸边向后的合力，，推轮撑开滑动件的同时，凸边受到的合力给环轨和工具座向后的力，使得其与支撑件的连接更紧密。支撑件包括相互固定的连接座7和环形的缸体8，滑动腔为缸体8的内孔，缸体穿设在环轨内侧，孔一位于缸体8侧壁上。滑动件为钢珠11，孔一外端口处经过冲压处理形成一直径小于钢珠11直径的孔口。

缸体8的外侧周向延伸一圈连接板，连接板的前侧适配的抵靠在环轨的后侧；缸体8前端向内延伸形成一环形的凸台，凸台的内径小于推轮14的最大直径。孔一均匀分布于缸体8下部侧壁，由于孔一的外侧边缘经过冲压处理，因此钢珠11只能由缸体8的内孔装入孔内，且钢珠11不能由内向外脱落。推轮14安装于缸体8的内孔中，由于其属于间隙配合，推轮14可在缸体8内孔中移动。端盖16通过螺钉安装于缸体8上端，由于缸体8内孔底部有凸台，因此安装完成后推轮14不会从两端脱出。

缸体8后端以螺栓固定有盖合滑动腔的端盖16，端盖16上开有适配直线液压缸1伸缩端穿过的孔二；推轮14后端抵靠在端盖16上时，其最前端的引导段1404挡在孔一的内侧孔口。

推轮14，设置在滑动腔内，并与直线液压缸1的伸缩端同轴连接；所述推轮14包括从后至前依次一体连接的连接段1401、锁紧段1402、自锁段1403和引导段1404；所述连接段1401与所述直线液压缸1的伸缩端相连接；所述锁紧段1402的外表面为外径从后到前逐渐变小的圆锥面，锁紧段1402直径较大的一端连接连接段1401；所述自锁段1403外表面为圆柱面；所述引导段1404外径从后到前逐渐变小，所述引导段1404外径较大的一端与所述自锁段1403相连接。钢珠与推轮14在自锁段1403接触后，即使在液压缸活塞轴推力消失状态下，不需要通过其他部件实现工具的自锁不掉落功能。连接段1401外表面为圆柱面，引导段1404外表面为圆锥面，当推轮14运动到前端时，推轮14与钢珠11接触面为锁紧段1402的外表面。

工具座，其一端固定在工具端，另一端套设在支撑件上；工具座内侧壁上形成一凸边；工具座包括相互以螺栓连接的座体10和环轨9，构成工具端快换接口,座体10内具有一容纳支撑件的容纳腔，环轨同轴固定在容纳腔的后端，座体10后端与环轨连接处设置有与环轨适配的凹槽，使工具座后端面形成外侧为座体后侧面内侧为环轨后侧面的两个同心的圆环状，且座体后侧面与环轨后侧面位于同一平面，环轨9的后端向内延伸形成凸边，凸边呈环形，凸边的前侧为内凹的锥形面。

缸体8上固定有2个定位锥20，定位锥20固定在连接板上，由螺栓从另一侧固定，工具座上设置有与定位锥20适配的定位孔。在机器人侧与工具侧接触时先对准定位锥20与环轨9上的孔，随着机器人侧与工具侧距离的接近，定位锥20慢慢引导工具侧与缸体8同轴对齐，直至机器人侧与工具侧接触固定。定位锥20不仅可以引导对正而且可以保证工具侧与机器人侧的周向定位。

工作原理：当需要机器人端和工具端连接时，使缸体8塞入到凹孔中，直线液压缸11伸缩杆伸长，推轮14将钢珠11顶到小孔外侧，使钢珠11有一部分在缸体8外侧的卡槽中，内部以推轮14顶紧，环轨9阻挡钢珠向后运动，并推动环轨9向缸体8端面靠近，最后紧密贴合，使工具侧环轨9与机器人侧缸体8紧密固定，完成工具端和机器人端之间的连接。当需要拆开二者时，直线液压缸11伸缩杆收缩，推轮14上移，钢珠11获得自由，从而将二者分开。

实施例二：

如图1和图2所示：一种机器人作业工具快换装置的末端机构，包括实施例一所述的一种机器人作业工具快换装置，并且还包括设置在所述机器人端的旋转动力源、与所述旋转动力源联动的主动轮18、与所述主动轮啮合的从动轮4、两端分别与所述直线液压缸1和推轮连接的推拉轴3和套设在所述推拉轴3上的旋转轴；

所述推拉轴3与所述推轮14转动连接，所述旋转轴6呈空心结构；所述旋转轴6的外侧壁与所述机器人端转动连接，其前端连接座7与旋转轴6通过螺钉固定连接；所述从动轮4设置在所述旋转轴外侧壁，并通过键连接实现圆周同步。

旋转动力源为摆动液压缸19，可以与机器人本身所带的液压系统共用同一油箱，方便控制，结构简单合理。并且摆动液压缸19与机器人端固定。推拉轴3一端通过螺纹连接安装于直线液压缸1的活塞杆上；旋转轴6通过轴承一2、轴承二5定位在机器人端上。推拉轴3上安装挡圈17，推力轴承二15安装于推轮14的上部位置；缸体8连同其装配部件推轮14、钢珠11、推力轴承二15一起安装于连接座7上，通过螺钉固定。

推力轴承一13安装于推拉轴3上并嵌入推轮14孔内，螺母12将推力轴承一13、推轮14、推力轴承一与推拉轴3紧固在一起。主动轮18通过键连接安装于摆动液压缸19旋转轴上，从动轮4与主动轮18相结合进行动力传动。推力轴承一13和推力轴承二15安装在推轮14上，推轮14通过键与缸体8周向定位。旋转轴6的外侧壁与机器人端转动连接，且与支撑件固定；旋转轴6上设有从动轮4，从动轮4与主动轮18啮合。摆动液压缸19旋转带动主动轮18转动，主动轮18与从动轮4进行传动，从动轮4带动旋转轴6、连接座7、缸体8及工具端转动。快换工具装置具有结构简单，转动部件重量轻，转动灵活，使用方便等优点。

推拉轴3、旋转轴6、推轮14、滑动腔和容纳腔同轴设置。

工作原理：采用摆动液压缸19带动旋转轴6转动，支撑件与旋转轴6一同转动，并将转矩传动给工具座，完成由机器人端到工具端的动力传动，当直线液压缸11的活塞动作，带动推拉轴3、挡圈17、推力轴承二15、推轮14、推力轴承一13、螺母12向外推出，钢珠11在推轮14的作用下沿着直孔向外运动，并推动环轨9向缸体8端面靠近，最后紧密贴合，使工具侧环轨9与机器人侧缸体8紧密固定，从而可以实现快速定位的功能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人快换装置，两侧分别连接机器人端和工具端，其特征在于，包括：

直线液压缸(1)，固定在所述机器人端；

支撑件，其内形成有一滑动腔，所述滑动腔的侧壁上设置有将所述滑动腔内外连通的孔一；

推轮(14)，设置在所述滑动腔内，并与所述直线液压缸(1)的伸缩端同轴连接；

工具座，其一端固定在所述工具端，另一端套设在所述支撑件上；所述工具座内侧壁上形成一凸边；

滑动件，其卡嵌在所述孔一内；所述滑动件一端抵靠在所述推轮(14)侧壁，另一端从所述孔一的外侧伸出并抵靠在所述凸边前侧。

2.根据权利要求1所述一种机器人快换装置，其特征在于，所述推轮(14)包括从后至前依次一体连接的连接段(1401)、锁紧段(1402)、自锁段(1403)和引导段(1404)；所述连接段(1401)与所述直线液压缸(1)的伸缩端相连接；所述锁紧段(1402)的外表面为外径从后到前逐渐变小的圆锥面，锁紧段(1402)直径较大的一端连接连接段(1401)；所述自锁段(1403)外表面为圆柱面；所述引导段(1404)外径从后到前逐渐变小，所述引导段(1404)外径较大的一端与所述自锁段(1403)相连接。

3.根据权利要求2所述一种机器人快换装置，其特征在于，所述滑动件为钢珠(11)，所述孔一外端口处经过冲压处理形成一直径小于所述钢珠(11)直径的孔口。

4.根据权利要求3所述一种机器人快换装置，其特征在于，所述工具座包括相互以螺栓连接的座体(10)和环轨(9)，所述座体(10)内具有 一容纳所述支撑件的容纳腔，所述环轨同轴固定在所述容纳腔的后端，所述环轨(9)的后端向内延伸形成所述凸边，所述凸边呈环形，所述凸边的前侧为内凹的锥形面。

5.根据权利要求4所述一种机器人快换装置，其特征在于，所述支撑件包括相互固定的连接座(7)和环形的缸体(8)，所述缸体穿设在所述环轨内侧，所述滑动腔为所述缸体(8)的内孔，所述孔一位于所述缸体(8)侧壁上。

6.根据权利要求5所述一种机器人快换装置，其特征在于，所述缸体(8)后端以螺栓固定有盖合所述滑动腔的端盖(16)，所述端盖(16)上开有适配所述直线液压缸(1)伸缩端穿过的孔二；所述推轮(14)后端抵靠在所述端盖(16)上时，其最前端的引导段(1404)挡在所述孔一的内侧孔口。

7.根据权利要求6所述一种机器人快换装置，其特征在于，所述缸体(8)前端向内延伸形成一环形的凸台，所述凸台的内径小于所述推轮(14)的最大直径。

8.根据权利要求7所述机器人快换装置，其特征在于，所述缸体(8)上固定有定位锥(20)，所述工具座上设置有与所述定位锥(20)适配的定位孔。

9.一种机器人快换装置的末端机构，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的一种机器人快换装置，并且还包括设置在所述机器人端的旋转动力源、与所述旋转动力源联动的主动轮(18)、与所述主动轮啮合的从动轮(4)、两端分别与所述直线液压缸(1)和推轮连接的推拉轴(3)和套设在所述推拉轴(3)上的旋转轴；

所述推拉轴(3)与所述推轮(14)转动连接，所述旋转轴(6)呈空心结构；所述旋转轴(6)的外侧壁与所述机器人端转动连接，其前端与所述 支撑件固定连接；所述从动轮(4)设置在所述旋转轴外侧壁。

10.根据权利要求9所述机器人快换装置的末端机构，其特征在于，所述旋转动力源为摆动液压缸(19)，并且所述摆动液压缸(19)与所述机器人端固定。