CN211890894U - 机器人用快换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机器人用快换装置，用于连接机器人和终端执行器，它包括与机器人相连接的机器人侧、与终端执行器相连的工具侧及设置在机器人侧本体和工具侧本体之间、且用于连接机器人侧本体和工具侧本体的快速锁紧机构，所述机器人侧包括机器人侧本体，所述机器人侧本体的材质为耐高温材料；所述工具侧包括工具侧本体，所述工具侧本体的材质为耐高温材料。本实用新型适用于耐高温环境，同时避免了末端的冗余设计与超重的重量，进而节省成本。

Description

机器人用快换装置

技术领域

本实用新型涉及一种机器人用快换装置。

背景技术

工业机器人在实际应用中往往需要面对多种工艺需求，这就要求同一个工业机器人需要与不同的终端执行器进行配对，而连接机器人和不同的终端执行器的这个机构就是机器人用快换装置，可以形象地理解为，工业机器人是人的手臂，应对不同的工艺需求的终端执行器是手，那连接手臂和不同的手的手腕部分就是机器人用快换装置。

目前市面上存在的快换装置一般都用在常规工业自动化环境，环境温度不高于90摄氏度。而在一些特殊高温的场合（譬如钢铁冶金环境），环境温度达到250度甚至更高，常规的机器人快换就不能满足这样的实用要求。而增加辅助冷却和隔热措施不仅增加成本，更造成尺寸重量等冗余，有非常大的应用局限性。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种机器人用快换装置，它适用于耐高温环境，同时避免了末端的冗余设计与超重的重量，进而节省成本。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种机器人用快换装置，用于连接机器人和终端执行器，它包括：

与机器人相连接的机器人侧，所述机器人侧包括机器人侧本体，所述机器人侧本体的材质为耐高温材料；

与终端执行器相连的工具侧，所述工具侧包括工具侧本体，所述工具侧本体的材质为耐高温材料；

设置在机器人侧本体和工具侧本体之间、且用于连接机器人侧本体和工具侧本体的快速锁紧机构。

进一步，所述耐高温材料为铝合金。

进一步为了防止工具侧过热，所述工具侧的近终端执行器端连接有热绝缘板；

和/或所述工具侧本体设置有散热片。

进一步提供了一种快速锁紧机构的具体结构，所述快速锁紧机构包括锁体、至少两个锁球、凸轮、移动驱动机构和锁环；其中，

所述锁体安装在机器人侧本体上，并朝向工具侧本体凸出于机器人侧本体，沿所述锁体的周壁均设有至少两个球窝孔，锁球与所述球窝孔一一对应，并装于相应球窝孔内；

所述凸轮置于所述锁体的中心孔内，与所述锁体同轴设置，其侧壁所述锁球接触；

所述移动驱动机构与所述凸轮相连以至少用于驱动凸轮朝向工具侧本体移动以使得凸轮推动锁球在球窝孔内沿凸轮的径向胀开；

所述锁环安装在工具侧本体上，其内壁设置有与所述锁球一一对应的嵌装槽，在所述锁体插入锁环的过程中，凸轮在移动驱动机构的推动下推动锁球沿凸轮的径向胀开以使得锁球嵌进相应的嵌装槽内。

进一步提供了一种移动驱动机构的具体结构，所述移动驱动机构包括弹簧缸，所述弹簧缸与所述凸轮相连以驱动凸轮沿其轴向移动。

进一步提供了一种弹簧缸的具体结构，所述弹簧缸包括：

轴移组件，所述轴移组件包括分别可沿其轴向移动地插装在机器人侧本体内的活塞和复位杆，所述活塞与所述凸轮相连，所述复位杆与所述活塞相连；

弹簧，所述弹簧套装在复位杆上，所述弹簧的一端与活塞相抵接；

后盖，所述后盖安装在机器人侧本体上，所述复位杆的自由端穿过后盖，且所述后盖与弹簧的另一端相压接，以便活塞在弹簧预紧力的作用下推动凸轮沿其轴向朝向工具侧本体移动。

进一步为了方便机器人侧和工具侧气路连通及信号传递，所述机器人侧还包括分别与机器人侧本体相连的机器人侧气路模块和机器人侧通讯模块，所述工具侧还包括分别与工具侧本体相连的工具侧气路模块和工具侧通讯模块；其中，

在快速锁紧机构连接机器人侧本体和工具侧本体后，所述机器人侧气路模块与所述工具侧气路模块对接以实现气体传输，所述机器人侧通讯模块与所述工具侧通讯模块对接以实现信号传递。

进一步，机器人侧气路模块、机器人侧通讯模块、工具侧气路模块和工具侧通讯模块的材质均为耐高温材料。

进一步为了方便机器人侧本体和工具侧本体的精确对准，机器人用快换装置还包括至少两个设置在机器人侧本体和工具侧本体之间、且用于导向所述机器人本体相对工具侧本体移动的导向组件。

进一步提供了一种导向组件的具体结构，所述导向组件包括相互配合的销套和定位销，销套和定位销中的一个固定在机器人侧本体上，另一个固定在工具侧本体上。

采用了上述技术方案后，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型的机器人侧本体和工具侧本体通过快速锁紧机构可以快速地连接在一起，机器人侧本体及工具侧本体采用耐高温材料，进而从结构设计以及材料选型等方面实现此类机器人快换装置的耐高温特性，免了末端的冗余设计与超重的重量，大大地节省了成本；

2、因为工具侧一般更接近热源，故设计为带散热片形式，方便散热；在工具侧的近终端执行器端安装热绝缘板，用于隔绝热传递与热辐射；

3、本实用新型的移动驱动机构采用弹簧缸，弹簧缸本身就耐高温，适用于高温环境，在连接机器人侧本体和工具侧本体的过程中，弹簧推动活塞往右运动，从而推动凸轮往外运动，凸轮往外运动形成楔块原理，推动锁球在锁体的球窝孔内径向胀开，从而与工具侧本体的锁环实现锁紧，当需要解锁机器人用快换装置时，可以通过拉动复位杆往左运动，压缩弹簧并使活塞及凸轮往左复位，机器人侧本体和工具侧本体做背向移动，达到锁球脱离嵌装槽的目的，本实用新型的机器人用快换装置结构可靠，连接牢固，从结构设计方面实现耐高温特性，使得高温环境下机器人用快换装置在对接锁紧方面成为可能；

4、本实用新型还通过定位销和销套的配合实现机器人侧本体和工具侧本体的定位与对接，有效保证了定位精度。

附图说明

图1为本实用新型的机器人用快换装置的机器人侧本体和工具侧本体连接后的结构示意图；

图2为本实用新型的机器人用快换装置的机器人侧本体和工具侧本体未连接时的结构示意图；

图3为本实用新型的机器人用快换装置的机器人侧的结构示意图；

图4为本实用新型的机器人用快换装置的工具侧的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1、2、3、4所示，一种机器人用快换装置，用于连接机器人和终端执行器，它包括：

与机器人相连接的机器人侧，所述机器人侧包括机器人侧本体1，所述机器人侧本体1的材质为耐高温材料；

与终端执行器相连的工具侧，所述工具侧包括工具侧本体2，所述工具侧本体2的材质为耐高温材料；

设置在机器人侧本体1和工具侧本体2之间、且用于连接机器人侧本体1和工具侧本体2的快速锁紧机构。

具体地，所述耐高温材料为铝合金，铝合金采用的是2A16铝合金。

在本实施例中，本实用新型的机器人侧本体1和工具侧本体2通过快速锁紧机构可以快速地连接在一起，机器人侧本体1及工具侧本体2采用耐高温材料，进而从结构设计以及材料选型等方面实现此类机器人快换装置的耐高温特性，免了末端的冗余设计与超重的重量，大大地节省了成本。

如图1、2、4所示，为了防止工具侧过热，所述工具侧的近终端执行器端连接有热绝缘板3；和/或所述工具侧本体2设置有散热片4。

具体地，工具侧本体2一般更接近热源，设计为散热片4以方便散热；利用隔热绝缘板3隔绝热源往工具侧本体2热传递与热辐射。

如图1、2、3、4所示，所述快速锁紧机构包括锁体5、至少两个锁球6、凸轮7、移动驱动机构和锁环19；其中，

所述锁体5安装在机器人侧本体1上，并朝向工具侧本体2凸出于机器人侧本体1，沿所述锁体5的周壁均设有至少两个球窝孔8，锁球6与所述球窝孔8一一对应，并装于相应球窝孔8内；

所述凸轮7置于所述锁体5的中心孔内，与所述锁体5同轴设置，其侧壁所述锁球6接触；

所述移动驱动机构与所述凸轮7相连以至少用于驱动凸轮7朝向工具侧本体2移动以使得凸轮7推动锁球6在球窝孔8内沿凸轮7的径向胀开；

所述锁环19安装在工具侧本体2上，其内壁设置有与所述锁球6一一对应的嵌装槽20，在所述锁体5插入锁环19的过程中，凸轮7在移动驱动机构的推动下推动锁球6沿凸轮7的径向胀开以使得锁球6嵌进相应的嵌装槽20内。

在本实施例中，所述球窝孔8为锥形通孔，所述球窝孔8的朝外的端面的孔径小于锁球6的直径，所述球窝孔8的朝内的端面的孔径大于锁球6直径。

所述嵌装槽20的与锁球6相接触的部分自近机器人侧至远机器人侧逐渐加深，凸轮7沿其轴向背向工具侧本体2移动后，在工具侧本体2和机器人侧本体1背向移动以分离的过程中，锁球6在嵌装槽20的底部的作用下沿凸轮7的径向收缩。

如图1、2、3所示，所述移动驱动机构包括弹簧缸，所述弹簧缸与所述凸轮7相连以驱动凸轮7沿其轴向移动。

如图1、2所示，所述弹簧缸包括：

轴移组件，所述轴移组件包括分别可沿其轴向移动地插装在机器人侧本体1内的活塞9和复位杆10，所述活塞9与所述凸轮7相连，所述复位杆10与所述活塞9相连；

弹簧11，所述弹簧11套装在复位杆10上，所述弹簧11的一端与活塞9相抵接；

后盖12，所述后盖12安装在机器人侧本体1上，所述复位杆10的自由端穿过后盖12，且所述后盖12与弹簧11的另一端相压接，以便活塞9在弹簧11预紧力的作用下推动凸轮7沿其轴向朝向工具侧本体2移动。

在本实施例中，本实用新型的移动驱动机构采用弹簧缸，弹簧缸本身就耐高温，适用于高温环境，在连接机器人侧本体1和工具侧本体2的过程中，弹簧11推动活塞9往右运动，从而推动凸轮7往外运动，凸轮7往外运动形成楔块原理，推动锁球6在锁体5的球窝孔8内径向胀开，从而与工具侧本体2的锁环19实现锁紧，当需要解锁机器人用快换装置时，可以通过拉动复位杆10往左运动，压缩弹簧11并使活塞9及凸轮7往左复位，机器人侧本体1和工具侧本体2做背向移动，达到锁球6脱离嵌装槽20的目的，本实用新型的机器人用快换装置结构可靠，连接牢固，从结构设计方面实现耐高温特性，使得高温环境下机器人用快换装置在对接锁紧方面成为可能。

如图1、2、3、4所示，为了方便机器人侧和工具侧气路连通及信号传递，所述机器人侧还包括分别与机器人侧本体1相连的机器人侧气路模块13和机器人侧通讯模块14，所述工具侧还包括分别与工具侧本体2相连的工具侧气路模块15和工具侧通讯模块16；其中，

在快速锁紧机构连接机器人侧本体1和工具侧本体2后，所述机器人侧气路模块13与所述工具侧气路模块15对接以实现气体传输，所述机器人侧通讯模块14与所述工具侧通讯模块16对接以实现信号传递。

在本实施例中，为了使得机器人侧气路模块13、机器人侧通讯模块14、工具侧气路模块15和工具侧通讯模块16适用于高温环境，机器人侧气路模块13、机器人侧通讯模块14、工具侧气路模块15和工具侧通讯模块16的材质均为耐高温材料，机器人侧气路模块13、机器人侧通讯模块14、工具侧气路模块15和工具侧通讯模块16的材质均为2A16铝合金。

如图2、3、4所示，为了方便机器人侧本体1和工具侧本体2的精确对准，机器人用快换装置还包括至少两个设置在机器人侧本体1和工具侧本体2之间、且用于导向所述机器人本体相对工具侧本体2移动的导向组件。

如图2、3、4所示，所述导向组件包括相互配合的销套17和定位销18，销套17和定位销18中的一个固定在机器人侧本体1上，另一个固定在工具侧本体2上。

在本实施例中，本实用新型还通过定位销18和销套17的配合实现机器人侧本体1和工具侧本体2的定位与对接，有效保证了定位精度。

以上所述的具体实施例，对本实用新型解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

Claims (10)

1.一种机器人用快换装置，用于连接机器人和终端执行器，其特征在于，它包括：

与机器人相连接的机器人侧，所述机器人侧包括机器人侧本体（1），所述机器人侧本体（1）的材质为耐高温材料；

与终端执行器相连的工具侧，所述工具侧包括工具侧本体（2），所述工具侧本体（2）的材质为耐高温材料；

设置在机器人侧本体（1）和工具侧本体（2）之间、且用于连接机器人侧本体（1）和工具侧本体（2）的快速锁紧机构。

2.根据权利要求1所述的机器人用快换装置，其特征在于，

所述耐高温材料为铝合金。

3.根据权利要求1所述的机器人用快换装置，其特征在于，

所述工具侧的近终端执行器端连接有热绝缘板（3）；

和/或所述工具侧本体（2）设置有散热片（4）。

4.根据权利要求1所述的机器人用快换装置，其特征在于，

所述快速锁紧机构包括锁体（5）、至少两个锁球（6）、凸轮（7）、移动驱动机构和锁环（19）；其中，

所述锁体（5）安装在机器人侧本体（1）上，并朝向工具侧本体（2）凸出于机器人侧本体（1），沿所述锁体（5）的周壁均设有至少两个球窝孔（8），锁球（6）与所述球窝孔（8）一一对应，并装于相应球窝孔（8）内；

所述凸轮（7）置于所述锁体（5）的中心孔内，与所述锁体（5）同轴设置，其侧壁所述锁球（6）接触；

所述移动驱动机构与所述凸轮（7）相连以至少用于驱动凸轮（7）朝向工具侧本体（2）移动以使得凸轮（7）推动锁球（6）在球窝孔（8）内沿凸轮（7）的径向胀开；

所述锁环（19）安装在工具侧本体（2）上，其内壁设置有与所述锁球（6）一一对应的嵌装槽（20），在所述锁体（5）插入锁环（19）的过程中，凸轮（7）在移动驱动机构的推动下推动锁球（6）沿凸轮（7）的径向胀开以使得锁球（6）嵌进相应的嵌装槽（20）内。

5.根据权利要求4所述的机器人用快换装置，其特征在于，

所述移动驱动机构包括弹簧缸，所述弹簧缸与所述凸轮（7）相连以驱动凸轮（7）沿其轴向移动。

6.根据权利要求5所述的机器人用快换装置，其特征在于，

所述弹簧缸包括：

轴移组件，所述轴移组件包括分别可沿其轴向移动地插装在机器人侧本体（1）内的活塞（9）和复位杆（10），所述活塞（9）与所述凸轮（7）相连，所述复位杆（10）与所述活塞（9）相连；

弹簧（11），所述弹簧（11）套装在复位杆（10）上，所述弹簧（11）的一端与活塞（9）相抵接；

后盖（12），所述后盖（12）安装在机器人侧本体（1）上，所述复位杆（10）的自由端穿过后盖（12），且所述后盖（12）与弹簧（11）的另一端相压接，以便活塞（9）在弹簧（11）预紧力的作用下推动凸轮（7）沿其轴向朝向工具侧本体（2）移动。

7.根据权利要求4所述的机器人用快换装置，其特征在于，

所述机器人侧还包括分别与机器人侧本体（1）相连的机器人侧气路模块（13）和机器人侧通讯模块（14），所述工具侧还包括分别与工具侧本体（2）相连的工具侧气路模块（15）和工具侧通讯模块（16）；其中，

在快速锁紧机构连接机器人侧本体（1）和工具侧本体（2）后，所述机器人侧气路模块（13）与所述工具侧气路模块（15）对接以实现气体传输，所述机器人侧通讯模块（14）与所述工具侧通讯模块（16）对接以实现信号传递。

8.根据权利要求7所述的机器人用快换装置，其特征在于，

机器人侧气路模块（13）、机器人侧通讯模块（14）、工具侧气路模块（15）和工具侧通讯模块（16）的材质均为耐高温材料。

9.根据权利要求1所述的机器人用快换装置，其特征在于，

还包括至少两个设置在机器人侧本体（1）和工具侧本体（2）之间、且用于导向所述机器人本体相对工具侧本体（2）移动的导向组件。

10.根据权利要求9所述的机器人用快换装置，其特征在于，

所述导向组件包括相互配合的销套（17）和定位销（18），销套（17）和定位销（18）中的一个固定在机器人侧本体（1）上，另一个固定在工具侧本体（2）上。

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