CN213004004U - 一种动力刀柄及机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于机加工技术领域，公开了一种动力刀柄及机器人。该动力刀柄包括刀柄本体、动力部件和刀夹。动力部件内置于刀柄本体，动力部件的输出端伸出刀柄本体；刀夹固定连接于动力部件的输出端，刀夹被配置为固定刀具。该机器人包括机械臂以及上述的动力刀柄。本实用新型提供的动力刀柄，作为动力部件的电机能够直接为刀夹提供转动力，使刀夹上固定的刀具适于进行诸如对砂型进行表面处理等机加工作业，而装配该动力刀柄的机械臂则可无需搭载动力部件，大幅缩小机械臂末端尺寸及自身重量，削减机械臂投入成本。

Description

一种动力刀柄及机器人

技术领域

本实用新型涉及机加工技术领域，尤其涉及一种动力刀柄及机器人。

背景技术

在现有技术中，用于机加工的机器人末端均须配置电主轴等动力部件，用于加工工件的刀具由刀柄固定，将刀柄安装在机器人末端并与该动力部件传动连接后，由动力部件驱动刀柄及刀具转动，以便于进行加工作业。

上述结构使得机器人末端体积大、笨重，限制加工效率。并且，由于机器人末端往往还需配置为动力部件冷却的冷却模块、换刀机构、传感器等，结构复杂，不便于维护。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种动力刀柄及机器人，该动力刀柄集成动力部件，简化机器人末端结构，减小化机器人末端尺寸及重量。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种动力刀柄，包括：

刀柄本体；

动力部件，内置于所述刀柄本体，所述动力部件的输出端伸出所述刀柄本体；

刀夹，固定连接于所述动力部件的所述输出端，所述刀夹被配置为固定刀具。

作为优选，所述刀柄本体呈筒状；所述动力部件为电机；

所述电机包括：

定子，固定于所述刀柄本体的内壁；

转子，设置于所述定子的空腔中，所述转子包括所述芯轴，所述刀夹固定连接于所述芯轴伸出所述刀柄本体的一端；

以及两个轴承，分别设置于所述刀柄本体的两端，并用于支撑所述芯轴。

作为优选，所述刀柄本体包括套筒和端盖，所述套筒用于容置所述定子和所述转子，所述端盖盖设于所述刀柄本体的一端，两所述轴承中的一个固定于所述端盖。

作为优选，所述端盖与所述套筒可拆卸连接。

作为优选，所述刀柄本体上形成有冷却气道，所述冷却气道能与外部气源连通，以将作为冷却介质的气体引入所述刀柄本体的内部并冷却所述电机。

作为优选，所述刀夹为筒夹。

作为优选，所述动力刀柄还包括快接机构，所述快接机构固定于所述刀柄本体，以使所述动力刀柄适于被快速拆装。

作为优选，作为优选，所述快接机构为快换盘，所述快换盘与所述动力部件同轴设置。

本实用新型还采用以下技术方案：

一种机器人，包括机械臂、刀具以及如上所述的动力刀柄，所述刀具固定连接于所述刀夹，所述动力刀柄固定连接于所述机械臂的输出端。

作为优选，所述刀具为铣刀，所述机器人被配置为对砂型进行表面处理。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的动力刀柄，作为动力部件的电机能够直接为刀夹提供转动力，使刀夹上固定的刀具适于进行诸如对砂型进行表面处理等机加工作业，而装配该动力刀柄的机械臂则可无需搭载动力部件，大幅缩小机械臂末端尺寸及自身重量，削减机械臂投入成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例中的动力刀柄的结构示意图。

图中：

1、刀柄本体；11、套筒；12、端盖；2、电机；21、定子；22、转子；221、芯轴；2211、插孔；23、轴承；3、刀夹；31、筒夹本体；32、夹套；4、快接机构；

10、刀具。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例提供了一种机器人，该机器人包括机械臂和动力刀柄，该动力刀柄集成有动力部件，即该动力刀柄所装配的刀具的转动力由该动力刀柄直接提供，而无需机械臂间接传递提供，以达到使该机械臂末端乃至整体的体积减小及重量减轻的目的。

在使用机器人对加工件进行机加工作业过程中，不同刀具所需要的动力输出范围(如扭矩范围)和动力输出类型(如转动力、冲压力等)不尽相同，而传统机械臂所配置的特定动力部件则不能完全适配于所有工作场合。因此，即存在着需要将加工件辗转于多个加工位，并通过多个机器人进行机加工处理的情况。

而本实施例提供的机器人则能够基于其动力刀柄解决上述问题，请参阅图1，该动力刀柄包括刀柄本体1、动力部件和刀夹3。其中，动力部件内置于刀柄本体1，动力部件的输出端伸出刀柄本体1。刀夹3固定连接于动力部件的输出端，刀夹3被配置为固定刀具10。

借由上述结构，该动力刀柄中，动力部件能够直接为刀夹3提供动力，使刀夹3上固定的刀具10适于进行机加工作业。搭载该动力刀柄的机械臂则可无需搭载动力部件，大幅缩小机械臂末端尺寸及自身重量。

同时，该动力刀柄可被提供为多种规格，以提供不同的动力输出范围和动力输出类型，进而适于替换地装配至机械臂，以满足单机器人独立完成机加工工艺中的多个乃至全部工艺步骤的目的，降低机械臂投入成本，更为重要的是，不进行加工位变更能够减少甚至能够免除在多个加工位中重新标定的标定工序，有利于机器人的加工，减少了奇点产生的概率，提升编程效率、加工效率和加工质量。

可选地，动力部件可以为电机2，电机2为刀柄3提供转动力，使固定连接于刀柄上的铣刀、攻丝刀、研磨头等刀具能够对加工件进行切削及表面处理等工艺。

可选地，该动力部件还可以为冲压油缸，冲压油缸为刀柄3提供冲压动力，使固定连接于刀柄上的冲头能够对加工件进行冲裁处理。

下面以对砂型进行表面处理为例，对该动力刀柄进行具体应用说明。

本实施例中，机器人包括机械臂、刀具10以及如上所述的动力刀柄，作为刀具10的立铣刀固定连接于刀夹3，动力刀柄固定连接于机械臂的输出端。

本实施例中，动力部件为电机2。刀柄本体1可以呈筒状。电机2包括定子21、转子22和两个轴承23，其中定子21固定于刀柄本体1的内壁。转子22设置于定子21的空腔中，转子22包括芯轴221，刀夹3固定连接于芯轴221伸出刀柄本体1的一端。两个轴承23分别设置于刀柄本体1的两端，并用于支撑芯轴221。

借由上述配置，该动力刀柄工作时，电机驱动刀夹并带动立铣刀旋转，机械臂按照预设的运动轨迹运动，并移载动力刀柄运动，使立铣刀对砂型进行表面处理。

作业过程中，可将不同规格的动力刀柄替换至机械臂，以提供不同的动力输出范围，进而在对砂型进行的表面处理过程中，满足于不同规格的立铣刀所需的不同动力输出范围。

刀柄本体1形成为电机2的壳体，即该刀柄本体1可以被理解为是一电机的壳体部分，使得刀柄本体1及电机2结构之间形成为一整体，不仅简化、减轻该动力刀柄的主体结构，还能利于刀柄本体1、芯轴221及相关承载或动力传递结构之间获得精准的同轴度，满足加工品质要求。

较佳地，该电机2可以为直流无刷电机，即定子21提供具有对应于至少两个不同相的线圈，转子22提供芯轴221及布置在芯轴221上的永磁体，当然该电机2还应包括内置的位置传感器、外置的驱动器等，在此不做赘述。除能够提供较宽的全功率速度范围、低速下大转矩等适于机加工的特性外，直流无刷电机的体积小、功率密度高的特点亦适于缩减该动力刀柄的体积。

在本实施例中，刀柄本体1包括套筒11和端盖12，套筒11用于容置定子21和转子22，端盖12盖设于刀柄本体1的一端，两轴承23中的一个固定于端盖12。端盖12可以与套筒11可拆卸连接，适于维护。

同时，作为电机2的壳体的刀柄本体1还可以被设置为能够搭载或进一步形成其他在机加工过程中进行信号或能量识别、获取、传递的元器件的固定结构。

例如，刀柄本体1上可以形成有冷却气道(图中未示出)，冷却气道能与外部气源连通，以将作为冷却介质的气体(如压缩空气)引入刀柄本体1的内部并冷却电机2。

此外，刀柄本体1上还可以设置与上述气道连通的气路接头(图中未示出)、与电机2电连接的电路接头(图中未示出)，以及能够被安装于常规刀柄上的检测刀柄异常振动的振动传感器(图中未示出)等传感器，实施者可基于实际需求进行配置，在此不作限定。

刀夹3可以为筒夹(弹性夹头)，筒夹具有较宽的夹持范围，适于多场景加工。在本实施例中，为适应于砂型的表面处理，该筒夹可以优选为适于铣、钻加工的ER筒夹，该ER筒夹可包括弹性的筒夹本体31、以及与该筒夹本体31适配的夹套32，对应地，电机2的芯轴221端部设置有能插置该筒夹本体的插孔2211，该插孔2211外壁设置有与夹套适配螺接的螺纹等，在此不做赘述。

当然，上述刀夹3的类型及结构仅为在特定使用场景下的示例性选用，实施者可参考现有技术，并依照实际使用需求对刀夹3类型、芯轴221端部安装或形成的装配刀夹3的装配结构进行具体设置，在此不做限定。

另，如前文所述，通过设置多种规格的动力刀柄能够便于在单个机械臂上完成多场景的机加工作业，为便于进一步提高加工效率，动力刀柄该还包括快接机构4，快接机构4固定于刀柄本体1，以使该动力刀柄适于被快速拆装。

示例性地，该快接机构4可以选用加工领域常见的快换盘，该快换盘包括与刀柄本体1固连的母盘以及与机械臂固连的公盘，该母盘及公盘可通过弹性机构能快速插接相连。快换盘可以与动力部件同轴设置，便于进行刀具10定位。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种动力刀柄，其特征在于，包括：

刀柄本体(1)；

动力部件，内置于所述刀柄本体(1)，所述动力部件的输出端伸出所述刀柄本体(1)；以及

刀夹(3)，固定连接于所述动力部件的所述输出端，所述刀夹(3)被配置为固定刀具(10)；

其中，所述刀柄本体(1)呈筒状；所述动力部件为电机(2)；所述电机(2)包括：

定子(21)，固定于所述刀柄本体(1)的内壁；

转子(22)，设置于所述定子(21)的空腔中，所述转子(22)包括芯轴(221)，所述刀夹(3)固定连接于所述芯轴(221)伸出所述刀柄本体(1)的一端；以及

两个轴承(23)，分别设置于所述刀柄本体(1)的两端，并用于支撑所述芯轴(221)。

2.根据权利要求1所述的动力刀柄，其特征在于，所述刀柄本体(1)包括套筒(11)和端盖(12)，所述套筒(11)用于容置所述定子(21)和所述转子(22)，所述端盖(12)盖设于所述刀柄本体(1)的一端，两所述轴承(23)中的一个固定于所述端盖(12)。

3.根据权利要求2所述的动力刀柄，其特征在于，所述端盖(12)与所述套筒(11)可拆卸连接。

4.根据权利要求1所述的动力刀柄，其特征在于，所述刀柄本体(1)上形成有冷却气道，所述冷却气道能与外部气源连通，以将作为冷却介质的气体引入所述刀柄本体(1)的内部并冷却所述电机(2)。

5.根据权利要求1所述的动力刀柄，其特征在于，所述刀夹(3)为筒夹。

6.根据权利要求1所述的动力刀柄，其特征在于，所述动力刀柄还包括快接机构(4)，所述快接机构(4)固定于所述刀柄本体(1)，以使所述动力刀柄适于被快速拆装。

7.根据权利要求6所述的动力刀柄，其特征在于，所述快接机构(4)为快换盘，所述快换盘与所述动力部件同轴设置。

8.一种机器人，其特征在于，包括机械臂、刀具(10)以及如权利要求1-7任意一项所述的动力刀柄，所述刀具(10)固定连接于所述刀夹(3)，所述动力刀柄固定连接于所述机械臂的输出端。

9.根据权利要求8所述的机器人，其特征在于，所述刀具(10)为铣刀，所述机器人被配置为对砂型进行表面处理。

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