CN214055274U - 一种二维切换装置及机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机器人技术领域，公开一种二维切换装置及机器人。其中二维切换装置包括第一方向切换单元、第二方向切换单元和滚轮，第一方向切换单元包括沿第一方向延伸且设置于机械臂末端的第一导轨和与第一导轨滑动连接的第一滑块；第二方向切换单元包括第二连接块和设置于第二连接块上的第二移动轴，第二连接块设置于第一滑块上，第二移动轴沿与第一方向呈夹角设置的第二方向延伸，第二移动轴能沿其轴向相对于第二连接块滑动，执行端设置于第二移动轴的一端；滚轮设置于执行端上，滚轮与导向块抵接，以使第二移动轴沿第二连接块滑动至第二预设位并锁紧，第一滑块沿第一导轨滑动至第一预设位并锁紧。本实用新型结构简单，通用性强。

Description

一种二维切换装置及机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种二维切换装置及机器人。

背景技术

随着汽车产品的多样化，考虑到投资、节拍、产品周期和占地面积等因素的限制，柔性化生产线已成为各主机厂的布局趋势，机器人被大量的应用到柔性化生产线中，用来应对同一条生产线的不同产品零件的制造需求。机器人在白车身生产过程中起着工艺衔接的作用，根据用途可以分为用于传送任务的搬运抓手；用于补焊、涂胶和铆接等工作的工艺抓手；用于定位焊工作的定位焊抓手。

现有技术中，生产线用于不同车型加工时，对于无法共用的机器人抓手需要统一切换一次后，生产线才能恢复运行，严重影响生产线的节拍，造成产能损失。同时，对于多个车型共线的生产线，会存在不同车型所对应的多组抓手存放于生产线内，不仅增加生产线内机器人运行路径的复杂性，而且占用工位空间，造成工位布局困难，维修空间狭窄。最后，对于目前的普通抓手来说，为了实现多车型的兼容，每次引进新车型，都需要增加一次额外的抓手改造费用，并且需新增抓手停放架、工具侧换枪盘，二次投资较高。

所以，亟需一种二维切换装置，以解决上述问题。

实用新型内容

基于以上所述，本实用新型的目的在于提供一种二维切换装置及机器人，结构简单，通用性强。

为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种二维切换装置，设置于机械臂末端，能与导向块抵接以切换执行端至预设位置，所述二维切换装置包括：

第一方向切换单元，设置于所述机械臂末端，包括沿第一方向延伸的第一导轨，所述第一导轨上设置有与所述第一导轨滑动连接的第一滑块；

第二方向切换单元，设置于所述第一滑块上，包括第二连接块和设置于所述第二连接块上的第二移动轴，所述第二移动轴沿与所述第一方向呈夹角设置的第二方向延伸，所述第二移动轴能沿其轴向相对于所述第二连接块滑动，所述执行端设置于所述第二移动轴的一端；

滚轮，设置于所述执行端上，所述滚轮与所述导向块抵接，以使所述第二移动轴沿所述第二连接块滑动至第二预设位并锁紧，所述第一滑块沿所述第一导轨滑动至第一预设位并锁紧。

作为一种二维切换装置的优选方案，所述第一滑块上设置有多个定位凹槽，多个所述定位凹槽沿所述第一导轨长度方向间隔设置，所述第一导轨上设置有定位凸起，所述定位凸起能选择性置于其中一个所述定位凹槽内，以使所述第一滑块固定于所述第一导轨的某一位置。

作为一种二维切换装置的优选方案，所述第一导轨上设置有第一锁紧气缸，所述定位凸起设置于所述第一锁紧气缸的活动端，所述第一锁紧气缸能将所述定位凸起置于所述定位凹槽内。

作为一种二维切换装置的优选方案，所述第一导轨上设置有第一弹性件，所述第一弹性件的一端与所述第一滑块抵接，另一端与所述第一导轨抵接。

作为一种二维切换装置的优选方案，所述第一导轨的一端设置有与所述第一导轨延伸方向相同的第一轴，所述第一弹性件的一端与所述第一滑块抵接，另一端与所述第一轴的一端抵接。

作为一种二维切换装置的优选方案，所述第二连接块远离所述执行端的一端设置有第二锁紧件，以将所述第二移动轴固定于所述第二连接块上的某一位置。

作为一种二维切换装置的优选方案，所述第二连接块上设置有两个以上第二传感器，两个以上所述第二传感器沿所述第二移动轴的长度方向间隔设置。

作为一种二维切换装置的优选方案，所述第二移动轴设置有防转块，所述防转块与所述第二连接块滑动连接。

作为一种二维切换装置的优选方案，所述第二连接块上还设置有第二弹性件，所述第二弹性件的一端与所述第二连接块抵接，另一端与所述第二移动轴抵接。

一种机器人，包括机械臂、执行端以及设置于所述机械臂和所述执行端之间的如以上任一方案所述的二维切换装置，所述执行端包括球头定位块、球头活动块和与定位气缸，所述定位气缸能驱动所述球头活动块向靠近或远离所述球头定位块的方向移动。

本实用新型的有益效果为：

通过设置在第一导轨上滑动的第一滑块、在第二连接块上滑动的第二移动轴和设置于执行端的滚轮，使得在机械臂带动二维切换装置和执行端移动时，滚轮与导向块抵接，导向块向滚轮施加的力被分解成沿第一方向和第二方向的力，使得第一移动块沿第一导轨移动，第二移动轴沿第二连接块移动，并最终移动至预设位置锁紧，实现二维切换装置对执行端位置的切换，便于后续机械臂以预设位置为最初位置进行后续的加工操作，二维切换装置结构简单，通用性强，能减少二次开发投资，经济效益更好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型具体实施方式提供的二维切换装置和执行端的示意图；

图2是本实用新型具体实施方式提供的二维切换装置的第一方向切换单元的示意图；

图3是本实用新型具体实施方式提供的二维切换装置的第二方向切换单元的示意图；

图4是本实用新型具体实施方式提供的执行端和滚轮的示意图。

图中：

100、执行端；101、球头定位块；102、球头活动块；103、定位气缸；

1、第一方向切换单元；11、第一导轨；12、第一滑块；13、第一固定块；14、第二安装块；141、定位凹槽；15、第一锁紧气缸；151、定位凸起；16、第一轴；17、第一传感器；

2、第二方向切换单元；21、第二连接块；22、第二移动轴；23、第二锁紧件；24、第二传感器；25、防转块；26、第二弹性件；

3、滚轮。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-图4所示，本实施方式提供一种用于机器人的二维切换装置，该二维切换装置设置于机械臂末端，能与导向块抵接以切换执行端100至预设位置，应用该机器人进行加工时，首先采用机械臂驱动二维切换装置和执行端100与导向块抵接，二维切换装置受力切换至预设位置并锁紧，使得机械臂能按预设位置进行后续操作。

二维切换装置包括第一方向切换单元1、第二方向切换单元2和滚轮3，第一方向切换单元1包括沿第一方向延伸的第一导轨11，第一导轨11设置于机械臂末端，第一导轨11上设置有与第一导轨11滑动连接的第一滑块12；第二方向切换单元2包括第二连接块21和设置于第二连接块21上的第二移动轴22，第二连接块21设置于第一滑块12上，第二移动轴22沿与第一方向呈夹角设置的第二方向延伸，第二移动轴22能沿其轴向相对于第二连接块21滑动，执行端100设置于第二移动轴22的一端；滚轮3设置于执行端100上，滚轮3与导向块抵接，以使第二移动轴22沿第二连接块21滑动至第二预设位并锁紧，第一滑块12沿第一导轨11滑动至第一预设位并锁紧。

通过设置在第一导轨11上滑动的第一滑块12、在第二连接块21上滑动的第二移动轴22和设置于执行端100的滚轮3，使得在机械臂带动二维切换装置和执行端100移动时，滚轮3与导向块抵接，导向块向滚轮3施加的力被分解成沿第一方向和第二方向的力，使得第一滑块12沿第一导轨11移动，第二移动轴22沿第二连接块21移动，并最终移动至预设位置锁紧，实现二维切换装置对执行端100位置的切换，便于后续机械臂以预设位置为最初位置进行后续的加工操作，二维切换装置结构简单，通用性强，能减少二次开发投资，经济效益更好。

值得说明的是，不同导向块对应不同预设位置，当需要将执行端100切换至某一预设位置时，则可以采用机械臂带动二维切换装置和执行端100与相应的导向块抵接；某一预设位置对应第一滑块12的某一第一预设位和第二移动轴22的某一第二预设位，当第一滑块12于某一第一预设位锁定，第二移动轴22于某一第二预设位锁定时，对应的即为执行端100的预设位置。

二维切换装置还包括第一固定块13和第二安装块14，第一固定块13设置于机械臂的末端，第一导轨11设置于第一固定块13上，第二安装块14设置于第一滑块12上，第二连接块21设置于第二安装块14上。另外，示例性地，本实施例中的第一方向为水平方向，第二方向为竖直方向。

具体地，为实现第一滑块12在第一导轨11上的锁定，第一滑块12上设置有多个定位凹槽141，示例性地，定位凹槽141设置于第二安装块14上，多个定位凹槽141沿第一导轨11长度方向间隔设置，第一导轨11上设置有定位凸起151，定位凸起151能选择性置于其中一个定位凹槽141内，以使第一滑块12固定于第一导轨11的某一位置，当定位凸起151置于不同定位凹槽141时，相对应地第二连接块21距离机械臂末端的距离不同。值得说明的是，为提高定位凸起151和定位凹槽141之间配合的容差性，定位凸起151的端部设置有圆角，定位凹槽141的边缘设置有倒角。

进一步地，为实现定位凸起151和定位凹槽141之间的选择性连接，第一导轨11上设置有第一锁紧气缸15，示例性地，第一锁紧气缸15设置于第一固定块13上，定位凸起151设置于第一锁紧气缸15的活动端，第一锁紧气缸15能将定位凸起151置于第二安装块14上的定位凹槽141内。本领域技术人员可以根据不同车型和不同加工尺寸设置定位凸起151的个数和位置，以使二维切换装置能适用于不同的车型和加工尺寸。

优选地，第一导轨11上设置有第一弹性件，第一弹性件的一端与第一滑块12抵接，另一端与第一导轨11抵接。示例性地，第一弹性件的一端与第一滑块12抵接，另一端与第一固定块13抵接，第一弹性件的设置用于第一滑块12的复位，复位后的第一滑块12以用于下一次的位置切换。

本实施例中，第一导轨11的一端设置有与第一导轨11延伸方向相同的第一轴16，第一轴16设置于第一固定块13上，第一弹性件的一端与第一滑块12抵接，另一端与第一轴16的一端抵接。

为实现第二移动轴22在第二连接块21上的锁定，第二连接块21远离执行端100的一端设置有第二锁紧件23，以将第二移动轴22固定于第二连接块21上的某一位置。由于执行端100设置于第二移动轴22上，相对于第二连接块21固定在不同位置的第二移动轴22就能使执行端100距离第一固定块13不同距离，进而切换了执行端100在二维空间内的位置。

具体地，第二锁紧件23为第二锁紧气缸，第二移动轴22与第二锁紧气缸的缸杆连接，需要锁定第二移动轴22与第二连接块21的位置时，可以通过且第二锁紧气缸的进气来实现，结构简单，操作方便。当然，于其他实施例中，第二锁紧件23还可以为其他结构，只要能实现第二移动轴22相对于第二连接块21的固定即可。

进一步地，由于第二移动轴22可以固定于第二连接块21的任意位置，所以为检测第二移动轴22相对于第二连接块21的位置，第二连接块21上设置有两个以上第二传感器24，两个以上第二传感器24沿第二移动轴22的长度方向间隔设置，两个以上第二传感器24的检测更加准确。同理，由于定位凹槽141的设置，第一滑块12仅能相对于第一固定块13固定于指定位置，所以为检测第一滑块12相对于第一固定块13的位置，同时使二维切换装置更加经济，第一固定块13上仅设置有一个第一传感器17。

优选地，为防止第二移动轴22在移动过程中相对于第二连接块21转动，第二移动轴22上设置设置有防转块25，防转块25与第二连接块21滑动连接。具体地，防转块25一端与第二移动轴22连接，另一端设置为平面，以和第二连接块21贴合滑动，有效地避免了第二移动轴22以及设置于第二移动轴22上的执行端100相对于第二连接块21转动。

本实施例中，第二连接块21上设置有第二弹性件26，第二弹性件26的一端与第二连接块21抵接，另一端与第二移动轴22抵接，用于第二移动轴22的复位，复位后的第二移动轴22以用于下一次的位置切换。

采用二维切换装置切换过程如下：首先第一锁紧件和第二锁紧件23解除锁定，第一弹性件和第二弹性件26驱动第一滑块12和第二移动轴22复位；然后机械臂驱动二维切换装置和执行端100移动，以使执行端100上的滚轮3与导向块抵接，抵接过程中第一滑块12沿第一导轨11移动，第二移动轴22沿第二固定块移动；最后，当机械臂停止驱动后，第一锁紧气缸15将定位凸起151置于相应的定位凹槽141内将第一滑块12固定，第二锁紧气缸断气以将第二移动轴22固定，完成一次切换过程。

本实施方式还公开一种机器人，包括机械臂、执行端100以及设置于机械臂和执行端100之间的如上任一方案所述的二维切换装置，执行端100包括球头定位块101、球头活动块102和与定位气缸103，定位气缸103能驱动球头活动块102向靠近或远离球头定位块101的方向移动，以实现对待夹持零件的夹持和放下。

值得说明的是，于其他实施例中，执行端100还可以为焊接头、涂胶头或铆接头，以相应地实现焊接、涂胶或铆接，本领域技术人员可以根据实际需要进行更换执行端100。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域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。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

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，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”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本实用新型的描述中，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，也可以是可拆卸连接，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实用新型中的具体含义。

Claims (10)

1.一种二维切换装置，其特征在于，所述二维切换装置设置于机械臂末端，能与导向块抵接以切换执行端(100)至预设位置，所述二维切换装置包括：

第一方向切换单元(1)，包括沿第一方向延伸的第一导轨(11)，所述第一导轨(11)设置于所述机械臂末端，所述第一导轨(11)上设置有与所述第一导轨(11)滑动连接的第一滑块(12)；

第二方向切换单元(2)，包括第二连接块(21)和设置于所述第二连接块(21)上的第二移动轴(22)，所述第二连接块(21)设置于所述第一滑块(12)上，所述第二移动轴(22)沿与所述第一方向呈夹角设置的第二方向延伸，所述第二移动轴(22)能沿其轴向相对于所述第二连接块(21)滑动，所述执行端(100)设置于所述第二移动轴(22)的一端；

滚轮(3)，设置于所述执行端(100)上，所述滚轮(3)与所述导向块抵接，以使所述第二移动轴(22)沿所述第二连接块(21)滑动至第二预设位并锁紧，所述第一滑块(12)沿所述第一导轨(11)滑动至第一预设位并锁紧。

2.根据权利要求1所述的二维切换装置，其特征在于，所述第一滑块(12)上设置有多个定位凹槽(141)，多个所述定位凹槽(141)沿所述第一导轨(11)长度方向间隔设置，所述第一导轨(11)上设置有定位凸起(151)，所述定位凸起(151)能选择性置于其中一个所述定位凹槽(141)内，以使所述第一滑块(12)固定于所述第一导轨(11)的某一位置。

3.根据权利要求2所述的二维切换装置，其特征在于，所述第一导轨(11)上设置有第一锁紧气缸(15)，所述定位凸起(151)设置于所述第一锁紧气缸(15)的活动端，所述第一锁紧气缸(15)能将所述定位凸起(151)置于所述定位凹槽(141)内。

4.根据权利要求1所述的二维切换装置，其特征在于，所述第一导轨(11)上设置有第一弹性件，所述第一弹性件的一端与所述第一滑块(12)抵接，另一端与所述第一导轨(11)抵接。

5.根据权利要求4所述的二维切换装置，其特征在于，所述第一导轨(11)的一端设置有与所述第一导轨(11)延伸方向相同的第一轴(16)，所述第一弹性件的一端与所述第一滑块(12)抵接，另一端与所述第一轴(16)的一端抵接。

6.根据权利要求1所述的二维切换装置，其特征在于，所述第二连接块(21)远离所述执行端(100)的一端设置有第二锁紧件(23)，以将所述第二移动轴(22)固定于所述第二连接块(21)上的某一位置。

7.根据权利要求1所述的二维切换装置，其特征在于，所述第二连接块(21)上设置有两个以上第二传感器(24)，两个以上所述第二传感器(24)沿所述第二移动轴(22)的长度方向间隔设置。

8.根据权利要求1所述的二维切换装置，其特征在于，所述第二移动轴(22)上设置有防转块(25)，所述防转块(25)与所述第二连接块(21)滑动连接。

9.根据权利要求1所述的二维切换装置，其特征在于，所述第二连接块(21)上设置有第二弹性件(26)，所述第二弹性件(26)的一端与所述第二连接块(21)抵接，另一端与所述第二移动轴(22)抵接。

10.一种机器人，其特征在于，包括机械臂、执行端(100)以及设置于所述机械臂和所述执行端(100)之间的如权利要求1-9任一项所述的二维切换装置，所述执行端(100)包括球头定位块(101)、球头活动块(102)和与定位气缸(103)，所述定位气缸(103)能驱动所述球头活动块(102)向靠近或远离所述球头定位块(101)的方向移动。

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