CN216699054U - 一种机器人手臂末端快速换装接头装置的工具端母头装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种机器人手臂末端快速换装接头装置的工具端母头装置，包括外联座和工具端母头；工具端母头的上部段插接并下限位于外联座中，两者的插接结构为方形外壁和方形孔，下部段用于连接操作工具，外联座为上下端开口及一侧开口的方形体，以开口侧面朝外竖直固定于机器人的机体上；外联座的上端外侧固连有外方内圆的轨迹环，轨迹环的内侧套装有转角法兰，转角法兰为外圆内方的C形体，对应于工具端母头插接段的外围，转角法兰可沿轨迹环转动45度及回位，以实现对工具端母头的上限位和解除上限位。工具端母头与机器人手臂末端的手臂端公头插接装配后形成快速换装接头装置，可使机器人手臂自动快速更换不同的操作工具进行不同类型的作业。
Description
技术领域
本实用新型属于输电线路维护作业机器人领域，具体为一种机器人手臂末端快速换装接头装置的工具端母头装置。
背景技术
机器人应用于高空作业面临作业对象多样、作业流程复杂等情况，需要用到诸多工器具，然而，机械人末端不同工器具之间的更换过程繁琐，需要耗费大量的时间，严重影响作业效率。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种更换过程简单的机器人末端快速更换接头装置的工具端母头装置。
本实用新型提供的这种机器人手臂末端快速换装接头装置的工具端母头装置，包括外联座和工具端母头；工具端母头的上部段插接并下限位于外联座中，两者的插接结构为方形外壁和方形孔，下部段用于连接操作工具，外联座为上下端开口及一侧开口的方形体，以开口侧面朝外竖直固定于机器人的机体上；外联座的上端外侧固连有外方内圆的轨迹环，轨迹环的内侧套装有转角法兰，转角法兰为外圆内方的C形体，对应于工具端母头插接段的外围，转角法兰可沿轨迹环转动45度及回位，以实现对工具端母头的上限位和解除上限位。
上述技术方案的一种实施方式中，所述工具端母头的上部段为有中心圆孔的方柱段，下部段为直径小于上部段平面尺寸的圆柱段；上连接段的底面有封板，下部段的长度大于所述外联座的高度。
上述技术方案的一种实施方式中，所述工具端母头的上部段的一对侧壁对称设置有倒U型槽，倒U型槽的横向深度小于侧壁厚度，侧壁对应倒U型槽的槽口中部设置方形孔。
上述技术方案的一种实施方式中，所述外联座的内壁有与所述倒U型槽匹配的凸条，凸条与倒U型槽可滑动插接。
上述技术方案的一种实施方式中，所述转角法兰的底面关于其开口宽度中心面对称设置有两个半球形凹槽。
上述技术方案的一种实施方式中，所述外联座的侧壁上部对应其中一个半球形凹槽处嵌装有竖向弹簧，竖向弹簧的上端固定有钢珠，钢珠伸出于外联座的上端面外嵌入半球形凹槽中。
上述技术方案的一种实施方式中，所述工具端母头上的卡槽开设侧壁对应于所述轨迹环的开口两侧。
本实用新型将操作工具连接于工具端母头的下部段，工具端母头的上部段与外联座之间插接并下限位，在外联座的上端连接轨迹环和转角法兰，通过转角法兰实现工具端母头的上限位，机器人手臂末端连接的手臂端公头插入工具端母头中时，可使转角法兰解除对工具端母头的上限位，然后使手臂端公头与工具端母头卡接为一体，从外联座中拔出应用，应用完成后机器人的手臂反向工作将操作工具重新送回外联座中固定。整个操作工具的换装过程自动实现，具有可重复性和可靠性，机器人本体上固定多个外联座，即可使机器人手臂自动快速更换不同的操作工具进行不同类型的作业，一机多用，尤其适用于输电线路上的自动巡检，巡检时遇到不同的问题可选用相应的操作工具进行处理。
附图说明
图1为本实用新型一个实施例与机器人手臂末端的手臂端公头装配后的轴侧结构示意图。
图2为图1中工具端母头的放大结构示意图。
图3为图1中外联座的放大结构示意图。
图4为图1中轨迹环的放大结构示意图。
图5为图1中转角法兰的俯视放大结构示意图。
图6为图1中转角法兰的仰视放大结构示意图。
图7为图1中的手臂端公头的放大结构示意图。
图8为图7去掉堵头段和弹簧卡销后的放大结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例公开的这种机器人手臂末端快速换装接头装置的工具端母头装置，包括工具端母头1、外联座2、轨迹环3和转角法兰4，工具端母头1与手臂末端公头5配合组成快换接头装置。
结合图1和图2可以看出，工具端母头1包括圆柱段和其上端的方柱段，圆柱段的直径小于方形段的平面尺寸。圆柱段有中心圆孔，方形段有中心圆孔，底面有封板。
方柱段的一对侧壁对称设置有竖向滑槽11，竖向滑槽的横向深度小于侧壁厚度，侧壁对应竖向滑槽的槽口中部设置有方形孔12作为连接手臂端公头的卡槽。
方柱段的中心圆孔上端为外口喇叭口作为导向段。
结合后图1和图3可以看出，外联座2为上下端开口及一侧开口的方形体，其内壁为从上往下的方形，内壁底部水平伸出形成托板21，托板中心为圆弧凹槽，内壁的一对侧壁对称设置有与工具端母头1上竖向滑槽匹配的凸条22。
结合图1至图3可以看出，工具端母头1与外联座2装配时，工具端母头以圆柱段从上往下插入外联座中，方柱段位于外联座中并通过托板21下限位，方柱段的竖向滑槽与外联座上的凸条滑动装配。
为了使工具端母头1在外联座2中上限位，在外联座的上端连接轨迹环3和转角法兰4，如图1所示。
结合图1和图4可以看出，轨迹环3的形状为外方内圆环板，其宽度小于外联座的壁厚，其底面内侧设置有圆弧形的上凹槽。
轨迹环3通过螺栓固定于外联座2的上端外侧。
结合图1、图4至图6可以看出，转角法兰4为外圆内方的C形板，其顶面外侧有下凹槽。
转角法兰4的作用为使工具端母头1在外联座2中装配后上限位，使手臂端公头5与工具端母头1插接装配时解除工具端母头的上限位。
所以转角法兰4需在使工具端母头1上限位时，可转动45度并可定位，而在手臂端公头5插入工具端母头1时可随手臂端公头反向转动45度保持与工具端母头的方柱段同向，解除对工具端母头的上限位。
而为了实现上述转角法兰4的上述功能，在转角法兰的槽口宽度方向中心面两侧对称设置半球形凹槽41，如图5所示。在外联座开口侧的对侧对应其中一个半球形凹槽处嵌装竖向弹簧，竖向弹簧的上端固定钢珠，图4中仅示出了竖向弹簧的嵌装孔23。
转角法兰4装配于与轨迹环3和外联座2装配时，转角法兰4以下凹槽侧壁套于轨迹环3的内沿，下凹槽外的弧形凸条42插入轨迹环的上凹槽中装配，使转角法兰4可沿轨迹环3转动，竖向弹簧上端的钢球嵌入其正上方转角法兰上的半球形凹槽中，此时，转角法兰内方与构件端母头的方柱段同向，然后将转角法兰旋转45度，使竖向弹簧上端的钢珠嵌入转角法兰底面的另一个半球形凹槽中定位。至此，转角法兰4将工具端母头1的上端面挡住使其上限位。
工具端母头1与外联座2装配并上下限位后，工具端母头1的圆柱段连接操作工具，外联座2以开口侧朝外竖直固定于机器人的机体上，以待机器人手臂连接手臂端公头5来取用。
为了避免工具端母头从外联座中拔出时，操作工具与外联座干涉，需使工具端母头的圆柱段长度大于外联座的高度。
结合图1、图7和图8可以看出，手臂末端公头5包括依次布置的母头插接段、转角法兰驱动段和手臂连接法兰。
母头插接段包括直柱段和堵头段，直柱段的底部段为实心段，上部段有轴向中心圆孔，底部段的底面外侧设置有方向弹簧卡销的嵌装槽，堵头段为实心段，在方向弹簧卡销装配后，堵头段通过螺栓连接于直柱段的下端。
转角法兰驱动段为与转角法兰内缘形状匹配的方柱段，且方柱段的长度大于转角法兰的厚度。
方向弹簧卡销包括一对水平的T形销51和弹簧，两T形销以端板相对布置，弹簧连接于两端板之间。T形销的末端设置有便于其进、出工具端母头卡槽中的导向面，如图7所示。
手臂端公头5与工具端母头1装配时通过T形销插入卡槽中连接。
机器人手臂末端通过螺栓连接手臂端公头5后从外联座2上取下工具端母头1及其连接的操作工具的具体过程如下：
机械臂工作使手臂端公头5移动至与机器人机体上固定的指定外联座2的上方；
机械臂工作使手臂末端公头5插入工具端母头1中，当手臂端公头的方柱段底部进入转角法兰4的内方中时，机械臂转动45度，带动转角法兰转动45度解除对工具端母头1的上限位，回到与工具端母头1方柱段同向的位置；
机械臂工作使手臂端公头5继续插入工具端母头1中，直至其上的方向弹簧卡销插入工具段母头上的卡槽中；
（5）机械臂工作，使手臂端公头5将工具端母头1从外联座2中向上拔出，直至工具端母头1的方柱段离开外联座2；
（6）机械臂工作，将工具端母头5从外联座2的开口侧中水平拔出，操作工具换装结束，机械臂可带着操作工具进行指定作业；
（7）操作工具使用完成后，参照上述步骤反向操作，将工具端母头重新通过外联座固定。
Claims (7)
1.一种机器人手臂末端快速换装接头装置的工具端母头装置，其特征在于：本装置包括外联座和工具端母头；
工具端母头的上部段插接并下限位于外联座中，两者的插接结构为方形外壁和方形孔，下部段用于连接操作工具，外联座为上下端开口及一侧开口的方形体，以开口侧面朝外竖直固定于机器人的机体上；
外联座的上端外侧固连有外方内圆的轨迹环，轨迹环的内侧套装有转角法兰，转角法兰为外圆内方的C形体，对应于工具端母头插接段的外围，转角法兰可沿轨迹环转动45度及回位，以实现对工具端母头的上限位和解除上限位。
2.如权利要求1所述的机器人手臂末端快速换装接头装置的工具端母头装置，其特征在于：所述工具端母头的上部段为有中心圆孔的方柱段，下部段为直径小于上部段平面尺寸的圆柱段；上连接段的底面有封板，下部段的长度大于所述外联座的高度。
3.如权利要求2所述的机器人手臂末端快速换装接头装置的工具端母头装置，其特征在于：所述工具端母头的上部段的一对侧壁对称设置有倒U型槽，倒U型槽的横向深度小于侧壁厚度，侧壁对应倒U型槽的槽口中部设置方形孔。
4.如权利要求3所述的机器人手臂末端快速换装接头装置的工具端母头装置，其特征在于：所述外联座的内壁有与所述倒U型槽匹配的凸条，凸条与倒U型槽可滑动插接。
5.如权利要求1所述的机器人手臂末端快速换装接头装置的工具端母头装置，其特征在于：所述转角法兰的底面关于其开口宽度中心面对称设置有两个半球形凹槽。
6.如权利要求5所述的机器人手臂末端快速换装接头装置的工具端母头装置，其特征在于：所述外联座的侧壁上部对应其中一个半球形凹槽处嵌装有竖向弹簧，竖向弹簧的上端固定有钢珠，钢珠伸出于外联座的上端面外嵌入半球形凹槽中。
7.如权利要求1所述的机器人手臂末端快速换装接头装置的工具端母头装置，其特征在于：所述工具端母头上的卡槽开设侧壁对应于所述轨迹环的开口两侧。
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