CN217751476U - 龙门式末端快换桁架机器人 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种龙门式末端快换桁架机器人，属于桁架机器人领域，其包括放置于底座的龙门桁架和用于移动工件的转接组件，转接组件设置在龙门桁架上，底座上设有用于放置抓取组件的支架，转接组件上设有用于快速连接抓取组件的快换机构，抓取组件上设有用于与快换机构相配合的转接座，快换机构包括用于连接转接座的连接组件和用于为连接组件提供限位的保护组件，连接组件设置在转接组件上，保护组件设置在连接组件中。本申请在使用的过程中，操作人员将连接组件与转接座快速对接，减少了操作人员手动固定抓取组件的时间，在需要更换时，再控制连接组件与转接座分离，即可将连接组件与新的抓取组件相对接，为龙门桁架机器人更换抓取组件提供便利。

Description

龙门式末端快换桁架机器人

技术领域

本申请涉及桁架机器人的领域，尤其是涉及一种龙门式末端快换桁架机器人。

背景技术

龙门桁架机器人又称直角坐标机器人，是以XYZ直角坐标系统为基本数学模型，以伺服电机、步进电机为驱动的单轴机械臂为基本工作单元，以滚珠丝杠、同步皮带、齿轮齿条为常用的传动方式所架构起来的机器人系统，可以完成在XYZ三维坐标系中任意一点的到达和遵循可控的运动轨迹。

现有的龙门桁架机器人通常设置在底座上，在需要使用龙门桁架机器人抓取工件时，操作人员通常需要将用于抓取工件的夹爪与机械臂的端部相固定，且通常使用螺栓连接夹爪与机械臂，在需要抓取不同的工件时，操作人员需要将原有的夹爪取下后更换新的夹爪，以抓取不同的工件。

针对上述中的相关技术，发明人发现需要使用龙门桁架机器人抓取不同的工件时，操作人员通常需要使用特定的工具如扳手拆卸原有的夹爪，再使用扳手将新的夹爪与机械臂的端部相固定，操作步骤较多，且需要消耗部分人力，故有待改善。

实用新型内容

为了提高龙门桁架机器人更换抓取组件的效率，本申请提供一种龙门式末端快换桁架机器人。

本申请提供的一种龙门式末端快换桁架机器人，采用如下的技术方案：

一种龙门式末端快换桁架机器人，包括放置于底座的龙门桁架和用于移动工件的转接组件，所述转接组件设置在龙门桁架上，所述底座上设有用于放置抓取组件的支架，所述转接组件上设有用于快速连接抓取组件的快换机构，所述抓取组件上设有用于与快换机构相配合的转接座；

所述快换机构包括用于连接转接座的连接组件和用于为连接组件提供限位的保护组件，所述连接组件设置在转接组件上，所述保护组件设置在连接组件中。

通过采用上述技术方案，在需要使用桁架机器人移动工件时，操作人员控制连接组件，使得连接组件与抓取组件上的转接座快速对接，对接完成后操作人员再控制抓取组件对相应的工件进行抓取，为桁架机器人快速抓取工件提供了便利。在需要更换抓取组件时，操作人员控制连接组件与转接座分离，再控制连接组件与新的抓取组件的转接座对接，从而提高了龙门桁架机器人更换抓取组件的效率。在连接组件的失效时，保护组件启动，此时保护组件为连接组件和转接座提供限位，使得连接组件和转接座不易分离，从而提高了桁架机器人使用时的安全性。

优选的，所述转接组件包括驱动件和转接柱，所述驱动件设置在龙门桁架上，所述转接柱与驱动件相连接；

所述连接组件包括连接盘和若干球体，所述连接盘设置在转接柱靠近转接座的一侧，所述连接盘沿其周向开设有若干固定孔，各个所述固定孔中均对应设置一个球体，所述连接盘中开设有驱动腔，各个所述固定孔均与驱动腔相连通，所述驱动腔中设有用于移动球体的活塞杆，所述转接柱中设有驱动气缸，所述驱动气缸的输出端延伸至驱动腔中，所述驱动气缸的输出端与活塞杆相连接；

所述活塞杆靠近球体的一侧设有第一导向面，所述第一导向面与球体相抵触，所述转接座上开设有用于供连接盘卡紧的第一固定槽，所述第一固定槽的侧壁上开设有供球体卡紧的第二固定槽，各个所述球体均与第二固定槽的内壁相抵紧。

通过采用上述技术方案，在需要对接转接柱和抓取组件时，操作人员启动驱动件，驱动件带动转接柱移动，使得转接柱移动至抓取组件的转接座的正上方，再启动驱动件，驱动件控制转接柱朝向转接座移动，在连接盘与转接座相抵触时，驱动气缸启动，驱动气缸的输出端朝向活塞杆移动，活塞杆朝向转接座移动，在活塞杆的第一导向面与球体相接触时，活塞杆带动球体朝向远离连接盘的方向移动，在活塞杆与驱动腔的底部抵触时，球体部分伸出固定孔并与第二固定槽的内壁相抵紧，此时连接盘与第一固定槽的内壁相抵紧，此时完成转借助与抓取组件的对接，实现了转接柱与抓取组件的快速对接。

优选的，所述固定孔的底壁上设有相对设置的固定座，相对设置的所述固定座之间转动连接有转轴，所述转轴上同轴固定有控制板，所述控制板上对应第一导向面设有第二导向面，所述第一导向面与第二导向面相抵触，所述控制板与球体相抵触。

通过采用上述技术方案，在转接柱与抓取组件对接的过程中，活塞杆朝向转接座移动，活塞杆的第一导向面与控制板的第二导向面相接触并带动控制板朝向球体转动，使得球体朝向远离连接盘的方向移动，此时控制板降低了活塞杆损伤球体的可能性，使得连接盘不易与转接座分离，从而使得转接柱不易与抓取组件分离，提高了转接柱与抓取组件之间的连接稳定性。

优选的，所述转轴上绕设有扭簧，所述扭簧的一端与固定座相连接、另一端与控制板相连接。

通过采用上述技术方案，在转接柱与抓取组件固定时，活塞杆使得控制板朝向球体转动，此时扭簧处于压缩状态；在需要将转接柱与抓取组件分离时，操作人员启动驱动气缸，驱动气缸带动活塞杆朝向远离转接座的方向移动，在扭簧回弹力的作用下，控制板朝向远离球体的方向移动，此时控制板对球体的压力降低，使得球体与第二固定槽的内壁分离，在球体与第二固定槽的内壁分离后，操作人员再启动驱动件，驱动件带动转接柱朝向远离抓取组件的方向移动，以完成转接柱与抓取组件的分离，从而为转接柱与抓取组件的快速分离提供了便利，同时为后续转接柱快速对接不同的转接组件提供了便利，进而为桁架机器人抓取不同的工件提供了便利。

优选的，所述控制板靠近球体的一侧开设有放置槽，所述放置槽中设有用于吸引球体的磁性块。

通过采用上述技术方案，在分离转接柱与抓取组件时，在扭簧回弹力的作用下，控制板朝向远离转接座的方向移动，此时磁性块吸引球体，为球体与第二固定槽的内壁分离提供了便利，从而进一步为转接柱与抓取组件的分离提供了便利。

优选的，所述保护组件包括第一限位板、第二限位板和锁死杆，所述连接盘中开设有保护腔，所述第一限位板设置在保护腔中，所述第二限位板滑动连接在保护腔中，所述第二限位板设置在第一限位板远离转接柱的一侧，所述第一限位板和第二限位板之间设有弹簧，所述锁死杆设置在第二限位板远离第一限位板的一侧，所述保护腔与固定孔相连通，所述控制板上开设有供锁死杆穿过的锁死孔。

通过采用上述技术方案，在转接柱与抓取组件对接时，第一限位板通电产生磁力，并吸引第二限位板，使得第二限位板和锁死杆始终处于保护腔中，此时弹簧处于压缩状态；在转接柱与抓取组件工作的过程中，突然断电时，第一限位板的磁力消失，在弹簧回弹力的作用下，第二限位板朝向远离第一限位板的方向移动，第二限位板带动锁死杆朝向远离第一限位板的方向移动，锁死杆部分伸入对应的固定孔中并穿过控制板上的锁死孔，此时锁死杆为控制板提供限位，控制板再为球体提供限位，使得球体与第二固定槽的内壁相抵紧，使得桁架机器人突然断电时，转接柱不易与抓取组件分离，提高了桁架机器人工作时的安全性。

优选的，所述固定孔的内壁上设有与球体相配合限位块，所述限位块设置在球体远离控制板的一端。

通过采用上述技术方案，在转接柱与抓取组件对接时，球体部分伸出固定孔并与第二固定槽的内壁相卡紧，此时球体与限位块相抵触，限位块为球体提供限位，使得球体不易与连接盘分离，为连接组件持续使用提供了便利。

优选的，所述连接盘靠近转接座的一侧设有定位柱，所述转接座靠近连接盘的一侧开设有定位槽，所述定位柱设置在定位槽中。

通过采用上述技术方案，在转接柱与抓取组件对接的过程中，定位柱为转接柱提供导向，使得转接柱较为精准地与转接座相对，此时定位柱位于定位槽中，从而为转接柱与抓取组件的对接提供了便利。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过设置快换机构，在需要抓取不同类型的工件时，操作人员使用快速机构更换不同的抓取组件，为桁架机器人抓取不同类型的工件提供了便利；

2.通过设置保护组件，在桁架机器人突然断电时，保护组件为球体提供限位，使得球体仍与第二固定槽的内壁相抵紧，使得连接柱不易与抓取组件分离，从而提高了桁架机器人工作时的安全性；

3.通过设置定位柱，为连接盘提供导向，方便连接盘较为精准地与转接座相抵紧，从而为转接柱与抓取组件的连接提供了便利。

附图说明

图1是本申请实施例的整体结构示意图；

图2是本申请实施例用于体现连接组件与转接座位置关系的结构示意图；

图3是图2中A部的放大结构示意图。

附图标记说明：1、底座；11、龙门桁架；12、工件；13、支架；2、转接组件；21、驱动件；211、第一导轨；212、横梁；213、第二导轨；214、第三导轨；22、转接柱；221、驱动气缸；3、抓取组件；31、转接座；311、第一固定槽；312、第二固定槽；313、定位槽；32、工件夹爪；4、快换机构；41、连接组件；411、连接盘；412、球体；413、固定孔；414、驱动腔；415、活塞杆；416、第一导向面；417、固定座；418、转轴、419、控制板；42、保护组件；421、第一限位板；422、第二限位板；423、锁死杆；424、弹簧；43、扭簧；44、第二导向面；45、放置槽；46、磁性块；47、保护腔；48、锁死孔；49、限位块；5、定位柱。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种龙门式末端快换桁架机器人。参照图1和图2，一种龙门式末端快换桁架机器人，包括固定在底座1上的龙门桁架11和用于移动工件12的转接组件2，转接组件2与龙门桁架11相连接，底座1上固定有用于放置抓取组件3的支架13，且转接组件2上固定有用于快速连接抓取组件3的快换机构4，抓取组件3上固定有用于与快换机构4相配合的转接座31，快换机构4包括用于连接转接座31的连接组件41和用于为连接组件41提供限位的保护组件42，连接组件41固定在转接组件2上，且保护组件42设置在连接组件41中。

在桁架机器人需要夹取工件12时，操作人员控制转接组件2移动，使得转接组件2上的连接组件41与抓取组件3上的转接座31快速对接，为转接组件2移动工件12提供了便利。在桁架机器人的输出源失灵时，保护组件42启动使得连接组件41与转接座31不易分离，降低了桁架机器人失去动力时连接组件41与抓取组件3分离的可能性，提高了桁架机器人的安全系数。

参照图1，转接组件2包括驱动件21和转接柱22，驱动件21设置在龙门桁架11上并与转接柱22相连接，连接组件41设置在转接柱22远离驱动件21的一侧。驱动件21包括第一导轨211、第二导轨213和第三导轨214，第一导轨211沿龙门桁架11的长度方向固定在龙门桁架11上，且第一导轨211为相对设置的两个，相对的第一导轨211上滑动连接有横梁212，第二导轨213沿横梁212的长度方向设置在横梁212上，且转接柱22通过连接板第二导轨213连接，连接板滑动连接在第二导轨213上，且转接柱22与连接板滑动连接，第三导轨214沿转接柱22的长度方向设置在转接柱22上，且连接板与第三导轨214滑动连接，第一导轨211上设有用于控制横梁212沿第一导轨211往复移动的第一驱动电机，第二导轨213上设有用于控制连接板沿第二导轨213往复移动的第二驱动电机，第三导轨214上设有用于控制转接柱22沿第三导轨214往复移动的第三驱动电机。

在需要连接转接柱22与抓取组件3时，操作人员启动第一驱动电机，第一驱动电机带动横梁212沿第一导轨211移动，再启动第二驱动电机，第二的驱动电机带动连接板沿第二导轨213移动，再启动第三驱动电机，第三驱动电机带动转接柱22朝向抓取组件3移动，使得转接柱22移动至转接座31的正上方，连接盘411沿其周向开设有若干固定孔413，为转接柱22与抓取组件3较为精准地连接提供了便利。

参照图2，连接盘411靠近转接座31的一侧固定有定位柱5，转接座31靠近连接盘411的一侧开设有定位槽313，定位柱5设置在定位槽313中。

在转接柱22与抓取组件3对接的过程中，定位柱5为转接柱22提供导向，使得转接柱22较为精准地与转接座31相对，此时定位柱5位于定位槽313中，从而为转接柱22与抓取组件3的对接提供了便利。

参照图2和图3，连接组件41包括连接盘411和若干球体412，连接盘411固定在转接柱22靠近转接座31的一侧，连接盘411沿其周向开设有若干固定孔413，各个固定孔413中均对应设置一个球体412，连接盘411中开设有驱动腔414，各个固定孔413均与驱动腔414相连通，驱动腔414中设有用于移动球体412的活塞杆415，转接柱22中固定有驱动气缸221，驱动气缸221的输出端延伸至驱动腔414中并与活塞杆415相连接；

活塞杆415靠近球体412的一侧设有第一导向面416，第一导向面416与球体412相抵触，转接座31上开设有用于供连接盘411卡紧的第一固定槽311，第一固定槽311的侧壁上开设有供球体412卡紧的第二固定槽312，各个球体412均与第二固定槽312的内壁相抵紧。

在转接柱22与转接座31相对时，操作人员再启动第三驱动电机，第三驱动电机带动转接柱22朝向转接座31移动，在连接盘411与转接座31相抵触时，驱动气缸221启动，驱动气缸221的输出端朝向活塞杆415移动，活塞杆415朝向转接座31移动，在活塞杆415的第一导向面416与球体412相接触时，活塞杆415带动球体412朝向远离连接盘411的方向移动，在活塞杆415与驱动腔414的底部抵触时，球体412部分伸出固定孔413并与第二固定槽312的内壁相抵紧，此时连接盘411与第一固定槽311的内壁相抵紧，此时完成转借助与抓取组件3的对接，从而为转接柱22与抓取组件3的快速对接提供了便利。

参照图2和图3，固定孔413的内壁上固定有与球体412相配合限位块49，限位块49设置在球体412远离控制板419的一端。

在转接柱22与抓取组件3对接时，球体412部分伸出固定孔413并与第二固定槽312的内壁相卡紧，此时球体412与限位块49相抵触，限位块49为球体412提供限位，使得球体412不易与连接盘411分离，为连接组件41持续使用提供了便利。

参照图2和图3，固定孔413的底壁上固定有相对设置的固定座417，相对设置的固定座417之间转动连接有转轴418，转轴418上同轴固定有控制板419，控制板419上对应第一导向面416设有第二导向面44，第一导向面416与第二导向面44相抵触，且控制板419与球体412相抵触。

在转接柱22与抓取组件3对接的过程中，活塞杆415朝向转接座31移动，活塞杆415的第一导向面416与控制板419的第二导向面44相接触并带动控制板419朝向球体412转动，使得球体412朝向远离连接盘411的方向移动，此时控制板419降低了活塞杆415损伤球体412的可能性，使得连接盘411不易与转接座31分离，从而使得转接柱22不易与抓取组件3分离，提高了转接柱22与抓取组件3之间的连接稳定性。

参照图2和图3，转轴418上绕设有扭簧43，扭簧43的一端与固定座417相连接、另一端与控制板419相连接。

在控制板419与球体412相接触时，扭簧43处于压缩状态；在需要将转接柱22与抓取组件3分离时，操作人员启动驱动气缸221，驱动气缸221带动活塞杆415朝向远离转接座31的方向移动，在扭簧43回弹力的作用下，控制板419朝向远离球体412的方向移动，此时控制板419对球体412的压力降低，使得球体412与第二固定槽312的内壁分离，在球体412与第二固定槽312的内壁分离后，操作人员再启动第三驱动电机，第三驱动电机带动转接柱22朝向远离抓取组件3的方向移动，以完成转接柱22与抓取组件3的分离，从而为转接柱22与抓取组件3的快速分离提供了便利。

参照图2和图3，控制板419靠近球体412的一侧开设有放置槽45，放置槽45中固定有用于吸引球体412的磁性块46。

球体412由铁、钢等可被磁性块46吸引的材料构成，在本申请实施例中优选为钢，在扭簧43回弹力的作用下，控制板419朝向远离球体412的方向转动，此时磁性块46吸引球体412，使得球体412朝向远离转接座31的方向移动，从而进一步为转接柱22与抓取组件3的分离提供了便利。

参照图1，抓取组件3包括若干工件夹爪，各个工件夹爪上均固定有一个转接座31，为桁架机器人后续抓取不同的工件12提供了便利。

参照图2和图3，保护组件42包括第一限位板421、第二限位板422和锁死杆423，连接盘411中开设有保护腔47，第一限位板421固定在保护腔47中，第二限位板422滑动连接在保护腔47中，第二限位板422设置在第一限位板421远离转接柱22的一侧，第一限位板421和第二限位板422之间设有弹簧424，锁死杆423固定在第二限位板422远离第一限位板421的一侧，保护腔47与固定孔413相连通，控制板419上开设有供锁死杆423穿过的锁死孔48。

第一限位板421为电磁铁，第二限位板422由钢、铁等能被电磁铁吸引的材质构成，在本申请实施例中优选为铁。在转接柱22与转接座31连接时，第一限位板421通电，此时第一限位板421拥有磁性并吸引第二限位板422，弹簧424处于压缩状态，且锁死杆423位于保护腔47中。

在转接柱22与抓取组件3工作的过程中，突然断电时，第一限位板421的磁力消失，在弹簧424回弹力的作用下，第二限位板422朝向远离第一限位板421的方向移动，第二限位板422带动锁死杆423朝向远离第一限位板421的方向移动，锁死杆423部分伸入对应的固定孔413中并穿过控制板419上的锁死孔48，此时锁死杆423为控制板419提供限位，控制板419再为球体412提供限位，使得球体412与第二固定槽312的内壁相抵紧，使得后桁架机器人突然断电时，转接柱22不易与抓取组件3分离，提高了桁架机器人工作时的安全性。

本申请实施例的实施原理为：在需要使用桁架机器人抓取工件12时，操作人员启动驱动件21，驱动件21带动转接柱22朝向抓取组件3移动，在转接柱22与抓取组件3上的转接座31接触时，转接柱22上的连接盘411与转接座31的第一固定槽311的内壁相卡紧，此时驱动气缸221启动并带动活塞杆415朝向转接座31移动，活塞杆415与控制板419接触并带动控制板419朝向球体412转动，控制板419再带动球体412朝向远离连接盘411的方向移动，在球体412与第二固定槽312的内壁卡紧时，完成转接柱22与抓取组件3的连接，从而为桁架机器人抓取工件12提供了便利。

在桁架机器人突然失去动力时，保护组件42启动，使得锁死杆423穿过锁死孔48，此时锁死杆423为控制板419提供限位，控制板419再为球体412提供限位，使得球体412不易与第二固定槽312的内壁分离，使得桁架机器人突然断电时，转接柱22不易与抓取组件3分离，提高了桁架机器人工作时的安全性。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种龙门式末端快换桁架机器人，包括放置于底座(1)的龙门桁架(11)和用于移动工件(12)的转接组件(2)，所述转接组件(2)设置在龙门桁架(11)上，所述底座(1)上设有用于放置抓取组件(3)的支架(13)，其特征在于：所述转接组件(2)上设有用于快速连接抓取组件(3)的快换机构(4)，所述抓取组件(3)上设有用于与快换机构(4)相配合的转接座(31)；

所述快换机构(4)包括用于连接转接座(31)的连接组件(41)和用于为连接组件(41)提供限位的保护组件(42)，所述连接组件(41)设置在转接组件(2)上，所述保护组件(42)设置在连接组件(41)中。

2.根据权利要求1所述的一种龙门式末端快换桁架机器人，其特征在于：所述转接组件(2)包括驱动件(21)和转接柱(22)，所述驱动件(21)设置在龙门桁架(11)上，所述转接柱(22)与驱动件(21)相连接；

所述连接组件(41)包括连接盘(411)和若干球体(412)，所述连接盘(411)设置在转接柱(22)靠近转接座(31)的一侧，所述连接盘(411)沿其周向开设有若干固定孔(413)，各个所述固定孔(413)中均对应设置一个球体(412)，所述连接盘(411)中开设有驱动腔(414)，各个所述固定孔(413)均与驱动腔(414)相连通，所述驱动腔(414)中设有用于移动球体(412)的活塞杆(415)，所述转接柱(22)中设有驱动气缸(221)，所述驱动气缸(221)的输出端延伸至驱动腔(414)中，所述驱动气缸(221)的输出端与活塞杆(415)相连接；

所述活塞杆(415)靠近球体(412)的一侧设有第一导向面(416)，所述第一导向面(416)与球体(412)相抵触，所述转接座(31)上开设有用于供连接盘(411)卡紧的第一固定槽(311)，所述第一固定槽(311)的侧壁上开设有供球体(412)卡紧的第二固定槽(312)，各个所述球体(412)均与第二固定槽(312)的内壁相抵紧。

3.根据权利要求2所述的一种龙门式末端快换桁架机器人，其特征在于：所述固定孔(413)的底壁上设有相对设置的固定座(417)，相对设置的所述固定座(417)之间转动连接有转轴(418)，所述转轴(418)上同轴固定有控制板(419)，所述控制板(419)上对应第一导向面(416)设有第二导向面(44)，所述第一导向面(416)与第二导向面(44)相抵触，所述控制板(419)与球体(412)相抵触。

4.根据权利要求3所述的一种龙门式末端快换桁架机器人，其特征在于：所述转轴(418)上绕设有扭簧(43)，所述扭簧(43)的一端与固定座(417)相连接、另一端与控制板(419)相连接。

5.根据权利要求4所述的一种龙门式末端快换桁架机器人，其特征在于：所述控制板(419)靠近球体(412)的一侧开设有放置槽(45)，所述放置槽(45)中设有用于吸引球体(412)的磁性块(46)。

6.根据权利要求3所述的一种龙门式末端快换桁架机器人，其特征在于：所述保护组件(42)包括第一限位板(421)、第二限位板(422)和锁死杆(423)，所述连接盘(411)中开设有保护腔(47)，所述第一限位板(421)设置在保护腔(47)中，所述第二限位板(422)滑动连接在保护腔(47)中，所述第二限位板(422)设置在第一限位板(421)远离转接柱(22)的一侧，所述第一限位板(421)和第二限位板(422)之间设有弹簧(424)，所述锁死杆(423)设置在第二限位板(422)远离第一限位板(421)的一侧，所述保护腔(47)与固定孔(413)相连通，所述控制板(419)上开设有供锁死杆(423)穿过的锁死孔(48)。

7.根据权利要求6所述的一种龙门式末端快换桁架机器人，其特征在于：所述固定孔(413)的内壁上设有与球体(412)相配合限位块(49)，所述限位块(49)设置在球体(412)远离控制板(419)的一端。

8.根据权利要求7所述的一种龙门式末端快换桁架机器人，其特征在于：所述连接盘(411)靠近转接座(31)的一侧设有定位柱(5)，所述转接座(31)靠近连接盘(411)的一侧开设有定位槽(313)，所述定位柱(5)设置在定位槽(313)中。

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