CN219075718U - 一种机器人工具快换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及快换装置技术领域，更具体地，涉及一种机器人工具快换装置，包括机器人端部件与工具端部件，机器人端部件与工具端部件可拆卸连接；机器人端部件凸出设有第一卡接部，工具端部件凹陷设有第二卡接部；第一卡接部为中空结构，其内腔设置有活塞，第一卡接部周向设有若干钢珠卡座，所述钢珠卡座与所述下空腔连通，且钢珠卡座内装设有用于限位的钢珠，第二卡接部设有限位台阶，机器人端部件还包括驱动部，第一卡接部装设有锁定元件；活塞向下移动时可驱使钢珠向外移动以在第一卡接部与第二卡接部卡接时形成对第二卡接部的限位，活塞向上移动时可驱动钢珠向内回缩以使第一卡接部与第二卡接部解除限位。本实用新型具有断气自锁功能。

Description

一种机器人工具快换装置

技术领域

本实用新型涉及快换装置技术领域，更具体地，涉及一种机器人工具快换装置。

背景技术

机器人工具快换装置，又叫工具快换盘、换枪盘、快换工具盘、快速更换器、快换器、快换夹具、治具快换等，它是工业机器人行业使用在末端执行器的一种柔性连接工具。工业机器人工具快换盘分为机器人侧(Master side)和工具侧(Tool side)，机器人侧安装在机器人前端手臂上，工具侧安装在执行工具上(工具是焊钳、抓手等)，工具快换装置能快捷的实现机器人侧与执行工具之间电、气体和液体相通。一个机器人侧可以根据用户的实际情况与多个工具侧配合使用，增加机器人生产线的柔性制造、增加机器人生产线的效率和降低生产成本。现有技术中通常采用气动作为驱动方式实现机器人侧与工具侧的对接，这种结构存在一定的缺陷，就是在使用过程中遭遇断气情况无法实现对接的保持，进而具有较大的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有断气自锁功能的机器人工具快换装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

提供一种机器人工具快换装置，包括机器人端部件与工具端部件，所述机器人端部件与所述工具端部件可拆卸连接；机器人端部件凸出设有第一卡接部，工具端部件凹陷设有可与所述第一卡接部卡接的第二卡接部；第一卡接部为中空结构，其内腔设置有将内腔分隔为上空腔与下空腔的活塞，第一卡接部靠近第二卡接部的周向设有若干钢珠卡座，所述钢珠卡座与所述下空腔连通，且钢珠卡座内装设有用于限位的钢珠，第二卡接部靠近第一卡接部端部设有限位台阶，机器人端部件还包括可驱动活塞上下移动的驱动部，第一卡接部位于所述上空腔内装设有在第一卡接部与第二卡接部卡接时用于对活塞位置进行锁定的锁定元件；活塞向下移动时可驱使钢珠向外移动以在第一卡接部与第二卡接部卡接时形成对第二卡接部的限位，活塞向上移动时可脱离钢珠，同时第二卡接部驱使钢珠向内回缩以使第一卡接部与第二卡接部解除限位。

本实用新型的机器人端部件安装在机器人前端手臂上，工具端部件安装在执行工具上，工具端部件与抓手可拆卸连接，通过将工具端部件与机器人端部件进行连接，使机器人可对抓手实现控制，抓手可以有不同的类型，以适配不同的车型，工具端部件可与不同的抓手进行连接；具体地，通过第一卡接部与第二卡接部进行卡接，实现机器人端部件与工件端部件进行连接，其中，利用驱动部带动活塞上下移动，通过第二卡接部的限位台阶与安装在第一卡接部中钢珠卡座上的钢珠进行配合，以实现第一卡接部与第二卡接部的锁紧固定或解锁；锁定元件可对活塞位置进行锁定，以实现在断气情况下的自锁功能，使机器人端部件与工具端部件在卡接情况下，活塞始终保持原位，进而利用活塞对钢珠形成限位，使钢珠无法回缩，始终与限位台阶进行抵接限位，保持第一卡接部与第二卡接部的锁紧固定。在需要解除机器人端部件与工件端部件的连接时，可先解除锁定元件对活塞的锁定或者直接克服锁定元件对活塞施加的力进行解锁。

优选地，所述第一卡接部为圆形卡环，所述第二卡接部为圆形卡套。

优选地，所述钢珠卡座为沿第一卡接部周向设置的若干通孔，所述通孔中部的横截面积大于通孔两侧的横截面积。

优选地，所述锁定元件为弹簧组件，锁定元件一端与所述上空腔顶部连接，另一端与活塞连接。

优选地，所述活塞位于所述下空腔的端部还设有限位件，沿所述限位件周向设有可与所述钢珠抵接的倾斜结构。

优选地，所述活塞包括挡板与活塞杆，所述活塞杆一端与所述挡板连接，另一端与所述限位件连接；挡板外侧与所述上空腔内壁贴合，所述锁定元件与挡板和/或活塞杆连接。

优选地，活塞杆内设有中空腔体，挡板对应活塞杆中空腔体处设有通孔，锁定元件装设于中空腔体内。

优选地，所述驱动部包括供气源、电磁阀、压力监测开关、第一气嘴、第二气嘴、第一气管、第二气管，所述第一气嘴与所述第二气嘴均装设于所述上空腔且均与上空腔连通，第一气嘴位于第二气嘴上方，所述第一气管位于挡板上方且与第一气嘴连通，所述第二气管位于挡板下方且与第二气嘴连通。

优选地，机器人端部件还包括电模块母端、气模块母端，所述电模块母端与所述气模块母端分别装设于第一卡接部侧部；工具端部件还包括电模块公端、气模块公端，所述电模块公端与所述气模块公端分别装设于第二卡接部侧部，且电模块公端可与电模块母端插接，气模块公端可与气模块母端插接。

优选地，所述电模块公端设有若干插针及导向销，所述电模块母端设有若干插孔及导向孔，所述插针可与所述插孔插接，所述导向销可与所述导向孔插接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

机器人工具快换装置包含机器人端部件和工具端部件，机器人端部件和工具端部件可通过第一卡接部与第二卡接部进行快速对接锁紧与脱离，机器人端部件和工具端部件对接锁紧后能够形成可靠的机械连接与电气连接，并能够进行自锁防止意外脱离。机器人端部件固定在搬运机器人侧，工具端部件固定在抓手侧，搬运机器人与伺服抓手通过机器人工具快换装置的机器人端部件与工具端部件对接即可实现搬运机器人与伺服抓手的机械连接与电气连接，不仅可以让伺服抓手跟随机器人一起移动，还可以实现系统PLC对伺服抓手的控制，以便让伺服抓手完成车型定位机构切换或夹紧/松开工件等动作。

附图说明

图1为本实用新型一种机器人工具快换装置第一视角的的结构示意图；

图2为本实用新型一种机器人工具快换装置第二视角的结构示意图；

图3为本实用新型机器人端部件的结构示意图；

图4为本实用新型工具端部件的结构示意图；

图5为一种机器人工具快换装置卡接部处的剖视图；

图6为图5的A处局部放大图。

图示标记说明如下：

1、机器人端部件；11、第一卡接部；121、上空腔；122、下空腔；13、活塞；131、限位件；132、挡板；133、活塞杆；14、钢珠卡座；15、钢珠；2、工具端部件；21、第二卡接部；211、限位台阶；3、锁定元件；41、第一气嘴；42、第二气嘴；43、第一气管；44、第二气管；51、第一电模块公端；52、第一电模块母端；53、第二电模块公端；54、第二电模块母端；61、气模块公端；62、气模块母端；71、插针；72、插孔；73、导向销；74、导向孔；8、I/O模块；91、感应器；92、电磁阀；93、压力监测开关。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。

实施例1

如图1至图6所示为本实用新型一种机器人工具快换装置的第一实施例，包括机器人端部件1与工具端部件2，机器人端部件1与工具端部件2可拆卸连接；机器人端部件1凸出设有第一卡接部11，工具端部件2凹陷设有可与第一卡接部11卡接的第二卡接部21；第一卡接部11为中空结构，其内腔设置有将内腔分隔为上空腔121与下空腔122的活塞13，第一卡接部11靠近第二卡接部21的周向设有若干钢珠卡座14，钢珠卡座14与下空腔122连通，且钢珠卡座14内装设有用于限位的钢珠15，第二卡接部21靠近第一卡接部11端部设有限位台阶211，机器人端部件1还包括可驱动活塞13上下移动的驱动部，第一卡接部11位于上空腔121内装设有在第一卡接部11与第二卡接部21卡接时用于对活塞13位置进行锁定的锁定元件3，活塞13向下移动时可驱使钢珠15向外移动以在第一卡接部11与第二卡接部21卡接时形成对第二卡接部21的限位，活塞13向上移动时可脱离钢珠15，同时第二卡接部21驱使钢珠15向内回缩以使第一卡接部11与第二卡接部21解除限位。

作为本实用新型的一个实施方式，第一卡接部11为圆形卡环，第二卡接部21为圆形卡套。

圆形卡环凸出设置在机器人端部件1中，圆形卡套的尺寸与圆形卡环适配，凹陷设置在工具端部件2中。

作为本实用新型的一个实施方式，钢珠卡座14为沿第一卡接部11周向设置的若干通孔，通孔中部的横截面积大于通孔两侧的横截面积。

将多个钢珠卡座14沿第一卡接部11周向设置，使第一卡接部11的周向分布多个钢珠15，利用周向设置的多个钢珠15与第二卡接部21的限位台阶211进行抵接限位，实现第一卡接部11与第二卡接部21卡接后的锁止。通过将通孔进行尺寸设计，使钢珠15被限位在钢珠卡座14上的通孔内，钢珠15可以向第一卡接部11的外侧或内侧进行偏移，但无法脱离钢珠卡座14，在制作时，可利用热胀冷缩的原理，将钢珠15进行冷却以缩小其体积，然后将钢珠15放入到钢珠卡座14内。

作为本实用新型的一个实施方式，锁定元件3为弹簧组件，锁定元件3一端与上空腔121顶部连接，另一端与活塞13连接。

通过气缸驱动活塞13上下移动，利用弹簧组件实现断气自锁功能，具体地，使弹簧组件在整个过程，即无论第一卡接部11与第二卡接部21卡接或解锁时均处于压缩状态；当活塞13位于行程的最底部时，钢珠15一侧与活塞13抵接，另一侧与限位台阶211抵接，此时，形成卡死状态，弹簧组件被压缩，活塞13承受着向下的回复力，避免钢珠15向第一卡接部11内侧移动而解除与限位台阶211的限位功能，即使此时断气，在弹簧回复力作用下，活塞13仍能保持原有位置不动，使钢珠15始终与限位台阶211抵接进行限位；当活塞13位于行程的最顶部时，钢珠15可部分回退至第一卡接部11内侧，此时，钢珠15仍与活塞13抵接，但钢珠15解除了与限位台阶211的抵接限位，弹簧组件也处于压缩状态，此时在通气情况下，弹簧组件的回复力无法使活塞13下移，但在断气的情况下，弹簧能驱使使活塞13下移并使钢珠15外移。

作为本实用新型的一个实施方式，活塞13位于下空腔122的端部还设有限位件131，沿限位件131周向设有可与钢珠15抵接的倾斜结构。

限位件131用于对钢珠15进行限位，通过活塞13可带动限位件131上下移动，限位件131与钢珠15为相互限位的关系，倾斜结构的设置可便于在活塞13移动的过程中对钢珠15的限位逐渐加大或逐渐减小，具体地，倾斜结构向内倾斜，限位件131远离活塞13端部的横截面积小于限位件131靠近活塞13端部的横截面积。

作为本实用新型的一个实施方式，活塞13包括挡板132与活塞杆133，活塞杆133一端与挡板132连接，另一端与限位件131连接；挡板132外侧与上空腔121内壁贴合，锁定元件3与活塞杆133连接。

挡板132将上空腔121分隔为两部分，活塞杆133用于连接挡板132与限位件131。

作为本实用新型的一个实施方式，活塞杆133内设有中空腔体，挡板132对应活塞杆133中空腔体处设有通孔，锁定元件3装设于中空腔体内。

锁定元件3为弹簧，穿过挡板132与活塞杆133连接，装设于活塞杆133中空腔体内的锁定元件3可增加与活塞杆133的接触面积，以在断气的情况下使活塞杆133受力均匀，并能够对钢珠15进行良好的限位。

作为本实用新型的一个实施方式，驱动部包括供气源、电磁阀92、压力监测开关93、第一气嘴41、第二气嘴42、第一气管43、第二气管44，第一气嘴41与第二气嘴42均装设于上空腔121且均与上空腔121连通，第一气嘴41位于第二气嘴42上方，第一气管43位于挡板132上方且与第一气嘴41连通，第二气管44位于挡板132下方且与第二气嘴42连通。

当控制电磁阀92使从第一气嘴41及第一气管43排气，然后从第二气嘴42、第二气管44中进气时，会驱动挡板132向上移动，进而带动活塞杆133与限位件131上移，限位件131脱离钢珠15，给钢珠15腾出空间，使钢珠15可向第一卡接部11内侧部分回缩，进而解除钢珠15与限位台阶211之间的抵接限位，使第二卡接部21可与第一卡接部11分离，此时，会加剧弹簧组件的压缩；当控制电磁阀92使向第一气嘴41及第一气管43中进气，然后从第二气嘴42、第二气管44中排气时，会驱动挡板132向下移动，进而带动活塞杆133与限位件131下移，使限位件131推动钢珠15向第一卡接部11外侧部分移动，钢珠15与限位台阶211抵接限位，防止第一卡接部11与第二卡接部21卡接后脱离。压力监测开关93用于检测供气源的气压是否达标，如果低于安全值，会进行报警提示。驱动部还包括感应器91，感应器91用于感应到位信号；机器人将机器人端部件1与工具端部件2插接到位后，感应器91用于检测工具端部件2是否已经到位，感应器91将到位信号传送给机器人，机器人接收到微信号后，控制电磁阀92对第一气管43进行进气，对第二气管44进行排气，把工具端部件2牢牢锁死；机器人接收到脱开工具端部件2指令后，控制电磁阀92对第一气管43进行排气，第二气管44进行进气，解除锁定，机器人脱开工具端部件2与机器人端部件1的连接。

实施例2

以下为本实用新型一种机器人工具快换装置的第二实施例，本实施例与实施例1类似，所不同之处在于，锁定元件3与挡板132和活塞杆133连接。

锁定元件3为弹簧组件，弹簧组件包括多个弹簧，其中一个弹簧设置在活塞杆133的中空腔体内，另外，在挡板132上分别位于活塞杆133两侧分别各设有一个弹簧，增加锁定元件3的锁定保持力的同时，使活塞13受力均衡，使各个钢珠15均能实现良好的抵接限位功能。

实施例3

以下为本实用新型一种机器人工具快换装置的第三实施例，本实施例与实施例1类似，所不同之处在于，机器人端部件1还包括电模块母端、气模块母端62，电模块母端与气模块母端62分别装设于第一卡接部11侧部；工具端部件2还包括电模块公端、气模块公端61，电模块公端与气模块公端61分别装设于第二卡接部21侧部，且电模块公端可与电模块母端插接，气模块公端61可与气模块母端62插接。

在机器人端部件1与工具端部件2进行卡接时，电模块公端与电模块母端插接，气模块公端61与气模块母端62插接，实现抓手的通电与通气，便于机器人对抓手的控制。

作为本实用新型的一个实施方式，电模块公端设有若干插针71及导向销73，电模块母端设有若干插孔72及导向孔74，插针71可与插孔72插接，导向销73可与导向孔74插接。

通过导向销73插入导向孔74中进行导向，在第一卡接部11与第二卡接部21进行卡接时，使插针71可顺利地插入插孔72中，实现电模块公端与电模块母端的插接，使抓手与机器人实现电连接。

电模块公端可以包括第一电模块公端51和第二电模块公端53，对应地，电模块母端也包括第一电模块母端52与第二电模块母端54，其中，第一电模块公端51与第一电模块母端52对应，第二电模块公端53与第二电模块母端54对应；在第一电模块公端51上配备了2个电机电源线接头，用于连接机器人管线包的电源线，配备了2个电机编码线接头用于连接管线包的编码线，配备了2个导向销73匹配第一电模块母端52的2个导向孔74，配备了若干插针71匹配第一电模块母端52的若干插孔72以确保第一电模块公端51跟第一电模块母端52精准插接，实现第一电模块公端51与第一电模块母端52的线路接通；第二电模块公端53上配备了1个电机电源线接头，用于连接机器人管线包的电源线，配备了1个电机编码线接头用于连接管线包的编码线，配备了24V电源线接头用于连接管线包的24V电源线，配备了3个信号接头用于连接管线包的信号线，配备了1个信号接头用于连接I/O模块8的信号线，配备了若干插针71以匹配若干插孔72，实现第二电模块公端53与第二电模块母端54线路接通；其中气模块母端62配备了压缩气源接头用于连接管线包的压缩气管；机器人端部件1的电气接头与搬运机器人的管线包电气线路永久连接。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地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，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。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 (10)

1.一种机器人工具快换装置，包括机器人端部件(1)与工具端部件(2)，所述机器人端部件(1)与所述工具端部件(2)可拆卸连接；其特征在于，机器人端部件(1)凸出设有第一卡接部(11)，工具端部件(2)凹陷设有可与所述第一卡接部(11)卡接的第二卡接部(21)；第一卡接部(11)为中空结构，其内腔设置有将内腔分隔为上空腔(121)与下空腔(122)的活塞(13)，第一卡接部(11)靠近第二卡接部(21)的周向设有若干钢珠卡座(14)，所述钢珠卡座(14)与所述下空腔(122)连通，且钢珠卡座(14)内装设有用于限位的钢珠(15)，第二卡接部(21)靠近第一卡接部(11)端部设有限位台阶(211)，机器人端部件(1)还包括可驱动活塞(13)上下移动的驱动部，第一卡接部(11)位于所述上空腔(121)内装设有在第一卡接部(11)与第二卡接部(21)卡接时用于对活塞(13)位置进行锁定的锁定元件(3)，活塞(13)向下移动时可驱使钢珠(15)向外移动以在第一卡接部(11)与第二卡接部(21)卡接时形成对第二卡接部(21)的限位，活塞(13)向上移动时可脱离钢珠(15)，同时第二卡接部(21)驱使钢珠(15)向内回缩以使第一卡接部(11)与第二卡接部(21)解除限位。

2.根据权利要求1所述的机器人工具快换装置，其特征在于，所述第一卡接部(11)为圆形卡环，所述第二卡接部(21)为圆形卡套。

3.根据权利要求1或2所述的机器人工具快换装置，其特征在于，所述钢珠卡座(14)为沿第一卡接部(11)周向设置的若干通孔，所述通孔中部的横截面积大于通孔两侧的横截面积。

4.根据权利要求3所述的机器人工具快换装置，其特征在于，所述锁定元件(3)为弹簧组件，锁定元件(3)一端与所述上空腔(121)顶部连接，另一端与活塞(13)连接。

5.根据权利要求4所述的机器人工具快换装置，其特征在于，所述活塞(13)位于所述下空腔(122)的端部还设有限位件(131)，沿所述限位件(131)周向设有可与所述钢珠(15)抵接的倾斜结构。

6.根据权利要求5所述的机器人工具快换装置，其特征在于，所述活塞(13)包括挡板(132)与活塞杆(133)，所述活塞杆(133)一端与所述挡板(132)连接，另一端与所述限位件(131)连接；挡板(132)外侧与所述上空腔(121)内壁贴合，所述锁定元件(3)与挡板(132)和/或活塞杆(133)连接。

7.根据权利要求6所述的机器人工具快换装置，其特征在于，活塞杆(133)内设有中空腔体，挡板(132)对应活塞杆(133)中空腔体处设有通孔，锁定元件(3)装设于中空腔体内。

8.根据权利要求6所述的机器人工具快换装置，其特征在于，所述驱动部包括供气源、电磁阀(92)、压力监测开关(93)、第一气嘴(41)、第二气嘴(42)、第一气管(43)、第二气管(44)，所述第一气嘴(41)与所述第二气嘴(42)均装设于所述上空腔(121)且均与上空腔(121)连通，第一气嘴(41)位于第二气嘴(42)上方，所述第一气管(43)位于挡板(132)上方且与第一气嘴(41)连通，所述第二气管(44)位于挡板(132)下方且与第二气嘴(42)连通。

9.根据权利要求1所述的机器人工具快换装置，其特征在于，机器人端部件(1)还包括电模块母端、气模块母端(62)，所述电模块母端与所述气模块母端(62)分别装设于第一卡接部(11)侧部；工具端部件(2)还包括电模块公端、气模块公端(61)，所述电模块公端与所述气模块公端(61)分别装设于第二卡接部(21)侧部，且电模块公端可与电模块母端插接，气模块公端(61)可与气模块母端(62)插接。

10.根据权利要求9所述的机器人工具快换装置，其特征在于，所述电模块公端设有若干插针(71)及导向销(73)，所述电模块母端设有若干插孔(72)及导向孔(74)，所述插针(71)可与所述插孔(72)插接，所述导向销(73)可与所述导向孔(74)插接。

Images