CN220445824U - 一种自动更换cnc刀具的机器人装置与末端夹爪 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种自动更换CNC刀具的机器人装置与末端夹爪，机器人装置包括无人搬运车、承载与无人搬运车上用于放置待更换刀具的随机治具台、用于夹紧刀具的末端夹爪与一端连接末端夹爪而另一端连接无人搬运车的机械臂；末端夹爪包括两个夹紧指尖，夹紧指尖的内侧具有V型夹紧面，在V型夹紧面上设有穿过V型夹紧面的回弹夹块，回弹夹块可以在V型夹紧面上往复运动以适应圆锥刀柄的圆锥角度，让末端夹爪与刀具有更多的接触点，以便更好的夹紧刀具。

Description

一种自动更换CNC刀具的机器人装置与末端夹爪

技术领域

本申请涉及机床的自动加工领域，尤其是涉及一种自动更换CNC刀具的机器人装置与末端夹爪。

背景技术

目前自动加工领域中使用CNC机床加工是一种普遍的加工方式，CNC机床在加工时往往需要用到多种刀具，这些刀具会存放在CNC机床的刀库中以便CNC机床加工时能够自动换刀。当CNC机床刀库中的刀具磨损时，则需要人力对刀库中的刀具进行更换，随着自动化工厂的生产规模越来越普及，对生产效率和生产安全的追求也成了现在的主题，于是可以自动更换刀具的复合型机器人便应运而生。自动更换刀具的复合机器人的出现提高了刀具更换效率，促进了自动化工厂的智能制造，复合型机器人上安装有夹持刀具的夹爪，利用夹爪固定刀具后带动刀具进行移动，但是在售的刀具种类多种多样，单一的夹爪往往不能很好的适应所有的刀具，导致部分刀具无法利用机器人进行更换。

发明公开号CN104625134A公开了一种能夹持多种规格刀具的夹具,包括定位轴，所述的定位轴位于固定套筒中心，所述的固定套筒设有用于紧固定位轴的紧固螺钉，所述的定位轴前段设有卡位平台，卡位平台下端，定位轴两侧设有夹爪，所述的夹爪呈L型，其弯折处通过铰链与固定套筒上端的固定杆顶端连接，所述的夹爪一边位于卡位平台下端，另一边上端设有调节螺丝。夹爪往往被设计成特定的形状，只能适应少数特定尺寸和形状的刀具，遇到其它不适应的刀具时需要更换夹爪或者对夹爪进行手动调整。

针对上述中的相关技术，存在机器人夹爪无法适应多种类型的刀具，兼容性还有待提高的问题。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种能适应多种类型刀具，兼容性更高的一种自动更换CNC刀具的机器人装置与末端夹爪。

为了实现上述目的，本申请采用的技术方案如下：

提出一种自动更换CNC刀具的机器人装置，包括：

无人搬运车；

随机治具台，承载于所述无人搬运车上，用于放置待更换的刀具；

机械臂，承载于所述无人搬运车上；

末端夹爪，连接于所述机械臂的末端，所述末端夹爪包括两个用于夹紧刀具的夹紧指尖，所述夹紧指尖的内侧具有内凹的V型夹紧面，所述V型夹紧面上设有回弹夹块。

通过采用上述技术方案，待更换的刀具放置在随机治具台上，无人搬运车把随机治具台运输到工作位置，与无人搬运车连接的机械臂带动末端夹爪对数控机床刀库中的刀具进行更换，末端夹爪更换下来的旧刀具放置在随机治具台上，以此实现了自动更换刀具的功能。

可选的，所述末端夹爪包括用于提供夹紧指尖夹紧动力的电机。

可选的，所述电机为伺服电机。

通过采用上述技术方案，电机给末端夹爪提供稳定、可控的夹紧力，且伺服电机相对于气动装置噪音更小，不需要额外安装气源和连接气管，使用限制小。

可选的，所述电机连接所述夹紧指尖的一端，所述电机远离所述夹紧指尖的一端设置有连接板，以连接所述机械臂。

可选的，所述末端夹爪还包括用于辨识刀具位置的相机，所述相机连接在所述电机的一端。

通过采用上述技术方案，末端夹爪可以通过相机辨识刀具相关信息以准确夹取所需的刀具。

可选的，所述回弹夹块穿过所述夹紧指尖末端的孔，所述回弹夹块在所述V型夹紧面处呈内凹的V型，所述回弹夹块配合V型夹紧面共同夹紧刀具。

可选的，所述回弹夹块还包括依次排列的伸缩块、球头柱塞及弹簧。

通过采用上述技术方案，末端夹爪的V型夹紧面与回弹夹块的V型面共同作用夹紧刀具，回弹夹块的弹簧让回弹夹块可以在夹紧指尖末端的孔里来回移动以适应圆锥型刀柄的圆锥角度，让末端夹爪更好的抓紧圆锥型刀柄，回弹夹块让末端夹爪在夹多种类型的刀具时具有更多的接触点，增加接触面积，使末端夹爪夹刀具时夹得更紧，所以末端夹爪能够适应多种类型的刀具。

可选的，所述末端夹爪通过所述电机上的所述连接板连接在所述机械臂一端，所述机械臂另一端连接在所述无人搬运车上，所述无人搬运车具有可以在地面上自由移动和转向的脚轮。

通过采用上述技术方案，末端夹爪在无人搬运车与机械臂的共同作用下具有更大的活动范围，可以一个机器人应对多个机床的刀具更换作业。

一种末端夹爪连接于所述机械臂的末端，所述末端夹爪包括两个用于夹紧刀具的夹紧指尖，所述夹紧指尖的内侧设有内凹的V型夹紧面，所述V型夹紧面上安装有回弹夹块。

可选的，所述回弹夹块包括依次连接的伸缩块、球头柱塞、弹簧及挡块，所述球头柱塞类似于“U”型结构，所述球头柱塞的球头分别位于所述伸缩块的两侧，所述球头柱塞的球头抵接所述夹紧指尖。具体的，所述回弹夹块包括U型的球头柱塞、连接在所述球头柱塞上的伸缩块及一端连接所述球头柱塞而另一端连接挡块的弹簧，所述球头柱塞的球头位于所述伸缩块的侧边并抵接所述夹紧指尖。

通过采用上述技术方案，球头柱塞两侧抵接夹紧指尖让回弹夹块保持在直线上来回运动，以避免回弹夹块因发生侧移而堵塞。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.夹紧指尖设有可移动的回弹夹块增加了末端夹头与多种类型刀具的接触点，使末端夹爪可以夹紧多种类型的刀具，增大了末端夹爪的兼容性；

2.电动夹爪噪音更低，不用额外安装气源和连接气管，使用限制小；

3.无人搬运车让末端夹爪与机械臂让末端夹爪具有更大的活动空间，一个机器人即可完成多个机床的刀具更换作业，节约成本。

附图说明

图1是本申请实施例的一种自动更换CNC刀具的机器人装置的整体结构示意图；

图2是本申请实施例的末端夹爪整体结构示意图；

图3是本申请实施例的末端夹爪中的夹爪指尖结构示意图；

图4是本申请实施例的末端夹爪中的夹爪指尖剖视图；

图5是本申请实施例的末端夹爪中的回弹夹块结构示意图；

图6是本申请实施例的末端夹爪中的回弹夹块爆炸示意图。

附图标记：10、无人搬运车；20、随机治具台；30、机械臂；40、末端夹爪；41、夹紧指尖；42、回弹夹块；43、电机；44、相机；45、连接板；411、V型夹紧面；421、伸缩块；422、球头柱塞；423、弹簧；424、挡块；422A、滚珠。

具体实施方式

以下面将结本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，需要说明，若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

参照图1，本申请提供的自动更换CNC刀具的机器人装置包括无人搬运车10、随机治具台20、机械臂30及末端夹爪40。无人搬运车10的底部连接有万向脚轮，万向脚轮可以在平面上360度旋转。无人搬运车10通过提前设定好的程序，可以在地面上自动行驶到指定的作业位置。随机治具台20连接在无人搬运车10的上表面，随着机器人一起移动。随机治具台20呈上窄下宽的阶梯形状，每一个阶梯可安置有至少一个刀具，具体是待更换的新刀具或者从数控机台刀库中取出的刀具放置在随机治具台20的阶梯面上。机械臂30具体是但不限于六轴机械臂，机械臂30一端固定连接在无人搬运车10上表面，机械臂30另一端固定连接在末端夹爪40的连接板45上。末端夹爪40远离机械臂30的一端用于夹持刀具。

参照图2，末端夹爪40包括两个用于夹紧刀具的夹紧指尖41、连接夹紧指尖41的电机43以及连接在电机43上的相机44。两个夹紧指尖41的内侧面均为V型夹紧面411，在两个V型夹紧面411上均设有穿过夹紧指尖41的回弹夹块42。回弹夹块42在V型夹紧面411处设有与V型夹紧面411相似的V型，且回弹夹块42凸出V型夹紧面411。电机43为夹紧指尖41提供夹紧时的动力，电机43为伺服电机。相比于气动装置，伺服电机具有更高的稳定性，声音更小。相机44通过金属板固定连接在电机43上，相机44外接有处理信息的处理器（图中未画出），所以相机44通过拍摄数控机台刀库上的识别码可以识别刀具的种类、位置等信息，再把信息传输给下一个节点。连接板45固定连接在电机43背面，末端夹爪40通过连接板45固定连接在机械臂30上。

参照图3，回弹夹块42安装在夹紧指尖41上顶部偏下的位置，V型夹紧面411上有略大于伸缩块421的开口，便保证了伸缩块421可以在开口处活动不会卡住，又可以防止杂物进入V型夹紧面411内部。

参照图4至图6，夹紧指尖41在V型夹紧面411处的内部结构类似于“凸”型，上端的开口比下端开口小。回弹夹块42的伸缩块421、球头柱塞422、弹簧423及挡块424从上往下依次排列，伸缩块421的上端挡在V型夹紧面411处，伸缩块421下端固定连接球头柱塞422，球头柱塞422的两个侧边设有安装滚珠422A的凸起，该凸起卡在夹紧指尖41的内部中间的开口处进行限位，使球头柱塞422和伸缩块421无法从V型夹紧面411处脱离。伸缩块421上端面的左右两边设有对称的穿透孔，球头柱塞422的上端面处也设有与伸缩块421位置一一对应的孔，伸缩块421与球头柱塞422可通过螺栓连接以固定前述两者。球头柱塞422的侧边凸起内部包裹有可以滚动的滚珠422A，滚珠422A的一部分伸出球头柱塞422的凸起外面。滚珠422A抵接在夹紧指尖41的内部侧边，可以让伸缩块421上下移动时更加顺畅，让伸缩块421不会因发生侧移而卡住。两个弹簧423的上端抵在接球头柱塞422的凹陷处，两个弹簧423的下端抵接在挡块424上，弹簧423通过自身受力时发生弹性形变为伸缩块421提供恢复原位的弹力。挡块424固定连接在夹紧指尖41下端，挡块424一方面抵住弹簧423让弹簧423可以受力变形，另一方面可封住夹紧指尖41下端的开口。

本申请实施例的实施原理为：无人搬运车10上表面固定连接有机械臂30与随机治具台20，机械臂30远离无人搬运车10一端连接末端夹爪40，机械臂30透过末端夹爪40将待更换的刀具放置在随机治具台20里，无人搬运车10可以在地面上按照设定的程序进行移动，将刀具运输到指定的位置，机械臂30带动末端夹爪40在空间上进行移动，把末端夹爪40移动到数控机床的刀库位置，末端夹爪40把刀库中的需要更换的旧刀具夹到随机治具台里，然后再把随机治具台里的新刀具夹到数控机床的刀库中。末端夹爪40的夹紧指尖41设有凸出与V型夹紧面411的V型的伸缩块421，伸缩块421在弹簧423的作用下可以往返运动。夹紧指尖41在夹紧圆柱形的刀柄时，由V型夹紧面411直接挤压固定刀柄，伸缩块421会缩进V型夹紧面411内部；当夹紧指尖41夹紧圆锥形的刀柄时，V型夹紧面411只能挤压圆锥形下端较粗的部分，而回弹夹块42凸出V型夹紧面411挤压圆锥形上端较细的部分，回弹夹块42与V型夹紧面411上下共同接触挤压圆锥形刀柄，以使刀柄固定。回弹夹块42的应用使机器人的末端夹爪40能够适应多种类型的刀具，不需要频繁更换夹爪或者调整夹爪，提高了机器人装置的末端夹爪40的兼容性。

本具体实施方式的实施例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，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。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 (10)

1.一种自动更换CNC刀具的机器人装置，其特征在于，包括：

无人搬运车（10）；

随机治具台（20），承载于所述无人搬运车（10）上，用于放置待更换的刀具；

机械臂（30），承载于所述无人搬运车（10）上；

末端夹爪（40），连接于所述机械臂（30）的末端，所述末端夹爪（40）包括两个用于夹紧刀具的夹紧指尖（41），所述夹紧指尖（41）的内侧具有内凹的V型夹紧面（411），所述V型夹紧面（411）上设有回弹夹块（42）。

2.根据权利要求1所述的机器人装置，其特征在于，所述末端夹爪（40）包括用于驱动所述夹紧指尖（41）夹紧的电机（43），所述电机（43）为伺服电机。

3.根据权利要求2所述的机器人装置，其特征在于，所述电机（43）连接所述夹紧指尖（41）的一端，所述电机（43）远离所述夹紧指尖（41）的一端设置有连接板（45），以连接所述机械臂（30）。

4.根据权利要求2所述的机器人装置，其特征在于，所述末端夹爪（40）还包括用于辨识刀具位置的相机（44），所述相机（44）连接在所述电机（43）远离所述夹紧指尖（41）的一端。

5.根据权利要求1所述的机器人装置，其特征在于，所述回弹夹块（42）穿过所述夹紧指尖（41），所述回弹夹块（42）在所述V型夹紧面（411）处呈内凹的V型，以配合所述V型夹紧面（411）夹紧刀具。

6.根据权利要求1所述的机器人装置，其特征在于，所述回弹夹块（42）包括：伸缩块（421）、连接所述伸缩块（421）的球头柱塞（422）及顶住球头柱塞（422）弹簧（423）。

7.根据权利要求1所述的机器人装置，其特征在于，所述机械臂（30）一端连接所述末端夹爪（40），另一端连接所述无人搬运车（10）；所述无人搬运车（10）具有可自由转向的脚轮以在地面上运动。

8.根据权利要求1所述的机器人装置，其特征在于，所述随机治具台（20）呈阶梯形状连接在所述无人搬运车上。

9.一种末端夹爪，其特征在于，连接于机械臂（30）的末端，末端夹爪（40）包括：两个用于夹紧刀具的夹紧指尖（41），所述夹紧指尖（41）的内侧具有内凹的V型夹紧面（411），所述V型夹紧面（411）上设有回弹夹块（42）。

10.根据权利要求9所述的末端夹爪，其特征在于，所述回弹夹块（42）包括U型的球头柱塞（422）、连接在所述球头柱塞（422）上的伸缩块（421）及一端连接所述球头柱塞（422）而另一端连接挡块（424）的弹簧（423），所述球头柱塞（422）的球头位于所述伸缩块（421）的侧边并抵接所述夹紧指尖（41）。