CN220612351U - 一种气压式卡盘快换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种气压式卡盘快换装置，包括气缸、卡盘；气缸包括带有缸孔的缸体、设于缸孔内的活塞杆，以及套设于活塞杆上的弹簧组件；活塞杆的上部环向开设有容纳槽，容纳槽内间隔设有若干限位顶紧件；卡盘中部开设有套孔，缸体的侧壁对应每一限位顶紧件开设一过孔，且套孔的内侧壁位于过孔的外侧布置；限位顶紧件用于经活塞杆及缸体挤压进入过孔，并顶紧在套孔的内侧壁以使得卡盘与缸体的外侧壁密切接触实现定位；当限位顶紧件顶紧在套孔的内侧壁时，弹簧组件用于保持活塞杆静止以实现自锁。本实用新型即使在夹紧过程中发生停电、供气被切断等突发异常时，气缸对卡盘仍保持一定的夹紧力，仍能处在夹紧状态，即具有一定的自锁功能。

Description

一种气压式卡盘快换装置

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种气压式卡盘快换装置。

背景技术

快换装置是实现机器人一机多能的关键装置，它能够实现机器人功能多元化，提高机器人的机械手作业工具头更换效率，减少工人换装带来的安全隐患和劳动损伤。

在自动化生产制造中，机械手安置物料时对位置度有很高的要求，而且自动化设备振动、长期使用导致磨损，也会影响机械手的安置精度，这就要求每次使用前都进行精度检查和定位，不仅浪费大量的时间，还会存在人为误差的影响。此外，现有采用气缸实现的快换装置，不具有自锁能力。在实际生产应用中，当发生停电、供气被切断等突发异常时，经常会出现工具掉落、碰撞等安全问题，不能保证在使用快换装置的过程中安全可靠。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种气压式卡盘快换装置，即使在夹紧过程中发生停电、供气被切断等突发异常时，气缸对卡盘仍保持一定的夹紧力，仍能处在夹紧状态，即具有一定的自锁功能。

为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种气压式卡盘快换装置，包括用于与机械手连接的气缸，以及用于与工具头连接的卡盘；所述气缸包括带有缸孔的缸体、设于缸孔内的活塞杆，以及套设于活塞杆上的弹簧组件；所述活塞杆的上部环向开设有容纳槽，容纳槽内间隔设有若干限位顶紧件；所述卡盘中部开设有套孔，用于套设在缸体的外周向；所述缸体的侧壁对应每一限位顶紧件开设一过孔，且套孔的内侧壁位于过孔的外侧布置；所述限位顶紧件用于经活塞杆及缸体挤压进入过孔，并顶紧在套孔的内侧壁以使得卡盘与缸体的外侧壁密切接触实现定位；当限位顶紧件顶紧在套孔的内侧壁时，弹簧组件用于保持活塞杆静止以实现自锁。

较佳地，所述套孔的内侧壁上部设置为延伸至卡盘顶部且向卡盘外周向展开的第一锥形面，第一锥形面对应布置在过孔外侧；当限位顶紧件进入过孔时，限位顶紧件顶紧在第一锥形面上。

较佳地，所述缸体包括设于上部的锥套，以及设于下部的缸主体；所述过孔开设于锥套的侧壁，卡盘套设在锥套的外周向布置。

较佳地，所述缸主体的外径大于锥套的外径，且缸主体与锥套的外侧壁连接处设有台阶结构；所述套孔的内侧壁中部设置为向卡盘底部及外周向展开的第二锥形面；所述套孔的内侧壁下部设置为圆环形的锥形基准面；当卡盘与缸体实现夹紧定位时，锥形基准面与台阶结构的低阶台阶侧面密切接触，卡盘的底部端面与台阶结构的低阶台阶面密切接触。

较佳地，还包括连通缸孔的第一通气孔、第二通气孔；当需要夹紧定位卡盘时，经第一通气孔释放气压以及经第二通气孔进气；当需要释放卡盘时，经第一通气孔进气以及经第二通气孔释放气压。

较佳地，还包括嵌入安装在缸孔底部的后盖，且后盖与缸孔的内侧壁之间设有第一密封圈；所述第一通气孔开设于后盖上，第二通气孔开设于缸体的侧壁。

较佳地，所述后盖下方对应的缸孔内侧壁开设有环形限位槽，环形限位槽内嵌入设有限位挡圈以限制后盖的移动。

较佳地，所述缸孔包括开设于锥套内的第一活动孔，以及开设于缸主体内的第二活动孔；所述第一活动孔与第二活动孔连通，且第二活动孔的内径大于第一活动孔的内径。

较佳地，所述弹簧组件包括嵌套设置的第一弹簧、第二弹簧，第一弹簧的外径小于第二弹簧的内径，且第一弹簧、第二弹簧均位于第二活动孔内；所述活塞杆的底部设有活塞端体；所述第一弹簧、第二弹簧的一端均抵接在活塞端体上，另一端抵接在第二活动孔的顶部内壁；所述活塞端体的外周向与缸孔的内侧壁之间设有第二密封圈。

较佳地，所述容纳槽的上侧及下侧对应的活塞杆外周向分别套设有一O型圈，用于减少活塞杆与缸孔内壁的摩擦。

采用上述方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过设置弹簧组件，使得活塞杆经限位顶紧件对卡盘始终有压力，即使在夹紧过程中发生停电、供气被切断等突发异常时，气缸对卡盘仍保持一定的夹紧力，仍能处在夹紧状态，即具有一定的自锁功能。通过限位顶紧件对第一锥形面的下压作用，来实现锥套和卡盘的锥形基准面的密切接触，从而实现卡盘的高精度定位。通过设置限位顶紧件，在通气作用下驱动限位顶紧件顶紧对第一锥形面的下压作用，即可实现卡盘与缸体的夹紧定位，无需做定位和精度检查，就可以瞬间实现高精度的定位夹紧，减少了人为因素而产生的误差，可实现卡盘与工具头的快速而简单更换。

附图说明

图1为本实用新型的俯视角立体图；

图2为本实用新型的剖面示意图；

图3为本实用新型的仰视角立体图；

图4为本实用新型的活塞杆立体图；

其中，附图标识说明：

1—卡盘，2—缸体，

3—活塞杆，4—弹簧组件，

5—限位顶紧件，6—台阶结构，

7—第一通气孔，8—第二通气孔，

9—后盖，10—第一密封圈，

11—限位挡圈，12—活塞端体，

13—第二密封圈，14—O型圈，

21—锥套，22—缸主体，

31—容纳槽，41—第一弹簧，

42—第二弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

参照图1至4所示，本实用新型提供一种气压式卡盘快换装置，包括用于与机械手连接的气缸，以及用于与工具头连接的卡盘1；所述气缸包括带有缸孔的缸体2、设于缸孔内的活塞杆3，以及套设于活塞杆3上的弹簧组件4；活塞杆3在缸孔内，在缸体2等零部件的限制下，使得活塞杆3只有轴向的自由度。

所述卡盘1中部开设有套孔，用于套设在缸体2的外周向；所述缸体2的侧壁对应每一限位顶紧件5开设一过孔，且套孔的内侧壁位于过孔的外侧布置；所述活塞杆3的上部环向开设有容纳槽31，容纳槽31内间隔设有若干限位顶紧件5，限位顶紧件5采用钢珠实现；容纳槽31的横截面呈V型构造，且V型开口朝向过孔方向。当活塞杆3相对于缸体2做相对运动时，在容纳槽31和缸孔内壁的相互作用下，可以实现钢珠的推出和收纳。钢珠从容纳槽31被推出时，与卡盘1的第一锥形面相互接触，对卡盘1形成斜向下的压力。

所述限位顶紧件5用于经活塞杆3及缸体2挤压进入过孔，并顶紧在套孔的内侧壁以使得卡盘1与缸体2的外侧壁密切接触实现定位；当限位顶紧件5顶紧在套孔的内侧壁时，弹簧组件4用于保持活塞杆3静止以实现自锁。进一步地，所述套孔的内侧壁上部设置为延伸至卡盘1顶部且向卡盘1外周向展开的第一锥形面，第一锥形面对应布置在过孔外侧；当限位顶紧件5进入过孔时，限位顶紧件5顶紧在第一锥形面上。

所述缸体2包括设于上部的锥套21，以及设于下部的缸主体22；所述过孔开设于锥套21的侧壁，卡盘1套设在锥套21的外周向布置。所述缸孔包括开设于锥套21内的第一活动孔，以及开设于缸主体22内的第二活动孔；所述第一活动孔与第二活动孔连通，且第二活动孔的内径大于第一活动孔的内径。

所述缸主体22的外径大于锥套21的外径，且缸主体22与锥套21的外侧壁连接处设有台阶结构6；所述套孔的内侧壁中部设置为向卡盘1底部及外周向展开的第二锥形面；所述套孔的内侧壁下部设置为圆环形的锥形基准面；当卡盘1与缸体2实现夹紧定位时，锥形基准面与台阶结构6的低阶台阶侧面密切接触，卡盘1的底部端面与台阶结构6的低阶台阶面密切接触。

还包括嵌入安装在缸孔底部的后盖9，且后盖9与缸孔的内侧壁之间设有第一密封圈10；还包括连通缸孔的第一通气孔7、第二通气孔8；当需要夹紧定位卡盘1时，经第一通气孔7释放气压以及经第二通气孔8进气；当需要释放卡盘1时，经第一通气孔7进气以及经第二通气孔8释放气压。所述第一通气孔7开设于后盖9上，第二通气孔8开设于缸体2的侧壁。

卡盘1下降到适当位置，此时锥形基准面与台阶结构6的低阶台阶侧面之间、卡盘1的底部与台阶结构6的低阶台阶面之间留有一定的间隙。通过第一通气孔7释放气压，使气压和弹簧组件4向下推活塞杆3，在活塞杆3的推动下，钢珠从容纳槽31出来，对卡盘1起下压作用，从而使锥形基准面与台阶结构6的低阶台阶侧面之间、卡盘1的底部与台阶结构6的低阶台阶面之间密切接触，从而实现高精度的定位。而上述的间隙，使得这样的定位有了一定的调整误差，从而使该装置具备重复定位的功能。此外，如若在夹紧过程中发生停电、供气被切断等突发异常，使夹紧压力瞬间消失，在弹簧组件4的限制下，钢珠对卡盘1仍有一定的压力，从而使气缸仍然对卡盘1保持一定的夹紧力。

所述后盖9下方对应的缸孔内侧壁开设有环形限位槽，环形限位槽内嵌入设有限位挡圈11以限制后盖9的移动，限位挡圈11采用孔用弹性挡圈。

所述弹簧组件4包括嵌套设置的第一弹簧41、第二弹簧42，第一弹簧41的外径小于第二弹簧42的内径，且第一弹簧41、第二弹簧42均位于第二活动孔内；通过设置第一弹簧41、第二弹簧42，即小弹簧(第一弹簧41)嵌套在大弹簧(第二弹簧42)内，增强弹力。

所述活塞杆3的底部设有活塞端体12；所述第一弹簧41、第二弹簧42的一端均抵接在活塞端体12上，另一端抵接在第二活动孔的顶部内壁；所述活塞端体12的外周向与缸孔的内侧壁之间设有第二密封圈13，具体的，第二密封圈13采用活塞双向密封件，活塞端体12与缸体2形成的接触中的活塞双向密封件，对气缸起到双向密封作用。

所述容纳槽31的上侧及下侧对应的活塞杆3外周向分别套设有一O型圈14，活塞杆3与缸体2形成的接触中，有两个O型圈14，可以减少缸体2与活塞杆3相对运动中的摩擦力。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，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的保护范围之内。显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚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，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。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)

1.一种气压式卡盘快换装置，其特征在于，包括用于与机械手连接的气缸，以及用于与工具头连接的卡盘；所述气缸包括带有缸孔的缸体、设于缸孔内的活塞杆，以及套设于活塞杆上的弹簧组件；所述活塞杆的上部环向开设有容纳槽，容纳槽内间隔设有若干限位顶紧件；所述卡盘中部开设有套孔，用于套设在缸体的外周向；所述缸体的侧壁对应每一限位顶紧件开设一过孔，且套孔的内侧壁位于过孔的外侧布置；所述限位顶紧件用于经活塞杆及缸体挤压进入过孔，并顶紧在套孔的内侧壁以使得卡盘与缸体的外侧壁密切接触实现定位；当限位顶紧件顶紧在套孔的内侧壁时，弹簧组件用于保持活塞杆静止以实现自锁。

2.根据权利要求1所述的气压式卡盘快换装置，其特征在于，所述套孔的内侧壁上部设置为延伸至卡盘顶部且向卡盘外周向展开的第一锥形面，第一锥形面对应布置在过孔外侧；当限位顶紧件进入过孔时，限位顶紧件顶紧在第一锥形面上。

3.根据权利要求1所述的气压式卡盘快换装置，其特征在于，所述缸体包括设于上部的锥套，以及设于下部的缸主体；所述过孔开设于锥套的侧壁，卡盘套设在锥套的外周向布置。

4.根据权利要求3所述的气压式卡盘快换装置，其特征在于，所述缸主体的外径大于锥套的外径，且缸主体与锥套的外侧壁连接处设有台阶结构；所述套孔的内侧壁中部设置为向卡盘底部及外周向展开的第二锥形面；所述套孔的内侧壁下部设置为圆环形的锥形基准面；当卡盘与缸体实现夹紧定位时，锥形基准面与台阶结构的低阶台阶侧面密切接触，卡盘的底部端面与台阶结构的低阶台阶面密切接触。

5.根据权利要求1所述的气压式卡盘快换装置，其特征在于，还包括连通缸孔的第一通气孔、第二通气孔；当需要夹紧定位卡盘时，经第一通气孔释放气压以及经第二通气孔进气；当需要释放卡盘时，经第一通气孔进气以及经第二通气孔释放气压。

6.根据权利要求5所述的气压式卡盘快换装置，其特征在于，还包括嵌入安装在缸孔底部的后盖，且后盖与缸孔的内侧壁之间设有第一密封圈；所述第一通气孔开设于后盖上，第二通气孔开设于缸体的侧壁。

7.根据权利要求6所述的气压式卡盘快换装置，其特征在于，所述后盖下方对应的缸孔内侧壁开设有环形限位槽，环形限位槽内嵌入设有限位挡圈以限制后盖的移动。

8.根据权利要求3所述的气压式卡盘快换装置，其特征在于，所述缸孔包括开设于锥套内的第一活动孔，以及开设于缸主体内的第二活动孔；所述第一活动孔与第二活动孔连通，且第二活动孔的内径大于第一活动孔的内径。

9.根据权利要求8所述的气压式卡盘快换装置，其特征在于，所述弹簧组件包括嵌套设置的第一弹簧、第二弹簧，第一弹簧的外径小于第二弹簧的内径，且第一弹簧、第二弹簧均位于第二活动孔内；所述活塞杆的底部设有活塞端体；所述第一弹簧、第二弹簧的一端均抵接在活塞端体上，另一端抵接在第二活动孔的顶部内壁；所述活塞端体的外周向与缸孔的内侧壁之间设有第二密封圈。

10.根据权利要求1所述的气压式卡盘快换装置，其特征在于，所述容纳槽的上侧及下侧对应的活塞杆外周向分别套设有一O型圈，用于减少活塞杆与缸孔内壁的摩擦。