機器人工具自鎖式快速換裝盤的制作方法
【專利摘要】機器人工具自鎖式快速換裝盤，屬于機器人【技術(shù)領(lǐng)域】。為克服現(xiàn)有機器人自動更換工具存在可靠性較低，通用性較差問題。中心軸固定在工具側(cè)接口盤的中心軸孔內(nèi)，中心軸下端伸出中心軸孔外部；機器人側(cè)接口盤的軸二側(cè)壁上設(shè)有與工具側(cè)接口盤的三個槽口相匹配的三個凸肩，機器人側(cè)接口盤的軸二配合安裝在工具側(cè)接口盤的盲孔內(nèi)；上部分柔性電器插座接口板固定在軸二側(cè)壁上，下部分柔性電器插座接口板水平轉(zhuǎn)動安裝在中心軸上，上、下兩部分柔性電器插座接口板的柔性電器插座配合安裝；光電傳感器、限位塊及軸一固定在工具側(cè)接口盤上，止退臂水平轉(zhuǎn)動安裝在軸一上，止退臂兩端與連接塊和復(fù)位擋片連接，連接塊與復(fù)位彈簧連接。本發(fā)明用于機器人工具快換。
【專利說明】機器人工具自鎖式快速換裝盤

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機器人工具自鎖式換裝盤，屬于機器人【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]機器人是柔性制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)之一，但是機器人有一定的限制，一臺沒有安裝工具快換裝置的機器人僅能裝備一個末端執(zhí)行器且被限制在一個應(yīng)用中。例如，一臺僅裝備一個焊槍的機器人受焊槍大小幾何尺寸的限制，不能完成其他類似材料抓舉等工作。采用機器人工具快換裝置，可以克服這些限制；工具快換裝置讓機器人有能力交換不同功能的末端執(zhí)行器實現(xiàn)不同功能。工具快換裝置可增加機器人應(yīng)用的柔性、效率和生產(chǎn)力，并且集成于機器人柔性制造系統(tǒng)中。機器人工具快換裝置，使單個機器人能夠在制造和裝備過程中交換使用不同的末端執(zhí)行器增加柔性，被廣泛應(yīng)用于自動點焊、弧焊、材料抓舉、沖壓、檢測、卷邊、裝配、材料去除、毛刺清理、包裝等生產(chǎn)操作中。另外，工具快換裝置在一些重要的應(yīng)用中能夠為工具提供備份工具，有效避免意外事件發(fā)生。相對人工需數(shù)小時更換工具，工具快換裝置自動更換備用工具能夠在數(shù)秒鐘內(nèi)完成。同時，工具快換裝置還被廣泛應(yīng)用在一些非機器人領(lǐng)域，包括托臺系統(tǒng)、柔性夾具、人工點焊和人工材料抓舉等。
[0003]目前，國外在機器人工具自動更換技術(shù)方面比較先進，生產(chǎn)的自動更換器都有各自的特點，起步早，專業(yè)化程度高，但價格昂貴。國內(nèi)一些大學(xué)和研究所也進行了一定的研究，但都沒有形成產(chǎn)業(yè)化，只是對于某個特殊領(lǐng)域進行研究，大多數(shù)產(chǎn)品都存在質(zhì)量、可靠性較低，通用性較差等缺點，與國外先進水平差距較大。由于前述原因的存在，目前國內(nèi)大多數(shù)機器人應(yīng)用企業(yè)仍然采用人工更換工具、每次花費數(shù)小時的時間，造成機器人使用效率低下、不利于機器人技術(shù)應(yīng)用的快速發(fā)展。另外，無論是國外還是國內(nèi)，在機器人自動工具快換裝置的鎖緊方面均使用壓縮空氣驅(qū)動，所以當壓縮空氣源系統(tǒng)出現(xiàn)意外時自動鎖緊仍存在著某種程度的不可靠性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有機器人自動更換工具存在可靠性較低，通用性較差的問題，進而提供一種機器人工具自鎖式快速換裝盤。
[0005]本發(fā)明為解決上述問題，采取的技術(shù)方案是:
[0006]機器人工具自鎖式快速換裝盤，它包括機器人側(cè)接口盤、自鎖旋臂復(fù)位機構(gòu)、工具側(cè)接口盤、柔性電器插座接口板、中心軸、連接塊；所述的自鎖旋臂復(fù)位機構(gòu)包括光電傳感器、復(fù)位擋片、軸一、止退臂、復(fù)位彈簧、限位塊、連接塊；
[0007]所述的工具側(cè)接口盤上表面中心設(shè)有盲孔，所述的盲孔內(nèi)的底面上設(shè)有中心軸孔，所述的中心軸固定在中心軸孔內(nèi)，且中心軸下端伸出中心軸孔外部；盲孔內(nèi)壁設(shè)有三個槽口，所述的三個槽口沿盲孔圓周均布設(shè)置，機器人側(cè)接口盤下表面中心設(shè)有與工具側(cè)接口盤的盲孔相匹配的軸二，所述的軸二側(cè)壁上設(shè)有與工具側(cè)接口盤的三個槽口相匹配的三個凸肩，軸二的下表面設(shè)有與中心軸相配合的中心孔，機器人側(cè)接口盤的軸二配合安裝在工具側(cè)接口盤的盲孔內(nèi)；所述的柔性電器插座接口板分上下兩部分，上部分柔性電器插座接口板固定在軸二側(cè)壁上，下部分柔性電器插座接口板水平轉(zhuǎn)動安裝在中心軸上，上部分柔性電器插座接口板的柔性電器插座與下部分柔性電器插座接口板的柔性電器插座相配合安裝；所述的光電傳感器、限位塊及軸一固定在工具側(cè)接口盤上表面，所述的止退臂水平轉(zhuǎn)動安裝在軸一上，止退臂一端與連接塊連接，止退臂另一端與復(fù)位擋片連接，所述的連接塊與復(fù)位彈簧一端連接；當自鎖旋臂復(fù)位機構(gòu)處于自鎖狀態(tài)時，復(fù)位彈簧另一端抵靠在限位塊上，復(fù)位擋片觸發(fā)光電傳感器7。
[0008]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果:
[0009]一、本發(fā)明的機器人工具自鎖式快速換裝盤，通過機器人側(cè)接口盤、工具側(cè)接口盤、柔性電器插座接口板、自鎖旋臂復(fù)位機構(gòu)等既可實現(xiàn)機器人工具快換功能，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、效率高(更換完成時間小于30秒)、安全性高、系統(tǒng)條件依賴性小等優(yōu)點。
[0010]二、本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕、機器人末端運動慣量小(總重12kg，轉(zhuǎn)動慣量為
0.051kg/m2)，減輕了機器人末端的驅(qū)動電機負荷。
[0011]綜上，本發(fā)明可滿足我國工業(yè)快速發(fā)展過程中大多數(shù)機器人應(yīng)用企業(yè)對工具快速換裝盤的需求；可改變大多數(shù)機器人應(yīng)用企業(yè)仍然采用人工更換工具、每次花費數(shù)小時的時間，造成機器人使用效率低下、不利于機器人技術(shù)應(yīng)用快速發(fā)展的局面。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的機器人工具自鎖式快速換裝盤的立體圖；
[0013]圖2是機器人側(cè)接口盤與工具側(cè)接口盤裝配前的狀態(tài)圖；
[0014]圖3是機器人側(cè)接口盤的立體圖；
[0015]圖4是機器人側(cè)接口盤的仰視圖；
[0016]圖5是工具側(cè)接口盤的立體示圖；
[0017]圖6是中心軸的立體圖；
[0018]圖7是工具側(cè)接口盤的仰視方向的立體圖；
[0019]圖8是工具庫平臺的立體圖；
[0020]圖9是工具側(cè)接口盤去掉自鎖旋臂復(fù)位機構(gòu)、下部分柔性電器插座接口板及中心軸后的立體圖；
[0021]圖10是工具側(cè)接口盤去掉自鎖旋臂復(fù)位機構(gòu)、下部分柔性電器插座接口板及中心軸后的主剖視圖。
[0022]圖中的零部件名稱及標號如下:
[0023]機器人側(cè)接口盤1、自鎖旋臂復(fù)位機構(gòu)2、工具側(cè)接口盤3、柔性電器插座接口板
4、中心軸5、連接塊6、光電傳感器7、接近開關(guān)8、復(fù)位擋片9、軸一 10、槽口 11、止退臂12、復(fù)位彈簧13、限位塊14、軸二 15、凸肩16、上部分柔性電器插座接口板17、下部分柔性電器插座接口板18、氣缸19、圓臺體20、圓柱體一 21、圓柱體二 22、法蘭接口 23、導(dǎo)套24、定位導(dǎo)柱25、機器人26、工具庫平臺27、凸起28、凹槽29。

【具體實施方式】
[0024]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明。
[0025]【具體實施方式】一:如圖1?圖10所示，機器人工具自鎖式快速換裝盤，它包括機器人側(cè)接口盤1、自鎖旋臂復(fù)位機構(gòu)2、工具側(cè)接口盤3、柔性電器插座接口板4、中心軸
5、連接塊6;所述的自鎖旋臂復(fù)位機構(gòu)2包括光電傳感器7、復(fù)位擋片9、軸一 10、止退臂
12、復(fù)位彈簧13、限位塊14、上部分柔性電器插座接口板17、下部分柔性電器插座接口板18、連接塊6 ;
[0026]所述的機器人側(cè)接口盤I上端配合安裝在所述的機器人26的末端接口上(若是四自由度機器人，就安裝在第四軸的機械接口上；若是六自由度機器人，就安裝在第六軸的機械接口上)，所述的工具側(cè)接口盤3下端配合安裝在工具庫平臺27的機械接口上(所述的工具指焊槍、點焊機、機械或氣動手爪等，更換都需要在工具庫平臺27的底座上完成，工具側(cè)接口盤3下端面對稱設(shè)有兩個凸起28，所述的兩個凸起28與工具庫平臺27機械接口上的兩個凹槽29相配合)；工具側(cè)接口盤3上表面中心設(shè)有盲孔，所述的盲孔內(nèi)的底面上設(shè)有中心軸孔，所述的中心軸5固定在中心軸孔內(nèi)，且中心軸5下端伸出中心軸孔外部；盲孔內(nèi)壁設(shè)有三個槽口 11，所述的三個槽口 11沿盲孔圓周均布設(shè)置，機器人側(cè)接口盤I下表面中心設(shè)有與工具側(cè)接口盤3的盲孔相匹配的軸二 15，所述的軸二 15側(cè)壁上設(shè)有與工具側(cè)接口盤3的三個槽口 11相匹配的三個凸肩16，軸二 15的下表面設(shè)有與中心軸5相配合的中心孔，機器人側(cè)接口盤I的軸二 15配合安裝在工具側(cè)接口盤3的盲孔內(nèi)；所述的柔性電器插座接口板4分上下兩部分，上部分柔性電器插座接口板17固定在軸二 15側(cè)壁上，下部分柔性電器插座接口板18水平轉(zhuǎn)動安裝在中心軸5上，上部分柔性電器插座接口板17的柔性電器插座與下部分柔性電器插座接口板18的柔性電器插座相配合安裝；所述的光電傳感器7、限位塊14及軸一 10固定在工具側(cè)接口盤3上表面，所述的止退臂12水平轉(zhuǎn)動安裝在軸一 10上，止退臂12 —端與連接塊6連接，止退臂12另一端與復(fù)位擋片9連接，所述的連接塊6與復(fù)位彈簧13 —端連接；當自鎖旋臂復(fù)位機構(gòu)2處于自鎖狀態(tài)時，復(fù)位彈簧13另一端抵靠在限位塊14上，復(fù)位擋片9觸發(fā)光電傳感器7。光電傳感器7為外購產(chǎn)品。
[0027]【具體實施方式】二:如圖7、圖10所示，【具體實施方式】一所述的機器人工具自鎖式快速換裝盤，所述的工具側(cè)接口盤3的盲孔底面為向中心傾斜的斜面，所述的斜面傾斜角度用α表示，α =6?8°。在旋轉(zhuǎn)安裝兩接口盤時起到無間隙連接的作用。
[0028]【具體實施方式】三:如圖1、圖2、圖6所示，【具體實施方式】一所述的機器人工具自鎖式快速換裝盤，所述的中心軸5由同軸且依次制為一體的圓臺體20、圓柱體一 21和圓柱體二 22構(gòu)成，所述的圓臺體20的大端直徑與圓柱體一 21直徑相同，所述的圓柱體一 21的直徑小于圓柱體二 22的直徑；所述的中心軸孔與中心軸5的圓臺體20相配合，所述的中心軸5的圓柱體二 22與所述的工具庫平臺27的機械接口相配合，所述的下部分柔性電器插座接口板18水平轉(zhuǎn)動安裝在中心軸5的圓柱體一 21上。
[0029]【具體實施方式】四:如圖3所示，【具體實施方式】一所述的機器人工具自鎖式快速換裝盤，所述的機器人側(cè)接口盤I上表面設(shè)有與機器人末端接口相匹配的法蘭接口 23。
[0030]【具體實施方式】五:如圖2所示，【具體實施方式】一至四中任意一項所述的機器人工具自鎖式快速換裝盤，所述的下部分柔性電器插座接口板18上表面固定有一導(dǎo)套24，所述的上部分柔性電器插座接口板17下表面固定有可沿導(dǎo)套24軸向滑動的定位導(dǎo)柱25，以保證電器插座在接插時的準確性和可靠性。
[0031]【具體實施方式】六:如圖5所示，【具體實施方式】一所述的機器人工具自鎖式快速換裝盤，所述的工具側(cè)接口盤3上表面安裝有接近開關(guān)8。
[0032]工作原理
[0033]如圖1?圖10所示，工具庫平臺27側(cè)壁上端沿徑向安裝有氣缸19，用來分離工具側(cè)接口盤3及限制工具側(cè)接口盤3轉(zhuǎn)動。在需要更換工具時，機器人帶動本發(fā)明的快換裝置安放在相對應(yīng)的工具庫平臺27上，工具側(cè)接口盤3底部的凸起28嵌入工具庫平臺27的凹槽29內(nèi)，同時觸發(fā)安裝在工具側(cè)接口盤3上的接近開關(guān)8，氣缸19動作壓動自鎖旋臂復(fù)位機構(gòu)轉(zhuǎn)動，解除自鎖狀態(tài)。止退臂在旋轉(zhuǎn)過程中，復(fù)位擋片觸發(fā)光電傳感器，機器人末端帶動機器人側(cè)接口盤逆時針旋轉(zhuǎn)60°，機器人側(cè)接口盤的三個凸肩與工具側(cè)接口盤的三個槽口相對應(yīng)后垂直上升與工具側(cè)接口盤分離，機器人運動到需要更換的工具側(cè)接口盤位置，機器人側(cè)接口盤的三個凸肩與工具側(cè)接口盤的三個槽口相對應(yīng)垂直下降到位時，接近開關(guān)觸發(fā)。觸發(fā)后，氣缸19伸出壓動自鎖旋臂復(fù)位機構(gòu)2，當自鎖旋臂復(fù)位機構(gòu)2的復(fù)位擋片9觸發(fā)光電傳感器7時，機器人26末端帶動機器人側(cè)接口盤I順時針旋轉(zhuǎn)60°，機器人側(cè)接口盤I的三個凸肩16與工具側(cè)接口盤3的三個槽口 11相對，此時壓緊氣缸19收回，所述的快換裝置自鎖，機器人26垂直上升離開工具庫平臺27，至此完成一次工具更換。
【權(quán)利要求】
1.一種機器人工具自鎖式快速換裝盤，其特征是:它包括機器人側(cè)接口盤(I)、自鎖旋臂復(fù)位機構(gòu)(2)、工具側(cè)接口盤(3)、柔性電器插座接口板(4)、中心軸(5)、連接塊￠);所述的自鎖旋臂復(fù)位機構(gòu)(2)包括光電傳感器(7)、復(fù)位擋片(9)、軸一(10)、止退臂(12)、復(fù)位彈簧(13)、限位塊(14)、連接塊(6)； 所述的工具側(cè)接口盤(3)上表面中心設(shè)有盲孔，所述的盲孔內(nèi)的底面上設(shè)有中心軸孔，所述的中心軸(5)固定在中心軸孔內(nèi)，且中心軸(5)下端伸出中心軸孔外部；盲孔內(nèi)壁設(shè)有三個槽口(11)，所述的三個槽口(11)沿盲孔圓周均布設(shè)置，機器人側(cè)接口盤(I)下表面中心設(shè)有與工具側(cè)接口盤(3)的盲孔相匹配的軸二(15)，所述的軸二(15)側(cè)壁上設(shè)有與工具側(cè)接口盤⑶的三個槽口(11)相匹配的三個凸肩(16)，軸二(15)的下表面設(shè)有與中心軸(5)相配合的中心孔，機器人側(cè)接口盤(I)的軸二(15)配合安裝在工具側(cè)接口盤(3)的盲孔內(nèi)；所述的柔性電器插座接口板(4)分上下兩部分，上部分柔性電器插座接口板(17)固定在軸二(15)側(cè)壁上，下部分柔性電器插座接口板(18)水平轉(zhuǎn)動安裝在中心軸(5)上，上部分柔性電器插座接口板(17)的柔性電器插座與下部分柔性電器插座接口板(18)的柔性電器插座相配合安裝；所述的光電傳感器(7)、限位塊(14)及軸一(10)固定在工具側(cè)接口盤(3)上表面，所述的止退臂(12)水平轉(zhuǎn)動安裝在軸一(10)上，止退臂(12)一端與連接塊(6)連接，止退臂(12)另一端與復(fù)位擋片(9)連接，所述的連接塊(6)與復(fù)位彈簧(13) —端連接；當自鎖旋臂復(fù)位機構(gòu)(2)處于自鎖狀態(tài)時，復(fù)位彈簧(13)另一端抵靠在限位塊(14)上，復(fù)位擋片(9)觸發(fā)光電傳感器(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人工具自鎖式快速換裝盤，其特征是:所述的工具側(cè)接口盤(3)的盲孔底面為向中心傾斜的斜面，所述的斜面傾斜角度用α表示，α =6?8°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人工具自鎖式快速換裝盤，其特征是:所述的中心軸(5)由同軸且依次制為一體的圓臺體(20)、圓柱體一(21)和圓柱體二(22)構(gòu)成，所述的圓臺體(20)的大端直徑與圓柱體一(21)直徑相同，所述的圓柱體一(21)的直徑小于圓柱體二(22)的直徑；所述的中心軸孔與中心軸(5)的圓臺體(20)相配合，所述的中心軸(5)的圓柱體二(22)與所述的工具庫平臺(27)的機械接口相配合，所述的下部分柔性電器插座接口板(18)水平轉(zhuǎn)動安裝在中心軸(5)的圓柱體一(21)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人工具自鎖式快速換裝盤，其特征是:所述的機器人側(cè)接口盤(I)上表面設(shè)有與機器人末端接口相匹配的法蘭接口(23)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的機器人工具自鎖式快速換裝盤，其特征是:所述的下部分柔性電器插座接口板(18)上表面固定有一導(dǎo)套(24)，所述的上部分柔性電器插座接口板(17)下表面固定有可沿導(dǎo)套(24)軸向滑動的定位導(dǎo)柱(25)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人工具自鎖式快速換裝盤，其特征是:所述的工具側(cè)接口盤(3)上表面安裝有接近開關(guān)(8)。
【文檔編號】B25J19/00GK104149102SQ201410317416
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】于傳福, 王筱松, 梁恒斌 申請人:哈爾濱博強機器人技術(shù)有限公司