CN110900662A - 一种机器人碰撞保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人碰撞保护装置，包括：外壳上设有气体输入接口，外壳的下侧壁上设有开口；下盖与所述外壳活动连接，下盖包括设置在所述外壳内的基座，基座抵在所述外壳的下侧壁上，基座覆盖并密封所述开口，基座和外壳组装形成用于容纳气体的密封腔；弹性组件设置在所述外壳内，弹性组件向下顶紧所述下盖；当下盖受外力的作用向上运动时，基座和外壳的下侧壁之间形成排气间隙，排气间隙和开口构成能够向外排出密封腔内的气体的泄气通道；执行机构连接组件设置在所述下盖上，所述机器人末端连接组件设置在所述外壳上。本发明的机器人碰撞保护装置，在发生碰撞或超载时，实现了自动卸载负荷，保护机器人末端执行机构和设备。

Description

一种机器人碰撞保护装置

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种机器人碰撞保护装置。

背景技术

随着“工业4.0”和“中国制造2025”的相继提出和不断深化，全球制造业正在向着自动化、集成化、智能化及绿色化方向发展。我国作为制造大国，以工业机器人为标志的智能制造在各行业的应用越来越广泛，机器人与操作人员、与设备发生碰撞的事故越来越多，为了有效地防止机器人与操作者、与设备的碰撞，或者对执行机构所抓取工件的碰撞或与其他物体碰撞，因此机器人末端与机器人执行机构之间的连接构件的防护功能越来越重要。例如中国专利文献CN105216006A公开了一种机器人用柔性法兰及机器人，通过连接法兰和外壳之间形成一用以容纳所述气体或液体的密封室，在密封室内设置弹性部件，弹性部件与连接法兰连接，弹性部件能够带动连接法兰作一定的弹性伸缩，从而连接法兰能够根据气体或液体压力和外力的作用，并在所述弹性部件的配合下相应浮动，进而防止碰撞导致工件的损坏。但该柔性法兰在发生碰撞或超载时，不具有自动卸载负荷的能力，进而不能有效的在机器人使用过程中保护人员、机器人和设备不受伤害。

发明内容

本发明的目的是提供一种在发生碰撞或超载时，实现自动卸载负荷的机器人碰撞保护装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种机器人碰撞保护装置，包括：

外壳，所述外壳上设有气体输入接口，所述外壳的下侧壁上设有开口；

下盖，所述下盖与所述外壳活动连接，所述下盖包括设置在所述外壳内的基座，所述基座抵在所述外壳的下侧壁上，所述基座覆盖并密封所述开口，所述基座和所述外壳组装形成用于容纳气体的密封腔；

弹性组件，其设置在所述外壳内，所述弹性组件向下顶紧所述下盖；当所述下盖受外力的作用向上运动时，所述基座和所述外壳的下侧壁之间形成排气间隙，所述排气间隙和所述开口构成能够向外排出所述密封腔内的气体的泄气通道；

执行机构连接组件和机器人末端连接组件，所述执行机构连接组件设置在所述下盖上，所述机器人末端连接组件设置在所述外壳上。

进一步，所述下盖还包括自所述基座的下表面向下突起的连接部，所述连接部穿过所述开口延伸至所述密封腔外，所述连接部和所述开口间隙配合。

进一步，所述外壳的下侧壁与所述基座之间设置第一密封圈，所述第一密封圈环绕在所述开口周围。

进一步，所述外壳的下侧壁和所述基座之间设有定位销以及与所述定位销配合的定位槽。

进一步，所述定位销为球头定位销，所述球头定位销的球头与所述定位槽配合。

进一步，还包括用于调整碰撞保护气压的调压阀和用于发送预警信号的气压传感器，所述调压阀和气压传感器设置在外壳上，所述调压阀与密封腔连接，所述气压传感器与密封腔连接，当密封腔内压力变化超过其设定的阀值时发出预警信号。

进一步，所述气压传感器为电子式I/O传感器。

进一步，所述弹性组件为弹簧，所述弹簧位于连接部向上延伸的延伸线上。

进一步，所述下盖的上部开设有向下凹设的用于增大密封腔容积的气槽，所述气槽位于连接部向上延伸的延伸线上。

进一步，所述外壳包括上盖和密封板，所述气体输入接口设置在上盖上；所述密封板固定连接在上盖的下方且所述开口设置在所述密封板。

本发明与现有技术相比较具有以下优点：

本发明的机器人碰撞保护装置，结构简单、使用安装方便；发生碰撞或超载时，密封装置自动泄气使压力迅速下降，自动卸载负荷，保护机器人末端执行机构和设备；同时气压传感器向机器人发出信号，机器人紧急制动，防止损坏机器人和机床；碰撞保护气路与机器人上的其他气路完全独立，可通过调整密封腔腔内气压大小，间接调整碰撞报警阀值和最大负载，不影响其他地方的气压；带球头的定位自恢复销，发生轻微碰撞泄气时，只需使球头销恢复，整个***将自动恢复至正常状态，精度没有影响，能实现精准复位，不需要重新示教，提高了效率，降低了成本，保证了机器人的使用寿命；该装置上下各带一个过渡法兰盘，满足不同机器人末端和机器人执行机构的连接。

附图说明

图1为本发明机器人碰撞保护装置的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图2中A-A处的剖面图；

图4为图3中局部D的结构示意图；

图5为图4中定位销的结构示意图。

图中：

1-执行机构连接组件；2-下盖，21-连接部，22-基座；3-密封板，31-开口；4-密封堵头；5-气管接头；6-上盖；7-机器人末端连接组件；8-第一密封圈；9-定位销；10-弹性组件；11-第二密封圈；12-定位槽；13-第一密封槽；14-第二密封槽；15-气槽；B-密封腔。

具体实施方式

以下将详细说明本发明各部件的结构特点，而如果有描述到方向（上、下、左、右、前、后）时，是以图3所示的结构为参考描述，但本发明的实际使用方向并不局限于此。下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

参见图1至图5所示，一种机器人碰撞保护装置，包括：外壳，外壳上设有气体输入接口，外壳的下侧壁上设有开口31；下盖2，下盖2与外壳活动连接，下盖2包括设置在外壳内的基座22，基座22抵在外壳的下侧壁上，基座22覆盖并密封开口31，基座22和外壳组装形成用于容纳气体的密封腔B；弹性组件10，其设置在外壳内，弹性组件10向下顶紧下盖2；当下盖2受外力的作用向上运动时，基座22和外壳的下侧壁之间形成排气间隙，排气间隙和开口31构成能够向外排出密封腔B内的气体的泄气通道；执行机构连接组件1和机器人末端连接组件7，执行机构连接组件1设置在下盖2上，机器人末端连接组件7设置在外壳上。当发生碰撞或超载时，下盖2受外力的作用会向上运动，此时，基座22和外壳的下侧壁之间形成排气间隙，排气间隙和开口31构成能够向外排出密封腔B内的气体的泄气通道，有利于机器人碰撞保护装置的自动卸压。执行机构连接组件1和/或机器人末端连接组件7为过渡法兰盘或其他连接组件，并不以此为限。

在本实施例中，下盖2还包括自基座22的下表面向下突起的连接部21，连接部21穿过开口31延伸至密封腔B外，连接部21和开口31间隙配合。

在本实施例中，外壳的下侧壁与基座22之间设置第一密封圈8，第一密封圈8环绕在开口周围。

在本实施例中，外壳的下侧壁和基座22之间设有定位销9以及与定位销9配合的定位槽12。定位槽12为球型孔。定位销的作用是定位，是为了机器人在发生碰撞后能将其恢复至初始状态、可通过旋转和移动下盖，故此处的定位销设计为球头形状最佳，不仅定位时具有导向作用，而且也利于下盖的旋转和滑动，使其在碰撞后能快速精确复位。定位销为球头形状，定位时具有导向作用，在碰撞后能快速精确复位；定位槽12设置在外壳上，定位销9固定设置在下盖2上。

在本实施例中，还包括用于调整碰撞保护气压的调压阀和用于发送预警信号的气压传感器，调压阀和气压传感器设置在外壳上，调压阀与密封腔B连接，气压传感器与密封腔B连接，当密封腔B内压力变化超过其设定的阀值时发出预警信号。调压阀用于保证密封腔B内的气压维持恒定气压，并可根据腔内的气压大小设置气压传感器的碰撞报警阀值气压和最大负载。密封腔B、调压阀和气压传感器串联在同一回路中，并与其他气路相互独立，可以通过调整腔内气压大小，间接调整碰撞保护阀值和最大负载，不影响其他地方的气压。

在本实施例中，气压传感器为电子式I/O传感器。用于检测气压变化，当气压降低至传感器阀值以下时，传感器发出I/O信号。

在本实施例中，弹性组件10为弹簧，弹簧位于连接部21向上延伸的延伸线上。密封腔B内具有一定预紧力的弹簧，该弹簧一直处于半压缩状态，使其向整个***提供一个预紧力，目的是在工厂停气或其他情况需要断气路时，能保持整个***的平衡。

在本实施例中，下盖2的上部开设有向下凹设的用于增大密封腔B容积的气槽15，气槽15位于连接部21向上延伸的延伸线上。气槽的设置，增大了气压容积，同时进一步保证了下盖的稳定性。

在本实施例中，还包括密封堵头4和气管接头5 ，密封堵头4设置在上盖6上，所述气管接头5与气体输入端连接用于向密封腔B内输入气体。当发生碰撞或过载时，气压传感器发出预警信号，气管接头5停止向密封腔B内输入气体，自动保护机器人与机床、与人或与其他物体之间的碰撞。

在本实施例中，外壳包括上盖6和密封板3，气体输入接口设置在上盖6上；密封板3固定连接在上盖6的下方且开口31设置在密封板3。密封板3、上盖2和机器人末端连接组件之间通过螺栓固定连接。

在本实施例中，执行机构连接组件1与下盖2通过螺钉固定连接，机器人末端连接组件7与上盖6通过螺钉固定连接。在其他实施例中，执行机构连接组件1与下盖2为一体制成和/或机器人末端连接组件7与上盖6为一体制成。

在本实施例中，上盖6和密封板3之间设置有第二密封圈11。密封板3上设置有用于固定第一密封圈8的第一密封槽13和用于固定第二密封圈11的第二密封槽14。外壳下盖分别与上盖和密封板用密封圈进行密封，密封槽的设计和密封圈的选择均符合《GB3452.1-92》标准。

末端连接组件7与机器人末端的法兰连接；执行机构连接组件与执行机构上的法兰连接；执行机构为带有法兰的气爪或焊枪或其他工具。若末端执行机构发生碰撞或超载时，则与末端执行机构相连的过渡法兰盘带动下盖发生左右摆动或向上移动，使得下盖脱离密封圈，腔内失去密封而漏气，腔内压力迅速降低，达到卸荷的作用。

正常工作时，密封腔内高压和压缩弹簧给与末端执行机构连接的过渡法兰盘施加向下压力，使得末端执行机构不受外力或外力小于腔内压力，腔内压力使端面密封圈贴合，使整个腔密封，腔内压力维持在恒定状态，压力传感器不发出信号；若末端执行机构发生碰撞或过载时，则与末端执行机构相连的过渡法兰盘带动下盖发生左右摆动或向上移动，使得下盖脱离密封圈，腔内失去密封而漏气，腔内压力迅速降低，达到卸荷的作用，同时压力传感器给机器人等运动执行装置发出I/O信号，使机器人运动***紧急制动，保护机器人及机床；发生轻微碰撞时，轻微转动下盖，使得球型定位销与孔重新定位且外壳的下侧壁或密封板与下盖上密封圈重新贴合，自动恢复至正常状态。

本发明的机器人碰撞保护装置，结构简单、使用安装方便；发生碰撞或超载时，密封装置自动泄气使压力迅速下降，自动卸载负荷，保护机器人末端执行机构和设备；同时气压传感器向机器人发出信号，机器人紧急制动，防止损坏机器人和机床；碰撞保护气路与机器人上的其他气路完全独立，可通过调整调整密封腔腔内气压大小，间接调整碰撞报警阀值和最大负载，不影响其他地方的气压；带球头的定位自恢复销，发生轻微碰撞泄气时，只需使球头销恢复，整个***将自动恢复至正常状态，精度没有影响，能实现精准复位，不需要重新示教，提高了效率，降低了成本，保证了机器人的使用寿命；该装置上下各带一个过渡法兰盘，满足不同机器人末端和机器人执行机构的连接。

Claims (10)

1.一种机器人碰撞保护装置，其特征是：包括：

外壳，所述外壳上设有气体输入接口，所述外壳的下侧壁上设有开口（31）；

下盖（2），所述下盖（2）与所述外壳活动连接，所述下盖（2）包括设置在所述外壳内的基座（22），所述基座（22）抵在所述外壳的下侧壁上，所述基座（22）覆盖并密封所述开口（31），所述基座（22）和所述外壳组装形成用于容纳气体的密封腔（B）；

弹性组件（10），其设置在所述外壳内，所述弹性组件（10）向下顶紧所述下盖（2）；当所述下盖（2）受外力的作用向上运动时，所述基座（22）和所述外壳的下侧壁之间形成排气间隙，所述排气间隙和所述开口（31）构成能够向外排出所述密封腔（B)内的气体的泄气通道；

执行机构连接组件（1）和机器人末端连接组件（7），所述执行机构连接组件（1）设置在所述下盖（2）上，所述机器人末端连接组件（7）设置在所述外壳上。

2.根据权利要求1所述的机器人碰撞保护装置，其特征是：所述下盖（2）还包括自所述基座（22）的下表面向下突起的连接部（21），所述连接部（21）穿过所述开口（31）延伸至所述密封腔（B）外，所述连接部（21）和所述开口（31）间隙配合。

3.根据权利要求2所述的机器人碰撞保护装置，其特征是：所述外壳的下侧壁与所述基座（22）之间设置第一密封圈（8），所述第一密封圈（8）环绕在所述开口周围。

4.根据权利要求2所述的机器人碰撞保护装置，其特征是：所述外壳的下侧壁和所述基座（22）之间设有定位销（9）以及与所述定位销（9）配合的定位槽（12）。

5.根据权利要求4所述的机器人碰撞保护装置，其特征是：所述定位销（9）为球头定位销，所述球头定位销的球头与所述定位槽（12）配合。

6.根据权利要求2至5任一项所述的机器人碰撞保护装置，其特征是：还包括用于调整碰撞保护气压的调压阀和用于发送预警信号的气压传感器，所述调压阀和气压传感器设置在外壳上，所述调压阀与密封腔（B）连接，所述气压传感器与密封腔（B）连接，当密封腔（B）内压力变化超过其设定的阀值时发出预警信号。

7.根据权利要求6所述的机器人碰撞保护装置，其特征是：所述气压传感器为电子式I/O传感器。

8.根据权利要求2所述的机器人碰撞保护装置，其特征是：所述弹性组件（10）为弹簧，所述弹簧位于连接部（21）向上延伸的延伸线上。

9.根据权利要求8所述的机器人碰撞保护装置，其特征是：所述下盖（2）的上部开设有向下凹设的用于增大密封腔（B）容积的气槽（15），所述气槽（15）位于连接部（21）向上延伸的延伸线上。

10.根据权利要求1所述的机器人碰撞保护装置，其特征是：所述外壳包括上盖（6）和密封板（3），所述气体输入接口设置在上盖（6）上；所述密封板（3）固定连接在上盖（6）的下方且所述开口（31）设置在所述密封板（3）。

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