CN216991959U

CN216991959U - 用于切换机械臂末端工具的快换装置

Info

Publication number: CN216991959U
Application number: CN202220347530.3U
Authority: CN
Inventors: 邹树梁; 吴宇迪; 刘军
Original assignee: University of South China
Current assignee: University of South China
Priority date: 2022-02-21
Filing date: 2022-02-21
Publication date: 2022-07-19
Anticipated expiration: 2032-02-21

Abstract

用于切换机械臂末端工具的快换装置，包括母装配体和公装配体；母装配体包括工具盘、公接头座和公接头；公装配体包括连接座、壳体、电机A、母接头座、母接头和锁定组件；当公装配体与母装配体对接时，壳体的圆柱形凸台***套环的内孔中，圆柱形凸台上的定位杆嵌入套环上的导向缺口中，公接头与母接头相互正对并相互插接，锁定组件将壳体和套环锁定为一体。本实用新型的优点在于，可通过遥控的方式控制母装配体与公装配体的对接或分离，进而实现机器人末端工具的自动拆装，整个拆装过程快捷、简便、可靠性好。

Description

用于切换机械臂末端工具的快换装置

技术领域

本实用新型涉及自动化夹头技术领域，特别是一种用于切换机械臂末端工具的快换装置。

背景技术

机器人(尤其是多轴机器人)因其动作的灵活性、可靠性及高效性，已在各行业中得到广泛应用，并逐渐取代人工操作。但在实际应用过程中，往往需要一台机器人处理数种不同产品或不同工艺过程，则该机器人需要相应的匹配数种不同的末端工具，常见的末端工具包括铲斗、液压锤、液压剪、液压钳、切割机等。目前在更换末端工具时，往往需要人工拆装，步骤繁琐并且费时费力。而在一些危险环境下(例如核辐射、高温、低温等)，人工拆装难度极大甚至无法完成拆装。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，而提供一种用于切换机械臂末端工具的快换装置，它解决了目前人工拆装机器人的末端工具费时费力且难度大的问题。

本实用新型的技术方案是：用于切换机械臂末端工具的快换装置，包括母装配体和公装配体；

母装配体包括工具盘、公接头座和公接头；工具盘下表面上设有工具连接面；工具盘上表面上设有套环，套环下端与工具盘上表面固定连接，上端形成敞口，套环上端设有导向缺口；公接头座固定连接在工具盘上表面上；公接头固定安装在公接头座上；

公装配体包括连接座、壳体、电机A、母接头座、母接头和锁定组件；连接座上端设有机械臂对接部和电机安装面，连接座在下端通过回转支承与壳体上端转动连接；壳体内部设有安装腔，壳体下端设有用于对接套环内孔的圆柱形凸台，圆柱形凸台的侧壁上设有定位杆；电机A固定安装在连接座的电机安装面上，其机轴穿过回转支承并与壳体固接，以驱动壳体相对于连接座转动；母接头座固定安装在壳体上；母接头固定安装在母接头座上；锁定组件设在壳体的安装腔中；

当公装配体与母装配体对接时，壳体的圆柱形凸台***套环的内孔中，圆柱形凸台上的定位杆嵌入套环上的导向缺口中，公接头与母接头相互正对并相互插接，锁定组件将壳体和套环锁定为一体。

本实用新型进一步的技术方案是：圆柱形凸台的侧壁上设有插销孔A；

套环中部设有与插销孔A尺寸一致的插销孔B；锁定组件包括安装座、电机B、转盘、锁定销和连杆；安装座固定安装在壳体的安装腔中；电机B固定安装在安装座上；转盘固定连接在电机B的机轴上；锁定销活动安装在圆柱形凸台的插销孔A中，其一端朝向壳体外部，另一端朝向壳体安装腔；连杆一端与转盘铰接，另一端与锁定销朝向壳体安装腔的一端铰接，其用于拉动锁定销沿插销孔A移动；

当公装配体与母装配体对接时，插销孔A与插销孔B相互正对，锁定销同时穿过插销孔A和插销孔B，从而将壳体和套环锁定为一体。

本实用新型再进一步的技术方案是：插销孔A的数量为两个，两个插销孔A对称布置在圆柱形凸台的侧壁上；相应的，插销孔B的数量为两个，两个插销孔B沿套环的中心线对称布置在套环中部；相应的，连杆的数量为两根，两根连杆与转盘的铰接位置相对于转盘的转动中心呈对称分布；相应的，锁定销的数量为两个，两个锁定销分别活动安装在两个插销孔A中。

本实用新型更进一步的技术方案是：导向缺口包括相互连通的V形缺口和条形缺口，V形缺口和条形缺口沿套环上端至套环下端的方向依次布置，V形缺口一端为大开口端，另一端为小开口端，V形缺口的小开口端与条形缺口的一端连通；相应的，条形缺口的宽度与定位杆的直径形成过渡配合。

本实用新型再进一步的技术方案是：工具连接面上设有工具安装孔。

本实用新型更进一步的技术方案是：圆柱形凸台下端设有一圈倒角。

本实用新型更进一步的技术方案是：公接头包括液压公接头和/或电气公接头和/或气路公接头，母接头包括液压母接头和/或电气母接头和/或气路母接头，并与公接头相匹配。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1、可通过遥控的方式控制母装配体与公装配体的对接或分离，进而实现机器人末端工具的自动拆装，整个拆装过程快捷、简便、可靠性好。

2、公装配体与母装配体之间的对接精度要求较低，圆柱形凸台下端设置的一圈倒角便于壳体下端***套环内孔中，降低了壳体与套环的对接精度要求，套环上设置的导向缺口包括V形缺口和条形缺口，V形缺口可起到公装配体与母装配体对接时的引导和纠偏作用，使定位杆能更顺利的滑入条形缺口中，进一步降低了壳体与套环的对接精度要求。

3、当公装配体与母装配体在对接过程中，由于条形缺口的宽度与定位杆的直径形成过渡配合，当公装配体上的定位杆滑入母装配体上的条形缺口中时，两者的相对移动便会产生阻力，减缓公装配体与母装配体之间的插接速度，避免生硬、突兀、快速的对接而造成接头(所述接头包括公接头和母接头)损坏。

以下结合图和实施例对本实用新型作进一步描述。

附图说明

图1为本实用新型在对接状态的结构示意图；

图2为本实用新型在分离状态的结构示意图；

图3为母装配体的结构示意图；

图4为壳体在一种视角下的结构示意图；

图5为壳体在另一视角下的结构示意图；

图6为锁定组件的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1-6所示，用于切换机械臂末端工具的快换装置，包括母装配体和公装配体。

母装配体包括工具盘11、公接头座12和公接头13。工具盘11下表面上设有工具连接面111。工具盘11上表面上设有套环14，套环14下端与工具盘11上表面固定连接，上端形成敞口，套环14上端设有导向缺口141，套环14中部设有插销孔B142。公接头座12固定连接在工具盘11上表面上。公接头13固定安装在公接头座12上。

公装配体包括连接座21、壳体22、电机A23、母接头座24、母接头25和锁定组件。

连接座21上端设有机械臂对接部211和电机安装面212，连接座21在下端通过回转支承27与壳体22上端转动连接。

壳体22内部设有安装腔221，壳体22下端设有用于对接套环14内孔的圆柱形凸台222，圆柱形凸台222的侧壁上设有定位杆2221和插销孔A2222，插销孔A2222的尺寸与插销孔B142的尺寸一致。

电机A23固定安装在连接座21的电机安装面212上，其机轴穿过回转支承27并与壳体22固接，以驱动壳体22相对于连接座21转动。

母接头座24固定安装在壳体22上。

母接头25固定安装在母接头座24上。

锁定组件设在壳体22的安装腔221中，其用于公装配体与母装配体之间的连接或解锁。锁定组件包括安装座261、电机B262、转盘263、锁定销264和连杆265。安装座261固定安装在壳体22的安装腔221中。电机B262固定安装在安装座261上。转盘263固定连接在电机B262的机轴上。锁定销264活动安装在圆柱形凸台222的插销孔A2222中，其一端朝向壳体22外部，另一端朝向壳体22安装腔221。连杆265一端与转盘263铰接，另一端与锁定销264朝向壳体22安装腔221的一端铰接，其用于拉动锁定销264沿插销孔A2222移动。

当公装配体与母装配体对接时，壳体22的圆柱形凸台222***套环14的内孔中，圆柱形凸台222上的定位杆2221嵌入套环14上的导向缺口141中，插销孔A2222与插销孔B142相互正对，锁定销264同时穿过插销孔A2222和插销孔B142，公接头13与母接头25相互正对并相互插接，从而将壳体22和套环14锁定为一体。

优选，插销孔A2222的数量为两个，两个插销孔A2222对称布置在圆柱形凸台222的侧壁上。相应的，插销孔B142的数量为两个，两个插销孔B142沿套环14的中心线对称布置在套环14中部。相应的，连杆265的数量为两根，两根连杆265与转盘263的铰接位置相对于转盘263的转动中心呈对称分布。相应的，锁定销264的数量为两个，两个锁定销264分别活动安装在两个插销孔A2222中。上述的对称式结构锁定组件具有传动平稳，可靠性好，锁定牢靠的特点。

优选，导向缺口141包括相互连通的V形缺口1411和条形缺口1412，V形缺口1411和条形缺口1412沿套环14上端至套环14下端的方向依次布置，V形缺口1411一端为大开口端，另一端为小开口端，V形缺口1411的小开口端与条形缺口1412的一端连通。相应的，条形缺口1412的宽度与定位杆2221的直径形成过渡配合。基于上述导向缺口141的结构，V形缺口1411可起到公装配体与母装配体对接时的引导和纠偏作用，使定位杆2221能更顺利的滑入条形缺口1412中。

优选，工具连接面111上设有工具安装孔(图中未示出)，可用于连接各种末端工具，例如破拆锤、液压剪、电动钻头、夹爪等。

优选，圆柱形凸台222下端设有一圈倒角2223，基于上述倒角2223的设计，可便于公装配体与母装配体的对接。

优选，机械臂对接部211为两个相对布置的耳板，耳板上设有用于连接机械臂的孔位。

优选，公接头13包括液压公接头和/或电气公接头和/或气路公接头，母接头25包括液压母接头和/或电气母接头和/或气路母接头，并与公接头13相匹配。

本实用新型可实现机器人末端工具的快速换接，快速换接包括连接过程和拆卸过程；

快速换接之前，需要进行预备工作，具体如下：

a、将公装配体通过机械臂对接部211连接在机器人的机械臂上，并将母接头25连通至对应的液压***、气路***或电路***；

b、将所需的末端工具连接在母装配体的工具连接面111上，然后将母装配体连同末端工具放置在地面或台面上；

预备工作中，a、b分步骤不分先后次序。

连接过程如下：

S01，公装配体与母装配体相互对接：调整机器人的位姿，使圆柱形凸台222正对套环14内孔，并从套环14上端的敞口***套环14内孔中；插接过程中，圆柱形凸台222上的定位杆2221首先进入套环14上的V形缺口1411中，通过V形缺口1411的纠偏和导向后，再滑入套环14上的条形缺口1412中，并沿着条形缺口1412向下移动，当定位杆2221移动至条形缺口1412底部时，插销孔A2222与插销孔B142相互正对。

S02，公装配体与母装配体相互锁定：电机B262启动，带动转盘263转动，进而带动连杆265运动，使锁定销264从插销孔A2222中伸出并***插销孔B142中，即将壳体22和套环14锁定为一体。

拆卸过程如下：

S01，公装配体与母装配体解除锁定：操纵机器人的位姿，使工具盘11和末端工具接地，然后断开公、母接头之间的油路、气路及电路；电机B262启动，带动转盘263转动，进而带动连杆265运动，使锁定销264退出插销孔B142并缩回插销孔A2222中，即解除壳体22和套环14的锁定关系。

S02，公装配体与母装配体相互分离：操纵机器人的位姿，使定位杆2221依次通过条形缺口1412和V形缺口1411移动到套环14外部，即实现壳体22和套环14的相互分离。

Claims

1.用于切换机械臂末端工具的快换装置，其特征是：包括母装配体和公装配体；

2.如权利要求1所述的用于切换机械臂末端工具的快换装置，其特征是：圆柱形凸台的侧壁上设有插销孔A；套环中部设有与插销孔A尺寸一致的插销孔B；锁定组件包括安装座、电机B、转盘、锁定销和连杆；安装座固定安装在壳体的安装腔中；电机B固定安装在安装座上；转盘固定连接在电机B的机轴上；锁定销活动安装在圆柱形凸台的插销孔A中，其一端朝向壳体外部，另一端朝向壳体安装腔；连杆一端与转盘铰接，另一端与锁定销朝向壳体安装腔的一端铰接，其用于拉动锁定销沿插销孔A移动；当公装配体与母装配体对接时，插销孔A与插销孔B相互正对，锁定销同时穿过插销孔A和插销孔B，从而将壳体和套环锁定为一体。

3.如权利要求2所述的用于切换机械臂末端工具的快换装置，其特征是：插销孔A的数量为两个，两个插销孔A对称布置在圆柱形凸台的侧壁上；相应的，插销孔B的数量为两个，两个插销孔B沿套环的中心线对称布置在套环中部；相应的，连杆的数量为两根，两根连杆与转盘的铰接位置相对于转盘的转动中心呈对称分布；相应的，锁定销的数量为两个，两个锁定销分别活动安装在两个插销孔A中。

4.如权利要求3所述的用于切换机械臂末端工具的快换装置，其特征是：导向缺口包括相互连通的V形缺口和条形缺口，V形缺口和条形缺口沿套环上端至套环下端的方向依次布置，V形缺口一端为大开口端，另一端为小开口端，V形缺口的小开口端与条形缺口的一端连通；相应的，条形缺口的宽度与定位杆的直径形成过渡配合。

5.如权利要求4所述的用于切换机械臂末端工具的快换装置，其特征是：工具连接面上设有工具安装孔。

6.如权利要求5所述的用于切换机械臂末端工具的快换装置，其特征是：圆柱形凸台下端设有一圈倒角。

7.如权利要求6所述的用于切换机械臂末端工具的快换装置，其特征是：公接头包括液压公接头和/或电气公接头和/或气路公接头，母接头包括液压母接头和/或电气母接头和/或气路母接头，并与公接头相匹配。