专利名称：活塞插销式工具自动更换装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种活塞插销式工具自动更换装置、属自动化工具技术领域。
在产品加工、装配和检测的过程中，机器人或其他操作机常需不断换用各种生产工具，如各种型式和大小的手爪，自动螺丝刀，吸盘，砂轮等等。为了实现生产过程的自动化，必需为机器人或其他操作机配置工具自动更换装置，使之能根据作业的要求，在工具库中自动换用不同的工具，完成所要求的作业。现有的工具自动更换装置，多为将与机器人相连的上半部作成三角形或矩形凸块，插入与工具相连的下半部的相应凹孔中，以杠杆和销钉锁定。这种构造存在着加工难度大，重量大，成本高等缺点。本发明的目的在于开发一种构造简单、易于加工、价廉，而又安全可靠的工具自动更换装置，满足自动化生产加工装配线工具自动更换的需要。
本实用新型采用活塞插销式，以插销插入和拔出插销孔来实现工具的结合和脱开。以弹簧实现插入，靠气压推动脱开。下面以本实用新型的一种实施例说明本发明的构思和技术特征。
本实用新型涉及的一种活塞插销式工具自动更换装置，由与机器人或操作机相连接的上半部和与工具相连接的下半部及管路等组成。其技术特征是上半部由固定法兰1，活塞缸体6，活塞缸盖4，插销活塞3，压簧2，顶杆7，顶杆压簧9，顶杆缸套8，钢球10，钢球压簧11，电缆插头和管路等组成；下半部由工具法兰5，电缆插座，管路等组成。固定法兰以螺钉固定在机器人或操作机上，工具法兰则以螺钉与下面的工具相固接。每个工具配一个工具法兰，每个工具法兰均应能与固定法兰所带的工具自动更换装置上半部配装，从而实现工具更换。
工具法兰5两边有直立的墙板，墙板上部有钭面51，钭面下面有插销孔52，插销活塞3的插销头31在压簧2作用下穿过活塞缸盖4，向两边绅出，当上半部由机器人带动向下运动时，插销活塞被钭面压入，运动到插销孔时弹出，从而将上半部和下半部结合起来。
在活塞缸体4上设有垂直布置的顶杆缸孔40，顶杆缸套8装在其中。顶杆缸孔上部腔室41与高压气接通，在上半部与下半部结合状态下，高压腔室41通过气管65与工具法兰及气路接通，从而将高压气通到工具。这种接通高压气源与工具的气路可有2条或2条以上，以向工具接通多条独立的气路。
顶杆7在顶杆压簧9作用下向下伸出，当顶杆7在档块作用下克服顶杆压簧压力向上运动时，将钢球10向上顶，使之克服钢球压簧11压力向上移动，从而使气路61与高压腔室41接通，高压气经气路61进入活塞孔一侧端部，将一侧的活塞插销压入，因而又将气管62与高压接通，将另一侧的活塞插销也压入，并将气管63与高压接通，在上半部和下半部之间的腔室64中形成高压，从而将上半部与下半部分开。为使活塞能够压入，在活塞缸体4上部设有一个排气孔42。
为了向工具输送电力和电信号，在上半部上装有多芯电缆插头，下半部上装有多芯电缆插座，二者互相对准。在上半部和下半部接合时电缆插头插入电缆插座中。
取工具时，气源不开，装于机器人或操作机上的上半部运动到装于工具上的下半部上方，然后沿铅垂线向下运动，借助于定位导轨的导向作用使上半部和下半部能正确对中。下半部上面的斜面51将插销活塞向内推，压迫压簧2而使插销缩入。当插销头31下行到插销孔52位置时，借助于压簧2的回复力将插销插入销孔，使上半部和下半部连为一体，从而完成取工具的动作。
放下工具时，装于机器人或操作机上的工具运动到工具上方，装在工具库上的圆柱形挡块将顶杆7向上推动，压迫顶杆压簧9，推动钢球10克服钢球压簧11压力向上移动，使气路由图3状态变成了图4状态。开通气源，左右插销活塞由管路61和62来的气压依次压入而使插销与插销孔脱开。然后高压空气由管路63进入位于上半部和下半部的底部接合面中心的腔室64中，形成使上半部和下半部分开的气体推力使之迅速分开，完成放下工具的动作。上述管路的设计保证了在进行脱开工具的操作时，气压先将插销拔出，然后才能在上半部和下半部间形成使之分开的气体推力，避免了卡死现象。当机器人或操作机带着工具进行作业时，管路处于图3状态，由气源来的高压空气经管路65直接进入上半部和下半部接合面的气接头而送入工具。
可以看出，本实用新型的插销式工具自动更换装置，构造简单，便于加工制造，重量轻且安全可靠。这种工具自动更换装置可装在各种机器人和操作机上使用，从而实现不需人的介入而自动更换操作工具，提高生产的自动化程度。因此，本实用新型有着广泛的应用前景。
图1是本实用新型实施例的剖视图；图2是本实用新型实施例的顶杆和顶杆缸套部分的局部剖视图；图3是本实用新型带工具工作时的气路原理图；图4是本实用新型放下工具时的气路原理图。
权利要求1.一种活塞插销式工具自动更换装置，由上半部和下半部及管路组成，其技术特征是-所说的上半部由固定法兰1，活塞缸体6，活塞缸盖4，插销活塞3，压簧2，顶杆7，顶杆缸套8，顶杆压簧9，钢球10，钢球压簧11，电缆插头等组成，所说的下半部由工具法兰5，电缆插座等组成，-所说的工具法兰两边设有直立的墙板，墙板上部有斜面51，斜面下面有插销孔52，所说的插销活塞3的插销头31在压簧2作用下穿过活塞缸盖4向两边伸出，当上半部向下运动时，插销活塞3被斜面51压入，到达插销孔52处时弹出，从而将上半部和下半部结合，-所说的活塞缸体4上设有一垂直布置的顶杆缸孔40，顶杆缸套8装在其中，顶杆缸孔上部腔室41与高压气源接通并通过气管65与工具法兰5上的气路接通，从而将高压通到工具，这种接通高压气源与工具的气路可有2条或2条以上，以向工具接通多条独立气路，-所说的顶杆7在顶杆压簧9作用下向下伸出，当顶杆7在挡块作用下克服顶杆压簧9压力向上运动时，将钢球10向上顶，使之克服钢球压簧11压力向上移动，从而使气路61与高压腔室41接通，高压气经气路61进入活塞孔一则，将一侧的活塞插销压入，因而又将气管62与高压接通，将另一侧的活塞插销了也压入，并将气管63与高压接通，在上半部和下半部之间的腔室64中形成高压，从而将上半部与下半部推开，在活塞缸体4上有一个排气孔42。
专利摘要活塞插销式工具自动更换装置是一种自动化工具，它装在机器人或操作机上自动实现工具更换而无需人的介入，还可向工具接通多路电缆和气路。它靠弹簧结合，靠气压脱开，采用插销插入插销孔的方式实现接合，结构简单，易于加工，重量轻，安全可靠，有广泛应用前景。
文档编号B25J9/16GK2107359SQ9123102
公开日1992年6月17日 申请日期1991年12月10日 优先权日1991年12月10日
发明者张宗明, 邓建一, 李惠意, 王俦 申请人:上海交通大学