一种电驱动永磁吸附式机器人末端快换装置

本发明涉及机械臂快换装置领域，具体来说是一种电驱动永磁吸附式机器人末端快换装置。

背景技术：

现有的机械臂通过快换装置实现机械臂切换不同的执行工装，其存在着如下技术缺点：现有快换装置的自锁系统解锁采用气动驱动，气动管需要暴露在外界，在低温环境中气动管会因低温脆变而发生破裂，进而使得整个快换装置失去其功能，又或者在电气环境失效的情况下，无法维持快换装置的有效锁紧，便会使快换装置主盘与工具盘脱落，损坏与工具盘连接的末端执行机构。

本发明旨在设计一种对环境有高适应度的新型快换装置。此快换装置因为其独有的结构可以适应更加恶劣的环境，同时自锁系统放弃现有的气动锁紧、解锁而采用机械结构锁紧，快速换装，电动解锁，安全可靠；并且本发明结构简单，拆卸方便，成本低廉。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于：提供一种电驱动永磁吸附式机器人末端快换装置，可以适应更加恶劣的环境，同时自锁系统放弃现有的气动锁紧、解锁而采用机械结构锁紧，快速换装，电动解锁，安全可靠。

为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种电驱动永磁吸附式机器人末端快换装置，包括主盘、工具盘和磁吸附机构，所述工具盘一端固定设置有工具盘侧磁铁，所述主盘呈中空结构，所述磁吸附机构设置于所述主盘的中空部分内，所述磁吸附机构包括锁紧套、主盘侧磁铁和驱动装置，所述锁紧套外侧面转动连接所述主盘内壁，所述锁紧套一端端面固定连接所述主盘侧磁铁，其另一端连接所述驱动装置的输出端，所述驱动装置连接所述主盘，所述主盘侧磁铁和所述工具盘侧磁铁均呈环形阵列地设置有若干个，所述驱动装置用于驱动所述锁紧套转动，以使若干所述主盘侧磁铁与若干所述工具盘侧磁铁交错设置。

进一步的，所述主盘侧磁铁和所述工具盘侧磁铁均为永磁铁。

进一步的，所述驱动装置包括电机、小齿轮和大齿轮，所述电机转动轴固定连接所述小齿轮，所述大齿轮与所述小齿轮啮合，所述大齿轮连接所述锁紧套，所述主盘内固定设置有固定盘，所述电机安装在所述固定盘上。

进一步的，还包括限位块和挡块，所述大齿轮的顶部端面固定设置有两个所述挡块，所述限位块安装在所述固定盘上，所述限位块底部设置于两个所述挡块之间，两个所述挡块用于限位所述大齿轮的转动角度。

进一步的，所述主盘的端面设有若干导向销，所述工具盘端面设有与所述导向销适配的导向孔。

进一步的，所述主盘的端面设有第一通信头，所述工具盘开口端面设有与所述第一通信头适配的第二通信头。

进一步的，所述第一通信头为通讯触点母端，所述第二通信头为通讯触点公端。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、通过主盘向下接近工具盘，主盘侧磁铁与工具盘侧磁铁吸合，完成锁紧，磁铁之间产生的吸附力将主盘和工具盘紧紧吸附，通过磁力的方式连接主盘和工具盘，而不需要气动设备，在低温、高温或其他恶劣环境中，仍能保持主盘和工具盘之间的吸附力，达到了适用于恶劣环境的有益效果。

2、电机驱动小齿轮和大齿轮的配合转动，进而使主盘侧磁铁和工具盘侧磁铁错开或者对准，采用电驱的机械式结构，保证了快换装置在电气环境失效下仍能保持有效的锁紧力，达到了采用电驱机械结构以保证锁紧力稳定的有益效果。

附图说明

图1为本发明一种电驱动永磁吸附式机器人末端快换装置整体结构图；

图2为锁紧阶段立体示意图；

图3为主盘立体示意图；

图4为工具盘立体示意图；

图5为驱动装置示意图；

图6为限位块和挡块示意图；

附图标记列表

100-主盘，101-电机，102-小齿轮，103-大齿轮，104-固定盘，105-轴承，106-限位块，107-挡块，108-锁紧套，109-主盘侧磁铁，110-通讯母端，111-导向销，200-工具盘，201-工具盘侧磁铁，202-通讯触点公端，203-导向孔。

具体实施方式

下面将结合附图1-6，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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发明中的具体含义。

一种电驱动永磁吸附式机器人末端快换装置，包括主盘100、工具盘200和磁吸附机构，所述工具盘200一端固定设置有工具盘侧磁铁201，所述主盘100呈中空结构，所述磁吸附机构设置于所述主盘100的中空部分内，所述磁吸附机构包括锁紧套108、主盘侧磁铁109和驱动装置，所述锁紧套108外侧面通过轴承105转动连接所述主盘100内壁，所述锁紧套108一端端面固定连接所述主盘侧磁铁109，其另一端连接所述驱动装置的输出端，所述驱动装置连接所述主盘100，所述主盘侧磁铁109和所述工具盘侧磁铁201均围绕二者轴轴心呈环形阵列地设置有若干个，具体的，主盘侧磁铁109和工具盘侧磁铁201均设置有三个，相邻两个主盘侧磁铁109以及相邻两个工具盘侧磁铁201之间均设置有间隙，所述驱动装置用于驱动所述锁紧套108转动，以使若干所述主盘侧磁铁109与若干所述工具盘侧磁铁201交错设置，使一个主盘侧磁铁109设置在相邻两个工具盘侧磁铁201的间隙中，一个工具盘侧磁铁201设置在相邻两个主盘侧磁铁109的间隙中。

主盘100远离工具盘200的一侧设有安装部，安装部用于连接机械臂的六轴法兰端，工具盘200远离插接块201的一端用于连接执行工装的法兰侧，执行工装可以为：抓手、焊枪或胶枪等工装，根据实际生产需求，在不同执行工装上均安装上工具盘200，然后通过机械臂的移动，使主盘100插入工具盘200与其配合，即可实现机械臂快速切换不同工装。

整个装置锁紧阶段时，主盘100向下接近工具盘200，主盘侧磁铁109与工具盘侧磁铁201吸合，完成锁紧，磁铁之间产生的吸附力将主盘100和工具盘200紧紧吸附，通过磁力的方式连接主盘100和工具盘200，而不需要气动设备，在低温、高温或其他恶劣环境中，仍能保持主盘100和工具盘200之间的吸附力，达到了适用于恶劣环境的有益效果。

解锁阶段时，驱动装置驱动锁紧套108转动，进而产生侧向力分离主盘侧磁铁109与工具盘侧磁铁201，完成解锁。由于永磁铁正向吸合会产生很大的吸附力，而侧向分离需要相对很小的侧向力这一特性，所以保证了此装置锁紧时的可靠性与分离时的便捷性。

进一步的，所述主盘侧磁铁109和所述工具盘侧磁铁201均为永磁铁，使整个装置使用年限更长久。

进一步的，所述驱动装置包括电机101、小齿轮102和大齿轮103，所述电机101转动轴固定连接所述小齿轮102，所述大齿轮103与所述小齿轮102啮合，所述大齿轮103连接所述锁紧套108，所述主盘100内固定设置有固定盘104，所述电机101安装在所述固定盘104上，电机101的固定端安装在固定盘104上，其转动轴穿过固定盘104且固定连接小齿轮102。

在锁紧阶段以及解锁阶段时，电机101通过驱动小齿轮102带动大齿轮103转动，进而使锁紧套108往复转动，主盘侧磁铁109和工具盘侧磁铁201错开或者对准，通过电机101驱动小齿轮102和大齿轮103的配合转动，进而使主盘侧磁铁109和工具盘侧磁铁201错开或者对准，采用电驱的机械式结构，通过现有技术中电机101其本身的自锁结构的作用下，保证了快换装置在电气环境失效下仍能保持有效的锁紧力，达到了采用电驱机械结构以保证锁紧力稳定的有益效果。

进一步的，还包括限位块106和挡块107，所述大齿轮103的顶部端面固定设置有两个所述挡块107，所述限位块106安装在所述固定盘104上，所述限位块106底部设置于两个所述挡块107之间，所述挡块107固定连接所述大齿轮103，两个所述挡块107用于限位所述大齿轮103的转动角度，大齿轮103顶部与固定盘104底部之间具有间隙，挡块107设置在此间隙内，固定盘104上设有安装槽，限位块106通过螺钉安装在安装槽内，锁紧阶段时，限位块106底部与一个挡块107抵接，此时主盘侧磁铁109和工具盘侧磁铁201对准，解锁阶段时，限位块106底部与另外一个挡块107抵接，主盘侧磁铁109和工具盘侧磁铁201错开，所以不会出现锁紧套108过度转动的情况，保护了整个装置，也增加了装置的可靠性。

进一步的，所述主盘100的端面设有若干导向销111，所述工具盘200端面设有与所述导向销111适配的导向孔203，定位销111与工具盘200上的对应导向孔203配合，使主盘100与工具盘200准确定位，定位销111采用圆柱销和削边销的配合使用，防止过定位。

进一步的，所述主盘100的端面设有第一通信头，所述工具盘200开口端面设有与所述第一通信头适配的第二通信头。

进一步的，所述第一通信头为通讯触点母端110，所述第二通信头为通讯触点公端202，当工具盘200到达锁紧位置后，通讯触点母端110与通讯触点公端202接触，连通通讯回路，传递信号给电控板，使电机101执行相应的动作。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实说明书中实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。