机器人快换结构的制作方法

1.本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种机器人快换结构。


背景技术：

2.随着工业自动化的快速发展，工业机器人在生产制造中得到广泛应用。快换结构可以实现快速更换末端工具，使机器人的利用效率大大提高，实现一机多用，使机器人的应用更具广泛性。
3.现有的机器人快换结构多采用钢球锁紧机构，机器人端使用气缸向下将钢球顶出，保证机器人端和工具端连接，钢球锁紧机构具备自锁定功能，即使气缸的气路断开，快换结构也不会分离。
4.而现有的机器人快换结构结构复杂、精度要求高、价格昂贵、负载有限。。


技术实现要素：

5.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的机器人快换结构结构复杂的缺陷，从而提供一种结构简单的机器人快换结构。
6.为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种机器人快换结构，包括：
7.机器人端，适于与机器人固定连接；
8.第一连接件，设置在所述机器人端上，所述第一连接件远离所述机器人端的一端设有第一连接孔；
9.抓手端，适于与抓手固定连接，其上设有连接部，所述连接部设有第二连接孔；
10.第一驱动机构，设置在所述机器人端和所述抓手端二者之一上；
11.第二连接件，与所述第一驱动机构相连，所述第二连接件适于在所述第一驱动机构的驱动下插入或离开所述第一连接孔和所述第二连接孔。
12.可选地，所述连接部还设有凹槽，所述凹槽两侧的侧壁上均设有所述第二连接孔，所述第一连接件远离所述机器人端的一端适于插入所述凹槽内，且当所述第一连接件插入所述凹槽内时，所述第一连接孔与所述第二连接孔的中心对齐。
13.可选地，所述第二连接件为销钉，所述第二连接孔为与所述销钉相适配的销孔；
14.和/或，所述凹槽的两个所述侧壁之间的间距大于所述第一连接件远离所述机器人端的一端的宽度。
15.可选地，所述第一连接孔的孔径大于所述第二连接孔的孔径。
16.可选地，所述第一驱动机构设在所述机器人端上；
17.和/或，所述第一驱动机构为气缸，所述第二连接件连接在所述气缸的推杆端部；
18.和/或，所述第一连接件包括电液缸，所述电液缸的伸出端设有所述第一连接孔，所述第二连接件插入所述第一连接孔和所述第二连接孔后，所述电液缸的伸出端适于向上收缩。
19.可选地，所述机器人端与所述抓手端还适于通过若干定位结构定位连接。
20.可选地，所述机器人端包括筒状结构，所述第一连接件设在所述筒状结构内，所述第一驱动机构固定在所述筒状结构上，所述定位结构包括设在所述筒状结构端部的定位销或定位孔，以及设在所述抓手端上的与所述定位销或所述定位孔相适配的定位孔或定位销；
21.和/或，所述机器人端包括：
22.上连接板，适于与机器人固定连接；
23.下连接板，与所述上连接板通过俯仰轴铰接，所述筒状结构固定在所述下连接板的下侧，所述第一连接件安装在所述下连接板上；
24.第二驱动机构，与所述下连接板相连，用于使所述下连接板相对所述上连接板转动。
25.可选地，所述定位销为锥销，对应的，所述定位孔为锥孔；
26.和/或，所述第二驱动机构包括电缸，所述电缸的伸出端与所述下连接板铰接，所述电缸与所述上连接板铰接；
27.和/或，所述下连接板上设有相对的两个支撑座，所述第一连接件的一端铰接在所述支撑座之间；
28.和/或，所述上连接板上设有限位件，所述限位件适于与所述下连接板的上表面接触。
29.可选地，所述限位件为限位螺钉。
30.可选地，所述支撑座设在所述下连接板的上表面，所述下连接板上设有适于所述第一连接件穿过的通孔。
31.本实用新型技术方案，具有如下优点：
32.1.本实用新型提供的机器人快换结构，当需要更换抓手时，可将需要更换的抓手放置在专用支架上，将机器人端安装在机器人末端，抓手端安装在抓手上，机器人移动到抓手的上方，机器人向下移动，使第一连接件上的第一连接孔和抓手端上的第二连接孔相对，之后第一驱动机构工作，第一驱动机构带动第二连接件插入第一连接孔和第二连接孔，即可将抓手端及抓手连接在机器人端上，机器人端与抓手端连接方式简单方便；当抓手需要脱离机器人时，机器人连同机器人端、抓手端、抓手移动到专用支架上方，机器人下移将抓手放置在专用支架上，使第一驱动机构工作，第一驱动机构带动第二连接件离开第一连接孔和第二连接孔，机器人向上移动，机器人端与抓手端分离，之后机器人可移动到另外的抓手端上更换抓手，机器人端和抓手端的分离方式简单方便。该机器人快换结构结构简单、对精度要求低、成本较低、可承受较大的负载。
附图说明
33.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1为本实用新型的实施例中提供的机器人快换结构的主视图；
35.图2为本实用新型的实施例中提供的机器人快换结构的左视图；
36.图3为本实用新型的实施例中提供的机器人快换结构的结构示意图；
37.图4为本实用新型的实施例中提供的机器人快换结构的机器人端的结构示意图；
38.图5为本实用新型的实施例中提供的机器人快换结构的抓手的结构示意图。
39.附图标记说明：
40.1、电缸；2、限位螺钉；3、上连接板；4、下连接板；5、筒状结构；6、抓手；7、板状结构；8、气缸；9、连接部；10、销钉；11、俯仰轴；12、电液缸；13、耳轴；14、轴承座；15、第二销轴；16、支撑座；17、连接块；18、定位销；19、定位孔。
具体实施方式
41.下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
42.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
43.在本实用新型的描述中，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，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
44.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
45.实施例
46.随着工业自动化的快速发展，工业机器人在生产制造中得到广泛应用。快换结构可以实现快速更换末端工具，使机器人的利用效率大大提高，实现一机多用，使机器人的应用更具广泛性。
47.现有的机器人快换结构多采用钢球锁紧机构，机器人端使用气缸向下将钢球顶出，保证机器人端和工具端连接，钢球锁紧机构具备自锁定功能，即使气缸的气路断开，快换结构也不会分离。
48.而现有的机器人快换结构结构复杂、精度要求高、价格昂贵、负载有限。
49.为此，本实施例提供一种机器人快换结构，机器人端与抓手6的连接及分离过程简单方便。在一个实施方式中，如图1至图5所示，机器人快换结构包括机器人端、第一连接件、抓手6、第一驱动机构、第二连接件。
50.其中，机器人端适于与机器人固定连接，具体的，机器人端可与机器人的末端通过螺钉连接；第一连接件设置在机器人端上，第一连接件远离机器人端的一端设有第一连接孔；抓手端适于与抓手6固定连接，具体可通过螺钉连接或焊接，抓手端上设有连接部9，连
接部9设有第二连接孔；第一驱动机构设置在机器人端和抓手端二者之一上；第二连接件与第一驱动机构相连，第二连接件适于在第一驱动机构的驱动下插入或离开第一连接孔和第二连接孔。
51.在本实施方式中，当需要更换抓手6时，可将需要更换的抓手6放置在专用支架上，将机器人端安装在机器人末端，抓手端安装在抓手6上，机器人移动到抓手6的上方，机器人向下移动，使第一连接件上的第一连接孔和抓手端上的第二连接孔相对，之后第一驱动机构工作，第一驱动机构带动第二连接件插入第一连接孔和第二连接孔，即可将抓手端及抓手6连接在机器人端上，机器人端与抓手端连接方式简单方便；当抓手6需要脱离机器人时，机器人连同机器人端、抓手端、抓手6移动到专用支架上方，机器人下移将抓手6放置在专用支架上，使第一驱动机构工作，第一驱动机构带动第二连接件离开第一连接孔和第二连接孔，机器人向上移动，机器人端与抓手端分离，之后机器人可移动到另外的抓手端上更换抓手6，机器人端和抓手端的分离方式简单方便。该机器人快换结构结构简单、对精度要求低、成本较低、可承受较大的负载。
52.在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，如图5所示，连接部9还设有凹槽，凹槽两侧的侧壁上均设有第二连接孔，第一连接件远离机器人端的一端适于插入凹槽内，且当第一连接件插入凹槽内时，第一连接孔与第二连接孔的中心对齐。在本实施方式中，当需要更换抓手6时，可将需要更换的抓手6放置在专用支架上，将机器人端安装在机器人末端，抓手端安装在抓手6上，机器人移动到抓手6的上方，机器人向下移动，使第一连接件远离机器人端的一端插入凹槽内，此时两个第二连接孔位于第一连接孔的两侧，之后第一驱动机构工作，第一驱动机构带动第二连接件插入第一连接孔和第二连接孔，即可将抓手端、抓手6连接在机器人端上，连接方式简单方便，凹槽的设置既便于对第一连接件的位置进行定位，也能确保机器人端和抓手端的进一步可靠连接。当然，在其他可替换的实施方式中，可不设置凹槽。
53.在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，凹槽的两个侧壁之间的间距大于第一连接件远离机器人端的一端的宽度。在该实施方式中，可使第一连接件顺利插入凹槽中。在其他可替换的实施方式中，凹槽的两个侧壁之间的间距等于第一连接件远离机器人端的一端的宽度。
54.在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，第二连接件为销钉10，第二连接孔为与销钉10相适配的销孔。在本实施方式中，销钉10为末端有倒角的圆柱销，可便于插入第一连接孔和第二连接孔中。在其他可替换的实施方式中，第二连接件为圆柱形的杆状件。
55.在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，第一连接孔的孔径大于第二连接孔的孔径。在该实施方式中，由于第一连接孔的孔径大于第二连接孔的孔径，也即大于销钉10的直径，因此具有一定的容差。当然，在其他可替换的实施方式中，第一连接孔的孔径等于第二连接孔的孔径。
56.在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，第一驱动机构设在机器人端上。在该实施方式中，由于抓手端需要经常更换，而机器人端不需要更换，将第一驱动机构设在机器人端上，可节约机器人快换结构的成本。当然，在其他可替换的实施方式中，也可将第一驱动机构设在抓手端上。
57.在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，第一驱动机构为气缸8，第二连接件连接在气缸8的推杆端部。在该实施方式中，第一驱动结构的结构简单、尺寸小、重量轻、成本低、占用空间小。在一个可替换的实施方式中，第一驱动机构为油缸。在另一个可替换的实施方式中，第一驱动机构包括电机、齿轮齿条结构，可将电机固定设在机器人端或抓手端上，电机的输出轴与齿轮固定连接，齿轮与齿条啮合连接，齿条与第二连接件固定连接，电机工作时，带动齿轮转动，齿轮带动齿条移动，进而带动第二连接件插入或离开第一连接孔和第二连接孔。
58.在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，第一连接件包括电液缸12，电液缸12的伸出端设有第一连接孔，第二连接件插入第一连接孔和第二连接孔后，电液缸12的伸出端适于向上收缩。在该实施方式中，当需要更换抓手6时，将需要更换的抓手6放置在专用支架上，将机器人端安装在机器人末端，抓手端安装在抓手6上，机器人移动到抓手6的上方，机器人向下移动，使电液缸12的伸出端伸出并插入凹槽内，之后第一驱动机构工作，第一驱动机构带动第二连接件插入第一连接孔和第二连接孔，之后电液缸12的伸出端向上收缩，施加预紧力，使抓手端与机器人端紧密连接。在一个可替换的实施方式中，第一连接件为不能进行伸缩运动的杆状结构，杆状结构的一端固定在机器人端上，另一端设有第一连接孔。
59.在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，机器人端与抓手端还适于通过若干定位结构定位连接。在本实施方式中，通过设置定位结构，可确保当机器人端与抓手端定位连接后，第一连接件上的第一连接孔与抓手端上的第二连接孔对齐，提高了机器人端与抓手端连接的效率。
60.在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，机器人端包括筒状结构5，第一连接件设在筒状结构5内，第一驱动机构固定在筒状结构5上，定位结构包括设在筒状结构5端部的定位销18，以及设在抓手端上的与定位销18相适配的定位孔19。在本实施方式中，定位结构的结构比较简单，通过定位销18插入定位孔19即可实现机器人端与抓手端的定位连接，且机器人向上移动，即可带动定位销18从定位孔19中分离，便于机器人端与抓手端的分离。具体如图4和图5所示，定位销18在筒状结构5的端部均匀设置三个，抓手端包括板状结构7，定位孔19及连接部9均设在板状结构7上，定位孔19的数量也为三个，在其他可替换的实施方式中，定位销18和定位孔19的数量可以为一个、两个或更多个。在一个可替换的实施方式中，定位结构包括设在筒状结构5端部的定位孔19，以及设在抓手端上的与定位孔19相适配的定位销18。在另一个可替换的实施方式中，定位结构包括设在筒状结构5端部的定位卡扣，以及设在抓手端上的定位卡槽，通过定位卡扣与定位卡槽的配合实现机器人端与抓手端的定位连接。
61.在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，定位销18为锥销，对应的，定位孔19为锥孔。在本实施方式中，锥销和锥孔配合时可以进行有限范围的纠偏。
62.在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，机器人端包括上连接板3、下连接板4、第二驱动机构。其中上连接板3适于与机器人固定连接；下连接板4与上连接板3通过俯仰轴11铰接，筒状结构5固定在下连接板4的下侧，第一连接件安装在下连接板4上；第二驱动机构与下连接板4相连，用于使下连接板4相对上连接板3转动。在该实施方式中，第二驱动机构可驱动下连接板4相对上连接板3转动，由于第一连接件安装在下连接板4上，
抓手端与第一连接件相连，因此下连接板4转动时，可实现抓手6的俯仰转动，抓手6的工作角度范围较大，更加灵活。
63.在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，第二驱动机构包括电缸1，电缸1的伸出端与下连接板4铰接，电缸1与上连接板3铰接。在本实施方式中，电缸1的伸出端伸出时，带动下连接板4相对上连接板3向下转动，电缸1的伸出端缩回时，带动下连接板4向上转动，可根据电缸1的伸缩行程确定下连接板4的俯仰角度。
64.具体的，电缸1为伺服电缸。
65.如图3所示，电缸1的前端面安装有耳轴13，上连接板3上设有一对轴承座14，轴承座14位于电缸1的下方，耳轴13的两端设有轴承，轴承装配在轴承座14内，电缸1可以绕着轴承的轴线自由旋转，实现电缸1与上连接板3的铰接。下连接板4的上表面固定安装有连接块17，连接块17的上侧通过第一销轴与电缸1的伸出端铰接，实现电缸1的伸出端与下连接板4铰接。
66.在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，下连接板4上设有相对的两个支撑座16，第一连接件的一端铰接在支撑座16之间。在本实施方式中，由于第一连接件铰接在下连接板4上，在机器人端未和抓手端连接时，第一连接件可一直保持竖直状态，便于第一连接件和抓手端相连，可提高连接效率，而当第一连接件和抓手端连接后，由于气缸8固定在筒状结构5上，第二连接件穿在第一连接孔和第二连接孔中，第一连接件不能再相对下连接板4转动，从而使抓手端随下连接板4一起可进行俯仰运动。具体的，当第一连接件为电液缸12时，电液缸12的一端固定在第二销轴15上，第二销轴15铰接在支撑座16中。
67.如图2和图3所示，在一个优选的实施方式中，支撑座16设在下连接板4的上表面，下连接板4上设有适于第一连接件穿过的通孔。在该实施方式中，可充分利用下连接板4与上连接板3之间的空间，从而减少机器人端的整体体积，结构更加紧凑。在其他可替换的实施方式中，可将支撑座16设在下连接板4的下表面。
68.具体的，支撑座16呈t型。
69.在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，上连接板3上设有限位件，限位件适于与下连接板4的上表面接触。在该实施方式中，限位件的设置可对下连接板4的转动角度进行限位，避免下连接板4向上转动时与上连接板3发生碰撞干涉。
70.如图1所示，在一个优选的实施方式中，限位件为限位螺钉2。具体，可在上连接板3上设置螺纹孔，限位螺钉2拧在螺纹孔内，方便限位件与上连接板3的连接。在一个可替换的实施方式中，限位件为焊接在上连接板3下表面的杆状结构或块状结构。
71.本实施例提供的机器人快换结构，更换抓手6时：将机器人端安装到机器人末端，抓手端安装在抓手6上，机器人移动到抓手6的上方；机器人向下移动，筒状结构5下方的三个定位销18先行和抓手端的板状结构7上的定位孔19配合；机器人向下继续移动，直到筒状结构5的下端与抓手端的板状结构7贴合为止；此时电液缸12的伸出端自动插入到抓手端的连接部9的凹槽中；气缸8驱动销钉10，将其插入电液缸12的伸出端的第一连接孔和抓手端的连接部9的第二连接孔中；电液缸12伸出端向上收缩，施加预紧力，使得抓手端的连接部9通过销钉10和电液缸12的伸出端紧密相连；机器人向上移动，带动抓手6一起运动，完成更换抓手6的动作。
72.抓手6需要脱离机器人时：机器人连同抓手6移动到专用支架上方；机器人下移至
抓手6放置在专用支架上；电液缸12的伸出端伸长，确保电液缸12的伸出端、连接部9、销钉10两两不再相互受力；气缸8收缩，带动销钉10收回；机器人向上移动，机器人端与抓手端分离；机器人移动到另外的抓手端上方更换抓手6。
73.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。