一种带防松功能的电动手动两用快换装置及方法与流程

本发明涉及快换装置领域，具体是一种带防松功能的电动手动两用快换装置及方法。

背景技术：

1、在许多需要更换末端工具的场景下，电动快换装置有较大的需求。

2、cn112714685a、cn112959348a各公布了一种电动快换方案，均通过电机驱动环形控制元件将锁紧球迫压至锁定位置，从而锁定工具侧部分，但是都没有提供一种有效防止快换装置松动的方案，即靠电机的堵转力矩来防松会对电机造成损伤，但是在锁紧后断电的情况下快换装置的主盘和工具盘又会因长时间使用容易产生松动。

3、另外，现有的电动快换方案没有手动锁紧/解锁的功能，不方便用户的日常使用或发生紧急情况下的解锁。如何将手动机构融入到电动快换中，即将其中的电动机构与手动机构进行有效结合、自由切换，具有一定的技术难度。

4、综合以上，本发明要解决的问题是如何设计一种带防松功能的电动手动两用快换装置。

技术实现思路

1、为了避免和克服现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种电动手动两用的快换装置及方法，本发明可以实现电动手动两用、可有效补偿制造公差、可有效断电防松。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种带防松功能的电动手动两用快换装置，包括电动手动两用快换主盘和工具盘，电动手动两用快换主盘包括自适应锁紧机构、防松机构、电动机构以及手动机构；所述自适应锁紧机构与防松机构联动，所述电动机构用于驱动自适应锁紧机构和防松机构，所述手动机构和电动机构之间通过齿轮传动进行连接；所述自适应锁紧机构包括自适应锁紧件，所述自适应锁紧件的锁紧面为边心距渐变造型；所述防松机构包括凸轮齿轮复合件、摩擦块；在锁紧过程中，电动机构/手动机构驱动自适应锁紧机构与工具盘接合，同时凸轮齿轮复合件与摩擦块接触，从而锁紧工具盘并防止其松动；在解锁过程中，电动机构/手动机构驱动自适应锁紧机构与工具盘分离，从而允许工具盘从电动手动两用快换主盘中脱离。

4、作为本发明再进一步的方案：所述自适应锁紧件为圆环状结构，所述锁紧面位于自适应锁紧件内侧，所述边心距渐变造型为平面造型；所述自适应锁紧机构还包括多个钢球，所述钢球可沿电动手动两用快换主盘径向移动，锁紧状态下所述钢球球面最外侧与电动手动两用快换主盘轴线的最大垂直距离大于所述锁紧面到电动手动两用快换主盘轴线的垂直距离；所述自适应锁紧件内侧周向均匀设置等同钢球数量的释放槽和所述锁紧面，所述工具盘周向均匀设置同等数量的抵持槽；通过所述自适应锁紧件绕电动手动两用快换主盘轴线的摆动，可以使锁紧面抵持钢球，达到锁紧状态；通过所述自适应锁紧件绕电动手动两用快换主盘轴线的反向摆动，可以使钢球进入释放槽，达到解锁状态；所述自适应锁紧件外侧还设置有凸缘，凸缘内部设有导向腰孔。

5、作为本发明再进一步的方案：所述自适应锁紧件有一定刚度，使得在整个锁紧过程中，所述锁紧面到电动手动两用快换主盘轴线的垂直距离始终小于锁紧状态下所述钢球球面最外侧与电动手动两用快换主盘轴线的最大垂直距离。

6、作为本发明再进一步的方案：所述凸轮齿轮复合件由凸轮侧和齿轮侧合围形成，所述凸轮侧半径大于所述齿轮侧半径；所述摩擦块在凸轮齿轮复合件一侧固定安装，所述摩擦块材料为pu或橡胶；在锁紧状态下，所述凸轮齿轮复合件的凸轮侧与摩擦块接触，挤压摩擦块变形；在解锁状态下，所述凸轮齿轮复合件不与摩擦块接触。

7、作为本发明再进一步的方案：所述电动机构包括安装在基座上的伺服电机及其驱控板；所述伺服电机的输出轴上安装所述凸轮齿轮复合件，所述凸轮齿轮复合件上安装偏心转轴，所述偏心转轴上还安装有轴承；所述轴承与所述导向腰孔滚动配合，从而所述伺服电机的输出轴转动会带动自适应锁紧件的摆动；伺服电机旋转一周对应的自适应锁紧件摆动角度不小于所述锁紧面中心与相邻释放槽中心到电动手动两用快换主盘轴线的夹角。

8、作为本发明再进一步的方案：所述手动机构包括带扳手齿轮、与带扳手齿轮啮合的第一从动齿轮、与第一从动齿轮同轴的第二从动齿轮，所述第二从动齿轮与凸轮齿轮复合件啮合；在基座上对应于带扳手齿轮的扳手位置开设有操作孔。

9、作为本发明再进一步的方案：所述带扳手齿轮的扳手穿过操作孔延伸到基座以外，通过对带扳手齿轮的扳手正向/反向的拨动，可以控制快换装置锁定/解锁。

10、本发明还提供了一种带防松功能的电动手动两用快换装置的方法：伺服电机在推动自适应锁紧机构锁紧工具盘的过程中，不指定具体锁紧位置，而是靠伺服电机的堵转来确定锁紧位置，在短时堵转后将伺服电机断电或设置为零力模式；此时，自适应锁紧件的锁紧面已抵紧钢球，同时凸轮齿轮复合件与摩擦块的之间的静摩擦力起到防止自适应锁紧机构松动的作用。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

12、1、本发明通过电机驱动自适应锁紧件摆动，在锁紧状态和解锁状态之间切换，从而实现电动快换的效果；在电机输出轴与手动机构之间设置齿轮机构进行联动，从而提供了一种电动手动两用的快换装置解决方案。

13、2、本发明通过设计自适应锁紧件环内侧锁紧面为边心距渐变造型，保证了自适应锁紧件、钢球、工具盘的有效抵持，在较低的加工精度要求下仍能实现快换装置的可靠锁紧。

14、3、本发明通过设计防松机构为一对锁紧状态下结合、解锁状态下分离的摩擦副，可以在锁紧状态下提供强大的静摩擦力来防止自适应锁紧件松动，进而实现快换装置在锁紧状态下的有效防松。

技术特征：

1.一种带防松功能的电动手动两用快换装置，其特征在于，包括电动手动两用快换主盘(100)和工具盘(200)，电动手动两用快换主盘(100)包括自适应锁紧机构(120)、防松机构(130)、电动机构(140)以及手动机构(150)；所述自适应锁紧机构(120)与防松机构(130)联动，所述电动机构(140)用于驱动自适应锁紧机构(120)和防松机构(130)，所述手动机构(150)和电动机构(140)之间通过齿轮传动进行连接；所述自适应锁紧机构(120)包括自适应锁紧件(121)，所述自适应锁紧件(121)的锁紧面为边心距渐变造型；所述防松机构(130)包括凸轮齿轮复合件(131)、摩擦块(132)；在锁紧过程中，电动机构(140)/手动机构(150)驱动自适应锁紧机构(120)与工具盘(200)接合，同时凸轮齿轮复合件(131)与摩擦块(132)接触，从而锁紧工具盘(200)并防止其松动；在解锁过程中，电动机构(140)/手动机构(150)驱动自适应锁紧机构(120)与工具盘(200)分离，从而允许工具盘(200)从电动手动两用快换主盘(100)中脱离。

2.根据权利要求1所述的一种带防松功能的电动手动两用快换装置，其特征在于，所述自适应锁紧件(121)为圆环状结构，所述锁紧面(121c)位于自适应锁紧件(121)内侧，所述边心距渐变造型为平面造型；所述自适应锁紧机构(120)还包括多个钢球(123)，所述钢球(123)可沿电动手动两用快换主盘(100)径向移动，锁紧状态下所述钢球(123)球面最外侧与电动手动两用快换主盘(100)轴线的最大垂直距离大于所述锁紧面(121c)到电动手动两用快换主盘(100)轴线的垂直距离；所述自适应锁紧件(121)内侧周向均匀设置等同钢球(123)数量的释放槽(121b)和所述锁紧面(121c)，所述工具盘(200)周向均匀设置同等数量的抵持槽；通过所述自适应锁紧件(121)绕电动手动两用快换主盘(100)轴线的摆动，可以使锁紧面(121c)抵持钢球(123)，达到锁紧状态；通过所述自适应锁紧件(121)绕电动手动两用快换主盘(100)轴线的反向摆动，可以使钢球(123)进入释放槽(121b)，达到解锁状态；所述自适应锁紧件(121)外侧还设置有凸缘，凸缘内部设有导向腰孔(121a)。

3.根据权利要求2所述的一种带防松功能的电动手动两用快换装置，其特征在于，所述自适应锁紧件(121)有一定刚度，使得在整个锁紧过程中，所述锁紧面(121c)到电动手动两用快换主盘(100)轴线的垂直距离始终小于锁紧状态下所述钢球(123)球面最外侧与电动手动两用快换主盘(100)轴线的最大垂直距离。

4.根据权利要求1所述的一种带防松功能的电动手动两用快换装置，其特征在于，所述凸轮齿轮复合件(131)由凸轮侧和齿轮侧合围形成，所述凸轮侧半径大于所述齿轮侧半径；所述摩擦块(132)在凸轮齿轮复合件(131)一侧固定安装，所述摩擦块(132)材料为pu或橡胶；在锁紧状态下，所述凸轮齿轮复合件(131)的凸轮侧与摩擦块(132)接触，挤压摩擦块(132)变形；在解锁状态下，所述凸轮齿轮复合件(131)不与摩擦块(132)接触。

5.根据权利要求1所述的一种带防松功能的电动手动两用快换装置，其特征在于，所述电动机构(140)包括安装在基座(110)上的伺服电机(141)及其驱控板；所述伺服电机(141)的输出轴上安装所述凸轮齿轮复合件(131)，所述凸轮齿轮复合件(131)上安装偏心转轴(143)，所述偏心转轴(143)上还安装有轴承(143)；所述轴承(143)与所述导向腰孔(121a)滚动配合，从而所述伺服电机(141)的输出轴转动会带动自适应锁紧件(121)的摆动；伺服电机(141)旋转一周对应的自适应锁紧件(121)摆动角度不小于所述锁紧面(121c)中心与相邻释放槽(121b)中心到电动手动两用快换主盘(100)轴线的夹角。

6.根据权利要求1所述的一种带防松功能的电动手动两用快换装置，其特征在于，所述手动机构(150)包括带扳手齿轮(151)、与带扳手齿轮(151)啮合的第一从动齿轮(154)、与第一从动齿轮(154)同轴的第二从动齿轮(155)；所述第二从动齿轮(155)与凸轮齿轮复合件(131)啮合；在基座(110)上对应于带扳手齿轮(151)的扳手位置开设有操作孔。

7.根据权利要求6所述的一种带防松功能的电动手动两用快换装置，其特征在于，所述带扳手齿轮(151)的扳手穿过操作孔延伸到基座(110)以外，通过对带扳手齿轮(151)的扳手正向/反向的拨动，可以控制快换装置锁定/解锁。

8.应用于如权利要求5所述的一种带防松功能的电动手动两用快换装置的方法，其特征在于，伺服电机(141)在推动自适应锁紧机构(120)锁紧工具盘(200)的过程中，不指定具体锁紧位置，而是靠伺服电机(141)的堵转来确定锁紧位置，在短时堵转后将伺服电机(141)断电或设置为零力模式；此时，自适应锁紧件(121)的锁紧面已抵紧钢球(123)，同时凸轮齿轮复合件(131)与摩擦块(132)的之间的静摩擦力起到防止自适应锁紧机构(120)松动的作用。

技术总结
本发明公开了一种带防松功能的电动手动两用快换装置及方法，包括电动手动两用快换主盘和工具盘，电动手动两用快换主盘包括自适应锁紧机构、防松机构、电动机构以及手动机构；其中，自适应锁紧机构与防松机构联动，电动机构用于驱动自适应锁紧机构和防松机构，手动机构与电动机构之间通过齿轮传动进行连接。本发明可以降低快换装置的加工精度要求，能实现电动快换，又能实现手动快换，在锁紧之后还能自动防松。

技术研发人员：刘振,程干,贠光辉,程栋梁,黄琦
受保护的技术使用者：合肥合滨智能机器人有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19