治具切换工装及机器人的制作方法

本发明涉及机械加工技术领域，尤其是涉及一种治具切换工装及机器人。

背景技术：

现有技术中，当注塑机床切换模具时，需同步切换机械手的治具。传统的机器人治具安装方法为直接安装，通过4～10个螺钉与机器人六轴紧固连接在一起。因此在切换治具时，需要通过拆除和再安装螺钉8～20次，单人切换一副治具的时间约为20min，费时费力。

鉴于上述缺陷，亟需研发出一种便于拆卸和安装的治具切换工装，以提高机器人治具的切换速率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供治具切换工装及机器人，以解决现有技术中存在的治具切换速度慢的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了治具切换工装，包括动模块、静模块、轴向锁定机构以及径向锁定机构，其中，所述动模块设置在所述静模块的一侧，所述轴向锁定机构用以连接所述动模块和所述静模块以两者共轴线发生相对转动，且当所述动模块转动到位后所述径向锁定机构能动作以限制两者发生转动。

在使用时，动模块和静模块可以通过轴向锁定机构在轴线方向上实现锁定，此时两者可以沿轴线相对转动，随后径向锁定机构可以对动模块和静模块径向锁定；通过上述组件能够实现对动模块和静模块的快速锁定和拆卸，通过动模块和静模块相互作用能够方便的实现对治具的拆卸和安装。

在上述技术方案中，优选的，所述轴向锁定机构包括卡扣和导引组件，所述卡扣以及所述导引组件两者其中之一设置在所述动模块上、另一设置在所述静模块上，所述导引组件能导引所述卡扣沿所述导引组件转动并实现所述动模块和所述静模块轴向连接。

卡扣能够沿导引组件的长度方向滑动从而带动动模块相对静模块转动，在这一过程中卡扣与导引组件相互卡接。

在上述技术方案中，优选的，所述导引组件为相对所述动模块或所述静模块表面向外突出的中空柱状结构且其自由端处弯折形成环形导引平面，所述卡扣为相对所述静模块或所述动模块凸起的凸块，所述凸块侧部设置有与所述导引平面相配合的凹槽。

卡扣通过凹槽与导引组件相互卡接，随后卡扣通过卡槽沿导引平面滑动转动。

在上述技术方案中，优选的，所述轴向锁定机构的数量为多个且多个所述轴向锁定机构均匀分布。

在上述技术方案中，优选的，所述卡扣和所述导引组件间隔设置在所述动模块和所述静模块上。

在上述技术方案中，优选的，所述径向锁定机构包括固定孔和伸缩组件，所述固定孔及所述伸缩组件两者其中之一设置在所述动模块上、另一设置在所述静模块上，当所述静模块和所述动模块通过所述轴向锁定机构转动连接时，所述伸缩组件处于压缩状态；当所述动模块转动到位后所述伸缩组件至少部分插入所述固定孔内并实现径向锁定。

在上述技术方案中，优选的，所述伸缩组件包括定位柱和一控制所述定位柱上下活动的伸缩部，所述伸缩部能控制所述定位柱相对所述固定孔插入或移出以实现或解除所述动模块和所述静模块之间的径向锁定。

在上述技术方案中，优选的，所述固定孔位于环形滑道上，所述滑道与所述动模块或所述静模块同心设置且所述定位柱能沿所述滑道滑动。

在上述技术方案中，优选的，所述伸缩部包括贴合连接的上立柱和下立柱，其中所述上立柱和下立柱通过斜面相连；所述下立柱的周侧相对处分别设置有推杆和第一弹簧，其中所述推杆位于所述斜面倾斜向下的一侧且所述推杆穿设在位于所述静模块或所述动模块侧壁上的通孔上；

所述上立柱与所述定位柱固定连接且所述上立柱与所述动模块或所述静模块的内侧壁贴合连接。

通过按压推杆可以使下立柱朝向第一弹簧的方向移动并挤压第一弹簧，此时上立柱失去下立柱的支撑作用并沿垂直方向向下滑动移动，定位柱随之向下移动并从固定孔中脱离；撤去对推杆的推力后下立柱在第一弹簧的作用下回复至初始位置，此时上立柱在下立柱的作用下向上移动至初始位置。

在上述技术方案中，优选的，所述动模块或所述静模块上设置有一环形限位圈，所述上立柱在所述限位圈下方滑动移动。

通过限位圈可以对上立柱进行限位，避免上立柱从动模块或静模块上掉落。

在上述技术方案中，优选的，所述上立柱的上下两端分别沿水平方向凸起并形成隔板和支撑板，所述隔板和所述支撑板之间设置有第二弹簧，所述第二弹簧套设在所述上立柱的外周侧；所述定位柱受到挤压时带动所述隔板挤压所述第二弹簧并使所述第二弹簧处于压缩状态。

当动模块和所述静模块通过轴线锁定机构转动连接时，此时定位柱受挤压并向下压迫支撑板，当动模块转动到位后，定位柱插入固定孔内实现动模块和静模块径向锁定。

本发明还提供了机器人，包括上述任一项所述的治具切换工装，所述动模块和所述静模块两者其中之一固定设置在机械手上，另一个设置在治具上。

通过该治具切换工装，能够方便的实现机器人机械手上安装的不同治具的拆卸和安装，大大提高工作效率。

相比于现有技术，本发明提供了一种治具切换工装及机器人，其中治具切换工装包括动模块、静模块、轴向锁定机构和径向锁定机构，其中动模块和静模块在轴向锁定机构的作用下共轴线并能够相对转动；当动模块相对于静模块转动至一定位置后两者能够在径向锁定机构的左右下实现径向锁定，从而实现对机械手和治具的快速拆卸和安装。

本发明的优选技术方案至少还可以产生如下技术效果：

该治具切换工装能够实现治具与机械手的稳定连接，能够大大提高治具运行的稳定性，同时提升自动化工作效率并方便对治具进行统一管理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1是本发明治具切换工装的剖面结构示意图；

图2是图1中的动模块结构示意图；

图3是图1中的静模块结构示意图；

图4是图3中的静模块的剖面结构图；

图5是本发明治具切换工装中的动模块和静模块的装配示意图。

图中：1、动模块；2、静模块；3、卡扣；31、凹槽；4、导引组件；41、导引平面；5、固定孔；6、伸缩组件；61、定位柱；62、伸缩部；621、上立柱；622、下立柱；623、推杆；624、第一弹簧；625、隔板；626、支撑板；627、第二弹簧；7、滑道；8、限位圈。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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设备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。

附图1是本发明治具切换工装的剖面结构示意图；从图中可以看出，该治具切换工装主要包括动模块和静模块两部分，其中动模块和静模块在轴向锁定组件和径向锁定组件的作用下能够实现锁定和释放，从而帮助治具和机械手实现快速拆装。

附图2是图1中的动模块结构示意图；此时设置径向锁定机构中的固定孔位于动模块上，动模块与静模块相连一侧的外周均匀间隔设置有卡扣和导引组件，其内圈向下凹陷并形成一环形滑道，滑道上设置有与定位柱数量相同且位置对应的固定孔。

附图3是图1中的静模块结构示意图；此时径向锁定机构中的伸缩组件位于静模块上，静模块与动模块相连一侧的外周均匀间隔设置有卡扣和导引组件，其内圈向下凹陷且内侧壁上设置有环形限位圈，伸缩组件位于限位圈下方且仅能在限位圈下方上下滑动。

附图4是图3中的静模块的剖面结构图；从剖面结构图能够清楚的看出，该伸缩组件包括定位柱和伸缩部两部分组成，其中伸缩部包括通过斜面相连的上立柱和下立柱，其中下立柱的两端分别设置有推杆和第一弹簧；上立柱的上下两端分别设置有支撑板和隔板，支撑板和隔板两者之间设置有套设在上立柱上的第二弹簧。

附图5是本发明治具切换工装中的动模块和静模块的装配示意图，两者同轴设置随后使静模块和动模块上的卡扣和导引组件相对设置。

如图1-5所示，本发明提供了一种治具切换工装，该治具切换工装包括动模块1、静模块2、轴向锁定机构以及径向锁定机构，如图5所示，动模块1和静模块2均为柱状结构且两者沿轴线方向相对设置并进行装配，其中轴向锁定机构能够使动模块1和静模块2两者共轴相连，此时动模块1和静模块2通过轴向锁定机构实现卡接且两者之间能够发生相对转动。当动模块1转动至一定位置后，径向锁定机构能够动作并限制两者在径向上转动，从而实现动模块1和静模块2的锁定。在实际应用时，可以将动模块1和静模块2分别与机械手和治具固定连接，因此能够大大提高治具的拆卸安装效率，便于对治具进行拆卸和安装。

需要注意的是，动模块1和静模块2整体均为圆柱形结构。

为了实现动模块1和静模块2在轴线方向上的锁定，作为可选地实施方式，轴向锁定机构包括相互配合的卡扣3和导引组件4，卡扣3以及导引组件4两者其中之一设置在动模块1上、另一设置在静模块2上，导引组件4能导引卡扣3沿导引组件4转动并实现动模块1和静模块2轴向连接。

卡扣3能够沿导引组件4的长度方向滑动从而带动动模块1相对静模块2转动，在这一过程中卡扣3与导引组件4相互卡接。

作为可选地实施方式，导引组件4为相对动模块1或静模块2表面向外突出的中空柱状结构且其自由端处弯折形成环形导引平面41，卡扣3为相对静模块2或动模块1凸起的凸块，凸块侧部设置有与导引平面41相配合的凹槽31。卡扣3通过凹槽31与导引组件4相互卡接，随后卡扣3通过卡槽沿导引平面41滑动转动。

或者，定义导引组件4位于动模块1上，此时动模块1与静模块2相连一侧的表面向下凹陷使得动模块1朝向静模块2一侧的表面形成一“凸”字形结构的凹陷区，此时位于该凹陷区外侧的动模块1表面形成导引表面，卡扣3凹槽31与该导引表面相互配合从而实现动模块1和静模块2的转动配合。

作为可选地实施方式，轴向锁定机构的数量为多个且多个轴向锁定机构均匀分布且卡扣3和导引组件4间隔设置在动模块1和静模块2上。如图2-3所示，图中的动模块1和静模块2上均设置有两个卡扣3和两个导引组件4，位于动模块1上的卡扣3与导引组件4的一端之间留有供静模块2的卡扣3插入的缝隙；反之亦然。此时，当动模块1和静模块2装配时，设置动模块1上的卡扣3与静模块2上的缝隙相对，如图5所示，随后转动动模块1或静模块2使卡扣3沿导引组件4的长度方向滑动转动，此时卡扣3通过凹槽31与导引组件4上的导引平面41相互卡合从而实现动模块1与静模块2轴向方向上的转动连接。

在动模块1和静模块2实现轴线方向上的转动连接后，可以通过径向锁定机构来实现两者之间的径向锁定。作为可选地实施方式，径向锁定机构包括固定孔5和伸缩组件6，固定孔5及伸缩组件6两者其中之一设置在动模块1上、另一设置在静模块2上，当静模块2和动模块1通过轴向锁定机构转动连接时，伸缩组件6处于压缩状态；当动模块1转动到位后伸缩组件6至少部分插入固定孔5内并实现径向锁定。

定义固定孔5位于动模块1上，此时动模块1的中部设置有一环形滑道7，该滑道7的圆心位于动模块1的轴线上；当静模块2相对于动模块1转动时，伸缩组件6能够沿该滑道7滑动转动。

作为可选地实施方式，伸缩组件6包括定位柱61和一控制定位柱61上下活动的伸缩部62，伸缩部62能控制定位柱61相对固定孔5插入或移出以实现或解除动模块1和静模块2之间的径向锁定。也就是说，定位柱61沿滑道7滑动时处于压缩状态，当定位柱61滑动至固定孔5处时，定位柱61伸入固定孔5内并实现对动模块1和静模块2的径向锁定。

需要注意的是，定位柱61除了能够实现动模块1和静默块的径向固定以外，还能够保证动模块1和静模块2配合时不会产生错位的情况。

作为可选地实施方式，伸缩部62包括贴合连接的上立柱621和下立柱622，其中上立柱621和下立柱622通过斜面相连；下立柱622的周侧相对处分别设置有推杆623和第一弹簧624，其中推杆623位于斜面倾斜向下的一侧且推杆623穿设在位于静模块2或动模块1侧壁上的通孔上；上立柱621与定位柱61固定连接且上立柱621与动模块1或静模块2的内侧壁贴合连接。

通过按压推杆623可以使下立柱622朝向第一弹簧624的方向移动并挤压第一弹簧624，此时上立柱621失去下立柱622的支撑作用并沿垂直方向向下滑动移动，定位柱61随之向下移动并从固定孔5中脱离；撤去对推杆623的推力后下立柱622在第一弹簧624的作用下回复至初始位置，此时上立柱621在下立柱622的作用下向上移动至初始位置。

需要注意的是，推杆623和第一弹簧624位于过下立柱622轴线的水平直线上。

定义该伸缩部62位于静模块2上，此时上立柱621与静模块2的内侧壁贴合连接，因此上立柱621仅能相对于静模块2上下滑动移动，不会相对于静模块2的轴线左右晃动或偏移。

作为可选地实施方式，静模块2内侧壁上设置有一环形限位圈8，上立柱621在限位圈8的限位作用下于限位圈8的下方滑动移动。

通过限位圈8可以对上立柱621进行限位，避免上立柱621从静模块2上掉落。当该伸缩部62位于动模块1上时，限位圈8位于动模块1上。

通过上述装置即可实现静模块2和动模块1的径向锁定。

为了避免上述径向锁定机构在工作时受剪切力作用出现卡住的情况，作为可选地实施方式，上立柱621的外周侧套设有第二弹簧627，上立柱621的上端设置有一与定位柱61固定连接的隔板625，隔板625下方设置有支撑板626，该第二弹簧627位于隔板625和支撑板626之间且第二弹簧627与隔板625和支撑板626相连。需要注意的是，支撑板626固定设置在上立柱621上，隔板625能相对于上立柱621上下滑动移动，因此当定位柱61受到向下的压力时，隔板625挤压第二弹簧627使其处于压缩状态，从而避免该装置出现定位柱61卡死的情况。

当动模块1和静模块2通过轴线锁定机构转动连接时，此时定位柱61受挤压并向下压迫支撑板626，当动模块1转动到位后，定位柱61插入固定孔5内实现动模块1和静模块2径向锁定。

当需要对动模块1和静模块2进行装配时，需要将动模块1上的卡扣3与静模块2上的导引组件4对其并扣合，随后转动动模块1或静模块2使得卡扣3与导引组件4相互配合在一起，此时定位柱61受到挤压并向下压缩第二弹簧627和/或第一弹簧624，当动模块1和静模块2转动至定位柱61与固定孔5相互配合、定位柱61伸入固定孔5内时，动模块1和静模块2实现锁定，两者装配在一起。

当需要对动模块1和静模块2形成的装配体进行拆卸时，需要按压推杆623，此时下立柱622在推杆623的推力作用下挤压第一弹簧624并朝向第一弹簧624方向移动，此时上立柱621失去下立柱622的支撑力后垂直向下移动并带动定位柱61从固定孔5中脱出，随后转动动模块1或静模块2使卡扣3和导引组件4相互脱离，即可实现对动模块1和静模块2的拆卸。

在实际加工过程中，动模块1和静模块2可以通过螺栓连接的方式分别与机械手和治具相连。

为了节约材料，同时降低工装的重量，设置静模块2远离动模块1的一端设计有减重孔。

本发明还提供了机器人，包括上述任一项的治具切换工装，动模块1和静模块2两者其中之一固定设置在机械手上，另一个设置在治具上。

通过该治具切换工装，能够方便的实现机器人机械手上安装的不同治具的拆卸和安装，大大提高工作效率。

定义机器人的机械手上安装静模块2，那么可以通过上述结构将所有的治具均安装到标准动模块1上，当需要切换治具时，只需要将相应的治具通过上述方式拆卸后更换新的治具即可。与传统的螺钉连接相比，该连接方式简单快捷，能够大大提高治具的切换和安装效率。同时也便于对治具进行统一管理。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。