一种能够自锁的对接装置的制作方法

本发明涉及一种对接装置，具体涉及一种能够自锁的对接装置。

背景技术：

在工业领域，特别是自动化设备中，经常需要机器人根据操作对象的不同更换不同的操作工具。因此在机器人的末端装有对接装置，每种操作工具都有同一的接口和对接装置配合，便于对接装置和工具的对接和分离。那么就要求末端对接装置连接时紧密可靠，定位、定姿精度高；分离时简单容易。而一般的办法是采用气动或电动方法，存在结构复杂，耗能大，成本高昂的缺点。

技术实现要素：

本发明为了解决现有机器人末端对接装置结构复杂，耗能大，成本高的问题，进而提出一种能够自锁的对接装置。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种能够自锁的对接装置包括驱动机构、直线运动机构、固定座、对象接口、壳体和多个施压球，驱动机构固接在固定座的上端面上，壳体的上端固接在固定座下端面的中部，驱动机构驱动直线运动机构在壳体内做直线往复运动，对象接口设置在固定座的下端面上且套装在壳体的外侧，对象接口的内圆周侧壁上设有环槽，环槽的一侧槽壁为锥面，多个施压球沿圆周方向均布设置在壳体的侧壁上，锁紧时，直线运动机构驱动施压球沿水平向外移动，且施压球的球面压紧环槽的锥面。

本发明与现有技术相比包含的有益效果是：

1、本发明通过电机、气缸、油缸或手动驱动元件驱动滚珠丝杠推动螺母，螺母又通过有专门锥角的锥帽推动钢球，实现二级减速，用较小的输入力矩或推动力即可实现很大的锁紧力。

2、具有特定角度的锥帽，可以实现对钢球的自锁，一旦锁紧，驱动元件即可关闭不再消耗能源。

3、为了适应有振动的操作工具，装有防松弹簧，在振动条件下对锥帽提供轴向压力，防止自锁机构松动。

4、本发明不需要太多高精度和昂贵零部件、元器件即可实现对接锁紧功能，适于在自动化生产线上大规模应用。

5、本发明负载自重比大，可以以较轻的自重实现对较重工具和工件的连接和和操作，适用于对重量要较高要求的场合。

6、具有回转体的锥帽，推动圆周向的钢球，具有自适应特点，机械系统能够自动校正误差实现多点压紧，使得对接后的工件具有较高的连接精度、刚度和稳定度。

7、本发明的对接装置结构简单，耗能小，加工制作成本低，能够被广泛应用在机器人技术领域，完成机器人末端对接。

附图说明

图1是本发明在被锁工件处于锁紧状态时的主视剖视图；

图2是本发明在被锁工件处于初始状态时的主视剖视图；

图3是本发明在被锁工件处于中间状态时的主视剖视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种能够自锁的对接装置包括驱动机构1、直线运动机构、固定座7、对象接口9、壳体10和多个施压球6，驱动机构1固接在固定座7的上端面上，壳体10的上端固接在固定座7下端面的中部，驱动机构1驱动直线运动机构在壳体10内做直线往复运动，对象接口9设置在固定座7的下端面上且套装在壳体10的外侧，对象接口9的内圆周侧壁上设有环槽9-1，环槽9-1的一侧槽壁为锥面，多个施压球6沿圆周方向均布设置在壳体10的侧壁上，锁紧时，直线运动机构驱动施压球6沿水平向外移动，且施压球6的球面压紧环槽9-1的锥面。

本实施方式中驱动机构1可以为电机、气缸、油缸、手动转盘或手动转柄等驱动方式中的一种。

本实施方式中施压球6为钢球，施压球6的数量不少于3个。

对接时对接装置插入目标的对象接口，使得固定座和对象接口接触。

具体实施方式二：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述直线运动机构包括滚珠丝杠螺杆2、滚珠丝杠螺母3、锥帽4和导向机构，滚珠丝杠螺杆2与驱动机构1的输出端连接，滚珠丝杠螺杆2设置竖直在壳体10内，滚珠丝杠螺母3旋装在滚珠丝杠螺杆2上，滚珠丝杠螺母3的外侧套装固接有锥帽4，锥帽4设置在壳体10的内侧且与壳体10的内侧壁通过导向机构沿竖直方向滑动连接，壳体10的侧壁上沿周向方向均布设有多个通孔10-1，每个通孔10-1分别沿径向方向设置，通孔10-1与环槽9-1相对应设置，每个施压球6分别安装在一个通孔10-1内。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

当锥帽4将施压球6推出壳体10时，施压球6会压迫对象接口9和固定座7紧密固连，锥帽4所受的轴向推力可以在对象接口9和固定座7之间产生6.45倍的放大。

由于锥帽4有特定的几何外形，所以随着锥帽4的轴向运动可以将施压球6沿壳体10推出。由于锥帽4的几何外形和锥角经过了分析计算，并且壳体10的通孔10-1约束施压球6只能进行径向移动，使得施压球6在外力作用下无法推动锥帽4反向运动，实现了自锁功能。

本实施方式中滚珠丝杠螺母3与锥帽4之间通过多个螺钉固接。

本实施方式中使用了滚珠丝杠这类的高效但非自锁装置，并配合使用锥帽4实现自锁，兼顾了操作便利性和结构紧凑性，使得手动或其他驱动源可以推动锥帽4实现解锁。锥帽4有专门设计的几何外形和锥角，不仅可以提供大的推力而且可以自锁。锥帽4中工作倒锥面4-1的锥度为3°，环槽9-1的锥面的锥度为45°，施压球6的外径为10mm。

具体实施方式三：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述锥帽4的外圆周侧壁上设有工作倒锥面4-1，锁紧时，工作倒锥面4-1压紧施压球6。其它组成和连接方式与具体实施方式二相同。

本实施方式中工作倒锥面4-1设置在锥帽4外圆周侧壁的下部。

本实施方式中锁紧时，工作倒锥面4-1压紧施压球6，使得施压球6沿径向向外移动，压在对象接口9的中环槽9-1的锥面上，对对象接口9施加向上的力，使其与固定座7紧密固连。

具体实施方式四：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述导向机构包括键5和滑槽10-2，键5固接在锥帽4的外侧壁上，滑槽10-2沿竖直方向设置在壳体10的内侧壁上，键5的外侧端设置在滑槽10-2内。其它组成和连接方式与具体实施方式二相同。

本实施方式中键5固接在锥帽4外圆周侧壁的上部。

具体实施方式五：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述直线运动机构还包括弹簧8，弹簧8套装在滚珠丝杠螺杆2的外侧，且设置在固定座7的下端面与滚珠丝杠螺母3之间。其它组成和连接方式与具体实施方式二、三或四相同。

为了适应振动等有一定加速度的应用场合并提高锁紧可靠性，在滚珠丝杠螺母3和固定座7之间还有弹簧8，使得锥帽4始终受到一个轴向锁紧力，保证了锁紧的安全可靠，使得对接装置可以用于连接有振动工况的工具。

具体实施方式六：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述滚珠丝杠螺杆2的上端垂直穿过固定座7，且通过轴承与固定座7转动连接。其它组成和连接方式与具体实施方式五相同。

本实施方式中壳体10的形状为筒状，壳体10的下端固接有定位板11，滚珠丝杠螺杆2的下端垂直穿过定位板11的中部，且与定位板11通过轴承转动连接，如此以便于实现滚珠丝杠螺杆2两端的有效定位。

本实施方式中固定座7下端面的中部设有凹槽，壳体10的上端插装在凹槽内，壳体10上端的外圆周侧壁与凹槽的槽壁固接，壳体10的上端面与凹槽的槽底固接，如此以便于实现固定座7与壳体10之间的有效固接。

具体实施方式七：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述锥帽4的外圆周侧壁上设有非工作倒锥面4-2，非工作倒锥面4-2设置在工作倒锥面4-1的下端，非工作倒锥面4-2的锥度大于工作倒锥面4-1的锥度。其它组成和连接方式与具体实施方式三相同。

如此设计在初始状态时，非工作倒锥面4-2为施压球6提供了放置空间，防止发生干涉。

具体实施方式八：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述非工作倒锥面4-2与工作倒锥面4-1之间通过平滑曲面过渡连接。其它组成和连接方式与具体实施方式七相同。

如此设计便于在进行锁紧时，施压球6能够顺畅的从非工作倒锥面4-2与工作倒锥面4-1之间滑过，防止发生卡涩。

具体实施方式九：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述环槽9-1设置在对象接口9的下端面，环槽9-1的锥面设置在内侧槽壁上。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

本实施方式中环槽9-1的槽深小于施压球6的半径，以防止施压球6脱出。锁紧时施压球6的外侧边缘位于环槽9-1内，球面压紧环槽9-1的锥面且不与环槽9-1的槽底接触，保证施压球6对对象接口9施加的压力全部作用在环槽9-1的锥面上。

具体实施方式十：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述施压球6的外径大于壳体10的壁厚。其它组成和连接方式与具体实施方式一、二、三、四、六、七、八或九相同。

工作原理

如图2所示，在起始位置上，锥帽4和滚珠丝杠螺母3在滚珠丝杠螺杆2的一端，弹簧8处于压缩状态，施压球6处于自由状态。

如图3所示，随着驱动机构1带动滚珠丝杠螺杆2转动，将滚珠丝杠螺母3和锥帽4移动，锥帽4压迫施压球6从壳体10上的通孔10-1推出。

如图1所示，施压球6压迫对象接口9压在固定座7上，驱动机构1(如电机)堵转，实现紧密固定后，驱动机构1断电。此时由于自锁装置作用，对象接口9无法脱离对接装置，并保持驱动机构1堵转时的压紧力。

如图3所示，对接装置和工具分离时，随着驱动机构1反转带动滚珠丝杠螺杆2复位，将滚珠丝杠螺母3和锥帽4移动，施压球6不再受到锥帽4的压力，在壳体10上通孔10-1内成自由状态，不再阻挡对象接口9，此时对象接口9可以施压推开钢球6实现和对接装置的分离。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。