专利名称：一种工业机器人与工具间自动切换的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机械切换装置技术领域。具体涉及一种利用气压，实现夹具全自 动切换的装置，尤其是工具与工业机器人连接时的自动切换的装置。
背景技术：
目前，利用工业机器人实现生产自动化时，位于生产线上的工业机器人，仅仅实现 一种功能，为达到高效目的，必须采取多个工业机器人，流水式的工作。为了降低成本，提高 工业机器人的使用效率，企业采取更换工具的办法，为一个工业机器人配备多个工具，实现 多功能的目的。在实现这些目的的同时，交换工具成为工业机器人的工作瓶颈，本装置正 是为解决这种问题而设计的，能够快速，稳定的切换各种工具。
发明内容本实用新型的目的就是针对上述不足之处而提供一种可为同一台工业机器人安 装多种工具，实现自动、快速更换工具，减少因安装工具的停机时间，从而提高工业机器人 的使用效率的工业机器人与工具间自动切换的装置。本实用新型的技术解决方案是一种工业机器人与工具间自动切换的装置，其特 征在于包括可装于工业机器人臂上的固定侧和可装于工具上的交换侧；该固定侧包括设 有空腔及与该空腔连接的进、出气道的固定侧体，空腔内设有活塞，空腔外设有使该空腔形 成封闭空腔的连接支架；连接支架上设有导向固定孔及锁紧钢珠，活塞前端设有与该锁 紧钢珠配合的斜面及凹槽；固定侧体上设有导柱和D-SUB插头；固定侧体两侧设有气腔及 接头；交换侧包括设有与连接支架配合的空腔的交换侧体，该空腔内壁上设有与锁紧钢珠 配合的凹槽；交换侧体上设有与导柱和D-SUB插头相对应的导套和D-SUB插座；交换侧体 两侧设有与固定侧体两侧气腔对应的气腔及接头。本实用新型的技术解决方案所述的交换侧体上的气腔内装有气口接头、堵气钢珠 和弹簧。本实用新型的技术解决方案所述的活塞设有内孔，内孔内装有弹簧、钢珠托盘和 防转钢珠。本实用新型的技术解决方案所述的活塞、连接支架与该装置的固定侧体的接口处 分别装有活塞密封圈与密封垫，活塞、连接支架之间装有连接架密封圈。本实用新型的技术解决方案所述的气口接头与该装置的交换侧体之间装有密封 垫和密封圈。本实用新型的技术解决方案所述的活塞的头部形状由斜面和凹槽交替对称分布。本实用新型的技术解决方案所述的固定侧体和交换侧体采用铝材料制作。本实用新型的技术解决方案所述的接头为直径规格不同的接头。本实用新型由于在工业机器人臂上装有固定侧，在交换侧安装工具，可实现工具 与工业机器人的定位、连接、分开以及气动信号与电器信号的连接与断开。固定侧D-SUB插头与交换侧D-SUB插座相连，固定侧体与交换侧体采用硬铝材料制作；固定侧体的端部、活 塞上套有连接支架，固定侧体、活塞及连接支架之间形成气腔，活塞的头部形状由斜面和凹 槽交替对称分布，连接支架的导向固定孔里卡有锁紧钢珠，交换侧体有与锁紧钢珠相对应 的凹槽，活塞向交换侧方向运动时，活塞推动锁紧钢珠从连接支架的导向固定孔里推出，滚 动到交换侧对应凹槽里；交换侧体上的气腔内装有气口接头，弹簧上装有堵气钢珠；活塞 内孔的弹簧上的钢珠托盘上装有防转钢珠；固定侧体上装有导柱，交换侧体上有导套；活 塞、连接支架与固定侧体的接口处分别装有活塞密封圈与密封垫，活塞、连接支架之间装有 连接架密封圈；气口接头与交换侧体之间装有密封垫和密封圈。在工业机器人与工具之间的接口处分别设计固定侧体和交换侧体两部分，这两部 分可以通过一个信号实现工具与工业机器人精确定位和牢固的连接及快捷的分开。因为一 个工具可以在不同的工业机器人上使用，所以只要装有同规格的交换侧的工具就可以从一 台工业机器人移动到另外一台工业机器人并定位于预定位置；同时工具的安装和调整可以 在机床外进行，灵活使用夹紧元件能够大幅减少工业机器人停机时间。本实用新型与现有技术相比具有以下优点1、本实用新型可以把同一个工具使用于不同的工业机器人上并快速定位于预定 位置，也可以实现不同的工具适用于同一台工业机器人的快速交换；2、实现工具的安装和定位在机床外进行，减少工业机器人的停机时间，提高产品 的生产效率；3、可以实现不需要夹具交换人员在场的工具自动交换；4、轻量化降低工业机器人臂的负重。本实用新型主要用于多种工具与工业机器人连接时的自动切换。
图1是本实用新型的使用状态简图。图2是本实用新型该装置的固定侧1的外部结构示意图。图3是图1的侧视图。图4是本实用新型的该装置的交换侧2的外部结构示意图。图5是图4的侧视图。图6是本实用新型的该装置的交换侧与该装置的固定侧装夹过程示意图。图7是本实用新型的该装置的交换侧与该装置的固定侧分离过程示意图。图8是本实用新型的该装置的交换侧与该装置的固定侧装夹后气动部分一次性 接通示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明如图1、图2、图3、图4、及图5所示，工业机器人臂4上装有该装置的固定侧1，工 具3上连接有该装置的交换侧2，固定侧体5与交换侧体11采用铝材料制作，经硬氧化处理 而成，这样可以降低工业机器人臂的承重，同时强度和使用寿命也得到保证，这两部分可以 通过其上的该装置的固定侧D-SUB插头6与交换侧D-SUB插座13的连接实现工具3与工业机器人臂4精确定位和牢固的连接及快捷的分开，同时实现气动信号与电器信号的连接 与断开，固定侧1和交换侧2具有互换性，同一个该装置的固定侧1可以对应多个交换侧2， 工具的安装和调整可以在机床外进行，缩短成型准备时间；固定侧体5两侧装有0 6接头8 和0 5接头9与交换侧体11两侧安装的C 6接头8和0 5接头9对应，使用者可以更具需 要选择使用不同接头。固定侧体5的孔内装有可动活塞16，活塞16可根据固定侧体5气体 进、出方向，在其腔体内滑动，固定侧体5的端部、活塞16上套有连接支架17，固定侧1、活 塞16及连接支架17之间形成气腔，活塞16的头部形状由斜面和凹槽交替对称分布，连接 支架17的导向固定孔里卡有锁紧钢珠23，交换侧体11有与锁紧钢珠23相对应的凹槽，活 塞16向交换侧体11方向运动时，活塞16推动锁紧钢珠23从连接支架17的导向固定孔里 被推出，滚动到交换侧体11对应凹槽里；活塞16内孔的弹簧25上的钢珠托盘19上装有防 转钢珠22，以防止活塞16转动；固定侧体5上装有外部导柱7，交换侧体11上有导套12 ； 活塞16、连接支架17与固定侧体5的接口处分别装有活塞密封圈20与密封垫18，活塞16、 连接支架17之间装有连接架密封圈21，以确保腔体内气压达到标准要求。如图6所示，当交换侧体11靠近固定侧体5时切换控制接头10里的压缩空气，使 压缩空气按照图示方向进入固定侧汽缸内，并推动活塞16向交换侧体11方向运动，这时活 塞16会推动锁紧钢珠23，锁紧钢珠23在连接支架17的限位孔里被推出，同时滚动到]交 换侧体11对应凹槽里，与此同时有对应数量的拨出钢珠M退到活塞16的预留凹槽里。随 着活塞16的前进交换侧体11会被紧固到固定侧1上。这时交换侧体11的凹槽与锁紧钢珠 23的定位加上外部导柱7与导套12的定位实现整个工具的精确定位。同时固定侧D-SUB 插头6与交换侧D-SUB插座13成功连接实现信号的一次性接通。如图7所示，切换控制接头10里的压缩空气，使压缩空气进入固定侧体5气缸内， 压缩空气推动活塞16后退，同时活塞会拨动钢珠M，钢珠M拨动交换侧体11，使交换侧2 弹离固定侧1，锁紧钢珠23随着活塞16的运动到活塞16斜面上避开交换侧，这时交换侧2 可以轻松脱离固定侧1，同时固定侧D-SUB插头6与该装置的交换侧D-SUB插座13成功分 离实现信号的一次性断开。如图8所示，气口接头14与交换侧体11之间装有密封垫15和密封圈28。交换侧 2与固定侧1夹紧时交换侧体11上安装的气口接头14推动固定侧上的堵气钢珠27，这时 堵气钢珠27与密封圈观分离，压缩气体从固定侧1进入交换侧2形成回路。反之，当交换 侧与固定侧分开时，在压缩气体的压力和弹簧26的弹力作用下堵气钢珠27压住密封圈观 实现堵气作用。堵头四装在固定侧2的端部。
权利要求1.一种工业机器人与工具间自动切换的装置，其特征在于包括可装于工业机器人臂 (4)上的固定侧(1)和可装于工具(3)上的交换侧(2)；该固定侧(1)包括设有空腔及与该 空腔连接的进、出气道的固定侧体(5)，空腔内设有活塞(16)，空腔外设有使该空腔形成封 闭空腔的连接支架(17);连接支架(17)上设有导向固定孔及锁紧钢珠(23)，活塞(16)前 端设有与该锁紧钢珠(23)配合的斜面及凹槽；固定侧体(5)上设有导柱(7)和D-SUB插头 (6)；固定侧体(5)两侧设有气腔及接头(8、9)；交换侧(2)包括设有与连接支架(17)配合 的空腔的交换侧体(11)，该空腔内壁上设有与锁紧钢珠(23)配合的凹槽；交换侧体(11)上 设有与导柱(7 )和D-SUB插头(6 )相对应的导套(12 )和D-SUB插座(13 )；交换侧体(11)两 侧设有与固定侧体(5)两侧气腔对应的气腔及接头(8、9)。
2.根据权利要求1所述的一种工业机器人与工具间自动切换的装置，其特征在于所 述的交换侧体(11)上的气腔内装有气口接头(14)、堵气钢珠(27)和弹簧(26)。
3.根据权利要求1或2所述的一种工业机器人与工具间自动切换的装置，其特征在于 所述的活塞(16)设有内孔，内孔内装有弹簧(25)、钢珠托盘(19)和防转钢珠(22)。
4.根据权利要求1或2所述的一种工业机器人与工具间自动切换的装置，其特征在于 所述的活塞(16)、连接支架(17)与该装置的固定侧体(5)的接口处分别装有活塞密封圈 (20 )与密封垫(18 )，活塞(16 )、连接支架(17 )之间装有连接架密封圈(21)。
5.根据权利要求1或2所述的一种工业机器人与工具间自动切换的装置，其特征在于 所述的气口接头(14)与该装置的交换侧体(11)之间装有密封垫(15)和密封圈(28)。
6.根据权利要求1或2所述的一种工业机器人与工具间自动切换的装置，其特征在于 所述的活塞(16)的头部形状由斜面和凹槽交替对称分布。
7.根据权利要求1或2所述的一种工业机器人与工具间自动切换的装置，其特征在于 所述的固定侧体(5)和交换侧体(11)采用铝材料制作。
8.根据权利要求1或2所述的一种工业机器人与工具间自动切换的装置，其特征在于 所述的接头(8、9)为直径规格不同的接头。
专利摘要本实用新型的名称为一种工业机器人与工具间自动切换的装置。属于机械切换装置技术领域。它主要是解决现有工业机器人配备多个工具存在克交换工具的问题。它的主要特征包括固定侧和交换侧；固定侧体内设有空腔及与该空腔连接的进、出气道、活塞，空腔外设有连接支架；连接支架上设有导向固定孔及锁紧钢珠,活塞前端设有配合的斜面及凹槽；固定侧体上设有导柱、D-SUB插头、气腔及接头；交换侧体的空腔内壁上设有与锁紧钢珠配合的凹槽；交换侧体上设有对应的导套、D-SUB插座、气腔及接头。本实用新型具有可为同一台工业机器人安装多种工具，实现自动、快速更换工具，提高使用效率的特点，主要用于多种工具与工业机器人连接时的自动切换。
文档编号B25J17/00GK201913646SQ20112000361
公开日2011年8月3日 申请日期2011年1月7日 优先权日2011年1月7日
发明者余大志 申请人:湖北大工机电有限公司