一种机械臂末端工具快速更换装置的制作方法

本发明涉及机械臂技术领域，具体涉及一种机械臂末端工具快速更换装置。

背景技术：

机器人进行作业时，其末端工具通常根据具体的作业任务和环境不同而采用不同的工具。在作业时，由于任务的需要，需要快速更换末端工具(即机器人末端执行器，如抓手、电动扳手、液压扳手、机器人喷涂枪、喷涂枪、机器人电焊焊枪等)，目前，在机械臂和末端工具上安装配对的连接部件，以便快速对末端工具的切换，但是，常规的连接部件在进行连接时，通过翻转或者转动进行连接，机械臂与末端工具之间的角度会发生变化，导致某些部件，如油路管道不能通过连接部件直接连接，只能再次通过手动连接，不能实现真正意义上的末端工具快速更换。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种机械臂末端工具快速更换装置，以解决现有机械臂不能实现真正意义上的末端工具快速更换的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种机械臂末端工具快速更换装置，包括：与机械臂连接的连接公端以及与末端工具连接的连接母端；连接公端包括框架，以及位于框架内的锁紧装置和驱动装置；框架的两端分别设有卡槽和弧形槽；锁紧装置包括滑块以及与滑块连接的锁紧销；滑块与框架沿框架的延伸方向滑动配合并与驱动装置连接，锁紧销与弧形槽形成卡接空间；连接母端的两端分别设有连接梁，连接梁分别位于卡槽和卡接空间内。

本发明的连接公端和连接母端之间连接后，实现机械臂和末端工具的连接。在连接时，连接母端其中一端的连接梁伸入卡槽中，并使另一端的连接梁与弧形槽接触，通过驱动装置驱动锁紧销，使锁紧销和弧形槽之间形成卡接空间，将连接梁进行限位，由于卡槽和卡接空间的朝向为远离框架的方向，因此卡槽和卡接空间从相反方向将连接母端的两端的连接梁进行限位，从而完成机械臂与末端工具之间的连接。在拆分时，驱动装置反向驱动锁紧销，即可使机械臂与末端工具脱离。

本发明在最终连接时，通过锁紧销的伸缩来实现机械臂与末端工具之间的连接，实质上是采用对接的方式来完成机械臂与末端工具之间的连接，由于滑块与锁紧销连接，在最终连接时，滑块相对于连接母端做直线运动，能够完成滑块与连接母端之间的对接连接部件之间的对接操作，如完成液压管之间的连接操作，从而实现真正意义上的末端工具快速更换。

此外，本发明通过锁紧销简单的伸缩即可完成机械臂与末端工具之间的更换操作，相较于常规更换操作，操作更加简单、更换速度更快。

进一步地，上述锁紧销与滑块靠近弧形槽的一侧连接，并且锁紧销靠近弧形槽的开口，使锁紧销与弧形槽形成卡接空间，卡槽和卡接空间的朝向为远离框架的方向。

本发明的卡擦和卡接空间分别位于框架的两端，并且卡槽和卡接空间的朝向均为远离框架的方向，卡槽和卡接空间与连接梁连接后，连接公端和连接母端之间能够进行固定连接，因此，仅通过锁紧销的伸缩即可完成连接公端和连接母端之间的连接和拆卸操作，操作简单、末端工具的更换速度快。

进一步地，上述滑块靠近弧形槽的一侧通过快速对接组件与连接母端连接；快速对接组件包括相互对接的快速对接阴接头和快速对接阳接头，快速对接阴接头和快速对接阳接头分别与滑块和第二安装块连接，快速对接阴接头和快速对接阳接头之间的对接方向与滑块和框架之间的滑动方向平行。

本发明的快速对接组件用于机械臂和末端工具之间油路的快速、自动连接。由于连接公端和连接母端实质上是采用对接的方式来完成机械臂与末端工具之间的连接，使得在机械连接的同时，使油路能够通过快速对接组件快速、自动连接，不需要手动连接油路，从而实现真正意义上的末端工具快速更换。

进一步地，上述滑块的顶部设有第一安装块，第一安装块上设有第一液压接头；连接母端设有第二安装块，第二安装块上设有第二液压接头，第一液压接头和第二液压接头分别与快速对接阴接头和快速对接阳接头连通。

本发明的第一液压接头用于与机械臂的油路连接，第二液压接头用于与末端工具的油路连接，第一液压接头和第二液压接头分别与快速对接阴接头和快速对接阳接头连通时，能够通过对接的方式使机械臂和末端工具之间油路快速、自动连接。

进一步地，上述滑块的侧面设有滑槽，框架的内侧设有与滑槽滑动配合的滑条。

进一步地，上述滑块设有减重孔。

本发明的减重孔用于保证在不降低性能的前提下，减轻整个装置的重量。

进一步地，上述滑块靠近弧形槽的一侧设有限位块，限位块位于减重孔的延伸方向。

进一步地，上述驱动装置伸入减重孔中，驱动装置的作动部件与限位块连接。

由于减重孔的存在，驱动装置可以伸入到减重孔中，驱动装置的作动部件与滑块连接后，驱动装置与滑块之间的相对位置可以减小，从而提高空间利用率，使整个装置结构更加紧凑，在不影响其他功能的前提下，降低整个机构的体积。

本发明的减重孔对驱动装置具有支撑的作用，避免驱动装置出现摆动等情况。

进一步地，上述驱动装置的液压装置或电动装置。

进一步地，上述卡槽的边缘设有楔形面。

本发明的楔形面的作用为：连接梁在进入卡槽中时，对连接梁具有导向的作用，增大连接时的允许误差，即提高容错率。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明在进行最终连接时，实质上是采用对接的方式来完成机械臂与末端工具之间的连接，使得滑块相对于连接母端做直线运动，能够完成滑块与连接母端之间的对接连接部件之间的对接操作，从而实现真正意义上的末端工具快速更换。

(2)本发明通过锁紧销简单的伸缩即可完成机械臂与末端工具之间的更换操作，相较于常规更换操作，操作更加简单、更换速度更快。

(3)本发明在快速更换末端工具的同时，还能准确对油路实现快速、自动连接，避免人工进行油路连接，实现真正意义上的末端工具快速更换。

附图说明

图1为本发明的机械臂末端工具快速更换装置的结构示意图；

图2和图3为本发明的连接公端的结构示意图；

图4为本发明的框架与驱动装置之间的连接示意图；

图5和图6为本发明的锁紧装置的结构示意图；

图7为本发明的连接母端的机构示意图；

图8和图9为本发明的机械臂末端工具快速更换装置在进行连接时的示意图。

图中：10-连接公端；20-连接母端；21-连接梁；22-第二安装块；23-第二液压接头；31-快速对接阴接头；32-快速对接阳接头；110-框架；111-卡槽；112-弧形槽；113-卡接空间；114-滑条；120-锁紧装置；121-滑块；122-锁紧销；123-第一安装块；124-第一液压接头；125-限位块；126-滑槽；127-减重孔；130-驱动装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例

请参照图1，一种机械臂末端工具快速更换装置，包括：连接公端10和连接母端20，连接公端10与机械臂连接，连接母端20与末端工具连接，通过连接公端10和连接母端20之间的快速连接和快速拆卸，完成末端工具的快速更换。

请参照图2至图3，连接公端10包括框架110、锁紧装置120和驱动装置130。框架110用于与机械臂连接。锁紧装置120设置在框架110的内部，并与框架110滑动配合，用于与连接母端20之间的可拆卸连接。驱动装置130设置在框架110内。

请参照图4，框架110的两端分别设有卡槽111和弧形槽112，卡槽111的开口方向为沿框架110的轴向并远离框架110。框架110的内部相对应的两侧分别设有滑条114，滑条114的延伸方向与框架110的延伸方向一致。驱动装置130的一端与框架110固定连接，另一端与锁紧装置120连接，驱动装置130的驱动轴的延伸方向与滑条114的延伸方向一致。通过驱动装置130驱动锁紧装置120在框架110中滑动，实现锁紧装置120与连接母端20之间的连接和拆卸，实现末端工具的更换。

请参照图3、图5和图6，锁紧装置120包括滑块121和锁紧销122。滑块121相对应的两侧分别设有滑槽126，滑槽126与滑条114相配合，使得锁紧装置120在驱动装置130的作用下沿滑条114的延伸方向滑动。滑块121的顶部设有两个第一安装块123，第一安装块123上连接有第一液压接头124，第一液压接头124与机械臂的油路连通。滑块121设有减重孔127，用于减轻滑块121的重量。滑块121的其中一侧与锁紧销122连接，驱动装置130位于滑块121相对应的另一侧，驱动装置130从减重孔127中伸入。

滑块121与锁紧销122连接的一侧设有限位块125和快速对接阴接头31，快速对接阴接头31围绕限位块125设置并与第一液压接头124连通。在本实施例中，锁紧销122的数量为2，锁紧销122的端部呈扁平状；减重孔127贯穿滑块121，驱动装置130的作动部件伸出减重孔127并与限位块125连接，显然，减重孔127还可以不贯穿滑块121，此时驱动装置130的作动部件位于减重孔127中并与滑块121连接；驱动装置130采用电机，显然驱动装置130还可以采用液压装置进行驱动，如液压缸等。

滑块121靠近框架110设有弧形槽112的一端，锁紧销122靠近弧形槽112设置，使得锁紧销122与弧形槽112之间形成卡接空间113，卡接空间113的开口方向为沿框架110的轴向并远离框架110，即卡接空间113的开口方向和卡槽111的开口方向反向设置。

请参照图7，连接母端20的顶部的两端分别设有连接梁21，连接梁21之间相互平行并且两根连接梁21分别伸入卡接空间113和卡槽111中，实现连接公端10和连接母端20之间的连接。连接母端20的内部靠近其中一个连接梁21的位置设有第二安装块22，第二安装块22的两侧分别设有相互连通的第二液压接头23和快速对接阳接头32，快速对接阳接头32朝向另一跟连接梁21所在的方向。

请参照图8和图9，末端工具的更换过程包括末端工具拆卸过程和末端工具组装过程，具体过程如下：

末端工具拆卸过程：(1)启动驱动装置130，驱动装置130带动滑块121在框架110内滑动，使得锁紧销122远离弧形槽112，解除对其中一个连接梁21的限位，此时卡接空间113消失，同时快速对接阴接头31和快速对接阳接头32之间分离；(2)驱动机械臂，连接公端10整体转动，使连接公端10与连接母端20绕另一个连接梁21形成交叉状态；(3)驱动机械臂，连接公端10整体移动，使另一个连接梁21与卡槽111脱离，完成末端工具的拆卸过程。

末端工具组装过程：(1)驱动机械臂，使连接公端10与连接母端20呈交叉的形式，并使其中一个连接梁21进入卡槽111中；(2)驱动机械臂，连接公端10整体绕连接梁21转动，直到弧形槽112的侧壁与另一个连接梁21接触；(3)启动驱动装置130，驱动装置130带动滑块121在框架110内滑动，使得锁紧销122靠近弧形槽112，形成卡接空间113，卡接空间113对另一个连接梁21进行限位，同时，滑块121的移动，使得快速对接阴接头31和快速接头阳接头32之间通过对接连接，完成末端工具的组装过程。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。