[发明专利]机器人手臂、快换夹具装置及工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器手臂设计领域，尤其涉及一种机器人手臂、快换夹具装置及工作方法。

背景技术

近年来，随着我国制造业转型升级压力增加和劳动力成本的不断攀升，越来越多的企业考虑以机器换人。另一方面，现在的消费者个性化需求越来越浓，不同配置及外观个性等元素决定着制造企业势必采用柔性制造技术。柔性制造则是运用机器人和工具快换装置在同一装配线上制造不同的产品。

机器人工具夹具快换装置通过对机器人自动更换不同的末端执行器或外围设备，使机器人的应用更具柔性。为保证机器人手臂末端工具的快速更换和较高的安全性，需要对快换装置的结构有更高的要求，因此，有必要提供一种新的机器人手臂、快换夹具装置及工作方法满足以上要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能快速更换，稳定性好，安全性高的机器人手臂、快换夹具装置及工作方法。

本发明提供一种快换夹具装置，包括快换机器端、快换夹具端和锁紧块，所述快换机器端与快换夹具端轴向配合，所述快换机器端包括层叠设置的机器连接部和快换连接部，所述锁紧块旋合于快换连接部与快换夹具端之间，所述锁紧块与快换连接部的接触面上均具有一相互配合且用于锁紧的斜面。

优选的，所述快换连接部中心处凹陷形成有凸台和贯通的第一插入槽，所述快换夹具端对应位置处凹陷形成有卡部和贯通的第二插入槽，所述快换连接部的凹陷方向与快换夹具端的凹陷方向相对，所述第一插入槽和第二插入槽位置对应，所述卡部与凸台位置对应，所述锁紧块在第一插入槽、第二插入槽和卡部、凸台之间旋合连接，所述斜面设于锁紧块与凸台接触面上。

优选的，还包括与锁紧块连接并驱动其旋转的旋转电机，所述旋转电机设于所述机器连接部内；所述机器连接部的中心处设有一矩形槽，所述旋转电机在所述矩形槽内带动锁紧块上下位移。

优选的，所述凸台包括同一圆周呈对角设置的第一凸台和第二凸台，所述第一凸台和第二凸台逆时针依次设置有第一导向面、第一配合斜面和第一平面；第二导向面、第二配合斜面和第二平面，所述锁紧块包括第一横部、第二横部及连接两者之间的连通部，所述连通部在所述快换连接部的中心处贯通快换连接部和快换夹具端，所述第一横部在快换连接部的凹陷处与凸台接触，所述第二横部在快换夹具端的凹陷处与卡部接触。

优选的，所述第一横部包括呈对角设置的左横部和右横部，所述左横部和右横部与凸台接触面上顺时针依次设置有第三导向面、第三配合斜面和第三平面；第四导向面、第四配合斜面和第四平面。

优选的，所述第一导向面的斜率大于所述第一配合斜面，所述第一导向面和第二导向面的斜角坡度相同，且都为1/2～1/5，所述第三导向面、第四导向面与第一导向面、第二导向面结构配合；所述第一配合斜面和第二配合斜面的斜角坡度相同，所述第三配合斜面、第四配合斜面与第一配合斜面、第二配合斜面结构配合用于锁紧。

优选的，所述凸台的圆周长为90°，所述锁紧块的圆周长为40～80°，优选为55°；所述第二凸台的第二平面末端处设有用于挡住锁紧块的限位块，所述限位块位于锁紧块周向旋转极限位置处。

优选的，所述快换连接部还包括至少两个定位销，所述快换夹具端还包括与所述定位销配合的定位孔，所述定位销的末端为圆锥结构。

本发明还提供一种快换夹具装置的方法，包括如下步骤：

所述机器连接部内的矩形槽装有所述旋转电机，所述旋转电机输出轴与锁紧块连接，所述锁紧块的第一横部在快换连接部的凹陷部；

所述旋转电机在矩形槽内顺时针旋转，同时驱动锁紧块在快换连接部的凹陷处一同旋转，当锁紧块的第二横部抵接到限位块时，电机停止转动，锁紧块停止在第一插入槽位置处；

将所述快换机器端移动至快换夹具端的上方，将快换机器端盖合于快换夹具端上，通过所述定位销插入所述定位孔内实现轴向配合；

所述旋转电机驱动锁紧块逆时针旋转，锁紧块的第一横部被旋入凸台，第二横部被旋入卡部；第一横部被旋入凸台时，依次接触的面为：第三导向面和第一导向面，另一侧第四导向面和第二导向面；第三配合斜面和第一配合斜面，另一侧第四配合斜面和第二配合斜面；最后接触的为第三平面和第一平面，第四平面和第二平面；直到锁紧块锁紧于凸台和卡部之间，旋转电机停止驱动；

所述机器连接端与快换夹具端完成装配；

反之旋转则所述机器连接端退出快换夹具端。

本发明还提供一种机器人手臂，包括手臂端、夹具端和快换夹具装置，所述手臂端与快换夹具装置的快换机器端连接，所述夹具端与快换夹具装置的快换夹具端连接。