一种机器人末端自动换接器制造技术

本发明专利技术公开了一种机器人末端自动换接器，包括相连接的腕部端口和工具端口，腕部端口包括腕部端口壳体、步进电机、凸轮、轴承、滚珠和固定套，腕部端口壳体设置为圆筒结构，其一端的圆周上间隔设置有多个连接槽，每个连接槽内设置有一锥形孔，步进电机通过固定套固定连接在腕部端口壳体内，步进电机的输出端与凸轮连接，滚珠设置在锥形孔内，凸轮的凸轮端外周间隔设置有多个凹槽，工具端口包括工具端口壳体，工具端口壳体下端圆周上间隔设置有多个连接块，连接块与连接槽对应设置，连接块内壁上设置有环向的凹槽，本发明专利技术通过凸轮与滚珠的配合，具有自锁功能，不需要额外的自锁保护装置，结构更加简单，更适合狭小空间内更换刀具工作。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人末端自动换接器
本专利技术涉及盾构机自动换刀
，尤其涉及一种机器人末端自动换接器。
技术介绍
在自动化技术日益发展的当下，机器取代人工已然成为必然趋势，机器人以其灵活性、高效率等特点成为不可缺少的一环。特别是在盾构机更换刀具时，由于工作环境恶劣，高压封闭，工人在换刀作业中有生命危险，用机器人代替人工换刀可以避免这一点，但是在换刀作业过程中，需要更换不同的工具针对不同的紧固件。对于这种情况，现有的快换装置应用于端拾器，不但结构复杂，重量与体积不适用于空间狭小的土仓，而且需要专门的自锁保护装置。因此，提供一种结构简单、重量轻、体积小、可自锁的自动换接器是本领域需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种机器人末端自动换接器。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种机器人末端自动换接器，包括相连接的腕部端口和工具端口，所述腕部端口包括腕部端口壳体、步进电机、凸轮、轴承、滚珠和固定套，所述腕部端口壳体设置为圆筒结构，其一端通过法兰与机器人腕部相连接，另一端的圆周上间隔设置有多个连接槽，每个连接槽内设置有一锥形孔，所述步进电机通过固定套固定连接在腕部端口壳体内，所述步进电机的输出端通过平键与凸轮连接，所述轴承的轴承内圈与凸轮的凸轮轴接触配合，所述轴承的轴承外圈与腕部端口壳体内壁接触配合，所述滚珠设置在锥形孔内，所述凸轮的凸轮端外周间隔设置有多个凸轮凹槽；所述工具端口包括工具端口壳体，所述工具端口壳体下端圆周上间隔设置有多个连接块，所述连接块与连接槽对应设置，所述连接块内壁上设置有环向的凹槽，所述滚珠的位置与凹槽相对应。优选的，所述锥形孔的小口孔径小于滚珠的直径。优选的，所述连接槽的数量为3个，对应地，所述锥形孔的数量为3个，所述连接块的数量为3个。优选的，所述腕部端口壳体的下部设置有方形缺口，所述步进电机通过方形缺口与电源连接。优选的，所述固定套为筒形结构，其外周与腕部端口壳体内壁接触配合，内部设置有与步进电机匹配的缺口。优选的，所述腕部端口壳体与机器人腕部连接的一端设置有端盖，所述端盖与腕部端口壳体螺纹连接。优选的，所述端盖上设置有多个扇形槽。优选的，所述滚珠通过锥形孔的小孔端与凹槽接触，通过锥形孔的大孔端与凸轮的凸轮端接触。优选的，所述腕部端口壳体外壁设置有有腕部端口电气接头，所述工具端口壳体外壁设置有工具端口电气接头，所述腕部端口电气接头与工具端口电气接头位置相对应。本专利技术的有益效果：本专利技术的腕部端口和工具端口进行连接时，凸轮与滚珠配合，使换接器具有了自锁功能，意外断电时滚珠受凸轮作用会保持锁死状态，使工具端口不会脱落，不需要额外的自锁保护设备，减少制造成本，结构更加简单，体积小，重量轻，更适合狭小空间内更换刀具工作。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术的腕部端口结构示意图；图3为图2中A-A剖视图；图4本专利技术的工具端口结构示意图；图5为图4中B-B剖视图；图6为本专利技术的凸轮结构示意图；图7为本专利技术的固定套结构示意图；图8为本专利技术的端盖结构示意图。图中：1腕部端口、2工具端口、3腕部端口壳体、4工具端口壳体、5腕部端口梯形块、6连接块、7腕部端口电气接口、8工具端口电气接口、9滚珠、10凹槽、11轴承、12凸轮、13步进电机、14固定套、15端盖、16凸轮凹槽、17平键、18连接槽、19锥形孔、20方形缺口、21缺口、22扇形槽。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。参照图1-图8，一种机器人末端自动换接器，包括相连接的腕部端口1和工具端口2，所述腕部端口1与盾构机自动换刀机器人腕部连接，所述工具端口2与换刀工具连接。具体地，所述腕部端口1包括腕部端口壳体3、步进电机13、凸轮12、轴承11、滚珠9和固定套14，所述腕部端口壳体3设置为圆筒结构，其一端通过法兰与机器人腕部相连接，另一端的圆周上间隔设置有多个连接槽18，每个连接槽18内设置有一锥形孔19，相邻连接槽18之间设置有腕部端口梯形块5，本实施例中，所述连接槽18的数量为3个，对应地，所述锥形孔19的数量也为3个，所述步进电机13通过固定套14固定连接在腕部端口壳体3内，所述固定套14为筒形结构，其外周与腕部端口壳体3内壁接触配合，内部设置有与步进电机13匹配的缺口21，所述腕部端口壳体3的下部设置有方形缺口20，所述步进电机13通过方形缺口20与电源连接。所述步进电机13的输出端通过平键17与凸轮12连接，所述轴承11的轴承内圈与凸轮12的凸轮轴接触配合，所述轴承11的轴承外圈与腕部端口壳体3内壁接触配合，所述凸轮12的凸轮端外周间隔设置有多个凸轮凹槽16，凸轮端与腕部端口壳体3内壁为滑动配合，所述滚珠9设置在锥形孔19内，所述锥形孔19的小口孔径小于滚珠9的直径，因此，滚珠9不会从锥形孔19中流出。所述工具端口2包括工具端口壳体4，所述工具端口壳体4下端圆周上间隔设置有多个连接块6，本实施例中，所述连接块6的数量为3个，所述连接块6与连接槽18对应设置，所述连接块6内壁上设置有环向的凹槽10，所述滚珠9的位置与凹槽10对应，所述滚珠9通过锥形孔19的小孔端与凹槽接触，通过锥形孔19的大孔端与凸轮12的凸轮端接触。所述腕部端口壳体3与机器人腕部连接的一端设置有端盖15，所述端盖15与腕部端口壳体3螺纹连接，所述端盖15上设置有多个扇形槽22，便于人工扭紧。所述腕部端口壳体3外壁设置有腕部端口电气接头7，所述工具端口壳体4外壁设置有工具端口电气接头8，所述腕部端口电气接头7与工具端口电气接头8位置相对应，电气接头用于电气缆线的连接，机器人控制端通过电气接头与末端工具相连接，并将控制信号传递给末端工具。本专利技术工作时，首先将本专利技术的快换器安装到机器人末端，其中腕部端口1与机器人腕部相连，工具端口2与换刀工具相连，再将步进电机13电源线与外部电源相连。接下来将腕部端口1与工具端口2对接，首先启动步进电机13，步进电机13通过平键17带动凸轮12转动，凸轮凹槽16转动至腕部端口壳体3上的锥形孔19位置时，滚珠9随凸轮凹槽16的弧度向锥形孔内退缩，此时滚珠9在锥形孔内处于退缩状态，可将腕部端口1与工具端口2对接。腕部端口1通过连接槽18与连接块6的配合套在工具端口2上，对接完成时，腕部端口电气接口7与工具端口电气接口8接通，接通信号传输给控制系统，步进电机13启动，带动凸轮12转动，凸轮凹槽16转动离开腕部端口壳体3上的锥形孔19位置，滚珠9在锥形孔19内被凸轮轮廓压紧在锥形孔19小口处，同时滚珠9从小孔内探出的部分会进入工具端口2的凹槽10内，进而实现腕部端口1与工具端口2对接锁紧，此时的快换器处于锁紧状态，接下来机器人便可进行换刀工作。需要更换换刀工具时，启动步进电机13，带动凸轮12转动，凸轮凹槽16转动至腕部端口壳体3上的锥形孔19位置时，腕部端口1与工具端口2脱开，将原换刀工具卸下，换上新换刀工具，参照上述锁紧步骤，可以快速将腕部端口1与工具端口2对接锁紧，从而使机器人快速进入工作状态。以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人末端自动换接器，其特征在于，包括相连接的腕部端口（1）和工具端口（2），所述腕部端口（1）包括腕部端口壳体（3）、步进电机（13）、凸轮（12）、轴承（11）、滚珠（9）和固定套（14），所述腕部端口壳体（3）设置为圆筒结构，其一端通过法兰与机器人腕部相连接，另一端的圆周上间隔设置有多个连接槽（18），每个连接槽（18）内设置有一锥形孔（19），所述步进电机（13）通过固定套（14）固定连接在腕部端口壳体（3）内，所述步进电机（13）的输出端通过平键（17）与凸轮（12）连接，所述轴承（11）的轴承内圈与凸轮（12）的凸轮轴接触配合，所述轴承（11）的轴承外圈与腕部端口壳体（3）内壁接触配合，所述滚珠（9）设置在锥形孔（19）内，所述凸轮（12）的凸轮端外周间隔设置有多个凸轮凹槽（16）；所述工具端口（2）包括工具端口壳体（4），所述工具端口壳体（4）下端圆周上间隔设置有多个连接块（6），所述连接块（6）与连接槽（18）对应设置，所述连接块（6）内壁上设置有环向的凹槽（10），所述滚珠（9）的位置与凹槽（10）相对应。

【技术特征摘要】
1.一种机器人末端自动换接器，其特征在于，包括相连接的腕部端口（1）和工具端口（2），所述腕部端口（1）包括腕部端口壳体（3）、步进电机（13）、凸轮（12）、轴承（11）、滚珠（9）和固定套（14），所述腕部端口壳体（3）设置为圆筒结构，其一端通过法兰与机器人腕部相连接，另一端的圆周上间隔设置有多个连接槽（18），每个连接槽（18）内设置有一锥形孔（19），所述步进电机（13）通过固定套（14）固定连接在腕部端口壳体（3）内，所述步进电机（13）的输出端通过平键（17）与凸轮（12）连接，所述轴承（11）的轴承内圈与凸轮（12）的凸轮轴接触配合，所述轴承（11）的轴承外圈与腕部端口壳体（3）内壁接触配合，所述滚珠（9）设置在锥形孔（19）内，所述凸轮（12）的凸轮端外周间隔设置有多个凸轮凹槽（16）；所述工具端口（2）包括工具端口壳体（4），所述工具端口壳体（4）下端圆周上间隔设置有多个连接块（6），所述连接块（6）与连接槽（18）对应设置，所述连接块（6）内壁上设置有环向的凹槽（10），所述滚珠（9）的位置与凹槽（10）相对应。2.根据权利1所述的一种机器人末端自动换接器，其特征在于，所述锥形孔（19）的小口孔径小于滚珠（9）的直径。3.根据权利要求1所述的一种机器人末端自动换接器，其特征在于，所述连接槽（18）的数量为3个，对应地，所述锥形孔（...

【专利技术属性】
技术研发人员：李庆党，张东阳，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37