锁紧机构的制作方法

本实用新型涉及锁紧机构领域，具体地，涉及一种锁紧机构。

背景技术：

机器人技术在生活和生产中应用广泛，目前的机器人大多应用于特定场合，具有固定的构型，制约了机器人的推广和多领域的应用。机器人的模块化是当今世界机器人研究和开发的趋势，通过在机器人端安装不同的工具端实现机器人功能用途的扩展，但现有技术中工具端与机器人端的安装和拆卸存在诸多问题，松开和锁紧操作不方便，锁紧不牢固，控制精度不高，结构复杂，极大的限制了机器人功能用途的扩展。

专利文献cn204658462u公开了一种机器人快换工具装置，包括机器人端本体、工具端本体，机器人端本体连接在工具端本体上，机器人端本体与工具端本体的连接处设有锁紧装置，通过锁紧装置将机器人端本体锁紧装配在工具端本体上，但该种设计中，当活塞回收后，连接用钢球还保持在与工具端贴合的位置，仅当机器人端与工具端产生相对运动时，依靠工具端自重，使锁紧斜面反推钢球回收，实现机器人端与工具端的脱离；该结构容易因为机器人端钢球卡槽的磨损，极易引起工具端锁紧斜面反推钢球回收过程失效，引起分离失败。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种锁紧机构。

根据本实用新型提供的一种锁紧机构，包括机器人端以及工具端；

所述机器人端包括第一外壳、推力斜面、活塞盖部件、上封盖以及球珠；

所述第一外壳的内部设置有导向柱，所述第一外壳的内部设置有与外部相连通的第一容纳空间，所述活塞盖部件安装在第一容纳空间中，所述活塞盖部件套装在导向柱上且能够相对于导向柱滑动，所述上封盖与导向柱连接；

所述推力斜面的一端安装在第一外壳上，所述推力斜面的另一端延伸到第一外壳的外部；

所述活塞盖部件上安装有锁紧动作端，所述锁紧动作端沿周向设置有安装通孔，所述锁紧动作端的内部设置有锁紧空间，所述推力斜面、活塞盖部件共同形成第二容纳空间，所述球珠的一端安装在第二容纳空间中且所述球珠的另一端能够穿过安装通孔并延伸到锁紧空间中；

所述工具端上设置有拉钉，所述拉钉上设置有锁紧承力端，所述锁紧承力端能够匹配安装在锁紧空间中；

所述机器人端能够在松开状态与锁紧状态之间进行切换：

当活塞盖部件在外力的驱使下远离导向柱的方向运动时，所述活塞盖部件能够带动所述锁紧动作端同步运动，球珠向远离锁紧空间的方向运动，此时，机器人端与工具端处于松开状态；

当活塞盖部件在外力的驱使下靠近导向柱的方向运动时，所述活塞盖部件能够带动所述锁紧动作端同步运动，球珠向靠近锁紧空间的方向运动，此时，机器人端和工具端处于锁紧状态。

优选地，所述工具端上还设置有第二外壳，所述拉钉安装在第二外壳上；

所述拉钉的锁紧承力端延伸到第二外壳的外部。

优选地，所述活塞盖部件与第一外壳之间形成第三容纳空间，所述第一外壳上设置有与第三容纳空间相连通的第一气路通道；

所述活塞盖部件与上封盖之间形成第四容纳空间，所述第一外壳上设置有与第四容纳空间相连通的第二气路通道。

优选地，还包括控制装置，所述第一气路通道上设置有第一控制阀，所述第二气路通道上设置有第二控制阀；

所述第一控制阀、第二控制阀分别与控制装置电连接。

优选地，所述锁紧动作端为筒状结构，所述锁紧动作端沿周向设置有多个安装通孔，多个所述安装通孔沿锁紧动作端的周向均匀或非均匀布置；

所述球珠的数量与安装通孔的数量相匹配。

优选地，所述安装通孔靠近球珠的一端为锥形面结构，所述球珠的直径大于安装通孔的直径。

优选地，所述推力斜面上设置有第一锁紧助力面以及第一松开助力面；

所述第一锁紧助力面、第一松开助力面共同组成中间内收两端外放的行走通道，所述机器人端在松开状态与锁紧状态之间切换时，所述锁紧动作端沿行走通道的轴向方向运动。

优选地，所述锁紧承力端沿周向的外表面设置有第二锁紧助力面、第二松开助力面以及第二过渡面；

所述第二锁紧助力面、第二过渡面、第二松开助力面依次连接形成中间内凹两端外凸的结构。

优选地，还包括限位板，所述限位板安装在上封盖上，所述限位板能够在锁紧动作端向远离导向柱的方向运动时的行程进行限位。

优选地，所述球珠采用钢球。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型不仅能够实现可靠的锁紧连接功能，还能在需要更换工具端时，提供一个稳定的主动分离作用力，使工具端与机器人端产生间隙，提高分离过程执行的可靠性，结构简单，操作精准。

2、本实用新型在锁紧结构执行完松开动作后，主要的锁紧部件球珠与工具端充分脱离，而不是在机器人端与工具端远离过程中靠工具端自重使钢球复位回收，减少了球珠的磨损，减少了由球珠卡死引起的分离不成功的风险。

3、本实用新型中通过控制装置与第一控制阀、第二控制阀电连接能够实现对松开状态以及锁紧状态的调节，结构合理。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型锁紧过程的结构示意图；

图2为本实用新型机器人端的结构示意图；

图3为本实用新型工具端的结构示意图；

图4为本实用新型中间过程的结构示意图；

图5为本实用新型松开过程的结构示意图。

图中示出：

机器人端1推力斜面12第二锁紧助力面22a

工具端2第一锁紧助力面12a第二松开助力面22b

导向柱3第一松开助力面12b第二过渡面22c

锁紧动作端4活塞盖部件13第三容纳空间111

第二容纳空间5上封盖14第四容纳空间112

锁紧承力端6球珠15安装通孔131

第一外壳11拉钉22

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型提供了一种锁紧机构，如图1-5所示，包括机器人端1以及工具端2，所述机器人端1包括第一外壳11、推力斜面12、活塞盖部件13、上封盖14以及球珠15，所述第一外壳11的内部设置有导向柱3，所述第一外壳11的内部设置有与外部相连通的第一容纳空间，所述活塞盖部件13套装在导向柱3上且都安装在第一容纳空间中，所述活塞盖部件13在外力的驱使下能够沿导向柱3滑动，所述上封盖14与导向柱3连接；所述推力斜面12的一端安装在第一外壳11上，所述推力斜面12的另一端延伸到第一外壳11的外部；所述活塞盖部件13上安装有锁紧动作端4，所述锁紧动作端4沿周向设置有安装通孔131，所述锁紧动作端4的内部设置有锁紧空间，锁紧空间位于锁紧动作端4的中心且与周向布置的安装通孔131相连通，在一个优选例中，锁紧动作端4为筒状结构。所述推力斜面12、活塞盖部件13、上封盖14共同形成第二容纳空间5，所述球珠15安装在第二容纳空间5中且球珠15的端部能够从安装通孔131的一侧穿过并凸出于安装通孔131的另一侧进入到锁紧空间中；所述工具端2上设置有拉钉22，所述拉钉22上设置有锁紧承力端6，所述锁紧承力端6能够匹配安装在锁紧空间中。

进一步地，如图1、图4、图5所示，所述机器人端1能够在松开状态与锁紧状态之间进行切换，当活塞盖部件13在外力的驱使下远离导向柱3的方向运动时，所述活塞盖部件13能够带动所述锁紧动作端4同步运动，球珠15向远离锁紧空间的方向运动，如图5所示，此时，机器人端1与工具端2处于松开状态；当活塞盖部件13在外力的驱使下靠近导向柱3的方向运动时，所述活塞盖部件13能够带动所述锁紧动作端4同步运动，球珠15向靠近锁紧空间的方向运动，如图3所示，此时，机器人端1和工具端2处于锁紧状态。

具体地，如图3所示，所述工具端2上还设置有第二外壳21，所述拉钉22安装在第二外壳21上，所述拉钉22的锁紧承力端6延伸到第二外壳21的外部。在一个优选例中，如图2所示，所述锁紧承力端6沿周向的外表面设置有第二锁紧助力面22a、第二松开助力面22b以及第二过渡面22c，所述第二锁紧助力面22a、第二过渡面22c、第二松开助力面22b依次连接形成中间内凹两端外凸的结构。

具体地，如图1-5所示，所述活塞盖部件13与第一外壳11之间形成第三容纳空间111，所述第一外壳11上设置有与第三容纳空间111相连通的第一气路通道，所述活塞盖部件13与上封盖14之间形成第四容纳空间112，所述第一外壳11上设置有与第四容纳空间112相连通的第二气路通道。在一个优选例中，本实用新型还包括控制装置，所述第一气路通道上设置有第一控制阀，所述第二气路通道上设置有第二控制阀，所述第一控制阀、第二控制阀分别与控制装置电连接，控制装置能够分别控制第一控制阀、第二控制阀打开或关闭，进而使压缩气体进入第三容纳空间111或第四容纳空间112中，为活塞盖部件13的运动提供动力。

具体地，如图2所示，所述锁紧动作端4沿周向设置有多个安装通孔131，多个所述安装通孔131沿锁紧动作端4的周向均匀或非均匀布置，所述球珠15的数量与安装通孔131的数量相匹配，在一个优选例中，所述安装通孔131靠近球珠15的一端为锥形面结构，锁紧动作端4运动时能够借助锥形面带动球珠15运动，所述球珠15的直径大于安装通孔131的直径，这样能够保证球珠15不会通过安装通孔131进入到锁紧空间中，所述球珠15采用钢球。

具体地，如图1、图2所示，在一个优选例中，所述推力斜面12上设置有第一锁紧助力面12a以及第一松开助力面12b，所述第一锁紧助力面12a、第一松开助力面12b共同组成中间内收两端外放的行走通道，所述机器人端1在松开状态与锁紧状态之间切换时，所述锁紧动作端4沿行走通道的轴向方向运动。

具体地，如图1-4所示，还包括限位板，所述限位板安装在上封盖14上，所述限位板能够在锁紧动作端4向远离导向柱3的方向运动时的行程进行限位。在一个优选例中，锁紧动作端4向远离导向柱3的方向运动时，当被限位板阻挡时所述锁紧动作端4运动到最大行程，不能再向远离导向柱3的方向运动。

本实用新型的工作原理如下：

如图1-5所示，所述机器人端1能够在松开状态与锁紧状态之间进行切换，进而实现机器人端1与工具端2稳固连接或者工具端2从机器人端1上拆卸下来。

锁紧状态的实现过程：

常规状态下，机器人端1和工具端2为分离状态，控制装置控制第一控制阀打开，压缩气体经第一控制阀、第一气路通道进入第三容纳空间111，如图5所示，第三容纳空间111为密封空间，在压缩气体压力的驱使下使活塞盖部件13处于推出状态，此时，球珠15处在由第一松开助力面12b和安装通孔131组成的空间内。

通过移动机器人端1使工具端2上的锁紧承力端6匹配安装到锁紧空间中，机器人端1与工具端2贴合，移动过程中球珠15处在由第一松开助力面12b和安装通孔131组成的空间内，不影响拉钉22伸入锁紧动作端4上的锁紧空间中。

当机器人端1和工具端2需要实现锁紧时，控制装置控制第二控制阀打开给第四容纳空间112中通入压缩气体，压缩气体驱使活塞盖部件13向上动作，由安装通孔131带动球珠15向上动作的同时，由于第一松开助力面12b的作用，使球珠15做向上回收动作时同时向中心收缩，见图4、图5所示；当球珠15运动到与第二锁紧助力面22a接触时，活塞盖部件13停止动作，整个机构实现锁紧，此时，控制装置再控制机器人端1带动工具端2完成工作任务。

松开状态的实现过程：

当机构处于锁紧状态需要实现松开时，控制装置控制第一控制阀打开，压缩气体经第一控制阀、第一气路通道进入第三容纳空间111，在压缩气体的压力下使活塞盖部件13向下推出，由安装通孔131带动球珠15向外推出的同时，由于第一锁紧助力面12a的作用，使球珠15同时向中心收缩，见图3、图4所示；当球珠15运动到与第二松开助力面22b接触时，停止向心收缩动作，在向下运动的同时开始向锁紧动作端4径向的外侧移动，当球珠15运动到与第一松开助力面12b接触面时，球珠15在第二松开助力面22b和第一松开助力面12b的综合作用下会产生使工具端2相对机器人端1分开的力，使工具端2与机器人端1产生间隙，实现整个锁紧机构的主动分离，直到第二锁紧助力面22a与球珠15不再接触，锁紧机构松开过程结束；再通过移动机器人端1，使锁紧机构完全分开，进而工具端2与机器人端1脱离。

本实用新型中的锁紧装置，包括两种工作状态，其中通过活塞部件的向内回收运动实现工具快换装置机器人与工具快换装置工具侧的锁紧；通过活塞部件的向外推出动作实现工具快换装置机器人与工具快换装置工具侧的脱离。

本实用新型中工具端通过采用三个承力作用面，对球珠在分离过程中的位置进行约束，以保证分离动作发生时，球珠已经与工具端充分分离并产生主动分离力，避免了球珠磨损造成分离过程中卡死的现象。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

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