[0001] 本发明属于机器人夹具快换设计技术领域，具体涉及一种工业机器人夹具快换结构。

[0002] 工业机器人应用技术逐渐成熟，需要适应各种复杂环境，在一个复杂加工环境下，因需要夹取不同的零件，所需夹具各有不同，为提高生产效率，多使用快换夹具实现不同夹取工具之间的快捷转换。但快换夹具在调试过程中对调试人员要求较高，需由较高的操作技术进行快换夹具快换时对准的点位示教，一旦加工环境产生变化，又需重新对准示教，不利于普通人员上手且影响生产效率；另一方面，机器人在自动运行过程中，吸取和释放快换夹具时有可能因震动导致快换夹具位置与原示教位置产生偏移，从而导致机器人进行快换夹具快换时与夹具干涉造成磨损或损坏。

[0035] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0036] 在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

[0037] 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90°或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

[0038] 此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

[0039] 参见图1及图5所示，根据本发明的实施例，提供一种工业机器人夹具快换结构，包括快换夹具1、用于放置所述快换夹具1的夹具底座2以及处于所述夹具底座2之下以使得所述夹具底座2处于磁悬浮状态的磁力装置3，所述快换夹具1的顶面具有第一对中引导结构11，所述第一对中引导结构11与工业机器人的末端连接器101上的第二对中引导结构102形状匹配，在所述工业机器人需要更换连接所述快换夹具1时，所述第二对中引导结构102能够靠近并插装于所述第一对中引导结构11中。

[0040] 该技术方案中，在工业机器人需要更换连接处于夹具底座2上的快换夹具1时，由于夹具底座2处于磁悬浮状态(在调整位置时与其外部结构无接触、摩擦)，因此，其在水平面内在一定区域范围内为浮动状态，当末端连接器101与快换夹具1两者在位置上存在一定偏差时，由于第一对中引导结构11与第二对中引导结构102之间的对中引导作用，快换夹具1的位置将在末端连接器101与其靠近实现组装连接的过程中跟随末端连接器101调整变动，从而利于第一对中引导结构11与第二对中引导结构102的形状匹配实现两者位置上的对正，也即，本发明的技术方案能够有效调整末端连接器101与快换夹具1两者在快换时由于释放或吸取快换夹具1时的震动造成的位置偏差，保证两者在连接后由于存在位置偏移导致的磨损或者损坏现象的发生，实现自动纠偏、避免两者发生碰撞；同时，能够降低机器人示教点位的精准度要求，从而显著降低操作人员在夹具快换时的操作难度，提高作业(调试)效率。

[0041] 具体参见图1所示，在一个具体的实施方式中，所述第一对中引导结构11为一具有锥度的对中凹槽，且所述对中凹槽的横截面积沿着其槽深方向逐渐变小，所述第二对中引导结构102为一具有锥度的对中凸台，且所述对中凸台的横截面积沿着其靠近所述第一对中引导结构11的方向逐渐变小。在一个具体的实施例中，将前述对中凸台或者对中凹槽在水平面上投影，其大端轮廓与小端轮廓之间的间距不小于6mm，保证在两者插装初始具有较大的偏差调整范围。

[0042] 该技术方案中，一方面通过上口尺寸较大的对中凹槽与下底尺寸较小的对中凸台所具有的斜度匹配形成对末端连接器101与快换夹具1之间的对中配合，结构简单，位置偏差容忍度较大，另一方面，将对中凹槽设置于快换夹具1上，能够降低快换夹具1的质量，进而可以降低对磁力装置3的磁悬浮功率的需求。

[0043] 为了进一步保证在水平面内待连接的两个部件的位置对应关系，在一些实施方式中，所述第一对中引导结构11具有第一防呆部111，所述第二对中引导结构102具有第二防呆部103，在所述末端连接器101与所述快换夹具1插装过程中，所述第二防呆部103处于所述第一防呆部111的容置区域内。具体而言，前述第一防呆部111及第二防呆部103为能够形成彼此匹配容纳且非圆心对称的结构即可。

[0044] 结合参见图4及图5所示，在一些实施方式中，所述夹具底座2上具有容置腔21，所述快换夹具1具有夹具连接盘12以及连接于所述夹具连接盘12的底面上的功能夹具13，所述第一对中引导结构11形成于所述夹具连接盘12的顶面上，所述容置腔21的腔口朝上设置且在腔口的内腔壁上形成有支撑台面211，所述夹具连接盘12支撑于所述支撑台面211上以使所述功能夹具13容置于所述容置腔21内，在一个具体的实施例中，前述功能夹具13为吸盘，其具体的功能类型根据实际需要合理选择即可。

[0045] 该技术方案中，在夹具底座2上形成容置腔21并将快换夹具1通过夹具连接盘12支撑于容置腔21的腔口处，保证了功能夹具13的平稳放置的同时，将功能夹具13容置于该容置腔21内，形成对功能夹具13的隔离保存，能够形成对功能夹具13的防护(防尘、防水等)。

[0046] 在一些实施方式中，所述支撑台面211为自所述容置腔21由内向外渐扩的第一圆锥面(图中未标引)，所述夹具连接盘12的外圆周壁面为与所述第一圆锥面匹配的第二圆锥面(图中未标引)。

[0047] 该技术方案中，通过相互配合的第一圆锥面与第二圆锥面保证快换夹具1与夹具底座2之间相对位置的准确性，进而减少末端连接器101与快换夹具1的位置偏差。

[0048] 结合参见图3及图4所示，所述第一圆锥面上形成有朝向所述第二圆锥面一侧延伸的防转凸起212，所述第二圆锥面上形成有背离所述第一圆锥面一侧延伸的防转凹槽121，所述防转凸起212与所述防转凹槽121彼此形状匹配，也即，在快换夹具1被置于夹具底座2的容置腔21内时，防转凸起212与防转凹槽121两者完全形成内外容置吻合状态。

[0049] 该技术方案中，通过防转凸起212与防转凹槽121使得快换夹具1与夹具底座2两者之间在圆周方向上(也即旋转方向上)连接为一个整体，防止在第二对中引导结构102与第一对中引导结构11两者插装结合过程中快换夹具1与夹具底座2两者之间发生相对旋转，这能够降低由于两者之间相对旋转所带来的快换夹具1或者夹具底座2的磨损，提高相应的部件的使用寿命。

[0050] 在一些实施方式中，所述磁力装置3包括放置板31，所述放置板31上形成有用于容置所述夹具底座2的磁浮凹槽311，至少所述夹具底座2的底端部分悬浮容置于所述磁浮凹槽311内，在一个可行的实施例中，可以通过在夹具底座2的底端面上设置第一永磁体，在磁浮凹槽311的槽底壁上设置第二永磁体，第一永磁体与第二永磁体相对的磁极相同(例如皆为N极或者皆为S极)，从而可以极为简单地利用同性相斥实现夹具底座2的磁悬浮；在另一个可行的实施例中，可以通过在磁浮凹槽311及夹具底座2的相对位置设置相应的线圈，进而利用电磁方式实现磁悬浮目的，这种方式的制造成本较高，但是尤其适用于快换夹具1的重量较大的情形。

[0051] 该技术方案中，在放置板31上形成磁浮凹槽311进而可以将夹具底座2的至少底端部分悬浮容置于该磁浮凹槽311内，能够通过磁浮凹槽311的槽口及槽壁对夹具底座2的水平位置形成一定限定，进而防止夹具底座2脱离放置板31的对应区域。

[0052] 在一个优选的实施例中，所述磁浮凹槽311具有多个，多个所述磁浮凹槽311间隔设置于所述放置板31上，如此可以实现同一个放置板31上同时防止多个快换夹具1或者多种不同的快换夹具1。

[0053] 在一些实施方式中，所述磁浮凹槽311与所述夹具底座2之间具有限制所述夹具底座2的周向位移的周向限位部，所述周向限位部包括形成于所述磁浮凹槽311的槽内壁上的限位凸起以及形成于所述夹具底座2的外壁面上的限位凹槽，所述限位凸起限位容置于所述限位凹槽内，且所述限位凸起于所述限位凹槽之间的单边限位间隙为d，d≤10mm。

[0054] 该技术方案中，通过前述周向限位部内的单边限位间隙d的限定，能够使得夹具底座2的角位移调整处于较合理的范围，防止过大导致的位置偏差过大，超出前述第一对中引导结构11及第二对中引导结构102的对中引导范围，确保末端连接器101与快换夹具1的可靠快捷连接。

[0055] 具体参见图1所示，所述末端连接器101朝向所述快换夹具1的一侧端面上形成有多个吸附口104，以经由所述吸附口104所形成的负压实现所述末端连接器101与所述快换夹具1的连接，也即所述末端连接器101与快换夹具1之间通过负压吸附形成连接，夹具换装更加便捷，能够进一步提升作业效率。

[0056] 本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各方式的有利技术特征可以自由地组合、叠加。

[0057] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。