本實(shí)用新型公開(kāi)了一種快換機(jī)構(gòu)，特別涉及一種用于多功能機(jī)械手腕部的快換機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的持續(xù)推進(jìn)，機(jī)械手被廣泛用于汽車(chē)制造、機(jī)械加工、綠色包裝、 3C裝配等領(lǐng)域。為進(jìn)一步提高機(jī)械手的作業(yè)能力和作業(yè)效率，世人在持續(xù)開(kāi)發(fā)適應(yīng)能力強(qiáng)、通用性好和靈活度高的新型末端執(zhí)行器的同時(shí)，更期望通過(guò)自動(dòng)換接不同類(lèi)型的末端執(zhí)行器，來(lái)構(gòu)建多功能機(jī)器人工作站，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人能完成多種作業(yè)任務(wù)。工業(yè)機(jī)器人腕部自動(dòng)換接技術(shù)，成為了機(jī)器人作業(yè)系統(tǒng)種的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

日本專(zhuān)利昭58-137593公開(kāi)的一種腕部快換機(jī)構(gòu)，它是通過(guò)拔銷(xiāo)連接末端執(zhí)行器與機(jī)器人腕部的非圓形軸，更換末端執(zhí)行器時(shí)通過(guò)設(shè)在工具庫(kù)上的凸輪面拔出銷(xiāo)，由外套上的彈簧壓入拔銷(xiāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)，此種機(jī)構(gòu)換接連接剛度差。中國(guó)專(zhuān)利CN105537758公開(kāi)的一種工業(yè)機(jī)器人腕部快換機(jī)構(gòu)，它是通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸桿和蝸輪，帶動(dòng)收縮套夾緊或松開(kāi)芯柱；該裝置可靠性不高。哈爾濱工程大學(xué)開(kāi)發(fā)的一種基于多傳感器的腕部快換機(jī)構(gòu)，它利用機(jī)器視覺(jué)引導(dǎo)粗定位、光學(xué)引導(dǎo)精確定位和姿態(tài)調(diào)整以及主被動(dòng)混合柔順控制策略，使末端執(zhí)行器在更換過(guò)程中能滿(mǎn)足正常對(duì)接需要的幾何約束條件和力學(xué)約束條件；該快換機(jī)構(gòu)感知能力和環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、更換迅速、可靠，但系統(tǒng)組成較為復(fù)雜，需融合多門(mén)學(xué)科技術(shù)，如機(jī)器視覺(jué)、傳感技術(shù)等。因此，開(kāi)發(fā)傳遞扭矩大、快換可靠性高的新型腕部自動(dòng)換接機(jī)構(gòu)，對(duì)提升我國(guó)工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用水平，助力我國(guó)中小型企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)背景技術(shù)中提及的現(xiàn)有的機(jī)械手腕部快換機(jī)構(gòu)存在傳遞扭矩不大、快換可靠性不高等問(wèn)題。

為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是：一種用于多功能機(jī)械手腕部的快換機(jī)構(gòu)，包括與多功能機(jī)械手腕部固接的插入機(jī)構(gòu)和與末端執(zhí)行器固接的被插機(jī)構(gòu)，插入機(jī)構(gòu)快速插裝在被插機(jī)構(gòu)內(nèi)；

插入機(jī)構(gòu)包括第一支撐筒、驅(qū)動(dòng)裝置、鎖緊擺動(dòng)盤(pán)、鎖緊固定盤(pán)、等距型面定位軸以及至少兩個(gè)的鎖緊滑動(dòng)塊，

第一支撐筒的頂端連接多功能機(jī)械手腕部，在底端上外凸設(shè)置環(huán)形連接部，在環(huán)形連接部上沿周向設(shè)置等分的至少兩個(gè)的開(kāi)口槽，在第一支撐筒的內(nèi)孔里設(shè)置環(huán)形隔板，驅(qū)動(dòng)裝置插入第一支撐筒的內(nèi)孔里，在驅(qū)動(dòng)裝置的輸出端連接傳動(dòng)軸且傳動(dòng)軸貫穿過(guò)環(huán)形隔板連接鎖緊擺動(dòng)盤(pán)；

鎖緊擺動(dòng)盤(pán)水平設(shè)置在第一支撐筒的內(nèi)孔里且位于環(huán)形隔板的底部，同時(shí)鎖緊擺動(dòng)盤(pán)連接鎖緊固定盤(pán)；在鎖緊擺動(dòng)盤(pán)上沿周向等分設(shè)置至少兩個(gè)腰型滑槽，在鎖緊固定盤(pán)上沿徑向等分設(shè)置與腰型滑槽一一對(duì)應(yīng)的“T”型通槽；

所有的鎖緊滑動(dòng)塊安裝于鎖緊擺動(dòng)盤(pán)與鎖緊固定盤(pán)之間，鎖緊滑動(dòng)塊包括滑塊本體，滑塊本體上對(duì)稱(chēng)的兩側(cè)面上均設(shè)置有與“T”型通槽相匹配的滑塊，滑塊插入“T”型通槽內(nèi)實(shí)現(xiàn)兩者的滑動(dòng)；在滑塊本體的頂面設(shè)置與腰型滑槽相配合的支撐軸，在支撐軸上套裝滾輪且滾輪在腰型滑槽內(nèi)滑動(dòng)；在滑塊本體的側(cè)面上外凸設(shè)置球頭定位柱銷(xiāo)，球頭定位柱銷(xiāo)與支撐軸呈三維90°垂直設(shè)計(jì)，球頭定位柱銷(xiāo)穿出第一支撐筒上開(kāi)口槽并伸出到被插機(jī)構(gòu)內(nèi)；

等距型面定位軸呈“T”字型，在等距型面定位軸的粗端端面上設(shè)置插緊檢測(cè)口、釋放吹氣口和至少一個(gè)的第一流體通道，在細(xì)端上設(shè)置等距型面軸；等距型面定位軸水平設(shè)置在第一支撐筒的環(huán)形連接部的端部且等距型面軸朝向第一支撐筒的外部；

被插機(jī)構(gòu)包括第二支撐筒和水平設(shè)置在第二支撐筒內(nèi)孔里的第二隔板，第一支撐筒上的環(huán)形連接部插入到第二支撐筒的內(nèi)孔里，在第二支撐筒的內(nèi)孔壁上設(shè)置有與球頭定位柱銷(xiāo)相匹配對(duì)應(yīng)的環(huán)形定位槽，在第二隔板上設(shè)置有與第一流體通道相對(duì)于的第二流體通道。

對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案的改進(jìn)，等距型面定位軸上的等距型面軸的中心處設(shè)置電性插頭。

對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，第二隔板上內(nèi)凹設(shè)置有與等距型面軸相配合定位的等距型面沉孔。

對(duì)上述技術(shù)方案更進(jìn)一步的改進(jìn)，等距型面沉孔內(nèi)設(shè)置有與電性插頭相配合的電性插座。

對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案的改進(jìn)，環(huán)形定位槽截面呈半圓型，環(huán)形定位槽半圓直徑與球頭定位柱銷(xiāo)球頭直徑相等。

對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案的改進(jìn)，驅(qū)動(dòng)裝置可采用擺動(dòng)式氣缸，或擺動(dòng)式液壓缸、電機(jī)

本實(shí)用新型的有益效果是：

1、本用于多功能機(jī)械手腕部的快換機(jī)構(gòu)，采用等距型面連接，可傳遞大扭矩、操作簡(jiǎn)單、可靠性好，通過(guò)流體傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)的協(xié)同設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)快速換接多功能機(jī)械手的末端執(zhí)行器，具有較好的應(yīng)用前景。

2、本用于多功能機(jī)械手腕部的快換機(jī)構(gòu)，插入機(jī)構(gòu)與被插機(jī)構(gòu)采用等距型面連接，可傳遞大扭矩、操作定位簡(jiǎn)單。

3、本用于多功能機(jī)械手腕部的快換機(jī)構(gòu)，采用鎖緊擺動(dòng)盤(pán)、鎖緊固定盤(pán)和鎖緊滑動(dòng)塊，可以實(shí)現(xiàn)插入機(jī)構(gòu)與被插機(jī)構(gòu)之間可靠準(zhǔn)確定位與夾緊。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖3為本實(shí)用新型的支撐套筒一結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型的鎖緊滑動(dòng)塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型的鎖緊擺動(dòng)盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實(shí)用新型的鎖緊固定盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本實(shí)用新型的等距型面定位軸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本實(shí)用新型的隔板二結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本實(shí)用新型的球頭定位銷(xiāo)與環(huán)形定位槽頂緊連接示意圖；

圖10為本實(shí)用新型的球頭定位銷(xiāo)與環(huán)形定位槽釋放連接示意圖。

其中：1000、插入機(jī)構(gòu)，1001、第一支撐筒，1001-1、開(kāi)口槽，1002、驅(qū)動(dòng)裝置，1003、鎖緊擺動(dòng)盤(pán)，1003-1、腰型滑槽，1004、鎖緊固定盤(pán)，1004-1、“T”型通槽，1005、鎖緊滑動(dòng)塊，1005-1、滑塊本體，1005-2、支撐軸，1005-3、滾輪，1005-4、球頭定位柱銷(xiāo)，1005-5、滑塊，1006、等距型面定位軸，1006-1、第一流體通道，1006-2、插緊檢測(cè)口，1006-3、釋放吹氣口，1006-4、等距型面軸，1007、環(huán)形隔板，1008、傳動(dòng)軸，1009、軸承，1010、電性插頭，2000、被插機(jī)構(gòu)，2001、第二支撐筒，2001-1、環(huán)形定位槽，2002、第二隔板，2002-1、環(huán)形定位槽，2002-2、等距型面沉孔，2003、電性插座。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。

為使本實(shí)用新型的內(nèi)容更加明顯易懂，以下結(jié)合附圖1-圖10和具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的描述。

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

如圖1所示，本實(shí)施例中用于多功能機(jī)械手腕部的快換機(jī)構(gòu)，包括與多功能機(jī)械手腕部固接的插入機(jī)構(gòu)1000和與末端執(zhí)行器固接的被插機(jī)構(gòu)2000，插入機(jī)構(gòu)1000快速插裝在被插機(jī)構(gòu)2000內(nèi)。

如圖2、3、4、5、6和7所示，插入機(jī)構(gòu)1000包括第一支撐筒1001、驅(qū)動(dòng)裝置1002、鎖緊擺動(dòng)盤(pán)1003、鎖緊固定盤(pán)1004、等距型面定位軸1006以及至少兩個(gè)的鎖緊滑動(dòng)塊1005。鎖緊滑動(dòng)塊1005的數(shù)量可根據(jù)機(jī)械手末端執(zhí)行器的重量來(lái)確定。驅(qū)動(dòng)裝置1002可采用擺動(dòng)式氣缸，或擺動(dòng)式液壓缸、電機(jī)。

如圖3所示，第一支撐筒1001的頂端連接多功能機(jī)械手腕部，在底端上外凸設(shè)置環(huán)形連接部，在環(huán)形連接部上沿周向設(shè)置等分的至少兩個(gè)的開(kāi)口槽1001-1，在第一支撐筒1001的內(nèi)孔里設(shè)置環(huán)形隔板1007，驅(qū)動(dòng)裝置1002插入第一支撐筒1001的內(nèi)孔里，在驅(qū)動(dòng)裝置1002 的輸出端連接傳動(dòng)軸1008且傳動(dòng)軸1008貫穿過(guò)環(huán)形隔板1007連接鎖緊擺動(dòng)盤(pán)1003。

如圖5所示，鎖緊擺動(dòng)盤(pán)1003水平設(shè)置在第一支撐筒1001的內(nèi)孔里且位于環(huán)形隔板1007 的底部，同時(shí)鎖緊擺動(dòng)盤(pán)1003連接鎖緊固定盤(pán)1004；在鎖緊擺動(dòng)盤(pán)1003上沿周向等分設(shè)置至少兩個(gè)腰型滑槽1003-1，在鎖緊固定盤(pán)1004上沿徑向等分設(shè)置與腰型滑槽1003-1一一對(duì)應(yīng)的“T”型通槽1004-1，如圖6所示。

所有的鎖緊滑動(dòng)塊1005安裝于鎖緊擺動(dòng)盤(pán)1003與鎖緊固定盤(pán)1004之間。如圖4所示，鎖緊滑動(dòng)塊1005包括滑塊本體1005-1，滑塊本體1005-1上對(duì)稱(chēng)的兩側(cè)面上均設(shè)置有與“T”型通槽1004-1相匹配的滑塊1005-5，滑塊1005-5插入“T”型通1004-1內(nèi)實(shí)現(xiàn)兩者的滑動(dòng)；在滑塊本體1005-1的頂面設(shè)置與腰型滑槽1003-1相配合的支撐軸1005-2，在支撐軸1005-2 上套裝滾輪1005-3且滾輪1005-3在腰型滑槽1003-1內(nèi)滑動(dòng)；在滑塊本體1005-1的側(cè)面上外凸設(shè)置球頭定位柱銷(xiāo)1005-4，球頭定位柱銷(xiāo)1005-4與支撐軸1005-2呈三維90°垂直設(shè)計(jì)，球頭定位柱銷(xiāo)1005-4穿出第一支撐筒1001上開(kāi)口槽1001-1并伸出到被插機(jī)構(gòu)2000內(nèi)。

本實(shí)施例中的腰型滑槽1003-1兩端沿鎖緊擺動(dòng)盤(pán)1003半徑方向的距離，鎖緊滑動(dòng)塊1005 移動(dòng)的極限距離與球頭定位柱銷(xiāo)1005-4球頭半徑相等。

如圖7所示，等距型面定位軸1006呈“T”字型，在等距型面定位軸1006的粗端端面上設(shè)置插緊檢測(cè)口1006-2、釋放吹氣口1006-3和至少一個(gè)的第一流體通道1006-1，在細(xì)端上設(shè)置等距型面軸1006-4；等距型面定位軸1006水平設(shè)置在第一支撐筒1001的環(huán)形連接部的端部且等距型面軸1006-4朝向第一支撐筒1001的外部。等距型面定位軸1006上的等距型面軸1006-4的中心處設(shè)置電性插頭1010。

如圖2和8所示，被插機(jī)構(gòu)2000包括第二支撐筒2001和水平設(shè)置在第二支撐筒2001內(nèi)孔里的第二隔板2002，第一支撐筒1001上的環(huán)形連接部插入到第二支撐筒2001的內(nèi)孔里，在第二支撐筒2001的內(nèi)孔壁上設(shè)置有與球頭定位柱銷(xiāo)1005-4相匹配對(duì)應(yīng)的環(huán)形定位槽 2001-1，在第二隔板2002上設(shè)置有與第一流體通道1006-1相對(duì)于的第二流體通道2002-1。環(huán)形定位槽2001-1截面呈半圓型，環(huán)形定位槽半圓直徑與球頭定位柱銷(xiāo)1005-4球頭直徑相等。在第二隔板2002上內(nèi)凹設(shè)置有與等距型面軸1006-4相配合定位的等距型面沉孔2002-2。等距型面沉孔2002-2內(nèi)設(shè)置有與電性插頭1010相配合的電性插座2003。電性插頭1010和電性插座2003為現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)技術(shù)產(chǎn)品。

本實(shí)施例的用于多功能機(jī)械手腕部的快換機(jī)構(gòu)在工作原理如下：

當(dāng)插入機(jī)構(gòu)1000與被插機(jī)構(gòu)2000插緊時(shí)，首先通過(guò)由驅(qū)動(dòng)裝置1002帶動(dòng)傳動(dòng)軸1008 和鎖緊擺動(dòng)盤(pán)1003發(fā)生擺動(dòng)，鎖緊滑動(dòng)塊1005在鎖緊擺動(dòng)盤(pán)1003和鎖緊固定盤(pán)1004的共同約束下，沿著第一支撐套筒1001的半徑方向向外伸出，球頭定位柱銷(xiāo)1005-4的球頭部位插入環(huán)形定位槽2001-1，電性插頭1010插入電性插座2003，如圖9所示；其次檢測(cè)插緊檢測(cè)口1006-2的供氣壓力，控制插入機(jī)構(gòu)1000與被插機(jī)構(gòu)2000可靠插緊；最后，第一流體通道1006-1和第二流體通道2002-1，向末端執(zhí)行器輸送壓力流體；或通過(guò)電性插頭1010和電性插座2003向末端執(zhí)行器輸送電力；

當(dāng)插入機(jī)構(gòu)1000與被插機(jī)構(gòu)2000分離時(shí)，首先，切斷通過(guò)第一流體通道1006-1和第二流體通道2002-1的壓力流體，切斷通過(guò)電性插頭1010和電性插座2003輸送的電力；其次驅(qū)動(dòng)裝置1002帶動(dòng)傳動(dòng)軸1008和鎖緊擺動(dòng)盤(pán)1003發(fā)生反向擺動(dòng)，鎖緊滑動(dòng)塊1005在鎖緊擺動(dòng)盤(pán)1003和鎖緊固定盤(pán)1004的共同約束下，沿著支撐套筒一1001的半徑方向向內(nèi)收縮，球頭定位柱銷(xiāo)1005-4的球頭部位退出環(huán)形定位槽2001-1；最后向釋放吹氣口1006-3提供壓力氣體，便于插入機(jī)構(gòu)1000與被插機(jī)構(gòu)2000的分離，如圖10所示。

以上所述僅為本實(shí)用新型涉及的用于多功能機(jī)械手腕部的快換機(jī)構(gòu)的一個(gè)較佳實(shí)施案例，但本實(shí)用新型的實(shí)施范圍并不局限于此例。

本實(shí)用新型中未提及零部件均為現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)技術(shù)。

凡本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)中未作特別說(shuō)明的均為現(xiàn)有技術(shù)或者通過(guò)現(xiàn)有的技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)，應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。