一种用于多功能机械手腕部的快换机构的制作方法

本实用新型公开了一种快换机构，特别涉及一种用于多功能机械手腕部的快换机构。

背景技术：

随着我国产业转型升级的持续推进，机械手被广泛用于汽车制造、机械加工、绿色包装、 3C装配等领域。为进一步提高机械手的作业能力和作业效率，世人在持续开发适应能力强、通用性好和灵活度高的新型末端执行器的同时，更期望通过自动换接不同类型的末端执行器，来构建多功能机器人工作站，实现一台工业机器人能完成多种作业任务。工业机器人腕部自动换接技术，成为了机器人作业系统种的一项关键技术。

日本专利昭58-137593公开的一种腕部快换机构，它是通过拔销连接末端执行器与机器人腕部的非圆形轴，更换末端执行器时通过设在工具库上的凸轮面拔出销，由外套上的弹簧压入拔销来实现，此种机构换接连接刚度差。中国专利CN105537758公开的一种工业机器人腕部快换机构，它是通过电机驱动蜗杆和蜗轮，带动收缩套夹紧或松开芯柱；该装置可靠性不高。哈尔滨工程大学开发的一种基于多传感器的腕部快换机构，它利用机器视觉引导粗定位、光学引导精确定位和姿态调整以及主被动混合柔顺控制策略，使末端执行器在更换过程中能满足正常对接需要的几何约束条件和力学约束条件；该快换机构感知能力和环境适应能力强、更换迅速、可靠，但系统组成较为复杂，需融合多门学科技术，如机器视觉、传感技术等。因此，开发传递扭矩大、快换可靠性高的新型腕部自动换接机构，对提升我国工业机械手应用水平，助力我国中小型企业的转型升级具有重要的现实意义。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，针对背景技术中提及的现有的机械手腕部快换机构存在传递扭矩不大、快换可靠性不高等问题。

为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种用于多功能机械手腕部的快换机构，包括与多功能机械手腕部固接的插入机构和与末端执行器固接的被插机构，插入机构快速插装在被插机构内；

插入机构包括第一支撑筒、驱动装置、锁紧摆动盘、锁紧固定盘、等距型面定位轴以及至少两个的锁紧滑动块，

第一支撑筒的顶端连接多功能机械手腕部，在底端上外凸设置环形连接部，在环形连接部上沿周向设置等分的至少两个的开口槽，在第一支撑筒的内孔里设置环形隔板，驱动装置插入第一支撑筒的内孔里，在驱动装置的输出端连接传动轴且传动轴贯穿过环形隔板连接锁紧摆动盘；

锁紧摆动盘水平设置在第一支撑筒的内孔里且位于环形隔板的底部，同时锁紧摆动盘连接锁紧固定盘；在锁紧摆动盘上沿周向等分设置至少两个腰型滑槽，在锁紧固定盘上沿径向等分设置与腰型滑槽一一对应的“T”型通槽；

所有的锁紧滑动块安装于锁紧摆动盘与锁紧固定盘之间，锁紧滑动块包括滑块本体，滑块本体上对称的两侧面上均设置有与“T”型通槽相匹配的滑块，滑块插入“T”型通槽内实现两者的滑动；在滑块本体的顶面设置与腰型滑槽相配合的支撑轴，在支撑轴上套装滚轮且滚轮在腰型滑槽内滑动；在滑块本体的侧面上外凸设置球头定位柱销，球头定位柱销与支撑轴呈三维90°垂直设计，球头定位柱销穿出第一支撑筒上开口槽并伸出到被插机构内；

等距型面定位轴呈“T”字型，在等距型面定位轴的粗端端面上设置插紧检测口、释放吹气口和至少一个的第一流体通道，在细端上设置等距型面轴；等距型面定位轴水平设置在第一支撑筒的环形连接部的端部且等距型面轴朝向第一支撑筒的外部；

被插机构包括第二支撑筒和水平设置在第二支撑筒内孔里的第二隔板，第一支撑筒上的环形连接部插入到第二支撑筒的内孔里，在第二支撑筒的内孔壁上设置有与球头定位柱销相匹配对应的环形定位槽，在第二隔板上设置有与第一流体通道相对于的第二流体通道。

对本实用新型技术方案的改进，等距型面定位轴上的等距型面轴的中心处设置电性插头。

对上述技术方案的进一步改进，第二隔板上内凹设置有与等距型面轴相配合定位的等距型面沉孔。

对上述技术方案更进一步的改进，等距型面沉孔内设置有与电性插头相配合的电性插座。

对本实用新型技术方案的改进，环形定位槽截面呈半圆型，环形定位槽半圆直径与球头定位柱销球头直径相等。

对本实用新型技术方案的改进，驱动装置可采用摆动式气缸，或摆动式液压缸、电机

本实用新型的有益效果是：

1、本用于多功能机械手腕部的快换机构，采用等距型面连接，可传递大扭矩、操作简单、可靠性好，通过流体传动与机械传动的协同设计，能够实现快速换接多功能机械手的末端执行器，具有较好的应用前景。

2、本用于多功能机械手腕部的快换机构，插入机构与被插机构采用等距型面连接，可传递大扭矩、操作定位简单。

3、本用于多功能机械手腕部的快换机构，采用锁紧摆动盘、锁紧固定盘和锁紧滑动块，可以实现插入机构与被插机构之间可靠准确定位与夹紧。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的整体结构剖视图；

图3为本实用新型的支撑套筒一结构示意图；

图4为本实用新型的锁紧滑动块结构示意图；

图5为本实用新型的锁紧摆动盘结构示意图；

图6为本实用新型的锁紧固定盘结构示意图；

图7为本实用新型的等距型面定位轴结构示意图；

图8为本实用新型的隔板二结构示意图；

图9为本实用新型的球头定位销与环形定位槽顶紧连接示意图；

图10为本实用新型的球头定位销与环形定位槽释放连接示意图。

其中：1000、插入机构，1001、第一支撑筒，1001-1、开口槽，1002、驱动装置，1003、锁紧摆动盘，1003-1、腰型滑槽，1004、锁紧固定盘，1004-1、“T”型通槽，1005、锁紧滑动块，1005-1、滑块本体，1005-2、支撑轴，1005-3、滚轮，1005-4、球头定位柱销，1005-5、滑块，1006、等距型面定位轴，1006-1、第一流体通道，1006-2、插紧检测口，1006-3、释放吹气口，1006-4、等距型面轴，1007、环形隔板，1008、传动轴，1009、轴承，1010、电性插头，2000、被插机构，2001、第二支撑筒，2001-1、环形定位槽，2002、第二隔板，2002-1、环形定位槽，2002-2、等距型面沉孔，2003、电性插座。

具体实施方式

下面对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。

为使本实用新型的内容更加明显易懂，以下结合附图1-图10和具体实施方式做进一步的描述。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实施例中用于多功能机械手腕部的快换机构，包括与多功能机械手腕部固接的插入机构1000和与末端执行器固接的被插机构2000，插入机构1000快速插装在被插机构2000内。

如图2、3、4、5、6和7所示，插入机构1000包括第一支撑筒1001、驱动装置1002、锁紧摆动盘1003、锁紧固定盘1004、等距型面定位轴1006以及至少两个的锁紧滑动块1005。锁紧滑动块1005的数量可根据机械手末端执行器的重量来确定。驱动装置1002可采用摆动式气缸，或摆动式液压缸、电机。

如图3所示，第一支撑筒1001的顶端连接多功能机械手腕部，在底端上外凸设置环形连接部，在环形连接部上沿周向设置等分的至少两个的开口槽1001-1，在第一支撑筒1001的内孔里设置环形隔板1007，驱动装置1002插入第一支撑筒1001的内孔里，在驱动装置1002 的输出端连接传动轴1008且传动轴1008贯穿过环形隔板1007连接锁紧摆动盘1003。

如图5所示，锁紧摆动盘1003水平设置在第一支撑筒1001的内孔里且位于环形隔板1007 的底部，同时锁紧摆动盘1003连接锁紧固定盘1004；在锁紧摆动盘1003上沿周向等分设置至少两个腰型滑槽1003-1，在锁紧固定盘1004上沿径向等分设置与腰型滑槽1003-1一一对应的“T”型通槽1004-1，如图6所示。

所有的锁紧滑动块1005安装于锁紧摆动盘1003与锁紧固定盘1004之间。如图4所示，锁紧滑动块1005包括滑块本体1005-1，滑块本体1005-1上对称的两侧面上均设置有与“T”型通槽1004-1相匹配的滑块1005-5，滑块1005-5插入“T”型通1004-1内实现两者的滑动；在滑块本体1005-1的顶面设置与腰型滑槽1003-1相配合的支撑轴1005-2，在支撑轴1005-2 上套装滚轮1005-3且滚轮1005-3在腰型滑槽1003-1内滑动；在滑块本体1005-1的侧面上外凸设置球头定位柱销1005-4，球头定位柱销1005-4与支撑轴1005-2呈三维90°垂直设计，球头定位柱销1005-4穿出第一支撑筒1001上开口槽1001-1并伸出到被插机构2000内。

本实施例中的腰型滑槽1003-1两端沿锁紧摆动盘1003半径方向的距离，锁紧滑动块1005 移动的极限距离与球头定位柱销1005-4球头半径相等。

如图7所示，等距型面定位轴1006呈“T”字型，在等距型面定位轴1006的粗端端面上设置插紧检测口1006-2、释放吹气口1006-3和至少一个的第一流体通道1006-1，在细端上设置等距型面轴1006-4；等距型面定位轴1006水平设置在第一支撑筒1001的环形连接部的端部且等距型面轴1006-4朝向第一支撑筒1001的外部。等距型面定位轴1006上的等距型面轴1006-4的中心处设置电性插头1010。

如图2和8所示，被插机构2000包括第二支撑筒2001和水平设置在第二支撑筒2001内孔里的第二隔板2002，第一支撑筒1001上的环形连接部插入到第二支撑筒2001的内孔里，在第二支撑筒2001的内孔壁上设置有与球头定位柱销1005-4相匹配对应的环形定位槽 2001-1，在第二隔板2002上设置有与第一流体通道1006-1相对于的第二流体通道2002-1。环形定位槽2001-1截面呈半圆型，环形定位槽半圆直径与球头定位柱销1005-4球头直径相等。在第二隔板2002上内凹设置有与等距型面轴1006-4相配合定位的等距型面沉孔2002-2。等距型面沉孔2002-2内设置有与电性插头1010相配合的电性插座2003。电性插头1010和电性插座2003为现有技术中的常规技术产品。

本实施例的用于多功能机械手腕部的快换机构在工作原理如下：

当插入机构1000与被插机构2000插紧时，首先通过由驱动装置1002带动传动轴1008 和锁紧摆动盘1003发生摆动，锁紧滑动块1005在锁紧摆动盘1003和锁紧固定盘1004的共同约束下，沿着第一支撑套筒1001的半径方向向外伸出，球头定位柱销1005-4的球头部位插入环形定位槽2001-1，电性插头1010插入电性插座2003，如图9所示；其次检测插紧检测口1006-2的供气压力，控制插入机构1000与被插机构2000可靠插紧；最后，第一流体通道1006-1和第二流体通道2002-1，向末端执行器输送压力流体；或通过电性插头1010和电性插座2003向末端执行器输送电力；

当插入机构1000与被插机构2000分离时，首先，切断通过第一流体通道1006-1和第二流体通道2002-1的压力流体，切断通过电性插头1010和电性插座2003输送的电力；其次驱动装置1002带动传动轴1008和锁紧摆动盘1003发生反向摆动，锁紧滑动块1005在锁紧摆动盘1003和锁紧固定盘1004的共同约束下，沿着支撑套筒一1001的半径方向向内收缩，球头定位柱销1005-4的球头部位退出环形定位槽2001-1；最后向释放吹气口1006-3提供压力气体，便于插入机构1000与被插机构2000的分离，如图10所示。

以上所述仅为本实用新型涉及的用于多功能机械手腕部的快换机构的一个较佳实施案例，但本实用新型的实施范围并不局限于此例。

本实用新型中未提及零部件均为现有技术中的常规技术。

凡本实用新型说明书中未作特别说明的均为现有技术或者通过现有的技术能够实现，应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。