一种机械手组件的制作方法

本发明涉及自动化机械手技术领域，尤其涉及一种可以自动拧螺丝和自动切换螺丝刀头的机械手组件。

背景技术：

目前在电网工作中，有大量的拧螺丝的操作，都是人工操作，操作者工作强度大，且每个设备上的螺丝的类型种类多，需要操作者携带较多的螺丝刀，不断地更换螺丝刀进行操作。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于：提供一种机械手组件，其能实现自动拧螺丝，并且可以根据需要自动切换螺丝刀头，以配合不同类型的螺丝的旋拧，操作简单。

为达此目的，本发明实施例采用以下技术方案：

提供一种机械手组件，包括：

工业机器人手臂，所述工业机器人手臂内设置控制器，所述工业机器人手臂的悬空端设置有可绕第一轴线旋转的旋转座，所述旋转座与第一旋转电机连接，所述第一旋转电机与所述控制器电连接，所述控制器可控制所述第一旋转电机启动以带动所述旋转座转动；

拧螺丝组件，所述拧螺丝组件安装在所述旋转座上，所述拧螺丝组件包括壳体，所述壳体远离所述旋转座的一侧设置有通孔，所述通孔的轴线与所述旋转座的转动轴线重合，所述壳体内设置有扇形的旋转板，所述旋转板与第二旋转电机连接，所述第二旋转电机可驱动所述旋转板绕第二轴线转动，所述旋转板上沿设定圆周间隔分布有至少两个限位孔，所述设定圆周的中心与所述第二轴线重合，所述旋转板转动可使所述限位孔择一地与所述通孔正对并同轴，每个所述限位孔内均活动设置有螺丝刀筒，所述螺丝刀筒与驱动机构连接，所述驱动机构可驱动所述螺丝刀筒沿所述限位孔的轴线移动，所述螺丝刀筒的端部可拆卸连接有螺丝刀头，所述螺丝刀头可穿过所述通孔伸出至所述壳体外，所述旋转板上的所有的所述螺丝刀筒上的所述螺丝刀头型号不同，所述第二旋转电机、所述驱动机构均与所述控制器连接。

作为机械手组件的一种优选方案，所述壳体上设置有指纹模块，所述指纹模块与所述控制器电连接，当操作者通过所述指纹模块进行指纹识别后，所述指纹模块发送解锁指令给所述控制器，所述控制器再启动所述拧螺丝组件进行所述螺丝刀头切换操作和拧螺丝操作。

作为机械手组件的一种优选方案，所述壳体外并位于所述通孔的一侧设置有摄像头机构，所述摄像头机构与所述控制器连接，所述摄像头机构能够采集螺丝的位置和型号信息，以使所述控制器自动调节所述拧螺丝组件的位置以及选择对应的所述螺丝刀头。

作为机械手组件的一种优选方案，所述壳体内还设置限位板，所述限位板与所述旋转板位于同一平面，所述限位板靠近所述旋转板的一侧开设有弧形的避让凹槽，所述避让凹槽内沿所述旋转板的旋转方向等间距凸出设置有多个限位凸部，所述旋转板靠近所述限位板的一侧面为与所述避让凹槽相匹配的弧形面，所述弧形面上间隔设置有数量与所述限位凸部数量相等的限位凹槽，相邻所述限位凹槽的间距与相邻所述限位凸部的间距相等，所述限位凸部能够插入到所述限位凹槽内，相邻两个所述限位凹槽之间的夹角与相邻两个所述限位孔之间的夹角相等。

作为机械手组件的一种优选方案，所述限位凸部为半球形凸部，所述限位凸部为可挤压变形的材料制成。

作为机械手组件的一种优选方案，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体具有第一壳板和环设在所述第一壳板一侧的外周的第一围壁，所述第一围壁远离所述第一壳板的一端朝向所述第一围壁的外侧延伸有第一连接部；

所述第二壳体具有第二壳板和环设在所述第二壳板一侧的外周的第二围壁，所述第二围壁远离所述第二壳板的一端朝向所述第二围壁的外侧延伸有第二连接部；

所述限位板被夹紧在所述第一连接部和所述第二连接部之间，所述第一连接部和所述第二连接部未夹设有所述限位板的部分设置有封堵垫片，所述封堵垫片的厚度与所述限位板的厚度相等。

作为机械手组件的一种优选方案，所述第一连接部和所述第二连接部通过螺栓连接，所述限位板和所述封堵垫片上开设有供所述螺栓通过的避让孔。

作为机械手组件的一种优选方案，所述旋转板上沿所述设定圆周等间距分布有三个所述螺丝刀筒，初始状态下，位于中部的所述螺丝刀筒正对所述通孔，所述第二旋转电机可顺时针和逆时针旋转，使另外两个所述螺丝刀筒择一地与所述通孔正对。

作为机械手组件的一种优选方案，所述限位孔的孔壁凹设有导向槽，所述螺丝刀筒的外壁凸出设置有导向条，所述导向条的长度沿所述螺丝刀筒的移动方向延伸，所述导向条与所述导向槽插接。

作为机械手组件的一种优选方案，所述驱动机构包括第三旋转电机，所述第三旋转电机的输出轴连接有齿轮，所述螺丝刀筒外壁沿所述螺丝刀筒的移动方向设置有齿条，所述齿轮与所述齿条啮合。

本发明实施例的有益效果为：本方案的机械手组件可以实现螺丝刀头的自动切换和自动拧下螺丝的操作，有效地降低了操作难度，提升了操作速度。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明实施例的机械手组件的立体结构示意图。

图2为本发明实施例的拧螺丝组件的剖视示意图。

图3为本发明实施例的拧螺丝组件的俯视图（去除第一壳体后）。

图中：

1、工业机器人手臂；2、旋转座；3、拧螺丝组件；31、壳体；311、第一壳体；3111、第一壳板；3112、第一围壁；3113、第一连接部；312、第二壳体；3121、第二壳板；3122、第二围壁；3123、第二连接部；3124、通孔；3125、橡胶套筒；313、螺栓；32、旋转板；321、限位孔；322、导向槽；33、第二旋转电机；34、螺丝刀筒；341、导向条；342、齿条；35、驱动机构；351、第三旋转电机；352、齿轮；36、螺丝刀头；37、摄像头机构；38、限位板；381、避让凹槽；382、限位凸部；39、封堵垫片；310、避让孔；4、底座。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，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。基于本发明中的实施例，本领域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。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1至图3所示，本发明实施例的机械手组件包括工业机器人手臂1和拧螺丝组件3，其中，所述工业机器人手臂1内设置控制器（图上未示出），控制器主要是作为一个控制主体，内带有控制程序，如plc控制器，以实现自动化控制功能，本发明的机械手组件组要是在结构上的改进，对于控制程序方面不做限制，现有的控制程序通过常规技术手段的改进就能满足本发明的机械手组件的控制，此处不再对控制程序进行详细的描述。

所述工业机器人手臂1的悬空端设置有可绕第一轴线旋转的旋转座2，所述旋转座2与第一旋转电机（图上未示出）连接，所述第一旋转电机与所述控制器电连接，所述控制器可控制所述第一旋转电机启动以带动所述旋转座2转动，所述拧螺丝组件3安装在所述旋转座2上，所述拧螺丝组件3包括壳体31，所述壳体31远离所述旋转座2的一侧设置有通孔3124，所述通孔3124的轴线与所述旋转座2的转动轴线重合，所述壳体31内设置有扇形的旋转板32，所述旋转板32与第二旋转电机33连接，所述第二旋转电机33可驱动所述旋转板32绕第二轴线转动，所述旋转板32上沿设定圆周间隔分布有至少两个限位孔321，所述设定圆周的中心与所述第二轴线重合，所述旋转板32转动可使所述限位孔321择一地与所述通孔3124正对并同轴，每个所述限位孔321内均活动设置有螺丝刀筒34，所述螺丝刀筒34与驱动机构35连接，所述驱动机构35可驱动所述螺丝刀筒34沿所述限位孔321的轴线移动，所述螺丝刀筒34的端部可拆卸连接有螺丝刀头36，所述螺丝刀头36可穿过所述通孔3124伸出至所述壳体31外，所述旋转板32上的所有的所述螺丝刀筒34上的所述螺丝刀头36型号不同，所述第二旋转电机33、所述驱动机构35均与所述控制器连接；当需要旋拧螺丝时，所述控制器控制所述旋转板32旋转，使与所述螺丝对应的所述螺丝刀头36正对所述通孔3124，所述控制器再控制所述驱动机构35驱动所述螺丝刀筒34沿所述限位孔321的轴线移动，使所述螺丝刀头36穿过所述通孔3124伸出至所述壳体31的外部，所述控制器控制所述工业机器人手臂1移动至所述螺丝处并使所述螺丝刀头36插入到所述螺丝的螺帽内，所述第一旋转电机驱动所述旋转座2旋转，使所述螺丝刀头36旋拧下所述螺丝。本方案的机械手组件可以实现螺丝刀头36的自动切换和自动拧下螺丝的操作，有效地降低了操作难度，提升了操作速度。

在本实施例中，所述旋转板32上沿所述设定圆周等间距分布有三个所述螺丝刀筒34，初始状态下，位于中部的所述螺丝刀筒34正对所述通孔3124，所述第二旋转电机33可顺时针和逆时针旋转，使另外两个所述螺丝刀筒34择一地与所述通孔3124正对。通过设置三个螺丝刀筒34，可以在拧螺丝组件3内预存三种螺丝刀头36，适用范围更广，而螺丝刀头36与螺丝刀筒34是可拆卸连接的，还可以根据需要对螺丝刀头36进行替换，以适用于更多的螺丝旋拧；通过将第二旋转电机33设置为可顺时针和逆时针旋转，且将中间的螺丝刀筒34设置为初始状态，可以有效地减小旋转板32的旋转轨迹，使得拧螺丝组件3的壳体31内不需要预留出更多的供旋转板32旋转的空间，可以缩小拧螺丝组件3的体积，便于实现小型化设计。

具体地，三个螺丝刀筒34上的螺丝刀头36分别为一字形刀头、十字形刀头和米字形刀头。螺丝刀头36不限于为上述型号的刀头，还可以是其他结构的刀头。

螺丝刀筒34的外周壁上贯穿开设有卡孔，螺丝刀头36的一端插入到螺丝刀筒34内，且螺丝刀头36上设置有弹性的卡扣，所述卡扣可被挤压，当螺丝刀头36插入到卡孔与卡扣位置正对时，卡扣与卡孔卡接配合实现螺丝刀头36的位置固定。

一实施例中，所述壳体31上设置有指纹模块（图上未示出），所述指纹模块与所述控制器电连接，当操作者通过所述指纹模块进行指纹识别后，所述指纹模块发送解锁指令给所述控制器，所述控制器再启动所述拧螺丝组件3进行所述螺丝刀头36切换操作和拧所述螺丝操作。为了防止不相关的人物操作机械手组件，因此设置指纹模块，指纹模块可以锁定整个机械手组件，在没有进行指纹识别时，不会启动，提升了操作的安全性。

机械手组件还可以设置遥控器，遥控器与控制器无线连接，遥控器可以远距离遥控此机械手组件进行自动操作，当机械手组件需要旋拧螺丝的设备在比较危险的地方时，操作者可以选距离进行操控。

在本实施例中，所述壳体31外并位于所述通孔3124的一侧设置有摄像头机构37，所述摄像头机构37与所述控制器连接，所述摄像头机构37能够采集所述螺丝的位置和型号信息，以使所述控制器自动调节所述拧螺丝组件3的位置以及选择对应的所述螺丝刀头36。摄像头机构37的设置极大地提升了机械手组件的操作的自动性，操作者只需要操作机械手组件的拧螺丝组件3移动到有螺丝的大概区域内，摄像头机构37可以搜索此区域内的所有的螺丝，并定位出螺丝的位置和螺丝的型号，机械手组件再控制拧螺丝组件3准确地移动到位，并准确地选择合适的螺丝刀头36。

另外，遥控器上还可以设置显示屏，显示屏可以显示机械手组件的操作环境，更便于实现远距离操作。

一实施例中，所述壳体31内还设置限位板38，所述限位板38与所述旋转板32位于同一平面，所述限位板38靠近所述旋转板32的一侧开设有弧形的避让凹槽381，所述避让凹槽381内沿所述旋转板32的旋转方向等间距凸出设置有多个限位凸部382，所述旋转板32靠近所述限位板38的一侧面为与所述避让凹槽381相匹配的弧形面，所述弧形面上间隔设置有数量与所述限位凸部382数量相等的限位凹槽，相邻所述限位凹槽的间距与相邻所述限位凸部382的间距相等，所述限位凸部382能够插入到所述限位凹槽内，相邻两个所述限位凹槽之间的夹角与相邻两个所述限位孔321之间的夹角相等。通过设置限位板38，可以实现对旋转板32的位置限定，保证旋转板32旋转到位后的稳定性，因为旋转板32呈扇形，所以悬空端设置有限位板38会更加稳定，有效防止旋转板32变形或者偏移，进而保证螺丝刀头36能够顺利地从通孔3124穿出至壳体31的外部。

为了进一步提升伸出至壳体31外的螺丝刀头36稳定不晃动，在所述通孔3124内设置有橡胶套筒3125，所述橡胶套筒3125的内径略小于所述螺丝刀头36的杆体的外径，螺丝刀头36挤压穿过橡胶套筒3125后，在橡胶套筒3125的弹性挤压下稳定不会沿垂直于螺丝刀头36的杆体的方向发生晃动，保证螺丝刀头36的拧螺丝操作更加可靠。

在本实施例中，所述限位凸部382为半球形凸部，所述限位凸部382为可挤压变形的材料制成。通过将限位凸部382设置为半球形凸部并且采用可挤压变形的材料制成，可以保证旋转板32在旋转过程中不会卡住不动，且限位凸部382耐用性强，可延长使用寿命。

具体地，限位板38和限位凸部382通过耐磨橡胶一体注塑成型。一体成型的限位板38和限位凸部382连接强度高，不易发生限位凸部382脱落的问题，且耐磨橡胶增加了限位凸部382的耐磨性，延长了其使用寿命，而且橡胶制成的限位凸部382可以在旋转板32旋转过程中被挤压，保证旋转板32顺利地旋转，而当旋转板32旋转到位后，限位凸部382又能与对应的限位凹槽插接，辅助旋转板32稳定在此位置。

一实施例中，所述壳体31包括第一壳体311和第二壳体312，所述第一壳体311具有第一壳板3111和环设在所述第一壳板3111一侧的外周的第一围壁3112，所述第一围壁3112远离所述第一壳板3111的一端朝向所述第一围壁3112的外侧延伸有第一连接部3113；所述第二壳体312具有第二壳板3121和环设在所述第二壳板3121一侧的外周的第二围壁3122，所述第二围壁3122远离所述第二壳板3121的一端朝向所述第二围壁3122的外侧延伸有第二连接部3123；限位板38被夹紧在所述第一连接部3113和所述第二连接部3123之间，所述第一连接部3113和所述第二连接部3123未夹设有所述限位板38的部分设置有封堵垫片39，所述封堵垫片39的厚度与所述限位板38的厚度相等。通过将壳体31分成第一壳体311和第二壳体312制造，可以降低壳体31的制作难度，并且便于壳体31内的其他部件的组装和拆卸；通过设置第一连接部3113和第二连接部3123，可以便于第一壳体311和第二壳体312连接，同时还可以对限位板38的位置进行固定，无需在壳体31内单独设置固定的结构对限位板38进行固定，降低了限位板38的固定难度，提升了组装速度；通过设置封堵垫片39，可以对所述第一连接部3113和所述第二连接部3123未夹设有所述限位板38的部分进行封堵，提升密封性。

在本实施例中，封堵垫片39的材质与限位板38的材质一致。这样的设计可以使所述第一连接部3113和所述第二连接部3123再对限位板38和封堵垫片39进行夹紧的同时，封堵垫片39的材质与限位板38对第一壳体311和第二壳体312连接处的缝隙进行密封，提升密封效果。

在本实施例中，所述第一连接部3113和所述第二连接部3123通过螺栓313连接，所述限位板38和所述封堵垫片39上开设有供螺栓313通过的避让孔310。通过设置同一个螺栓313既连接所述第一连接部3113和所述第二连接部3123，又对限位板38和封堵垫片39进行位置固定，可以在提升限位板38和封堵垫片39的位置固定效果的同时降低成本。

一实施例中，所述限位孔321的孔壁凹设有导向槽322，所述螺丝刀筒34的外壁凸出设置有导向条341，所述导向条341的长度沿所述螺丝刀筒34的移动方向延伸，所述导向条341与所述导向槽322插接。通过设置导向条341和与其插接配合的导向槽322，可以防止螺丝刀筒34相对于自身轴线转动，保证拧螺丝组件3的拧螺丝操作能够顺利完成。

在其他实施例中，导向条341和导向槽322的位置还可以互换，即导向条341突出设置在限位孔321的孔壁，而导向槽322开设在螺丝刀筒34的外壁上，并沿螺丝刀筒34的移动方向延伸，导向槽322至少延伸至螺丝刀筒34的其中一端部，这样便于螺丝刀筒34与限位孔321组装。

一实施例中，所述驱动机构35包括第三旋转电机351，所述第三旋转电机351的输出轴连接有齿轮352，所述螺丝刀筒34外壁沿所述螺丝刀筒34的移动方向设置有齿条342，所述齿轮352与所述齿条342啮合。通过设置电机驱动的齿轮352和固定在螺丝刀筒34上的齿条342，二者啮合，就能使螺丝刀筒34实现沿自身轴线移动，进而推动螺丝刀头36伸出至壳体31外或者从壳体31外缩回至壳体31内，驱动机构35的结构简单，可有效地实现螺丝刀筒34的移动，且移动到位后，还可以通过第三旋转电机351固定住齿轮352，防止齿轮352转动，进而固定住螺丝刀筒34的位置。

另外，为了防止螺丝旋拧后掉落，还可以在螺丝刀头36的端部设置磁性结构，吸住旋拧下来的螺丝。

在工业机器人手臂1的底座4上设置有螺丝回收箱，所述螺丝回收箱内设置有刷钉件，工业机器人手臂1携带拧螺丝组件3拧下的螺丝移动至螺丝回收箱，螺丝与刷钉件碰撞，螺丝就会从磁性的螺丝刀头36上自动脱离，无需操作者手动取下螺丝。

另外，工业机器人手臂1的底座4还可以设置为可移动的结构，底座4上安装有轮子组件，驱动件与轮子组件连接，可以驱动轮子组件移动和转向，进而移动至指定的位置进行拧螺丝的操作。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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发明的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”等的描述意指结合该实施例的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。