一种快速智能换头异型插件机的制作方法

本实用新型属于插件机领域，特别涉及一种快速智能换头异型插件机。

背景技术：

异型插件机是将电子元器件插装到PCB电路板上指定位置的机器设备，异型插件机通常包括：机器外壳、设备基座、PCB板传送定位装置和机械手。机械手的Z轴上设置夹取装置，所述夹取装置上通常安装多个夹爪用于夹取和插装电子元器件；PCB板传送定位装置将PCB 板传送到预定位置，机械手的夹取装置按指令将相应的电子元件插接到PCB板上指定的位置。异型插件机完成一次插件作业需要配备多个形状的夹爪以完成对不同电子元器件的插接，完成一个PCB板产品的插件，需要更换几次夹爪。目前，夹爪的更换都是人工来完成的，更换时，需要在停止设备作业的情况下进行，极其影响生产效率，且人工更换夹爪可靠性低，容易出现夹爪与夹取装置安装不到位的情况，从而影响设备的正常工作。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种不需要停止设备作业完成对所述夹爪的全自动更换的快速智能换头异型插件机。

所述快速智能换头异型插件机包括：设备框架、设备工作台架、PCB板定位传送装置和机械手(100)，机械手(100)的Z轴(101)上安装有夹取装置(1)，其特征在于，夹取装置(1)上设有多个快速接头(10)，快速接头(10)固定在夹取装置(1)的伸缩轴(2)上，用于夹取电子元件的夹爪(20)可拆卸地与快速接头(10)连接，快速接头(10)具有释放夹爪(20)的打开状态和锁紧夹爪(20)的关闭状态，所述设备工作台架上放置有用于存储夹爪(20)的夹爪库(30)，夹爪库(30) 包括：固定架(31)、夹爪库一段(32)和夹爪库二段(33)；固定架(31)包括底座(311)、两侧壁(312)，两侧壁(312)分别垂直地固定在底座(311)上端面的两侧；夹爪库一段(32)位于两侧壁(312)的顶端，其两端各通过第一直线导轨与两侧壁(312)连接，夹爪库一段(32)由夹爪库一段气缸(34) 驱动延上下方向相对两侧壁(312)滑动，夹爪库一段(32)的侧边上设有多个夹爪挂接位(323)，夹爪(20)可拆卸地存储在夹爪夹爪挂接位(323)上；夹爪库二段(33)位于夹爪库一段(32)上方，通过第二直线导轨与夹爪库一段(32)连接，夹爪库二段(33)由夹爪库二段气缸35驱动延上下方向相对夹爪库一段(32)滑动，夹爪库二段(33)的侧边上设置有与夹爪挂接位(323)匹配的剥离部(333)，当夹爪库二段(33)上升，剥离部(333)向快速接头(10)施加作用力使其处于所述打开状态。

进一步地，夹爪库一段(32)的夹爪挂接位(323)包括第一U型槽(324)和夹爪防转部(325)，夹爪(20)通过第一U型槽(324)的开口可拆卸地挂接在第一U型槽(324)内，夹爪(20)上的限位销(16)卡在夹爪防转部(325)中。

进一步地，夹爪库二段(33)的剥离部(333)包括第二U型槽(334)，第二U型槽(334)设置有底面(3341)，第二U型槽(334)通过底面(3341)向快速接头(10)施加使其打开的作用力。

进一步地，所述第一直线导轨包括滑块(361)和轨道(362)，滑块(361)与侧壁(312)固定连接，夹爪库一段(32)通过连接件与轨道(362)固定连接。

进一步地，所述第二直线导轨包括导套(371)和导柱(372)，导套(371)固定在夹爪库一段(32) 的底部，导柱(372)的上端与夹爪库二段(33)固定。

更进一步地，快速接头(10)包括：压紧环(11)、中空的定位套(12)、弹性件(13)和限位件(14)；压紧环(11)包括第一容纳部(111)和第二容纳部(112)，第二容纳部(112)设有限位底端面(113)和挤压斜面(114)；定位套(12)容纳在压紧环(11)内，定位套(12)包括上端部(121)和下端部(122)，上端部(121)和下端部(122)之间设有中间部(123)，中间部(123)的外径大于下端部(122)的外径并小于上端部(121)的外径，上端部(121)和中间部(123)容纳在第一容纳部(111)内，下端部(122) 容纳在第二容纳部(112)内；弹性件(13)套设在定位套(12)的中间部(123)上，一端与上端部(121) 的下端面(124)抵接，另一端与第二容纳部(112)的上端面(115)抵接；限位件(14)固定在下端部 (122)靠近底端的位置上并与压紧环(11)的限位底端面(113)抵接，定位套(12)靠近限位件(14)固定的位置的圆周上包裹多个均匀分布可自由滚动并在径向上有活动量的滚珠(15)，滚珠(15) 的外径大于定位套(12)的下端部(122)的壁厚，使滚珠(15)的一部分暴露在下端部(122)的外侧，一部分暴露在下端部(122)的内侧，通过挤压斜面(114)的挤压或释放挤压滚珠(15)，使滚珠(15) 同时径向收紧或径向扩张；

夹爪(20)包括缸体(21)和连接部(22)，连接部(22)的外径与定位套(12)的下端部(122)的内径匹配，连接部(22)设有滚珠固定扣槽(23)和限位凸缘(24)；

当剥离部333向压紧环(11)施加轴向外力使限位件(14)脱离压紧环(11)的限位底端面(113) 时，弹性件(13)压缩，挤压斜面(114)释放对滚珠(15)的挤压力，连接部(22)插入到下端部(122) 过程中，将滚珠(15)延径向方向向外推；当限位凸缘(24)的上端面与下端部(122)的下端面抵接后，剥离部333释放对压紧环(11)施加的外力，在弹性件(13)的回复力作用下，压紧环(11)向夹爪(20)方向移动，挤压斜面(114)向滚珠(15)施加挤压力，使滚珠(15)同时向内锁紧，扣入滚珠固定扣槽(23)中，实现夹爪(20)与所述快速接头的固定连接。

本实用新型的全自动更换夹爪机器人异型插件机，无需人工更换夹爪，提高了生产效率，且可靠性高。

附图说明

图1为本实用新型采用的快速智能换头异型插件机的机械手与夹取装置的装配结构示意图；

图2为本实用新型采用的快速接头与夹爪的安装示意图；

图3为本实用新型采用的快速接头的分解示意图；

图4为本实用新型采用的快速接头的压紧环的剖视图；

图5为本实用新型采用的快速接头的定位套的立体结构示意图；

图6为图2延“B”方向的剖面示意图；

图7为本实用新型采用的快速接头与夹爪装配后的剖视图；

图8为本实用新型采用的夹爪库的立体结构示意图；

图9-11为本实用新型的快速智能换头异型插件机从夹爪库取夹爪和向夹爪库存夹爪的工作原理示意图。

具体实施方式

本实用新型的快速智能换头异型插件机至少包括：设备框架、设备工作台架、PCB板定位传送装置和机械手100；机械手100的Z轴101上安装有夹取装置1，夹取装置1包括多个连接夹爪的快速接头10，快速接头10固定在夹取装置1的伸缩轴2上，用于夹取电子元件的夹爪20可拆卸地与快速接头10连接；所述设备工作台架上放置有储存异型夹爪的夹爪库 30。

快速接头与夹爪的快速连接结构：

如图2-5所示，快速接头10包括：压紧环11、中空的定位套12、弹性件13和限位件14；压紧环11包括第一容纳部111和第二容纳部112，第二容纳部112设有限位底端面113和挤压斜面114；定位套12容纳在压紧环11内，定位套12包括上端部121和下端部122，上端部121和下端部122之间设有中间部123，中间部123的外径大于下端部122的外径并小于上端部121的外径，上端部121和中间部123容纳在第一容纳部111内，下端部122容纳在第二容纳部112内；弹性件13套设在定位套12的中间部123上，一端与上端部121的下端面124抵接，另一端与第二容纳部112的上端面115抵接；限位件14固定在下端部122靠近底端的位置上并与压紧环11的限位底端面113抵接，定位套12靠近限位件14固定的位置的圆周上包裹多个均匀分布可自由滚动并在径向上有活动量的滚珠15，滚珠15的外径大于定位套12的下端部122的壁厚，使滚珠15的一部分暴露在定位套12下端部122的外侧，一部分暴露在定位套12下端部122的内侧，通过挤压斜面114的挤压或释放挤压滚珠15，使滚珠15同时径向收紧或径向扩张。

本实用新型采用的夹爪20包括缸体21和连接部22，连接部22的外径与定位套12的下端部122的内径匹配，连接部22设有滚珠固定扣槽23和限位凸缘24。连接部22设置在缸体21的上端，缸体21的下端可安装夹取电子元器件的夹头。

如图6-7所示，连接夹爪20与快速接头10时，向压紧环11施加延压紧环11的限位底端面113与限位件14脱离的方向的轴向外力时，弹性件13压缩，挤压斜面114释放对滚珠 15的挤压力，连接部22插入到下端部122过程中，将滚珠15延径向向外推，下端部122的中心通道完全打开，使连接部22可顺畅地插入到下端部122中，此时快速接头10处于打开位置；当限位凸缘24的上端面与下端部122的下端面抵接后，释放压紧环11上施加的外力，在弹性件13的回复力作用下，压紧环11向夹爪20方向移动，挤压斜面114向滚珠15施加挤压力，使滚珠15同时向内锁紧，扣入滚珠固定扣槽23中，实现夹爪20与快速接头10的固定连接。从快速接头10上拆卸夹爪20时，用力将压紧环11向上提起，挤压斜面114释放对滚珠15的挤压力，夹爪的连接部22可从快速接头的下端部122拔出，实现夹爪20余快速接头10的分离，此时快速接头10处于关闭位置。

本实用新型的夹爪上设置有限位销16，限位销16设置在夹爪20的连接部22靠近限位凸缘24的位置上并径向方向延伸；定位套12的下端部122的底端设有与限位销16匹配的限位卡槽125。通过设置限位销16，可以防止夹爪20与快速接头10连接后旋转，使夹爪20的连接部22在旋转方向进一步限位。

夹爪20中心轴设有通气道。夹爪20与快速接头10连接后，中间形成空气通道。在定位套12的内部、贴近连接部22的顶端位置还设有密封圈17，密封圈17紧紧包裹连接部22的外径，使连接部22与定位套12中相应的连接部位充分密封，实现夹爪20与快速插头10的中空部位充分通气。

弹性件13为压缩弹簧。

限位件14采用卡簧，定位套12的下端部122设有卡簧槽126.

夹爪库的结构：

如图8所示，本实用新型的夹爪库30包括：固定架31、夹爪库一段32和夹爪库二段33；固定架31包括底座311、两侧壁312，两侧壁312垂直地分别固定在底座311上端面的两侧；夹爪库一段32位于两侧壁312的上方，其两端各通过第一直线导轨与两侧壁312连接，夹爪库一段32由夹爪库一段气缸34驱动延上下方向相对两侧壁312滑动，夹爪库一段32的侧边上设有多个夹爪挂接位323，夹爪20可拆卸地存储在夹爪夹爪挂接位323上；夹爪库二段33 位于夹爪库一段32上方，通过第二直线导轨与夹爪库一段32连接，夹爪库二段33由夹爪库二段气缸35驱动延上下方向相对夹爪库一段32滑动，夹爪库二段33的侧边上设置有与夹爪挂接位323匹配的剥离部333，剥离部333向快速接头10施加作用力使快速接头10处于打开位置。

夹爪库一段32的夹爪挂接位323包括第一U型槽324和夹爪防转部325，夹爪20的连接部22挂接在第一U型槽324内，限位销16卡在夹爪防转部325中，实现夹爪20与夹爪库一段32可拆卸连接。

夹爪库二段33的剥离部333包括第二U型槽334，第二U型槽334设置有底面3341，第二U型槽334通过底面3341向快速接头10的压紧环11的底端面施加使快速接头10打开的作用力。

本实用新型采用的第一直线导轨包括滑块361和轨道362，滑块361与侧壁312固定连接，夹爪库一段32通过连接件与轨道362固定连接。

夹爪库一段气缸34的缸体通过横梁与固定架31连接，其活塞杆与夹爪库一段32的底部固定连接。

本实用新型采用第二直线导轨包括导套371和导柱372，导套371固定在夹爪库一段32 的底部，导柱372的上端与夹爪库二段33固定。

机械手向夹爪库自动存取夹爪的工作原理：

同时参考图9-11，为方便描述，机械手侧仅保留一快速接头，其他部分省略。

机械手100从夹爪库30中取夹爪时，包括如下步骤：

步骤一，机械手100移动到夹爪库30的上方，快速接头20对准目标夹爪10，如图9所示；

步骤二，夹爪库一段气缸34的活塞杆顶升夹爪库一段32和夹爪库二段33，使夹爪20 进一步靠近快速接头10；

步骤三，夹爪库二段气缸35的活塞杆顶升夹爪库二段33，第二U型槽334的底面3341 向上顶压快速接头的压紧环11的底端面，使快速接头10处于打开位置，如图10所示；

步骤四，伸缩轴2下降，通过快速接头的压紧环11的底端面向下压第二U型槽334的底面3341，使夹爪库二段气缸35带动夹爪库二段33下降，夹爪20与快速接头10连接在一起，如图11所示；

步骤五，机械手平移出夹爪库，夹爪20由第一U型槽324的开口移出夹爪库30；

步骤六，夹爪库一段气缸下降。

通过以上步骤，机械手完成取夹爪作业。

机械手100向夹爪库30中存夹爪，包括如下步骤：

步骤一，机械手100移动到夹爪库30的侧上方；

步骤二，夹爪库一段气缸34的活塞杆顶升夹爪库一段32和夹爪库二段33；

步骤三，机械手100从夹爪库30的侧方向由第一U型槽324的开口将夹爪20挂接在夹爪库相应的第一U型槽324内；

步骤四，夹爪库二段气缸35的活塞杆带动夹爪库二段33上升，第二U型槽334的底面 3341向上顶压快速接头的压紧环11的底端面，使压紧环11向上，快速接头10处于打开位置；

步骤五，伸缩轴2上升，夹爪20与快速接头10脱离；

步骤六，夹爪库一段气缸32下降。

通过以上步骤，机械手完成夹爪的存储作业。