本發(fā)明公開了一種快換機構，特別涉及一種用于多功能機械手腕部的快換機構。

背景技術：

隨著我國產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的持續(xù)推進，機械手被廣泛用于汽車制造、機械加工、綠色包裝、3C裝配等領域。為進一步提高機械手的作業(yè)能力和作業(yè)效率，世人在持續(xù)開發(fā)適應能力強、通用性好和靈活度高的新型末端執(zhí)行器的同時，更期望通過自動換接不同類型的末端執(zhí)行器，來構建多功能機器人工作站，實現(xiàn)一臺工業(yè)機器人能完成多種作業(yè)任務。工業(yè)機器人腕部自動換接技術，成為了機器人作業(yè)系統(tǒng)種的一項關鍵技術。

日本專利昭58-137593公開的一種腕部快換機構，它是通過拔銷連接末端執(zhí)行器與機器人腕部的非圓形軸，更換末端執(zhí)行器時通過設在工具庫上的凸輪面拔出銷，由外套上的彈簧壓入拔銷來實現(xiàn)，此種機構換接連接剛度差。中國專利CN105537758公開的一種工業(yè)機器人腕部快換機構，它是通過電機驅(qū)動蝸桿和蝸輪，帶動收縮套夾緊或松開芯柱；該裝置可靠性不高。哈爾濱工程大學開發(fā)的一種基于多傳感器的腕部快換機構，它利用機器視覺引導粗定位、光學引導精確定位和姿態(tài)調(diào)整以及主被動混合柔順控制策略，使末端執(zhí)行器在更換過程中能滿足正常對接需要的幾何約束條件和力學約束條件；該快換機構感知能力和環(huán)境適應能力強、更換迅速、可靠，但系統(tǒng)組成較為復雜，需融合多門學科技術，如機器視覺、傳感技術等。因此，開發(fā)傳遞扭矩大、快換可靠性高的新型腕部自動換接機構，對提升我國工業(yè)機械手應用水平，助力我國中小型企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級具有重要的現(xiàn)實意義。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是，針對背景技術中提及的現(xiàn)有的機械手腕部快換機構存在傳遞扭矩不大、快換可靠性不高等問題。

為解決上述問題，本發(fā)明所采取的技術方案是：一種用于多功能機械手腕部的快換機構，包括與多功能機械手腕部固接的插入機構和與末端執(zhí)行器固接的被插機構，插入機構快速插裝在被插機構內(nèi)；

插入機構包括第一支撐筒、驅(qū)動裝置、鎖緊擺動盤、鎖緊固定盤、等距型面定位軸以及至少兩個的鎖緊滑動塊，

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

鎖緊擺動盤水平設置在第一支撐筒的內(nèi)孔里且位于環(huán)形隔板的底部，同時鎖緊擺動盤連接鎖緊固定盤；在鎖緊擺動盤上沿周向等分設置至少兩個腰型滑槽，在鎖緊固定盤上沿徑向等分設置與腰型滑槽一一對應的“T”型通槽；

所有的鎖緊滑動塊安裝于于鎖緊擺動盤與鎖緊固定盤之間，鎖緊滑動塊包括滑塊本體，滑塊本體上對稱的兩側(cè)面上均設置有與“T”型通槽相匹配的滑塊，滑塊插入“T”型通槽內(nèi)實現(xiàn)兩者的滑動；在滑塊本體的頂面設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；在滑塊本體的側(cè)面上外凸設置球頭定位柱銷，球頭定位柱銷與支撐軸呈三維90°垂直設計，球頭定位柱銷穿出第一支撐筒上開口槽并伸出到被插機構內(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置插緊檢測口、釋放吹氣口和至少一個的第一流體通道，在細端上設置等距型面軸；等距型面定位軸水平設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；

被插機構包括第二支撐筒和水平設置在第二支撐筒內(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)孔壁上設置有與球頭定位柱銷相匹配對應的環(huán)形定位槽，在第二隔板上設置有與第一流體通道相對于的第二流體通道。

對本發(fā)明技術方案的改進，等距型面定位軸上的等距型面軸的中心處設置電性插頭。

對上述技術方案的進一步改進，第二隔板上內(nèi)凹設置有與等距型面軸相配合定位的等距型面沉孔。

對上述技術方案更進一步的改進，等距型面沉孔內(nèi)設置有與電性插頭相配合的電性插座。

對本發(fā)明技術方案的改進，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球頭直徑相等。

對本發(fā)明技術方案的改進，驅(qū)動裝置可采用擺動式氣缸，或擺動式液壓缸、電機

本發(fā)明的有益效果是：

1、本用于多功能機械手腕部的快換機構，采用等距型面連接，可傳遞大扭矩、操作簡單、可靠性好，通過流體傳動與機械傳動的協(xié)同設計，能夠?qū)崿F(xiàn)快速換接多功能機械手的末端執(zhí)行器，具有較好的應用前景。

2、本用于多功能機械手腕部的快換機構，插入機構與被插機構采用等距型面連接，可傳遞大扭矩、操作定位簡單。

3、本用于多功能機械手腕部的快換機構，采用鎖緊擺動盤、鎖緊固定盤和鎖緊滑動塊，可以實現(xiàn)插入機構與被插機構之間可靠準確定位與夾緊。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結構示意圖；

圖2為本發(fā)明的整體結構剖視圖；

圖3為本發(fā)明的支撐套筒一結構示意圖；

圖4為本發(fā)明的鎖緊滑動塊結構示意圖；

圖5為本發(fā)明的鎖緊擺動盤結構示意圖；

圖6為本發(fā)明的鎖緊固定盤結構示意圖；

圖7為本發(fā)明的等距型面定位軸結構示意圖；

圖8為本發(fā)明的隔板二結構示意圖；

圖9為本發(fā)明的球頭定位銷與環(huán)形定位槽頂緊連接示意圖；

圖10為本發(fā)明的球頭定位銷與環(huán)形定位槽釋放連接示意圖。

其中：1000、插入機構，1001、第一支撐筒，1001-1、開口槽，1002、驅(qū)動裝置，1003、鎖緊擺動盤，1003-1、腰型滑槽，1004、鎖緊固定盤，1004-1、“T”型通槽，1005、鎖緊滑動塊，1005-1、滑塊本體，1005-2、支撐軸，1005-3、滾輪，1005-4、球頭定位柱銷，1005-5、滑塊，1006、等距型面定位軸，1006-1、第一流體通道，1006-2、插緊檢測口，1006-3、釋放吹氣口，1006-4、等距型面軸，1007、環(huán)形隔板，1008、傳動軸，1009、軸承，1010、電性插頭，2000、被插機構，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。

具體實施方式

下面對本發(fā)明技術方案進行詳細說明，但是本發(fā)明的保護范圍不局限于所述實施例。

為使本發(fā)明的內(nèi)容更加明顯易懂，以下結合附圖1-圖10和具體實施方式做進一步的描述。

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

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

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

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

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

所有的鎖緊滑動塊1005安裝于于鎖緊擺動盤1003與鎖緊固定盤1004之間。如圖4所示，鎖緊滑動塊1005包括滑塊本體1005-1，滑塊本體1005-1上對稱的兩側(cè)面上均設置有與“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)實現(xiàn)兩者的滑動；在滑塊本體1005-1的頂面設置與腰型滑槽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；在滑塊本體1005-1的側(cè)面上外凸設置球頭定位柱銷1005-4，球頭定位柱銷1005-4與支撐軸1005-2呈三維90°垂直設計，球頭定位柱銷1005-4穿出第一支撐筒1001上開口槽1001-1并伸出到被插機構2000內(nèi)。

本實施例中的腰型滑槽1003-1兩端沿鎖緊擺動盤1003半徑方向的距離，鎖緊滑動塊1005移動的極限距離與球頭定位柱銷1005-5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的粗端端面上設置插緊檢測口1006-2、釋放吹氣口1006-3和至少一個的第一流體通道1006-1，在細端上設置等距型面軸1006-4；等距型面定位軸1006水平設置在第一支撐筒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的中心處設置電性插頭1010。

如圖2和8所示，被插機構2000包括第二支撐筒2001和水平設置在第二支撐筒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)孔壁上設置有與球頭定位柱銷1005-4相匹配對應的環(huán)形定位槽2001-1，在第二隔板2002上設置有與第一流體通道1006-1相對于的第二流體通道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1005-5球頭直徑相等。在第二隔板2002上內(nèi)凹設置有與等距型面軸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)有技術中的常規(guī)技術產(chǎn)品。

本實施例的用于多功能機械手腕部的快換機構在工作原理如下：

當插入機構1000與被插機構2000插緊時，首先通過由驅(qū)動裝置1002帶動傳動軸1008和鎖緊擺動盤1003發(fā)生擺動，鎖緊滑動塊1005在鎖緊擺動盤1003和鎖緊固定盤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；其次檢測插緊檢測口1006-2的供氣壓力，控制插入機構1000與被插機構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；或通過電性插頭1010和電性插座2003向末端執(zhí)行器輸送電力；

當插入機構1000與被插機構2000分離時，首先，切斷通過第一流體通道1006-1和第二流體通道2002-1的壓力流體，切斷通過電性插頭1010和電性插座2003輸送的電力；其次驅(qū)動裝置1002帶動傳動軸1008和鎖緊擺動盤1003發(fā)生反向擺動，鎖緊滑動塊1005在鎖緊擺動盤1003和鎖緊固定盤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，便于插入機構1000與被插機構2000的分離，如圖10所示。

以上所述僅為本發(fā)明涉及的用于多功能機械手腕部的快換機構的一個較佳實施案例，但本發(fā)明的實施范圍并不局限于此例。

本發(fā)明中未提及零部件均為現(xiàn)有技術中的常規(guī)技術。

凡本發(fā)明說明書中未作特別說明的均為現(xiàn)有技術或者通過現(xiàn)有的技術能夠?qū)崿F(xiàn)，應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權利要求的保護范圍。