末端执行机构的制作方法

1.本技术涉及建筑施工设备技术领域，具体而言，涉及一种末端执行机构。


背景技术：

2.在机电安装施工作业中，存在大量的打孔以及膨胀螺钉安装工作，这种工作的特点是：条件恶劣、费时费力、高空作业风险等等，因此，现有技术设计了一些自动化设备，但是实际使用中，其自动化程度较低，仍然需要人工辅助更换执行器，或者需要其他类型的自动化设备来实现不同的功能，效率并不高。


技术实现要素：

3.本技术的目的在于提供一种末端执行机构，其能够改善现有的膨胀螺钉安装作业效率不高的问题。
4.本技术的实施例是这样实现的：
5.本技术的实施例提供了一种末端执行机构，包括：
6.基座；
7.打孔单元，所述打孔单元沿预设方向可滑动地设置于所述基座，所述打孔单元用于对施工面钻孔；
8.安装单元，所述安装单元沿所述预设方向可滑动地设置于所述基座，所述安装单元用于将待安装件安装到施工面的孔洞中；
9.切换单元，所述切换单元包括第一导向件、第二导向件、换向件和切换驱动件，所述第一导向件连接于所述打孔单元，所述第二导向件连接于所述安装单元，所述换向件设置于所述基座，所述第一导向件与所述第二导向件分别与所述换向件传动连接；
10.其中，所述切换驱动件驱动所述第一导向件沿所述预设方向相对于所述基座朝向所述施工面运动时，所述第二导向件同时沿所述预设方向相对于所述基座背离所述施工面运动；所述切换驱动件驱动所述第一导向件沿所述预设方向相对于所述基座背离所述施工面运动时，所述第二导向件同时沿所述预设方向相对于所述基座朝向所述施工面运动。
11.通过切换单元的作用，打孔单元与安装单元之间可以迅速完成为止切换，以便于对施工面进行不同的施工作业，最终完成待安装件的安装工作，不需要有效提高了施工效率。
12.另外，根据本技术的实施例提供的末端执行机构，还可以具有如下附加的技术特征：
13.在本技术的可选实施例中，所述第一导向件和所述第二导向件均为导向齿条，所述换向件为换向齿轮，所述第一导向件和所述第二导向件分别位于所述换向齿轮的两侧且均与所述换向齿轮啮合。
14.导向齿条与换向齿轮可以直接啮合，而第一导向件和第二导向件分别处于换向齿轮的两侧，使得两个换向齿条的驱动方向相反，既实现了打孔单元与安装单元的联动，又改
变了运动方向，使得打孔单元缩回的同时安装单元能够向上顶升，或者打孔单元伸出，安装单元缩回，互相不会产生干扰，切换效率高。
15.在本技术的可选实施例中，所述打孔单元包括第一座板和打孔电锤，所述打孔电锤固定于所述第一座板，所述第一座板可滑动地连接于所述基座，所述第一导向件与所述第一座板固定连接。
16.打孔电锤可以随着第一座板相对于基座滑动，第一导向件通过引导第一座板运动，从而可以引导打孔电锤运动。
17.在本技术的可选实施例中，所述切换驱动件为直线驱动件，所述直线驱动件的输出端与所述第一座板和/或所述第一导向件连接。
18.直线驱动件可以根据安装空间或者所用连接件的情况来选择与第一座板连接或者与第一导向件连接，或者同时与第一座板、第一导向件连接，最终都能够带动打孔电锤运动。
19.在本技术的可选实施例中，所述安装单元包括第二座板和安装电锤，所述安装电锤固定于所述第二座板，所述第二座板可滑动地连接于所述基座，所述第二导向件与所述第二座板固定连接。
20.安装电锤可以随着第二座板相对于基座滑动，第二导向件通过引导第二座板运动，从而可以引导安装电锤运动。
21.在本技术的可选实施例中，所述安装单元还包括换挡组件，所述换挡组件包括换挡驱动件和换挡传动件，所述换挡驱动件连接于所述第二座板，所述换挡驱动件的输出端与所述换挡传动件连接，所述安装电锤包括换挡旋钮，所述换挡传动件与所述换挡旋钮连接，所述换挡驱动件工作时，所述安装电锤的挡位能够被调节。
22.换挡组件可以用于旋拧安装电锤的换挡旋钮，以使得安装电锤改变工作模式，以便于自动对待安装件进行安装。
23.在本技术的可选实施例中，所述换挡传动件包括换挡齿条和换挡齿轮，所述换挡齿条与所述换挡驱动件的输出端连接，所述换挡齿轮可转动地设置于所述第二座板且与所述换挡旋钮同轴连接，所述换挡齿条与所述换挡齿轮啮合。
24.换挡齿条能够与换挡齿轮配合，使得换挡按钮被换挡驱动件驱动旋拧，以改变安装电锤的工作模式。
25.在本技术的可选实施例中，所述安装单元还包括螺钉夹头，所述螺钉夹头设置于所述安装单元的输出端，所述安装单元工作时，能够带动所述螺钉夹头沿所述预设方向运动或者带动所述螺钉夹头旋转，以使得待安装件被安装于所述孔洞。
26.螺钉夹头可以夹持待安装件，方便安装单元带动待安装件运动。
27.在本技术的可选实施例中，所述螺钉夹头包括：
28.螺纹套筒，用于连接所述安装单元，所述螺纹套筒具有沿所述预设方向开设的内螺纹孔，所述内螺纹孔用于固定待安装件；
29.导向套，所述导向套可滑动地套设于所述螺纹套筒，所述导向套在所述螺纹套筒上具有沿所述预设方向分布的工作位置和初始位置；
30.弹性件，所述弹性件套设于所述螺纹套筒且被所述螺纹套筒与所述导向套抵持，所述弹性件具有使所述导向套保持在所述初始位置的趋势；以及
31.位置感应器，所述位置感应器设置于所述螺纹套筒；
32.其中，所述导向套移动到所述工作位置时，所述位置感应器发出到位信号，以使得所述安装单元停止沿所述预设方向的驱动动作。
33.螺纹套筒的内螺纹孔可以固定待安装件，导向套可以用于引导待安装件进入内螺纹孔，弹性件则可以使得导向套复位，当导向套运动到工作位置时，可以触发位置感应器，以使得末端执行机构所属的安装设备获知已经将待安装件安装到位。
34.在本技术的可选实施例中，所述导向套包括导向爪和滑动套，所述导向爪沿着所述滑动套的周向分布，所述螺钉夹头还包括限位板，所述限位板安装于所述螺纹套筒且限制所述滑动套从所述螺纹套筒脱出；
35.所述导向套处于所述初始位置时，所述导向爪穿设于所述限位板，所述安装单元驱动所述螺钉夹头移动且使得所述导向爪抵压所述施工面时，所述弹性件被压缩，所述导向套移动到所述工作位置，所述导向爪触发所述位置感应器。
36.导向爪可以引导待安装件的运动，使得待安装件可以顺利进入到内螺纹孔中，导向爪与施工面抵持时，滑动套可以被推动并压缩弹性件，最终通过导向爪可以触发位置感应器，而弹性件则可以在安装结束后使得导向套复位。
附图说明
37.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
38.图1为本技术的实施例提供的末端执行机构的示意图；
39.图2为图1的俯视图；
40.图3为螺钉夹头的示意图；
41.图4为末端执行机构通过螺钉夹头抓取膨胀螺栓的示意图；
42.图5为打孔单元在上的示意图；
43.图6为安装单元在上的示意图；
44.图7为末端执行机构在施工面打孔时的示意图；
45.图8为末端执行机构进行膨胀螺钉安装时的示意图。
46.图标：100-末端执行机构；11-法兰底板；12-导轨底板；13-直线导轨；20-打孔单元；21-第一座板；22-打孔电锤；221-钻头；222-集尘罩；30-安装单元；31-第二座板；312-滑槽；32-安装电锤；321-换挡旋钮；3212-挡位键；33-螺钉夹头；331-螺纹套筒；3312-内螺纹孔；332-导向套；3321-导向爪；3322-滑动套；333-弹性件；334-位置感应器；335-限位板；
47.40-切换单元；41-第一导向件；42-第二导向件；43-换向件；44-切换驱动件；51-换挡驱动件；52-换挡传动件；521-换挡齿条；522-换挡齿轮；200-膨胀螺钉；300-螺钉盒；1000-施工面。
具体实施方式
48.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例
中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
49.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通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，都属于本技术保护的范围。
50.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
51.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
52.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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技术中的具体含义。
53.实施例
54.请参考图1和图2，本技术的实施例提供了一种末端执行机构100，包括：
55.基座；
56.打孔单元20，打孔单元20沿预设方向可滑动地设置于基座，打孔单元20用于对施工面1000钻孔；
57.安装单元30，安装单元30沿预设方向可滑动地设置于基座，安装单元30用于将待安装件200安装到施工面1000的孔洞中；
58.切换单元40，切换单元40包括第一导向件41、第二导向件42、换向件43和切换驱动件44，第一导向件41连接于打孔单元20，第二导向件42连接于安装单元30，换向件43设置于基座，第一导向件41与第二导向件42分别与换向件43传动连接；
59.其中，切换驱动件44驱动第一导向件41沿预设方向相对于基座朝向施工面1000运动时，第二导向件42同时沿预设方向相对于基座背离施工面1000运动；切换驱动件44驱动第一导向件41沿预设方向相对于基座背离施工面1000运动时，第二导向件42同时沿预设方向相对于基座朝向施工面1000运动。
60.其中，本实施例的基座包括法兰底板11和导轨底板12，法兰底板11可以用于与机器人的机械臂连接，导轨底板12立设于法兰底板11，并安装有直线导轨13。
61.其中，本实施例的预设方向为竖直方向，图5中，打孔单元20相对于安装单元30更为靠上方，可以用于对施工面1000打孔(如图7所示)；图6中，安装单元30相对于打孔单元20更为靠上方，可以用于将待安装件200安装到施工面1000上的孔洞中(如图8所示)，该孔洞可以是由打孔单元20钻出，也可以是其他机构钻成后，再由该安装单元30进行待安装件200
的安装，本领域人员可以根据实际的作业环境和作业要求灵活使用本技术的末端执行机构100，也可以将末端执行机构100安装到机器人的机械臂上，以便于自动化作业。
62.简单而言，通过切换单元40的作用，打孔单元20与安装单元30之间可以迅速完成为止切换，以便于对施工面1000进行不同的施工作业，最终完成待安装件200的安装工作，有效提高了施工效率。其中，本实施例中的待安装件200以膨胀螺钉为例，可以理解的是，其他的类似膨胀螺钉这样需要锤击与旋拧相结合以实现安装的待安装件，也可以采用本技术的方案。
63.请继续结合图1，本实施例的第一导向件41和第二导向件42均为导向齿条，换向件43为换向齿轮，第一导向件41和第二导向件42分别位于换向齿轮的两侧且均与换向齿轮啮合。导向齿条与换向齿轮可以直接啮合，而第一导向件41和第二导向件42分别处于换向齿轮的两侧，使得两个换向齿条的驱动方向相反，既实现了打孔单元20与安装单元30的联动，又改变了运动方向，使得打孔单元20缩回的同时安装单元30能够向上顶升，或者打孔单元20伸出，安装单元30缩回，互相不会产生干扰，切换效率高。
64.具体的，本实施例的打孔单元20包括第一座板21和打孔电锤22，打孔电锤22固定于第一座板21，第一座板21可滑动地连接于基座，第一导向件41与第一座板21固定连接。打孔电锤22可以随着第一座板21相对于基座滑动，第一导向件41通过引导第一座板21运动，从而可以引导打孔电锤22运动。如图1所示，本实施例的打孔电锤22的钻头221外周还设有集尘罩222，集尘罩222可以在钻孔时防止灰尘溢出，避免造成施工环境的污染。
65.在本实施例中，切换驱动件44为直线驱动件，直线驱动件的输出端与第一座板21和/或第一导向件41连接。详细的，本实施例采用气缸作为直线驱动件。当然，也可以使用电缸、油缸一类直线驱动装置作为直线驱动件使用。
66.直线驱动件可以根据安装空间或者所用连接件的情况来选择与第一座板21连接或者与第一导向件41连接，或者同时与第一座板21、第一导向件41连接，最终都能够带动打孔电锤22运动。
67.具体的，本实施例的安装单元30包括第二座板31和安装电锤32，安装电锤32固定于第二座板31，第二座板31可滑动地连接于基座，第二导向件42与第二座板31固定连接。安装电锤32可以随着第二座板31相对于基座滑动，第二导向件42通过引导第二座板31运动，从而可以引导安装电锤32运动。
68.进一步的，本实施例的安装单元30还包括换挡组件，换挡组件包括换挡驱动件51和换挡传动件52，换挡驱动件51连接于第二座板31，换挡驱动件51的输出端与换挡传动件52连接，安装电锤32包括换挡旋钮321，换挡传动件52与换挡旋钮321连接，换挡驱动件51工作时，安装电锤32的挡位能够被调节。
69.换挡组件可以用于旋拧安装电锤32的换挡旋钮321，以使得安装电锤32改变工作模式，以便于自动对待安装件200进行安装。
70.可以理解的是，当所用的安装电锤32的挡位可以通过远程调节的形式调节时，也可以考虑不设置换挡组件，进一步简化结构，降低成本。比如可以在末端执行机构100所安装的机器人上预置控制指令，然后在有需要时，通过机器人的控制器控制安装电锤32进行换挡。安装电锤32的功能和结构可以参考一般的电锤，能够带动钻头锤击，也可以带动钻头旋转，以实现对待安装件200的锤击，将之敲进孔洞，并将之旋拧，以完成固定。在本实施例
中，挡位分为一挡、二挡和三挡，一挡是只锤不转，二挡是既锤又转，三挡是只转不锤。
71.请结合图1，本技术的换挡传动件52包括换挡齿条521和换挡齿轮522，换挡齿条521与换挡驱动件51的输出端连接，换挡齿轮522可转动地设置于第二座板31且与换挡旋钮321同轴连接，换挡齿条521与换挡齿轮522啮合。其中，还可以在第二座板31上设置滑槽312，换挡齿条521的背部可滑动地设置于滑槽312，以便于稳定运动方向，换挡齿条521能够与换挡齿轮522配合，使得换挡按钮被换挡驱动件51驱动旋拧，以改变安装电锤32的工作模式。比如在图8中，换挡齿条521的位置不同，在升降的过程中，使得换挡旋钮321的挡位被调整，如图8左侧的末端执行机构100的挡位键3212(本实施例在换挡齿轮522上标注，与换挡旋钮321上的挡位标识对应)指向下侧，右侧的末端执行机构100的挡位键3212指向上侧。
72.请结合图3，本实施例的安装单元30还包括螺钉夹头33，螺钉夹头33设置于安装单元30的输出端，安装单元30工作时，能够带动螺钉夹头33沿预设方向运动或者带动螺钉夹头33旋转，以使得待安装件200被安装于孔洞。
73.螺钉夹头33可以夹持待安装件200，方便安装单元30带动待安装件200运动。
74.螺钉夹头33包括：
75.螺纹套筒331，用于连接安装单元30，螺纹套筒331具有沿预设方向开设的内螺纹孔3312，内螺纹孔3312用于固定待安装件200(当待安装件上可供固定的结构是螺纹以外的结构时，内螺纹孔3312也可以对应设计成其他的能够满足固定需求的内孔结构)；
76.导向套332，导向套332可滑动地套设于螺纹套筒331，导向套332在螺纹套筒331上具有沿预设方向分布的工作位置和初始位置；
77.弹性件333，弹性件333套设于螺纹套筒331且被螺纹套筒331与导向套332抵持，弹性件333具有使导向套332保持在初始位置的趋势；以及
78.位置感应器334，位置感应器334设置于螺纹套筒331；
79.其中，导向套332移动到工作位置时，位置感应器334发出到位信号，以使得安装单元30停止沿预设方向的驱动动作。
80.螺纹套筒331的内螺纹孔3312可以固定待安装件200，导向套332可以用于引导待安装件200进入内螺纹孔3312，弹性件333则可以使得导向套332复位，当导向套332运动到工作位置时，可以触发位置感应器334，以使得末端执行机构100所属的安装设备(如机器人)获知已经将待安装件200安装到位。
81.导向套332包括导向爪3321和滑动套3322，导向爪3321沿着滑动套3322的周向分布，螺钉夹头33还包括限位板335，限位板335安装于螺纹套筒331且限制滑动套3322从螺纹套筒331脱出；
82.导向套332处于初始位置时，导向爪3321穿设于限位板335，安装单元30驱动螺钉夹头33移动且使得导向爪3321抵压施工面1000时，弹性件333被压缩，导向套332移动到工作位置，导向爪3321触发位置感应器334。导向爪3321可以引导待安装件200的运动，使得待安装件200可以顺利进入到内螺纹孔3312中，导向爪3321与施工面1000抵持时，滑动套3322可以被推动并压缩弹性件333，最终通过导向爪3321可以触发位置感应器334，而弹性件333则可以在安装结束后使得导向套332复位。
83.本实施例的原理是：
84.现有的膨胀螺钉安装施工中，单纯依靠人工作业效率并不高，并且具有安全风险，
而利用安装设备进行自动化作业时，需要不同的设备来进行打孔，然后再安装膨胀螺钉，效率有所改善，但总体效率依然需要进一步提升，不同的作业设备需要人工更换和安装，同样会造成时间的大量损耗。而如果单纯将不同的功能设备安装到机器人上，相互间容易有干涉存在，依然不利于实际作业。因此，本技术提供了一种末端执行机构100，其能够用于打孔并将待安装件200安装到位。
85.请结合图4，机械臂可以先带动安装电锤32以及螺钉夹头33移动到螺钉盒300上方，然后将安装电锤32调挡到三挡，由于有导向爪3321，在接触待安装件200的过程中，导向爪3321可以将待安装件200引导到正对内螺纹孔3312的位置，并且在带动螺钉夹头33进一步下降的过程中，使得待安装件200的螺杆与内螺纹孔3312的孔壁接触，由于螺钉夹头33一直在旋转，因此可以将螺杆旋入内螺纹孔3312，完成对待安装件200的固定。然后机械臂可以带动待安装件200上升，完成取料工作。
86.请结合图7，切换驱动件44可以带动整个打孔单元20上升并保持，与此同时，安装电锤32在换向齿轮的传动下运动，并下降一段距离。使得打孔电锤22可以对施工面1000进行打孔，在此过程中集尘罩222可以有效防止灰尘漏出，而机械臂在带动打孔电锤22上升的过程中，由于安装电锤32带着待安装件200已经向下运动并保持，因而不会使得待安装件200杵到施工面1000，避免施工面1000和待安装件200自身受损，也避免安装单元30受损，同时不会妨碍打孔单元20的钻头221的推进。当然，在空间允许的情况下，也可以考虑由换挡驱动件51单独带动钻头221上升钻孔，同时也使得安装单元30下降，如此也可以防止安装单元30干涉打孔作业。
87.完成打孔后，请结合图8，图8左侧所示结构为末端执行机构100的安装电锤32处于一挡时的示意图，在进行安装时，切换驱动件44反向驱动第一导向件41，使得第一导向件41带动打孔单元20下降，同时也使得第二导向件42能够带动安装单元30上升并保持。
88.机械臂逐渐带动安装单元30上升(与上文同理，在空间允许的情况下，安装单元30的上升运动也可以依靠切换驱动件44的驱动实现)，在此过程中，安装电锤32不断带动螺钉夹头33向上锤击，使得待安装件200可以被插入到之前打孔单元20钻出的孔洞中。当导向套332的导向爪3321抵持在施工面1000时，整个导向套332相对于施工面1000保持不动，而螺纹套筒331可以继续向上运动，导向套332相对于螺纹套筒331发生滑动，从初始位置滑动到工作位置，同时使得弹性件333(本实施例采用弹簧)被压缩蓄力。当导向套332处于工作位置时，导向爪3321触发设置于螺纹套筒331内的位置感应器334，此时，安装了该末端执行机构100的机器人可以获知已经将待安装件200锤击到位，然后就可以控制换挡驱动件51工作，使得安装电锤32的挡位切换到图8右侧的末端执行机构100所示的挡位，也即三挡，使得待安装件200的螺杆旋拧并拧紧拉爆，完成待安装件200的固定工作，此时，整个待安装件200已经完成安装。其中，位置感应器334也可以采用行程开关、微动开关、光纤感应器、接近开关等等，检测到锤击到位后，可以进一步检测是否旋拧到位。当然，也可以只检测锤击到位，确定待安装件200已经插入到所要求的深度，然后机器人可以控制旋拧一定时间后直接确认已经拧紧。
89.待安装件200固定完成后，机器人控制控制安装电锤32反转，使得螺钉夹头33相对于待安装件200反转，在反转的过程中，机械臂也带动整个末端执行机构100下降，使得待安装件200与螺钉夹头33分离，导向套332在弹簧作用下复位，以便于进行下一个待安装件200
的安装工作。
90.由上可以看出，整个作业过程不需要人工介入，无需在末端执行机构100上更好打孔单元20或者安装单元30，通过切换单元40的工作，可以使得二者得到切换并且相互不干涉，各自顺利进行各自的作业。
91.综上所述，本技术的末端执行机构100可以通过切换单元40来切换打孔单元20与安装单位的位置，使得打孔单元20和安装单元30能够迅速切换到位，以便根据作业需要进行打孔以及待安装件200的安装工作，提高了待安装件200的安装效率。
92.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。