一种自动更换夹爪的多轴机械手的制作方法

1.本发明属于机械手技术领域，涉及一种多轴机械手，特别是一种自动更换夹爪的多轴机械手。


背景技术：

2.机械手是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置，特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点，机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门；
3.目前市面上的机械手都是通过机械臂和夹爪组装成的，但是夹爪种类繁多，不同夹爪有不同的夹取对象，因此在夹取不同物品时需要更换不同的夹爪，更换过程一般都是通过操作人员进行操作，需要使用专用工具并花费较长时间才能安装完成，而且人工安装可能会出现误差，因此安装完成后还需要进行调试，浪费大量生产作业时间，降低了生产制造的效率。
4.基于此，我们设计了一种自动更换夹爪的多轴机械手。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种自动更换夹爪的多轴机械手，该装置要解决的技术问题是：如何实现多轴机械手自动更换夹爪，增加生产效率。
6.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
7.一种自动更换夹爪的多轴机械手，包括底座，所述底座上设有多轴机械臂，多轴机械臂包括立柱和升降杆，立柱上设有存放机构，存放机构中设置有多个不同规格夹爪，夹爪分为气动夹爪和电动夹爪两类，升降杆的下端固定有安装架，安装架上转动设置有安装板，且安装架上固定有用于带动安装板转动的第一电机，安装板上设有用于连接夹爪的双向卡接机构，夹爪上固定有连接板，连接板上设有与双向卡接机构相匹配的连接组件。
8.本发明的工作原理是：多个不同规格的气动夹爪和多个不同规格的电动夹爪存放在存放机构中，需要使用其中一个夹爪时，由第一电机带动安装板转动，使得双向卡接机构对应的一端面向立柱，然后通过多轴机械臂带动安装板移动，使得双向卡接机构与该夹爪对齐，然后移动安装板，使得双向卡接机构与该夹爪上的连接组件卡合，然后再通过多轴机械臂，将该夹爪取出，即可使用，存放夹爪时，通过多轴机械臂和第一电机，带动正在使用的夹爪移动至对应存放位置，然后解锁双向卡接机构与该夹爪上的连接组件的卡接，即可放入夹爪，更换夹爪更加方便，降低更换时间，提高生产效率。
9.所述多轴机械臂还包括横梁，立柱固定在底座上端，横梁固定在立柱的上端，横梁上滑动设置有移动座，横梁中转动设置有横向螺纹杆和横向滑杆，横梁的侧端固定有驱动横向螺纹杆转欧东的第二电机，移动座的下端固定有两个第一滑套，其中一个第一滑套与
横向滑杆滑动连接，另一个第一滑套与横向螺纹杆螺纹连接，移动座的两端分别固定有控制箱和纵梁，纵梁侧端滑动设置有移动架，纵梁中转动设置有纵向滑杆和纵向螺纹杆，且移动座内部固定有用于驱动纵向螺纹杆转动的第三电机，移动架侧端固定有两个第二滑套，其中一个第二滑套与纵向滑杆滑动连接，另一个第二滑套与纵向螺纹杆螺纹连接，升降杆滑动设置在移动架的侧端，移动架上固定有固定板，固定板上转动设置有升降齿轮，固定板上固定有用于带动升降齿轮转动的第四电机，升降杆上开设有与升降齿轮相啮合的齿槽。
10.采用以上结构，通过第二电机带动横向螺纹杆转动，然后通过第一滑套带动移动座横向移动，同理，由第三电机带动纵向螺纹杆转动，并通过第二滑套带动移动架纵向移动，从而实现夹爪在水平方向上的移动，再通过第四电机带动升降齿轮转动，带动升降杆上下移动，从而实现夹爪在竖直方向上的运动。
11.所述双向卡接机构包括转动设置在安装板上的圆筒，圆筒外侧固定有齿环和限位环，且齿环和限位环分别位于安装板的两侧，安装板上转动设置有与齿环啮合的旋转齿轮，且安装板上安装有用于驱动旋转齿轮转动的驱动电机，圆筒内部固定有若干固定架，固定架中间固定有双头电机，且双头电机的两端输出轴上均固定有转动盘，转动盘的侧端固定有若干等间距分布的卡块，圆筒的两端内壁上分别固定有限位杆，安装板的两侧分别固定有气路连接管和电路连接头。
12.采用以上结构，通过双头电机带动两端的转动盘转动，从而与连接组件进行卡合和脱离，实现安装和拆卸夹爪的效果，当与电动夹爪进行连接时，通过电路连接头接通电动夹爪的电路，不需要人工接线，使用更加方便，安装气动夹爪时，通过气路连接管接通气动夹爪的气路，不需要人工操作，更加快速方便，通过驱动电机带动旋转齿轮转动，从而实现夹爪的转动，增加夹爪运动方式，提高使用效果。
13.所述圆筒的侧壁上开设有若干散热孔，且若干散热孔等间距分布。
14.采用以上结构，通过散热孔加快双头电机的散热，防止高频运动时，双头电机过热损坏，增加设备安全性。
15.所述连接组件包括固定在连接板上的连接环，且连接环上设置有与限位杆相匹配的限位槽，连接环的内侧固定有若干等间距分布的固定片，且固定片的数量与卡块的数量一致，固定在电动夹爪上的连接板上固定有与电路连接头相匹配的电路连接座，固定在气动夹爪上的连接板上固定有与气路连接管相匹配的气路连接座，且气路连接座内固定有密封环。
16.采用以上结构，当双向卡接机构与电动夹爪连接时，电路连接头与电路连接座对齐并插接，与此同时，限位杆与限位槽对齐使得连接环插入圆筒的一端，且若干卡块穿过若干固定片的间隙并移动至与连接板接触，然后双头电机带动转动盘转动，使得卡块与固定片对齐，防止电动夹爪脱落，从而实现安装电动夹爪的功能，采用相反步骤即可实现拆卸电动夹爪的效果，同理可实现安装和拆卸气动夹爪的功能，而且当气路连接管与气路连接座插接时，密封环能够增加气密性，防止漏气。
17.所述存放机构包括开设在立柱侧端的若干用于放置夹爪的存放腔，且存放腔的下方固定有支撑板，连接板位于支撑板的上端，立柱上还开设有若干卡槽，且卡槽位于对应存放腔的上方，卡槽的内壁开设有滑槽，滑槽内滑动设置有锁舌，且滑槽内设置有卡紧弹簧，卡紧弹簧的两端分别与锁舌和滑槽的槽底相抵，连接板上固定有卡柱，且卡柱外侧开设有
环槽，环槽外侧滑动套设有移动环，且移动环靠近连接板的侧端开设有倒角，卡柱插设在卡槽内部，且锁舌卡在环槽中。
18.采用以上结构，在拆卸夹爪时，将夹爪与对应的存放腔对齐，然后将夹爪向存放腔中移动，使得连接板移动至支撑板上，与此同时，卡柱会插入到卡槽中，并被锁舌卡紧，防止其向外侧移动，从而将夹爪固定在存放腔中，在安装夹爪时，将夹爪再次向存放腔内部推动，使得锁舌越过移动环，待夹爪固定好之后，向外移动夹爪，此时移动环会被锁舌限制移动，并逐渐与卡柱的前端相抵，此时，锁舌就会在移动环的倒角的作用下向滑槽内部收缩，脱离环槽，此时即可向外取出夹爪。
19.与现有技术相比，本自动更换夹爪的多轴机械手具有以下优点：
20.1、通过多轴机械臂带动夹爪进行移动，实现多角度和多方向的夹持物件搬运功能，方便使用。
21.2、通过双向卡接机构和连接组件，对气动夹爪和电动夹爪分别进行安装和拆卸，能够自动连接气路和电路，不需要人工操作，更换夹爪更加方便快捷，提高了生产效率。
22.3、通过存放机构自动对夹爪进行存放和取出，对存放的夹爪起到保护效果，而且不需要人工收集和整理夹爪，使用更加方便。
附图说明
23.图1是本发明的立体结构示意图；
24.图2是本发明中多轴机械臂的局部结构示意图；
25.图3是本发明中升降杆下端的结构示意图；
26.图4是本发明中双向卡接机构的上方立体结构示意图；
27.图5是本发明中双向卡接机构的下方立体结构示意图；
28.图6是本发明中双向卡接机构的内部立体结构示意图；
29.图7是本发明中气动夹爪上连接组件的结构示意图；
30.图8是本发明中电动夹爪上连接组件的结构示意图；
31.图9是本发明中存放机构的局部结构示意图；
32.图10是本发明中存放机构的剖面结构示意图；
33.图11是本发明图10中a处的放大结构示意图；
34.图中：1、底座；2、多轴机械臂；201、立柱；202、横梁；203、移动座；204、横向滑杆；205、横向螺纹杆；206、第二电机；207、第一滑套；208、纵梁；209、控制箱；210、纵向滑杆；211、纵向螺纹杆；212、第三电机；213、移动架；214、第二滑套；215、升降杆；216、固定板；217、第四电机；218、升降齿轮；219、齿槽；3、安装架；4、安装板；5、第一电机；6、卡接机构；601、圆筒；602、齿环；603、限位环；604、驱动电机；605、旋转齿轮；606、固定架；607、双头电机；608、转动盘；609、卡块；610、气路连接管；611、电路连接头；612、散热孔；7、存放机构；701、存放腔；702、卡槽；703、支撑板；704、卡柱；705、环槽；706、移动环；707、滑槽；708、锁舌；709、卡紧弹簧；8、电动夹爪；9、气动夹爪；10、连接板；11、连接组件；1101、连接环；1102、固定片；1103、限位槽；1104、气路连接座；1105、密封环；1106、电路连接座。
具体实施方式
35.下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
36.下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
37.在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本专利和简化描述，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专利的限制。
38.在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
39.请参阅图1-11，本实施例提供了一种自动更换夹爪的多轴机械手，包括底座1，底座1上设有多轴机械臂2，多轴机械臂2包括立柱201和升降杆215，立柱201上设有存放机构7，存放机构7中设置有多个不同规格夹爪，夹爪分为气动夹爪9和电动夹爪8两类，升降杆215的下端固定有安装架3，安装架3上转动设置有安装板4，且安装架3上固定有用于带动安装板4转动的第一电机5，安装板4上设有用于连接夹爪的双向卡接机构6，夹爪上固定有连接板10，连接板10上设有与双向卡接机构6相匹配的连接组件11；多个不同规格的气动夹爪9和多个不同规格的电动夹爪8存放在存放机构7中，需要使用其中一个夹爪时，由第一电机5带动安装板4转动，使得双向卡接机构6对应的一端面向立柱201，然后通过多轴机械臂2带动安装板4移动，使得双向卡接机构6与该夹爪对齐，然后移动安装板4，使得双向卡接机构6与该夹爪上的连接组件11卡合，然后再通过多轴机械臂2，将该夹爪取出，即可使用，存放夹爪时，通过多轴机械臂2和第一电机5，带动正在使用的夹爪移动至对应存放位置，然后解锁双向卡接机构6与该夹爪上的连接组件11的卡接，即可放入夹爪，更换夹爪更加方便，降低更换时间，提高生产效率。
40.多轴机械臂2还包括横梁202，立柱201固定在底座1上端，横梁202固定在立柱201的上端，横梁202上滑动设置有移动座203，横梁202中转动设置有横向螺纹杆205和横向滑杆204，横梁202的侧端固定有驱动横向螺纹杆205转欧东的第二电机206，移动座203的下端固定有两个第一滑套207，其中一个第一滑套207与横向滑杆204滑动连接，另一个第一滑套207与横向螺纹杆205螺纹连接，移动座203的两端分别固定有控制箱209和纵梁208，纵梁208侧端滑动设置有移动架213，纵梁208中转动设置有纵向滑杆210和纵向螺纹杆211，且移动座203内部固定有用于驱动纵向螺纹杆211转动的第三电机212，移动架213侧端固定有两个第二滑套214，其中一个第二滑套214与纵向滑杆210滑动连接，另一个第二滑套214与纵向螺纹杆211螺纹连接，升降杆215滑动设置在移动架213的侧端，移动架213上固定有固定板216，固定板216上转动设置有升降齿轮218，固定板216上固定有用于带动升降齿轮218转动的第四电机217，升降杆215上开设有与升降齿轮218相啮合的齿槽219；通过第二电机206带动横向螺纹杆205转动，然后通过第一滑套207带动移动座203横向移动，同理，由第三电机212带动纵向螺纹杆211转动，并通过第二滑套214带动移动架213纵向移动，从而实现夹
爪在水平方向上的移动，再通过第四电机217带动升降齿轮218转动，带动升降杆215上下移动，从而实现夹爪在竖直方向上的运动。
41.双向卡接机构6包括转动设置在安装板4上的圆筒601，圆筒601外侧固定有齿环602和限位环603，且齿环602和限位环603分别位于安装板4的两侧，安装板4上转动设置有与齿环602啮合的旋转齿轮605，且安装板4上安装有用于驱动旋转齿轮605转动的驱动电机604，圆筒601内部固定有若干固定架606，固定架606中间固定有双头电机607，且双头电机607的两端输出轴上均固定有转动盘608，转动盘608的侧端固定有若干等间距分布的卡块609，圆筒601的两端内壁上分别固定有限位杆，安装板4的两侧分别固定有气路连接管610和电路连接头611；通过双头电机607带动两端的转动盘608转动，从而与连接组件11进行卡合和脱离，实现安装和拆卸夹爪的效果，当与电动夹爪8进行连接时，通过电路连接头611接通电动夹爪8的电路，不需要人工接线，使用更加方便，安装气动夹爪9时，通过气路连接管610接通气动夹爪9的气路，不需要人工操作，更加快速方便，通过驱动电机604带动旋转齿轮605转动，从而实现夹爪的转动，增加夹爪运动方式，提高使用效果。
42.圆筒601的侧壁上开设有若干散热孔612，且若干散热孔612等间距分布；通过散热孔612加快双头电机607的散热，防止高频运动时，双头电机607过热损坏，增加设备安全性。
43.连接组件11包括固定在连接板10上的连接环1101，且连接环1101上设置有与限位杆相匹配的限位槽1103，连接环1101的内侧固定有若干等间距分布的固定片1102，且固定片1102的数量与卡块609的数量一致，固定在电动夹爪8上的连接板10上固定有与电路连接头611相匹配的电路连接座1106，固定在气动夹爪9上的连接板10上固定有与气路连接管610相匹配的气路连接座1104，且气路连接座1104内固定有密封环1105；当双向卡接机构6与电动夹爪8连接时，电路连接头611与电路连接座1106对齐并插接，与此同时，限位杆与限位槽1103对齐使得连接环1101插入圆筒601的一端，且若干卡块609穿过若干固定片1102的间隙并移动至与连接板10接触，然后双头电机607带动转动盘608转动，使得卡块609与固定片1102对齐，防止电动夹爪8脱落，从而实现安装电动夹爪8的功能，采用相反步骤即可实现拆卸电动夹爪8的效果，同理可实现安装和拆卸气动夹爪9的功能，而且当气路连接管610与气路连接座1104插接时，密封环1105能够增加气密性，防止漏气。
44.存放机构7包括开设在立柱201侧端的若干用于放置夹爪的存放腔701，且存放腔701的下方固定有支撑板703，连接板10位于支撑板703的上端，立柱201上还开设有若干卡槽702，且卡槽702位于对应存放腔701的上方，卡槽702的内壁开设有滑槽707，滑槽707内滑动设置有锁舌708，且滑槽707内设置有卡紧弹簧709，卡紧弹簧709的两端分别与锁舌708和滑槽707的槽底相抵，连接板10上固定有卡柱704，且卡柱704外侧开设有环槽705，环槽705外侧滑动套设有移动环706，且移动环706靠近连接板10的侧端开设有倒角，卡柱704插设在卡槽702内部，且锁舌708卡在环槽705中；在拆卸夹爪时，将夹爪与对应的存放腔701对齐，然后将夹爪向存放腔701中移动，使得连接板10移动至支撑板703上，与此同时，卡柱704会插入到卡槽702中，并被锁舌708卡紧，防止其向外侧移动，从而将夹爪固定在存放腔701中，在安装夹爪时，将夹爪再次向存放腔701内部推动，使得锁舌708越过移动环706，待夹爪固定好之后，向外移动夹爪，此时移动环706会被锁舌708限制移动，并逐渐与卡柱704的前端相抵，此时，锁舌708就会在移动环706的倒角的作用下向滑槽707内部收缩，脱离环槽705，此时即可向外取出夹爪。
45.上述固定方式均为本领域中最常用的固定连接方式如焊接、螺栓连接等；上述各电气元件如第一电机5、第二电机206、第三电机212、第四电机217、双头电机607、驱动电机604、电路连接头611、电路连接座1106、气动夹爪9和电动夹爪8等，均为现有技术产品，可直接在市场购买使用即可，具体原理不再赘述。
46.本发明的工作原理：
47.多个不同规格的气动夹爪9和多个不同规格的电动夹爪8存放在存放腔701中，需要使用其中一个夹爪时，由第一电机5带动安装板4转动，使得圆筒601对应的一端面向立柱201，通过第二电机206带动横向螺纹杆205转动，然后通过第一滑套207带动移动座203横向移动，同理，由第三电机212带动纵向螺纹杆211转动，并通过第二滑套214带动移动架213纵向移动，再通过第四电机217带动升降齿轮218转动，带动升降杆215上下移动，对安装板4进行移动，使得圆筒601的一端与该夹爪对齐，然后移动安装板4，使得限位杆与限位槽1103对齐，连接环1101插入圆筒601的一端，若干卡块609穿过若干固定片1102的间隙并移动至与连接板10接触，然后双头电机607带动转动盘608转动，使得卡块609与固定片1102对齐，防止夹爪脱落，然后再通过多轴机械臂2，将夹爪再次向存放腔701内部推动，使得锁舌708越过移动环706，待夹爪固定好之后，向外移动夹爪，此时移动环706会被锁舌708限制移动，并逐渐与卡柱704的前端相抵，此时，锁舌708就会在移动环706的倒角的作用下向滑槽707内部收缩，脱离环槽705，此时即可向外取出夹爪，在拆卸夹爪时，将夹爪与对应的存放腔701对齐，然后将夹爪向存放腔701中移动，使得连接板10移动至支撑板703上，与此同时，卡柱704会插入到卡槽702中，并被锁舌708卡紧，防止其向外侧移动，从而将夹爪固定在存放腔701中，更换夹爪更加方便，减少更换时间，提高生产效率。
48.综上，通过多轴机械臂2带动夹爪进行移动，实现多角度和多方向的夹持物件搬运功能，方便使用；通过双向卡接机构6和连接组件11，对气动夹爪9和电动夹爪8分别进行安装和拆卸，能够自动连接气路和电路，不需要人工操作，更换夹爪更加方便快捷，提高了生产效率；通过存放机构7自动对夹爪进行存放和取出，对存放的夹爪起到保护效果，而且不需要人工收集和整理夹爪，使用更加方便。
49.上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。