CN109531611A - 一种控制接头自动更换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制接头自动更换装置，属于机电技术领域。所述控制接头由机械臂接头和执行机构接头两部分组成，机械臂接头由连接板、电动推杆、内接头、螺栓、导线、外导电环、气（液）管、环形槽、密封圈、稀土磁钢组成，安装固定在机械臂末端，执行机构接头由外接头、内导电环、吸盘、导线、气（液）管组成，并安装固定在执行机构上。控制接头的分离通过电动推杆伸出实现，连接是通过稀土磁钢和吸盘的吸合实现的，执行机构的电气控制通过内、外接头上的导线、导电环实现，执行机构的气（液）压控制通过内、外接头的气（液）管、环形槽、密封圈实现。通过控制接头自动更换装置，机械臂可自动更换执行机构，并完成对执行机构的控制。

Description

一种控制接头自动更换装置

技术领域

本发明涉及一种控制接头自动更换装置。具体地说，通过该接头，可自动更换后端的控制设备，该接头具有自动连接，自动脱开，控制线路自动连接等功能，该装置可以用于机器人机械臂执行机构的更换，让机械手具有更强大的功能，也可用于需要自动更换执行机构的机电设备，本发明属于机电技术领域。

背景技术

目前机器人机械臂的抓取执行机构均是固定的，需要更换时，都是由人工进行更换，这给机器人技术的应用带来了诸多不便。采用本发明后，便可实现机械臂执行机构的自动更换，并完成执行机构的控制，将增大机器人技术的应用场所及更适应生产的需求。

在机电控制领域中，同样存在更换执行机构的问题，如在物体分拣中，市场上存在一批已经投入使用的分拣装置自动化设备，通常采取链式、带式、斜带式等分拣方式，也有以机械臂为主要运动机构的分拣设备，但该种设备的分拣器多与机械臂固定、不可拆卸或难于拆卸，其分拣器能分拣的物体种类单一，无法适应物体种类多样、工作环境复杂的分拣场合。

通过本发明更换机电、自动化设备的执行机构，将能够根据实际状况完成更加复杂的工作，有利用提高自动化设备的功能，满足更加复杂的工作。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是一种机电设备换执行机构自动更换时的电、气（液）的接口及对执行机构的夹持，控制接头自动更换装置便能够解决执行机构更换时的所有技术问题。控制接头自动更换装置使机电设备可以根据生产需要自动更换执行机构，实现一台机电设备根据现场要求自动使用多个执行机构进行工作，增加了机电设备的功能及应用场所。

本发明控制接头自动更换装置包括与机械臂连接的机械臂接头和与执行机构连接的执行机构接头组成。机械臂接头由连接板、内接头、螺栓、电动推杆、稀土磁钢、外导电环，导线组成，固定在机构臂上，成为一个整体，执行机构接头由外接头、内导电环、导线及执行机构组成，固定在执行机构上，执行机构的控制系统直接通过导线与内导电环连接，构成独立的整体；机械臂的控制信号通过导线、外导电环、内导电环与执行机构的电气控制回路连接。

所述控制接头自动更换装置的机械臂接头安装在机械臂上，通过连接板与机械臂固定，需要更换执行器时，通过机械臂的程序控制电动推杆向外伸出，电动推杆将推着吸盘向外运动，此时稀土磁钢与吸盘的距离增加，当达到一定距离后，稀土磁钢的吸力将无法吸住执行机构的重量时，内接头便从外接头中脱离开，实现机械臂与执行机构的自动分离；当机械臂上的固定接头移动到需要更换的执行机构时，将机械臂的外接头自动伸入执行机构的内接头中，并将电动推杆缩回，当电动推杆完全缩回后，稀土磁钢将与吸盘吸合在一起，完成机械臂更换执行机构，此时分布在内、外接头上的导电环接通，机械臂上的控制线路便通过导电环与执行机构的控制电路接通，执行机构便受机械臂的控制了。

本发明除电控外，还可通过类似方法实现气（液）压控制，在外接头上增加环形槽和密封圈，执行机构上的内接头通过孔与环形槽连通，内接头的孔连接执行机构的气（液）压驱动装置，当内外接头连接上后，机构臂的气（液）压控制系统便可实现执行机构气（液）运动的控制。

所述控制接头自动更换装置的外导电环置于内接头外壁，并通过导线与导电环相连；内导电环置于外接头内壁，并通过导线与导电环相连；每个接头上导电环的数量在两条以上。如果接头为金属材料，需要安装绝缘材料层，防止导电环与金属接头连通造成短路。

所述控制接头自动更换装置的气（液）接口采用在内接头的外壁加工环形槽，在环形槽两边加入密封圈，环形槽内有管道与机械臂的供气（液）装置相连，外接头内壁上有管道，管道的一端开口在环形槽处，另一端与执行端的气（液）装置相连，实现机械臂对执行机构的气（液）控制。

所述控制接头自动更换装置分为内、外接头，内外接头的接合面为锥面，可在内外接头的接触锥面上增加导电环和气（液）接口，实现机、电、液同时控制。

所述控制接头自动更换装置的电动推杆安装于机械臂接头上，伸出时将推出执行机构的接头，实现执行机构的自动分离，在更换执行机构时，将机械臂上的内接头放入执行机构的外接头中，电动推杆慢慢缩回，便可实现机械臂与执行机构的自动连接，电动推杆慢慢缩回是为了防止稀土磁钢与吸盘的快速碰撞损坏稀土磁钢。

所述控制接头自动更换装置的执行机构位于机械臂的末端，直接执行工作，如抓取物品，选择工件等，执行机构的类型将视不同的物品及工作情况而定。

所述控制接头自动更换装置的稀土磁钢安装在与机械臂接头的端面，能够与执行机构接头端面的吸盘吸合，根据需要，稀土磁钢可采用圆形、环形等形状。

所述控制接头自动更换装置的吸盘，由磁性金属或磁钢制成，固定在外接头与内接头接触的端面上，用于与外接头上的磁钢吸合后，实现机械臂与执行机构连接。

本发明的范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案等。

基于上述技术方案，本发明具备如下优点：一种控制接头自动更换装置，内、外接头通过稀土磁钢和吸盘吸合实现自动连接，内、外接头上的导电环、气（液）接口自动进行连接，可实现执行机构的电气、气动、液压控制；电动推杆的伸出实现内外接头的分离，电动推杆缩回实现内外接头的连接，方便机械臂自动更换执行机构。机械臂将根据工件形状、尺寸、工作方式自动选择、更换执行机构，完成相应的工作。机械臂的控制系统通过接头上的导电环和气（液）接口直接实现对执行机构的控制；执行机构不需要额外连接电源、气压源、液压源，更换过程不需要进行人工操作或人工辅助，提升了机电设备工作安全性和灵活性。只需要执行机构的接头与机械臂接头相匹配，执行机构部分可根据要求自行设计。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

附图1为控制接头自动更换装置装配图；附图2为气（液）控制接头自动更换装置装配图；附图3为执行机构装配图。

其中：1.机械臂 2.螺栓 3.电动推杆 4.导线 5.连接板 6.内接头 7.外导电环8.内导电环 9.外接头 10.稀土磁钢 11.吸盘 12.导线 13.执行机构 14.气（液）管 15.气（液）管 16.环形槽 17.密封圈

需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或类似的元件标有相同或则类似的标号。

具体实施方式

如附图1所示一种控制接头自动更换装置，包括1.机械臂 2.螺栓 3.电动推杆 4.导线 5.连接板 6.内接头 7.外导电环 8.内导电环 9.外接头 10.稀土磁钢 11.吸盘 12.导线 13.执行机构。

控制接头的自动分离过程：机械臂1通过连接板5与内接头6连接并固定在机械臂1上，机械臂1通过程序控制电动推杆3进行伸缩，在内接头6上安装有外导电环7，通过导线4相连接到机械臂的电气控制系统，并向外导电环7提供电源及控制、反馈信号，导线4与外导电环7均与内接头6绝缘。在内接头6的下端面安装有环形稀土磁钢10，当电动推杆3伸出时，推杆从稀土磁钢10的环形孔伸出，推动吸盘11向外运动，吸盘11带动外接头6、执行机构13等一起向外运动，当电动推杆3全部伸出后，便实现了控制接头的分离，由于外接头9与执行机构固定在一起，也就实现了机构臂与执行机构的分离。

控制接头的自动连接过程：当机械臂1选中更换的执行机构13后，将内接头6放入执行机构的外接头9中，机械臂接头给执行机构接头一定的推力，通过控制程序慢慢将电动推杆3缩回，在电动推杆3缩回过程中，稀土磁钢10和吸盘11在推力和磁力作用距离慢慢减小，最后吸合有一起，固定在外接头9上内导电环8便与固定在内接头6上的外导电环7接触在一起，完成机械臂1更换执行机构13的过程。在稀土磁钢10与吸盘11吸合后，机械臂上的控制线路便通过导线4,外导电环7、内导电环8、导线12与执行机构13上的电动控制器连通，实现机械臂1对执行机构13的控制。

机械臂1与执行机构13的连接力是由稀土磁钢10和吸盘11提供，若执行机构的力较大，可增加稀土磁钢10与吸盘11的吸合面积来实现，只要执行机构13的工作受力小于磁力时，机械臂均能可靠的完成相应的工作。

执行机构工作过程：为便于更好的说明实施过程，执行机构13采用的是电磁铁，电磁铁通过导线12与内导电环8相连接，在控制接头合上时，内导电环8与外导电环7接通，并经过导线4连接到机械臂1上的控制系统上，机械臂1对导线4通电，则执行机构13的电磁线圈通电并工作，此时可吸附钢、铁等材料，对导线4断电时，执行机构13的电磁线圈断电停止工作，吸附的钢、铁等材料便从执行机构13上掉落，可用于物体的搬运或挑选。执行机构13也可用机械卡爪，机械手等不同的机构。

执行机构13有气（液）压控制的接头实施方法：如附图2所示，在内接头上增加环形槽16，气（液）管14一端的开孔在环形槽16内，另一端通过管线与机械臂1上的气（液）压相连，在环形槽16的两侧开有密封槽，在密封槽上安装有密封圈17，在外接头上有气（液）管15，其一端的开口位置正好在控制接头连接上时的内接头5的环形槽16内，另一端通过管线与执行机构的气（液）压接口连接。由于密封圈17的作用，使环形槽16与内外接头的锥面隔离开，环形槽16与气（液）管15接通，便实现了机械臂1对执行机构13的气（液）压控制，当需要执行机构动作时，通过机械臂对气（液）管14提供气（液）压，执行机构13便工作。

上述说明并出示了和描绘了本发明，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，而本领域人员进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种控制接头自动更换装置，其特征在于，包括机械臂接头和执行机构接头组成，其中机械臂接头由连接板（5）、内接头（6）、螺栓（2）、电动推杆（3）、导线（4）、外导电环（7）、稀土磁钢（10）、气（液）管（14）、环形槽（16）、密封圈（17）组成，执行机构接头由内导电环（8）、外接头（9）、吸盘（11）、导线（12）、气（液）管（15）组成。

2.根据权利要求1所述的控制接头自动更换装置，其特征在于，所述机械臂接头与执行机构接头的分离通过电动推杆（3）伸出实现，连接通过稀土磁钢（10）和吸盘（11）实现。

3.根据权利要求1所述的控制接头自动更换装置，其特征在于，所述机械臂接头能够通过导线（4）、外导电环（7）向执行机构接头的内导电环（8）、导线（12）提供控制及测量回路；对于执行机构有气（液）压控制的，机械臂接头通过气（液）管（14）、环形槽（16）、密封圈（17）与执行机构接头上的气（液）管（15）向执行机构提供气（液）压控制；执行机构接头上的导线（12）与执行机构上的控制及测量装置连接，气（液）管（15）与执行机构上的气（液）压控制元件连接。

4.根据权利要求1所述的控制接头自动更换装置，其特征在于，所述内接头（6）上具有两条以上外导电环（7），外接头（9）上具有两条以上内导电环（8）。

5.根据权利要求1所述的控制接头自动更换装置，其特征在于，所述内接头（6）上具有一条以上环形槽（16）和两条以上密封圈（17），外接头（9）上具有一条以上气（液）管（15）。