CN109968403B - 一种机械手自动更换端拾器的装置及更换方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了机械技术领域内的一种机械手自动更换端拾器的装置及更换方法，包括机架，机架的外周排布有若干个用于支撑端拾器的支撑爪，机架上设有至少两组更换机构，更换机构包括可转动且可在左右方向上做往复直线移动的卡爪和可升降的移动板，端拾器支撑设置在支撑爪上时，卡爪可将端拾器的上部卡住，移动板上铰接有朝上延伸且可转动的钩爪；本发明更换方便，工作效率高。

Description

一种机械手自动更换端拾器的装置及更换方法

技术领域

本发明属于机械技术领域，特别涉及一种更换端拾器的装置及更换方法。

背景技术

端拾器是指安装联接在工业机器人或者机械手上的装置，端拾器利用真空吸盘或者夹钳与被抓取物接触，将其从一个位置搬运至另一个指定位置，随着现代科技的发展，机械自动化程度越来越高，利用机械手带动端拾器进行工件的抓取、放置等辅助生产的方式被越来越多的应用到生产中，以节省人力，提高生产效率，但随着机器人生产线向多品种、高速化、自动化、柔性化方向发展，如何快速更换端拾器成了制约高效生产的瓶颈，特别对于频繁更换端拾器的生产线，手动更换端拾器的时间更长，效率更低。

目前国内的主要快速换模方式，分为球锁快换和人工手动快换，但由于球锁快换价格昂贵，很难大面积推广，而人工快换端拾器，虽然能够取得更换端拾器的效果，但浪费人力且效率低，很难满足生产线高效生产的节奏，同时，操作人员进入产线频繁的更换端拾器不能很好的保证设备人员的人身安全。

中国专利数据库中，公开了专利名称为“用于机械手更换端拾器的自动装置”，申请公布日为20180629，申请公布号为CN207548059U的中国专利，该装置包括移动小车、安装座机架和安装卡盘，安装座机架固定在移动小车上，安装卡盘包括固定支撑板、定位块、夹具钩头、定位销，需要更换端拾器时， 该装置需要将安装座机架固定在移动小车上，在换模前由工人将需更换的端拾器安装在卡盘上，夹具钩头自动回收锁住端拾器，使其无法掉落，然后端拾器移动小车与压机移动工作台同步进入设备内部，再由机械手根据编辑好的轨迹贴近端拾器后，夹具钩头被打开，取下端拾器，更换完成后再将小车开出生产线外，更换不便，且这种更换方式需要在生产的产线基础上，铺设小车移动轨道，施工复杂，更换不便。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于解决现有技术中的不足之处，解决了现有技术中更换不便，工作效率高的技术问题，提供一种机械手自动更换端拾器的装置，此装置更换方便，效率高。

本发明的目的是这样实现的：一种机械手自动更换端拾器的装置，包括机架，所述机架的外周排布有若干个用于支撑端拾器的支撑爪，所述机架上设有至少两组更换机构，所述更换机构包括可转动且可在左右方向上做往复直线移动的卡爪和可升降的移动板，端拾器支撑设置在支撑爪上时，所述卡爪可将端拾器的上部卡住，所述移动板上铰接有朝上延伸且可转动的钩爪。

用于分离机械手与端拾器的更换机构为更换机构一，用于连接机械手与待更换的端拾器的更换机构为更换机构二，端拾器安装在机械手上，机械手为驱动端拾器向机架所在方向移动或远离机架所在方向移动的装置，将待更换的端拾器放到靠近更换机构二的支撑爪上，机械手带动端拾器朝靠近更换机构一的支撑爪所在方向移动，将端拾器放到支撑爪上，更换机构一的卡爪在左右方向上朝端拾器的所在方向移动并旋转，卡爪将端拾器固定在机架上，钩爪向机械手所在方向转动，使钩爪卡住机械手，移动板带动钩爪向上移动，钩爪推动机械手，机械手与端拾器分离，然后钩爪向远离机械手所在方向转动，钩爪与机械手分离，机械手移动到待更换的端拾器上的指定位置，机械手停止移动，更换机构二的支撑爪朝待更换的端拾器所在方向旋转移动，使待更换的端拾器被固定在机架上，移动板带动钩爪向上移动到指定位置，钩爪向机械手所在方向转动，钩爪卡住机械手，然后移动板带动钩爪向下移动，钩爪拉动机械手使机械手与端拾器连接，最后钩爪向远离机械手的方向转动，使钩爪与机械手脱离，钩爪、移动板、支撑爪回到初始位置，最终完成端拾器的自动更换，机械手带动待更换的端拾器离开机架继续工作，本发明通过更换机构的设置，可实现机械手与端拾器的自动更换，工作可靠，更换方便，效率高；可应用于端拾器的自动更换工作中。

为了实现机械手可自动刚换端拾器，还包括快换工装，所述快换工装包括连接在机械手上的快换母头和连接在端拾器上的快换公头，所述快换母头内设有容纳腔，快换公头远离端拾器的一端向上插入容纳腔内，所述快换母头相对端拾器设置的一端的外侧开有至少一个导滑槽，所述快换公头上设有夹紧销，快换母头的外侧铰接有至少一个夹紧钩，所述夹紧钩可勾住伸出导滑槽的夹紧销，夹紧钩上固定连接有向外伸出的把手，所述钩爪可将把手钩住。

为了实现卡爪可转动且可在左右方向上做往复直线移动，所述机架的上端设有转角下压气缸，所述旋转下压气缸上设有可在左右方向做往复移动且可转动的伸缩杆，所述卡爪的一端与伸缩杆朝外的一端固定连接，卡爪的另一端可将端拾器卡住。

为了实现移动板可在高度方向上下移动，所述更换机构还包括固定连接在机架上的直线驱动器一，所述直线驱动器一上设有可在高度方向上下往复移动的移动体，所述移动板与移动体固定连接。

为了实现钩爪可勾住或者脱离把手，所述移动板上铰接有直线驱动器二，所述直线驱动器二上设有可在高度方向上下往复移动且向上伸出的推拉杆，所述推拉杆朝上的一端与钩爪铰接。

为了用于一种机械手自动更换端拾器的装置进行更换端拾器的方法，包括以下步骤：

（1）将待更换的端拾器提前放到机架上，机械手带动端拾器移动并将端拾器放置到机架的支撑爪上，机械手停止动作；

（2）一个更换机构动作，转角下压气缸动作，使卡爪朝端拾器所在方向旋转并移动，卡爪将端拾器卡住；

（3）直线驱动器二动作，使钩爪朝把手所在方向转动，钩爪勾住把手时，直线驱动器二停止动作，直线驱动器一动作，使移动板向上移动，钩爪推动把手向上转动，夹紧钩与夹紧销脱离时，直线驱动器一停止动作，机械手与端拾器的分离，直线驱动器一反向动作，钩爪与把手脱离时，直线驱动器一停止动作；

（4）机械手带动快换母头向待更换的端拾器所在方向移动，使快换公头插入快换母头的容纳腔内，机械手停止移动；

（5）另一个更换机构动作，卡爪朝待更换的端拾器所在方向旋转且移动，将待更换的端拾器固定在机架上；

（6）移动板带动钩爪向上移动至指定位置后停止移动，钩爪朝把手所在方向转动，使钩爪勾住把手，移动板带动钩爪向下移动，钩爪带动把手向下转动，使夹紧钩勾住夹紧销，实现快换公头与快换母头的连接，即完成机械手与待更换的端拾器的连接，钩爪朝远离把手所在方向转动，实现钩爪与把手脱离，端拾器的更换工作完成。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的立体结构图。

图3为本发明中图2中A处的局部放大图。

图4为本发明中的快换母头与快换公头的爆炸图。

图5为本发明中端拾器的立体结构图。

其中，1机架，101支撑爪，2端拾器，3更换机构，301转角下压气缸，302伸缩杆，303卡爪，304直线驱动器一，305移动体，306移动板，307直线驱动器二，308推拉杆，309钩爪， 4快换工装，401快换母头，401a容纳腔，401b导滑槽，401c夹紧钩，401d把手，402快换公头，402a夹紧销。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1～5所示的一种机械手自动更换端拾器的装置，包括机架1，机架1的外周排布有若干个用于支撑端拾器22的支撑爪101，机架1上设有至少两组更换机构3，更换机构3包括可转动且可在左右方向上做往复直线移动的卡爪303和可升降的移动板306，端拾器22支撑设置在支撑爪101上时，卡爪303可将端拾器22的上部卡住，移动板306上铰接有朝上延伸且可转动的钩爪309，机架1的上端设有转角下压气缸301，旋转下压气缸上设有可在左右方向做往复移动且可转动的伸缩杆302，卡爪303的一端与伸缩杆302朝外的一端固定连接，卡爪303的另一端可将端拾器22卡住，更换机构3还包括固定连接在机架1上的直线驱动器一304，直线驱动器一304上设有可在高度方向上下往复移动的移动体305，移动板306与移动体305固定连接，移动板306上铰接有直线驱动器二307，直线驱动器二307上设有可在高度方向上下往复移动且向上伸出的推拉杆308，推拉杆308朝上的一端与钩爪309铰接；还包括快换工装4，快换工装4包括连接在机械手上的快换母头401和连接在端拾器22上的快换公头402，快换母头401内设有容纳腔401a，快换公头402远离端拾器22的一端向上插入容纳腔401a内，快换母头401相对端拾器22设置的一端的外侧开有至少一个导滑槽401b，快换公头402上设有夹紧销402a，快换母头401的外侧铰接有至少一个夹紧钩401c，夹紧钩401c可勾住伸出导滑槽401b的夹紧销402a，夹紧钩401c上固定连接有向外伸出的把手401d，钩爪309可将把手401d钩住。

为了进一步对本发明进行更换端拾器2的方法包括以下步骤：

（1）将待更换的端拾器2提前放到机架1上，机械手带动端拾器2移动并将端拾器2放置到机架1的支撑爪101上，机械手停止动作；

（2）一个更换机构3动作，转角下压气缸301动作，使卡爪303朝端拾器2所在方向旋转并移动，卡爪303将端拾器2卡住；

（3）直线驱动器二307动作，使钩爪309朝把手401d所在方向转动，钩爪309勾住把手401d时，直线驱动器二307停止动作，直线驱动器一304动作，使移动板306向上移动，钩爪309推动把手401d向上转动，夹紧钩401c与夹紧销402a脱离时，直线驱动器一304停止动作，机械手与端拾器2的分离，直线驱动器一304反向动作，钩爪309与把手401d脱离时，直线驱动器一304停止动作；

（4）机械手带动快换母头401向待更换的端拾器2所在方向移动，使快换公头402插入快换母头401的容纳腔401a内，机械手停止移动；

（5）另一个更换机构3动作，卡爪303朝待更换的端拾器2所在方向旋转且移动，将待更换的端拾器2固定在机架1上；

（6）移动板306带动钩爪309向上移动至指定位置后停止移动，钩爪309朝把手401d所在方向转动，使钩爪309勾住把手401d，移动板306带动钩爪309向下移动，钩爪309带动把手401d向下转动，使夹紧钩401c勾住夹紧销402a，实现快换公头402与快换母头401的连接，即完成机械手与待更换的端拾器2的连接，钩爪309朝远离把手401d所在方向转动，实现钩爪309与把手401d脱离，端拾器2的更换工作完成。

本发明中，用于分离机械手与端拾器2的更换机构3为更换机构3一，用于连接机械手与待更换的端拾器2的更换机构3为更换机构3二，端拾器2安装在机械手上，机械手为驱动端拾器2向机架1所在方向移动或远离机架1所在方向移动的装置，将待更换的端拾器2放到靠近更换机构3二的支撑爪101上，机械手带动端拾器2移动，将端拾器2放置到机架1靠近更换机构3一的支撑爪101上，更换机构3一的转角下压气缸301动作，转角下压气缸301的伸缩杆302带动卡爪303向朝端拾器2的所在方向旋转移动，使端拾器2被固定在机架1上，直线驱动器二307的推拉杆308推动钩爪309向把手401d所在方向转动，使钩爪309卡住把手401d，直线驱动器一304动作移动体305向上移动，移动体305带动移动板306向上移动，移动板306的移动，使钩爪309向上推动把手401d，把手401d将推力传递给夹紧钩401c，使夹紧钩401c与夹紧销402a脱离，夹紧销402a可沿导滑槽401b移动，实现了快换公头402与快换母头401分离，即完成机械手与端拾器2的分离，然后直线驱动器二307的推拉杆308带动钩爪309朝远离把手401d所在方向转动，使钩爪309与把手401d脱离，夹紧销402a可沿导滑槽401b移动，机械手带动快换母头401向待更换的端拾器2所在方向移动，使快换公头402插入快换母头401的容纳腔401a内，机械手停止移动，更换机构3二的转角下压气缸301动作，转角下压气缸301的伸缩杆302带动卡爪303向朝端拾器2的所在方向旋转移动，使待更换的端拾器2被固定在机架1上，直线驱动器一304动作移动体305向上移动至指定位置，直线驱动器二307的推拉杆308推动钩爪309向把手401d所在方向转动，使钩爪309卡住把手401d，直线驱动器一304动作移动体305向下移动，移动体305带动移动板306向下移动，移动板306的移动，使钩爪309向下拉动把手401d，把手401d将拉力传递给夹紧钩401c，使夹紧钩401c勾住夹紧销402a，最后直线驱动器二307的推拉杆308推动钩爪309向远离把手401d的所在方向转动，使钩爪309脱离把手401d，最终完成端拾器2的自动更换，机械手带动待更换的端拾器2离开机架1继续工作，本发明机架1上更换机构3的设置，可实现机械手与端拾器2的自动更换，工作可靠，更换方便，工作效率高；可应用于端拾器2的自动更换工作中。

本发明专利并不局限于上述实例，在本发明专利公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明专利的保护范围内。

Claims (5)

1.一种机械手自动更换端拾器的装置，其特征在于，包括机架，所述机架的外周排布有若干个用于支撑端拾器的支撑爪，所述机架上设有至少两组更换机构，所述更换机构包括可转动且可在左右方向上做往复直线移动的卡爪和可升降的移动板，端拾器支撑设置在支撑爪上时，所述卡爪可将端拾器的上部卡住，所述移动板上铰接有朝上延伸且可转动的钩爪，还包括快换工装，所述快换工装包括连接在机械手上的快换母头和连接在端拾器上的快换公头，所述快换母头内设有容纳腔，快换公头远离端拾器的一端向上插入容纳腔内，所述快换母头相对端拾器设置的一端的外侧开有至少一个导滑槽，所述快换公头上设有夹紧销，快换母头的外侧铰接有至少一个夹紧钩，所述夹紧钩可勾住伸出导滑槽的夹紧销，夹紧钩上固定连接有向外伸出的把手，所述钩爪可将把手钩住。

2.根据权利要求1所述的一种机械手自动更换端拾器的装置，其特征在于，所述机架的上端设有转角下压气缸，所述转角下压气缸上设有可在左右方向做往复移动且可转动的伸缩杆，所述卡爪的一端与伸缩杆朝外的一端固定连接，卡爪的另一端可将端拾器卡住。

3.根据权利要求1所述的一种机械手自动更换端拾器的装置，其特征在于，所述更换机构还包括固定连接在机架上的直线驱动器一，所述直线驱动器一上设有可在高度方向上下往复移动的移动体，所述移动板与移动体固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种机械手自动更换端拾器的装置，其特征在于，所述移动板上铰接有直线驱动器二，所述直线驱动器二上设有可在高度方向上下往复移动且向上伸出的推拉杆，所述推拉杆朝上的一端与钩爪铰接。

5.使用权利要求1～4任一项所述的一种机械手自动更换端拾器的装置进行更换端拾器的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将待更换的端拾器提前放到机架上，机械手带动端拾器移动并将端拾器放置到机架的支撑爪上，机械手停止动作；

（2）一个更换机构动作，转角下压气缸动作，使卡爪朝端拾器所在方向旋转并移动，卡爪将端拾器卡住；

（3）直线驱动器二动作，使钩爪朝把手所在方向转动，钩爪勾住把手时，直线驱动器二停止动作，直线驱动器一动作，使移动板向上移动，钩爪推动把手向上转动，夹紧钩与夹紧销脱离时，直线驱动器一停止动作，机械手与端拾器的分离，直线驱动器一反向动作，钩爪与把手脱离时，直线驱动器一停止动作；

（4）机械手带动快换母头向待更换的端拾器所在方向移动，使快换公头插入快换母头的容纳腔内，机械手停止移动；

（5）另一个更换机构动作，卡爪朝待更换的端拾器所在方向旋转且移动，将待更换的端拾器固定在机架上；

（6）移动板带动钩爪向上移动至指定位置后停止移动，钩爪朝把手所在方向转动，使钩爪勾住把手，移动板带动钩爪向下移动，钩爪带动把手向下转动，使夹紧钩勾住夹紧销，实现快换公头与快换母头的连接，即完成机械手与待更换的端拾器的连接，钩爪朝远离把手所在方向转动，实现钩爪与把手脱离，端拾器的更换工作完成。

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