本实用新型涉及智能物流技术领域，具体涉及一种机械臂末端吸盘快换机构。
背景技术：
随着人工智能、机器视觉等技术的成熟，工业机器人已经替代人工，进入到仓储、搬运、分拣、上料等物流行业的细分领域。用于分拣的工业机器人根据视觉系统给出的信息，抓取不同尺寸、不同大小、不同材质的包裹，以加快分拣节拍。一般情况下，机器人所抓取的包裹材质多样而尺寸不一，若用大规格吸盘抓取小型包裹，包裹很容易变形甚至损坏；用小吸盘去吸较大较重的包裹，包裹很容易因吸力不足掉落，另外不同材质构成的包裹也需要通过不同种类的吸盘吸取。因此，吸盘头需要根据所抓取包裹的尺寸材质随时替换，用最合适的吸盘去抓取对应的工件。
在现有技术中，通常是增加一种吸盘快换装置来更换吸盘。快换装置通常由快换支架、快换公头、快换母头组成。市场上常见的快换盘有双活塞杆式、浮动式液压缸、连杆式液压缸等，这些快换盘大多适用于大型卡具的切换，具有尺寸过大、机构工艺复杂、操作繁琐、切换速度慢等缺点。针对物流行业的分拣，市场上的快换装置并不适用，具体由于：第一，现有技术的快换装置尺寸过大；第二，由于现有快换装置通过机器控制的方式进行更换，更换速度过慢，打乱分拣的节拍，严重影响分拣效率。
技术实现要素：
本实用新型是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种小型且可快速稳定更换不同规格吸盘的机械臂末端吸盘快换机构，解决上述技术问题。
本实用新型提供了一种机械臂末端吸盘快换机构，具有这样的特征，该快换机构包括：机械臂末端连接件、固定在所述机械臂末端连接件的相较于所述机械臂末端远端的柱形电磁铁以及与所述电磁铁活动连接的吸盘连接件，所述快换机构的相较于所述机械臂末端的近端至所述快换机构的相较于所述机械臂末端的远端设有用于构成吸附气路的通孔，其中，所述电磁铁与所述吸盘连接件之间通过所述电磁铁通电时产生的磁力连接。
本实用新型提供了一种机械臂末端吸盘快换机构，还具有这样的特征，所述机械臂末端连接件包括机械臂延伸部和电磁铁固定部，所述机械臂延伸部呈现非锐角的折角型，所述机械臂延伸部的一端与机械臂连接，另一端与所述电磁铁固定部固定连接。
本实用新型提供了一种机械臂末端吸盘快换机构，还具有这样的特征，所述电磁铁固定部沿水平方向的投影与所述电磁铁的径向截面相匹配，所述电磁铁固定部设有内螺纹贯穿孔，所述电磁铁在与所述电磁铁固定部相接触的表面上沿轴向设有与所述内螺纹贯穿孔相匹配的螺纹孔。
本实用新型提供了一种机械臂末端吸盘快换机构，还具有这样的特征，所述吸盘连接件呈现“工”字形结构，所述吸盘连接件包括第一端面和第二端面，所述第一端面与所述电磁铁相连接，所述第二端面内凹以固定吸盘。
本实用新型提供了一种机械臂末端吸盘快换机构，还具有这样的特征，所述电磁铁与所述吸盘连接件相接触的一面内凹，所述第一端面配合所述吸盘连接件的内凹而凸起。
本实用新型提供了一种机械臂末端吸盘快换机构，还具有这样的特征，所述第一端面沿水平方向投影的面积大于所述电磁铁的径向截面。
本实用新型提供了一种机械臂末端吸盘快换机构，还具有这样的特征，所述第一端面光滑平整。
本实用新型提供了一种机械臂末端吸盘快换机构，还具有这样的特征，所述快换机构还包括快换支架，所述快换支架包括支架和设置在支架上的支撑面板，所述支撑面板的厚度小于吸盘连接件第一端面和第二端面之间的距离，所述支撑面板上设有用于吸附所述吸盘连接件的吸附件。
本实用新型提供了一种机械臂末端吸盘快换机构，还具有这样的特征，所述吸附件为磁铁。
本实用新型提供了一种机械臂末端吸盘快换机构，还具有这样的特征，所述支撑面板上还设有与所述吸盘连接件相配合的限位凹槽，所述磁铁设置在所述限位凹槽内，所述限位凹槽被配置为限制吸盘连接件。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
本实用新型所提供的机械臂末端吸盘快换机构设有电磁铁，根据电磁原理，通电时将电能转换为磁场，使内部线圈产生磁力，电磁铁吸紧吸盘，电磁铁线圈断电时，磁力消失实现退磁，电磁铁和吸盘分离，基于上述原理可高速稳定替换不同规格的吸盘，以便于吸取不同的工件。
本实用新型所提供的机械臂末端吸盘快换机构结构简单、尺寸精小，控制方式简单，可大幅节省快换吸盘的节拍，满足对吸盘快换的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。
图1为本实用新型的实施例所提供的电磁铁式吸盘快换机构的结构示意图；
图2为图1中a-a的剖面图；以及
图3为本实用新型的实施例所提供的吸盘支架的结构示意图；
图4a-图4c为本实用新型的实施例所提供的电磁铁式吸盘快换机构吸附气路的通孔的示意图；
图5a-图5b本实用新型的实施例所提供的电磁铁式吸盘快换机构的连接件配合面-磁铁配合面的形状示意图；
图6为实用新型的实施例所提供的电磁铁式吸盘快换机构的零一结构示意图。
其中，
1：机械臂末端连接件；11：机械臂延伸部；111：通孔；112：紧固件；12：电磁铁固定部；121：内螺纹贯穿孔；2：电磁铁；21：螺纹孔；22：螺钉；23：连接件配合面；3：吸盘连接件；31：第一端面；311：磁铁配合面；32：第二端面；4：吸盘；5：快换支架；51：支架；52：支撑面板；521：吸附件；522：限位凹槽；6：机械臂连接杆。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本实用新型所提供的切割装置作具体阐述。
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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发明创造和简化描述，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发明创造的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
术语“安装”、“相连”、“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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
如图1-3所示，本实用新型提供了一种机械臂末端吸盘快换机构，该快换机构包括机械臂末端连接件1、电磁铁2和吸盘连接件3。
部分实施例中，电磁铁2固定在机械臂末端连接件1的相较于机械臂末端远端，电磁铁2为柱形电磁铁；吸盘连接件3与电磁铁2活动连接。本申请实施例提供的快换机构，其相较于机械臂末端的近端至其相较于机械臂末端的远端设有用于构成吸附气路的通孔111，其中，电磁铁2与吸盘连接件3之间通过电磁铁通电时产生的磁力连接。
本领域技术人员应该理解到的是，部分实施例中所提及的，某一部件的相较于另一部件的近端(或远端)，意欲指一个部件的距离另一个部件最近的端部(或最远的端部)。举例而言，机械臂末端连接件1的相较于机械臂末端远端，则是指机械臂末端连接件1的与机械臂距离最远的端部，可以理解到，机械臂末端连接件1用于连接机械臂末端，故而上述机械臂末端连接件1的与机械臂距离最远的端部即机械臂末端连接件1未与机械臂末端连接的一端。再例如，快换机构的相较于机械臂末端的近端，则指快换机构整体与机械臂末端最近的端部；快换机构相较于机械臂末端的远端，则指快换机构整体与机械臂末端最远的端部。
部分实施例中，部件的某一近端至某一远端所设置的用于构成吸附气路的通孔111，具体体现为由该近端贯穿至该远端的贯穿孔，贯穿孔的走向随部件在该近端至该远端间的形状而变。举例而言，若某一部件形状为如图4a所示的圆柱，则该部件的相对于图中参照物近端至远端的贯穿孔，如图示中虚线所示竖直贯穿圆柱；若某一部件沿轴向剖面图为如图4b所示的折线形，则该部件相对于图中参照物近端至远端的贯穿孔的贯穿方向依循图示中虚线的走向；若某一部件沿轴向剖面图为如图4c所示的“工”字形构造，则该部件的相对于图中参照物近端至远端的贯穿孔的贯穿方向可如图示中虚线所示竖直贯穿。部分实施例中，气路通孔111的口径，可选的可以随部件的径向直径而变化，也可以固定不变。
部分实施例中，电磁铁2的形状为柱形，可选的可以为圆柱、棱柱等。
部分实施例中，如图1所示，机械臂末端连接件1一端与机械臂末端(图1未示出)可拆卸连接(机械臂末端连接件1与机械臂间的连接的示意说明可见图6相关实施例)，另一端与电磁铁2固定连接；电磁铁2为圆柱形电磁铁，电磁铁2的一端与机械臂末端连接件1连接，另一端与吸盘连接件3活动连接。根据电磁原理，通电时将电能转换为磁场，电磁铁2内部线圈产生磁力，电磁铁2吸紧吸盘连接件3，电磁铁2的线圈断电时，磁力消失实现退磁，电磁铁2和吸盘连接件3分离。不同吸盘连接件3连接有不同规格的吸盘4，基于上述电磁原理可高速稳定替换不同规格的吸盘4，以便于吸取不同的工件。
部分实施例中，如图2所示，机械臂末端连接件1、电磁铁2、以及吸盘连接件3内设有构成吸附气路的通孔111，通孔111一端与气泵连通，另一端连通至吸盘4。在工作过程中，气泵通过通孔111吸气，空气由吸盘4方向向机械臂末端连接件1方向流动，吸附待抓取件。可选的，待抓取件具体可以为任意材质尺寸的快递包裹。
部分实施例中，可能由于机械臂末端连接件1存在如图2所示的形状弯折的情况，进而在工艺生产开设通孔111的过程中，存在多余开设的部分，对于多余开设的部分，可通过紧固件112进行填堵，可选的，紧固件112可以为顶丝。顶丝强度高于普通螺丝，能够实现较好的密封填堵效果保证通孔111的密封性，而且顶丝占有空间小，和其他部件之间的干涉较小。
在本实用新型的另一实施例中，机械臂末端连接件1包括机械臂延伸部11以及电磁铁固定部12，机械臂延伸部11一端与机械臂连接，另一端通过电磁铁固定部12与电磁铁2固定连接。部分实施例中，机械臂延伸部11可如图2所示，呈现非锐角的折角型，非锐角的机械臂延伸部11可以沿横向延伸吸盘连接件3的可触及区域，使得吸盘连接件3能够触及到的抓取区域不局限于机械臂的下方，扩大抓取范围。可选的，电磁铁固定部12形状为柱形扁块，其上、下面分别连接机械臂延伸部11、电磁铁2。柱形扁块的形状可以为圆柱、棱柱，较佳的，若部分实施例中电磁铁2为柱形，则柱形扁块的上下面形状与电磁铁2保持一致。
在本实用新型的另一个实施例中，电磁铁固定部12沿水平方向的投影与电磁铁2的径向截面相匹配，电磁铁固定部12设有内螺纹贯穿孔121，电磁铁2在与电磁铁固定部12相接触的表面上沿轴向设有与内螺纹贯穿孔121相匹配的螺纹孔21。内螺纹贯穿孔121与螺纹孔21插入同一螺钉22，实现电磁铁固定部12与电磁铁2间的紧固。部分实施例中，上述电磁铁固定部12沿水平方向的投影与电磁铁2的径向截面相匹配，可以包括形状匹配和/或尺寸匹配。较佳实施例中，内螺纹贯穿孔121与螺纹孔21的数量均为3，3个内螺纹贯穿孔121呈三角形设置在电磁铁固定部12的边缘，每一对内螺纹贯穿孔121和螺纹孔21之间设有螺钉22，3个内螺纹贯穿孔121三角形的排列方式使得电磁铁固定部12与电磁铁2之间的连接关系更稳固。
在本实用新型的另一个实施例中，如图2所示，吸盘连接件3呈现“工”字形结构，吸盘连接件3包括第一端面31和第二端面32，第一端面31与电磁铁2相连接，第二端面32内凹以固定吸盘。可选的，第二端面32内凹处的内壁设有内螺纹，该螺纹与吸盘4的头部的螺纹相配合连接。可同时配备多个吸盘连接件3，与不同规格大小的吸盘4连接。吸盘连接件3与吸盘4之间通过螺纹连接更加牢固，而且更易于替换新一批的吸盘4。吸盘连接件3可采用45钢材质，防止生锈，提升了吸盘连接件3的使用寿命。
在本实用新型的另一个实施例中，电磁铁2与吸盘连接件3相接触的一面内凹形成连接件配合面23，第一端面31配合吸盘连接件3的内凹23而凸起形成磁铁配合面311。连接件配合面23与磁铁配合面311的设置，在电磁铁2通电吸附吸盘连接件3时有助于两部件的对准。
部分可选实施例中，连接件配合面23与磁铁配合面311的配合形状可如图5a。在电磁铁2的下端设置了一个能与吸盘连接件3的凸起311相配合的倒角，用于在吸盘连接件3吸附到电磁铁2上时进行定位，使得吸盘连接件3与电磁铁2更好的相配合。可选的，连接件配合面23与磁铁配合面311的配合形状还可如图5b所示。
在本实用新型的另一个实施例中，第一端面31沿水平方向投影的面积大于电磁铁2的径向截面，本领域技术人员可以理解的是，电磁铁2通电时在其周围一定范围内产生磁场，第一端面31为磁力受力面，当磁力受力面与磁场重合的面积越大，受力面所受的磁力越大。本实施例中，电磁铁2所产生的磁场大于电磁铁2自身体积，因此第一端面31的上述截面在一定程度内大于电磁铁2的上述截面有利于增大受力面积，进而增大吸盘连接件3所受磁力。
部分实施例中，在第一端面31为圆形的情况下，第一端面31的直径大于电磁铁2的直径。相较于电磁铁2径向截面较大的面积可以增大磁力，在电磁铁2通电时，吸盘连接件3被磁场包围，横向吸力更大，避免了在吸盘4搬运重物时吸盘连接件3相对于电磁铁2产生晃动，使得吸盘连接件3工作更稳定。
在本发明的另一个实施例中，吸盘连接件3的第一端面31沿水平方向投影的直径比电磁铁2的直径大4mm。4mm这个差距在保证了横向磁吸力的前提下，控制了快换机构的尺寸。尺寸差距过大的话，会占用更多的空间，尺寸差距过小的话，不能保证横向磁吸力的大小，若磁吸力过小的话，在吸取重物的时候，吸盘连接件3和电磁铁2之间在水平方向上会发生晃动。
在本发明的另一个实施例中，吸盘连接件3的第一端面31光滑平整。第一端面31光滑平整确保了吸盘连接件3与电磁铁2之间的接触面没有间隙，在吸附的时候不会发生漏气。
在本发明的另一个实施例中，通孔111为φ4。通孔111的直径设为4可以更好地和气泵接头相匹配，防止通孔111过小或过大导致的漏气情况。
在本发明的另一个实施例中，如图3所示，快换机构还包括快换支架5，快换支架5包括支架51和设置在支架51上的支撑面板52，支撑面板52的厚度小于吸盘连接件第一端面31和第二端面32之间的距离，支撑面板52上设有用于吸附吸盘连接件3的吸附件521。支架51的高度至少与电磁铁2的高度相当，使得电磁铁2在断电的时候，与电磁铁2分离的吸盘连接件3能直接吸附到支撑面板52上。设有单独的快换支架5用于安装待替换的吸盘连接件3，节省了替换时间，使得替换过程更加方便快捷。支撑面板52的厚度小于吸盘连接件第一端面31和第二端面32之间的距离，使得“工”字型吸盘连接件3可以更合适的安装在快换支架5上。
在本发明的另一个实施例中，吸附件521设为磁铁。磁铁可以自动吸附替换下来的磁盘连接件3，保证吸盘连接件3不会掉落以及进行替换的时候二次精准定位，保证了更换的速度。
在本发明的另一个实施例中，支撑面板52上还设有与吸盘连接件3相配合的限位凹槽522，吸附件521设置在限位凹槽522内，在快换支架5发挥支撑作用时，第一端面31卡在支撑面板52上，第二端面32贴合在支撑面板52下，吸盘连接件3被吸附件521吸附在限位凹槽522内。需要说明的是，限位凹槽522的槽内径不小于吸盘连接件3的连接第一端面31与第二端面32间的连接部分的最大直径。
在实际使用时，如图6所示，机械臂延伸部11的相较于机械臂操作末端的近端与机械臂连接杆6固定，而机械臂连接杆6的相较于机械臂操作末端的近端可通过法兰实现固定连接。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。
1.一种机械臂末端吸盘快换机构，其特征在于，包括：机械臂末端连接件、固定在所述机械臂末端连接件的相较于所述机械臂末端远端的柱形电磁铁以及与所述电磁铁活动连接的吸盘连接件，所述快换机构的相较于所述机械臂末端的近端至所述快换机构的相较于所述机械臂末端的远端设有用于构成吸附气路的通孔，其中，所述电磁铁与所述吸盘连接件之间通过所述电磁铁通电时产生的磁力连接。
2.根据权利要求1所述的机械臂末端吸盘快换机构，其特征在于，所述机械臂末端连接件包括机械臂延伸部和电磁铁固定部，所述机械臂延伸部呈现非锐角的折角型，所述机械臂延伸部的一端与机械臂连接，另一端与所述电磁铁固定部固定连接。
3.根据权利要求2所述的机械臂末端吸盘快换机构，其特征在于，所述电磁铁固定部沿水平方向的投影与所述电磁铁的径向截面相匹配，所述电磁铁固定部设有内螺纹贯穿孔，所述电磁铁在与所述电磁铁固定部相接触的表面上沿轴向设有与所述内螺纹贯穿孔相匹配的螺纹孔。
4.根据权利要求3所述的机械臂末端吸盘快换机构，其特征在于，所述吸盘连接件呈现“工”字形结构，所述吸盘连接件包括第一端面和第二端面，所述第一端面与所述电磁铁相连接，所述第二端面内凹以固定吸盘。
5.根据权利要求4所述的机械臂末端吸盘快换机构，其特征在于，所述电磁铁与所述吸盘连接件相接触的一面内凹，所述第一端面配合所述吸盘连接件的内凹而凸起。
6.根据权利要求4所述的机械臂末端吸盘快换机构，其特征在于，所述第一端面沿水平方向投影的面积大于所述电磁铁的径向截面。
7.根据权利要求6所述的机械臂末端吸盘快换机构，其特征在于，所述第一端面光滑平整。
8.根据权利要求4所述的机械臂末端吸盘快换机构，其特征在于，所述快换机构还包括快换支架，所述快换支架包括支架和设置在支架上的支撑面板，所述支撑面板的厚度小于吸盘连接件第一端面和第二端面之间的距离，所述支撑面板上设有用于吸附所述吸盘连接件的吸附件。
9.根据权利要求8所述的机械臂末端吸盘快换机构，其特征在于，所述吸附件为磁铁。
10.根据权利要求9所述的机械臂末端吸盘快换机构，其特征在于，所述支撑面板上还设有与所述吸盘连接件相配合的限位凹槽，所述磁铁设置在所述限位凹槽的凹面处，所述限位凹槽被配置为限制吸盘连接件。
技术总结