本實用新型涉及自動換刀技術領域，具體涉及一種用于自動換打磨頭裝置的三維機器手機構。

背景技術：

打磨機能對工件的表面進行精密加工，祛除工件表面的劃痕，斑點，塌邊現(xiàn)象，使工件表面光亮，平滑，成鏡面效果甚至達到某一精確的粗糙度值的機器。

為提升工作效率，多為采用機器人夾持氣動打磨頭在工件表面打磨作業(yè)，以達到一定的表面效果。對于打磨頭在打磨時由于與工件發(fā)生剛性碰撞，大大縮了打磨頭的壽命，所以打磨頭要經(jīng)常更換，從而導致工件的加工輔助時間過長。而現(xiàn)有更換打磨都是人工操作，不但效率低下，而且打磨頭安裝還容易產生誤差，導致打磨頭更容易損壞，更重要的是非常不安全。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術存在的上述問題，本實用新型的目的是：提供一種用于自動更換打磨頭裝置的三維機器手機構。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案：一種三維機器手機構，包括X軸直線滑臺、Y軸直線滑臺、Z軸直線滑臺、X軸驅動電機、Y軸驅動電機、Z軸驅動電機和抓取結構；

所述X軸直線滑臺、Y軸直線滑臺和Z軸直線滑臺相互垂直，所述X軸直線滑臺上設有可沿其滑動的X軸滑塊，X軸驅動電機驅動X軸滑塊沿X軸直線滑臺長度方向滑動；

所述Y軸直線滑臺的一端固定在X軸滑塊上，Y軸直線滑臺上設有可沿其滑動的Y軸滑塊，Y軸驅動電機驅動Y軸滑塊沿Y軸直線滑臺長度方向滑動；

所述Z軸直線滑臺的一端固定在Y軸滑塊上，Z軸直線滑臺上設有可沿其滑動的Z軸滑塊，Z軸驅動電機驅動Z軸滑塊沿Z軸直線滑臺長度方向滑動；

所述抓取結構包括氣動平行夾驅動電機和氣動平行夾，所述氣動平行夾驅動電機設置在Z軸滑塊上，氣動平行夾驅動電機的輸出軸與氣動平行夾連接驅動氣動平行夾旋轉。

作為優(yōu)化，所述X軸直線滑臺包括X軸固定件、X軸滑桿和X軸滑塊；

所述X軸固定件包括X軸安裝板和固定在X軸安裝板兩端的X軸滑桿連接耳，所述X軸滑桿安裝在兩個X軸滑桿連接耳之間，所述X軸滑塊設置在X軸滑桿上，且可沿X軸滑桿來回移動。

作為優(yōu)化，所述X軸滑塊上具有X軸滑塊中心孔，所述X軸滑桿穿過X軸滑塊中心孔，且與X軸滑塊中心孔螺紋配合；所述X軸驅動電機的輸出軸與X軸滑桿連接，驅動X軸滑桿轉動。

作為優(yōu)化，所述Y軸直線滑臺包括Y軸固定件、Y軸滑桿和Y軸滑塊；

所述Y軸固定件包括Y軸安裝板和固定在Y軸安裝板兩端的Y軸滑桿連接耳，所述Y軸滑桿安裝在兩個Y軸滑桿連接耳之間，所述Y軸滑塊設置在Y軸滑桿上，且可沿Y軸滑桿來回移動。

作為優(yōu)化，所述Y軸滑塊上具有Y軸滑塊中心孔，所述Y軸滑桿穿過Y軸滑塊中心孔，且與Y軸滑塊中心孔螺紋配合；所述Y軸驅動電機的輸出軸與Y軸滑桿連接，驅動Y軸滑桿轉動。

作為優(yōu)化，所述Z軸直線滑臺包括Z軸固定件、Z軸滑桿和Z軸滑塊；

所述Z軸固定件包括Z軸安裝板和固定在Z軸安裝板兩端的Z軸滑桿連接耳，所述Z軸滑桿安裝在兩個Z軸滑桿連接耳之間，所述Z軸滑塊設置在Z軸滑桿上，且可沿Z軸滑桿來回移動。

作為優(yōu)化，所述Z軸滑塊上具有Z軸滑塊中心孔，所述Z軸滑桿穿過Z軸滑塊中心孔，且與Z軸滑塊中心孔螺紋配合；所述Z軸驅動電機的輸出軸與Z軸滑桿連接，驅動Z軸滑桿轉動。

作為優(yōu)化，還包括氣動平行夾驅動電機安裝架；

所述氣動平行夾驅動電機安裝架為框形結構，氣動平行夾驅動電機安裝架固定在Z軸滑塊上，所述氣動平行夾驅動電機設置在氣動平行夾驅動電機安裝架的框形結構內。

作為優(yōu)化，還包括第一聯(lián)軸器，所述氣動平行夾驅動電機的輸出軸通過第一聯(lián)軸器與氣動平行夾連接，驅動氣動平行夾旋轉。

作為優(yōu)化，還包括氣動平行夾安裝架，所述氣動平行夾安裝架連接在第一聯(lián)軸器的輸出端上，所述氣動平行夾安裝在氣動平行夾安裝架上。

相對于現(xiàn)有技術，本實用新型具有如下優(yōu)點：

該三維機械手機構由X軸、Y軸和Z軸三個方向的直線滑臺構成，再通過X軸、Y軸和Z 軸三個方向的驅動電機驅動設置在直線滑臺上的滑塊，實現(xiàn)三個方向的運動，運動平滑流暢，精度高，另外由于結構簡單，因此生產成本低。

附圖說明

圖1為自動更換打磨頭裝置的結構示意圖。

圖2為三維機器手機構的立體圖。

圖3為圖2的主視圖。

圖4為圖2的右視圖。

圖5為圖2的俯視圖。

圖6為電鉆鑰匙驅動裝置的立體圖。

圖7為圖6的主視圖。

圖8為圖6的右視圖。

圖9為圖6的俯視圖。

圖10為打磨頭庫機構的立體圖。

圖11為圖10的主視圖。

圖12為圖10的右視圖。

圖13為圖10的俯視圖。

圖中，機架10；三維機器手機構20、X軸直線滑臺21、X軸固定件21a、X軸滑桿21b、X軸滑塊21c、Y軸直線滑臺22、Y軸固定件22a、Y軸滑桿22b、Y軸滑塊22c、Z軸直線滑臺23、Z軸固定件23a、Z軸滑桿23b、Z軸滑塊23c、氣動平行夾驅動電機24、氣動平行夾驅動電機安裝架24a、聯(lián)軸器25、氣動平行夾安裝架26、氣動平行夾27；電鉆鑰匙驅動裝置30、直線滑軌31、電鉆鑰匙驅動電機32、電鉆鑰匙驅動電機安裝架33、第二聯(lián)軸器34、連接軸35、扭力限制器36、電鉆鑰匙37、驅動裝置安裝架38、第二滑塊39；光柵傳感器40；打磨頭庫機構50、帶開關磁鐵51、打磨頭52、光電傳感器53、左打磨頭固定板54a、右打磨頭固定板54b、普通磁鐵55、打磨頭安裝孔56；廢料回收機構60。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為 了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

參見圖1，一種自動更換打磨頭裝置，包括機架10、三維機器手機構20、電鉆鑰匙驅動裝置30、光柵傳感器40、打磨頭庫機構50和廢料回收機構60。

參見圖2至圖5，三維機器手機構20：包括X軸直線滑臺21、Y軸直線滑臺22、Z軸直線滑臺23、X軸驅動電機21d、Y軸驅動電機22d、Z軸驅動電機23d和抓取結構；

所述X軸直線滑臺21、Y軸直線滑臺22和Z軸直線滑臺23相互垂直，所述X軸直線滑臺21上設有可沿其滑動的X軸滑塊21c，X軸驅動電機21d驅動X軸滑塊21c沿X軸直線滑臺21長度方向滑動；

所述Y軸直線滑臺22的一端固定在X軸滑塊21c上，Y軸直線滑臺22上設有可沿其滑動的Y軸滑塊22c，Y軸驅動電機22d驅動Y軸滑塊22c沿Y軸直線滑臺22長度方向滑動；

所述Z軸直線滑臺23的一端固定在Y軸滑塊22c上，Z軸直線滑臺23上設有可沿其滑動的Z軸滑塊23c，Z軸驅動電機23d驅動Z軸滑塊23c沿Z軸直線滑臺23長度方向滑動；

所述抓取結構包括氣動平行夾驅動電機24和氣動平行夾27，所述氣動平行夾驅動電機24設置在Z軸滑塊23c上，氣動平行夾驅動電機24的輸出軸與氣動平行夾27連接驅動氣動平行夾27旋轉。

作為優(yōu)化，所述X軸直線滑臺21包括X軸固定件21a、X軸滑桿21b和X軸滑塊21c；所述X軸固定件21a包括X軸安裝板和固定在X軸安裝板兩端的X軸滑桿連接耳，所述X軸滑桿21b安裝在兩個X軸滑桿連接耳之間，所述X軸滑塊21c設置在X軸滑桿21b上，且可 沿X軸滑桿21b來回移動。所述X軸滑塊21c上具有X軸滑塊中心孔，所述X軸滑桿21b穿過X軸滑塊中心孔，且與X軸滑塊中心孔螺紋配合；所述X軸驅動電機21d的輸出軸與X軸滑桿21b連接，驅動X軸滑桿21b轉動。

所述Y軸直線滑臺22包括Y軸固定件22a、Y軸滑桿22b和Y軸滑塊22c；所述Y軸固定件22a包括Y軸安裝板和固定在Y軸安裝板兩端的Y軸滑桿連接耳，所述Y軸滑桿22b安裝在兩個Y軸滑桿連接耳之間，所述Y軸滑塊22c設置在Y軸滑桿22b上，且可沿Y軸滑桿22b來回移動。所述Y軸滑塊22c上具有Y軸滑塊中心孔，所述Y軸滑桿22b穿過Y軸滑塊中心孔，且與Y軸滑塊中心孔螺紋配合；所述Y軸驅動電機22d的輸出軸與Y軸滑桿22b連接，驅動Y軸滑桿22b轉動。

所述Z軸直線滑臺23包括Z軸固定件23a、Z軸滑桿23b和Z軸滑塊23c；所述Z軸固定件23a包括Z軸安裝板和固定在Z軸安裝板兩端的Z軸滑桿連接耳，所述Z軸滑桿23b安裝在兩個Z軸滑桿連接耳之間，所述Z軸滑塊23c設置在Z軸滑桿23b上，且可沿Z軸滑桿23b來回移動。所述Z軸滑塊23c上具有Z軸滑塊中心孔，所述Z軸滑桿23b穿過Z軸滑塊中心孔，且與Z軸滑塊中心孔螺紋配合；所述Z軸驅動電機23d的輸出軸與Z軸滑桿23b連接，驅動Z軸滑桿23b轉動。

設計X、Y、Z軸兩兩互相垂直，其設計思路符合笛卡爾坐標系原理，有利于空間三維結構坐標系的建立以及有利于工件坐標的快速定位。X、Y、Z軸采用的是三個直線滑臺結構組成，其精度更高，方應迅速，運動起來快捷平穩(wěn)。

進一步的，還包括氣動平行夾驅動電機安裝架24a；所述氣動平行夾驅動電機安裝架24a為框形結構，氣動平行夾驅動電機安裝架24a固定在Z軸滑塊23c上，所述氣動平行夾驅動電機24設置在氣動平行夾驅動電機安裝架24a的框形結構內。

更進一步的，還包括第一聯(lián)軸器25，所述氣動平行夾驅動電機24的輸出軸通過第一聯(lián)軸器25與氣動平行夾27連接，驅動氣動平行夾27旋轉。

再進一步的，還包括氣動平行夾安裝架26，所述氣動平行夾安裝架26連接在第一聯(lián)軸器25的輸出端上，所述氣動平行夾27安裝在氣動平行夾安裝架26上。

使用時，當上位機接收到要三維機械手機構到某點抓取物體的信號的時候，上位機發(fā)送相對應的信號給三維機器手機構20中的X軸驅動電機21d、Y軸驅動電機22d和Z軸驅動電機23d使其旋轉到相對應的角度，從而帶動相應的X軸滑塊21c、Y軸滑塊22c和Z軸滑塊23c移動，最終使得三維機械手到確定的位置。然后氣動平行夾驅動電機24驅動氣動平行夾 27再旋轉到相對應的角度，通過氣動平行夾27的夾緊與松開，進而實現(xiàn)三維機械手抓取或者放下打磨頭庫機構50中的打磨頭52。

該三維機械手機構運動平滑流暢，精度高，性價比高。

參見圖6至圖9，電鉆鑰匙驅動裝置30：包括驅動裝置安裝架38、直線滑軌31、電鉆鑰匙驅動電機32、電鉆鑰匙驅動電機安裝架33、電鉆鑰匙37、第二滑塊39；

所述直線滑軌31水平設置在驅動裝置安裝架38上，所述第二滑塊39設置在直線滑軌31上，且可沿直線滑軌31來回滑動，電鉆鑰匙驅動電機安裝架33固定在第二滑塊39上，所述電鉆鑰匙驅動電機32安裝在電鉆鑰匙驅動電機安裝架33上，電鉆鑰匙驅動電機32的輸出軸與電鉆鑰匙37連接，驅動電鉆鑰匙37轉動。

作為優(yōu)化，所述電鉆鑰匙驅動裝置30還包括第二聯(lián)軸器34和連接軸35；所述電鉆鑰匙驅動電機32的輸出軸依次通過第二聯(lián)軸器34、連接軸35與電鉆鑰匙37連接。

所述電鉆鑰匙驅動電機32的輸出軸依次通過第二聯(lián)軸器34、連接軸35與電鉆鑰匙37連接，這樣設計可以把電鉆鑰匙驅動電機32、第二聯(lián)軸器34、連接軸35與電鉆鑰匙37有機的連接起來，結構巧妙合理。

進一步的，所述電鉆鑰匙驅動裝置30還包括扭力限制器36；所述扭力限制器36的輸入端與連接軸35連接，扭力限制器36的輸出端與電鉆鑰匙37的左端連接。

扭力限制器36主要起到保護電鉆鑰匙驅動電機32的作用，當電鉆鑰匙37把電鉆擰緊了以后，而電鉆鑰匙驅動電機32依然在旋轉工作，很容易就把電鉆鑰匙驅動電機32卡死，進而燒壞電鉆鑰匙驅動電機32，而扭力限制器36的作用就是當電鉆鑰匙37把電鉆擰緊了以后，就把電鉆鑰匙驅動電機32與電鉆鑰匙37給脫離開，從而保護電鉆鑰匙驅動電機32不被燒壞。

更進一步的，所述電鉆鑰匙37包括電鉆鑰匙連接軸、電鉆鑰匙齒輪和電鉆鑰匙頭；所述電鉆鑰匙連接軸為空心結構，其內設有壓力彈簧，所述電鉆鑰匙頭通過壓力彈簧連接在電鉆鑰匙連接軸上；

所述電鉆鑰匙連接軸的左端與扭力限制器36的輸出端連接，電鉆鑰匙連接軸的右端安裝電鉆鑰匙齒輪，且齒輪位于電鉆鑰匙頭的左側。

使用時，當上位機接收到要電鉆鑰匙驅動裝置30去擰緊或者松開電鉆鑰匙頭上的打磨頭52的時，上位機發(fā)送信號給電鉆鑰匙驅動電機32，使其旋轉相對應的角度，從而帶動電鉆鑰匙向前運動到剛好能夠擰緊或松開電鉆頭上的打磨頭52的位置時，驅動電鉆鑰匙，進而擰緊或松開電鉆頭上的打磨頭。當電鉆上的電鉆鑰匙孔與電鉆鑰匙驅動裝置30上的電鉆鑰匙頭對 位不準確時，電鉆鑰匙驅動裝置30帶動電鉆鑰匙向前移動，當電鉆鑰匙齒輪與電鉆頭齒輪嚙合時，驅動電鉆鑰匙，從而使得電鉆鑰匙頭與電鉆鑰匙孔配合起來，進而實現(xiàn)電鉆自動換刀。

該電鉆鑰匙驅動裝置具有組裝靈活方便，價格實惠，能夠實現(xiàn)快速擰緊或者松開電鉆頭的優(yōu)點。

參見圖10至圖13，打磨頭庫機構50：包括帶開關磁鐵51、打磨頭52和打磨頭固定板；

所述打磨頭固定板上具有多個用于安裝打磨頭的打磨頭安裝孔56，打磨頭固定板設置在帶開關磁鐵51上，所述打磨頭52通過打磨頭安裝孔56安裝在打磨頭固定板上；

作為優(yōu)化，所述打磨頭庫機構50中的打磨頭固定板由左打磨頭固定板54a和右打磨頭固定板54b組成，左打磨頭固定板54a和右打磨頭固定板54b相互平行設置，且之間具有間隙。

進一步的，所述打磨頭安裝孔安裝56三個為一組，用于一個孔是用來安裝一個打磨頭52，另兩個孔是光電傳感器53的安裝孔(以下詳述)。所述打磨頭庫機構50還包括多個普通磁鐵55，所述普通磁鐵55設置在左打磨頭固定板54a和右打磨頭固定板54b之間，且每個普通磁鐵55與一組打磨頭安裝孔安裝56相對應。用于將打磨頭52的安裝端吸附在打磨頭固定板上。

更進一步的，所述打磨頭庫機構50還包括光電傳感器53，所述光電傳感器53設置在左打磨頭固定板54a和右打磨頭固定板54b之間，且每個光電傳感器53與一組打磨頭安裝孔安裝56相對應。

打磨頭庫機構具有能夠迅速裝夾打磨頭，方便靈活，可以極大的減輕人工勞動力的優(yōu)點。

光電傳感器53是用來檢測打磨頭固定板54上各個打磨頭安裝孔上是否有打磨頭52，從而使三維機械手機構到打磨頭庫機構50的相對位置抓取新的打磨頭52，帶開關磁鐵51是用來把打磨頭庫機構50吸附在機架10的固定位置，當打磨頭庫機構50上的新打磨頭都用完的時候，人工把帶開關磁鐵51關掉磁性，更換上裝具有新的打磨頭的打磨頭庫機構。

所述三維機器手機構20通過X軸直線滑臺21固定在機架10的左上角，用于夾取打磨頭庫機構50中的打磨頭52，電鉆鑰匙驅動裝置30通過驅動裝置安裝架38固定在機架10的中部，用于擰緊或松開電鉆頭，打磨頭庫機構50通過帶開關磁鐵51固定在機架10的中部，且位于電鉆鑰匙驅動裝置30的左側，用于提供打磨頭52。

作為改進，所述自動更換打磨頭裝置還包括光柵傳感器40，所述光柵傳感器40安裝在機架10的四個角上。當自動換打磨頭裝置在工作的時候，當人或者其他無關物體進入自動換打磨頭裝置內，光柵傳感器接收到這個信號，然后發(fā)送到上位機，從而使整個自動換打磨頭 裝置在急停狀態(tài)，進而保證員工的人生安全和設備的安全。

作為改進，所述自動更換打磨頭裝置還包括廢料回收機構60，所述廢料回收機構60設置在機架10上，且對應于電鉆鑰匙驅動裝置30的左下位置。

本發(fā)明提供的自動更換打磨頭裝置的工作原理：

工作時，工業(yè)六軸機器人帶動電鉆打磨機回到更換打磨頭的原點位置并發(fā)送信號給控制裝置，當控制裝置接收到要換打磨頭信號時，接著控制裝置驅動已經(jīng)一頭夾好新的打磨頭的三維機器手機構，使另一個未工作的氣動平行夾去夾持著待換的打磨頭，然后電鉆鑰匙驅動裝置上前去松開電鉆頭，氣動平行夾夾出舊的打磨頭，接著驅動氣動平行夾旋轉的電機旋轉180度把新的打磨頭放進電鉆頭里，然后電鉆鑰匙驅動裝置擰緊電鉆頭接著退回安全位置，三維機器手機構把舊的打磨頭放回廢品回收機構上，然后根據(jù)打磨頭庫機構上的光電傳感器確定那個位置有新的打磨頭，重新夾好一個新的打磨頭，等待下一個命令。

自動換打磨頭裝置在工作的時候，當人或者其他無關物體進入自動換打磨頭裝置內，光柵傳感器接收到這個信號，然后發(fā)送到上位機，從而使整個自動換打磨頭裝置在急停狀態(tài)，進而保證員工的人生安全和設備的安全。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。