CN102263353A - 气动机械手装置及其全自动剥线机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数控剥线机的改进发明，具体涉及气动机械手装置及其全自动剥线机构。机械手装置包括安装于全自动剥线机的箱体内的固定架、两根滑轨、滑块、输出步进电机、第一转轴、第二转轴，还包括安装于全自动剥线机的箱体外工作面的机械手、气缸、气缸座。气缸座附着在滑块向箱体外伸出的脚结构上，气缸及机械手固定于该气缸座上。通过气动机械手夹持导线的后端剥头实现对超细超短导线的加工，从而使超细超短导线产品能应用于微电子行业。

Description

气动机械手装置及其全自动剥线机构

技术领域

本发明涉及一种数控剥线机的改进发明，具体涉及针对全自动剥线机上剥线机构中出线机构部分的改进,更具体的是涉及一种带机械手的全自动剥线机构,可通过气动机械手夹持导线的后端剥头实现对超细超短导线的加工，从而使超细超短导线产品能应用于微电子行业。

背景技术

剥线机的主要部件及功能简要介绍：

1) 进线轮：输送线材及剥出线头。在剥短线时既剥线头又剥线尾（线长小于50mm），在剥中线时除剥线头外，还有剥开中间几处的功能。

2) 出线轮：输送线材及剥出线尾。（在剥短线时没有作用，需使出线轮间隙在最大位置）

3) 进线轮间隙调节轮：调节进线轮间隙，往右旋动间隙增大，往左旋动间隙减小（根据线材的粗细来调整）。

4) 进线轮压力调节轮：调节进线轮压力，拉出后顺时针旋转，进线轮压力增大，拉出后逆时针旋转，进线轮压力减小。（根据线材的线皮强度来确定，即根据剥线皮的难易，难则压力增大，易则压力减小）

5) 出线轮间隙调节轮：调节出线轮间隙，往左旋动间隙增大，往右旋动间隙减小（根据线材的粗细来调整）。

6) 出线轮压力调节旋钮：调节出线轮压力，拉出后逆时针旋转，出线轮压力增大，拉出后顺时针旋转，进线轮压力减小。（根据线材的线皮强度来确定，即根据剥线皮的难易，难则压力增加，易则压力减小）

7) 刀架总成：在线材的切断，剥头和剥尾，停机状态下，上、下两刀片需打开到最大，以便线材顺利通过刀具。

简言之，剥线机通过上述进线轮与出线轮输送线材，及通过刀架总成自动完成切线和剥线功能，即机械功能机构是由进线机构、剪剥机构和出线机构组成。

现有技术中，数控剥线机同样也都是由进线机构、剪剥机构和出线机构组成，各机构均与其步进电机相对应连接，其出线机构是由简单的出线步进电机和一组出线滚轮构成送出。经对现有技术检索，于2005年12月21日公开的“一种数控剥线机”（公开号CN1233073C、专利号03138071.9），该数控的全自动剥线机具有数控部分和机械控制部分，所述数控部分包括电源、电脑单片机、步进电机驱动器和箱体控制面板上数控显示器；所述机械控制部分包括进线机构、剪切机构和出线机构，所述进线机构、剪切机构和出线机构分别与对应的步进电机连接，所述进线机构具有进线滚轮组、进线口、导管，剪切机构为一对刀片，所述出线轮组具有出线滚轮组，所述各步进电机分别通过各自的驱动器与电脑单片机电连接。如图1、图2所示。

现有的由计算机或电脑单片机控制的全自动剥线机,其剥线机构的结构同样也是在前后两对输线轮的中间设置一付受控刀片,前输线轮的作用是输送被加工的导线,并由刀片作切痕动作后剥皮(剥前端剥头，如图4所示),后输线轮的作用是在刀片作切痕动作后剥皮(剥后端剥头，如图5所示)并将加工后的成品抛离。如图3--5所示,成品导线H的长度受X距离的限制。即后输线轮上下轮中心垂线至刀片重合面距离的限制。分析可知：X越小,可以加工的导线H就越短,由于X 的长度受输线轮外径的限制（客观上直径d不可能无限得设计小）,所以X参数不能够无限得被缩小。目前国内各生产商提供的不同剥线机机型中,出现X最小的是12.5 mm,是由上海博显实业有限公司生产的BX-C2A机型,其最短细的加工能力为H=L-(A+B)大于等于13mm。

因此,现有技术的传统剥线机构加工获得的产品长度只能局限于13mm左右。

发明内容

鉴于公知技术存在的问题，本发明目的在于克服现有技术的不足, 提供一种带机械手的全自动剥线机构, 通过改用气动机械手夹持导线的后端剥头，最大限度得缩小了X值,以解决超短细线的后端加工。由本发明机构加工获得的导线,可完全适用于当前电器不断地小型化趋势。

本发明是通过以下技术方案实现的, 一种应用于全自动剥线机上的机械手装置，包括安装于全自动剥线机的箱体内的固定架、两根滑轨、滑块、输出步进电机、第一转轴、第二转轴，还包括安装于全自动剥线机的箱体外工作面的机械手、气缸、气缸座。所述固定架包括两组固定块，每个固定块螺纹固定于箱体内壁上，两根滑轨两端分别固定于两固定块之间。所述电机输出轴与第一转轴处于同一平面且相互平行，第一转轴通过第一同步带、同步轮连接带动该转轴旋转。该第一转轴上另一处通过第二同步带、第二同步轮连接有第二转轴，第二转轴与第一转轴处于同一平面且相互平行。所述滑块开设有两个与滑轨外径相匹配的通孔，两根滑轨穿过两个通孔内，滑块通孔与滑轨之间通过直线轴承连接，同时滑块上开槽出齿形结构，该齿形结构与第二同步带之间啮合实现滑块与第二同步带之间紧密连接。气缸座附着在滑块向箱体外伸出的脚结构上，气缸及机械手固定于该气缸座上。所述机械手前端有气爪，气爪与气缸连接。气爪的爪子部分包括左爪子和右爪子，左爪子、右爪子之间形状互补匹配。

一种由上述机械手装置构成的全自动剥线机构，按照安装于剥线机工作面的位置依次包括导线输出传输装置、一对输线轮、导线限定装置、一付受控刀片、机械手装置，该五部分安装高度以保证有利于经过的被加工导线基本保持在同一直线且处于同一水平高度为准。

与现有技术相比,本发明剥线机构通过引入机械手夹持导线加工,使夹持点最大限度得接近刀片重合面,最大限度的缩小了X值,以解决超短细线的后端加工,实现H的最小值=6mm,即L-(A+B)大于等于6mm。

随着电器不断地小型化,比如手机、照相机等,其连接线要求越来越短,越来越细,大量的连接导线要求H=7。此类导线可满足应用于连接振动电器件(如振动马达,扬声器等) ,难以由现有普通设备加工实现。通过本发明剥线机获得的导线产品，可应用于如手机、电脑、notebook、摄像机、数码相机、电子字典等微电子行业产品内部排线、屏蔽线。因此，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著进步，按照本发明设计制造的全自动数控剥线机将能适应电器装配行业发展趋势，特别适用于细小数据线的加工。

附图说明

图1为现有技术中公开号CN1233073C文献中摘取的数控剥线机结构示意图。

图2为图1的工作面结构示意图。

图3为产品超细超短导线的结构示意图。

图4为现有技术中,前端剥皮过程示意图。

图5为现有技术中,后端剥皮过程示意图。

图6本发明剥线机构示意图。

图7为图6中机械手前端气爪的爪子部分结构示意图。

图8为本发明数控系统示意图。

图9为本发明机械手装置结构安装示意图。（俯视图）

标记说明:1-导线输出传输装置,2-输线轮组,3-导线限定装置,4-一付受控刀片,5-机械手装置, 固定块51，两根滑轨52、滑块53、齿形结构531，输出步进电机54、电机输出轴541，第一转轴55、第一同步带551、同步轮552，第二转轴56，第二同步带561、第二同步轮562（主动轮），机械手57、气爪571, 左爪子5711，右爪子5721，气缸58，气缸座581，直线轴承59， 6-被加工导线,61-导线的切割断裂处, 62-导线与爪子之间的夹持点，箱体内壁7。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

根据导线剥离前进方向, 如图6所示的本发明剥线机构按照安装于剥线机工作面的位置依次包括导线输出传输装置1（属于现有技术）、一对输线轮组2（属于现有技术，相当于图2中进线滚轮组16）、导线限定装置3（属于现有技术，相当于图2中进线口17和导管18）、一付受控刀片4（属于现有技术，相当于现有技术图2中未标示的剪刀）、机械手装置5，该五部分安装高度以保证有利于经过的被加工导线6基本保持在同一直线且处于同一水平高度为准。被加工导线6从输出传输装置1不间断得输出，经过输线轮组2，由其控制调节导线的进退方向，在导线限定装置3中被控制导线的精确切割水平高度和位置。

如图9所示，所述的机械手装置5包括固定架、两根滑轨52、滑块53、输出步进电机54、转轴55、转轴56，它们都安装于全自动剥线机的箱体内，完成将输出电机的旋转转换成直线运动，其安装结构为：所述固定架包括两组固定块51，每个固定块螺纹固定于箱体内壁7上，两根滑轨两端分别固定于两固定块之间。所述电机输出轴541与转轴55处于同一平面且相互平行，转轴55通过第一同步带551、同步轮552连接带动该转轴55旋转。该转轴55上另一处通过第二同步带561、同步轮562连接有转轴56，转轴56与转轴55处于同一平面且相互平行。所述滑块开设有两个与滑轨外径相匹配的通孔，两根滑轨穿过两个通孔内，滑块通孔与滑轨之间通过直线轴承59连接，同时滑块上开槽出齿形结构531，该齿形结构与第二同步带之间啮合实现滑块与第二同步带之间紧密连接，从而第二同步带带动滑块在滑轨上作来直线运动。

如图9所示，所述机械手装置5还包括机械手57、气缸58、气缸座581，气缸座附着在滑块向箱体外伸出的脚结构上，气缸及机械手固定于该气缸座上，由此滑块在滑轨上的直线运动带动气缸及机械手同步作直线往复运动。

如图6、图7、图9所示，所述机械手57前端有气爪571，气爪与气缸连接。气爪的爪子部分包括左爪子5711和右爪子5721，左爪子、右爪子之间形状互补匹配，能精准地夹持被加工导线6。

滑块行程控制是由电脑给定的脉冲值决定输出电机旋转的圈数，从而确定滑块直线运动的行程，通过设有光耦用来修正克服电机惯量，使得每次启动前保证起始复位。

由电脑控制，通过换向阀改变气缸活塞运动方向，改变进气方向，决定气缸加紧孔和放开孔的工作状态，从而决定气爪的松紧动作。

如图8所示，本发明全自动剥线机进线、剪切、出线分别由三个功能机构完成，在控制装置的控制下各个机构协调配合着按设定的要求先后完成各个动作。根据被剥导线的性质、粗细以及被要求加工的要求，相关参数信息通过操作面板输入至数控装置（如电脑单片机或者计算机等控制器），由数控装置内软件模块按时序以及要求信号指令输出至进线机构、剪切机构、出线机构三部分的对应的电机驱动器，电机输出轴驱动并在相应的传动方式下最后决定着执行机构按照设定等要求分别完成进线、剪切、出线的工作结果。

本实施例机械手装置5在整个自动剥线机系统中完成出线功能机构，主要由出线执行机构、出线驱动机构和计算机对出现驱动机构的控制这三大部分组成。机械手装置安装于剥线机原来后轮组位置，机械手自动伸缩和夹持工作过程由计算机控制，使得机械手按照需要的动作顺序伸缩和夹持。机械手具有前后伸缩一个自由度运动，需要控制装置来控制机械手按照产品位置和需要夹持位置确定动作行程并控制每个动作的执行。（行程控制是由控制装置给定的脉冲值决定出线驱动电机旋转的圈数，从而机械手直线运动的行程，通过光耦用来修正克服电机惯量，使得每次启动前保证起始复位，保证机械手直线运动的精度。出线电机的驱动器、气缸的换向阀分别由计算机控制，从而实现计算机控制机械手装置适应整个系统按照设定的程序来配合剥线机其他机构协调动作。）另外，通过控制装置修改机械手运行参数设置以适应不同型号的产品。

机械手的工艺流程: 机械手原位→机械手前伸→机械手抓取并夹紧→机械手松开→机械手后退至原位。

剥线机构的整个工作过程如下：

（1）将被加工导线6安置于全自动剥线机上，剥线机的一对输线轮组2输送被加工导线6，并由受控刀片4作切痕动作后剥皮，从而完成剥离导线的前端剥头。如图4所示。

（2）输线轮组2反转使被加工导线6后退至后端切割点处，并切断导线。如图6所示的导线切割断裂处61。

（3）在电机驱动下，直线往复运动气缸带动机械手由原来位置位移伸出至确定位置，同时换向阀确定进气方向，加紧孔打开，机械手的左右爪夹持住设定在导线上的夹持点62（如图6所示）处，受控刀片4在被加工导线6的后端作切痕动作后，剥离导线的后端。电机驱动下，机械手再缩回至原来位置，同时换向阀确定进气方向，放开孔打开，机械手的左右爪松开夹持点62，将加工后的导线产品抛出。完成一次剥线。导线产品的尺寸大小范围为大于或等于6mm，其形状结构如图3所示。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本发明参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域普通技术人员应该理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明精神和范围的技术实施都将落入本发明权利要求保护范围内。

Claims (2)

1.一种应用于全自动剥线机上的机械手装置，其特征在于，包括安装于全自动剥线机的箱体内的固定架、两根滑轨、滑块、输出步进电机、第一转轴、第二转轴，还包括安装于全自动剥线机的箱体外工作面的机械手、气缸、气缸座，

所述固定架包括两组固定块，每个固定块螺纹固定于箱体内壁上，两根滑轨两端分别固定于两固定块之间；所述电机输出轴与第一转轴处于同一平面且相互平行，第一转轴通过第一同步带、同步轮连接带动该转轴旋转；该第一转轴上另一处通过第二同步带、第二同步轮连接有第二转轴，第二转轴与第一转轴处于同一平面且相互平行；所述滑块开设有两个与滑轨外径相匹配的通孔，两根滑轨穿过两个通孔内，滑块通孔与滑轨之间通过直线轴承连接，同时滑块上开槽出齿形结构，该齿形结构与第二同步带之间啮合实现滑块与第二同步带之间紧密连接；

气缸座附着在滑块向箱体外伸出的脚结构上，气缸及机械手固定于该气缸座上；所述机械手前端有气爪，气爪与气缸连接；

气爪的爪子部分包括左爪子和右爪子，左爪子、右爪子之间形状互补匹配。

2.一种由权利要求1所述机械手装置构成的全自动剥线机构，其特征在于，按照安装于剥线机工作面的位置依次包括导线输出传输装置、一对输线轮、导线限定装置、一付受控刀片和机械手装置，该五部分安装高度以保证有利于经过的被加工导线基本保持在同一直线且处于同一水平高度为准。

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