CN115213490A - 一种铝型材边角料处理机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械手技术领域，具体为一种铝型材边角料处理机械手，该种铝型材边角料处理机械手适用于铝型材成品锯床，所述铝型材成品锯床包括锯床主体，所述锯床主体上分别设置有工作平台、压紧模块和控制模块，所述工作平台用于承载物料以及加工成品，所述压紧模块用于压紧物料，所述控制模块用于控制铝型材成品锯床的加工过程，还包括所述铝型材边角料处理机械手上设置有用于清理工作平台上的铝屑的除屑装置。本发明通过毛刷，在铝型材成品锯床进行切割作业时，将铝屑持续的、分批次的铲起，并送往收集盒内，实现对工作平台表面上铝屑的清理，并使得铝屑不会在毛刷进行清理作业的过程中产生飞溅。

Description

一种铝型材边角料处理机械手

技术领域

本发明涉及机械手技术领域，具体为一种铝型材边角料处理机械手。

背景技术

铝作为一种抗腐蚀性强、可加工性好的金属，其应用范围广、市场占比大，在当今社会的发展中具有重要的地位。然而，我国的铝土矿资源仅占全球总量的2%左右，据基础储量估算，我国铝土矿静态开采年限仅有8年。但值得庆幸的是，铝具有极高的回收性，回收利用的再生铝，其特性与原生铝几乎没有区别，因此，促进铝材的回收，对于解决我国铝资源短缺的问题，具有重要的现实意义。

铝型材作为金属铝应用的主要产品之一，在工业、建筑等领域内被广泛应用。在铝型材的切割作业过程中，会产生大量飞溅的锯屑，即铝屑。目前，生产企业内处理这些铝屑的方式通常为，以人工方式扫除或使用高压气嘴吹除，但是这两种方法均有其缺点，具体为：其一，人工扫除的方法，考虑到安全因素，无法在锯床加工的过程中对铝屑进行清理，清理效率低；其二，高压气嘴吹除的方法，虽然能在锯床工作的任何阶段对铝屑进行清理，效率高且清除效果好，但是经高压气嘴吹除的铝屑会四处飞溅，难以收集。

为此，提出一种铝型材边角料处理机械手。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝型材边角料处理机械手，通过除屑装置自动清除工作平台上的铝屑的方式，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明中采用的电设备均由PLC进行控制。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种铝型材边角料处理机械手，适用于铝型材成品锯床，所述铝型材成品锯床包括锯床主体，所述锯床主体上分别设置有工作平台、压紧模块和控制模块；

所述工作平台用于承载物料以及加工成品，所述压紧模块用于压紧物料，所述控制模块用于控制铝型材成品锯床的加工过程；

还包括：

所述铝型材边角料处理机械手上设置有用于清理工作平台上的铝屑的除屑装置。

所述除屑装置包括安装在压紧模块上的滑台，所述滑台可在压紧模块外表面上滑动，所述滑台上安装有电动伸缩杆一，所述滑台底端安装有外壳，所述外壳内设置有用于清理铝屑的毛刷，所述外壳内安装有用于收集被清理的铝屑的收集单元。

所述外壳上安装有电机，所述电机输出端上安装有转轴，且转轴位于外壳内，所述转轴上安装有轮毂，所述毛刷安装在轮毂上，且毛刷的刷毛的安装方向与轮毂的转向相同。

所述收集单元包括安装在外壳内收集盒，当所述毛刷转动至收集盒上方时，收集盒收集被毛刷清理的铝屑。

基于此技术方案，本发明的工作流程具体为：铝型材成品锯床启动，在控制模块的命令下，压紧模块将待加工物料压紧在工作平台上，随后，锯床主体中的锯片逐渐进给，对待加工物料进行切割作业，当物料被锯断后，锯片逐渐收回；在锯片收回的过程中，外壳在电动伸缩杆一的推动下向下伸出，直到毛刷恰好接触到工作平台，然后，转轴在电机的驱动下开始转动，带动轮毂发生转动，使毛刷旋转，与此同时，滑台带着外壳向锯片进给的方向运动，于是，毛刷在此过程中旋转着扫过工作平台的表面，此时，刷毛不断地将铝屑搬运至收集盒内，至此完成铝屑的清理工作。在清理工作完成后，电动伸缩杆一回缩，使外壳回到清理工作开始前的高度，接着滑台回位，为下一次清理工作做准备。

在此过程中，本发明还能够同时产生的效果是，在滑台带着外壳向锯片进给的方向运动的过程中，已完成切割加工的成品工件将被外壳的外侧壁抵住，并随着滑台的移动而逐渐被推出工作平台，由此完成成品工件从工作平台上的下料操作。诚然，成品工件在此下料过程中会将部分铝屑从工作平台上刮落，但是，由于成品工件此时没有被压紧在工作平台上，于是，会存在部分未被刮落的铝屑，该部分铝屑仍然需要清理回收。

在此技术方案中，通过设置毛刷的刷毛方向与轮毂转向相同，于是，毛刷、轮毂以及转轴共同形成了类似于斗轮式挖掘机的结构，其中，毛刷的刷毛与轮毂的外壁配合形成用于铲起铝屑的铲斗，因此，在清刷工作中，随着转轴的转动，轮毂与刷毛所形成的铲斗，将不断地铲起工作平台上的铝屑，并将铝屑搬运到收集盒上方，此时，铲斗开口向下，铝屑由于重力作用而掉落到收集盒中，完成铝屑的收集。

如此设置的好处在于，在毛刷清除工作平台上的铝屑时，由于轮毂与刷毛所形成的铲斗的作用，铝屑将被持续的、分批次的送往收集盒内，因而不会堆积在毛刷进给方向的前方，减小了毛刷的工作负担，进而保证了毛刷的工作效果，提高了设备的稳定性。另外，由于轮毂与刷毛所形成的铲斗能够将铝屑铲起，因此铝屑并不会在毛刷进行清理作业的过程中向外飞溅，进而提高了本发明对铝屑的收集效果。

需要特别说明的是，为了使毛刷在旋转的过程中顺利地铲起铝屑，应优选以下两个条件：其一，转轴的转速不应过大，具体而言，转轴的转速不宜超过30r/min，其原因在于，若转轴的转速过大，刷毛会在高速转动的过程中将铝屑击飞，造成铝屑飞溅，一方面，影响了本发明对铝屑的清理收集效果，另一方面，被击飞的铝屑可能撞击到被外壳推动的成品工件上，由此导致成品工件的表面受到损伤；其二，滑台的滑动速度应与锯片回收的速度一致，其原因在于，一方面，若滑台滑动速度过大，会导致刷毛无法及时铲起工作平台上的铝屑，于是导致本发明对铝屑的清理回收效率下降，另一方面，取滑台的滑动速度与锯片回收的速度一致，于是使锯片在完成回收时，滑台也正好移动到不干涉上料的位置，于是，可以使本发明的清理工作过程能够恰好在两次切割作业之间完成，而无需占用额外的时间，提高生产效率。

作为本发明的一种优选方案，所述外壳内安装多个有用于逆着刷毛方向清理毛刷的清理梳，所述清理梳与收集盒相互配合，且多个清理梳的梳齿相互交错布置。所述清理梳倾斜设置，且清理梳的梳齿位于倾斜的清理梳的上端。所述清理梳的梳齿前端设置有倒角。

毛刷在铲起铝屑直到将铝屑搬运到收集盒的过程中，由于铝屑边缘存在大量的不规则飞边，这些飞边容易挂在刷毛上，于是铝屑便可能无法在自然重力的作用下掉落到收集盒中。通过设置清理梳，可以保证刷毛上被卡住的铝屑能够顺利的被收集到收集盒中。具体的原理为，多个清理梳的梳齿均插入毛刷中，因此，在轮毂转动过程中，首先接触毛刷的清理梳将毛刷搬运的部分铝屑刮下，同时，清理梳还可将毛刷逆着刷毛方向翻开，使毛刷位于清理梳上方的刷毛与位于清理梳下方的刷毛之间产生分离，进而将毛刷上未被刮下的铝屑暴露出来，这些铝屑在离心力的作用下，以及后续刷毛回弹的弹力下，向远离轮毂的方向甩出，进而能够被下一个清理梳刮下，于是，毛刷的刷毛在随轮毂转动的过程中，持续地获得清理梳的梳理，而使得正在被毛刷搬运的铝屑被清理梳持续的刮落到收集盒中，实现了对毛刷的清理。

进一步的，通过将清理梳倾斜设置，从毛刷上刮下的铝屑可沿着清理梳的上表面向下落入收集盒内，确保了铝屑能够准确的被收集盒收集。值得特别说明的是，清理梳在倾斜设置时，其梳齿应当位于倾斜的上端，即倾斜的清理梳中高度较高的一端，其原因在于，若梳齿位于倾斜的清理梳的下端，则清理梳在逆着刷毛方向清理毛刷的过程中，被清理梳刮下的铝屑将积聚在清理梳前，而无法掉落到收集盒内，使本发明的铝屑清理回收效果大打折扣。

再进一步的，在清理梳的梳齿前端设置倒角，具体而言，在梳齿的齿端以及两侧进行倒角，由此可以方便清理梳嵌入刷毛中，减小清理梳嵌入毛刷的阻力，从而减小毛刷对梳齿的撞击力度，进而改善梳齿在本发明工作过程中的受力状况，避免梳齿过早折断，于是可以延长清理梳的使用寿命。

值得补充说明的是，清理梳的梳齿，插入毛刷的深度最深为刷毛长度的二分之一，其原因在于，若清理梳插入深度太深，则清理梳与轮毂之间的间隙过小，此时，刷毛要想通过这个间隙，就必须承受超出其弹性能力的应力，即刷毛在通过这个间隙后发生的形变不再是弹性形变，而是塑性形变，于是导致刷毛产生弯折塑性变形，影响刷毛清理铝屑的效果，最严重时甚至会使其完全失效。另外，清理梳的插入深度需根据刷毛的长度进行选择，刷毛越短，则插入深度应越浅，反之，刷毛越长，则插入深度应越深。

作为本发明的一种优选方案，所述外壳内侧壁顶端安装有电动伸缩杆二，所述收集盒安装在电动伸缩杆二的输出端上，所述收集盒上设置有用于排出铝屑的排屑口，且排屑口与外壳的内侧壁相互配合。

此优选方案中，当电动伸缩杆二未伸出时，收集盒的排屑口于外壳的内侧壁配合，即此时外壳的内侧壁阻挡排屑口，由此使收集盒内的铝屑无法从排屑口中排出，而当电动伸缩杆一回缩完毕后，电动伸缩杆二推动收集盒向下伸出，进而使收集盒的排屑口与外壳的内侧壁接触配合，即此时外壳不再阻挡排屑口，于是收集盒中的铝屑能够从排屑口排出，进而将本发明清理回收到的铝屑能够排出到一定的区域内，以方便后续的收集步骤。

作为本发明的一种优选方案，所述毛刷为塑料材质。所述清理梳采用钢材质。

此优选方案中，设置清理梳为金属材质，其原因在于，清理梳在本发明的铝屑清理过程中，需要持续的受到铝屑的撞击和刮擦，容易产生磨损，因此选用金属材质，以提高其耐用性，延长设备的使用寿命。此外，清理梳在本发明的使用过程中长时间受到毛刷的摩擦，因此不可避免地产生振动，这使得清理梳安装在外壳内的连接方式，需要具备一定可靠性，以避免清理梳在使用过程中由于松动而导致设备机械振动加剧，而连接方式的可靠性与其拆装的难度通常呈反比关系，于是，相较于毛刷而言，清理梳的拆装难度更大。例如，在本发明已经组装好的情况下，同样采取螺纹连接作为固定连接的方式，毛刷的安装只需要将通过螺丝逐渐连接到轮毂上即可，而且，因为轮毂可以转动，所以很轻易的就可以从外壳的外部将毛刷全部安装完毕，然而，安装清理梳时，由于清理梳的安装位置位于外壳的内部，所以需要将外壳打开以进行更换，而外壳与电机以及转轴都具有连接关系，这意味着拆卸外壳可能还会引入拆卸电机和转轴的操作，更加大了安装的难度。因此，将清理梳设置为金属材质，减少对它的维护次数，缩短设备所需的维护时间。

在本优选方案的以上基础之上，设置毛刷为ABS塑料材质，原因有以下几个方面：其一，选用塑料毛刷，可减少毛刷对工作平台的损伤；其二，毛刷的刷毛纤细，却需要长时间接触铝屑，因此，为延长其使用寿命，刷毛需要具备一定的硬度，而ABS塑料相较于其它塑料材料而言，具有质地坚硬的特点；其三，毛刷在工作过程中持续受到清理梳的逆向梳理，容易发生弯折变形，进而可能导致清理铝屑的效果下降甚至完全失效，而ABS塑料具备高弹性、高韧性的性质，在受到清理梳作用后，更容易从形变中恢复。综合以上三点原因，选用ABS材质，可以使刷毛具备良好的综合力学性能，延长毛刷的使用寿命。

另外，通过设置毛刷为ABS塑料材质，还可以降低毛刷的成本，进而降低设备的使用成本和维护成本。

综上所述，本发明相对于现有的设备，所具有的优点在于：

1、在铝型材成品锯床进行切割作业时，毛刷在此过程中旋转着扫过工作平台的表面，此时，由轮毂与刷毛所形成的铲斗将铝屑持续的、分批次的铲起，并送往收集盒内，实现对工作平台表面上铝屑的清理，并使得铝屑不会在毛刷进行清理作业的过程中产生飞溅，提高了本发明对铝屑的收集效果。

2、通过设置清理梳，可以使正在被毛刷所搬运的铝屑，被清理梳刮下，进而对毛刷进行了清理，还保证了刷毛上被卡住的铝屑能够顺利的被收集到收集盒中，进一步的，通过将清理梳倾斜设置，从毛刷上刮下的铝屑可沿着清理梳的上表面向下落入收集盒内，确保了铝屑能够准确的被收集盒收集。

3、通过设置电动伸缩杆二，使得收集盒内被收集的铝屑能够在一定的区域内排出，以方便后续的收集步骤。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的平面主视图；

图3为图1中A部分的放大图；

图4为图2中B部分的放大图；

图5为清理梳的整体结构示意图；

图6为收集盒的整体结构示意图；

图7为收集盒的平面主视图。

图中：1、锯床主体；2、工作平台；3、压紧模块；4、控制模块；5、滑台；6、外壳；7、电动伸缩杆一；601、清理梳；602、收集盒；603、毛刷；604、轮毂；605、转轴；6021、电动伸缩杆二；6022、排屑口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1至图7所示，展示了本发明的第一种具体实施方式。需要预先说明的是，本发明用于配合现有的铝型材成品锯床使用，因此，本发明的安装使用已有的铝型材成品液压锯床进行改装，故不再对用于组合形成铝型材成品液压锯床的锯床主体1、工作平台2、压紧模块3以及控制模块4的安装方法进行描述。另外，以下介绍的固定安装方式，除特别说明外，均采用螺纹连接形式。

作为本发明安装前的准备，外壳6内预先安装有用于固定安装清理梳601的安装座，且外壳6侧壁面上开设有用于安装转轴605的两个通孔，滑台5采用现有的电动滑轨，且电动滑轨的导轨固定安装在压紧模块3的侧壁面上，滑台5上开设有用于安装电动伸缩杆一7的安装基座，且安装基座使电动伸缩杆一7的输出端能够与外壳6的顶端连接。

当本发明安装时，将滑台5固定安装到压紧模块3的侧壁面上，再将电动伸缩杆一7固定安装到滑台5顶端，再将电动伸缩杆一7固定安装到其对应的安装基座上，接着，取出外壳6，将电动伸缩杆二6021固定安装到外壳6的内侧壁顶端，再将清理梳601固定安装到其对应的安装座上，再将收集盒602安装到电动伸缩杆二6021的输出端上，然后，再将外壳6固定安装到电动伸缩杆一7的输出端上，随后，取出转轴605，在转轴605一端上通过联轴器连接上用于提供驱动力的电机，之后，再将转轴605穿设到外壳6上的两个通孔内，在穿设转轴605的过程中，在转轴605穿设入第一个通孔后，将固定安装有毛刷603的轮毂604套设到转轴605上，然后再将转轴605穿设入第二个通孔中，最后，将转轴605的相对于安装电机的一端而言，其另一端的的端盖固定连接到外壳6上，再将电机固定连接到外壳6上，至此完成本发明的安装。

当本发明工作时，对设备进行调试，以使转轴605的转速与锯片的切割速度匹配，而获得最佳的铝屑清理效果。

调试方案为，设置滑台5的移动速度不变，对同一铝型材进行多次切割作业，不同次切割作业中，分别对转轴605转速进行不同取值，并观察记录工作平台2上的铝屑清理及飞溅情况。具体记录如表1：

表1

实验组	v（r/min）	M（g）	m（g）	x（cm）	k
						1	10	13.6	4.8	0	0.35
2	15	13.6	5.6	0	0.41
						3	20	13.6	6.4	0.8	0.47
4	25	13.6	6.0	1.3	0.44
						5	30	13.6	5.2	2.1	0.38

表1中各符号的含义为：

v——转轴605的转速；

M——铝屑理论总产生量；

m——收集盒602中收集的铝屑的重量；

x——铝屑飞溅距离；

k——铝屑收集率，m与M的比值，即m/M。

其中，M的获得方式为基于铝型材横截面积及锯片厚度而计算得到的铝屑理论产生量所对应的重量；x的测量方式为，当设备完成清理工作后，滑台5第一次停止运动时，以俯视工作平台2的投影方向观察，对飞溅至外壳6外的所有铝屑，分别测量它们的位置到外壳6远离控制模块4的一侧壁面的垂直距离，并取中位数，该中位数即为x。

表中m与M存在较大差异的原因，即k值普遍偏小的原因在于，外壳6在移动过程中，同时将已加工完毕铝型材推动下料，而该铝型材在下料过程中对工作平台2上的部分铝屑进行了刮除，因此本设备收集到收集盒602中铝屑量受到影响。

基于表1中的数据，可以发现，当v=20r/min时，k取最大值，但x≠0；若要求x=0，则此条件下，当v=15r/min时，k取最大值。

综合考量下，选取转轴605的转速为v=20r/min，原因在于，此时的铝屑飞溅距离x有限，而能获得最高的铝屑收集率，相较于v=15r/min的情况，收集率k提高了15%。因此最终选用v=20r/min。

如图1至图7所示，展示了本发明的第二种具体实施方式，其目的在于更换毛刷603，且本实施例中，毛刷603采用多个毛刷片。首先，拆卸下原有的、需拆卸毛刷603，此时，把螺丝批自外壳6下方伸至轮毂604上，并通过螺丝批拆卸用于固定毛刷片的螺丝，由此拆下单个毛刷片，然后，用手拨动轮毂604，使轮毂604转动一个角度，将另一个毛刷片展露出来，以方便进行拆卸，由此逐个毛刷片，实现拆卸毛刷603的目的。毛刷603的安装过程与拆卸过程类似，区别在于，拆卸用于固定毛刷片的螺丝的过程，变换为安装用于固定毛刷片的螺丝的过程，以此可以逐个安装毛刷片，以实现安装毛刷603的目的。

Claims (10)

1.一种铝型材边角料处理机械手，适用于铝型材成品锯床，所述铝型材成品锯床包括锯床主体（1），所述锯床主体（1）上分别设置有工作平台（2）、压紧模块（3）和控制模块（4）；

所述工作平台（2）用于承载物料以及加工成品，所述压紧模块（3）用于压紧物料，所述控制模块（4）用于控制铝型材成品锯床的加工过程；

其特征在于，还包括：

所述铝型材边角料处理机械手上设置有用于清理工作平台（2）上的铝屑的除屑装置。

2.根据权利要求1所述的一种铝型材边角料处理机械手，其特征在于：所述除屑装置包括安装在压紧模块（3）上的滑台（5），所述滑台（5）可在压紧模块（3）外表面上滑动，所述滑台（5）上安装有电动伸缩杆一（7），所述滑台（5）底端安装有外壳（6），所述外壳（6）内设置有用于清理铝屑的毛刷（603），所述外壳（6）内安装有用于收集被清理的铝屑的收集单元。

3.根据权利要求2所述的一种铝型材边角料处理机械手，其特征在于：所述外壳（6）上安装有电机，所述电机输出端上安装有转轴（605），且转轴（605）位于外壳（6）内，所述转轴（605）上安装有轮毂（604），所述毛刷（603）安装在轮毂（604）上，且毛刷（603）的刷毛的安装方向与轮毂（604）的转向相同。

4.根据权利要求3所述的一种铝型材边角料处理机械手，其特征在于：所述收集单元包括安装在外壳（6）内收集盒（602），当所述毛刷（603）转动至收集盒（602）上方时，收集盒（602）收集被毛刷（603）清理的铝屑。

5.根据权利要求4所述的一种铝型材边角料处理机械手，其特征在于：所述外壳（6）内安装有多个用于逆着刷毛方向清理毛刷（603）的清理梳（601），多个所述清理梳（601）均与收集盒（602）相互配合，且多个清理梳（601）的梳齿相互交错布置。

6.根据权利要求5所述的一种铝型材边角料处理机械手，其特征在于：所述清理梳（601）倾斜设置，且清理梳（601）的梳齿位于倾斜的清理梳（601）的上端。

7.根据权利要求5所述的一种铝型材边角料处理机械手，其特征在于：所述清理梳（601）的梳齿前端设置有倒角。

8.根据权利要求4所述的一种铝型材边角料处理机械手，其特征在于：所述外壳（6）内侧壁顶端安装有电动伸缩杆二（6021），所述收集盒（602）安装在电动伸缩杆二（6021）的输出端上，所述收集盒（602）上设置有用于排出铝屑的排屑口（6022），且排屑口（6022）与外壳（6）的内侧壁相互配合。

9.根据权利要求3所述的一种铝型材边角料处理机械手，其特征在于：所述毛刷（603）为ABS塑料材质。

10.根据权利要求5所述的一种铝型材边角料处理机械手，其特征在于：所述清理梳（601）采用钢材质。

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