CN214610228U - 一种适用于型材边框料加工的推料机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于型材边框料加工的推料机械手，包括：夹持部，包括至少一个活动的夹指；夹指对边框料端面的壁厚处进行夹持；第一组件包括驱动夹持部开/闭的第一轴，第一轴沿轴向平移以驱动夹持部开/闭；第二组件包括驱动夹持部产生夹持翻转的第二轴；第一轴上套装支承转轴部以与夹持部产生轴向锁定，且支承转轴部与第二轴通过齿轮啮合以进行夹持部在推送方向上翻转的传动；第二轴转动以使夹持部在夹持边框料后进行边框料放置面向的翻转；感应组件布置于夹持部上以将边框料对其的触碰转化为位移感应信号并采集。本发明的推料机械手广泛适用于铝合金和uPVC门窗幕墙型材的全自动切割流水线或切割钻铣流水线设备上，用于型材的自动推料进给。

Description

一种适用于型材边框料加工的推料机械手

技术领域

本实用新型涉及型材边框料的加工设备技术领域，尤其涉及一种适用于型材边框料加工的推料机械手。

背景技术

在光伏组件的生产过程中，电池片和玻璃、EVA胶膜、TPT背板在一定的温度、压力和真空条件下粘结融合在一起后就要进行装框，即用型材边框将电池片及玻璃组件围绕固定以保护电池片及玻璃组件。同时，型材边框也通常用在门窗幕墙边框加工行业。

通常，型材边框料的定位推送用于配合其他的加工工序，例如，型材的切锯等。传统应用的型材的定位推送切割系统存在各种问题，比如型材定位不够精确，定位不稳固，在切割的时候容易出现偏斜等情况从而影响的切割的效果，很多还是型材推送或输送方式产生的问题，这些技术问题不但费时费力，而且切割精度也存在一定瑕疵。

因此，随着型材边框的生产加工批量大、人员多等特点，同时随着材料成本和人力资源成本的上升，选择全自动加工流水线的客户越来越多。该类型材边框生产加工设备主要由“全自动送料台→加工主机→全自动卸料台”三个单元构成。铝合金型材和uPVC型材的横截面结构品种繁多，同一种横截面，又细分为多种尺寸系列，横截面的壁厚也是千差万别。正是基于型材横截面的复杂多样性，型材全自动加工流水线设备中，全自动送料台上推料机械手如何实现快速、稳定、精准地夹持住型材，并将型材按照输送或加工要求翻转呈指定的放置朝向，这一加工动作对型材全自动加工流水线设备起着非常关键的作用。

实用新型内容

本实用新型的技术方案是：提出了一种适用于型材边框料加工的推料机械手，解决了型材边框料在加工过程中根据需要进行放置朝向的翻转问题，且本结构的夹持、反转的工作不受型材截面的影响，可以适配各种型号的型材推送。

本方案中涉及的：一种适用于型材边框料加工的推料机械手，包括：夹持部、第一组件、第二组件和感应组件。

夹持部为夹钳状结构，包括至少一个活动的夹指；夹持部对边框料的壁厚进行夹持。夹持部的特点是，通过夹指伸入边框料的端部，通过对边框料端面的壁厚处进行夹持从而夹住整个边框料。不同于传统的夹持结构，从边框料的外部轮廓进行夹持，本夹持方式可以解决因边框料尺寸不同而产生的夹持不适配问题，不受型材形状及型号限制。同时，这种夹持方式能够更好的配合后续的转动动作，避免需夹持部整体翻转造成的结构冗杂。而且，从边框料端面处进行夹持便于沿着边框料轴向进行推送，对于设备结构的组合、工序的搭配起到了关键的作用。

第一组件包括驱动夹持部开/闭的第一轴，第一轴沿X轴平移以驱动夹指翻转。第一组件的作用是，提供夹持部的开合动作。第一轴可以通过连杆式结构来拉动夹指以实现夹持部的夹持，也可以通过斜锲式的方式来推开夹持部实现夹持。

第二组件包括驱动夹持部夹持方向翻转的第二轴，第二轴平行于第一轴布置。第一轴上套装支承转轴部以与夹持部产生轴向锁定，且支承转轴部与第二轴通过齿轮啮合以进行夹持部在推送方向上翻转的传动，确切的，第二轴转动以使夹持部在夹持边框料后进行边框料放置面向的翻转。第二组件的作用是向夹持部提供翻转动力，因此通过第二组件提供一个转动力，转动力与第一组件的推动力结合既可以实现推送位移又可以实现转动惯量。支承转轴部起到了联合作用，支承转轴部与第一轴实现同轴叠套的导向配合，同时支承转轴部与夹持部实现轴向对接锁定，支承转轴部又与第二轴形成齿轮啮合的传动，因此可以有效解决两种自由度的组合问题。

感应组件布置于夹持部上以将边框料的触碰转化为位移感应信号并采集。边框料大多都是各种中空的横截面结构型材，传感器直接获取夹持状态信号困难，而且工件材质主要为铝合金和uPVC型材，对磁性非接触式开关的涡流感应，铝型材有衰减，uPVC无法感应。因此本设计中，采取了间接获取感应信号的设计方案，通过边框料抵触接触部产生的位移，传导至感应头，感应头与感应开关之间的非接触式的磁性感应实现传感采集。

优选的是，感应组件包括：接触部、非接触性开关组件和传动部。

接触部，悬置于夹指处，接触部包括接触面，接触面用于与边框料的端面接触。因感应组件随着推料机械手产生向前推送的位移，接触面与边框料的端面抵触，接触部产生微小的位移量，该位移量就可以作为感应信号所对应的数据进行采集。

非接触性开关组件，包括感应头和感应开关；感应头与感应开关相对应，通过感应头与感应开关之间的间距变化来触发信号。

传动部，连接接触部和感应头以将接触部的位移量转化为感应头和感应开关的间距变化。传动部通常是通过导套布置在夹持部上，当接触部发生位移时，随着传动部的导向位移，将该位移量传送至感应头，这样情况下，感应头与感应开关之间的间距就发生了变化。

实际样机经过大量测试后，上述结构使得非接触性开关组件的信号很不稳定。经过分析，一方面非接触式磁性感应开关的感应距离很小，另一方面感应头采用刚性连接安装时，若夹持的边框料在高速推送过程中，有轻微的松动或歪斜（这里所说的松动或歪斜并不影响流水线设备的连续生产加工精度），非接触性开关组件的信号就会很不稳定，时有时无，进而导致停机，流水线停止工作。

优选的是，感应组件包括：第一复位弹簧。

第一复位弹簧布置于接触部与夹持部之间以推动接触部复位。增加了复位弹簧的情况下，即使夹持部和边框料在高速推送时有轻微松动或歪斜，在该复位弹簧的作用下，非接触性开关组件也能产生稳定地信号，而不会因此导致不必要地停机，大幅提高了流水线设备的稳定性和生产效率。

优选的是，夹持部包括本体、座体及夹指；其中，本体是用于提供夹指动作的力臂主体。同时，本体还与座体对接形成了夹持部的连接主体。因为，夹持部所需要完成的动作包括：夹持、翻转。因此，在传动方式上存在差异。夹指及本体所获得的是提供“夹持动作”的驱动力，而座体及本体获得的则是提供“翻转动作”的驱动力。具体的，座体与本体对接，座体配置为抱箍结构并通过抱箍式锁止连接支承转轴部。支承转轴部与第一轴是同轴套装的，第一轴在支承转轴部中可以产生导向伸缩，因此，第一轴所提供的驱动力是伸缩的推动力。而支承转轴部是与第二轴通过齿轮啮合的，因此支承转轴部的动作是自转，因此支承转轴部与座体同轴锁止后，就可以将自转力传递给本体。本结构中，第一轴是随着支承转轴部同步转动的，因为第一轴端部与本体中夹臂的配合方式是相对固定的，因此第一轴与支承转轴部之间至存在相对的伸缩自由度。

优选的是，夹持部包括本体，本体则包括夹臂及枢转部；夹臂可以分为：第一夹臂和第二夹臂。通常两个夹臂所形成的夹持形式可以是同侧X形式，也可以是交叉X形式。两者的区别在于驱动方向和开合动作的顺序差异，但实施结果上大体相同，效果略有优劣。具体的，第一夹臂配置为固定件，第一夹臂前端为第一夹指；第二夹臂配置为活动件，第二夹臂前端为第二夹指；枢转部配置为枢轴，第二夹臂套设于枢转部上以提供夹持部的开/闭动作。

优选的是，夹持部包括：第二复位弹簧。

第二复位弹簧布置于第一夹臂和第二夹臂之间以驱动夹持部开/闭复位。

优选的是，第一轴端部布置滚轮件，滚轮件配合于夹持部中的夹臂之间；至少一个夹臂上设置斜锲面以形成与滚轮件接触配合的斜锲间隙。第一轴提供的驱动力是用于夹持部的开/闭，基于夹持结构通过夹臂的转动实现，因此需要向活动的第二夹臂提供绕枢转部转动的力。本结构中，则通过斜锲面的配合方式来实现。若其中一个夹臂上布置斜锲面，那么和另一夹臂形成的间隙就形成了一个外口阔、内口窄的斜锲通道，第一轴的端部通过滚轮件进行滑动配合，随着滚轮件从外口向内口推入，活动的夹臂就会形成翻转动作。显然，该结构方式采用了纯传动配合，而且布置形式大多集中在轴向上，避免采用过多的驱动件来增加夹持部的整体尺寸，再结合本方案的夹持方式，可以有效的解决结构带来的布置问题，对于从型材端部进行夹持这一技术手段起到了关键的作用。

优选的是，第一组件包括：第一轴、支承转轴部、第一齿轮和第一驱动部；第一轴的第一端浮套支承转轴部；支承转轴部通过轴承件安装；第一驱动部沿第一轴的轴向推拉第一轴；支承转轴部上套装第一齿轮以与第二组件啮合传动。

优选的是，第二组件包括：第二轴、第二齿轮和第二驱动部；第二轴通过轴承件安装；第二轴通过第二齿轮与第一轴啮合传动；第二驱动部驱动第二轴产生轴向自转。

优选的是，第二驱动部通过曲柄摇杆结构驱动第二轴自转。

本实用新型的优点是：

1、本实用新型的推料机械手，广泛适用于铝合金和uPVC门窗幕墙型材的全自动切割流水线或切割钻铣流水线设备上，用于型材的自动推料进给。

2、本实用新型的推料机械手可以适配门窗幕墙行业各种型材的横截面，依据实际市场上型材截面的尺寸规格，悬挂本推料机械手的三轴伺服驱动，可调整范围灵活。

3、本实用新型的推料机械手通过抱箍的方式安装在转轴上，可依据客户需求，手动调整到任意角度。实际工作时，转轴可通过气缸驱动，自动旋转90度，可实现任意角度的夹持。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型推料机械手的结构原理图；

图2为本实用新型推料机械手的结构正视图；

图3为本实用新型推料机械手的具体结构剖视图；

图4为图3中C-C截面图；

图5为本实用新型中可旋转斜锲夹钳体的结构图；

图6为本实用新型推料机械手与可旋转斜锲夹钳体的装配正视图；

图7为本实用新型推料机械手与可旋转斜锲夹钳体的装配侧视图；

其中：1、可旋转斜锲夹钳体；11、斜锲夹钳本体；111、第一夹臂；112、第二夹臂；113、斜锲转动轴；114、第二复位弹簧；12、斜锲夹钳座体；13、夹指；131、第一夹指；132、第二夹指；2、斜锲式夹钳夹紧机构；21、斜锲推力滚轮；22、斜锲夹紧推力轴；23、夹钳支承转轴部；24、夹紧推力气缸；3、斜锲式夹钳旋转机构；31、夹钳旋转驱动轴；32、转轴推杆支承轴承；33、旋转驱动齿轮；34、旋转驱动气缸；35、曲柄摇杆结构；4、传感器装置；41、推板；42、非接触式感应头；43、磁性感应开关；44、安装座；45、第一复位弹簧；5、X轴向组件；6、Y轴向组件；7、Z轴向组件；8、边框料。

具体实施方式

实施例1：

推料机械手包括：夹持部、第一组件、第二组件和感应组件。

第一组件提供了夹持部开/闭动作的驱动力，而第二组件则提供了夹持部的翻转动力。感应组件作为夹持部上的传感结构，其用于感测夹持部与边框料的接触程度。

夹持部为夹钳状结构，包括至少一个活动的夹指；夹持部对边框料的壁厚进行夹持。夹持部的特点是，通过夹指伸入边框料的端部，通过对边框料的壁厚进行夹持从而夹住整个边框料。不同于传统的夹持结构，从边框料的外部轮廓进行夹持，本夹持方式可以解决因边框料尺寸不同而产生的夹持不适配问题。同时，这种夹持方式能够更好的配合后续的转动动作，避免需夹持部整体翻转造成的结构冗杂。

本实施例中夹持部为可旋转斜锲夹钳体1，其包括本体、座体及夹指13；本实施例中本体是斜锲夹钳本体11，座体为斜锲夹钳座体12；斜锲夹钳本体11用于提供夹指动作的力臂主体，斜锲夹钳座体12配置为抱箍结构并通过抱箍式锁止连接支承转轴部。

如图4所示：斜锲夹钳本体11则包括夹臂及枢转部；夹臂可以分为：第一夹臂111和第二夹臂112。本实施例中，第一夹臂111配置为固定件，第一夹臂111前端为第一夹指131。第二夹臂112配置为活动件，第二夹臂112前端为第二夹指132。第二夹臂112套设于枢转部上，本实施例中枢转部为斜锲转动轴113，第二夹臂112绕着斜锲转动轴113转动，以提供夹持部的开/闭动作。通过第一夹指131与第二夹指132的作用，可以对边框料的壁厚处进行夹持。

在第一夹臂111和第二夹臂112之间布置第二复位弹簧114，本实施例中，第二复位弹簧114布置于斜锲转动轴113前侧的第一夹臂111和第二夹臂112之间，第二复位弹簧114以驱动夹持部开/闭复位。即，第二复位弹簧114通过伸展形变提供了夹持部张开的动力，而第一夹臂111与第二夹臂112之间配合第一轴前端的滚轮件以提供夹持部闭合的动力。

具体的，第一轴端部布置滚轮件，本实施例中为斜锲推力滚轮22，斜锲推力滚轮22配合于夹持部中的第一夹臂111和第二夹臂112之间。在第二夹臂112上设置斜锲面以形成与斜锲推力滚轮接触配合，本实施例中，第二夹臂112上布置斜锲面，和第一夹臂111形成的间隙就形成了一个外口阔、内口窄的斜锲通道，第一轴前端的斜锲推力滚轮与斜锲面配合，随着斜锲推力滚轮22从外口向内口推入，第二夹臂112就会转动，从而夹持部产生夹持动作。

第一组件，本实施例中为斜锲式夹钳夹紧机构2，其包括斜锲夹紧推力轴21，即驱动夹持部开/闭的第一轴，斜锲夹紧推力轴21沿X轴平移，斜锲夹紧推力轴21的前端即为斜锲推力滚轮22。本实施例中，斜锲夹紧推力轴21上套装夹钳支承转轴部23，一般的，斜锲夹紧推力轴21可以通过花键形式与夹钳支承转轴部23形成定位连接。夹钳支承转轴部23上则胀套轴承件，轴承件与结构外部的壳体形成装配，即夹钳支承转轴部23可以带动斜锲夹紧推力轴21产生周转。斜锲夹紧推力轴21的伸缩运动由第一驱动部实施，本实施例中，第一驱动部为夹紧推力气缸24。

第二组件，本实施例中为斜锲式夹钳旋转机构3，其包括夹钳旋转驱动轴31，即驱动夹持部夹持方向翻转的第二轴，夹钳旋转驱动轴31平行于斜锲夹紧推力轴布置。夹钳旋转驱动轴31的两端则通过转轴推杆支承轴承32与结构外部壳体形成装配，同时夹钳旋转驱动轴31与夹钳支承转轴部23也形成了传动，即通过在夹钳旋转驱动轴31上套装一个旋转驱动齿轮33，对应的，夹钳支承转轴部23上也套装旋转驱动齿轮。因此，夹钳旋转驱动轴31可以带动夹钳支承转轴部23转动。夹钳旋转驱动轴31的转动则是通过一个第二驱动部和曲柄摇杆结构实施的，本实施例中，第二驱动部为旋转驱动气缸34，旋转驱动气缸34竖直向布置，其执行端上铰接一曲柄摇杆结构35，曲柄摇杆结构35连接至夹钳旋转驱动轴31。

夹钳支承转轴部23部同时与夹持部产生轴向锁定，本实施例中，夹持部的座体为抱箍形式的连接结构，支承转轴部可以将转动力传递至夹持部上。抱箍形式的连接可以方便调节，可以根据加工需要或者传动要求进行连接角度的调节。

在夹持部的顶部布置了感应组件，本实施例中为传感器装置4，传感器装置4包括：接触部、非接触性开关组件和传动部。本实施例中，接触部为推板41，推板41悬置于夹指的上侧，推板41的前端位移个平整的接触面。当推料机械手产生向前推送的位移，接触面与边框料8的端面抵触，接触部产生微小的位移量作为感应信号所对应的数据进行采集。

非接触性开关组件包括感应头4和感应开关，本实施例中为非接触式感应头42和磁性感应开关43，感应头与感应开关相对应，通过感应头与感应开关之间的间距变化来触发信号。感应头与推板41之间通过传动部来关联，本实施例中，传动部为一安装座44，安装座44可以将接触部的位移量转化为感应头和感应开关的间距变化，安装座44则通过紧固件安装在夹持部的顶部。

在安装座44上套装了第一复位弹簧45，第一复位弹簧45布置于接触部与夹持部之间以推动接触部复位。在增加了复位弹簧的情况下，即使夹持部和边框料在高速推送时有轻微松动或歪斜，在该复位弹簧的作用下，非接触性开关组件也能产生稳定地信号，而不会因此导致不必要地停机，大幅提高了流水线设备的稳定性和生产效率。

实施例2：

一种型材边框料自动推入机构，包括推料机械手和三轴动力机构。推料机械手应用在型材边框料的推入过程中，其通过三轴动力机构的：X轴向组件5、Y轴向组件6和Z轴向组件7，实现推料机械手夹持位置的快速精准定位。同时，X轴向组件5负责完成工件的有效推送。

三轴动力机构包括X轴向组件5、Y轴向组件6和Z轴向组件7，且X轴向组件配置为提供边框料有效推送位移的执行组件。具体的，X轴向组件5、Y轴向组件6、Z轴向组件7构成的三轴伺服驱动系统，依据控制系统指令，全自动推料机械手的夹持部定位到工件的夹持位置，并夹紧工件以实现推料机械手夹持位置的智能定位。

X轴向组件5由动力头X轴滑板、X轴驱动齿轮、X轴行星减速机、X轴伺服电机、直线导轨等构成。X轴平行于工件推送的方向（即工件的长度方向），工件沿着X轴方向，推送至设备加工单元完成加工。

Y轴向组件6由Y轴滑动底板、Y轴齿轮齿条、Y轴行星减速机、Y轴伺服电机、Y轴直线导轨、Y轴行程开关等构成。

Z轴向组件7由Z轴滑动底板、Z轴行星减速机、Z轴伺服电机、Z轴之下导轨、Z轴配重气缸及齿轮齿条等构成；为提高Z轴的启动响应特性，给Z轴设计有重力平衡气缸悬挂机构。

推料机械手主要由四部分构成：斜锲式夹钳旋转机构3、斜锲式夹钳夹紧机构2、可旋转斜锲夹钳体1及传感器装置4。旋转驱动气缸34可实现水平和垂直方向夹持90度自动旋转切换；夹紧推力气缸24驱动斜锲夹钳本体可产生足够大的夹持力；传感器装置4实时反馈工件夹持的状态。这样可确保推料机械手稳定可靠地夹持工件，完成推料工作。

斜锲式夹钳旋转机构3由旋转驱动气缸34、夹钳旋转驱动轴31、转轴推杆支承轴承32、旋转驱动齿轮33等构成。

斜锲式夹钳夹紧机构2由夹钳支承转轴部23、斜锲夹紧推力轴21、斜锲推力滚轮22等构成；

可旋转斜锲夹钳体1由斜锲夹钳本体11、斜锲夹钳座体12、夹指13、斜锲转动轴113等构成。

斜锲夹紧推力轴21穿过夹钳支承转轴部23的内孔，在夹紧推力气缸作用下，作直线运动，进而推动斜锲夹钳本体旋转，实现夹持工件。

传感器装置4的工作原理为：边框料8推动推板41，再通过导向轴推动非接触式感应头，非接触式感应头42靠近磁性感应开关43，传感器产生信号，控制系统指令斜锲式夹钳动作，将工件夹紧。

本实用新型实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型的。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型的所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种适用于型材边框料加工的推料机械手，其特征在于：包括：

夹持部，包括至少一个活动的夹指；夹指对边框料端面的壁厚处进行夹持；

第一组件，包括驱动夹持部开/闭的第一轴，第一轴沿轴向平移以驱动夹持部开/闭；

第二组件，包括驱动夹持部产生夹持翻转的第二轴；第一轴上套装支承转轴部以与所述夹持部产生轴向锁定，且支承转轴部与第二轴通过齿轮啮合以进行所述夹持部在推送方向上翻转的传动；所述第二轴转动以使夹持部在夹持边框料后进行边框料放置面向的翻转；

感应组件，布置于夹持部上以将边框料对其的触碰转化为位移感应信号并采集。

2.根据权利要求1所述的一种适用于型材边框料加工的推料机械手，其特征在于：所述夹持部包括：

本体，本体包括夹臂及枢转部；

第一夹臂，配置为固定件，第一夹臂前端为第一夹指；

第二夹臂，配置为活动件，第二夹臂前端为第二夹指；

枢转部，第二夹臂套设于枢转部上以提供夹持部的开/闭动作。

3.根据权利要求2所述的一种适用于型材边框料加工的推料机械手，其特征在于：所述夹持部包括：

第二复位弹簧，布置于第一本体和第二本体之间以驱动夹持部开/闭复位。

4.根据权利要求1所述的一种适用于型材边框料加工的推料机械手，其特征在于：所述第一轴端部布置滚轮件，所述滚轮件配合于夹持部中的夹臂之间；至少一个夹臂上设置斜锲面以形成与滚轮件接触配合的斜锲间隙。

5.根据权利要求1所述的一种适用于型材边框料加工的推料机械手，其特征在于：所述第一组件包括：所述第一轴、所述支承转轴部、第一齿轮和第一驱动部；所述第一轴的第一端浮套所述支承转轴部；所述支承转轴部通过轴承件安装；所述第一驱动部沿第一轴的轴向推拉所述第一轴；所述支承转轴部上套装第一齿轮以与第二组件啮合传动。

6.根据权利要求1所述的一种适用于型材边框料加工的推料机械手，其特征在于：所述第二组件包括：所述第二轴、第二齿轮和第二驱动部；所述第二轴通过轴承件安装；所述第二轴通过所述第二齿轮与第一轴啮合传动；所述第二驱动部驱动第二轴产生轴向自转。

7.根据权利要求6所述的一种适用于型材边框料加工的推料机械手，其特征在于：所述第二驱动部通过曲柄摇杆结构驱动所述第二轴自转。

8.根据权利要求1所述的一种适用于型材边框料加工的推料机械手，其特征在于：所述感应组件包括：

接触部，悬置于所述夹指处与边框料接触；

非接触性开关组件，与所述接触部关联并将接触部的位移量转化为感应头和感应开关的间距变化。

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