CN113084577A - 型材边框料自动推入装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了型材边框料自动推入装置，基于直角坐标的三轴动力机构来驱动，从边框料端部夹持并沿边框料长度方向推送；三轴动力机构驱动推料机械手产生位移及推送边框料的动力；三轴动力机构包括X轴向组件；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；推料机械手，配置为夹持边框料的执行机构，推料机械手包括：夹持部，包括至少一个活动的夹指；夹持部从边框料端面的壁厚处进行夹持；第一组件，配置为驱动夹持部开/闭的执行结构；第二组件，配置为驱动夹持部在推送方向上翻转的执行结构；第二组件传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。

Description

型材边框料自动推入装置

技术领域

本发明涉及型材边框料的加工设备技术领域，尤其涉及一种适配于光伏边框料生产线上的型材边框料自动推入装置。

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***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（如图14、图15所示）。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，并将型材按照放置朝向的要求翻转并推送至加工主机中完成生产加工，这对型材全自动加工流水线设备起着非常关键的作用。

发明内容

本发明的技术方案是：提出了一种型材边框料自动推入装置，解决现有技术的不足，从而开发出一种高效的、可自适应各种横截面型材、并通过三轴伺服驱动实现自动定位夹持型材的全自动推料机械手。

本方案中涉及的：一种型材边框料自动推入装置，基于直角坐标的三轴动力机构来驱动，从边框料端部夹持并沿边框料长度方向推送，三轴动力机构驱动推料机械手产生位移及推送边框料的动力。该全自动推料机械手悬挂在三轴伺服驱动动力头上，可以适配于大多数的型材边框料加工设备上，通过控制软件，读取识别型材横截面的CAD数据文件，自动计算出机械手夹持的位置，并控制机械手夹钳自动定位夹持住型材。

三轴动力机构包括X轴向组件、Y轴向组件和Z轴向组件，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、Y轴向组件、Z轴向组件构成的三轴伺服驱动***，依据控制***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。另外，各轴向组件均设计了行程极限安全开关装置和机械安全挡块，可以避免结构的硬损伤。

推料机械手，配置为夹持边框料的执行机构，通过X轴向组件、Y轴向组件和Z轴向组件，实现推料机械手夹持位置的快速精准定位。同时，X轴向组件负责完成工件的有效推送。

具体的，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。

第一组件包括滚轮件，及驱动夹持部开/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。

优选的是，X轴向组件驱动Y轴向组件位移；Y轴向组件驱动Z轴向组件位移；Z轴向组件驱动推料机械手。

X轴向组件由动力头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（即边框料的长度方向），边框料沿着X轴方向，推送至设备加工单元完成加工。

Y轴向组件由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。

本发明的优点是：

1、本型材边框料自动推入装置主要用于铝合金和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、本型材边框料自动推入装置可配装在各类型材自动切割加工设备上，实现自动推料进给加工。而且本装置可对接数字化工厂***，实现无纸化生产、智能监控、产量统计等。

3、本型材边框料自动推入装置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。

4、本型材边框料自动推入装置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发明作进一步描述：

图1为本发明一种型材边框料自动推入装置的正视图；

图2为图1中的局部结构放大图；

图3为本发明一种型材边框料自动推入装置的侧视图；

图4为本发明中三轴动力机构的结构图；

图5为本发明推料机械手的结构正视图；

图6为本发明推料机械手的结构原理图；

图7为本发明推料机械手的具体结构剖视图；

图8为图7中C-C截面图；

图9为本发明中可旋转斜锲夹钳体的结构正视图；

图10为本发明中感应组件的工作原理图；

图11为实施例3中型材边框料自动推入装置的一种组合结构图；

图12为实施例4中型材边框料自动推入装置的一种组合结构图；

图13为本发明一种型材边框料自动推入装置的动作流程图；

图14为背景技术中一类边框料（型材）的截面图；

图15为背景技术中另一类边框料（型材）的截面图：

其中 ，1、三轴动力机构；11、X轴向组件；111、X轴滑板；112、X轴驱动齿轮；113、X轴行星减速机；114、X轴伺服电机；115、X轴直线导轨；12、Y轴向组件；121、Y轴滑板；122、Y轴齿轮齿条；123、Y轴行星减速机；124、Y轴伺服电机；125、Y轴直线导轨；126、Y轴行程开关；127、Y轴行程极限挡块；13、Z轴向组件；131、Z轴滑板；132、Z轴行星减速机；133、Z轴伺服电机；134、Z轴直线导轨；135、Z轴配重气缸；136、Z轴悬挂板；137、Z轴上极限接近开关；138、Z轴下极限及基准接近开关；2、推料机械手；21、可旋转斜锲夹钳体；211、斜锲夹钳本体；2111、第一夹臂；2112、第二夹臂；2113、斜锲转动轴；212、斜锲夹钳座体；213、夹指；2131、第一夹指；2132、第二夹指；214、第二复位弹簧；22、斜锲式夹钳夹紧机构；221、斜锲推力滚轮；222、斜锲夹紧推力轴；223、夹钳支承转轴部；224、夹紧推力气缸；23、斜锲式夹钳旋转机构；231、夹钳旋转驱动轴；232、旋转驱动齿轮；233、转轴推杆支承轴承；234、旋转驱动气缸；235、曲柄摇杆结构；24、传感器装置；241、推板；242、非接触式感应头；243、磁性感应开关；244、安装座；245、第一复位弹簧；3、边框料；4、输送皮带；5、托料导向滚轮。

具体实施方式

实施例1：

一种型材边框料自动推入装置，与三轴伺服驱动动力头组合，可通过控制软件，读取识别型材横截面的CAD数据文件，自动计算出机械手夹持的位置，并控制机械手夹钳自动定位夹持住型材。

三轴动力机构1包括X轴向组件11、Y轴向组件12和Z轴向组件13，且X轴向组件11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11、Y轴向组件12、Z轴向组件13构成的三轴伺服驱动***，依据控制***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。另外，各轴向组件均设计了行程极限安全开关装置和机械安全挡块，可以避免结构的硬损伤。

具体的如图4所示，X轴向组件11由动力头X轴滑板111、X轴驱动齿轮112、X轴行星减速机113、X轴伺服电机114、X轴直线导轨115等构成。X轴滑板111通过其底部的滑块装配于沿X轴布置的X轴直线导轨115上，X轴滑板111由X轴伺服电机114驱动。X轴伺服电机114通过X轴行星减速机113输出至X轴驱动齿轮112，X轴驱动齿轮112驱动X轴滑板111在X轴直线导轨115上滑动。X轴平行于工件推送的方向（即边框料的长度方向），边框料沿着X轴方向，推送至设备加工单元完成加工。

Y轴向组件12由Y轴滑板121、Y轴齿轮齿条122、Y轴行星减速机123、Y轴伺服电机124、Y轴直线导轨125、Y轴行程开关126等构成。Y轴直线导轨125布置于X轴滑板111上，Y轴滑板121通过其底部的滑块装配在Y轴直线导轨125上。Y轴滑板121的两侧布置Y轴齿轮齿条122，Y轴滑板121由Y轴伺服电机124驱动。Y轴伺服电机124通过Y轴行星减速机123输出至Y轴驱动齿轮，Y轴驱动齿轮与Y轴齿轮齿条122啮合传动。在Y轴直线导轨125上还布置了Y轴行程开关126和Y轴行程极限挡块127用于对Y轴滑板121进行行程限位控制。

Z轴向组件13由Z轴滑板131、Z轴行星减速机132、Z轴伺服电机133、Z轴直线导轨134、Z轴配重气缸135及Z轴悬挂板136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结构。Z轴悬挂板136安装于Y轴滑板121上，Z轴悬挂板136呈Z轴布置，在Z轴悬挂板136上布置了Z轴直线导轨134。Z轴滑板131通过滑块装配在Z轴直线导轨134上，Z轴滑板131由Z轴伺服电机133驱动，Z轴伺服电机133通过Z轴行星减速机132输出至Z轴驱动齿轮，在Z轴滑板131的两侧布置了Z轴齿轮齿条与Z轴驱动齿轮啮合传动。在Z轴滑板131上还布置了Z轴配重气缸135，同时在Z轴直线导轨134上还布置了Z轴上极限接近开关137和Z轴下极限及基准接近开关138以对Z轴滑板进行行程限位控制。

通过齿轮齿条和各轴向组件，本实施中三轴动力机构的可调整范围确定为：Y轴：0～200mm；Z轴：20～135mm。

推料机械手配置为夹持边框料的执行机构，通过X轴向组件11、Y轴向组件12和Z轴向组件13，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11负责完成工件的有效推送。

实施例2：

一种型材边框料自动推入装置，基于直角坐标的三轴动力机构来驱动，从边框料端部夹持并沿边框料长度方向推送，三轴动力机构1驱动推料机械手2产生位移及推送边框料的动力。通过X轴向组件11、Y轴向组件12和Z轴向组件13，实现推料机械手2夹持位置的快速精准定位。同时，X轴向组件11负责完成工件的有效推送。

具体的，推料机械手2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21，其包括本体、座体及夹指213；本实施例中本体是斜锲夹钳本体211，座体为斜锲夹钳座体212；斜锲夹钳本体211用于提供夹指动作的力臂主体，斜锲夹钳座体212配置为抱箍结构并通过抱箍式锁止连接支承转轴部。

如图8所示：斜锲夹钳本体211则包括夹臂及枢转部；夹臂可以分为：第一夹臂2111和第二夹臂2112。本实施例中，第一夹臂2111配置为固定件，第一夹臂2111前端为第一夹指2131。第二夹臂2112配置为活动件，第二夹臂2112前端为第二夹指2132。第二夹臂2112套设于枢转部上，本实施例中枢转部为斜锲转动轴2113，第二夹臂2112绕着斜锲转动轴2113转动，以提供夹持部的开/闭动作。通过第一夹指与第二夹指的作用，可以对边框料的壁厚处进行夹持。

如图8所示，在第一夹臂2111和第二夹臂2112之间布置第二复位弹簧214，本实施例中，第二复位弹簧214布置于枢转部前侧的第一夹臂2111和第二夹臂2112之间，第二复位弹簧214以驱动夹持部开/闭复位。即，第二复位弹簧214通过伸展形变提供了夹持部张开的动力，而第一夹臂2111与第二夹臂2112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221，斜锲推力滚轮221配合于夹持部中的第一夹臂2111和第二夹臂2112之间。在第二夹臂2112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2112上布置斜锲面，和第一夹臂2111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221与斜锲面配合，随着斜锲推力滚轮221从外口向内口推入，第二夹臂2112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22，其包括斜锲夹紧推力轴222，即驱动夹持部开/闭的第一轴，斜锲夹紧推力轴222沿X轴平移，斜锲夹紧推力轴222的前端即为斜锲推力滚轮221。本实施例中，斜锲夹紧推力轴222上套装夹钳支承转轴部223（即支承转轴部），一般的，斜锲夹紧推力轴222可以通过花键形式与夹钳支承转轴部223部形成定位连接。夹钳支承转轴部223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223可以带动斜锲夹紧推力轴222产生周转。斜锲夹紧推力轴222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224。

第二组件，本实施例中为斜锲式夹钳旋转机构23，其包括夹钳旋转驱动轴231，即驱动夹持部夹持方向翻转的第二轴，夹钳旋转驱动轴231平行于斜锲夹紧推力轴222布置。夹钳旋转驱动轴231的两端则通过转轴推杆支承轴承233与结构外部壳体形成装配，同时夹钳旋转驱动轴231与斜锲支承转轴部223也形成了传动，即通过在夹钳旋转驱动轴231上套装一个旋转驱动齿轮232，对应的，斜锲支承转轴部223上也套装旋转驱动齿轮。因此，夹钳旋转驱动轴231可以带动斜锲支承转轴部223转动。夹钳旋转驱动轴231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234，旋转驱动气缸234竖直向布置，其执行端上铰接一曲柄摇杆结构235，曲柄摇杆结构连接至夹钳旋转驱动轴。

斜锲支承转轴部223同时与夹持部产生轴向锁定，本实施例中，夹持部的座体（即斜锲夹钳座体212）为抱箍形式的连接结构，斜锲支承转轴部223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24，传感器装置24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241，推板241悬置于夹指的上侧，推板241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和感应开关，本实施例中为非接触式感应头242和磁性感应开关243，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。非接触式感应头242与推板241之间通过传动部来关联，本实施例中，传动部为一安装座244，安装座244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244则通过紧固件安装在夹持部的顶部。

在安装座244上套装了第一复位弹簧245，第一复位弹簧245布置于推板241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3：

本实施例为全自动推料机械手在门窗幕墙型材加工设备上的应用，型材边框料自动推入装置与送料流水线结合使用。送料流水线为皮带式的送料结构，如图11所示。全自动送料台包括多根输送皮带4，边框料3（或型材）平行放置于输送皮带4上，输送皮带4沿单一方向送料。在输送皮带4的尽头处为一列托料导向滚轮5，边框料3被输送皮带4输送到托料导向滚轮5上。在托料导向滚轮5的端部布置型材边框料自动推入装置，在托料导向滚轮5的尽头则布置对应的加工主机，型材边框料自动推入装置将托料导向滚轮上的边框料推入加工主机。

型材边框料自动推入装置包括：三轴动力机构和推料机械手。

三轴动力机构包括X轴向组件11、Y轴向组件12和Z轴向组件13，且X轴向组件11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11、Y轴向组件12、Z轴向组件13构成的三轴伺服驱动***，依据控制***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。另外，各轴向组件均设计了行程极限安全开关装置和机械安全挡块，可以避免结构的硬损伤。

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。

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，且支承转轴部与第一轴通过齿轮啮合以进行夹持部夹持方向翻转的传动。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。

实施例4

本实施为切割设备全自动送料台，即，将型材边框料自动推入装置与切割设备组合使用，如图12所示。

切割设备全自动送料台包括设备床身、工件输送皮带、托料滚轮机构和型材边框料自动推入装置。型材边框料自动推入装置包括三轴动力机构和推料机械手。边框料在工件输送皮带上持续向前移动，当边框料位移到托料滚轮机构上，布置在托料滚轮机构端部的推料机械手通过三轴动力机构移动到指定位置，推料机械手夹持住边框料，通过三轴动力机构的位移动力，推料机械手将边框料推送至切割设备上进行切割加工。如图14所示，为具体流程图。

三轴动力机构包括X轴向组件11、Y轴向组件12和Z轴向组件13，且X轴向组件11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11、Y轴向组件12、Z轴向组件13构成的三轴伺服驱动***，依据控制***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11由动力头X轴滑板111、X轴驱动齿轮112、X轴行星减速机113、X轴伺服电机114、X轴直线导轨等115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12由Y轴滑动底板121、Y轴齿轮齿条122、Y轴行星减速机123、Y轴伺服电机124、Y轴直线导轨125、Y轴行程开关126等构成。

Z轴向组件13由Z轴滑动底板131、Z轴行星减速机132、Z轴伺服电机133、Z轴直线导轨134、Z轴配重气缸135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23、斜锲式夹钳夹紧机构22、可旋转斜锲夹钳体21及传感器装置24。旋转驱动气缸234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224驱动斜锲夹钳本体可产生足够大的夹持力；传感器装置24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23由旋转驱动气缸234、夹钳旋转驱动轴231、转轴推杆支承轴承233、旋转驱动齿轮232等构成。

斜锲式夹钳夹紧机构22由夹钳支承转轴部223、斜锲夹紧推力轴222、斜锲推力滚轮221等构成。

可旋转斜锲夹钳体21由斜锲夹钳本体211、斜锲夹钳座体212、夹指213、斜锲转动轴2113等构成。

斜锲夹紧推力轴222穿过夹钳支承转轴部223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24的工作原理为：边框料3推动推板241，再通过安装座244推动非接触式感应头243，非接触式感应头243靠近磁性感应开关243，传感器产生信号，控制***指令斜锲式夹钳体动作，将工件夹紧。

本发明实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明的。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，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发明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，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.型材边框料自动推入装置，基于直角坐标的三轴动力机构来驱动，从边框料端部夹持并沿边框料长度方向推送；其特征在于：三轴动力机构驱动推料机械手产生位移及推送边框料的动力；

三轴动力机构包括X轴向组件；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；

推料机械手，配置为夹持边框料的执行机构，所述推料机械手包括：

夹持部，包括至少一个活动的夹指；夹持部从边框料端面的壁厚处进行夹持；

第一组件，配置为驱动所述夹持部开/闭的执行结构；

第二组件，配置为驱动所述夹持部在推送方向上翻转的执行结构；所述第二组件传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所述的型材边框料自动推入装置，其特征在于：

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指摆动夹持；

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。

3.根据权利要求1所述的型材边框料自动推入装置，其特征在于：所述感应组件包括：

接触部，悬置于所述夹持部，接触部包括接触面；

非接触性开关组件，包括感应头和感应开关；

传动部，连接所述接触部和所述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。

4.根据权利要求3所述的型材边框料自动推入装置，其特征在于：所述感应组件包括：

第一复位弹簧，布置于所述接触部与所述夹持部之间以推动接触部复位。

5.根据权利要求2所述的型材边框料自动推入装置，其特征在于：所述夹持部包括本体、座体及所述夹指；

座体，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所述支承转轴部。

6.根据权利要求5所述的型材边框料自动推入装置，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。

7.根据权利要求6所述的型材边框料自动推入装置，其特征在于：所述夹持部包括：

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。

8.根据权利要求1所述的型材边框料自动推入装置，其特征在于：所述第一组件包括滚轮件，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。

9.根据权利要求2所述的型材边框料自动推入装置，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。

10.根据权利要求2所述的型材边框料自动推入装置，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；所述第二驱动部通过曲柄摇杆结构驱动所述第二轴自转。

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