專利名稱：一種鋁邊框組件加工的上下料機械手的制作方法
技術領域：
本發明涉及自動上下料技術，具體為ー種鋁邊框組件加工的上下料機械手，該機械手主要用于太陽能電池鋁邊框組件的自動加工，目的在于縮短上下料時間，提高生產效率和降低勞動強度。
背景技術：
目前國內的自動化上下料機械手在自動化生產線上已有了很好的發展，在各行各業都有很好的應用。例如，食品加工行業、醫療制藥行業等等都在自動化生產線上大幅度的利用著自動的上下料機械手，大大提高了自動程度和生產效率。但是對于ー些行業和ー些生產線，由于客觀限制，發展還是比較緩慢的。例如，太 陽能電池為了適應使用要求，需用對組合邊框加以固定，其中光伏組件鋁邊框是最常用的ー種。在太陽能電池組件鋁邊框組件加工行業里，自動化水平相對還比較低。因為邊框的形狀規格比較特殊，自動化上下料存在ー些技術難度。目前的大部分中小企業生產方式還都是人工上下料，工人重復性工作繁重；自動化水平差，生產效率低，加工成本高。在太陽能電池板鋁邊框加工方面目前雖然有ー些自動化加工設備，但剛處于起步階段，還不成熟，其自動上下料結構比較復雜，而且成本過高，效率偏低，整體應用不夠廣泛。

發明內容
針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，提供一種鋁邊框組件加工的上下料機械手，該機械手主要用于太陽能電池鋁邊框組件的自動加工，具有省人工，效率高，質量好等優點。本發明解決所述技術問題的技術方案是設計ー種鋁邊框組件加工的上下料機械手，包括機械結構和控制系統兩部分，其特征在于機械結構部分包括自動上下料機械手模塊和自動移動工作臺模塊，所述的機械手模塊采用兩自由度移動機構，主要由X軸向左右移動模塊、Z軸向上下移動模塊和末端氣動手爪模塊組成；所述的自動移動工作臺模塊主要由Y軸向的進給模塊和定位夾緊模塊組成；所述的X軸向左右移動模塊主要包括滾珠絲杠、直線導軌和滑塊，該模塊通過鋁型材框架固定在自動上下料機械手的整體大框架上，滾珠絲杠、直線導軌和滑塊都在X軸向平行布置，滾珠絲杠的一端通過L型連接塊安裝在鋁型材框架上，另一端通過連接塊也安裝在鋁型材框架上，滾珠絲杠通過聯軸器與伺服馬達相連，并由伺服馬達驅動；所述的Z軸向上下移動模塊主要包括Z軸向的上下移動氣缸、線性軸承和光杠，氣缸采用法蘭固定在滑塊連接板上，氣缸的活塞桿通過螺母固定在下連接板上，光杠的一段也固定在下連接板上；氣缸的活塞桿能夠在Z軸向上下移動，并采用線性軸承和光杠配合，對Z軸向上下移動導向，線性軸承的法蘭安裝在滑塊連接板上；所述的末端氣動手爪模塊主要包括三對末端氣動手爪、3塊氣動手爪安裝板和2塊氣動手爪連接板，氣動手爪連接板與所述的下連接板相連接，并帶動末端氣動手爪模塊能夠沿Z軸向上下移動，每對氣動手爪的距離根據所加工的鋁邊框的長度而定，每對末端氣動手爪安裝在一塊氣動手爪安裝板的兩端，三塊氣動手爪安裝板通過2塊氣動手爪連接板固定在一起，成為ー個整體的末端氣動手爪；所述的Y軸向進給模塊主要由Y軸向的進給移動氣缸、Y軸導向的直線導軌和滑塊組成，該模塊通過凹型臺固定在自動移動工作臺的支撐框架上，Y軸向的進給移動氣缸和Y軸導向的直線導軌都沿Y軸方向安裝固定在凹型臺上，Y軸向進給移動氣缸的兩端通過軸向腳座固定在凹型臺上，氣缸活塞桿通過所述L型連接塊與工作臺相連，工作臺底面同時也與滑塊安裝固定；所述的定位夾緊模塊主要由工作臺和夾緊氣缸組成，該模塊通過工作臺固定在滑 塊上，并在滑塊的帶動下實現Y軸向的進給運動，工作臺能夠實現對鋁邊框的定位，夾緊氣缸通過軸向腳座固定在墊板上，進而通過墊板安裝到工作臺上。與現有技術相比，本發明上下料機械手具有三對同步運動的用來抓取エ件的末端氣動手爪和兩個自動移動工作臺，上下料的過程可由末端氣動手爪同步或同時完成，大大提高了自動化程度和工作效率；自動移動工作臺包括兩個對置的可移動的工作臺，兩個エ作臺可以同時按照加工的需要移動，實現對エ件進行上料和下料，對エ件兩端進行沖壓加エ過程能夠同時實現，具有大幅節省勞動力，降低勞動強度，節約施工成本；結構簡單，連接件便于加工制造，制造成本降低，適應性廣泛。使用エ藝簡單、運行安全可靠等特點。


圖I為本發明鋁邊框組件加工的上下料機械手ー種實施例的整體結構示意圖；圖2為本發明鋁邊框組件加工的上下料機械手ー種實施例的自動上下料機械手結構示意圖；圖3為本發明鋁邊框組件加工的上下料機械手ー種實施例的自動上下料機械手X軸向左右移動模塊結構示意圖；圖4為本發明鋁邊框組件加工的上下料機械手ー種實施例的自動上下料機械手Z軸向上下移動模塊結構示意圖；圖5為本發明鋁邊框組件加工的上下料機械手ー種實施例的自動上下料機械手末端三對氣動手爪模塊結構示意圖。圖6為本發明鋁邊框組件加工的上下料機械手ー種實施例的自動移動工作臺整體結構示意圖。圖7為本發明鋁邊框組件加工的上下料機械手ー種實施例的自動移動工作臺Y軸向進給模塊結構示意圖。圖8為本發明鋁邊框組件加工的上下料機械手ー種實施例的自動移動工作臺定位夾緊模塊結構示意圖。
具體實施例方式以下結合實施例及其附圖對本發明做進ー步詳細說明。本發明設計的鋁邊框組件加工的上下料機械手(簡稱機械手，參見圖I 一 8)，是基于太陽能電池板鋁邊框組件的自動加工エ藝要求，并遵循了機器人結構模塊化的設計思想，按照鋁邊框組件加工上下料エ藝流程而設計的。本發明機械手包括機械結構和控制系統兩部分，其特征在于機械結構部分共有兩大模塊自動上下料機械手模塊(簡稱機械手模塊或機械手，參見圖2)和自動移動工作臺模塊(簡稱工作臺模塊或工作臺，參見圖6)。所設計的機械手模塊采用兩自由度移動機構，主要由X軸向左右移動模塊1、Z軸向上下移動模塊2和末端氣動手爪模塊3組成。所設計的工作臺模塊主要由Y軸向的進給模塊4和定位夾緊模塊5組成。本發明機械手的X軸向左右移動模塊I (簡稱模塊I)主要包括滾珠絲杠109、直線導軌102和滑塊101 (參見圖3)。該模塊I通過鋁型材框架103固定在自動上下料機械手的整體大框架上。滾珠絲杠109、直線導軌101和滑塊102都在X軸向平行布置，從而實現X軸向的移動。鋁型材框架103是固定的，它可以固定在根據實際使用而制定的較大的固定框架上，滾珠絲杠109的一端通過L型連接塊104安裝在鋁型材框架103上，另一端通過連接塊107也安裝在鋁型材框架103上。滾珠絲杠109通過聯軸器108與伺服馬達106相連，并由伺服馬達106驅動。伺服馬達106的型號根據實際的使用情況，合理選取。直線導軌102和滑塊101用來保證X軸向移動的直線性，兩個直線導軌102安裝固定在鋁型材框架103上，兩個滑塊101通過滑塊連接板105連接在一起，同步移動。通過L型小連接板110將連接板105和滾珠絲杠109的螺母連接在一起。簡單的說，通過采用的連接固定安裝方式，由伺服馬達106帶動滾珠絲杠109旋轉，滾珠絲杠109的螺母帶動滑塊連接板105能夠實現X軸向的移動。本發明機械手所述的Z軸向上下移動模塊2 (簡稱模塊2)主要包括Z軸向的上下移動氣缸(簡稱氣缸)205、線性軸承202和光杠201 (參見圖4)。首先氣缸205采用法蘭的安裝方式，通過法蘭204固定在滑塊連接板105上，氣缸205的活塞桿206能夠在Z軸向上下移動。為了保證Z軸向上下移動的直線性，采用線性軸承202和光杠201配合，起到了 Z軸向上下移動的導向作用，線性軸承202的法蘭安裝固定在滑塊連接板105上。氣缸的活塞桿206通過螺母207固定在下連接板203上，光杠的一段也固定在下連接板203上。氣缸205的活塞桿帶動著下連接板203在Z軸向上能夠實現上下移動，并且通過線性軸承202和光杠201配合起到導向的作用，保證了 Z軸向移動的直線性。本發明機械手所述的末端氣動手爪模塊3 (簡稱模塊3)主要包括三對末端氣動手爪303、3塊氣動手爪安裝板302和2塊氣動手爪連接板301 (參見圖5)。該模塊3通過氣動手爪連接板301與模塊2的下連接板203相連接，并帶動模塊3能夠沿Z軸向上下移動。模塊3的末端為三對末端氣動手爪303，末端氣動手爪303的手指可以根據所夾持的鋁邊框的形狀而設計，每對氣動手爪303的距離根據所加工的鋁邊框的長度而定。每對氣動手爪303安裝在一塊氣動手爪安裝板302的兩端，三塊氣動手爪安裝板302通過兩塊氣動手爪連接板301固定在一起，成為ー個整體的末端氣動手爪。這樣，三對氣動手爪303能夠同時抓放鋁邊框，井能同步的在Z軸向上下移動、X軸向左右移動，確保每對手爪的同步運動。本發明的工作臺模塊主要由Y軸向的進給模塊4和定位夾緊模塊5組成。所述的Y軸向進給模塊4 (簡稱模塊4，參見圖7)主要由Y軸向的進給移動氣缸403、Y軸導向的直線導軌402和滑塊401組成。該模塊4通過凹型臺405固定在自動移動工作臺的支撐框架上。Y軸向的進給移動氣缸403和Y軸導向的直線導軌402都沿Y軸方向安裝固定在凹型臺405上。Y軸向的進給移動氣缸403的兩端通過軸向腳座404固定在凹型臺405上。氣、缸活塞桿406通過所述的L型連接塊與工作臺501相連，工作臺501底面同時也與滑塊401安裝固定。這樣，在氣缸活塞桿406的帶動下，工作臺501就能夠實現沿著Y軸導向的直線導軌402在Y軸向做進給運動。所述的定位夾緊模塊5 (簡稱模塊5，參見圖8)主要由工作臺501和夾緊氣缸504組成。該模塊5通過工作臺501固定在滑塊401上，并在其帶動下實現Y軸向的進給運動。工作臺501能夠實現對鋁邊框的定位，夾緊氣缸504通過軸向腳座503固定在墊板502上，通過墊板502夾緊氣缸504就安裝到了工作臺501上。這樣，當鋁邊框被放置到工作臺501上后，就實現了對其的定位，并通過夾緊氣缸504實現了夾緊功能。簡單說，自動移動工作臺只有ー個自由度，即在Y軸方向進給的移動。該工作臺又分為Y軸向進給移動模塊4和定位夾緊模塊5兩個相對簡單的小模塊。Y軸向的進給移動通過氣缸的活塞桿帶動工作臺來實現，定位夾緊模塊的定位通過制造的工作臺的定位板實現，夾緊エ件則通過小氣缸頂緊エ件來實現。本發明的控制系統部分包括エ業控制計算機、傳感器、氣動節流閥及伺服驅動單 元等。所用的控制系統為現有技木。本發明機械手的工作原理和過程是在理想狀態下，工作臺和上料下料的傳送裝置處在同一個水平面上，Z軸向的上下移動距離、X軸向的左右移動距離和Y軸的進給運動都是在誤差范圍內。鋁邊框被抓取放下都是水平的，而且鋁邊框排放整齊，間隔一致。 本發明的機械手可實現兩個自由度的上下料Z軸向的上下移動和X軸向的左右移動。工作前，待加工的太陽能電池板鋁邊框組件A在上料傳送裝置的末端，已加エー端的鋁邊框B在ー個工作臺上，已加工好兩端的鋁邊框C在另ー個工作臺上，三個エ件都等待機械手的抓取。工作吋，Z軸向的氣缸活塞桿向下運動，到達位置后，三對氣動手爪分別抓取鋁邊框A、B、C，然后氣缸活塞桿向上運動。到達位之后，滾珠絲杠帶動手爪在X軸向移動，將待加工的鋁邊框A移動到加工位，同時鋁邊框B被移動到了下ー個エ位，已加工好的鋁邊框C被移動到了傳送裝置上。到達位置后，Z軸向的氣缸活塞桿向下運動，到位后氣動手爪松開放下鋁邊框。完成上下料后，機械手再返回到原位，如此反復循環工作。這樣，完成了同步的上下料動作，簡單省吋。所述的控制系統為現有技木。本發明的自動移動工作臺可以實現對エ件的定位夾緊和自動的進給加工。當自動上下料機械手爪將鋁邊框エ件放到兩個移動工作臺上后，工作臺已經完成了對其的定位，這時夾緊氣缸活塞桿移動頂緊エ件，保證夾紫。定位夾緊后，兩個工作臺同時向Y軸的兩個方向移動，根據實際需要位移，使每個工作臺上的鋁邊框エ件的被加工端到達加工位置，然后進行沖壓加工。加工完成后，氣缸活塞桿帶動移動工作臺在Y軸向移動，回到原位，等待上述的自動上下料機械手爪供料和下料，如此往復循環工作。這樣，完成了對鋁邊框兩端的同時沖壓加工，簡單省吋。本發明上下料機械手在控制系統的控制下能夠同步完成對太陽能電池板鋁邊框組件加工的自動上下料。通過在Z軸向移動和X軸向移動來實現了上下料的過程，通過末端氣動手爪的布置，實現了手爪的同步運動，能夠保證上下料的同步實現。通過Z軸向和X軸向的導向裝置來保證了上下料過程的エ件在Z軸向和X軸向的準確定位。通過Y軸向的同時進給動作完成了對鋁邊框兩端的同時沖壓加工。而且自動上下料機械手模塊和自動移動工作臺模塊這兩大模塊相互配合得當，節拍吻合，基本實現了同步上下料、同時加工鋁邊框兩端的功能，達到了降低勞動強度、提高生產效率的效果。
本發明未述及之處適用于現有技術。
權利要求
1.一種鋁邊框組件加工的上下料機械手，包括機械結構和控制系統兩部分，其特征在于機械結構部分包括自動上下料機械手模塊和自動移動工作臺模塊，所述的機械手模塊采用兩自由度移動機構，主要由X軸向左右移動模塊、Z軸向上下移動模塊和末端氣動手爪模塊組成；所述的自動移動工作臺模塊主要由Y軸向的進給模塊和定位夾緊模塊組成； 所述的X軸向左右移動模塊主要包括滾珠絲杠、直線導軌和滑塊，該模塊通過鋁型材框架固定在自動上下料機械手的整體大框架上，滾珠絲杠、直線導軌和滑塊都在X軸向平行布置，滾珠絲杠的一端通過L型連接塊安裝在鋁型材框架上，另一端通過連接塊也安裝在鋁型材框架上，滾珠絲杠通過聯軸器與伺服馬達相連，并由伺服馬達驅動； 所述的Z軸向上下移動模塊主要包括Z軸向的上下移動氣缸、線性軸承和光杠,氣缸米用法蘭固定在滑塊連接板上，氣缸的活塞桿通過螺母固定在下連接板上，光杠的一段也固定在下連接板上；氣缸的活塞桿能夠在Z軸向上下移動，并采用線性軸承和光杠配合，對Z軸向上下移動導向，線性軸承的法蘭安裝在滑塊連接板上； 所述的末端氣動手爪模塊主要包括三對末端氣動手爪、3塊氣動手爪安裝板和2塊氣動手爪連接板，氣動手爪連接板與所述的下連接板相連接，并帶動末端氣動手爪模塊能夠沿Z軸向上下移動，每對氣動手爪的距離根據所加工的鋁邊框的長度而定，每對末端氣動手爪安裝在一塊氣動手爪安裝板的兩端，三塊氣動手爪安裝板通過2塊氣動手爪連接板固定在一起，成為一個整體的末端氣動手爪； 所述的Y軸向進給模塊主要由Y軸向的進給移動氣缸、Y軸導向的直線導軌和滑塊組成，該模塊通過凹型臺固定在自動移動工作臺的支撐框架上，Y軸向的進給移動氣缸和Y軸導向的直線導軌都沿Y軸方向安裝固定在凹型臺上，Y軸向進給移動氣缸的兩端通過軸向腳座固定在凹型臺上，氣缸活塞桿通過所述L型連接塊與工作臺相連，工作臺底面同時也與滑塊安裝固定； 所述的定位夾緊模塊主要由工作臺和夾緊氣缸組成，該模塊通過工作臺固定在滑塊上，并在滑塊的帶動下實現Y軸向的進給運動，工作臺能夠實現對鋁邊框的定位，夾緊氣缸通過軸向腳座固定在墊板上，進而通過墊板安裝到工作臺上。
2.權利要求I所述的鋁邊框組件加工的上下料機械手，用于太陽能電池組件鋁邊框組件加工。
全文摘要
本發明公開一種鋁邊框組件加工的上下料機械手,包括機械結構和控制系統兩部分，其特征在于機械結構部分包括自動上下料機械手模塊和自動移動工作臺模塊，所述的機械手模塊采用兩自由度移動機構，主要由X軸向左右移動模塊、Z軸向上下移動模塊和末端氣動手爪模塊組成；所述的自動移動工作臺模塊主要由Y軸向的進給模塊和定位夾緊模塊組成；本發明上下料機械手在控制系統的控制下能夠同步完成對太陽能電池板鋁邊框組件加工的自動上下料。
文檔編號B21D43/10GK102699225SQ20121020232
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月19日 優先權日2012年6月19日
發明者劉今越, 孟凡帥, 李鐵軍, 申付波 申請人:河北工業大學