專利名稱：一種分料旋轉(zhuǎn)機械手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動分料技術(shù)，具體為一種分料旋轉(zhuǎn)機械手，主要適用于太陽能電池板鋁邊框的自動分料，目的在于提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，降低勞動強度。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)自動化程度的提高，機械手在越來越多的領(lǐng)域中得到應(yīng)用，并呈現(xiàn)出高精度化、聞速度性化、聞自動化和聞可罪性等特點。工業(yè)現(xiàn)場的很多易燃、易爆等聞危險及重體力勞動場合被機械手所代替，機械手自動給料系統(tǒng)取代操作人員頻繁取料，代替人所不能及的各種繁重體力勞動，并能有效地提高工作效率，大大提高了設(shè)備的機電一體化程度。美國、日本等經(jīng)濟發(fā)達國家對此極為重視，先后實施了自己的工業(yè)機器人研究開發(fā)計劃并取得了一定的成果。其在機器人領(lǐng)域近幾年有如下幾個發(fā)展趨勢1、工業(yè)機器人性能不斷提高(高精度、高速度、高可靠性、便于操作和維修)；2、機械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展；3、工業(yè)機器人控制系統(tǒng)向基于PC機的開放型控制器方向發(fā)展；4、多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。而我國的工業(yè)機器人從80年代科技攻關(guān)開始，在國家的支持下，目前已基本掌握了機器人操作機的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運動學和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機器人關(guān)鍵元件，開發(fā)出噴漆、焊接、裝配、搬運等機器人。但由于起步較晚，技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離。尤其是對于一些特殊形狀工件的上下料，仍存在一定的問題，對于精度的要求也不能得到滿足。由于太陽能電池組件鋁邊框坯料是成對組裝的，所以在加工之前需要先進行分料。而目前在我國許多生產(chǎn)太陽能電池組件鋁邊框的中小型企業(yè)中，分離坯料這一工序還沒有實現(xiàn)自動化加工，往往還需要人工分料，既費時費力，又影響效率。所以迫切需要針對太陽能電池組件鋁邊框的一種分料機械手，以代替人工工作，提高加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是提供一種分料旋轉(zhuǎn)機械手，該機器手可克服當前設(shè)備所存在的缺點，特別適用于具有復雜形狀截面的長直邊框的自動分料，能夠把不同規(guī)格尺寸、不同姿態(tài)、成組上料的鋁邊框自動分離和旋轉(zhuǎn)，自動轉(zhuǎn)換為所需要的姿態(tài)，具有精度好，效率高，人工省等優(yōu)點，本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是設(shè)計一種分料旋轉(zhuǎn)機械手，用于太陽能電池板鋁邊框的自動分料，其特征在于該機械手采用模塊化結(jié)構(gòu)，包括分離成組工件模塊、旋轉(zhuǎn)工件模塊和運動控制系統(tǒng)模塊；所述的分離成組工件模塊主要包括上下自動運動裝置、水平伸擺氣缸、旋轉(zhuǎn)手爪。所述上下自動運動裝置安裝在鋁型材支架上，通過支架兩端的線性滑軌自動控制移動橫梁 上下移動；旋轉(zhuǎn)手爪安裝在移動橫梁上，橫梁的另一面連接一上下伸縮氣缸；所述的旋轉(zhuǎn)工件模塊主要由伸擺氣缸來完成，通過伸擺氣缸的旋轉(zhuǎn)完成對工件的旋轉(zhuǎn)；
所述的運動控制系統(tǒng)模塊包括計算機、傳感器、氣動節(jié)流閥及伺服驅(qū)動單元。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明分料旋轉(zhuǎn)機械手具有以下有益效果I、實現(xiàn)成組工件的搬運、分離或分料、旋轉(zhuǎn)以及加工的機械化和自動化作業(yè)，提高工件加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，大幅節(jié)省勞動力，降低勞動強度，節(jié)約施工成本；2、可適應(yīng)不同規(guī)格尺寸的工件，具有可調(diào)節(jié)功能，且操作工藝簡單、安全可靠。


圖I為本發(fā)明分料旋轉(zhuǎn)機械手一種實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明分料旋轉(zhuǎn)機械手一種實施例的分離成組工件模塊局部結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明分料旋轉(zhuǎn)機械手一種實施例的旋轉(zhuǎn)工件模塊局部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例及其附圖對本發(fā)明分料旋轉(zhuǎn)機械手詳細說明如下本發(fā)明設(shè)計的分料旋轉(zhuǎn)機械手(簡稱機械手，參見圖1-3)，基于太陽能電池板鋁邊框分料和旋轉(zhuǎn)的要求，遵循機器手結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計思想，按照鋁邊框分料或分離的工作流程而設(shè)計。本發(fā)明所設(shè)計的機械手采用三自由度混合機構(gòu)，主體運動機構(gòu)主要由分離成組工件模塊I、旋轉(zhuǎn)工件模塊2和運動控制系統(tǒng)模塊3組成。本發(fā)明機械手所述的分離成組工件模塊I (簡稱模塊I)包括固定橫梁103和豎直梁104、上下移動氣缸102、移動橫梁101和豎直直線滑軌105及豎直滑塊106 (參見圖2);其中，上下移動氣缸102固定在固定橫梁103底面的中間，上下移動氣缸102的活塞桿固定在移動橫梁101上表面的中間，固定橫梁103與移動橫梁101在X方向上處于同一平面內(nèi)平行放置，移動橫梁101的兩端分別連接到豎直直線滑軌105的豎直滑塊106上，豎直直線滑軌105在移動橫梁101兩端沿Z軸方向?qū)ΨQ分布，并且固定在兩端的豎直梁104上，豎直梁104作為整個系統(tǒng)的支架固定在地面上。簡單的說，所述模塊I包含了兩個Z軸方向上運動的機構(gòu)上下移動氣缸102的伸縮運動和豎直滑塊106沿豎直直線滑軌105的直線運動。通過上下移動氣缸102的伸縮運動，驅(qū)動移動橫梁101沿豎直直線滑軌105在Z軸方向上做豎直運動，從而驅(qū)動并分離成組工件。所設(shè)計的豎直直線滑軌105在Z軸上的直線運動機構(gòu)可節(jié)省運動空間，并將成組工件分離提高，避免在水平方向上發(fā)生干涉。本發(fā)明機械手所述的旋轉(zhuǎn)工件模塊2 (簡稱模塊2)包括兩個X軸移動副和一個X軸轉(zhuǎn)動副(參見圖3)。一個X軸移動副是水平滑塊204沿水平直線滑軌203的直線運動，水平直線滑軌203固定在移動橫梁101的X方向上，水平滑塊204連接L型連接板202，L型連接板202與伸擺氣缸207連接，水平直線滑軌203上對稱分布有兩個水平滑塊204，且兩個水平滑塊204之間的距離可調(diào)；通過手動調(diào)節(jié)水平直線滑軌203上對稱分布的兩個水平滑塊204之間的距離，可適應(yīng)不同規(guī)格尺寸的工件，實現(xiàn)機械結(jié)構(gòu)的可調(diào)性；另一個X軸移動副是伸擺氣缸207沿X軸方向的伸縮運動，伸擺氣缸207的活塞桿連接旋轉(zhuǎn)手爪201，通 過伸擺氣缸207的伸縮運動，驅(qū)動旋轉(zhuǎn)手爪201在X軸方向上做移動，從而實現(xiàn)對工件的抓取與釋放。X軸旋轉(zhuǎn)副是伸擺氣缸207在X軸方向上的旋轉(zhuǎn)運動，通過伸擺氣缸207的旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動旋轉(zhuǎn)手爪201做旋轉(zhuǎn)運動，從而實現(xiàn)對工件不同角度要求的旋轉(zhuǎn)，滿足工件各種位置與姿態(tài)的要求。本發(fā)明模塊2可實現(xiàn)對不同規(guī)格尺寸工件的拾取與旋轉(zhuǎn)，以滿足工件不同位姿的要求。本發(fā)明機械手所述的運動控制系統(tǒng)模塊包括計算機、傳感器、氣動節(jié)流閥及伺服驅(qū)動單元。在分料過程中，通過傳感器檢測到工件到達指定位置，然后由計算機程序控制電動和氣動的混合驅(qū)動，實現(xiàn)工件的分離和旋轉(zhuǎn)。該模塊對旋轉(zhuǎn)機械手的運動控制，既可手動操作，也可通過程序控制，方便實際工作。所述的運動控制系統(tǒng)模塊即控制系統(tǒng)本身為現(xiàn)有技術(shù)。本發(fā)明機械手的工作原理和過程是理想狀態(tài)下，在加工之前，先將機械手支架在適當?shù)奈恢脤ΨQ安放在傳送帶的兩側(cè)，并且機械手支架是與傳送帶垂直安放的，支架的傾斜度誤差應(yīng)不超過的工件定位的誤差范圍；成組工件要根據(jù)加工所要求的位姿進行擺放，分離后的工件要與支架在X軸方向上平行，并且工件間要相互對齊，間隔一致?！すぷ鲿r，本發(fā)明機械手根據(jù)傳送帶的步進速率，在一組工件到達機械手下方指定位置并停下時，傳感器發(fā)出信號，由控制系統(tǒng)接受信號控制機械手開始動作首先，上下移動氣缸102驅(qū)動移動橫梁101下移，到達指定位置后，伸擺氣缸207驅(qū)動旋轉(zhuǎn)手爪201伸長，抓取工件；然后上下移動氣缸102驅(qū)動移動橫梁101上移，到達指定位置后，伸擺氣缸207驅(qū)動旋轉(zhuǎn)手爪201旋轉(zhuǎn)，根據(jù)要求的角度旋轉(zhuǎn)工件，與此同時，傳送帶驅(qū)動成組工件中的另一工件移動一定距離；最后，上下移動氣缸102驅(qū)動移動橫梁101下移，當工件到達傳送帶上后，旋轉(zhuǎn)手爪201松開工件，伸擺氣缸207和上下移動氣缸102同時復位。這樣，即完成了對成組工件的分離與旋轉(zhuǎn)，簡單省時。本發(fā)明機械手在控制系統(tǒng)的控制下，能夠同步完成對太陽能電池板鋁邊框組件的分離與旋轉(zhuǎn)。通過在Z軸向的移動和X軸向的旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)工件的分離與旋轉(zhuǎn)，通過旋轉(zhuǎn)手爪的布置，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)手爪的同步運動，保證分離與旋轉(zhuǎn)的同步實現(xiàn)。機械手的分離成組工件模塊I和旋轉(zhuǎn)工件模塊2這兩大模塊相互配合得當，節(jié)拍吻合，實現(xiàn)了對成組工件的分離與旋轉(zhuǎn)的功能，達到了降低勞動強度、提高生產(chǎn)效率的效果。本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種分料旋轉(zhuǎn)機械手，主要由分離成組工件模塊、旋轉(zhuǎn)工件模塊和運動控制系統(tǒng)模塊組成，其特征在于所述分離成組工件模塊包括固定橫梁和豎直梁、上下移動氣缸、移動橫梁和豎直直線滑軌及豎直滑塊；其中，上下移動氣缸安裝在固定橫梁底面的中間，上下移動氣缸的活塞桿固定在移動橫梁上表面的中間，固定橫梁與移動橫梁在X方向上處于同一平面內(nèi)平行放置，移動橫梁的兩端分別連接到豎直直線滑軌的豎直滑塊上，豎直直線滑軌在移動橫梁兩端沿Z軸方向?qū)ΨQ分布，并且固定在兩端的豎直橫梁上； 所述的旋轉(zhuǎn)工件模塊包括兩個X軸移動副和一個X軸轉(zhuǎn)動副；一個X軸移動副是水平滑塊沿水平直線滑軌的直線運動，水平直線滑軌固定在移動橫梁的X方向上，水平滑塊連接L型連接板，L型連接板與伸擺氣缸連接，水平直線滑軌上對稱分布有兩個水平滑塊，且兩個水平滑塊之間的距離可調(diào)；另一個X軸移動副是伸擺氣缸沿X軸方向的伸縮運動，伸擺氣缸的活塞桿連接旋轉(zhuǎn)手爪，通過伸擺氣缸的伸縮運動，驅(qū)動旋轉(zhuǎn)手爪在X軸方向上做移動；χ軸旋轉(zhuǎn)副是伸擺氣缸在X軸方向上的旋轉(zhuǎn)運動，通過伸擺氣缸的旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動旋轉(zhuǎn)手爪做旋轉(zhuǎn)運動。
全文摘要
本發(fā)明公開一種分料旋轉(zhuǎn)機械手，主要由分離成組工件模塊、旋轉(zhuǎn)工件模塊和運動控制系統(tǒng)模塊組成，其特征在于分離成組工件模塊包括固定橫梁和豎直梁、上下移動氣缸、移動橫梁和豎直直線滑軌及豎直滑塊；其中，上下移動氣缸安裝在固定橫梁底面的中間，其活塞桿固定在移動橫梁上表面的中間，固定橫梁與移動橫梁在X方向上處于同一平面內(nèi)平行放置，移動橫梁的兩端分別連接到豎直直線滑軌的豎直滑塊上，豎直直線滑軌在移動橫梁兩端沿Z軸方向?qū)ΨQ分布，并且固定在兩端的豎直橫梁上；旋轉(zhuǎn)工件模塊包括兩個X軸移動副和一個X軸轉(zhuǎn)動副；一個X軸移動副是水平滑塊沿水平直線滑軌的直線運動，另一個X軸移動副是伸擺氣缸沿X軸方向的伸縮運動。
文檔編號B25J5/04GK102699896SQ20121020331
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月19日
發(fā)明者劉今越, 孟凡帥, 李鐵軍, 申付波 申請人:河北工業(yè)大學