一种用于玻璃加工设备的机械臂的制作方法

本实用新型涉及玻璃加工技术领域，具体涉及自动换料装置。

背景技术：

3C产品(计算机Computer、通信Communication和消费类电子产品ConsumerElectronics)更新换代快，2D/2.5D玻璃盖板、钢化膜等作为3C产品的重要零件需求量剧增。为了满足3C产品消费市场快速增长的需求，目前，在玻璃的制造过程中通常采用自动换料装置代替人工换料，解决了存在的分料不合理、上料慢、装夹精度差、工作效率低以及成品合格率低等问题。

但目前玻璃深加工设备上的机械臂存在以下不足：

1、现有机械臂的伸出和翻转分别采用两个驱动源实现，机械臂的体积较大。

2、现有机械臂的密封效果不好，易受外部环境的干扰，尤其是切屑等加工废料易对运动传动结构的精密性造成影响，降低运动的精度和平稳性，维修率高，缩短设备的寿命。

技术实现要素：

本实用新型要解决的问题是：针对上述现有技术存在的不足，提供一种结构紧凑、且能实现较好密封效果的机械臂。

为实现上述目的，本实用新型公开一种用于玻璃加工设备的机械臂，该用于玻璃加工设备的机械臂包括：直线驱动装置、轴臂、圆柱销和抓取装置。

所述直线驱动装置用于驱动所述轴臂作轴向运动。所述轴臂的圆柱面上设有凸轮槽，且该凸轮槽沿所述轴臂的轴向曲线延伸。所述圆柱销的一端与所述凸轮槽滑动配合，所述圆柱销的轴线与所述轴臂的轴线相互垂直。所述直线驱动装置驱动轴臂作轴向运动的过程中，所述凸轮槽相对圆柱销的滑动，控制轴臂的伸缩运动和旋转远动的速比。所述抓取装置安装在所述轴臂的一端，并随所述轴臂一起运动。

进一步的，该用于玻璃加工设备的机械臂还包括：直线导轨。所述直线导轨用于承载和导向所述轴臂，且所述直线导轨与所述轴臂相互平行。

进一步的，所述直线驱动装置包括：旋转动力源、齿轮、齿条和轴承座。所述旋转动力源的动力输出轴与所述齿轮连接。所述齿条与所述直线导轨活动连接，且所述齿条与所述直线导轨相互平行。所述齿轮与所述齿条啮合传动。

所述轴承座固定设置在所述齿条上。所述轴臂设置在所述轴承座的座孔内。

进一步的，所述用于玻璃加工设备的机械臂还包括：外壳体。所述外壳体用于容置所述轴臂、直线导轨和齿条。所述轴臂、所述直线导轨和齿条可相对所述外壳体作伸出或收回运动。所述外壳体设有一开口，该开口用于通过所述轴臂、所述直线导轨和齿条。所述旋转动力源设置于所述外壳体外，且与所述外壳体固定连接。所述旋转动力源的动力输出端设置于所述外壳体的内部。所述圆柱销远离所述凸轮槽的一端与所述外壳体的内壁固定连接。所述轴臂长于所述外壳体，当所述轴臂处于收回状态时，所述轴臂的一段伸出所述外壳体，所述轴承座设置在轴臂的伸出段上，所述轴承座能有效地遮挡住所述外壳体的开口，防止切屑等加工废料进入到机械臂内部。

进一步的，所述凸轮槽两末端的底面的法线的夹角为90度。

进一步的，所述凸轮槽包括一段曲线槽和两段直槽，两段直槽分别连接在曲线槽的两端。

与现有的机械臂相比，采用本实用新型技术方案的优点是：

1、通过采用设有凸轮槽的轴臂，实现轴臂的伸出和翻转由同一个动力源驱动，结构紧凑，整体尺寸小，减少机械臂在机床内占用的空间。

2、结构紧凑，容易实现机械臂运动传动机构与外部环境的隔离，提高密封性，有效阻挡切屑等加工废料进入到机械臂的内部，保证运动精度，延长使用寿命。

3、通过采用直线导轨支撑和导向臂杆运动，保证机械臂的平稳动作。

4、通过采用齿轮齿条传动，实现长距离的高精度传动。

5、可通过设置不同的曲线槽和直槽，灵活改变机械臂的伸出长度和翻转角度，满足不同的使用需要。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍：

图1为本实用新型的具体实施方式的结构示意图；

图2为图1所示的用于玻璃加工设备的机械臂在伸出状态下的结构示意图；

图3为图1所示的用于玻璃加工设备的机械臂内部传动机构的结构示意图；

图4为图1所示的用于玻璃加工设备的机械臂的轴臂的结构示意图；

图5为图1所示的用于玻璃加工设备的机械臂的直线导轨机构的结构示意图；

图6为图1所示的用于玻璃加工设备的机械臂的外壳体的结构示意图；

图7为图5所示的外壳体的分解示意图；

图8为图5所示的外壳体的左视图；

图9为图1所示用于玻璃加工设备的机械臂的销安装板的结构示意图。

图中包括：轴臂10、凸轮槽11、第一轴颈12、轴肩13、第二轴颈14、圆柱销20、销安装板21、抓取装置30、待加工玻璃31、直线驱动装置40、旋转动力源41、齿轮42、齿条43、轴承座44、轴套45、尾端板46、导轨51、滑块52、外壳体60、上盖体61、底罩62、挡板63。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合具体实施方式，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

本实用新型提供一种用于玻璃加工设备的机械臂。

如图1所示，外壳体60为长方体外型。外壳体60在靠近抓取装置30的一端面上设有一开口，该开口用于通过轴臂10。旋转动力源41固定设置在外壳体60的长侧面上，且旋转动力源41的动力输出端设置在外壳体60的内部。轴臂10的轴向平行于外壳体60的长度方向。轴臂10的一段容置在外壳体60的内部，另一段伸出外壳体60。在轴臂10伸出外壳体60的一段上穿置有轴承座44和轴套45，且在该伸出段的末端安装有抓取装置30。抓取装置30用于抓取待加工玻璃31。

如图2所示，导轨51、齿条43和轴臂10三者相互平行，导轨51与齿条43固定连接，齿条43与轴臂10上的轴承座固定连接。导轨51、齿条43和轴臂10通过外壳体的端面开口，可一起相对外壳体60作伸缩运动。

如图1和图2所示，当轴臂10处于收回状态时，安装在轴臂10末端的抓取装置30旋转至竖直状态，导轨51和齿条43完全收回到外壳体60的内部，且通过挡板63和轴承座44将外壳体60的端面开口封闭，使机械臂的传动机构与外部环境相互隔离，保护传动机构的精密性。当轴臂10处于伸出状态时，抓取装置30旋转至水平状态。

如图3所示，旋转动力源41的动力输出端通过一平键与齿轮42连接，该齿轮42与齿条43啮合传动。齿条43靠近抓取装置30的一端与轴承座44连接，另一端与尾端板46连接。尾端板46上设有与轴承座44的轴承孔同轴的通孔。轴臂10靠近抓取装置30的一端穿置于轴承座44的轴承孔内，远离抓取装置30的尾端穿置与尾端板46的通孔内。

如图4所示，轴臂10为圆柱面上开有凸轮槽11的长轴，该凸轮槽11在轴臂10的圆柱面上轴向延伸，且凸轮槽11底面的法线与轴臂10的中心线相互垂直。凸轮槽11由一段曲线槽和两段直槽组成，曲线槽的两端分别与一段直槽连接。该曲线槽顺时针旋转地设置，且曲线槽绕过轴臂的圆柱面90度。直槽平行于轴臂的中心线。在直槽和曲线槽的连接处加工有过渡圆角。在轴臂10靠近抓取装置30处设有轴肩13和第一轴颈12，第一轴颈12设置在轴肩13靠近抓取装置30的一侧，该第一轴颈12的轴径略大于轴臂10轴身的轴径。在轴臂10远离抓取装置30的尾端设有第二轴颈14，该第二轴颈14的轴径略小于轴臂10轴身的轴径。

如图3和图4所示，第一轴颈12穿置于轴承座44的轴承孔和轴套45内，轴套45和轴承座44与第一轴颈12为过盈配合，轴套45与轴肩13配合将轴承座44固定在第一轴径上。轴承座52对轴臂10起支承作用，且轴臂10在轴承孔内自由转动。第二轴颈14穿置于尾端板46的孔内，提高轴臂10作轴向运动的平稳性。轴臂10通过轴承座44和尾端板46与齿轮条32转动连接。

在本实施例中轴臂10采用不锈钢材料，凸轮槽11通常经铣削加工而成。

如图5所示，导轨51与串联设置的两个滑块52活动连接，滑块52安装于外壳体60的内部，导轨51背向滑块52的侧面用于安装齿轮条32。

如图6和图7所示，外壳体60由上盖体61和底罩62两部分组成。在底罩62的一端面上设有一长方形开口，该开口用于通过上述齿条43、导轨51和轴臂10。在上盖体61的一长侧面上开有圆孔，该圆孔用于通过旋转动力源41的动力输出端。在上盖体相邻圆孔面的另一侧面的内侧，设有靠近底罩62的端面开口的凹陷部，该凹陷部用于固定安装滑块52。

如图6和图8所示，底罩62的端面开口通过与销安装板21和挡板63配合，形成与齿条43、导轨51和轴臂10三者的组合体外型相匹配的缺口，有效地防止加工废料进入到机械臂的传动结构内。

如图6和图9所示，销安装板21设置在外壳体60的内部，且靠近设有开口的一端。销安装板21上设有与轴臂10的圆柱面配合的圆弧凹面，该圆弧凹面的底部开有用于安装圆柱销20的贯穿孔。

在本实施例中，圆柱销20的一端为球面，另一端为平面。圆柱销的平面端固定于柱销块的贯穿孔内，球面端置于凸轮槽11内。圆柱销20设有中心螺孔，该螺纹孔便于圆柱销的拆卸。旋转动力源41通过齿轮42和齿条43啮合传动，驱动轴臂10伸出或收回，圆柱销20与凸轮槽11相对滑动，控制轴臂10的运动轨迹。

在本实施例中，凸轮槽11两末端的底面法线成90度的夹角，圆柱销20与凸轮槽11相对滑动，控制轴臂10旋转90度。

在本实施例中，外壳体60的内部用于容置轴臂10、齿轮42、齿条43、圆柱销20和旋转动力源41的输出轴，且外壳体60的开口端通过挡板63、销安装板21和轴承座44进行密封，从而避免远动部件受到外部环境的污染，保证运动精度，提高零部件的使用寿命。

在本实施例中，抓取装置30可分为以下几个部件：清洁风刀、吸盘底座、吸盘、清洁气口和吸盘气口。吸盘底座为板状，该吸盘底座设有一管套，该套管通过紧定螺钉将抓取装置30与轴臂的伸出端固定连接。清洁风刀设置在吸盘底座上，用于对治具进行清洁。在吸盘底座远离清洁风刀的一侧设置有若干吸盘，吸盘与真空发生器连接，通过负压力吸取玻璃制品61。

具体操作时，通过控制旋转动力源41的正反转，旋转运动经齿轮42和齿条43啮合传动转换为直线运动，轴臂10通过轴承座44和尾端板46于齿条43转动连接，在圆柱销的限制下，轴臂作伸出翻转或收回翻转运动。轴臂伸出时，抓取装置在轴臂的带动下翻转至水平状态。轴臂收回时，抓取装置30在轴臂10的带动下翻转至竖直状态。

在本实施例中，根据生产需要，设计凸轮槽11绕过轴臂10的圆柱面90度，实现抓取装置30在伸出或收回时翻转90度。在其他应用情景下，可通过设置不同的凸轮槽11旋转角度，满足对不同角度的翻转的需要。另外还可通过设置不同长度的直槽，满足对不同伸出距离的需要。

在本实施例中，旋转动力源41采用伺服电机，实现速度和位置的闭环控制，从而使机械臂具有较高的运动精度。通过使用齿轮42和齿条43，将旋转动力源41的旋转运动转换为轴臂10的轴向运动。在其他实施例中，可采用直线气缸或伺服电机配合螺杆螺母驱动轴臂10作轴向运动。

上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。