一种玻璃自动掰片机器人及使用其的生产系统的制作方法

本发明涉及玻璃掰片设备领域，尤其涉及一种玻璃自动掰片机器人及使用其的生产系统。

背景技术：

在玻璃加工过程中，通常在切割后须经过掰片工序以将切割后的玻璃分离成符合要求的尺寸、形状。现有的玻璃掰片是将玻璃放置在玻璃掰片机上。玻璃掰片机上设有顶杆和固定构件，操作时通常需要人工移动待掰片玻璃以使切割线和玻璃掰片机的顶杆对齐，然后固定构件作用在玻璃的上表面以固定玻璃，然后在玻璃下方的顶杆向上运动将切割线左右的玻璃顶开，从而使待掰片玻璃分开。因此，现有的玻璃掰片机作业时作用力分别作用在玻璃的上下表面，属于双作业平面，玻璃掰片机固定在一个位置，每次掰开一条切割线都需移动玻璃，掰片效率低。而且一片原块玻璃的切割线通常不止一条，还分为横向切割线和纵向切割线。当在一台玻璃掰片机上要把所有的切割线依次掰开时，需要不断移动原块玻璃，以使切割线对准顶杆，这个过程所耗费大量时间和人力。并且，人工对准存在较大误差，容易因掰片位置走偏而对玻璃造成损坏，掰片质量和掰片稳定性差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种掰片时无需移动玻璃位置，即可实现自动对准切割线和自动掰片，提高掰片效率和掰片稳定性的玻璃自动掰片机器人及使用其的生产系统。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种玻璃自动掰片机器人，包括基座、机械臂和掰片执行器，所述掰片执行器通过机械臂安装在基座上；

所述掰片执行器包括掰片控制液压缸、动力推杆、连接安装架、掰片杆和两个玻璃抓取模块；

所述掰片控制液压缸安装在机械臂上，所述动力推杆的上端和所述掰片控制液压缸的活塞杆连接，所述动力推杆的下端和所述掰片杆的顶面连接，所述动力推杆和掰片杆相互垂直；

所述连接安装架的上端和所述掰片控制液压缸连接，所述连接安装架的中轴线和掰片控制液压缸的中轴线重合；所述连接安装架为中空结构，所述动力推杆穿过所述连接安装架的内部和所述掰片杆连接，两个所述玻璃抓取模块对称地设置于连接安装架的左右两侧；

所述玻璃抓取模块包括连结块、劲性辅助杆、劲性连杆、劲性连接块、劲性摇杆、吸盘安装板和真空吸盘；所述劲性摇杆的中部设有劲性分支杆，所述劲性摇杆的动力端和连接安装架铰接，所述劲性连杆的动力端和动力推杆的上端铰接，所述劲性连杆的摆动端和劲性分支杆的末端铰接；

所述连结块套接于所述动力推杆的中部，所述劲性辅助杆的动力端和连结块铰接，所述劲性辅助杆的吸盘端和劲性摇杆的吸盘端铰接；

所述真空吸盘设置于吸盘安装板的底部，所述吸盘安装板的顶部通过所述劲性连接块和劲性摇杆的吸盘端固定连接；

所述掰片杆的底部为尖角。

优选地，所述掰片杆为三棱柱结构，所述掰片杆包括推杆连接面、第一掰片面和第二掰片面，所述推杆连接面、第一掰片面和第二掰片面首尾相连成呈三棱柱结构的掰片杆的三个侧面，所述动力推杆的下端和所述掰片杆的推杆连接面连接，所述第一掰片面和第二掰片面之间形成掰片角。

优选地，所述掰片角为50°-70°。

优选地，所述连接安装架包括安装顶板、第一安装侧板、第二安装侧板和两个劲性轴，所述安装顶板的顶面和掰片控制液压缸连接，所述第一安装侧板和第二安装侧板相对地垂直设置于安装顶板的底面，并且所述第一安装侧板和第二安装侧板之间通过所述劲性轴连接；

两个所述劲性轴相对掰片控制液压缸的中轴线对称设置，所述劲性摇杆的动力端活动套接于劲性轴；

所述第一安装侧板设有活塞杆活动通孔，所述掰片控制液压缸的活塞杆穿过活塞杆活动通孔和动力推杆连接。

优选地，还包括旋转台，所述旋转台安装于所述基座上，所述机械臂安装于旋转台上，所述旋转台带动机械臂旋转。

优选地，所述机械臂包括下肢臂驱动电机、下肢臂、上肢臂、连接轴驱动电机、肢臂连接轴、前肢臂驱动电机、前肢臂和执行器安装法兰；

所述下肢臂驱动电机安装于旋转台上，所述下肢臂的下端和下肢臂驱动电机的输出轴连接，所述下肢臂驱动电机驱动所述下肢臂上下摆动；

所述肢臂连接轴和连接轴驱动电机的输出轴连接，所述连接轴驱动电机驱动肢臂连接轴转动；

所述下肢臂的上端通过所述肢臂连接轴和上肢臂铰接；

所述前肢臂驱动电机安装于上肢臂，所述前肢臂的前端和前肢臂驱动电机的输出轴连接，所述前肢臂驱动电机驱动前肢臂前后移动；

所述执行器安装法兰安装于前肢臂的末端，所述掰片控制液压缸通过所述执行器安装法兰安装于前肢臂，并且所述掰片控制液压缸和前肢臂相互垂直；

还包括抽真空装置，所述抽真空装置安装于前肢臂，并且所述真空吸盘和抽真空装置连接，所述抽真空装置控制真空吸盘的吸附。

优选地，还包括控制器和视觉检测器，所述视觉检测器安装于连结块的底部，所述控制器安装在旋转台上，所述下肢臂驱动电机、抽真空装置、肢臂连接轴和前肢臂驱动电机均与所述控制器电连接，所述控制器用于控制下肢臂驱动电机、抽真空装置、连接轴驱动电机和前肢臂驱动电机；并且所述视觉检测器通过通信网络和玻璃自动掰片机器人的控制器建立通信，所述视觉检测器检测玻璃的切割线的位置。

优选地，使用所述玻璃自动掰片机器人的生产系统，包括玻璃输送台和玻璃自动掰片机器人，所述玻璃输送台设有导轨，所述玻璃自动掰片机器人安装在导轨上。

所述玻璃自动掰片机器人通过掰片执行器对设有切割线的玻璃进行掰片，并通过机械臂移动掰片执行器至玻璃的切割线上方，实现自动对准切割线和自动掰片，无需人工操作，降低掰片的人工投入，提高掰片效率和掰片稳定性。对于具有多条纵横不一的切割线的玻璃来说，所述玻璃自动掰片机器人实现无需移动玻璃在玻璃输送台的位置，仅通过移动掰片执行器位置即可对玻璃进行掰片，无需人工操作，降低掰片的人工投入，提高掰片效率和掰片灵活性。并且整个掰片作业都在空中完成，机械臂带动掰片执行器在空中任意移动，掰片后的玻璃放回原来位置，从而大大地减少掰片所需空间，提高空间利用率。所述玻璃自动掰片机器人掰片作业时始终作用在玻璃的上表面，属于单作业平面，从而无需移动玻璃在玻璃输送台的位置，仅通过移动掰片执行器位置即可对玻璃进行掰片。

附图说明

附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明其中一个实施例的玻璃自动掰片机器人结构示意图；

图2是本发明其中一个实施例的掰片执行器结构示意图；

图3是本发明其中一个实施例的掰片执行器正视图；

图4是本发明其中一个实施例的掰片执行器侧视图；

图5是本发明其中一个实施例的掰片原理示意图；

图6是本发明其中一个实施例的掰片杆截面图。

其中：基座1；掰片控制液压缸10；动力推杆16；连接安装架12；掰片杆17；连结块13；劲性辅助杆14；劲性连杆19；劲性连接块21；劲性摇杆20；吸盘安装板15；真空吸盘22；推杆连接面171；第一掰片面172；第二掰片面173；掰片角A；作用力F1、F2、F3；切割线5；安装顶板121；第一安装侧板122；第二安装侧板123；劲性轴124；旋转台2；下肢臂驱动电机4；下肢臂5；上肢臂7；肢臂连接轴6；前肢臂驱动电机8；前肢臂9；执行器安装法兰11；控制器3；劲性分支杆201。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例的玻璃自动掰片机器人，如图1所示，包括基座1、机械臂和掰片执行器，所述掰片执行器通过机械臂安装在基座1上；

如图2所示，所述掰片执行器包括掰片控制液压缸10、动力推杆16、连接安装架12、掰片杆17和两个玻璃抓取模块；

所述掰片控制液压缸10安装在机械臂上，所述动力推杆16的上端和所述掰片控制液压缸10的活塞杆连接，所述动力推杆16的下端和所述掰片杆17的顶面连接，所述动力推杆16和掰片杆17相互垂直；

所述连接安装架12的上端和所述掰片控制液压缸10连接，所述连接安装架12的中轴线和掰片控制液压缸10的中轴线重合；所述连接安装架12为中空结构，所述动力推杆16穿过所述连接安装架12的内部和所述掰片杆17连接，两个所述玻璃抓取模块对称地设置于连接安装架12的左右两侧；

如图3所示，所述玻璃抓取模块包括连结块13、劲性辅助杆14、劲性连杆19、劲性连接块21、劲性摇杆20、吸盘安装板15和真空吸盘22；所述劲性摇杆20的中部设有劲性分支杆201，所述劲性摇杆20的动力端和连接安装架12铰接，所述劲性连杆19的动力端和动力推杆16的上端铰接，所述劲性连杆19的摆动端和劲性分支杆201的末端铰接；

所述连结块13套接于所述动力推杆16的中部，所述劲性辅助杆14的动力端和连结块13铰接，所述劲性辅助杆14的吸盘端和劲性摇杆20的吸盘端铰接；

所述真空吸盘22设置于吸盘安装板15的底部，所述吸盘安装板15的顶部通过所述劲性连接块21和劲性摇杆20的吸盘端固定连接；

所述掰片杆17的底部为尖角。

所述玻璃自动掰片机器人通过掰片执行器对设有切割线5的玻璃进行掰片，并通过机械臂移动掰片执行器至玻璃的切割线5上方，实现自动对准切割线5和自动掰片，无需人工操作，降低掰片的人工投入，提高掰片效率和掰片稳定性。

所述掰片执行器通过掰片控制液压缸10的活塞杆伸缩运动，带动与动力推杆16连接的掰片杆17上下运动；所述掰片杆17的底部为尖角，增大对玻璃表面的压力，以用于掰开玻璃。连接安装架12的中轴线和掰片控制液压缸10的中轴线重合，两个所述玻璃抓取模块对称地设置于连接安装架12的两侧，从而掰片时掰片杆17作用在切割线5左右的两分片玻璃上的力不管大小或方向均相同，避免因受力不一而损坏玻璃。所述劲性摇杆20的中部设有劲性分支杆201，从而所述劲性连杆19通过劲性分支杆201，当动力推杆16向下移动时，将所述劲性摇杆20支起，使所述劲性摇杆20绕其自身的一端向上翘起；同时，所述劲性辅助杆14在动力推杆16和劲性摇杆20的共同作用下向上翘起；从而劲性辅助杆14和劲性摇杆20共同带动与其连接的吸盘安装板15向上运动。

掰片作业时，包括以下步骤：

步骤1，机械臂带动掰片执行器移动至玻璃上方，并且掰片杆17和玻璃的切割线5对准；

步骤2，机械臂带动掰片执行器向下移动直至所述真空吸盘22和玻璃接触；

步骤3，真空吸盘22吸附玻璃，然后机械臂带动掰片执行器向上移动至一定高度；

步骤4，如图5所示，掰片控制液压缸10驱动动力推杆16向下伸出，并且随着动力推杆16的向下移动，所述掰片杆17向下移动并与玻璃接触，所述掰片杆17在玻璃的切割线5位置对玻璃产生一个向下的作用力F1；与此同时，所述劲性辅助杆14和劲性摇杆20的铰接处产生一个斜向上的作用力F2，并且所述劲性辅助杆14和劲性摇杆20通过劲性连接块21对吸盘安装板15产生一个斜向上的作用力。由于此时掰片杆17未能继续向下移动，使得吸盘安装板15无法向上运动而是水平向外移动，从而玻璃在切割线5处受到一个向下的作用力F1，同时玻璃在切割线5两侧受到一个水平向外的作用力F3，进而玻璃在作用力F1、F3的作用下掰开。从而仅设置一个动力源(掰片控制液压缸10)，即可对玻璃同时产生一个向下的作用力F1和两个水平向外的作用力F3，节省动力消耗，结构更为紧凑，并且动作保持同步，提高掰片能力。

步骤5，掰片控制液压缸10驱动动力推杆16向上移动至原始位置，然后机械臂带动掰片执行器向下移动至掰片后的玻璃放置回原始位置；

步骤6，真空吸盘22和掰片后的玻璃分离，所述机械臂带动掰片执行器移动至掰片前的原始位置。

从以上掰片作业步骤可知，对于具有多条纵横不一的切割线5的玻璃来说，所述玻璃自动掰片机器人实现无需移动玻璃在玻璃输送台的位置，仅通过移动掰片执行器位置即可对玻璃进行掰片，无需人工操作，降低掰片的人工投入，提高掰片效率和掰片灵活性。并且整个掰片作业都在空中完成，机械臂带动掰片执行器在空中任意移动，掰片后的玻璃放回原来位置，从而大大地减少掰片所需空间，提高空间利用率。所述玻璃自动掰片机器人掰片作业时始终作用在玻璃的上表面，属于单作业平面，从而无需移动玻璃在玻璃输送台的位置，仅通过移动掰片执行器位置即可对玻璃进行掰片。而且，所述劲性辅助杆14和劲性摇杆20同时作用于吸盘安装板15，既大大地提高吸盘安装板15对玻璃的作用力，更易掰开玻璃；又降低玻璃抓取模块的疲劳强度，增长所述玻璃抓取模块的使用寿命。

优选地，如图6所示，所述掰片杆17为三棱柱结构，所述掰片杆17包括推杆连接面171、第一掰片面172和第二掰片面173，所述推杆连接面171、第一掰片面172和第二掰片面173首尾相连成呈三棱柱结构的掰片杆17的三个侧面，所述动力推杆16的下端和所述掰片杆17的推杆连接面171连接，所述第一掰片面172和第二掰片面173之间形成掰片角A。所述掰片杆17为三棱柱结构，所述第一掰片面172和第二掰片面173之间形成掰片角A，从而掰片时所述掰片杆17和玻璃的接触面积较少，对应地所述掰片杆17对玻璃的作用力F1更大，更容易掰开玻璃。

优选地，所述掰片角A为50°-70°。所述掰片角A越小则所述掰片杆17对玻璃的作用力F1越大，所述掰片角A优选为60°，从而掰片时所述掰片杆17对玻璃产生的作用力F1是斜向下的，根据力的分解原理，所述掰片杆17对玻璃既产生一个垂直向下的分力，又对玻璃产生一个水平向外的分力，从而提高了掰片强度，更容易掰开玻璃。

优选地，如图4所示，所述连接安装架12包括安装顶板121、第一安装侧板122、第二安装侧板123和两个劲性轴124，所述安装顶板121的顶面和掰片控制液压缸10连接，所述第一安装侧板122和第二安装侧板123相对地垂直设置于安装顶板121的底面，并且所述第一安装侧板122和第二安装侧板123之间通过所述劲性轴124连接；两个所述劲性轴124相对掰片控制液压缸10的中轴线对称设置，所述劲性摇杆20的动力端活动套接于劲性轴124；所述第一安装侧板122设有活塞杆活动通孔，所述掰片控制液压缸10的活塞杆穿过活塞杆活动通孔和动力推杆16连接。

所述连接安装架12通过安装顶板121固定安装在掰片控制液压缸10的缸体上，即所述连接安装架12不随液压缸10的活塞杆移动而移动。所述劲性摇杆20的动力端活动套接于劲性轴124，从而为劲性摇杆20的摆动提供支点；而且两个所述劲性轴124相对掰片控制液压缸10的中轴线对称设置，从而确保两个玻璃抓取模块对称地设置于动力推杆16的两侧，避免因受力不一而损坏玻璃。动力推杆16置于所述第一安装侧板122和第二安装侧板123之间，所述第一安装侧板122和第二安装侧板123对动力推杆16和掰片控制液压缸10的活塞杆起到防尘作用，提高掰片控制液压缸10的使用寿命。

优选地，如图1所示，还包括旋转台2，所述旋转台2安装于所述基座1上，所述机械臂安装于旋转台2上，所述旋转台2带动机械臂旋转。所述旋转台2带动机械臂旋转，从而带动掰片执行器旋转，旋转角度为0°-360°。由于玻璃上的切割线5纵横不一，掰片时所述玻璃自动掰片机器人通过旋转台2带动掰片执行器旋转，从而在不移动玻璃的情况下，通过移动掰片执行器的位置即可实现掰片杆17和玻璃的切割线5对准，提高掰片效率和掰片灵活性。

优选地，如图1所示，所述机械臂包括下肢臂驱动电机4、下肢臂5、上肢臂7、连接轴驱动电机、肢臂连接轴6、前肢臂驱动电机8、前肢臂9和执行器安装法兰11；所述下肢臂驱动电机4安装于旋转台2上，所述下肢臂5的下端和下肢臂驱动电机4的输出轴连接，所述下肢臂驱动电机4驱动所述下肢臂5上下摆动；所述肢臂连接轴6和连接轴驱动电机的输出轴连接，所述连接轴驱动电机驱动肢臂连接轴6转动；所述下肢臂5的上端通过所述肢臂连接轴6和上肢臂7铰接；所述前肢臂驱动电机8安装于上肢臂7，所述前肢臂9的前端和前肢臂驱动电机8的输出轴连接，所述前肢臂驱动电机8驱动前肢臂9前后移动；所述执行器安装法兰11安装于前肢臂9的末端，所述掰片控制液压缸10通过所述执行器安装法兰11安装于前肢臂9，并且所述掰片控制液压缸10和前肢臂9相互垂直；还包括抽真空装置，所述抽真空装置安装于前肢臂9，并且所述真空吸盘22和抽真空装置连接，所述抽真空装置控制真空吸盘22的吸附。

所述下肢臂驱动电机4驱动所述下肢臂5上下摆动，从而带动所述掰片执行器上下移动，以便于所述掰片执行器取放玻璃。所述连接轴驱动电机驱动肢臂连接轴6转动，从而带动所述掰片执行器前后摆动，进而使掰片执行器倾斜，当玻璃放置在一个斜面或一个不平整的台面上时可通过肢臂连接轴6带动掰片执行器倾斜至和玻璃相同角度，从而在真空吸盘22吸取玻璃时真空吸盘22和玻璃表面充分接触，避免因接触不充分使吸取时真空吸盘22内部无法形成真空而不能吸牢玻璃，提高操作安全可靠性。所述前肢臂驱动电机8驱动前肢臂9前后移动，从而带动掰片执行器前后移动，扩大掰片执行器的掰片范围，实现对大尺寸玻璃的掰片，增大玻璃自动掰片机器人的适用范围。所述掰片控制液压缸10通过所述执行器安装法兰11安装于前肢臂9，即整个掰片执行器通过所述执行器安装法兰11安装于前肢臂9，连接可靠，方便安装和拆卸掰片执行器。所述掰片控制液压缸10和前肢臂9相互垂直，进而与动力推杆16连接的掰片杆17和前肢臂9保持平行，便于控制掰片角度，即仅需通过肢臂连接轴6控制前肢臂9的摆动角度即可控制掰片杆17的掰片角度。玻璃一般放在一个水平面上，从而仅需控制前肢臂9保持水平，则可确保掰片杆17保持水平并与玻璃的切割线5贴合，和确保真空吸盘22和玻璃表面充分接触而把玻璃吸牢。所述抽真空装置控制真空吸盘22的吸附，掰片前真空吸盘22先和玻璃表面充分接触，然后抽真空装置抽吸真空吸盘22内部的空气，从而使真空吸盘22内部形成真空而将玻璃吸牢；掰片后，抽真空装置往真空吸盘22的内部充入空气，从而真空吸盘22和玻璃分离。可根据玻璃的尺寸大小来决定所述真空吸盘22的数量，玻璃尺寸越大则真空吸盘22的数量越多，以提高所述玻璃抓取模块抓取玻璃的能力；多个真空吸盘22阵列式地排布于吸盘安装板15的一侧，以使玻璃抓取模块受力均匀，避免应力集中。

优选地，如图1所示，还包括控制器3和视觉检测器，所述视觉检测器安装于连结块13的底部，所述控制器3安装在旋转台2上，所述下肢臂驱动电机4、抽真空装置、肢臂连接轴6和前肢臂驱动电机8均与所述控制器3电连接，所述控制器3用于控制下肢臂驱动电机4、抽真空装置、连接轴驱动电机和前肢臂驱动电机8；并且所述视觉检测器通过通信网络和玻璃自动掰片机器人的控制器3建立通信，所述视觉检测器检测玻璃的切割线5的位置。实现自动对准切割线5和自动掰片，无需人工操作，降低掰片的人工投入，提高掰片效率和掰片稳定性。

优选地，使用所述玻璃自动掰片机器人的生产系统，包括玻璃输送台和玻璃自动掰片机器人，所述玻璃输送台设有导轨，所述玻璃自动掰片机器人安装在导轨上。作业时，玻璃可先进行翻转，使玻璃的切割线5的开口向下，从而掰片时掰片杆17作用于切割线5的开口的上部，更容易掰开玻璃；然后，将玻璃放置在输送台体的指定位置，通过视觉检测器检测玻璃上所有切割线5的位置；接着，视觉检测器将所有切割线5的位置信息发送给控制器3，所述视觉检测器通过图像摄取装置(分为CMOS和CCD两种)将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来获取切割线5位置信息。所述控制器3根据接收的切割线5位置信息，控制机械臂和掰片执行器的运动，使掰片杆17和切割线5对准，实现自动对准切割线5，提高掰片准确性，避免因掰片位置走偏而对玻璃造成损坏，提高掰片质量和掰片稳定性。所述玻璃自动掰片机器人安装在玻璃输送台的导轨上，从而对大尺寸的玻璃进行掰片时，无需移动玻璃，而是移动玻璃自动掰片机器人位置即可完成对大尺寸玻璃的掰片工序，提高掰片效率，降低掰片难度。

本实施例的玻璃自动掰片机器人具有以下有益效果：1.仅设置一个动力源(掰片控制液压缸10)，即可对玻璃同时产生一个向下的作用力F1和两个水平向外的作用力F3，节省动力消耗，结构更为紧凑，并且动作保持同步，提高掰片能力；2.对于具有多条纵横不一的切割线5的玻璃来说，所述玻璃自动掰片机器人实现无需移动玻璃在玻璃输送台的位置，仅通过移动掰片执行器位置即可对玻璃进行掰片，无需人工操作，降低掰片的人工投入，提高掰片效率和掰片灵活性；3.所述视觉检测器检测玻璃的切割线5的位置，使掰片杆17和切割线5对准，实现自动对准切割线5，提高掰片准确性，避免因掰片位置走偏而对玻璃造成损坏，提高掰片质量和掰片稳定性。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。