一种用于装配框类零件的机械手及其治具的制作方法

本发明涉及组装自动化技术领域，尤其涉及一种用于装配框类零件的机械手及其治具。

背景技术：

现有技术中的背光源产品主要部件有背板、胶框、导光板、FPC组件、扩散膜、增光膜、遮光膜等，在背光源产品的生产装配过程中采用了一些自动化设备，比如自动贴膜机就是将扩散膜、增光膜、遮光膜等光学膜按工艺顺序依次贴合的一种行业新兴生产设备，该设备通过若干工位精密旋转平台移动作业，依次完成除尘、撕膜、送料、定位、叠合、整压、取料等多道工序，但在贴膜之前的半成品的组装工作，却是采用人工方式将胶框压入背板内，人工作业效率低下，操作精度低，产品稳定性差，熟练工培训成本高，而且像胶框这种框类零件共同特点就是边框窄，刚性差，受力易变形，需要整形，导致常规的机械手无法抓取，有待改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种替代人工操作、高效率的、用于装配框类零件的机械手及其治具。

本发明是这样实现的：一种用于装配框类零件的机械手治具，包括基座、抓框装置和推框装置，所述抓框装置包括第一气缸、控制芯块、相互配合用于抓取框类零件边框的内机械爪和外机械爪，所述基座上设有导孔，所述内机械爪和外机械爪上均设有导正滑块，所述导正滑块与所述导孔滑动配合，所述第一气缸设置在基座的上盖板上，所述控制芯块设置在第一气缸的气缸轴上，所述控制芯块上设有用于驱动内机械爪和外机械爪内外相对移动的凸轮结构，所述基座上还设有使内机械爪和外机械爪复位的复位弹簧，所述第一气缸驱动控制芯块移动，控制芯块通过凸轮结构驱动内机械爪和外机械爪内外相对移动，从而抓取或松开框类零件；所述推框装置包括第二气缸、推框圈和连接板，所述第二气缸设置在基座的上盖板上，所述第二气缸的气缸轴通过连接板与推框圈连接，所述第二气缸驱动连接板和推框圈移动，从而推出框类零件以完成装配。

其中，所述内机械爪和外机械爪的数量均为4个，分别用于抓取框类零件的四个边框，所述控制芯块的四周侧面均对应设有凸轮结构。

其中，所述内机械爪和外机械爪上还设有轴承，所述轴承与控制芯块上的凸轮结构滚动配合。

其中，所述第二气缸数量为二个，同步动作，分布于第一气缸的两侧。

其中，所述机械手治具还包括压卡脚装置， 所述压卡脚装置包括第三气缸、推片和推片联动板，所述第三气缸设置在基座的上盖板上，所述第三气缸的气缸轴与推片联动板固定连接，所述推片设置在推片联动板上。

其中，所述第三气缸数量为二个，且同步动作，分布于第一气缸的两侧。

其中，所述第三气缸为螺牙气缸。

本发明的另一种技术方案为：一种用于装配框类零件的机械手，包括X-Z轴工作台和上面所述的机械手治具，所述机械手治具设置在Z轴工作台上。

本发明的有益效果为：所述机械手治具包括基座、抓框装置和推框装置，所述抓框装置包括相互配合用于抓取边框的内机械爪和外机械爪，第一气缸驱动控制芯块上下移动，控制芯块上的凸轮结构带动内机械爪和外机械爪内外相对移动，从而实现抓取或松开框类零件。由于抓框装置是抓取框类零件的边框，不会导致框类零件整体受力变形，而且通过设计控制芯块上的凸轮结构形状，可以使内机械爪和外机械爪同步动作，动作精确，从而具有了整形功能。被校正形态的框类零件位置精确，容易被推框装置中的推框圈直接压入背板，完成装配，推框圈与框类零件接触面积大，所以受力均匀，不易变形，操作精度高。所述机械手治具配合X-Z轴工作台，可以快速移动，取件装配，组装速度快，可代替传统的手工组装方式。

附图说明

图1是本发明所述用于装配框类零件的机械手的使用状态图；

图2是本发明所述用于装配框类零件的机械手治具实施例的结构示意图；

图3是本发明所述用于装配框类零件的机械手治具实施例另一角度的结构示意图；

图4是本发明所述用于装配框类零件的机械手治具实施例的爆炸图；

图5是框类零件的局部放大图。

其中，100、机械手；101、X-Z轴工作台；102、机械手治具；200、圆盘治具；201、背板；300、框类零件放置治具；301、框类零件；302、卡脚；1、基座；11、上盖板；12导孔；2、抓框装置；21、第一气缸；22、内机械爪；23、外机械爪；24、导正滑块；25、控制芯块；251、凸轮结构；26、复位弹簧；27、轴承；3、推框装置；31、第二气缸；32、推框圈；33、连接板；4、压卡脚装置；41、第三气缸；42、推片；43、推片联动板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

作为本发明用于装配框类零件的机械手的实施例，如图1至5所示，机械手100包括X-Z轴工作台101和机械手治具102，所述机械手治具102设置在Z轴工作台上。所述X-Z轴工作台101用于快速搬运机械手治具102，在框类零件放置治具300和放置背板201的圆盘治具200之间往复运动。所述机械手治具102包括基座1、抓框装置2和推框装置3，所述抓框装置2包括第一气缸21、控制芯块25、相互配合用于抓取框类零件边框的内机械爪22和外机械爪23，所述基座1上设有导孔12，所述内机械爪22和外机械爪23上均设有导正滑块24，所述导正滑块24与所述导孔12滑动配合，所述第一气缸21设置在基座1的上盖板11上，所述控制芯块25设置在第一气缸21的气缸轴上，所述控制芯块25上设有用于驱动内机械爪22和外机械爪23内外相对移动的凸轮结构251，所述基座1上还设有使内机械爪22和外机械爪23复位的复位弹簧26，所述第一气缸21驱动控制芯块25移动，控制芯块25通过凸轮结构251驱动内机械爪22和外机械爪23内外相对移动，从而抓取或松开框类零件301；所述推框装置3包括第二气缸31、推框圈32和连接板33，所述第二气缸31设置在基座1的上盖板11上，所述第二气缸31的气缸轴通过连接板33与推框圈32连接，所述第二气缸31驱动连接板33和推框圈32移动，从而推出框类零件301以完成装配。

在本实施例中，如图5所示，框类零件301上还具有卡脚302，用于和背板上的卡槽相配合，数量较多，十几个都较为常见，通过推框装置3的装配流程后，并不能完全保证所有的卡脚302也卡合到位。所以增加了压卡脚装置4， 所述压卡脚装置4包括第三气缸41、推片42和推片联动板43，所述第三气缸41设置在基座1的上盖板11上，所述第三气缸41的气缸轴与推片联动板43固定连接，所述推片42设置在推片联动板43上，推片42专门用于压合卡脚302，再一次确保所有卡脚302都被卡合到位。

本实施例所述机械手的动作顺序为：首先，X-Z轴工作台101带动机械手治具102到达框类零件放置治具300上方，下降到合适位置，第一气缸21动作，驱动控制芯块25向上移动（也可以向下，根据凸轮结构的具体结构而定），控制芯块25在上升过程中，其上的凸轮结构251驱动内机械爪22和外机械爪23内外相对平行移动，从而夹紧并抓取框类零件301；然后X-Z轴工作台101把机械手治具102和框类零件301一起提升并平移到圆盘治具200上方，下降到合适位置，第二气缸31动作，驱动推框圈32下移，把框类零件301推入背板201里；再然后第三气缸41动作，驱动推片连接板43和推片42把所有的卡脚302都卡合到位，完成装配工作；X-Z轴工作台101把机械手治具102再次提升平移到框类零件放置治具300的上方，在此过程中第一气缸21、第二气缸31和第三气缸41工作，恢复到初始位置，重复动作进行下一次装配。

在本实施例中，所述控制芯块25上的凸轮结构251设计非常重要，控制芯块25动作为上下运动，需要保证内机械爪22和外机械爪23运动的同步性和精确一致性，才能又快又稳地抓取框类零件301。另外，所述导正滑块24设置在基座1的导孔12内，主要作用是保证内机械爪22和外机械爪23纵向或横向的移动更精准，不偏斜，在抓取框类零件301时，其边框受力均匀，具有整形效果。

在本实施例中，为了增加所述内机械爪22和外机械爪23与控制芯块25上凸轮结构251相对运动的顺畅度，在内机械爪22和外机械爪23上还设有轴承27，把滑动配合变成了滚动配合，减小了摩擦力，降低各部件的磨损。

本发明所述机械手治具102的抓框装置2是抓取框类零件301的边框，不会导致框类零件301整体受力变形，而且通过设计控制芯块25上的凸轮结构251形状，可以使内机械爪22和外机械爪23同步动作，动作精确，还具有了整形功能。被校正形态的框类零件301位置精确，被推框装置3中的推框圈32直接压入背板201，完成初步装配，推框圈32与框类零件301接触面积大，所以受力均匀，不易变形，操作精度高；压卡脚装置4则可以进一步保证所有的卡脚3002都能被卡合到位。所述机械手治具102配合X-Z轴工作台101，可以快速移动，取件装配，组装速度快，可代替传统的手工组装方式。

在本实施例中，所述内机械爪22和外机械爪23的数量均为4个，分别用于抓取框类零件301的四个边框，所述控制芯块252的四周侧面均对应设有凸轮结构251。当框类零件只有三个边框甚至二个边框时，内机械爪和外机械爪的数量也可以相对应地减少。

在本实施例中，所述第二气缸31数量为二个，且同步动作，分布于第一气缸21的两侧，由于第一气缸21一般都会设置在基座1的中央位置，所以第二气缸31需要偏置，当框类零件301较大或者长宽比较大时，偏置的单一气缸无法提供均衡的驱动力，导致推框装置3动作不够顺畅，设置二个第二气缸31，并分布于第一气缸21的两侧，就可以轻松解决驱动力均衡的问题。

在本实施例中，所述第三气缸41数量为二个，且同步动作，分布于第一气缸21的两侧，设置的目的跟设置二个第二气缸31目的是一样的，此处不再赘述。为了减小整个机械手治具102的体积，所述第三气缸41优选螺牙气缸，螺牙气缸具有体积小、行程短的特点，非常适合在此处应用。

并不是所有的框类零件都会有卡脚，所以机械手治具并不一定要设置压卡脚装置，当机械手治具只包括抓框装置和推框装置时，那么机械手的动作顺序为：首先，X-Z轴工作台带动机械手治具到达框类零件放置治具上方，下降到合适位置，第一气缸动作，驱动控制芯块向上移动，控制芯块在上升过程中，其上的凸轮结构驱动内机械爪和外机械爪内外相对移动，从而夹紧并抓取框类零件；然后X-Z轴工作台把机械手治具和框类零件一起提升并平移到圆盘治具上方，下降到合适位置，第二气缸动作，驱动推框圈下移，把框类零件推入背板里，完成装配工作；X-Z轴工作台把机械手治具再次提升平移到框类零件放置治具的上方，在此过程中第一气缸和第二气缸工作，恢复到初始位置，重复动作进行下一次装配。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。