一种角码穿设结构总成的制作方法

本发明涉及光伏铝合金边框加工设备领域，尤其涉及一种可适配于多种铝合金加工设备上的角码穿设结构总成。

背景技术：

在光伏组件的生产过程中，电池片和玻璃、eva胶膜、tpt背板在一定的温度、压力和真空条件下粘结融合在一起后就要进行装框，即用铝合金边框将电池片及玻璃组件围绕固定以保护电池片及玻璃组件。

铝合金边框的由铝型材制成，首先要对铝型材进行切割，切割下来的铝型材通过输送机输直接送至穿角码设备上。通常，铝合金边框由4根铝型材通过角码组合在一起，边框材料的加工厂向组装厂供货时，短边框需穿入角码并通过铆点压合在一起，长边框无角码，但是需预先冲好铆点，组装厂在放入电池板后，将长边框插入角码即可完成组框。角码上设计有齿槽，使角码与边框通过铆点压合后不会松动。

在自动化生产设备上，铝合金边框型材通过输送结构达到穿角码工位上，配合穿角码工装进行角码装配。传统的以人工运输为主，可以保证工作精度，但是及其浪费人力资源。进而有一些皮带式的输送结构，但是型材在传输过程中方向难以保持一致，而且无法进行精确的定位，导致角码穿设工位上安装不整齐的问题。

例如中国发明专利《一种加工铝型材门窗用自动涂胶穿钢片及穿角码装置》，申请号为201210487820.9，其公开了工作台，在工作台上设有平行设置的两个支撑底座，在两支撑底座的每一端均设有一移动支撑座，在每一支撑底座上均设有位于两移动支撑座内侧的两个固定支撑座，在每个固定支撑座的倾斜侧面一侧均设有一涂胶机构，在每个支撑底座的同一端的移动支撑座和固定支撑座之间依次设有并排安装在支撑底座外侧的穿钢片机构和两套穿角码机构，移动支撑座驱动机构、压紧气缸、涂胶机构、穿钢片机构和穿角码机构分别与控制装置相连。

该发明专利虽然也是用于型材角码穿设的自动化设备，但是其角码件输送及穿设的方式并不合理。其角码件是竖直叠放的，本领域技术人员应当知晓，角码件是有厚度的，其不能再竖直方向上整齐堆叠，否则在进入工位时会极易错位。而且，竖直叠放角码对于设备高度是有巨大限制的，且这种布置方式会造成角码存储的限制，这在自动化生产设备上是非常不合理的。另外，对于全自动化的光伏铝合金加工生产线，角码穿设结构需要与其他工序装置产生协调配合，上述的结构显然不易组合，即便产生结构组合也难以从协调性上提高生产效率。

技术实现要素：

本发明的技术方案是：提出了一种角码穿设结构总成，解决了光伏铝合金加工设备上，对于铝合金边框角码穿设的问题，特别是提供了一种装夹定位精度高，自动化装配能力突出，适用性广泛的模块化结构。

本方案中涉及的：一种角码穿设结构总成，包括布置于底板上的装夹治具，装夹治具用于与输送结构进行工作配合，当光伏边框料被输送至装夹治具位置时，装夹治具可以迅速反应，将光伏边框料夹持住，并在进行对应工序加工时始终保持装夹状态。因此，本机构总成的第一个特点：通过对每根边框料的装夹形成一个持续的排列形式，这种装夹排列状态可以与大多数输送结构进行配合。而且，持续的排列可以实现连续的加工，且利于定位，适配于各自自动化加工生产线。

多个装夹治具列向排布以固定住边框料进行角码分步装配，加工过程中工序的切换时通过边框料与各加工工位之间的相对位置进行的。具体的说，第一种方式可以通过移动待加工的边框料来实施，即加工工位是固定的，通过输送结构将待加工边框料在各工位之间输送达到加工目的。第二种方式可以通过移动加工工位来实施，即待加工边框料的装夹位置是固定的，通过转动的工作台来调节加工工位。以上两种方式都可以实现本方案实施的目的。

角码分步装配至少包括多个工位，每个工位可以设置对应的加工机构，主要包括：穿设工位和冲孔工位。

穿设工位，配置为穿设机构，包括上料组件、转换通道和推入组件；堆叠有序的角码件被上料组件推入转换通道中下落并被引导翻转后落定，由推入组件推入边框料端部。目前，上料结构的形式多样化，例如背景技术中提及的送料方式也可以适用，但显然会影响加工或造成卡顿。本方案的另一特点在于将角码件通过转换通道进行输送的同时可以引导其翻转角度，从而达到合适的加工角度。因为，角码件通常是直角状，其在输送过中难以保证其放置角度。因此，通过装换通道可以解决该问题。另外，转换通道是根据标准角码件的轮廓尺寸设置的，因此在一定程度上可以筛选角码件，避免面残次工件进入加工。

冲孔工位，配置为冲孔机构，包括：用于压住边框料及角码件的执行件、用于角码件及边框料穿叠位置冲孔的冲针。冲孔机构的作用是在定位好的边框料及角码件上进行冲孔操作，因此，主要通过执行件对穿插角码件的边框料端部进行固定，然后通过自上而下的冲针进行冲孔作业。在确保定位精准的前提下，可以确保冲孔精度，提高产品质量。而本方案的另一特点在于结合了边框料的装夹形成一个连续的工序加工方式，这种方式能够很好的体现自动化加工的目的，完全解决人工问题，提高生产效率。

角码分步装配或包括：压入工位，因为角码件与边框料的装配形式不同，具体的说，若角码件与边框料间隙转配，那特么通过穿设工位就可以实现该工序。若角码件需要与边框料过盈配合，则需要角码件完全穿套在边框料的端面上，因此，在角码穿设好后需要再通过一次挤压才能完全解决这一问题。固，在穿设工位后再设置一个压入工位。在经过挤压后，角码件与边框料的端部完全过盈配合，从而再进入冲孔工序加工。

具体的，压入工位配置为压入机构，包括将角码件推入边框料端部形成过盈配合的执行件。即，通过一个水平向推出的执行件将角码件的一端完全推入到边框料的端部内。

优选的是，上料组件包括用于放置角码件的槽；槽的内堆码角码件，角码件横倒放置，依次序叠套形成一排。槽的一端通往转换通道，另一端则设置一个执行件用于持续推送排列好的角码件。槽还具有一个可以移动的效果，槽的整体是布置在一个横向的滑移机构上，滑移机构提供了槽在垂直于推送方向的水平方向上进行滑移，从而可以解决角码件补充的问题。

优选的是，转换通道配置为一个由上向下导通的流道；转换通道包括出口和进口；进口和出口分别布置在板状构件上。

进口，配置为契合角码件于上料组件中放置角度的通槽；进口的形状与上料组件内角码件的摆放位置的轮廓一致，且进口的尺寸略大于角码件的轮廓尺寸。

出口，配置为契合角码件于边框料上推入方向的通槽；出口的形状与角码件安装时摆正的轮廓一致，且出口的尺寸率大于角码件的轮廓尺寸。

优选的是，转换通道包括通道壁，通道壁形成于进口与出口相对应的轮廓位置以构成一个随自落体运动而产生角度翻转的通道体。简单的说就是进口与出口之间通过形成实体的通道壁，可以是渐变的连续曲面，也可以是对若干关键位置的对应连接部形成的。即，通过对轮廓两个端部对应位置连接、轮廓折角度对应位置连接，就可以形成基本的通道壁。

优选的是，通道壁由柱状件排列而成，柱状件为金属管或其他管件。

优选的是，进口处布置有定位部，定位部包括一个直角面，定位部位于进口的内角边缘以止挡角码件位移。上料形式可以看做角码件被推向定位部，定位部的直角面与角码件的内角契合，因此角码件此是一个直角状的部件，与角码件的轮廓形状相似，当角码件停留在进口上方，顺利的会从进口落下，或可能因为摩擦等产生停滞。因此，进口处布置有推杆及执行件，推杆位于进口上方，推杆由执行件驱动，从上方压下将角码件顺利推入进口，以便其顺利下落。

优选的是，推入组件包基板和挡板；基板和挡板之间形成一个用于角码件对准边框料端部推入的导向通道，毫无疑问的，该导向通道位于出口下方。根据上述的转换通道，角码件已经转变了直角位置，此时其中一条直角边必须与基板同向。随着持续下落，角码件上垂直于基板的端会触碰到挡板，随着角码件重心落入导向通道，角码件被竖向摆正。因此，挡板在角码件落入导向通道过程中碰撞角码件的一端以使角码件由横向转变为立向。

优选的是，随着角码件立起，挡板通过执行件驱动并产生调节通道宽度的位移以对角码件进行维稳夹持，确保其对准穿设位置。

优选的是，上料组件还包括多个角码仓，角码仓用于对角码槽进行装载，角码仓通过执行件进行横向和纵向的位移。同时，角码仓内布置执行件以在角码仓和角码槽对接时将角码推入角码槽。

优选的是，压入机构包括用于接触角码件并横向推动角码件的块状部。对于过盈配合的角码，需要一定的挤压力将角码压入，块状部底部包括一个与边框料斜端面接触的斜坡面，斜坡面与边框料斜端面斜度相同以对角码件推入深度进行控制。

优选的是，角码分步装配包括：对齐工位，配置为对齐机构，包括布置于边框料两端侧的执行件以在边框料长度方向上进行位置对齐校准。

优选的是，装夹治具包括微调定位部及执行件；执行件将边框料向微调定位部推紧以从边框料宽度方向进行夹持。

优选的是，微调定位部包括第一定位块和第二定位块；第一定位块与第二定位块之间通过导轴进行导向装配；第一定位看与第二定位块之间通过螺杆进行间距调节。

优选的是，每个工位包括两个加工位置以进行双根边框料同步加工，可以进行多根同时加工，提高生产效率。

本发明的优点是：

1、本结构根据光伏边框料的加工工序进行合理设计，通过多个工位组合进行配合加工，可以完成铝型材边框料的角码安装；各结构配合能力突出，有效提高设备的生产效率，而且结构紧凑，加工精度高，可以广泛应用于光伏产品的自动化生产加工。

2、本结构基于光伏边框料自动化加工生产的设计要求，针对角码的自动上料特点，设计对应的角码穿设机构、冲孔机构及压入机构等等，合理的结构布置，提高了设备的自动化能力，而且对于设备工作效率起到了提升效果。

3、本结构在角码件移动的过程中对角码件进行角度的自动调整，通过角码件自由下落的动能结合渐变的曲面通道，结构简单易行，效果理想，而且配合结构合理，便于整体的维护。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明角码穿设结构总成的结构图；

图2为本发明角码穿设结构总成的穿设工位布置图；

图3为本发明角码穿设结构总成的穿设机构的结构图；

图4为本发明角码穿设结构总成的转换通道的结构图；

图5为本发明角码穿设结构总成的冲孔机构的结构图；

图6为本发明角码穿设结构总成的冲头部分的结构图；

图7为图1中b区的局部放大图；

图8为本发明角码穿设结构总成的装夹治具结构图；

图9为本发明角码穿设结构总成的微调定位部结构图；

其中：其中：1、装夹治具；11、微调定位部；12、装夹气缸；111、第一定位块；112、第二定位块；113、导轴；114、螺杆；2、穿设机构；21、上料组件；211、角码槽；212、推块；213、无杆气缸；214、横向电缸；221、转换通道；2211、上端板；2212、下端板；2213、进口；2214、出口；2215、圆管件；2216、外板；222、推杆；223、定位部；224、推杆气缸；23、推入组件；231、基板；232、挡板；233、挡板气缸；3、冲孔机构；31、支架；32、冲针；33、气液增压缸；34、垂直压紧气缸；35、角码压紧气缸；36、限位螺钉；4、压入机构；41、压入电缸；42、压块；5、对齐机构；6、底板。

具体实施方式

实施例1：

一种角码穿设结构总成，如图1所示，包括布置于底板6上的：装夹治具1、穿设工位和冲孔工位。

装夹治具1用于与输送结构进行工作配合，当光伏边框料被输送至装夹治具位置时，装夹治具1可以迅速反应，将光伏边框料夹持住，并在进行对应工序加工时始终保持装夹状态。

如图1所示，多个装夹治具1呈列状排开，边框料的端部被装夹治具1夹持，因此边框料也呈列状布置。这种方式还可以组合边框料的输送结构，通过向前平移达到输送目的，而且每个工位上都采用装夹治具，因此可以在输送和装夹切换之间确保位置精度。

因此，本方案为通过移动待加工的边框料来实施，即加工工位是固定的，通过输送结构将待加工边框料在各工位之间输送达到加工目的。试想一下，如果装夹工位设置两组，那么加工工位可以通过一个转动精度较高的工作平台来布置，通过转动角度控制，可以进行装夹位置不同工序的加工。但是显然这种布置比较浪费能源，既然在需要工件移动送料的前提下，第一方式更具有结构便利性，而且能够节省能耗。

穿设工位，配置为穿设机构2，包括上料组件21、转换组件22和推入组件23；堆叠有序的角码件被上料组件21推入转换组件22中下落并被引导翻转后落定，由推入组件23推入边框料端部。目前，上料结构的形式多样化，例如背景技术中提及的送料方式也可以适用，但显然会影响加工或造成卡顿。本方案的另一特点在于将角码件通过转换组件22中的转换通道21进行输送的同时可以引导其翻转角度，从而达到合适的加工角度。因为，角码件通常是直角状，其在输送过中难以保证其放置角度。因此，通过装换通道可以解决该问题。另外，转换通道21是根据标准角码件的轮廓尺寸设置的，因此在一定程度上可以筛选角码件，避免面残次工件进入加工。

冲孔工位，配置为冲孔机构3，如图6所示，包括：用于压住边框料及角码件的执行件、用于角码件及边框料穿叠位置冲孔的冲针32。冲孔机构3的作用是在定位好的边框料及角码件上进行冲孔操作，因此，主要通过执行件对穿插角码件的边框料端部进行固定，然后通过自上而下的冲针32进行冲孔作业。在确保定位精准的前提下，可以确保冲孔精度，提高产品质量。而本方案的另一特点在于结合了边框料的装夹形成一个连续的工序加工方式，这种方式能够很好的体现自动化加工的目的，完全解决人工问题，提高生产效率。

以上结构就可以对角码件进行非过盈穿设的加工，但是如果需要对角码件进行过盈穿设，那么可以增设一个压入工位。该压入工位布置于穿设工位和冲孔工位之间，用于将角码件彻底推入边框料的端部。

压入工位配置为压入机构4，如图7所示，包括将角码件推入边框料端部形成过盈配合的执行件。即，通过一个水平向推出的执行件将角码件的一端完全推入到边框料的端部内。

实施例2：

一种角码穿设结构总成，包括布置于底板6上的：装夹治具1、穿设工位、冲孔工位、或压入工位。

装夹治具1包括微调定位部11及执行件，如图8所示，本实施例中执行件为装夹气缸12，装夹气缸12的活塞杆前端形成接触边框料的平面，装夹气缸12将边框料向微调定位部11推紧以从边框料宽度方向进行夹持。

微调定位部11包括第一定位块111和第二定位块112，如图9所示，第一定位块111与第二定位块112之间通过导轴113进行导向装配，第一定位块111与第二定位块112之间通过螺杆114进行间距调节。微调定位部11的使用目的是：当型材改变，角码与型材的前后位置或者冲压铆点的前后位置发生变化时，可快速调整。

穿设工位，配置为穿设机构2，包括上料组件21、转换组件22和推入组件23。

上料组件21包括一个用于码叠角码件的槽，本实施例中为一个水平向布置的角码槽211。如图3所示，上料组件21被型材件架设在一定高度上，角码槽211的前端通往转换通道221，角码槽211的后端布置一个v型的推块212，该推块212有一个沿角码槽方向推出的无杆气缸213驱动。推块212的端面根据角码件的折角面加工成适配的直角状，通过无杆气缸213的伸出，推块212可以将依次码叠的角码件持续地推向转换通道221。同时，结构上还布置了感应开关，感应开关得到信号，无杆气缸213释放压力，通过一个中通阀使无杆气缸前后腔压力平衡。

本实施例中，角码槽211为了能够进一步获得装载能力，因此，角码槽211的由一个垂直于其伸缩的横向电缸214进行横向推拉，当角码槽211内的角码件使用完后，可以将角码槽211横向推出进行补充装载。角码槽211三个为一组，每个角码槽211内放置一组角码件，在第一组角码件用完之后，横向电缸向前运动，换成第二组角码槽211继续工作，在第二组角码件用完之后，横向电缸214再向前运动，换成第三组角码槽211继续工作，在第三组角码件用完的时候，横向电缸214向后退一步，切换至第二组角码，等第二组角码用完再切换至第一组角码，这样的工作模式节约了更换角码仓的时间，也使补料能够不间断补料，发挥其最大效能。

转换通道221包括上端板2211和下端板2212，如图4所示，上端板2211上开设进口2213，下端板2212上开设出口2214，在两块板之间通过圆管件2215形成通道壁。结合上料组件21可知，角码件的摆放是横倒的，俯视看形似顺次叠码的“>>>”。而在穿设工位上，需要角码件处于一个插入端对准边框料端部的状态。因此，转换通道221可以起到引导作用。

堆叠有序的角码件被上料组件21推入转换通道221的进口2213中，随着角码件自由下落并被引导翻转后落定呈标准位置，最后由推入组件23推入边框料端部。

从附图上看出，转换通道221的外部包覆一层外板2216，可以将转换通道围起来起到保护作用。

角码件在上料组件21输送过程中，并不是可以自主完全进入转换通道221的。因此，在转换通道的进口还布置了推杆222和定位部223。

定位部223的前端为一个直角面，如图3所示，定位部223位于进口的内角边缘以止挡角码件位移。上料形式可以看做角码件被推向定位部223，定位部223的直角面与角码件的内角契合，因此角码件此是一个直角状的部件，与角码件的轮廓形状相似，当角码件停留在进口2213上方，顺利的会从进口2213落下，或可能因为摩擦等产生停滞。因此，进口2213处布置有推杆222及推杆气缸224，推杆222位于进口2213上方，推杆222由推杆气缸224驱动，从上方压下将角码件顺利推入进口，以便其顺利下落。

角码件从转换通道221的出口2214落下，在转换通道221的出口2214处，推入组件23由基板231和挡板232形成一个用于角码件对准边框料端部推入的导向通道。因为随着角码件下落，角码件上垂直于基板231的端会触碰到挡板232，随着角码件重心落入导向通道，角码件被竖向摆正。因此，挡板232在角码件落入导向通道过程中碰撞角码件的一端以使角码件由横向转变为立向。挡板232作为一个活动的构件由挡板气缸233推动，通过调节挡板232与基板231之间的间距来起到通道调节作用。一般的挡板232与基板231之间形成的通道宽度比角码略大0.1-0.2mm。

在角码件顺利落入导向通道后，此时就可以通过另一个推出气缸234将角码件顺着导向通道推入边框料的端部。

实施例3：

一种角码穿设结构总成，包括布置于底板6上的：装夹治具1、穿设工位、冲孔工位、或压入工位。

装夹治具1包括微调定位部11及执行件，本实施例中执行件为装夹气缸12，装夹气缸12的活塞杆前端形成接触边框料的平面，装夹气缸12将边框料向微调定位部11推紧以从边框料宽度方向进行夹持。

微调定位部11包括第一定位块111和第二定位块112，第一定位块111与第二定位块112之间通过导轴113进行导向装配，第一定位块111与第二定位块112之间通过螺杆114进行间距调节。微调定位部11的使用目的是：当型材改变，角码与型材的前后位置或者冲压铆点的前后位置发生变化时，可快速调整。

冲孔工位，配置为冲孔机构3，如图5和6所示，包括：用于压住边框料及角码件的执行件、用于角码件及边框料穿叠位置冲孔的冲针32。本实施例中，主要由支架31、冲头部分、气液增压缸33、垂直压紧气缸34、角码压紧气缸35等组成，冲头部分由冲针32和限位螺钉36组成，冲头部分通过导杆与支架31进行导向配合。气液增压缸33为冲头部分提供持续的冲压力，而垂直压紧气缸34从边框料的上侧下压，角码压紧气缸35从边框料的轴端侧将角码件压在边框料端部。限位螺钉36的作用是为了进行冲压力控制，避免结构损伤及工件变形，提供一个限位控制效果。

冲孔机构的作用是在定位好的边框料及角码件上进行冲孔操作，因此，主要通过执行件对穿插角码件的边框料端部进行固定，然后通过自上而下的冲针进行冲孔作业。在确保定位精准的前提下，可以确保冲孔精度，提高产品质量。而本方案的另一特点在于结合了边框料的装夹形成一个连续的工序加工方式，这种方式能够很好的体现自动化加工的目的，完全解决人工问题，提高生产效率。

实施例4

一种角码穿设结构总成，包括布置于底板6上的：装夹治具1、穿设工位、冲孔工位、或压入工位。

装夹治具1包括微调定位部11及执行件，本实施例中执行件为装夹气缸12，装夹气缸12的活塞杆前端形成接触边框料的平面，装夹气缸12将边框料向微调定位部11推紧以从边框料宽度方向进行夹持。

因为角码件与边框料的装配形式不同，具体的说，若角码件与边框料间隙转配，那特么通过穿设工位就可以实现该工序。若角码件需要与边框料过盈配合，则需要角码件完全穿套在边框料的端面上，因此，在角码穿设好后需要再通过一次挤压才能完全解决这一问题。固，在穿设工位后再设置一个压入工位。在经过挤压后，角码件与边框料的端部完全过盈配合，从而再进入冲孔工序加工。

压入工位配置为压入机构4，包括将角码件推入边框料端部形成过盈配合的执行件。即，通过一个水平向推出的执行件将角码件的一端完全推入到边框料的端部内。压入电缸41推动压块42将角码挤压到位，压块42的底部装配在一根导轨上进行导向滑动，压块42的前端面底边处设置为斜面，斜面的角度与边框材料的角度一致，通过调整压块42与边框材料的相对高低位置，可实现所需要的挤压深度。

对齐工位，配置为对齐机构5，对齐机构5布置于穿设工位之前，属于准备工序。对齐机构5包括布置于边框料两端侧的执行件以在边框料长度方向上进行位置对齐校准。本实施例中为两个对其气缸，通过对边框料端部位置的确定来保障所有加工位置的一致性。

本发明实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明的。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明的所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。