协作式多功能木板加工装置及木板胶合方法

技术领域

本发明属于木材加工技术领域，具体涉及一种协作式多功能木板加工装置及木板胶合方法。

背景技术

目前，木板加工后，可以作为夹具、包装箱、集装箱等多种功能。木板的加工方式，较为常见的是半自动加工方式和基于机械臂单一工具的加工方式。当加工过程涉及到打磨、涂胶、胶合等多个工序时，加工工序复杂且涉及多种工具，但是传统的加工方式只能安装一种工具，不同的工序需要手动进行工具的更换，更换操作比较费时费力，导致加工周期比较长，不利于提高加工的效率和降低生产加工所需成本。

发明内容

本发明实施例提供一种协作式多功能木板加工装置及木板胶合方法，旨在解决针对木板的打磨、涂胶、胶合等加工工序更换工具作业不方便，加工周期长、加工效率低、费时费力的问题。

第一方面，为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种协作式多功能木板加工装置，包括：机架、设置于所述机架上的动力切换机构、打磨机构、涂胶机构、修复机构和胶合夹紧机构；所述动力切换机构可选择性地驱动所述打磨机构或修复机构；所述胶合夹紧机构用于将多层涂胶的木板夹紧辅助胶合。

结合第一方面，在一种可实现的方式中，所述动力切换机构包括动力驱动电机、与所述动力驱动电机连接的主动齿轮、以及用于驱动所述动力驱动电机沿切换方向往复移动的伸缩结构；

所述打磨机构包括打磨主轴、设置于所述打磨主轴上的打磨齿轮以及设置于所述打磨主轴一端的打磨片；所述伸缩结构顶升所述动力驱动电机，可使所述打磨齿轮与所述主动齿轮啮合；

所述修复机构包括收集箱、设置于所述收集箱内的螺旋推进器、与所述收集箱连通的导出管以及设置于所述螺旋推进器端部的修复齿轮，所述修复齿轮和所述导出管对称设置于所述螺旋推进器的两端，且均位于所述收集箱的外侧；所述伸缩结构驱动所述动力驱动电机下降，可使所述修复齿轮脱离所述打磨齿轮与所述主动齿轮啮合。

结合第一方面，在一种可实现的方式中，所述打磨主轴为空心轴，所述打磨片的中心设置有连通所述打磨主轴中空孔的中心孔；

所述涂胶机构包括布设于所述打磨主轴内的涂胶管以及设置于所述涂胶管端部的涂胶头，所述涂胶头设置于所述中心孔内并探出所述中心孔；所述涂胶头通过轴承与所述中心孔转动连接，所述涂胶管通过轴承与所述打磨主轴转动连接；所述涂胶管与外置供胶机构连接。

结合第一方面，在一种可实现的方式中，还包括木屑收集机构，所述木屑收集机构包括木屑收集壳、收集管以及抽风扇；所述木屑收集壳半包围的设置于所述打磨片的外侧；所述收集管连通所述收集箱和所述木屑收集壳，所述打磨主轴上设置有第一伞齿轮，所述收集箱的上方设置有与所述第一伞齿轮啮合的第二伞齿轮，所述抽风扇设置于所述第二伞齿轮上且伸入所述收集箱内；所述收集箱内设置有分隔板，所述分隔板将所述收集箱分隔为收集木屑的上容纳腔和用于木屑与胶液混合的下容纳腔，所述螺旋推进器位于所述下容纳腔内，所述下容纳腔的侧面设置有补胶口；所述分隔板上还设置有下料口，所述下料口上设置有混合时用于木屑进入所述下容纳腔可打开的翻转板；其中，所述上容纳腔的外侧设置有用于驱动所述翻转板向下旋转打开的打开驱动机构，所述上容纳腔的侧面还设置有用于将多余的木屑排出的出料口，所述出料口设置有挡板。

结合第一方面，在一种可实现的方式中，所述木屑收集壳的边沿设置有刷胶毛刷。

结合第一方面，在一种可实现的方式中，所述胶合夹紧机构包括设置于所述机架上的夹紧推送结构和拧紧结构；

所述夹紧推送结构包括设置于所述修复机构下方的旋转主盘以及设置于所述修复机构一侧的夹紧器补充组件；所述旋转主盘上沿圆周方向均匀地设置有多个导向槽，所述导向槽远离所述旋转主盘中心的一端设置有可活动的拨片，所述旋转主盘的中心设置有与所述导向槽一一对应的推送器，所述推送器沿径向伸缩并可伸入所述导向槽内；

所述夹紧器补充组件包括设置于所述机架侧面的容纳箱、沿所述容纳箱内竖直方向层叠有多个夹紧器以及夹紧限位子组件，所述夹紧限位子组件设置于所述容纳箱内且对应限位各所述夹紧器，所述容纳箱的底部外侧还设置有伸缩器，所述伸缩器伸入所述容纳箱内并可将最底层的所述夹紧器推送入所述导向槽内。

结合第一方面，在一种可实现的方式中，所述夹紧器包括依次连接的底板、侧板、顶板以及设置于所述顶板上的顶紧螺栓，所述底板、所述侧板和所述顶板构成槽形结构；

所述拧紧结构包括设置于所述机架上的拧紧驱动电机以及连接于所述拧紧驱动电机的拧紧套筒。

结合第一方面，在一种可实现的方式中，所述夹紧限位子组件包括两块平行夹紧板以及连接于所述夹紧板与所述容纳箱内壁之间的多个弹簧。

结合第一方面，在一种可实现的方式中，所述推送器包括线性推杆以及连接于所述线性推杆上的推板，所述推板可沿所述导向槽移动，将所述夹紧器推出夹持多层木板。

第二方面，本发明实施例还提供了一种木板胶合方法，利用所述的协作式多功能木板加工装置，所述方法包括：

动力切换机构与打磨机构接合，驱动打磨机构对木板进行一次打磨；

当检测到木板上局部缺陷需要修复时，所述动力切换机构与修复机构接合，修复缺陷部位；

当检测到木板无缺陷后，所述动力切换机构与所述修复机构脱开，修复部位凝固后，接合所述打磨机构对修复部位进行二次打磨；或者

当检测到木板无缺陷时，所述动力切换机构脱开所述打磨机构；

启动涂胶机构，对经打磨的木板进行涂胶；

胶合夹紧机构将经检测无缺陷的多层木板夹紧胶合。

本发明提供的协作式多功能木板加工装置及方法，与现有技术相比，有益效果在于：机架上集成有动力切换机构、打磨机构、涂胶机构、修复机构和胶合夹紧机构，机架与机械臂连接，机械臂带动机架整体移动，实现对木板不同位置的打磨、涂胶、修复及胶合夹紧；动力切换机构可以选择性地驱动打磨机构和修复机构进行打磨和修复作业，当动力切换机构与打磨机构和修复机构均脱开时，可进行对木板的胶合夹紧作业。

这种装置集成打磨、涂胶、胶合夹紧等多种工序，且不同加工工序之间切换时，不需要人工手动拆卸更换其他加工工具，大大提升了加工的工作效率，缩短了加工周期，降低了劳动强度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的协作式多功能木板加工装置的立体结构示意图一；

图2为本发明实施例提供的协作式多功能木板加工装置的立体结构示意图二；

图3为本发明实施例提供的协作式多功能木板加工装置的立体结构示意图三；

图4为本发明实施例提供的协作式多功能木板加工装置的内部传动平面结构示意图；

图5为本发明实施例提供的协作式多功能木板加工装置的内部传动立体结构示意图；

图6为本发明实施例提供的旋转主盘的立体结构示意图；

图7为本发明实施例提供的夹紧器的立体结构示意图；

图8为本发明实施例提供的收集箱内分隔板及翻转板的打开驱动机构的结构示意图；

附图标记说明：

1、打磨片；2、涂胶头；3、木屑收集壳；4、刷胶毛刷；5、导出管；6、收集箱；601、补胶口；602、分隔板；603、翻转板；604、出料口；7、导向槽；701、拨片；702、限位板；8、旋转主盘；9、容纳箱；10、伸缩器；11、涂胶管；12、打磨主轴；121、打磨齿轮；122、第一伞齿轮；13、收集管；14、拧紧结构；141、拧紧驱动电机；142、拧紧套筒；15、螺旋推进器；16、夹紧限位子组件；161、弹簧；162、夹紧板；17、夹紧器；171、拧紧螺栓；172、顶板；173、侧板；174、底板；18、辅助齿轮；19、修复齿轮；20、伸缩结构；21、动力切换机构；211、动力驱动电机；212、主动齿轮；22、辅助风机；221、风扇；222、风扇齿轮；23、第二伞齿轮；24、抽风扇；25、推送器；251、推板；26、打开驱动机构。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。

请一并参阅图1至图5，现对本发明提供的协作式多功能木板加工装置进行说明。所述协作式多功能木板加工装置，包括：机架、设置于机架上的动力切换机构21、打磨机构、涂胶机构、修复机构和胶合夹紧机构；动力切换机构21可选择性地驱动打磨机构或修复机构；胶合夹紧机构用于将多层涂胶的木板夹紧辅助胶合。

本发明提供的协作式多功能木板加工装置，与现有技术相比，有益效果在于：机架上集成有动力切换机构21、打磨机构、涂胶机构、修复机构和胶合夹紧机构，机架与机械臂连接(连接图1中a处)，机械臂带动机架整体移动，实现对木板不同位置的打磨、涂胶、修复及胶合夹紧；动力切换机构21可以选择性地驱动打磨机构和修复机构进行打磨和修复作业，当动力切换机构21与打磨机构和修复机构均脱开时，可进行对木板的胶合夹紧作业。

这种装置集成打磨、涂胶、胶合夹紧等多种工序，且不同加工工序之间切换时，不需要人工手动拆卸更换其他加工工具，大大提升了加工的工作效率，缩短了加工周期，降低了劳动强度。

需要说明的是，动力切换机构21、打磨机构、修复机构及胶合夹紧机构均采用防护罩或箱体保护。

在一些实施例中，如图1至图5所示，动力切换机构21包括动力驱动电机211、与动力驱动电机211连接的主动齿轮212、以及用于驱动动力驱动电机211沿切换方向往复移动的伸缩结构20；其中，伸缩结构20可以为蜗轮蜗杆升降方式、液压缸升降方式、气缸升降方式等其中的一种，主要目的是带动动力切换机构21升降在打磨机构和修复机构之间切换。

如图1至图5所示，打磨机构包括打磨主轴12、设置于打磨主轴12上的打磨齿轮121以及设置于打磨主轴12一端的打磨片1；伸缩结构20顶升动力驱动电机211，可使打磨齿轮121与主动齿轮212啮合，动力驱动电机211通过主动齿轮212、打磨齿轮121带动打磨主轴12旋转，从而实现打磨片1对木板的打磨。

如图1至图5所示，修复机构包括收集箱6、设置于收集箱6内的螺旋推进器15、与收集箱6连通的导出管5以及设置于螺旋推进器15端部的修复齿轮19，修复齿轮19和导出管5对称设置于螺旋推进器15的两端，且均位于收集箱6的外侧；伸缩结构20驱动动力驱动电机211下降，可使修复齿轮19脱离打磨齿轮121与主动齿轮212啮合。

其中，在收集箱6上方设置有保护打磨主轴12的防护罩。

设定主动齿轮212脱离打磨齿轮121和修复齿轮19的状态为初始状态，此时，动力驱动电机空转；当需要打磨工作时，伸缩结构20驱动动力切换机构21上升，主动齿轮212与上方的打磨齿轮121啮合为第一状态，此时动力驱动电机211带动打磨主轴12旋转，进而带动打磨片1旋转对木板进行打磨，打磨时通过机械臂带动机架移动，从而可实现木板不同位置的打磨；在机架上设置有缺陷扫描仪或摄像头，采集木板表面质量涂胶后，当检测到木板某一部位有缺陷时，伸缩结构20带动动力切换机构21下降，主动齿轮212与下方的修复齿轮19啮合后处于第二状态，主动齿轮212通过修复齿轮19驱动螺旋推进器15旋转，将收集箱6内的修复液经导出管5推出填充在缺陷部位，对缺陷部位进行修复；当检测木板上没有缺陷后，动力切换机构21脱开修复机构，并上升与打磨机构接合再次进入第一状态，进行二次打磨；当打磨结束后，主动齿轮212脱离打磨齿轮121和修复齿轮19，进入第三状态，此时，动力切换机构21空转，胶液通过外置供胶机构经涂胶管11输送至涂胶头2处，并通过机械臂的移动对木板表面进行涂胶。

当经第一状态对木板进行打磨后，检测没有缺陷无需进行修复时，主动齿轮与修复齿轮和打磨齿轮均不啮合，直接进入第三状态对木板进行涂胶作业。

在一些实施例中，如图1至图5所示，打磨主轴12为空心轴，打磨片1的中心设置有连通打磨主轴12中空孔的中心孔；涂胶机构包括布设于打磨主轴12内的涂胶管11以及设置于涂胶管11端部的涂胶头2，涂胶头2设置于中心孔内并探出中心孔；涂胶头2通过轴承与中心孔转动连接(打磨主轴12旋转时，涂胶头2和涂胶管11不旋转)，涂胶管11通过轴承与打磨主轴12转动连接；涂胶管11与外置供胶机构连接。具体地，涂胶管11的另一端接供胶机构的供胶管，供胶管通过供胶泵连接供胶箱。涂胶时，可通过机械臂带动机架移动，对木板不同位置进行涂胶，以便于不同木板之间的胶合。

本发明提供的协作式多功能木板加工装置，如图1至图5所示，还包括木屑收集机构，木屑收集机构包括木屑收集壳3、收集管13以及抽风扇24；木屑收集壳3半包围的设置于打磨片1的外侧；收集管13连通收集箱6和木屑收集壳3，打磨主轴12上设置有第一伞齿轮122，收集箱6的上方设置有与第一伞齿轮122啮合的第二伞齿轮23，抽风扇24设置于第二伞齿轮23上且伸入收集箱6内；收集箱6内设置有分隔板602，分隔板602将收集箱6分隔为收集木屑的上容纳腔和用于木屑与胶液混合的下容纳腔，螺旋推进器15位于下容纳腔内，下容纳腔的侧面设置有补胶口601；分隔板602上还设置有下料口，下料口上设置有混合时用于木屑进入下容纳腔可打开的翻转板603；其中，上容纳腔的外侧设置有用于驱动翻转板603向下旋转打开的打开驱动机构26(如图8所示)，上容纳腔的侧面还设置有用于将多余的木屑排出的出料口604，出料口604处设置有挡板，打开挡板即可将上容纳腔内的木屑排出。

本实施例设置木屑收集机构，由于打磨时会产生很多木屑，通过抽风扇24在收集箱6内形成真空，将打磨产生的木屑经收集管13吸入收集箱6内，而且，部分掉落的木屑掉落到木屑收集壳3上，也经收集管13吸入收集箱6内，避免了木屑随意掉落对环境的污染以及对作业人员造成的健康损坏，也避免了现场整理存在的困难；当装置工作一定周期或每一班工作结束后，打开挡板，可以将收集箱6内的木屑从出料口收集到其他的转运箱或收集袋内运走。

特别地，本发明抽风扇24直接利用动力驱动电机211驱动打磨主轴12的动力源，带动抽风扇24旋转，而不需要另外对抽风扇24设置动力电机，不仅使得结构紧凑、占用空间小，而且也节省了能源。

当然，特别是，本发明集成的修复机构，直接地回收利用了木屑作为修复的材料，在进行木板修复的同时，还实现了木屑的回收利用。

具体是，当木板需要修复时，打开驱动机构26推动翻转板603向下旋转，使木屑从下料口落入下容纳腔内，与下容纳腔内的胶液通过螺旋推进器15混合均匀后，通过导出管5涂抹到木板缺陷的部位，修复缺陷的部位；可以在下落口处设置料斗和称重传感器，根据下容纳腔内的胶液或者根据加入的胶液配比木屑，使木屑和胶液达到修复木材的配合比，保证修复的强度；修复后，等待修复表面凝固后再进行二次打磨作业，完成木板的修复作业。

打开驱动机构26可以为液压缸、气缸或电动推杆，各线性执行元件的缸杆倾斜伸入收集箱6内，并与翻转板603铰接。各线性执行元件的本体也铰接在收集箱6的外侧。

可选地，修复机构还包括设置于靠近动力切换机构21的辅助风机22，辅助风机22包括风扇221及与辅助齿轮18啮合的风扇齿轮222，辅助齿轮18安装于螺旋推荐器上，风扇齿轮222可转动连接于收集箱6的外侧。当修复工序时，动力驱动电机211驱动修复齿轮19旋转，修复齿轮19带动螺旋推进器15旋转搅拌并对修复料进行推进，螺旋推进器15旋转带动辅助齿轮18和风扇齿轮222旋转，从而带动风扇221旋转助力木屑的抽入收集，并助力木屑掉落到下方的下容纳腔内。

在一些实施例中，如图1至图5所示，木屑收集壳3的边沿设置有刷胶毛刷4。刷胶毛刷4可以将涂抹在木板上的胶液涂刷均匀。

在一些实施例中，如图3至图7所示，胶合夹紧机构包括设置于机架上的夹紧推送结构和拧紧结构14；夹紧推送结构包括设置于所述修复机构下方的旋转主盘8以及设置于修复机构一侧的夹紧器17补充组件；旋转主盘8上沿圆周方向均匀地设置有多个导向槽7，导向槽7远离旋转主盘8中心的一端设置有可活动的拨片701，旋转主盘8的中心设置有与导向槽7一一对应的推送器25，推送器25沿径向伸缩并可伸入导向槽7内。可选地，导向槽7顶部还设置有限位板702，对夹紧器17进行上限位。因此，夹紧器17进入导向槽7后，在拨片701、限位板702和推板251围成的空间内，旋转主盘8旋转时，夹紧器17不会甩出。

夹紧器17补充组件包括设置于机架侧面的容纳箱9、沿容纳箱9内竖直方向层叠有多个夹紧器17以及夹紧限位子组件16，夹紧限位子组件16设置于容纳箱9内且对应限位各夹紧器17，容纳箱9的底部外侧还设置有伸缩器10，伸缩器10伸入容纳箱9内并可将最底层的夹紧器17推送入导向槽7内。

当涂胶的木板根据设计需要摞叠一定层数后，伸缩器10将容纳箱9内最底层的夹紧器17推入导向槽7内(容纳箱9底部设置有出口)；旋转主盘8旋转将带有夹紧器17的导向槽7旋转至木板的夹持位置；推送器25动作将夹紧器17从导向槽7内推出夹持在木板上；同时容纳箱9内的夹紧器17下落到最底层，旋转主盘8旋转，伸缩器10继续将夹紧器17推送到导向槽7内，依次循环，并借助机械臂的移动，在木板不同的预设位置夹持夹紧器17，直至将多层木板布置好夹紧器17；然后通过机械臂的移动，拧紧机构将各夹紧器17拧紧，辅助木板压紧胶合。

其中，可活动的拨片701是避免伸缩器10推入导向槽7的夹紧器17，在旋转主盘8旋转时掉落的现象发生。但是拨片701的设置还需要能够使夹紧器17推开拨片701进入导向槽7内；本示例中，拨片701可以为具有弹性的塑料板，分为两块，推开拨片701时，可以克服拨片701的弹性，并且在离开拨片701后，拨片701可以弹性复位；拨片701还可以为分设在导向槽7两侧的毛刷，对夹紧器17也起到限位的作用。

在一些实施例中，如图7所示，夹紧器17包括依次连接的底板174、侧板173、顶板172以及设置于顶板172上的顶紧螺栓，底板174、侧板173和顶板172构成槽形结构；拧紧结构14包括设置于机架上的拧紧驱动电机141以及连接于拧紧驱动电机141的拧紧套筒142。其中，拧紧套筒142可更换，以适配不同的顶紧螺栓。

在一些实施例中，如图4及图5所示，夹紧限位子组件16包括两块平行夹紧板162以及连接于夹紧板162与容纳箱9内壁之间的多个弹簧161。夹紧器17层叠在两个夹紧板162之间，并对弹簧161形成抵压，实现弹簧161及夹紧板162对夹紧器17的弹性夹紧。

作为可选地实施例，如图4及图5所示，夹紧限位子组件16包括设置于容纳箱9相对内壁上沿竖直方向分布的卡槽上，夹紧器17插接在卡槽内，在伸缩器10推进时，可以从容纳箱9内沿卡槽推出。

在一些实施例中，如图7所示，推送器25包括线性推杆以及连接于线性推杆上的推板251，推板251可沿导向槽7移动，将夹紧器17推出夹持多层木板。

伸缩器10可以选择与推送器25的结构相同。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种木板胶合方法，利用所述的协作式多功能木板加工装置，所述方法包括：

动力切换机构21与打磨机构接合，驱动打磨机构对木板进行一次打磨；

打磨同时，驱动抽风机旋转，将木屑抽入收集箱6内；

通过缺陷检测仪(扫描仪或者工业相机)木板是否有缺陷，

当检测到木板上局部缺陷需要修复时，所述动力切换机构21与修复机构接合，修复缺陷部位；

收集箱6内的木屑经下料口落入下容纳腔内，通过螺旋推进器15进行混合，并经导出管5排出涂抹到缺陷部位；

当检测到木板无缺陷后，所述动力切换机构21与所述修复机构脱开，待修复部位凝固后，接合所述打磨机构对修复部位进行二次打磨；或者

当检测到木板无缺陷时，动力切换机构21脱开所述打磨机构，并处于初始状态；

启动涂胶机构，对经打磨的木板进行涂胶；同时涂胶毛刷可以将胶液涂抹均匀；

胶合夹紧机构将经检测无缺陷的多层木板夹紧胶合，过程如下：

伸缩器10将夹紧器17推入到导向槽7内，旋转主盘8旋转将夹紧器17旋转至木板夹紧位置；推送器25将夹紧器17推出至木板的夹持位置，拧紧结构14将夹紧器17拧紧，辅助多层木板之间胶合的更为紧密。

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。