CN103072834A - 用于取间隔纸机的三轴调整装置及其调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于取间隔纸机的三轴调整装置及其调整方法，该三轴调整装置的结构中包括支撑架、借助第一滑动副装配在支撑架上的X轴行走单元、以及沿X轴行走单元底面设置的第二滑动副，在第二滑动副的滑动部件上固定连接有Z轴旋转机构，所述Z轴旋转机构的旋转端与取间隔纸机构固定连接；所述取间隔纸机构借助X轴行走单元、第二滑动副和Z轴旋转机构，具有沿X轴、第二滑动副和Z轴调整的自由度。并采用PLC计算调整Z轴旋转机构的调整量和调整方向，可精确控制取纸单元与玻璃基板的平行度，提高了取纸成功率，且结构简单、成本较低。

Description

用于取间隔纸机的三轴调整装置及其调整方法

技术领域

    本发明涉及等离子（PDP）玻璃基板加工领域，具体涉及到玻璃基板在投入端间隔纸搬运领域，尤其是一种用于取间隔纸机的三轴调整装置及其调整方法。

背景技术

等离子显示器是继CRT、LCD之后的新一代显示器，问世于20世纪60年代，在20世纪90年代开始中期开始批量生产。它是目前公认的实现高清晰度数字电视和大屏幕壁挂电视最有希望的器件。随着等离子电视屏幕尺寸的不断扩大，其玻璃基板的尺寸也在不断的扩大，已经扩大至2470mm×2310mm，对玻璃基板的加工、存储、包装的要求越来越高。

现有技术中，常常需要将经过处理后的玻璃基板放置在A型架上运输到下一个工位，在玻璃基板进行下一道工序时需要把玻璃基板从A型架上取下，由于玻璃基板之间放置有防止玻璃基板之间相互摩擦的间隔纸，这样就要求在取玻璃基板之前先将间隔纸取下。 

通常A型架定位在回转台上，因此回转台的回转定位精度和A型架的加工精度都会严重影响取间隔纸机构的取纸效果。目前玻璃行业所应用的取纸机普遍采用两轴控制取纸，只有X轴和Y轴，所述X轴为间隔纸搬运方向，Y轴沿玻璃基板的减少方向、并与玻璃基板的上端面平行。A型架精度不高或者回转台定位精度不准确或者玻璃基板放置位置不一致等原因，会导致两轴控制的取纸机与A型架上的玻璃基板位置不平行，而导致取纸失败。随着玻璃基板尺寸的增大，提高A型架和回转台定位精度成为一个难点，加工和调试成本也不容忽视；若采用高精度的机器人进行取纸，同样存在设计难点和增加成本的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于取间隔纸机的三轴调整装置及其调整方法，其采用基于三轴调整的机构，由现有技术中通过保证A架和回转台定位精度以适应取间隔纸机构的方式，转变成通过取间隔纸机构的旋转以适应A型架和回转台的放置角度的方式，精确调整取间隔纸机构与玻璃基板的平行度，降低了取纸失效率。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：

一种用于取间隔纸机的三轴调整装置，该三轴调整装置的结构中包括支撑架、借助第一滑动副装配在支撑架上的X轴行走单元、以及沿X轴行走单元底面设置的第二滑动副，在第二滑动副的滑动部件上固定连接有Z轴旋转机构，所述Z轴旋转机构的旋转端与取间隔纸机构固定连接；所述取间隔纸机构借助X轴行走单元、第二滑动副和Z轴旋转机构，具有沿X轴、第二滑动副和Z轴调整的自由度。

所述取间隔纸机构的结构中包括固定在Z轴旋转机构旋转端的横梁、借助L型连接杆对称固定在横梁两端的距离传感器、以及滑动配合在横梁两端的夹持取纸单元，所述夹持取纸单元上设有平行于所述横梁的分纸刀。

利用上述的三轴调整装置对取间隔纸机构进行调整的方法，以放置在A型架上最外面的玻璃基板为基准面，借助调整Y轴伺服电机和Z轴伺服电机，使所述分纸刀与玻璃基板平行，具体步骤如下：

步骤一、将X轴行走单元调整至初始位置，借助Y轴伺服电机调整取间隔纸机构沿滚珠丝杠向A型架运动、至距离传感器检测到最外面的玻璃基板停止，借助距离传感器分别测量其到最外面的玻璃基板的距离a和b；

步骤二、按照下式计算左、右分纸刀与玻璃基板的平行度，根据                                               值调整Z轴：

            （一）

式中，a表示基于左端距离传感器测量的距最外面玻璃基板的距离，mm；

b表示基于右端距离传感器测量的距最外面玻璃基板的距离，mm；

a₁表示左端的距离传感器距左分纸刀之间的距离，mm；

a₂表示右端的距离传感器距右分纸刀之间的距离，mm；

，常数，mm；

值的单位为mm，其大小表示调整量，正负表示调整方向；

同时将实时测量的b值按照式（二）运算

                 （二）

式中，

为系统误差，常数；

步骤三、计算式（二）运算结果与B之间的差值

：

式中，

表示设定的距离传感器距最外面玻璃基板的距离，mm；

的大小表示Y轴伺服电机需要继续调整的量，mm；其正负表示调整方向；

当

＞1mm时，借助Y轴伺服电机调整取间隔纸机构沿滚珠丝杠运动，然后进入跳转至步骤二； 

当小于1mm时，调整完毕。

为了保证取纸单元与A型架上的玻璃基板的平行度，本发明转变了控制思路，不再将精度控制的重点放在A型架和回转台的回转定位机构上，而是将放在了借助三轴调整装置对取间隔纸机的调整上，使其适应玻璃基板的放置角度。即增加了一个Z轴旋转机构以调整取间隔纸机构与间隔纸的平行度。

采用上述技术方案产生的有益效果在于：（1）本发明增设了Z轴旋转机构，并通过设置的距离传感器测量左、右两端分纸刀相对玻璃基板的平行度，从而计算出Z轴伺服电机调整的方向和调整量，使安装在取间隔纸机构上的分纸刀与玻璃基板平行；同时计算出Y轴伺服电机的调整方向和调整量，使取间隔纸机构的分纸刀准确插入到两张间隔纸之间，确保取纸的成功率；（2）本发明以简单的结构、精密的控制提高了分纸刀与玻璃基板的平行度，误差控制在1mm以内，利用较低的成本达到了较高的精密度。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图；

图2是图1的左视结构示意图；

图3是图1中A的放大结构示意图；

图4是图2中B的放大结构示意图；

图5是图1中三轴调整机构的结构示意图；

图6是图5的左视局部结构示意图；

其中，1、间隔纸，2、取间隔纸机构，3、支撑架，3-1、导轨安装梁，4-1、滑板，4-2、滑块，4-3、摆线轮，4-4、摆线齿条，4-5、Y轴伺服电机，4-6、滚珠丝杠螺母副，4-7、Z轴伺服电机，5、A型架，6、距离传感器，7、横梁，8、分纸刀，9、L型连接杆。

    下面结合附图对本发明进行详细的描述。

具体实施方式

 参见图1~图6，本发明公开了一种用于取间隔纸机的三轴调整装置，该三轴调整装置的结构中包括支撑架3、借助第一滑动副装配在支撑架3上的X轴行走单元、以及沿X轴行走单元底面设置的第二滑动副，在第二滑动副的滑动部件上固定连接有Z轴旋转机构，所述Z轴旋转机构的旋转端与取间隔纸机构固定连接；所述取间隔纸机构借助X轴行走单元、第二滑动副和Z轴旋转机构，具有沿X轴、第二滑动副和Z轴调整的自由度。

所述Z轴调整机构的结构中包括Z轴伺服电机4-7和与Z轴伺服电机4-7轴联的、输出轴竖直向下的减速器。Z轴伺服电机4-7带有刹车功能。适于Z轴旋转的微调。

所述第一滑动副的结构中包括固定在支撑架3导轨安装梁3-1上的导轨3-4和与所述导轨3-4滑动配合的滑块4-2。

所述X轴行走单元的结构中包括借助滑块4-2装配在两个导轨安装梁3-1之间的框架式滑板4-1、固定在框架式滑板4-1上的X轴伺服电机、与X轴伺服电机轴联的摆线轮4-3、以及与摆线轮4-3啮合的摆线齿条4-4，所述摆线齿条4-4定位在导轨安装梁3-1的侧面；所述框架式滑板4-1借助摆线轮4-3和摆线齿条4-4组成的传动副沿导轨安装梁3-1具有X轴的滑动自由度。摆线轮4-3和摆线齿条4-4形成的传动副运动平稳、控制精确。

所述第二滑动副的结构中包括固定在框架式滑板4-1底面上的滚珠丝杠副4-6、和与滚珠丝杠连接的Y轴伺服电机4-5，所述Z轴旋转机构固定在滚珠丝杠副4-6的螺母上、并借助Y轴伺服电机4-5具有沿框架式滑板4-1底面进行滑动的自由度，该运动方向为设为Y轴方向。框架式滑板4-1的底面与A型架的倾斜角度向匹配。

所述取间隔纸机构的结构中包括固定在Z轴旋转机构旋转端的横梁7、借助L型连接杆9对称固定在横梁7两端的距离传感器6、以及滑动配合在横梁7两端的夹持取纸单元2，所述夹持取纸单元2上设有平行于所述横梁7的分纸刀8。

利用上述的三轴调整装置的调整方法，以放置在A型架5上最外面的玻璃基板为基准面，借助调整Y轴伺服电机和Z轴伺服电机，使所述分纸刀8与玻璃基板平行，具体步骤如下：

步骤一、将X轴行走单元调整至初始位置，借助Y轴伺服电机4-5调整取间隔纸机构沿滚珠丝杠向A型架5运动、至距离传感器6检测到最外面的玻璃基板停止，借助距离传感器6分别测量其到最外面的玻璃基板的距离；

步骤二、按照下式计算左、右两端的分纸刀与玻璃基板的平行度，根据

值调整Z轴：

            （一）

式中，a表示基于左端距离传感器测量的距最外面玻璃基板的距离，mm；

b表示基于右端距离传感器测量的距最外面玻璃基板的距离，mm；

a₁表示左端的距离传感器距左端分纸刀之间的距离，mm；

a₂表示右端的距离传感器距右端分纸刀之间的距离，mm；

，常数，mm；

值的单位为mm，其大小表示调整量，正负表示调整方向，

为正时表示逆时针方向旋转，负值表示顺时针方向旋转；

同时将实时测量的b值按照式二运算

                 （二）

式中，

为系统误差，常数，只与系统的减速比、传动间隙、装配精度等有关，可以经过多次试验分析得到；

步骤三、计算式二运算结果与B之间的差值

：

式中，

表示设定的距离传感器距最外面玻璃基板的距离，mm；

的大小表示Y轴伺服电机需要继续调整的量，mm；其正负表示调整方向，正值表示向玻璃基板运动、负值表示向玻璃基板的反方向运动；

当

＞1mm时，借助Y轴伺服电机调整取间隔纸机构沿滚珠丝杠运动，然后进入跳转至步骤二； 

当

小于1mm时，调整完毕。

综上，本发明按照上述方法采用PLC对三轴进行调整控制，将取间隔纸机构的精度控制在1mm内，降低了取纸失效率。

Claims (8)

1.一种用于取间隔纸机的三轴调整装置，该三轴调整装置的结构中包括支撑架（3）、借助第一滑动副装配在支撑架（3）上的X轴行走单元、以及沿X轴行走单元底面设置的第二滑动副，其特征在于在第二滑动副的滑动部件上固定连接有Z轴旋转机构，所述Z轴旋转机构的旋转端与取间隔纸机构固定连接；所述取间隔纸机构借助X轴行走单元、第二滑动副和Z轴旋转机构，具有沿X轴、第二滑动副和Z轴调整的自由度。

2.根据权利要求1所述的用于取间隔纸机的三轴调整装置，其特征在于所述Z轴调整机构的结构中包括Z轴伺服电机（4-7）和与Z轴伺服电机（4-7）轴联的、输出轴竖直向下的减速器。

3.根据权利要求2所述的用于取间隔纸机的三轴调整装置，其特征在于Z轴伺服电机（4-7）带有刹车功能。

4.根据权利要求2所述的用于取间隔纸机的三轴调整装置，其特征在于所述第一滑动副的结构中包括固定在支撑架（3）导轨安装梁（3-1）上的导轨（3-4）和与所述导轨（3-4）滑动配合的滑块（4-2）。

5.根据权利要求4所述的用于取间隔纸机的三轴调整装置，其特征在于所述X轴行走单元的结构中包括借助滑块（4-2）装配在两个导轨安装梁（3-1）之间的框架式滑板（4-1）、固定在框架式滑板（4-1）上的X轴伺服电机、与X轴伺服电机轴联的摆线轮（4-3）、以及与摆线轮（4-3）啮合的摆线齿条（4-4），所述摆线齿条（4-4）定位在导轨安装梁（3-1）的侧面；所述框架式滑板（4-1）借助摆线轮（4-3）和摆线齿条（4-4）组成的传动副沿导轨安装梁（3-1）具有X轴的滑动自由度。

6.根据权利要求5所述的用于取间隔纸机的三轴调整装置，其特征在于所述第二滑动副的结构中包括固定在框架式滑板（4-1）底面上的滚珠丝杠副（4-6）、和与滚珠丝杠连接的Y轴伺服电机（4-5），所述Z轴旋转机构固定在滚珠丝杠副（4-6）的螺母上、并借助Y轴伺服电机（4-5）具有沿框架式滑板（4-1）底面进行滑动的自由度。

7.根据权利要求6所述的用于取间隔纸机的三轴调整装置，其特征在于所述取间隔纸机构的结构中包括固定在Z轴旋转机构旋转端的横梁（7）、借助L型连接杆（9）对称固定在横梁（7）两端的距离传感器（6）、以及滑动配合在横梁（7）两端的夹持取纸单元（2），所述夹持取纸单元（2）上设有平行于所述横梁（7）的分纸刀（8）。

8.一种权利要求7所述的三轴调整装置的调整方法，以放置在A型架（5）上最外面的玻璃基板为基准面，借助调整Y轴伺服电机和Z轴伺服电机，使所述分纸刀（8）与玻璃基板平行，具体步骤如下：

步骤一、将X轴行走单元调整至初始位置，借助Y轴伺服电机（4-5）调整取间隔纸机构沿滚珠丝杠向A型架（5）运动、至距离传感器（6）检测到最外面的玻璃基板停止，借助距离传感器（6）分别测量其到最外面的玻璃基板的距离；

步骤二、按照下式计算左、右两端的分纸刀与玻璃基板的平行度，根据                                               

值调整Z轴：

            （一）

式中，a表示基于左端距离传感器测量的距最外面玻璃基板的距离，mm；

b表示基于右端距离传感器测量的距最外面玻璃基板的距离，mm；

a₁表示左端的距离传感器距左端分纸刀之间的距离，mm；

a₂表示右端的距离传感器距右端分纸刀之间的距离，mm；

，常数，mm；

值的单位为mm，其大小表示调整量，正负表示调整方向；

同时将实时测量的b值按照式（二）运算

                 （二）

式中，

为系统误差，常数；

步骤三、计算式（二）运算结果与B之间的差值：

式中，

表示设定的距离传感器距最外面玻璃基板的距离，mm；

的大小表示Y轴伺服电机需要继续调整的量，mm；其正负表示调整方向；

当＞1mm时，借助Y轴伺服电机调整取间隔纸机构沿滚珠丝杠运动，然后进入跳转至步骤二； 

当

小于1mm时，调整完毕。

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