CN104985435A - 气动眼镜装配机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气动眼镜装配机，包括用于夹持镜框的镜框机构；用于夹持镜腿的且位于镜框机构两侧的镜腿机构，镜腿机构可移动至与镜框机构相配合的工作位置完成眼镜部件的装配；分别用于为镜框机构和镜腿机构送料的进料机构；用于完成眼镜部件装配的螺丝装配机构；以及控制上述各机构动作的控制机构；进料机构包括用于放置眼镜部件的导轨、限位棒、限位片、限位棒气缸以及限位片气缸，限位棒与限位棒气缸连接，限位片与限位片气缸连接；导轨倾斜设置在机架上，并且导轨的下端的出料口对准对应夹具的进料口；导轨上开设有限位孔，限位孔与限位棒相配合用以限制上一个眼镜部件的下落；导轨的下端的出料口位置设置有用以限制眼镜部件进料的限位片。

Description

气动眼镜装配机

技术领域

本发明涉及一种气动眼镜装配机。

背景技术

近年来，随着科学技术的发展和人民生活水平的逐步提高，人们对不同类型眼镜的需求也越来越多样，市场需求量大。然而目前国内还没有针对框架眼镜装配的自动化设备，眼镜生产企业普遍采用人工装配的形式将框架眼镜的镜腿和镜框用螺丝衔接，这直接导致了企业用工成本的提高，生产效率低下。

发明内容

为了克服现有眼镜装配存在的人工成本高、效率低下的缺陷，本发明提供一种用于解决框架眼镜的镜腿和镜框的装配问题、可以实现全自动化装配、降低人工成本的气动眼镜装配机。

本发明采用的技术方案是：

气动眼镜装配机，其特征在于：包括

用于夹持镜框的镜框机构；

用于夹持镜腿的并且位于镜框机构两侧的镜腿机构，所述的镜腿机构可移动至与镜框机构相配合的工作位置完成眼镜部件的装配；

分别用于为上述镜框机构和镜腿机构送料的进料机构；

用于完成眼镜部件装配的螺丝装配机构；以及

控制上述各机构动作的控制机构；

所述的进料机构包括用于放置眼镜部件的导轨、限位棒、限位片、限位棒气缸以及限位片气缸，所述的限位棒与限位棒气缸连接，所述的限位片与限位片气缸连接；所述的导轨倾斜设置在机架上，并且所述的导轨的下端的出料口对准对应夹具的进料口；所述的导轨上开设有限位孔，所述的限位孔与限位棒相配合用以限制上一个眼镜部件的下落；所述的导轨的下端的出料口位置设置有用以限制眼镜部件进料的限位片。

所述的镜腿机构包括镜腿机构移动气缸、底板、开设有放置镜腿的模具的镜腿夹具、用于将镜腿压入镜腿夹具的镜腿压块、镜腿夹具移动气缸、镜腿挡片以及镜腿挡片气缸，所述的镜腿压块、镜腿夹具移动气缸、镜腿挡片以及镜腿挡片气缸分别安装在所述的底板上，所述的镜腿机构移动气缸与所述的底板连接，用于将镜腿移动至与镜框相配合的工作位置；所述的镜腿夹具移动气缸的一端固设有镜腿压块；所述的镜腿夹具上远离镜腿压块的一侧设置有一与镜腿压块配合作用的镜腿挡片，所述的镜腿挡片与镜腿挡片气缸连接，装配时，所述的镜腿挡片位于模具前端的出料口位置；

所述的镜框机构包括开设有放置镜框的模具的镜框夹具、用于将镜框压入镜框夹具的镜框压块、镜框夹具移动气缸、镜框挡片以及镜框挡片气缸，所述的镜框夹具移动气缸的一端固设有镜框压块；所述的镜框夹具上远离镜框压块的一侧设置有一与镜框压块配合作用的镜框挡片，所述的镜框挡片与镜框挡片气缸连接，装配时，所述的镜框挡片位于模具前端的出料口位置；

所述的螺丝装配机构包括螺丝装配气缸、螺丝压块、电批、螺丝夹头以及滑块滑轨机构以及用于起缓冲作用的连接板，所述的滑块滑轨机构包括与连接板连接的第一滑块滑轨和与铝板连接的第二滑块滑轨，所述的电批安装在铝板上，所述的螺丝夹头安装在电批的下端，所述的螺丝装配气缸与螺丝压块连接且所述的电批在螺丝装配气缸的作用下可沿所述的第二滑块滑轨上下移动；所述的连接板与螺丝夹头连接，当所述的螺丝夹头与待装配的眼镜部件触接时，所述的连接板可沿所述的第一滑块滑轨向上移动。

所述的螺丝装配气缸与螺丝压块之间设置有便于安装长度不同的螺丝的、并且起缓冲作用的柔性结构。

所述的限位棒的尾部与限位棒气缸螺纹连接，头部与导轨上的限位孔对齐。

所述的导轨与地面之间的倾斜角度为30度。

所述的导轨的宽度大于眼镜部件的尺寸。

还包括与控制机构连接的安全机构，所述的安全机构包括急停按钮、警示灯以及稳压器。

本发明全部选用气动执行元件，同时采用模块化设计思想，可在该平台上加入其他模块，完成不同部位的装配。目前已可以成功实现镜腿和镜框的装配。具体操作是将镜腿和镜框分别通过进料机构进入对应模块，两模块分别对其进行装夹定位；同时，气缸推动两模块对孔，随后螺丝装配机构将螺丝装配到镜框上；装配完成后，通过出料机构推出。该机器可实现连续高速装配，5秒钟即可完成装配，大大提高了生产效率，可以更好的适应流水线生产。同时，与人工装配相比，机器装配的产品一致性高，废品率低。

在镜腿机构设计中，进料机构将镜腿运送到指定位置，气缸推动压板压紧镜腿，使其固定在工作位置上。其中进料机构采用背面进料方式，将镜腿一个个滑进去，与装配工序相互独立，互不干涉。挡片的设计是为了防止眼镜变形的同时提高对孔精度，保证螺丝装配的成功率，降低眼镜生产过程中的次品率。机构内台面可以调节对应气缸位置，方便后期对机器的校对调试。

在镜框机构设计中，由于眼镜部件装夹的精度和速度是衡量全自动眼镜装配机质量好坏的重要指标，而目前国内还没有针对眼镜零件的夹具。所以本发明采取模具的形式当作眼镜夹具，解决了由于眼镜形状不规则的而难以装夹的问题。工作时，镜框通过进料机构运送到镜框夹具内，气缸先后推动挡片和压块将镜框压紧在夹具内。关于夹具材料的选用，采用3D打印技术，可以实现快速更换，适应眼镜更新快的特点；而且打印品种多样，打印速度快，适应眼镜生产周期短的特点。最重要的是打印成本低，可以节约企业生产成本，提高经济利益。

在螺丝装配机构设计中，镜框和镜架运送到指定工位后，电批通过气缸推动运动到指定位置后，电批开始转动，并继续往下运动将镜框和镜腿用螺丝锁紧。特别设置了柔性机构，方便安装长度不同的螺丝，同时柔性机构在拧螺丝的过程中可以起到缓冲作用，使得加在镜框上的力不至于太大，防止压坏镜框，起保护作用。

在安全机构设计中，本机器的安全机构共有三部分组成：(1)急停按钮：如果在生产过程中发生紧急故障可以即刻暂停机器运行。(2)警示灯：显示机器的运行状态以及遇到故障及时报警。(3)稳压器：稳定气压限制在0.5mpa，使得气压不超过额定气压，保证生产安全。三者相互配合，共同构成机器的安全系统，为进行眼镜高效装配提供了有力保障。

控制机构采用51系列单片机作为系统控制系统的控制单元，51系列单片机价格便宜，编程简单，技术成熟完全可以满足装配机的控制需求。电控部分设置了两种运行模式和LED显示屏，运行模式为单步模式和连续模式。单步模式将机器连续运行拆分为小的环节，可以实现一步步运行，主要在调试阶段使用。连续模式为机器正常的连续工作状态。LED显示屏显示机器的运行状态、相关参数、错误信息等，方便用户对机器的监控、检测和维护。

本发明的有益效果体现在：

1、该机器可实现连续高速装配，5秒钟即可完成装配，大大提高了生产效率，可以更好的适应流水线生产。同时，与人工装配相比，机器装配的产品一致性高，废品率低。

2、基于模块化设计的气动眼镜装配机全部选用气动执行元件，符合眼镜生产车间的装备条件；同时采用模块化设计思想，可在该平台上加入其他模块，完成不同部位的装配。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2a为本发明的镜框机构的结构示意图。

图2b为图2a的侧视图图。

图3a为本发明的镜腿机构的结构示意图。

图3b为图3a的侧视图。

图4a为本发明的进料机构的结构示意图。

图4b为图4a的侧视图。

图5a为本发明的螺丝装配机构的结构示意图。

图5b为图5a的局部结构示意图。

具体实施方式

参照图1至图5b，气动眼镜装配机，包括

用于夹持镜框的镜框机构2；

用于夹持镜腿的并且位于镜框机构两侧的镜腿机构3，所述的镜腿机构3可移动至与镜框机构2相配合的工作位置完成眼镜部件的装配；

分别用于为上述镜框机构2和镜腿机构3送料的进料机构4；

用于完成眼镜部件装配的螺丝装配机构5；以及

控制上述各机构动作的控制机构；

所述的进料机构4包括用于放置眼镜部件的导轨41、限位棒42、限位片44、限位棒气缸43以及限位片气缸45，所述的限位棒42与限位棒气缸43连接，所述的限位片44与限位片气缸45连接；所述的导轨41倾斜设置在机架1上，并且所述的导轨41的下端的出料口对准对应夹具的进料口；所述的导轨41上开设有限位孔，所述的限位孔与限位棒42相配合用以限制上一个眼镜部件的下落；所述的导轨41的下端的出料口位置设置有用以限制眼镜部件进料的限位片44。

所述的镜腿机构3包括镜腿机构移动气缸31、底板32、开设有放置镜腿的模具331的镜腿夹具33、用于将镜腿压入镜腿夹具的镜腿压块34、镜腿夹具移动气缸35、镜腿挡片36以及镜腿挡片气缸37，所述的镜腿压块、镜腿夹具移动气缸、镜腿挡片以及镜腿挡片气缸分别安装在所述的底板上，所述的镜腿机构移动气缸与所述的底板连接，用于将镜腿移动至与镜框相配合的工作位置；所述的镜腿夹具移动气缸的一端固设有镜腿压块；所述的镜腿夹具上远离镜腿压块的一侧设置有一与镜腿压块配合作用的镜腿挡片，所述的镜腿挡片与镜腿挡片气缸连接，装配时，所述的镜腿挡片位于模具前端的出料口位置；

所述的镜框机构2包括开设有放置镜框的模具的镜框夹具21、用于将镜框压入镜框夹具的镜框压块22、镜框夹具移动气缸23、镜框挡片24以及镜框挡片气缸25，所述的镜框夹具移动气缸的一端固设有镜框压块；所述的镜框夹具上远离镜框压块的一侧设置有一与镜框压块配合作用的镜框挡片，所述的镜框挡片与镜框挡片气缸连接，装配时，所述的镜框挡片位于模具前端的出料口位置；

所述的螺丝装配机构5包括螺丝装配气缸51、螺丝压块52、电批53、螺丝夹头54以及滑块滑轨机构55以及用于起缓冲作用的连接板56，所述的滑块滑轨机55构包括与连接板56连接的第一滑块滑轨552和与铝板57连接的第二滑块滑轨551，所述的电批53安装在铝板57上，所述的螺丝夹头54安装在电批53的下端，所述的螺丝装配气缸51与螺丝压块52连接且所述的电批53在螺丝装配气缸51的作用下可沿所述的第二滑块滑轨551上下移动；所述的连接板56与螺丝夹头54连接，当所述的螺丝夹头54与待装配的眼镜部件触接时，所述的连接板56可沿所述的第一滑块滑轨551向上移动。

所述的螺丝装配气缸51与螺丝压块52之间设置有便于安装长度不同的螺丝的、并且起缓冲作用的柔性结构。

所述的限位棒42的尾部与限位棒气缸螺纹连接，头部与导轨41上的限位孔对齐。

所述的导轨41与地面之间的倾斜角度为30度。

所述的导轨41的宽度大于眼镜部件的尺寸，保证在眼镜部件进料时不会卡位。

还包括与控制机构连接的安全机构，所述的安全机构包括急停按钮、警示灯以及稳压器。

本实施例的操作如下：将镜腿和镜框分别通过进料机构进入对应夹具，两夹具分别对其进行装夹定位；同时，气缸推动两夹具对孔，随后螺丝装配机构将螺丝装配到镜框上；装配完成后，通过出料机构推出。具体如下：

如图2a和2b所示，镜框由进料机构送进镜框夹具中，镜框挡片气缸推动挡片向上运动防止镜框脱落，镜框夹具移动气缸推动镜框压块运动与镜框挡片共同作用夹紧镜框。

如图3a和3b所示，镜腿由进料机构送进镜腿夹具中，镜腿挡片气缸推动镜腿挡片向上运动防止镜腿脱落，镜腿夹具移动气缸推动镜腿压块运动与镜腿挡片一起作用夹紧镜腿，镜腿机构移动气缸将镜腿夹具移动至与镜框夹具相配合的位置，以便之后程序的进行。

如图4a和4b所示，眼镜部件通过导轨排序后，靠部件的重力沿导轨有序的向下运动，限位棒气缸的前端固定限位棒，以达到在前面一部件落入夹具中时，后一个不会跟着落下的目的。限位片气缸的前段固定限位片，在需要进料时，限位片气缸运动，带动限位片使眼镜部件落入夹具，同时限位棒运动，限制下一个部件的运动，待镜框模块完成装夹后，限位片沿反方向运动，防止下一个部件掉落，限位棒回复到初始位置，使下一个部件落下至限位片上方，完成部件的进料。

如图5a和图5b所示，当需要进行螺丝装配时，镜框和镜腿运送到指定工位后，螺丝装配气缸推动螺丝压块，带动整个装配部分运动到指定位置后，电批开始转动，当螺丝夹头碰到工件后，,电批继续往下运动，将镜框和镜腿用螺丝锁紧。特别地，在螺丝装配气缸与螺丝压块之间使用弹簧作为柔性机构，方便安装长度不同的螺丝，同时柔性机构在拧螺丝的过程中可以起到缓冲作用，使得加在镜框上的力可控，防止压坏工件。其中，连接板的作用：当螺丝夹头碰到工件时，使螺丝夹头与电批产生相对运动，从而螺丝可与工件装配。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (9)

1.气动眼镜装配机，其特征在于：包括

用于夹持镜框的镜框机构；

用于夹持镜腿的并且位于镜框机构两侧的镜腿机构，所述的镜腿机构可移动至与镜框机构相配合的工作位置完成眼镜部件的装配；

分别用于为上述镜框机构和镜腿机构送料的进料机构；

用于完成眼镜部件装配的螺丝装配机构；以及

控制上述各机构动作的控制机构；

所述的进料机构包括用于放置眼镜部件的导轨、限位棒、限位片、限位棒气缸以及限位片气缸，所述的限位棒与限位棒气缸连接，所述的限位片与限位片气缸连接；所述的导轨倾斜设置在机架上，并且所述的导轨的下端的出料口对准对应夹具的进料口；所述的导轨上开设有限位孔，所述的限位孔与限位棒相配合用以限制上一个眼镜部件的下落；所述的导轨的下端的出料口位置设置有用以限制眼镜部件进料的限位片。

2.如权利要求1所述的气动眼镜装配机，其特征在于：所述的镜腿机构包括镜腿机构移动气缸、底板、开设有放置镜腿的模具的镜腿夹具、用于将镜腿压入镜腿夹具的镜腿压块、镜腿夹具移动气缸、镜腿挡片以及镜腿挡片气缸，所述的镜腿压块、镜腿夹具移动气缸、镜腿挡片以及镜腿挡片气缸分别安装在所述的底板上，所述的镜腿机构移动气缸与所述的底板连接，用于将镜腿移动至与镜框相配合的工作位置；所述的镜腿夹具移动气缸的一端固设有镜腿压块；所述的镜腿夹具上远离镜腿压块的一侧设置有一与镜腿压块配合作用的镜腿 挡片，所述的镜腿挡片与镜腿挡片气缸连接，装配时，所述的镜腿挡片位于模具前端的出料口位置。

3.如权利要求2所述的气动眼镜装配机，其特征在于：所述的镜框机构包括开设有放置镜框的模具的镜框夹具、用于将镜框压入镜框夹具的镜框压块、镜框夹具移动气缸、镜框挡片以及镜框挡片气缸，所述的镜框夹具移动气缸的一端固设有镜框压块；所述的镜框夹具上远离镜框压块的一侧设置有一与镜框压块配合作用的镜框挡片，所述的镜框挡片与镜框挡片气缸连接，装配时，所述的镜框挡片位于模具前端的出料口位置。

4.如权利要求3所述的气动眼镜装配机，其特征在于：所述的螺丝装配机构包括螺丝装配气缸、螺丝压块、电批、螺丝夹头以及滑块滑轨机构以及用于起缓冲作用的连接板，所述的滑块滑轨机构包括与连接板连接的第一滑块滑轨和与铝板连接的第二滑块滑轨，所述的电批安装在铝板上，所述的螺丝夹头安装在电批的下端，所述的螺丝装配气缸与螺丝压块连接且所述的电批在螺丝装配气缸的作用下可沿所述的第二滑块滑轨上下移动；所述的连接板与螺丝夹头连接，当所述的螺丝夹头与待装配的眼镜部件触接时，所述的连接板可沿所述的第一滑块滑轨向上移动。

5.如权利要求4所述的气动眼镜装配机，其特征在于：所述的螺丝装配气缸与螺丝压块之间设置有便于安装长度不同的螺丝的、并且起缓冲作用的柔性结构。

6.如权利要求5所述的气动眼镜装配机，其特征在于：所述的 限位棒的尾部与限位棒气缸螺纹连接，头部与导轨上的限位孔对齐。

7.如权利要求6所述的气动眼镜装配机，其特征在于：所述的导轨与地面之间的倾斜角度为30度。

8.如权利要求7所述的气动眼镜装配机，其特征在于：所述的导轨的宽度大于眼镜部件的尺寸。

9.如权利要求1～8之一所述的气动眼镜装配机，其特征在于：还包括与控制机构连接的安全机构，所述的安全机构包括急停按钮、警示灯以及稳压器。