CN105013788A - 机械手式自动插片方法及控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及自动化技术领域，尤其涉及一种机械手式自动插片方法及控制器，该方法包括设备准备、机械手试教、复位检查、上料、自动分片、自动插片、洗篮走位步骤。该控制器采用机械手内部控制器电连接有限位开关、电磁阀、继电器、步进驱动器，控制器预设程序，限位开关分别检测推板的左极限位、右极限位，限位开关与控制器的输入端口电连接。本发明采用工业通用的六自由机械手作为自动插片的核心部件，分片机构和洗篮平移机构配合机械手，机械手沿固定轨迹运动，缩短了运动时间，提高了生产效率，开发周期也大幅减少；六自由机械手为工业级机械手，其通用性好，移植率高；整个装置自动程度高，可节约人工成本。
Description
技术领域
本发明涉及自动化设备技术领域，尤其涉及一种基于机械手开发的自动插片方法和控制器。
背景技术
蓝宝石玻璃和水晶玻璃广泛应用于手机、相机等数码产品屏幕或镜头，其加工工艺过程包括选料、切片、研磨、抛光、倒棱、清洗。加工过程中，为了减小崩点破损，使用油液作为润滑，因此，蓝宝石玻璃和水晶玻璃成品的清洗必须有效彻底。绝大多数水晶片加工工厂采用超声波清洗技术，其朝清洗液辐射超声波，超声波空化所产生的巨大压力能破坏不溶性污物而使他们分化于溶液中，既能破坏污物与清洗件表面的吸附，又能引起污物层的疲劳破坏而被驳离，采用这一技术后，可减少化学溶剂的用量，降低环境污染。为了提高清洗效果和效率，需要将倒棱后的玻璃制品叠片一片片分插到洗篮中，然后将洗篮放入超声波清洗槽中。现有的插片过程，均由人工手工完成，劳动强度大，效率低，成本高。
发明内容
针对上述问题，本发明的发明目的在于提供一种自动程度高、效率高的机械手式自动插片方法和控制器。
为达上述目的，本发明采用的方案为：一种机械手式自动插片方法，包括以下步骤：（a）设备准备：自动插片设备由安装工作台面上的分片机构、机械手、洗篮平动机构、洗篮组成，分片机构包括成叠放置水晶片的料框、开设方槽用于水晶片分片的推板、推拉推板的分片气缸；机械手为工业级配备有真空吸枪的机械手，真空吸枪抽气时吸住水晶片充气时放下水晶片；洗篮由洗篮平动机构驱动XY向平面运动；洗篮的定位条和支撑条开有齿槽，形成成排列的格栅阵列；将机械手固定装配在分片机构、洗篮中间的工作台面上。（b）机械手试教：通过示教系统进行示教操作，手动控制机械手臂沿着特定轨迹运行工艺工程，记录所走路径信息、位置信息和动作信息，完成示教程序提供给系统重复再现。（c）复位检查：启动设备前，确认推板是否在原位，即方槽是否处于料框底部，确认洗篮处于原点位，即机械手臂轨迹末端位置处于洗篮第一个上片格栅的正上方，不在原位则人工复位至原位，并检查机械手臂行走轨迹中无其他部件干涉。（d）上料：人工手动将完成倒棱工序的水晶片叠放至料框内，水晶片的片数根据料框的高度。（e）自动分片：启动设备，一叠水晶片中最低端的一片在重力作用下落入至方槽中，分片气缸推动推板，推板带出一片水晶片至吸取位，供机械手真空吸枪吸取。（f）自动插片：机械手按既设轨迹行进至吸取位，机械手末端的真空吸枪对准水晶片，机械手下降真空吸枪靠近水晶片，气嘴与水晶片表面贴合，连通吸嘴的气源吸气，气嘴和水晶片粘合牢靠后，机械手上升驱动真空吸枪离开方槽，机械手按轨迹行进至洗篮待插片格栅上方，吸嘴充气，水晶片落入洗篮格栅内。（g）洗篮走位：判断洗篮一列格栅插片是否完成，没有则洗篮平移机构驱动洗篮纵向平移一个格栅的距离，若完成则纵向平移一个格栅的距离。（h）若料框有料则重复步骤（e）~步骤（g），若料框无料则重复步骤（d）~步骤（g），直至加工完成为止。
所述机械手内部控制器电连接有限位开关、电磁阀、继电器、步进驱动器，控制器预设程序，限位开关分别设置在推板的左极限位、右极限位，限位开关与控制器的输入端口电连接；控制器的输出端口与电磁阀的控制端电连接，电磁阀与分片气缸气动连接；控制器的输出端口与洗篮平动机构的步进电机驱动器电连接，控制电机的转向与步进。所述限位开关为磁性开关，分别安装在分片气缸、摆动气缸、伸缩气缸的缸体上极限位置。
本发明采用工业通用的六自由机械手作为自动插片的核心部件，分片机构和洗篮平移机构配合机械手，机械手沿固定轨迹运动，缩短了运动时间，提高了生产效率，开发周期也大幅减少；六自由机械手为工业级机械手，其通用性好，移植率高；整个装置自动程度高，可节约人工成本。
附图说明
图1为本发明实施例中机械手式自动插片设备轴测示意图；
图2 为本发明实施例中机械手式自动插片设备正视示意图；
图3 为本发明实施例中机械手式自动插片设备俯视示意图；
图4 为本发明实施例中洗篮平动机构俯视图；
图5 为本发明实施例中标准洗篮轴测示意图；
图6为本发明实施例中械手式自动插片控制器原理图；
图中标记说明：1—工作台面，2—方槽，3—推板，4—料框，5—分片气缸，6—机械手，7—真空气枪，8—洗篮平移机构 ，9—洗篮，10—水晶片，11—平台，12—支撑条，13—定位条。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明的实施例做进一步说明，参见图1至图6：
按本发明步骤（a）实施的机械手式自动插片设备，主要采用工业通用的六自由机械手作为核心部件，完成水晶片的取片和插片，分片机构和洗篮平移机构作为辅助机构，配合机械手动作。分片机构的作用是将一叠水晶片分出一片，而洗篮平移机构则是驱动洗篮做XY平动，完成洗篮中行和列每个格栅的插片，这样就不需要对机械手的路径进行规划，使其沿固定轨迹运动，缩短了运动时间，提高了生产效率。
分片机构由采用抽屉的方式进行分片，具体由底座、推板、料框、分片气缸组成。底座固定安装在机械手下方的工作台面上，底座安装有料框，料框放置一叠待分片后插片的水晶片，所以料框采用中间镂空的框架结构，料框两个支腿与底座固定连接。在料框与底座间装配有推板，推板与料框的间隙小于一片水晶片厚度。推板上开设有方槽，方槽深度大于一片水晶片厚度小于两片水晶片厚度，方槽周边由塑胶材料包裹防止损伤水晶片。推板与分片气缸缸杆连接，在分片气缸回缩时，料框的水晶片落入一片至方槽中，分片气缸伸长将推板连同水晶片推出供机械手吸取。由于方槽深度和推板与料框间隙的限制，确保每次只推出一片。为了推板往复移动的平稳，在推板底部设有滑槽，底座设有滑轨，滑槽滑轨相对滑动。
机械手的末端连接有真空吸枪，真空吸枪的吸嘴贴住水晶片表面时抽气产生负压吸住水晶片，机械手走位至洗篮时充气，放下水晶片。吸嘴为可伸缩的弹性吸嘴，减小吸枪压向水晶片的冲击，防止其损伤。本实施例采用的机械手为工业通用的六自由机械手，试教方便，运行平稳可靠。洗篮由框架、定位条、支撑条组成，定位条、支撑条从上至下呈层次且交错地连接在框架上，定位条同处上层，支撑条同处下层，支撑条在两定位条间，两定位条相对分别设有一列齿槽，支撑条上设有一列齿槽，支撑条一左一右的槽加上底部的支撑条，形成稳定三点将插入的水晶片固定支承。洗篮平动机构为由步进电机加丝杆的电动XY位移平台，可驱动洗篮在X/Y平面运动。
按本发明实施的机械手式自动插片方法，包括以下步骤：
（a）设备准备：自动插片设备由安装工作台面上的分片机构、机械手、洗篮平动机构、洗篮组成，分片机构包括成叠放置水晶片的料框、开设方槽用于水晶片分片的推板、推拉推板的分片气缸；机械手为工业级配备有真空吸枪的机械手，真空吸枪抽气时吸住水晶片充气时放下水晶片；洗篮由洗篮平动机构驱动XY向平面运动；洗篮的定位条和支撑条开有齿槽，形成成排列的格栅阵列；将机械手固定装配在分片机构、洗篮中间的工作台面上。
（b）机械手试教：通过示教系统进行示教操作，手动控制机械手臂沿着特定轨迹运行工艺工程，记录所走路径信息、位置信息和动作信息，完成示教程序提供给系统重复再现。
（c）复位检查：启动设备前，确认推板是否在原位，即方槽是否处于料框底部，确认洗篮处于原点位，即机械手臂轨迹末端位置处于洗篮第一个上片格栅的正上方，不在原位则人工复位至原位，并检查机械手臂行走轨迹中无其他部件干涉。
（d）上料：人工手动将完成倒棱工序的水晶片叠放至料框内，水晶片的片数根据料框的高度。
（e）自动分片：启动设备，一叠水晶片中最低端的一片在重力作用下落入至方槽中，分片气缸推动推板，推板带出一片水晶片至吸取位，供机械手真空吸枪吸取。
（f）自动插片：机械手按既设轨迹行进至吸取位，机械手末端的真空吸枪对准水晶片，机械手下降真空吸枪靠近水晶片，气嘴与水晶片表面贴合，连通吸嘴的气源吸气，气嘴和水晶片粘合牢靠后，机械手上升驱动真空吸枪离开方槽，机械手按轨迹行进至洗篮待插片格栅上方，吸嘴充气，水晶片落入洗篮格栅内。
（g）洗篮走位：判断洗篮一列格栅插片是否完成，没有则洗篮平移机构驱动洗篮纵向平移一个格栅的距离，若完成则纵向平移一个格栅的距离。
（h）若料框有料则重复步骤（e）~步骤（g），若料框无料则重复步骤（d）~步骤（g），直至加工完成为止。
Claims (3)
1.一种机械手式自动插片方法，其特征在于：包括以下步骤：
（a）设备准备：自动插片设备由安装工作台面上的分片机构、机械手、洗篮平动机构、洗篮组成，分片机构包括成叠放置水晶片的料框、开设方槽用于水晶片分片的推板、推拉推板的分片气缸；机械手为工业级配备有真空吸枪的机械手，真空吸枪抽气时吸住水晶片充气时放下水晶片；洗篮由洗篮平动机构驱动XY向平面运动；洗篮的定位条和支撑条开有齿槽，形成成排列的格栅阵列；将机械手固定装配在分片机构、洗篮中间的工作台面上；
（b）机械手试教：通过示教系统进行示教操作，手动控制机械手臂沿着特定轨迹运行工艺工程，记录所走路径信息、位置信息和动作信息，完成示教程序提供给系统重复再现；
（c）复位检查：启动设备前，确认推板是否在原位，即方槽是否处于料框底部，确认洗篮处于原点位，即机械手臂轨迹末端位置处于洗篮第一个上片格栅的正上方，不在原位则人工复位至原位，并检查机械手臂行走轨迹中无其他部件干涉；
（d）上料：人工手动将完成倒棱工序的水晶片叠放至料框内，水晶片的片数根据料框的高度；
（e）自动分片：启动设备，一叠水晶片中最低端的一片在重力作用下落入至方槽中，分片气缸推动推板，推板带出一片水晶片至吸取位，供机械手真空吸枪吸取；
（f）自动插片：机械手按既设轨迹行进至吸取位，机械手末端的真空吸枪对准水晶片，机械手下降真空吸枪靠近水晶片，气嘴与水晶片表面贴合，连通吸嘴的气源吸气，气嘴和水晶片粘合牢靠后，机械手上升驱动真空吸枪离开方槽，机械手按轨迹行进至洗篮待插片格栅上方，吸嘴充气，水晶片落入洗篮格栅内；
（g）洗篮走位：判断洗篮一列格栅插片是否完成，没有则洗篮平移机构驱动洗篮纵向平移一个格栅的距离，若完成则纵向平移一个格栅的距离；
（h）若料框有料则重复步骤（e）~步骤（g），若料框无料则重复步骤（d）~步骤（f），直至加工完成为止。
2.根据权利要求1所述的一种机械手式自动插片控制器，其特征在于：采用机械手内部控制器电连接有限位开关、电磁阀、继电器、步进驱动器，控制器预设程序，限位开关分别检测推板的左极限位、右极限位，限位开关与控制器的输入端口电连接；控制器的输出端口与电磁阀的控制端电连接，电磁阀与分片气缸气动连接；控制器的输出端口与洗篮平动机构的步进电机驱动器电连接，控制电机的转向与步进。
3.根据权利要求2所述的一种机械手式自动插片控制器，其特征在于：所述限位开关为磁性开关，分别安装在分片气缸、摆动气缸、伸缩气缸的缸体上极限位置。
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