CN107352817A - 一种新型汽车夹层玻璃自动合片装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型汽车夹层玻璃自动合片装置和方法，包括：膜片切割传输系统：包括自动切膜机、膜片传输机构和膜片放置桌，膜片原料通过切割分离后运输至膜片放置桌上；皮带输送机：将外、内片玻璃先输送至定位平台定位后，再输送到合片工位合片；定位平台：包括垂直交叉设置的纵向滑轨和横向滑轨，通过定位柱对玻璃进行定位；合片机械手：抓取玻璃放置在合片工位上；覆膜机械手：抓取膜片放置在玻璃上；合片支撑机构：位于所述合片工位上；视觉定位系统：包括第一、第二摄像装置；控制系统：用以处理所述第一、第二摄像装置拍摄的图像。与现有技术相比，本发明能够取消人工修边的工艺步骤，简化生产工艺，减少原材料消耗。

Description

一种新型汽车夹层玻璃自动合片装置和方法

技术领域：

本发明涉及汽车夹层玻璃加工领域，尤其涉及一种新型汽车夹层玻璃自动合片装置和方法。

背景技术：

随着科技的发展和人们收入的提高，越来越多的家庭拥有了私家车，汽车已经成为人们的一种日常交通工具。汽车的夹层玻璃是汽车的重要组成部件，汽车夹层玻璃需要进行PVB膜合片生产才能满足安全需求，PVB膜合片生产是将PVB膜片放置在外片玻璃和内片玻璃之间指定位置的工艺过程，最后形成外片玻璃、PVB膜片、内片玻璃的三层夹层结构。

当前国内较多汽车玻璃生产企业的PVB膜合片生产过程为一条直线输送到底，场地利用率较低。玻璃的搬取、摆放、定位等动作基本都依靠人工，工人劳动强度大，人工动作速度慢，生产耗时较长，且难以保证长时间以较快速度生产。定位精度由人工控制，随意性大且精度不高。人工搬运薄玻璃时易发生破裂，造成产品报废，并容易造成人身伤害。工人接触产品的次数较多，很难保证产品表面的洁净度，会降低产品品质，甚至导致报废。PVB膜片会摆放在合片工位侧面，通常会横跨在输送线上方摆放，人工取放PVB膜时难以保证PVB膜片均匀受力，容易产生PVB膜片局部变形，影响产品品质。PVB膜由人工摆放到玻璃表面，难以保证放置位置的精度，为降低PVB膜片放偏导致的产品报废几率，通常需要将PVB膜片外型尺寸做的比玻璃外型尺寸大很多，而超出玻璃外型部分的PVB膜是属于切除无用的部分，需要人工切除，切除过程费时费力，且无法均匀切除。

中国专利CN103739213A公开一种“汽车夹层玻璃自动合片装置及方法”，包括皮带输送机；定位平台：包括垂直交叉设置的纵向滑轨和横向滑轨，以及设置在纵向滑轨和横向滑轨上的至少三个定位柱；上梭子输送机：设置在皮带输送机上方，包括上梭子骨架，驱动上梭子骨架前后上下移动的伺服电机a，设置在上梭子骨架上的真空吸附组件a；下梭子输送机：设置在皮带输送机下方，包括下梭子骨架，驱动下梭子骨架前后上下移动的伺服电机b，设置在下梭子骨架上的真空吸附组件b；PVB料输送机一侧，包括移动架，驱动移动架上下前后移动的伺服电机c，设置在移动架上的真空吸附组件c。该装置使玻璃合片工序自动化，但完成合片后的夹层玻璃还需要进行人工修边，造成原材料的浪费；且外片、内片玻璃叠差较高，愈发难以满意客户日益严格的要求。

中国专利CN106396428A公开一种“PVB膜合片的生产流程”，通过应用一系列的新型设备，重新定义生产过程中的原料输入方式和路径，引入新的生产工艺实现方式，将原有的人工操作为主的PVB合片生产方式升级成高度自动化的生产方式。但利用该生产流程在完成玻璃合片后玻璃外面依然有多余的PVB膜，需要进行人工修边，造成原材料的浪费。

发明内容：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够取消人工修边工序，大幅降低合片叠差的新型汽车夹层玻璃自动合片装置和方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种新型汽车夹层玻璃自动合片装置，其特征在于，包括

膜片切割传输系统：包括自动切膜机、膜片传输机构和膜片放置桌，膜片原料通过所述自动切膜机按玻璃外轮廓进行切割，切割后通过所述膜片传输机构将所需膜片与边料分离，并将分离好的膜片放置在所述膜片放置桌上；

皮带输送机：待合片的外片玻璃和内片玻璃分别由皮带输送机先输送至定位平台定位后，再输送到合片工位合片；

定位平台：包括垂直交叉设置的纵向滑轨和横向滑轨，以及设置在纵向滑轨和横向滑轨上的定位柱总共不少于三个，定位柱在纵向滑轨和横向滑轨上移动到定位处，并向上转动竖起，定位玻璃后，定位柱向下转动倒下，并沿纵向滑轨和横向滑轨退开；

合片机械手：合片机械手抓取玻璃放置在合片工位上；

覆膜机械手：覆膜机械手抓取所述膜片放置桌上的膜片，然后将膜片放置在玻璃上；

合片支撑机构：位于所述合片工位上，包括至少三根支撑玻璃的支撑杆和吸住玻璃的中间吸盘；

视觉定位系统：包括设置在膜片放置桌上方的第一摄像装置、安装在合片机械手上的第二摄像装置；

控制系统：用以处理所述第一、第二摄像装置拍摄的图像，并将处理结果反馈给所述覆膜机械手和合片机械手。

其中，所述膜片传输机构包括，膜片梭子、悬臂、升降滑台、横向滑轨和机架，膜片梭子设置在所述悬臂的端部上，悬臂设置在所述升降滑台上，升降滑台通过所述横向滑轨设置在所述机架上。

其中，所述悬臂端部设有旋转装置，膜片梭子安装在旋转装置上。使得膜片梭子可以从各种角度抓取膜片，并将膜片方位调整至与皮带传输机上的待合片的玻璃一致后，再将膜片运输至膜片放置桌上，从而减少了覆膜机械手后续补偿调整的时间。

其中，所述机架采用碳钢制作，表面喷塑处理，使机架具有更好的结构强度和耐腐蚀性。

其中，所述纵向滑轨上设有两个定位柱，所述横向滑轨上设有四个定位柱。

其中，所述纵向滑轨和横向滑轨交界处设有至少三个玻璃托杆。

其中，所述玻璃托杆分别由独立的电动缸带动做升降运动，根据不同玻璃弧度对玻璃托杆的高度进行调整，能够将玻璃合片后的叠差降至0.5mm～1mm。

其中，所述玻璃托杆设置在同一升降总成平台上,使玻璃能够处于水平姿态，确保玻璃放置在定位工位和合片工位上的姿态一致，保证合片的叠差精度。

其中，所述纵向滑轨上的两个定位柱也设置在所述升降总成平台上，玻璃前后边两个定位柱因需要玻璃传输通过，设计为附在升降总成上，随升降总成同时升降，不再单独设置前后边两个定位柱的升降装置，简化结构，降低了装置的成本。

一种使用所述的装置进行汽车夹层玻璃自动合片的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)膜片原料通过所述自动切膜机按玻璃外轮廓进行切割，切割后通过所述膜片梭子抓取膜片原料，膜片梭子上升过程将所需膜片与边料分离，并将分离好的膜片放置在所述膜片放置桌上；

(2)开启第一摄像装置拍摄膜片放置桌上的膜片的轮廓图像A，然后将轮廓图像A存入控制系统中；

(3)内片玻璃由皮带输送机输送到定位平台，四周的各定位柱在横向滑轨和纵向滑轨上移动到定位处，并向上转动竖起，推动内片玻璃移动进行定位纠正玻璃姿态，定位内片玻璃后，第二摄像装置拍摄定位后的内片玻璃的轮廓图像B，将轮廓图像B存入控制系统中；合片机械手抓住内片玻璃，然后定位柱向下转动倒下，并沿横向滑轨和纵向滑轨退开；

(4)合片机器人抓取内片玻璃放置在合片工位的合片支撑机构上，同时覆膜机械手抓取放置在膜片放置桌上的膜片，接着在控制系统中将轮廓图像A和轮廓图像B进行比对得到偏差数据，并将偏差数据反馈给覆膜机械手，覆膜机械手根据所述偏差数据对膜片进行补偿调整，最后将膜片放置在内片玻璃上；

(5)外片玻璃由皮带输送机输送到定位平台，重复步骤(3)的动作，然后通过第二摄像装置拍摄定位后的外片玻璃的轮廓图像C，将轮廓图像C存入控制系统中；

(6)合片机械手抓取外片玻璃，然后在控制系统中将轮廓图像B和轮廓图像C进行比对得到偏差数据，并将偏差数据反馈给合片机械手，合片机械手根据所述偏差数据对外片玻璃进行补偿调整，接着将外片玻璃放置在已经覆盖了膜片的内片玻璃上进行合片；

(7)玻璃合片后，玻璃再经过皮带输送机送至下一个工位。

本发明由于采取了上述技术方案，其具有如下有益效果：

(1)无需人工操作，实现夹层玻璃合片工艺流程的自动化，并且能够取消人工修边的工艺步骤，简化了生产工艺，减少原材料消耗。

(2)通过运用视觉定位系统能够保证夹层玻璃的合片叠差精度，有效提升产品的品质。

(3)当客户需要更换生产产品的型号时，可通过控制系统完成绝大部分机械装置的自动调整，方便客户换型生产，并保证了产品质量的稳定性。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明的膜片切割传输系统的结构示意图；

图4为本发明的定位平台的结构示意图；

图5为本发明的定位平台的俯视图；

图6为本发明的合片支撑机构的结构示意图。

标号说明：

1、PVB膜片切割传输系统，2、皮带输送机，3、覆膜机械手，4、合片机械手，5、定位平台，6、合片支撑机构，7、套圈工位，8、控制柜；11、PVB膜片放置桌，12、PVB膜片梭子，13、悬臂，14、升降滑台，15、横向滑轨，16、机架，17、PVB膜片原料，18、PVB膜片原料输送台；

51、第一定位柱，52、第二定位柱，53、玻璃托杆，54、电动缸，55、第一升降总成平台；

61、中间吸盘，62、支撑杆，63、第二升降总成平台；

121、边料顶杆，131、旋转装置。

具体实施方式：

为详细说明发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明提供的新型汽车夹层玻璃自动合片装置的整体布局如图1所示，包括PVB膜片切割传输系统1，其设置在皮带输送机2的侧面，皮带输送机2的两侧分别设有覆膜机械手3和合片机械手4，皮带输送机2上设有定位平台5、合片支撑机构6和套圈工位7，还设有带控制系统的控制柜8。

如图1至图6所示，本发明提供的新型汽车夹层玻璃自动合片装置，包括

PVB膜片切割传输系统1：包括自动切膜机(图中未示出)、PVB膜片传送机构和PVB膜片放置桌11；PVB膜片传输机构包括：PVB膜片梭子12、悬臂13、升降滑台14、横向滑轨15和机架16，悬臂13端部设有可360°旋转的旋转装置131，PVB膜片梭子12安装在旋转装置131上，悬臂13安装在升降滑台14上，升降滑台14通过横向滑轨15安装在机架16上；PVB膜片原料17通过自动切膜机按玻璃外轮廓进行切割，切割后运输到PVB膜片原料输送台18，升降滑台14沿横向滑轨15移动到PVB膜片原料输送台18上方，悬臂13通过升降滑台14下降，用PVB膜片梭子12吸取PVB膜片原料输送台18上切割好的PVB膜片原料，PVB膜片梭子12上的边料顶杆121压住PVB膜片边料，PVB膜片梭子12上升过程中将所需PVB膜片与边料分离，然后通过旋转装置131驱动PVB膜片梭子12旋转90°后将分离好的膜片运输放置到PVB膜片放置桌11上。机架16由碳钢材质方管焊接，表面喷蓝色防锈漆进行保护；PVB膜片梭子12是用不锈钢材质或铝合金材质制作的吸盘架；旋转装置131可以为伺服旋转马达，可以理解的是，不限于此，其他能够起到调整旋转角度的装置均可。

皮带输送机2，待合片的外片玻璃和内片玻璃分别由皮带输送机2先后输送到定位平台5定位后，再由合片机械手4抓取到合片工位进行合片。

覆膜机械手3，覆膜机械手3抓取PVB膜片放置桌11上的PVB膜片，然后将PVB膜片放置在玻璃上。

合片机械手4，合片机械手4抓取玻璃放置在合片支撑机构6上。

定位平台5，包括垂直交叉设置的纵向滑轨和横向滑轨，以及设置在横向滑轨上的四个第一定位柱51和纵向滑轨上的两个的第二定位柱52，第一定位柱51因考虑需要玻璃传输通过，设置在第一升降总成55上随其同时升降，纵向滑轨和横向滑轨交界处设有四根玻璃托杆53，玻璃托杆53分别由独立的电动缸54带动做升降操作，玻璃托杆53高度调整后由第一升降总成平台55统一升降，电动缸驱动可以为市售的三菱伺服马达。

合片支撑机构6，包括四根支撑玻璃的支撑杆62和吸住玻璃的中间吸盘61，中间吸盘61和四根支撑杆62均安装在第二升降总成平台63上，玻璃合片后，升降总成平台63带动中间吸盘61和支撑杆62同时下降，玻璃继续通过皮带输送机2传送至下一工位。

视觉定位系统(图中未示出)，包括设置在PVB膜片放置桌11上方的第一摄像装置，用于拍摄PVB膜片放置桌11上的PVB膜片、安装在合片机械手4上的第二摄像装置，用于拍摄定位平台5上的外、内片玻璃，摄像装置可以为市售的工业摄像机，例如常见的3DL摄像机。在本发明中为了使摄取的PVB膜片或玻璃的轮廓图像更加清楚，在PVB膜片放置桌11上方和合片机械手4上还设有照明装置，当需要采集图像时，打开照明装置。照明装置可以为市售的普通光源，例如LED背光源等。

控制系统：第一、第二摄像装置，覆膜机械手3和合片机械手4与控制柜8电连接，控制柜8中装有用以处理第一、第二摄像装置拍摄的图像进行处理，并将结果反馈给覆膜机械手3和合片机械手4的控制程序。

使用上述装置进行汽车夹层玻璃自动合片的方法，包括以下步骤：

(1)PVB膜片原料17通过自动切膜机按玻璃外轮廓进行切割，切割后通过PVB膜片梭子12抓取PVB膜片原料17，PVB膜片梭子12上升过程将所需PVB膜片与边料分离，分离好的PVB膜片在PVB膜片梭子12上通过旋转装置131旋转90°后将分离好的PVB膜片运输至PVB膜片放置桌11上；

(2)开启第一摄像装置拍摄膜片放置桌11上的膜片的轮廓图像A，然后将轮廓图像A存入控制系统中；

(3)内片玻璃由皮带输送机2输送到定位平台5处，横向滑轨和纵向滑轨上的第一定位柱51和第二定位柱52均移动到定位处，并向上转动竖起，推动内片玻璃移动进行定位纠正玻璃姿态，定位玻璃后，定位柱向下转动倒下，并沿横向滑轨和纵向滑轨退开，然后通过第二摄像头拍摄定位后的内片玻璃的轮廓图像B，将轮廓图像B存入控制系统中；

(4)合片机械手4抓取内片玻璃放置在合片支撑机构6上，同时覆膜机械手3抓取放置在膜片放置桌11上的PVB膜片。接着在控制系统中将轮廓图像A和轮廓图像B进行比对得到偏差数据，并将偏差数据反馈给覆膜机械手3，覆膜机械手3根据偏差数据对PVB膜片进行补偿调整，最后将PVB膜片放置在内片玻璃上；

(5)外片玻璃由皮带输送机2输送到定位平台5处，重复步骤(3)的动作，然后通过第二摄像装置拍摄定位后的外片玻璃的轮廓图像C，将轮廓图像C存入控制系统中；

(6)合片机械手4抓取外片玻璃，然后在控制系统中将轮廓图像B和轮廓图像C进行比对得到偏差数据，并将偏差数据反馈给合片机械手4，合片机械手4根据偏差数据对外片玻璃进行补偿调整，接着将外片玻璃放置在已经覆盖了PVB膜片的内片玻璃上进行合片；

(7)玻璃合片后，玻璃再经过皮带输送机2送至套圈工位7进行人工套圈，从而实现汽车夹层玻璃合片的自动化生产。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，等同的变换或替换，都应涵盖在本发明的权利要求书的保护范围内。

Claims (10)

1.一种新型汽车夹层玻璃自动合片装置，其特征在于，包括

膜片切割传输系统：包括自动切膜机、膜片传输机构和膜片放置桌，膜片原料通过所述自动切膜机按玻璃外轮廓进行切割，切割后通过所述膜片传输机构将所需膜片与边料分离，并将分离好的膜片放置在所述膜片放置桌上；

皮带输送机：待合片的外片玻璃和内片玻璃分别由皮带输送机先输送至定位平台定位后，再输送到合片工位合片；

定位平台：包括垂直交叉设置的纵向滑轨和横向滑轨，以及设置在纵向滑轨和横向滑轨上的定位柱总共不少于三个，定位柱在纵向滑轨和横向滑轨上移动到定位处，并向上转动竖起，定位玻璃后，定位柱向下转动倒下，并沿纵向滑轨和横向滑轨退开；

合片机械手：合片机械手抓取玻璃放置在合片工位上；

覆膜机械手：覆膜机械手抓取所述膜片放置桌上的膜片，然后将膜片放置在玻璃上；

合片支撑机构：位于所述合片工位上，包括至少三根支撑玻璃的支撑杆和吸住玻璃的中间吸盘；

视觉定位系统：包括设置在膜片放置桌上方的第一摄像装置、安装在合片机械手上的第二摄像装置；

控制系统：用以处理所述第一、第二摄像装置拍摄的图像，并将处理结果反馈给所述覆膜机械手和合片机械手。

2.根据权利要求1所述的新型汽车夹层玻璃自动合片装置，其特征在于：所述膜片传输机构包括，膜片梭子、悬臂、升降滑台、横向滑轨和机架，膜片梭子设置在所述悬臂的端部上，悬臂设置在所述升降滑台上，升降滑台通过所述横向滑轨设置在所述机架上。

3.根据权利要求2所述的新型汽车夹层玻璃自动合片装置，其特征在于：所述悬臂端部设有旋转装置，膜片梭子安装在旋转装置上。

4.根据权利要求2所述的新型汽车夹层玻璃自动合片装置，其特征在于：所述机架采用碳钢制作，表面喷塑处理。

5.根据权利要求1所述的新型汽车夹层玻璃自动合片装置，其特征在于，所述纵向滑轨上设有两个定位柱，所述横向滑轨上设有四个定位柱。

6.根据权利要求5所述的新型汽车夹层玻璃自动合片装置，其特征在于，所述纵向滑轨和横向滑轨交界处设有至少三个玻璃托杆。

7.根据权利要求6所述的新型汽车夹层玻璃自动合片装置，其特征在于，所述玻璃托杆分别由独立的电动缸带动做升降运动。

8.根据权利要求7所述的新型汽车夹层玻璃自动合片装置，其特征在于，所述玻璃托杆设置在同一升降总成平台上。

9.根据权利要求8所述的新型汽车夹层玻璃自动合片装置，其特征在于，所述纵向滑轨上的两个定位柱也设置在所述升降总成平台上。

10.一种使用权利要求1所述的装置进行汽车夹层玻璃自动合片的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)膜片原料通过所述自动切膜机按玻璃外轮廓进行切割，切割后通过所述膜片梭子抓取膜片原料，膜片梭子上升过程中将所需膜片与边料分离，并将分离好的膜片放置在所述膜片放置桌上；

(2)开启第一摄像装置拍摄膜片放置桌上的膜片的轮廓图像A，然后将轮廓图像A存入控制系统中；

(3)内片玻璃由皮带输送机输送到定位平台，四周的各定位柱在横向滑轨和纵向滑轨上移动到定位处，并向上转动竖起，推动内片玻璃移动进行定位纠正玻璃姿态，定位内片玻璃后，第二摄像装置拍摄定位后的内片玻璃的轮廓图像B，将轮廓图像B存入控制系统中；合片机械手抓住内片玻璃，然后定位柱向下转动倒下，并沿横向滑轨和纵向滑轨退开；

(4)合片机械手抓取内片玻璃放置在合片工位的合片支撑机构上，同时覆膜机械手抓取放置在膜片放置桌上的膜片，接着在控制系统中将轮廓图像A和轮廓图像B进行比对得到偏差数据，并将偏差数据反馈给覆膜机械手，覆膜机械手根据所述偏差数据对膜片进行补偿调整，最后将膜片放置在内片玻璃上；

(5)外片玻璃由皮带输送机输送至定位平台，重复步骤(3)的动作，然后通过第二摄像装置拍摄定位后的外片玻璃的轮廓图像C，将轮廓图像C存入控制系统中；

(6)合片机械手抓取外片玻璃，然后在控制系统中将轮廓图像B和轮廓图像C进行比对得到偏差数据，并将偏差数据反馈给合片机械手，合片机械手根据所述偏差数据对外片玻璃进行补偿调整，接着将外片玻璃放置在已经覆盖了膜片的内片玻璃上进行合片；

(7)玻璃合片后，玻璃再经过皮带输送机送至下一个工位。