CN108793706A - 全自动分片机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全自动分片机器人，其技术特点是：分片台由多组辊轮及其两侧平行设置的两个直线导轨构成；在两个直线导轨上安装可移动分拣机械臂和分片机械臂；分拣机械臂由分拣机械臂三维轴传动机构及相应的电机构成，在分拣机械臂的底部安装一个或多个真空吸盘；分片机械臂由分片机械臂三维传动机构及相应的电机构成，在分片机械臂Z轴传动机构的底部安装可旋转的分片机械手；辊轮、真空吸盘、分拣机械臂上的电机、分片机械臂上的电机连接到控制系统上并在控制系统的控制下工作。本发明设计合理，能够实现对玻璃通片及玻璃杂片的自动分片功能，提高了玻璃加工的自动化水平和工作效率，保证了产品的质量，降低了劳动强度。

Description

全自动分片机器人

技术领域

本发明属于玻璃深加工技术领域，尤其是一种全自动分片机器人。

背景技术

玻璃原片在深加工前，一定要将玻璃原片分成尺寸不一的各种小片。玻璃原片分成小片的过程包括切割和分片两个工序。切割工序就是在玻璃表面切割痕，其工业生产中，都是用切割机按生产要求自动在玻璃原片上切出割痕，然后再将带有切割痕的玻璃移送到分片台上进行分片。分片工序主要主要有以下几种方式：

(1)全人工分片：靠人工的力量在刻痕处施加外力，达到分片的目的。人工分片仅适用于小批量、零散加工的玻璃分片。

(2)利用分片推杆的人工操作分片：在分片台上辅助一个长长的分片推杆，将刻痕对正分片杆，分片杆上顶，靠玻璃自重分片。这是工业上最通用的分片方式，但是，这种分片方式对于窄边、或者较厚玻璃失效。

(3)利用辅助分片钳的人工操作分片：辅助分片钳或者叫掰片钳、开片钳，在刻痕的一端用分片钳施加一个恰当的力，玻璃沿着刻痕分开。这种方式可以分窄片和厚片，但需要人工边操作边观察，分片效果和人的经验有关，讲究位置和操作力度。这种方式用于掰边和异形玻璃的掰片。掰边和分片最大的区别是：掰完的边是废弃的，分片是两边都要完好的。

(4)自动分片机分片：需要最少2个分片台，一个用于纵向分片，一个用于横向分片。采用长的分片推杆上顶分片，两次分片过程中，玻璃要转向90°，或两个分片台按90°方向布置。这种方式只能分宽度或长度一致的通片玻璃，不能分混片或杂片，从而限制了它的使用范围，不能满足现代工业生产柔性化、高速度、智能化的需求。

对于玻璃分片，无论通片(如图1所示结构)或者杂片(如图2所示结构)用户都渴望能够自动完成。但是，存在以下两个方面的难点：

(1)如何自由分片：无论刻痕在任何位置、任何长度、任何厚度、任何走向，都可以实现分片。如果要实现这个需求，就要同时满足以下3个方面的要求：①分片工具或者玻璃自由移动，因为刻痕可以出现在任何位置，走向也可以任意的，长度也是任意的，因此，分片时候要么移动分片工具，要么移动玻璃。②统一的分片方式。分片推杆方式由于分片杆太长无法自由移动；同理，大片玻璃任意移动也是困难的，并且难于实现的；分片钳的方式对力度和位置精度都要求很高，需要人的经验保证；同时对于薄玻璃，稍微不注意就会破损，所以没有人用分片钳来分薄玻璃。③玻璃刻痕的位置获取，刻痕需要玻璃切割机给出，玻璃切割机的数据格式都是不一样的。

(2)分好的片如何分拣：分拣的难度在于以下两点：①同分片设备协调控制控制，高效把分开的玻璃搬运到下个工位，②把这个玻璃的数据同时提取出来，传给下个工序。

综上所述，分片工序是玻璃加工生产线唯一未能实现全自动化的环节，因此，如何高效、全自动且安全可靠地实现玻璃自动分片是目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理、效率高且安全可靠的全自动分片机器人。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种全自动分片机器人，包括分片台，所述分片台由多组辊轮及其两侧平行设置的两个直线导轨构成；在两个直线导轨上安装可移动分拣机械臂和分片机械臂；所述分拣机械臂由分拣机械臂X轴传动机构及分拣机械臂X轴电机、分拣机械臂Y轴传动机构及分拣机械臂Y轴电机、分拣机械臂Z轴传动机构及分拣机械臂Z轴电机构成，在分拣机械臂Z轴传动机构的底部安装一个或多个真空吸盘；所述分片机械臂由分片机械臂X轴传动机构及分片机械臂X轴电机、分片机械臂Y轴传动机构及分片机械臂Y轴电机、分片机械臂Z轴传动机构及分片机械臂Z轴电机构成，在分片机械臂Z轴传动机构的底部安装有可旋转分片机械手；所述辊轮、真空吸盘、分拣机械臂上的电机、分片机械臂上的电机连接到控制系统上并在控制系统的控制下工作。

所述分片机械手包括分片机械手第一电机及其传动机构、分片机械手第二电机及其传动机构、不对称U型分片柱和钳口支撑台，所述分片机械手第一电机固定在分片机械臂的Z轴传动机构底部，该电机传动机构下端与钳口支撑台固装在一起并驱动钳口支撑台旋转，在钳口支撑台安装有不对称U型分片柱，该不对称U型的较高端与分片机械手第二电机及其传动机构相连接并驱动分片柱上下移动，该不对称U型的较低端在钳口支撑台正下方，并和钳口支撑台下面的两个支撑点，构成三点式分片机构；所述分片机械手第一电机、分片机械手第二电机连接到控制系统上并在控制系统的控制下工作。

所述分片台下方安装有废玻璃传送机构和废玻璃收纳容器，该废玻璃传送机构与废玻璃传送电机相连接，该废玻璃传送电机在控制系统的控制下工作。

所述控制系统包括控制主机及与其相连接的分拣机械臂电机驱动电路、分片机械臂电机驱动电路、分片机械手电机驱动电路、分片台辊轮电机驱动电路、分片台废玻璃传动电机驱动电路、真空吸盘电磁阀；所述分拣机械臂电机驱动电路包括分拣机械臂X轴电机驱动电路、分拣机械臂Y轴电机驱动电路及分拣机械臂Z轴电机驱动电路，上述电机驱动电路分别连接并驱动分拣机械臂X轴电机、分拣机械臂Y轴电机及分拣机械臂Z轴电机工作；所述分片机械臂电机驱动电路包括分片机械臂X轴电机驱动电路、分片机械臂Y轴电机驱动电路及分片机械臂Z轴电机驱动电路，上述电机驱动电路分别连接并驱动分片机械臂X轴电机、分片机械臂Y轴电机及分片机械臂Z轴电机工作；分片机械手电机驱动电路包括分片机械手第一电机驱动电路和分片机械手第二电机驱动电路，上述电机驱动电路分别连接并驱动分片机械手第一电机和分片机械手第二电机工作；所述分片台辊轮电机驱动电路连接并驱动辊轮电机工作；所述分片台废玻璃传动电机驱动电路连接并驱动分片台废玻璃传动电机工作；所述真空吸盘电磁阀连接并控制真空吸盘工作。

所述控制主机还连接一人机交互终端与控制主机相连接实现人机交互功能。

所述控制主机还连接切片台数据接口模块和下位数据接口模块，所述切片台数据接口模块与切割机的输出端相连接并接收切割机传来的切割数据，所述下位数据接口模块与下位机的输入端相连接并将分片台的分片数据传送给下位机。

所述控制主机采用PLC或工控机。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明设计合理，其通过分拣机械臂及其吸盘、分片机械臂及其分片机械手在分片台上任意位置进行移动，能够实现对玻璃通片及玻璃杂片的自动分片功能，实现了玻璃加工的柔性化、智能化，有效提高了工作效率，降低了劳动强度。

2、本发明可以与前后工序的设备有效地连接在一起并实现数据传输及控制功能，有效地提高了玻璃加工的自动化水平。

3、本发明的控制主机连接有人机交互终端，可以方便地实现人机交互功能。

4、本发明在分片台底部设有废玻璃收纳容器及传送机构，能够有效地收集分片后的废玻璃，便于废玻璃的处理和回收。

附图说明

图1是玻璃通片结构示意图

图2是玻璃杂片的结构示意图；

图3是本发明的结构俯视图；

图4是本发明的结构主视图；

图5是本发明的分片台结构图；

图6是本发明的分片机械手结构图；

图7是图6的侧视图；

图8是本发明的控制系统电路方框图；

图中，1：分片台，2：直线导轨，3：辊轮，4：分片机械臂，5：分片机械手，6：直线导轨，7：真空吸盘，8：分拣机械臂，9：待分片玻璃，10：废玻璃传送机构，11：废玻璃收纳容器，5-1：分片机械手第一电机及其传动机构，5-2：分片机械手第二电机及其传动机构，5-3：钳口支撑平台，5-4：U型分片柱，5-5：钳口上支撑点，5-6：钳口下支撑点，5-7：钳口中间位置，9-1：玻璃划痕。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步说明。

一种全自动分片机器人，如图3至图5所示，包括分片台1、分片机械臂4、分拣机械臂8和控制系统。所述分片台由多组辊轮3及其两侧平行设置的直线导轨2和直线导轨6组成，待分片玻璃9经辊轮输送前行；所述分片机械臂和分拣机械臂平行跨装在两根直线导轨上端，并可以分别在直线导轨上移动。在分片台下方安装有废玻璃传送机构10和废玻璃收纳容器11，在本实施例中废玻璃传送机构采用的传送皮带机构，分片后的废玻璃从分片台上落入废玻璃收纳容器内，或者落到废玻璃传送机构上并由废玻璃传送机构输送到玻璃收纳中。多组辊轮之间的间距应小于最小玻璃尺寸。所述轮辊由轮毂电机驱动，该轮毂电机与控制系统相连接并在控制系统的控制下工作。废玻璃传送机构由皮带电机驱动，废玻璃收纳容器定期人工清理。

所述分拣机械臂由分拣机械臂X轴传动机构、分拣机械臂Y轴传动机构、分拣机械臂Z轴传动机构、分拣机械臂X轴电机、分拣机械臂Y轴电机及分拣机械臂Z轴电机组成。其中分拣机械臂X轴传动机构、分拣机械臂Y轴传动机构构成的平面和分片台玻璃平面平行，分拣机械臂X轴传动机构沿着分片台两侧的直线导轨移动，分拣机械臂Y轴传动机构垂直分拣机械臂X轴传动机构运行，分拣机械臂Z轴传动机构垂直分拣机械臂XY轴平面上下运行。在分拣机械臂Z轴传动机构的底部安装一个或多个真空吸盘7，该真空吸盘通过电磁阀与控制系统相连接，控制系统通过电磁阀控制吸盘工作，该吸盘可以吸住玻璃，并带动玻璃移动。分拣机械臂X轴电机、分拣机械臂Y轴电机及分拣机械臂Z轴电机在控制系统的控制下，驱动分拣机械臂可以移动到分片台上任意位置上。

所述分片机械臂由分片机械臂X轴传动机构、分片机械臂Y轴传动机构、分片机械臂Z轴传动机构、分片机械臂X轴电机、分片机械臂Y轴电机及分片机械臂Z轴电机组成。其中分片机械臂X轴传动机构、分片机械臂Y轴传动机构构成的平面和分片台玻璃平面平行，分片机械臂X轴传动机构沿着分片台两侧的直线导轨移动，分片机械臂Y轴传动机构垂直X轴传动机构运行，分片机械臂Z轴传动机构垂直分片机械臂XY轴平面上下运行。在分片机械臂Z轴传动机构的底部安装有分片机械手5。分片机械臂X轴电机、分片机械臂Y轴电机及分片机械臂Z轴电机在控制系统的控制下，驱动分片机械手运动到分片台上任意位置上。

如图6及图7所示，所述分片机械手包括分片机械手第一电机及其传动机构5-1、分片机械手第二电机及其传动机构5-2、钳口支撑台5-3。所述分片机械手第一电机固定在分片机械臂的Z轴传动机构底部，该电机传动机构下端与钳口支撑台一侧固装在一起，分片机械手第一电机能够驱动钳口支撑台旋转。在钳口支撑台上安装有不对称U型分片柱5-4，该不对称U型分片柱的一端(较高端)与分片机械手第二电机及其传动机构相连接，分片机械手第二电机及其传动机构驱动不对称U型分片柱上下移动，该不对称U型分片柱的另一端(较低端)位于在钳口支撑台正下方并为钳口下支撑点5-6。在钳口支撑台底部中央为钳口中间位置5-7，在钳口中间位置两侧对称设有两个钳口上支撑点5-5，两个钳口上支撑点与一个钳口下支撑点构成三点式分片机构。在分片操作时，分片机械臂移动分片机械手，分片机械手第一电机旋转，钳口支撑点和不对称U型分片柱卡住玻璃的一端，并使得钳口中间位置对准玻璃刻痕9-1。随后控制系统控制分片机械手第二电机旋转，分片柱提升，分片柱上的钳口上支撑点从玻璃底部顶住刻痕位置，钳口支撑台底部的两个钳口下支撑点从玻璃上端压住刻痕两侧，从而使玻璃从刻痕处分开。玻璃分开后，分片机械手第二电机反向旋转使分片柱下降，松开玻璃，分片机械臂拖动分片机械手离开。

上述分片机械手第一电机和分片机械手第二电机均在控制系统的控制下工作，分片机械手第一电机速度、分片机械手第二电机的速度以及分片柱位置及上顶距离也由控制系统进行控制。

如图8所示，所述控制系统包括控制主机及与其相连接的数据接口模块、分拣机械臂电机驱动电路、分片机械臂电机驱动电路、分片机械手电机驱动电路、分片台辊轮电机驱动电路、分片台废玻璃传动电机驱动电路、真空吸盘电磁阀、人机交互终端(HMI)。所述数据接口模块包括切片台数据接口模块、下位数据接口模块，所述切片台数据接口模块与切割机的输出端相连接并接收切割机传来的切割数据，所述下位数据接口模块与下位机(下道工序设备)的输入端相连接并将分片台的分片数据传送给下位机。所述分拣机械臂电机驱动电路包括分拣机械臂X轴电机驱动电路、分拣机械臂Y轴电机驱动电路及分拣机械臂Z轴电机驱动电路，上述电机驱动电路分别连接并驱动分拣机械臂X轴电机、分拣机械臂Y轴电机及分拣机械臂Z轴电机工作。所述分片机械臂电机驱动电路包括分片机械臂X轴电机驱动电路、分片机械臂Y轴电机驱动电路及分片机械臂Z轴电机驱动电路，上述电机驱动电路分别连接并驱动分片机械臂X轴电机、分片机械臂Y轴电机及分片机械臂Z轴电机工作。分片机械手电机驱动电路包括分片机械手第一电机驱动电路和分片机械手第二电机驱动电路，上述电机驱动电路分别连接并驱动分片机械手第一电机和分片机械手第二电机工作。所述分片台辊轮电机驱动电路连接并驱动辊轮电机工作。所述分片台废玻璃传动电机驱动电路连接并驱动分片台废玻璃传动电机工作，所述真空吸盘电磁阀连接并控制真空吸盘工作。所述人机交互终端(HMI)与控制主机相连接实现人机交互功能。

在本实施例中，控制主机采用PLC或工作机。

在分片机器人与上道工序设备(切割机)与下道工序设备(包装机或磨边机)进行数据传输时，采用统一的数据格式进行数据传输。

上道工序设备数据：由于上道工序设备(切割机)千差万别，因此，制定一个数据格式，无论是RS485/422、RS232C还是以太网，都按统一的格式向分片机器人传送数据。其数据格式如下：

序号	数据名称	数据长度(字)	说明	备注
					1	数据头部	2	表明数据起始
2	厚度	1	玻璃厚度
					3	长度	2	玻璃长度
4	宽度	2	玻璃宽度
					5	定位点	1	前后，左右	4个位置
6	刻痕总数N	1	一共几条刻痕
					7	刻痕1	8	起始坐标，终点坐标，	第一条刻痕
8	刻痕2	8
						…..
9	刻痕N	8		最后一条刻痕
					10	数据尾部	2	表明数据结束

下道工序设备：为方便下段工序(包装或磨边)使用切割好的玻璃，所以制定一个数据格式，无论是RS485/422、RS232C还是以太网。都按统一的格式由分片机器人向下传送数据。参考格式如下：

本发明的分片过程如下：

(1)切割机将切割好的玻璃输送到分片台上定位停止。

(2)控制系统通过切片台数据接口接收切割机给出的该片玻璃的厚度、尺寸，每条刻痕的起始坐标，终点坐标等切割数据。

(3)控制系统控制分片机械臂移动到分片位置，在刻痕的一端，分片机械手调整钳口方向，使得刻痕在钳口的正中央。控制分片机械臂，使得玻璃处于钳口和顶杆之间。根据玻璃厚度，控制顶杆的运行速度和上顶的距离，完成分片动作，玻璃分为两片。对于薄的玻璃，分片机械臂在分片钳口对准刻痕后，辅助一个提升动作，将玻璃的一端提升，然后再控制顶杆的速度和力度完成分片。

(4)控制系统计算分开的两块玻璃的尺寸，剩余刻痕的起始坐标，终点坐标；

(5)如果其中一块玻璃已经没有刻痕，控制系统控制分拣机械臂移动到该片玻璃上方，吸盘动作，将该片玻璃移动到下片位置，同时计算并记录该片玻璃的厚度，长度，宽度数据，并通过下片台数据接口传给下道工序。

(5)若玻璃上仍有刻痕，则控制分片机械臂到分片位置，在刻痕的一端，分片机械手调整钳口方向，使得刻痕在钳口的正中央。控制分片机械臂，使得玻璃处于钳口和顶杆之间。根据玻璃厚度，控制顶杆的运行速度和上顶的距离，完成分片动作，玻璃分为两片。

(6)在分片的过程中，边角余料的宽度小于分片台辊道之间的距离，分片机械臂带动分片手将废边推到辊道中间，靠重力自然落入下面的废玻璃收纳容器中。废玻璃定期由人工清理干净。

(7)重复以上的过程，直到分片完成。完成后，给切割机发送信号，可以接收新的玻璃。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种全自动分片机器人，包括分片台，其特征在于：所述分片台由多组辊轮及其两侧平行设置的两个直线导轨构成；在两个直线导轨上安装可移动分拣机械臂和分片机械臂；所述分拣机械臂由分拣机械臂X轴传动机构及分拣机械臂X轴电机、分拣机械臂Y轴传动机构及分拣机械臂Y轴电机、分拣机械臂Z轴传动机构及分拣机械臂Z轴电机构成，在分拣机械臂Z轴传动机构的底部安装一个或多个真空吸盘；所述分片机械臂由分片机械臂X轴传动机构及分片机械臂X轴电机、分片机械臂Y轴传动机构及分片机械臂Y轴电机、分片机械臂Z轴传动机构及分片机械臂Z轴电机构成，在分片机械臂Z轴传动机构的底部安装有可旋转分片机械手；所述辊轮、真空吸盘、分拣机械臂上的电机、分片机械臂上的电机连接到控制系统上并在控制系统的控制下工作。

2.根据权利要求1所述的全自动分片机器人，其特征在于：所述分片机械手包括分片机械手第一电机及其传动机构、分片机械手第二电机及其传动机构、不对称U型分片柱和钳口支撑台，所述分片机械手第一电机固定在分片机械臂的Z轴传动机构底部，该电机传动机构下端与钳口支撑台固装在一起并驱动钳口支撑台旋转，在钳口支撑台安装有不对称U型分片柱，该不对称U型的较高端与分片机械手第二电机及其传动机构相连接并驱动分片柱上下移动，该不对称U型的较低端在钳口支撑台正下方，并和钳口支撑台下面的两个支撑点，构成三点式分片机构；所述分片机械手第一电机、分片机械手第二电机连接到控制系统上并在控制系统的控制下工作。

3.根据权利要求1或2所述的全自动分片机器人，其特征在于：所述分片台下方安装有废玻璃传送机构和废玻璃收纳容器，该废玻璃传送机构与废玻璃传送电机相连接，该废玻璃传送电机在控制系统的控制下工作。

4.根据权利要求1或2所述的全自动分片机器人，其特征在于：所述控制系统包括控制主机及与其相连接的分拣机械臂电机驱动电路、分片机械臂电机驱动电路、分片机械手电机驱动电路、分片台辊轮电机驱动电路、分片台废玻璃传动电机驱动电路、真空吸盘电磁阀；所述分拣机械臂电机驱动电路包括分拣机械臂X轴电机驱动电路、分拣机械臂Y轴电机驱动电路及分拣机械臂Z轴电机驱动电路，上述电机驱动电路分别连接并驱动分拣机械臂X轴电机、分拣机械臂Y轴电机及分拣机械臂Z轴电机工作；所述分片机械臂电机驱动电路包括分片机械臂X轴电机驱动电路、分片机械臂Y轴电机驱动电路及分片机械臂Z轴电机驱动电路，上述电机驱动电路分别连接并驱动分片机械臂X轴电机、分片机械臂Y轴电机及分片机械臂Z轴电机工作；分片机械手电机驱动电路包括分片机械手第一电机驱动电路和分片机械手第二电机驱动电路，上述电机驱动电路分别连接并驱动分片机械手第一电机和分片机械手第二电机工作；所述分片台辊轮电机驱动电路连接并驱动辊轮电机工作；所述分片台废玻璃传动电机驱动电路连接并驱动分片台废玻璃传动电机工作；所述真空吸盘电磁阀连接并控制真空吸盘工作。

5.根据权利要求4所述的全自动分片机器人，其特征在于：所述控制主机还连接一人机交互终端与控制主机相连接实现人机交互功能。

6.根据权利要求4所述的一种全自动分片机器人，其特征在于：所述控制主机还连接切片台数据接口模块和下位数据接口模块，所述切片台数据接口模块与切割机的输出端相连接并接收切割机传来的切割数据，所述下位数据接口模块与下位机的输入端相连接并将分片台的分片数据传送给下位机。

7.根据权利要求4所述的全自动分片机器人，其特征在于：所述控制主机采用PLC或工控机。