CN109676590A - 一种玻璃面板组装设备及组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种玻璃面板组装设备，包括工作台、面板上料盘、以及用于转移玻璃面板的视觉定位机械手，工作台上设有升降导柱、用于使边框各内侧面与升降导柱各侧面对应平行的下机械定位组件、以及用于使玻璃面板各侧面与升降导柱各侧面对应平行的上机械定位组件，上机械定位组件和下机械定位组件分设于升降导柱的两端。本发明进一步公开了其组装方法，包括以下步骤：S1、边框定位；S2、玻璃面板定位；S3、玻璃面板组装；S4、成品转移：下机械定位组件与边框分离，视觉定位机械手带动成品上升与升降导柱分离。本发明具有自动化程度高、效率高、装配精度能够满足要求等优点。

Description

一种玻璃面板组装设备及组装方法

技术领域

本发明涉及组装设备及组装方法，尤其涉及一种玻璃面板组装设备及组装方法。

背景技术

近年来，各类智能设备(例如手机、平板电脑及穿戴设备)发展迅速，市场需求量不断增加，对于智能设备的装配精度和装配效率要求也越来越高。以苹果公司的iwatch智能手表为例，其外形精美，要求玻璃面板装配在点胶的陶瓷边框后双边间隙之差不超过0.03mm，目前主要采用人工手动装配，效率低、工作强度大、所需人员多，且装配精度难以满足要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种自动化程度高、效率高、装配精度能够满足要求的玻璃面板组装设备。

本发明进一步提供一种上述玻璃面板组装设备的组装方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种玻璃面板组装设备，包括工作台、面板上料盘、以及用于转移玻璃面板的视觉定位机械手，所述工作台上设有升降导柱、用于使边框各内侧面与升降导柱各侧面对应平行的下机械定位组件、以及用于使玻璃面板各侧面与升降导柱各侧面对应平行的上机械定位组件，所述上机械定位组件和下机械定位组件分设于所述升降导柱的两端。

作为上述技术方案的进一步改进：所述上机械定位组件和下机械定位组件均包括两对垂直布置的夹臂，各对所述夹臂平行布置于所述升降导柱的两侧。

作为上述技术方案的进一步改进：所述升降导柱内设有用于吸附玻璃面板的真空通道。

作为上述技术方案的进一步改进：所述面板上料盘远离所述升降导柱的一侧设有成品放置盘。

作为上述技术方案的进一步改进：所述面板上料盘上设有多个呈矩阵式布置的面板定位凹槽，所述成品放置盘上设有多个呈矩阵式布置的成品定位凹槽。

作为上述技术方案的进一步改进：所述视觉定位机械手包括面板吸头、X轴移动模组、设于X轴移动模组上的Y轴移动模组、设于Y轴移动模组的Z轴移动模组、以及设于Z轴移动模组上的视觉定位CCD组件，所述面板吸头通过一角度旋转模组设于所述Z轴移动模组上。

作为上述技术方案的进一步改进：所述夹臂由带减压阀的气缸驱动。

一种上述的玻璃面板组装设备的组装方法，包括以下步骤：

S1、边框定位：将边框套装于升降导柱上并下压至与工作台接触，下机械定位组件对边框进行定位，使边框各内侧面与升降导柱各侧面对应平行，然后升降导柱上升；

S2、玻璃面板定位：视觉定位机械手取面板上料盘内的玻璃面板并通过视觉判别调整玻璃面板的位置和角度，然后将玻璃面板放置于升降导柱顶面，最后上机械定位组件对玻璃面板进行定位，使玻璃面板各侧面与升降导柱各侧面对应平行；

S3、玻璃面板组装：上机械定位组件与玻璃面板分离，然后升降导柱带动玻璃面板下降使玻璃面板进入边框内，视觉定位机械手也下降将玻璃面板与边框压紧；

S4、成品转移：下机械定位组件与边框分离，视觉定位机械手带动成品上升与升降导柱分离。

作为上述技术方案的进一步改进：步骤S3中，升降导柱带动玻璃面板下降时通过真空通道吸附玻璃面板。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开的玻璃面板组装设备，由视觉定位机械手抓取玻璃面板并根据视觉判别进行玻璃面板位置和角度校正，便于玻璃面板后续准确地放置升降导柱的顶面，同时可减少机械精密定位时玻璃面板的移动位移，也可放宽对面板上料盘的尺寸精度限制，视觉定位存在的误差区主要表现在：a、CCD成像误差，精度再高的CCD成像都会有打光效果影响；b、陶瓷边框治具加工精度、装配精度误差大，其表面与CCD成像镜面只要有一点平行度误差，累计反馈于CCD图像就会有比较大的判别误差；c、玻璃面板的丝印面外沿留有一圈没有丝印，只能靠丝印内框来识别出玻璃面板的位置，而且丝印质量的尺寸误差和形位公差也将极大的影响视觉定位系统的识别精度，包括中心点位置及角度校正；d、玻璃面板拾取及移送至陶瓷边框过程中会产生XYZ轴以及角度校正的多次累计误差；e、陶瓷边框本身的尺寸及形位公差；而机械校正存在的误差区主要表现在：a、陶瓷边框本身的尺寸及形位公差；b、玻璃面板的尺寸和形位公差；c、各装配部件的加工精度及装配精度。由此对比可以发现，机械校正存在的误差区都包含在视觉判别校正的误差区内，而视觉判别校正存在的误差区(尤其几个严重的误差区如丝印精度及成像精度等)机械校正都可避免掉，因此以升降导柱的各侧面作为玻璃面板和边框的定位基准，只要保证上下两组机械定位组件、升降导柱各侧面的加工精度、以及各部件在工作台上的安装精度，即可保证最终的装配精度，设备仅需一名操作人员安装边框即可，自动化程度高，装配效率高(实验表明仅需7S左右即可完成一块玻璃面板的安装)。

本发明公开的玻璃面板组装设备的组装方法，先完成边框的定位，然后分两步完成玻璃面板的定位，后续即可保证玻璃面板在边框上的安装精度满足要求，操作简单，效率高。

附图说明

图1是本发明玻璃面板组装设备的立体结构示意图。

图2是本发明玻璃面板组装设备的俯视结构示意图。

图中各标号表示：1、工作台；11、升降导柱；111、真空通道；12、下机械定位组件；13、上机械定位组件；14、夹臂；2、视觉定位机械手；21、面板吸头；22、X轴移动模组；23、Y轴移动模组；24、Z轴移动模组；25、视觉定位CCD组件；26、角度旋转模组；3、面板上料盘；31、面板定位凹槽；4、成品放置盘；41、成品定位凹槽；5、玻璃面板；6、边框。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图1至图2示出了本发明的一种玻璃面板组装设备实施例，本实施例的玻璃面板组装设备，包括工作台1、面板上料盘3、以及用于转移玻璃面板5的视觉定位机械手2，工作台1上设有升降导柱11、用于使边框各内侧面与升降导柱11各侧面对应平行的下机械定位组件12、以及用于使玻璃面板5各侧面与升降导柱11各侧面对应平行的上机械定位组件13，上机械定位组件13和下机械定位组件12分设于升降导柱11的两端。

该玻璃面板组装设备，由视觉定位机械手2抓取玻璃面板并根据视觉判别进行玻璃面板位置和角度校正，便于玻璃面板后续准确地放置升降导柱11的顶面，同时可减少机械精密定位时玻璃面板的移动位移，也可放宽对面板上料盘3的尺寸精度限制(具体为面板定位凹槽31的尺寸精度)，本申请的发明人发现视觉定位存在的误差区主要表现在：a、视觉定位CCD组件25成像误差，精度再高的视觉定位CCD组件25成像都会有打光效果影响；b、陶瓷边框治具加工精度、装配精度误差大，其表面与CCD成像镜面只要有一点平行度误差，累计反馈于CCD图像就会有比较大的判别误差；c、装配之前玻璃面板5的丝印面外沿留有一圈没有丝印，只能靠丝印内框来识别出玻璃面板5的位置，而且丝印质量的尺寸误差和形位公差也将极大的影响视觉定位系统的识别精度，包括中心点位置及角度校正；d、玻璃面板5拾取及移送至陶瓷边框过程中会产生XYZ轴以及角度校正的多次累计误差；e、陶瓷边框本身的尺寸及形位公差；而机械校正存在的误差区主要表现在：a、陶瓷边框本身的尺寸及形位公差；b、玻璃面板5的尺寸和形位公差；c、各装配部件的加工精度及装配精度。由此对比可以发现，机械校正存在的误差区都包含在视觉判别校正的误差区内，而视觉判别校正存在的误差区(尤其几个严重的误差区如丝印精度及成像精度等)机械校正都可避免掉，因此以升降导柱11的各侧面作为玻璃面板5和边框6的定位基准，只要保证上下两组机械定位组件(13及12)、升降导柱11各侧面的加工精度、以及各部件在工作台1上的安装精度，即可保证最终的装配精度，设备仅需一名操作人员安装边框6即可，自动化程度高，装配效率高(实验表明仅需7S左右即可完成一块玻璃面板5的安装)。

进一步地，本实施例中，上机械定位组件13和下机械定位组件12均包括两对垂直布置的夹臂14，各对夹臂14对称布置于升降导柱11的两侧。定位时，各对夹臂14同步靠拢，即可保证边框6、玻璃面板5与升降导柱11的侧面保持平行、以及与升降导柱11间距的均匀一致，进而保证玻璃面板5在边框6上的安装精度，完成定位后，各对夹臂14相互远离，即可与工件分离，结构简单、可靠，动作灵活，定位精度高。

进一步地，本实施例中，升降导柱11内设有用于吸附玻璃面板5的真空通道111。当升降导柱11带动玻璃面板5下降时，真空通道111内具有一定的真空度，从而可以保证玻璃面板5在升降导柱11顶面的稳定性，避免移位。取成品时，破坏真空通道111内的真空环境，方便成品取出。

作为优选的技术方案，本实施例中，面板上料盘3远离升降导柱11的一侧设有成品放置盘4。可将完成装配后的玻璃面板5、边框6放置于成品放置盘内4内，且成品放置盘内4设于面板上料盘3远离升降导柱11的一侧，使得视觉定位机械手2的移动效率更高，设备的装配效率更高。

更进一步地，本实施例中，面板上料盘3上设有多个呈矩阵式布置的面板定位凹槽31，成品放置盘4上设有多个呈矩阵式布置的成品定位凹槽41。采用凹槽结构放置玻璃面板5、成品，结构简单、定位可靠。

进一步地，本实施例中，视觉定位机械手2包括面板吸头21、X轴移动模组22、设于X轴移动模组22上的Y轴移动模组23、设于Y轴移动模组23的Z轴移动模组24、以及设于Z轴移动模组24上的视觉定位CCD组件25，面板吸头21通过一角度旋转模组26设于Z轴移动模组24上。通过X轴移动模组22、Y轴移动模组23、以及Z轴移动模组24可实现面板吸头21在空间内的移动，通过角度旋转模组26可实现面板吸头21在空间内的360度旋转，进而面板吸头21可灵活调节玻璃面板5的位置和角度，保证将玻璃面板5准确地放置于升降导柱11顶面。

作为优选的技术方案，本实施例中，夹臂14由带减压阀的气缸驱动。带减压阀的气缸驱动可以防止边框6和玻璃面板5被夹伤、夹变形。

其中：精密的升降导柱11侧四面垂直度及侧四面与上表面垂直度由加工精度保证，在0.01mm内，表面抛光；夹臂14的装配基准是精密升降导柱11的侧四面，在设备运行之前进行装配校正，各对夹臂14夹紧升降导柱11后再将夹臂14的驱动气缸固定，使两组机械定位组件的定位基准面均为精密升降导柱11的中心面；精密升降导柱11上表面与工作台1台面的平行度由装配调试校准，例如可以采用水平仪等工具，确保此精度在0.01mm内，表面抛光；夹臂14的驱动气缸往复精度±0.01mm，精密升降导柱11上下往复运动采用精密电缸驱动，往复精度±0.01mm，往复位置例如可以由传感器和伺服脉冲确保。

上述的玻璃面板组装设备的组装方法，包括以下步骤：

S1、边框6定位：手动将点胶后的边框6套装于升降导柱11上并下压至与工作台1接触，其中升降导柱11优选初始时刻高出工作台1台面3-5mm，下机械定位组件12对边框6进行定位，使边框6各内侧面与升降导柱11各侧面对应平行，然后升降导柱11上升；

S2、玻璃面板5定位：视觉定位机械手2取面板上料盘3内的玻璃面板5并通过视觉判别调整玻璃面板5的位置和角度，然后将玻璃面板5放置于升降导柱11顶面，最后上机械定位组件13对玻璃面板5进行定位，使玻璃面板5各侧面与升降导柱11各侧面对应平行；

S3、玻璃面板5组装：上机械定位组件13与玻璃面板5分离，然后升降导柱11带动玻璃面板5下降使玻璃面板5进入边框6内，视觉定位机械手2也下降将玻璃面板5与边框6压紧；

S4、成品转移：下机械定位组件12与边框分离，视觉定位机械手2带动成品上升与升降导柱11分离。

进一步地，本实施例中，步骤S3中，升降导柱11带动玻璃面板下降时通过真空通道111吸附玻璃面板。当升降导柱11带动玻璃面板5下降时，真空通道111内具有一定的真空度，从而可以保证玻璃面板5在升降导柱11顶面的稳定性，避免移位。取成品时，破坏真空通道111内的真空环境，方便成品取出。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种玻璃面板组装设备，其特征在于：包括工作台(1)、面板上料盘(3)、以及用于转移玻璃面板(5)的视觉定位机械手(2)，所述工作台(1)上设有升降导柱(11)、用于使边框各内侧面与升降导柱(11)各侧面对应平行的下机械定位组件(12)、以及用于使玻璃面板(5)各侧面与升降导柱(11)各侧面对应平行的上机械定位组件(13)，所述上机械定位组件(13)和下机械定位组件(12)分设于所述升降导柱(11)的两端。

2.根据权利要求1所述的玻璃面板组装设备，其特征在于：所述上机械定位组件(13)和下机械定位组件(12)均包括两对垂直布置的夹臂(14)，各对所述夹臂(14)对称布置于所述升降导柱(11)的两侧。

3.根据权利要求1所述的玻璃面板组装设备，其特征在于：所述升降导柱(11)内设有用于吸附玻璃面板(5)的真空通道(111)。

4.根据权利要求1所述的玻璃面板组装设备，其特征在于：所述面板上料盘(3)远离所述升降导柱(11)的一侧设有成品放置盘(4)。

5.根据权利要求4所述的玻璃面板组装设备，其特征在于：所述面板上料盘(3)上设有多个呈矩阵式布置的面板定位凹槽(31)，所述成品放置盘(4)上设有多个呈矩阵式布置的成品定位凹槽(41)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的玻璃面板组装设备，其特征在于：所述视觉定位机械手(2)包括面板吸头(21)、X轴移动模组(22)、设于X轴移动模组(22)上的Y轴移动模组(23)、设于Y轴移动模组(23)的Z轴移动模组(24)、以及设于Z轴移动模组(24)上的视觉定位CCD组件(25)，所述面板吸头(21)通过一角度旋转模组(26)设于所述Z轴移动模组(24)上。

7.根据权利要求2至5中任一项所述的玻璃面板组装设备，其特征在于：所述夹臂(14)由带减压阀的气缸驱动。

8.一种权利要求1至7中任一项所述的玻璃面板组装设备的组装方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、边框(6)定位：将边框(6)套装于升降导柱(11)上并下压至与工作台(1)接触，下机械定位组件(12)对边框(6)进行定位，使边框(6)各内侧面与升降导柱(11)各侧面对应平行，然后升降导柱(11)上升；

S2、玻璃面板(5)定位：视觉定位机械手(2)取面板上料盘(3)内的玻璃面板(5)并通过视觉判别调整玻璃面板(5)的位置和角度，然后将玻璃面板(5)放置于升降导柱(11)顶面，最后上机械定位组件(13)对玻璃面板(5)进行定位，使玻璃面板5各侧面与升降导柱(11)各侧面对应平行；

S3、玻璃面板(5)组装：上机械定位组件(13)与玻璃面板(5)分离，然后升降导柱(11)带动玻璃面板(5)下降使玻璃面板(5)进入边框(6)内，视觉定位机械手(2)也下降将玻璃面板(5)与边框(6)压紧；

S4、成品转移：下机械定位组件(12)与边框(6)分离，视觉定位机械手(2)带动成品上升与升降导柱(11)分离。

9.根据权利要求8所述的组装方法，其特征在于：步骤S3中，升降导柱(11)带动玻璃面板(5)下降时通过真空通道(111)吸附玻璃面板(5)。