CN110315378A - 一种自动化装夹装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动化装夹装置,包括数控机床、货架、以及设置于所述数控机床与所述货架之间的机械臂;所述数控机床的工作台设置有基板定位装置,所述基板定位装置的两侧设置有基板清洁装置;所述机械臂设置有用于自动取放基板的基板夹具;所述货架的存储仓设置有用于识别基板信息的视觉装置,以及用于感应基板取放的光电感应装置;所述光电感应装置、所述视觉装置、所述机械臂、所述基板定位装置、所述基板清洁装置及其所述数控机床均与外部电控装置电连接。以此结构设计的自动化装夹装置,能够通过上述各装置的设置,以及各装置与外部电控装置的电连接,有效提升基板的自动化加工水平,继而有效降低了人力成本。

Description

一种自动化装夹装置
技术领域
本发明涉及机械设备技术领域,尤其涉及一种自动化装夹装置。
背景技术
随着近年来制造领域工业自动化程度的不断提高,生产线上的人工作业效率与成本限制了一些新工艺的进一步工业化推广,对于制造加工装夹系统的自动化需求越来越高。特别有些制造工艺如增减材制造系统的生产线环境常常处于高温以及粉尘密集等恶劣条件下,非自动化装夹方式的效率也进一步受到影响。传统的人工装夹方式,需要花费人工移动制造前后的构件,不仅效率低、出错率高,而且恶劣的工作环境也会对工人健康造成影响,越来越难以满足增减材制造的效率需求。机械臂作为一种广泛应用于自动化生产线的装置,非常适合完成工件的搬运任务。增减材制造系统的生产环境往往面临着比较复杂的工件受力与受热情况,需要考虑多个方向的定位加紧问题设计专用的装夹装置。采用人工搬运装夹定位的方式,可以根据工人自己的判断完成基板和工件的移动装夹。但人工装夹的方式费时费力,而且判断准确率和动作的精确程度容易受到工作人员自身状态的影响。采用机械臂配合简单的控制可以实现工件的搬运。但是仅使用机械臂实现搬运,后续的装夹依然影响整个生产线的效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动化装夹装置,该自动化装夹装置自动化程度高,能够有效提升基板加工效率,继而有效的降低人力成本。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种自动化装夹装置,包括数控机床、货架、以及设置于所述数控机床与所述货架之间的机械臂;所述数控机床的工作台设置有基板定位装置,所述基板定位装置的两侧设置有基板清洁装置;所述机械臂设置有用于自动取放基板的基板夹具;所述货架的存储仓设置有用于识别基板信息的视觉装置,以及用于感应基板取放的光电感应装置;所述光电感应装置、所述视觉装置、所述机械臂、所述基板定位装置、所述基板清洁装置及其所述数控机床均与外部电控装置电连接。
其中,所述基板定位装置包括紧固于所述数控机床的工作台面上方的基座、以及设置于所述基座四角用于基板紧固的压紧装置。
其中,所述压紧装置包括转角气缸、与所述转角气缸的驱动端紧固的悬臂、以及与所述悬臂紧固的压杆,所述压杆的压紧端呈圆锥台状设置。
其中,所述基座上表面的中部设置有用于基板定位的凹槽,凹槽的侧壁设置有与所述基板侧壁相配合的倾角。
其中,所述凹槽与所述基板清洁装置相邻的一侧壁沿长度方向开设有排尘槽,所述排尘槽与所述凹槽相贯通。
其中,所述基板清洁装置包括架设于所述数控机床的工作台的滑轨、设置于所述滑轨一端用于驱动所述滑轨转动的电机、与所述滑轨螺丝连接的滑块、以及通过支撑杆与所述滑块紧固的喷头,所述喷头与外部高压喷气装置相连接。
其中,所述基板夹具包括与机械臂的机械手相连接的支架,以及设置于所述支架相对两支撑梁两端的气缸,所述气缸的驱动端设置有定位销和挡板。
其中,所述基板的相对两侧分别设置有定位孔,所述定位销与所述定位孔相配合。
其中,所述视觉装置为架设于所述基板收纳位顶部的视觉传感器,所述光电感应装置为架设于所述基板收纳位两侧的光电传感器。
本发明的有益效果:本发明提供了一种自动化装夹装置,包括数控机床、货架、以及设置于所述数控机床与所述货架之间的机械臂;所述数控机床的工作台设置有基板定位装置,所述基板定位装置的两侧设置有基板清洁装置;所述机械臂设置有用于自动取放基板的基板夹具;所述货架的存储仓设置有用于识别基板信息的视觉装置,以及用于感应基板取放的光电感应装置;所述光电感应装置、所述视觉装置、所述机械臂、所述基板定位装置、所述基板清洁装置及其所述数控机床均与外部电控装置电连接。以此结构设计的自动化装夹装置,能够通过上述各装置的设置,以及各装置与外部电控装置的电连接,有效提升了基板的自动化加工水平,继而有效降低了人力成本。
附图说明
图1是本发明数控机床、机械臂及货架组合后的轴测图。
图2是本发明中基板定位装置与数控机床的工作台配合后的轴测图。
图3是图2中A处的局部放大图。
图4是图2中基座的轴测图。
图5是本发明中机械臂与基板夹具装配后的轴测图。
图6是图5中的定位销与基板配合时的结构示意图。
图7是图1中基板的取、放及加工的过程图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
结合图1至图7所示,本实施例提供了一种自动化装夹装置,包括数控机床、货架1、以及设置于所述数控机床与所述货架1之间的机械臂2。
具体的,结合图1至图4所示,所述数控机床的工作台31设置有基板定位装置4,基板定位装置4包括紧固于所述数控机床的工作台31面上方的基座41、以及设置于所述基座41四角用于基板紧固的压紧装置42,所述压紧装置42包括设置在基板四角的四个转角气缸421、与所述转角气缸421的驱动端紧固的悬臂422、以及与所述悬臂422紧固的压杆423,所述压杆423的压紧端呈圆锥台状设置,以此通过减少基板的受力面积,增加转角气缸421对基板5的压紧力,继而使其定位更加稳定。进一步的,本实施例在所述基座41上表面的中部设置有用于基板5定位的凹槽411,凹槽411四周的侧壁设置有与所述基板5侧壁相配合的倾角。以此可实现基板5在基座41上的快速自定位和紧固。作为优选,倾角的范围为1°-45°。四个转角气缸421通过螺栓紧固安装在基座41上,压紧力为15公斤-150公斤。转角气缸421的悬臂422上安装带有头部呈锥角设置的压杆423。基板5上表面有四个锥孔,锥孔的尺寸和锥角与转角气缸421上的压杆423的压紧头一致。其中锥孔的大小为5mm-25mm,锥角的范围为1°-45°。当基板5需要压紧时,数控机床控制连接转角气缸421的高压气路上的电磁阀开关,四个转角气缸421悬臂422旋转90°-180°并向下运动。转角气缸421悬臂422上的压杆423的压紧头伸入基板5四个角上的锥孔压紧基板5。更换基板5时,四个转角气缸421上的压杆423的压紧头向上脱离基板5四个角上的锥孔,悬臂422回转90°-180°。
进一步的,结合图2、图4所示,本实施例在基板定位装置4的两侧设置有两个基板清洁装置6,所述基板清洁装置6包括架设于所述数控机床的工作台31的滑轨61、设置于所述滑轨61一端用于驱动所述滑轨61转动的电机62、与所述滑轨61螺丝连接的滑块、以及通过支撑杆与所述滑块紧固的喷头63,所述喷头63与外部高压喷气装置相连接。进一步的,为了便于排尘,所述凹槽411与所述基板清洁装置6相邻的一侧壁沿长度方向开设有排尘槽412,所述排尘槽412与所述凹槽411相贯通。具体的,本实施例中的喷头63设置为具有竖直扁平喷口的高压气枪,该高压气枪的枪口斜向下安装,倾斜角度为5°-65°。需要去除加工区域粉尘时,高压气枪对基板5底座吹送高压气体。每次在基座41上放置基板5和打印加工完成后从基座41上抓取基板5前,气体喷嘴在直线滑轨61的带动下来回吹除加工区域的粉尘,保持工作区域没有残留粉尘与加工碎屑。
进一步的,结合图2、图5、图6及图7所示,本实施例中,所述机械臂2设置有与用于自动取放基板5的基板夹具7,所述基板夹具7包括与机械臂2的机械手相连接的支架71,以及设置于所述支架71相对两支撑梁两端的气缸72,所述气缸72的驱动端设置有定位销73和挡板74,所述基板5的相对两侧分别设置有定位孔51,所述定位销73与所述定位孔51相配合。具体的,基板夹具7通过螺栓紧固在机械臂2的法兰盘上。基板夹具7通过螺栓紧固安装有四个短行程气缸72,工作气压不小于1.5Mpa。四个气缸72呈对称分布,每个气缸72的活塞杆上通过螺纹紧固一个圆锥楔头(即定位销73),基板5两个对称侧面上加工有四个圆锥孔(即定位孔51)。气缸72上圆锥楔头的锥角和基板5上的圆锥孔锥角一致,范围为2°-30°。机械臂2抓取基板5时,四个气缸72活塞杆伸出,气缸72上圆锥楔头插入基板5上的圆锥孔并自定位锁紧。机械臂2放置基板5时,四个气缸72活塞杆缩回,气缸72上圆锥楔头脱离基板5上的圆锥孔。机械臂控制器通过控制与气缸72连通的高压气路上电磁阀的开关,实现四个气缸72的同步伸缩,完成基板夹具7的夹取和释放动作控制。机械臂2在设定程序驱动下,带动基板夹具7完成基板5在货架1与工作台31之间的移动。机械臂2放置在货架1与数控机床之间,并通过基座41和螺栓与地面紧固。机械臂2的负载能力在5公斤-200公斤之间,可完成2.5米空间范围内的移动。
本实施例中,所述货架1的存储仓设置有用于识别基板5信息的视觉装置,以及用于感应基板5取放的光电感应装置;所述光电感应装置、所述视觉装置、所述机械臂2、所述基板定位装置4、所述基板清洁装置6及其所述数控机床均与外部电控装置电连接,所述视觉装置为架设于所述基板收纳位顶部的视觉传感器,所述光电感应装置为架设于所述基板收纳位两侧的光电传感器。光电传感器识别货架1上是否存放有基板5,基板5的状态(预使用/已使用)。视觉传感器在工作时获取基板5上的识别标志,实时获取货架1上基板5的大小、精准位置、材料等信息,识别标识可为特定形状标志图案,例如条形码或二维码等。控制电脑实时获得货架1上每个存储仓的信息,并将每个存储仓的信息与机械臂控制器进行通信。
采用上述结构设计,机械臂2从货架1上取一块基板5,搬运到数控机床工作台31上通过基板定位装置4夹紧,进行加工,在加工完毕后,转角气缸421松开,机械臂2抓起加工完成的基板5,放回货架1。以此重复,有效提升了基板5加工的自动化水平,使得基板5的加工效率得到较大提升,继而有效降低了人力成本。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理,而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释,本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式,这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自动化装夹装置,其特征在于:包括数控机床、货架、以及设置于所述数控机床与所述货架之间的机械臂;所述数控机床的工作台设置有基板定位装置,所述基板定位装置的两侧设置有基板清洁装置;所述机械臂设置有用于自动取放基板的基板夹具;所述货架的存储仓设置有用于识别基板信息的视觉装置,以及用于感应基板取放的光电感应装置;所述光电感应装置、所述视觉装置、所述机械臂、所述基板定位装置、所述基板清洁装置及其所述数控机床均与外部电控装置电连接。
2.根据权利要求1所述的一种自动化装夹装置,其特征在于:所述基板定位装置包括紧固于所述数控机床的工作台面上方的基座、以及设置于所述基座四角用于基板紧固的压紧装置。
3.根据权利要求2所述的一种自动化装夹装置,其特征在于:所述压紧装置包括转角气缸、与所述转角气缸的驱动端紧固的悬臂、以及与所述悬臂紧固的压杆,所述压杆的压紧端呈圆锥台状设置。
4.根据权利要求2所述的一种自动化装夹装置,其特征在于:所述基座上表面的中部设置有用于基板定位的凹槽,凹槽的侧壁设置有与所述基板侧壁相配合的倾角。
5.根据权利要求4所述的一种自动化装夹装置,其特征在于:所述凹槽与所述基板清洁装置相邻的一侧壁沿长度方向开设有排尘槽,所述排尘槽与所述凹槽相贯通。
6.根据权利要求1所述的一种自动化装夹装置,其特征在于:所述基板清洁装置包括架设于所述数控机床的工作台的滑轨、设置于所述滑轨一端用于驱动所述滑轨转动的电机、与所述滑轨螺丝连接的滑块、以及通过支撑杆与所述滑块紧固的喷头,所述喷头与外部高压喷气装置相连接。
7.根据权利要求1所述的一种自动化装夹装置,其特征在于:所述基板夹具包括与机械臂的机械手相连接的支架,以及设置于所述支架相对两支撑梁两端的气缸,所述气缸的驱动端设置有定位销和挡板。
8.根据权利要求7所述的一种自动化装夹装置,其特征在于:所述基板的相对两侧分别设置有定位孔,所述定位销与所述定位孔相配合。
9.根据权利要求1所述的一种自动化装夹装置,其特征在于:
所述视觉装置为架设于所述基板收纳位顶部的视觉传感器,所述光电感应装置为架设于所述基板收纳位两侧的光电传感器。
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