CN110921326A - 一种高精度定位上下料系统及高精度定位传输方法 - Google Patents

一种高精度定位上下料系统及高精度定位传输方法 Download PDF

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刘世林
陈海巍
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Abstract

本发明公开了一种高精度定位上下料系统及高精度定位传输方法，属于机械设备技术领域。所述系统通过传输带方式实现超薄板件和高精密板件在上料输送机构、下料输送机构以及曝光机工作台面之间进行平稳传输，同时在吸附时采用吸附板进行吸附，且吸附板上具有吸附板弹性缓冲结构，可起到缓冲作用，以免板件在吸起和断真空放置过程中造成损伤；进一步的，高密度的输送传输带支撑滚筒支撑输送传输带的板件传输面，以保证支撑输送传输带的板件传输面的平面度，进而实现板件是被平稳、不倾斜、不被划伤的输送。进一步的，其吸附板可根据板材尺寸进行相应的调整，吸附过程更稳定，避免吸附不稳导致板材掉落报废的情况发生。

Description

一种高精度定位上下料系统及高精度定位传输方法
技术领域
本发明涉及一种高精度定位上下料系统及高精度定位传输方法，属于机械设备技术领域。
背景技术
在PCB板全自动曝光过程中，从未曝光PCB板件到PCB板曝光完成，中间需要进行PCB板件的传输、PCB板件的吸取、未曝光PCB板件到曝光机工作台面的高精度定位上料、以及PCB板曝光完成后从曝光机工作台面的下料。
然而由于超薄板(板件厚度≤0.05mm)和高精密板件的特殊性，在整个自动化过程中，自动化的定位、传输、吸取等动作，极易对超薄板(板件厚度≤0.05mm)和高精密板件造成折伤、折曲、磨伤，和板件的掉落等，进而带来板件报废。
因此亟需一种既不会对板件造成折伤、折曲、磨伤等损伤，同时又能够实现超薄板(板件厚度≤0.05mm)和高精密板件的曝光自动化的上下料系统。
发明内容
为了解决目前存在的PCB板上下料系统对超薄板(板件厚度≤0.05mm)和高精密板件造成损伤的问题，本发明提供了一种高精度定位上下料系统及高精度定位传输方法。
一种超薄板件和高精密板件的高精度定位上下料系统，包括：
系统支撑框架2、上料输送机构21、下料输送机构22和设置于系统支撑框架2上的关节机械手3；
所述关节机械手3用于实现板件在上料输送机构21、下料输送机构22以及曝光机的工作台面11之间的传输；
所述上料输送机构21和下料输送机构22均包括输送若干输送传输带支撑滚筒213和其上设置的传输带212，若干输送传输带支撑滚筒213设置于支撑框架211上同一高度处，并支撑输送传输带212以保证板件在传输带212上平稳传输。
可选的，所述系统支撑框架2上侧对应于上料输送机构21的位置处设置有上料输送入料检测装置231、上料输送到位检测装置232和板件外侧定位检测装置233；所述系统支撑框架2上侧对应于下料输送机构22的位置处设置有下料输送入料检测装置241和下料输送完板检测装置242；
所述上料输送入料检测装置231、上料输送到位检测装置232、下料输送入料检测装置241、下料输送完板检测装置242和板件外侧定位检测装置233均由两个或两个以上光电传感器组成，且每个方向上的光电传感器安装在同一直线上。
所述板件外侧定位检测装置233用于与上料输送入料检测装置231和上料输送到位检测装置232共同辅助关节机械手3完成板件的定位；
可选的，所述光电传感器为激光传感器。
可选的，所述系统支撑框架2上侧对应于上料输送机构21的位置处还设置有：板件转正检测相机234；
所述板件转正检测相机234包含CCD传感器以及辅助照明光源，用于通过图像方式，为关节机械手3将板件转正提供参考，并确认关节机械手3是否已将板件转正。
可选的，所述关节机械手3具有吸取治具31，所述吸取治具31包括取治具支撑梁310、固定吸附板311和可移动吸附板；所述固定吸附板311和可移动吸附板用于吸附超薄板件和高精密板件；
其中固定吸附板311固定于治具支撑梁310上，可移动吸附板通过吸附调节轴与治具支撑梁310连接。
可选的，所述可移动吸附板包括左侧吸附板312和右侧吸附板313；所述吸附调节轴对应包括左侧吸附调节轴3120和右侧吸附调节轴3130；
所述左侧吸附调节轴3120连接左侧吸附板312和固定吸附板311，用于调节左侧吸附板312和固定吸附板311之间的距离；
所述右侧吸附调节轴3130连接右侧吸附板313和固定吸附板311，用于调节右侧吸附板313和固定吸附板311之间的距离。
可选的，所述固定吸附板311和可移动吸附板均包括：吸附支撑件3111、吸附板弹性缓冲结构3112和吸附板吸附面3113。
可选的，所述传输带212采用与PCB板件灰度值差别较大的色彩为传输带颜色。
可选的，所述若干输送传输带支撑滚筒213之间距离为50～80mm。
可选的，所述辅助照明光源颜色为黄色或红色。
本发明还提供一种超薄板件和高精密板件的高精度定位传输方法，所述方法应用于上述超薄板件和高精密板件的高精度定位上下料系统中，所述方法包括如下步骤：
根据待传输板件的尺寸信息调节左侧吸附板(312)和/或右侧吸附板(313)位置，直至左侧吸附板(312)和/或右侧吸附板(313)能够恰好吸附到板件；
利用上料输送入料检测装置(231)和上料输送到位检测装置(232)检测板件是否到位；
利用关节机械手(3)根据板件外侧定位检测装置(233)和上料输送到位检测装置(232)检测结果调节板件位置；
利用关节机械手(3)将调节完成的板件放置在曝光机工作台面(11)上，以便曝光机对其进行曝光；
利用关节机械手(3)将曝光完成的板件放置到下料输送机构(22)上输送到下流工作结构。
可选的，所述方法还包括：
利用板件转正检测相机(234)进行二次图形验证。
本发明还提供一种曝光机，所述曝光机包括曝光装置、曝光机的工作台面11和上述超薄板件和高精密板件的高精度定位上下料系统，所述超薄板件和高精密板件的高精度定位上下料系统的上料输送机构21和下料输送机构22与曝光机的工作台面11等高度设置。
本发明有益效果是：
本发明提供的高精度定位上下料系统，通过传输带方式实现超薄板件和高精密板件在上料输送机构、下料输送机构以及曝光机工作台面之间进行平稳传输，同时在吸附时采用吸附板进行吸附，且吸附板上具有吸附板弹性缓冲结构，可起到缓冲作用，以免板件在吸起和断真空放置过程中造成损伤；进一步的，高密度的输送传输带支撑滚筒支撑输送传输带的板件传输面，以保证支撑输送传输带的板件传输面的平面度，进而实现板件是被平稳、不倾斜、不被划伤的输送。进一步的，其吸附板可根据板材尺寸进行相应的调整，吸附过程更稳定，避免吸附不稳导致板材掉落报废的情况发生；进一步的，上料输送入料检测、上料输送到位检测、板件外侧定位检测、下料输送入料检测装置和下料输送完板检测装置均由多个两个或两个以上光电传感器组成，保证多个光电传感器安装在同一直线。通过多个传感器的同时检测方案，保证了关节机械手对未曝光板件进行定位调节时，未曝光板件X和Y方向的定位精度能够达到±0.5mm，其中X方向为板件输送方向，Y方向为水平面上与输送方向垂直的方向；同时，传输带采用与板件灰度值差别较大的色彩为传输带颜色，以保证各类传感器能够顺利检测到板件。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1和图2分别为是包含有本申请提供的高精度定位上下料系统的曝光机的两个方位下的立体示意图。
图3是上料输送机构的结构示意图。
图4是吸取治具的结构示意图。
图5是固定吸附板的结构放大图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一：
通常PCB曝光机中需要进行上下料操作，所以本实施例以包含本申请提供的高精度定位上下料系统的曝光机为例进行说明，参见图1至图5，所述曝光机包括曝光装置、曝光机的工作台面(11)和本申请提供的高精度定位上下料系统，所述高精度定位上下料系统包括：系统支撑框架2、上料输送机构21、下料输送机构22和设置于系统支撑框架2上的关节机械手3；
所述关节机械手3用于实现板件在上料输送机构21、下料输送机构22以及曝光机工作台面11之间的传输；
所述上料输送机构21和下料输送机构22均包括输送若干输送传输带支撑滚筒213和其上设置的传输带212，若干输送传输带支撑滚筒213设置于支撑框架211上同一高度处，并支撑输送传输带212以保证板件在传输带212上平稳传输。
每个滚筒之间距离为50到80mm，多个高密度的输送传输带支撑滚筒213支撑输送传输带212的PCB板件传输面，以保证支撑输送传输带212的PCB板件传输面的平面度，进而实现PCB板件是的平稳、不倾斜、不被划伤的输送。
传输带212采用与PCB板件灰度值差别较大的色彩为传输带颜色，以保证各类传感器能够顺利检测到放置其上PCB板件。输送传输带212采用一体式高柔软性、低硬度的材料，一体式的传输带实现超薄的输送，并保证PCB板件在输送传输带212输送和吸取时板件不被损伤。
具体的，传输带212可采用一体式高柔软性、低硬度的材料，比如凯夫拉、橡胶、PVC和PU等；颜色可采用灰度值与输送板件灰度值相差较大的颜色。
如：板件颜色为灰度值较低的铜色或银色时，则传输带212则采用灰度值较高的灰色；板件颜色为灰度值较高的灰黑色时，则传输带212则采用灰度值较低的白色或黄色；
所述关节机械手3的抓取端具有吸取治具31，所述吸取治具31包括取治具支撑梁310、固定吸附板311和可移动吸附板；所述固定吸附板311和可移动吸附板用于吸附超薄板件和高精密板件；
其中固定吸附板311固定于治具支撑梁310上，可移动吸附板通过吸附调节轴与治具支撑梁310连接。
所述吸取治具31还包括吸附调节轴；
所述可移动吸附板包括左侧吸附板312和右侧吸附板313；所述吸附调节轴对应包括左侧吸附调节轴3120和右侧吸附调节轴3130；
所述左侧吸附调节轴3120连接左侧吸附板312和固定吸附板311，用于调节左侧吸附板312和固定吸附板311之间的距离；
所述右侧吸附调节轴3130连接右侧吸附板313和固定吸附板311，用于调节右侧吸附板313和固定吸附板311之间的距离。
所述系统支撑框架2上侧对应于上料输送机构21的位置处设置有上料输送入料检测装置231、上料输送到位检测装置232和板件外侧定位检测装置233；所述系统支撑框架2上侧对应于下料输送机构22的位置处设置有下料输送入料检测装置241和下料输送完板检测装置242；
所述上料输送入料检测装置231、上料输送到位检测装置232、下料输送入料检测装置241、下料输送完板检测装置242和板件外侧定位检测装置233均由两个或两个以上光电传感器组成，且保证每个方向上的多个光电传感器安装在同一直线。
所述系统支撑框架2上侧对应于上料输送机构21的位置处还设置有：板件外侧定位检测装置233和板件转正检测相机234；
所述板件外侧定位检测装置233由两个或两个以上光电传感器组成，用于与上料输送入料检测装置231和上料输送到位检测装置232共同辅助关节机械手3完成板件的定位；
关节机械手3对未曝光PCB板件进行定位调节时，未曝光PCB板件X和Y方向的定位精度能够达到±0.5mm，其中X方向为板件输送方向，Y方向为水平面上与输送方向垂直的方向。
所述板件转正检测相机234包含CCD传感器以及辅助照明光源，用于通过图像方式，为关节机械手3将板件转正提供参考，通过PCB板件投影到CCD感应矩阵面的图形位置，来确认关节机械手3是否已将板件转正。
具体的，辅助照明光源颜色为黄色或红色。
所述固定吸附板311和可移动吸附板均包括：吸附支撑件3111、吸附板弹性缓冲结构3112和吸附板吸附面3113。
所述吸附板吸附面3113采用低摩擦系数软性材料制备，所述低摩擦系数软性材料包括：聚四氟乙烯、聚乙烯、凯夫拉、橡胶、PVC、PU等，以免治具在吸取板件时，与板件接触面多板件带来擦伤等问题。
实施例二
本实施例提供一种高精度定位传输方法，所述方法采用实施例一所述的PCB曝光机中，所述方法包括：
为方便描述，下述陈述过程中，X方向为板件输送方向，Y方向为水平面上与输送方向垂直的方向。
当未曝光PCB板件由前端设备送入该系统，上料输送入料检测231检测到PCB板件，给出信号。此时上料输送机构21开始运行，将放置在其上的PCB板件4向前输送，直至上料输送到位检测232检测到PCB板件4，上料输送机构21停止运行。关节机械手3移动，带动吸取治具31到PCB板件4上方后，左侧吸附调节轴3120和右侧吸附调节轴3130依据输入的PCB板件4信息自动动作，带动左侧吸附板312和右侧吸附板313动作，直至两个吸板能够恰好吸附PCB板件4，吸取治具31停止吸附区域调节动作，给出信号。
关节机械手3垂直轴动作，驱动吸取治具31与PCB板件4接触。此后真空设备工作，使驱动吸取治具31吸取PCB板件4，吸取完成后给出信号。关节机械手3通过关节动作，调节吸取的PCB板件4在X方向和Y方向的位置，直至调节至上料输送到位检测232和板件外侧定位检测233的多个传感器都监测到PCB板件4，说明关节机械手3已将PCB板件4在X方向和Y方向调节到位。
板件转正检测234对已调整到位的板件，进行二次图形验证。均正常后，给出指令，关节机械手3动作将PCB板件4放置在曝光机工作台面11，此后关节机械手3垂直轴动作，带动吸取治具31上升到距离曝光机工作台面11的安全高度。
曝光机工作台面11进入曝光机1内部，对PCB板件4进行曝光动作，待曝光完成，曝光机工作台面11从曝光机1内部伸出，给出到位信号。关节机械手3垂直轴动作，驱动吸取治具31与PCB板件4接触。驱动吸取治具31吸取曝光完成的PCB板件4，吸取完成后给出信号。关节机械手3动作将板件放置在下料输送机构22上，下料输送入料检测装置241监测到曝光完成PCB板件，下料输送机构22开始运行，将曝光完成板件输送到下流工作结构，至下料输送完板检测装置242检测到板件的信号消失，说明板件已输送走，给出信号，待下一循环。
本发明提供的高精度定位上下料系统，通过传输带方式实现超薄板件和高精密板件在上料输送机构、下料输送机构以及曝光机工作台面之间进行平稳传输，同时在吸附时采用吸附板进行吸附，且吸附板上具有吸附板弹性缓冲结构，可起到缓冲作用，以免板件在吸起和断真空放置过程中造成损伤；进一步的，高密度的输送传输带支撑滚筒支撑输送传输带的板件传输面，以保证支撑输送传输带的板件传输面的平面度，进而实现板件是被平稳、不倾斜、不被划伤的输送。进一步的，其吸附板可根据板材尺寸进行相应的调整，吸附过程更稳定，避免吸附不稳导致板材掉落报废的情况发生；进一步的，上料输送入料检测、上料输送到位检测、板件外侧定位检测、下料输送入料检测装置和下料输送完板检测装置均由多个两个或两个以上光电传感器组成，保证多个光电传感器安装在同一直线。通过多个传感器的同时检测方案，保证了关节机械手对未曝光板件进行定位调节时，未曝光板件X和Y方向的定位精度能够达到±0.5mm；同时，传输带采用与板件灰度值差别较大的色彩为传输带颜色，以保证各类传感器能够顺利检测到放置其上板件。
本发明实施例中的部分步骤，可以利用软件实现，相应的软件程序可以存储在可读取的存储介质中，如光盘或硬盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超薄板件和高精密板件的高精度定位上下料系统，其特征在于，包括：
系统支撑框架(2)、上料输送机构(21)、下料输送机构(22)和设置于系统支撑框架(2)上的关节机械手(3)；
所述关节机械手(3)用于实现板件在上料输送机构(21)、下料输送机构(22)以及曝光机的工作台面(11)之间的传输；
所述上料输送机构(21)和下料输送机构(22)均包括输送若干输送传输带支撑滚筒(213)和其上设置的传输带(212)，若干输送传输带支撑滚筒(213)设置于支撑框架(211)上同一高度处，并支撑输送传输带(212)以保证板件在传输带(212)上平稳传输。
2.根据权利要求1所述的超薄板件和高精密板件的高精度定位上下料系统，其特征在于，所述系统支撑框架(2)上侧对应于上料输送机构(21)的位置处设置有上料输送入料检测装置(231)、上料输送到位检测装置(232)和板件外侧定位检测装置(233)；所述系统支撑框架(2)上侧对应于下料输送机构(22)的位置处设置有下料输送入料检测装置(241)和下料输送完板检测装置(242)；
所述上料输送入料检测装置(231)、上料输送到位检测装置(232)、下料输送入料检测装置(241)、下料输送完板检测装置(242)和板件外侧定位检测装置(233)均由两个或两个以上光电传感器组成，且每个方向上的光电传感器安装在同一直线上。
3.根据权利要求2所述的超薄板件和高精密板件的高精度定位上下料系统，其特征在于，所述光电传感器为激光传感器。
4.根据权利要求3所述的超薄板件和高精密板件的高精度定位上下料系统，其特征在于，所述系统支撑框架(2)上侧对应于上料输送机构(21)的位置处还设置有：板件转正检测相机(234)；
所述板件转正检测相机(234)包含CCD传感器以及辅助照明光源。
5.根据权利要求1-4任一所述的超薄板件和高精密板件的高精度定位上下料系统，其特征在于，所述关节机械手(3)具有吸取治具(31)，所述吸取治具(31)包括取治具支撑梁(310)、固定吸附板(311)和可移动吸附板；所述固定吸附板(311)和可移动吸附板用于吸附超薄板件和高精密板件；
其中固定吸附板(311)固定于治具支撑梁(310)上，可移动吸附板通过吸附调节轴与治具支撑梁(310)连接。
6.根据权利要求5所述的超薄板件和高精密板件的高精度定位上下料系统，其特征在于，
所述可移动吸附板包括左侧吸附板(312)和右侧吸附板(313)；所述吸附调节轴对应包括左侧吸附调节轴(3120)和右侧吸附调节轴(3130)；
所述左侧吸附调节轴(3120)连接左侧吸附板(312)和固定吸附板(311)，用于调节左侧吸附板(312)和固定吸附板(311)之间的距离；
所述右侧吸附调节轴(3130)连接右侧吸附板(313)和固定吸附板(311)，用于调节右侧吸附板(313)和固定吸附板(311)之间的距离。
7.根据权利要求6所述的超薄板件和高精密板件的高精度定位上下料系统，其特征在于，所述固定吸附板(311)和可移动吸附板均包括：吸附支撑件(3111)、吸附板弹性缓冲结构(3112)和吸附板吸附面(3113)。
8.根据权利要求1-4任一所述的超薄板件和高精密板件的高精度定位上下料系统，其特征在于，所述传输带(212)采用与PCB板件灰度值差别较大的色彩为传输带颜色。
9.一种超薄板件和高精密板件的高精度定位传输方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-8任一所述的超薄板件和高精密板件的高精度定位上下料系统，所述方法包括如下步骤：
根据待传输板件的尺寸信息调节左侧吸附板(312)和/或右侧吸附板(313)位置，直至左侧吸附板(312)和/或右侧吸附板(313)能够恰好吸附到板件；
利用上料输送入料检测装置(231)和上料输送到位检测装置(232)检测板件是否到位；
利用关节机械手(3)根据板件外侧定位检测装置(233)和上料输送到位检测装置(232)检测结果调节板件位置；
利用关节机械手(3)将调节完成的板件放置在曝光机工作台面(11)上，以便曝光机对其进行曝光；
利用关节机械手(3)将曝光完成的板件放置到下料输送机构(22)上输送到下流工作结构。
10.根据权利要求9所述方法，其特征在于，所述方法还包括：
利用板件转正检测相机(234)进行二次图形验证。
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