CN111546609A - 一种全自动膜片成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明的一种全自动膜片成型装置包括机架、用于提供气缸动力的空压机、用于真空的真空泵和PLC控制器，机架上设有两个用于膜片成型的自动化膜片成型机构，机架上设有四个用于向自动化膜片成型机构供料的气动自动分片给片机构，机架上设有用于来回吸取膜片操作的六轴机器人工作站，六轴机器人工作站上设有机械手自动识别吸取机构。该装置能实现自动化的牙模压膜生产，并且能够节省材料，加快流转。

Description

一种全自动膜片成型装置

技术领域

本发明涉及牙科技术领域，具体涉及一种全自动膜片成型装置。

背景技术

随着我国劳动力等生产要素价格的不断上涨，制造业的成本在不断的上升。自动化、机械化、智能化设备势必会成为未来流水线的标配。目前市场上牙科模型(即牙模)的膜片成型技术，还需要通过人工手动进行，在制造过程需要人工手操作，存在不准确、不统一、牙模和膜片叠放不整齐等缺点。并且人工操作速度较慢，工作效率无法保证，而且在人工参与的情况下容易出现错误，可能导致膜片损伤，造成资源的浪费。此外还存在生产线过多、生产速率不同、无法同步工作的问题。因此在生产过程中，需要有人同时监管几条生产线。这样的生产流程不仅生产成本高、劳动强度大、生产效率底下、次品率高，还会造成原料膜片的极大浪费。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提出一种全自动膜片成型装置，其能实现自动化的牙模压膜生产，并且能够节省材料，加快流转。

为实现上述目的，一种全自动膜片成型装置，包括机架、用于提供气缸动力的空压机、用于真空的真空泵和PLC控制器，机架上设有两个用于膜片成型的自动化膜片成型机构，机架上设有四个用于向自动化膜片成型机构供料的气动自动分片给片机构，机架上设有用于来回吸取膜片操作的六轴机器人工作站，六轴机器人工作站上设有机械手自动识别吸取机构。

进一步地，自动化膜片成型机构包括压膜机本体、第一支架、第二支架和第三支架，压膜机本体上连接有压膜设备，压膜机本体上转动连接有顶盖，顶盖与压膜设备接触的一面上转动连接有摆放设备，第一支架上设有用于加热摆放设备上膜片的预热机构，第二支架上设有用于将膜片从摆放设备转移至压膜设备的翻转机构，第三支架上设有用于将顶盖压紧在压膜设备上的压紧机构。

进一步地，预热机构包括加热气缸，加热气缸的缸体固定在第一支架上，加热气缸活塞杆的顶端设有辅助连接件，辅助连接件中部设有转动杆，辅助连接件以转动杆为轴是可转动的并且辅助连接件设置在转动杆的中部，转动杆的一端设有用于加热膜片的加热设备，另一端设有空心撑杆，空心撑杆连接在压膜机本体上，转动杆沿空心撑杆的轴线为可转动的。

进一步地，翻转机构包括设置在第二支架上的翻转气缸，翻转气缸的缸体固定在第二支架上，翻转气缸为旋转气缸，翻转气缸活塞杆的顶部连接有联动弯件，联动弯件背离翻转气缸活塞杆的一端固定有直板，直板固定在摆放设备底部，翻转气缸活塞杆的轴线与联动弯件的轴线共轴线。

进一步地，摆放设备底部设有用于开合盖的开盖机构，开盖机构包括固定在直板底部的开盖气缸，开盖气缸的活塞杆顶部固定有钢索，钢索穿过直板，直板上表面设有第一转轴，压膜机本体外侧设有第二转轴，钢索绕过第一转轴、第二转轴的周壁并固定在顶盖端部接近顶盖与摆放设备铰接点的一端。

进一步地，压紧机构包括固定在摆放设备上的回转气缸，回转气缸的缸体固定在摆放设备的底部，回转气缸的活塞杆端部固定有联动板，顶盖上设有压紧板，压紧板上固定有销钉，第三支架上连接有压紧气缸，压紧气缸的缸体固定在第三支架上，压紧气缸为旋转气缸，压紧气缸的活塞杆端部连接有平板，平板的底部固定有两个竖杆，两个竖杆之间设有压紧杆，压紧杆为L形结构，压紧杆的端部设有支撑杆，支撑杆固定连接在压膜机本体上，压紧杆沿支撑杆为可转动的，压紧杆表面设有保护套。

进一步地，自动分片给片装置包括箱体，箱体包括挡片板和侧板，箱体上下两面开口，挡片板的长度小于侧板，侧板高出挡片板的部分设有推杆气缸，推杆气缸位于两侧侧板之间，挡片板下方的两个侧板之间设有推片板，推片板连接在推杆气缸的活塞杆上，推片板上设有用于卡合膜片的凹陷片槽，推片板上设有若干用于减重的条形通槽，推杆气缸上设有用于测量推杆位移的磁性传感器，推片板底部设有滑块，推杆气缸上设有固定板，固定板上设有固定板，固定板上设有滑轨，滑块滑移连接在滑轨上。

进一步地，箱体内设有隔板，隔板将箱体内部围成与片槽形状相适配的储料腔体，侧板上设有激光探测器，激光探测器的发射器和接收器分别设置在两侧的侧板上。

进一步地，六轴机器人工作站的机械手上设有机器人连接器，机器人连接器为U形的，机器人连接器上设有带缓冲的吸盘，吸盘内沿其轴线设有气道，吸盘外侧设有与气道连通的气口，气口通过管道连接在真空泵上。

进一步地，机器人连接器的顶部为平面，机器人连接器顶部设有相机连接件，相机连接件上设有视觉相机，视觉相机朝向镜头的一侧设有环形的相机光源，相机光源与视觉相机共轴线，视觉相机的轴线平行于吸盘的轴线，机架上设有用于观看图像的视觉监视器、用于操作的PLC实时监控触摸屏。

本发明的一种全自动膜片成型装置具有以下优点：

1、通过气动机构，替代整个手动操作，实现整个加工过程的全无人化，再利用PLC程序，使整个过程流畅，实现自动加工制造，设计合理，结构简单紧凑，保证产品品质；

2、提高生产率，改进产品质量，增加制造过程的柔性，减少材料浪费，控制和加快库存的周转，自动化程度高，易于操作使用，工作稳定性好；

3、精度高，结合平稳，动作灵敏，低噪音，使用寿命长。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步描写和阐述。

图1是本发明首选实施方式的一种全自动膜片成型装置的俯视图；

图2是本发明首选实施方式的一种全自动膜片成型装置的侧视图；

图3是本发明首选实施方式的一种全自动膜片成型装置的端视图；

图4是用于体现自动化膜片成型机构的俯视图；

图5是用于体现自动化膜片成型机构的侧视图；

图6是用于体现气动自动分片给片机构的侧视图；

图7是用于体现气动自动分片给片机构的俯视图；

图8是用于体现气动自动分片给片机构的端视图；

图9是用于体现视觉相机的结构示意图。

附图标记：1、自动化膜片成型机构；2、气动自动分片给片机构；3、机械手自动识别吸取机构；4、六轴机器人工作站；5、视觉监视器；6、PLC实时监控触摸屏；7、空压机；8、真空泵；9、压膜机本体；10、摆放设备；11、压膜设备；12、第一支架；13、加热气缸；14、辅助连接件；15、转动杆；16、空心撑杆；17、加热设备；18、第二支架；19、翻转气缸；20、联动弯件；21、直板；22、钢索；23、第一转轴；24、第二转轴；25、顶盖；26、第三支架；27、压紧气缸；28、平板；29、竖杆；30、压紧杆；31、支撑杆；32、开盖气缸；33、回转气缸；34、压紧板；35、销钉；36、联动板；37、箱体；38、推片板；39、推杆气缸；40、激光探测器；41、磁性传感器；42、滑块；43、滑轨；44、固定板；45、侧板；46、挡片板；47、隔板；48、片槽；49、通槽；50、机器人连接器；51、相机连接件；52、视觉相机；53、相机光源；54、吸盘；55、气口；56、机器人控制柜。

具体实施方式

下面将结合附图、通过对本发明的优选实施方式的描述，更加清楚、完整地阐述本发明的技术方案。

如图1和图3所示，本发明首选实施方式的一种全自动膜片成型装置，包括机架，机架旁设有用于提供气缸动力的空压机7和用于抽真空的真空泵8，机架底部设有PLC控制器，机架上面设有与PLC控制器电连接的PLC实时监控触摸屏6，通过PLC实时监控触摸屏6可以控制整个装置，此外机架上还设有用于观看图像的视觉监视器5。

如图1和图2所示，机架上设有两个用于膜片成型的自动化膜片成型机构1，机架上设有四个用于向自动化膜片成型机构1供料的气动自动分片给片机构2，每个自动化膜片成型机构1配合两个气动自动分片给片机构2，这样能够达到较高的加工生产效率。

如图6和图7所示，自动分片给片装置包括设置在机架上的箱体37，箱体37包括挡片板46和侧板45，并围成长方体的结构，箱体37上下两面开口，挡片板46的长度小于侧板45，侧板45高出挡片板46的部分设有推杆气缸39，推杆气缸39位于两侧侧板45之间。挡片板46下方的两个侧板45之间设有推片板38，推片板38连接在推杆气缸39的活塞杆上，推片板38上设有用于卡合膜片的凹陷片槽48，片槽48可以正好卡合箱体37最底部膜片，推杆气缸39利用推杆推动推片板38移出箱体37，此时片槽48上的膜片随着推片板38一起移出箱体37，实现推片功能。且在推片板38将最底部膜片推出箱体37的时候，箱体37底部的其它膜片在挡片板46的作用下不会随着推片板38一同移出箱体37，保证推片板38始终推出箱体37最底部的膜片，实现了膜片的分片功能。推片板38上设有若干用于减重的条形通槽49。推片板38底部设有滑块42，推杆气缸39上设有固定板44，固定板44上设有固定板44，固定板44上设有滑轨43，滑块42滑移连接在滑轨43上，保证了推片板38移动时的稳定性。推杆气缸39上设有用于测量推杆位移的磁性传感器41，并将位移信号传递给上位机系统，上位机系统根据位移距离实现对推片计次。

如图6和图7所示，箱体37内设有隔板47，隔板47将箱体37内部围成与片槽48形状相适配的储料腔体，侧板45上设有激光探测器40，激光探测器40的发射器和接收器分别设置在两侧的侧板45上。在推片的时候，发射器发射激光，接收器用于接收激光，当箱体37内堆积的膜片高度高于激光探测器40的安装位置时，发射器发射的激光由于膜片的阻挡，接收器接收不到激光信号，当箱体37内堆积的膜片高度低于激光探测器40的安装位置时，接收器接收到发射器发射的激光，并将接收的信号反馈到上位机系统，上位机系统发出缺料预警。

如图4和图5所示，自动化膜片成型机构1包括设置在机架上的压膜机本体9、第一支架12、第二支架18和第三支架26。压膜机本体9包括压膜设备11，压膜机本体9上转动连接有顶盖25，顶盖25与压膜设备11接触的一面上转动连接有摆放设备10，第一支架12上设有用于加热摆放设备10上膜片的预热机构，第二支架18上设有用于将膜片从摆放设备10转移至压膜设备11的翻转机构，第三支架26上设有用于将顶盖25压紧在压膜设备11上的压紧机构。

如图4和图5所示，预热机构包括加热气缸13，加热气缸13的缸体固定在第一支架12上，加热气缸13活塞杆的顶端设有辅助连接件14，辅助连接件14中部设有转动杆15，辅助连接件14以转动杆15为轴是可转动的并且辅助连接件14设置在转动杆15的中部，转动杆15的一端设有用于加热膜片的加热设备17，另一端设有空心撑杆16，空心撑杆16连接在压膜机本体9上，转动杆15沿空心撑杆16的轴线为可转动的。在加热气缸13的驱动下，加热气缸13的活塞杆带动辅助连接件14推动转动杆15沿空心撑杆16的轴线转动，转动杆15沿空心横杆转动时，辅助连接件14与转动杆15的之间发生相对转动。摆放设备10处于转动杆15端部固定的加热装置的转动圆周上，也就是说，加热装置通过随转动杆15转动可以转动到摆放设备10的上端，并对摆放设备10中的膜片进行预热。

如图4和图5所示，翻转机构包括设置在第二支架18上的翻转气缸19，翻转气缸19的缸体固定在第二支架18上，翻转气缸19为旋转气缸，翻转气缸19活塞杆的顶部连接有联动弯件20，联动弯件20背离翻转气缸19活塞杆的一端固定有直板21，直板21固定在摆放设备10底部，翻转气缸19活塞杆的轴线与联动弯件20的轴线共轴线。在翻转气缸19的作用下，翻转气缸19带动联动弯件20沿翻转气缸19的活塞杆轴线翻转，翻转气缸19通过联动弯件20、直杆带动摆放设备10压合在膜片设备上。翻转气缸19的活塞杆轴线与铰链的轴线共轴设置才能实现翻转气缸19带动摆放设备10翻转动作。翻转气缸19使摆放设备10翻转的过程中，需要对摆放设备10中的膜片进行固定。

如图4和图5所示，摆放设备10底部设有用于开合盖的开盖机构，开盖机构包括固定在直板21底部的开盖气缸32，开盖气缸32的活塞杆顶部固定有钢索22，钢索22穿过直板21，直板21上表面设有第一转轴23，压膜机本体9外侧设有第二转轴24，钢索22绕过第一转轴23、第二转轴24的周壁并固定在顶盖25端部接近顶盖25与摆放设备10铰接点的一端。开盖气缸32的活塞杆缩短可以使钢索22拉动顶盖25转动，顶盖25沿其与摆放设备10顶部转动轴转动并开盖，开盖气缸32的活塞杆伸长后，顶盖25由于自重而自动合盖。顶盖25盖在摆放设备10上后，顶盖25压在膜片表面。

但是随着翻转气缸19将整个摆放设备10旋转压在膜片设备上时，顶盖25容易产生松动而不能持续压紧膜片。为了避免上述情况，需要压紧机构。如图4和图5所示，压紧机构包括固定在摆放设备10上的回转气缸33，回转气缸33的缸体固定在摆放设备10的底部，回转气缸33的活塞杆端部固定有联动板36，顶盖25上设有压紧板34，压紧板34上固定有销钉35，第三支架26上连接有压紧气缸27，压紧气缸27的缸体固定在第三支架26上，压紧气缸27为旋转气缸，压紧气缸27的活塞杆端部连接有平板28，平板28的底部固定有两个竖杆29，两个竖杆29之间设有压紧杆30，压紧杆30为L形结构，压紧杆30的端部设有支撑杆31，支撑杆31固定连接在压膜机本体9上，压紧杆30沿支撑杆31为可转动的，压紧杆30表面设有保护套。回转气缸33的活塞杆共有两个方向上的动作，第一个动作是，回转气缸33的活塞杆带动压紧板34沿回转气缸33的活塞杆轴线转动，第二个动作是，回转气缸33的活塞杆带动压紧板34沿活塞杆的轴线移动。回转气缸33通气后，回转气缸33一边驱动联动板36转动并将联动板36处于销钉35的上方，回转气缸33同时另一边驱动联动板36纵向移动并通过联动板36压紧在销钉35上，销钉35由于联动板36产生向下的压力，销钉35通过压紧板34、顶盖25压紧在摆放设备10的顶部表面上。摆放设备10在翻转气缸19的动作下将摆放设备10翻转压在膜片设备上，然后压紧气缸27动作，压紧气缸27通过平板28带动两根竖杆29水平转动，一个竖杆29通过水平转动而抵触压紧杆30的周壁，竖杆29使压紧杆30沿支撑杆31转动，压紧杆30转动至摆放设备10的上方，从上至下依次是压紧杆30、摆放设备10以及膜片设备，在压紧杆30的纵向限位作用下，压紧杆30将摆放设备10压在膜片设备的上侧表面，在压膜机本体9设有外接电源接口和外接气泵连接口，通过外接气泵接口通气可以控制前述加热气缸13、翻转气缸19)压紧气缸27和开盖气缸32、回转气缸33等，外接电源接口用于膜片加热等。前述多个气缸均是由PLC程序控制

如图1和图9所示，机架上设有在自动化膜片成型机构1和气动自动分片给片机构2之间来回吸取膜片操作的六轴机器人工作站4，六轴机器人工作站4上设有机械手自动识别吸取机构3。六轴机器人工作站4的机械手上设有机器人连接器50，机器人连接器50为U形的，机器人连接器50上设有带缓冲的吸盘54，吸盘54内沿其轴线设有气道，吸盘54外侧设有与气道连通的气口55，气口55通过管道连接在真空泵8上。机器人连接器50的顶部为平面，机器人连接器50顶部设有相机连接件51，相机连接件51上设有视觉相机52，视觉相机52朝向镜头的一侧设有环形的相机光源53，相机光源53与视觉相机52共轴线，视觉相机52的轴线平行于吸盘54的轴线，吸盘54端部吸附膜片不会影响到相机光源53的正常工作。通过视觉相机52自动识别膜片并拍照，传送到视觉监视显示器可以查看被吸取膜片位置，视觉相机52连接PLC控制器，视觉相机52将进料口膜片的坐标点传送给PLC控制器，PLC控制器发出控制指令控制真空泵8，真空泵8在吸盘54端部产生负压并吸附膜片，PLC控制器控制机械手将吸盘54靠近膜片并吸附膜片。真空泵8停止负压吸气，吸盘54释放膜片放到膜片设备。之后机械手自动识别吸取装置通过机械手通过视觉相机52自动识别膜片并拍照，视觉相机52连接PLC控制器，视觉相机52将气动自动分片给片装置里的自动分片给片装置里膜片的坐标点传送给PLC控制器，PLC控制器发出控制指令控制真空泵8、真空泵8在吸盘54右端产生负压并吸附膜片，机器人控制柜56控制机械手将吸盘54靠近膜片并吸附膜片。机械手带着吸附的膜片移动到指定位置，真空泵8产生停止负压吸气，吸盘54释放膜片放到摆放设备10上去。机械手自动识别吸取装置，通过机械手通过视觉相机52自动识别膜片并拍照，传送到视觉监视显示器可以查看被吸取膜片及牙模位置，视觉相机52连接PLC控制器，视觉相机52将进料口膜片的坐标点传送给PLC控制器，PLC控制器发出控制指令控制真空泵8、真空泵8在带缓冲的吸盘54右端产生负压并吸附膜片及牙模，机器人控制柜56控制机械手将待缓冲的吸盘54靠近膜片并吸附膜片及牙模。真空泵8产生停止负压吸气，带缓冲的吸盘54释放膜片及牙模放到传送带出库，全自动膜片成型装置工作结束。

本发明的一种全自动膜片成型装置具有以下优点：

1、通过气动机构，替代整个手动操作，实现整个加工过程的全无人化，再利用PLC程序，使整个过程流畅，实现自动加工制造，设计合理，结构简单紧凑，保证产品品质；

2、提高生产率，改进产品质量，增加制造过程的柔性，减少材料浪费，控制和加快库存的周转，自动化程度高，易于操作使用，工作稳定性好；

3、精度高，结合平稳，动作灵敏，低噪音，使用寿命长。

上述具体实施方式仅仅对本发明的优选实施方式进行描述，而并非对本发明的保护范围进行限定。在不脱离本发明设计构思和精神范畴的前提下，本领域的普通技术人员根据本发明所提供的文字描述、附图对本发明的技术方案所作出的各种变形、替代和改进，均应属于本发明的保护范畴。本发明的保护范围由权利要求确定。

Claims (10)

1.一种全自动膜片成型装置，包括机架、用于提供气缸动力的空压机、用于真空的真空泵和PLC控制器，其特征在于，所述机架上设有两个用于膜片成型的自动化膜片成型机构，所述机架上设有四个用于向自动化膜片成型机构供料的气动自动分片给片机构，所述机架上设有用于来回吸取膜片操作的六轴机器人工作站，所述六轴机器人工作站上设有机械手自动识别吸取机构。

2.如权利要求1所述的一种全自动膜片成型装置，其特征在于，所述自动化膜片成型机构包括压膜机本体、第一支架、第二支架和第三支架，所述压膜机本体上连接有压膜设备，所述压膜机本体上转动连接有顶盖，所述顶盖与压膜设备接触的一面上转动连接有摆放设备，所述第一支架上设有用于加热摆放设备上膜片的预热机构，所述第二支架上设有用于将膜片从摆放设备转移至压膜设备的翻转机构，所述第三支架上设有用于将顶盖压紧在压膜设备上的压紧机构。

3.如权利要求2所述的一种全自动膜片成型装置，其特征在于，所述预热机构包括加热气缸，所述加热气缸的缸体固定在第一支架上，所述加热气缸活塞杆的顶端设有辅助连接件，所述辅助连接件中部设有转动杆，所述辅助连接件以转动杆为轴是可转动的并且辅助连接件设置在转动杆的中部，所述转动杆的一端设有用于加热膜片的加热设备，另一端设有空心撑杆，所述空心撑杆连接在压膜机本体上，所述转动杆沿空心撑杆的轴线为可转动的。

4.如权利要求2所述的一种全自动膜片成型装置，其特征在于，所述翻转机构包括设置在第二支架上的翻转气缸，所述翻转气缸的缸体固定在第二支架上，所述翻转气缸为旋转气缸，所述翻转气缸活塞杆的顶部连接有联动弯件，所述联动弯件背离翻转气缸活塞杆的一端固定有直板，所述直板固定在摆放设备底部，所述翻转气缸活塞杆的轴线与联动弯件的轴线共轴线。

5.如权利要求4所述的一种全自动膜片成型装置，其特征在于，所述摆放设备底部设有用于开合盖的开盖机构，所述开盖机构包括固定在直板底部的开盖气缸，所述开盖气缸的活塞杆顶部固定有钢索，所述钢索穿过直板，所述直板上表面设有第一转轴，所述压膜机本体外侧设有第二转轴，所述钢索绕过第一转轴、第二转轴的周壁并固定在顶盖端部接近顶盖与摆放设备铰接点的一端。

6.如权利要求2所述的一种全自动膜片成型装置，其特征在于，所述压紧机构包括固定在摆放设备上的回转气缸，所述回转气缸的缸体固定在摆放设备的底部，所述回转气缸的活塞杆端部固定有联动板，所述顶盖上设有压紧板，所述压紧板上固定有销钉，所述第三支架上连接有压紧气缸，所述压紧气缸的缸体固定在第三支架上，所述压紧气缸为旋转气缸，所述压紧气缸的活塞杆端部连接有平板，所述平板的底部固定有两个竖杆，两个所述竖杆之间设有压紧杆，所述压紧杆为L形结构，所述压紧杆的端部设有支撑杆，所述支撑杆固定连接在压膜机本体上，所述压紧杆沿支撑杆为可转动的，所述压紧杆表面设有保护套。

7.如权利要求1所述的一种全自动膜片成型装置，其特征在于，所述自动分片给片装置包括箱体，所述箱体包括挡片板和侧板，所述箱体上下两面开口，所述挡片板的长度小于侧板，所述侧板高出挡片板的部分设有推杆气缸，所述推杆气缸位于两侧侧板之间，所述挡片板下方的两个侧板之间设有推片板，所述推片板连接在推杆气缸的活塞杆上，所述推片板上设有用于卡合膜片的凹陷片槽，所述推片板上设有若干用于减重的条形通槽，所述推杆气缸上设有用于测量推杆位移的磁性传感器，所述推片板底部设有滑块，所述推杆气缸上设有固定板，所述固定板上设有固定板，所述固定板上设有滑轨，所述滑块滑移连接在滑轨上。

8.如权利要求7所述的一种全自动膜片成型装置，其特征在于，所述箱体内设有隔板，所述隔板将箱体内部围成与片槽形状相适配的储料腔体，所述侧板上设有激光探测器，所述激光探测器的发射器和接收器分别设置在两侧的侧板上。

9.如权利要求1所述的一种全自动膜片成型装置，其特征在于，所述六轴机器人工作站的机械手上设有机器人连接器，所述机器人连接器为U形的，所述机器人连接器上设有带缓冲的吸盘，所述吸盘内沿其轴线设有气道，所述吸盘外侧设有与气道连通的气口，所述气口通过管道连接在真空泵上。

10.如权利要求9所述的一种全自动膜片成型装置，其特征在于，所述机器人连接器的顶部为平面，所述机器人连接器顶部设有相机连接件，所述相机连接件上设有视觉相机，所述视觉相机朝向镜头的一侧设有环形的相机光源，所述相机光源与视觉相机共轴线，所述视觉相机的轴线平行于吸盘的轴线，所述机架上设有用于观看图像的视觉监视器、用于操作的PLC实时监控触摸屏。

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