CN113911730A - 一种翻角型搬运薄板机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于薄板搬运技术领域，特别涉及一种翻角型搬运薄板机器人。包括机器人、智能端拾器、两组定位夹紧机构、两组旋转驱动机构及两组吹风分离机构，智能端拾器设置于机器人的执行末端，用于拾取薄板；两组定位夹紧机构分别设置于智能端拾器的两端，两组定位夹紧机构用于从被拾取的薄板两端进行定位夹紧；两组旋转驱动机构分别设置于两组定位夹紧机构上，两组旋转驱动机构用于驱动粘连在被拾取薄板下方的粘连薄板旋转；两组吹风分离机构分别设置于两组定位夹紧机构上，两组吹风分离机构用于剥离粘连的两个薄板分离。本发明通过旋转驱动机构和分离机构协同作用下，完成粘连薄板的分离，分离效率高，通过风刀吹气提高分离节拍效果。

Description

一种翻角型搬运薄板机器人

技术领域

本发明属于薄板搬运技术领域，特别涉及一种翻角型搬运薄板机器人。

背景技术

对于薄板工件在装箱或者拆卸箱过程中，需要洁净机器人在板条箱中进行堆垛或者拆垛。薄板工件典型的例如，液晶显示器面板、显示器面板、面板基板、玻璃上片或太阳能电池用面板等的薄板状面板，由于薄板表面光滑， 多层堆叠，薄板互相压紧，板间空气被挤压排出，薄板互相贴合粘连在一起， 在薄板分拆加工时，常常因为粘料导致双料，影响实际生产。对于磁性薄板分料，一般采用磁力分张设备，能够有效解决薄板磁力分张问题。但是，应用洁净机器人对非磁性薄板进行搬运、码垛、拆卸的过程中，针对非磁性薄板的分张，依然较为困难，常见的是气吹张，毛刷分张， 但以上两种方式效率低，可靠性差。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种翻角型搬运薄板机器人，以解决洁净机器人对非磁性薄板进行搬运、码垛或者拆垛过程中，分张困难，工作效率低、可靠性差的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的实施例提供的一种翻角型搬运薄板机器人,包括：

机器人，机器人的执行末端设有用于拾取分离薄板的智能端拾器；

两组定位夹紧机构，分别设置于智能端拾器的两端，两组定位夹紧机构用于从分离薄板两端进行定位夹紧；

两组旋转驱动机构，分别设置于两组定位夹紧机构上，两组旋转驱动机构用于驱动粘连在分离薄板下方的粘连薄板旋转；

两组吹风分离机构，分别设置于两组定位夹紧机构上，两组吹风分离机构用于剥离粘连薄板与分离薄板分离。

在一种可能实现的方式中，所述智能端拾器包括智能端拾器本体和带风琴真空吸盘，其中智能端拾器本体为长方形结构，带风琴真空吸盘设置于智能端拾器本体上，用于吸附分离薄板。

在一种可能实现的方式中，所述定位夹紧机构包括直线模组和两个夹头；

所述智能端拾器本体为长方形结构，两个夹头设置于所述智能端拾器本体的两端，且位于不同侧，两个所述夹头可沿长度方向移动；

所述直线模组设置于所述智能端拾器本体上，且与两个所述夹头连接，所述直线模组用于驱动两个所述夹头相互靠近或远离，从而实现对分离薄板的夹紧或释放。

在一种可能实现的方式中，所述夹头包括从上至下依次连接的滑动部、导向斜面及侧定位面，其中滑动部与所述智能端拾器本体滑动连接，导向斜面与侧定位面之间的相交线为卡线，卡线对薄板在高度方向定位。

在一种可能实现的方式中，所述旋转驱动机构包括水平分离气缸，水平分离气缸设置于所述夹头的下端，水平分离气缸的水平分离气缸杆沿水平方向伸缩；所述水平分离气缸杆的端头为半圆柱曲面。

在一种可能实现的方式中，两个所述水平分离气缸的水平分离气缸杆与粘连薄板的两端对角抵接，可驱动粘连薄板沿圆周方向旋转。

在一种可能实现的方式中，所述吹风分离机构包括均设置于所述夹头上的垂直向下吹风刀和斜切分离吹风刀，其中垂直向下吹风刀用于对已处于旋转状态的粘连薄板垂直向下吹风，使粘连薄板向下弯曲且与分离薄板之间形成间隙；

所述斜切分离吹风刀向该间隙吹风，从而使粘连薄板与分离薄板分离。

在一种可能实现的方式中，所述垂直向下吹风刀包括风管Ⅰ，风管Ⅰ的进气端与外部气源连接，吹气端向下弯折呈L型结构。

在一种可能实现的方式中，所述斜切分离吹风刀包括风管Ⅱ，风管Ⅱ的进气端与外部气源连接，吹气端呈U型结构。

在一种可能实现的方式中，所述带风琴真空吸盘包括定位件及罩设于所述定位件外侧的风琴，所述定位件为倒置的T型结构，且沿轴向设有内部真空气道，内部真空气道与风琴的内腔连通。

本发明的优点及有益效果是：

1.本发明通过吹风分离机构在薄板的两对角进行同步翻角分离，比较传统的分张器从一角分离，风刀吹气效率高，分离速度快，工作效率高，垂直风刀和斜切风刀，对比于机械接触分离法，具有冲击振动小，适合薄板、没有接触性划伤、达到分离和洁净吹扫同步的特点；

2.本发明采用带风琴真空吸盘，在薄板平直和拱曲状态，都能保障真空吸附，安全可靠；

3.本发明采用夹头定位夹紧薄板，有效抑制分离薄板过程中两个翼边的不确定振动，将薄板两端的高度位置和水平位置的不确定性变为确定性位置，对薄板位置和姿态二次校正，实现对位置精度误差的有效控制；

4.本发明通过旋转驱动机构作用于粘连基板的两个对角侧边点位，对被吸附基板运动遮挡层的粘连基板直接操作，使粘连基板与被吸附基板错开一定角度，因被吸附基板只有局部气流体吸附力，可轻松实现粘连基板的转动；

5.本发明通过旋转驱动机构和吹风分离机构协同作用下，完成粘连薄板的分离，分离效率高，通过风刀吹气提高分离节拍效果；

6.本发明对于多个工位，只需单个分离机构，经济型好，占地面积小，有助于提高洁净厂房的利用率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明一种翻角型搬运薄板机器人的轴测图；

图2为图1中Ⅰ放大图；

图3为本发明一种翻角型搬运薄板机器人的主视图；

图4为图3中Ⅱ处放大图；

图5为本发明一种翻角型搬运薄板机器人的俯视图；

图6为图5的Ⅲ处放大图；

图7为图5的A-A剖视图；

图8为图7的Ⅳ处放大图；

图中：1、机器人，2、地面，3、带风琴真空吸盘，4、智能端拾器，5、垂直向下吹风刀，6、工位，7、分离基板，8、粘连基板，9、水平分离气缸，10、水平分离气缸杆，11、夹头，12导向斜面，13、侧定位面，14、卡线，15、定位件，16、内部真空气道，17、风琴，18、斜切分离吹风刀，19、半圆柱曲面，20、基板，21、吸附平面。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的一种翻角型搬运薄板机器人，用于薄板工件的贮存和搬运，对非磁性薄板进行搬运、码垛或者拆垛过程中，分张容易，工作效率高，安全可靠。参见图1、图3、图5、图7所示，该一种翻角型搬运薄板机器人,包括：机器人1、智能端拾器4、两组定位夹紧机构、两组旋转驱动机构及两组吹风分离机构，其中智能端拾器4设置于机器人1的执行末端，用于拾取分离薄板；两组定位夹紧机构分别设置于智能端拾器4的两端，两组定位夹紧机构用于从分离薄板两端进行定位夹紧；两组旋转驱动机构分别设置于两组定位夹紧机构上，两组旋转驱动机构用于驱动粘连在分离薄板下方的粘连薄板旋转，使粘连薄板与分离薄板错开，四角外露；两组吹风分离机构分别设置于两组定位夹紧机构上，两组吹风分离机构用于在粘连薄板的对角处剥离粘连薄板与分离薄板分离脱落。

参见图1、图3所示，本发明的实施例中，智能端拾器4包括智能端拾器本体和带风琴真空吸盘3，其中智能端拾器本体为长方形结构，带风琴真空吸盘3设置于智能端拾器本体上，用于吸附分离薄板。

参见图2所示，本发明的实施例中，定位夹紧机构包括直线模组和两个夹头11，智能端拾器本体为长方形结构，两个夹头11分别设置于智能端拾器本体的两端，且位于不同侧，两个夹头11可沿长度方向移动；直线模组设置于智能端拾器本体上，且与两个夹头11连接，直线模组用于驱动两个夹头11相互靠近或远离，从而实现对分离薄板的夹紧或释放。

参见图2所示，本发明的实施例中，夹头11包括从上至下依次连接的滑动部、导向斜面12及侧定位面13，其中滑动部与智能端拾器本体滑动连接，导向斜面12与侧定位面13之间的相交线为卡线14，卡线14对分离薄板在高度方向定位。在夹头11作直线运动时，导向斜面12对薄板的端部具有水平方向的推力，使薄板的端部弯曲，对薄板位置和姿态进行二次校正，再通过侧定位面13定位夹紧基板。

进一步地，侧定位面13的高度小于分离薄板的二分之一厚度，两个夹头11每次只能夹紧位于上方的分离薄板，保证粘连基板的有效分离。同时避免对旋转驱动机构造成干涉。

本实施例中，直线运动模组优选电机驱动，丝杠、导轨滑块进行传动。两个夹头11可分别单独与一直线运动模组连接，也可采用具有两端反向螺纹的丝杠驱动。

参见图4所示，本发明的实施例中，旋转驱动机构包括水平分离气缸9，水平分离气缸9设置于夹头11的下端，水平分离气缸9的水平分离气缸杆10沿水平方向伸缩。具体地，水平分离气缸9安装在侧定位面13的下方。

进一步地，参见图6所示，水平分离气缸杆10的端头为半圆柱曲面19，通过半圆柱曲面19与粘连薄板接触，避免划伤粘连薄板。

参见图5所示，本发明的实施例中，两个水平分离气缸9的水平分离气缸杆10端部半圆柱曲面19与粘连薄板的对角抵接。具体地，两个水平分离气缸9在粘连薄板的两端呈对角设置，且通过水平分离气缸杆10同步驱动粘连薄板沿水平方向旋转，从而使粘连薄板与上方被夹头11夹紧的分离薄板错开，使四角外露。

参见图2所示，本发明的实施例中，吹风分离机构包括均设置于夹头11上的垂直向下吹风刀5和斜切分离吹风刀18，其中垂直向下吹风刀5用于对已处于旋转状态的粘连薄板垂直向下吹风，使粘连薄板向下弯曲且与被拾取的分离薄板之间形成间隙；斜切分离吹风刀18向该间隙吹风，从而使两个粘连的两个薄板分离，即粘连薄板被分离脱落。

进一步地，垂直向下吹风刀5包括风管Ⅰ，风管Ⅰ的进气端与外部气源连接，吹气端向下弯折呈L型结构，可向粘连薄板的角部垂直吹风，使粘连薄板的角部向下弯曲，呈翻角状态。斜切分离吹风刀18包括风管Ⅱ，风管Ⅱ的进气端与外部气源连接，吹气端呈U型结构，斜切分离吹风刀18向角部已弯曲的粘连薄板切向吹风，使粘连薄板与分离薄板快速分离。

本发明通过吹风分离机构在薄板的两对角进行同步翻角分离，风刀吹气效率高，分离速度快，工作效率高。采用垂直吹风和斜切吹风，对比于机械接触分离法，具有冲击振动小，适合薄板分离，没有接触性划伤，达到分离和洁净吹扫同步的特点。

参见图8所示，本发明的实施例中，带风琴真空吸盘3包括定位件15及罩设于定位件15外侧的风琴17，定位件15为倒置的T型结构，且沿轴向设有内部真空气道16，内部真空气道16与风琴17的内腔连通。本实施例中，定位件15的材料采用聚四氟乙烯，不会对薄板造成划伤。

本实施例中，端拾器本体至少含有五个带风琴真空吸盘3，分别布置于端拾器本体的下端中心和下端四个角附近，五个带风琴真空吸盘3吸附薄板上表面的吸附平面21。

本实施例中，由于分离薄板的边缘距离带风琴真空吸盘3具有一定距离，搬运过程会在高度方向颤动，造成高度方向位置不准。定位夹紧机构不但控制水平位置，还控制高度位置，保证粘连薄板能被水平分离气缸杆10准确推动，防止水平分离气缸杆10扑空。

本发明的实施例中，机器人1为垂直多关节型洁净机器人，具有六自由度。垂直多关节型洁净机器人下端的底座固定连接在地面2上，垂直多关节型洁净机器人执行末端连接智能端拾器4, 垂直多关节型洁净机器人能提供智能端拾器4空间六个自由度的搬运。薄板工件典型的例如，液晶显示器面板、显示器面板、面板基板、玻璃上片或太阳能电池用面板等薄板状面板。

本发明提供的一种翻角型搬运薄板机器人，搬运基板20的工作流程如下：

第一步，将基板20多层叠放在工位6上，为了便于理解将位于上层待拾取的基板定义为分离基板7，粘连在分离基板7下方的基板定位为粘连基板8；

第二步，两个水平分离气缸杆10的半圆柱曲面19位于远离分离基板7和粘连基板8角部的位置；

第三步，机器人1通过智能端拾器4让五个带风琴真空吸盘3与工位6最上一层基板（分离基板7）形成真空负压；

带风琴真空吸盘3含有无痕刚性的定位件15与分离基板7形成面面贴合定位，内部真空气道16和风琴17与分离基板7形成真空负压；

第四步，机器人1通过智能端拾器4吸附分离基板7（粘连基板8此时也被带起一段距离）向上运动一小段，然后转动一定角度；

由于基板为薄板表面光滑，多层堆叠，薄板互相压紧，板间空气被挤压排出，薄板互相贴合粘连在一起，在薄板分拆加工时，因为粘料导致双料；

第六步，两个夹头11向内部收缩，两个夹头11的导向斜面12与分离基板7的两个短边接触，分离基板7在五个带风琴真空吸盘3之内的区域为吸附平面21，同时分离基板7的两侧短边的局部，被导向斜面12压弯为下垂型；

由于夹头11的导向面斜12分别与分离基板7的两侧短边接触,抑制分离基板7的两个短边的振动，同时补偿了抓取位置精度；

当夹头11收缩到位，夹头11的侧定位面13与分离基板7的短边接触定位后开始，其中一夹头11的侧定位面13先与分离基板7的短边接触，另一个夹头11的侧定位面13与分离基板7的短边后接触。导致分离基板7与定位件15水平滑动，达到了分离基板7与端拾器本体在基板的长度方向和水平旋转角度的定位，对基板位置和姿态进行二次校正；

第7步，两个水平分离气缸杆10的半圆柱曲面19相向运动，推动粘连基板8相对于分离基板7水平扭转，粘连基板8会与分离基板7错位出四个角部；

粘连基板8的扭转方向与机器人1驱动智能端拾器4转动方向相反，粘连基板8补偿了第四步骤，智能端拾器4相对工位上基板20转过的一定角度，此时粘连基板8与工位6上的基板20在水平面投影对齐；

第8步，斜切分离吹风刀18的下端，从上向下吹高压空气作用于粘连基板8与分离基板7错位出的两个角部；斜切分离吹风刀18的下端会顶粘连基板8的左边。斜切分离吹风刀18的下端，从上向下运动的气体压力共同作用，导致粘连基板8相对于分离基板7的翻角变相，向下弯曲出一定间隙；

斜切分离吹风刀18的吹风口朝向分离基板7和粘连基板8之间的间隙，且切向吹等离子风至此间隙；

粘连基板8跌落到工位6上的基板20上,完成粘连基板8与分离基板7分离。

本发明在智能端拾器的两端均设置定位夹紧机构，各定位机构上均设有旋转驱动机构和吹风分离机构，首先通过定位夹紧机构定位夹紧分离薄板，旋转驱动机构在薄板的两端驱动粘连薄板水平转动，然后通过吹风分离机构在粘连薄板两端进行分离，分离效率高，且通过风刀吹气提高分离节拍效果；本发明采用夹头定位分离基板，有效抑制分离基板两个短边的振动，对薄板位置和姿态二次校正；本发明具有高效率、不易损坏基板及成本低廉的优点。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种翻角型搬运薄板机器人，其特征在于，包括：

机器人（1），机器人（1）的执行末端设有用于拾取分离薄板的智能端拾器（4）；

定位夹紧机构，设置于智能端拾器（4）的两端，定位夹紧机构用于对分离薄板的两端进行定位夹紧；

两组旋转驱动机构，分别设置于两组定位夹紧机构上，两组旋转驱动机构用于驱动粘连在分离薄板下方的粘连薄板旋转；

两组吹风分离机构，分别设置于两组定位夹紧机构上，两组吹风分离机构用于剥离粘连薄板与分离薄板分离。

2.根据权利要求1所述的翻角型搬运薄板机器人,其特征在于，所述智能端拾器（4）包括智能端拾器本体和带风琴真空吸盘（3），其中智能端拾器本体为长方形结构，带风琴真空吸盘（3）设置于智能端拾器本体上，用于吸附分离薄板。

3.根据权利要求2所述的翻角型搬运薄板机器人,其特征在于，所述定位夹紧机构包括直线模组和两个夹头（11）；

所述智能端拾器本体为长方形结构，两个夹头（11）分别设置于所述智能端拾器本体的两端，且位于不同侧，两个所述夹头（11）可沿长度方向移动；

所述直线模组设置于所述智能端拾器本体上，且与两个所述夹头（11）连接，所述直线模组用于驱动两个所述夹头（11）相互靠近或远离，从而实现对分离薄板的夹紧或释放。

4.根据权利要求3所述的翻角型搬运薄板机器人,其特征在于，所述夹头（11）包括从上至下依次连接的滑动部、导向斜面（12）及侧定位面（13），其中滑动部与所述智能端拾器本体滑动连接，导向斜面（12）与侧定位面（13）之间的相交线为卡线（14），卡线（14）对分离薄板在高度方向定位。

5.根据权利要求3所述的翻角型搬运薄板机器人,其特征在于，所述旋转驱动机构包括水平分离气缸（9），水平分离气缸（9）设置于所述夹头（11）的下端，水平分离气缸（9）的水平分离气缸杆（10）沿水平方向伸缩；

所述水平分离气缸杆（10）的端头为半圆柱曲面（19）。

6.根据权利要求5所述的翻角型搬运薄板机器人,其特征在于，两个所述水平分离气缸（9）的水平分离气缸杆（10）与粘连薄板的两端对角抵接，可驱动粘连薄板沿圆周方向旋转。

7.根据权利要求3所述的翻角型搬运薄板机器人,其特征在于，所述吹风分离机构包括均设置于所述夹头（11）上的垂直向下吹风刀（5）和斜切分离吹风刀（18），其中垂直向下吹风刀（5）用于对已处于旋转状态的粘连薄板的角部位置垂直向下吹风，使粘连薄板向下弯曲且与分离薄板之间形成间隙；

所述斜切分离吹风刀（18）向该间隙吹风，从而使粘连薄板与分离薄板分离。

8.根据权利要求7所述的翻角型搬运薄板机器人,其特征在于，所述垂直向下吹风刀（5）包括风管Ⅰ，风管Ⅰ的进气端与外部气源连接，吹气端向下弯折呈L型结构。

9.根据权利要求7所述的翻角型搬运薄板机器人,其特征在于，所述斜切分离吹风刀（18）包括风管Ⅱ，风管Ⅱ的进气端与外部气源连接，吹气端呈U型结构。

10.根据权利要求1所述的翻角型搬运薄板机器人,其特征在于，所述带风琴真空吸盘（3）包括定位件（15）及罩设于所述定位件（15）外侧的风琴（17），所述定位件（15）为倒置的T型结构，且沿轴向设有内部真空气道（16），内部真空气道（16）与风琴（17）的内腔连通。

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