CN114454087A - 一种研磨机全自动上下料装置及上下料方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种研磨机全自动上下料装置及上下料方法，采用研磨对象取放装置通过图像采集相机识别定位的Mark点位置，将研磨对象在上下料工位与研磨机之间取放；研磨对象摆放装置通过研磨对象摆放机械手将研磨对象从料盒摆放至摆盘工位的托盘上；研磨对象装盒装置通过研磨对象装盒机械手将研磨对象从装盒工位的托盘上装至料盒内；通过料盒转移装置将料盒从上料工位转运至下料工位。本发明全自动上下料装置满足硬盘基片双面研磨工艺中上下料过程对高效自动化的要求。采用本发明方法速度快，效率高，节省了人力成本，提升了硬盘基片研磨上下料的自动化水平。

Description

一种研磨机全自动上下料装置及上下料方法

技术领域

本发明属于机械研磨技术领域，涉及一种研磨机全自动上下料装置及上下料方法。

背景技术

双面研磨作为两面平行的晶体或其他机械零件进行两面研磨抛光的工艺有广泛的应用领域，特别是在薄脆性材料的加工方面，是不可替代的加工工艺。机械硬盘在大容量数据中心等应用领域有固态硬盘不可替代的优势，随着云服务、云计算等互联网服务平台的高速发展，机械硬盘的出货量仍保持着强劲的势头。铝基片和玻璃基片是制造机械硬盘盘片的两种主要原材料，随着硬盘容量的不断增加以及基片厚度的不断减小，单个硬盘的盘片数量不断增加，因此对硬盘基片的需求也越来越高。

基片双面研磨是加工硬盘盘片的重要工艺，为了保证同批盘片厚度的一致性，行业内目前普遍采用多片盘片在一台研磨机同时进行研磨的方法。由于基片在研磨机内摆放位置的特殊要求以及受研磨机结构的影响，目前国内仍采用人工进行上下料的方式。人工上下料的方式工人劳动强度大，效率不高。随着人力成本的不断提高，人工上下料已难以满足行业发展需求，需要开发一种自动高效的上下料系统。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种研磨机全自动上下料装置和上下料方法，以满足硬盘基片双面研磨工艺中上下料过程对高效自动化的要求。采用本发明方法速度快，效率高，节省了人力成本，提升了硬盘基片研磨上下料的自动化水平。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

根据本发明实施例提供的一种研磨机全自动上下料装置，包括设在支架上的研磨对象取放装置、研磨对象摆放装置和研磨对象装盒装置；

还包括设在转台上的上下料工位、摆盘工位和装盒工位，各工位上设有放置研磨对象的若干个托盘；并沿转台转运；

研磨对象取放装置通过图像采集相机识别定位的Mark点位置，将研磨对象在上下料工位与研磨机之间取放；研磨对象摆放装置通过研磨对象摆放机械手将研磨对象从料盒摆放至摆盘工位的托盘上；研磨对象装盒装置通过研磨对象装盒机械手将研磨对象从装盒工位的托盘上装至料盒内；通过料盒转移装置将料盒从上料工位转运至下料工位。

作为优选，研磨机上下料工位、摆盘工位和装盒工位沿转台圆周方向均布，转台每个周期旋转120°。

作为优选，每个工位上设有一个升降电缸，每个工位上方设有一个托盘缓冲装置；升降电缸将托盘在三个工位和对应的托盘缓冲装置上下转运。

作为优选，所述研磨对象取放装置具有4个自由度，包括研磨对象取放机械手、图像采集相机、支撑圆盘和真空吸盘；研磨对象取放机械手吊装在支架上；支撑圆盘安装在研磨对象取放机械手末端，能够360°旋转；图像采集相机位于支撑圆盘中心，识别定位托盘上的Mark点位置；真空吸盘安装在支撑圆盘上。

作为优选，研磨对象摆放装置包括研磨对象摆放机械手和上料工位；研磨对象摆放机械手具有6个自由度，末端安装有电动夹爪，夹爪上装有真空吸盘；所述上料工位放置有放置研磨对象的料盒。

作为优选，研磨对象装盒装置包括研磨对象装盒机械手和装盒工位；研磨对象装盒机械手具有6个自由度，末端安装有电动夹爪，夹爪上装有真空吸盘；所述装盒工位放置有放置研磨对象的料盒。

作为优选，料盒转移装置设在上料工位和下料工位之间。

本发明另一方面，根据本发明实施例提供了一种所述装置的研磨机全自动上下料方法，包括研磨对象摆放、研磨对象取放、研磨对象装盒和料盒转移，其中：

a.研磨对象摆放：

研磨对象摆放机械手从上料工位料盒中取研磨对象放至摆盘工位的托盘中；

摆盘工位的升降电缸上升，将摆满研磨对象的托盘转运至托盘缓冲装置，直至摆满n-1个托盘，n为研磨机可以容纳的托盘总数量；

升降电缸将所有托盘从托盘缓冲装置转运至摆盘工位；

上料工位顺时针旋转将新料盒转动至摆盘位置；

转台顺时针转动，直至所有料盒至摆盘位置；

b.研磨对象取放：

装满研磨对象的托盘通过转台转运至研磨机上、下料工位；

研磨对象取放机械手将托盘上的研磨对象运动至待上料工位；研磨机上下料工位的升降电缸将空托盘转运至托盘缓冲装置；

研磨对象取放机械手识别定位研磨机上齿轮盘的Mark点位置，并将研磨对象放置齿轮盘内；研磨机点动；直至研磨机n-1齿轮盘均放满研磨对象；

升降电缸将所有托盘从托盘缓冲装置转运至研磨机上下料工位；

研磨对象取放机械手识别定位研磨机上齿轮盘的Mark点位置，将研磨对象放至研磨机上下料工位的托盘上；研磨机点动；

研磨对象取放机械手运动至待下料工位；升降电缸将放满研磨对象的托盘转运至托盘缓冲装置，直至研磨机n-1个齿轮盘上的研磨对象均取出；

升降电缸将所有托盘从托盘缓冲装置转运至研磨机上下料工位，转台顺时针转动，直至研磨对象取放结束；

c.研磨对象装盒：

研磨对象取放装置将装满研磨对象的托盘通过转台转运至装盒工位；

研磨对象装盒机械手将托盘中的研磨对象装入下料工位的一对料盒中，直至装盒工位托盘中的所有料全部装完；

装盒工位的升降电缸上升，将空托盘转运至托盘缓冲装置，直至n-1个托盘的研磨对象均装置料盒；

升降电缸将所有托盘从托盘缓冲装置转运至装盒工位，转台顺时针转动；

下料工位顺时针旋转，将空料盒转动至装盒位置，直至研磨对象装盒结束；

d.料盒转移：

当上料工位有空料盒且下料工位有空位置时，料盒转移装置将空料盒从上料工位转运至下料工位；

人工将装满待研磨对象的料盒放至上料工位，将装满已研磨完研磨对象的料盒从下料工位取下，直至料盒转移完成。

作为优选，上下料工位顺时针旋转90°，将新料盒转动至摆盘位置；转台一个周期顺时针转动120°。

作为优选，通过图像采集相机识别定位研磨机上齿轮盘的Mark点位置，将研磨对象放至研磨机上下料工位的托盘上；研磨机点动72°。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：

1.本发明上下料装置结构简单，可同时自动完成摆盘、上下料和装盒操作，自动化程度高，速度快，节省了人力成本。

2.本发明所述装置的自动上下料方法速度快，效率高，提高了研磨产量。

由于本发明具有上述优点，是多种领域双面研磨工艺自动上下料的一种通用解决方案，此装置结构简单、功能完备、自动化程度高，可方便实现先进制造、智慧工厂、电子信息等领域生产线的功能升级或自动化改造。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1是本发明的研磨机全自动上下料装置整体结构示意图；

图2是本发明的研磨机全自动上下料装置内部结构示意图；

图3是本发明的研磨机全自动上下料装置研磨对象取放装置结构示意图；

图4是本发明的研磨机全自动上下料装置研磨对象摆放/装盒装置结构示意图。

图中：1、支架；2、研磨对象装盒机械手；3、研磨对象取放机械手；4、研磨对象摆放机械手；5、转台；6、上料工位；7、托盘缓冲装置；8、料盒；9、下料工位；10、料盒转移装置；11、升降电缸；12、支撑圆盘；13、研磨对象；14、真空吸盘；15、图像采集相机；16、电动爪夹；17、研磨对象；18、托盘；19、摆盘工位；20、装盒工位。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1-3所示，本发明提供了一种研磨机全自动上下料装置，包括研磨对象取放装置(研磨对象取放机械手3、图像采集相机15、支撑圆盘12和10个真空吸盘14)、研磨对象摆放装置(研磨对象摆放机械手4和上料工位6)和研磨对象装盒装置(研磨对象装盒机械手2和下料工位9)，三个装置分别固定在同一个支架1上，并共用一个转台5，转台5上按圆周均布三个工位：研磨机上、下料工位6、9、摆盘工位19和装盒工位20；转台每次旋转120°，实现三个工位上物料的转运。

如图3所示，研磨对象取放装置中研磨对象取放机械手3具有4个自由度，吊装在支架1上；支撑圆盘12安装在研磨对象取放机械手3末端，能够360°旋转；图像采集相机15安装在支撑圆盘12中心，能够识别定位托盘18上的Mark点位置；10个真空吸盘14按照托盘18上研磨对象17的分布位置一一对应安装在支撑圆盘12上。

研磨对象取放机械手3通过图像采集相机15识别定位的Mark点位置将10个真空吸盘14对准研磨对象17，将研磨对象从研磨机上下料工位6、9放置到研磨机上或从研磨机上取下放置到研磨机上下料工位。

如图4所示，每个工位上可放置6个托盘18，每个托盘可以放置10片研磨对象17。每个工位上安装有一个升降电缸11，每个工位上方均有一个托盘缓冲装置7。升降电缸11可将托盘18在三个工位和对应的托盘缓冲装置7上下来回转运。

研磨对象摆放装置包括研磨对象摆放机械手4和上料工位6；研磨对象摆放机械手4具有6个自由度，末端安装有一个两指电动夹爪16，电动夹爪上装有两个真空吸盘14；上料工位6放置4对料盒8，一个研磨对象料盒内可装25片研磨对象17，上料工位6可旋转，将每对料盒8按要求运至摆盘位置。

研磨对象装盒装置包括研磨对象装盒机械手2和装盒工位20；研磨对象装盒机械手2具有6个自由度，末端安装有一个两指电动夹爪16，电动夹爪16上装有两个真空吸盘14；装盒工位20放置4对料盒8，下料工位9可旋转，将每对料盒8按要求运至装盒位置。

上料工位6和下料工位9之间有一个料盒转移装置10，料盒转移装置10由电缸驱动，可以将空料盒8从上料工位6转移至下料工位9。

相应地，本发明进而给出了一种上述装置的研磨机全自动上下料方法，包括如下步骤：

1.研磨对象摆放装置：

1)研磨对象摆放机械手4通过真空吸盘14从上料工位6的一对料盒8中取两片研磨对象17放至摆盘工位19的托盘18中；

2)重复步骤1)，直至摆盘工位19的托盘摆满10片研磨对象17；

3)摆盘工位19的升降电缸11上升，将摆满研磨对象13的托盘18转运至托盘缓冲装置7；

4)重复步骤1)～3)，直至摆满5个托盘18；

5)升降电缸11将所有托盘从托盘缓冲装置7转运至摆盘工位19；

6)上料工位6顺时针旋转90°，将新料盒8转动至摆盘位置；

7)等待研磨对象取放装置和研磨对象装盒装置工作就绪，转台5顺时针转动120°；

8)重复步骤1)～7)，直至系统工作结束。

2.研磨对象取放装置：

1)等待研磨对象摆放装置将装满研磨对象17的托盘18通过转台5转运至研磨机上下料工位6、9；

2)托盘18到位后，研磨对象取放机械手3通过真空吸盘14将托盘18上的10片研磨对象17吸起，运动至待上料工位6等待研磨机就绪；研磨机上下料工位的升降电缸11将空托盘转运至托盘缓冲装置7；

3)研磨机就绪后，研磨对象取放机械手3通过图像采集相机15识别定位研磨机上齿轮盘的Mark点位置，并将10片研磨对象17放置齿轮盘内；研磨机点动72°；

4)重复步骤2)和3)，直至研磨机5个齿轮盘均放满研磨对象17；

5)研磨机启动，开始研磨，升降电缸11将所有托盘从托盘缓冲装置7转运至研磨机上下料工位6、9，等待研磨机就绪；

6)研磨机就绪后，研磨对象取放机械手3通过图像采集相机15识别定位研磨机上齿轮盘的Mark点位置，用真空吸盘14从齿轮盘中将10片研磨对象17吸起放至研磨机上下料工位的托盘18上；研磨机点动72°；通过图像采集相机15识别定位研磨机上齿轮盘的Mark点位置，能够准确定位研磨机上齿轮盘，实现真空吸盘与研磨对象的准确定位；

7)研磨对象取放机械手3运动至待下料工位9等待研磨机就绪；升降电缸11将放满研磨对象的托盘18转运至托盘缓冲装置7；

8)重复步骤6)和7)，直至研磨机5个齿轮盘上的研磨对象均取出；

9)升降电缸11将所有托盘18从托盘缓冲装置7转运至研磨机上下料工位6、9；

10)等待研磨对象摆放装置和研磨对象装盒装置工作就绪，转台5顺时针转动120°；

11)重复步骤1)～10)，直至系统工作结束。

3.研磨对象装盒装置：

1)等待研磨对象取放装置将装满研磨对象17的托盘18通过转台5转运至装盒工位20；

2)托盘到位后，研磨对象装盒机械手2通过真空吸盘14将托盘18中的两片研磨对象13装入下料工位9的一对料盒中；

3)重复步骤2)，直至装盒工位托盘18中的10片料全部装完；

4)装盒工位20的升降电缸11上升，将空托盘转运至托盘缓冲装置7；

5)重复步骤2)～4)，直至5个托盘的研磨对象均装置料盒；

6)升降电缸11将所有托盘18从托盘缓冲装置7转运至装盒工位20；

7)等待研磨对象取放装置和研磨对象摆放装置工作就绪，转台顺时针转动120°；

8)下料工位9顺时针旋转90°，将空料盒转动至装盒位置；

9)重复步骤1)～8)，直至系统工作结束。

4.料盒转移装置：

1)当上料工位6有空料盒且下料工位9有空位置时，料盒转移装置10将空料盒从上料工位转运至下料工位；

2)人工将装满待研磨对象17的料盒放至上料工位6，将装满已研磨完研磨对象的料盒从下料工位9取下；

3)重复步骤1)和2)，直至系统工作结束。

本发明由于采用研磨对象取放装置、研磨对象摆放装置和研磨对象装盒装置以及料盒转移装置，可以自动完成铝基片和玻璃基片摆盘、上下料和装盒操作，从而为基片双面研磨的自动化研磨提供自动高效的上下料系统。本发明自动化程度高，速度快，效率高，节省了人力成本。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种研磨机全自动上下料装置，其特征在于，包括设在支架上的研磨对象取放装置、研磨对象摆放装置和研磨对象装盒装置；

还包括设在转台上的上下料工位、摆盘工位和装盒工位，各工位上设有放置研磨对象的若干个托盘；并沿转台转运；

研磨对象取放装置通过图像采集相机识别定位的Mark点位置，将研磨对象在上下料工位与研磨机之间取放；

研磨对象摆放装置通过研磨对象摆放机械手将研磨对象从料盒摆放至摆盘工位的托盘上；

研磨对象装盒装置通过研磨对象装盒机械手将研磨对象从装盒工位的托盘上装至料盒内；

通过料盒转移装置将料盒从上料工位转运至下料工位。

2.根据权利要求1所述的一种研磨机全自动上下料装置，其特征在于，研磨机上下料工位、摆盘工位和装盒工位沿转台圆周方向均布，转台每个周期旋转120°。

3.根据权利要求1所述的一种研磨机全自动上下料装置，其特征在于，每个工位上设有一个升降电缸，每个工位上方设有一个托盘缓冲装置；升降电缸将托盘在三个工位和对应的托盘缓冲装置上下转运。

4.根据权利要求1所述的一种研磨机全自动上下料装置，其特征在于，所述研磨对象取放装置具有4个自由度，包括研磨对象取放机械手、图像采集相机、支撑圆盘和真空吸盘；

所述研磨对象取放机械手吊装在支架上；支撑圆盘安装在研磨对象取放机械手末端，能够360°旋转；图像采集相机位于支撑圆盘中心，识别定位托盘上的Mark点位置；真空吸盘安装在支撑圆盘上。

5.根据权利要求1所述的一种研磨机全自动上下料装置，其特征在于，所述研磨对象摆放装置包括研磨对象摆放机械手和上料工位；

所述研磨对象摆放机械手具有6个自由度，末端安装有电动夹爪，夹爪上装有真空吸盘；所述上料工位放置有放置研磨对象的料盒。

6.根据权利要求1所述的一种研磨机全自动上下料装置，其特征在于，所述研磨对象装盒装置包括研磨对象装盒机械手和装盒工位；

所述研磨对象装盒机械手具有6个自由度，末端安装有电动夹爪，夹爪上装有真空吸盘；所述装盒工位放置有放置研磨对象的料盒。

7.根据权利要求1所述的一种研磨机全自动上下料装置，其特征在于，所述料盒转移装置设在上料工位和下料工位之间。

8.一种权利要求1-7任一项所述装置的研磨机全自动上下料方法，其特征在于，包括研磨对象摆放、研磨对象取放、研磨对象装盒和料盒转移，其中：

a.研磨对象摆放：

研磨对象摆放机械手从上料工位料盒中取研磨对象放至摆盘工位的托盘中；

摆盘工位的升降电缸上升，将摆满研磨对象的托盘转运至托盘缓冲装置，直至摆满n-1个托盘，n为研磨机可以容纳的托盘总数量；

升降电缸将所有托盘从托盘缓冲装置转运至摆盘工位；

上料工位顺时针旋转将新料盒转动至摆盘位置；

转台顺时针转动，直至所有料盒至摆盘位置；

b.研磨对象取放：

装满研磨对象的托盘通过转台转运至研磨机上、下料工位；

研磨对象取放机械手将托盘上的研磨对象运动至待上料工位；研磨机上下料工位的升降电缸将空托盘转运至托盘缓冲装置；

研磨对象取放机械手识别定位研磨机上齿轮盘的Mark点位置，并将研磨对象放置齿轮盘内；研磨机点动；直至研磨机n-1齿轮盘均放满研磨对象；

升降电缸将所有托盘从托盘缓冲装置转运至研磨机上下料工位；

研磨对象取放机械手识别定位研磨机上齿轮盘的Mark点位置，将研磨对象放至研磨机上下料工位的托盘上；研磨机点动；

研磨对象取放机械手运动至待下料工位；升降电缸将放满研磨对象的托盘转运至托盘缓冲装置，直至研磨机n-1个齿轮盘上的研磨对象均取出；

升降电缸将所有托盘从托盘缓冲装置转运至研磨机上下料工位，转台顺时针转动，直至研磨对象取放结束；

c.研磨对象装盒：

研磨对象取放装置将装满研磨对象的托盘通过转台转运至装盒工位；

研磨对象装盒机械手将托盘中的研磨对象装入下料工位的一对料盒中，直至装盒工位托盘中的所有料全部装完；

装盒工位的升降电缸上升，将空托盘转运至托盘缓冲装置，直至n-1个托盘的研磨对象均装置料盒；

升降电缸将所有托盘从托盘缓冲装置转运至装盒工位，转台顺时针转动；

下料工位顺时针旋转，将空料盒转动至装盒位置，直至研磨对象装盒结束；

d.料盒转移：

当上料工位有空料盒且下料工位有空位置时，料盒转移装置将空料盒从上料工位转运至下料工位；

人工将装满待研磨对象的料盒放至上料工位，将装满已研磨完研磨对象的料盒从下料工位取下，直至料盒转移完成。

9.根据权利要求8所述的研磨机全自动上下料方法，其特征在于，上下料工位顺时针旋转90°，将新料盒转动至摆盘位置；转台一个周期顺时针转动120°。

10.根据权利要求8所述的研磨机全自动上下料方法，其特征在于，通过图像采集相机识别定位研磨机上齿轮盘的Mark点位置，将研磨对象放至研磨机上下料工位的托盘上；研磨机点动72°。

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