CN115431018B - 一种液晶屏自适应插线机构及其插线方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶屏自适应插线机构，包括由机器人驱动的机械手组件、液晶屏调水平工位、第一电路板调水平工位和自适应插接工位；机械手组件包括用于夹持液晶屏的气爪机构和用于拿取第一电路板的自适应插接机构，自适应插接机构包括可水平移动的滑动板，滑动板的下表面连接有可相对其转动的、用于拿取第一电路板的浮动板；液晶屏调水平工位包括多个水平高度一致的用于承接液晶屏边缘的承接件；第一电路板调水平工位包括两条高度一致且平行设置的、用于承接第一电路板的支撑条，两条支撑条的同侧末端位置处设置有台阶面。本发明还公开了一种液晶屏自适应插线方法。无需借助视觉定位系统补充定位误差的情况下即可达到顺利插接的目的。

Description

一种液晶屏自适应插线机构及其插线方法

技术领域

本发明涉及一种液晶屏自适应插线机构，属于自动化设备技术领域。

背景技术

传统的自动化插线机构，通常需要借助视觉定位系统，一套视觉定位系统不仅成本昂贵，而且视觉定位系统只能识别平面特征，无法判断插线口是否处于相对垂直状态。

在针对一些特殊产品的自动插线时，采用视觉定位系统几乎是无法实现的。例如，针对小型液晶屏两块电路板上的公插与母插的插接时，由于在生产过程中，液晶屏与其中一块电路板之间通过两条软排线电气连接，而且应后期加工需要，两条软排线的长度不一，因此在初始状态下，与液晶屏连接的电路板处于自由垂落的倾斜状，在将该电路板上的公插与另一电路板的母插进行插接时，需要使两者处于相对水平状态才能保证插接的顺利完成。

首先，其中自由状态的电路板可以通过放置在水平支撑板上使其处于水平状态，但是在液晶屏及两条长度不一的软排线的干扰下，将另一块电路板调整到水平状态目前无法快速、简便的实现；其次，即便是实现了对两块电路板的调水平作业，如果要保证每一次都能插装到位，需要保证两块电路板都处于绝对水平的状态，但在实际作业过程中，会受到各种因素的影响，导致两者存在角度的偏差，如果不能在插装过程中进行自适应的调节，很可能就会造成插接口甚至电路板的损坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种液晶屏自适应插线机构及其插线方法，通过将需要插接的两块电路板调整至相对水平状态，并且其水平度的误差可以在插接过程中通过自适应插接机构来适度调节，在无需借助视觉定位系统补充定位误差的情况下即可达到顺利插接的目的。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种液晶屏自适应插线机构，包括由机器人驱动的机械手组件、液晶屏调水平工位、第一电路板调水平工位和自适应插接工位；其中，所述机械手组件包括用于夹持液晶屏的气爪机构和用于拿取第一电路板的自适应插接机构，所述自适应插接机构包括可水平移动的滑动板，所述滑动板的下表面连接有可相对转动的、用于拿取第一电路板的浮动板；

所述液晶屏调水平工位包括多个水平高度一致的用于承接液晶屏边缘的承接件；

所述第一电路板调水平工位包括两条高度一致且平行设置的、用于承接第一电路板的支撑条，两条所述支撑条的同侧末端位置处设置有台阶面；

所述自适应插接工位包括用于放置第二电路板的水平支撑板。

前述的一种液晶屏自适应插线机构，其特征在于：所述浮动板上表面的四角处设置有多根导柱，所述滑动板上设置有与所述导柱位置、数量相对应的可供所述导柱插入的通孔，所述通孔内设置有与所述导柱连接的螺栓，所述导柱外套装有压缩弹簧；所述滑动板的下表面沿其边缘处设置有多个压入式球头柱塞，所述浮动板的上表面设置有与所述压入式球头柱塞数量、位置相对应的弧形槽。

前述的一种液晶屏自适应插线机构，其特征在于：所述浮动板的中心位置处设置有用于吸取第一电路板的吸盘组件。

前述的一种液晶屏自适应插线机构，其特征在于：所述液晶屏调水平工位包括四根立柱，所述立柱的顶部设置有用于承接液晶屏的折弯面。

前述的一种液晶屏自适应插线机构，其特征在于：所述滑动板的两侧设置有线轨。

一种液晶面板自适应插线方法，包括如下步骤：

（S1）将连接了第一电路板的液晶屏放置到液晶屏调水平工位上，使液晶屏处于水平状态；

（S2）利用气爪机构夹持住液晶屏后，水平移动至第一电路板调水平工位上方，将第一电路板处于较低位置的一端抵靠住所述台阶面后，气爪机构继续带动液晶屏向所述台阶面的方向水平移动，使第一电路板处于较高位置的一端处与液晶屏连接的软排线被折弯，利用软排线折弯过程中产生的弹力使第一电路板较高的一端贴合在支撑条上；

（S3）自适应插接机构水平移动至第一电路板的上方，机器人驱动气爪机构和自适应插接机构同步下移，在下移的过程中第一电路板两端与液晶屏连接的软排线均被进一步折弯，利用其折弯产生的弹力，保证第一电路板完全贴合在支撑条上，使其处于水平状态，且在自适应插接机构下移至吸盘组件吸取第一电路板后，利用气爪机构和吸盘组件同步取走处于水平状态的液晶屏和第一电路板至自适应插接工位上方指定位置处；

（S4）将第二电路板水平放置到自适应插接工位的指定位置处，通过机器人驱动气爪机构和自适应插接机构同步下移，使第一电路板的公插插入至第二电路板的母插中，完成插线连接。

前述的一种液晶面板自适应插线方法，其特征在于：所述步骤（4）中，当公插与母插存在插入角度偏差时，浮动板会在公插插入过程中利用母插倒角的导向性在压入式球头柱塞和压缩弹簧的作用下自适应调节公插的插入角度。

本发明的有益效果是：

1、针对特殊结构的液晶屏组件，设计了相应的机械手组件，能同时抓取液晶屏和第一电路板的同时，机械手组件上的自适应插接机构在插接的过程中可以根据第一电路板上公插相对第二电路板上母插的角度偏差进行自适应调节，保证插接顺利；

2、巧妙利用液晶屏与第一电路板相连接的软排线，配合第一电路板调水平工位对第一电路板进行调水平，使其相对第二电路板的角度偏差范围在自适应插接机构的角度调节范围内；

3、通过在滑动板和浮动板之间设置压入式球头柱塞和压缩弹簧，利用压缩弹簧为浮动板提供向上的作用力，利用压入式球头柱塞为浮动板提供向下的作用力，这种结构在两个作用力平衡的状态下，能保持浮动板在承受一定外力作用时能保持浮动板与滑动板的相对位置不变，即在没有较大外力介入的情况下，浮动板和滑动板处于相对稳定的状态，因此机器人在带动自适应插接机构运动的过程中，浮动板和滑动板不会发生相对移动，便于定位插接点；当受到的外力打破平衡状态时（即第一电路板的公插插入第二电路板的母插的过程中，在母插倒角的作用下，对公插施加一个角度转动的力），浮动板收到第一电路板作用力后会相对滑动板发生位移进行自适应调节，当插接到位后，吸盘组件松开第一电路板后，浮动板在压缩弹簧和压入式球头柱塞的作用下会自动复位。

附图说明

图1是本发明一种液晶屏自适应插线机构的结构示意图；

图2是本发明一种液晶屏自适应插线机构的液晶屏调水平时的正视图；

图3是本发明一种液晶屏自适应插线机构的液晶屏调水平时的主视图；

图4是本发明一种液晶屏自适应插线机构的第一电路板调水平前的正视图；

图5是本发明一种液晶屏自适应插线机构的第一电路板调水平后的正视图；

图6是本发明一种液晶屏自适应插线机构的第一电路板调水平后的主视图；

图7是本发明一种液晶屏自适应插线机构的自适应插接机构的结构示意图；

图8是本发明一种液晶屏自适应插线机构的自适应插接机构的滑动板与浮动板其中一个连接部位的结构示意图；

图9是本发明一种液晶屏自适应插线机构的第一电路板和第二电路板插接时的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

如图1-图9所示，一种液晶屏自适应插线机构，包括由机器人驱动的机械手组件10、液晶屏调水平工位20、第一电路板调水平工位30和自适应插接工位40；其中，所述机械手组件10包括用于夹持液晶屏51的气爪机构11和用于拿取第一电路板52的自适应插接机构12，所述自适应插接机构12包括可水平移动的滑动板121，所述滑动板121的下表面连接有可相对其全自由度转动的、用于拿取第一电路板52的浮动板122；所述液晶屏调水平工位20包括多个水平高度一致的用于承接液晶屏边缘的承接件；所述第一电路板调水平工位30包括两条高度一致且平行设置的、用于承接第一电路板52的支撑条31，两条所述支撑条31的同侧末端位置处设置有台阶面；所述自适应插接工位40包括用于放置第二电路板60的水平支撑板。

将待加工的液晶屏组件50放置到液晶屏调水平工位20，使液晶屏51处于水平状态，利用气爪机构11夹持住液晶屏后将其连同第一电路板52移动至第一电路板调水平工位30，在保持液晶屏51水平的同时，将第一电路板52调整至水平状态，并利用自适应插接机构12固定第一电路板52，利用机器人同步驱动气爪机构11和第一电路板52移动至自适应插接工位40上方指定位置处后，与自适应插接工位40上水平放置的第二电路板60进行插接。

由于在插接之前，对第一电路板52和第二电路板60均进行了调水平处理，因此两者之间的角度误差很小，而第二电路板60放置到自适应插接工位40的支撑板上的位置是固定的，并且机器人自身重复定位的精度很高，误差在0.02mm之内，因此第一电路板和第二电路板之间的位置误差也很小，所以在插接的过程中就无需再借助复杂昂贵的视觉定位系统进行补充定位，只需要通过机器人驱动机械手组件10到达指定位置后下移，使第一电路板52上的公插54插入至第二电路板60上的母插61内即可。

即使在第一电路板和第二电路板调水平的过程中有一定的误差（将两者进行调水平处理就是为了尽可能的缩小该误差量），或者在机器人自身重复定位的过程中出现的XY方向的很小的误差，在插接过程中也可以通过自适应插接机构12继续调节，保证顺利完成插接。其中，所述浮动板122上表面的四角处设置有多根导柱1221，所述滑动板121上设置有与所述导柱位置、数量相对应的可供所述导柱插入的通孔125，所述通孔内设置有与所述导柱1221连接的螺栓128，所述导柱1221外套装有压缩弹簧127；所述滑动板121的下表面沿其边缘处设置有多个压入式球头柱塞124，所述浮动板122的上表面设置有与所述压入式球头柱塞124数量、位置相对应的弧形槽。

压入式球头柱塞124和压缩弹簧127分别为浮动板提供一个向下和向上的作用力，使其平衡稳定的连接在滑动板121的下方，且与滑动板121之间存在一定的间隙（该间隙可以通过调节压入式球头柱塞124进行调节）。当插接的过程中，出现如上前述的两种误差时，由于误差量都很小（误差量很小的原因在前文已经描述），因此公插能顺利接触到母插，在逐步插入的过程中，利用母插入口处倒角的导向性带动公插发生XY方向相对位移或者角度转动，该位移量通过浮动板122相对滑动板121的位置变化进行补偿调节，保证公插的顺利插入。

由于压缩弹簧127和压入式球头柱塞124都具有压缩性，因此公插54插入的过程中可以通过浮动板补偿任意方向的角度偏差，当插接完成时，可以利用压缩弹簧127完成对浮动板122的复位。而且本实施例中，通过压入式球头柱塞124和压缩弹簧127分别为浮动板提供一个向下和向上的作用力，在没有外力的情况下浮动板是处于平衡状态，只要受到很小的力就打破这种平衡进行自适应调节，相对那种只有一个弹性件的结构，灵敏度更高。

由于滑动板121的通孔处仅利用压缩弹簧127对浮动板122施加纵向的力，导柱1221在通孔内可以发生一定量的横向移动，因此当出现XY方向的误差时，浮动板122受到侧向外力，并相对于压入式球头柱塞发生侧向位移以补偿该误差值，此时压入式球头柱塞的圆珠处于弧形槽的边缘，并且压入式球头柱塞内的弹簧被压缩，一旦插接完成，浮动板122受到侧向外力消失，压入式球头柱塞内的弹簧带动圆珠复位，移动至弧形槽的中心位置处，完成浮动板的复位。

而且，通过在滑动板和浮动板之间设置压入式球头柱塞和压缩弹簧，利用压缩弹簧为浮动板提供向上的作用力，利用压入式球头柱塞为浮动板提供向下的作用力，这种结构在两个作用力平衡的状态下，能保持浮动板在承受一定外力作用时能保持浮动板与滑动板的相对位置不变，即在没有较大外力介入的情况下，浮动板和滑动板处于相对稳定的状态，因此机器人在带动自适应插接机构运动的过程中，浮动板和滑动板不会发生相对移动。

本实施例中个，所述浮动板122的中心位置处设置有用于吸取第一电路板的吸盘组件123，通过吸盘组件123吸取本固定第一电路板52，在移动和插接的过程中都不会发生相对位移变化。

所述液晶屏调水平工位20包括四根立柱21，所述立柱21的顶部设置有用于承接液晶屏的折弯面22。将液晶屏的四角对应放置到四个折弯面22处即可完成对其水平调节。

所述滑动板121的两侧设置有线轨126，便于实现滑动板121相对气爪机构11的水平移动。

一种液晶面板自适应插线方法，包括如下步骤：

（S1）将连接了第一电路板52的液晶屏51放置到液晶屏调水平工位20上，使液晶屏51处于水平状态；

（S2）利用气爪机构11夹持住液晶屏51后，水平移动至第一电路板调水平工位30上方，将第一电路板52处于较低位置的一端抵靠住所述台阶面后，气爪机构11继续带动液晶屏51向所述台阶面的方向水平移动，使第一电路板52处于较高位置的一端处与液晶屏连接的软排线53被折弯，利用软排线53折弯过程中产生的弹力使第一电路板52较高的一端贴合在支撑条31上；由于自适应插接机构12进行角度补偿的范围有限，因此在插接之前，将第一电路板和第二电路板调整是水平状态，尽可能的减小角度误差显得尤为重要，本方法中，单独利用气爪机构11夹持住调水平后的液晶屏51，避免起对后期插接产生影响，然后水平拉动液晶屏51的过程中，使软排线的形状发生变化，巧妙利用软排线自身的弹力，使第一电路板52较高的一端收到向下的作用力，完成对第一电路板52的第一次调水平；

（S3）自适应插接机构12水平移动至第一电路板52的上方，机器人驱动气爪机构11和自适应插接机构12同步下移，在下移的过程中第一电路板52两端与液晶屏51连接的软排线均被进一步折弯，利用其折弯产生的弹力，保证第一电路板52完全贴合在支撑条31上，使其处于水平状态，且在自适应插接机构12下移至吸盘组件123吸取第一电路板52后，利用气爪机构11和吸盘组件123同步取走处于水平状态的液晶屏51和第一电路板52至自适应插接工位40上方指定位置处；在机器人驱动气爪机构11和自适应插接机构12同步下移进行抓取第一电路板52的过程中，再次利用软排线被折弯产生的弹力，使第一电路板52同时受到向下的作用力，完成第二次调水平，确保其尽可能的处理水平状态；

（S4）将第二电路板60水平放置到自适应插接工位40的指定位置处，由于第二电路板60的底部本来就是平面状的，因此利用水平支撑板很容易将其调水平，通过机器人驱动气爪机构11和自适应插接机构12同步下移，使第一电路板52的公插54插入至第二电路板60的母插61中，完成插线连接。当公插54与母插61存在插入角度或位移偏差时，浮动板122会在公插54插入过程中利用母插61倒角的导向性在压入式球头柱塞124和压缩弹簧（127）的作用下自适应调节公插54的插入角度，具体的调节过程在前文已经详细说明。

整个插接方法中，只需要将第二电路板60放置到预设的位置，设定机器人驱动机械手组件10从液晶屏调水平工位20到第一电路板调水平工位30然后到自适应插接工位40工位之间以及各工位处的移动点位即可实现，而该移动点位的精度要求普通的工业机器人都能实现，操作简单，成本低廉。且该方法中，结合产品自身的结构特点，通过改变软排线的形状使其弹力发生变化，利用该弹力为第一电路板提供一个柔性的作用力，在其调水平的过程中没有任何设备与其表面接触，不会对第一电路板本身造成任何的损伤。

综上所述，本发明提供的一种液晶屏自适应插线机构及其插线方法，通过将需要插接的两块电路板调整至相对水平状态，并且其水平度的误差可以在插接过程中通过自适应插接机构来适度调节，在无需借助视觉定位系统补充定位误差的情况下即可达到顺利插接的目的。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。

Claims (5)

1.一种液晶屏自适应插线机构，其特征在于：包括由机器人驱动的机械手组件（10）、液晶屏调水平工位（20）、第一电路板调水平工位（30）和自适应插接工位（40）；其中，

所述机械手组件（10）包括用于夹持液晶屏（51）的气爪机构（11）和用于拿取第一电路板（52）的自适应插接机构（12），所述自适应插接机构（12）包括可水平移动的滑动板（121），所述滑动板（121）的下表面连接有可相对其转动的、用于拿取第一电路板（52）的浮动板（122）；

所述液晶屏调水平工位（20）包括多个水平高度一致的用于承接液晶屏（51）边缘的承接件；

所述第一电路板调水平工位（30）包括两条高度一致且平行设置的、用于承接第一电路板（52）的支撑条（31），两条所述支撑条（31）的同侧末端位置处设置有台阶面；

所述自适应插接工位（40）包括用于放置第二电路板（60）的水平支撑板；

所述浮动板（122）上表面的四角处设置有多根导柱（1221），所述滑动板（121）上设置有与所述导柱位置、数量相对应的可供所述导柱插入的通孔（125），所述通孔内设置有与所述导柱（1221）连接的螺栓（128），所述导柱（1221）外套装有压缩弹簧（127）；所述滑动板（121）的下表面沿其边缘处设置有多个压入式球头柱塞（124），所述浮动板（122）的上表面设置有与所述压入式球头柱塞（124）数量、位置相对应的弧形槽；

所述浮动板（122）的中心位置处设置有用于吸取第一电路板的吸盘组件（123）。

2.根据权利要求1所述的一种液晶屏自适应插线机构，其特征在于：所述液晶屏调水平工位（20）包括四根立柱（21），所述立柱（21）的顶部设置有用于承接液晶屏的折弯面（22）。

3.根据权利要求1所述的一种液晶屏自适应插线机构，其特征在于：所述滑动板（121）的两侧设置有线轨（126）。

4.一种利用如权利要求1-3中任意一项所述的液晶屏自适应插线机构的插线方法，其特征在于：包括如下步骤：

（S1）将连接了第一电路板（52）的液晶屏（51）放置到液晶屏调水平工位（20）上，使液晶屏（51）处于水平状态；

（S2）利用气爪机构（11）夹持住液晶屏（51）后，水平移动至第一电路板调水平工位（30）上方，将第一电路板（52）处于较低位置的一端抵靠住所述台阶面，气爪机构（11）继续带动液晶屏（51）向所述台阶面的方向水平移动，使第一电路板（52）处于较高位置的一端处与液晶屏连接的软排线（53）被折弯，利用软排线（53）折弯过程中产生的弹力使第一电路板（52）较高的一端贴合在支撑条（31）上；

（S3）自适应插接机构（12）水平移动至第一电路板（52）的上方，机器人驱动气爪机构（11）和自适应插接机构（12）同步下移，在下移的过程中第一电路板（52）两端与液晶屏（51）连接的软排线均被进一步折弯，利用其折弯产生的弹力，保证第一电路板（52）完全贴合在支撑条（31）上，使其处于水平状态，且在自适应插接机构（12）下移至吸盘组件（123）吸取第一电路板（52）后，利用气爪机构（11）和吸盘组件（123）同步取走处于水平状态的液晶屏（51）和第一电路板（52）至自适应插接工位（40）上方指定位置处；

（S4）将第二电路板（60）水平放置到自适应插接工位（40）的指定位置处，通过机器人驱动气爪机构（11）和自适应插接机构（12）同步下移，使第一电路板（52）的公插（54）插入至第二电路板（60）的母插（61）中，完成插线连接。

5.根据权利要求4所述的一种液晶屏自适应插线方法，其特征在于：所述步骤（S4）中，当公插（54）与母插（61）存在插入角度偏差时，浮动板（122）会在公插（54）插入过程中利用母插（61）倒角的导向性在压入式球头柱塞（124）和压缩弹簧（127）的作用下自适应调节公插（54）的插入角度。

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