CN115849697A - 用于曲面盖板玻璃具备开片、检验、数控加工功能的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及盖板玻璃加工技术领域，具体涉及一种用于曲面盖板玻璃具备开片、检验、数控加工功能的设备。本发明包括机台、以及集成于机台内的取放料装置、激光切削装置、二次探测装置、综合治具台面和视觉监控系统，可移动治具，治具表面有蜂窝状真空气孔，治具与底座通过螺栓连接，底座与机床平台之间可通过气缸驱动，滑块与导轨辅助，实现定向移动；利用可滑动分离的综合治具台面减少转运环节、提高产品良率；将激光切割、二次探测、视觉监控工位集成在一台设备上实现，节省操作工位、提高生产节拍、降低设备采购使用成本等优点。

Description

用于曲面盖板玻璃具备开片、检验、数控加工功能的设备

技术领域

本发明涉及盖板玻璃加工技术领域，具体涉及一种用于曲面盖板玻璃具备开片、检验、数控加工功能的设备。

背景技术

目前，曲面盖板玻璃产品一般需要进行开片、人工掰片、CNC精加工、二次元检验等工艺，以加工(1270*1060*1.3mm)原片玻璃为例，需要先按照产品型号使用开片机开料、由人工掰片为产品毛料、数控机台磨边加工并由二次元检测是否为所需合格尺寸的玻璃产品，期间需要多次转运，玻璃产品存在被划伤磕碰的风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于曲面盖板玻璃具备开片、检验、数控加工功能的设备，利用可滑动分离的综合治具台面减少转运环节、提高产品良率；将激光切割、二次探测、视觉监控工位集成在一台设备上实现，节省操作工位、提高生产节拍、降低设备采购使用成本等优点。

本发明的技术方案为：

一种用于曲面盖板玻璃具备开片、检验、数控加工功能的设备，包括机台、以及集成于机台内的取放料装置、激光切削装置、二次探测装置、综合治具台面和视觉监控系统，其中：

取放料装置，包括机械手Ⅰ，以及位于机械手Ⅰ底部的滑轨、位于机械手Ⅰ末端的吸盘支架；沿滑轨移动的机械手Ⅰ通过吸盘支架吸取操作台面上的原片玻璃放置到综合治具台面上，并吸附综合治具台面上的开片玻璃放回到操作台面上；

激光切削装置，包括机械手Ⅱ，以及位于机械手Ⅱ末端的激光刀头，激光刀头对准下方综合治具台面的凹槽中线进行切削，切削的轨迹符合图形排版要求；

二次探测装置，包括机械手Ⅲ，以及位于机械手Ⅲ末端的检测探头，检测探头对准下方综合治具台面的开片玻璃，同时将检测过程及结果在触控屏展示；

综合治具台面，由呈矩阵排布的若干治具台面构成，每个治具台面自下而上依次包括导轨、底座和治具，导轨与安装在机台上的气缸相连，驱动位于导轨与底座之间的滑块动作；底座与治具之间通过螺栓固定并贯穿设置有真空吸管，治具的表面矩阵排布有若干真空气孔，每个真空气孔均与真空吸管相连；

视觉监控系统，安装于机台的顶部，视觉监控系统将检测数据反馈给控制系统进行对比分析，将异常的开片玻璃在触控屏显示且标红警示。

优选地，所述吸盘支架上吸盘的数量与需要吸附的玻璃个数相一致，根据产品型号尺寸更换不同尺寸、具备不同数量的吸盘；确保每个吸盘取料时分别对应玻璃的中心位置，一次性全部取出。

优选地，所述综合治具台面上设置有若干道纵横交错的凹槽，凹槽由边缘带有阶梯状缺口的治具拼接形成，凹槽为激光刀头切割预留有宽20mm深20mm的加工空间。

优选地，所述治具底部真空气孔与底座顶部真空气孔的凹凸无缝连接接口处内置有密封圈，密封圈将治具与底座之间缝隙围绕形成相对密封的腔体。

优选地，所述导轨下面的真空吸管与微型真空泵相连，微型真空泵通过真空气孔排气时在综合治具台面形成气膜；微型真空泵通过真空气孔抽气时对原片玻璃进行真空吸附。

优选地，所述机台共设四条导轨，分别由治具台面中线指向四个台角，底座与治具台面间沿导轨方向产生相对运动，原片玻璃也随之分离，形成分散开的若干片玻璃，由安装在机台下凹处的气缸驱动，气缸的缸体端与机台固定，气缸的活塞端与底座连接，气缸活塞杆量程为可调节结构。

优选地，所述机台呈长方体设置，机台的正面安装有防护门，防护门一侧安装有触控屏；机台的底部安装有微型真空泵和切削液循环泵，切削液循环泵驱动切削液沿磨头附近喷射；机台的顶部安装有警示灯，机台的侧部安装有废料收集口和主控箱，废料收集口与治具的高度平齐。

优选地，所述主控箱内置有PLC控制器，PLC控制器分别通过二次探测装置和视觉监控系统获取综合治具台面的检测结果，用于辅助激光刀头定位、异常的部位定位；

PLC控制器还与数控磨头装置相连，PLC控制器驱动数控磨头装置对异常的部位进行打磨处理，切削液在磨头附近大量喷出，直至达到标准尺寸，并由二次探测装置进行二次复核，全部合格后，数据上传系统。

本发明的与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)根据不同产品型号，按照激光切割激光刀头计划运行轨迹形成图形排版，选用相对应的尺寸数量的治具，拼接排版形成综合治具台面，选用对应的吸盘支架(假如原片玻璃会分成八片产品玻璃，即需要准备八块对应治具，准备带有八个吸盘的吸盘支架，同时触控屏显示排版图形并在对应区域编号)；

(2)利用激光刀头将原片玻璃切透，通过可移动治具动作分片，取消人工掰片环节；

(3)先由探伤检测探头利用机械手动作对八片产品玻璃进行探伤检测，数据上传系统记录对比并在触控屏实时显示，产品不合格区域在触控屏三维图形上标红警示，数控加工激光刀头重点加工，完成后由探伤检测探头复检；

(4)机台内顶部的视觉监控系统，全程实时监控加工过程的数据上传系统记录对比并在触控屏显示实时影像和三维图纸实时加工流程；

(5)可移动治具，治具表面有蜂窝状真空气孔，治具与底座通过螺栓连接，底座与机台平台之间可通过气缸驱动，滑块与导轨辅助，实现定向移动；

(6)机械手Ⅰ可根据产品型号及治具选用不同的型号吸盘支架，一次性取出八片产品玻璃；

(7)机械手Ⅰ底座安装可水平滑动导轨平台，扩大机械手工作范围；

(8)整个生产过程实现无人化自动化生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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是本发明的使用状态图。

图2是综合治具台面的剖视图。

图3是本发明的主视图。

图4是本发明的左视图。

图5是本发明的右视图。

图中：1、机械手Ⅰ；11、滑轨；12、吸盘支架；2、机械手Ⅱ；21、激光刀头；3、机械手Ⅲ；31、检测探头；4、综合治具台面；41、导轨；411、气缸；42、底座；421、滑块；43、治具；44、真空吸管；441、真空气孔；45、螺栓；5、机台；51、视觉监控系统；52、防护门；53、触控屏；54、警示灯；55、微型真空泵；56、切削液循环泵；57、废料收集口；58、主控箱；6、操作台面。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种用于曲面盖板玻璃具备开片、检验、数控加工功能的设备，包括机械手Ⅰ1、机械手Ⅱ2、机械手Ⅲ3、综合治具台面4、机台5和操作台面6，其中，机械手Ⅰ1、机械手Ⅱ2和机械手Ⅲ3分别围绕综合治具台面4设置，综合治具台面4的前面设置有操作台面6，机台5位于综合治具台面4和操作台面6外部。

其中：

取放料装置，包括机械手Ⅰ1，以及位于机械手Ⅰ1底部的滑轨11、位于机械手Ⅰ1末端的吸盘支架12；沿滑轨11移动的机械手Ⅰ1通过吸盘支架12吸取操作台面6上的原片玻璃放置到综合治具台面4上，并吸附综合治具台面4上的开片玻璃放回到操作台面6上；

激光切削装置，包括机械手Ⅱ2，以及位于机械手Ⅱ2末端的激光刀头21，激光刀头21对准下方综合治具台面4的凹槽中线进行切削，切削的轨迹符合图形排版要求；

二次探测装置，包括机械手Ⅲ3，以及位于机械手Ⅲ3末端的检测探头31，检测探头31对准下方综合治具台面4的开片玻璃，同时将检测过程及结果在触控屏53展示；

综合治具台面4，由呈矩阵排布的若干治具台面构成，每个治具台面自下而上依次包括导轨41、底座42和治具43，导轨41与安装在机台5上的气缸411相连，驱动位于导轨41与底座42之间的滑块421动作；底座42与治具43之间通过螺栓45固定并贯穿设置有真空吸管44，治具43的表面矩阵排布有若干真空气孔441，每个真空气孔441均与真空吸管44相连，如图2所示；

视觉监控系统51，安装于机台5的顶部，视觉监控系统51将检测数据反馈给控制系统进行对比分析，将异常的开片玻璃在触控屏53显示且标红警示。

工作原理：本发明提供的设备具备对玻璃原片的开片、二次元检测、数控精加工功能，利用治具43动作分离的特点省去了开片后的人工掰片环节，简化了生产工艺流程，节省了人工；进一步地，本发明的设备将原有的开片、检验、数控等单机设备功能升级优化结合，形成既满足生产工艺需求，又升级了视觉监控系统51和实时加工数据跟踪功能，全方位、全天侯、立体化的展现产品加工全过程，对每个生产细节进行复盘梳理，数据记录分析，智能监控运行；通过整合优化亮点，实现多功能一体化的设计理念。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例提供一种用于曲面盖板玻璃具备开片、检验、数控加工功能的设备的使用方法，包括如下步骤：

S1：在设备进行生产之前，确定曲面盖板玻璃的产品型号，在产品加工数据库中调取该产品的尺寸标准及在原片玻璃上计划的激光刀头21运行轨迹形成图形排版；

假设对原片玻璃的图形排版计划分为八片玻璃，系统对这八片玻璃对应的区域进行编号，并输入每片玻璃的尺寸信息；

如图3至图5所示，对应八个区域，由八块该型号的治具43拼接成综合治具台面4，通过治具43表面的真空气孔441对原片玻璃进行真空吸取固定(真空由设备机台5的微型真空泵55使用抽气功能吸取真空，微型真空泵55使用排气功能就是普通排风机，在通过真空气孔441排气，在综合治具台面4表面形成气膜，微型真空泵55抽气、排气功能的切换，通过PLC控制器发出信号，驱动电磁阀动作实现功能切换)；原片玻璃由机械手Ⅰ1吸附，从操作台面6上移动至综合治具台面4上，此时微型真空泵55使用排气功能，综合治具台面4与原片玻璃之间形成气膜，在经机台5上方的视觉检测系统确认放置准确后，微型真空泵55使用抽气功能，治具43通过表面的真空气孔441将原片玻璃牢牢固定，一直到加工过程结束。

S2：在一个综合治具台面4上，使用激光切割的激光刀头21(包含喷嘴、聚焦透镜和聚焦跟踪系统)，对原片玻璃进行分片切割，激光刀头21由伺服驱动器控制伺服电机，伺服电机带动丝杆转动，丝杆与丝杆螺母配合实现动作，激光刀头21在XYZ三个方向实现动作，由上述三套伺服电机加丝杆机构完成。激光刀头21，按照预定的图形排版形成激光刀头21运行轨迹，根据玻璃的厚度设置激光刀头21切割参数(刚刚切透，又不对治具43造成损伤)，激光刀头21运行轨迹处，综合治具台面4已预留出宽20mm深20mm的凹槽用作加工空间，激光刀头21划痕在凹槽的中线处经过。

S3：完成对原片玻璃的切割后，八个治具43(通过螺栓45与底座42相连，真空吸管44接在底座42气路接头处，治具43底部真空气孔441与底座42顶部真空气孔441凹凸无缝连接接口内置密封圈)通过连接的底座42，底座42底部与机台之间通过导轨41与滑块421连接，机台共设四条导轨41，分别由台面中线指向四个台角，底座42与机台间产生相对运动(行程在30-50mm)，沿导轨41方向运动，由安装在机台下凹处的气缸411驱动，气缸411与机台固定，气缸411的活塞杆与底座42连接，气缸411活塞杆量程可调节。八个治具43散开后，原片玻璃也随之分离，形成八片玻璃，玻璃之间间隔30-50mm；底座活动范围30-50mm，真空气管与综合治具台面连接处，综合治具台面预留腰形孔，供真空吸管活动；检测探头31安装在机械手Ⅲ3末端六轴处，对八块治具43上的玻璃进行检测，同时将检测过程及结果在触控屏53展示，并将检测数据记录系统对比标准，有异常的部位在触控屏53有三维显示且标红警示(通过机台5上方的视觉监控系统51来实现)。

S4：磨头安装在机械手末端六轴处，(六轴可持续转动，驱动磨头工作)，磨头对检测探头31的检测结果及数据分析(触控屏53有三维图像显示)，重点对不合格区域进行精加工处理，切削液在磨头附近大量喷出，直至达到标准尺寸，并由检测探头31进行二次复核，全部合格后，数据上传系统。

S5：PLC控制器接收信号，八块治具43再次向中心点集合拼接组成综合治具台面4，驱动机械手Ⅰ1来抓取合格玻璃产品，与此同时原片玻璃加工过程结束，微型真空泵55使用抽气功能停止工作，治具43与产品玻璃之间真空吸附停止；机械手Ⅰ1通过专用真空吸盘装置，抓取产品玻璃放置在合格品治具43上，设备加工过程结束。

需要说明的是：机械手Ⅰ1的吸盘支架12，根据产品型号尺寸更换不同尺寸、具备不同数量吸盘的支架装置。假设对原片玻璃的图形排版计划分为八片玻璃，相应的安装该型号的具备八个吸盘的支架装置，确保每个吸盘取料时，八个吸盘分别对应八片玻璃的中心位置，一次性全部取出。

治具43材质是亚克力板材，治具43厚度30mm左右，边缘有宽10mm深20mm的阶梯状缺口(目的是，几块治具43拼接成的综合治具台面4要预留出宽20mm深20mm的凹槽状加工空间)；治具43可由底座42带动，由气缸411驱动在机台直线动作；治具43表面有蜂窝状的直径2mm的真空气孔441；治具43与底座42由4根M6螺栓45紧固连接；根据每种产品的型号尺寸，设计不同尺寸的治具43；与治具43连接的可活动的底座42可根据不同产品型号尺寸，即对原片玻璃切割的产品玻璃数量不同，临时安装或拆除；机台的导轨41位置可根据不同治具43的实际动作方向和动作量程进行调整。

视觉监控系统51，固定于机台5内顶部，对整个生产加工过程进行监控记录，方便对产品加工生产过程进行复盘，为产品生产溯源提供基础资料。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种用于曲面盖板玻璃具备开片、检验、数控加工功能的设备，其特征在于，包括机台(5)、以及集成于机台(5)内的取放料装置、激光切削装置、二次探测装置、综合治具台面(4)和视觉监控系统(51)，其中：

取放料装置，包括机械手Ⅰ(1)，以及位于机械手Ⅰ(1)底部的滑轨(11)、位于机械手Ⅰ(1)末端的吸盘支架(12)；沿滑轨(11)移动的机械手Ⅰ(1)通过吸盘支架(12)吸取操作台面(6)上的原片玻璃放置到综合治具台面(4)上，并吸附综合治具台面(4)上的开片玻璃放回到操作台面(6)上；

激光切削装置，包括机械手Ⅱ(2)，以及位于机械手Ⅱ(2)末端的激光刀头(21)，激光刀头(21)对准下方综合治具台面(4)的凹槽中线进行切削，切削的轨迹符合图形排版要求；

二次探测装置，包括机械手Ⅲ(3)，以及位于机械手Ⅲ(3)末端的检测探头(31)，检测探头(31)对准下方综合治具台面(4)的开片玻璃，同时将检测过程及结果在触控屏(53)展示；

综合治具台面(4)，由呈矩阵排布的若干治具台面构成，每个治具台面自下而上依次包括导轨(41)、底座(42)和治具(43)，导轨(41)与安装在机台(5)上的气缸(411)相连，驱动位于导轨(41)与底座(42)之间的滑块(421)动作；底座(42)与治具(43)之间通过螺栓(45)固定并贯穿设置有真空吸管(44)，治具(43)的表面矩阵排布有若干真空气孔(441)，每个真空气孔(441)均与真空吸管(44)相连；

视觉监控系统(51)，安装于机台(5)的顶部，视觉监控系统(51)将检测数据反馈给控制系统进行对比分析，将异常的开片玻璃在触控屏(53)显示且标红警示。

2.如权利要求1所述的用于曲面盖板玻璃具备开片、检验、数控加工功能的设备，其特征在于，所述吸盘支架(12)上吸盘的数量与需要吸附的玻璃个数相一致，根据产品型号尺寸更换不同尺寸、具备不同数量的吸盘；确保每个吸盘取料时分别对应玻璃的中心位置，一次性全部取出。

3.如权利要求1所述的用于曲面盖板玻璃具备开片、检验、数控加工功能的设备，其特征在于，所述综合治具台面(4)上设置有若干道纵横交错的凹槽，凹槽由边缘带有阶梯状缺口的治具(43)拼接形成，凹槽为激光刀头(21)切割预留有宽20mm深20mm的加工空间。

4.如权利要求1或3所述的用于曲面盖板玻璃具备开片、检验、数控加工功能的设备，其特征在于，所述治具(43)底部真空气孔(441)与底座(42)顶部真空气孔(441)的凹凸无缝连接接口处内置有密封圈，密封圈将治具(43)与底座(42)之间缝隙围绕形成相对密封的腔体。

5.如权利要求4所述的用于曲面盖板玻璃具备开片、检验、数控加工功能的设备，其特征在于，所述导轨(41)下面的真空吸管(44)与微型真空泵(55)相连，微型真空泵(55)通过真空气孔(441)排气时在综合治具台面(4)形成气膜；微型真空泵(55)通过真空气孔(441)抽气时对原片玻璃进行真空吸附。

6.如权利要求1所述的用于曲面盖板玻璃具备开片、检验、数控加工功能的设备，其特征在于，所述机台(5)共设四条导轨(41)，分别由治具台面中线指向四个台角，底座(42)与治具台面间沿导轨(41)方向产生相对运动，原片玻璃也随之分离，形成分散开的若干片玻璃，由安装在机台下凹处的气缸(411)驱动，气缸(411)的缸体端与机台固定，气缸(411)的活塞端与底座(42)连接，气缸(411)活塞杆量程为可调节结构。

7.如权利要求1所述的用于曲面盖板玻璃具备开片、检验、数控加工功能的设备，其特征在于，所述机台(5)呈长方体设置，机台(5)的正面安装有防护门(52)，防护门(52)一侧安装有触控屏(53)；机台(5)的底部安装有微型真空泵(55)和切削液循环泵(56)，切削液循环泵(56)驱动切削液沿磨头附近喷射；机台(5)的顶部安装有警示灯(54)，机台(5)的侧部安装有废料收集口(57)和主控箱(58)，废料收集口(57)与治具(43)的高度平齐。

8.如权利要求7所述的用于曲面盖板玻璃具备开片、检验、数控加工功能的设备，其特征在于，所述主控箱(58)内置有PLC控制器，PLC控制器分别通过二次探测装置和视觉监控系统(51)获取综合治具台面(4)的检测结果，用于辅助激光刀头(21)定位、异常的部位定位；

PLC控制器还与数控磨头装置相连，PLC控制器驱动数控磨头装置对异常的部位进行打磨处理，切削液在磨头附近大量喷出，直至达到标准尺寸，并由二次探测装置进行二次复核，全部合格后，数据上传系统。

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