CN116372961B - 一种fpc插接机械手、检测装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种FPC插接机械手、检测装置及其工作方法，属于显示面板自动化生产领域，其包括吸附件、夹持机构和连接机构，连接机构的一个端头底面为斜面，夹持机构包括夹持板，夹持板固定在连接机构端头部的斜面上，连接机构能平移和转动，待夹持状态下，夹持板与插接工作面夹角为锐角，夹持板成张嘴待夹持状态，连接机构受驱动后能转动，从而带动夹持板相对吸附件的吸附面转动而实现闭合和夹持。本发明还提供了包括如上机械手的面板检测装置，还提供一种如上FPC插接机械手的工作方法，能根据待插接对象选用不同的拼接方式。本发明实现了插接取料为吸附和夹持配合的方式，可有效避免插接过程中FPC的滑移，插接精度高。

Description

一种FPC插接机械手、检测装置及其工作方法

技术领域

本发明属于显示面板自动化生产领域，更具体地，涉及一种FPC插接机械手、检测装置及其工作方法。

背景技术

FPC是柔性电路板(柔性PCB)，简称“软板”，又称“柔性线路板”,也称“软性线路板、挠性线路板”或“软性电路板、挠性电路板”。FPC一般用高分子材料PI做基材，该材料可以任意进行弯折、挠曲，用于在需要重复挠曲及一些小部件的链接，如翻盖手机翻盖弯折的部分、打印机链接打印头的部位、各种模组(如显示模组与主板的连接)。

目前，随着电子产品的尺寸越来越小，使用FPC软板连接到PCB的技术需求也越来越高，精度要求在±0.05mm以内才能具备满足正确良好的连接，人工操作繁琐及效率低下等原因已经不具备市场生产需求。而部分自动化插接的设备也存在则定位不够精确的问题，容易发生误插、PCB板接口与FPC插接不到位、掉片、损伤PCB板接口的问题。此外，拼插过程中发现FPC存在滑移现象，造成了拼插精度欠佳的问题。

因此，需要开发一种新型的FPC插接机械手，以能适用于PCB板接口与FPC之间的精确、到位、灵活的插接。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种FPC插接机械手、检测装置及其工作方法，通过结构设计，巧妙地将传统的FPC吸盘和机械夹持手集成为一体，在一台自动化设备上同时实现对FPC吸附式拼插和机械夹持式拼插，在实际生产实践中，能根据FPC的尺寸规格、材质属性、拼接对象灵活选择拼插方式，实现PCB板接口与FPC之间的精确、到位、灵活的拼插。

按照本发明的一个方面，提供一种FPC插接机械手，其包括用于吸附转移待拼接对象的吸附件、平面状的夹持机构和连接机构，连接机构的一个端头底面为斜面，夹持机构包括夹持板，夹持板固定在连接机构端头部的斜面上，连接机构能平移和转动，待夹持状态下，夹持板与插接工作面夹角为锐角，夹持板成张嘴待夹持状态，连接机构受驱动后能转动，从而带动夹持板相对吸附件的吸附面转动而实现闭合，夹持板成为闭嘴夹持状态。以上发明构思中，吸附件的吸附面能近似相当于插接工作面，吸附件上设置有真空吸附盘。本发明申请中的FPC插接机械手同时设置有吸附件和夹持板，也即，将吸附件和夹持板集成设计在一台设备上，工作时，能灵活选用转移方式以进行拼接。具体可以选用吸附件吸附转移FPC或者选用夹持板夹持FPC后再转移。将夹持板设计成平面状，与待拼接的FPC形状一致，能保证夹持面积和夹持力度。

进一步的，其还包括驱动机构和驱动连接块，驱动机构的输出端固定于驱动连接块的一端，驱动连接块另一端活动连接有连接机构，连接机构受驱动机构驱动而能发生平移和转动。以上发明构思中，驱动机构提供原始的驱动力，通过驱动连接块将动力输送给连接机构，实现连接机构的平移和转动，进而实现夹持板向夹持工位的平移以及到位后向吸附件的吸附面转动闭合，进而实现夹持。

进一步的，其还包括运动导向座，运动导向座固定不动，其上开设有分别位于斜上方、斜下方的两个导向槽，连接机构活动连接在运动导向座的两个导向槽内以被导向槽限定发生平移和转动。连接机构被运动导向座引导，同时也受运动导向座的支撑或者悬挂。

进一步的，运动导向座包括相互独立且相对设置的两块运动导向板，每块运动导向板的斜上方导向槽为直线状，斜下方的导向槽呈弯曲状，弯曲状的导向槽由长边通道和短边通道连通形成，长边通道平行于斜上方直线状的导向槽，短边通道向远离斜上方直线状的导向槽延伸。以上发明构思中，具体展示了通过导向槽实现对连接机构导向的引导结构，沿着斜上方的直线状导向槽和斜下方的较长的槽实现了连接机构的平移，待平移到位后，连接机构受斜下方的短边通道引导向下滑动，同时，围绕斜上方的直线状导向槽的一个端点转动，带动其端头处斜面转动至与吸附件吸附面平行，进而实现夹持板与吸附面贴合。

进一步的，连接机构呈块状，其两相对侧面的斜上方、斜下方分别设置有销轴，销轴通过轴承滑动连接于两块运动导向板上在斜上方、斜下布置的导向槽内。

进一步的，斜上方导向槽的长度与弯曲状导向槽长边长度相等，以能限定连接机构平移结束后围绕活动连接在直线状导向槽的销轴发生转动。

进一步的，弯曲状导向槽的弯曲角度、弯曲状导向槽的较短槽的长度以及连接机构斜面相对吸附件吸附面的夹角角度一共三个参数之间具有关联性，三个参数相互配合，共同实现连接机构受驱动后能绕对应的销轴转动。

进一步的，连接机构上相对于连接夹持板的另一端头处呈插槽状，插槽的相对两臂板上设置有连接槽孔，连接槽孔具有设定的长度，驱动连接块通过连接槽孔与连接机构铰接。

进一步的，驱动连接块一端呈卡口或者螺纹状，另一端呈板块体，板块体两相对的侧面设置有定位销，通过定位销插装在连接槽孔内实现驱动连接块和连接机构的铰接。

进一步的，驱动机构的中心线与连接机构的平移方向呈小于30°的锐角，这样的设计能够协助驱动机构较好地通过驱动连接块将驱动连接机构平移和转动，保证夹持板的张嘴、闭嘴以及平移的动作顺畅稳定。

按照本发明的第二个方面，还提供一种面板检测装置，其包括如上所述的FPC插接机械手。

按照本发明的第三个方面，提供一种采用如上所述一种FPC插接机械手进行插接工作的方法。首先，先采集待拼接对象的信息，判断并选用转移待拼接对象至拼接工位的方式，转移方式为单独吸附转移、单独夹持转移或者同时吸附并夹持转移，然后，根据选用的转移方式将待拼接对象转移至拼接工位。以上发明构思中，允许根据待夹持对象的属性、尺寸、形状或者规格等信息选用拼接方式，方式灵活，大大增加了设备的通用性。

进一步的，转移方式为单独夹持转移时，FPC插接机械手的一种工作过程为：连接机构受驱动后先平移，推动夹持机构向待夹持工位移动，在平移结束后，连接机构发生转动，带动夹持机构向待夹持工位闭合实现对待拼接对象的夹持。以上发明构思中，通过连接机构实现夹持机构的平移和转动。

进一步的，转移方式为单独夹持转移时，FPC插接机械手的一种更为详细的工作过程为：转移方式为单独夹持转移时，驱动机构通过驱动连接块驱动连接机构，连接机构在运动导向座的导向槽引导下，首先发生平移，平移到位后，连接机构的一销轴维持原位，连接机构另一销轴滑落向下，带动连接机构转动，进而带动夹持机构转动闭合。

更进一步的，发生平移到位后，连接机构上一销轴在滑落向下的过程中，定位销相对连接槽孔向上滑动直到抵接连接槽孔的顶部。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明申请中，设计了连接机构和夹持机构，其与吸附件集成为一体，夹持机构转动闭合后实现对FPC的夹持，其插接取料方式采用吸附和夹持配合的方式，能克服传动的吸附转移方式由于真空吸附盘不能在拼接完成后及时解除吸附导致的FPC滑移，机械夹持能有效避免插接过程中FPC的滑移，插接精度高。此外，在只能采用吸附转移时，也能灵活选用拼接方式，是一种功能全面的拼接手。

本发明方法展示了FPC插接机械手的工作过程，由于集成了传统的吸附转移方式和机械夹持方式，整体设备的集成度和通用性更高，在实际使用时候，需要首先判断适合调用何种拼接方式，可以选用单独吸附转移、单独夹持转移或者同时吸附并夹持转移。单独吸附转移仅仅是利用吸附件上的真空吸盘进行吸附即可，单独夹持转移需要连接机构受驱动后先平移，然后连接机构发生转动，带动夹持板向待夹持工位闭合实现对待拼接对象的夹持。更能具体的，通过驱动机构提供动力，进而通过驱动连接块将动力输送至连接机构，实现连接机构带动夹持板平移、张嘴准备夹持和闭嘴夹持。

本发明的插接取料方式采用吸附和夹持配合的方式，有效避免插接过程中FPC的滑移，插接精度高。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种FPC插接机械手张嘴待夹持状态的主视图；

图2是图1中FPC插接机械手张嘴待夹持状态的轴视图；

图3是图1中FPC插接机械手的爆炸图；

图4是图1中FPC插接机械手的又一轴视图，展示其底部结构；

图5是采用本发明的一种FPC插接机械手进行插接工作的方法流程图。

其中，相同的附图标记表示相同的结构或部件，具体为：

1-运动导向板、2-夹持机构、3-连接机构、4-驱动机构、5-驱动连接块、6-输出端、7-运动导向座、8-定位销、9-连接槽孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明实施例提供的一种FPC插接机械手张嘴待夹持状态的主视图，图2是图1中FPC插接机械手张嘴待夹持状态的轴视图，图3是图1中FPC插接机械手的爆炸图，图4是图1中FPC插接机械手的又一轴视图，展示其底部结构，结合四幅图，详细说明本发明FPC插接机械手。本发明的FPC插接机械手作为面板检测装置的一部分，主要用于转移FPC至插接工作处，并将FPC拼接在面板的设定位置，拼接完成后，插接工作手再返回原位进行下一次的取料和拼接。

具体的，本发明的一种FPC插接机械手包括用于吸附转移待拼接对象的吸附件、夹持机构2和连接机构3，连接机构的一个端头底面为斜面，类似斜坡状，或者形容其为下颌状，夹持机构2固定在连接机构端头部的斜面上，夹持机构包括夹持板，连接机构3能平移和转动，平移时候，将夹持板送至待夹持工位，转动后夹紧FPC。在实际工程实践中，吸附件的吸附面能近似相当于插接工作面，吸附件上设置有真空吸附盘，将吸附件和夹持机构集成设计在同一插接机械手上，方便灵活选用转移方式。待夹持状态下，夹持板成张嘴待夹持状态，连接机构受驱动后能转动，从而带动夹持机构相对吸附件的吸附面转动而实现闭合，夹持板成为闭嘴夹持状态。

在本发明的一个实施例中，驱动连接机构3运动的为驱动机构4，其具体可以是伸缩气缸，还可以是液压油缸，丝杠以及转动凸块等等动力结构，只要能实现连接机构3往返可控运动的结构是可以相互替换的。作为优选的，本发明选用伸缩气缸，驱动机构4的输出端6固定于驱动连接块5的一端，本发明实施例的输出端6为活塞杆，驱动连接块5另一端活动连接有连接机构3，连接机构3受驱动机构4驱动而能发生平移和转动。以上发明构思中，驱动机构4提供原始的驱动力，将动力输送给连接机构3，实现连接机构的平移和转动，进而实现夹持机构向夹持工位的平移以及到位后向吸附件的吸附面转动闭合，进而实现夹持。

在本发明的又一个实施例中，其包括运动导向座7，运动导向座固定不动，比如能够固定在整个面板检测装置的基体部分，运动导向座主要作用是引导连接机构先向吸附面平移、并在平移到位后发生转动，能实现以上功能的结构是与连接机构3的结构配合设计的。运动导向座7对连接机构起到悬挂支撑的作用，优选地，在运动导向座上开设有分别位于斜上方、斜下方的两个导向槽，连接机构活动连接在运动导向座的两个导向槽内以被导向槽限定发生平移和转动。更具体的，运动导向座7包括相对设置的两块运动导向板1，每块运动导向板1的斜上方导向槽为直线状，斜下方的导向槽呈弯曲状，弯曲状的导向槽由一条较长的槽和一条较短的槽连通形成，较长的槽平行于斜上方直线状的导向槽，较短的槽向远离斜上方直线状的导向槽延伸。以上结构具体展示了通过导向槽实现对连接机构3运动的引导，沿着斜上方的直线状导向槽和斜下方的较长的槽实现了连接机构的平移，待平移到位后，连接机构受斜下方的较短的槽引导向下滑动，同时，围绕斜上方的直线状导向槽的一个端点转动，带动其端头处斜面转动至与吸附件吸附面平行，进而实现夹持机构与吸附面贴合。

与运动导向座7配合设计，连接机构3呈块状，连接机构3两相对侧面的斜上方、斜下方分别设置有销轴，销轴通过轴承滑动连接于两块运动导向板上在斜上方、斜下布置的导向槽内。斜上方导向槽的长度与弯曲状导向槽长边长度相等，以能限定连接机构3平移结束后围绕活动连接在直线状导向槽的销轴发生转动。

实际上，弯曲状导向槽的弯曲角度、弯曲状导向槽的较短槽的长度以及连接机构斜面相对吸附件吸附面的夹角角度一共三个参数之间具有关联性，三个参数相互配合，共同实现连接机构受驱动后能绕对应的销轴转动。弯曲状导向槽的短边通道的长度以及弯曲角度限定了其能向吸附面转动的角度，配合连接机构斜面相对吸附面的夹角，确保夹持机构能准确且适量对FPC执行夹持。

在本发明的又一个实施例中，连接机构3上相对于连接夹持板的另一端头处呈插槽状，插槽的相对两臂板上设置有连接槽孔9，连接槽孔9具有设定的长度，驱动连接块5通过连接槽孔9与连接机构3铰接。连接槽孔的长度和位置限定其通过铰接转动的方式实现连接机构3的转动，而不是卡滞。

在本发明的又一个实施例中，驱动连接块5一端呈卡口或者螺纹状，通过卡口或者螺纹与伸缩气缸的活塞杆固定连接，另一端呈板块体，板块体两相对的侧面设置有定位销8，通过定位销8插装在连接槽孔内实现驱动连接块5和连接机构3的铰接。

在本发明的又一个实施例中，驱动机构4的中心线与连接机构3的平移方向呈小于30°的锐角，驱动机构4是向斜下方出力，其配合的连接槽孔具有一定长度，驱动机构4的伸缩方向相交于连接槽孔的长度上，这样的设计能保证连接机构顺利发生转动。

本发明的FPC插接机械手的工作过程为：启动驱动机构4，驱动机构4的输出端6带动驱动连接块5运动，驱动连接块5与连接机构3铰接并受开设在连接机构3自身的连接槽孔9的约束。连接机构3上同时开设有分别位于斜上方和斜下方的两个销孔，该两个销孔中插装销轴，将连接机构3活动设置在两块运动导向板1上在斜上方、斜下布置的导向槽内。连接机构3受驱动后，其在运动导向板1上两个导向槽的约束下，平移运动，向前推移，直到走完直线状导向槽的整个行程，则会停止向前运动。接着，驱动机构4进一步施加驱动力，弯曲状的导向槽内的销轴由于走完较长槽边的行程，会滑落进入其较短的槽边内，此时，整个连接机构3相当于饶斜上方直线状导向槽的一个端点转动，从而带动夹持板转动，夹持板成为闭嘴夹持状态。驱动机构4反转后，连接机构3退回，夹持板成为张嘴待夹持状态。

本发明还提供一种面板检测装置，其包括如上所述的FPC插接机械手。面板检测装置用于配合module制程中panel的色斑（mura）修补消除设备，在入料前完成PBC板的自动开合盖及FPC自动插线，从而保证后段设备实现点屏功能。本发明的插接工作手结构设计轻巧，结构简单，能保证系统具有良好的动态品质，其使用、操作、维修方便，造型美观，结构紧凑，整体运行稳定可靠。

图5是采用本发明的一种FPC插接机械手进行插接工作的方法流程图，由图可知，首先，先采集待拼接对象的信息，判断并选用转移待拼接对象至拼接工位的方式，转移方式为单独吸附转移、单独夹持转移或者同时吸附并夹持转移，然后，根据选用的转移方式将待拼接对象转移至拼接工位。本发明申请首先是判断步骤，根据FPC的尺寸规格，材质，P板的插口的形式等等判断采用何种吸附转移方式。

在本发明的一个实施例中，转移方式为单独夹持转移时，FPC插接机械手的一种工作过程为：连接机构受驱动后先平移，推动夹持机构向待夹持工位移动，在平移结束后，连接机构发生转动，带动夹持板向待夹持工位闭合实现对待拼接对象的夹持。更具体的，转移方式为单独夹持转移时，FPC插接机械手的一种更为详细的工作过程为：转移方式为单独夹持转移时，驱动机构通过驱动连接块驱动连接机构，连接机构在运动导向座的导向槽引导下，首先发生平移，平移过程中，导向槽的斜上方的直线槽和弯曲状槽的较长槽起到主要的约束导向作用，待平移到位后，连接机构达到水平导向槽的顶端处，无法再进一步平移，在弯曲状导向槽的短边通道和连接槽孔的约束下，整个连接机构向下转动，带动夹持板转动闭合。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种FPC插接机械手，其特征在于，其包括夹持机构（2）、连接机构（3）和用于吸附转移待拼接对象的吸附件，连接机构（3）的一个端头底面为斜面，夹持机构（2）固定在连接机构（3）端头部的斜面上，连接机构（3）能平移和转动，所述夹持机构（2）包括夹持板，

待夹持状态下，夹持板与插接工作面夹角为锐角，夹持板成张嘴待夹持状态，

连接机构（3）受驱动平移后能转动，从而带动夹持板相对吸附件的吸附面转动而实现闭合，夹持板成为闭嘴夹持状态。

2.如权利要求1所述的一种FPC插接机械手，其特征在于，FPC插接机械手还包括驱动机构（4）和驱动连接块（5），驱动机构的输出端（6）固定于驱动连接块（5）的一端，驱动连接块（5）另一端活动连接有连接机构（3），连接机构（3）受驱动机构（4）驱动而能发生平移和转动。

3.如权利要求2所述的一种FPC插接机械手，其特征在于，连接机构（3）上相对于连接夹持板的另一端头处呈插槽状，插槽的相对两臂板上设置有连接槽孔（9），连接槽孔具有设定的长度，驱动连接块（5）通过连接槽孔（9）与连接机构（3）铰接，驱动连接块（5）一端呈卡口或者螺纹状，用于连接驱动机构的输出端（6），驱动连接块（5）另一端呈板块体，板块体两相对的侧面设置有定位销（8），通过定位销（8）插装在连接槽孔内实现驱动连接块（5）和连接机构（3）的铰接。

4.如权利要求3所述的一种FPC插接机械手，其特征在于，FPC插接机械手还包括运动导向座（7），其上开设有分别位于斜上方、斜下方的两个导向结构，导向结构为导向槽，连接机构（3）活动连接在运动导向座（7）的两个导向结构内以被导向结构限定发生平移和转动，

运动导向座（7）包括相对设置的两块运动导向板（1），每块运动导向板（1）的斜上方导向结构为直线状，斜下方的导向结构呈弯曲状，弯曲状的导向结构由长边通道和短边通道形成，长边通道平行于斜上方直线状的导向结构，短边通道向远离斜上方直线状的导向结构延伸。

5.如权利要求4所述的一种FPC插接机械手，其特征在于，连接机构（3）呈块状，其两相对侧面的斜上方、斜下方分别设置有销轴，销轴通过轴承分别滑动连接于两块运动导向板上的斜上方、斜下方布置的导向槽内，

斜上方导向槽的长度与弯曲状导向槽长边通道长度相等，以能限定连接机构（3）平移结束后围绕活动连接在直线状导向槽的销轴发生转动。

6.如权利要求5所述的一种FPC插接机械手，其特征在于，弯曲状导向槽的弯曲角度、弯曲状导向槽的短边通道的长度以及连接机构（3）斜面相对吸附件吸附面的夹角角度三者相互配合，共同实现连接机构（3）受驱动后能绕对应的销轴转动。

7.一种面板检测装置，其特征在于，其包括如权利要求1-6任一所述的FPC插接机械手。

8.采用如权利要求6所述一种FPC插接机械手进行插接工作的方法，其特征在于，

首先，先采集待拼接对象的信息，判断并选用转移待拼接对象至拼接工位的方式，转移方式为单独吸附转移、单独夹持转移或者同时吸附并夹持转移，

然后，根据选用的转移方式将待拼接对象转移至拼接工位。

9.如权利要求8所述的一种FPC插接机械手进行插接工作的方法，其特征在于，转移方式为单独夹持转移时，驱动机构（4）通过驱动连接块（5）驱动连接机构（3），连接机构（3）在运动导向座（7）的导向结构引导下，首先发生平移，平移到位后，连接机构（3）的一销轴维持原位，连接机构（3）另一销轴滑落向下，带动连接机构（3）转动，进而带动夹持板转动闭合。

10.如权利要求9所述的一种FPC插接机械手进行插接工作的方法，其特征在于，平移到位后，连接机构（3）上另一销轴在滑落向下的过程中，定位销（8）相对连接槽孔向上滑动直到抵接连接槽孔的顶部。