玻璃壓型自動化投料裝置及其方法與流程

2023-05-31 23:31:51 2

本發明涉及一種自動化裝置，特別是涉及一種玻璃壓型投料的自動化裝置及其方法。

背景技術：

目前，生產照明非球面透鏡三大關鍵設備為軟化爐、壓機和退火爐，軟化爐到壓機之間的生產過程是通過人工來實現的，現有設備的工序流程如圖1所示，軟化後的玻璃坯料，通過軟化爐推進機構到達熱端爐門口，由於玻璃形態較軟不能直接夾持，需要連同陶瓷託盤一起裝夾，進入到壓機的下模具中，然後再將陶瓷託盤送回軟化爐，自動化程度低，人工操作帶來產品質量的不穩定性，在工人操作時，不能實現準確定位，難以保證產品質量的一致性；另外，壓型位置進行人工操作，高溫壓制過程中的衝壓對操作人員存在重大的安全隱患。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種機電一體自動化玻璃壓型投料裝置及其方法。

本發明解決技術問題所採用的技術方案是：玻璃壓型自動化投料裝置，包括控制系統和機器人，所述控制系統控制機器人提取裝有玻璃坯料的陶瓷託盤和回收陶瓷託盤。

進一步的，在所述機器人上設置有夾具，所述夾具包括平行氣爪、導杆氣缸、頂塊和鏡向對稱設置的夾緊塊，所述鏡向對稱設置的夾緊塊與平行氣爪連接，所述平行氣爪驅動所述鏡向對稱設置的夾緊塊加緊和鬆開，所述頂塊與導杆氣缸連接，且導杆氣缸可推動頂塊。

進一步的，還包括連接塊，所述頂塊通過連接塊與導杆氣缸連接。

進一步的，還包括安裝板,所述平行氣爪和導杆氣缸都安裝在所述安裝板上。

進一步的，還包括固定座，所述固定座用於連接機器人，傳遞動力和扭矩，所述固定座固定在安裝板上。

進一步的，所述控制系統由控制器和示教器構成，所述控制器控制機器人的伺服驅動、輸入輸出，所述示教器通過乙太網與控制器進行通訊連接。

玻璃壓型自動化投料方法，該方法包括以下步驟：

1)通過機器人的夾具將裝有玻璃坯料的陶瓷託盤從軟化爐的玻璃提取位置提取，其信號由軟化爐的氣缸動作觸發；

2)通過機器人分別將玻璃坯料送達壓機的壓型工位，並將玻璃坯料送入壓機的下模具內；

3)將空的陶瓷託盤送入軟化爐的返回位置，鬆開機器人的夾具，將陶瓷託盤放回。

進一步的，所述機器人的機械手為6軸，每個伺服電機為1軸，每個軸實現直線或旋轉二個方向的動作，最終合成為空間軌跡，以完成從軟化爐到壓機的上料。

進一步的，所述夾具的鬆開和加緊為：所述平行氣爪張開，所述夾緊塊處於打開位置，接到電磁閥信號後，壓縮空氣接通，所述平行氣爪關閉，開度縮小至與陶瓷託盤寬度一致，此時夾緊塊夾緊。

進一步的，所述步驟2)是：當機器人將裝有玻璃坯料的陶瓷託盤送到壓機下模具的位置後，電磁閥給出信號，導杆氣缸啟動，推動前面的頂塊將陶瓷託盤上的玻璃坯料推入到壓機下模具上。

本發明的有益效果是：本發明壓型投料全過程實現自動化，代替現有的人工操作，有效地降低產品製作過程的生產成本。本發明具有結構緊湊、操作便捷、調整方便等優點，對於產品質量的穩定以及現場安全都帶來極大的改善。

附圖說明

圖1是現有技術的工藝流程圖。

圖2是本發明的位置關係動作控制邏輯關係圖。

圖3是本發明的機器人的立體圖。

圖4是本發明的機器人的另一方向的立體圖。

圖5是本發明的機器人的俯視圖。

圖6是本發明的機器人的夾具的主視圖。

圖7是圖6的俯視圖。

圖8是圖6的側視圖。

圖9是本發明的機器人的夾具的立體圖。

具體實施方式

本發明的裝置針對現有技術主要解決兩個動作的自動化，一個是機器提取裝有玻璃坯料的陶瓷託盤，另一個是回收陶瓷託盤。本發明的裝置包括控制系統和機器人1。

如圖2所示，本發明重點要完成以下3個動作，動作之間配合聯動，壓機3兩個工位之間完成其中一個工位後，自動切換。

動作1：通過機器人1的夾具11將裝有玻璃坯料的陶瓷託盤從軟化爐2的玻璃提取位置D提取，其信號由軟化爐2的位置E的氣缸動作觸發；

動作2：通過機器人1分別將玻璃坯料送達壓機3的壓型工位A和B，並將玻璃坯料送入壓機3的下模具內；

動作3：將空的陶瓷託盤送入軟化爐2的返回位置C，鬆開機器人1的夾具11的夾緊裝置，將陶瓷託盤放回。

如圖3-5所示，機器人1的機械手為6軸，每個伺服電機為1軸，每個軸實現直線的(或旋轉的)二個方向的動作，最終合成為空間軌跡，以完成從軟化爐2到壓機3的上料。機器人1的夾具11通過氣爪對陶瓷託盤進行夾持和鬆開，到達壓機3的下模具時，再用氣缸推入，氣缸位置可以調節,完成以上動作後,機器人1將陶瓷託盤送回軟化爐2,鬆開夾具11釋放陶瓷託盤。

本發明的機器人1的夾具11需要滿足兩個動作：從軟化爐2的爐門口抓取裝有玻璃坯料的陶瓷託盤，到達壓機工位後，需要將玻璃坯料推入下模具中，該動作完成後還需要將陶瓷託盤放回軟化爐2。因此，氣動元件包括平行氣爪7和導杆氣缸5，平行氣爪7將陶瓷託盤抓取和放回，導杆氣缸5負責將軟化後的玻璃坯料推入下模具內。設計時，重點考慮如何將氣動元件集成到一起，安裝到機器人1上，通過機器人1的驅動實現所有上料動作。

如圖6-9所示，本發明的機器人1的夾具11包括平行氣爪7、導杆氣缸5、頂塊8和鏡向對稱設置的夾緊塊4，夾緊塊4與平行氣爪7通過螺釘連接，頂塊8與連接塊9通過螺釘連接，連接塊9和導杆氣缸5通過螺釘連接，平行氣爪7、導杆氣缸5和固定座6通過螺釘固定在安裝板10上。

夾緊塊4為左右對稱鏡向設置各一件，對陶瓷託盤加緊和鬆開，平行氣爪7和氣缸功能一樣，屬於標準氣動元件，進行動作的開啟，夾緊塊4是動作的執行者，用於動作和力的傳遞，將平行氣爪7實施的動作，傳遞到陶瓷託盤上，平行氣爪7採用壓縮空氣作為動力驅動，完成對陶瓷託盤的加緊和鬆開；頂塊8將玻璃坯料從陶瓷託盤表面推入壓機3的下模具內；安裝板10用於各零部件的安裝；導杆氣缸5完成頂塊8的推動過程；固定座6用於連接機器人1，傳遞動力和扭矩。

平行氣爪7和導杆氣缸5都安裝在安裝板10上，平行氣爪7安裝在安裝板10前端的兩個螺紋孔中，導杆氣缸5安裝在安裝板10後端的4個螺紋孔中。

工作時，平行氣爪7張開，夾緊塊4處於打開位置，接到電磁閥信號後，壓縮空氣接通，平行氣爪7關閉，開度縮小至與陶瓷託盤寬度一致，此時夾緊塊4夾緊。

當機器人1將裝有玻璃坯料的陶瓷託盤送到壓機下模具的位置後，電磁閥給出信號，導杆氣缸5啟動，推動前面的頂塊2將陶瓷託盤上的玻璃坯料推入到壓機下模具上。

上述頂塊2可採用石墨製成，導杆氣缸5的行程為150mm。

人工操作時，夾持部位為陶瓷墊板的厚度方向，夾持較為穩定。但為機器人夾具設計時，夾持寬度方向實現起來較為方便。例如：陶瓷託盤寬度尺寸為100mm，夾具夾緊後的尺寸為100mm，理論上夾緊後的尺寸略小於陶瓷託盤寬度，夾具打開尺寸為120mm，行程20mm。本發明的夾具的寬度範圍取決於平行氣爪7的行程，最小為100mm,最大不能超過120mm，即100mm-115mm為最佳。本發明進行了夾持穩定性試驗，通過簡易裝置模擬夾持動作，反覆8h以上，足以論證寬度夾持方案的可行性。

另外，夾具設計時還需要考慮高溫環境的影響和整體重量的減輕。軟化爐爐門口溫度為1200℃，本發明夾具選用不鏽鋼材料，並進行強度校核，防止高溫變形。不鏽鋼鋼板厚度不能太厚，機器人的有效載荷為12Kg，因此，在滿足夾持力穩定的情況下，儘量減輕夾具的整體重量。

本發明的控制系統可以由控制器和示教器構成。控制器控制機器人1的伺服驅動、輸入輸出等；示教器作為上位機通過乙太網與控制器進行通訊連接，通過示教器可以實現控制系統的主要控制功能：手動控制機器人1運動、機器人程序示教編程、機器人程序自動運行、機器人運行狀態監視、機器人控制參數設置。

本發明的機器人1採用IPC系統，可以極大提高產品的精度和重複性。本發明的整套系統還廣泛適用於類似工藝方式的二次壓型上，具有較高的適用價值。整套系統的正常使用和便捷操作，對二次壓型的生產顯得至關重要。