玻璃压型自动化投料装置及其方法与流程

本发明涉及一种自动化装置，特别是涉及一种玻璃压型投料的自动化装置及其方法。

背景技术：

目前，生产照明非球面透镜三大关键设备为软化炉、压机和退火炉，软化炉到压机之间的生产过程是通过人工来实现的，现有设备的工序流程如图1所示，软化后的玻璃坯料，通过软化炉推进机构到达热端炉门口，由于玻璃形态较软不能直接夹持，需要连同陶瓷托盘一起装夹，进入到压机的下模具中，然后再将陶瓷托盘送回软化炉，自动化程度低，人工操作带来产品质量的不稳定性，在工人操作时，不能实现准确定位，难以保证产品质量的一致性；另外，压型位置进行人工操作，高温压制过程中的冲压对操作人员存在重大的安全隐患。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种机电一体自动化玻璃压型投料装置及其方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：玻璃压型自动化投料装置，包括控制系统和机器人，所述控制系统控制机器人提取装有玻璃坯料的陶瓷托盘和回收陶瓷托盘。

进一步的，在所述机器人上设置有夹具，所述夹具包括平行气爪、导杆气缸、顶块和镜向对称设置的夹紧块，所述镜向对称设置的夹紧块与平行气爪连接，所述平行气爪驱动所述镜向对称设置的夹紧块加紧和松开，所述顶块与导杆气缸连接，且导杆气缸可推动顶块。

进一步的，还包括连接块，所述顶块通过连接块与导杆气缸连接。

进一步的，还包括安装板,所述平行气爪和导杆气缸都安装在所述安装板上。

进一步的，还包括固定座，所述固定座用于连接机器人，传递动力和扭矩，所述固定座固定在安装板上。

进一步的，所述控制系统由控制器和示教器构成，所述控制器控制机器人的伺服驱动、输入输出，所述示教器通过以太网与控制器进行通讯连接。

玻璃压型自动化投料方法，该方法包括以下步骤：

1)通过机器人的夹具将装有玻璃坯料的陶瓷托盘从软化炉的玻璃提取位置提取，其信号由软化炉的气缸动作触发；

2)通过机器人分别将玻璃坯料送达压机的压型工位，并将玻璃坯料送入压机的下模具内；

3)将空的陶瓷托盘送入软化炉的返回位置，松开机器人的夹具，将陶瓷托盘放回。

进一步的，所述机器人的机械手为6轴，每个伺服电机为1轴，每个轴实现直线或旋转二个方向的动作，最终合成为空间轨迹，以完成从软化炉到压机的上料。

进一步的，所述夹具的松开和加紧为：所述平行气爪张开，所述夹紧块处于打开位置，接到电磁阀信号后，压缩空气接通，所述平行气爪关闭，开度缩小至与陶瓷托盘宽度一致，此时夹紧块夹紧。

进一步的，所述步骤2)是：当机器人将装有玻璃坯料的陶瓷托盘送到压机下模具的位置后，电磁阀给出信号，导杆气缸启动，推动前面的顶块将陶瓷托盘上的玻璃坯料推入到压机下模具上。

本发明的有益效果是：本发明压型投料全过程实现自动化，代替现有的人工操作，有效地降低产品制作过程的生产成本。本发明具有结构紧凑、操作便捷、调整方便等优点，对于产品质量的稳定以及现场安全都带来极大的改善。

附图说明

图1是现有技术的工艺流程图。

图2是本发明的位置关系动作控制逻辑关系图。

图3是本发明的机器人的立体图。

图4是本发明的机器人的另一方向的立体图。

图5是本发明的机器人的俯视图。

图6是本发明的机器人的夹具的主视图。

图7是图6的俯视图。

图8是图6的侧视图。

图9是本发明的机器人的夹具的立体图。

具体实施方式

本发明的装置针对现有技术主要解决两个动作的自动化，一个是机器提取装有玻璃坯料的陶瓷托盘，另一个是回收陶瓷托盘。本发明的装置包括控制系统和机器人1。

如图2所示，本发明重点要完成以下3个动作，动作之间配合联动，压机3两个工位之间完成其中一个工位后，自动切换。

动作1：通过机器人1的夹具11将装有玻璃坯料的陶瓷托盘从软化炉2的玻璃提取位置D提取，其信号由软化炉2的位置E的气缸动作触发；

动作2：通过机器人1分别将玻璃坯料送达压机3的压型工位A和B，并将玻璃坯料送入压机3的下模具内；

动作3：将空的陶瓷托盘送入软化炉2的返回位置C，松开机器人1的夹具11的夹紧装置，将陶瓷托盘放回。

如图3-5所示，机器人1的机械手为6轴，每个伺服电机为1轴，每个轴实现直线的(或旋转的)二个方向的动作，最终合成为空间轨迹，以完成从软化炉2到压机3的上料。机器人1的夹具11通过气爪对陶瓷托盘进行夹持和松开，到达压机3的下模具时，再用气缸推入，气缸位置可以调节,完成以上动作后,机器人1将陶瓷托盘送回软化炉2,松开夹具11释放陶瓷托盘。

本发明的机器人1的夹具11需要满足两个动作：从软化炉2的炉门口抓取装有玻璃坯料的陶瓷托盘，到达压机工位后，需要将玻璃坯料推入下模具中，该动作完成后还需要将陶瓷托盘放回软化炉2。因此，气动元件包括平行气爪7和导杆气缸5，平行气爪7将陶瓷托盘抓取和放回，导杆气缸5负责将软化后的玻璃坯料推入下模具内。设计时，重点考虑如何将气动元件集成到一起，安装到机器人1上，通过机器人1的驱动实现所有上料动作。

如图6-9所示，本发明的机器人1的夹具11包括平行气爪7、导杆气缸5、顶块8和镜向对称设置的夹紧块4，夹紧块4与平行气爪7通过螺钉连接，顶块8与连接块9通过螺钉连接，连接块9和导杆气缸5通过螺钉连接，平行气爪7、导杆气缸5和固定座6通过螺钉固定在安装板10上。

夹紧块4为左右对称镜向设置各一件，对陶瓷托盘加紧和松开，平行气爪7和气缸功能一样，属于标准气动元件，进行动作的开启，夹紧块4是动作的执行者，用于动作和力的传递，将平行气爪7实施的动作，传递到陶瓷托盘上，平行气爪7采用压缩空气作为动力驱动，完成对陶瓷托盘的加紧和松开；顶块8将玻璃坯料从陶瓷托盘表面推入压机3的下模具内；安装板10用于各零部件的安装；导杆气缸5完成顶块8的推动过程；固定座6用于连接机器人1，传递动力和扭矩。

平行气爪7和导杆气缸5都安装在安装板10上，平行气爪7安装在安装板10前端的两个螺纹孔中，导杆气缸5安装在安装板10后端的4个螺纹孔中。

工作时，平行气爪7张开，夹紧块4处于打开位置，接到电磁阀信号后，压缩空气接通，平行气爪7关闭，开度缩小至与陶瓷托盘宽度一致，此时夹紧块4夹紧。

当机器人1将装有玻璃坯料的陶瓷托盘送到压机下模具的位置后，电磁阀给出信号，导杆气缸5启动，推动前面的顶块2将陶瓷托盘上的玻璃坯料推入到压机下模具上。

上述顶块2可采用石墨制成，导杆气缸5的行程为150mm。

人工操作时，夹持部位为陶瓷垫板的厚度方向，夹持较为稳定。但为机器人夹具设计时，夹持宽度方向实现起来较为方便。例如：陶瓷托盘宽度尺寸为100mm，夹具夹紧后的尺寸为100mm，理论上夹紧后的尺寸略小于陶瓷托盘宽度，夹具打开尺寸为120mm，行程20mm。本发明的夹具的宽度范围取决于平行气爪7的行程，最小为100mm,最大不能超过120mm，即100mm-115mm为最佳。本发明进行了夹持稳定性试验，通过简易装置模拟夹持动作，反复8h以上，足以论证宽度夹持方案的可行性。

另外，夹具设计时还需要考虑高温环境的影响和整体重量的减轻。软化炉炉门口温度为1200℃，本发明夹具选用不锈钢材料，并进行强度校核，防止高温变形。不锈钢钢板厚度不能太厚，机器人的有效载荷为12Kg，因此，在满足夹持力稳定的情况下，尽量减轻夹具的整体重量。

本发明的控制系统可以由控制器和示教器构成。控制器控制机器人1的伺服驱动、输入输出等；示教器作为上位机通过以太网与控制器进行通讯连接，通过示教器可以实现控制系统的主要控制功能：手动控制机器人1运动、机器人程序示教编程、机器人程序自动运行、机器人运行状态监视、机器人控制参数设置。

本发明的机器人1采用IPC系统，可以极大提高产品的精度和重复性。本发明的整套系统还广泛适用于类似工艺方式的二次压型上，具有较高的适用价值。整套系统的正常使用和便捷操作，对二次压型的生产显得至关重要。