一种料盘自动供料上料装置的制作方法

本实用新型涉及一种组装自动化装置，特别是涉及一种料盘自动供料上料装置。

背景技术：

在电子产品制造行业中，自动化生产成为一种趋势，通过实现流水线自动化生产降低生产成本从而提高企业自身的竞争优势也成为企业逐渐占领市场的一种手段。在PCB板组装中，由于PCB板的特征，要实现自动化组装，其供料只能通过料盘单个逐次实现供料和上料，因此，通常需要用到料盘，但毕竟料盘的容量有限，为了减少更换料盘的频率，减少停机等待次数或降低劳动强度，堆叠式料盘的自动上料和自动下料成为很好的解决方案。但在PCB板和导线焊接组装的自动化实现过程中，由于其焊接部位非常小，因此对于PCB板的上料的位置精准度要求非常高，而如果直接采用现有技术中的直接从堆叠式的料盘中将PCB板抓取到流水线上，则容易造成后续的焊接不良；且对于空料盘的处理，现有技术中也难以找到更好的方法。

因此，有必要提供一种新的料盘自动供料上料装置来解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种料盘自动供料上料装置，能够实现满载料盘的自动供应与空料盘的自动回收，且能够为产品在抓取时提供基准位置，使得抓取机构的抓取编程更为简便。

本实用新型通过如下技术方案实现上述目的：一种料盘自动供料上料装置，其包括第一驱动件、受所述第一驱动件驱动进行上下运动的拖料板、设置在所述拖料板上的且堆放有若干层料盘的料仓、将所述料仓中的所述料盘移动至基准位置的移载装置以及将产品从所述料盘中抓取到所述工装载具中的抓取机构，所述料盘靠近所述移载装置的一侧边设置有倒扣开口，所述移载装置包括第二气缸、受所述第二气缸驱动进行前后运动的第三气缸、受所述第三气缸驱动进行张开或缩回动作的且伸入所述倒扣开口中的卡钩。

进一步的，所述料仓为由底托板、上盖板和两个侧板形成的框架结构，两个所述侧板内表面自下而上设置有若干平行分布的支撑条，所述支撑条上设置有若干导向滚轮。

进一步的，所述底托板与所述上盖板之间设置有挡住所述料盘一侧的限位杆。

进一步的，所述上盖板上表面设置有一对把手。

进一步的，所述料盘上位于所述倒扣开口的两侧设置有缺口，在所述料盘被所述移载装置驱动移动的路径上设置有限制其运动范围的且与所述缺口位置对应的限位杆。

与现有技术相比，本实用新型一种料盘自动供料上料装置的有益效果在于：能够实现满载料盘的自动供应与空料盘的自动回收，且能够为产品在抓取时提供基准位置，使得抓取机构的抓取编程更为简便。

【附图说明】

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中输送线与工装载具的部分结构示意图；

图3为本实用新型实施例中工装载具的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中PCB夹具的结构示意图；

图5为本实用新型实施例中PCB板上料机构的结构示意图；

图6为本实用新型实施例中PCB板自动供料和料盘移载装置的结构示意图；

图7为本实用新型实施例中料盘与移载装置配合的结构示意图；

图8为本实用新型实施例中料仓的结构示意图；

图9为本实用新型实施例中撑开装置的结构示意图；

图10为本实用新型实施例中双工位线束焊接单元和线束焊接检测单元的结构示意图；

图11为本实用新型实施例中其中一个第一定位压紧机构的结构示意图；

图12为本实用新型实施例中另一个第一定位压紧机构的结构示意图；

图13为本实用新型实施例中外罩上料机构的结构示意图；

图14为本实用新型实施例中第二预定位机构的结构示意图；

图15为本实用新型实施例中第二定位压紧机构的结构示意图；

图16为本实用新型实施例中第二定位压紧机构的部分结构示意图；

图17为本实用新型实施例中下料抓取机构和下料输送线的结构示意图；

图18为本实用新型实施例中下料抓取机构和PCB夹具移动驱动机构的结构示意图；

100PCB板自动组装焊接设备；A线束；B导线；

1输送线，111PCB夹具定位机构，1111第十二气缸，1112销轴；

2工装载具，21第一气缸，22底板，23围挡板，24第一导线卡位块，25第二导线卡位块，26滑轨，27PCB夹具，271承载槽，272浮动夹板，2721通孔，273开口，274通口，275销孔，276导向片，277条形槽，278第一连接板，279U型槽，2710导向块，2711限位柱，28支撑杆；

3线束上料工位；4剥线机；

5PCB板上料机构，51第一驱动件，52拖料板，53料仓，531底托板，532上盖板，533侧板，534支撑条，535导向滚轮，536限位杆，537把手，54料盘，541倒扣开口，542缺口，543限位杆，55移载装置，551第二气缸，552第三气缸，553卡钩，56撑开机构，561第四气缸，562第二连接板，563撑开气缸，564撑开块，57PCB板抓取机构；

6双工位线束焊接单元，61激光焊接头，62驱动模组；7线束焊接检测单元；

8外罩上料机构，81振动盘，82外罩流道，83料板，831外罩承载槽，84第九气缸，85第十气缸，86第十一气缸，87外罩吸头；

9双工位外罩焊接单元；10外罩焊接检测单元；

11下料抓取机构，1101第二驱动件，1102第十八气缸，1103第五连接板，1104线束夹持机构，1105导线夹持机构，1106PCB板夹持机构；

12下料输送线；13挂钩；14支撑板；

15第一定位压紧机构，151第五气缸，152第三连接板，153第六气缸，154第七气缸，155销轴，156线束卡块，157线束端部压紧机构，1571第八气缸，1572线束压爪；

16第二定位压紧机构，161第十四气缸，162第四连接板，163压盖，164定位卡爪，165第十五气缸，166导轨条，167旋转臂，168连杆；

17第一预定位机构，171定位气缸，172定位爪；

18第二预定位机构，181第十三气缸，182卡位板；

19PCB夹具移动驱动机构，191第十六气缸，192第十七气缸，193销轴；

110循环线；112升降机构。

【具体实施方式】

实施例：

请参照图1-图18，本实施例为PCB板自动组装焊接设备100，其包括输送线1、在输送线1上移动的工装载具2、沿输送线1设置的线束上料工位3、剥线机4、PCB板上料机构5、双工位线束焊接单元6、线束焊接检测单元7、外罩上料机构8、双工位外罩焊接单元9、外罩焊接检测单元10、下料抓取机构11以及下料输送线12。

工装载具2的底部设置有第一气缸21。

输送线1上对应于剥线机4、PCB板上料机构5、双工位线束焊接单元6、线束焊接检测单元7、外罩上料机构8、双工位外罩焊接单元9、外罩焊接检测单元10以及下料抓取机构11位置上均设置有限制工装载具2高度方向精度的挂钩13和支撑第一气缸21的支撑板14。每个工位上的挂钩13设置有两对，分别设置在工装载具2的相对两侧。支撑板14设置在输送线1的底部。

工装载具2包括受第一气缸21驱动进行上下运动的且架设在输送线1上的底板22、设置在底板22上的围挡板23、卡住导线一端的第一导线卡位块24和第二导线卡位块25、设置在底板22一侧面上的滑轨26、在滑轨26上移动的且用于承载PCB板的PCB夹具27。第一导线卡位块24固定在底板22上且与围挡板23对接，线束放置在底板22上且通过围挡板23对其四周进行限位。线束的单根导线一端依次卡入第一导线卡位块24和第二导线卡位块25中，底板22上设置有一支撑杆28，支撑杆28的一端伸出底板22设置有滑轨26一侧的端面，第二导线卡位块25固定在支撑杆28的端部，PCB夹具27通过在滑轨26上左右移动实现PCB板与导线的对接。

第一导线卡位块24和第二导线卡位块25中均设置有卡线槽(图中未标识)，第一导线卡位块24中的所述卡线槽的宽度比所需卡位的导线直径大1～2mm。第二导线卡位块25中的所述卡线槽内壁表面设置有防止导线翘起脱离所述卡线槽的弹性阻挡件(图中未标识)。弹性阻挡件为可弹性浮动的钢珠。通过设置两个导线卡位块，并将其中的卡线槽设置的仅比导线直径大1～2mm，并在另一个卡线槽中设置防止翘起的弹性阻挡件，能够有效的对导线端部进行定位，且有效的防止出现翘起和弯曲的现象发生，为导线与PCB板的焊接提供了保障。

PCB夹具27包括在滑轨26上滑动的第一连接板278、设置在第一连接板278上的承载槽271、设置在承料槽271内且定位压紧PCB板的两个相邻边的浮动夹板272，承载槽271靠近底板22的一侧设置有与卡线槽对应的开口273，开口273的底部设置有贯通第一连接板278上下表面的通口274。PCB夹具27上还设置有销孔275。销孔275主要用于后续在导线与PCB板焊接时，便于驱动件伸入销孔275中带动PCB夹具27进行滑动。PCB夹具27上还设置有导向导线顺利滑入开口273中的导向片276。通口274主要用于一导线顶升机构从下向上伸出，将导线微微向上顶出一定高度，便于对导线端部进行更加精准的定位。承载槽271的底面设置有限定浮动夹板272浮动范围且贯通至下表面的条形槽277。另一个浮动夹板272的一端伸出PCB夹具27外且在伸出部分设置有通孔2721。

浮动夹板272通过弹性件连接在承载槽271的内壁表面上，通过浮动夹板272，能够快速的对PCB板进行定位，并夹紧PCB板，防止在工装载具2的移动过程中发生位移而影响后续的焊接操作。

第一连接板278靠近第二导线卡位块25的一侧表面设置有向内凹陷的U型槽279、与U型槽279对接的导向块2710。第二导线卡位块25的下表面设置有卡入U型槽279内的限位柱2711。在第一连接板278由左向右靠近导线时，通过限位柱2711一方面能够对第一连接板278的运动路径进行限制；另一方面，通过限位柱2711与U型槽279的配合，能够对导线端部和PCB板的位置进行快速的准确的定位。

工装载具2的工作原理为：初始状态下，第一连接板278和PCB夹具27位于远离导线的一侧；首先，将线束卷放置在底板22上的围挡板23中，并将单根导线的一端依次卡入两个导线卡位块24、25的卡线槽中；再将PCB板放置在PCB夹具27的承载槽271中；当工装载具2移动至焊接机构位置时，第一气缸21将底板22向上顶起抵持住挂钩13，且第一连接板27被推动靠近导线，在此过程中，限位柱2711卡入U型槽279中，导线的端部滑入开口273中并与PCB板接触。

PCB板上料机构5包括第一驱动件51、受第一驱动件51驱动进行上下运动的拖料板52、设置在拖料板52上的且堆放有若干层料盘54的料仓53、将料仓53中的料盘54移动至基准位置的移载装置55以及将PCB板从料盘54中抓取到工装载具2中的PCB板抓取机构57。第一预定位机构17设置在移载装置55的一旁，PCB板抓取机构57从处于基准位置的料盘54中抓取PCB板后，将其放置到第一预定位机构17上进行初始定位，此时PCB板抓取机构57的运动原点和PCB板的初始位置已就位，且始终保持不变，便于PCB板抓取机构57的运动编程更加简便化。

PCB板上料机构5设置有对PCB板进行上料安装前初始定位的第一预定位机构17。第一预定位机构17包括定位气缸171、受定位气缸171驱动进行张开或靠拢的定位爪172，定位爪172共有四个并等角度环形分布。

料仓53为由底托板531、上盖板532和两个侧板533形成的框架结构。两个侧板533内表面自下而上设置有若干平行分布的支撑条534，支撑条534上设置有若干导向滚轮535。底托板531与上盖板532之间设置有挡住料盘一侧的限位杆536。上盖板532上表面设置有一对把手537，方便操作人员提取料仓53进行移动。料仓53的使用方法为：人工先将装满PCB料盘54的料仓53放到拖料板52上；然后由第一驱动件51驱动料仓53整体上升至于移载装置55对接的高度位置；移载装置55取其中一层料盘54拖出至基准位置进行供料，当料盘54中的PCB板抓取完后，则移载装置55再将空的料盘54推回至料仓53中，然后第一驱动件51驱动料仓53整体上升一个料盘高度。移载装置55再抓取下一层料盘进行供料。这样，PCB板的供料能够快速连续的进行，且实现了装载产品料盘上料与空料盘下料的巧妙结合。

料盘54靠近移载装置55的一侧边中部设置有倒扣开口541，在倒扣开口541的两侧设置有缺口542，在料盘54被移载装置55驱动移动的路径上设置有限制其运动范围的且与缺口542位置对应的限位杆543。移载装置55包括第二气缸551、受第二气缸551驱动进行前后运动的第三气缸552、受第三气缸552驱动进行张开或缩回动作的且伸入倒扣开口541中的卡钩553。移载装置55的工作原理为：第二气缸551驱动卡钩553靠近PCB板料仓53，直至卡钩553伸入倒扣开口541中，然后第三气缸552驱动卡钩553张开扣住倒扣开口541，使得卡钩553与料盘54连接在一起；然后第二气缸551驱动卡钩553同时带着料盘54一起运动至基准位置。

本实施例的PCB板上料机构5还包括将PCB夹具27撑开的撑开机构56。撑开机构56包括第四气缸561、受第四气缸561驱动进行上下运动的且支撑第一连接板27底部的第二连接板562、固定在第二连接板562上的撑开气缸563、受撑开气缸563驱动拉开工装载具2中浮动夹板272的撑开块564。撑开气缸563和撑开块564均设置有两个，其中一个撑开块564受撑开气缸563驱动垂直于输送线1方向运动，且该撑开块564上设置有插入其中一个浮动夹板272所述通孔中的部位，另一个撑开块564受撑开气缸563驱动平行于输送线1方向运动且伸入承载槽271内将浮动夹板272撑开。当工装载具2运动至PCB板上料机构5位置时，第四气缸561驱动第二连接板562向上运动顶住工装载具2中的第一连接板27，此时，一个撑开块564穿过条形槽277伸入承载槽271内，另一个撑开块564的顶端伸入一个浮动夹板272的通孔中；两个撑开气缸563驱动撑开块564撑开两个浮动夹板272，从而为PCB板的放入提供了空间。

双工位线束焊接单元6包括两个线束焊接单元分别对两个不同部位进行焊接，且均包括激光焊接头61、驱动激光焊接头61移动的驱动模组62。双工位外罩焊接单元9与双工位线束焊接单元6结构相同。

双工位线束焊接单元6位置设置有对线束焊接部位进行精准定位的第一定位压紧机构15。

位于第一个线束焊接单元位置的第一定位压紧机构15包括位于激光焊接头61下方的第五气缸151、受第五气缸151驱动平行于输送线1运动的第三连接板152、固定在第三连接板152上的第六气缸153和第七气缸154、受第六气缸153驱动进行上下运动且伸入PCB夹具27的销孔275中的销轴155、受第七气缸154驱动进行上下运动且伸入PCB夹具27的通口274中的线束卡块156、以及与线束卡块156配合对线束端部进行夹紧稳固的线束端部压紧机构157。线束端部压紧机构157包括第八气缸1571、受第八气缸1571驱动进行上下运动的线束压爪1572。

本实施例中，由于工装载具2中的PCB夹具27在第一个线束焊接单元位置时已经被推向了线束一端，在第二个线束焊接单元位置后，无需将PCB夹具27进行移动，因此，位于第二个线束焊接单元位置的第一定位压紧机构15中，第六气缸153和第七气缸154固定在一固定座上，没有第五气缸151和第三连接板152，其余结构相同。

双工位线束焊接单元6和第一定位压紧机构15的工作原理为：当工装载具2移动至第一线束焊接单元位置后，第一气缸21驱动工装载具2整体向上脱离输送线1，且向上顶住挂钩13，实现高度定位；第六气缸153驱动销轴155向上伸入销孔275中；第五气缸151驱动第三连接板152带着PCB夹具27一起移动靠近导线；此时，第七气缸154驱动线束卡块156向上穿过通口274将导线端部微微向上顶起；线束端部压紧机构157中的第八气缸1571驱动线束压爪1573下降，线束压爪1573将导线端部压在PCB表面并固定其位置；驱动模组62驱动激光焊接头61移动至焊接位置将导线与PCB板焊接在一起；工装载具2继续向后移动至第二线束焊接单元，同理，实现第二焊接部位的焊接操作。

线束焊接检测单元7和外罩焊接检测单元10为CCD摄像头。

外罩上料机构8包括振动盘81、与振动盘81对接的外罩流道82、与外罩流道82末端对接的料板83、驱动料板83垂直于外罩流道82方向移动的第九气缸84、位于料板83上方的第十气缸85、受第十气缸85驱动进行前后运动的第十一气缸86、受第十一气缸86驱动进行上下运动的外罩吸头87。输送线1一侧对应于外罩上料机构8位置设置有定位PCB夹具27的PCB夹具定位机构111，PCB夹具定位机构111包括第十二气缸1111、受第十二气缸1111驱动进行上下运动且伸入PCB夹具27的销孔275中的销轴1112。

外罩上料机构8中设置有对外罩进行上料安装前初始定位的第二预定位机构18。第二预定位机构18包括第十三气缸181、受第十三气缸181驱动靠向料板83运动的卡位板182，料板83中设置有承载外罩的且一边开口的外罩承载槽831，卡位板182在外罩承载槽831中的一个开口角方向运动靠近外罩承载槽831，卡位板182的端部设置有与外罩一角轮廓方形的卡口(图中未标识)，通过第十三气缸181驱动作用，卡位板182对外罩一角的挤压限位，保证了对外罩初始位置的精准度，为外罩与PCB板的安装焊接提供了保障。

双工位外罩焊接单元9与双工位线束焊接单元6结构相同。双工位外罩焊接单元9位置设置有对外罩进行精准定位的第二定位压紧机构16。第二定位压紧机构16包括第十四气缸161、受第十四气缸161驱动进行上下运动的第四连接板162、设置在第四连接板162端部下方的且与外罩外形轮廓仿形的压盖163、对称设置在压盖163的对角线上的定位卡爪164、固定在第四连接板162上且驱动定位卡爪164进行张开或靠拢的第十五气缸165。为了严格控制两个定位卡爪164的运动对称性，严格保证外罩的中心与设定中心重合，与PCB板对接无误，在第四连接板162与压盖163之间设置有沿压盖163对角线分布的导轨条166，导轨条166上设置有条形槽，定位卡爪164的上部卡入导轨条166内，第四连接板162上设置有以压盖163的中心为旋转轴的旋转臂167，旋转臂167的两端对称铰接有连杆168，连杆168的另一端通过销轴与定位卡爪164铰接，连接连杆168和定位卡爪164的销轴穿过条形槽。

双工位外罩焊接单元9位置也设置有固定PCB夹具27的PCB夹具定位机构111。

第二定位压紧机构16的工作原理为：当工装载具2移动到位后，PCB夹具定位机构111对PCB夹具27进行定位；第十四气缸161驱动第四连接板162下降，此时压盖163初步将外罩压在PCB板上；然后第十五气缸165驱动定位卡爪164同时从外罩的对角线上夹紧外罩；第十四气缸161继续下降，此时，压盖163和定位卡爪164紧紧的将外罩压紧在PCB板上，且同时保证外罩和PCB板的完全对接；然后双工位外罩焊接单元9中的激光焊接头移动进行焊接，将外罩和PCB板焊接在一起。

由于线束在自动运动过程中容易出现弯曲、翘起等现象，因此，在焊接时难以定位。为了保证线束与PCB板焊接质量以及外罩与PCB板焊接质量，本实施例首先通过在工装载具2的底部设置第一气缸21，并结合输送线1上的挂钩13和支撑板14，当工装载具2运动至上料、焊接或者检测工位时，第一气缸21受到支撑板14的支撑，驱动工装载具2向上顶起，工装载具2受到挂钩13的限制，保证了位于工装载具2上的产品在高度上的位置精准度；其次，通过在PCB板上料机构5和外罩上料机构8位置设置第一、二预定位机构17、18，对放置到工装载具2中的PCB板或外罩提前进行初始定位，保证了夹具将物料夹持到工装载具2中后的位置精度高；最后，在双工位线束焊接单元6和双工位外罩焊接单元9均设置有定位压紧机构15、16，待焊接的物料一方面受到载具的定位，另一方面通过定位压紧机构进一步定位，并保持位置稳定性，更进一步的保证了焊接质量，使得自动化流水线上的焊接质量良率达到96％，不逊色于单台焊接机的焊接质量。

输送线1位于下料抓取机构11位置设置有将PCB夹具27撑开的撑开机构56以及驱动PCB夹具27移动的PCB夹具移动驱动机构19，所述PCB夹具移动驱动机构19包括第十六气缸191、受第十六气缸191驱动进行水平移动的第十七气缸192、受第十七气缸192驱动进行上下运动的且伸入PCB夹具27的销孔275中的销轴193。

下料抓取机构11包括第二驱动件1101、受第二驱动件1101驱动进行水平移动的第十八气缸1102、受第十八气缸1102驱动进行上下运动的第五连接板1103、固定在第五连接板1103上的线束夹持机构1104、导线夹持机构1105以及PCB板夹持机构1106。

下料输送线12包括合格品输送线和不合格品输送线。

本实施例在输送线1的下方设置有循环线110，在输送线1的两端设置有对接输送线1与循环线110的升降机构112。

本实施例为PCB板自动组装焊接设备100的工作流程为：线束被放到工装载具2上，工装载具2在输送线1上输送至剥线机4位置进行剥线；再输送至PCB板上料机构5位置，PCB板上料机构5抓取一个PCB板放置到PCB夹具27中；运输至双工位线束焊接单元6位置时，第一定位压紧机构15将PCB夹具27移动至与导线对接，并将导线端部固定夹紧定位，实现导线与PCB板两处部位的焊接；再通过线束焊接检测单元7对焊接部位进行检测；再通过外罩上料机构8实现外罩的自动上料；当工装载具2运输至双工位外罩焊接单元9时，第二定位压紧机构16将外罩与PCB板完全重合，请将外罩固定压紧定位，完成外罩与PCB板两处部位的焊接；再通过外罩焊接检测单元10对焊接部位进行检测；最后，工装载具2移动至下料抓取机构11位置，下料抓取机构11中的线束夹持机构1104、导线夹持机构1105和PCB板夹持机构1106分别夹持着线束、导线中部、焊接后的PCB板，最终焊接组装后的产品被抓取到下料输送线12上被输出。

本实施例为PCB板自动组装焊接设备100的有益效果在于：实现了PCB板、导线线束以及外罩的自动上料、导线的自动剥线、自动组装焊接以及自动检测下料等一系列自动化流水线操作，大大提高了PCB板产品的组装效率和焊接组装质量；通过设置PCB板和外罩安装前预定位机构、线束焊接和外罩焊接时的定位压紧机构、以及工装载具的定位结构大大提高了焊接组装时的位置精度，提高了焊接质量和产品质量。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。