一种陶瓷板自动上下料设备及其上下料的方法与流程

本发明涉及自动化生产领域，尤其涉及一种用陶瓷板自动上下料设备及其上下料的方法。

背景技术：

压力传感器是汽车传感器中广泛应用的传感器，其中的陶瓷板作为芯片的承载基板，多次参与到压力传感器的组装过程中，涉及到贴片、灌胶、固化等工序。为了完成这些工序，需要将陶瓷板多次进行上料和下料。目前，陶瓷板的上下料方法为一般都是人工上下料，由操作工人手动将陶瓷板取放到需要的位置，这种上下料方法存在以下问题：1.工作效率低下，自动化程度不高；2.操作者的劳动强度大，进而使得组装过程生产成本高；3.人工操作陶瓷板上下料会降低产品合格率；4.人工完成陶瓷板自动上下料对各工序比较分散，不能集中处理，导致各设备也比较分散，占用空间比较大。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的至少一种技术问题，提供了一种高效的陶瓷板自动上下料设备及其上下料的方法。陶瓷板自动上下料设备包括安装架、料盒上料机构、料盒提出伺服机构料盒伺服定位机构、定位整形机构、机器人、托盘、托盘架和控制系统；所述料盒上料机构、料盒提出伺服机构、料盒伺服定位机构、定位整形机构和机器人与所述控制系统电连接；

所述料盒上料机构、料盒提出伺服机构、料盒伺服定位机构、定位整形机构和机器人安装在安装架上。所述料盒上料机构包括料盒，所述料盒内设置贯穿料盒的凹槽，所述料盒活动安装在所述料盒上料机构上，并可在料盒上料机构上做直线运动；所述料盒提出伺服机构设置在料盒上料机构的一端，所述料盒提出伺服机构输出端设置有夹持部件，所述夹持部件可从料盒上料机构上夹持料盒，并能沿竖直方向做往复运动；

所述料盒伺服定位机构包括两块在同一水平面上并相对设置的第一推板和第二推板，所述第一推板和第二推板位于所述料盒提出伺服机构两侧，所述第一推板、第二推板与所述料盒上的凹槽相适配，并能沿料盒提出伺服机构方向做直线往复运动，在所述第一推板、料盒提出伺服机构之间还设置有载舟台；

所述托盘放置在托盘架上；所述定位整形机构、载舟台和托盘架设置在所述机器人的行程范围内，所述机器人悬臂上还安装有视觉检测定位系统。

该陶瓷板自动上下料装置占地面积小，既可以将料盒中的陶瓷板自动转移到托盘中实现上料，又可以将陶瓷板从托盘中转移到料盒实现下料，陶瓷板自动上下料可以达到10秒节拍，大大提高了陶瓷板上下料的效率，减小了工人的劳动强度。

自动化上下料过程提高了陶瓷板放置位置的精确度，进而提高了压力传感器组装合格率。

陶瓷板自动上下料设备通用性非常强，可以适用近20种陶瓷板的自动上下料。同一型号的料盒、载舟、托盘就可以适应多种陶瓷板，还可以通过更换不同规格的料盒、载舟、托盘进一步增强设备的适用性。

操作简单，只需要在开启时在触摸屏工作界面选对应的一款产品，就可以自动调用与该款陶瓷板匹配的程序控制自动上下料动作，整体自动化程度比较高，全程无需人工用手直接接触，极大的提高了产品的生产品质。该设备还可以与制造企业生产过程执行管理系统(mes)兼容，实时提供陶瓷板的库存量、设备运行状况等信息，提高了整个汽车压力传感器生产车间的自动化程度。

扩展性强，汽车压力传感器组装过程中涉及到陶瓷板的各工序均可与该设备实现无缝对接。

该设备不仅仅限于陶瓷板的自动上下料，也适用于其它方形片材，可以与高速自动贴片机等多种自动化生产设备实现无缝对接，有广泛的应用场景。

进一步，第二推板远离第一推板的端面上设置有压力传感器。

可防止第二推板在推动载舟时发生压力过载，可保护设备。

进一步，所述载舟台一侧设置有挡板，在所述载舟台另一侧设置有定位组件，所述定位组件包括活动挡板和与之相连的驱动装置。

通过设置挡板可以提高载舟在料盒和载舟台转移的效率。

进一步，所述第一推板靠近载舟台一端安装有两个滚轮，第二推板下设置有辊筒组。

可以使推板在推动载舟的过程更平稳。

进一步，所述料盒上料机构包括导轨，放置在所述导轨上的料盒，用于驱动料盒移动的料盒驱动装置。

组件结构简单，体积小。

进一步，所述料盒上料机构为双层结构。

上层结构专门容纳从夹持部件向导轨转移的料盒，下层结构专门容纳从导轨向夹持部件转移的料盒，上下两层结构功能不同，可简化设备，又能提高陶瓷板处理速度。

进一步，所述机器人为6轴工业机器人，所述机器人第6轴上旋转安装有真空吸盘。

真空吸盘可快速取放陶瓷板。

进一步，定位整形机构包括l形的第一定位板，两块相互垂直第二定位板和第三定位板，与所述第一定位板连接的驱动装置，与第二定位板相连的驱动装置。

定位整形机构结构简单，故障率低，可实现陶瓷板的快速定位。

本发明的另一目的是提供了一种用上述陶瓷板自动上下料设备上下料的方法，所述方法包括上料方法和下料方法，所述上料方法包括以下步骤：

s1.启动设备，通过视觉检测定位系统识别陶瓷板型号，并启动该型号陶瓷板的上料程序；

s2.通过人工或陶瓷板自动上料设备将装有陶瓷板的料盒依次放置在料盒上料机构上；

s3.料盒提出伺服机构将料盒从料盒上料机构上提出；

s4.控制系统控制料盒伺服定位机构使料盒定位，使料盒凹槽与第二推板对齐；

s5.第二推板将载舟从料盒中推至载舟台上；

s6.将陶瓷板从载舟台上转移至托盘上，完成陶瓷板上料；

s7.当同一料盒中的陶瓷板全部下料完毕后，控制系统控制料盒伺服定位机构使空料盒转移至料盒上料机构上层导轨上，完成单个料盒的上料过程；

重复步骤s4至s6可将同一料盒中的陶瓷板上料到托盘上，重复s3至s7可将料盒上料机构上不同料盒中的陶瓷板上料到托盘上；

所述下料方法包括以下步骤：

s1.启动设备，视觉检测定位系统识别陶瓷板型号，并启动该型号陶瓷板的下料程序；

s2通过人工或陶瓷板自动上料设备将空料盒依次放置在料盒上料机构上；

s3.料盒提出伺服机构将空料盒从料盒上料机构上提出；

s4.控制系统控制料盒伺服定位机构使料盒定位，使凹槽与第一推板对齐；

s5.机器人将陶瓷板从托盘上取出；

s6.机器人将陶瓷板转移至定位整形机构中进行位置校正；

s7.机器人将陶瓷板从定位整形机构转移至载舟台的载舟上；

s8.第一推板将载舟推入料盒中，完成陶瓷板的下料；

s9.当同一料盒装满后，控制系统控制料盒伺服定位机构使装满的料盒转移至料盒上料机构上层导轨上，完成单个料盒的下料过程。重复步骤s4至s8可将同一料盒装满；重复步骤s3至s9可将不同料盒装满。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明透视图(钣金罩内的结构)；

图3为本发明的俯视图(钣金罩内的结构)；

图4为本发明料盒透视图；

图5为本发明料盒左视图；

图6为本发明载舟的一种具体实施方式；

图7为本发明载舟的另一种具体实施方式；

图8为本发明料盒上料机构和料盒提出伺服机构右视图；

图9为本发明料盒上料机构和料盒提出伺服机构透视图；

图10为本发明料盒伺服定位机构局部放大图；

图11为本发明定位整形机构透视图；

图12为本发明托盘透视图；

图13为本发明机器人主视图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1安装架，2料盒，2-1凹槽，3料盒上料机构，3-1导轨，3-3限位组件，3-4围栏板，3-5下层料盒驱动装置，3-6下层料盒推杆，3-7上层料盒推杆驱动装置，3-8上层料盒推杆，4料盒提出伺服机构，4-1立柱，4-2伺服电机，4-3夹持部件，4-3-1上夹具，4-3-2下夹具，4-3-3夹持部件驱动装置，5料盒伺服定位机构，5-1第一推板，5-1-1滚轮，5-1-2第一推板驱动装置，5-2第二推板，5-2-2第二推板驱动装置，5-2-3压力传感器，5-3载舟台，5-5挡板，5-6定位组件，5-6-1活动挡板，5-6-2活动挡板驱动装置，6定位整形机构，6-1第一定位板，6-2第二定位板，6-3第三定位板，6-4第二定位板驱动装置，6-5第三定位板驱动装置，7机器人，7-1吸盘，7-2视觉检测定位系统，8托盘，8-1外框，8-2陶瓷板容纳腔，9托盘架，10载舟，10-1容纳腔，12钣金罩，13显示器，14键盘，15万向轮。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

从图1中可以看出，本发明的陶瓷板自动上下料设备是安装在钣金罩12内的，钣金罩12右侧安装有操作控制系统的键盘14，显示器13，为了方便移动设备，还在钣金罩底部安装有止锁功能的万向轮15。

从图2、3中可以看出，本发明的陶瓷板自动上下料设备，包括安装架1、料盒上料机构3、料盒提出伺服机构4、料盒伺服定位机构5、定位整形机构6、机器人7、托盘8、托盘架9和控制系统。料盒上料机构3、料盒提出伺服机构4、料盒伺服定位机构5、定位整形机构6和机器人7均与控制系统电连接。

料盒上料机构3、料盒提出伺服机构4、料盒伺服定位机构5、定位整形机构6和机器人7安装在安装架1上。

料盒提出伺服机构4设置在料盒上料机构3的一端，料盒提出伺服机构4输出端设置有夹持部件4-3，所述夹持部件4-3可夹持料盒2沿竖直方向做往复运动，实现料盒2的升降。

料盒上料机构3包括料盒2，所述料盒2内设置贯穿料盒的凹槽2-1，料盒2结构见图4和图5，料盒2具有尺寸不同的多种型号。载舟10为放置陶瓷板的载体，与凹槽2-1相匹配，可卡装在凹槽2-1中，为了与不同型号的料盒2相适应，载舟10也有不同规格，图6和图7显示了两种不同型号的载舟10，载舟10上开设有多个陶瓷板的容纳腔10-1，每个容纳腔10-1可放置一块陶瓷板。

料盒上料机构3结构见图8和图9，其起到放置料盒2，并驱动料盒2做直线运动，使料盒2靠近或远离料盒提出伺服机构4的功能，可采用滚珠丝杆滑台组件。优选本具体实施方式中的结构：料盒上料机构3分为上下两层，上下两层均设置有放置料盒2的导轨3-1，安装在导轨3-1两侧的围栏板3-4。上层导轨3-1用于放置从料盒提出伺服机构4向料盒上料机构3转移的料盒2。上层料盒推杆驱动装置3-7驱动上层料盒推杆3-8推动料盒2，使料盒2从夹持部件4-3转移到导轨3-1上。在上层导轨3-1远离料盒提出伺服机构4的一端还设置有有防止料盒2脱离导轨3-1的限位装置3-3。下层导轨3-1用于放置从料盒上料机构3向料盒提出伺服机构4转移的料盒2，在下层导轨3-1下方设置有下层料盒驱动装置3-5，在下层料盒驱动装置3-5上固定安装有l型的多根下层料盒推杆3-6，在下层料盒驱动装置3-5的驱动下，下层料盒推杆3-6可将料盒2从导轨3-1上推入夹持部件4-3中。所述下层料盒驱动装置3-5和上层料盒推杆驱动装置3-7均优选气缸。

料盒提出伺服机构4包括竖直安装在安装架1上的立柱4-1，安装在立柱上的伺服电机4-2，立柱4-1上滑动连接的滑块，滑块上固定连接的夹持部件4-3。夹持部件4-3优选气动夹具，夹持部件4-3分为上夹具4-3-1、下夹具4-3-2和夹持部件驱动装置4-3-3，下夹具4-3-2截面为l形，上夹具4-3-1在夹持部件驱动装置4-3-3的驱动下可沿竖直方向上下移动，当上夹具4-3-1下移至和下夹具4-3-2合拢时，形成的夹持部件开口与料盒2的高度相适应，可将料盒2夹持在夹持部件4-3中，夹持部件驱动装置4-3-3优选气缸。夹紧料盒2后，伺服电机4-2可驱动夹持部件4-3沿立柱升降，从而带动料盒2升降。

料盒伺服定位机构5包括在同一水平面上并相对设置的的第一推板5-1和第二推板5-2，所述第一推板5-1和第二推板5-2位于所述料盒提出伺服机构4两侧，所述第一推板5-1、第二推板5-2与所述料盒2上的凹槽2-1相适配，并能沿料盒提出伺服机构4方向做直线往复运动。在所述第一推板5-1和料盒提出伺服机构4之间还设置有用于放置载舟10的载舟台5-3，所述第二推板5-2远离料盒提出伺服机构4的一端上还安装有压力传感器5-2-3。控制系统控制料盒提出伺服机构4的伺服电机4-2，实现第二推板5-2或第一推板5-1与凹槽2-1的对齐，当第二推板5-2从料盒2中推出载舟10时，如果出现载荷过载现象时，压力传感器5-2-3将信号反馈给控制系统，控制系统可控制第二推板5-2停止推动，起到保护设备的作用。

第一推板5-1在驱动装置5-1-2的驱动下，可将载舟10从载舟台5-3上推入料盒2的凹槽2-1中，为了使第一推板5-1的推动过程更平稳，在第一推板5-1的端部安装了两个滚轮5-1-1。第二推板5-2在第二推板驱动装置5-2-2的驱动下，可将载舟10从料盒2中推到载舟台5-3上，为了使第二第二推板5-2的推动过程更平稳，在第二推板5-2下设置有辊筒组，辊筒组的设置为现有技术，在图中未示出。

在安装架1的空位处还安装有定位整形机构6，其结构如图11所示，包括l形的第一定位板6-1，两块相互垂直第二定位板6-2和第三定位板6-3，与所述第二定位板6-2连接的驱动装置6-4，与第三定位板6-3相连的驱动装置6-5。所述驱动装置6-4和驱动装置6-5优选气缸。定位整形机构6具有纠偏功能，通过第一定位板6-1、第二定位板6-2和第三定位板6-3定位板形成的定位腔可以初步校正陶瓷板的摆放位置。

托盘8放置在托盘架9上；所述定位整形机构6、载舟台5-3和托盘架9设置在所述机器人7的行程范围内，所述机器人7悬臂上还安装有视觉检测定位系统7-2。

托盘8的透视图见图12，托盘8包括外框8-1和设置在外框内的多个陶瓷板容纳腔8-2，每个陶瓷板容纳腔8-2可放置一块陶瓷板。托盘8也有不同型号，不同型号的托盘8结构相同，但外框8-1的尺寸不同。

机器人7为现有技术，可采用市售的6轴工业机器人，所述机器人7第6轴上旋转安装有真空吸盘7-1。所述机器人7上还设置有视觉检测定位系统7-2，视觉检测定位系统7-2为工业相机。视觉检测定位系统7-2主要起到识别功能和定位功能。开启设备后，通过视觉检测定位系统7-2识别陶瓷板的型号，从而自动选择上下料控制程序。当真空吸盘7-1在载舟10的容纳腔内取放陶瓷板时，视觉检测定位系统7-2可精确调整陶瓷板的取放方向，使陶瓷板快速取出或放入载舟10的容纳腔中。同理，视觉检测定位系统7-2也可协助真空吸盘7-1在托盘8上取放陶瓷板。

控制系统为电脑和电气控制设备，安装在安装架1下方的柜体中。

料盒2中可卡装多个载舟10，载舟10上放置有陶瓷板，从而将陶瓷板放置在料盒2内。将放置在料盒2中的陶瓷板转移到托盘8的过程称为上料，反之，称为下料。

所述上料方法包括以下步骤：

s1.启动设备，通过视觉检测定位系统7-2识别陶瓷板型号，并启动该型号陶瓷板的上料程序；

s2.通过人工或陶瓷板自动上料设备将装有陶瓷板的料盒2依次放置在料盒上料机构3上；

s3.料盒提出伺服机构4将料盒2从料盒上料机构3机构上提出；

s4.控制系统控制料盒伺服定位机构5通使料盒2定位，使料盒2-1与第二推板5-2对齐；

s5.第二推板5-2将载舟10从料盒2中推至载舟台5-3上；

s6.机器人7将陶瓷板从载舟台5-3上转移至托盘8上，完成陶瓷板上料；

s7.当同一料盒2中的陶瓷板全部下料完毕后，控制系统控制料盒伺服定位机构5使空料盒2转移至料盒上料机构3上层导轨3-1上，完成单个料盒2的上料过程。

重复步骤s4至s6可将同一料盒2中的陶瓷板上料到托盘8上。重复s3至s7可将不同料盒2中的陶瓷板上料到托盘8上。

上料过程的工作原理：视觉检测定位系统7-2识别托盘8或载舟10上的陶瓷板型号，选择上料程序。通过人工或陶瓷板自动上下料设备在料盒上料机构3的下层导轨3-1上依次排列装有陶瓷板的料盒2，下层料盒驱动装置3-5驱动下层料盒推杆3-6将料盒2输送至下层导轨3-1靠近料盒提出伺服机构4的一端，伺服电机4-2将夹持部件4-3移动至下夹具4-3-2与下层导轨3-1平齐，下层料盒推杆3-6将料盒2推入夹持部件4-3，上夹具4-3-1下移，将料盒2夹紧，控制系统控制伺服电机4-2驱动夹持部件4-3上移，使料盒2中的凹槽2-1与第二推板5-2对齐，第二推板5-2在第二推板驱动装置伺服电机5-2-2驱动下，向夹持部件4-3方向运动，并推动卡装在料盒2中的载舟10，将其推出料盒2并推上载舟台5-3，第二推板5-2在第二推板驱动装置伺服电机5-2-2驱动下回缩到起始位置，机器人7通过视觉检测定位系统7-2调整吸盘7-1的方向，从载舟台5-3上放置的载舟10内吸取陶瓷板，并在控制系统的控制下，通过视觉检测定位系统7-2将陶瓷板放置到托盘8内，完成单次上料过程。重复单次上料过程，可将同一料盒2中的陶瓷板不断上至托盘8中。当同一个料盒2中的陶瓷板全部下料至托盘8中后，空料盒2在伺服电机4-2的驱动下上移至料盒2的底部与上层导轨3-1平齐，上层料盒驱动装置3-7驱动上层料盒推动杆3-8将空料盒2转移至上层导轨3-1上。重复单个料盒的上料过程，可将不同料盒2中的陶瓷板不断上至托盘8中。

所述下料方法包括以下步骤：

s1.启动设备，视觉检测定位系统7-2识别陶瓷板型号，并启动该型号陶瓷板的下料程序；

s2.通过人工或陶瓷板自动上料设备将空料盒2依次放置在料盒上料机构3上；

s3.料盒提出伺服机构4将空料盒2从料盒上料机构3上提出；

s4.控制系统控制料盒伺服定位机构5使料盒2定位，使料盒凹槽2-1与第一推板5-1对齐；

s5.机器人7将陶瓷板从托盘8上取出；

s6.机器人7将陶瓷板转移至定位整形机构6中进行位置校正；

s7.机器人7将陶瓷板从定位整形机构6转移至载舟台5-3的载舟10上；

s8.第一推板5-1将载舟10推入料盒2中，完成陶瓷板的下料；

s9.当同一料盒2装满后，控制系统控制料盒伺服定位机构5使装满的料盒2转移至料盒上料机构3上层导轨3-1上，完成单个料盒2的下料过程；

重复步骤s4至s8可将同一料盒2装满；重复步骤s3至s9可将不同料盒2装满。

下料过程的工作原理：视觉检测定位系统7-2识别托盘8上的陶瓷板型号，自动选择下料程序。通过人工或陶瓷板自动上料设备将空料盒2依次放置在料盒上料机构3的下层导轨3-1上，下层料盒驱动装置3-5驱动下层料盒推杆3-6推动空料盒2进入夹持部件4-3，控制系统控制料盒提出伺服机构4使料盒2定位，使料盒2中的凹槽2-1与第一推板5-1与对齐。机器人7通过视觉检测定位系统7-2调整真空吸盘7-1的角度后，将陶瓷板从托盘8上取出，将陶瓷板放置到定位整形机构6的第一定位板6-1旁，第二定位板6-1和第三定位板6-3分别在6-4第二定位板驱动装置，6-5第三定位板驱动装置的驱动下，向第一定位板6-1移动，将陶瓷板推向第一定位板6-1，使其紧贴第一定位板6-1平放在定位整形机构6上，完成陶瓷板的摆放方位的初步校正。陶瓷板位置校正后，机器人7从定位整形机构6将陶瓷板取出，在视觉检测定位系统7-2协调下放置到载舟台5-3上载舟10的容纳腔10-1内。载舟10上有多个容纳腔10-1，向载舟10内放置陶瓷板的动作也重复多次，当载舟10装满后，活动挡板5-6-1向载舟台5-3靠拢，和挡板5-5形成供载舟10能进行直线运动的通道。第一推板5-1推动载舟10向料盒2方向移动，并将载舟10推入料盒凹槽2-1内，不断重复该过程，可将同一料盒2装满。装满的料盒2由料盒提出伺服机构4提升至上料台上层，由上层料盒推杆3-8从夹持部件4-3上推到导轨3-1上，完成下料过程。重复单个料盒的下料过程，可完成不同料盒的下料。

开机启动，视觉检测定位系统7-2识别陶瓷板型号，自动选择上下料程序后，其余步骤均可自动执行。

只要按照上下料原理，上下料步骤可以不严格按照上述顺序进行，如下料过程中，s3可以与s5同时执行，也可以在s5后执行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。只要能与载舟相适应的方形片材，不论是陶瓷板，还是芯片等其它常用的方形片材均可采用本设备自动上下料，均应包含在本发明的保护范围之内。