專利名稱：上下料機械手系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種上下料裝置，特別涉及一種上下料機械手系統(tǒng)。
背景技術：
在現(xiàn)有PCB板激光鉆孔加工過程中，靠傳統(tǒng)的人工手動上料的方式給機 器上料，已不能滿足需求，因此通常采用全自動的上下料機械手來上下料； 傳統(tǒng)的人工上料需要兩個人(一個人下料， 一個人上料)，時間需要超過 30S，而利用全自動的上下料機械手可以將上下料時間控制在10S以內(nèi)，是原 來所需時間的1/3，加工的效率顯著提升。全自動的上下料機械手系統(tǒng)一般包 括"上料機械手"、"上料托盤"、"下料機械手"、"下料托盤"四大部分，機 械手可采用負壓吸附的方式來"抓取"PCB板等板材，其利用可編程控制器 (PLC)及人機界面(HMI)相結(jié)合的控制系統(tǒng)來控制；通過向可編程控制器 編寫程序指令，四個部分可以同時工作也可以分開單獨工作，還可以在人機 界面上選擇自動運行方式和手動運行方式。但是，現(xiàn)有的機械手系統(tǒng)在吸板 過程中很容易吸上多張板，導致機械手在運行過程中發(fā)生掉板現(xiàn)象，上料到 主機時的位置不夠精確，在兩張板同時上料時占用空間較大。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的主要目的在于提供一種上下料機械手系統(tǒng)，其可以實現(xiàn)兩 張板同時上下料且節(jié)省空間。
本實用新型的另一目的在于提供一種上下料機械手系統(tǒng)，其可以避免機 械手在運行過程中的掉板現(xiàn)象，避免上料到主機時的位置不夠精確。
為實現(xiàn)在上述目的，本實用新型提供一種上下料機械手系統(tǒng)，用于在主
機兩側(cè)分別供應和取走物料板，其包括設于主機一側(cè)的上料機械手導軌、 上料第一機械手、上料第二機械手、上料托盤和整板器，設于主機另一側(cè)的下料機械手導軌、下料第一機械手、下料第二機械手、下料托盤和過渡平
臺，以及控制系統(tǒng)；該上料機械手導軌自該主機由近及遠依次設有上料位
置、調(diào)整位置、上料倒料位置、取料位置，該上料第一機械手在所述取料位 置和上料位置之間移動，該上料第二機械手在上料倒料位置和上料位置之間 移動，該上料托盤對應取料位置而設置，該整板器對應于上料倒料位置而設
置；該下料機械手導軌自該主機由近及遠依次設有下料位置、下料倒料位 置、放料位置，該下料第一機械手在所述下料位置和下料倒料位置之間移 動，該下料第二機械手在下料位置和放料位置之間移動，該下料托盤對應放 料位置而設置，該過渡平臺對應于下料倒料位置而設置；該控制系統(tǒng)控制所 述上料第一機械手、上料第二機械手、上料托盤、下料第一機械手、下料第 二機械手、下料托盤的動作。
其中，所述主機為激光鉆孔機。
其中，所述上料第一機械手所抓取的物料板首先放置到所述整板器上， 由該整板器整理后，再由所述上料第二機械手抓取。
其中，所述上料第一機械手設有抖料氣缸。
其中，對應于所述取料位置設有吹料氣缸。
其中，所述控制系統(tǒng)包括電氣控制部分和氣路控制部分。
其中，所述電氣控制部分由可編程控制器、人機界面、定位模塊、伺服 驅(qū)動器、伺服電機和電源組成；該可編程控制器分別與人機界面、定位模 塊、伺服驅(qū)動器通訊連接，該定位模塊與該伺服驅(qū)動器通訊連接，該伺服驅(qū) 動器驅(qū)動該伺服電機，所述電源分別向該可編程控制器和人機界面供電。
其中，所述可編程控制器向所述定位模塊發(fā)出位移指令，該定位模塊響 應位移指令向所述伺服驅(qū)動器發(fā)出相對應的位移脈沖，所述伺服驅(qū)動器根據(jù) 收到的脈沖去驅(qū)動伺服電機執(zhí)行位移運動。
其中，所述人機界面為觸摸屏。
其中，所述氣路控制部分包括空氣干燥過濾裝置、氣壓檢測傳感器和電 磁閥，壓縮空氣在經(jīng)過該空氣干燥過濾裝置過濾后，流到該電磁閥，氣壓檢 測傳感器檢測到氣壓在設定范圍內(nèi)時，所述電磁閥促使抖料氣缸或吹料氣缸 動作，從而完成抖料或吹料的操作。綜上所述，本實用新型提供了一種安全可靠、方便調(diào)整、結(jié)構緊湊、易 于控制且實現(xiàn)自動化程度高的高速、高精度、高穩(wěn)定的上下料機械手系統(tǒng)。 通過整板器實現(xiàn)了機械手只占一張板的空間實現(xiàn)了兩張板的同時上料，節(jié)省 了一半的空間；使用抖料和吹料解決在機械手吸板過程中吸上多張板，導致
機械手在運行過程中的掉板現(xiàn)象，以及上料到平臺時的位置不夠精確的問 題。
為更進一步闡述本實用新型為實現(xiàn)預定目的所采取的技術手段及功效， 請參閱以下有關本實用新型的詳細說明與附圖，相信本實用新型的目的、特 征與特點，應當可由此得到深入且具體的了解，然而附圖僅提供參考與說明
用，并非用來對本實用新型加以限制。以下結(jié)合附圖，通過對本實用新型的具體實施方式
詳細描述，將使本實 用新型的技術方案及其他有益效果顯而易見。 附圖中，


圖1為本實用新型上下料機械手系統(tǒng)一較佳實施例的系統(tǒng)結(jié)構示意圖； 圖2為本實用新型上下料機械手系統(tǒng)一較佳實施例的電氣控制部分的模 塊示意圖。
具體實施方式
參閱
圖1，其為本實用新型上下料機械手系統(tǒng)一較佳實施例的系統(tǒng)結(jié)構 示意圖，在此較佳實施例中，該上下料機械手系統(tǒng)用于在主機1左右兩側(cè)分 別供應和取走物料板，包括設于主機1右側(cè)的上料機械手導軌2、上料第
一機械手3、上料第二機械手4、上料托盤5和整板器6，設于主機l左側(cè)的 下料機械手導軌7、下料第一機械手8、下料第二機械手9、下料托盤10和 過渡平臺11，以及控制系統(tǒng)(圖未示)；該上料機械手導軌2自該主機1由 近及遠依次設有上料位置P3、調(diào)整位置P2、上料倒料位置Pl、取料位置 P0，該上料第一機械手3在取料位置P0和上料位置P3之間移動，該上料第 二機械手4在上料倒料位置Pl和上料位置P3之間移動，該上料托盤5對應 取料位置P0而設置，該整板器6對應于上料倒料位置Pl而設置；該下料機械手導軌7自該主機l由近及遠依次設有下料位置P4、下料倒料位置P5、放 料位置P6，該下料第一機械手8在下料位置P4和下料倒料位置P5之間移 動，該下料第二機械手9在下料位置P4和放料位置P6之間移動，該下料托 盤10對應放料位置P6而設置，該過渡平臺11對應于下料倒料位置P5而設 置；控制系統(tǒng)控制上料機械手(上料第一機械手3、上料第二機械手4)、上 料托盤5、下料機械手(下料第一機械手8、下料第二機械手9)、下料托盤 10的動作，從而進行上下物料的操作，各個部分可以同時動作，達到高速、 高精度的聯(lián)動，也可以分開單獨工作。
通過控制系統(tǒng)控制各部分的動作順序，可以完成特定的工作步驟，例如 在本較佳實施例中，按照下述工作方式，可同時進行兩張板的上下料。
上料托盤5中的物料在經(jīng)過抖料和吹料后，用上料第一機械手3抓起第 一張板移動到上料倒料位置Pl并放到整板器6上(抖料和吹料可以防止兩張 板子粘在一塊)，然后再回到取料位置P0;然后，上料第一機械手3從上料 托盤5抓取第二張板，上料第二機械手4在整板器6整理好第一張板后，下 去抓第一張板，兩張板抓好以后上料第一機械手3移動到上料倒料位置Pl將 第二張板也整好，再由上料第一機械手3移動到調(diào)整位置P2并下去抓取第二 張板子，當板子抓好后即"倒料"完成，上料第二機械手4停在調(diào)整位置P2 等待控制系統(tǒng)向上料第二機械手4發(fā)可以上料的信號，收到信號后上料第二 機械手4將抓取的兩張板上料到主機1的加工臺面上(如果此時下料機械手 有不能上料互鎖信號那么上料機械手將不能執(zhí)行上料動作)；在只有最后一張 板的時候，不執(zhí)行第二張板的抓取，第一張整理并抓好后就移動到調(diào)整位置 P2等待可以上料信號，并向控制系統(tǒng)發(fā)出只有一張板的單板信號。
上料托盤5是為上料第一機械手3提供PCB板的工作平臺，當上料第 一機械手3需要向主機1上料時，上料托盤5會上升到上料第一機械手3能 抓到上料托盤5上物料的高度(取料位置P0)，上料第一機械手3抓走一張 板后，上料托盤5會上升到上料第一機械手3的抓料位置，等待上料第一機 械手3再次抓料。
下料第一機械手8從主機1的加工平臺上將板子抓走后先放一張到下料 托盤10,另一張暫放到過渡平臺上11，再通過"倒料"放到下料托盤10。 只有一張板的時候只是下料第二機械手9到主機1的平臺上取料，且不執(zhí)行"倒料"動作。如果從主機1抓取的物料是主機1加工出來的品質(zhì)不良的物 料，控制系統(tǒng)會向下料機械手發(fā)出加工不良信號，下料機械手在放物料時將 與好的物料錯開來放置，避免混淆。
下料托盤10在下料機械手需要放物料時將上升到適合放物料的高度， 下料機械手每放一張板下料托盤都會下降到放料位置等待下料機械手放下一
張物料，當下料托盤10裝載物料達到所能承載的上限(高度或重量)，系統(tǒng)
會發(fā)出報警信號并在人機界面上顯示出來。
在此較佳實施例中，主機1可以為激光鉆孔機或其它加工設備；此外， 所述上料第一機械手3還設有抖料氣缸12，而且，對應于取料位置P0還設 有吹料氣缸(圖未示)，從而可分別用于完成"抖料"和"吹料"的操作。
該較佳實施例中，其控制系統(tǒng)包括電氣控制部分和氣路控制部分。如圖 2所示，其為本實用新型上下料機械手系統(tǒng)一較佳實施例的電氣控制部分的 模塊示意圖。電氣控制部分由可編程控制器20、人機界面21、定位模塊 22、伺服驅(qū)動器23、伺服電機24和電源25組成；該可編程控制器20分別 與人機界面21、定位模塊22、伺服驅(qū)動器23通訊連接，定位模塊22與伺服 驅(qū)動器23通訊連接，伺服驅(qū)動器23驅(qū)動伺服電機24，電源25分別向可編 程控制器20和人機界面21供電。人機界面21可采用觸摸屏。
本實用新型通過對可編程控制器20編寫程序及內(nèi)部參數(shù)設定來實現(xiàn)可編 程控制器20與人機界面21和定位模塊22進行通信連接、交換數(shù)據(jù)；同時根 據(jù)對輸入信號的響應來完成各個動作的協(xié)調(diào)與執(zhí)行，并輸出相應的響應信 號；機械手的移動、托盤的升降主要是通過伺服驅(qū)動器23控制伺服電機24 執(zhí)行。
可編程控制器20是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，本實用新型通過編寫 相應的程序控制指令燒入可編程控制器20內(nèi)部程序存儲器來執(zhí)行邏輯運算、 順序控制、定時、計數(shù)和算術運算，并通過數(shù)字式的輸入輸出來控制機械手 的運行；同時通過對可編程控制器20內(nèi)部參數(shù)的設定來完成其與人機界面 21和定位模塊22之間的通信連接和數(shù)據(jù)交換。通過人機界面21可以向可編 程控制器20內(nèi)部輸入?yún)?shù)，也可以觸摸上面的按扭向可編程控制器20輸入 信號。當位移條件都滿足時，可編程控制器20向定位模塊22發(fā)出位移指 令，定位模塊22響應位移指令向伺服驅(qū)動器23發(fā)出相對應的位移脈沖，伺
8服驅(qū)動器23根據(jù)收到的脈沖去驅(qū)動伺服電機24執(zhí)行位移運動，從而驅(qū)動機 械手等部件運動。以手動操作為例，假定從人機界面上設定上料位置為 500mm，觸摸人機界面21上的上料按扭，可編程控制器20在接收到輸入信 號后立即驅(qū)動；上料第一機械手3從上料托盤5抓料，抓好料后向定位模塊 22發(fā)出指令，定位模塊22根據(jù)從可編程控制器20接收到的位移數(shù)據(jù)，相對 應的向伺服驅(qū)動器23發(fā)出移動到500mm位置所需要的脈沖串，在各種安全 移動條件都滿足的條件下，伺服驅(qū)動器23按照脈沖數(shù)量驅(qū)動伺服電機移動到 500mm的位置。將板子放在整板器上6,重新回到取料位置PO抓第二張物 料，這種控制方式一般稱其為"倒料"，從而能為機械手節(jié)約50%的空間。
該較佳實施例中，氣路控制部分包括空氣干燥過濾裝置、氣壓檢測傳感 器和電磁閥；以手動操作"抖料"為例，假定上料第一機械手3要完成一個 抓料過程中的抖料動作，壓縮空氣在經(jīng)過空氣干燥過濾裝置干燥過濾后，流 到電磁閥，當觸摸人機界面21上的機械手"抖料"按扭時，如果氣壓檢測傳 感器設定的范圍是0.5 0.8MPa，此時的氣壓壓力滿足設定要求，那么可編程 控制器20響應"抖料"信號，同時輸出一個執(zhí)行信號驅(qū)動電磁閥促使抖料氣 缸12動作，完成"抖料"任務；如果氣壓不夠則不能執(zhí)行，則在人機界面 21上顯示報警信息；經(jīng)過"抖料"后，上料第一機械手3每次只能抓起一張 板子，即使有板子粘在一起也會掉回上料托盤5，有利于上料的快速與流 暢。
綜上所述，本實用新型提供了一種安全可靠、方便調(diào)整、結(jié)構緊湊、易 于控制且實現(xiàn)自動化程度高的高速、高精度、高穩(wěn)定的上下料機械手系統(tǒng)。 本實用新型利用定位模塊與伺服單元的結(jié)合來實現(xiàn)在定位移動過程中精確控 制；通過"倒料"來達到兩張板子同時上料和下料，而直接用普通的機械手 占這么小的空間是不可能實現(xiàn)的；在上料過程中使用整板器作為暫放板子的 依托，下料的時候使用過渡平臺為依托，實現(xiàn)兩張板子的同時上下料，機械 手只占一張板的空間實現(xiàn)了兩張板的同時上料，節(jié)省了一半的空間；使用 "抖料"和"吹料"更容易在解決在機械手吸板過程中吸上多張板，導致機械 手在運行過程中的掉板現(xiàn)象，通過"抖料"和"吹料"，光滑的板子不容易粘 在一起，可以確保每次上料的速度和效率，上料過程更加的流暢。以上所述，對于本領域的普通技術人員來說，可以根據(jù)本實用新型的技 術方案和技術構思作出其他各種相應的改變和變形，而所有這些改變和變形 都應屬于本實用新型后附的權利要求的保護范圍。
權利要求1、一種上下料機械手系統(tǒng)，用于在主機兩側(cè)分別供應和取走物料板，其特征在于，包括設于主機一側(cè)的上料機械手導軌、上料第一機械手、上料第二機械手、上料托盤和整板器，設于主機另一側(cè)的下料機械手導軌、下料第一機械手、下料第二機械手、下料托盤和過渡平臺，以及控制系統(tǒng)；該上料機械手導軌自該主機由近及遠依次設有上料位置、調(diào)整位置、上料倒料位置、取料位置，該上料第一機械手在所述取料位置和上料位置之間移動，該上料第二機械手在上料倒料位置和上料位置之間移動，該上料托盤對應取料位置而設置，該整板器對應于上料倒料位置而設置；該下料機械手導軌自該主機由近及遠依次設有下料位置、下料倒料位置、放料位置，該下料第一機械手在所述下料位置和下料倒料位置之間移動，該下料第二機械手在下料位置和放料位置之間移動，該下料托盤對應放料位置而設置，該過渡平臺對應于下料倒料位置而設置；該控制系統(tǒng)控制所述上料第一機械手、上料第二機械手、上料托盤、下料第一機械手、下料第二機械手、下料托盤的動作。
2、 如權利要求1所述的上下料機械手系統(tǒng)，其特征在于，所述主機為激 光鉆孔機。
3、 如權利要求1所述的上下料機械手系統(tǒng)，其特征在于，所述上料第一 機械手所抓取的物料板首先放置到所述整板器上，由該整板器整理后，再由 所述上料第二機械手抓取。
4、 如權利要求1所述的上下料機械手系統(tǒng)，其特征在于，所述上料第一 機械手設有抖料氣缸。
5、 如權利要求1所述的上下料機械手系統(tǒng)，其特征在于，對應于所述取 料位置設有吹料氣缸。
6、 如權利要求4或5所述的上下料機械手系統(tǒng)，其特征在于，所述控制 系統(tǒng)包括電氣控制部分和氣路控制部分。
7、 如權利要求6所述的上下料機械手系統(tǒng)，其特征在于，所述電氣控制 部分由可編程控制器、人機界面、定位模塊、伺服驅(qū)動器、伺服電機和電源 組成；該可編程控制器分別與人機界面、定位模塊、伺服驅(qū)動器通訊連接，該定位模塊與該伺服驅(qū)動器通訊連接，該伺服驅(qū)動器驅(qū)動該伺服電機，所述 電源分別向該可編程控制器和人機界面供電。
8、 如權利要求7所述的上下料機械手系統(tǒng)，其特征在于，所述可編程控 制器向所述定位模塊發(fā)出位移指令，該定位模塊響應位移指令向所述伺服驅(qū) 動器發(fā)出相對應的位移脈沖，所述伺服驅(qū)動器根據(jù)收到的脈沖去驅(qū)動伺服電 機執(zhí)行位移運動。
9、 如權利要求7所述的上下料機械手系統(tǒng)，其特征在于，所述人機界面 為觸摸屏。
10、 如權利要求6所述的上下料機械手系統(tǒng)，其特征在于，所述氣路控 制部分包括空氣干燥過濾裝置、氣壓檢測傳感器和電磁閥，壓縮空氣在經(jīng)過 該空氣干燥過濾裝置過濾后，流到該電磁閥，氣壓檢測傳感器檢測到氣壓在 設定范圍內(nèi)時，所述電磁閥促使抖料氣缸或吹料氣缸動作，從而完成抖料或 吹料的操作。
專利摘要一種上下料機械手系統(tǒng)，用于在主機兩側(cè)分別供應和取走物料板，包括設于主機一側(cè)的上料機械手導軌、上料第一機械手、上料第二機械手、上料托盤和整板器，設于主機另一側(cè)的下料機械手導軌、下料第一機械手、下料第二機械手、下料托盤和過渡平臺，以及控制系統(tǒng)；上料第一機械手在取料位置和上料位置之間移動，上料第二機械手在上料倒料位置和上料位置之間移動；該下料第一機械手在所述下料位置和下料倒料位置之間移動，下料第二機械手在下料位置和放料位置之間移動；該控制系統(tǒng)控制各部件的動作。本實用新型提供了一種安全可靠、方便調(diào)整、結(jié)構緊湊、易于控制且實現(xiàn)自動化程度高的高速、高精度、高穩(wěn)定的上下料機械手系統(tǒng)。
文檔編號B25J9/16GK201329585SQ200820213679
公開日2009年10月21日 申請日期2008年11月21日 優(yōu)先權日2008年11月21日
發(fā)明者吳超森, 方志鑫, 強 李, 翟學濤, 群 雷, 高云峰 申請人:深圳市大族激光科技股份有限公司;深圳市大族數(shù)控科技有限公司