一种光学球面铣磨机器人自动取放镜片装置

技术领域

本发明涉及光学元件加工领域，具体是一种光学球面铣磨机器人自动取放镜片装置。

背景技术

目前在光学球面铣磨中，大部分是靠人工手动取放镜片，由于每片铣磨时间较短，取放镜片频繁，操作人员的劳动强度特别大。有少数增加机械手来改善劳动强度，但是由于代价昂贵，再加上由于单臂的机械手取放镜片需要两次动作，取放镜片过程消耗时间过长，严重影响生产效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种光学球面铣磨机器人自动取放镜片装置，采用双臂同时动作，缩短了取放镜片时间，使生产效率得到大大提高。

本发明的技术方案为：

一种光学球面铣磨机器人自动取放镜片装置，包括有水平设置的主轴座支架、分别固定于主轴座支架两端的铣磨后镜片存放过渡盘和铣磨前镜片存放过渡盘、设置于主轴座支架中部侧方的镜片铣磨夹具座、固定于主轴座支架中部的吸盘旋转主轴座和旋转步进电机、与旋转步进电机驱动轴连接的编码器、位于吸盘旋转主轴座上方且与旋转步进电机驱动轴连接的气缸固定座、固定于气缸固定座上的升降气缸、连接于升降气缸活塞杆上且为L形结构的吸盘架、分别设置于吸盘架两端上的铣磨后镜片取放吸盘和铣磨前镜片取放吸盘、与铣磨后镜片取放吸盘和铣磨前镜片取放吸盘连接的负压管路、与升降气缸连接的气缸控制气路、以及控制器；

所述的铣磨后镜片存放过渡盘和铣磨前镜片存放过渡盘沿主轴座支架的轴向对称，所述的镜片铣磨夹具座与主轴座支架中心的水平连线垂直于主轴座支架的水平轴线且两者的垂直交点位于主轴座支架水平轴线的中点，所述的气缸固定座转动连接于吸盘旋转主轴座上，所述的旋转步进电机的驱动轴向上延伸，所述的气缸固定座固定于旋转步进电机驱动轴的顶端；

所述的升降气缸活塞杆的轴心和铣磨后镜片取放吸盘中心的水平距离、升降气缸活塞杆的轴心和铣磨前镜片取放吸盘中心的水平距离、升降气缸活塞杆的轴心和铣磨后镜片存放过渡盘中心的水平距离、升降气缸活塞杆的轴心和铣磨前镜片存放过渡盘中心的水平距离、升降气缸活塞杆的轴心和镜片铣磨夹具座中心的水平距离均相等，即旋转步进电机通过气缸固定座和升降气缸带动吸盘架旋转至铣磨前镜片取放吸盘置于铣磨前镜片存放过渡盘正上方时，铣磨后镜片取放吸盘位于镜片铣磨夹具座的正上方，铣磨前镜片取放吸盘置于镜片铣磨夹具座正上方时，铣磨后镜片取放吸盘位于铣磨后镜片存放过渡盘的正上方；

所述的负压管路上的真空电磁阀、气缸控制气路上的气缸电磁阀、旋转步进电机、编码器均与控制器连接。

所述的主轴座支架上固定连接有步进电机支架，所述的旋转步进电机固定于步进电机支架上且位于主轴座支架的下方，旋转步进电机的驱动轴朝上且旋转步进电机的驱动轴通过步进电机联轴器与吸盘旋转主轴座上的转轴连接，所述的气缸固定座固定连接于吸盘旋转主轴座的转轴上实现传动连接。

所述的旋转步进电机上固定连接有编码器支架，编码器固定于编码器支架上且位于旋转步进电机的下方，所述的编码器的转轴通过编码器联轴器与旋转步进电机的驱动轴固定连接。

所述的升降气缸上设置有分别与控制器连接的吸盘上位磁控开关和吸盘下位磁控开关。

所述的负压管路的进气口、气缸控制气路的进气口分别与四通阀的两个输出口连接，气源管与四通阀的输入口连接，四通阀的另一个输出口上连接有气缸压力传感器。

所述的负压管路包括有真空发生器进气管、真空电磁阀、真空发生器、三通接头、真空传感器和吸盘负压管，所述的真空发生器进气管的进气口与四通阀的其中一个输出口连接，真空发生器进气管的出气口通过真空电磁阀与真空发生器的进气口连接，三通接头的输入口与真空发生器的出气口连接，三通接头的其中一个输出口与吸盘负压管的进气口连接，铣磨后镜片取放吸盘和铣磨前镜片取放吸盘均与吸盘负压管的出气口连接，真空传感器连接于三通接头的另一个输出口上，所述的真空电磁阀、真空传感器均与控制器连接。

所述的气缸控制气路包括有与气缸进气管、吸盘上行连接气管、吸盘下行连接气管和气缸电磁阀，所述的气缸进气管的进气口与四通阀的其中一个输出口连接，气缸进气管的出气口、吸盘上行连接气管的一端、吸盘下行连接气管的一端分别与气缸电磁阀的三个接口连接，吸盘上行连接气管的另一端、吸盘下行连接气管的另一端均与升降气缸连接。

所述的控制器包括有单片机，分别与单片机连接的液晶显示屏、操作按键、旋转步进电机驱动器、通讯接口和报警指示灯。

所述的操作按键包括有分别与单片机连接的编码器复位按键、取片定位按键、放片定位按键、编码器读取键和取放启动按键。

本发明的优点：

本发明设置有同步驱动铣磨后镜片取放吸盘和铣磨前镜片取放吸盘，同步实现铣磨前镜片和铣磨后镜片的夹取和放置，缩短了取放镜片时间，大大提高了镜片铣磨前后的取放效率；本发明设置有编码器，根据编码器的采集值对吸盘架的旋转角度进行精确控制，保证铣磨后镜片取放吸盘和铣磨前镜片取放吸盘的准确定位；本发明的负压管路的负压情况通过真空传感器的采集值进行控制，气缸控制气路的气压通过气缸压力传感器的采集值进行控制，从而保证吸盘架的升降稳定、吸盘吸取镜片的稳定性；本发明设置有吸盘上位磁控开关和吸盘下位磁控开关，准确控制升降气缸升降的高度，保证了镜片的准确夹取和安稳放置。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图。

图2是本发明的俯视图。

图3是本发明的控制原理框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

见图1-图3，一种光学球面铣磨机器人自动取放镜片装置，包括有水平设置的主轴座支架1、分别固定于主轴座支架1两端的铣磨后镜片存放过渡盘2和铣磨前镜片存放过渡盘3、设置于主轴座支架1中部侧方的镜片铣磨夹具座4、固定于主轴座支架1中部的吸盘旋转主轴座5和旋转步进电机6、与旋转步进电机6驱动轴连接的编码器7、位于吸盘旋转主轴座5上方且与旋转步进电机6驱动轴连接的气缸固定座8、固定于气缸固定座8上的升降气缸9、连接于升降气缸9活塞杆上且为L形结构的吸盘架10、分别设置于吸盘架10两端上的铣磨后镜片取放吸盘11和铣磨前镜片取放吸盘12、与铣磨后镜片取放吸盘11和铣磨前镜片取放吸盘12连接的负压管路、与升降气缸9连接的气缸控制气路、以及控制器；

铣磨后镜片存放过渡盘2和铣磨前镜片存放过渡盘3沿主轴座支架1的轴向对称，镜片铣磨夹具座4与主轴座支架1中心的水平连线垂直于主轴座支架1的水平轴线且两者的垂直交点位于主轴座支架1水平轴线的中点；

主轴座支架1上固定连接有步进电机支架13，旋转步进电机6固定于步进电机支架13上且位于主轴座支架1的下方，旋转步进电机6的驱动轴朝上且旋转步进电机6的驱动轴通过步进电机联轴器14与吸盘旋转主轴座5上的转轴连接，气缸固定座8固定连接于吸盘旋转主轴座5的转轴上实现传动连接；

旋转步进电机6上固定连接有编码器支架15，编码器7固定于编码器支架15上且位于旋转步进电机6的下方，编码器7选用单圈绝对值编码器，编码器7的转轴通过编码器联轴器16与旋转步进电机6的驱动轴固定连接；

升降气缸9活塞杆的轴心和铣磨后镜片取放吸盘11中心的水平距离、升降气缸9活塞杆的轴心和铣磨前镜片取放吸盘12中心的水平距离、升降气缸9活塞杆的轴心和铣磨后镜片存放过渡盘2中心的水平距离、升降气缸9活塞杆的轴心和铣磨前镜片存放过渡盘3中心的水平距离、升降气缸9活塞杆的轴心和镜片铣磨夹具座4中心的水平距离均相等，即旋转步进电机6通过气缸固定座8和升降气缸9带动吸盘架10旋转至铣磨前镜片取放吸盘12置于铣磨前镜片存放过渡盘3正上方时，铣磨后镜片取放吸盘11位于镜片铣磨夹具座4的正上方，铣磨前镜片取放吸盘12置于镜片铣磨夹具座4正上方时，铣磨后镜片取放吸盘11位于铣磨后镜片存放过渡盘2的正上方；

升降气缸9上设置有吸盘上位磁控开关17和吸盘下位磁控开关18；

负压管路的进气口、气缸控制气路的进气口分别与四通阀19的两个输出口连接，气源管20与四通阀19的输入口连接，四通阀19的另一个输出口上连接有压力传感器21；

负压管路包括有真空发生器进气管22、真空电磁阀23、真空发生器24、三通接头25、真空传感器26和吸盘负压管27，真空发生器进气管22的进气口与四通阀19的其中一个输出口连接，真空发生器进气管22的出气口通过真空电磁阀23与真空发生器24的进气口连接，三通接头25的输入口与真空发生器24的出气口连接，三通接头25的其中一个输出口与吸盘负压管27的进气口连接，铣磨后镜片取放吸盘11和铣磨前镜片取放吸盘12均与吸盘负压管27的出气口连接，真空传感器26连接于三通接头25的另一个输出口上；

气缸控制气路包括有与气缸进气管28、吸盘上行连接气管29、吸盘下行连接气管30和气缸电磁阀31，气缸进气管28的进气口与四通阀19的其中一个输出口连接，气缸进气管28的出气口、吸盘上行连接气管29的一端、吸盘下行连接气管30的一端分别与气缸电磁阀31的三个接口连接，吸盘上行连接气管29的另一端、吸盘下行连接气管30的另一端均与升降气缸9连接；

控制器包括有单片机32，分别与单片机32连接的液晶显示屏33、操作按键34、旋转步进电机驱动器35、通讯接口36和报警指示灯37；

压力传感器21、气缸电磁阀31、吸盘上位磁控开关17、吸盘下位磁控开关18、真空电磁阀23、真空传感器26、编码器7均与控制器的单片机32连接，旋转步进电机6与旋转步进电机驱动器35连接。

其中，操作按键34包括有分别与单片机连接的编码器复位按键、取片定位按键、放片定位按键、编码器读取键和取放启动按键。

本发明的工作原理：

(1)、首先确定吸盘正常状态下的停留位，即铣磨后镜片取放吸盘11和铣磨前镜片取放吸盘12对称停放在镜片铣磨夹具座4的两边；

(2)、按下编码器复位按键，系统将编码器7自动复位到零点，然后按下取片定位按键，旋转步进电机6通过气缸固定座8和升降气缸9带动吸盘架10旋转至铣磨前镜片取放吸盘12置于铣磨前镜片存放过渡盘3正上方时，铣磨后镜片取放吸盘11位于镜片铣磨夹具座4的正上方后，按下编码器读取键，编码器值会显示在液晶显示屏33上，该值为取片定位值并存储进单片机32内；

(3)、按下放片定位按键，旋转步进电机6通过气缸固定座8和升降气缸9带动吸盘架10旋转至铣磨前镜片取放吸盘12置于镜片铣磨夹具座4正上方时，铣磨后镜片取放吸盘11位于铣磨后镜片存放过渡盘2的正上方后，按下编码器读取键，编码器值会显示在液晶显示屏33上，该值为放片定位值并存储进单片机32内；

(4)、初步调整完毕后，按下取放启动按键，压力传感器21检测管理压力是否正常，判定不正常时，单片机32启动报警指示灯37进行报警，判定正常时，单片机32立即控制旋转步进电机6带动吸盘架10旋转，当编码器7采集值到达取片定位值时，单片机32控制旋转步进电机6停止运行，然后单片机开启气缸电磁阀31，升降气缸9带动吸盘架10下行，直至吸盘下位磁控开关18启动，此时单片机32控制升降气缸9停止，然后单片机32开启真空电磁阀23，铣磨后镜片取放吸盘11和铣磨前镜片取放吸盘12同时通过负压将铣磨前镜片存放过渡盘3和镜片铣磨夹具座4上的镜片吸附起来，同时真空传感器26对负压管路的真空度进行检测，判定负压吸力是否正常，判定不正常时，单片机32启动报警指示灯37进行报警，判定正常时，单片机32关闭气缸电磁阀31，升降气缸9带动吸盘架10上行，直至吸盘上位磁控开关17启动，此时单片机32控制升降气缸9停止；

(5)、单片机32控制旋转步进电机6带动吸盘架10旋转，当编码器7采集值到达放片定位值时，单片机32控制旋转步进电机6停止运行，然后单片机开启气缸电磁阀31，升降气缸9带动吸盘架10下行，直至吸盘下位磁控开关18启动，此时单片机32控制升降气缸9停止，然后单片机32关闭真空电磁阀23，铣磨后镜片取放吸盘11和铣磨前镜片取放吸盘12同时将其上的镜片分别放置于镜片铣磨夹具座4和铣磨后镜片存放过渡盘2上，然后单片机32关闭气缸电磁阀31，升降气缸9带动吸盘架10上行，直至吸盘上位磁控开关17启动，此时单片机32控制升降气缸9停止；

(6)、单片机32控制旋转步进电机6带动吸盘架10旋转至初始停留位，同时编码器检测是否为零位，取放镜片过程结束。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。