一种全自动上下料双面研磨抛光设备

技术领域

本发明涉及光学玻璃研磨抛光设备领域，特别涉及光学玻璃一种全自动上下料双面研磨抛光设备。

背景技术

研磨机广泛应用于压电晶体、化合物半导体、硅晶体、光学玻璃、陶瓷片、视窗玻璃、金属材料、蓝宝石以及其他硬脆性材料的高精度，进行双面研磨/抛光加工。但是，现有的研磨机占用了较大的空间体积，占用的场地成本较高，例如流水线的结构。同时，现有的研磨机只能适用于单一要求的加工(一般为单面打磨)，例如打磨、抛光；且加工时不能根据实际情况，打磨不同的精度，同时噪音较大，且加工精度不能精确地控制。

例如中国专利201820074582.1其主要采用人工的方式上下料，其主要原因是游星轮的位置不能精确的控制，其中当外齿圈和内齿圈位置不一致时，游星轮在公转的同时也会产生自转，因此两个维度的控制比较难溯源，当加工中出现不良品或加工精密超出预期时，不能获取预定周期的数据。

其中现有的游星轮采用的是人工上下料的方式，其主要原因是游星轮的自转位置和公转位置不能精确地控制，且采用视觉定位装置也存在受研磨液影响探测范围，导致不能精确放位。同时，现有的设备体积较大，且换位或夹取的一致性较差，容易出现相互干涉的问题，因此在设计时对于空间的要求也会随着增加，同样的设备成本也较高。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种全自动上下料双面研磨抛光设备，旨在通过精确控制游星轮的自转以及公转，从而实现自动化的上下料，且加工稳定，且可以数据溯源，获取相应的加工信息，适合应用智能工厂MES制造体系。

为实现上述目的，本发明提出一种全自动上下料双面研磨抛光设备，包括：

自动化机构；

研磨机构，所述研磨机构包括枢转安装于机架的下磨盘、设于下磨盘内侧的内齿圈、设于下磨盘外侧的外齿圈以及与下磨盘相对设置的上磨盘，所述内齿圈和外齿圈之间设有游星轮，所述游星轮设有多个治具槽；所述游星轮设有多个且间隔设置，所述游星轮的两端分别与内齿圈和外齿圈相互啮合；

所述下磨盘与第一驱动装置相连接并可驱动其转动，所述内齿圈与第二驱动装置相连接并可驱动其转动，所述外齿圈与第三驱动装置相连接并可驱动其转动，所述上磨盘与第四驱动装置相连接；

所述第二驱动装置为第二伺服电机，所述第二伺服电机可获取内齿圈的第一转速以及第一行程位置，且可控制内齿圈的转速；

所述第三驱动装置为第三伺服电机，所述第三伺服电机可获取外齿圈的第二转速以及第二行程位置，且可控制外齿圈的转速；

当内齿圈和外齿圈转速相异时，所述游星轮可沿游星轮轴心转动以及沿下磨盘轴心转动，

控制系统通过第一行程位置、第一转速、第二行程位置以及第二转速获取游星轮的自转位置和公转位置；

所述研磨机构的两侧分别设有上料位和下料位，所述上料位和下料位分别用于将光学玻璃放置于游星轮的治具槽和将治具槽的光学玻璃取出；

所述上料位和下料位结构相同，包括用于运输载具的第一运输机构、用于将光学玻璃翻转并移动的三轴机器人、用于运输水平放置的居中定位装置的第二运输机构以及用于将第二运输机构的光学玻璃架并移动的SCARA四轴机器人；所述三轴机器人可将光学玻璃从载具移动至第二运输机构，所述SCARA四轴机器人用于将多个光学玻璃沿预定位置排列并与治具槽的位置一致；

所述居中定位装置用于放置光学玻璃并使其沿基准位置移动；

所述下磨盘还设有研磨液循环系统，所述自动化机构还设有超声波清洗装置。

本发明技术方案在实际的加工过程中，首先通过第二伺服电机和第三伺服电机的使用，通过控制内齿圈和外齿圈的转速带动游星轮公转以及自转，且可通过转速比的调整，使游星轮的公转位置和自转位置可以处于预定的位置，并与SCARA四轴机器人同时夹取的光学玻璃位置与治具槽的位置一致，从而可以实现SCARA四轴机器人的同时上下料，即将位于治具槽的光学玻璃同时取出或同时放置，有效提高了研磨抛光效率，且通过第一运输机构、第二运输机构、三轴机器人、SCARA四轴机器人以及居中定位装置配合，可以实现自动化的上料以及下料；当在上料位和下料位放置AGV机器人收发物料时，适合应用智能工厂MES制造体系；其中关键的研磨抛光步骤通过第一驱动装置、第四驱动装置的研磨抛光可以实现光学玻璃的上下两面研磨抛光溯源；第三驱动装置和第二驱动装置则可以实现对光学玻璃自转和公转转速和研磨抛光效率的精密度进行溯源，从而实现系统精密化控制。

其中，当游星轮的自转位置均处于预定的原点时，内齿轮和外齿轮可以保持一致的转速，从而实现游星轮的自转停止，只实现公转；

技术核心是通过无线射频识别PFID和计算机逻辑算法来控制游星盘自转和公转换位，产品研磨或抛光完后精准追踪定位游星盘位置，再由机器人执行物料上下料，来实现全自动双面研磨抛光设备。大大提高生产效率和产品质量。填补这么多年行业中，双面研磨机无法实现全自动上下料，靠操作员作业手工物料上下料。

附图说明

图1为本设备立体示意图；

图2为三轴机器人立体示意图；

图3为SCARA四轴机器人立体示意图；

图4为研磨机构立体示意图一；

图5为研磨机构剖视图；

图6为研磨机构结构示意图；

图7为第一运输机构或第二运输机构示意图一；

图8为第一运输机构或第二运输机构示意图二；

图9为第一运输机构或第二运输机构示意图三；

图10为居中定位装置立体示意图；

图11为居中定位装置摆动示意图；

图12为居中定位装置背视图；

图13为研磨机构立体示意图二。

图中，

1为机架，11为上料位，12为下料位；

2为研磨机构，21为上磨盘，22为下磨盘，23为内齿圈，24为外齿圈，25为游星轮，26为治具槽，

31为第一运输机构，311为载具，32为第二运输机构，321为居中定位装置；

41为三轴机器人，411为纵向移动架，412为横向移动架，413为伸缩移动架，414为摆动电机，415为第一吸盘组件；

511为研磨液循环系统，512为超声波清洗装置，

52为SCARA四轴机器人，521为底座，522为第一转动臂、523为第二转动臂、524为竖直杆，525为安装盘，526为伸缩气缸，527为第二吸盘组件；

61为第一位置感应装置，62为第二位置感应装置，63为第一无线射频识别PF I D装置，64为第二无线射频识别PFID装置；

7为支撑板，71为空置位，72为夹取位，73为第一移动座，74为第二移动座，75为第一导轨，76为第二导轨，77为主动轴，78为从动轴，79为齿轮带，791为上带，792为下带，

8为水平伸缩气缸，81为导向套，82为导向柱，83为导向轮，84为导向槽；

9为底板，91为滑动板，92为校正座，93为中轴，94为连杆，95为复位弹簧；101为自转，102为公转。

具体实施方式

下面将结合附图，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的一部分实施例，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作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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底、内、外、垂向、横向、纵向，逆时针、顺时针、周向、径向、轴向……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”或者“第二”等的描述，则该“第一”或者“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1至图13所示，一种全自动上下料双面研磨抛光设备，包括：

自动化机构1；

研磨机构2，所述研磨机构2包括枢转安装于机架1的下磨盘22、设于下磨盘22内侧的内齿圈23、设于下磨盘22外侧的外齿圈24以及与下磨盘22相对设置的上磨盘21，所述内齿圈23和外齿圈24之间设有游星轮25，所述游星轮25设有多个治具槽26；所述游星轮25设有多个且间隔设置，所述游星轮25的两端分别与内齿圈23和外齿圈24相互啮合；

所述下磨盘22与第一驱动装置相连接并可驱动其转动，所述内齿圈23与第二驱动装置相连接并可驱动其转动，所述外齿圈24与第三驱动装置相连接并可驱动其转动，所述上磨盘21与第四驱动装置相连接；

所述第二驱动装置为第二伺服电机，所述第二伺服电机可获取内齿圈23的第一转速以及第一行程位置，且可控制内齿圈23的转速；

所述第三驱动装置为第三伺服电机，所述第三伺服电机可获取外齿圈24的第二转速以及第二行程位置，且可控制外齿圈24的转速；

当内齿圈23和外齿圈24转速相异时，所述游星轮25可沿游星轮25轴心转动以及沿下磨盘22轴心转动，

控制系统通过第一行程位置、第一转速、第二行程位置以及第二转速获取游星轮25的自转101位置和公转102位置；

所述研磨机构2的两侧分别设有上料位11和下料位12，所述上料位11和下料位12分别用于将光学玻璃放置于游星轮25的治具槽26和将治具槽26的光学玻璃取出；

所述上料位11和下料位12结构相同，包括用于运输载具311的第一运输机构31、用于将光学玻璃翻转并移动的三轴机器人、用于运输水平放置的居中定位装置321的第二运输机构32以及用于将第二运输机构32的光学玻璃架并移动的SCARA四轴机器人52；所述三轴机器人41可将光学玻璃从载具311移动至第二运输机构32，所述SCARA四轴机器人52用于将多个光学玻璃沿预定位置排列并与治具槽26的位置一致；

所述居中定位装置321用于放置光学玻璃并使其沿基准位置移动；

所述下磨盘22还设有冷却液循环系统511，所述机架1还设有超声波清洗装置512，当打磨完成后光学玻璃会残留研磨粉尘以及液体，SCARA四轴机器人52可将光学玻璃移动至超声波清洗液内进行清洗再夹持入载具311内。

在实际的加工过程中，首先通过第二伺服电机和第三伺服电机的使用，通过控制内齿圈23和外齿圈24的转速带动游星轮25公转102以及自转101，且可通过转速比的调整，使游星轮25的公转102位置和自转101位置可以处于预定的位置，并与SCARA四轴机器人52同时夹取的光学玻璃位置与治具槽26的位置一致，从而可以实现SCARA四轴机器人52的同时上下料，即将位于治具槽26的光学玻璃同时取出或同时放置，有效提高了研磨抛光效率，且通过第一运输机构31、第二运输机构32、三轴机器人、SCARA四轴机器人52以及居中定位装置321配合，可以实现自动化的上料以及下料；当在上料位11和下料位12放置AGV机器人收发物料时，可以实现全程无人控制加工；其中关键的研磨抛光步骤通过第一驱动装置、第四驱动装置的打磨可以实现光学玻璃的上下两面研磨抛光以及研磨抛光溯源；第三驱动装置和第二驱动装置则可以实现对光学玻璃自转101和公转102转速和打磨效率的精密度进行溯源，从而实现系统精密化控制。

其中，当游星轮25的自转101位置均处于预定的原点时，内齿轮和外齿轮可以保持一致的转速，从而实现游星轮25的自转101停止，只实现公转102。

在本发明实施例中，所述内齿圈23设有第一位置感应装置61，所述机架1设有与第一位置感应装置61相配合的第一位置接收装置；

所述外齿圈24设有第二位置感应装置62，所述机架1设有与第二位置感应装置62相配合的第二位置接收装置；所述内齿圈23设有第一无线射频识别PFID装置63，所述机架1设有与第一无线射频识别PFID装置63相配合的第一无线射频识别PF ID装置；所述外齿圈24设有第二无线射频识别PF ID装置64，所述自动化机构1设有与第二无线射频识别PFID装置64相配合的第二无线射频识别PFID装置。(通过第一位置感应装置61和第二位置感应装置62的设置，可以实现内齿圈23和外齿圈24的精确位置控制，从而方便对位，同时优选的实施例中，第一位置感应装置61和第二位置感应装置62设置有五组，与游星轮25的数量对应。

通过第一无线射频识别PFI D装置63和第二无线射频识别PFID装置64的设置，起到了原点开关的作用，可以更加精确地控制内齿圈23和外齿圈24的位置停顿或转速的控制。通过伺服电机、无线射频识别PF I D装置和位置感应装置的三组数据结合计算机算法，可以更加精确地控制内齿圈23和外齿圈24的相对位置

在本发明实施例中，所述第一位置感应装置61和第一射频感应装置63相邻设置且设有多组；所述第二位置感应装置62和第二无线射频识别PFID装置64相邻设置且设有多组。

具体地，所述内齿圈23和外齿圈24分别设有第一定位点和第二定位销。通过定位销的设置可以减少游星轮25的磨损，当然具体实施例中定位销也可以为可拆卸设置，从而方便更换。

更具体地，所述第一运输机构31和第二运输机构32结构相同，包括间隔设置的两支撑板7、支撑板7的两端设有空置位71和夹取位72、水平滑动与支撑板7的第一移动座73以及可错位滑动的第二移动座74，当第一移动座73和第二移动座74相靠近时，所述第二移动座74可错位滑动至第一移动座73的下方位置且相互不干涉。通过错位设置的第一移动座73和第二移动座74，可以实现空载具311和放置有光学玻璃的载具311在上料位11和夹取位72之间相互交替更换，且支撑板7的长度较短，同时行程稳定，在优选实施例中可以采用单一驱动装置或双驱动装置进行驱动第一移动座73和第二移动座74的同时移动；当位于第二运输机构32时，第一移动座73和第二移动座74用于空的居中定位装置321和放置有光学玻璃的居中定位装置321在夹取位72和空置位71之间相互交替工作，第一移动座73和第二移动座74相互不干涉，交替上下料效率有效提升，且载具311或居中定位装置321运行稳定。

进一步地，所述支撑板7的顶部设有第一导轨75，所述第一移动座73设有与第一导轨75相配合的第一滑块；

所述支撑板7的中部设有第二导轨76，所述第二移动座74设有与第二导轨76相配合的第二滑块，所述第一移动座73与第二滑块之间设有升降装置，并可带动第二移动座74上下移动；所述支撑板7设有至少一个水平驱动装置用于驱动第一移动座73和/或第二移动座74水平滑动。

在具体实施例中，本发明通过一个驱动装置实现了第一移动座73、第二移动座74以及升降装置的同时工作，实现了第一移动座73和第二移动座74交错运动的同时也实现了位置的切换。

更进一步地，所述支撑板7枢转安装有主动轴77和从动轴78；闭环设置于主动轴77和从动轴78外周的齿轮带79；所述第一滑块和第二滑块分别于齿轮带79的上带791和下带792相连接，所述第二滑块与水平伸缩气缸8相连接；所述第二导轨76的下方设有两端水平中部向下凹设的导向槽84，所述第二滑块设有导向套81，所述第二移动座74设有与导向套81相配合的导向柱82，所述导向柱82的底部伸出导向套81的下端，并连接有导向轮83，所述导向轮83可沿导向槽84的轨迹滑动并带动第二移动座74在与第一移动座73相靠近时下沉。通过单一的水平伸缩气缸8的设置，通过第二滑块的往复运动，带动齿轮带79运动，并带动第一滑块运动，当第二滑块运动的同时第二移动座74通过导向槽84和导向轮83的配合实现了非水平工作。

在本发明实施例中，所述居中定位装置321包括底板9、设于底板9两侧的滑动板91以及设于滑动板91端部的校正座92，所述校正座92呈折弯状设置，所述校正座92与滑动板91的折角端设有枢转部，所述底板9的底壁设有伸缩装置，所述伸缩装置可驱动两滑动板91在相靠近和相远离的位置之间运动，同时校正座92可沿枢转部摆动。实现了一个驱动结构即可实现连个校正座92的摆动以及滑动板91的移动。

具体地，所述底板9设有横向导轨，所述滑动板91设有与横向导轨相配合的横向滑块，所述底板9底壁的中部设有枢转设置的中轴93，所述中轴93的两端分别枢转安装有连杆94，所述连杆94的另一端与滑动板91相连接，当伸缩装置驱动其中一个滑动板91运动时，则另一个滑动板91同步运动；

所述校正座92的枢转部设有复位弹簧95，所述复位弹簧95可对校正座92施加向外摆动的弹力，当滑动板91相靠近时，所述滑动板91可对复位弹簧95施加压力并使其回正。通过一套伸缩装置，即可实现同时驱动两个滑动板91以及设于两个滑动板91的四个校正座92，从而实现了稳定使用，且结构更加简单稳定。

在本发明实施例中，所述三轴机器人41包括纵向移动架411、滑动安装于纵向移动架411的横向移动架412以及设于横向移动架412的伸缩移动架413，所述伸缩移动架413的伸缩端设有摆动电机414，所述摆动电机414的驱动端设有第一吸盘组件415；从而实现了将竖直放置的光学玻璃水平放置于居中定位装置321上；或将放置于居中定位装置321的光学玻璃竖直放置在载具311上。

所述SCARA四轴机器人52包括底座521、水平枢转安装于底座521的第一转动臂522、水平枢转安装于第一转动臂522的第二转动臂523、设于第二转动臂523的竖直杆524以及设于枢转杆的安装盘525，所述安装盘设有沿预定规则排列的伸缩气缸526，所述伸缩气缸526的底部设有第二吸盘组件527。其中的预定排列与治具槽26的排列一致，从而实现同时夹取或放置多个光学玻璃在居中定位装置321和游星轮25之间切换。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。