FPC全自动插接流水线系统、面板检测装置以及方法

技术领域

本发明属于显示面板自动化生产领域，更具体地，涉及一种FPC全自动插接流水线系统、面板检测装置以及方法。

背景技术

FPC是柔性电路板(柔性PCB)，简称“软板”，FPC常用于在需要重复挠曲及一些小部件的链接，如手机翻盖弯折的部分、打印设备的链接打印头的部位等等。

如今，电子产品的规格越发细小，使用FPC软板连接到PCB的精度要求越来越高。目前的P板载台中，一套P板载台往往只能适用一种或者几种尺寸的PCB板，适用不够灵活，无法适应多尺寸、异形以及大尺寸的PCB板。自动化插接的设备也存在则定位不够精确的问题，容易发生误插、PCB板接口与FPC插接不到位、掉片、损伤PCB板接口的问题。此外，现有FPC的无法连续自动送料，造成了生产效率欠佳的问题。

因此，需要开发一种FPC全自动插接流水线系统，以能在各个环节和方面，改进现有的FPC全自动插接流水线，以提高插接效率，插接精度以及插接质量。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种FPC全自动插接流水线系统、面板检测装置以及方法，在构思上，本发明装置从上料、插接以及定位各个环节考虑，在结构上综合改进，实现连续自动送料，准确无误高质量插接。

为实现上述目的，本发明的第一个方面，提供一种FPC全自动插接流水线系统，其包括上料机构、插接机构和PCB板定位机构，其中，插接机构被设置在上料机构的工位和PCB板定位机构工位上方，其能灵活移动，用于将上料机构工位上的FPC拾取、转移至PCB板定位机构的待插接工位处，并将FPC插接至PCB板上，PCB板定位机构用于固定不同规格的待插接FPC的PCB板至设定位置处，上料机构用于持续稳定自动提供FPC。其中，PCB板定位机构包括相对设置且间距可调的Y向移动组件和Y向限位台，Y向移动组件能沿Y向移动，Y向限位台固定不动。

以上发明构思中，上料机构用于持续稳定自动提供FPC，PCB板定位机构能牢固固定多种不同规格的PCB板，插接机构能精确、柔性的插接FPC，从多个角度和环节上进行考虑和改进，能确实提高插接效率，插接精度以及插接质量。

进一步的，Y向移动组件具有多套，Y向限位台具有独立的多个，多套Y向移动组件相互平行且各自独立，每套Y向移动组件均与对应的Y向限位台相对设置，多个独立的Y向移动组件能各自沿Y向按需移动从而调节和Y向限位台之间的间距，进而能适应对不同规格P板的夹持固定。

进一步的，其还包括Z向移动组件和X向移动组件，X向移动组件具有相互平行且独立的多台，多台X向移动组件活动设置在同一个滑道上以能沿X向移动，滑道设置在Z向移动组件的平台上，每套Y向移动组件均设置在X向移动组件上，Y向限位台固定在Z向移动组件的平台上。

进一步的，上料机构包括连续主动送料单元以及支撑和辅助连续送料单元的支撑台架，连续主动送料单元包括动力件、升降连接件、升降板和立板，其中，立板竖直固定设置，动力件固定在立板的一个侧面的顶部，升降板设置在立板相对的另一侧面并通过升降连接件连接动力件，以受驱动而能自动发生升降，升降板用于放置FPC。以上发明构思中，动力件通过升降连接件带动升降板将FPC推送出去。

进一步的，其还包括限位板，限位板设置在立板的顶端处，用于限定升降板的位置，以保证升降板升至限定位置以推送出一片FPC供下一工位使用，其还包括滑道，一对滑道相对平行设置在立板的一个侧面，升降连接件滑动连接在一对滑道上，其还包括FPC穿插柱体，FPC穿插柱体设置在立板的前侧，呈柱状，用于配合侧面的立板和水平的升降板形成层叠堆放多个FPC的料仓，FPC穿插柱体包括两个间距可调并排设置的杆体，通过调节杆体间距以能适应穿插多种规格的FPC。

进一步的，插接机构包括可移动机械手以及受可移动机械手带动的插接组件和开合盖组件，插接组件和开合盖组件连接为一体，插接组件用于将上料机构工位上的FPC拾取、转移至PCB板定位机构的待插接工位处，并将FPC插接至PCB板上，开合盖组件用于在FPC插接至PCB板动作发生前开启PCB板上的钢琴盖，并在插接动作完成后闭合PCB板上的钢琴盖。

进一步的，插接组件包括驱动件、驱动传递件、夹持件和运动导向件，其中，驱动件通过驱动传递件连接夹持件以给夹持件提供运动动力，运动导向件固定不动，夹持件活动连接在运动导向件上，以能在受驱动件驱动后在运动导向件的约束下发生预定的平移和转动，所述夹持件包括夹持板或/和吸附件，用于对当前FPC执行夹持转移或者吸附转移。

进一步的，开合盖组件包括动力源、开合盖板以及柔性触头，其中，动力源连接开合盖板以能驱动开合盖板推远或者收回，柔性触头设置在开合盖板的端头部处，柔性触头连接设置在开合盖板的弹性体上，并且，柔性触头具有弧形状的足尖部和弧形状的足跟部，足间部用于在合盖板发生推远阶段的轨迹运行时踢开PCB板的钢琴盖，并在插接完成后执行收回阶段轨迹运行时以足跟部顺势带回钢琴盖并柔性触碰按压钢琴盖。

按照本发明的第二个方面，还提供包括如上所述的FPC全自动插接流水线系统的面板检测装置。

按照本发明的第三个方面，提供如上所述的FPC全自动插接流水线系统的工作方法，其包括如下步骤：

S1：上料机构主动推送出一片FPC，

S2：插接机构拾取上料机构工位上的FPC，并移动至待插接PCB板处，

S3：采集PCB板的位置照片，以实时确定PCB板插接工位的精确位置，根据PCB板插接工位的位置开启钢琴盖，将FPC插接到位，在插接完成后插接机构回退到位过程中，顺势关闭钢琴盖并柔性触碰并踩压钢琴盖。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下

有益效果：

本发明中，上料机构用于持续稳定自动提供FPC，PCB板定位机构能牢固固定多种不同规格的PCB板，插接机构能精确、柔性的插接FPC，从多个角度和环节上进行考虑和改进，能确实提高插接效率，插接精度以及插接质量。

第一方面，设计动力件驱动升降板能够将FPC推送出去，还设置了限位板，限位板设置在立板的顶端处，能保证升降板升至限定位置以推送出一片FPC供下一工位使用，FPC穿插柱体能配合侧面的立板和水平的升降板形成层叠堆放多个FPC的料仓，FPC穿插柱体包括两个间距可调并排设置的杆体，能适应穿插多种规格的FPC。以上结构设计，实现了对不同规格FPC的暂存，自动连续的送料。

第二方面，插接机构被设计成包括可移动机械手以及受可移动机械手带动的插接组件和开合盖组件，插接组件包括驱动件、驱动传递件、夹持件和运动导向件，能将上料机构工位上的FPC拾取、转移至PCB板定位机构的待插接工位处，并将FPC插接至PCB板上，开合盖组件包括动力源、开合盖板以及柔性触头，开合盖组件能开启PCB板上的钢琴盖，并在插接动作完成后顺势自动闭合PCB板上的钢琴盖。

第三方面PCB板定位机构被设计成包括Y向移动组件和Y向限位台，每套Y向移动组件均与Y向限位台相对设置，多个独立的Y向移动组件能各自沿Y向按需移动从而调节和Y向限位台之间的间距，这样的设计，能适应对不同规格P板的夹持固定。

以上三个主要方面的改进综合作用，保证了送料的连续自动，插接的精确可靠。也实现了一种能确实提高插接效率，插接精度以及插接质量的插接方法。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种FPC全自动插接流水线系统第一轴视图；

图2是本发明实施例提供的一种FPC全自动插接流水线系统第二轴视图；

图3是本发明实施例提供的一种FPC全自动插接流水线系统后视图；

图4是本发明实施例提供的上料机构的第一轴视图；

图5是本发明实施例提供的上料机构的第二轴视图；

图6是本发明实施例提供的插接机构第一轴视图；

图7是本发明实施例提供的插接机构第二轴视图；

图8是本发明实施例提供的PCB板定位机构第一轴视图；

图9是本发明实施例提供的PCB板定位机构的侧视图。

其中，相同的附图标记表示相同的结构或部件，具体为：

100-上料机构、200-插接机构、300-PCB板定位机构、101-送料单元、102-支撑台架、1011-动力件、1012-升降连接件、1013-升降板、1014-立板、1015-限位板、1016-滑道、1017-穿插柱体、201-可移动机械手、202-插接组件、203-开合盖组件、2021-驱动件、2022-驱动传递件、2023-夹持件、2024-运动导向件、2031-动力源、2032-开合盖板、2033-柔性触头。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明实施例提供的一种FPC全自动插接流水线系统第一轴视图，图2是本发明实施例提供的一种FPC全自动插接流水线系统第二轴视图，图3是本发明实施例提供的一种FPC全自动插接流水线系统后视图，结合三图可知，本发明提供的一种FPC全自动插接流水线系统，其包括上料机构100、插接机构200和PCB板定位机构300。三种机构相互配合，分工协作。其中，插接机构200被设置在上料机构100工位和PCB板定位机构300工位上方，上料机构100和PCB板定位机构300在整个自动插接流水线系统的操作台位处，插接机构在操作台位上方，根据需要移动工作，插接机构用于将上料机构100工位上的FPC拾取、转移至PCB板定位机构300的待插接工位处，并将FPC插接至PCB板上，PCB板定位机构300用于固定多种规格的待插接FPC的PCB板至设定位置处，上料机构100用于持续稳定自动提供FPC。

图1是本发明实施例提供的一种FPC全自动插接流水线系统第一轴视图，图4是本发明实施例提供的上料机构的第一轴视图，图5是本发明实施例提供的上料机构的第二轴视图，结合以上三幅图可知，上料机构包括连续主动送料单元101以及支撑和辅助连续送料单元101的支撑台架102，支撑台架102属于整个FPC全自动插接流水线系统操作台面的一部分。连续主动送料单元101包括动力件1011、升降连接件1012、升降板1013和立板1014，其中，立板1014竖直固定设置，动力件1011固定在立板1014的一个侧面的顶部，动力件用于驱动升降板上下移动，动力件比如为伺服气缸，液压油缸，丝杠机构，弹簧，优选为恒立弹簧，其力度大小恒定可控，升降板1013设置在立板1014相对的另一侧面并通过升降连接件1012连接动力件1011，以受1011驱动而能自动发生升降，升降板1013用于放置FPC。限位板1015设置在立板1014的顶端处，用于限定升降板1013的位置，以保证升降板升至限定位置以推送出一片FPC供下一工位使用。一对滑道1016相对平行设置在立板的一个侧面，升降连接件1012滑动连接在一对滑道1016上，FPC穿插柱体1017设置在立板的前侧，呈柱状，用于配合侧面的立板和水平的升降板形成层叠堆放多个FPC的料仓，FPC穿插柱体1017包括两个间距可调并排设置的杆体，通过调节杆体间距以能适应穿插多种规格的FPC。比如可以通过正反牙结构调整两个间距可调并排设置的杆体的间距。

在一个具体的实施例中，动力件选用恒立弹簧，恒立弹簧通过符合实际工程需要的升降连接件1012连接升降板，升降板依据待放置的FPC形状进行设计。在开始上料时，升降板降至最低位，将一厚叠的FPC片堆放在升降板上，此时料仓装满，FPC同时被穿插柱体插装。在穿插柱体、立板、升降板的共同作用下，形成符合FPC外形的暂存空间。随着FPC一片一片被取走，升降板逐步升高，在限位板的作用下，升降板升至设定位置就会停止，保证上一片FPC取出去后，下一片自动顶出。

图1是本发明实施例提供的一种FPC全自动插接流水线系统第一轴视图，图6是本发明实施例提供的插接机构第一轴视图，图7是本发明实施例提供的插接机构第二轴视图，结合三图可知，插接机构200包括可移动机械手201以及受可移动机械手带动的插接组件202和开合盖组件203，插接组件202和开合盖组件203协同工作，能连接为一体。插接组件202用于将上料机构工位上的FPC拾取、转移至PCB板定位机构300的待插接工位处，并将FPC插接至PCB板上，开合盖组件203用于在FPC插接至PCB板动作发生前开启PCB板上的钢琴盖，并在插接动作完成后闭合PCB板上的钢琴盖。

具体的，插接组件202包括驱动件2021、驱动传递件2022、夹持件2023和运动导向件2024，其中，驱动件2021通过驱动传递件2022连接夹持件2023以给夹持件2023提供运动动力，运动导向件2024固定不动，设置在整个插接机构200的基础框架上。夹持件2023活动连接在运动导向件2024上，以能在受驱动件2021驱动后在运动导向件2024的约束下发生预定的平移和转动，所述夹持件2023包括夹持板或/和吸附件，用于对当前FPC执行夹持转移或者吸附转移。

在一个具体的实施例中，夹持件2023的吸附件的吸附面能近似相当于插接工作面，吸附件上设置有真空吸附盘，将吸附件集成在夹持件上，能灵活选用夹持方式。夹持板在待夹持状态下，夹持板成张嘴待夹持状态，受驱动后能绕固定点转动，从而夹持板相对吸附件的吸附面转动而实现闭合，夹持板成为闭嘴夹持状态。驱动件为伸缩气缸，实际上还可以是液压油缸，丝杠以及转动凸块等等动力结构，只要能实现夹持件往返可控运动的结构是可以相互替换的。作为优选的，可以选用伸缩气缸，伸缩气缸的活塞杆与驱动传递件的一端固定，另一端活动连接有夹持件，夹持件受伸缩气缸驱动而能发生平移和转动。运动导向件2024为运动导向座，运动导向结构是根据夹持件的运动轨迹进行设计的，不限定其为运动导向座这一固定形式和结构。运动导向座固定不动，比如能够悬挂在整个装置的基体部分，运动导向座主要作用是引导夹持件先向吸附面平移、并在平移到位后发生转动，能实现以上功能的结构是与夹持件的结构配合设计的。运动导向座对连接件起到悬挂支撑的作用。优选地，在运动导向座上开设有分别位于斜上方、斜下方的两个导向槽或导向孔，夹持件活动连接在运动导向座的两个导向槽内或者导向孔以被导向槽或导向孔限定发生平移和转动。更具体的，运动导向座包括相互独立且相对设置的两块运动导向板，每块运动导向板的斜上方导向槽或者导向孔为直线状，斜下方的导向槽或导向孔呈弯曲状，弯曲状的导向槽由长边通道和短边通道连通形成，长边通道平行于斜上方直线状的导向槽或者导向孔，短边通道向远离斜上方直线状的导向槽或者导向孔延伸。以上结构具体展示了通过导向槽或者导向孔实现对夹持件运动的引导，沿着斜上方的直线状导向槽或者导向孔和斜下方的长边通道实现了夹持件的平移，待平移到位后，夹持件受斜下方的短边通道引导向下滑动，同时，围绕斜上方的直线状导向槽或者导向孔的一个端点转动，带动夹持件端头处斜面转动至与吸附件吸附面平行，进而实现夹持板与吸附面贴合。

在又一个实施例中，驱动传递件2022呈块状，驱动传递件一端呈卡口或者螺纹状，通过卡口或者螺纹与升缩气缸的活塞杆固定连接，另一端呈板块体，板块体两相对的侧面设置有铰接销轴，通过铰接销轴插装在夹持件，以能驱动夹持件运动。

开合盖组件203包括动力源2031、开合盖板2032以及柔性触头2033，其中，动力源2031连接开合盖板2032以能驱动开合盖板2032推远或者收回，柔性触头2033设置在开合盖板2032的端头部处，柔性触头2033连接设置在开合盖板2032的弹性体上，并且，柔性触头2033具有弧形状的足尖部和弧形状的足跟部，足间部用于在合盖板2032发生推远阶段的轨迹运行时踢开PCB板的钢琴盖，并在插接完成后执行收回阶段轨迹运行时以足跟部顺势带回钢琴盖并柔性触碰按压钢琴盖。

在本发明的一个具体实施例中，动力源2031比如为液压气缸，液压油缸，电机丝杠等等。开启钢琴盖时，开合盖板2032在动力源2031的驱动下整体移动通过柔性触头2033来挑开钢琴盖。在完成FPC的接插工作后，开合盖板2032在动力源2031的驱动下带动柔性触头2033进行移动，在移动的过程中，柔性触头2033会与钢琴盖产生接触，接触过程中会挤压设置在开合盖板中的弹性件，进而弹性件产生反弹力作用在钢琴盖上，最终将钢琴盖压紧。

在本发明的一个具体实施例中，柔性触头上还设置有吹气孔，吹气孔能用于通过吹气的方式开启钢琴盖，可以作为备用方式之一。

在弹性合盖头上还设置有吹气孔，通过灵活地设置吹气气压，实现无接触式的钢琴盖开盖，作为对机械手开盖的有效补充，可以在实际作业过程中根据不同的物料灵活选择开启钢琴盖的方式，丰富了设备的适用范围，提升了设备的使用效率。

图1是本发明实施例提供的一种FPC全自动插接流水线系统第一轴视图，图8是本发明实施例提供的PCB板定位机构第一轴视图，图9是本发明实施例提供的PCB板定位机构的侧视图，结合三图可知，PCB板定位机构300包括Y向移动组件301和Y向限位台302，多套Y向移动组件301相互平行且各自独立，每套Y向移动组件301均与Y向限位台302相对设置，多个独立的Y向移动组件301能各自沿Y向按需移动从而调节和Y向限位台302之间的间距，进而能适应对不同规格P板的夹持固定。其还包括Z向移动组件(303)和X向移动组件(304)，X向移动组件(304)具有相互平行且独立的多台，多台X向移动组件(304)活动设置在同一个滑道(305)上以能沿X向移动，滑道(305)设置在Z向移动组件(303)的平台上，每套Y向移动组件301均设置在X向移动组件(304)上，Y向限位台302固定在Z向移动组件(303)的平台上。

具体的，在本发明的一个实施例中，X向移动组件具有十台。滑道305设置在Z向移动组件上，Z向移动组件能沿Z向移动，在具体的实施例中，Z向移动组件比如通过线性滑轨固定在外界的固定板上，Z向移动组件整体类似平板状，其底面可以采用比如三角形支撑板和一垂直板呈直角连接，形成一个横截面呈直角状的支撑台，该支撑台通过垂直设置的线性滑轨连接，线性滑轨安装在外界的垂直状的固定板上，通过动力驱动Z向移动组件沿线性滑轨上下移动。动力源可能是液压气功，液压油缸，弹簧等等。每台X向移动组件上均配置有Y向移动组件，Y向移动组件设置在X向移动组件上或者和X向移动组件“肩并肩”连接为一体。Y向移动组件具有多组，多组Y向移动组件相互平行且各自独立，Y向移动组件与各自对应的X向移动组件连接为一体以能随X向移动组件实现X向的移动。在本发明的一个实施例中，X向移动组件类似一个平板状，安装在滑动结构上，其尾部设置有丝杆和把手，通过转动把手调节丝杠，丝杠类似紧定螺钉，实现对到位而无需再移动的X向移动组件进行锁定，相反的，通过旋松丝杠，能移动X向移动组件，以能根据需要移动。

Y向限位台302为分体式的多个设有平滑凹槽定位固定台，也可以是一体式的定位台。多个独立的Y向移动组件能各自沿Y向按需移动从而调节和定位固定件之间的间距，进而能适应对不同规格P板的夹持固定。工作时候，P板是被Y向移动组件和定位固定件相对卡接的两个侧面的。

以上的方案中，设置了Z向移动组件，X向移动组件、Y向移动组件和Y向限位台均配置在Z向移动组件上，能随Z向移动组件上下移动，以适应不同的来料高度，使用更为灵活。设置了多台独立的X向移动组件能灵活调节X向的夹持位置，每台X向移动组件上设置了独立的Y向移动组件，能进一步调节沿Y向的夹持间距，本发明申请从三个维度各自独立调节夹持工位和夹持间距，无论来料的高度如何，尺寸如何，其均能适应，是一种更为灵活方便的P板载台。

Y向移动组件包括第一Y向调节子模组和第二Y向调节子模组，第一Y向调节子模组设置在X向移动组件上，第二Y向调节子模组活动设置在第一Y向调节子模组上以能沿着第一Y向调节子模组的移动方向移动。设置了两个层级的Y向移动组件，采用第一Y向调节子模组能适应宽度变化的P板，采用第二Y向调节子模组能适应宽度不一致的异形的P板，总之，无论P板的宽度如何变化，通过两个层级的Y向调节均能适用，这样的设计保证的夹持间距的灵活调节。

本发明还提供包括如上所述的FPC全自动插接流水线系统的面板检测装置。面板检测装置用于配合module制程中panel的色斑(mura)修补消除设备，在入料前完成PBC板的自动开合盖及FPC自动插线，从而保证后段设备实现点屏功能。

如上所述的FPC全自动插接流水线系统的工作方法，其包括如下步骤：

S1：上料机构100主动推送出一片FPC，

S2：插接机构200拾取上料机构工位上的FPC，并移动至待插接PCB板处，

S3：采集PCB板的位置照片，以实时确定PCB板插接工位的精确位置，根据PCB板插接工位的位置开启钢琴盖，将FPC插接到位，在插接完成后插接机构200回退到位过程中，顺势关闭钢琴盖并柔性触碰并踩压钢琴盖。

更具体的工作方式为：首先，将上料机构的料仓装填满位，上料机构100的动力件1011驱动升降板，升降板主动推送出一片FPC。接着，插接机构200拾取上料机构工位上的FPC，可以采用吸附拾取或者咬合拾取，并移动至待插接PCB板处。同步的，PCB板定位机构夹持完毕一件当前待插接的PCB板，然后，插接机构先对PCB板拍照，采集其精确位置，以该精确位置为依据，插接机构的机械手进行位置的微调，确保拾取在插接机构200上的FPC片能准确插接。根据PCB板插接工位的位置，插接结构带着FPC下移，柔性触头先顺势踢开钢琴盖，裸露出插接口，然后插接机构俯身前移，执行插接动作。插接到位后，吸附件或者夹持板松开，插接机构顺势后退，在后退过程中，柔性触头顺势触碰翻开的钢琴盖，从钢琴盖背面将其带回成闭合状态，通过控制运动轨迹，进一步使得柔性触头踩压钢琴盖，能进一步确保插接的到位和精确。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。