一種用于鍵盤膜超聲波焊接的自動化生產設備的制作方法

本發明涉及一種用于鍵盤膜超聲波焊接的自動化生產設備。

背景技術：

薄膜鍵盤以成本低、工藝簡單和手感好等優勢占有著絕大部分市場，日常生活中所使用的鍵盤基本都是薄膜鍵盤。通過查看薄膜電路，可以發現薄膜電路是由上、中、下三層組成，其中上下兩層均為控制電路層，即導電薄膜，是使用導電涂料在薄膜印刷出電路，并在按鍵的下方都設有相應的觸點；中間一層為隔離層，即鍵盤膜，在鍵部分同樣設有圓形觸點(或挖空形成孔)，在按下鍵帽時，實現上下兩層電路的聯通，產生出相應的信號。

傳統的鍵盤膜疊膜和焊接工作由人工操作完成，工人依次把三層鍵盤膜手工疊起來放整齊，然后放到超聲波焊接機上，操作焊接機進行焊接。傳統的疊膜焊接工藝具有高人工成本、低生產效率和對工人技藝的依賴性強等缺點。隨著我國人口紅利的消失，勞動力價格上漲是必然趨勢對傳統制造業的自動化改造也因此成為一個人熱門的趨勢。

技術實現要素：

本發明的目的是為了解決傳統疊膜焊接工藝高人工成本、低生產效率和對工人技藝的依賴性強等等問題，提供一種用于鍵盤膜超聲波焊接的自動化生產設備。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案如下：一種用于鍵盤膜超聲波焊接的自動化生產設備，包括基座、自動疊膜裝置、焊接裝置和托盤，所述基座設有驅動裝置安裝架，該安裝架下方沿焊接工序進程方向依次設置疊膜工作臺、托盤架和焊接工作臺，所述自動疊膜裝置設置在疊膜工作臺上，所述托盤置于托盤架上，所述自動疊膜裝置將上鍵盤膜、隔層鍵盤膜和下鍵盤膜疊放于托盤中，所述焊接裝置設置在焊接工作臺上，該焊接裝置包括焊接機、焊接固定臺、運膜機構和取卸膜機構，所述焊接機安裝焊接工作臺上，所述焊接固定臺安裝在焊接機的焊接頭的正下方，所述運膜機構安裝在焊接機下方并位于焊接固定臺的一側，所述取卸膜機構安裝在運膜機構上方，該取卸膜機構先將托盤送至運膜機構，再由運膜機構將托盤送至焊接固定臺由焊接機對疊好的鍵盤膜進行焊接處理，焊接完成后運膜機構帶動托盤及鍵盤膜回復至起始位置，之后取卸膜機構則進行取卸膜操作。

所述運膜機構包括運膜電缸和支撐結構，所述運膜電缸設置在基座上并位于焊接固定臺一側，所述支撐結構包括兩個支撐定位板、兩個分別設置磁性開關的升降氣缸以及運膜固定板，所述運膜固定板與運膜電缸連接，所述兩個升降氣缸分別豎直向上安裝在所述運膜固定板的兩側，所述兩個支撐定位板分別安裝在兩個升降氣缸輸出端上，取卸膜機構將托盤運至運膜機構上方，兩個升降氣缸驅動兩個支撐定位板上升承托托盤，而后運膜電缸驅動整個支撐結構往焊接固定臺運動將托盤運至焊接固定臺。

進一步地，所述兩個支撐定位板的上表面分別設置至少兩個定位銷，相應地，所述托盤于相應的位置設置定位孔，所述定位孔與定位銷適配配合，使托盤穩固地放置在兩個支撐定位板上，使得托盤在運送過程中更加穩定。

所述取卸膜機構包括取卸膜X軸電缸、取卸膜氣缸和取料盤，所述取卸膜X軸電缸設置在驅動裝置安裝架上并位于運膜機構上方，所述取卸膜氣缸與取卸膜X軸電缸連接并豎直向下設置，由取卸膜X軸電缸驅動取卸膜氣缸沿X軸作往復運動，所述取料盤與取卸膜氣缸的輸出端連接，由取卸膜氣缸驅動在豎直方向上作往復運動，所述取料盤上設置數個氣動吸盤及電磁鐵，用于吸附托盤及鍵盤膜。所述卸膜機構還包括磁性開關，所述磁性開關設置在卸膜氣缸上。

所述焊接固定臺包括兩個相對設置的承托臺以及位于所述兩個承托臺之間的焊接支撐柱，所述承托臺設置壓緊機構，該壓緊機構包括壓緊升降氣缸以及壓板，所述壓板設置在壓緊升降氣缸的輸出端并由壓緊升降氣缸驅動在垂直線上的升降運動，所述壓緊機構在待機狀態時，壓緊升降氣缸將壓板升至最高點，使之高于運膜機構，待運膜機構將托盤運送至焊接工作臺承托臺的上方，在運膜機構的支撐結構下降將托盤放置承托臺上的同時，壓緊升降氣缸帶動壓板下降將托盤和鍵盤膜壓緊。所述壓緊機構還包括磁性開關，所述磁性開關設置在壓緊升降氣缸上。

本發明還包括卸料托盤架，其設置在運膜機構的一側并位于取卸膜機構行程內，該卸料托盤架上設置卸料托盤，在焊接結束后，運膜機構帶動托盤復位，取卸膜機構的取料盤的吸盤吸起鍵盤膜，然后送至卸料托盤上，完成卸料操作。

所述自動疊膜裝置包括上料裝置和疊膜裝置，所述上料裝置包括用于放置物料的上料架，所述疊膜裝置位于上料裝置上方，其包括疊膜X軸電缸和取膜機構，所述疊膜X軸電缸安裝在驅動裝置安裝架上且與取膜機構連接，帶動取膜機構沿X軸往復運動進行取膜操作并將鍵盤膜疊放在托盤內。在使用本發明的設備進行焊接操作時，先將上鍵盤膜、隔層鍵盤膜和下鍵盤膜排列在上料裝置上，取膜X軸電缸驅動取膜機構運動至下鍵盤膜的位置取膜后再運動至托盤的位置將下鍵盤膜放置于托盤中，重復上述動作依次獲取隔層鍵盤膜和上鍵盤膜，完成三層鍵盤膜的疊膜處理。在疊膜完成后，取卸膜X軸電缸驅動取卸膜機構運動至托盤的位置抓取托盤及鍵盤膜，然后送至焊接裝置進行焊接處理，在焊接完成后，取卸膜X軸電缸再次驅動取卸膜機構抓取托盤及鍵盤膜完成卸膜操作。

本發明中，所述取膜機構包括取膜氣缸、爪盤以及設置在爪盤上的數個吸盤，所述取膜氣缸通過連接件與疊膜X軸電缸連接，所述爪盤與取膜氣缸的輸出端連接，由取膜氣缸驅動爪盤在豎直線上作直線往復運動，即取膜氣缸則降下爪盤進行取膜，然后升起爪盤并提起鍵盤膜，而后疊膜X軸電缸驅動取膜氣缸帶動取膜機構運動至托盤的位置上，將鍵盤膜放置于托盤中。

進一步地，所述上料裝置還包括升降機構，所述料架由升降機構驅動在垂直線上做升降運動，料架上升將鍵盤膜運送至疊膜裝置的取膜行程范圍內，當上一批鍵盤膜完成疊膜，料架下降至起始位置進行下一批次的人工裝料。作為本發明的一個實施例，所述升降裝置包括蝸桿電機、減速器和絲桿，所述蝸桿電機通過減速器和絲桿連接，蝸桿電機驅動絲桿作軸向運動，從而帶動料架在垂直線上的升降。

進一步地，所述上料裝置還包括導向支撐結構，該導向支撐結構通過滑動機構安裝在機架上且與料架連接，當料架由升降裝置驅動作垂直線上升降運動時，導向支撐結構也隨之升降，起到導向和支撐料架的作用。作為一個實施例，所述導向支撐結構包括4根豎向設置的光桿，各光桿通過軸承安裝在機架上并受軸承限制只做軸向運動。

所述上料裝置還包括保護機構，該保護機構包括設置在料架上方的料架上極限開關以及設置在料架下方的料架下極限開關，所述上極限開關用于檢測料架上升高度極限，所述料架下極限開關用于檢測料架下降高度極限，當料架上升到一定高度觸發料架上極限開關時控制升降裝置停止上升；當料架下降到一定高度觸發料架下極限開關時控制升降裝置停止下降，以達到保護料架的目的。

進一步地，所述取膜機構還包括用于檢測鍵盤薄膜上料情況的檢測機構，該檢測機構為光纖傳感器，其安裝在爪盤上。

本發明具有以下優點：

1.本發明包括自動疊膜裝置和焊接裝置，自動疊膜裝置可以完成鍵盤膜的疊膜操作，無需人工疊膜，而在完成疊膜后焊接裝置的取卸膜機構將疊好的鍵盤膜送至焊接機進行焊接，整個過程均由設備自動完成，對工人技藝沒有依賴，提高了生產率，也降低了人工成本。

2..本發明的焊接裝置可以實現自動超聲波焊接和卸料，大大提高生產效率，滿足工藝需求，整體結構簡單、生產制造容易、維護方便。

3.本發明的焊接裝置在焊接固定臺、運膜機構和取卸膜機構均設置磁性開關，通過磁性開關的感應可以保證工序到位以及使得焊接的節拍的完美配合，防止機械機構間發生因節拍不配合產生碰撞或者危險。通過氣動吸盤和電磁鐵的巧妙設計可以實現對焊接好的三層鍵盤膜的自動取膜和卸料，通過和超聲波焊接機的集中控制可以實現自動超聲波焊接。

4.本發明的自動疊膜裝置可實現對三層鍵盤膜的自動上料和疊取，大大減免了人工成本和提供生產效率。裝置整體結構簡單、生產制造容易、維護方便。

5.本發明的自動疊膜裝置的由光纖傳感器構成的檢測機構，可以實現自動檢測物料的來料情況。

4.本發明的自動疊膜裝置的上料裝置設置保護機構，限制料架上升和下降的極限，以避免料架與取膜裝置及升降機構發生碰撞。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明：

圖1是本發明實施例的用于鍵盤膜超聲波焊接的自動化生產設備的結構示意圖；

圖2是本發明實施例的運膜機構示意圖；

圖3是本發明實施例的取卸膜機構示意圖；

圖4是本發明實施例的用于鍵盤膜超聲波焊接的自動化生產設備的局部結構示意圖；

圖5是本發明實施例的第一承托臺的結構示意圖；

圖6是本發明實施例的第二承托臺的結構示意圖；

圖7是本發明實施例的自動疊膜裝置的取膜機構的結構示意圖。

具體實施方式

實施例1

如圖1所示的用于鍵盤膜超聲波焊接的自動化生產設備，包括基座、自動疊膜裝置、焊接裝置和托盤11，基座設有驅動裝置安裝架26，該驅動裝置安裝架下方從右至左依次排列的疊膜工作臺24、托盤架25、焊接工作臺23和電控柜22。自動疊膜裝置設置在疊膜工作臺22上，托盤11置于第一托盤架25上，自動疊膜裝置將上鍵盤膜、隔層鍵盤膜和下鍵盤膜疊放與托盤11中。焊接裝置設置在焊接工作臺23上。該焊接裝置包括焊接機15、焊接固定臺14、運膜機構和取卸膜機構。其中焊接機15安裝焊接工作臺23上，焊接固定臺14安裝在焊接機的焊接頭34的正下方，運膜機構安裝在焊接機下方并位于焊接固定臺14的一側，取卸膜機構安裝在運膜機構上方，該取卸膜機構先將托盤11送至運膜機構，再由運膜機構將托盤11送至焊接固定臺14由焊接機15對疊好的鍵盤膜進行焊接處理。

如圖1和4～6所示，焊接固定臺14包括兩個相對設置的承托臺以及位于兩個承托臺之間的焊接支撐柱143，兩個承托臺和焊接支撐柱143沿Y軸排列。兩個承托臺分別為第一承托臺141和第二承托臺142。第一承托臺141設置第一壓緊機構，第一壓緊機構包括第一壓緊升降氣缸144以及用于將托盤11壓緊的第一壓板146。第一壓板146、設置在第一壓緊升降氣缸144的輸出端由第一壓緊升降氣缸144驅動在垂直線上的升降運動。第一壓緊升降氣缸144設置第一壓緊磁性開關148，用于檢測和判斷第一壓板146是否將托盤11和鍵盤膜壓緊。第二承托臺141設置第二壓緊機構，第二壓緊機構包括第二壓緊升降氣缸144以及用于將托盤11壓緊的第二壓板146。第二壓板146、設置在第二壓緊升降氣缸144的輸出端由第二壓緊升降氣缸144驅動在垂直線上的升降運動。第二壓緊升降氣缸144設置第二壓緊磁性開關148，用于檢測和判斷第二壓板146是否將托盤11和鍵盤膜壓緊。兩個壓緊機構在初始狀態時，即待機時，兩個壓緊升降氣缸分別將兩個壓板升至最高點，使之高于運膜機構，待運膜機構將托盤11運送至焊接固定臺14的兩承托臺上方，運膜機構的支撐結構下降將托盤11放置兩個承托臺上的同時，兩個壓緊升降氣缸帶動兩個壓板下降將托盤11和鍵盤膜壓緊。

如圖1、2和4所示，運膜機構包括運膜電缸17和支撐結構，運膜電缸17設置在焊接工作臺23上并位于焊接固定臺14一側。如圖2所示，支撐結構包括第一支撐定位板131、第二支撐定位板132、第一運膜升降氣缸135、第二運膜升降氣缸136和運膜固定板137。運膜固定板137為U形件，其固定在運膜電缸17上，第一運膜升降氣缸131和第二運膜升降氣缸132相對安裝在運膜固定板137的兩豎直邊上，而且每個運膜升降氣缸均豎直向上安裝，第一支撐定位板131和第二支撐定位板132分別安裝在第一運膜升降氣缸135和第二運膜升降氣缸136的輸出端上。每個支撐定位板上均設置兩個定位銷，即第一支撐定位板131上設置兩個第一定位銷133，第二支撐定位板132上設置兩個第二定位銷139。托盤11于相對應的位置設置4個定位孔，托盤11的定位孔與定位銷133之間為過渡配合，使托盤11穩固放置在支撐定位板上。第一運膜升降氣缸135和第二運膜升降氣缸136上分別設置第一運膜磁性開關134和第一運膜磁性開關138，用于檢測各運膜升降氣缸的工作狀態，防止運膜機構運動到焊接點時與焊接支撐柱143相碰撞。

取卸膜機構包括取卸膜X軸電缸20、取卸膜氣缸18和取料盤19，取卸膜X軸電缸20設置在基座9的驅動裝置安裝架26上。驅動裝置安裝架26上在取卸膜X軸電缸20一側開設沿X軸設置的滑動槽，取卸膜氣缸18通過穿過該滑動槽的固定件30與取卸膜X軸電缸20連接，取卸膜氣缸18豎直向下設置，取料盤19與取卸膜氣缸18的輸出端連接，由取卸膜氣缸18驅動氣在豎直線上作往復運動。取料盤19設置數個氣動吸盤28，其下表面還設置4個電磁鐵27，用于吸附托盤11及鍵盤膜。取卸膜氣缸18設置取卸膜磁性開關29，用于檢測取卸膜氣缸18的動作是否到位。

本實施例還包括卸料托盤架16，其設置在運膜機構的一側并位于取卸膜機構的行程內。在焊接結束后，運膜機構帶動托盤11復位，取卸膜機構的取料盤19的氣動吸盤28吸起鍵盤膜并將其送至卸料托盤架16的卸料托盤161上，完成鍵盤膜取卸料操作。

如圖1所示，自動疊膜設備包括上料裝置和疊膜裝置。在本實施例中，上料裝置包括料架4、升降機構、導向支撐機構和料架保護機構(圖中未示出)，料架4為平板，其底面與導向支撐機構和升降機構連接。其中，導向支撐結構由4根豎向設置的導向支撐光桿41構成，各導向支撐光桿41通過軸承安裝在疊膜工作臺的上料平臺上且下部穿過上料平臺伸向底部，其頂部固定于料架4底面。在升降機構驅動料架4升降時，4根導向支撐光桿41在軸承限制下只做軸向運動，對料架4起到導向以及支撐的作用。升降裝置由蝸桿電機1、斜齒減速器2和絲桿3構成，蝸桿電機1通過斜齒減速器2與絲桿3連接，蝸桿電機1驅動絲桿3作軸向運動，從而帶動料架4在垂直線上的升降。料架保護機構由設置在料架4上方的料架上極限開關以及設置在料架4下方的料架下極限開關構成，料架上極限開關用于檢測料架4上升高度極限，當料架4上升到一定高度觸發料架上極限開關時控制升降裝置停止上升；料架下極限開關用于檢測料架4下降高度極限，當料架4下降到一定高度觸發料架下極限開關時控制升降裝置停止下降，以達到保護料架的目的。

疊膜裝置由疊膜X軸電缸10、疊膜氣缸8和取膜機構構成。疊膜X軸電缸10安裝在基座1的驅動裝置安裝架26上，疊膜氣缸8則通過氣缸安裝架與疊膜X軸電缸10連接，由疊膜X軸電缸10驅動沿X軸做往復運動。取膜機構包括爪盤6以及設置在爪盤6上的數個氣動吸盤32以及4個電磁鐵31，爪盤6與疊膜氣缸8的輸出端連接，由疊膜氣缸8驅動爪盤6在Y軸上作直線往復運動，進行疊膜操作時，先將上鍵盤膜9、隔層鍵盤膜7和下鍵盤膜5沿X軸依次排列在料架4上并位于疊膜X軸電缸10正下方。疊膜X軸電缸10驅動疊膜氣缸8運動至下鍵盤膜5正上方，疊膜氣缸8帶動爪盤6向下運動，當氣動吸盤32與下鍵盤膜5接觸時，氣動吸盤32執行抽真空動作，可將下鍵盤膜5牢牢吸住，隨后疊膜氣缸8帶動爪盤6上升，并由疊膜X軸電缸10帶至托盤11處，疊膜氣缸8帶動爪盤6向下后，停止抽真空動作，將下鍵盤膜5放入托盤11中，完成放料；隨后取膜機構對隔層鍵盤膜7和上鍵盤膜9執行同樣動作，可將下鍵盤膜5、隔層鍵盤膜7和上鍵盤膜9依次層疊于托盤11上，完成疊膜工序。

本實施例中，取膜機構還包括用于檢測鍵盤薄膜上料情況的檢測機構，該檢測機構為光纖傳感器33，安裝在爪盤6上。可以檢測料架4物料高度，在物料高度不足以供氣動吸盤32抓取時，蝸輪電機1將通過斜齒減速器2和絲杠3帶動料架4向上運動，完成自動上料動作。

具體地，使用本實施例的設備進行實際生產時，操作者首先將同樣高度的上鍵盤膜9、隔層鍵盤膜7和下鍵盤膜5放置在料架4上固定，操作電控柜22對系統進行復位，然后啟動自動模式，進行生產。自動生產過程中，首先光纖傳感器33對下鍵盤膜5的高度進行檢測，若不在爪盤6可以接觸的高度，則蝸桿電機1啟動，帶動料架4上升，當高度在可以接觸范圍內，停止蝸桿電機1，爪盤6上的氣動吸盤32開始取下鍵盤膜5，由疊膜X軸電缸10送至托盤11處，隨后依次隔層鍵盤膜7和上鍵盤膜9，并送至托盤11處，完成疊膜工序。爪盤6上的電磁鐵31通電，吸起托盤11，送至運膜機構的支撐結構處。第一運膜升降氣缸135和第二運膜升降氣缸136上升，將托盤11舉起；然后運膜電缸17驅動支撐結構到達焊接點位置。緊接著，第一運膜升降氣缸135、第二運膜升降氣缸136下降，使托盤11降落到焊接固定臺14的第一承托臺141和第二承托臺142的表面上，第一壓緊氣缸144和第二壓緊氣缸145下降，通過第一磁性開關148和第二磁性開關149的信號判斷是否壓緊托盤11及鍵盤膜，壓緊后進行焊接。焊接完成后，第一壓緊氣缸144和第二壓緊氣缸145上升，第一運膜升降氣缸135和第二運膜升降氣缸136上升緊接著，運膜電缸17驅動支撐結構復位。取卸膜X軸電缸20驅動取料盤19到達托盤11正上方后，取卸膜氣缸18下降驅動取料盤19下降，氣動吸盤28將鍵盤膜吸起，然后取卸膜氣缸18上升。隨后，取卸膜X軸電缸20驅動取料盤19到達卸料托盤架16的托盤正上方，停止氣動吸盤28抽真空動作將鍵盤膜放至卸料托盤中，完成卸料。

本發明不局限于上述具體實施方式，根據上述內容，按照本領域的普通技術知識和慣用手段，在不脫離本發明上述基本技術思想前提下，本發明還可以做出其它多種形式的等效修改、替換或變更，均落在本發明的保護范圍之中。