CN105234650A

CN105234650A - 压缩机自动组装系统

Info

Publication number: CN105234650A
Application number: CN201510762790.1A
Authority: CN
Inventors: 黄家峰; 覃道赞
Original assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Current assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Priority date: 2015-11-09
Filing date: 2015-11-09
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2035-11-09
Also published as: CN105234650B

Abstract

本发明公开了一种压缩机自动组装系统，其包括供料系统和抓取系统，所述抓取系统用于从供料系统中抓取压缩机进行组装，其中，所述供料系统包括滑动托板、托板导向机构和托板驱动机构，所述滑动托板与所述托板驱动机构连接，以便在所述托板驱动机构的驱动下沿所述托板导向机构运动。本发明的压缩机自动组装系统，可实现压缩机组装过程中连续供料和自动抓取、搬运，并且成本低廉，操作容易。

Description

压缩机自动组装系统

技术领域

本发明涉及空调生产技术领域，具体涉及一种压缩机自动组装系统。

背景技术

目前，空调行业的压缩机组装主要靠人力搬运、组装。例如，工人在组装生产线的旁侧，从整包(也称作整版)的压缩机中抓取一件压缩机并搬到生产线上与底盘组件进行组装。对于大型的压缩机而言，工人的体力消耗较大，因而装配过程往往会存在一些野蛮的行为，并且稍不留神便可能会导致工伤事故。另外，这种靠人力搬运、组装的方式，其生产节拍因人而异，使得生产效率的波动性较大，不利于控制。

当然，本领域中也可以采用六轴机器人来搬运和组装压缩机，但六轴机器人的高昂成本，往往不是一般企业所能承受的。

因此，提供一种成本适中甚至低廉的压缩机自动组装系统，对于本技术领域来说有着非常现实的意义。

发明内容

基于上述现状，本发明的主要目的在于提供一种压缩机自动组装系统，其能够实现压缩机的连续供料和自动抓取、搬运，并且成本低廉。

上述目的通过以下技术方案实现：

一种压缩机自动组装系统，其包括供料系统和抓取系统，所述抓取系统用于从供料系统中抓取压缩机进行组装，其中，所述供料系统包括滑动托板、托板导向机构和托板驱动机构，所述滑动托板与所述托板驱动机构连接，以便在所述托板驱动机构的驱动下沿所述托板导向机构运动。

优选地，所述滑动托板包括沿着托板导向机构的导引方向排列的第一滑动托板和第二滑动托板。

优选地，所述托板导向机构包括地滚线体；和/或，所述托板驱动机构包括同步带和附着于所述同步带上的托板安装块。

优选地，所述抓取系统包括四轴机械手。

优选地，所述四轴机械手包括机械手支架和三爪气缸，以及在所述机械手支架与所述三爪气缸之间依次串联布置的X轴、Y轴、Z轴和U轴。

优选地，所述X轴为双桥式X轴；和/或，所述Y轴为双桥式Y轴。

优选地，所述压缩机自动组装系统还包括视觉定位系统，所述视觉定位系统包括第一图像捕捉单元，所述第一图像捕捉单元附装在所述抓取系统的运动部件上，并安装成自上而下地捕捉图像。

优选地，所述视觉定位系统还包括第二图像捕捉单元，所述第二图像捕捉单元相对于所述抓取系统的固定部件固定安装，并安装成自下而上地捕捉图像。

优选地，所述第一图像捕捉单元和/或第二图像捕捉单元包括工业相机和光源。

优选地，在所述抓取系统包括U轴的情况下，所述第一图像捕捉单元附装在所述U轴的固定元件上。

优选地，所述滑动托板的主体部分为平板状，所述主体部分的上表面上沿三个侧边设置有定位止挡件。

本发明的压缩机自动组装系统，可实现压缩机组装过程中连续供料和自动抓取、搬运，并且成本低廉，操作容易；特别是能够采用左右无缝对接的供料方式，实现压缩机不间断自动化生产模式。进一步地，地滚线配合直角坐标机械手可实现压缩机抓放行程的直线化，大大提高生产效率。优选地，借助于视觉定位系统，可实现对整版压缩机的角度、位置进行定位；视觉定位系统与PLC程序完美结合可迅速引导四轴机械手连续抓放。

附图说明

以下将参照附图对根据本发明的优选实施方式的压缩机自动组装系统进行描述。图中：

图1为本发明的优选实施方式的压缩机自动组装系统在装配状态下的示意性透视图；

图2为图1的压缩机自动组装系统的示意性分解视图；

图3为图1的压缩机自动组装系统在抓取压缩机时的示意性透视图；

图4为图1的压缩机自动组装系统在视觉定位生产线上的底盘组件时的示意性局部视图；

图5为图1的压缩机自动组装系统在视觉定位供料系统中的压缩机时的示意性局部视图；

图6为图1的压缩机自动组装系统在抓取压缩机时的示意性局部视图；

图7为图1的压缩机自动组装系统在视觉定位压缩机底面安装孔时的示意性透视图；以及

图8-17为图1的压缩机自动组装系统在进行左右无缝对接供料时的工作过程示意图。

具体实施方式

针对现有技术所存在的问题，本发明提供了一种压缩机自动组装系统，该系统优选装设在压缩机组装生产线的旁侧或部分地跨设在生产线上(待装配的底盘组件随生产线传输)，以便自动地进行对压缩机的供料、抓取、搬运和组装至底盘组件等步骤。

首先参见图1和2，本发明的一种压缩机自动组装系统，其包括供料系统和抓取系统，所述抓取系统用于从供料系统中抓取压缩机进行组装。其中，所述供料系统包括滑动托板1、16，托板导向机构18，以及托板驱动机构19、20。所述滑动托板1、16与所述托板驱动机构19、20连接，以便在所述托板驱动机构19、20的驱动下沿所述托板导向机构18运动。

具体工作时，供料系统优选与生产线平行地设置(例如可直接安置在生产线旁侧的地面上)。滑动托板例如可以包括一个或多个，托板导向机构18的长度可以根据需要进行设置，整版的压缩机例如可以在未拆包的情况下直接放置在滑动托板上(例如由叉车进行放置)，在拆去包装后，相应的滑动托板可以被驱动至合适的位置(例如在抓取系统的操作范围内)，从而抓取系统(可包括现有技术中任何合适的抓取机构)便可以抓取滑动托板上的压缩机并搬运到生产线上以进行组装。在抓取的过程中，供料系统可以间歇地进给，以保证待抓取的压缩机始终处在便于被抓取的位置中。

通过上述设置，本发明的压缩机自动组装系统能够替代人工完成压缩机组装过程中的大部分体力劳动，从而明显减轻工人劳动强度，并有利于提高生产节拍。另外，供料系统结构简单，其和抓取系统均可以采用现有技术中已有的装置，因而成本投入较低。

作为优选方式，所述滑动托板包括沿着托板导向机构18的导引方向排列的第一滑动托板1和第二滑动托板16，如图1中所示。两个滑动托板并排设置时，当抓取系统对其中一个滑动托板上的压缩机进行操作时，工人可以对另一个滑动托板上的整版压缩机进行拆包等准备工作，继而当抓取系统搬运完所有可操作的压缩机时，两个滑动托板交换位置，工人再对离开抓取系统操作范围的那个滑动托板上的压缩机进行同样的准备工作，如此循环，便可以实现左右无缝对接的供料方式。

同时，当仅设置两个滑动托板时，托板导向机构18的导引长度可以设置成略大于一个滑动托板的长度尺寸的三倍，从而节约占地空间。

优选地，所述托板导向机构18包括地滚线体。例如，其包括两条直线滑轨，滑动托板的底面上设置有与直线滑轨相配合的滑块。这种结构成本低廉，维护容易。

优选地，所述托板驱动机构包括同步带19和附着于所述同步带19上的托板安装块。例如，同步带19可包括并排设置的多条(例如图示的3条)，并且每条同步带的带轮分别设置在托板导向机构18的两端，滑动托板通过紧固件与所述托板安装块固定连接，从而当同步带19在伺服电机20的驱动下运转时，滑动托板便被牵引而沿托板导向机构18运动。这种结构成本低廉，运行简单。

优选地，所述滑动托板1、16的主体部分为平板状，且上表面上沿三个侧边设置有定位止挡件。优选地，各定位止挡件具有向上向外延伸的斜面或曲面，从而当整版的压缩机被放置在滑动托板上时，可以允许一定量的位置偏差，并在下落的过程中使得压缩机叉板(整版压缩机的包装底板)在该斜面或曲面的引导下自行调整到位。这种定位止挡件特别适合叉车等难以提供准确定位的操作设施。

优选地，本发明的压缩机自动组装系统中的所述抓取系统可以采用四轴机械手。与供料系统相配合，该四轴机械手完全能够满足压缩机装配的需要。该四轴机械手例如可完成X、Y、Z三个方向的移动和绕Z轴的转动(即U轴)，从而能够顺利地抓起压缩机并移动到生产线上，并根据需要进行旋转以便完成组装。该四轴机械手可以采用现有技术中已有的任何产品，并安装在生产线的旁侧或上方。

优选地，所述四轴机械手包括机械手支架12和三爪气缸11，以及在所述机械手支架12与所述三爪气缸11之间依次串联布置的X轴4、5，Y轴6，Z轴7和U轴8，即该四轴机械手为直角坐标机械手。

优选地，所述X轴4、5为双桥式构造，和/或，所述Y轴6为双桥式构造。在此，双桥式构造指的是例如包括如同桥那样跨接设置的两条导轨。例如，如图1和2所示，双桥式X轴包括横跨生产线17两侧设置的两条X向导轨4和5、以及分别与两条导轨配套的同步带传动装置。双桥式Y轴包括滑动地横跨在两条X向导轨4和5之间的两条Y向导轨和与两条Y向导轨配套的同步带传动装置。这种双桥式构造使系统受力更均衡，从而稳定可靠。

并且优选地，Z轴7包括固定安装在Y轴6的运动部件上的丝杆传动模块和导轨装置，U轴8包括固定安装在Z轴7的运动部件上的旋转分度轴。

X轴伺服电机通过X轴同步带驱动X轴沿X方向做水平往复运动，Y轴伺服电机通过Y轴同步带驱动Y轴沿Y方向做往复水平运动，Z轴伺服电机通过丝杆传动模块驱动Z轴沿竖直方向做上下往复运动，U轴伺服电机驱动U轴做360度旋转运动。三爪电机11则通过电磁阀的控制实现三爪的闭合或分开以便抓放压缩机。

上面详细描述了本发明的抓取系统的优选构造，这种构造结构简单，控制方便，各轴均可单独控制也可联动控制，对于抓取搬运等动作来说，更容易实现快速、稳定的工作，如图3所示。

为进一步提高自动化程度，本发明的压缩机自动组装系统优选还包括视觉定位系统，所述视觉定位系统包括第一图像捕捉单元(优选包括工业相机9和光源10)，所述第一图像捕捉单元附装在所述抓取系统的运动部件上(例如安装在U轴的固定部件上)，并安装成自上而下地捕捉图像。第一图像捕捉单元可以随机械手在X、Y和Z三个方向上做直线运动，但无需进行转动。第一图像捕捉单元可以捕捉压缩机叉板、压缩机、底盘组件21等的图像(如图4和图5所示)，从而完成对压缩机叉板摆放角度、压缩机位置、底盘组件位置等的确定，由此可以控制机械手(三爪气缸)准确抓取压缩机并准确搬运到底盘组件上。

由于压缩机与底盘组件进行组装时还需要对准相应的安装孔(例如压缩机底面上有三处安装孔)以便进行固定，而从整版的压缩机中抓取过来的压缩机显然不可能恰好与底盘组件对正，因而，本发明的所述视觉定位系统优选还包括第二图像捕捉单元13(优选包括工业相机和光源)，所述第二图像捕捉单元13相对于所述抓取系统的固定部件(例如机械手支架)固定安装(例如可通过相机支架直接固定在抓取搬运路径下方的地面上)，并安装成自下而上地捕捉图像。当机械手抓取压缩机(如图6所示)并搬运至第二图像捕捉单元13的上方时，后者便对压缩机的底面的图像进行捕捉(如图7所示)，以确定底面三处安装孔的角度，并由此控制机械手旋转相应的角度以便使本次抓取的压缩机的三处安装孔与底盘组件的对应安装位置对正，从而可通过机械手直接完成压缩机的组装。这样，整个组装过程不再需要工人对压缩机进行调整、挪动，从而最大程度地减轻工人的劳动量。

由此，第一图像捕捉单元与第二图像捕捉单元构成智能立体视觉定位系统，其与PLC程序相结合可迅速引导四轴机械手连续抓放。

本发明的压缩机自动组装系统优选通过直角坐标机械手配合智能立体视觉定位系统而有效解决了压缩机的自动化组装，而且节拍可根据现场生产节拍做适当调整。

本发明的压缩机自动组装系统的优选方案整体上包括四部分：智能循环供料系统、直角坐标机械手、智能立体视觉定位系统、以及整体控制器。

其中，智能循环供料系统主要由以下几部分组成：滑动托板、地滚线体、整版压缩机、伺服驱动系统、以及驱动同步带；伺服驱动系统作用于驱动同步带使得地滚线体上的滑动托板左右移动以配合直角坐标机械手的直线运动抓取压缩机。

直角坐标机械手主要由以下几部分组成：X轴、Y轴、Z轴、U轴、三爪气缸；X轴伺服电机和Y轴伺服电机分别通过同步带驱动X轴和Y轴在X轴、Y轴方向做水平运动；Z轴伺服电机通过丝杆传动模块驱动Z轴在竖直方向上做上下运动；U轴伺服电机驱动U轴可做360度旋转和定位；通过电磁阀则可实现三爪气缸的闭合控制以达到抓放压缩机。

智能立体视觉定位系统主要由以下几部分组成：第一工业相机9、第二工业相机13、第一光源10、第二光源、以及工业相机智能控制器；其中第一工业相机9与第一光源10配合可完成压缩机、压缩机叉板摆放角度、底盘组件的拍照定位；第二工业智能相机13与第二光源配合可完成抓起后的压缩机底面三处安装孔位置角度的拍照定位。

以下结合图8-17说明本发明的优选实施方案的工作过程：当检测到底盘组件到位时(例如，流水线上的阻挡气缸有信号反馈)→驱动地滚线到左边→叉车叉装整版压缩机摆放到左边的第一托板上，人工拆除顶层夹板、泡沫及包装袋→驱动地滚线移到右边→叉车叉装整版压缩机摆放到右边的第二托板上，人工拆除顶层夹板机泡沫机包装袋(其中两个整版压缩机分为四个工作区：左边的整版压缩机上层为第一工作区，下层为第三工作区；右边的整版压缩机上层为第二工作区，下层为第四工作区；)→此时左边的整版压缩机刚好在直角坐标机械手的工作范围内(图8)→启动设备，第一工业相机与第一光源配合拍照，定位压缩机叉板的摆放位置及角度→控制器根据输入的压缩机编码系统自动化计算每个压缩机粗定位的位置坐标→直角坐标机械手根据粗定位的坐标点带动第一工业相机定点拍照→视觉系统计算准确的压缩机摆放位置及角度→机械手抓取第一工作区的压缩机3(图9)→机械手夹紧压缩机移到第二工业相机的固定拍照点对压缩机底面三个安装孔拍照定位好角度→坐标机械手移到指定位置对流水线指定位置拍照以用于确定底盘的摆放位置→系统匹配好坐标点→引导机械手把压缩机准确放置到底盘上以达到压缩机的自动化组装→当第一工作区的压缩机3抓取完毕，地滚线向左边移动(图10)→设备开始工作，抓取第二工作区的压缩机14；同时人工拆卸左边的隔层纸皮和泡沫板；直到把第二工作区的压缩机14抓取完毕(图11)→地滚线向右边移动(图12)→设备开始工作，抓取第三工作区的压缩机2；同时人工拆卸右边的隔层纸皮和泡沫板；直到把第三工作区的压缩机2抓取完毕(图13)→地滚线向左边移动(图14)→设备开始工作，抓取第四工作区的压缩机15；同时叉车把左边的空叉板卸走；接着叉车重新叉装整版压缩机放在左边的第一托板上，人工拆卸顶层夹板、泡沫及包装袋；直到把第四工作区的压缩机15抓取完毕(图15)→地滚线向右边移动(图16)→设备开始工作抓取第一工作区的压缩机3；同时叉车把右边的叉板卸走；接着叉车重新叉装整版压缩机放在右边的托板上，人工拆卸顶层夹板、泡沫及包装袋；直到把第一工作区的压缩机3抓取完毕→当第一工作区的压缩机3抓取完毕后，重复图10以后的步骤流程；直到订单任务完成。

也即，本发明的压缩机自动组装系统根据设计自动化生产的程序优先完成第一工作区的压缩机组装、移动地滚线完成第二工作区的压缩机组装、移动地滚线完成第三工作区的压缩机组装、移动地滚线完成第四工作区的压缩机组装，并周而复始。其中在移动地滚线时唯一遵循的原则是直角坐标机械手尽量保持Y轴不动，地滚线左右移动配合机械手的X轴和Z轴、U轴的运动以达到整体运动曲线最短，以至于达到节拍最短的控制。

本发明的压缩机自动组装系统，可实现压缩机组装过程中连续供料，特别是采用左右无缝对接的供料方式，可实现压缩机不间断自动化生产模式；其中的智能立体视觉定位系统，无需精准定位底盘组件和压缩机，而通过第一工业相机与第二工业相机交互匹配拍照定位，即可实现对整版压缩机的角度、位置进行定位；视觉定位系统与PLC程序完美结合可迅速引导四轴机械手连续抓放。地滚线配合直角坐标机械手可实现压缩机抓放行程的直线化，大大提高生产效率。与同等负载的六轴机器人相比成本优势明显。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。

Claims

1.一种压缩机自动组装系统，其特征在于，其包括供料系统和抓取系统，所述抓取系统用于从供料系统中抓取压缩机进行组装，其中，所述供料系统包括滑动托板、托板导向机构和托板驱动机构，所述滑动托板与所述托板驱动机构连接，以便在所述托板驱动机构的驱动下沿所述托板导向机构运动。

2.根据权利要求1所述的压缩机自动组装系统，其特征在于，所述滑动托板包括沿着托板导向机构的导引方向排列的第一滑动托板和第二滑动托板。

3.根据权利要求1或2所述的压缩机自动组装系统，其特征在于，所述托板导向机构包括地滚线体；和/或，所述托板驱动机构包括同步带和附着于所述同步带上的托板安装块。

4.根据权利要求1-3之一所述的压缩机自动组装系统，其特征在于，所述抓取系统包括四轴机械手。

5.根据权利要求4所述的压缩机自动组装系统，其特征在于，所述四轴机械手包括机械手支架和三爪气缸，以及在所述机械手支架与所述三爪气缸之间依次串联布置的X轴、Y轴、Z轴和U轴。

6.根据权利要求5所述的压缩机自动组装系统，其特征在于，所述X轴为双桥式X轴；和/或，所述Y轴为双桥式Y轴。

7.根据权利要求1-6之一所述的压缩机自动组装系统，其特征在于，所述压缩机自动组装系统还包括视觉定位系统，所述视觉定位系统包括第一图像捕捉单元，所述第一图像捕捉单元附装在所述抓取系统的运动部件上，并安装成自上而下地捕捉图像。

8.根据权利要求7所述的压缩机自动组装系统，其特征在于，所述视觉定位系统还包括第二图像捕捉单元，所述第二图像捕捉单元相对于所述抓取系统的固定部件固定安装，并安装成自下而上地捕捉图像。

9.根据权利要求7或8所述的压缩机自动组装系统，其特征在于，所述第一图像捕捉单元和/或第二图像捕捉单元包括工业相机和光源。

10.根据权利要求7所述的压缩机自动组装系统，其特征在于，在所述抓取系统包括U轴的情况下，所述第一图像捕捉单元附装在所述U轴的固定元件上。

11.根据权利要求1-10之一所述的压缩机自动组装系统，其特征在于，所述滑动托板的主体部分为平板状，所述主体部分的上表面上沿三个侧边设置有定位止挡件。