CN107992032A - 一种汽车车身控制器在线式全自动装配检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车车身控制器在线式全自动装配检测设备，包括组装测试模块、装配点胶模块、机械手、螺钉装配模块、X轴电动模组、工控机、机器人控制器和控制柜；所述的组装测试模块设有两个并设置在机械手的两侧；所述的装配点胶模块安装在机械手上；所示的螺钉装配模块设置在X轴电动模组上；所述的X轴电动模组、组装测试模块、装配点胶模块、机械手和螺钉装配模块均设置在控制柜上，在控制柜内设有工控机和机器人控制器。本发明整合机械运动、机器人控制等方面技术，使车身控制器由不同的零部件根据生产工艺自动装配完成，然后使车身控制器自动运送到一定的位置后，工控机系统模拟整车对产品进行测试。

Description

一种汽车车身控制器在线式全自动装配检测设备

技术领域

本发明涉及汽车车身控制器生产加工设备领域，尤其是涉及一种汽车车身控制器在线式全自动装配检测设备。

背景技术

车身控制器是实现整车驱动控制、能量优化控制、制动回馈控制和网络管理等功能，是整个汽车的核心控制部件。车身控制器对新能源车的动力性、经济性、安全性、可操作性及可靠性起着决定性作用。车身控制器装配产品生产过程中的关键工序，是保障产品质量的核心基础。车身控制器功能性测试是产品出厂前进行的质量终检，是保障车身控制器装车后使用可靠性的最后一道屏障。质量终检主要是检测CAN通讯、模拟整车各种状况输入及输出测试等众多的项目。

目前，汽车车身控制器产品生产主要由点胶、产品装配、成品测试工序组成，单工序需要一位操作员工进行作业，工序之间物料采用人工传递方式，该方式生产效率低、生产人工成本高而且产品的一致性很难得到保证。

车身控制器在装配过程中需要手动将螺钉安装，不仅生产效率低，并且存在螺钉漏装、错装的质量风险。市面螺钉自动装配设备通过螺钉供料器螺钉计数的方法防止螺钉漏装隐患，但是在螺钉运送过程中抛料等引起的螺钉缺失无法进行监控，不能彻底根除螺钉漏装的质量隐患。

产品检测通过人工线束插拔方式进行作业，接插件线束容易松动导致产品测试误判，存在质量隐患。该测试方式具有稳定性差、维修难度大、生产效率低等问题。产品检测结果或失败项目通过流程卡记录方式，实现产品生产测试的信息化、可追溯性非常困难。

随着自动化控制技术、视觉检测技术的发展，利用机器人取代人工进行产品装配不仅能够提升生产效率，而且产品一致性能够得到有效保障，同时能够实现对装配过程进行实时的跟踪、检测。

发明内容

有鉴于此，本发明专利主要目的在于提供一种车身控制器在线式全自动装配检测设备，它整合机械运动、机器人控制等方面技术，使车身控制器由不同的零部件根据生产工艺自动装配完成，然后使车身控制器自动运送到一定的位置后，工控机系统模拟整车对产品进行测试。

本发明采用的技术方案为：一种汽车车身控制器在线式全自动装配检测设备，包括组装测试模块、装配点胶模块、机械手、螺钉装配模块、X轴电动模组、工控机、机器人控制器和控制柜；所述的组装测试模块设有两个并设置在机械手的两侧；所述的装配点胶模块安装在机械手上；所示的螺钉装配模块设置在X轴电动模组上；所述的X轴电动模组、组装测试模块、装配点胶模块、机械手和螺钉装配模块均设置在控制柜上，在控制柜内设有工控机和机器人控制器；

所述的组装测试模块包括测试探针座、电动模组、调整基板、旋转夹持气缸和测试基板，所述的测试探针座设置在调整基板上，且位于电动模组的上方；所述的调整基板用于调整测试探针座在X、Y、Z轴上的方向；所述的测试基板通过模组连接板上的定位柱安装在旋转夹持气缸中间；模组安装板设置在电动模组，产品导向定位柱安装在测试基板上。

所述的装配点胶模块安装在机械手上，包括夹具底座、调节气缸、点胶机构和真空吸盘；所述的夹具底座为框架结构，在夹具底座的下方设有真空吸盘，侧面设有点胶机构，其中点胶结构通过调节气缸控制运动；

所述的螺钉装配模块包括螺钉供料器、电动螺丝批、螺丝刀安装机构、Z轴电动模组和螺丝吸头；所述的螺钉供料器设置在两个组装测试模块之间，所述的Z轴电动模组设置在X轴电动模组上，所述的Z轴电动模组上设有双重滑轨，螺丝刀安装机构通过双重滑轨能够固定在Z轴电动模组的不同位置；所述的电动螺丝批设置在螺丝刀安装机构上，在电动螺丝批的端部设有螺丝吸头；电动螺丝批设置在双重滑轨的上层，并通过压缩弹簧与螺丝刀安装机构相连；螺丝吸头安装在双重滑轨下层，并通过拉簧与螺丝刀安装机构相连。

所述的工业相机安装在机械手上，用于来料定位及成品外观检测；

所述的工控机、机器人控制器安装在控制柜内。

进一步，所述的工控机与车身控制器通过控制数据线及测试探针座相连接；两个组装测试模块共同使用一台工控机，产品测试通过控制电路进行自动切换。

进一步，所述的工控机通过板卡模拟整车对产品进行输入、输出测试，并对测试结果进行判断。合格产品自动输出并粘贴物资卡，同时将测试结果实时发送到MES系统。

进一步，所述的螺丝吸头上安装设置有真空管路实施反馈吸头内螺钉有无状态。

进一步，所述的测试探针座采用电木，在测试探针座上设有探针安装孔，所述的测试探针座安装在调整基板侧面。

进一步，所述的真空吸盘由一个主吸盘和多个辅吸盘组成。

本发明产生的有益效果是：

1、实现产品自动装配完成立即进入测试模式，实现自动装配与自动化测试的融合，减少不同工序间的搬运提升生产效率，降低人工成本。

2、一站式实现了对车身控制器产品智能化全自动装配、快速质量检测。消除了人工组装测试过程中存在的各种质量隐患，提升产品的一致性保障产品的质量。

3、能实现生产检测数据结果的实时传送，能够帮助生产管理人员及时发现生产过程中产品存在的品质等问题点；另外，该方法也实现了整车控制器产品生产过程中数据的可追溯性。

附图说明

图1为本发明的整体结构图；

图2为调整基板的结构示意图；

图3为测试探针座的放大结构图；

图4为测试基板的结构示意图；

图5为点胶机构的结构示意图；

图6为点胶机构另一视角的结构示意图；

图7为螺钉装配模块的结构示意图。

图中：1-测试探针座、2-电动模组、3-调整基板、4-旋转夹持气缸、44-模组连接板、45-定位柱、46-产品导向定位柱、5-测试基板、6-夹具底座、7-调节气缸、8-点胶机构、9-真空吸盘、10-螺钉供料器、11-电动螺丝批、12-螺丝刀安装机构、13-Z轴电动模组、131-双重滑轨、132-压缩弹簧、133-拉簧、14-螺丝吸头、15-工业相机、16-工控机、17-机器人控制器、18-控制柜、19-机械手、20- X轴电动模组。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

本发明是一种车身控制器在线式全自动装配检测设备，该设备的整体装配结构如下：如图1所示，本发明包括两个组装测试模块、装配点胶模块、机械手19、螺钉装配模块、X轴电动模组20、工控机16、机器人控制器17和控制柜18；组装测试模块、装配点胶模块、机械手19和螺钉装配模块均设置在控制柜18上，其中机械手19与螺钉自动供料器10设置在设备中央，两个组装测试模块分别布置在机械手19及螺钉供料器10的两侧。采用一套机械手及螺钉装配模块交互，实现了双工位组装测试系统的生产装配，达到了低成本高效率的目的。

在控制柜18内设有工控机16和机器人控制器17，机器人控制器17用于控制机械手19的运动，组装测试模块通过传输线束与工控机16相连接实现产品的自动化测试。机械手19上设有工业相机15，用于来料定位及成品外观检测。

本发明中的组装测试模块包括测试探针座1、电动模组2、调整基板3、旋转夹持气缸4和测试基板5。如图2所示，测试探针座1安装在调整基板3上，且位于电动模组2的上方。调整基板3用于调整测试探针座1在X、Y、Z轴上的方向，使得不同的产品仅需要调整探针测试座1即可，实现汽车车身控制器类产品组装及测试平台化设计。

测试探针座1采用电木材质，它具有较高的机械强度、良好的绝缘性以及耐热、耐腐蚀1，且与组装测试模块集成，在产品装配完成后不需要工序切换直接进入检测模式，减产产品工序间的搬运等，提升生产效率、降低生产成本。

如图3所示，在测试探针座1上设有探针安装孔102，测试探针座1安装在调整基板3侧面。探针安装孔102的设计在保证测试探针安装可靠性的同时兼容产品接插件的导向。

如图4所示测试基板5通过模组连接板44上的定位柱45安装在旋转夹持气缸4中间；模组安装板44设置在电动模组2，产品导向定位柱46安装在测试基板5上，通过产品导向定位柱46及旋转夹持气缸4保证产品放置的便利性和一致性。

如图5和图6所示，装配点胶模块安装在机械手19上，

包括夹具底座6、调节气缸7、点胶机构8和真空吸盘9。其中夹具底座6为框架结构，在夹具底座6的下方设有真空吸盘9，真空吸盘9安装在带缓冲的吸盘安装杆上，吸盘安装杆通过夹持螺母锁紧在夹具底座6上面，在夹具底座6的侧面设有点胶机构8，其中点胶结构8通过其与夹具底座6之间的调节气缸7控制运动方向，通过机械手19与调节气缸7配合简单高效的实现产品搬运组装和点胶工艺实现。本发明还采用一个主吸盘和四个辅吸盘来增加对PCBA板的吸合强度。

如图7所示，螺钉装配模块设置在X轴电动模组20上，与组装测试模块相互配合实现产品的螺钉自动化装配。螺钉装配模块包括螺钉供料器10、电动螺丝批11、螺丝刀安装机构12、Z轴电动模组13和螺丝吸头14。螺钉供料器10设置在两个组装测试模块之间的机械手19后方，Z轴电动模组13设置在X轴电动模组20上并能够与其联动。在Z轴电动模组13上设有双重滑轨131，螺丝刀安装机构12通过双重滑轨131能够固定在Z轴电动模组13的不同位置；所述的电动螺丝批11设置在螺丝刀安装机构12上，在电动螺丝批11的端部设有螺丝吸头14。电动螺丝批11设置在双重滑轨131的上层，并通过压缩弹簧132与螺丝刀安装机构12相连；螺丝吸头安装在双重滑轨131下层，并通过拉簧133与螺丝刀安装机构12相连。

本发明还需要其他设备来保证供料，设备右侧布局输送轨道提供PCBA来料，设备前方设置整车控制器自动供料器提供外壳来料，设备左侧设置有良品传送轨道及不良品暂存区。

在组装测试完成后产品，根据测试结果通过工业机器人自动分拣到正常生产轨道或不良品暂存区。

本发明的工作过程为：

第一步：机械手19将车身控制器下壳体抓取放置在左侧组装测试模块的的测试基板5上；启动调节气缸15配合机械手19对下壳体同步进行点胶作业；完成后调节气缸15复位启动真空吸盘9依次吸取装配PCBA板、上壳体。至此机械手19完成左组装测试模块上产品装配部分。

第二步：电动模组2、X轴运动控制模组20与螺钉装配模块通过运动控制算法进行产品螺钉的自动装配。螺钉供料器10检测到供料位置有螺钉，螺丝吸头14部分的真空系统启动，开始螺钉自动装配和计数。在实施过程中真空系统进行实时监控，出现装配过程中螺钉抛料将自动进行补装配功能，解决业界螺钉自动装配过程中抛料引起螺钉漏装配的隐患。

第三步：左侧组装测试模块上产品完成螺钉自动装配后，电动模组2运动使产品与测试探针座1导通，使产品自动进入测试状态，消除常规生产过程中工序间的需要人工搬运等，提升效率降低人工成本。

第四步：左侧组装测试模块工位上产品在进行第二步和第三步步骤工序的同时机械手19在右侧组装测试模块重复第一步产品装配过程，避免机械手19产生的等待过程，提升机械手利用率及整体生产效率。

第五步：工控机16通过控制板卡实现整车信号对产品输入、输出等信号进行检测，测试完成后电动模组2进行复位，检测结论同步发送到MES系统。

第六步：根据工控机对左侧组装测试模块上产品的检测结果, 机械手19在完成右侧组装测试模块上产品的第四步步骤组装后。将合格的车身控制器放置到正常的生产组装线，进入下道工序；检测到不合格的产品机械手19自动移到放置到待返修产品轨道。然后机械手19开始在左侧组装测试模块工位重复第一步的工作。

在机械手19在左侧重复第一步工作时间时，螺钉装配模块进行右侧组装测试工序上产品的螺钉自动装配，重复第二步螺钉装配过程。避免螺钉自动装配模块在进行第五步步骤时产生的等待过程，提升螺钉自动装配模块的利用率及整体生产效率。

右侧组装测试模块产品螺钉自动装配完成后，重复与右侧产品生产工艺相同的第三步和第四步的步骤。

以上操作完成后，车身控制器在线式全自动装配检测设备开始下一循环的产品自动装配及测试。

以上所述为本发明的较佳实施方式，并不用以限制，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，做出的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种汽车车身控制器在线式全自动装配检测设备，其特征在于：包括组装测试模块、装配点胶模块、机械手、螺钉装配模块、X轴电动模组、工控机、机器人控制器和控制柜；所述的组装测试模块设有两个并设置在机械手的两侧；所述的装配点胶模块安装在机械手上；所示的螺钉装配模块设置在X轴电动模组上；所述的X轴电动模组、组装测试模块、装配点胶模块、机械手和螺钉装配模块均设置在控制柜上，在控制柜内设有工控机和机器人控制器；

所述的组装测试模块包括测试探针座、电动模组、调整基板、旋转夹持气缸和测试基板，所述的测试探针座设置在调整基板上，且位于电动模组的上方；所述的调整基板用于调整测试探针座在X、Y、Z轴上的方向；所述的测试基板通过模组连接板上的定位柱安装在旋转夹持气缸中间；模组安装板设置在电动模组，产品导向定位柱安装在测试基板上；

所述的装配点胶模块安装在机械手上，包括夹具底座、调节气缸、点胶机构和真空吸盘；所述的夹具底座为框架结构，在夹具底座的下方设有真空吸盘，侧面设有点胶机构，其中点胶结构通过调节气缸控制运动；

所述的螺钉装配模块包括螺钉供料器、电动螺丝批、螺丝刀安装机构、Z轴电动模组和螺丝吸头；所述的螺钉供料器设置在两个组装测试模块之间，所述的Z轴电动模组设置在X轴电动模组上，所述的Z轴电动模组上设有双重滑轨，螺丝刀安装机构通过双重滑轨能够固定在Z轴电动模组的不同位置；所述的电动螺丝批设置在螺丝刀安装机构上，在电动螺丝批的端部设有螺丝吸头；电动螺丝批设置在双重滑轨的上层，并通过压缩弹簧与螺丝刀安装机构相连；螺丝吸头安装在双重滑轨下层，并通过拉簧与螺丝刀安装机构相连；

所述的工业相机安装在机械手上，用于来料定位及成品外观检测；

所述的工控机、机器人控制器安装在控制柜内。

2.根据权利要求1所述的一种车身控制器在线式全自动装配检测设备，其特征在于：所述的工控机与车身控制器通过控制数据线及测试探针座相连接；两个组装测试模块共同使用一台工控机，产品测试通过控制电路进行自动切换。

3.根据权利要求1所述的一种车身控制器在线式全自动装配检测设备，其特征在于：所述的工控机通过板卡模拟整车对产品进行输入、输出测试，并对测试结果进行判断；合格产品自动输出并粘贴物资卡，同时将测试结果实时发送到MES系统。

4.根据权利要求1所述的一种车身控制器在线式全自动装配检测设备，其特征在于：所述的螺丝吸头上安装设置有真空管路实施反馈吸头内螺钉有无状态。

5.根据权利要求1所述的一种车身控制器在线式全自动装配检测设备，其特征在于：，所述的测试探针座采用电木，在测试探针座上设有探针安装孔，所述的测试探针座安装在调整基板侧面。

6.根据权利要求1所述的一种车身控制器在线式全自动装配检测设备，其特征在于：所述的真空吸盘由一个主吸盘和多个辅吸盘组成。