CN111113038B - 通用型出风口装配机及装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通用型出风口装配机及装配方法。通用型出风口装配机包括主叶片上料机，次叶片上料机，附加上料机，传送装置及总控系统。主叶片上料机包括第一机械手，主叶片夹具及主叶片上料盘，第一机械手用于将位于主叶片上料盘上的主叶片装入主叶片夹具上组装成主叶片组；次叶片上料机包括第二机械手，次叶片夹具及次叶片上料盘，第二机械手用于将位于次叶片上料盘上的次叶片装入次叶片夹具上组装成次叶片组；传送装置设于主叶片上料机、次叶片上料机及至少一个附加上料机的上方，出风口的壳体设于传送装置上，壳体沿着传送装置的移动而移动，并且壳体还可以上下运动从而和主叶片组、次叶片组及至少一个附件组装。

Description

通用型出风口装配机及装配方法

技术领域

本发明涉及汽配技术领域，尤其是一种通用型出风口装配机及装配方法。

背景技术

目前汽车空调出风口的装配，大多数采取装配线形式，由人工借助多副工装来实现。每道工序由人工放置零件，然后人工启动工装进行组装。少数采取自动化程度比较高的装配线方案，具体为：将出风口零件人工上料到料箱，通过人工摆盘或振动盘上料，结合机械手抓取零件，放置到工装夹具中并完成组装。目前也存在一种全自动装配检测工装，采取叶片成组注塑，然后摆盘，三轴伺服抓取组件上料并完成自动装配。

但是这些出风口装配都是专用工装，不能满足多种出风口的装配；并且质量控制的技术手段零散，漏装、错装、漏判、误判等导致质量问题多，也难以受控；对于某些外观要求高的零件只好人工抓取或成组注塑成型后一一摆盘，因此人力成本较高；另外，成组注塑的叶片受其结构、模具工艺等限制而存在一定的应用局限。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以适用于外形相似的出风口的通用型出风口装配机及装配方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种通用型出风口装配机，包括主叶片上料机、次叶片上料机、至少一个附加上料机、传送装置及总控系统。主叶片上料机包括第一机械手、主叶片夹具及主叶片上料盘，第一机械手用于将位于主叶片上料盘上的主叶片装入主叶片夹具上组装成主叶片组；次叶片上料机包括第二机械手、次叶片夹具及次叶片上料盘，第二机械手用于将位于次叶片上料盘上的次叶片装入次叶片夹具上组装成次叶片组；至少一个附加上料机用于至少一个附件的上料；传送装置设于主叶片上料机、次叶片上料机及至少一个附加上料机的上方，出风口的壳体设于传送装置上，壳体沿着传送装置的移动而移动，并且壳体还可以上下运动从而和主叶片组、次叶片组及至少一个附件组装；及总控系统分别和主叶片上料机、次叶片上料机、至少一个附加上料机及传送装置电性连接用于控制主叶片上料机、次叶片上料机、至少一个附加上料机及传送装置；

其中，主叶片上料机还包括第一相机，次叶片上料机还包括第二相机，第一相机和第二相机分别设于主叶片上料盘和次叶片上料盘的旁边或上方用于拍摄主叶片上料盘和次叶片上料盘上的叶片图像，第一相机、第二相机和总控系统电性连接用于向总控系统传输叶片图像信息，总控系统和第一机械手、第二机械手电性连接用于根据叶片图像信息控制第一机械手、第二机械手的动作。

可选的，传送装置的下侧分别设有主叶片组夹具和次叶片组夹具，主叶片上料机还包括第三机械手，次叶片上料机包括第四机械手，第三机械手用于将主叶片组放置到主叶片组夹具上，第四机械手用于将次叶片组放置到次叶片组夹具上，主叶片组夹具和次叶片组夹具固定设于传送装置的下方。

可选的，主叶片上料机和次叶片上料机位于传送装置的同一侧，至少一个附加上料机均设于传送装置的另一侧。

可选的，至少一个附加上料机包括次附加上料机和主附加上料机，次附加上料机包括次叶片连杆上料盘和次叶片支架上料盘，主附加上料机包括主叶片连杆上料盘和主叶片支架上料盘，次叶片连杆上料盘、次叶片支架上料盘均设于次叶片组夹具旁边，主叶片连杆上料盘和主叶片支架上料盘均设于主叶片组夹具旁边。

可选的，次叶片连杆上料盘、次叶片支架上料盘分别设有用于完成次叶片连杆、次叶片支架上料的气缸，主叶片连杆上料盘、主叶片支架上料盘分别设有用于完成主叶片连杆、主叶片支架上料的气缸。

可选的，主叶片夹具、述次叶片夹具、主叶片组夹具及次叶片组夹具的底部均设有缺料检测传感器。

可选的，出风口包括拨钮，通用型出风口装配机还包括检测装置，检测装置包括检测夹具、第五机械手、气压检测装置及扭力检测装置，第五机械手的一端具有可以拨弄拨钮的机械手夹具，检测夹具的底部设有用于气压检测的气管，气压检测装置和扭力检测装置均设于检测夹具上用于检测出风口是否合格。

可选的，机械手夹具设有识别码，第五机械手的一端具有识别识别码的识别器，所述第一机械手、第二机械手及第五机械手均设有视觉系统。

可选的，总控系统包括数字化转换器和显示器，总控系统具有用于和外部设备电性连接的外接口，数字化转换器用于将所有相机拍摄到的图像数字化处理，显示器用于显示数字化处理以后的信息。

本发明还提供一种通用型出风口装配机的装配方法，装配方法包括：

上料步骤：第一机械手将位于主叶片上料盘上的主叶片装入主叶片夹具上组装成主叶片组，第二机械手将位于次叶片上料盘上的次叶片装入次叶片夹具上组装成次叶片组；

组装步骤：次叶片组和次叶片组的附件组装，主叶片组和主叶片组的附件组装，壳体向下运动和次叶片组组装成半成品后向上运动，半成品随着传送装置的移动而移动，半成品向下运动和主叶片组组装成出风口；

其中，所述上料步骤中，所述第一相机和所述第二相机分别拍摄并向所述总控系统传输所述主叶片上料盘上的主叶片的图像信息和所述次叶片上料盘上的次叶片的图像信息，所述总控系统根据所述主叶片或次叶片的图像信息控制所述第一机械手或所述第二机械手的动作。

综上，本发明的通用型出风口装配机将上料装置和自动化生产线有效结合到了一起，主叶片上料机、次叶片上料机及两个附加上料机位于下层，传送装置位于这些上料装置的上层，并且在传送装置的移动下，最终实现出风口的组装。

更进一步的，通过相机视觉定位并结合机器人抓取叶片二次校验，实现散乱叶片定位及自动上料，由于视觉系统可自动根据产品形状进行计算及调整，故实现不同类型叶片的自动上料，为自动装配机提供了较大的柔性。所以此方案提供一种可通用于多款汽车出风口产品生产的自动化设备，为实现出风口自动化装配及通用性提供了解决方案。

附图说明

图1是本发明中的实施例提供的省略了第三机械手和第四机械手后的通用型出风口装配机的布局图；

图2是本发明中的实施例提供的通用型出风口装配机的立体示意图；

图3是本发明中的实施例提供的通用型出风口装配机的外部框架的示意图；

图4是本发明中的实施例提供的次叶片上料机的示意图；

图5是本发明中的实施例提供的主叶片上料机的示意图；

图6是本发明中的实施例提供的至少一个附加上料机和传送装置的示意图；

图7是本发明中的实施例提供的检测装置的示意图；

图8是本发明中的实施例提供的线性模组的示意图；

图9是本发明中的实施例提供的线性模组的模组主体和模组夹具的连接示意图；

图10是本发明中的实施例提供的视觉系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明中的附件指的是组装出风口时，除了主叶片、次叶片、壳体之外，组装出风口所需要的部件，例如连杆和支架。叶片图像信息指叶片的方向和叶片在料盘上的位置等等。第一机械手142、第二机械手122的动作参数包括了加持方向，运动轨迹及装配方向等参数。本发明中气缸连接指的是在气缸的作用下，上料盘上的附件可以从上料盘上移出从而到达指定位置。

请参考图1至图10。本发明的实施例提供的通用型出风口装配机包括主叶片上料机14，次叶片上料机12，两个附加上料机，传送装置及总控系统9。主叶片上料机14包括第一机械手142，主叶片夹具143及主叶片上料盘141，第一机械手142用于将位于主叶片上料盘141上的主叶片装入主叶片夹具143上组装成主叶片组；次叶片上料机12包括第二机械手122，次叶片夹具123及次叶片上料盘121，第二机械手122用于将位于次叶片上料盘121上的次叶片装入次叶片夹具123上组装成次叶片组；两个附加上料机分别用于两个附件的上料；传送装置3设于主叶片上料机14、次叶片上料机12及两个附加上料机的上方，出风口的壳体通过线性模组6设于传送装置3上，壳体沿着传送装置3的移动而移动，并且壳体还可以上下运动从而和主叶片组、次叶片组及两个附件组装；及总控系统9分别和主叶片上料机14、次叶片上料机12、两个附加上料机及传送装置3电性连接用于控制主叶片上料机14、次叶片上料机12、两个附加上料机及传送装置3的操作。壳体的上料传送装置7可以是传送带式的。

本发明提供的通用型出风口装配机将上料装置和自动化生产线有效结合到了一起，主叶片上料机14、次叶片上料机12及两个附加上料机位于下层，传送装置位于这些上料装置的上层，并且在传送装置的移动下，最终实现出风口的组装。

如图8和图9所示，线性模组6包括模组主体61，滑块62，模组夹具64，连接模组夹具和模组主体的传动杆63。传动杆63为气动驱动，滑块62用于在传送装置3上滑动从而带动模组夹具64沿着传送装置3移动。而传动杆63的伸缩方向和传送装置的传送方向垂直，用于将模组夹具64上下移动。模组夹具用于夹持壳体。

更进一步的，主叶片上料机14还包括第一相机124，次叶片上料机12还包括第二相机144，第一相机124设于主叶片上料盘141的旁边或上方用于拍摄料盘上的叶片图像，第二相机144设于次叶片上料盘121的旁边或上方用于拍摄料盘上的叶片图像，第一相机124和第二相机144和总控系统9电性连接用于向总控系统传输叶片图像信息，总控系统和第一机械手142、第二机械手122电性连接用于根据叶片图像信息控制第一机械手142、第二机械手122的动作，具体通过不同的动作参数来控制机械手的动作。第一相机124和第二相机144均可以是3D相机。第一机械手142、第二机械手122的形状和结构相同，每个机械手的一端还设有视觉系统125。通过3D相机视觉定位并结合机器人抓取叶片二次校验（通过机械手上的视觉系统125）；通过第一相机或第二相机识别叶片的方向状态，反馈给机械手，机械手带动设于安装位126上的夹具自动夹取叶片，第一相机或第二相机对叶片方向进行再次识别，完成叶片的精确定位并放置到叶片夹具，从而实现散乱叶片定位及自动上料，由于视觉系统125可自动根据产品形状进行计算及调整，故实现不同类型叶片的自动上料，为自动装配机提供了较大的柔性。所以此方案提供一种可通用于多款汽车出风口产品生产的自动化设备，为实现出风口自动化装配及通用性提供了解决方案。由于运用了3D相机视觉定位，此自动装配设备可以不受现有自动装配机需要成组开模注塑的限制，应用范围更广；此设备更可以通过更换机械手的夹具进行不同产品间切换生产，大大降低了后续的开发成本。

于本实施例中，传送装置的下侧分别设有主叶片组夹具36和次叶片组夹具35，主叶片上料机14还包括第三机械手145，次叶片上料机12包括第四机械手127，第三机械手145用于将主叶片组放置到主叶片组夹具36上，第四机械手127用于将次叶片组放置到次叶片组夹具35上，主叶片组夹具36和次叶片组夹具35固定设于传送装置的下方。主叶片上料机14和次叶片上料机12位于传送装置的同一侧，两个附加上料机均设于传送装置的另一侧。第三机械手和第四机械手的形状和结构也相同，第三机械手和第四机械手的端部均设有用于设置夹具的安装位。

于本实施例中，两个附加上料机包括次附加上料机和主附加上料机，次附加上料机包括次叶片连杆上料盘31和两个次叶片支架上料盘32，主附加上料机包括主叶片连杆上料盘33和两个主叶片支架上料盘34；次叶片连杆上料盘31，次叶片支架上料盘32均设于次叶片组夹具35旁边，主叶片连杆上料盘33和主叶片支架上料盘34均设于主叶片组夹具36旁边。

于本实施例中，次叶片连杆上料盘31、次叶片支架上料盘32分别设有用于完成次叶片连杆、次叶片支架上料的气缸，主叶片连杆上料盘、主叶片支架上料盘分别设有用于完成主叶片连杆、主叶片支架上料的气缸。

于本实施例中，出风口包括拨钮，通用型出风口装配机还包括检测装置2，检测装置2包括检测夹具22，第五机械手21，气压检测装置41及扭力检测装置42，第五机械手21的一端具有可以拨弄拨钮的机械手夹具，检测夹具22的底部设有用于气压检测的空气流通的气管，气压检测装置和扭力检测装置均设于检测夹具22上用于检测出风口是否合格。

此自动化通用型出风口装配机有别于目前市面常规的自动化工装，此设备具备大型框架，有良好的刚性。底座框架19的横梁采用高强度钢成型，并一体化焊接，保证了设备良好的刚性、稳定性、精度等性能。设备的外壳18一体化成型，表面进行均匀喷涂，工作台面厚度50mm有良好的刚性和平面度。

本通用型出风口装配机上所有的夹具有两种，一种是设于底座上的夹具，另一种是设于机械手上的机械夹具211。所有的夹具均设有RFID芯片用于识别不同类型的夹具，可以根据RFID芯片来自动调用对应的生产程序。主叶片夹具143，次叶片夹具123，主叶片组夹具36及次叶片组夹具35的底部均设有缺料检测传感器用于检测主叶片夹具143，次叶片夹具123，主叶片组夹具36及次叶片组夹具35是否夹持有物品。主叶片夹具143，次叶片夹具123，主叶片组夹具36及次叶片组夹具35安装快捷，只需要将夹具推入底座用定位销进行固定即可。机械手夹具设有识别码，所有机械手的一端具有识别识别码的识别器，机械手上的识别器通过识别机械夹具211的识别码进行自动更换需要的机械夹具211，可以在通用型出风口装配机内设有一个自动机械夹具库5从而达到自动更换的目的，机械夹具211安装于安装位126上。

本发明的一个实施例的通用型出风口装配机还可以采用西门子操作系统并配备10.4寸可触摸式操作屏10，可触摸式操作屏10还可以设于总控系统。系统最高可存储99款不同产品的运行程序。设备移门13可以左右移开以保证操作员有足够的空间添加零件。设备检修门15则是为了维修方便，成品箱17是用来盛放成品的地方，位于包装机械手的附近。废品箱16则是用于盛放不合格的产品的地方，也位于包装机械手的附近。

总控系统还包括数字化转换器和显示器，总控系统具有用于和外部设备电性连接的外接口，数字化转换器用于将所有相机拍摄到的图像数字化处理，外接口显示器用于显示数字化处理以后的信息。整个装置为数字化操作，操作便捷。

实施例还提供一种通用型出风口装配机的装配方法，包括：

上料步骤：第一机械手142用于将位于主叶片上料盘141上的主叶片装入主叶片夹具143上组装成主叶片组，第二机械手122用于将位于次叶片上料盘121上的次叶片装入次叶片夹具123上组装成次叶片组；

组装步骤：次叶片组和次叶片组的附件组装，主叶片组和主叶片组的附件组装，壳体向下运动和次叶片组组装成半成品后向上运动，半成品沿着传送装置的移动而移动，半成品向下运动和主叶片组组装成出风口。

上料步骤中，第一相机和第二相机分别拍摄并向总控系统传输主叶片上料盘上的主叶片的图像信息和次叶片上料盘上的次叶片的图像信息，总控系统根据主叶片或次叶片的图像信息控制第一机械手或第二机械手的动作。

更为具体的，本实施中的通用型出风口装配机的操作方法如下所示：操作人员将次叶片散布于次叶片上料盘121，次叶片上料盘121通过翻转/振动将次叶片散开排列，第二相机144拍摄，总控系统对次叶片位置做初次判断，第二机械手122移动到次叶片上料盘上方，通过视觉系统的分析反馈给第二机械手并抓取合适的次叶片。第二机械手122的视觉系统进行二次识别完成精确定位，第二机械手122将次叶片放置于次叶片夹具123，次叶片夹具123装有缺料检测传感器，识别次叶片是否上齐，同理完成主叶片上料到主叶片夹具143的操作。当设备感应到次叶片和主叶片均上齐后，第三机械手145和第四机械手127运动并用机械夹具分别抓取次叶片组及主叶片组，并成组放置到次叶片组夹具35和主叶片组夹具36上完成次叶片组、主叶片组的上料，主叶片组夹具36及次叶片组夹具35的底部的缺料传感器分别检测主叶片组、次叶片组是否上齐；连杆及支架这些附件通过不同规格的料盘出料，利用气缸将料盘上的附件移栽上料；壳体通过传送装置的传送带上料到线性模组，线性模组也设有缺料传感器检测壳体是否上齐。当主叶片组、次叶片组及壳体均上料齐全后，自动启动装配程序，次叶片组夹具35和主叶片组夹具36分别锁紧次叶片和主叶片，气缸伸出完成支架及连杆这些附件和叶片的组装，线性模组的壳体下压和次叶片组组装成半成品，然后线性模组随着传送装置的移动而移动，到达主叶片组夹具36的上方后，下压和主叶片组完成组装得到成品。成品留在上方并通过传送装置移栽到检测装置处，机械手拨动拨钮从而关闭次叶片，启动泄露测试程序通过压差传感器实现泄露测试。机械手拨动拨钮，通过压力传感器及压差传感器实现操作力检测。检测到不合格品，机械手自动放置到废品箱，合格的产品由负责包装的包装机械手1自动夹取并装箱。

在装配前端配置叶片组，可在装配单元运行组装的同时同步完成叶片的上料，缩短整个装配循环时间。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语 “上”、 “下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对发明的限制。

虽然本发明已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟知此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。

Claims (10)

1.一种通用型出风口装配机，其特征在于，包括：

主叶片上料机，包括第一机械手、主叶片夹具及主叶片上料盘，所述第一机械手用于将位于所述主叶片上料盘上的主叶片装入所述主叶片夹具上组装成主叶片组；

次叶片上料机，包括第二机械手、次叶片夹具及次叶片上料盘，所述第二机械手用于将位于所述次叶片上料盘上的次叶片装入所述次叶片夹具上组装成次叶片组；

至少一个附加上料机，用于至少一个附件的上料；

一个传送装置，设于主叶片上料机、所述次叶片上料机及至少一个所述附加上料机的上方，所述出风口的壳体设于所述传送装置上，所述传送装置的正下侧分别固定设有主叶片组夹具和次叶片组夹具，所述壳体沿着所述传送装置的移动而移动，并且所述壳体还可以上下运动从而和所述主叶片组、所述次叶片组及至少一个所述附件组装，半成品沿着所述传送装置的移动而移动；

总控系统，分别和所述主叶片上料机、所述次叶片上料机、至少一个所述附加上料机及所述传送装置电性连接用于控制所述主叶片上料机、所述次叶片上料机、至少一个所述附加上料机及所述传送装置；

其中，所述主叶片上料机还包括第一相机，所述次叶片上料机还包括第二相机，所述第一相机和所述第二相机分别设于所述主叶片上料盘和所述次叶片上料盘的旁边或上方用于拍摄所述主叶片上料盘和所述次叶片上料盘上的散乱的叶片的图像，所述第一相机、所述第二相机和所述总控系统电性连接用于向所述总控系统传输叶片图像信息，所述总控系统和所述第一机械手、所述第二机械手电性连接用于根据所述叶片图像信息控制所述第一机械手、所述第二机械手的动作；所述第一机械手和所述第二机械手一端均设有视觉系统。

2.如权利要求1所述的通用型出风口装配机，其特征在于，所述主叶片上料机还包括第三机械手，所述次叶片上料机包括第四机械手，所述第三机械手用于将所述主叶片组放置到所述主叶片组夹具上，所述第四机械手用于将所述次叶片组放置到所述次叶片组夹具上，所述主叶片组夹具和所述次叶片组夹具固定设于所述传送装置的下方。

3.如权利要求1至2中任一所述的通用型出风口装配机，其特征在于，所述主叶片上料机和所述次叶片上料机位于所述传送装置的同一侧，至少一个所述附加上料机均设于所述传送装置的另一侧。

4.如权利要求2所述的通用型出风口装配机，其特征在于，至少一个所述附加上料机包括次附加上料机和主附加上料机，所述次附加上料机包括次叶片连杆上料盘和次叶片支架上料盘，所述主附加上料机包括主叶片连杆上料盘和主叶片支架上料盘，所述次叶片连杆上料盘、所述次叶片支架上料盘均设于所述次叶片组夹具旁边，所述主叶片连杆上料盘和所述主叶片支架上料盘均设于所述主叶片组夹具旁边。

5.如权利要求3所述的通用型出风口装配机，其特征在于，所述主叶片夹具、所述次叶片夹具、所述主叶片组夹具及所述次叶片组夹具的底部均设有缺料检测传感器。

6.如权利要求4所述的通用型出风口装配机，其特征在于，所述次叶片连杆上料盘、所述次叶片支架上料盘分别设有用于完成次叶片连杆、次叶片支架上料的气缸，所述主叶片连杆上料盘、所述主叶片支架上料盘分别设有用于完成主叶片连杆、主叶片支架上料的气缸。

7.如权利要求2所述的通用型出风口装配机，其特征在于，所述出风口包括拨钮，所述通用型出风口装配机还包括检测装置，所述检测装置包括检测夹具、第五机械手、气压检测装置及扭力检测装置，所述第五机械手的一端具有可以拨弄所述拨钮的机械手夹具，所述检测夹具的底部设有用于气压检测的气管，所述气压检测装置和扭力检测装置均设于所述检测夹具上用于检测出风口是否合格。

8.如权利要求7所述的通用型出风口装配机，其特征在于，所述机械手夹具设有识别码，所述第五机械手的一端具有识别所述识别码的识别器，所述第五机械手设有视觉系统。

9.如权利要求8所述的通用型出风口装配机，其特征在于，所述总控系统包括数字化转换器和显示器，所述总控系统具有用于和外部设备电性连接的外接口，所述数字化转换器用于将所有相机拍摄到的图像数字化处理，所述显示器用于显示数字化处理以后的信息。

10.一种使用如权利要求1至9中任一所述的通用型出风口装配机的装配方法，其特征在于，所述装配方法包括：

上料步骤：第一机械手将位于所述主叶片上料盘上的主叶片装入所述主叶片夹具上组装成主叶片组，第二机械手将位于所述次叶片上料盘上的次叶片装入所述次叶片夹具上组装成次叶片组；

组装步骤：次叶片组和次叶片组的附件组装，主叶片组和主叶片组的附件组装，壳体向下运动和所述次叶片组组装成半成品后向上运动，半成品随着所述传送装置的移动而移动，半成品向下运动和所述主叶片组组装成出风口；

其中，所述上料步骤中，所述第一相机和所述第二相机分别拍摄并向所述总控系统传输所述主叶片上料盘上的主叶片的图像信息和所述次叶片上料盘上的次叶片的图像信息，所述总控系统根据所述主叶片或次叶片的图像信息控制所述第一机械手或所述第二机械手的动作。

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