CN114571230B - 一种汽车无骨雨刷自动化装配系统及装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车无骨雨刷自动化装配系统及装配方法，装配系统包括输送机构，弹片组装机构，左端胶扣组装机构，右端胶扣组装机构，刷头组件自动分料系统，机器人系统，收料机构，主控及机器人控制柜。该装配系统及装配方法能够实现对刷头组件的拾取及安装；通过设置激光传感器检测测试组装后的产品的各零件是否组装到位，以此判断是否达到装配贴合度标准，并在连续生产的不合格产品达到某一预设值时发出警报，提醒工作人员及时进行设备及原材料检测或维修；此外，还能够对装配得到的无骨雨刷产品质量抽查并检测其强度。系统的自动化程度高，能够降低人力劳动的强度，提升装配贴合程度，为效率的提升及装配质量的提高奠定了良好的基础。

Description

一种汽车无骨雨刷自动化装配系统及装配方法

技术领域

本发明涉及一种汽车无骨雨刷自动化装配系统及装配方法，属于汽车配件技术领域。

背景技术

随着社会发展，汽车交通工具越来越普遍，常常遇到雨天，汽车安全部件雨刷起到了关键性作用，同时雨刷也是易损件，因此，它的产量需求逐年递增；然而在各大雨刷生产企业，依然还是传统手工作业，生产装配工艺落后，产能效率低下， 人工成本也逐年增加，这也成为了企业当前的痛点。

对于无骨雨刷生产企业，目前装配操作方式是采用手工作业与半自动机械设备相结合生产方式，每个工序都离不开人工，尤其是雨刷组成零件中，一部分材质较软，对其装配位置稳定性，装配贴合性要求较高，实现自动化装配难度较大，当前市面上还没有此技术案例，攻克此技术难点，意义重大。

此外，现有技术中也缺少能够在自动化装配的同时实现对雨刷装配质量同步检测的系统及方法。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种汽车无骨雨刷自动化装配系统，系统包括输送机构，弹片组装机构，左端胶口组装机构，右端胶口组装机构，刷头组件自动分料系统，机器人系统，收料机构，主控及机器人控制柜。

汽车无骨雨刷产品结构包括刷头组件，左胶扣，右胶扣，弹片，胶条。其中刷头组件为整体组合件，通过汽车无骨雨刷自动化装配系统将上述各部分组装为汽车无骨雨刷产品。

汽车无骨雨刷自动化装配系统各工序工艺规划排序衔接紧密，组成专机，装配系统包括输送机构，弹片组装机构，左端胶扣组装机构，右端胶扣组装机构，刷头组件自动分料系统，机器人系统，收料机构，主控及机器人控制柜。

系统外围设置有围栏，围栏采用半透明形式，将设备各机构围护于其中。输送机构设置于围栏正中间位置，一端通过收料机构与围栏相连，围栏与收料机构对应位置处开设有出料口，并在围栏对面侧壁上开设有入料口，围栏上与出入料口相对应位置处分别设置有前安全光栅、后安全光栅，用于对产品的出料口及入料口进行安全防护，围栏上还设置有启动按钮；入料口旁还设置有可相对于围栏可拆卸设置的加料窗，便于加料及维护；弹片组装机构、左端胶扣组装机构设置于输送机构的一侧，机器人系统、右端胶扣组装机构及刷头组件自动分料系统依次设置于输送机构的另一侧，且左端胶扣组装机构与右端胶扣组装机构位于输送机构两端的同一位置且对称设置。

围栏上端设置有用于照明的照明灯；围栏侧面设置有透明窗，可实时观察设备运行情况；围栏下部设有内藏式电气控制系统，与系统内的各装配机构电气连接；装配系统还设置有人机交互系统，分别与入料口端控制器、出料口端控制器、主动及机器人控制柜无线通信连接。入料口处设置有上件工位，底部安装有条码读取器，待组装胶条底部设置有条形码，经过上件工位时，读取条形码信息后传输至人机交互系统；收料机构包括自动取料机构，用于拾取组装完成的无骨雨刷产品，并设有合格品收集区及不合格品收集区。自动取料机构将组装完成的无骨雨刷产品倒扣，通过设置在出料工位上的激光传感器检测位置后，出料口端控制器接收激光传感器的检测信号，判断是否符合生产要求后，将当前无骨雨刷产品送至合格品收集区或不合格品收集区，并将测量数据及判断结果传输至人机交互系统。人机交互系统记录并显示每一装配产品数据信息。

机器人可以使用安川24KG规格机器人，并配置有拾取机械臂，可通过主控及机器人控制柜自动设定其拾取动作、走行路线，也可通过人机交互系统实现其远程控制。

收料机构还设有检测工位，用于对批量装配产品抽样后进行质量检测。出料端控制器对自动取料机构拾取的装配产品数量计数，当计数值等于预设数量时，自动取料机构将下一检测合格样品送至检测工位。检测工位上设置有雨刷检具，包括雨刷扭角检测子单元及雨刷臂刚度检测子单元，雨刷臂刚度检测子单元包括设置在检测工位上的固定座、扭转刚度测试系统和推拉刚度测试系统，雨刷扭角检测子单元包括固定件、电机及模拟玻璃墙。

本发明还给出了一种汽车无骨雨刷自动化装配系统进行无骨雨刷装配的方法，包括如下步骤：

1）无骨雨刷产品装配；待组装的胶条放置于入料口的上件工位处，条码读取器读取待组装胶条底部的条形码，并将该条形码信息发送至人机交互系统及主控及机器人控制柜，核对无误后，通过输送机构传送至弹片组装工位，弹片组装机构启动，进行弧形弹片组装；组装完成后顺次输送至左胶扣自动组装工位及右胶扣自动组装工位，启动左端胶扣组装机构及右端胶扣组装机构，左端胶扣组装机构及右端胶扣组装机构中的自动上料及装配机构进行胶扣安装；然后运送至刷头组装工位，位于刷头组件自动排序工位处的刷头组件自动分料系统将待组装的刷头组件依次置于其内部的传送带上供机器人系统抓取，启动机器人系统，机器人系统移动至刷头组件自动排序工位，将刷头组件抓取至刷头组装工位处，通过专用机构进行装配，装配好产品。

2）装配产品质量检测；通自动取料机构将组装完成的无骨雨刷产品倒扣，通过设置在出料工位上的激光传感器检测位置后，出料口端控制器接收激光传感器的检测信号，判断是否符合生产要求后，将当前无骨雨刷产品送至合格品收集区或不合格品收集区，并将测量数据及判断结果传输至人机交互系统。同时合格品与不合格品自动区分分类,项目自动统计,生产数据即时以EXCLE文本输出。

3）批量装配产品质量检测；自动取料机构对装配的雨刷产品计数，当生产数目达到第一预设值时，自动取料机构将下一个装配好的合格品抓取至检测工位，顺次测试该合格产品的扭角及刚度，并将检测结果传送至人机交互系统。

4）当连续生产的不合格品达到第二预设值，或抽样检测的合格品的扭角或刚度不符合预设的要求时，人机交互系统发出警报，提醒工作人员及时进行设备及原材料检测或维修。

本发明的有益效果是：

1）通过设置可自动拾取的机器人系统实现对刷头组件的拾取及安装，提升刷毛组装的自动化程度。

2）自动取料机构将组装完成的无骨雨刷产品倒扣，通过设置在出料工位上的激光传感器检测位置，测试组装后的产品的各零件是否组装到位，以此判断是否达到贴合标准；将合格产品与不合格产品自动区分分类及统计，并在连续生产的不合格产品达到某一预设值时发出警报，提醒工作人员及时进行设备及原材料检测或维修，从而达到所需的装配贴合度。

3）对装配得到的无骨雨刷产品质量在线抽查并检测产品的强度，当产品质量不符合预设标准时发出警报，提醒工作人员对生产设备参数进行调整。

附图说明

图1为汽车无骨雨刷的产品装配图。

图2为汽车无骨雨刷的产品分解示意图。

图3为汽车无骨雨刷自动化装配系统的俯视图。

图4为汽车无骨雨刷自动化装配系统的总体结构图。

图5汽车无骨雨刷自动化装配系统的装配工序图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。

除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

汽车无骨雨刷的产品装配图及分解示意图如图1-图2所示，汽车无骨雨刷产品结构包括刷头组件101，左胶扣102，右胶扣103，弹片104，胶条105。其中刷头组件101为整体组合件，通过汽车无骨雨刷自动化装配系统将上述各部分组装为汽车无骨雨刷产品。

汽车无骨雨刷自动化装配系统的俯视图如图3所示，各工序工艺规划排序衔接紧密，组成专机，装配系统包括输送机构9，弹片组装机构10，左端胶扣组装机构11、右端胶扣组装机构5，刷头组件自动分料系统6，机器人系统4，收料机构，主控及机器人控制柜12。

系统外围设置有围栏13，围栏采用半透明形式，将设备各机构围护于其中。输送机构9设置于围栏13正中间位置，一端通过收料机构与围栏相连，围栏与收料机构对应位置处开设有出料口，并在围栏对面侧壁上开设有入料口，围栏上与出料口及入料口相对应位置处分别设置有前安全光栅14、后安全光栅18，用于对产品的出料口及入料口进行安全防护，围栏13上还设置有启动按钮19；入料口旁还设置有可相对于围栏可拆卸设置的加料窗17，便于加料及维护；弹片组装机构10、左端胶扣组装机构11设置于输送机构9的一侧，机器人系统4、右端胶扣组装机构5及刷头组件自动分料系统6依次设置于输送机构9的另一侧，且左端胶扣组装机构和右端胶扣组装机构位于输送机构两端的同一位置且对称设置。

围栏上端设置有用于照明的照明灯15；围栏侧面设置有透明窗16，可实时观察设备运行情况；围栏下部设有内藏式电气控制系统20，与系统内的各装配机构电气连接；装配系统还设置有人机交互系统7，分别与入料口端控制器、出料口端控制器、主动及机器人控制柜无线通信连接。入料口处设置有上件工位8，底部安装有条码读取器，待组装胶条底部设置有条形码，经过上件工位时，读取条形码信息后传输至人机交互系统；收料机构包括自动取料机构3，用于拾取组装完成的无骨雨刷产品，并设有合格品收集区1及不合格品收集区2。自动取料机构将组装完成的无骨雨刷产品倒扣，通过设置在出料工位上的激光传感器检测位置，出料口端控制器接收激光传感器的检测信号，判断是否符合生产要求后，将当前无骨雨刷产品送至合格品收集区或不合格品收集区，并将测量数据及判断结果传输至人机交互系统。人机交互系统记录并显示每一装配产品数据信息。

机器人可以使用安川24KG规格机器人，并配置有拾取机械臂，可通过主控及机器人控制柜12自动设定其拾取动作、走行路线，也可通过人机交互系统实现其远程控制。

收料机构还设有检测工位，用于对批量装配产品抽样后进行质量检测。出料端控制器对自动取料机构拾取的装配产品数量计数，当计数值等于预设数量时，自动取料机构将下一检测合格样品送至检测工位。检测工位上设置有无骨雨刷检具，包括雨刷扭角检测子单元及雨刷臂刚度检测子单元，雨刷臂刚度检测子单元包括设置在检测工位上的固定座、扭转刚度测试系统和推拉刚度测试系统，雨刷扭角检测子单元包括固定件、电机及模拟玻璃墙。

本发明还给出了一种汽车无骨雨刷自动化装配系统进行无骨雨刷装配的方法，包括如下步骤：

1）无骨雨刷产品装配；装配顺序参见图5，待组装的胶条105放置于A处，即入料口的上件工位8处，条码读取器读取待组装胶条底部的条形码，并将该条形码信息发送至人机交互系统7及主控及机器人控制柜12，核对无误后，通过输送机构9传送至弹片组装工位B处，弹片组装机构启动，进行弧形弹片组装；组装完成后顺次输送至左胶扣自动组装工位C1、右胶扣自动组装工位C2处，启动左端胶扣组装机构和右端胶扣组装机构，左端胶扣组装机构和右端胶扣组装机构中的自动上料及装配机构进行胶扣的安装；然后运送至刷头组装工位D2处，位于刷头组件自动排序工位D1处的刷头组件自动分料系统6将待组装的刷头组件依次置于其内部的传送带上供机器人系统抓取，启动机器人系统4，机器人系统从D3位置移动至刷头组件自动排序工位D1，将刷头组件抓取至刷头组装工位D2处，通过专用机构进行装配，装配好产品。

2）装配产品质量检测；通自动取料机构3将组装完成的无骨雨刷产品倒扣，通过设置在出料工位上的激光传感器检测位置后，出料口端控制器接收激光传感器的检测信号，判断是否符合生产要求后，将当前无骨雨刷产品送至合格品收集区1或不合格品收集区2，即合格品收集工位E2或不合格品收集工位E1，并将测量数据及判断结果传输至人机交互系统。合格品与不合格品自动区分分类,项目自动统计,生产数据即时以EXCLE文本输出。

3）批量装配产品质量检测；自动取料机构3对装配的雨刷产品计数，当生产数目达到第一预设值时，自动取料机构将下一个装配好的合格品抓取至检测工位，顺次测试该合格产品的扭角及刚度，并将检测结果传送至人机交互系统。

4）当连续生产的不合格品达到第二预设值，或抽样检测的合格品的扭角或刚度不符合预设的要求时，人机交互系统发出警报，提醒工作人员及时进行设备及原材料检测或维修。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种汽车无骨雨刷自动化装配系统，其特征在于，装配系统包括输送机构（9），弹片组装机构（10），左端胶扣组装机构（11），右端胶扣组装机构（5），刷头组件自动分料系统（6），机器人系统（4），收料机构，主控及机器人控制柜（12）；所述系统外围设置有围栏（13），所述围栏采用半透明形式，将设备各机构围护于其中；所述输送机构（9）设置于所述围栏（13）正中间位置，一端通过所述收料机构与所述围栏相连，所述围栏与所述收料机构对应位置处开设有出料口，并在所述围栏对面侧壁对应位置处上开设有入料口，所述弹片组装机构（10）、所述左端胶扣组装机构（11）设置于所述输送机构（9）的一侧，所述机器人系统（4）、所述右端胶扣组装机构（5）及所述刷头组件自动分料系统（6）依次设置于所述输送机构（9）的另一侧，且左端胶扣组装机构与右端胶扣组装机构位于所述输送机构两端的同一位置且对称设置；所述收料机构包括自动取料机构（3），用于拾取组装完成的无骨雨刷产品，并设有合格品收集区（1）及不合格品收集区（2）；所述收料机构还设有检测工位，用于对批量装配产品抽样后进行质量检测；出料端控制器对所述自动取料机构（3）拾取的装配产品数量计数，当计数值等于预设数量时，所述自动取料机构（3）将下一检测合格样品送至所述检测工位；所述检测工位上设置有雨刷检具，包括雨刷扭角检测子单元及雨刷臂刚度检测子单元，雨刷臂刚度检测子单元包括设置在检测工位上的固定座、扭转刚度测试系统和推拉刚度测试系统，雨刷扭角检测子单元包括固定件、电机及模拟玻璃墙。

2.如权利要求1所述的汽车无骨雨刷自动化装配系统，其特征在于，所述围栏上设置有前安全光栅（14）、后安全光栅（18），用于对产品的出料口、入料口进行安全防护。

3.如权利要求1所述的汽车无骨雨刷自动化装配系统，其特征在于，所述入料口旁还设置有可相对于围栏可拆卸设置的加料窗（17），便于加料及维护。

4.如权利要求1所述的汽车无骨雨刷自动化装配系统，其特征在于，所述围栏上端设置有用于照明的照明灯（15）；所述围栏侧面设置有透明窗（16），可实时观察设备运行情况。

5.如权利要求1所述的汽车无骨雨刷自动化装配系统，其特征在于，所述围栏下部设有内藏式电气控制系统（20），与系统内的各装配机构电气连接。

6.如权利要求1所述的汽车无骨雨刷自动化装配系统，其特征在于，所述装配系统还设置有人机交互系统（7），分别与入料口端控制器、出料口端控制器、主控及机器人控制柜无线通信连接。

7.如权利要求6所述的汽车无骨雨刷自动化装配系统，其特征在于，入料口处设置有上件工位，底部安装有条码读取器，待组装胶条底部设置有条形码，经过所述上件工位时，读取条形码信息后传输至所述人机交互系统。

8.如权利要求6所述的汽车无骨雨刷自动化装配系统，其特征在于，所述自动取料机构将组装完成的无骨雨刷产品倒扣，通过设置在出料工位上的激光传感器检测位置后，出料口端控制器接收激光传感器的检测信号，判断是否符合生产要求后，将当前无骨雨刷产品送至所述合格品收集区或所述不合格品收集区，并将测量数据及判断结果传输至所述人机交互系统，所述人机交互系统记录并显示每一装配产品数据信息。

9.如权利要求6所述的汽车无骨雨刷自动化装配系统，其特征在于，所述机器人系统配置有拾取机械臂，可通过所述主控及机器人控制柜（12）自动设定其拾取动作、走行路线，也可通过所述人机交互系统实现其远程控制。

10.如权利要求1所述的汽车无骨雨刷自动化装配系统，其特征在于，汽车无骨雨刷产品结构包括刷头组件（101），左胶扣（102），右胶扣（103），弹片（104），胶条（105）。

11.一种汽车无骨雨刷自动化装配及检测方法，采用权利要求1-8任一装配系统，其特征在于，包括如下步骤：

1）无骨雨刷产品装配；待组装的胶条（105）放置于入料口的上件工位（8）处，条码读取器读取待组装胶条底部的条形码，并将该条形码信息发送至人机交互系统（7）及主控及机器人控制柜（12），核对无误后，通过输送机构（9）传送至弹片组装工位（B），弹片组装机构启动，进行弧形弹片组装；组装完成后顺次输送至左胶扣自动组装工位（C1）和右侧胶扣自动组装工位（C2），启动左端胶扣组装机构和右端胶扣组装机构，左端胶扣组装机构及右端胶扣组装机构中的自动上料及装配机构进行胶扣的安装；然后运送至刷头组装工位（D2）处，位于刷头组件自动排序工位（D1）处的刷头组件自动分料系统（6）将待组装的刷头组件依次置于其内部的传送带上供机器人系统抓取，启动机器人系统（4），机器人系统移动至刷头组件自动排序工位（D1），将刷头组件抓取至刷头组装工位（D2）处，通过专用机构进行装配，装配好产品；

2）装配产品质量检测；通过 自动取料机构（3）将组装完成的无骨雨刷产品倒扣，通过设置在出料工位上的激光传感器检测位置后，出料口端控制器接收激光传感器的检测信号，判断是否符合生产要求后，将当前无骨雨刷产品送至合格品收集区（1）或不合格品收集区（2），并将测量数据及判断结果传输至人机交互系统；同时合格品与不合格品自动区分分类,项目自动统计,生产数据即时以EXCLE文本输出；

3）批量装配产品质量检测；自动取料机构（3）对装配的雨刷产品计数，当生产数目达到第一预设值时，自动取料机构将下一个装配好的合格品抓取至检测工位，顺次测试该合格产品的扭角及刚度，并将检测结果传送至人机交互系统；

4）当连续生产的不合格品达到第二预设值，或抽样检测的合格品的扭角或刚度不符合预设的要求时，人机交互系统发出警报，提醒工作人员及时进行设备及原材料检测或维修。

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