一种自动装配系统及方法与流程

本发明涉及机械加工领域，特别涉及自动装配系统及方法。

背景技术

电器盒是空调系统中的重要组件，是用来连接电源插座连线和内外机连接线的部件。电器盒主要包括底壳(钣金件)以及安装在底壳上的各电器元件，如电容、固线夹和绝缘垫片等。

目前，大多数厂商在装配电器盒时，都是采用人工作业的方式实现电器盒组件的装配。这种方式主要存在以下几点问题：电器盒组件零件数量及工序比较烦多，单纯依靠人工作业效率非常低；人工作业时员工长时间重复工作会产生疲劳，极易造成安全事故以及质量隐患；由于涉及到的物料种类繁多，导致现场物料堆积，加上投入人员过多，对现场6s管理产生极大的影响。可见，现有技术存在电器盒生产效率和质量低、成本高的技术问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种自动装配方法及装置，用以提高电器盒生产效率和质量，降低工人劳动强度，节省人员成本。

第一方面，本发明实施例提供一种自动装配系统，包括控制子系统和机械装配子系统，所述机械装配子系统包括钣金件供料装置、电容供料装置、操作定位装置以及机器人；所述控制子系统和所述机械装配子系统通信连接，所述控制子系统用于控制所述机械操作子系统执行如下操作：

所述机器人从所述钣金件供料装置抓取钣金件，并将所述钣金件放置在所述操作定位装置上；

所述操作定位装置对所述钣金件进行固定，并使所述钣金件的第一面朝向预设方向；其中，所述第一面为所述钣金件需要安装电容的一面；

所述机器人从所述电容供料装置抓取电容，并将所述电容安装在所述第一面；

所述操作定位装置对所述钣金件进行翻转，使得所述钣金件的第二面朝向所述预设方向；其中，所述第二面为所述钣金件需要安装固线夹和绝缘垫片的一面；

所述机器人抓取固线夹和绝缘垫片，并将所述固线夹和所述绝缘垫片安装在所述第二面；待所述固线夹和所述绝缘垫片安装完毕后，将所述钣金件抓取至下料皮带线。

上述技术方案，控制子系统通过控制装配子系统可实现钣金件的自动装配。相较于现有技术人工对钣金件进行装配的方式，本发明技术方案可以有效提高电器盒的生产效率和质量，降低工人劳动强度，节省人员成本。

可选的，所述钣金件供料装置包括升降部件、抓取部件以及定位部件；其中，所述升降部件上层叠码放有多个钣金件，所述抓取部件设置在所述升降部件的上方；所述控制子系统还用于：控制所述抓取部件从所述升降部件上抓取码放在最上层的钣金件，将所述最上层的钣金件移放至所述定位部件中定位，待所述机器人抓取；控制所述升降部件在所述抓取部件抓取钣金件后上升预设高度。

通过本实施方式，可以实现钣金件的自动供料，进一步提高了电器盒的生产效率和质量、降低了人力成本。

可选的，所述电容供料装置包括皮带线、阻挡部件以及定位部件；其中，定位部件设置在所述皮带线的一端；所述控制子系统还用于：控制所述定位部件对所述皮带线码放的多个电容进行定位，待所述机器人抓取；控制所述皮带线将所述多个电容依次往所述定位部件方向输送；所述阻挡部件设置在所述皮带线靠近所述定位部件的一端，用于控制每次输送到所述定位部件的电容的数量为预设数量。

通过本实施方式，可以实现电容的自动供料，进一步提高了电器盒的生产效率和质量、降低了人力成本。

可选的，所述操作定位装置包括转轴，以及套设在所述转轴上的操作台、第一定位气缸、第二定位气缸和步进电机；其中，所述操作台用于放置所述钣金件；所述第一定位气缸、所述第二定位气缸分别设置在所述操作台的左右两端；所述控制子系统还用于：控制所述第一定位气缸、所述第二定位气缸将所述钣金件固定在所述操作台上；以及，控制所述步进电机转动，以带动所述转轴转动，进而实现所述钣金件翻转。

本实施方式，第一定位气缸、第二定位气缸可将钣金件固定在操作台上，避免钣金件在装配过程中发生摇动、不稳定等问题；操作台可自动切换，进而方便机器人对钣金件不同面上的电器元件进行自动装配。进一步提高了电器盒的生产效率和质量、降低了人力成本。

可选的，所述控制子系统包括plc。

本实施方式，通过plc实现对机械装配子系统的控制，进而实现钣金件的自动装配，提高了电器盒的生产效率和质量、降低了生产成本。

第二方面，本发明实施例提供一种自动装配方法，应用于本发明实施例第一方面所述的自动装配系统中，所述方法包括：控制子系统基于用户指示生成控制指令；所述控制子系统向机械装配子系统发送控制指令，以使所述机械装配子系统在接收所述控制指令后根据所述控制指令对钣金件进行装配操作。

通过本实施方式，控制子系统通过向装配子系统发送指令，可实现钣金件的自动装配过程。相较于现有技术人工对钣金件进行装配的方式，本实施方式可以有效提高电器盒的生产效率和质量，降低工人劳动强度，节省人员成本。

可选的，所述控制指令包括抓取钣金件的指令；所述控制子系统向机械装配子系统发送控制指令，包括：所述控制子系统向机器人发送所述抓取钣金件的指令，以使所述机器人根据所述抓取钣金件的指令从所述钣金件供料装置抓取钣金件，并将所述钣金件放置在操作定位装置上。

通过本实施方式，可以实现钣金件的自动取料，提高生产效率和质量，降低工人劳动强度，节省人员成本。

可选的，所述控制指令包括固定钣金件的指令；所述控制子系统向机械装配子系统发送控制指令，包括：所述控制子系统向机器人发送所述固定钣金件的指令，以使所述操作定位装置根据所述固定钣金件的指令对所述钣金件进行固定，使所述钣金件的第一面朝向预设方向；其中，所述第一面为所述钣金件需要安装电容的一面。

通过本实施方式，可避免钣金件在装配过程中发生摇动、不稳定等问题，进一步提高生产效率和质量。

可选的，所述控制指令包括安装电容的指令；所述控制子系统向机械装配子系统发送控制指令，包括：所述控制子系统向机器人发送所述安装电容的指令，以使所述机器人从电容供料装置抓取电容，并将所述电容安装在所述钣金件的第一面。

通过本实施方式，可以实现电容的自动装配，提高生产效率和质量，降低工人劳动强度，节省人员成本。

可选的，所述控制指令包括翻转指令；所述控制子系统向机械装配子系统发送控制指令，包括：所述控制子系统向操作定位装置发送所述翻转指令，以使所述操作定位装置对所述钣金件进行翻转，使得所述钣金件的第二面朝向所述预设方向；其中，所述第二面为所述钣金件需要安装固线夹和绝缘垫片的一面。

通过本实施方式，可以实现钣金件的自动翻转，进而方便机器人对钣金件不同面上的电器元件进行自动装配，进一步提高生产效率和质量、降低了人力成本。

可选的，所述控制指令包括安装固线夹和绝缘垫片的指令；所述控制子系统向机械装配子系统发送控制指令，包括：所述控制子系统向机器人发送安装所述固线夹和绝缘垫片的指令，以使所述操作定位装置抓取固线夹和绝缘垫片，并将所述固线夹和所述绝缘垫片安装在所述钣金件的第二面。

通过本实施方式，可以实现固线夹和绝缘垫片的自动装配，进一步提高生产效率和质量，降低工人劳动强度，节省人员成本。

可选的，所述控制指令包括取出钣金件的指令；所述控制子系统向机械装配子系统发送控制指令，包括：所述控制子系统向机器人发送所述取出钣金件的指令，以使所述机器人将所述钣金件抓取至下料皮带线。

通过本实施方式，可以实现钣金件自动下料，进一步提高生产效率和质量，降低工人劳动强度，节省人员成本。

第三方面，本发明实施例提供一种钣金件供料装置，所述装置包括升降部件、抓取部件以及定位部件；其中，所述升降部件上层叠码放有多个钣金件，所述抓取部件设置在所述升降部件的上方；所述抓取部件在控制子系统的控制下用于从所述升降部件上抓取码放在最上层的钣金件，将所述最上层的钣金件移放至所述定位部件中定位，待所述机器人抓取；所述升降部件在控制子系统的控制下用于从在所述抓取部件抓取钣金件后上升预设高度。

通过本实施方式，可以实现钣金件的自动供料，提高生产效率和质量、降低人力成本。

第四方面，本发明实施例提供一种电容供料装置，所述电容供料装置包括皮带线、阻挡部件以及定位部件；其中，定位部件设置在所述皮带线的一端；所述定位部件在控制子系统的控制下用于从对所述皮带线码放的多个电容进行定位，待所述机器人抓取；所述皮带线在控制子系统的控制下用于将所述多个电容依次往所述定位部件方向输送；所述阻挡部件设置在所述皮带线靠近所述定位部件的一端，在控制子系统的控制下用于控制每次输送到所述定位部件的电容的数量为预设数量。

通过本实施方式，可以实现电容的自动供料，提高生产效率和质量、降低人力成本。

第五方面，本发明实施例提供一种操作定位装置，所述操作定位装置包括转轴，以及套设在所述转轴上的操作台、第一定位气缸、第二定位气缸和步进电机；其中，所述操作台用于放置钣金件；所述第一定位气缸、所述第二定位气缸分别设置在所述操作台的左右两端；所述第一定位气缸、所述第二定位气缸在控制子系统的控制下用于将所述钣金件固定在所述操作台上；所述步进电机在控制子系统的控制下转动，以带动所述转轴转动，进而实现所述钣金件翻转。

本实施方式，第一定位气缸、第二定位气缸可将钣金件固定在操作台上，避免钣金件在装配过程中发生摇动、不稳定等问题；操作台可自动切换，进而方便机器人对钣金件不同面上的电器元件进行自动装配。进一步提高了生产效率和质量、降低了人力成本。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例技术方案中控制子系统通过控制装配子系统可实现钣金件的自动装配。相较于现有技术人工对钣金件进行装配的方式，本发明技术方案可以有效提高电器盒的生产效率和质量，降低工人劳动强度，节省人员成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中自动装配系统的示意图；

图2为本发明实施例中钣金件供料装置的一种可能的结构示意图；

图3为本发明实施例中电容供料装置的一种可能的结构示意图；

图4为本发明实施例中电容供料装置的另一种可能的结构示意图；

图5为本发明实施例中操作定位装置的一种可能的结构示意图；

图6为本发明实施例中自动装配方法的流程示意图。

具体实施方式

下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本发明技术方案的详细的说明，而不是对本发明技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

需要理解的是，在本发明实施例的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。在本发明实施例的描述中“多个”，是指两个或两个以上。

本发明实施例中的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本发明实施例提供一种自动装配系统，用以提高电器盒生产效率和质量，降低工人劳动强度，节省人员成本。所述系统包括控制子系统和机械装配子系统，所述控制子系统和所述机械装配子系统通信连接。

所述机械装配子系统具体包括钣金件供料装置、电容供料装置、操作定位装置以及机器人。

所述控制子系统的具体实现方式可以为可编程逻辑控制器(programmablelogiccontroller，plc)，所述plc与所述控制子系统中的每个装置通信连接，以控制所述机械装配子系统对钣金件进行装配。

所述机械操作子系统对钣金件进行装配具体操作过程包括：所述机器人从所述钣金件供料装置抓取钣金件，并将所述钣金件放置在所述操作定位装置上；所述操作定位装置对所述钣金件进行固定，并使所述钣金件的第一面朝向预设方向；其中，所述第一面为所述钣金件需要安装电容的一面；所述机器人从所述电容供料装置抓取电容，并将所述电容安装在所述第一面；所述操作定位装置对所述钣金件进行翻转，使得所述钣金件的第二面朝向所述预设方向；其中，所述第二面为所述钣金件需要安装固线夹和绝缘垫片的一面；所述机器人抓取固线夹和绝缘垫片，并将所述固线夹和所述绝缘垫片安装在所述第二面；待所述固线夹和所述绝缘垫片安装完毕后，将所述钣金件抓取至下料皮带线。

在具体实施过程中，还可以采用模组来代替机器人执行上述机器人所执行的操作步骤，进而实现钣金件自动装配。其中，所述模组可以是单轴模组、两轴模组或三轴模组等，本发明实施例不做具体限制。

在具体实施过程中，所述钣金件供料装置的数量、所述电容供料装置的数量、所述操作定位装置的数量以及所述机器人的数量，可以是单个或者是多个，本发明实施例不做具体限制。

例如，参照图1，自动装配系统包括一个plc、四个机器人(机器人11、机器人12、机器人13以及机器人14)，两个钣金件供料装置(钣金件供料装置21、钣金件供料装置22)，两个电容供料装置(电容供料装置41、电容供料装置42)以及操作定位装置31。

其中，操作定位装置31包括两个操作台，分别为一工位工作台01和二工位工作台02，四个机器人分布在两个工作台四周；两个电容供料装置分布在机器人13两侧，其中，电容供料装置41负责一工位工作台01的电容供料，电容供料装置42负责一工位工作台02的电容供料；机器人12旁边放置有钣金件供料装置21，负责一工位工作台01的钣金件供料，机器人14旁边放置有钣金件供料装置22，负责一工位工作台02的钣金件供料；机器人11的两侧分布有绝缘垫片供料区51、固线夹供料区61、螺钉机供料区71等。

其中，plc可以集成在机械装配子系统中，比如可以安装在操作定位装置中，也可以单独作为一个器件存在，比如可以在两个工作台下方设置一个电箱，用来安装该plc，本发明实施例对plc的具体设置方式不做限定。plc和上述机械装配子系统中的各个装置分别通信连接，用以控制整个机械装配子系统按照如下方式运行：

机器人12将钣金件供料装置21中的钣金件夹取至一工位工作台01；机器人13依次夹取电容供料装置41中的圆电容、方电容至一工位工作台01指定位置；机器人12将圆电容、方电容，通过螺钉连接到钣金件的第一面；操作定位装置31控制一工位工作台01的钣金件翻转；机器人11依次夹取绝缘垫片、固线夹至一工位工作台01，机器人12夹取绝缘垫片、固线夹，通过螺钉连接到一工位工作台01钣金件的第二面；

与此同时，机器人14将钣金件供料装置22中的钣金件夹取至二工位工作台02；机器人13依次夹取电容供料装置42中的圆电容、方电容至二工位工作台02指定位置；机器人14将圆电容、方电容，通过螺钉连接到制二工位工作台02的钣金件的第一面；操作定位装置31控制二工位工作台02的钣金件翻转；机器人11依次夹取绝缘垫片、固线夹至一工位工作台02；机器人14夹取绝缘垫片、固线夹，通过螺钉连接到制二工位工作台02的钣金件的第二面；

当一工位工作台01或者二工位工作台02的钣金件装配完成后，机器人12将装配好的钣金件夹取至下料皮带线，运送至人工预装区进行插线板预装。

在上述方案中，控制子系统通过控制装配子系统可实现钣金件的自动装配。相较于现有技术人工对钣金件进行装配的方式，本发明技术方案可以有效提高电器盒的生产效率和质量，降低工人劳动强度，节省人员成本。

可选的，图2为本发明实施例中钣金件供料装置的一种可能的结构示意图。钣金件供料装置100具体包括升降部件101、抓取部件102以及定位部件103。

升降部件101上层叠码放有多个钣金件，所述抓取部件102设置在所述升降部件101的上方。所述控制子系统与所述钣金件供料装置通信连接，所述控制子系统还用于控制所述钣金件供料装置进行自动供料：控制所述抓取部件102从所述升降部件101上抓取码放在最上层的钣金件，将所述最上层的钣金件移放至所述定位部件103中定位，待所述机器人抓取；控制所述升降部件101在所述抓取部件102抓取钣金件后上升预设高度，以保证所述抓取部件102每次从所述升降部件101上抓取钣金件的位置为固定位置。其中，升降部件101的具体实现方式可以采用升降电缸实现，抓取部件可以采用气缸和机械夹爪实现。

通过本实施方式，可以实现钣金件的自动供料，进一步提高了生产效率和质量、降低了人力成本。

可选的，图3为本发明实施例中电容供料装置的一种可能的结构示意图。电容供料装置200包括定位部件201、皮带线202以及阻挡部件203。

定位部件201设置在皮带线202的一端；所述控制子系统还用于：控制所述定位部件201对所述皮带线202上码放的多个电容进行定位，待机器人抓取；控制皮带线202将所述多个电容依次往所述定位部件201方向输送(图2中以带箭头的实线示意)；所述阻挡部件203设置在所述皮带线靠近所述定位部件201的一端，用于控制每次输送到所述定位部件201的电容的数量为预设数量。其中，所述定位部件201的具体实现方式可以为定位气缸，所述阻挡部件203的具体实现方式可以是阻挡气缸。

在具体实施过程中，所述皮带线上运输的电容可以是圆电容，也可以是方电容，或者圆电容和方电容的组合，本发明实施例不做具体限制。

图4为本发明实施例中电容供料装置的另一种可能的结构示意图，电容供料装置300包括圆电容供料部分和方电容供料部分，其中方电容供料部分的结构和图2所示电容供料装置200相同，圆电容供料部分包括一工装板204，圆电容由操作员统一码放在工装板204上，待机器人抓取。

通过本实施方式，可以实现电容的自动供料，进一步提高了生产效率和质量、降低了人力成本。

可选的，操作定位装置400包括转轴401，以及套设在所述转轴401上的第一定位气缸402、第二定位气缸403、步进电机404、操作台405。在具体实施过程中，操作定位装置400可以只包括一个操作台，也可以同时包括多个操作台，本发明实施例不做具体限制。例如，图5本发明实施例中操作定位装置的一种可能的结构示意图，在图5中的操作定位装置400设置有两个操作台405，两个操作台可同时工作。

所述操作台405用于放置所述钣金件；所述第一定位气缸402、所述第二定位气缸403分别设置在所述操作台405的左右两端。当所述机器人将钣金件放置到所述操作台405上时，所述控制子系统控制所述第一定位气缸402、所述第二定位气缸403将所述钣金件固定在所述操作台405上。当所述机器人完成所述钣金件第一面的电容装配后，所述控制子系统控制所述步进电机404转动，以带动所述转轴401转动，进而实现所述钣金件翻转。

本实施方式，第一定位气缸402、第二定位气缸403可将钣金件固定在操作台405上，避免钣金件在装配过程中发生摇动、不稳定等问题；操作台405可自动切换，进而方便机器人对钣金件不同面上的电器元件进行自动装配。进一步提高了生产效率和质量、降低了人力成本。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种自动装配方法，应用于本发明实施例上述自动装配系统中，参照图6，所述方法包括：

s101：控制子系统基于用户指示生成控制指令；

s102：所述控制子系统向机械装配子系统发送控制指令，以使所述机械装配子系统在接收所述控制指令后根据所述控制指令对钣金件进行装配操作。

通过本实施方式，控制子系统通过向装配子系统发送指令，可实现钣金件的自动装配过程。相较于现有技术人工对钣金件进行装配的方式，本实施方式可以有效提高电器盒的生产效率和质量，降低工人劳动强度，节省人员成本。

可选的，所述控制指令包括抓取钣金件的指令；所述控制子系统向机械装配子系统发送控制指令，包括：所述控制子系统向机器人发送所述抓取钣金件的指令，以使所述机器人根据所述抓取钣金件的指令从所述钣金件供料装置抓取钣金件，并将所述钣金件放置在操作定位装置上。

通过本实施方式，可以实现钣金件的自动取料，提高生产效率和质量，降低工人劳动强度，节省人员成本。

可选的，所述控制指令包括固定钣金件的指令；所述控制子系统向机械装配子系统发送控制指令，包括：所述控制子系统向机器人发送所述固定钣金件的指令，以使所述操作定位装置根据所述固定钣金件的指令对所述钣金件进行固定，使所述钣金件的第一面朝向预设方向；其中，所述第一面为所述钣金件需要安装电容的一面。

通过本实施方式，可避免钣金件在装配过程中发生摇动、不稳定等问题，进一步提高生产效率和质量。

可选的，所述控制指令包括安装电容的指令；所述控制子系统向机械装配子系统发送控制指令，包括：所述控制子系统向机器人发送所述安装电容的指令，以使所述机器人从电容供料装置抓取电容，并将所述电容安装在所述钣金件的第一面。

通过本实施方式，可以实现电容的自动装配，提高生产效率和质量，降低工人劳动强度，节省人员成本。

可选的，所述控制指令包括翻转指令；所述控制子系统向机械装配子系统发送控制指令，包括：所述控制子系统向操作定位装置发送所述翻转指令，以使所述操作定位装置对所述钣金件进行翻转，使得所述钣金件的第二面朝向所述预设方向；其中，所述第二面为所述钣金件需要安装固线夹和绝缘垫片的一面。

通过本实施方式，可以实现钣金件的自动翻转，进而方便机器人对钣金件不同面上的电器元件进行自动装配，进一步提高生产效率和质量、降低了人力成本。

可选的，所述控制指令包括安装固线夹和绝缘垫片的指令；所述控制子系统向机械装配子系统发送控制指令，包括：所述控制子系统向机器人发送安装所述固线夹和绝缘垫片的指令，以使所述操作定位装置抓取固线夹和绝缘垫片，并将所述固线夹和所述绝缘垫片安装在所述钣金件的第二面。

通过本实施方式，可以实现固线夹和绝缘垫片的自动装配，进一步提高生产效率和质量，降低工人劳动强度，节省人员成本。

可选的，所述控制指令包括取出钣金件的指令；所述控制子系统向机械装配子系统发送控制指令，包括：所述控制子系统向机器人发送所述取出钣金件的指令，以使所述机器人将所述钣金件抓取至下料皮带线。

通过本实施方式，可以实现钣金件自动下料，进一步提高生产效率和质量，降低工人劳动强度，节省人员成本。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。