垫板安装工装、垫板自动装配系统及垫板自动装配方法与流程

1.本发明属于空调外机包装运输技术领域，更具体地说，是涉及一种尤其适合于空调外机垫板装配的垫板安装工装、垫板自动装配系统及垫板自动装配方法。


背景技术：

2.目前在空调行业，空调外机的产品包装流水线通常通过将纸质垫板装配于外机的外侧，用于保护外机的冷凝器等重要部件在运输、储存过程中受外力冲击的情况下得到缓冲，从而不易因外力造成无谓的损坏。传统的空调外机与垫板的装配方式，是由流水线作业人员直接从工装车上手取垫板，然后手握垫板人工调整方向后，先将垫板的一侧边卡装入外机需装配垫板的一个外侧面一端的安装空隙，然后手动施加外力于垫板从而使垫板弯曲，最后将弯曲的垫板的另外一侧边卡装入上述外侧面另一端的安装空隙，使得垫板恢复平直状态完成装配。这种垫板与空调外机的装配方式，需要依赖人力操作，导致空调外机的整体包装流程自动化程度及效率降低，无法满足日益增长的产量变化需求。此外，在人工折弯垫板的过程中，容易因人为难以控制折弯力度，从而导致垫板折弯过度后不可复原产生垫板损耗以及返工，延长了生产周期并增加成本；再有，在人工区分垫板方向和卡装垫板于空调外机的过程中需要作业人员频繁弯腰，长期保持高频率的弯腰动作易导致作业人员发生疲劳，进而导致装配效率降低、作业人员身体健康受损等风险。
3.因此，传统的空调外机与垫板的人工装配方式导致装配效率低、人员易劳损、以及垫板易因人为控制弯折力度失误过度弯折进而需要返工是本领域亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明为了解决现有的空调外机与垫板的人工装配方式导致装配效率低、人员易劳损、以及垫板易因人为控制弯折力度失误过度弯折进而需要返工的技术问题，提出一种尤其适合于空调外机垫板装配的垫板安装工装、垫板自动装配系统及垫板自动装配方法。
5.为解决以上问题，本发明采用的技术方案是：提供一种垫板安装工装，包括：机架，用于与机械手固定连接；两个压杆，两个压杆间隔设置且固定连接在机架上，垫板位于两个压杆的一侧；电动折弯装置，电动折弯装置包括：位于两个压杆另一侧的抓取机构、驱动抓取机构靠近或远离两个压杆的线性运动机构；抓取机构用于拉动垫板使其与两个压杆抵接并变形。
6.进一步地，线性运动机构安装于机架上，抓取机构包括：安装于线性运动机构的运动件上的、用于吸附垫板的真空吸附装置，包括真空发生器、真空吸盘，真空发生器通过输气管将负压导通至真空吸盘的吸附面。
7.进一步地，还包括延伸架，延伸架包括：安装于机架上的连接部，设于连接部的一对延伸部，一对延伸部在线性运动机构的相对两侧从连接部远离机架延伸，延伸部远离机架的末端设有压杆。
8.进一步地，线性运动机构采用气缸伸缩机构，包括：安装于一对机架上的气缸驱动单元，用于驱动至少一个活塞杆线性运动，运动件安装于活塞杆的末端。
9.进一步地，真空吸附装置还包括：安装于运动件上的安装架，真空发生器安装于安装架。
10.优选地，连接部采用安装于一对侧板远离安装板的末端的连接框，延伸部采用从连接框远离机架延伸的一对连杆，压杆安装于一对连杆远离机架的末端。
11.优选地，气缸驱动单元用于驱动三个活塞杆同步带动运动件线性运动。
12.优选地，真空吸附装置在安装架上间隔设置有多个。
13.本发明还提供一种垫板自动装配系统，包括：外机输送线，用于将空调外机输送至垫板安装位置，垫板安装位置设有用于定位空调外机的限位装置，和感应空调外机到位的位置反馈装置；设于垫板安装位置一侧的工业机器人，包括机械手；还包括：上述的垫板安装工装；垫板输送装置，用于将垫板输送至工业机器人一侧；机械手的控制单元用于接收位置反馈装置的反馈信号，并根据反馈信号控制机械手带动垫板安装工装将垫板从垫板输送装置搬运至垫板安装位置、并将垫板安装于外机一侧。
14.本发明还提供一种垫板自动装配方法，应用了上述的垫板自动装配系统，包括：将空调外机输送至垫板安装位置；将空调外机定位，根据反馈信号控制驱动机械手带动垫板安装工装从初始位置运动至垫板输送装置，控制驱动电动折弯装置抓取并拉动垫板使其与两个压杆抵接并变形，控制驱动机械手带动垫板安装工装从垫板输送位置运动至垫板安装位置，并将垫板下端和上端先后分别卡入空调外机一侧底部和顶部，控制驱动电动折弯装置推出垫板使其脱离两个压杆并复原，控制驱动机械手带动垫板安装工装从垫板安装位置运动至初始位置。
15.与现有技术相比，本发明提出的垫板安装工装、垫板自动装配系统及垫板自动装配方法，通过在垫板安装工装设置真空发生器和真空吸盘用于吸取纸质垫板，并增加一对压杆在真空吸盘吸取垫板变形时，通过线性运动机构驱动真空吸盘靠近直至垫板接触一对压杆，并使垫板承受反作用力产生圆弧状变形，以便于利用机械手驱动垫板安装工装带动垫板移动至垫板安装位置，并先装配垫板下侧再装配垫板上侧于空调外机的一侧间隙，最后通过线性运动机构驱动真空吸盘远离一对压杆直至垫板脱离压杆的作用力，此时垫板回复平直状态并完全卡入空调外机一侧。该垫板安装工装降低了作业人员的劳动强度和人力岗位数量、提高了生产效率、节约了生产成本、精准折弯安装垫板降低了返工率。
附图说明
16.图1为本发明提出的垫板安装工装的实施例的整体装配结构立体图；图2为本发明提出的垫板安装工装的实施例的整体装配结构主视图；图3为本发明提出的垫板安装工装的实施例的整体装配结构俯视图；图4为本发明提出的垫板安装工装的实施例的整体装配结构侧视图；
图5为本发明提出的垫板自动装配系统的实施例的限位装置示意图。
17.其中，图中各附图主要标记：1、机架；11、安装板；12、侧板；2、线性运动机构；21、气缸驱动单元；22、活塞杆；3、运动件；4、真空吸附装置；41、真空发生器；42、真空吸盘；43、输气管；44、安装架；5、延伸架；51、连接部；511、连接框；52、延伸部；521、连杆；6、压杆；7、空调外机；8、外机输送线；91、前挡位气缸；92、侧推气缸；93、侧挡停气缸；10、机械手。
具体实施方式
18.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图1-5及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
19.请一并参阅图1-5，本发明提供的垫板安装工装，包括：机架1，用于与机械手10固定连接；电动折弯装置，在本实施例中，该电动折弯装置包括：位于两个压杆另一侧的抓取机构、驱动抓取机构靠近或远离两个压杆的线性运动机构2；抓取机构用于拉动垫板使其与两个压杆抵接并变形。在本实施例中，线性运动机构2安装于机架1上，用于驱动一运动件3靠近或远离机架1线性往复运动；抓取机构采用安装于运动件3上的、用于吸附垫板（图中未示出）的真空吸附装置4，包括真空发生器41、真空吸盘42，真空发生器41与外接气源连通并可在外接气源（图中未示出）的作用下产生负压环境，并通过输气管43将其产生的负压导通至真空吸盘42的吸附面，真空吸盘42通过传递至吸附面的负压将垫板吸紧于吸附面，从而可通过机械手10带动垫板安装工装、真空吸盘42以及垫板同步运动，或者由线性运动机构2驱动真空吸盘42及垫板随线性运动机构2线性运动。在其它实施例中，抓取机构也可以采用夹持机构代替，通过分别对应在垫板的两侧夹持垫板实现对垫板的抓取。
20.在本实施例中，还包括延伸架5，延伸架5包括：安装于机架1上的连接部51，设于连接部51的一对延伸部52，一对延伸部52在线性运动机构2的相对两侧从连接部51远离机架1延伸，延伸部52远离机架1的末端设有压杆6。
21.在本实施例中，机架1包括：用于与机械手10固定连接的安装板11，相对间隔设置于安装板11上的一对侧板12；作为优选的实施方式，延伸部52与线性运动机构2的运动方向相平行，安装板11分别垂直于线性运动机构2的运动方向、延伸部52；线性运动机构2采用气缸伸缩机构，包括：安装于一对侧板12之间的气缸驱动单元21，气缸驱动单元21包括气缸主体，用于驱动至少一个气缸主体内的活塞杆22沿其轴向往复伸缩线性运动，运动件3安装于活塞杆22的末端。作为优选的实施方式，气缸驱动单元21采用三轴三杆气缸驱动单元21，用于驱动三个活塞杆22同步带动运动件3线性运动；在其它实施方式中，气缸驱动单元21也可以采用双轴双杆或其它轴、杆数的气缸驱动单元21。作为其它实施例，线性运动机构2也可以采用齿轮齿条、同步带轮、丝杠螺母等其它线性运动机构2代替。
22.在本实施例中，真空吸附装置4还包括：安装于运动件3上的安装架44，真空发生器41安装于安装架44，真空吸盘42设于安装架44远离机架1一侧，其吸附面优选为平行于安装板11并垂直于线性运动机构2的运动方向、延伸部52；真空发生器41通过输气管43穿过安装架44连通于真空吸盘42的吸附面。在其它实施例中，真空吸附装置4也可以在安装架44上间隔设置有多个，即在安装架44上间隔设置多组真空发生器41及真空吸盘42。
23.作为优选的实施例，连接部51采用安装于一对侧板12远离安装板11的末端的连接
框511，延伸部52采用从连接框511相对线性运动机构2的两侧远离机架1延伸的一对连杆521，压杆6安装于一对连杆521远离机架1的末端。在本实施例中，连接框511采用由四根连接杆组成的矩形框，延伸部52为在线性运动机构2的同一侧的矩形框两角上分别远离机架1平行于线性运动机构2延伸的一对连杆521，压杆6垂直于线性运动机构2并连接安装于一对连杆521的末端。
24.请参阅图5，本发明还提供一种垫板自动装配系统，包括：外机输送线8，用于将空调外机7输送至垫板安装位置，垫板安装位置设有用于定位空调外机7的限位装置，和感应空调外机7到位的位置反馈装置；设于垫板安装位置一侧的工业机器人，包括机械手10；还包括：上述的垫板安装工装；垫板输送装置，用于将垫板输送至工业机器人一侧；在本实施例中，垫板输送装置采用垫板工装车，垫板优选为水平叠放于垫板工装车的放置槽中，机械手10采用可多轴联动（包括x、y、z轴三个平移自由度以及多个旋转自由度）的多自由度机械手10，从而可实现带动垫板安装工装从垫板工装车垂直吸附垫板、搬运垫板至垫板安装位置、旋转垫板相对位置方向至与空调外机7对位，从而实现最后的垫板弯曲装配并恢复平直。在其它实施例中，垫板输送装置也可以采用自动流水线输送垫板。
25.在本实施例中，限位装置包括多个位置传感器，位置传感器采用接触式传感器（如定位气缸、限位开关）或接近式传感器（如红外对射传感器）。在本实施例中，位置反馈装置与位置传感器电连接，在位置传感器感应到空调外机7移动到位时，通过位置反馈装置向机械手10的控制单元发送反馈信号；反馈信号可以采用蓝牙、wifi或红外信号。机械手10的控制单元用于接收位置反馈装置的反馈信号，并根据反馈信号控制机械手10带动垫板安装工装将垫板从垫板输送装置搬运至垫板安装位置、并将垫板安装于外机一侧。在优选的实施例中，限位装置采用定位气缸，包括用于在垫板安装位置的前方将空调外机7挡停使其不随外机输送线8继续向前运动的前挡位气缸91；用于在前挡位气缸91将空调外机7挡停后将空调外机7从远离机械手10的一侧向机械手10一侧推动的侧推气缸92；用于在侧推气缸92将空调外机7向机械手10推动后在靠近机械手10的一侧将空调外机7挡停、并实现空调外机7相对机械手10在垫板安装位置最终完全定位的侧挡停气缸93。
26.本发明还提供一种垫板自动装配方法，包括以下步骤：外机输送线8将空调外机7输送至垫板安装位置；前挡位气缸91在垫板安装位置的前方将空调外机7挡停使其不随外机输送线8继续向前运动；侧推气缸92在前挡位气缸91将空调外机7挡停后将空调外机7从远离机械手10的一侧向机械手10一侧推动；侧挡停气缸93在侧推气缸92将空调外机7向机械手10推动后在靠近机械手10的一侧将空调外机7挡停、并实现空调外机7相对机械手10在垫板安装位置最终完全定位；位置反馈装置发送反馈信号至工业机器人的机械手10的控制单元；控制单元接收反馈信号，并根据反馈信号控制驱动机械手10带动垫板安装工装从初始位置运动至垫板输送装置，控制单元控制真空发生器41产生连通至真空吸盘42的吸附面的负压以吸取垫板，并控制驱动线性运动机构2带动真空吸盘42及垫板靠近机架1回缩，此时垫板向其两侧的一对压杆6逐渐靠近直至相接触，并在一对压杆6作用下由平直状变成向机架1方向凸出的圆弧状；控制单元控制驱动机械手10带动垫板安装工装及真空吸盘42将垫板搬运至垫板安装位置，并控制驱动机械手10带动垫板安装工装及真空吸盘42旋转至其空间位置与空调
外机7一侧相对位，再控制驱动机械手10带动垫板安装工装及真空吸盘42先将垫板下端卡入空调外机7一侧底部，然后将垫板上端卡入空调外机7一侧顶部；控制单元控制驱动线性运动机构2带动真空吸盘42及垫板远离机架1顶出，此时垫板脱离其两侧的一对压杆6作用并恢复平直状并完全卡入空调外机7一侧，控制单元控制真空发生器41停止产生负压，垫板与真空吸盘42脱离，控制单元控制驱动机械手10带动垫板安装工装回复至初始位置，此时结束一轮装配流程，并待机直至控制单元接收下一次反馈信号开始下一轮装配流程。
27.本发明提供的垫板安装工装、垫板自动装配系统及垫板自动装配方法，可取代传统的人工装配垫板与空调外机的方式，提高了空调外机的整体包装流程自动化程度及效率，满足日益增长的产量变化需求，并通过电动折弯装置精准控制折弯垫板，避免易因人工折弯难以控制力度导致垫板折弯过度后不可复原产生垫板损耗以及返工；同时通过机械手实现垫板安装工装带动垫板多轴平移、旋转运动至其空间位置与空调外机的安装一侧对位，避免人工区分垫板方向和卡装垫板于空调外机的过程中需长期保持高频率弯腰动作易导致作业人员发生疲劳、装配效率降低、作业人员身体健康受损等风险。
28.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。