空气弹簧组装系统及空气弹簧组装控制方法

技术领域

本发明属于轨道交通技术领域，尤其涉及一种空气弹簧组装系统及空气弹簧组装控制方法。

背景技术

空气弹簧包括上盖、扣环、胶囊和辅助簧等，空气弹簧的组装包括：扣环与胶囊装配，辅助弹簧装配，扣环胶囊与辅助弹簧组件装配，上盖与扣环装配，装配过程复杂。其中，上盖与扣环的装配中，紧固是一个关键的步骤，上盖通过一圈包含若干个螺钉固定到扣环上，目前这一步骤主要由工人操作完成，需要两名或两名以上工人协同工作，一人负责固定扣环，另一人负责旋转上盖以使其与扣环二者的螺钉孔对齐，然后再进行螺钉的紧固。由于螺钉数量众多，这一过程耗时较多，且容易出现误差。此外，整个上盖组装过程需要工人进行搬运，而上盖本身的重量较大，这增加了工人的劳动强度。现有的手工组装方式存在生产效率低、工人劳动强度大的问题。

因此，寻求一种改进的空气弹簧上盖组装方法和系统，以提高生产效率、降低工人劳动强度，并满足智能化生产需求，成为了当前的技术挑战。

发明内容

针对相关技术中存在的不足之处，本发明提供了一种空气弹簧组装系统及空气弹簧组装控制方法，解决空气弹簧组装生产效率低、工人劳动强度大的技术问题。

根据本申请的第一方面，提供了一种空气弹簧组装系统，包括：上盖上料模块、胶囊供料模块、取钉拧紧模块、定位模块和控制模块；其中，控制模块用于执行如下操作中的一种或多种：控制上盖上料模块获取上盖，并将上盖放置于扣环上；控制胶囊供料模块获取已安装的胶囊和扣环，并夹持或松开已安装的胶囊和扣环；控制定位模块获取上盖和扣环的螺钉孔的位置数据，并调整上盖和/或扣环的螺钉孔位置，以使得上盖和扣环的螺钉孔相对应；以及，控制取钉拧紧模块获取螺钉，并用螺钉组装上盖和扣环。

在一种可能的实施方式中，胶囊供料模块包括：流水线、托盘、升降机构和夹紧机构；其中，流水线上设置一个或多个托盘，升降机构置于流水线一侧或两侧或上方，并沿流水线(201)的垂直方向上下移动，夹紧机构设置在升降机构上，已安装的胶囊和扣环放置在托盘上，夹紧机构受控于控制模块夹持或松开已安装的胶囊和扣环。

在一种可能的实施方式中，胶囊供料模块还包括传感器和传感器感应块，流水线还包括线体；其中，传感器和传感器感应块分别设置在托盘和线体上，托盘可沿线体移动，传感器在与传感器感应块接触或接近到设定距离时触发信号：其中，控制模块还用于接收传感器的触发信号并控制胶囊供料模块的升降机构上升或下降，和控制夹紧机构夹持或松开已安装的胶囊和扣环。

在一种可能的实施方式中，夹紧机构包括夹紧面和托起面；其中，夹紧面有与扣环外缘接触的垂直的面，托起面有一具有坡度的面，托起面与扣环底部的外缘接触。

在一种可能的实施方式中，定位模块包括：上盖旋转定位装置，上盖旋转定位装置上放置上盖。

在一种可能的实施方式中，上盖旋转定位装置包括基座、安装在基座上的伺服电机和与伺服电机轴连接的旋转盘，上盖置于旋转盘上；其中，控制模块还用于控制伺服电机转动，以带动上盖转动。

在一种可能的实施方式中，取钉拧紧模块还包括依次连接的取钉吸盘、弹簧、拧紧组件批头和拧紧组件；弹簧压缩时，拧紧组件批头穿过弹簧中心并穿过取钉吸盘。

在一种可能的实施方式中，定位模块包括：与取钉拧紧模块对应设置的视觉定位装置。

在一种可能的实施方式中，定位模块还用于：获取在夹紧机构上处于夹紧状态的扣环的螺钉孔的位置数据；和，获取在上盖旋转定位装置上的上盖的螺钉孔的位置数据；其中，控制模块还用于：根据夹紧机构上处于夹紧状态的扣环的螺钉孔的位置数据和在上盖旋转定位装置上的上盖的螺钉孔的位置数据，控制伺服电机转动，以使得上盖放置于扣环上时，上盖和扣环的螺钉孔相对应。

根据本申请的另一方面，提供了一种空气弹簧组装控制方法，应用上述任一实施方式的空气弹簧组装系统，该方法包括：获取被夹持的扣环的螺钉孔的位置数据；获取上盖的螺钉孔的位置数据；根据被夹持的扣环的螺钉孔的位置数据和上盖的螺钉孔的位置数据，调整被夹持的扣环和/或上盖的位置，以使得被夹持的扣环的螺钉孔和上盖的螺钉孔相对应；和，控制被夹持的扣环和上盖通过螺钉组装。

基于上述技术方案，本发明实施方式的空气弹簧组装系统及组装控制方法，自动完成上盖、扣环和胶囊的上料和螺钉的安装，实现空气弹簧组装的自动化，提高生产线工作效率，降低工人劳动强度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为空气弹簧组装系统的结构示意图；

图2为空气弹簧的结构示意图；

图3为空气弹簧组装系统的流水线的结构示意图；

图4为图3的后视图；

图5为空气弹簧组装系统的夹紧机构结构示意图；

图6为空气弹簧组装系统的取钉拧紧模块结构示意图；

图7为空气弹簧组装系统的上盖旋转定位装置结构示意图；

图8为图7的侧视图；

图9为空气弹簧组装系统的升降机构和夹紧机构位置Ⅰ示意图；

图10为空气弹簧组装系统的升降机构和夹紧机构位置Ⅱ示意图；

图11为空气弹簧组装系统的升降机构和夹紧机构位置Ⅲ示意图。

图中：

10、上盖上料模块；20、胶囊供料模块；30、取钉拧紧模块；40定位模块；50、控制模块；101、上盖料架；102、上盖上料夹具；103、上盖上料机器人；201、流水线；2011、线体；202、托盘；203、升降机构；204、夹紧机构；2041、夹紧面；2042、托起面；205、传感器；206、传感器感应块；207、顶升定位机构；301、取钉吸盘；302、拧紧组件批头；303、弹簧；304、拧紧组件；305、供钉装置；306、供钉工位；307、拧紧机器人；401、上盖旋转定位装置；4011、基座；4012、伺服电机；4013、旋转盘；402、视觉定位装置；4021、相机；4022、光源；61、上盖；62扣环；63、胶囊；64、辅助簧；65、螺钉。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“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为基于附图所示的方位或位置关系，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，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了解决现有技术中的空气弹簧组装生产效率低、工人劳动强度大的问题，本发明提供了一种空气弹簧组装系统。

参见图2，空气弹簧包括上盖61、扣环62、胶囊63和辅助簧64，扣环62安装在胶囊63上，胶囊63为具有弹性的结构或材料；上盖61通过螺钉65紧固到扣环62上。

参见图1，作为本申请一种实施方式的空气弹簧组装系统，包括：上盖上料模块10、胶囊供料模块20、取钉拧紧模块30、定位模块40和控制模块50；其中，控制模块50用于执行如下操作中的一种或多种：控制上盖上料模块10获取上盖61，并将上盖61放置于扣环62上；控制胶囊供料模块20获取已安装的胶囊63和扣环62，并夹持或松开已安装的胶囊63和扣环62；控制定位模块40获取上盖61和扣环62的螺钉孔的位置数据，并调整上盖61和/或扣环62的螺钉孔的位置，以使得上盖61和扣环62的螺钉孔相对应；以及，控制取钉拧紧模块30获取螺钉65，并用螺钉65组装上盖61和扣环62。

上述实施方式中，控制模块50控制上盖上料模块10获取上盖61，胶囊供料模块20获取已安装的胶囊63和扣环62并夹持或松开已安装的胶囊63和扣环62，定位模块40获取上盖61和扣环62的螺钉孔的位置数据，并调整上盖61和/或扣环62的螺钉孔的位置，以使得上盖61和扣环62的螺钉孔相对应，控制上盖上料模块10将上盖61放置于扣环62上，控制取钉拧紧模块30获取螺钉65，并用螺钉65组装上盖61和扣环62。

参见图3-图5，在一种可能的实施方式中，胶囊供料模块20包括：流水线201、托盘202、升降机构203和夹紧机构204；其中，流水线201上设置一个或多个托盘202，升降机构203置于流水线201一侧或两侧或上方并沿流水线(201)的垂直方向上下移动，夹紧机构204设置在升降机构203上，已安装的胶囊和扣环放置在托盘202上，夹紧机构204受控于控制模块50夹持或松开已安装的胶囊和扣环。

上述方案中，升降机构203可设置在流水线201的一侧、两侧或上方，与流水线对应设置，以实现流水线201上的扣环的夹取。

在一种可能的实施方式中，夹紧机构204包括夹紧面2041和托起面2042；其中，夹紧面2041有与扣环外缘接触的垂直的面，托起面2042有一具有坡度的面，托起面2042与扣环底部的外缘接触。

上述实施方式中，待安装上盖的空气弹簧放置在流水线201的托盘202上，经流水线201流转至夹紧机构204的工作区域范围内时，控制模块50控制升降机构203带动夹紧机构204下移，升降机构203到达图9所示位置Ⅰ，此时升降机203的托起面2042位于胶囊63与扣环62之间，夹紧机构204收缩，夹紧机构204到达图10所示位置Ⅱ，此时夹紧机构204的托起面2042位于扣环下方，并能把扣环托起，升降机构203带动夹紧机构204上升，升降机构203到达图11所示位置Ⅲ，然后夹紧机构204进一步收缩，夹紧面2041将扣环62夹紧，实现胶囊与扣环半总成部件的夹紧定位。

在一种可能的实施方式中，胶囊供料模块20还包括传感器205和传感器感应块206，流水线201还包括线体2011；其中，传感器205设置在托盘202上，传感器感应块206设置在线体2011上，托盘202可沿线体2011移动，传感器205在与传感器感应块206接触或接近到设定距离时触发信号：

其中，控制模块50接收传感器205的触发信号并控制胶囊供料模块20的升降机构203上升或下降，和控制夹紧机构204夹持或松开已安装的胶囊和扣环。托盘202在流水线线体2011上流转，流转至夹紧机构204下方时，托盘202上的传感器205感应到传感器感应块206后，传感器感应块206发出触发信号，控制模块50接收到该触发信号，控制载有已安装的胶囊和扣环的空气弹簧半总成部件流转到夹紧工位，控制模块50控制升降机构203和夹紧机构204对空气弹簧半总成部件进行夹紧定位，以进行下一步的螺钉安装。

上述实施方式中，流水线201上设置顶升定位机构207，托盘上设置顶升机构，在空气弹簧到达夹紧机构操作工位时，顶升定位机构207带动顶升机构及空气弹簧上升，便于夹紧机构对空气弹簧进行夹紧操作，顶升定位机构207带动顶升机构上升和/或下降并对顶升机构的位置进行定位。

参见图7和图8，在一种可能的实施方式中，定位模块40包括：上盖旋转定位装置401，上盖旋转定位装置401上放置上盖。

进一步地，上盖旋转定位装置401包括基座4011、安装在基座4011上的伺服电机4012和与伺服电机4012轴连接的旋转盘4013，上盖置于旋转盘4013上；其中，控制模块50还用于控制伺服电机4012转动，以带动上盖转动。

参见图6，在一种可能的实施方式中，取钉拧紧模块30还包括依次连接的取钉吸盘301、弹簧303、拧紧组件批头302和拧紧组件304；弹簧压缩时，拧紧组件批头302穿过弹簧中心并穿过取钉吸盘301。

在一种可能的实施方式中，定位模块40包括：与取钉拧紧模块30对应设置的视觉定位装置402。

在一种可能的实施方式中，视觉定位装置402包括相机4021和光源4022，光源4022提供照明。相机4021对扣环的螺钉孔、上盖的螺钉孔的位置进行拍照，或同时对取螺钉和拧紧螺钉的位置进行拍照，以获取扣环的螺钉孔和上盖的螺钉孔的位置数据。

上述方案中，定位模块40还用于：获取在夹紧机构204上处于夹紧状态的扣环的螺钉孔的位置数据；和，获取在上盖旋转定位装置401上的上盖的螺钉孔的位置数据；其中，控制模块50还用于：根据夹紧机构204上处于夹紧状态的扣环的螺钉孔的位置数据和在上盖旋转定位装置401上的上盖的螺钉孔的位置数据，控制伺服电机4012转动，以使得上盖放置于扣环上时，上盖和扣环的螺钉孔相对应。

参见图1，在一种可能的实施方式中，取钉拧紧模块30还包括：供钉装置305，拧紧机器人306和供钉工位307。

进一步地，上盖上料模块10还包括：上盖料架101、上盖上料夹具102和上盖上料机器人103。

上述方案中，夹紧机构204夹紧扣环在位置Ⅲ时，控制模块50控制视觉定位装置402及拧紧机器人307到达夹紧机构204的扣环上方，以扣环圆心为原点，建立参考坐标系XOY1，并在参考坐标系内对扣环螺钉孔相对坐标轴的偏离角度α进行定位，并将位置数据上传至控制模块50。

控制模块50控制上盖上料机器人103带动上盖上料夹具102从上盖料架101上吸取待装配的上盖，并将上盖放置到上盖旋转定位装置401的旋转盘4013上，保证上盖中心与旋转盘中心重合。视觉定位装置402及拧紧机器人307到达上盖旋转定位装置401的旋转盘4013的上方，以上盖中心为原点，建立参考坐标系XOY2，并在参考坐标系内对上盖螺钉孔相对坐标轴的偏离角度β进行定位，并将位置数据上传至控制模块。

控制模块50将扣环的螺钉孔的位置数据与上盖的螺钉孔的位置数据进行对比后，控制上盖旋转定位装置401的伺服电机4012带动旋转盘4013转动，待上盖螺钉孔的位置与参考坐标系坐标轴的偏转角度达到α时，伺服电机停止转动，此时视觉定位装置402对上盖螺钉孔位置进行第二次确认，并将第二次的上盖螺钉孔位置信息上传至控制模块50，控制模块50确认上盖螺钉孔相对坐标轴的偏离角度为α时，确认角度信息匹配合格，进行下一步，否则重复进行角度定位。

上盖螺钉孔位置与扣环螺钉孔位置匹配完成后，上盖上料机器人103带动上盖上料夹具102对旋转定位装置401上的上盖进行抓取，并将上盖放置到夹紧机构204上的空气弹簧半总成部件的扣环上。

控制模块50控制视觉定位装置402及拧紧机器人307到供钉装置305的供钉工位307，通过取钉吸盘301吸取螺钉，吸取螺钉后，根据扣环位置数据将螺钉送至扣环螺钉孔处，拧紧机器人307下压，在弹簧303的作用下，拧紧组件批头302顶到螺钉上，拧紧组件304带动拧紧组件批头302旋转，实现螺钉的拧紧，重复上述拧紧动作，直至所有螺钉紧固完成。

紧固完成以后，控制模块50控制升降机构203带动夹紧机构204下移，下移到指定位置后，夹紧机构204松开或张开，将上盖组装完成的空气弹簧放置到流水线201的托盘202上，然后升降机构203带动夹紧机构204上升，完成一个工作循环。等待下一个进入夹紧机构204下方区域内的空气弹簧半总成部件。

根据本申请的另一方面，提供了一种空气弹簧组装控制系统，应用上述任一实施方式的空气弹簧组装系统，该方法包括：获取被夹持的扣环的螺钉孔的位置数据；获取上盖的螺钉孔的位置数据；根据被夹持的扣环的螺钉孔的位置数据和上盖的螺钉孔的位置数据，调整被夹持的扣环和/或上盖的位置，以使得被夹持的扣环的螺钉孔和上盖的螺钉孔相对应；和，控制被夹持的扣环和上盖通过螺钉组装。

最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。