一种电能表上表盖及编程组件自动化装配系统和装配方法与流程

本发明涉及工业自动化，特别是指一种电能表上表盖及编程组件自动化装配系统和装配方法。

背景技术：

1、电能表由多类型零部件装配而成。其中，表盖、编程轴等零件的装配较为繁琐，而现有技术中，主要存在人工组装和单规格半自动装配等装配方式，但是这些现有装配方式逐渐显示出其装配工艺缺陷：

2、1.全人工组装方案（传统生产线主流）

3、现有方案依靠人工搬运电表箱体、手工放置表盖，人工分拣方表/圆规格，人工抓取编程轴、编程盖完成装配。存在如下技术痛点：

4、多规格（大方、小圆、大小方、大小圆等）电表混产时人工分拣效率极低，易混料装错；

5、人工取放表盖、编程组件定位精度差，装配一致性差，易出现编程轴偏移、表盖扣合不严；

6、单人同时完成上料、分拣、定位、装配多工序，劳动强度大，长时间作业疲劳导致产能下滑；

7、无闭环输送回流结构，空箱体人工转运，物料流转路径混乱，占用车间大量空间；

8、无标准化工装定位基准，无视觉辅助校正，不良品率高，返工成本高；

9、单人工单工序，无法实现同步装配，生产节拍慢，批量生产产能受限。

10、2.单规格半自动装配

11、虽然市面上已出现单规格半自动的装配设备，但是市面简易装配设备仅适配单一规格电表，无法兼容方、圆等多类、多尺寸的表盖，且其仅配备单机械手，无法同步完成表盖+编程组件两道装配工序。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了如下技术方案：

2、一方面，提供了一种电能表上表盖及编程组件自动化装配系统，包括plc可编程逻辑控制器、输送系统、定位系统、上料系统、工装系统、机器人执行系统，其中：

3、所述输送系统用于承载装载电能表的吸塑盒完成下层来料输送、升降机垂直转运、上层空箱回流，构建物料闭环流转通道；

4、所述定位系统设置于输送系统出料侧，用于对不同规格方表、圆表上表盖完成视觉识别分流、粗定位与精准夹紧，为装配提供基准；

5、所述上料系统独立布置于工装系统旁侧，通过振动排序实现编程轴、编程盖无序散件自动定向连续供料；

6、所述工装系统分两类适配工位，分别兼容大小方表、大小圆表，采用一面两销限位结构预留编程组件装配仿形避让位；

7、所述机器人执行系统包含六轴机器人、四轴机器人，六轴机器人专职抓取上表并移送至工装，四轴机器人同步抓取编程轴、编程盖完成预装；

8、所述plc可编程逻辑控制器分别与输送系统、定位系统、上料系统、工装系统、机器人执行系统通信连接，用于统一调度各工序时序，实现多规格电能表上表盖和/或编程组件的全自动柔性装配。

9、另一方面，提供了一种基于上述系统的电能表上表盖及编程组件自动化装配方法，包括如下步骤：

10、s1、来料输送转运：输送线下层1.2电机驱动输送线滚筒1.3，将装载6个电表箱体的吸塑盒1.8输送至升降机1.7，光电传感器检测物料到位后，升降机气动夹紧爪固定吸塑盒1.8，滚珠丝杠驱动升降平台抬升至输送线上层1.1等高位置；

11、s2、电表上表盖视觉识别与精准定位：六轴机器人抓取电表上表盖，搭载3d视觉识别区分方表、圆表规格，将方表上表盖移送至第一上表盖工装2.1、圆表上表盖移送至第二上表盖工装2.2；表盖落入预定位板2.3仿形槽，到位传感器向所plc可编程逻辑控制器分反馈信号，所述plc可编程逻辑控制器驱动工装气缸伸出定位销4.5完成三向夹紧定位；

12、s3、编程组件自动化排序上料：人工定期向料仓主体3.4、编程轴振动盘3.1、编程盖振动盘3.2补充物料；振动盘电磁振动完成零件排序定向，经直振送料轨道3.5/3.7输送至升降机定位机构3.10，气缸3.12夹紧小件等待抓取；

13、s4、机器人协同完成组件预装与姿态校验：所述plc可编程逻辑控制器接收工装夹紧完成信号后同步触发双机器人动作；六轴机器人保持工装外侧安全位，四轴机器人移动至上料区，通过按键轴夹指5.10、按钮取料杆5.9同步抓取编程轴、编程盖，移送至工装系统，将编程轴放入电表编程轴避让槽4.8、编程盖放入电表编程盖定位孔4.3完成预装配，光纤支架4.1视觉校验装配姿态；

14、s5、成品出料校验与空盒回流循环：工装装配校验完成后，所述plc可编程逻辑控制器控制定位销4.5缩回松夹，装配完成的电表箱体随输送线上层1.1反向输送回流至生产线前端主输送线；升降机1.7下降复位，接收下层新一批满载吸塑盒1.8，循环执行s1至s5全部装配工序。

15、本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

16、1.多规格柔性兼容效果

17、本发明配置两套可切换定位工装、双机器人差异化夹爪，可兼容大方、小方、大圆、小圆全系列电能表上表盖，无需整体更换机架，仅更换定位销/挡边即可切换型号，换线调试时间缩短至15分钟以内，解决现有设备通用性差、混产困难缺陷。

18、2.全流程自动化无人流转效果

19、双层滚筒输送系统+升降机形成闭环物料循环，下层满载箱体来料、上层空箱体自动回流至前端，无需人工转运空吸塑盒，物料路径规整，节省车间占地，克服人工转运混乱、半自动设备无回流通道缺陷。

20、3.自动分拣分流定位效果

21、设置双工位上表盖定位工装，视觉识别表盖规格后自动分流至对应工装，工装采用一面两销三向全限位结构，重复定位精度±0.05mm，杜绝装错、扣合不严问题，解决人工分拣误差、简易设备无自动分流的缺陷。

22、4.编程小件全自动供料效果

23、配置编程轴、编程盖独立振动盘+料仓自动上料系统，振动盘自动排序定向，仅需定期批量补料，无需人工持续拾取小件，大幅降低人工劳动强度，克服现有方案编程组件全人工上料的短板。

24、5.双机器人并行协同装配效果

25、六轴机器人专职表盖抓取定位，四轴机器人专职编程轴、编程盖预组装，两套机构同步作业无动作干涉，并行压缩生产节拍，单工位产能提升近一倍，解决单机械手串行作业效率低的缺陷。

26、6.plc全时序闭环协同控制效果

27、输送、定位、上料、机器人、工装各模块通过modbus/profinet总线联动，传感器实时反馈到位、夹紧、装配信号，自动执行分流、抓取、预组装、回流全工序，无人工干预，降低不良品率，克服简易设备时序紊乱、漏装缺陷。

28、7.降噪安全与低维护效果

29、振动盘配置隔音罩、全铝型材防护框架，车间噪音大幅降低；各工装、夹爪模块化设计，易损件快速替换，设备停机维护时间缩短，弥补现有设备无防护、维修繁琐缺陷。

1.一种电能表上表盖及编程组件自动化装配系统，其特征在于，包括plc可编程逻辑控制器、输送系统、定位系统、上料系统、工装系统、机器人执行系统，其中：

2.根据权利要求1所述的电能表上表盖及编程组件自动化装配系统，其特征在于，所述输送系统包括输送线上层(1.1)、输送线下层(1.2)、输送线滚筒(1.3)、立柱(1.4)、供电柜(1.5)、电机(1.6)、升降机(1.7)、吸塑盒(1.8)、侧边导向护栏(1.9)；

3.根据权利要求1所述的电能表上表盖及编程组件自动化装配系统，其特征在于，所述定位系统包括第一上表盖工装(2.1)、第二上表盖工装(2.2)、电表盖预定位板(2.3)、预定位角度板(2.4)、电表盖预定位底板(2.5)；

4.根据权利要求1所述的电能表上表盖及编程组件自动化装配系统，其特征在于，所述上料系统包括编程轴振动盘(3.1)、编程盖振动盘(3.2)、料仓检修门(3.3)、料仓主体(3.4)、直振送料轨道(3.5/3.7)、角度调节支架(3.6)、气缸(3.12)、升降机定位机构(3.10)、直振送料模组(3.11)、欧标铝型材框架(3.13)、振动盘隔音罩(3.14)、钣金防护门板(3.15)、振动盘安装位(3.16)、底部安装平台(3.8)、设备安装底板(3.9)；

5.根据权利要求1所述的电能表上表盖及编程组件自动化装配系统，其特征在于，所述工装系统包括光纤支架(4.1)、定位压装座(4.2)、电表编程盖定位孔(4.3)、电表盖装按钮(4.4)、定位销(4.5)、电表表盘旋钮避让孔(4.6)、定位销座(4.7)、电表编程轴避让槽(4.8)、第一导向支撑座(4.9)、第二导向支撑座(4.10)、电表显示屏避让窗口(4.11)、电表定位挡边(4.12)、电表显示屏遮挡块(4.13)、工装主体模组(4.14)、工装安装底板(4.0)；

6.根据权利要求1所述的电能表上表盖及编程组件自动化装配系统，其特征在于，所述机器人执行系统中的六轴机器人末端执行机构包含夹爪垫高座(5.1)、电表盖夹爪安装板(5.2)、大电表夹爪(5.3)、大电表上盖(5.4)、小电表夹爪机构(5.5)、小电表上盖(5.6)、驱动气缸(5.7)；

7.根据权利要求1所述的电能表上表盖及编程组件自动化装配系统，其特征在于，所述机器人执行系统中的四轴机器人末端执行机构包含夹爪安装板(5.8)、按钮取料杆(5.9)、按键轴夹指(5.10)、驱动气缸(5.11)；

8.根据权利要求6或7所述的电能表上表盖及编程组件自动化装配系统，其特征在于，六轴机器人布置于定位工装中部作业区间，四轴机器人布置于上料系统与工装之间侧方作业区间，二者分区作业无动作干涉；六轴机器人、四轴机器人均通过profinet工业总线与所述plc可编程逻辑控制器分交互时序信号，六轴完成表盖定位夹紧信号反馈所述plc可编程逻辑控制器分后，所述plc可编程逻辑控制器立即触发四轴机器人抓取预装工序，双机并行同步完成表盖定位、编程组件预装。

9.根据权利要求1所述的电能表上表盖及编程组件自动化装配系统，其特征在于，所述plc可编程逻辑控制器通过modbusrtu通讯协议与输送系统电机(1.6)、升降机(1.7)、各工装气缸、振动盘、双机器人交互；所述plc可编程逻辑控制器实时采集光电到位、夹紧压力、视觉检测传感器信号，自动执行来料转运、表盖分流定位、小件上料、双机器人协同装配、空箱回流全闭环时序，无人工干预实现连续批量装配。

10.一种基于权利要求1-9任一所述系统的电能表上表盖及编程组件自动化装配方法，其特征在于，包括如下步骤：