CN113857809A - 阀芯组件精密自动装配及检测*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动化设备领域，具体公开了阀芯组件精密自动装配及检测***，包括按照加工顺序划分的上料区、组装区、焊接区、复检区和卸料区，创新点在于改进了组装区内的部件，组装区包括安装座、位移伺服机构、激光测微仪、红外温度测量仪、压力传感器和控制器。非接触式测量升程和温度，提高了装配精度，其中温度可以用于修正升程；测量速度快、准确、效率高，计算机控制的方式，降低了对操作者熟练程度的要求，也不需要操作者频繁操作。加入压力传感器，引入压力‑位移曲线，可以进一步判断装配质量。

Description

阀芯组件精密自动装配及检测***

技术领域

本发明属于自动化设备领域，特别涉及一种阀芯组件精密自动装配及检测***。

背景技术

高速电磁阀的阀芯组件装配是电磁阀生产环节的关键工艺，阀芯组件装配质量直接影响电磁阀的性能，传统的装配方法多采用半自动方式或多工位自动装配，很难同时满足装配质量和装配速度这两个关键条件，阀芯组件由磁芯、阀芯、阀座及回位弹簧等组成，阀芯与磁芯的装配间隙决定了阀芯的升程，传统的方式采用接触法测量阀芯的运动量，靠运动量的反馈，控制器再控制运动机构调节装配距离，调节速度很慢，而且测量过程由于线圈发热，还造成接触式测量误差大等问题，导致生产效率遇到了瓶颈。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种装配效率高的阀芯组件精密自动装配及检测***。

为实现上述目的，本发明提供了一种阀芯组件精密自动装配及检测***，包括：机架，所述机架按照加工顺序依次划分有上料区、组装区、焊接区、复检区和卸料区，上述区域分别对应上料工序、组装工序、焊接工序、复检工序和卸料工序。机架整体为可移动和临时固定的平台，机架外形类似箱框结构。

上料区包括阀体、阀芯、第一机械手、第二机械手、上料托盘和振动盘，所述上料托盘收纳多个所述阀体，所述振动盘收纳多个所述阀芯，所述第一机械手将所述阀体取出转移至下一工位，所述第二机械手将所述阀芯取出放入工位上的阀体。进一步，如图1所示，所述上料区为L形布局，所述上料区的拐角处靠近所述安装座，所述上料区的首尾两端分别放置装满阀体的上料托盘和空置的上料托盘。装满阀体的上料托盘层叠设置在层架，传动机构每一次将一个上料托盘抬升然后送往右侧，第一机械手全部取走阀体后，上料托盘往上移动到空盘回收仓。可以人工往上料托盘内装入阀体，由于上料托盘内每个阀体的位置有规律可循，所以第一机械手和第二机械手都可以使用经济的结构，比如双轴伺服机械手，用于在XY两轴上平移；其输出端为气动手指夹，通过气缸控制。

组装区包括安装座、位移伺服机构、激光测微仪、红外温度测量仪和控制器，所述安装座用于临时放置所述阀体，所述位移伺服机构对所述阀芯进行行程预压，所述激光测微仪和所述红外温度测量仪分别获取预压时的阀芯升程和阀芯温度，所述激光测微仪和所述红外温度测量仪上传数据，所述控制器根据阀芯温度修正阀芯升程，所述位移伺服机构重复若干次行程预压直到得到合适的阀芯升程。该区域的结构属于本***核心，激光测微仪、红外温度测量仪的组合，实现快速非接触测量升程，同时消除温度变化引起的误差、修正测量值。进一步，所述位移伺服机构、所述激光测微仪、所述红外温度测量仪、所述控制器组成闭环调节，达到快速准确调整阀芯升程的目的。如图2所示，激光测微仪和红外温度测量仪分别安装于位移伺服机构的左右两侧支架，激光测微仪和红外温度测量仪适当倾斜使其朝向阀体所在位置，即朝向下方的安装座。以图1中的方位为准，振动盘位于位移伺服机构的上方，所述振动盘的出料口为笔直状，并且出料口向所述安装座延伸；如此充分利用机架闲置的空间。组装阀体和阀芯的位置位于靠近操作者这一侧，方便操作者观察。

需要说明的是，振动盘属于现有技术，可以整齐输送原料。

焊接区包括送料机构、光纤激光焊接机、旋转台，所述送料机构将所述阀体转移到所述旋转台，所述光纤激光焊接机将阀体焊接固定；这里的阀体的内部已经安装好阀芯。在焊接时，先在阀体圆周上点焊三个点将零件固定，再进行整圈焊接。在一种方案中，送料机构为机械手。在另一种方案中，送料机构为活动件和单向轨道，单向轨道横跨组装区、焊接区和复检区，安装座位于活动件或单向轨道上，当完成行程预压后，控制器驱动安装座在单向轨道上移动到下一个工位。

复检区包括第二台激光测微仪、水平台和第三机械手，所述第三机械手从所述旋转台取出焊接完毕的阀体然后放于所述水平台，所述激光测微仪复检所述阀体，主要检测阀体的外部尺寸是否合格。水平台位于旋转台附近。

卸料区包括卸料托盘，所述第三机械手从所述水平台取出检测合格的阀体然后放于所述卸料托盘。由于阀体需要重新摆盘，所以这里需要采用精度、自由度更高的机械手，比如说四轴机械手。进一步，该四轴机械手布置在复检区和卸料区之间，方便缩短第三机械手的操作距离，提高效率，充分利用空间。当卸料区的卸料托盘堆叠到合适程度后，控制器提醒操作者取料。

作为上述方案的改进，所述控制器内录入有若干不同升程的阀体对应的位移-温度数据表，所述控制器在行程预压时先对比实际升程和位移-温度数据表，然后换算出修正量和阀芯升程。相比通过闭环调节反复逼近理论值的方式，引入该数据表可以减低调节次数，提高调节效率，提高调节精度。其位移-温度数据表的生成方法如下：通过样本（阀体和阀芯）标定法。使用特制的标准的阀体放入安装座，在阀体的外部加装恒温槽，控制器进入标定状态，放入样品的阀体后输入阀体升程的值，控制恒温槽到设定的温度，获取激光测微仪和红外温度测量仪的数据，得到一个位移-温度数据，然后逐步调节恒温槽的温度（变相改变阀体的温度）并继续读取数据，就得到一组二维的位移-温度数据表；放入另一个升程的样品的阀体（内含阀芯），重复上面的过程，得到一个三维的位移-温度数据表，该三维的数据表就可以作为升程修正的原始依据。实际使用时，控制器就可以通过从激光测微仪和红外温度测温仪的数据，先查三维表得到临近值，再通过差值算法计算出修正量，然后计算出升程。

作为上述方案的改进，所述位移伺服机构内设置有压力传感器，所述位移伺服机构进行行程预压时，所述压力传感器产生压力-位移曲线并将其反馈所述控制器。同样在控制器内录入作为标准的不同升程的阀体、阀芯安装时的压力-位移曲线，然后通过压力位移曲线判断装配质量。在实际装配中，控制器分析两条曲线的差异，如果两条曲线差异过大则将该阀体、阀芯标记为异常或作为不合格品处理。

作为上述方案的改进，所述组装区设置有触控屏，所述触控屏连接所述控制器，所述触控屏用于展示运行参数和输入控制指令。

作为上述方案的改进，所述旋转台的下方设置动力源，所述旋转台由所述控制器旋转。

与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、非接触式测量升程和温度，提高了装配精度，其中温度可以用于修正升程；测量速度快、准确、效率高，计算机控制的方式，降低了对操作者熟练程度的要求，也不需要操作者频繁操作。加入压力传感器，引入压力-位移曲线，可以进一步判断装配质量。

2、多个工序集成到一台机架上，各个分区按照加工流程合理布局，充分利用机架的体积。整套***占地面积小，能耗低，除了投料和出料，运行时基本不需要人工频繁操作。

附图说明

图1是一种实施例下***的俯视图；

图2是一种实施例下***的主视图；

图3是一种实施例下***的右视图。

主要的附图标记说明：10、机架；21、阀体；22、振动盘；31、安装座；32、位移伺服机构；33、激光测微仪；34、红外温度测量仪；41、旋转台；42、光纤激光焊接机；43、水平台；44、第三机械手。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“顶部”、“底部”、“顶面”、“底面”、“内”、“外”、“内侧”、“外侧”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。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到术语“第一”、 “第二”、 “第三”只是用于描述目的以及区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

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”、“设置”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；可以是机械连接，也可以是电连接；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。下面根据本发明的整体结构，对其实施例进行说明。

参照图1至图3，本发明公开了一种阀芯组件精密自动装配及检测***，包括：机架10，所述机架10按照加工顺序依次划分有上料区、组装区、焊接区、复检区和卸料区，上述区域分别对应上料工序、组装工序、焊接工序、复检工序和卸料工序。机架10整体为可移动和临时固定的平台，机架10外形类似箱框结构。

上料区包括阀体21、阀芯、第一机械手、第二机械手、上料托盘22和振动盘23，所述上料托盘22收纳多个所述阀体21，所述振动盘23收纳多个所述阀芯，所述第一机械手将所述阀体21取出转移至下一工位，所述第二机械手将所述阀芯取出放入工位上的阀体21。进一步，如图1所示，所述上料区为L形布局，所述上料区的拐角处靠近所述安装座31，所述上料区的首尾两端分别放置装满阀体21的上料托盘22和空置的上料托盘22。装满阀体21的上料托盘22层叠设置在层架，传动机构每一次将一个上料托盘22抬升然后送往右侧，第一机械手全部取走阀体21后，上料托盘22往上移动到空盘回收仓。可以人工往上料托盘22内装入阀体21，由于上料托盘22内每个阀体21的位置有规律可循，所以第一机械手和第二机械手都可以使用经济的结构，比如双轴伺服机械手，用于在XY两轴上平移；其输出端为气动手指夹，通过气缸控制。

组装区包括安装座31、位移伺服机构32、激光测微仪33、红外温度测量仪34和控制器，所述安装座31用于临时放置所述阀体21，所述位移伺服机构32对所述阀芯进行行程预压，所述激光测微仪33和所述红外温度测量仪34分别获取预压时的阀芯升程和阀芯温度，所述激光测微仪33和所述红外温度测量仪34上传数据，所述控制器根据阀芯温度修正阀芯升程，所述位移伺服机构32重复若干次行程预压直到得到合适的阀芯升程。该区域的结构属于本***核心，激光测微仪33、红外温度测量仪34的组合，实现快速非接触测量升程，同时消除温度变化引起的误差、修正测量值。进一步，所述位移伺服机构32、所述激光测微仪33、所述红外温度测量仪34、所述控制器组成闭环调节，达到快速准确调整阀芯升程的目的。如图2所示，激光测微仪33和红外温度测量仪34分别安装于位移伺服机构32的左右两侧支架，激光测微仪33和红外温度测量仪34适当倾斜使其朝向阀体21所在位置，即朝向下方的安装座31。以图1中的方位为准，振动盘23位于位移伺服机构32的上方，所述振动盘23的出料口为笔直状，并且出料口向所述安装座31延伸；如此充分利用机架10闲置的空间。组装阀体21和阀芯的位置位于靠近操作者这一侧，方便操作者观察。

需要说明的是，振动盘23属于现有技术，用于整齐地排列并输送阀芯。

焊接区包括送料机构、光纤激光焊接机42、旋转台41，所述送料机构将所述阀体21转移到所述旋转台41，所述光纤激光焊接机42将阀体21焊接固定；这里的阀体21的内部已经安装好阀芯。在焊接时，先在阀体21圆周上点焊三个点将零件固定，再进行整圈焊接。在一种方案中，送料机构为机械手，用于转移阀体21。在另一种方案中，送料机构为活动件和单向轨道的组合，单向轨道横跨组装区、焊接区和复检区，安装座31位于活动件或单向轨道上，当完成行程预压后，控制器驱动安装座31在单向轨道上移动到下一个工位。

复检区包括第二台激光测微仪33、水平台43和第三机械手44，所述第三机械手44从所述旋转台41取出焊接完毕的阀体21然后放于所述水平台43，所述激光测微仪33复检所述阀体21，主要检测阀体21的外部尺寸是否合格。水平台43位于旋转台41附近。

卸料区包括卸料托盘，所述第三机械手44从所述水平台43取出检测合格的阀体21然后放于所述卸料托盘。由于阀体21需要重新摆盘，所以这里需要采用精度、自由度更高的机械手，比如说四轴机械手。进一步，该四轴机械手布置在复检区和卸料区之间，方便缩短第三机械手44的操作距离，提高效率，充分利用空间。当卸料区的卸料托盘堆叠到合适程度后，控制器提醒操作者取料。

作为上述方案的改进，所述控制器内录入有若干不同升程的阀体21对应的位移-温度数据表，所述控制器在行程预压时先对比实际升程和位移-温度数据表，然后换算出修正量和阀芯升程。相比通过闭环调节反复逼近理论值的方式，引入该数据表可以减低调节次数，提高调节效率，提高调节精度。其位移-温度数据表的生成方法如下：通过样本（阀体21和阀芯）标定法。使用特制的标准的阀体21放入安装座31，在阀体21的外部加装恒温槽，控制器进入标定状态，放入样品的阀体21后输入阀体21升程的值，控制恒温槽到设定的温度，获取激光测微仪33和红外温度测量仪34的数据，得到一个位移-温度数据，然后逐步调节恒温槽的温度（变相改变阀体21的温度）并继续读取数据，就得到一组二维的位移-温度数据表；放入另一个升程的样品的阀体21（内含阀芯），重复上面的过程，得到一个三维的位移-温度数据表，该三维的数据表就可以作为升程修正的原始依据。实际使用时，控制器就可以通过从激光测微仪33和红外温度测温仪的数据，先查三维表得到临近值，再通过差值算法计算出修正量，然后计算出升程。

作为上述方案的改进，所述位移伺服机构32内设置有压力传感器，所述位移伺服机构32进行行程预压时，所述压力传感器产生压力-位移曲线并将其反馈所述控制器。同样在控制器内录入作为标准的不同升程的阀体21、阀芯安装时的压力-位移曲线，然后通过压力位移曲线判断装配质量。在实际装配中，控制器分析两条曲线的差异，如果两条曲线差异过大则将该阀体21、阀芯标记为异常或作为不合格品处理。

作为上述方案的改进，所述组装区设置有触控屏，所述触控屏连接所述控制器，所述触控屏用于展示运行参数和输入控制指令。

作为上述方案的改进，所述旋转台41的下方设置动力源，所述旋转台41由所述控制器旋转。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (8)

1.阀芯组件精密自动装配及检测***，其特征在于包括：机架，所述机架按照加工顺序依次划分有上料区、组装区、焊接区、复检区和卸料区；

上料区包括阀体、阀芯、第一机械手、第二机械手、上料托盘和振动盘，所述上料托盘收纳多个所述阀体，所述振动盘收纳多个所述阀芯，所述第一机械手将所述阀体取出转移至下一工位，所述第二机械手将所述阀芯取出放入工位上的阀体；

组装区包括安装座、位移伺服机构、激光测微仪、红外温度测量仪和控制器，所述安装座用于临时放置所述阀体，所述位移伺服机构对所述阀芯进行行程预压，所述激光测微仪和所述红外温度测量仪分别获取预压时的阀芯升程和阀芯温度，所述激光测微仪和所述红外温度测量仪上传数据，所述控制器根据阀芯温度修正阀芯升程，所述位移伺服机构重复若干次行程预压直到得到合适的阀芯升程；

焊接区包括送料机构、光纤激光焊接机、旋转台，所述送料机构将所述阀体转移到所述旋转台，所述光纤激光焊接机将阀体焊接固定；

复检区包括第二台激光测微仪、水平台和第三机械手，所述第三机械手从所述旋转台取出焊接完毕的阀体然后放于所述水平台，所述激光测微仪复检所述阀体；

卸料区包括卸料托盘，所述第三机械手从所述水平台取出检测合格的阀体然后放于所述卸料托盘。

2.根据权利要求1所述的阀芯组件精密自动装配及检测***，其特征在于：在组装区，所述位移伺服机构、所述激光测微仪、所述红外温度测量仪、所述控制器组成闭环调节。

3.根据权利要求2所述的阀芯组件精密自动装配及检测***，其特征在于：所述控制器内录入有若干不同升程的阀体对应的位移-温度数据表，所述控制器在行程预压时先对比实际升程和位移-温度数据表，然后换算出修正量和阀芯升程。

4.根据权利要求3所述的阀芯组件精密自动装配及检测***，其特征在于：所述位移伺服机构内设置有压力传感器，所述位移伺服机构进行行程预压时，所述压力传感器产生压力-位移曲线并将其反馈所述控制器。

5.根据权利要求1至4任一项所述的阀芯组件精密自动装配及检测***，其特征在于：所述上料区为L形布局，所述上料区的拐角处靠近所述安装座，所述上料区的首尾两端分别放置装满阀体的上料托盘和空置的上料托盘，所述振动盘位于所述位移伺服机构的背面，所述振动盘的出料口为笔直状，并且出料口向所述安装座延伸。

6.根据权利要求5所述的阀芯组件精密自动装配及检测***，其特征在于：所述组装区设置有触控屏，所述触控屏连接所述控制器，所述触控屏用于展示运行参数和输入控制指令。

7.根据权利要求6所述的阀芯组件精密自动装配及检测***，其特征在于：所述第一机械手和所述第二机械手均为双轴伺服机械手，双轴伺服机械手的输出端为气动手指夹，所述第三机械手为四轴机械手，所述第三机械手位于所述复检区和所述卸料区的交界处。

8.根据权利要求7所述的阀芯组件精密自动装配及检测***，其特征在于：所述旋转台的下方设置动力源，所述旋转台由所述控制器旋转。

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