CN103787594A - 一种薄壁易碎管和圆柱堵头的自动化组装系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种薄壁易碎管和堵头的自动化组装系统，通过计算机控制系统控制，锥形漏斗在偏心轮和重力的作用下上下往复直线运动，锥形漏斗内圆柱堵头轴线呈上下方向进入溜管并沿溜管向下运动，接着溜管中的圆柱堵头进入下方转台上的阶梯孔内，然后随着转台的旋转到达夹持机构夹持的薄壁易碎管正下方，推杆上行将圆柱堵头推入薄壁易碎管内，实现了壁易碎管和圆柱堵头的自动化组装。和手工组装相比，该组装过程实现了自动化，避免了因人为接触造成的污染。

Description

一种薄壁易碎管和圆柱堵头的自动化组装系统

技术领域    

本发明涉及一种薄壁易碎管和圆柱堵头的自动化组装系统。

背景技术   

薄壁易碎管是指长1500mm、外径43mm、壁厚2mm的容易碎裂的管材，如化工玻璃管。圆柱堵头的高度=圆柱堵头直径+5mm。薄壁易碎管和圆柱堵头的组装方式最为常见的是手工操作。

发明内容   

本发明要解决的技术问题是提供一种薄壁易碎管和堵头的自动化组装系统。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种薄壁易碎管和圆柱堵头的自动化组装系统，薄壁易碎管长1500mm、外径43mm以及壁厚2mm；圆柱堵头高度=圆柱堵头直径+5mm；

包括盛容圆柱堵头的不锈钢材质的锥形漏斗，锥形漏斗具有上盖和下出料管，下出料管内穿设溜管，溜管上口位于锥形漏斗内且上口为斜口，溜管和下出料管滑动配合，下出料管上固定垂直外伸的悬臂，悬臂为一段槽钢，位于悬臂下方且部分容纳于槽钢槽内的偏心轮由电机驱动，溜管固定设置，锥形漏斗在偏心轮和重力的作用下上下往复直线运动，锥形漏斗内圆柱堵头轴线呈上下方向进入溜管并沿溜管向下运动；

溜管下口为平口，溜管下方设置转台，转台的中心轴和齿轮轴为一体结构，齿轮和圆柱形齿条啮合，圆柱形齿条两端分别连接活塞，活塞位于横置气缸内，横置气缸两腔交替进排气实现活塞和齿条的间歇往复直线运动，齿轮带动转台180°间歇往复旋转，转台上钻有两个位于转台同一直径上的阶梯孔，阶梯孔上下方向贯穿转台，阶梯孔由上孔段和下孔段构成，上孔段内正好容纳一个轴向呈上下方向的圆柱堵头，下孔段内径是上孔段内径的一半；

转台上方设有薄壁易碎管夹持机构，该夹持机构以转台中心轴轴线为中心线和溜管180°对称设置，夹持机构包括不锈钢管和气囊套管，气囊套管固定在不锈钢管内壁上，薄壁易碎管穿入气囊套管中心孔后，气囊套管充气，气囊套管膨胀将薄壁易碎管夹持；

转台和夹持机构之间固定有一环形承托件，当薄壁易碎管穿入气囊套管中心孔后，薄壁易碎管下端坐落在环形承托件上；

溜管和夹持机构夹持的薄壁易碎管分别和转台上的两阶梯孔正对；

转台下方还设置由顶推气缸驱动的推杆，推杆上下方向布置，推杆位于夹持机构正下方，每个转台阶梯孔的正下方固定有为推杆起导向作用的导向套，推杆上还设有限位凸缘以实现推杆将上孔段内的圆柱堵头顶入薄壁易碎管下口内预订位置时顶推动作终止，顶推完成后，推杆下移复位；

该自动化组装系统还包括计算机控制系统，计算机控制系统控制偏心轮驱动电机的启停，横置气缸两腔均连接进排气管，计算机控制系统通过控制电磁阀动作控制横置气缸两腔连接的进排气管交替进排气，推杆的顶推气缸的进排气通过计算机控制系统控制电磁阀动作实现。

上述薄壁易碎管和圆柱堵头的自动化组装系统，溜管由金属管和金属管内衬的光滑层构成；

1）首先对金属管内壁进行清洁：

向金属管管内通入90℃以上热水10分钟，接着浸入碱洗槽的碱洗液中煮5分钟，碱洗槽内碱洗液由10%氢氧化钠、10%硝酸钠和余量的水组成；接着放入热水槽中热水洗，接着浸入酸洗槽的酸洗液中浸煮10分钟，酸洗液由12%盐酸、8%硝酸和余量的水组成；然后放入热水槽中热水洗，最后风干；

2）接着制取构成光滑层的材料：

（1）按以下质量百分比选取原料：

12%氧化硼、8%氟化钙、4%氧化镧、52%二氧化硅、2%四氧化三钴、0.5% 三氧化二锑、2%氧化锆、4%氧化铝、2%氧化钾、0.5%氧化镁、0.5%氧化铁、4%氧化钙、1.5%氧化镍、2%二氧化锰、0.5%氧化钼、2%氧化铈、2%氟硅酸钠、0.2%氧化铜、其余为氧化钠；

（2）将上述原料在粉碎机中进行粉碎，然后进行嵌砂研磨，接着进入V型混料机中混匀；

（3）将上述混匀粉体置于坩埚内，将坩埚和粉体一起放入坩埚炉炉膛中，1350℃条件下充分熔制；

（4）将坩埚中的熔融液急冷，然后将熔块捞出干燥；

（5）将质量分数为92%的熔块、5%二氧化硅和3%的二氧化锆一起进行研磨，得到光滑层材料；

3）然后在金属管内壁上内衬光滑层：

（1）在惰性气氛中加热金属管，金属管内壁温度加热至450℃；

（2）采用热喷涂工艺将光滑层材料喷涂到金属管内壁上，获得溜管。

上述薄壁易碎管和圆柱堵头的自动化组装系统，溜管与下出料管滑动配合处，溜管外壁具有上下方向延伸的导向肋，下出料管内壁上设有相应的导向肋槽，位于下出料管下方的溜管上开设有上下方向延伸的狭长形缝隙，狭长形缝隙贯穿溜管管壁。

上述薄壁易碎管和圆柱堵头的自动化组装系统，悬臂为两根，偏心轮为两个，分别对应位于溜管的两侧，两偏心轮由电机同步驱动，两偏心轮对锥形漏斗的合力竖直向上。

上述薄壁易碎管和圆柱堵头的自动化组装系统，还包括在推杆顶出圆柱堵头过程中润湿圆柱堵头外圆周面的喷雾系统，喷雾系统包括能够形成环形喷雾的环形喷嘴，在推杆顶出圆柱堵头过程中，圆柱堵头在环形喷嘴的中心孔内移动，环形喷嘴设置于环形承托件和转台之间。

上述薄壁易碎管和圆柱堵头的自动化组装系统，环形承托件上还坐落有温度在80-90℃范围内的加热套，当薄壁易碎管下端坐落在环形承托件上时，加热套至少包围圆柱堵头所占据的薄壁易碎管部分。

上述薄壁易碎管和圆柱堵头的自动化组装系统，还包括向组装后的薄壁易碎管中加压的打压系统，打压系统包括压缩空气供给管和可套在薄壁易碎管上端的加气接头，打压系统实现组装后的薄壁易碎管的压力检测。

锥形漏斗在偏心轮和重力的作用下上下往复直线运动，锥形漏斗内圆柱堵头轴线呈上下方向进入溜管并沿溜管向下运动，接着溜管中的圆柱堵头进入下方转台上的阶梯孔内，然后随着转台的旋转到达夹持机构夹持的薄壁易碎管正下方，推杆上行将圆柱堵头推入薄壁易碎管内，实现了壁易碎管和圆柱堵头的自动化组装。和手工组装相比，该组装过程实现了自动化，避免了因人为接触造成的污染。

附图说明   

下面结合附图对本发明进一步详细的说明：

图1为本发明的结构示意图。

图2为齿轮和圆柱形齿条的结构示意图。

图中：1锥形漏斗,2溜管,3圆柱堵头,4悬臂,5偏心轮,6转台,7齿轮,8圆柱形齿条,9气缸,10气囊套管,11环形承托件,12推杆，13导向套。

具体实施方式

薄壁易碎管长1500mm、外径43mm以及壁厚2mm；圆柱堵头高度=圆柱堵头直径+5mm。圆柱堵头高度较圆柱堵头直径大5mm，圆柱堵头位于溜管内时，圆柱堵头轴线和溜管轴线一致，便于整列。

一种薄壁易碎管和圆柱堵头的自动化组装系统，包括盛容圆柱堵头3的不锈钢材质的锥形漏斗1，锥形漏斗具有上盖和下出料管，上盖能够防止锥形漏斗内圆柱堵头蹿出。下出料管内穿设溜管2，溜管上口位于锥形漏斗内且上口为斜口，斜口所处的平面与溜管轴线具有45°夹角，在溜管和锥形漏斗上下相对运动过程中，斜口便于圆柱堵头进入溜管上口。

溜管和下出料管滑动配合，下出料管上固定垂直外伸的悬臂4，悬臂为一段槽钢，位于悬臂下方且部分容纳于槽钢槽内的偏心轮5由电机驱动，溜管固定设置，锥形漏斗在偏心轮和重力的作用下上下往复直线运动，锥形漏斗内圆柱堵头轴线呈上下方向进入溜管并沿溜管向下运动。偏心轮部分容纳于槽钢槽内，能够限制锥形漏斗的旋转运动，以保证锥形漏斗呈单一的上下往复直线运动。

溜管下口为平口，溜管下方设置转台6，转台的中心轴和齿轮轴为一体结构，齿轮7和圆柱形齿条8啮合，圆柱形齿条两端分别连接活塞，活塞位于气缸9内，气缸两腔交替进排气实现活塞和齿条的间歇往复直线运动，齿轮带动转台180°间歇往复旋转，转台上钻有两个位于转台同一直径上的阶梯孔，阶梯孔上下方向贯穿转台，阶梯孔由上孔段和下孔段构成，上孔段正好容纳一个轴向呈上下方向的圆柱堵头，下孔段内径是上孔段内径的一半，圆柱堵头由阶梯孔的台阶面承托。

转台上方设有薄壁易碎管夹持机构，该夹持机构以转台中心轴轴线为中心线和溜管180°相对设置，夹持机构包括不锈钢管和气囊套管10，气囊套管固定在不锈钢管内壁上，薄壁易碎管穿入气囊套管中心孔后，气囊套管充气，气囊套管膨胀将薄壁易碎管夹持。气囊套管周向包绕薄壁易碎管，具有接触面积大，气囊套管充气膨胀将薄壁易碎管夹持，为柔性接触，薄壁易碎管管壁受力均匀，单位面积所受压力较小，保证薄壁易碎管夹持稳定的同时，避免了薄壁易碎管夹持破碎的现象。

转台和夹持机构之间固定有一环形承托件11，当薄壁易碎管穿入气囊套管中心孔后，薄壁易碎管下端坐落在环形承托件上。环形承托件主要起到限位的作用，即将薄壁易碎管限定在转台上方合适高度的位置。

溜管和夹持机构夹持的薄壁易碎管分别和转台上的两阶梯孔正对，实现溜管中圆柱堵头进入其正下方的阶梯孔内，另一阶梯孔的圆柱堵头进入其正上方的薄壁易碎管中。

转台下方还设置由顶推气缸驱动的推杆12，推杆上下方向布置，推杆位于夹持机构正下方，每个转台阶梯孔的正下方固定有为推杆起导向作用的导向套13，推杆上还设有限位凸缘以实现推杆将上孔段内的圆柱堵头顶入薄壁易碎管下口内合适位置时顶推动作终止，顶推完成后，推杆下移复位。

该自动化组装系统还包括计算机控制系统，计算机控制系统控制偏心轮驱动电机的启停，横置气缸两腔均连接进排气管，计算机控制系统通过控制电磁阀动作控制横置气缸两腔连接的进排气管交替进排气，推杆的顶推气缸的进排气通过计算机控制系统控制电磁阀动作实现。

溜管应具有光滑的内壁面，以避免因摩擦力大阻滞圆柱堵头的运动，具体的措施为：

溜管由金属管和金属管内衬的光滑层构成，其制造工艺为；

1）首先对金属管内壁进行清洁：

向金属管管内通入90℃以上热水10分钟，接着浸入碱洗槽的碱洗液中煮5分钟，碱洗槽内碱洗液由10%氢氧化钠、10%硝酸钠和余量的水组成；接着放入热水槽中热水洗，接着浸入酸洗槽的酸洗液中浸煮10分钟，酸洗液由12%盐酸、8%硝酸和余量的水组成；然后放入热水槽中热水洗，最后风干；

2）接着制取构成光滑层的材料：

（1）按以下质量百分比选取原料：

12%氧化硼、8%氟化钙、4%氧化镧、52%二氧化硅、2%四氧化三钴、0.5% 三氧化二锑、2%氧化锆、4%氧化铝、2%氧化钾、0.5%氧化镁、0.5%氧化铁、4%氧化钙、1.5%氧化镍、2%二氧化锰、0.5%氧化钼、2%氧化铈、2%氟硅酸钠、0.2%氧化铜、其余为氧化钠；

（2）将上述原料在粉碎机中进行粉碎，然后进行嵌砂研磨，接着进入V型混料机中混匀；

（3）将上述混匀粉体置于坩埚内，将坩埚和粉体一起放入坩埚炉炉膛中，1350℃条件下充分熔制；

（4）将坩埚中的熔融液入水急冷，然后将熔块捞出干燥；

（5）将质量分数为92%的熔块、5%二氧化硅和3%的二氧化锆一起进行研磨，得到光滑层材料；

3）然后在金属管内壁上内衬光滑层：

（1）在惰性气氛中加热金属管，金属管内壁温度加热至450℃；

（2）采用热喷涂工艺将光滑层材料喷涂到金属管内壁上，获得溜管。

溜管与下出料管滑动配合处，溜管外壁具有上下方向延伸的导向肋，下出料管内壁上设有相应的导向肋槽，这样可以进一步保证溜管与下出料管滑动配合的顺畅性。位于下出料管下方的溜管上开设有上下方向延伸的狭长形缝隙，狭长形缝隙贯穿溜管管壁，通过狭长形缝隙可以看到溜管内圆柱堵头的情况，如果发现圆柱堵头卡滞，可以通过外力拨动。

悬臂为两根，偏心轮为两个，分别对应位于溜管的两侧，两偏心轮由电机同步驱动，两偏心轮对锥形漏斗的合力竖直向上，这样锥形漏斗受侧向力平衡。

组装系统还包括在推杆顶出圆柱堵头过程中润湿圆柱堵头外圆周面的喷雾系统，喷雾系统包括能够形成环形喷雾的环形喷嘴，在推杆顶出圆柱堵头过程中，圆柱堵头在环形喷嘴的中心孔内移动，环形喷嘴设置于环形承托件和转台之间。圆柱堵头外圆周面润湿，能够使得圆柱堵头和薄壁易碎管组装容易。

环形承托件上还坐落有温度在80-90℃范围内的加热套，当薄壁易碎管下端坐落在环形承托件上时，加热套至少包围圆柱堵头所占据的薄壁易碎管部分。加热套的加热能够对组装后的薄壁易碎管和圆柱堵头进行热处理，使得它们之间的结合性更好。

组装系统还包括向组装后的薄壁易碎管中加压的打压系统，打压系统包括压缩空气供给管和可套在薄壁易碎管上端的加气接头，打压系统实现组装后的薄壁易碎管的压力检测。

Claims (7)

1.一种薄壁易碎管和圆柱堵头的自动化组装系统，薄壁易碎管长1500mm、外径43mm以及壁厚2mm；圆柱堵头高度=圆柱堵头直径+5mm；其特征在于：

包括盛容圆柱堵头的不锈钢材质的锥形漏斗，锥形漏斗具有上盖和下出料管，下出料管内穿设溜管，溜管上口位于锥形漏斗内且上口为斜口，溜管和下出料管滑动配合，下出料管上固定垂直外伸的悬臂，悬臂为一段槽钢，位于悬臂下方且部分容纳于槽钢槽内的偏心轮由电机驱动，溜管固定设置，锥形漏斗在偏心轮和重力的作用下上下往复直线运动，锥形漏斗内圆柱堵头轴线呈上下方向进入溜管并沿溜管向下运动；

溜管下口为平口，溜管下方设置转台，转台的中心轴和齿轮轴为一体结构，齿轮和圆柱形齿条啮合，圆柱形齿条两端分别连接活塞，活塞位于横置气缸内，横置气缸两腔交替进排气实现活塞和齿条的间歇往复直线运动，齿轮带动转台180°间歇往复旋转，转台上钻有两个位于转台同一直径上的阶梯孔，阶梯孔上下方向贯穿转台，阶梯孔由上孔段和下孔段构成，上孔段内正好容纳一个轴向呈上下方向的圆柱堵头，下孔段内径是上孔段内径的一半；

转台上方设有薄壁易碎管夹持机构，该夹持机构以转台中心轴轴线为中心线和溜管180°对称设置，夹持机构包括不锈钢管和气囊套管，气囊套管固定在不锈钢管内壁上，薄壁易碎管穿入气囊套管中心孔后，气囊套管充气，气囊套管膨胀将薄壁易碎管夹持；

转台和夹持机构之间固定有一环形承托件，当薄壁易碎管穿入气囊套管中心孔后，薄壁易碎管下端坐落在环形承托件上；

溜管和夹持机构夹持的薄壁易碎管分别和转台上的两阶梯孔正对；

转台下方还设置由顶推气缸驱动的推杆，推杆上下方向布置，推杆位于夹持机构正下方，每个转台阶梯孔的正下方固定有为推杆起导向作用的导向套，推杆上还设有限位凸缘以实现推杆将上孔段内的圆柱堵头顶入薄壁易碎管下口内预订位置时顶推动作终止，顶推完成后，推杆下移复位；

该自动化组装系统还包括计算机控制系统，计算机控制系统控制偏心轮驱动电机的启停，横置气缸两腔均连接进排气管，计算机控制系统通过控制电磁阀动作控制横置气缸两腔连接的进排气管交替进排气，推杆的顶推气缸的进排气通过计算机控制系统控制电磁阀动作实现。

2.根据1所述的薄壁易碎管和圆柱堵头的自动化组装系统，其特征在于：溜管由金属管和金属管内衬的光滑层构成；

1）首先对金属管内壁进行清洁：

向金属管管内通入90℃以上热水10分钟，接着浸入碱洗槽的碱洗液中煮5分钟，碱洗槽内碱洗液由10%氢氧化钠、10%硝酸钠和余量的水组成；接着放入热水槽中热水洗，接着浸入酸洗槽的酸洗液中浸煮10分钟，酸洗液由12%盐酸、8%硝酸和余量的水组成；然后放入热水槽中热水洗，最后风干；

2）接着制取构成光滑层的材料：

（1）按以下质量百分比选取原料：

12%氧化硼、8%氟化钙、4%氧化镧、52%二氧化硅、2%四氧化三钴、0.5% 三氧化二锑、2%氧化锆、4%氧化铝、2%氧化钾、0.5%氧化镁、0.5%氧化铁、4%氧化钙、1.5%氧化镍、2%二氧化锰、0.5%氧化钼、2%氧化铈、2%氟硅酸钠、0.2%氧化铜、其余为氧化钠；

（2）将上述原料在粉碎机中进行粉碎，然后进行嵌砂研磨，接着进入V型混料机中混匀；

（3）将上述混匀粉体置于坩埚内，将坩埚和粉体一起放入坩埚炉炉膛中，1350℃条件下充分熔制；

（4）将坩埚中的熔融液急冷，然后将熔块捞出干燥；

（5）将质量分数为92%的熔块、5%二氧化硅和3%的二氧化锆一起进行研磨，得到光滑层材料；

3）然后在金属管内壁上内衬光滑层：

（1）在惰性气氛中加热金属管，金属管内壁温度加热至450℃；

（2）采用热喷涂工艺将光滑层材料喷涂到金属管内壁上，获得溜管。

3.根据权利要求1所述的薄壁易碎管和圆柱堵头的自动化组装系统，其特征在于：溜管与下出料管滑动配合处，溜管外壁具有上下方向延伸的导向肋，下出料管内壁上设有相应的导向肋槽，位于下出料管下方的溜管上开设有上下方向延伸的狭长形缝隙，狭长形缝隙贯穿溜管管壁。

4.根据权利要求1-10所述的薄壁易碎管和圆柱堵头的自动化组装系统，其特征在于：悬臂为两根，偏心轮为两个，分别对应位于溜管的两侧，两偏心轮由电机同步驱动，两偏心轮对锥形漏斗的合力竖直向上。

5.根据权利要求1所述的薄壁易碎管和圆柱堵头的自动化组装系统，其特征在于：还包括在推杆顶出圆柱堵头过程中润湿圆柱堵头外圆周面的喷雾系统，喷雾系统包括能够形成环形喷雾的环形喷嘴，在推杆顶出圆柱堵头过程中，圆柱堵头在环形喷嘴的中心孔内移动，环形喷嘴设置于环形承托件和转台之间。

6.根据权利要求1所述的薄壁易碎管和圆柱堵头的，其特征在于：环形承托件上还坐落有温度在80-90℃范围内的加热套，当薄壁易碎管下端坐落在环形承托件上时，加热套至少包围圆柱堵头所占据的薄壁易碎管部分。

7.根据权利要求1-10所述的薄壁易碎管和圆柱堵头的自动化组装系统，其特征在于：还包括向组装后的薄壁易碎管中加压的打压系统，打压系统包括压缩空气供给管和可套在薄壁易碎管上端的加气接头，打压系统实现组装后的薄壁易碎管的压力检测。

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