CN107088749A - 一机多用微灌灌水器装配线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种一机多用微灌灌水器装配线，包括操作台，在操作台的上部安装有可在水平面转动的装配转盘，在装配转盘的圆周上均匀分布有装配工位；所述的操作台的周围分布有多个上料机构以及与上料机构配合的机械手，操作台上设置有气动锤和超声波焊接机；装配转盘由限位开关控制，每次转动固定的角度；所述的装配线在工作时，装配转盘每次转动后，通过机械手将不同上料机构上的零部件依次抓取到装配工位上，然后通过气动锤将装配工位上的各零部件砸压在一起实现装配，装配好的灌水器通过输送机构输送至超声波焊接机，通过焊接处理后导出装配线。本发明设计合理、结构紧凑，可实现多种灌水器的自动化组装，能够提高灌水器的密封性和实用性。
Description
技术领域
本发明涉及节水灌溉技术领域，具体涉及一种多用型微灌灌水器的装配线。
背景技术
微灌作为最省水的灌溉技术，为越来越多种类大田和经济作物的灌溉所采用，针对不同作物的需水要求和灌溉制度，开发相应的灌水器是微灌发展的需求。
一种适用于树木的地下涌泉根灌方法”(专利号：ZL 200810150395.8)，提出了一种适用于经济林灌溉的新型的节水灌溉技术——涌泉根灌技术，该灌溉方式将微灌设备铺设于地下，直接将水输送至作物根区，极大地提高了设备使用年限，减少了无效蒸发，并有显著的增产效益。一种压力可调式涌泉根灌灌水器(专利号：ZL 201010156210.1)和一种斜齿迷宫流道涌泉根灌灌水器(专利号：ZL201010208686.5)，对灌水器迷宫流道进行了优化设计，一种地埋式压力补偿式涌泉根灌灌水器(专利号：ZL2011104116982)，将迷宫流道和压力补偿原理结合起来，发明了具有压力补偿功能的涌泉根灌器，一种适于经济林的大流量压力补偿滴头(专利号：ZL201210006948.9)发明了流量范围在10-15L/h，流态指数小于0.02的大流量滴头。但是上述产品均由3个以上构件组装而成，手工组装不仅耗费大量劳力，增加生产成本，而且密封性能差，极易漏水。
发明内容
针对当前手工组装微灌灌水器人工费用高、生产成本大，组装的灌水器密封性能差、极易漏水的问题，本发明的目的在于，提供一种一机多用微灌灌水器装配线，采用电动和气动相结合的方式实现灌水器的自动化装配，可生产不同类型的灌水器，实用性强且能耗低。
为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：
一机多用微灌灌水器装配线，包括操作台，在操作台的上部安装有可在水平面转动的装配转盘，在装配转盘的圆周上均匀分布有装配工位；所述的操作台的周围分布有多个上料机构以及与上料机构配合的机械手，操作台上设置有气动锤和超声波焊接机；装配转盘由限位开关控制，每次转动固定的角度；所述的装配线在工作时，装配转盘每次转动后，通过机械手将不同上料机构上的零部件依次抓取到装配工位上，然后通过气动锤将装配工位上的各零部件砸压在一起实现装配，装配好的灌水器通过输送机构输送至超声波焊接机，通过焊接处理后导出装配线。
进一步地，所述的装配线上设置有气密性检测机，气密性检测机安装在检测机支架上，气密性检测机包括接头管、加压筒以及加压管，所述的检测机支架的纵向截面为L形结构，检测机支架上安装有一个由顶板、底板以及支撑杆组成的框架，加压筒设置在框架中，所述的接头管穿过顶板与加压筒连接，加压管位于底板下部并与加压筒连接，并在加压管中安装有电磁阀和压力传感器，所述的加压管的正下方设置有气密性检测工位；经过超声波焊接机处理后的灌水器，利用输送机构输送至气密性检测工位上进行气密性检测后，再导出装配线。
进一步地，所述的上料机构有四个，间隔分布在装配转盘的周围以提供不同的零部件；所述的上料机构包括上料支架，上料支架上通过承载架安装有振动盘；所述的振动盘通过第一振动器驱动，在振动盘内设置有螺旋形通道，通道的出口连接有一个输送轨道，输送轨道的端部安装有元件支座；所述的输送轨道的下部安装有第二振动器。
进一步地，所述的输送轨道上安装有加热器，加热器连接至加热控制器。
进一步地，所述的机械手有两种：
第一种机械手包括支撑板，支撑板固定在操作台上，支撑板的上部安装有第一轨道和第二轨道，其中第一轨道水平布设，第二轨道通过第一直线驱动器安装在第一轨道上；所述的第二轨道上安装有元件抓手，元件抓手在可第二直线驱动器的驱动下在第二轨道上沿竖直方向运动；
第二种机械手的结构与第一种机械手基本相同，不同之处是第二种机械手不采用元件抓手，而是利用真空吸附管代替元件抓手。
进一步地，所述的输送机构包括输送支架，输送支架上间隔设置有旋转支座，旋转支座上通过转轴安装有灌水器抓手；所述的不同旋转支座上的灌水器抓手通过皮带联接，并由一个驱动电机驱动联动；灌水器抓手可在驱动电机的驱动下旋转180°。
进一步地，所述的超声波焊接机的下部通过焊接台安装有焊接工位，焊接工位位于超声波焊接机上焊接头的正下方，在超声波焊接机上设置有手轮和输气管。
进一步地，所述的操作台的边缘处安装有筛检计数机构，筛检计数机构中设置有计数器；筛检计数机构包括合格品通道和不合格品通道，合格品通道倾斜于操作台的上表面且上端位置高，下端位置低；合格品通道的上端利用筛检支架支撑在输送机构的一侧，不合格品通道连接在合格品通道的侧面，与合格品通道构成y形结构；所述的合格品通道内部与不合格通道连接处安装有伸缩连杆，通过伸缩连杆封闭合格品通道或不合格品通道。
本发明与现有技术相比具有以下技术特点：
1.本发明可利用同一套装配线完成三种微灌灌水器的全自动化装配，在装配线中安装了外壳加热机构，通过实验确定了适宜的加热温度，加热后的外壳和内芯装配压实后，利用超声波焊接并进行检验分拣，装配后的产品密封性能好，可靠性高；
2.该装配线结构紧凑、易于安装、生产方位广、维护费用低，实现了多种灌水器的自动化组装。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的俯视结构示意图；
图3为装配过程的工作顺序示意图；
图4为上料结构的结构示意图；
图5为机械手的结构示意图；
图6为输送机构的结构示意图；
图7为装配转盘的结构示意图；
图8为限位开关的结构示意图；
图9为气动锤的结构示意图；
图10为超声波焊接机的结构示意图；
图11为气密性检测机的结构示意图；
图12为筛检计数机构的结构示意图；
图13为气泵部分的结构示意图；
图中标号代表：1—上料机构，2—机械手，3—装配转盘，4—限位开关，5—气动锤，6—超声波焊接机，7—气密性检测机，7a—接头管，7b—加压筒，7c—加压管，8—筛检计数机构，9—控制台，10—气泵，11—输送机构，12—操作台，13—振动盘，14—第二振动器，15—输送轨道，16—元件支座，17—加热器，18—上料支架，19—振动控制器，20—加热控制器，21—元件抓手，22a—第一导轨，22b—第二轨道，23、29、35、38、42—输气管，24—支撑板，25—真空吸附管，26—灌水器抓手，27—驱动电机，28—皮带，30—卡筒，31—装配工位，32—定位孔，33—焊接工位，34—手轮，36—气密性检验工位，37—控制箱，39—合格品通道，40—不合格品通道，41—伸缩连杆，43—进气管，44—筛检支架，45—螺旋形通道，46—输送支架，47—旋转支座，48—检测机支架。
具体实施方式
本发明的装配线，是针对于背景技术中提及的三种灌水器而设计的，其中迷宫流道式涌泉根灌器由塑料外套和带有迷宫流道的塑料内芯组成，压力补偿式涌泉根灌器由塑料外套、带有迷宫流道的塑料内芯和硅胶片组成，压力补偿滴头由塑料外套、带有迷宫流道的塑料内芯和硅胶片组成。本方案中，为了解决上述的装配问题，采用了可置换的上料机构1以适应不同的零部件形状规格，组装、焊接、气密性检验、分拣计数采用同一套装置；在本实施例中，各个部分的启停动作均可采用气动的方式进行控制。具体结构介绍如下：
一机多用微灌灌水器装配线，包括操作台12，本实施例中，操作台12的上表面为矩形平面，用以安装和承载各个部件；在操作台12的上部安装有可在水平面转动的装配转盘3，在装配转盘3的圆周上均匀分布有装配工位31；如图1、图2和图7所示，装配转盘3是由一个通过电机驱动的盘体，与操作台12的上表面平行设置，装配工位31用于承载灌水器的零部件，由于灌水器为柱形结构，因此本方案中装配工位31是由支撑台和卡筒30组成的，支撑台通过螺栓固定在装配转盘3上，卡筒30固定在支撑台上，卡筒30无顶面，在卡筒30的侧壁上对称开设有U形槽，用以和机械手2配合，便于零部件的抓取和对准。装配转盘3上有定位孔32，如图7所示，定位孔32等距离分布，装配工位31通过定位孔32等角度分布在装配转盘3上。
所述的操作台12的周围分布有多个上料机构1以及与上料机构1配合的机械手2，操作台12上设置有气动锤5和超声波焊接机6；上料机构1用于提供灌水器的各零部件，而机械手2的作用是将上料机构1提供的零部件抓取到装配工位31上，以便于组装过程。装配转盘3由限位开关4控制，每次转动固定的角度；如图8所示，本方案中，限位开关4采用一个红外线限位传感器，当装配工位31旋转至转盘限位开关4时，转盘限位开关4检测到红外线被遮挡，让装配转盘3停止转动，这样就使等距分布的各个装配工位31刚好停在同样围绕装配转盘3以相同间距分布的机械手2、气动锤5处，精确定位以完成灌水器组装工作。
所述的装配线在工作时，装配转盘3每次转动后，通过机械手2将不同上料机构1上的零部件依次抓取到装配工位31上，然后通过压缩气体驱动气动锤5将装配工位31上的各零部件砸压在一起实现装配，例如图3的附图中给出的箭头指向，在装配转盘3启停的过程中，圆周方向上的上料机构1依次提供不同的零部件，分别由机械手2抓取到同一个装配工位31上，使不同的零部件摞起来；当装配工位31转到气动锤5下方时，气动锤5由上至下将所有零部件砸在一起，实现了组装过程；而每一个装配工位31在装配转盘3旋转的过程，都将经过上述过程，由此实现持续化的装配生产过程。装配好的灌水器通过输送机构11输送至超声波焊接机6，将灌水器外壳和内芯结合的缝隙处进行超声波焊接，通过焊接处理后导出装配线。
作为上述技术方案的进一步优化，本方案中，装配线上设置有气密性检测机7，气密性检测机7安装在检测机支架48上，气密性检测机7包括接头管7a、加压筒7b以及加压管7c，所述的检测机支架48的纵向截面为L形结构，检测机支架48上安装有一个由顶板、底板以及支撑杆组成的框架，加压筒7b设置在框架中，所述的接头管7a穿过顶板与加压筒7b连接，加压管7c位于底板下部并与加压筒7b连接，并在加压管7c中安装有电磁阀和压力传感器，所述的加压管7c的正下方设置有气密性检测工位36；经过超声波焊接机6处理后的灌水器，利用输送机构11输送至气密性检测工位36上进行气密性检测后，再导出装配线。在机密性检测机的一侧设置有控制箱37，用于调节检验气体的压力。本方案中采用的是气动控制的方式，利用气泵10提供高压气体，将输气管和结构管连接，高压气体进入到加压筒7b之后，继而再从加压管7c中输出。具体的检测方法是，利用加压管7c向灌水器输送压缩气体，保持几秒时间，并通过压力传感器将当前压力实时进行显示，如果在保持的过程中压力下降，则说明灌水器漏气，为不合格产品，否则为合格产品。检测开始时间为装配转盘3停止时间，而检测持续时间为转盘停止至下一次装配转盘3启动的时间。输气管38控制气密性检测开始、结束时间，使其与装配转盘的启停时间一致。
如图4所示，给出了本方案中上料结构的结构示意图。在本实施例中，上料机构1有四个，即图4中的1a、1b、1c和1d，间隔分布在装配转盘3的周围以提供不同的零部件；
所述的上料机构11a、1b和1c，包括上料支架18，上料支架18上通过承载架安装有振动盘13；所述的振动盘13通过第一振动器驱动，在振动盘13内设置有螺旋形通道45，通道的出口连接有一个输送轨道15，输送轨道15的端部安装有元件支座16；所述的输送轨道15的下部安装有第二振动器14。上料机构11a、1b和1c分别用于输送灌水器的内芯、硅胶片和滴头，工作过程是，将零部件放在振动盘13中，在第一振动器的作用下，振动盘13发生振动，使振动盘13中的零件逐渐顺着通道移动；第二振动器14用于驱动输送轨道15振动，原理也是在振动的作用下，使零件不断发生位移，最终到达端部的元件支座16处。为了保证移动的效果，可使输送轨道15、振动盘13向操作台12表面倾斜。
所述的上料机构11d，负责输送灌水器的外壳，其基本结构和1a、1b、1c完全相同，不同的是，在1a的基础上，上料机构11d的输送轨道15上安装有加热器17，加热器17连接至加热控制器。在灌水器的外壳位于输送轨道15上移动时，加热器17可对外壳进行软化，方便下一步的组装过程。第一振动器、第二振动器14连接至一个振动控制器19，用于调节振动盘13和输送轨道15的振动频率、幅度；加热控制器用于控制加热温度。
本方案中，具体的机械手2结构如图5所示，机械手2用于和上料机构1配合，将上料机构1提供的零部件抓取到装配转盘3上的装配工位31，且一个机械手2对应一个上料机构1。
如图5所示，本方案中所述的机械手2有两种：第一种机械手2，即2a、2b和2d，用于抓取灌水器的内芯、滴头和外壳，这种机械手2包括支撑板24，支撑板24固定在操作台12上，支撑板24的上部安装有第一轨道22a和第二轨道22b，其中第一轨道22a水平布设，第二轨道22b通过第一直线驱动器安装在第一轨道22a上；所述的第二轨道22b上安装有元件抓手21，元件抓手21在可第二直线驱动器的驱动下在第二轨道22b上沿竖直方向运动；本方案中，第一直线驱动器和第二直线驱动器均采用气动驱动器，输气管23将气泵10提供的高压气体输送至驱动器，由驱动器带动第二轨道22b或元件抓手21运动。通过这种十字形轨道的设置，使元件抓手21可以在水平和竖直方向运动。元件抓手21与上料机构1的元件支座16以及装配转盘3上的装配工位31在竖直方向上可对其，这样元件抓手21可从元件支座16上抓取灌水器的零部件并且随后将其放置在装配工位31上。
第二种机械手2的结构与第一种机械手2基本相同，不同之处是第二种机械手2不采用元件抓手21，而是利用真空吸附管25代替元件抓手21。如图1中的机械手22c，即为第二种机械手2，其作用是将灌水器的胶片抓取到装配工位31上。由于胶片质软，不容易抓取，因此在这种机械手2中，利用真空吸附管25代替了元件抓手21。真空吸附管25通过压缩气体产生吸附力，将胶片从上料机构1上的元件支座16上吸取，沿着轨道移动至对应的装配工位31上方后，卸掉吸附力，使胶片放置在装配工位31上。
如图10所示，所述的超声波焊接机6的下部通过焊接台安装有焊接工位33，焊接工位33位于超声波焊接机6上焊接头的正下方，在超声波焊接机6上设置有手轮34和输气管。通过调节手轮34可以控制焊接头的高度，输气管35通过气动开关控制焊接的开始和停止，使其与装配转盘3的启停时间一致。
如图6所示，为本方案中输送机构11的结构示意图。输送机构11包括输送支架46，输送支架46上间隔设置有旋转支座47，旋转支座47上通过转轴安装有灌水器抓手26；所述的不同旋转支座47上的灌水器抓手26通过皮带28联接，并由一个驱动电机27驱动联动；灌水器抓手26可在驱动电机27的驱动下旋转180°。本方案中，共设置有三个灌水器抓手26，分别用于将初步装配好的灌水器从装配转盘3抓取到焊接工位33上、从焊接工位33抓取焊接好的灌水器到气密性检测工位36上，再抓取检验完毕的灌水器到后续的筛检计数机构8上。三个灌水器抓手26分别与装配工位31、焊接工位33和气密性检验工位精确贴合，以保证抓手成功抓取灌水器；输气管29负责控制灌水器抓手26的动作时间，使与装配转盘3停止时间一致。
如图12所示，本方案中，操作台12的边缘处安装有筛检计数机构8，筛检计数机构8中设置有计数器，计数器可以设置两个，分别用于统计合格产品和不合格产品的数量；筛检计数机构8包括合格品通道39和不合格品通道40，合格品通道39倾斜于操作台12的上表面且上端位置高，下端位置低；灌水器抓手26将经过气密性检测后的灌水器抓取到合格品通道39的上端，使灌水器自动向下滑落；合格品通道39的上端利用筛检支架44支撑在输送机构11的一侧，不合格品通道40连接在合格品通道39的侧面，与合格品通道39构成y形结构；所述的合格品通道39内部与不合格通道连接处安装有伸缩连杆41，通过伸缩连杆41封闭合格品通道39或不合格品通道40。在自然状态下，即伸缩连杆41不动作时，灌水器将从合格品通道39向下滑落。
经气密性检验的灌水器为合格品时，伸缩连杆41不动作；当检验为不合格产品时，伸缩连杆41伸长，将合格品通道39内堵住，这样滑落的灌水器碰到伸缩连杆41后，将被导向至不合格品通道40，从不合格品通道40中滑落，由此实现筛检功能。伸缩连杆41也采用气动杆，由输气管42提供压缩气体以控制伸缩连杆41的动作。
如图1所示，本方案中在操作台12上设置有控制台9，用于控制装配线各部件的工作过程。控制台9内部有控制器，控制台9上有显示屏、开始按钮、关闭按钮、紧急停止按钮和位置调节开关，从而实现整个装配线的自动化生产。紧急停止按钮可以在出现故障或其他突发状况时紧急停止装配线。在操作台12的一侧设置有气泵10，气泵10通过进气管43与装配线连接，提供压缩气体作为动力，继而通过不同的输气管来控制不同的部件。
Claims (8)
1.一机多用微灌灌水器装配线，包括操作台(12)，其特征在于，所述的操作台(12)的上部安装有可在水平面转动的装配转盘(3)，在装配转盘(3)的圆周上均匀分布有装配工位(31)；所述的操作台(12)的周围分布有多个上料机构(1)以及与上料机构(1)配合的机械手(2)，操作台(12)上设置有气动锤(5)和超声波焊接机(6)；装配转盘(3)由限位开关(4)控制，每次转动固定的角度；所述的装配线在工作时，装配转盘(3)每次转动后，通过机械手(2)将不同上料机构(1)上的零部件依次抓取到装配工位(31)上，然后通过气动锤(5)将装配工位(31)上的各零部件砸压在一起实现装配，装配好的灌水器通过输送机构(11)输送至超声波焊接机(6)，通过焊接处理后导出装配线。
2.如权利要求1所述的一机多用微灌灌水器装配线，其特征在于，所述的装配线上设置有气密性检测机(7)，气密性检测机(7)安装在检测机支架(48)上，气密性检测机(7)包括接头管(7a)、加压筒(7b)以及加压管(7c)，所述的检测机支架(48)的纵向截面为L形结构，检测机支架(48)上安装有一个由顶板、底板以及支撑杆组成的框架，加压筒(7b)设置在框架中，所述的接头管(7a)穿过顶板与加压筒(7b)连接，加压管(7c)位于底板下部并与加压筒(7b)连接，并在加压管(7c)中安装有电磁阀和压力传感器，所述的加压管(7c)的正下方设置有气密性检测工位(36)；经过超声波焊接机(6)处理后的灌水器，利用输送机构(11)输送至气密性检测工位(36)上进行气密性检测后，再导出装配线。
3.如权利要求1所述的所述的一机多用微灌灌水器装配线，其特征在于，所述的上料机构(1)有四个，间隔分布在装配转盘(3)的周围以提供不同的零部件；所述的上料机构(1)包括上料支架(18)，上料支架(18)上通过承载架安装有振动盘(13)；所述的振动盘(13)通过第一振动器驱动，在振动盘(13)内设置有螺旋形通道(45)，通道的出口连接有一个输送轨道(15)，输送轨道(15)的端部安装有元件支座(16)；所述的输送轨道(15)的下部安装有第二振动器(14)。
4.如权利要求3所述的所述的一机多用微灌灌水器装配线，其特征在于，所述的输送轨道(15)上安装有加热器(17)，加热器(17)连接至加热控制器。
5.如权利要求1所述的一机多用微灌灌水器装配线，其特征在于，所述的机械手(2)有两种：
第一种机械手(2)包括支撑板(24)，支撑板(24)固定在操作台(12)上，支撑板(24)的上部安装有第一轨道(22a)和第二轨道(22b)，其中第一轨道(22a)水平布设，第二轨道(22b)通过第一直线驱动器安装在第一轨道(22a)上；所述的第二轨道(22b)上安装有元件抓手(21)，元件抓手(21)在可第二直线驱动器的驱动下在第二轨道(22b)上沿竖直方向运动；
第二种机械手(2)的结构与第一种机械手(2)基本相同，不同之处是第二种机械手(2)不采用元件抓手(21)，而是利用真空吸附管(25)代替元件抓手(21)。
6.如权利要求1所述的一机多用微灌灌水器装配线，其特征在于，所述的输送机构(11)包括输送支架(46)，输送支架(46)上间隔设置有旋转支座(47)，旋转支座(47)上通过转轴安装有灌水器抓手(26)；所述的不同旋转支座(47)上的灌水器抓手(26)通过皮带(28)联接，并由一个驱动电机(27)驱动联动；灌水器抓手(26)可在驱动电机(27)的驱动下旋转180°。
7.如权利要求1所述的一机多用微灌灌水器装配线，其特征在于，所述的超声波焊接机(6)的下部通过焊接台安装有焊接工位(33)，焊接工位(33)位于超声波焊接机(6)上焊接头的正下方，在超声波焊接机(6)上设置有手轮(34)和输气管。
8.如权利要求1所述的一机多用微灌灌水器装配线，其特征在于，所述的操作台(12)的边缘处安装有筛检计数机构(8)，筛检计数机构(8)中设置有计数器；筛检计数机构(8)包括合格品通道(39)和不合格品通道(40)，合格品通道(39)倾斜于操作台(12)的上表面且上端位置高，下端位置低；合格品通道(39)的上端利用筛检支架(44)支撑在输送机构(11)的一侧，不合格品通道(40)连接在合格品通道(39)的侧面，与合格品通道(39)构成y形结构；所述的合格品通道(39)内部与不合格通道连接处安装有伸缩连杆(41)，通过伸缩连杆(41)封闭合格品通道(39)或不合格品通道(40)。
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