CN107164760B - 一种热水器内胆自适应吹边装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热水器内胆自适应吹边装置，涉及热水器内胆制造技术领域，六自由度机器人、固定于六自由度机器人末端旋转轴的自适应工装及安装于自适应工装上的水咀组件，自适应工装包括基座和安装于基座上的升降组件、滚轮组件、水平自适应组件及与水平自适应组件连接的竖直自适应组件；本发明将实现吹边工作的水咀组件固定在六自由度机器人的末端旋转轴上，通过机器人提高吹边装置的工作范围和生产线的柔性；水平和竖直自适应组件实现了热水器内胆形状和位置的误差补偿，提高了吹边的准确度和水咀组件单个行程的吹边效果，一至两个吹边行程即可满足吹边加工要求，无需多次来回喷吹，进一步提高吹边效率的同时，降低了水资源的消耗。

Description

一种热水器内胆自适应吹边装置

技术领域

本发明涉及热水器内胆制造技术领域，具体涉及一种进行热水器内胆吹边的装置。

背景技术

热水器指通过各种物理原理在一定时间内使冷水温度升高变成热水的一种装置，内胆是热水器的主要部件之一，目前，热水器内胆主要为不锈钢或搪瓷材质。不锈钢内胆具有耐高温、抗腐蚀等优点，但其焊接难度较高，容易出现虚焊，引起漏水生锈；而搪瓷内胆具有保温性好、承压力高、不易结垢、耐腐蚀等特点，是中档热水器内胆的主流材质。

热水器搪瓷内胆在完成整个内表面的涂搪工艺后，需要将内胆下边缘与内胆端盖连接处的搪瓷除去，以保证内胆与端盖的连接质量。热水器的生产中，采用在涂搪工艺后搪瓷还未完全干固时用抹布擦除或用喷枪吹去的方式除去内胆端盖连接处的搪瓷（称之为吹边）。

随着技术的发展，市场上出现的热水器内胆吹边工艺的专用设备，提高了热水器内胆制造流程的自动化水平和生产效率，但是也存在一些不足之处：专机一般只针对特定场合、特定规格型号的热水器内胆，其工作空间范围较小，生产柔性较差；同时，热水器内胆并非规则的圆形，而是近似于椭圆，内胆的边沿焊缝处也存在凸起或者凹陷，专机在吹边的过程中，只有旋转喷水的动作，难以顾忌到细微之处，对不规则内胆的适应性较差；此外，为了提高吹边的效果，专机采用多次来回喷吹的方法，降低了吹边的效率，也造成了水的浪费。

发明内容

本发明正是为了避免上述现有技术所存在的不足之处，提供了一种热水器内胆自适应吹边装置。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：一种热水器内胆自适应吹边装置，包括挂钩、积放链和六自由度机器人，热水器内胆通过所述挂钩悬吊于所述积放链上，并可跟随所述积放链移动，其特征在于：还包括固定于所述六自由度机器人末端旋转轴的自适应工装及安装于所述自适应工装上的水咀组件；

所述自适应工装包括基座和安装于所述基座上的升降组件、滚轮组件、水平自适应组件及与所述水平自适应组件连接的竖直自适应组件，所述水咀组件固定于所述升降组件顶部，所述升降组件用于带动所述水咀组件升降以调节吹边宽度，所述水平自适应组件和竖直自适应组件分别用于带动所述滚轮组件在水平方向和竖直方向弹性位移，以补偿热水器内胆水平方向和竖直方向的形状及位置误差。

进一步的，所述水平自适应组件包括水平支座、水平导向套、水平弹簧、水平导向轴和水平基板，所述水平导向轴两端分别与两个水平支座连接，并通过两个水平支座固定于所述水平基板上；所述水平导向套套接于所述水平导向轴上，可沿所述水平导向轴滑动，并与所述基座固连；所述水平弹簧套接于所述水平导向轴上，设于一个水平支座与所述水平导向套之间，用于实现所述水平导向套沿所述水平导向轴的弹性移动，以带动与所述水平导向套固连的基座及安装于所述基座上的滚轮组件在水平方向弹性位移，补偿热水器内胆水平方向的形状和位置误差。

进一步的，所述竖直自适应组件包括竖直导向轴、竖直弹簧、竖直基板和上导向套和下导向套，所述上导向套和所述下导向套分别固定于所述水平基板上表面和所述竖直基板上表面，所述竖直导向轴底端与所述上导向套连接，顶端穿过所述水平基板与所述上导向套连接，所述上导向套可带动与其连接的水平基板沿所述竖直导向轴滑动；所述竖直弹簧套接于所述竖直导向轴上，设于所述上导向套和所述下导向套之间，用于实现所述上导向套沿所述竖直导向轴的弹性移动，以带动所述水平自适应组件、与所述水平自适应组件连接的基座及安装于所述基座上的滚轮组件在竖直方向弹性位移，补偿热水器内胆竖直方向的形状和位置误差。

进一步的，所述滚轮组件包括水平滚座、竖直滚座、水平滚轮和竖直滚轮，所述基座上平行固定两个水平滚座并于所述水平滚座上安装所述水平滚轮，所述竖直滚座安装有所述竖直滚轮，所述竖直滚轮设置于两个水平滚座之间，两个水平滚轮和所述竖直滚轮分别压紧于所述热水器内胆下边缘和外侧壁，以控制所述水咀组件与所述热水器内胆的相对位置，进而保证所述水咀组件与所述热水器内胆之间的距离一定。

进一步的，所述升降组件包括升降基板、升降导向轴、导向轴套、丝杠、带轮、同步带和电机，两个导向轴套固定于所述基座上，两个升降导向轴分别穿过两个导向轴套设置，两端分别与两个升降基板固连，所述丝杠两端分别与两个升降基板转动连接；所述带轮与所述丝杠的螺母固连，所述电机固定于所述基座上，通过所述同步带和所述带轮传动，并通过所述丝杠将旋转运动转换成两个升降导向轴竖直方向的直线运动。

进一步的，还包括夹抱组件，所述夹抱组件包括气动手爪和V型夹板，所述V型夹板与气动手爪的手指固连，所述气动手爪用于驱动所述V型夹板抱紧热水器内胆外壁。

进一步的，所述水咀组件包括水咀座及固定于其上的水咀、水咀接头和气嘴接头，所述水咀接头和所述气嘴接头分别与水管和气管连通，并通过所述水管和所述气管供给水气，由所述水咀喷射水气混合液。

进一步的，所述基座上设空槽，所述空槽位于两个水平滚座之间，所述水平基板和所述竖直基板上也于相应位置各设有一个空槽。

进一步的，所述水咀的喷吹方向始终与所述热水器内胆筒体的法线方向重合。

本发明提供了一种热水器内胆自适应吹边装置，具有以下有益效果：

1、将实现吹边工作的水咀组件固定在六自由度机器人的末端旋转轴上，通过机器人提高了吹边装置的工作范围和生产线的柔性；

2、设有水平自适应组件和竖直自适应组件，实现了水平和竖直方向的自适应补偿性限位，以补偿热水器内胆的形状和位置误差，提高了吹边的准确度和效率；

3、自适应工装实现了热水器内胆形状和位置误差的补偿，提高了吹边的准确度和水咀组件单个行程的吹边效果，一至两个吹边行程即可满足吹边加工要求，无需多次来回喷吹，进一步提高吹边效率的同时，降低了水资源的消耗。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明水咀组件和自适应工装的侧视图；

图3为本发明水咀组件和自适应工装的结构示意图；

图4为本发明自适应工装的局部结构示意图。

图中：

1、热水器内胆，1-1、搪瓷，2、挂钩，3、积放链，4、水咀组件，5、自适应工装，6、六自由度机器人，7、夹抱组件，8、水咀，9、水咀接头，10、气嘴接头，11、水咀座，12、升降基板，13、升降导向轴，14-1、导向轴套，14-2、上导向套，14-3、下导向套，15、丝杠，16、带轮，17、同步带，18、电机，19、水平滚座，20、竖直滚座，21-1、水平滚轮，21-2、竖直滚轮，22、基座，23、水平支座，24、水平导向套，25、水平弹簧，26、水平导向轴，27、水平基板，28、竖直导向轴，29、竖直弹簧，30、竖直基板，31、气动手爪，32、V型夹板，33、空槽。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。

如图1~图4所示，其结构关系为：包括挂钩2、积放链3和六自由度机器人6，热水器内胆1通过挂钩2悬吊于积放链3上，并可跟随积放链3移动，还包括固定于六自由度机器人6末端旋转轴的自适应工装5及安装于自适应工装5上的水咀组件4；

自适应工装5包括基座22和安装于基座22上的升降组件、滚轮组件、水平自适应组件及与水平自适应组件连接的竖直自适应组件，水咀组件4固定于升降组件顶部，升降组件用于带动水咀组件4升降以调节吹边宽度，水平自适应组件和竖直自适应组件分别用于带动滚轮组件在水平方向和竖直方向弹性位移，以补偿热水器内胆1水平方向和竖直方向的形状及位置误差。

优选的，水平自适应组件包括水平支座23、水平导向套24、水平弹簧25、水平导向轴26和水平基板27，水平导向轴26两端分别与两个水平支座23连接，并通过两个水平支座23固定于水平基板27上；水平导向套24套接于水平导向轴26上，可沿水平导向轴26滑动，并与基座22固连；水平弹簧25套接于水平导向轴26上，设于一个水平支座23与水平导向套24之间，用于实现水平导向套24沿水平导向轴26的弹性移动，以带动与水平导向套24固连的基座22及安装于基座22上的滚轮组件在水平方向弹性位移，补偿热水器内胆1水平方向的形状和位置误差。

优选的，竖直自适应组件包括竖直导向轴28、竖直弹簧29、竖直基板30和上导向套14-2和下导向套14-3，上导向套14-2和下导向套14-3分别固定于水平基板27上表面和竖直基板30上表面，竖直导向轴28底端与上导向套14-2连接，顶端穿过水平基板27与上导向套14-2连接，上导向套14-2可带动与其连接的水平基板27沿竖直导向轴28滑动；竖直弹簧29套接于竖直导向轴28上，设于上导向套14-2和下导向套14-3之间，用于实现上导向套14-2沿竖直导向轴28的弹性移动，以带动水平自适应组件、与水平自适应组件连接的基座22及安装于基座22上的滚轮组件在竖直方向弹性位移，补偿热水器内胆1竖直方向的形状和位置误差。

优选的，滚轮组件包括水平滚座19、竖直滚座20、水平滚轮21-1和竖直滚轮21-2，基座22上平行固定两个水平滚座19并于水平滚座19上安装水平滚轮21-1，竖直滚座20安装有竖直滚轮21-2，竖直滚轮21-2设置于两个水平滚座19之间，两个水平滚轮21-1和竖直滚轮21-2分别压紧于热水器内胆1下边缘和外侧壁，以控制水咀组件4与热水器内胆1的相对位置，进而保证水咀组件4与热水器内胆1之间的距离一定。为了避免吹边过程中的水和碎屑直接流到水平滚座19和水平滚轮21-1上，造成水平滚座19和水平滚轮21-1污染及旋转卡涩，两个水平滚座19分别设于热水器内胆1下边缘两侧，远离水咀8的位置。

优选的，升降组件包括升降基板12、升降导向轴13、导向轴套14-1、丝杠15、带轮16、同步带17和电机18，两个导向轴套14-1固定于基座22上，两个升降导向轴13分别穿过两个导向轴套14-1设置，两端分别与两个升降基板12固连，丝杠15两端分别与两个升降基板12转动连接；带轮16与丝杠15的螺母固连，电机18固定于基座22上，通过同步带17和带轮16传动，并通过丝杠15将旋转运动转换成两个升降导向轴13竖直方向的直线运动。升降组件用于带动固定于其顶部的水咀组件4升降，以调节吹边宽度H。电机18应远离热水器内胆1设置，以降低吹边过程中水汽和碎屑对电机18的污染和损伤。

优选的，夹抱组件7包括气动手爪31和V型夹板32，V型夹板32与气动手爪31的手指固连，气动手爪31用于驱动V型夹板32抱紧热水器内胆1外壁。热水器内胆1悬吊于积放链3上，受外力时会产生小幅晃动，故通过夹抱组件7辅助热水器内胆1的固定，以保证吹边精度。

优选的，水咀组件4包括水咀座11及固定于其上的水咀8、水咀接头9和气嘴接头10，水咀接头9和气嘴接头10分别与水管和气管连通。水咀组件4用于完成吹边功能，

通过水管和气管供给水气，由水咀8喷射水气混合液，去除热水器内胆1内壁下边缘的搪瓷1-1。同时，为了取得较好的吹边效果，水咀8应正对热水器内胆1内壁，即水咀8的喷吹方向始终与热水器内胆1的筒体的法线方向重合。此外，水咀8到热水器内胆1内壁的距离L应在8~10mm，以避免距离过远导致的水柱扩散不聚焦和距离过近导致的水柱会反弹。

优选的，基座22上设空槽33，空槽33位于两个水平滚座19之间，水平基板27和竖直基板30上也于相应位置各设有一个空槽33，空槽33的设置用于排出吹边产生的水和碎屑，避免其积存于基座22、水平基板27和竖直基板30上。

具体使用时，热水器内胆1采用三个一组的形式，积放链3每次移动一组，并停留一定的时间。吹边装置要在规定时间内完成三个热水器内胆1的吹边工作。积放链3和挂钩2的定位误差约为±10mm，热水器内胆的形状误差约为±5mm，而通常情况下，根据不同规格产品的技术要求，吹边宽度H的范围约为5~20mm，其精度要求约为±1~2mm，因此吹边装置需要具有吹边宽度的调节功能，以提高生产线的柔性，完成更多规格的产品，此外还需要具有自适应功能以补偿位置和形状误差，满足吹边精度要求。

进行吹边工作时，六自由度机器人6带动自适应工装5和水咀组件4移动至热水器内胆1下边缘，缓慢地将两个水平滚轮21-1和竖直滚轮21-2紧靠于热水器内胆1的下边缘和外侧壁。此时，应使水平弹簧25和竖直弹簧29保持一定的预紧力，以使水平导向套24沿水平导向轴26弹性移动、上导向套14-2沿竖直导向轴28弹性移动，进而实现热水器内胆1形状和位置误差的补偿，保证水平滚轮21-1和竖直滚轮21-2始终紧靠于热水器内胆1的下边缘和外侧壁，保持水咀8到热水器内胆1内壁的距离L恒定，实现自适应功能。

自适应工装5和水咀组件4均到位后，水管和气管分别向水咀8供给水和气，水咀8向热水器内胆1内壁下边缘位置喷射水气混合液，除去搪瓷1-1。吹边过程中，六自由度机器人6驱动水咀组件4和自适应工装5绕热水器内胆1的周转运动，以除去热水器内胆1下边缘内壁整个圆周的搪瓷1-1。转动时，热水器内胆1下边缘和底部始终紧靠水平滚轮21-1和竖直滚轮21-2，以保持水咀8到热水器内胆1内壁的距离L恒定；同时，水平滚轮21-1和竖直滚轮21-2转动，与热水器内胆1之间产生摩擦力较小的滚动摩擦，不会对热水器内胆1产生损伤。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种热水器内胆自适应吹边装置，包括挂钩（2）、积放链（3）和六自由度机器人（6），热水器内胆（1）通过所述挂钩（2）悬吊于所述积放链（3）上，并可跟随所述积放链（3）移动，其特征在于：还包括固定于所述六自由度机器人（6）末端旋转轴的自适应工装（5）及安装于所述自适应工装（5）上的水咀组件（4）；

所述自适应工装（5）包括基座（22）和安装于所述基座（22）上的升降组件、滚轮组件、水平自适应组件及与所述水平自适应组件连接的竖直自适应组件，所述水咀组件（4）固定于所述升降组件顶部，所述升降组件用于带动所述水咀组件（4）升降以调节吹边宽度，所述水平自适应组件和竖直自适应组件分别用于带动所述滚轮组件在水平方向和竖直方向弹性位移，以补偿热水器内胆（1）水平方向和竖直方向的形状及位置误差。

2.根据权利要求1所述的一种热水器内胆自适应吹边装置，其特征在于：所述水平自适应组件包括水平支座（23）、水平导向套（24）、水平弹簧（25）、水平导向轴（26）和水平基板（27），所述水平导向轴（26）两端分别与两个水平支座（23）连接，并通过两个水平支座（23）固定于所述水平基板（27）上；所述水平导向套（24）套接于所述水平导向轴（26）上，可沿所述水平导向轴（26）滑动，并与所述基座（22）固连；所述水平弹簧（25）套接于所述水平导向轴（26）上，设于一个水平支座（23）与所述水平导向套（24）之间，用于实现所述水平导向套（24）沿所述水平导向轴（26）的弹性移动，以带动与所述水平导向套（24）固连的基座（22）及安装于所述基座（22）上的滚轮组件在水平方向弹性位移，补偿热水器内胆（1）水平方向的形状和位置误差。

3.根据权利要求2所述的一种热水器内胆自适应吹边装置，其特征在于：所述竖直自适应组件包括竖直导向轴（28）、竖直弹簧（29）、竖直基板（30）和上导向套（14-2）和下导向套（14-3），所述上导向套（14-2）和所述下导向套（14-3）分别固定于所述水平基板（27）上表面和所述竖直基板（30）上表面，所述竖直导向轴（28）底端与所述上导向套（14-2）连接，顶端穿过所述水平基板（27）与所述上导向套（14-2）连接，所述上导向套（14-2）可带动与其连接的水平基板（27）沿所述竖直导向轴（28）滑动；所述竖直弹簧（29）套接于所述竖直导向轴（28）上，设于所述上导向套（14-2）和所述下导向套（14-3）之间，用于实现所述上导向套（14-2）沿所述竖直导向轴（28）的弹性移动，以带动所述水平自适应组件、与所述水平自适应组件连接的基座（22）及安装于所述基座（22）上的滚轮组件在竖直方向弹性位移，补偿热水器内胆（1）竖直方向的形状和位置误差。

4.根据权利要求3所述的一种热水器内胆自适应吹边装置，其特征在于：所述滚轮组件包括水平滚座（19）、竖直滚座（20）、水平滚轮（21-1）和竖直滚轮（21-2），所述基座（22）上平行固定两个水平滚座（19）并于所述水平滚座（19）上安装所述水平滚轮（21-1），所述竖直滚座（20）安装有所述竖直滚轮（21-2），所述竖直滚轮（21-2）设置于两个水平滚座（19）之间，两个水平滚轮（21-1）和所述竖直滚轮（21-2）分别压紧于所述热水器内胆（1）下边缘和外侧壁，以控制所述水咀组件（4）与所述热水器内胆（1）的相对位置，进而保证所述水咀组件（4）与所述热水器内胆（1）之间的距离一定。

5.根据权利要求3所述的一种热水器内胆自适应吹边装置，其特征在于：所述升降组件包括升降基板（12）、升降导向轴（13）、导向轴套（14-1）、丝杠（15）、带轮（16）、同步带（17）和电机（18），两个导向轴套（14-1）固定于所述基座（22）上，两个升降导向轴（13）分别穿过两个导向轴套（14-1）设置，两端分别与两个升降基板（12）固连，所述丝杠（15）两端分别与两个升降基板（12）转动连接；所述带轮（16）与所述丝杠（15）的螺母固连，所述电机（18）固定于所述基座（22）上，通过所述同步带（17）和所述带轮（16）传动，并通过所述丝杠（15）将旋转运动转换成两个升降导向轴（13）竖直方向的直线运动。

6.根据权利要求4所述的一种热水器内胆自适应吹边装置，其特征在于：还包括夹抱组件（7），所述夹抱组件（7）包括气动手爪（31）和V型夹板（32），所述V型夹板（32）与气动手爪（31）的手指固连，所述气动手爪（31）用于驱动所述V型夹板（32）抱紧热水器内胆（1）外壁。

7.根据权利要求5所述的一种热水器内胆自适应吹边装置，其特征在于：所述水咀组件（4）包括水咀座（11）及固定于其上的水咀（8）、水咀接头（9）和气嘴接头（10），所述水咀接头（9）和所述气嘴接头（10）分别与水管和气管连通，并通过所述水管和所述气管供给水气，由所述水咀（8）喷射水气混合液。

8.根据权利要求3所述的一种热水器内胆自适应吹边装置，其特征在于：所述基座（22）上设空槽（33），所述空槽（33）位于两个水平滚座（19）之间，所述水平基板（27）和所述竖直基板（30）上也于相应位置各设有一个空槽（33）。

9.根据权利要求7所述的一种热水器内胆自适应吹边装置，其特征在于：所述水咀（8）的喷吹方向始终与所述热水器内胆（1）筒体的法线方向重合。

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