CN110509023B - 一种焊环插入装置及焊环自动插入方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊环插入装置及焊环自动插入方法，包括分料设备，还包括导轨、推进插入设备；分料设备用于将焊环逐个输出；导轨用于承接分料设备输出的焊环，并将焊环向推进插入设备输送；推进插入设备包括滚轮、第一推进设备、第二推进设备，滚轮用于将焊环逐个拨动至第一推进设备上，第一推进设备用于将焊环推进至第二推进设备的作用区域内，第二推进设备用于将焊环插入至工件内；其中，第一推进设备的推进方向水平，第二推进设备的推进方向竖直。本发明的目的在于提供一种焊环插入装置及焊环自动插入方法，以解决现有技术中热交换器生产过程中焊环装配效率低下的问题，实现自动、高效的将焊环插入工件内的目的。

Description

一种焊环插入装置及焊环自动插入方法

技术领域

本发明涉及热交换器领域，具体涉及一种焊环插入装置及焊环自动插入方法。

背景技术

在空调，供暖，燃气等热交换行业，大量需求五管、六管热交换器，特别是国家煤改气政策引导，北方热交换器市场需求猛增，整个热交换器生产行业订单已经排到了3年后，市场严重供不应求，甚至出现了有订单不敢接，生产不出来的情况，导致这种情况除了市场良好外，另一个原因就是现有市场上生产设备匮乏，导致生产效率低下，现热交换器行业仍然是一个劳动密集型行业，大部分采用人工装配生产，导致生产效率低下，产品质量不稳定，劳动成本过高，生产环境恶劣对生产人员职业健康产生危害，因此，急需自动化设备提高生产效率，减少人员数量，降低劳动成本，减轻劳动强度，提高质量稳定性，减少返工时间等。

对整个热交换器生产工艺流程分析，可以得出效率最慢的是在焊环的装配环节，现在焊环装配全部采用人工装配，一个热交换器需要分3次，一共90秒才能装配完焊环，这中间还涉及人工装配质量的不稳定性，导致焊接质量无法保证，从而返工浪费更多的人力物力，因此，急需开发一套全自动焊环装配装置，即提高效率，也提高产品质量稳定性，减少返工及零件报废率等，综合分析后，得出现有装配技术存在以下缺点

(1)生产效率低下，一个工件需要90秒左右；

(2)质量不稳定：因焊环卡入工件要将金属焊环胀大才能卡入，因此对人工来说用力较大，比较费体力，同时容易造成人工装配位置不固定，容易偏离，导致焊接质量不好，从而导致工件返工或者报废，浪费更多人力物力，大大降低效率。

(3)作业人员数量多，人工成本高：因为效率低下，需要更多的人工，导致成本大大升高，企业利润降低

(4)环保成本高：因生产加工环境恶劣，劳保用品等耗材消费巨大，导致企业在这方面成本过高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焊环插入装置及焊环自动插入方法，以解决现有技术中热交换器生产过程中焊环装配效率低下的问题，实现自动、高效的将焊环插入工件内的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

一种焊环插入装置，包括分料设备，还包括导轨、推进插入设备；

所述分料设备用于将焊环逐个输出；

所述导轨用于承接分料设备输出的焊环，并将焊环向推进插入设备输送；

所述推进插入设备包括滚轮、第一推进设备、第二推进设备，所述滚轮用于将焊环逐个拨动至第一推进设备上，所述第一推进设备用于将焊环推进至第二推进设备的作用区域内，所述第二推进设备用于将焊环插入至工件内；

其中，所述第一推进设备的推进方向水平，所述第二推进设备的推进方向竖直。

针对现有技术中热交换器生产过程中焊环装配效率低下的问题，本发明提出一种焊环插入装置，焊环提前放入分料设备中，分料设备将焊环逐个输出。其中分料设备为现有技术。分料设备将焊环输出至导轨上，导轨为焊环提供引导，将焊环朝向推进插入设备方向进行输送。

推进插入设备上的滚轮首先通过自身的转动，将导轨上的焊环逐个拨落，使得焊环逐个掉落至第一推进设备内，第一推进设备将焊环向前推进，直至焊环到达第二推进设备的作用区域内，此时由第二推进设备将焊环向下推动。由于工件位于第二推进设备的下方，因此第二推进设备能够驱动焊环直接插入至工件内，完成热交换器中焊环的插入作业。本发明使用时，工人只需提前将工件摆放就位，使得工件上需要插入焊环的位置正对第二推进设备的下方即可，操作十分简单，能够显著的提高生产效率、降低人力消耗。

所述分料设备、导轨、推进插入设备均安装在台面上，所述台面上还设置输送模组，所述输送模组用于将工件输送至焊环插入位置。通过输送模组来将工件稳定的输送至正对第二推进设备下方的位置，避免每次人工摆放工件位置存在误差，确保对每个工件而言焊环插入位置能够保持稳定。

所述台面上设置两个相互正对的焊环插入装置，两个焊环插入装置之间的间距由距离调节装置调节。

所述分料设备、导轨均通过震动将焊环往前输送；所述第一推进设备为丝杠或/和气缸，所述第二推进设备为气缸。第一推进设备优选的包括了依次设置的丝杠和水平气缸，分别依次推进有利于确保推进稳定性。

所述分料设备、导轨、推进插入设备均位于隔音罩内。隔音设备可有效降低分料设备、导轨、推进插入设备的噪音。

一种焊环自动插入方法，包括以下步骤：

(a)装置初始化；

(b)手动将工件放置在输送模组上，输送模组将工件输送至焊环插入位置；

(c)启动分料设备，分料设备将焊环逐个输送至导轨上，导轨将焊环向推进插入设备所在方向输送；

(d)推进插入设备中的滚轮转动，拨动一个焊环掉落至第一推进设备内的丝杠上，丝杠转动，使焊环从丝杠端部向下掉落至下方工位处；

(e)第一推进设备内的水平气缸前推，将焊环推至第二推进设备的正下方，第二推进设备下推，使焊环插入工件中。

本方法操作简单，自动化程度高：操作人员只需将焊环全部倒进分料设备即可，非常简单方便，然后放入工件取下工件，就能全自动安装焊环；并且本申请可扩展性强：后期可根据需要扩展到全自动生产线中，操作人员只需补充焊环就行，工件都不用手动放置。

还包括与所述滚轮相匹配的滚轮计数器；当滚轮计数器检测到滚轮拨动了焊环掉落时，停止滚轮转动，否则，滚轮继续转动直至滚轮计数器检测到有焊环掉落。

还包括与第一推进设备内的丝杠相匹配的丝杠计数器；当丝杠计数器检测到丝杠上的焊环掉落时，停止丝杠转动，否则，丝杠继续转动直至丝杠计数器检测到有焊环掉落。

所述装置初始化包括以下步骤：

(I)将输送模组移动至初始位置，检测是否到位；若不到位，重复移动输送模组，若到位，进入下一步；

(II)将第一推进设备内的水平气缸前推，检测是否前推到位；若不到位，重复前推水平气缸，若到位，进入下一步；

(III)将第二推进设备下推，检测是否下推到位；若不到位，重复下推第二推进设备，若到位，进入下一步；

(IV)收回水平气缸、第二推进设备，检测是否收回到位；若不到位，重复收回，若到位，进入下一步；

(V)转动滚轮、第一推进设备内的丝杠，检测是否有焊环掉落；若没有掉落，重复转动，若掉落，则停止转动，完成初始化。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种焊环插入装置及焊环自动插入方法，焊环插入位置固定，不会因人为因素导致位置偏差，从而影响焊接质量，现有人工方式通常造成一次焊接成功率只有70％左右，后期配有3人对不合格工件进行补充焊接，采用本申请能够有效克服上述缺陷。

2、本发明一种焊环插入装置及焊环自动插入方法，生产效率大幅提高：由原来一个工件需要90秒，提高到了12秒，效率提升7.5倍，相应产能也提高7.5倍。并且本申请只需一个工人操作维护，显著降低了人力消耗。

3、本发明一种焊环插入装置及焊环自动插入方法，大大减轻劳动强度：因焊环为金属件，卡入工件需让焊环胀型卡入，因此对人工操作来说很费体力，采用本申请后，操作人员只需放入工件，踩脚踏开关，取下工件，因此，大大节省了体力，降低了劳动强度。

4、本发明一种焊环插入装置及焊环自动插入方法，操作简单，自动化程度高：操作人员只需将焊环全部倒进分料设备即可，非常简单方便，然后放入工件取下工件，就能全自动安装焊环；并且本申请可扩展性强：后期可根据需要扩展到全自动生产线中，操作人员只需补充焊环就行，工件都不用手动放置。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明具体实施例的结构示意图；

图2为本发明具体实施例去掉隔音罩的结构示意图；

图3为图2中A处的局部放大图；

图4为本发明具体实施例的工作流程图；

图5为本发明具体实施例的初始化流程图；

图6为本发明具体实施例中综合控制柜的控制系统示意图；

图7为本发明具体实施例中推进插入设备的局部示意图；

图8为本发明具体实施例中喇叭形式导向块的局部示意图；

图9为本发明具体实施例中结构限位块的安装示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-分料设备，2-导轨，3-滚轮，4-第一推进设备，5-第二推进设备，6-台面，7-距离调节装置，8-隔音罩，9-滚轮计数器，10-输送模组，11-报警装置，12-推进装置，13-插入装置，14-喇叭形式导向块，15-结构限位块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1至图3所示的一种焊环插入装置，包括分料设备1，还包括导轨2、推进插入设备；

所述分料设备1用于将焊环逐个输出；

所述导轨2用于承接分料设备1输出的焊环，并将焊环向推进插入设备输送；

所述推进插入设备包括滚轮3、第一推进设备4、第二推进设备5，所述滚轮3用于将焊环逐个拨动至第一推进设备4上，所述第一推进设备4用于将焊环推进至第二推进设备5的作用区域内，所述第二推进设备5用于将焊环插入至工件内；

其中，所述第一推进设备4的推进方向水平，所述第二推进设备5的推进方向竖直。

实施例2：

如图1至图3所示的一种焊环插入装置，在实施例1的基础上，所述分料设备1、导轨2、推进插入设备均安装在台面6上，所述台面6上还设置输送模组，所述输送模组用于将工件输送至焊环插入位置。所述台面6上设置两个相互正对的焊环插入装置，两个焊环插入装置之间的间距由距离调节装置7调节。所述分料设备1、导轨2均通过震动将焊环往前输送；所述第一推进设备4为丝杠或/和气缸，所述第二推进设备5为气缸。所述分料设备1、导轨2、推进插入设备均位于隔音罩8内。

本实施例中：

台面：安装桌面用于支撑设备，并且要求具有较高的稳定刚度，以达到降低台面振动效果；

距离调节装置7，具体到本实施例中为调节丝杆：用于调节左右两边分料设备、导轨、推进插入设备之间的间距，以使用不同规格工件，达到通用性要求；

分料设备：分料设备包括了振动设备，隔音设备：分料设备基于震动原理，通过设备震动将焊环往前推进，推进过程中使焊环有序排列输出来。

振动设备：操作人员将焊环倒入振动设备，由该设备自动将焊环排序，按照要求姿态有序的输送出来；

隔音设备：因振动设备噪音较大，隔音设备可有效降低噪音，将噪音控制在65db以内。

导轨：衔接自动分料设备，将分料设备排序好的焊环继续向前推进，有序的进入自动推进插入设备；本实施例中为直震导轨，通过给轨道施加震动作为动力，将焊环推进。

推进插入设备：将进入的焊环推进，并且插入工件，完成焊环组装；通过气缸将焊环推进，且有限位结构件保证焊环竖直状态不歪曲，能够实现高效快速的推进焊环。所述推进插入设备具体如图7所示，推进装置12前端设置结构导向，保证焊环不偏移，推进装置12将焊环推到最前端，由插入装置13将焊环插入工件。本实施例中推进装置12、插入装置13均为气缸。

状态显示及报警装置11：显示设备状态，包括自动模式，手动模式，当设备异常可报警，焊环缺料也可报警，提示操作人员补充原料等；

输送模组：用于工件安装定位，操作人员将工件可方便的放入；

气动控制柜：用于控制设备所有启动元器件动作；

电器控制柜：用于单套设备所有电器控制

综合控制柜：如图6所示，适用于多套设备联机工作，可同时控制多台设备的操作，并且显示多套设备工作状态。

本实施例操作台面长度为3米，宽度为1米，均采用型材焊接工艺，大大降低成本，增加支撑台面稳定性，台面下方左边为气动控制柜，右边为电器控制柜，操作维护简单易懂，并且布线均可在台面下方，做到简洁美观，规矩整齐，控制柜采用钣金折弯，成本低，可扩展性强，控制柜门均采用成熟把手配打孔形式，操作简单方便，操作台面上方分为左右两部分，左右两部分组成一致，只是镜像对称的，均由距离调节装置7、分料设备1、导轨、推进插入设备组成，其中分料设备、导轨、推进插入设备放置在一个平板上，可通过距离调节装置7的丝杆进行前后位置移动，以适应不同规格工件，在移动模组后面安装有状态显示及报警装置11，不同设备之间线缆规整后均采用盖板遮挡，外表干净美观。

整套设备通过合理的结构设计和优选的器件来减小设备的尺寸，在不影响强度的情况下尽可能对结构件进行减重。设置方便搬运移动的叉车臂位置，以方便搬运和调试，整个设备无论是在调试，安装，使用及后期维护，都非常符合人机工程学，能够很方便的进行。

工件采用伺服电机驱动的方式，同时添加位置传感器，对工件位置实施精确控制，自动推进插入设备采用气动装置，可方便的调节力的大小，根据不同工件选择最优力度。即满足要求，也满足经济性，更能更好的适应多规格，多品种工件的差异性。

因焊环差异性太大，同时要求12个位置要能够准确的插入焊环，因此对设计精度及焊环位置纠正提出了较高的要求，位置保证通过结构限位，在调解时能够很方便的确定需要的位置，焊环位置纠正通过如图8所示的喇叭形式导向块14，将不竖直的焊环纠正成竖直状态，从而保证精度。

整个设备安装方便，通过叉车直接放置在地面即可，无需地锚，对地面没有特别要求，在选择某一型号工件时，首先要确定该型号横向和纵向间距，横向间距通过丝杆调节，具体位置通过相应刻度尺进行观察，纵向间距通过如图9所示的结构限位块15进行调节确认。向内和向外均通过结构限位块15进行调节间距，以满足不同规格工件。

本实施例能够取得的有益效果包括：

1、生产效率大幅提高：由原来一个工件需要90秒，提高到了12秒，效率提升7.5倍，相应产能也提高7.5倍，大大解决了生产订单忙不过来的现状；

2、质量稳定性高：全自动设备焊环插入位置固定，不会因人为因素导致位置偏差，从而影响焊接质量，现有人工方式通常造成一次焊接成功率只有70％左右，后期配有3人对不合格工件进行补充焊接，采用全自动设备后，一次焊接成功率可提高到95％以上，一个人员就足够了，而且工作量大大减少；

3、大大节省企业成本：全自动设备只需一个人操作维护，效率提升7.5倍，相当于省下了6.5个操作工人，同时节省了后期补充焊接2个人员，合计节省8.5个人，对企业来说，节省人工每年接近100万；

4、大大减轻劳动强度：因焊环为金属件，卡入工件需让焊环胀型卡入，因此对人工操作来说很费体力，采用自动化设备后，操作人员只需放入工件，踩脚踏开关，取下工件，因此，大大节省了体力，降低了劳动强度；

5、降低环保耗材成本：因企业工作环境恶劣，操作人员手工操作时，需配备隔音耳机，手套，口罩等多项耗材，全自动设备大大减少了人工，同时也大大减少了环保耗材成本；

6、本发明结构紧凑、尺寸小、安装简单、维护方便，环境适应性强，具有良好的稳定性和可靠性。

7、本发明通过开机自检功能，初始化功能，检查状态并反馈到控制终端，并在显示终端上显示当前状态，方便操作人员检查，避免出现位置错误和安全事故。

实施例3：

一种焊环自动插入方法，如图4与图5所示，包括以下步骤：

(a)装置初始化；

(b)手动将工件放置在输送模组上，输送模组将工件输送至焊环插入位置；

(c)启动分料设备1，分料设备1将焊环逐个输送至导轨2上，导轨2将焊环向推进插入设备所在方向输送；

(d)推进插入设备中的滚轮3转动，拨动一个焊环掉落至第一推进设备4内的丝杠上，丝杠转动，使焊环从丝杠端部向下掉落至下方工位处；

(e)第一推进设备4内的水平气缸前推，将焊环推至第二推进设备5的正下方，第二推进设备5下推，使焊环插入工件中。

优选的，还包括与所述滚轮3相匹配的滚轮计数器9；当滚轮计数器9检测到滚轮3拨动了焊环掉落时，停止滚轮3转动，否则，滚轮3继续转动直至滚轮计数器9检测到有焊环掉落。

优选的，还包括与第一推进设备4内的丝杠相匹配的丝杠计数器；当丝杠计数器检测到丝杠上的焊环掉落时，停止丝杠转动，否则，丝杠继续转动直至丝杠计数器检测到有焊环掉落。

优选的，所述装置初始化包括以下步骤：

(I)将输送模组移动至初始位置，检测是否到位；若不到位，重复移动输送模组，若到位，进入下一步；

(II)将第一推进设备4内的水平气缸前推，检测是否前推到位；若不到位，重复前推水平气缸，若到位，进入下一步；

(III)将第二推进设备5下推，检测是否下推到位；若不到位，重复下推第二推进设备5，若到位，进入下一步；

(IV)收回水平气缸、第二推进设备5，检测是否收回到位；若不到位，重复收回，若到位，进入下一步；

(V)转动滚轮3、第一推进设备4内的丝杠，检测是否有焊环掉落；若没有掉落，重复转动，若掉落，则停止转动，完成初始化。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种焊环插入装置，包括分料设备（1），其特征在于，还包括导轨（2）、推进插入设备；

所述分料设备（1）用于将焊环逐个输出；

所述导轨（2）用于承接分料设备（1）输出的焊环，并将焊环向推进插入设备输送；

所述推进插入设备包括滚轮（3）、第一推进设备（4）、第二推进设备（5），所述滚轮（3）用于将焊环逐个拨动至第一推进设备（4）上，所述第一推进设备（4）用于将焊环推进至第二推进设备（5）的作用区域内，所述第二推进设备（5）用于将焊环插入至工件内；

其中，所述第一推进设备（4）的推进方向水平，所述第二推进设备（5）的推进方向竖直；

所述第二推进设备（5）包括用于将焊环推到工件前端的推进装置（12），还包括用于将焊环插入工件的插入装置（13）；

推进装置（12）的前端设置用于焊环纠偏的结构导向，所述结构导向为：位于插入装置（13）下方且位于推进装置（12）前方的喇叭形式导向块（14），用于将不竖直的焊环纠正成竖直状态。

2.根据权利要求1所述的一种焊环插入装置，其特征在于，所述分料设备（1）、导轨（2）、推进插入设备均安装在台面（6）上，所述台面（6）上还设置输送模组（10），所述输送模组用于将工件输送至焊环插入位置。

3.根据权利要求2所述的一种焊环插入装置，其特征在于，所述台面（6）上设置两个相互正对的焊环插入装置，两个焊环插入装置之间的间距由距离调节装置（7）调节。

4.根据权利要求1所述的一种焊环插入装置，其特征在于，所述分料设备（1）、导轨（2）均通过震动将焊环往前输送；所述第一推进设备（4）为丝杠或/和气缸，所述第二推进设备（5）为气缸。

5.根据权利要求1所述的一种焊环插入装置，其特征在于，所述分料设备（1）、导轨（2）、推进插入设备均位于隔音罩（8）内。

6.一种焊环自动插入方法，其特征在于，包括以下步骤：

（a）装置初始化；

（b）手动将工件放置在输送模组上，输送模组将工件输送至焊环插入位置；

（c）启动分料设备（1），分料设备（1）将焊环逐个输送至导轨（2）上，导轨（2）将焊环向推进插入设备所在方向输送；

（d）推进插入设备中的滚轮（3）转动，拨动一个焊环掉落至第一推进设备（4）内的丝杠上，丝杠转动，使焊环从丝杠端部向下掉落至下方工位处；

（e）第一推进设备（4）内的水平气缸前推，将焊环推至第二推进设备（5）的正下方，第二推进设备（5）下推，使焊环插入工件中。

7.根据权利要求6所述的一种焊环自动插入方法，其特征在于，还包括与所述滚轮（3）相匹配的滚轮计数器（9）；当滚轮计数器（9）检测到滚轮（3）拨动了焊环掉落时，停止滚轮（3）转动，否则，滚轮（3）继续转动直至滚轮计数器（9）检测到有焊环掉落。

8.根据权利要求6所述的一种焊环自动插入方法，其特征在于，还包括与第一推进设备（4）内的丝杠相匹配的丝杠计数器；当丝杠计数器检测到丝杠上的焊环掉落时，停止丝杠转动，否则，丝杠继续转动直至丝杠计数器检测到有焊环掉落。

9.根据权利要求6所述的一种焊环自动插入方法，其特征在于，所述装置初始化包括以下步骤：

（

）将输送模组移动至初始位置，检测是否到位；若不到位，重复移动输送模组，若到位，进入下一步；

（

）将第一推进设备（4）内的水平气缸前推，检测是否前推到位；若不到位，重复前推水平气缸，若到位，进入下一步；

（

）将第二推进设备（5）下推，检测是否下推到位；若不到位，重复下推第二推进设备（5），若到位，进入下一步；

（

）收回水平气缸、第二推进设备（5），检测是否收回到位；若不到位，重复收回，若到位，进入下一步；

（

）转动滚轮（3）、第一推进设备（4）内的丝杠，检测是否有焊环掉落；若没有掉落，重复转动，若掉落，则停止转动，完成初始化。

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