CN110665855A - 一种电控阀性能全自动检测设备 - Google Patents

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傅建中
葛汝林
李志凯
王光林
徐冠华
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Abstract

本发明提出的是一种电控阀性能全自动检测设备，其结构包括设备支架、上料模组、检测模组、机器人模组、下料模组及不合格品下料模组；其中上料模组安装于设备支架的顶部上表面前侧左端，下料模组安装于设备支架的顶部上表面前侧右端，检测模组设于上料模组和下料模组之间，机器人模组安装于设备支架前侧的凸出部分，不合格品下料模组设于设备支架顶部边缘靠近上料模组的一侧。本发明利用机器人和直线模组实现设备的自动化，通过多工位检测提高生产效率；通过上料扫码枪实现对产品的一对一数据记录，并且可追溯；通过机器人模组的上料夹爪和下料夹爪设计提高设备的上料和下料效率。

Description

一种电控阀性能全自动检测设备
技术领域
本发明/本发明涉及的是一种电控阀性能全自动检测设备，属于自动化装备技术领域。
背景技术
电控阀是用电磁控制的基础工业元件设备，用于在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。由于电控阀在现代化工业生产中的广泛应用，且往往位于关键的控制部位，对电控阀的质量要求也逐日提高。目前电控阀的检测设备为人工操作单工位检测，性能检测的要求项目多且复杂；随着工业流水线整体产能的不断提升，生产效率要求提高，人工成本也在不断增加，如果为了适应产能增加人工检测岗位，会导致生产线的成本提高，占地面积增大，人工效率也很难达到最优化。因此实现电控阀性能检测的自动化越来越受现有技术的重视。
发明内容
本发明的目的是克服现有电控阀人工性能检测方法设备存在的上述缺陷，提出一种电控阀性能全自动检测设备，其结构原理简单，占地面积小，多工位同时检测保证电控阀生产产能和效率，一台机器人能实现上料和下料功能，能最大化的利用机器人功能，节省人工成本。
本发明的技术解决方案：一种电控阀性能全自动检测设备，其结构包括设备支架、上料模组、检测模组、机器人模组、下料模组及不合格品下料模组；其中上料模组安装于设备支架的顶部上表面前侧左端，下料模组安装于设备支架的顶部上表面前侧右端，检测模组设于上料模组和下料模组之间，机器人模组安装于设备支架前侧的凸出部分，不合格品下料模组设于设备支架顶部边缘靠近上料模组的一侧。
所述的设备支架包括焊接支架、安装大板和支架地脚，其中焊接支架整体呈长方体形，安装大板固定在焊接支架顶部，若干支架地脚分别设于焊接支架与地面相接的节点处。
所述的上料模组包括上料模组焊接支架、上料直线模组、扫码枪、扫码枪安装支架、地脚、产品工装安装板、上料产品工装、产品方向限位柱；其中4个地脚安装在上料模组安装支架的底部，上料直线模组和扫码枪安装支架固定在上料模组安装支架的顶部，扫码枪安装在扫码枪安装支架上，产品工装安装板安装在上料直线模组的右端，上料产品工装安装在产品工装安装板的上表面，并由2根产品方向限位柱固定。
所述的检测模组包括安装支架和多套并列设于安装支架内部的检测机构，每套检测机构包括检测工装、压紧标准气缸、导向轴、直线轴承、压头、压头安装板、插针滑台气缸、探针安装座、探针、顶升薄型气缸、顶升杆；其中压紧标准气缸设于安装支架的顶部前侧，导向轴通过直线轴承安装于压紧标准气缸的后侧，压头通过压头安装板安装于压紧标准气缸的正下方；插针滑台气缸设于安装支架的底部后侧，探针安装座安装在插针滑台气缸的前侧，探针安装于探针安装座的前侧；检测工装设于安装支架的底部前侧，并通过顶升杆连接安装于其底部的顶升薄型气缸。
所述的机器人模组包括机器人安装底座、四轴机器人、夹爪安装板、固定法兰、平行夹爪气缸、夹爪；其中四轴机器人安装于机器人安装底座的顶部，固定法兰安装于四轴机器人底部的Z轴上，夹爪安装板安装于固定法兰下方，2个平行夹爪气缸分别对称安装在夹爪安装板的底部两侧，每个平行夹爪气缸的下侧安装有1个夹爪。
所述的下料模组包括下料直线模组安装板、下料直线模组、工装安装板、产品工装、产品限位柱；其中下料直线模组安装在下料直线模组安装板的上表面，采用伺服电机驱动；工装安装板安装在下料直线模组的上表面左侧，产品工装安装在工装安装板的上表面，并由2根产品限位柱固定。
所述的不合格品下料模组包括安装板、无杆气缸、料盒安装板、料盒、料盒盖板；其中1对无杆气缸安装于安装板的上表面后侧，每个无杆气缸与1个料盒安装板相连接，料盒安装在料盒安装板的上表面，料盒盖板安装在料盒上方。
电控阀性能全自动检测设备的工作方法具体包括如下步骤：
①将待测电控阀放置进上料产品工装中，上料直线模组在伺服电机驱动下，将上料产品工装精准的运行到制定位置，扫码枪读取电控阀上二维码并且记录上传，然后等待机器人模组抓取电控阀；当电控阀被机器人模组抓取完成后，上料直线模组回运动到初始位置，等待下一个电控阀放置到上料产品工装内；
②机器人模组将从上料模组抓取的电控阀放置到检测模组的检测工装内，待机器人模组退出后，压紧标准气缸下压，通过压头将电控阀压到位，并保证测试过程中电控阀不被气压顶出，导向轴和直线轴承在压紧标准气缸的运动过程中起导向和防止旋转作用；压紧标准气缸下压到位后，插针滑台气缸和探针安装座、探针运动，使得针与电控阀插头处的插针接触；
③压紧标准气缸和插针滑台气缸到位后开始对电控阀进行测试，测试完成后压紧标准气缸和插针滑台气缸都退回起始位置，顶升杆在顶升薄型气缸运动下将电控阀顶出工装，方便机器人模组抓取；检测模组内的多套检测机构同时对多个电控阀进行检测；
④机器人模组通过夹爪从上料模组继续抓取1个待测的电控阀，当检测模组中的一个工位测试完成之后，机器人模组运行到检测模组上方，用另一个空的夹爪夹取检测完成电控阀，然后放入待检测的电控阀；如果测试完成的电控阀判定的为合格品，则机器人模组将电控阀放置到下料模组，如果测试完成的电控阀判定的为不合格品，则机器人模组将电控阀放置到不合格品下料模组；
⑤下料模组中的下料直线模组将固定其上的产品工装运动到下料指定位置，机器人模组将电控阀合格品放置到产品工装内，然后下料直线模组将电控阀传输至下一测试台的上料位置；
⑥不合格品下料模组中的无杆气缸将与其连接的料盒运动到下料指定位置，机器人模组将电控阀不合格品放置到不合格品下料模组中的2个料盒内，当其中一个工位的料盒放满时，通过无杆气缸将其运送出来，机器人模组继续将不合格的电控阀放置到另一工位的料盒，避免单工位填满引起停机。
本发明的优点：
1）通过机器人模组，实现了电控阀性能全自动检测设备的全自动化，提高生产效率，降低了操作者的劳动强度，降低了人工成本；
2）通过扫码枪和检测工位的自动化，实现了监测数据的准确的记录，和电控阀数据的可追溯性；
3）通过检测模组的多工位检测，提高了检测效率；
4）通过机器人的双夹爪设计，合理规划了机器人的运动，节省节拍，提高生产效率；
5）通过不合格品下料模组双工位设计，合理规划了不合格品的下料顺序，避免不必要的停机和等待。
附图说明
附图1是一种电控阀性能全自动检测设备的整体结构示意图。
附图2是设备支架的结构示意图。
附图3是上料模组的结构示意图。
附图4是检测模组的结构示意图。
附图5是检测模组的机构局部示意图。
附图6是机器人模组的结构示意图。
附图7是下料模组的机构示意图。
附图8是不合格品下料模组的结构示意图。
附图9是检测气路原理图。
附图10是电气控制原理图。
其中1是设备支架，2是上料模组，3是检测模组，4是机器人模组，5是下料模组，6是不合格品下料模组；11是焊接支架，12是安装大板；21是上料模组焊接支架，22是上料直线模组，23是扫码枪，24是扫码枪安装支架，25是地脚，26是产品工装安装板，27是上料产品工装，28是产品方向限位柱；31是安装支架，32是检测机构；3201是检测工装，3202是压紧标准气缸，3203是导向轴，3204是直线轴承，3205是压头，3206是压头安装板，3207是插针滑台气缸，3208是探针安装座，3209是探针，3210是顶升薄型气缸，3211是顶升杆；41是机器人安装底座，42是四轴机器人，43是夹爪安装板，44是固定法兰，45是平行夹爪气缸，46是夹爪；51是下料直线模组安装板，52是下料直线模组，53是工装安装板，54是产品工装，55是产品限位柱；61是安装板，62是无杆气缸，63是料盒安装板，64是料盒，65是料盒盖板。
具体实施方式
如图1所示，一种电控阀性能全自动检测设备，其结构包括设备支架1、上料模组2、检测模组3、机器人模组4、下料模组5及不合格品下料模组6；其中上料模组2安装于设备支架1的顶部上表面前侧左端，下料模组5安装于设备支架1的顶部上表面前侧右端，检测模组3设于上料模组2和下料模组5之间，机器人模组4安装于设备支架1前侧的凸出部分，不合格品下料模组6设于设备支架1顶部边缘靠近上料模组2的一侧。
如图2所示，所述的设备支架1包括焊接支架11、安装大板12和支架地脚13，其中焊接支架11整体呈长方体形，安装大板12固定在焊接支架11顶部，若干支架地脚13分别设于焊接支架11与地面相接的节点处。设备支架1用于固定上料模组2、检测模组3、机器人模组4、下料模组5及不合格品下料模组6。
如图3所示，所述的上料模组2包括上料模组焊接支架21、上料直线模组22、扫码枪23、扫码枪安装支架24、地脚25、产品工装安装板26、上料产品工装27、产品方向限位柱28；其中4个地脚25安装在上料模组安装支架21的底部，上料直线模组22和扫码枪安装支架24固定在上料模组安装支架21的顶部，扫码枪23安装在扫码枪安装支架24上，产品工装安装板26安装在上料直线模组22的右端，上料产品工装27安装在产品工装安装板26的上表面，并由2根产品方向限位柱28固定。
如图4、图5所示，所述的检测模组3包括安装支架31和多套并列设于安装支架31内部的检测机构32，每套检测机构32包括检测工装3201、压紧标准气缸3202、导向轴3203、直线轴承3204、压头3205、压头安装板3206、插针滑台气缸3207、探针安装座3208、探针3209、顶升薄型气缸3210、顶升杆3211；其中压紧标准气缸3202设于安装支架31的顶部前侧，导向轴3203通过直线轴承3204安装于压紧标准气缸3202的后侧，压头3205通过压头安装板3206安装于压紧标准气缸3202的正下方；插针滑台气缸3207设于安装支架31的底部后侧，探针安装座3208安装在插针滑台气缸3207的前侧，探针3209安装于探针安装座3208的前侧；检测工装3201设于安装支架31的底部前侧，并通过顶升杆3211连接安装于其底部的顶升薄型气缸3210。
如图6所示，所述的机器人模组4包括机器人安装底座41、四轴机器人42、夹爪安装板43、固定法兰44、平行夹爪气缸45、夹爪46；其中四轴机器人42安装于机器人安装底座41的顶部，固定法兰44安装于四轴机器人42底部的Z轴上，夹爪安装板43安装于固定法兰44下方，2个平行夹爪气缸45分别对称安装在夹爪安装板43的底部两侧，每个平行夹爪气缸45的下侧安装有1个夹爪46。机器人模组4采用双夹爪设计，一个夹爪46用于抓取待测电控阀，另一个夹爪46用于抓取加测完成的电控阀；夹爪46采用平行夹爪气缸45进行加持，其占用空间小，张开闭合的行程大；四轴机器人42采用雅马哈四轴机器人，具有速度快，精度高，性能稳定等特点。
如图7所示，所述的下料模组5包括下料直线模组安装板51、下料直线模组52、工装安装板53、产品工装54、产品限位柱55；其中下料直线模组52安装在下料直线模组安装板51的上表面，采用伺服电机驱动，能精准运动指定位置；工装安装板53安装在下料直线模组52的上表面左侧，产品工装54安装在工装安装板53的上表面，并由2根产品限位柱55固定。
如图8所示，所述的不合格品下料模组6包括安装板61、无杆气缸62、料盒安装板63、料盒64、料盒盖板65；其中1对无杆气缸62安装于安装板61的上表面后侧，每个无杆气缸62与1个料盒安装板63相连接，料盒64安装在料盒安装板63的上表面，料盒盖板65安装在料盒64上方；料盒64、料盒盖板65为栅格设计，一个栅格放置一个电控阀，避免电控阀之间碰撞而造成零件损伤。
电控阀性能全自动检测设备的检测气路结构如图9所示，其电气控制原理如图10所示。
电控阀性能全自动检测设备的工作方法，具体包括如下步骤：
①将待测电控阀放置进上料产品工装27中，上料直线模组22在伺服电机驱动下，将上料产品工装27精准的运行到制定位置，扫码枪23读取电控阀上二维码并且记录上传，然后等待机器人模组4抓取电控阀；当电控阀被机器人模组4抓取完成后，上料直线模组22回运动到初始位置，等待下一个电控阀放置到上料产品工装27内；
②机器人模组4将从上料模组2抓取的电控阀放置到检测模组3的检测工装3201内，待机器人模组4退出后，压紧标准气缸3202下压，通过压头3205将电控阀压到位，并保证测试过程中电控阀不被气压顶出，导向轴3203和直线轴承3204在压紧标准气缸3202的运动过程中起导向和防止旋转作用；压紧标准气缸3202下压到位后，插针滑台气缸3207和探针安装座3208、探针3209运动，使得探针3209与电控阀插头处的插针接触，探针3209选用弹性导电材料，保证不会与插针硬接触而相互损害；
③压紧标准气缸3202和插针滑台气缸3207到位后开始对电控阀进行测试，测试完成后压紧标准气缸3202和插针滑台气缸3207都退回起始位置，顶升杆3211在顶升薄型气缸3210运动下将电控阀顶出工装，方便机器人模组抓取；检测模组3内的多套检测机构32同时对多个电控阀进行检测，提高产能；
④机器人模组4通过夹爪46从上料模组2继续抓取1个待测的电控阀，当检测模组3中的一个工位测试完成之后，机器人模组4运行到检测模组3上方，用另一个空的夹爪46夹取检测完成电控阀，然后放入待检测的电控阀；如果测试完成的电控阀判定的为合格品，则机器人模组4将电控阀放置到下料模组5，如果测试完成的电控阀判定的为不合格品，则机器人模组4将电控阀放置到不合格品下料模组6；
⑤下料模组5中的下料直线模组52将固定其上的产品工装54运动到下料指定位置，机器人模组4将电控阀合格品放置到产品工装54内，然后下料直线模组52将电控阀传输至下一测试台的上料位置；
⑥不合格品下料模组6中的无杆气缸62将与其连接的料盒64运动到下料指定位置，机器人模组4将电控阀不合格品放置到不合格品下料模组6中的2个料盒64内，当其中一个工位的料盒64放满时，通过无杆气缸62将其运送出来，机器人模组4继续将不合格的电控阀放置到另一工位的料盒64，避免单工位填满引起停机。
本发明设备采用的气动元器件（包括压紧标准气缸3202、插针滑台气缸3207、顶升薄型气缸3210）的品牌为亚德客，扫码枪23型号是基恩士SR-710，四轴机器人42型号为雅马哈YK-600，电气元器件品牌选用西门子、欧姆龙等。
本发明的技术方案通过上料模组2、检测模组3、机器人模组4、下料模组5及不合格品下料模组6配合，能够有效地实现电控阀性能检测的自动上料、自动检测、自动区分合格和不合格品及自动下料，实现设备的全自动化；通过检测模组3、机器人模组4、不合格品下料模组6的多工位，实现了设备的产能效率的综合提升。
以上所述是本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明专利的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容进行等效结构变换或修饰均应认为落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种电控阀性能全自动检测设备，其特征是包括设备支架（1）、上料模组（2）、检测模组（3）、机器人模组（4）、下料模组（5）及不合格品下料模组（6）；其中上料模组（2）安装于设备支架（1）的顶部上表面前侧左端，下料模组（5）安装于设备支架（1）的顶部上表面前侧右端，检测模组（3）设于上料模组（2）和下料模组（5）之间，机器人模组（4）安装于设备支架（1）前侧的凸出部分，不合格品下料模组（6）设于设备支架（1）顶部边缘靠近上料模组（2）的一侧。
2.根据权利要求1所述的一种电控阀性能全自动检测设备，其特征是所述的设备支架（1）包括焊接支架（11）、安装大板（12）和支架地脚（13），其中焊接支架（11）整体呈长方体形，安装大板（12）固定在焊接支架（11）顶部，若干支架地脚（13）分别设于焊接支架（11）与地面相接的节点处。
3.根据权利要求1所述的一种电控阀性能全自动检测设备，其特征是所述的上料模组（2）包括上料模组焊接支架（21）、上料直线模组（22）、扫码枪（23）、扫码枪安装支架（24）、地脚（25）、产品工装安装板（26）、上料产品工装（27）、产品方向限位柱（28）；其中4个地脚（25）安装在上料模组安装支架（21）的底部，上料直线模组（22）和扫码枪安装支架（24）固定在上料模组安装支架（21）的顶部，扫码枪（23）安装在扫码枪安装支架（24）上，产品工装安装板（26）安装在上料直线模组（22）的右端，上料产品工装（27）安装在产品工装安装板（26）的上表面，并由2根产品方向限位柱（28）固定。
4.根据权利要求1所述的一种电控阀性能全自动检测设备，其特征是所述的检测模组（3）包括安装支架（31）和多套并列设于安装支架（31）内部的检测机构（32），每套检测机构（32）包括检测工装（3201）、压紧标准气缸（3202）、导向轴（3203）、直线轴承（3204）、压头（3205）、压头安装板（3206）、插针滑台气缸（3207）、探针安装座（3208）、探针（3209）、顶升薄型气缸（3210）、顶升杆（3211）；其中压紧标准气缸（3202）设于安装支架（31）的顶部前侧，导向轴（3203）通过直线轴承（3204）安装于压紧标准气缸（3202）的后侧，压头（3205）通过压头安装板（3206）安装于压紧标准气缸（3202）的正下方；插针滑台气缸（3207）设于安装支架（31）的底部后侧，探针安装座（3208）安装在插针滑台气缸（3207）的前侧，探针（3209）安装于探针安装座（3208）的前侧；检测工装（3201）设于安装支架（31）的底部前侧，并通过顶升杆（3211）连接安装于其底部的顶升薄型气缸（3210）。
5.根据权利要求1所述的一种电控阀性能全自动检测设备，其特征是所述的机器人模组（4）包括机器人安装底座（41）、四轴机器人（42）、夹爪安装板（43）、固定法兰（44）、平行夹爪气缸（45）、夹爪（46）；其中四轴机器人（42）安装于机器人安装底座（41）的顶部，固定法兰（44）安装于四轴机器人（42）底部的Z轴上，夹爪安装板（43）安装于固定法兰（44）下方，2个平行夹爪气缸（45）分别对称安装在夹爪安装板（43）的底部两侧，每个平行夹爪气缸（45）的下侧安装有1个夹爪（46）。
6.根据权利要求1所述的一种电控阀性能全自动检测设备，其特征是所述的下料模组（5）包括下料直线模组安装板（51）、下料直线模组（52）、工装安装板（53）、产品工装（54）、产品限位柱（55）；其中下料直线模组（52）安装在下料直线模组安装板（51）的上表面，采用伺服电机驱动；工装安装板（53）安装在下料直线模组（52）的上表面左侧，产品工装（54）安装在工装安装板（53）的上表面，并由2根产品限位柱（55）固定。
7.根据权利要求1所述的一种电控阀性能全自动检测设备，其特征是所述的不合格品下料模组（6）包括安装板（61）、无杆气缸（62）、料盒安装板（63）、料盒（64）、料盒盖板（65）；其中1对无杆气缸（62）安装于安装板（61）的上表面后侧，每个无杆气缸（62）与1个料盒安装板（63）相连接，料盒（64）安装在料盒安装板（63）的上表面，料盒盖板（65）安装在料盒（64）上方。
8.如权利要求1所述的一种电控阀性能全自动检测设备的工作方法，其特征是具体包括如下步骤：
①将待测电控阀放置进上料产品工装（27）中，上料直线模组（22）在伺服电机驱动下，将上料产品工装（27）精准的运行到制定位置，扫码枪（23）读取电控阀上二维码并且记录上传，然后等待机器人模组（4）抓取电控阀；当电控阀被机器人模组（4）抓取完成后，上料直线模组（22）回运动到初始位置，等待下一个电控阀放置到上料产品工装（27）内；
②机器人模组（4）将从上料模组（2）抓取的电控阀放置到检测模组（3）的检测工装（3201）内，待机器人模组（4）退出后，压紧标准气缸（3202）下压，通过压头（3205）将电控阀压到位，并保证测试过程中电控阀不被气压顶出，导向轴（3203）和直线轴承（3204）在压紧标准气缸（3202）的运动过程中起导向和防止旋转作用；压紧标准气缸（3202）下压到位后，插针滑台气缸（3207）和探针安装座（3208）、探针（3209）运动，使得针（3209）与电控阀插头处的插针接触；
③压紧标准气缸（3202）和插针滑台气缸（3207）到位后开始对电控阀进行测试，测试完成后压紧标准气缸（3202）和插针滑台气缸（3207）都退回起始位置，顶升杆（3211）在顶升薄型气缸（3210）运动下将电控阀顶出工装，方便机器人模组抓取；检测模组（3）内的多套检测机构（32）同时对多个电控阀进行检测；
④机器人模组（4）通过夹爪（46）从上料模组（2）继续抓取1个待测的电控阀，当检测模组（3）中的一个工位测试完成之后，机器人模组（4）运行到检测模组（3）上方，用另一个空的夹爪（46）夹取检测完成电控阀，然后放入待检测的电控阀；如果测试完成的电控阀判定的为合格品，则机器人模组（4）将电控阀放置到下料模组（5），如果测试完成的电控阀判定的为不合格品，则机器人模组（4）将电控阀放置到不合格品下料模组（6）；
⑤下料模组（5）中的下料直线模组（52）将固定其上的产品工装（54）运动到下料指定位置，机器人模组（4）将电控阀合格品放置到产品工装（54）内，然后下料直线模组（52）将电控阀传输至下一测试台的上料位置；
⑥不合格品下料模组（6）中的无杆气缸（62）将与其连接的料盒（64）运动到下料指定位置，机器人模组（4）将电控阀不合格品放置到不合格品下料模组（6）中的2个料盒（64）内，当其中一个工位的料盒（64）放满时，通过无杆气缸（62）将其运送出来，机器人模组（4）继续将不合格的电控阀放置到另一工位的料盒（64），避免单工位填满引起停机。
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