CN111069880A - 一种用于锅炉阀门的卡子自动化安装设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于锅炉阀门的卡子自动化安装设备及其控制方法，具有自动化程度高、效率高、检测精度高等特点，其技术方案要点是包括机架、旋转工作台、阀体上料工位、阀体检测工位、卡子上料工位、高度检测工位、中心位置检测工位和下料工位，旋转工作台安装于机架上，且机架底部设有用于驱动旋转工作台转动的第一驱动装置，阀体上料工位、阀体检测工位、卡子上料工位、高度检测工位、中心位置检测工位和下料工位依次沿旋转工作台的旋转路径呈环向设置，旋转工作台还设有若干用于阀体固定的第一夹座，本发明适用于阀门安装技术领域。

Description

一种用于锅炉阀门的卡子自动化安装设备及其控制方法

技术领域

本发明属于阀门安装技术领域，特指一种用于锅炉阀门的卡子自动化安装设备及其控制方法。

背景技术

卡子为弹性件，安装于阀门内部，其主要用于固定温度探头等测量部件，现有的卡子安装方式主要采用小型冲压机，需要人工控制且人工上下料，生产效率低，且安装质量检测只能通过人工检测，效率低，检测精度差，因此进行了本设备的研发，使其成为集自动上料、自动安装、自动检测、自动下料为一体的卡子安装专用设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于锅炉阀门的卡子自动化安装设备其控制方法，具有自动化程度高、效率高、检测精度高等特点。

本发明的目的是这样实现的：一种用于锅炉阀门的卡子自动化安装设备，其特征在于：包括机架、旋转工作台、阀体上料工位、阀体检测工位、卡子上料工位、高度检测工位、中心位置检测工位和下料工位，旋转工作台安装于机架上，且机架底部设有用于驱动旋转工作台转动的第一驱动装置，阀体上料工位、阀体检测工位、卡子上料工位、高度检测工位、中心位置检测工位和下料工位依次沿旋转工作台的旋转路径呈环向设置，旋转工作台还设有若干用于阀体固定的第一夹座，阀体上料工位用于将阀体自动上料至旋转工作台的第一夹座上，阀体检测工位用于检测阀体是否放置于第一夹座上，卡子上料工位用于卡子的自动上料且将卡子安装于阀体内，高度检测工位用于检测卡子的安装高度，中心位置检测工位用于检测卡子是否偏移，下料工位用于合格品和不合格品的分开下料，第一夹座包括安装于旋转工作台上的底座、置于底座上的限位卡环和限位卡块，限位卡块置于限位卡环的一侧，且限位卡块上设有限位槽。

本发明进一步设置为：所述阀体上料工位包括阀体输送装置和阀体上料装置，阀体输送装置包括第一输送带、置于第一输送带上的第二夹座和用于限制第二夹座移动的限位组件，限位组件为两组且均包括顶杆和用于驱动顶杆伸缩的限位气缸，阀体上料装置包括第一气爪、用于驱动第一气爪升降的第一升降气缸和用于驱动第一气爪在第一输送带与旋转工作台之间平移的第一平移气缸。

本发明进一步设置为：所述阀体检测工位包括位于机架上的支架和安装于支架上的第一光电传感器，第一光电传感器包括第一发送端和第一接收端，第一发送端和第一接收端分别位于阀体移动路径的两侧上。

本发明进一步设置为：所述卡子上料工位包括卡子输送装置、卡子安装装置和卡子检测装置，卡子输送装置包括振动盘、移料组件、置于振动盘和移料组件之间的输送轨道，移料组件包括置于输送轨道输出端上的接料座、与接料座滑动连接的接料框、用于驱动接料框平移的推料气缸，卡子安装装置包括位于旋转工作台夹座上方的第一压块和用于驱动第一压块升降的第一压紧气缸，第一压块上设有贯穿第一压块设置的导套，卡子安装装置包括置于第一压块上方且与导套正对的压杆和用于驱动压杆升降的第二压紧气缸，移料组件还包括置于接料框上方的第二气爪、用于驱动第二气爪升降的第二升降气缸、用于驱动第二气爪在导套与接料框之间平移的第二平移气缸，接料框上设有与输送轨道输出端正对的接料槽，接料框上还设有与接料槽两侧贯穿连通的检测孔，卡子检测装置包括第二光电传感器，第二光电传感器包括第二发送端和第二接收端，第二发送端和第二接收端分别位于检测孔的两端上，第一压块的底部还设有用于检测阀体是否到位的第三光电传感器，第三光电传感器包括正对的第三发送端和第三接收端。

本发明进一步设置为：所述高度检测工位包括压紧装置和高度检测装置，压紧装置包括位于旋转工作台夹座上方的第二压块和用于驱动第二压块升降的第三压紧气缸，高度检测装置包括带有位移传感器的测量气缸。

本发明进一步设置为：所述中心位置检测工位包括用于检测阀体内卡子位置的两个CCD摄像机，两个CCD摄像机均呈倾斜设置且相互对称。

本发明进一步设置为：所述下料工件包括下料装置、合格品出料装置和不合格品出料装置，下料装置包括第三气爪、用于驱动第三气爪升降的第三升降气缸和用于驱动第三气爪平移的第三平移气缸，合格品出料装置包括位于下料装置下方的第二输送带和用于驱动第二输送带转动的驱动电机，不合格品出料装置包括置于第二输送带一侧上的接料斗和用于驱动接料斗平移接料的接料气缸。

本发明进一步设置为：所述卡子安装装置包括气动驱动系统，气动驱动系统还包括供气管路、回气管路、第一Y型三位四通阀、第二Y型三位四通阀和气控单向阀，第一Y型三位四通阀包括第一进气口P、第一工作气口A、第一工作气口B和第一回气口T，第一压紧气缸包括第一有杆腔和第一无杆腔，第一有杆腔和第一工作气口A之间通过设有第一气路连通，第一无杆腔和第一工作气口B之间通过设有第二气路连通，第二Y型三位四通阀包括第二进气口P、第二工作气口A、第二工作气口B和第二回气口T，第二压紧气缸包括第二有杆腔和第二无杆腔，第二有杆腔和第二工作气口A之间通过设有第三气路连通，第二无杆腔和第二工作气口B之间通过设有第四气路连通，第四气路上并联有节流阀和通断阀，供气管路和回气管路均通过第一Y型三位四通阀与第一压紧气缸连通，且供气管路和回气管路均通过第二Y型三位四通阀与第二压紧气缸连通，第三气路和第四气路之间还设有滑阀，滑阀的出气端与第一无杆腔的进气端之间还设有单向阀，压杆的端部还设有压力传感器。

一种用于锅炉阀门的卡子自动化安装设备的控制方法，所述旋转工作台、阀体上料工位、阀体检测工位、卡子上料工位、高度检测工位、中心位置检测工位和下料工位均由PLC控制器控制，其控制步骤包括：

S1、阀体输送装置通过输送带输送阀体至阀体上料装置处，阀体上料装置通过第一气爪将第一输送带上的阀体夹持到旋转工作台的夹座上；

S2、旋转工作台定时旋转设定角度，使得阀体上料工位上的阀体能够进入阀体检测工位，当阀体检测工位用于检测阀体是否存在，如果没有检测到阀体则PLC控制器发出报警信号，且旋转工作台继续旋转进入下一工位时，下一工位不再执行相应动作；如果检测到阀体，则本工位的阀体进入下一工位，卡子上料工位开始执行相应动作；

S3、卡子输送装置通过振动盘输送卡子上料，并通过第二气爪将卡子送入卡子安装装置内进行安装，上料过程中卡子检测装置用于检测卡子是否存在，若没有检测到卡子则发出报警信号；若检测到卡子，则卡子安装装置进行正常安装；安装时，第一压块下压，且第三光电传感器检测阀体是否到位，如果没有到位，第一压块上升复位，且PLC控制器发出报警信号，如果到位，则压杆下压进行卡子压装，然后旋转工作台继续旋转进入高度检测工位；

S4、第三压紧气缸驱动第二压块压紧阀体，测量气缸的气缸杆下压检测卡子的安装高度，然后测量气缸的气缸杆上升复位，第二压块上升复位，然后旋转工作台继续旋转进入中心位置检测工位；

S5、两个CCD摄像机通过视觉检测原理进行CCD取像，然后由图像处理系统进行对比分析，检测卡子中心是否偏移，若不合格，则向PLC控制器反馈相应信号，然后旋转工作台继续旋转进入下料工位；

S6、当高度检测工位和中心位置检测工位均检测合格时，第三气爪夹持阀体放置于第二输送带上，实现合格品下料，当高度检测工位和中心位置检测工位中任一工位检测不合格时，接料气缸驱动接料斗移动至第二输送带上方，此时第三气爪夹持阀体放置于接料斗内，实现不合格品下料；

通过上述设备及方法，实现卡子与阀体的全自动上料、安装、检测、下料，自动化程度高、人力成本大大下降。

其中S3步骤中，卡子安装装置的具体执行步骤为：

L1、第一压块下压：当第二气爪将卡子放置于导套内时，第二Y型三位四通阀处于中间位置，第一Y型三位四通阀切换到右位，供气管路内的气体由第一工作气口B进入第一无杆腔内，第一压块下压压紧阀体；

L2、压杆快速下压：当第一压块下压至设定位置压紧阀体时，第一Y型三位四通阀切换到中位，第二Y型三位四通阀切换至右位，通断阀切换到通路状态，供气管路内的气体由第二工作气口B经节流阀及通断阀进入第二无杆腔内，实现压杆快速下压；

L3、压杆慢速下压：当压杆与卡子抵触时，即压杆上的压力传感器检测到压力时，通断阀切换到断路状态，供气管路内的气体由第二工作气口B经节流阀进入第二无杆腔内，实现压杆慢速下压，同时滑阀与第四气路连通，其中部分气体由第二工作气口B经滑阀、单向阀进入第一无杆腔内，对第一无杆腔进行补压；

L4、压杆快速上升：在压杆慢速下压过程中，压力传感器检测检测到压力突然增加且处于持续增加时，第二Y型三位四通阀切换至左位，通断阀切换到通路状态，供气管路内的气体由第二工作气口A进入第二有杆腔内，第二无杆腔内的气体经过通断阀并由第二工作气口B及第二回气口T返回回气管路，实现压杆快速上升复位；

L5、第一压块上升：当压杆上升复位后，第二Y型三位四通阀切换至中位，第一Y型三位四通阀切换至左位，供气管路内的气体由第一工作气口A进入第一有杆腔内，第一无杆腔内的气体由第一工作气口B及第一回气口T返回回气管路，实现第一压块上升复位；第一压块上升复位完成后；然后下一卡子安装时，重复步骤L1至L5。

通过采用上述技术方案具有以下优点：本方案集自动上料、自动安装、自动检测、自动下料为一体，可专用于卡子的安装，具有自动化程度高、检测精度高、高效率高的特点；

其中那个卡子安装装置中采用特定的气动驱动系统，使其

附图说明

图1是本发明的俯视结构示意图；

图2是本发明的立体结构示意图；

图3是本发明中阀体检测工位、高度检测工位和中心位置检测工位的结构示意图；

图4是本发明中卡子上料工位的结构示意图；

图5是本发明中接料座的结构示意图；

图6是本发明中下料工位的结构示意图；

图7是本发明中阀体的主视结构示意图；

图8是本发明中卡子的俯视结构示意图；

图9是本发明中气动驱动系统的结构示意图；

图10是本发明中气动驱动系统的逻辑框图；

图11是本发明中卡子安装过程中压力传感器检测到的压力变化示意图；

图中附图标记为：1、机架；2、旋转工作台；3、阀体上料工位；4、阀体检测工位；5、卡子上料工位；6、高度检测工位；7、中心位置检测工位；8、下料工位；9、第一夹座；31、第一输送带；32、第二夹座；33、限位组件；34、第一气爪；35、第一升降气缸；36、第一平移气缸；41、第一光电传感器；42、第一发送端；43、第一接收端；51、振动盘；52、输送轨道；53、接料座；54、接料框；55、推料气缸；56、接料槽；57、检测孔；58、第二光电传感器；59、第三光电传感器；510、第一压块；511、第一压紧气缸；512、导套；513、压杆；514、第二压紧气缸；515、第二气爪；516、第二升降气缸；517、第二平移气缸；61、第二压块；62、第三压紧气缸；63、测量气缸；71、CCD摄像机；81、第三气爪；82、第三驱动气缸；83、第三平移气缸；84、第二输送带；85、接料斗；86、接料气缸；91、供气管路；92、回气管路；93、第一Y型三位四通阀；94、第二Y型三位四通阀；95、气控单向阀；96、第一有杆腔；97、第一无杆腔；98、第一气路；99、第二气路；100、第二有杆腔；101、第二无杆腔；102、第三气路；103、第四气路；104、通断阀；105、节流阀；106、滑阀；107、单向阀。

具体实施方式

下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1-11：

一种用于锅炉阀门的卡子自动化安装设备，其特征在于：包括机架1、旋转工作台2、阀体上料工位3、阀体检测工位4、卡子上料工位5、高度检测工位6、中心位置检测工位7和下料工位8，旋转工作台2安装于机架1上，且机架1底部设有用于驱动旋转工作台2转动的第一驱动装置，阀体上料工位3、阀体检测工位4、卡子上料工位5、高度检测工位6、中心位置检测工位7和下料工位8依次沿旋转工作台2的旋转路径呈环向设置，旋转工作台2还设有若干用于阀体固定的第一夹座9，阀体上料工位3用于将阀体自动上料至旋转工作台2的第一夹座9上，阀体检测工位4用于检测阀体是否放置于第一夹座9上，卡子上料工位5用于卡子的自动上料且将卡子安装于阀体内，高度检测工位6用于检测卡子的安装高度，中心位置检测工位7用于检测卡子是否偏移，下料工位8用于合格品和不合格品的分开下料，第一夹座9包括安装于旋转工作台2上的底座、置于底座上的限位卡环和限位卡块，限位卡块置于限位卡环的一侧，且限位卡块上设有限位槽，其中阀体一端与限位卡件配合，阀体的一侧与限位槽配合，对阀体起到限位固定作用。

所述阀体上料工位3包括阀体输送装置和阀体上料装置，阀体输送装置包括第一输送带31、置于第一输送带31上的第二夹座32和用于限制第二夹座32移动的限位组件33，限位组件33为两组且均包括顶杆和用于驱动顶杆伸缩的限位气缸，阀体上料装置包括第一气爪34、用于驱动第一气爪34升降的第一升降气缸35和用于驱动第一气爪34在第一输送带31与旋转工作台2之间平移的第一平移气缸36。

第一输送带31可以由电机驱动，第一输送带31为环形输送设置，第二夹座32为多个依次放置于第一输送带31上，随着第一输送带31的前进带动第二夹座32前进，限位组件33位于第一输送带31的侧边上，且第一输送带31的侧边上还安装有光电传感器，光电传感器与位于前端的限位组件33位置对应，用于检测阀体；当检测到阀体时，两个限位组件33分别通过顶杆将两个夹座顶住，起到限位作用，此时第一气爪34可以夹取位于前端第二夹座32上的阀体，然后前端光电传感器无法检测到阀体，位于前端的限位组件33复位，然后后端的限位组件33也复位，此时位于后端的第二夹座32继续前进，然后光电传感器检测到阀体，两个限位组件33分别通过顶杆将两个夹座顶住，依次循环；阀体上料装置的具体结构还包括支架，支架安装于机架1上，第一平移气缸36安装于支架上，第一升降气缸35滑动安装于支架上，第一平移气缸36驱动第一升降气缸35滑动，第一气爪34安装于第一升降气缸35的升降端上，实现夹持、升降、水平移动的工序；此外由于第二夹座32是在第一输送带31上环形持续移动，因此可通过人工在第一输送带31一侧持续装料，通过阀体输送装置的设置，对工人要求降低，人工装料时更加简单，且或快或慢可自己调节。

所述阀体检测工位4包括位于机架1上的支架和安装于支架上的第一光电传感器41，第一光电传感器41包括第一发送端42和第一接收端43，第一发送端42和第一接收端43分别位于阀体移动路径的两侧上。

阀体检测工位4的原理为：随着旋转工作台2的转动，阀体进入第一发送端42和第一接收端43之间，由于第一发送端42和第一接收端43之间被阀体阻断，因此检测到阀体的存在，当没有检测到时，第一光电传感器41反馈相应信号至PLC控制器中，PLC进行缺料报警，此时整台设备可以不用停机，但由本工位进入后续工位时，后续工位不再执行相应动作，当第一光电传感器41重新检测到信号时，再由本工位进入后续工位时，后续工位重新开始执行相应动作。

所述卡子上料工位5包括卡子输送装置、卡子安装装置和卡子检测装置，卡子输送装置包括振动盘51、移料组件、置于振动盘51和移料组件之间的输送轨道52，移料组件包括置于输送轨道52输出端上的接料座53、与接料座53滑动连接的接料框54、用于驱动接料框54平移的推料气缸55，卡子安装装置包括位于旋转工作台2夹座上方的第一压块510和用于驱动第一压块510升降的第一压紧气缸511，第一压块510上设有贯穿第一压块510设置的导套512，卡子安装装置包括置于第一压块510上方且与导套512正对的压杆513和用于驱动压杆513升降的第二压紧气缸514，移料组件还包括置于接料框54上方的第二气爪515、用于驱动第二气爪515升降的第二升降气缸516、用于驱动第二气爪515在导套512与接料框54之间平移的第二平移气缸517，接料框54上设有与输送轨道52输出端正对的接料槽56，接料框54上还设有与接料槽56两侧贯穿连通的检测孔57，卡子检测装置包括第二光电传感器58，第二光电传感器58包括第二发送端和第二接收端，第二发送端和第二接收端分别位于检测孔57的两端上，第一压块510的底部还设有用于检测阀体是否到位的第三光电传感器59，第三光电传感器59包括正对的第三发送端和第三接收端。

卡子输送装置、卡子安装装置均需要通过支架固定于机架1上，卡子放置于振动盘51，通过振动盘51、输送轨道52依次进入接料槽56内，第二光电传感器58通过检测孔57检测到卡子的存在，则推料气缸55推动接料框54前移，而输送轨道52的输出端被接料接料框54的边沿封堵，此时通过第二升降气缸516和第二平移气缸517驱动第二气爪515夹取卡子，并放置于导套512内，然后接料框54和第一气爪34复位；然后第一压紧气缸511驱动第一压块510下压，压紧阀体；然后第二压紧气缸514驱动压杆513下压，将卡子压入阀体内；完成后，压杆513、压块复位；当第二光电传感器58没有检测到卡子时，反馈信号至PLC控制器，产生缺料报警信号，但不会影响后续动作的进行；其中第一压块510压于阀体上时，第三光电传感器59也可检测阀体是否存在，若没有，则第一压块510上升复位，同时反馈信号至PLC控制器，产生缺料报警信号，且不再执行后续压紧、检测、下料的工作，且这种状况下，由于第一光电传感器41检测到了阀体，但第三光电传感器59未检测到阀体，必然存在异常，需要停机检查，第三光电传感器59可以避免在阀体没有到位的状态下，卡子误装，提高安全可靠性；其中导套512的内孔结构分为上中下三部分，上孔内径略大于卡子外径，便于卡子的放入，中孔为锥孔，用于过渡，下孔内径小于上孔，且略大于阀体内径，便于卡子可以顺利压入阀体内。

所述高度检测工位6包括压紧装置和高度检测装置，压紧装置包括位于旋转工作台2夹座上方的第二压块61和用于驱动第二压块61升降的第三压紧气缸62，高度检测装置包括带有位移传感器的测量气缸63。

第二压块61对阀体起到固定作用，测量气缸63通过支架安装于机架1上，带有位移传感器的测量气缸63为现有设备，具有结构不再累述，本设备通过测量气缸63设置，通过气缸杆的下降行程测量卡子的安装高度，用于检测是否合格，并反馈相应信号至PLC控制器。

所述中心位置检测工位7包括用于检测阀体内卡子位置的两个CCD摄像机71，两个CCD摄像机71均呈倾斜设置且相互对称。

视觉检测为现有的检测方式，本设备通过两个倾斜对称的CCD摄像机71设置，对阀体内部卡子图像进行摄取，并转换成图像信号，传送给图像处理系统，对比两个图像的对称度，检测卡子是否偏移，即中心位置是否有偏差。

所述下料工件包括下料装置、合格品出料装置和不合格品出料装置，下料装置包括第三气爪81、用于驱动第三气爪81升降的第三升降气缸和用于驱动第三气爪81平移的第三平移气缸83，合格品出料装置包括位于下料装置下方的第二输送带84和用于驱动第二输送带84转动的驱动电机，不合格品出料装置包括置于第二输送带84一侧上的接料斗85和用于驱动接料斗85平移接料的接料气缸86。

下料装置、合格品出料装置和不合格品出料装置也通过支架固定于机架1上，当高度检测工位6和中心位置检测工位7均检测合格，则第三升降气缸和第三平移气缸83驱动第三气爪81夹持阀体并放置于第二输送带84上，实现合格品下料；当高度检测工位6和中心位置检测工位7中任一工位检测不合格，则接料气缸86驱动接料斗85移动至下料装置与第二输送带84之间，第三气爪81将工件放置于接料斗85内，实现不合格品下料。

如图9所示，所述卡子安装装置包括气动驱动系统，气动驱动系统还包括供气管路91、回气管路92、第一Y型三位四通阀93、第二Y型三位四通阀94和气控单向阀95，第一Y型三位四通阀包括第一进气口P、第一工作气口A、第一工作气口B和第一回气口T，第一压紧气缸511包括第一有杆腔96和第一无杆腔97，第一有杆腔96和第一工作气口A之间通过设有第一气路98连通，第一无杆腔97和第一工作气口B之间通过设有第二气路99连通，第二Y型三位四通阀包括第二进气口P、第二工作气口A、第二工作气口B和第二回气口T，第二压紧气缸514包括第二有杆腔100和第二无杆腔101，第二有杆腔100和第二工作气口A之间通过设有第三气路102连通，第二无杆腔101和第二工作气口B之间通过设有第四气路103连通，第四气路103上并联有节流阀105和通断阀104，供气管路91和回气管路92均通过第一Y型三位四通阀与第一压紧气缸511连通，且供气管路91和回气管路92均通过第二Y型三位四通阀与第二压紧气缸514连通，第三气路102和第四气路103之间还设有滑阀106，滑阀106的出气端与第一无杆腔97的进气端之间还设有单向阀107，压杆513的端部还设有压力传感器。

通过对第一Y型三位四通阀、第二Y型三位四通阀、气控单向阀95、节流阀105和通断阀104的调节，实现第一压紧气缸511的下压、上升动作，实现第二压紧气缸514的快速下压、慢速下压及快速回退；通过滑阀106和单向阀的调节，使得在第二压紧气缸514的慢压过程中，可以对第一压紧气缸511进行补压；若采用现有的气缸驱动系统控制，只能实现单一的慢速下压或快速下压，无法调节，由于压杆513的升降行程较长，单一采用慢速下压，会延缓整套设备的运行速度；若采用单一的快速下压，瞬间冲击力较大，当卡子与阀体的安装位置有偏差时，极易产生卡滞现象，且此时第一压紧气缸511的下压行程还未结束，持续的下压力极易损坏卡子、阀体及第一压紧气缸511；压杆513下压卡子的过程中，会对阀体产生下压力，此时第一压块510与阀体之间可以会产生松动，若松动，则阀体可能会产生偏移，因此为了确保下压过程中阀体的稳定性，在第二压紧气缸514下压过程中对第一压紧气缸511起到补压作用，压力传感器用于检测压杆513下压过程中受到力的大小，并将相应信号反馈至PLC控制器。

一种用于锅炉阀门的卡子自动化安装设备的控制方法，所述旋转工作台2、阀体上料工位3、阀体检测工位4、卡子上料工位5、高度检测工位6、中心位置检测工位7和下料工位8均由PLC控制器控制，其控制步骤包括：

S1、阀体输送装置通过输送带输送阀体至阀体上料装置处，阀体上料装置通过第一气爪34将第一输送带31上的阀体夹持到旋转工作台2的夹座上；

S2、旋转工作台2定时旋转设定角度，使得阀体上料工位3上的阀体能够进入阀体检测工位4，当阀体检测工位4用于检测阀体是否存在，如果没有检测到阀体则PLC控制器发出报警信号，且旋转工作台2继续旋转进入下一工位时，下一工位不再执行相应动作；如果检测到阀体，则本工位的阀体进入下一工位，卡子上料工位5开始执行相应动作；

S3、卡子输送装置通过振动盘51输送卡子上料，并通过第二气爪515将卡子送入卡子安装装置内进行安装，上料过程中卡子检测装置用于检测卡子是否存在，若没有检测到卡子则发出报警信号；若检测到卡子，则卡子安装装置进行正常安装；安装时，第一压块510下压，且第三光电传感器59检测阀体是否到位，如果没有到位，第一压块510上升复位，且PLC控制器发出报警信号，如果到位，则压杆513下压进行卡子压装，然后旋转工作台2继续旋转进入高度检测工位6；

S4、第三压紧气缸62驱动第二压块61压紧阀体，测量气缸63的气缸杆下压检测卡子的安装高度，然后测量气缸63的气缸杆上升复位，第二压块61上升复位，然后旋转工作台2继续旋转进入中心位置检测工位7；

S5、两个CCD摄像机71通过视觉检测原理进行CCD取像，然后由图像处理系统进行对比分析，检测卡子中心是否偏移，若不合格，则向PLC控制器反馈相应信号，然后旋转工作台2继续旋转进入下料工位8；

S6、当高度检测工位6和中心位置检测工位7均检测合格时，第三气爪81夹持阀体放置于第二输送带84上，实现合格品下料，当高度检测工位6和中心位置检测工位7中任一工位检测不合格时，接料气缸86驱动接料斗85移动至第二输送带84上方，此时第三气爪81夹持阀体放置于接料斗85内，实现不合格品下料；

通过上述设备及方法，实现卡子与阀体的全自动上料、安装、检测、下料，自动化程度高、人力成本大大下降。

其中S3步骤中，卡子安装装置的具体执行步骤为：

L1、第一压块510下压：当第二气爪515将卡子放置于导套512内时，第二Y型三位四通阀处于中间位置，第一Y型三位四通阀切换到右位，供气管路91内的气体由第一工作气口B进入第一无杆腔97内，第一压块510下压压紧阀体；

L2、压杆513快速下压：当第一压块510下压至设定位置压紧阀体时，第一Y型三位四通阀切换到中位，第二Y型三位四通阀切换至右位，通断阀104切换到通路状态，供气管路91内的气体由第二工作气口B经节流阀105及通断阀104进入第二无杆腔101内，实现压杆513快速下压；其中第一压块510是否下压到位，可通过预设第一Y型三位四通阀切换到右位时的打开时间或者通过流量进行控制；

L3、压杆513慢速下压：当压杆513与卡子抵触时，即压杆513上的压力传感器检测到压力时，通断阀104切换到断路状态，供气管路91内的气体由第二工作气口B经节流阀105进入第二无杆腔101内，实现压杆513慢速下压，同时滑阀106与第四气路103连通，其中部分气体由第二工作气口B经滑阀106、单向阀进入第一无杆腔97内，对第一无杆腔97进行补压；

L4、压杆513快速上升：在压杆513慢速下压过程中，压力传感器检测检测到压力突然增加且处于持续增加时，第二Y型三位四通阀切换至左位，通断阀104切换到通路状态，供气管路91内的气体由第二工作气口A进入第二有杆腔100内，第二无杆腔101内的气体经过通断阀104并由第二工作气口B及第二回气口T返回回气管路92，实现压杆513快速上升复位；

L5、第一压块510上升：当压杆513上升复位后，第二Y型三位四通阀切换至中位，第一Y型三位四通阀切换至左位，供气管路91内的气体由第一工作气口A进入第一有杆腔96内，第一无杆腔97内的气体由第一工作气口B及第一回气口T返回回气管路92，实现第一压块510上升复位；第一压块510上升复位完成后；然后下一卡子安装时，重复步骤L1至L5，其中压杆513是否上升到位，可通过预设第二Y型三位四通阀切换到左位时的打开时间或者通过流量进行控制。

卡子安装时，压杆513上压力传感器感应到的压力正常变化因如如图11所示，快速下压时，压力传感器未检测到压力；当与卡子抵触时，压力瞬间增加；当在缓慢压入卡子的状态下，检测到的压力理论上恒定，但实际会有小幅波动；当卡子压入到位或者出现卡滞现象，则检测到的压力瞬间增加且处于持续增加状态；当压杆513上时，与检测到的压力瞬间减小至无。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于锅炉阀门的卡子自动化安装设备，其特征在于：包括机架(1)、旋转工作台(2)、阀体上料工位(3)、阀体检测工位(4)、卡子上料工位(5)、高度检测工位(6)、中心位置检测工位(7)和下料工位(8)，旋转工作台(2)安装于机架(1)上，且机架(1)底部设有用于驱动旋转工作台(2)转动的第一驱动装置，阀体上料工位(3)、阀体检测工位(4)、卡子上料工位(5)、高度检测工位(6)、中心位置检测工位(7)和下料工位(8)依次沿旋转工作台(2)的旋转路径呈环向设置，旋转工作台(2)还设有若干用于阀体固定的第一夹座(9)，阀体上料工位(3)用于将阀体自动上料至旋转工作台(2)的第一夹座(9)上，阀体检测工位(4)用于检测阀体是否放置于第一夹座(9)上，卡子上料工位(5)用于卡子的自动上料且将卡子安装于阀体内，高度检测工位(6)用于检测卡子的安装高度，中心位置检测工位(7)用于检测卡子的是否偏移，下料工位(8)用于合格品和不合格品的分开下料，第一夹座(9)包括安装于旋转工作台(2)上的底座、置于底座上的限位卡环和限位卡块，限位卡块置于限位卡环的一侧，且限位卡块上设有限位槽。

2.根据权利要求1所述的一种用于锅炉阀门的卡子自动化安装设备，其特征在于：所述阀体上料工位(3)包括阀体输送装置和阀体上料装置，阀体输送装置包括第一输送带(31)、置于第一输送带(31)上的第二夹座(32)和用于限制第二夹座(32)移动的限位组件(33)，限位组件(33)为两组且均包括顶杆和用于驱动顶杆伸缩的限位气缸，阀体上料装置包括第一气爪(34)、用于驱动第一气爪(34)升降的第一升降气缸(35)和用于驱动第一气爪(34)在第一输送带(31)与旋转工作台(2)之间平移的第一平移气缸(36)。

3.根据权利要求2所述的一种用于锅炉阀门的卡子自动化安装设备，其特征在于：所述阀体检测工位(4)包括位于机架(1)上的支架和安装于支架上的第一光电传感器(41)，第一光电传感器(41)包括第一发送端(42)和第一接收端(43)，第一发送端(42)和第一接收端(43)分别位于阀体移动路径的两侧上。

4.根据权利要求3所述的一种用于锅炉阀门的卡子自动化安装设备，其特征在于：所述卡子上料工位(5)包括卡子输送装置、卡子安装装置和卡子检测装置，卡子输送装置包括振动盘(51)、移料组件、置于振动盘(51)和移料组件之间的输送轨道(52)，移料组件包括置于输送轨道(52)输出端上的接料座(53)、与接料座(53)滑动连接的接料框(54)、用于驱动接料框(54)平移的推料气缸(55)，卡子安装装置包括位于旋转工作台(2)夹座上方的第一压块(510)和用于驱动第一压块(510)升降的第一压紧气缸(511)，第一压块(510)上设有贯穿第一压块(510)设置的导套(512)，卡子安装装置包括置于第一压块(510)上方且与导套(512)正对的压杆(513)和用于驱动压杆(513)升降的第二压紧气缸(514)，移料组件还包括置于接料框(54)上方的第二气爪(515)、用于驱动第二气爪(515)升降的第二升降气缸(516)、用于驱动第二气爪(515)在导套(512)与接料框(54)之间平移的第二平移气缸(517)，接料框(54)上设有与输送轨道(52)输出端正对的接料槽(56)，接料框(54)上还设有与接料槽(56)两侧贯穿连通的检测孔(57)，卡子检测装置包括第二光电传感器(58)，第二光电传感器(58)包括第二发送端和第二接收端，第二发送端和第二接收端分别位于检测孔(57)的两端上，第一压块(510)的底部还设有用于检测阀体是否到位的第三光电传感器(59)，第三光电传感器(59)包括正对的第三发送端和第三接收端。

5.根据权利要求4所述的一种用于锅炉阀门的卡子自动化安装设备，其特征在于：所述高度检测工位(6)包括压紧装置和高度检测装置，压紧装置包括位于旋转工作台(2)夹座上方的第二压块(61)和用于驱动第二压块(61)升降的第三压紧气缸(62)，高度检测装置包括带有位移传感器的测量气缸(63)。

6.根据权利要求5所述的一种用于锅炉阀门的卡子自动化安装设备，其特征在于：所述中心位置检测工位(7)包括用于检测阀体内卡子位置的两个CCD摄像机(71)，两个CCD摄像机(71)均呈倾斜设置且相互对称。

7.根据权利要求6所述的一种用于锅炉阀门的卡子自动化安装设备，其特征在于：所述下料工件包括下料装置、合格品出料装置和不合格品出料装置，下料装置包括第三气爪(81)、用于驱动第三气爪(81)升降的第三升降气缸和用于驱动第三气爪(81)平移的第三平移气缸(83)，合格品出料装置包括位于下料装置下方的第二输送带(84)和用于驱动第二输送带(84)转动的驱动电机，不合格品出料装置包括置于第二输送带(84)一侧上的接料斗(85)和用于驱动接料斗(85)平移接料的接料气缸(86)。

8.根据权利要求7所述的一种用于锅炉阀门的卡子自动化安装设备，其特征在于：所述卡子安装装置包括气动驱动系统，气动驱动系统还包括供气管路(91)、回气管路(92)、第一Y型三位四通阀(93)、第二Y型三位四通阀(94)和气控单向阀(95)，第一Y型三位四通阀(93)包括第一进气口P、第一工作气口A、第一工作气口B和第一回气口T，第一压紧气缸(511)包括第一有杆腔(96)和第一无杆腔(97)，第一有杆腔(96)和第一工作气口A之间通过设有第一气路(98)连通，第一无杆腔(97)和第一工作气口B之间通过设有第二气路(99)连通，第二Y型三位四通阀(94)包括第二进气口P、第二工作气口A、第二工作气口B和第二回气口T，第二压紧气缸(514)包括第二有杆腔(100)和第二无杆腔(101)，第二有杆腔(100)和第二工作气口A之间通过设有第三气路(102)连通，第二无杆腔(101)和第二工作气口B之间通过设有第四气路(103)连通，第四气路(103)上并联有节流阀(105)和通断阀(104)，供气管路(91)和回气管路(92)均通过第一Y型三位四通阀与第一压紧气缸(511)连通，且供气管路(91)和回气管路(92)均通过第二Y型三位四通阀与第二压紧气缸(514)连通，第三气路(102)和第四气路(103)之间还设有滑阀(106)，滑阀(106)的出气端与第一无杆腔(97)的进气端之间还设有单向阀(107)，压杆(513)的端部还设有压力传感器。

9.一种适用于权利要求8所述一种用于锅炉阀门的卡子自动化安装设备的控制方法，其特征在于：所述旋转工作台(2)、阀体上料工位(3)、阀体检测工位(4)、卡子上料工位(5)、高度检测工位(6)、中心位置检测工位(7)和下料工位(8)均由PLC控制器控制，其控制步骤包括：

S1、阀体输送装置通过输送带输送阀体至阀体上料装置处，阀体上料装置通过第一气爪(34)将第一输送带(31)上的阀体夹持到旋转工作台(2)的夹座上；

S2、旋转工作台(2)定时旋转设定角度，使得阀体上料工位(3)上的阀体能够进入阀体检测工位(4)，当阀体检测工位(4)用于检测阀体是否存在，如果没有检测到阀体则PLC控制器发出报警信号，且旋转工作台(2)继续旋转进入下一工位时，下一工位不再执行相应动作；如果检测到阀体，则本工位的阀体进入下一工位，卡子上料工位(5)开始执行相应动作；

S3、卡子输送装置通过振动盘(51)输送卡子上料，并通过第二气爪(515) 将卡子送入卡子安装装置内进行安装，上料过程中卡子检测装置用于检测卡子是否存在，若没有检测到卡子则发出报警信号；若检测到卡子，则卡子安装装置进行正常安装；安装时，第一压块(510)下压，且第三光电传感器(59)检测阀体是否到位，如果没有到位，第一压块(510)上升复位，且PLC控制器发出报警信号，如果到位，则压杆(513)下压进行卡子压装，然后旋转工作台(2)继续旋转进入高度检测工位(6)；

S4、第三压紧气缸(62)驱动第二压块(61)压紧阀体，测量气缸(63)的气缸杆下压检测卡子的安装高度，然后测量气缸(63)的气缸杆上升复位，第二压块(61)上升复位，然后旋转工作台(2)继续旋转进入中心位置检测工位(7)；

S5、两个CCD摄像机(71)通过视觉检测原理进行CCD取像，然后由图像处理系统进行对比分析，检测卡子中心是否偏移，若不合格，则向PLC控制器反馈相应信号，然后旋转工作台(2)继续旋转进入下料工位(8)；

S6、当高度检测工位(6)和中心位置检测工位(7)均检测合格时，第三气爪(81)夹持阀体放置于第二输送带(84)上，实现合格品下料，当高度检测工位(6)和中心位置检测工位(7)中任一工位检测不合格时，接料气缸(86)驱动接料斗(85)移动至第二输送带(84)上方，此时第三气爪(81)夹持阀体放置于接料斗(85)内，实现不合格品下料。

10.根据权利要求9所述一种用于锅炉阀门的卡子自动化安装设备的控制方法，其特征在于：其中S3步骤中，卡子安装装置的具体执行步骤为：

L1、第一压块(510)下压：当第二气爪(515)将卡子放置于导套(512)内时，第二Y型三位四通阀(94)处于中间位置，第一Y型三位四通阀(93) 切换到右位，供气管路(91)内的气体由第一工作气口B进入第一无杆腔(97)内，第一压块(510)下压压紧阀体；

L2、压杆(513)快速下压：当第一压块(510)下压压紧阀体时，第一Y型三位四通阀(93)切换到中位，第二Y型三位四通阀(94)切换至右位，通断阀(104)切换到通路状态，供气管路(91)内的气体由第二工作气口B经节流阀(105)及通断阀(104)进入第二无杆腔(101)内，实现压杆(513)快速下压；

L3、压杆(513)慢速下压：当压杆(513)与卡子抵触时，即压杆(513)上的压力传感器检测到压力时，通断阀(104)切换到断路状态，供气管路(91)内的气体由第二工作气口B经节流阀(105)进入第二无杆腔(101)内，实现压杆(513)慢速下压，同时滑阀(106)与第四气路(103)连通，其中部分气体由第二工作气口B经滑阀(106)、单向阀进入第一无杆腔(97)内，对第一无杆腔(97)进行补压；

L4、压杆(513)快速上升：在压杆(513)慢速下压过程中，压力传感器检测检测到压力突然增加且处于持续增加时，第二Y型三位四通阀(94)切换至左位，通断阀(104)切换到通路状态，滑阀切换到关闭状态，供气管路(91)内的气体由第二工作气口A进入第二有杆腔(100)内，第二无杆腔(101)内的气体经过通断阀(104)并由第二工作气口B及第二回气口T返回回气管路(92)，实现压杆(513)快速上升复位；

L5、第一压块(510)上升：当压杆(513)上升复位后，第二Y型三位四通阀(94)切换至中位，第一Y型三位四通阀(93)切换至左位，供气管路(91)内的气体由第一工作气口A进入第一有杆腔(96)内，第一无杆腔(97)内的气体由第一工作气口B及第一回气口T返回回气管路(92)，实现第一压块(510)上升复位；第一压块(510)上升复位完成后；然后下一卡子安装时，重复步骤L1至L5。

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