自动胀接系统及胀接方法与流程

 

2020-04-03 20:48

  壳管式换热器管板与换热管的连接方式强度胀接、焊接、胀焊结合,其连接接头的作用主要是承压与密封。强度胀接为中央空调、化工行业用壳管式换热器的常用连接方式。中央空调用换热器主要分为U型管换热器、固定管板式换热器。其换热管与管板的装配形式都是将换热管从管板上的管板孔内穿入,换热管的端部与管板端面平齐,然后通过胀接使换热管扩张与管板紧密贴合,达到承压与密封的效果。然而胀管器与换热管之间间隙小,特别是商用中央空调壳管换热器都采用小管径的高铜管铜管,间隙一般只有0.1~0.15mm,目前中央空调行业所用的多为半自动人工或人工操作胀接技术,胀接是一种重复繁复的体力劳动,人工操作因容易视觉疲劳产生漏胀、胀接效果一致性低、劳动强度大、自动化程度低等会造成胀接可靠性降低的问题。

  为了解决上述技术问题,而提供一种能够代替人工操作的自动胀接系统及胀接方法。

  一种自动胀接系统,包括移动装置、胀接装置、定位装置和电控箱,所述胀接装置和所述定位装置均设置于所述移动装置上,且均能够随所述移动装置自由移动,所述移动装置、所述胀接装置与所述定位装置均与所述电控箱电连接。

  胀管器,所述胀管器包括胀管头和胀接芯轴,所述胀管头固定设置于所述伸缩驱动机构上,且能够在所述伸缩驱动机构的带动下远离或靠近所述连接基座;

  弹性机构,所述弹性机构固定设置于所述连接基座上,所述胀接芯轴设置于所述弹性机构上,且所述胀接芯轴能够在所述弹性机构的带动下与所述胀管头进行配合。

  所述连接基座包括连接板,所述伸缩驱动机构设置于所述连接板上,且所述伸缩驱动机构的伸缩方向与所述连接板所处平面垂直。

  所述伸缩驱动机构为滑动气缸,所述连接板上设置有第一安装孔,所述滑动气缸固定设置于所述第一安装孔中,所述胀管头设置于所述滑动气缸的滑动轴上,且所述胀管头能够随所述滑动轴的移动而移动。

  所述胀接装置还包括装载板,所述胀管头一端设置于所述装载板上,另一端形成能够伸入待胀接管的自由端,所述装载板设置于所述伸缩驱动机构上,且所述装载板能够在所述伸缩驱动机构的带动下远离或靠近所述连接基座,所述胀接芯轴贯穿所述装载板后与所述弹性机构连接。

  所述胀接装置还包括胀管器伸缩装置,所述胀管器伸缩装置固定设置于所述连接基座上,所述装载板固定设置于所述胀管器伸缩装置上,且所述胀管器伸缩装置的伸缩方向与所述伸缩驱动机构的伸缩方向平行。

  所述胀管器伸缩装置包括至少一个滑动轴承和与所述滑动轴承一一对应的滑动芯轴,所述滑动轴承沿所述伸缩驱动机构的伸缩方向贯穿所述连接基座,所述滑动芯轴设置于对应的所述滑动轴承中,且能够在所述滑动轴承中沿所述伸缩驱动机构的伸缩方向自由滑动。

  所述滑动轴承和所述滑动芯轴的数量均为四个,且四个所述滑动芯轴均匀分布于所述胀管头的四周。

  所述胀接装置还包括胀管器装载块,所述装载板上设置有胀管器安装孔,所述胀管器装载块设置于所述装载板上,所述自由端依次贯穿所述胀管器安装孔和所述胀管器装载块后凸出所述胀管器装载块。

  所述胀管器装载块包括固定块和压板,所述固定块上设置有通孔,所述压板盖设于所述固定块远离所述装载板的侧面上,且所述压板上设置有过孔,所述自由端依次贯穿所述通孔和所述过孔后凸出所述压板。

  所述通孔内表面设置有至少一个弹性件,全部或部分所述胀管头的外表面通过所述弹性件固定设置于所述通孔内。

  所述胀管器还包括胀接电机,所述胀接芯轴设置于所述胀接电机上,所述胀接电机设置于所述弹性机构上,且所述胀接电机能够在所述弹性机构的带动下自由移动。

  所述连接基座还包括安装板,所述安装板设置于所述连接板上,且所述安装板上设置有滑轨,所述滑轨与所述胀管头的伸缩方向平行,所述胀接芯轴设置于所述滑轨上,且能够在所述滑轨上自由移动,所述弹性机构固定设置于所述安装板上。

  所述弹性机构包括压缩弹簧和压缩芯轴,所述弹簧套设于所述压缩芯轴上,且所述弹簧的一端抵接于所述连接基座上,另一端于所述胀接芯轴的端部连接,所述压缩芯轴的外侧面上设置有外螺纹,所述连接基座上设置有螺纹孔,所述压缩芯轴能够通过所述外螺纹和所述螺纹孔的配合调节所述弹簧的压缩量。

  所述压缩芯轴上设置有位置传感器,当所述弹簧压缩至设定位置时,所述位置传感器控制所述胀接器进行胀接。

  所述胀接芯轴突入所述胀管头的一端设置有滚珠,且所述滚珠能够在所述胀接芯轴的带动下缩入或突入所述胀管头。

  所述定位系统包括用于对待胀接管进行定位的视觉镜头和用于检测所述连接基座与所述待胀接管之间的位置关系的激光位移传感器,所述视觉镜头设置于所述连接基座上,且能够在所述连接基座的带动下远离或靠近所述待胀接管,所述激光位移传感器设置于所述连接板上,且所述激光位移传感器指向所述待胀接管,所述视觉镜头和所述激光位移传感器均与所述电控箱电连接。

  所述自动胀接系统还包括移动平台,待胀接管设置于所述移动平台上,且能够随所述移动平台的移动而到达预设胀接位置。

  所述移动平台上标记有摆放区域,所述待胀接管放置于所述摆放区域内,且所述摆放区域上设置有用于吸附待胀接管的吸附机构。

  所述移动平台包括两条输送带,且每一所述输送带上均设置有至少一个摆放区域,两条所述输送带同步运动。

  所述电控箱包括处理器和显示屏,所述显示屏、所述移动装置、所述胀接装置和所述定位装置均与所述处理器电连接。

  b、电控箱读取待胀接管的信息,定位系统实时对待胀接管进行定位,并将定位信息反馈至电控箱中,电控箱根据定位系统的定位信息控制移动装置移动;

  d、在步骤c完成胀接后,移动装置带动胀接装置向远离步骤a中的待胀接管的方向移动。

  在定位系统实时对待胀接管进行定位中,激光位移传感器实时检测胀接装置的位置变化和/或胀接装置与待胀接管的端面的距离,并将所述位置变化和/或所述距离反馈至电控箱。

  在激光位移传感器实时检测胀接装置的位置变化,并将所述位置变化反馈至电控箱中,当激光位移传感器检测的变化大于设定值时,电控箱确定待胀接管的边沿。

  在定位系统实时对待胀接管进行定位中还包括:视觉镜头对待胀接管进行拍照,并将拍照信息反馈至电控箱中,电控箱将拍照信息与待胀接管的信息比对后,确认待胀接管的绝对位置。

  在根据电控箱处理后的数据控制移动装置移动中还包括:将胀管器和视觉定位系统调节至与待胀接管的端面垂直。

  1)在移动装置移动过程中,伸缩驱动机构带动所述装载板和胀管头远离连接基座移动,并使滚珠缩入胀管头内;

  2)当胀管头深入待胀接管和/或装载板抵接于待胀接管管口时,移动装置继续带动连接基座向待胀接管移动并压缩弹性机构;

  3)当弹性机构被压缩到弹性设定值时,弹性机构带动胀接芯轴突入胀管头内进行胀接。

  本发明提供的自动胀接系统及胀接方法,通过设置移动平台、移动装置、胀接装置和定位装置能够实现对待胀接管的移动、定位及胀接操作,能够实现基于信号集成控制的自动胀接,改善胀接操作的劳动强度,增加胀接的可靠性。

  101、移动装置;102、胀接装置;103、定位装置;104、电控箱;1、连接基座;2、伸缩驱动机构;3、胀管器;4、弹性机构;31、胀管头;32、胀接芯轴;11、连接板;5、装载板;6、胀管器伸缩装置;61、滑动轴承;62、滑动芯轴;7、胀管器装载块;71、胀管器安装孔;72、固定块;73、压板;12、安装板;13、滑轨;33、胀接电机;41、压缩弹簧;42、压缩芯轴;81、视觉镜头;82、激光位移传感器;9、移动平台;91、摆放区域。

  为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。

  如图1至图7所示的自动胀接系统,包括移动装置101、胀接装置102、定位装置103和电控箱104,所述胀接装置102和所述定位装置103均设置于所述移动装置101上,且均能够随所述移动装置101自由移动,所述移动装置101、所述胀接装置102与所述定位装置103均与所述电控箱104电连接,通过电控箱104与移动装置101、胀接装置102和定位装置103形成交互式通信,能够有效实现自动胀接,并能够对胀接过程进行控制。

  胀管器3,所述胀管器3包括胀管头31和胀接芯轴32,所述胀管头31固定设置于所述伸缩驱动机构2上,且能够在所述伸缩驱动机构2的带动下远离或靠近所述连接基座1;

  弹性机构4,所述弹性机构4固定设置于所述连接基座1上,所述胀接芯轴32设置于所述弹性机构4上,且所述胀接芯轴32能够在所述弹性机构4的带动下与所述胀管头31进行配合,

  在进行胀接时,伸缩驱动机构2带动胀管头31远离连接基座1移动,在移动的过程中,胀接芯轴32脱出胀管头31,进而方便胀管头31进入待胀接管中,当伸缩驱动机构2达到设定位置时,连接基座1继续移动,使得弹性机构4被压缩,利用弹性机构4抵消连接基座1时的硬性推力,也能够利用弹性机构4的压缩储存能量,并且在弹性机构4压缩到一定程度时,利用弹性机构4的弹力为胀接芯轴32提供胀接推力,达到胀接的效果,其中弹性机构4的弹力与人工推力相类似,具备模拟人工胀接的条件。

  在胀接完成后,连接基座1沿反方向移动,将胀管头31脱出胀接后的待胀接管中,完成单一待胀接管的胀接过程,当待胀接管为多个时,能够通过移动装置101调节连接基座1的位置达到调节胀接位置的目的,进而实现多个待胀接管自动胀接的目的。

  所述连接基座1包括连接板11,所述伸缩驱动机构2设置于所述连接板11上,且所述伸缩驱动机构2的伸缩方向与所述连接板11所处平面垂直,能够保证在胀接过程中,连接板11不与待胀接管之间产生干涉,保证胀接系统的可靠性。

  所述伸缩驱动机构2为滑动气缸,所述连接板11上设置有第一安装孔,所述滑动气缸固定设置于所述第一安装孔中,所述胀管头31设置于所述滑动气缸的滑动轴上,且所述胀管头31能够随所述滑动轴的移动而移动,并且在胀管头31的移动过程中控制胀接芯轴32进入胀管头31或脱出胀管头31,既能保证胀管头31顺利进入待胀接管,也能够保证对待胀接管的进行胀接。

  优选的,所述伸缩驱动机构2还包括电磁阀,所述电磁阀与所述滑动气缸的缸体连通控制滑动气缸的工作状态。

  所述胀接装置102还包括装载板5,所述胀管头31一端设置于所述装载板5上,另一端形成能够伸入待胀接管的自由端,所述装载板5设置于所述伸缩驱动机构2上,且所述装载板5能够在所述伸缩驱动机构2的带动下远离或靠近所述连接基座1,所述胀接芯轴32贯穿所述装载板5后与所述弹性机构4连接,通过设置装载板5,能够避免胀接芯轴32与伸缩驱动机构2产生干涉,且能够利用装载板5对胀管头31进入待胀接管的深度。

  所述胀接装置102还包括胀管器伸缩装置6,所述胀管器伸缩装置6固定设置于所述连接基座1上,所述装载板5固定设置于所述胀管器伸缩装置6上,且所述胀管器伸缩装置6的伸缩方向与所述伸缩驱动机构2的伸缩方向平行,能够保证装载板5远离或靠近所述连接基座1的过程中的稳定性和可靠性。

  所述胀管器伸缩装置6包括至少一个滑动轴承61和与所述滑动轴承61一一对应的滑动芯轴62,所述滑动轴承61沿所述伸缩驱动机构2的伸缩方向贯穿所述连接基座1,所述滑动芯轴62设置于对应的所述滑动轴承61中,且能够在所述滑动轴承61中沿所述伸缩驱动机构2的伸缩方向自由滑动,将滑动轴承61设置于连接基座1上,能够利用滑动芯轴62和滑动轴承61的相对滑动,达到使转载版与连接基座1相对移动的目的。

  所述滑动轴承61和所述滑动芯轴62的数量均为四个,且四个所述滑动芯轴62均匀分布于所述胀管头31的四周。

  所述胀接装置102还包括胀管器装载块7,所述装载板5上设置有胀管器安装孔71,所述胀管器装载块7设置于所述装载板5上,所述自由端依次贯穿所述胀管器安装孔71和所述胀管器装载块7后凸出所述胀管器装载块7,能够保证胀管头31在装载板5上的稳定性。

  所述胀管器装载块7包括固定块72和压板73,所述固定块72上设置有通孔,所述压板73盖设于所述固定块72远离所述装载板5的侧面上,且所述压板73上设置有过孔,所述自由端依次贯穿所述通孔和所述过孔后凸出所述压板73。

  所述通孔内表面设置有至少一个弹性件,全部或部分所述胀管头31的外表面通过所述弹性件固定设置于所述通孔内,优选的,所述弹性件为胶柱,利用胶柱的弹性能够使胀管头31具有一定的活动量,使得在胀管头31进入待胀接管时,即使具有一定偏差也能顺利深入,而且通过选用不同材料的胶柱可以获得不同的活动量,并且压板73也能对胶柱的侧面进行固定,保证胶柱始终对胀管头31产生挤压效果。

  所述通孔的直径大于所述胀管头31的外径,保证胀管头31具有一定的活动量。

  所述胀管器3还包括胀接电机33,所述胀接芯轴32设置于所述胀接电机33上,所述胀接电机33设置于所述弹性机构4上,且所述胀接电机33能够在所述弹性机构4的带动下自由移动,所述胀接电机33能够驱动胀接芯轴32在胀管器3胀接过程中进行转动进而实现胀接。

  所述连接基座1还包括安装板12,所述安装板12设置于所述连接板11上,且所述安装板12上设置有滑轨13,所述滑轨13与所述胀管头31的伸缩方向平行,所述胀接芯轴32设置于所述滑轨13上,且能够在所述滑轨13上自由移动,所述弹性机构4固定设置于所述安装板12上,优选的,所述安装板12与所述连接板11相互垂直,方便对弹性机构4的安装,并增强连接板11的强度。

  所述安装板12上设置有用于与移动装置101可拆卸连接的连接法兰,利用连接法兰将移动装置101与胀接装置102固定连接。

  所述弹性机构4包括压缩弹簧41和压缩芯轴42,所述弹簧套设于所述压缩芯轴42上,且所述弹簧的一端抵接于所述连接基座1上,另一端于所述胀接芯轴32的端部连接,所述压缩芯轴42的外侧面上设置有外螺纹,所述连接基座1上设置有螺纹孔,所述压缩芯轴42能够通过所述外螺纹和所述螺纹孔的配合调节所述弹簧的压缩量,在装载板5与连接基座1相对移动过程中,弹簧能够进行压缩或恢复,并且胀管器33在胀管过程中芯轴需要一定推力,工业机器人的推力过大,弹簧和滑轨13的配合一方面可以使胀管器3在胀接过程中获得一定的推力,又可以抵消工业机器人的推力,也能够利用弹簧的弹力产生胀接的推力,进而达到模拟人工胀接的目的,通过调节压缩螺纹的螺纹调节弹簧能够压缩的长度,进而达到调节弹簧的弹力的目的。

  所述压缩芯轴42上设置有位置传感器,当所述弹簧压缩至设定位置时,所述位置传感器控制所述胀接器进行胀接,位置传感器的位置能够根据需要进行设定,进而调节弹簧的有效弹力。

  所述胀接芯轴32突入所述胀管头31的一端设置有滚珠,且所述滚珠能够在所述胀接芯轴32的带动下缩入或突入所述胀管头31,在胀接器进行胀接过程中,并且在胀接芯轴32伸入或脱出胀管头31的过程中,胀接芯轴32带动滚珠转动进行胀接或胀接准备的过程。

  所述定位装置103包括用于对待胀接管进行定位的视觉镜头81和用于检测所述连接基座1与所述待胀接管之间的位置关系的激光位移传感器82,所述视觉镜头81设置于所述连接基座1上,且能够在所述连接基座1的带动下远离或靠近所述待胀接管,所述激光位移传感器82设置于所述连接板11上,且所述激光位移传感器82指向所述待胀接管,所述视觉镜头81和所述激光位移传感器82均与所述电控箱104电连接,激光位移传感器82随着位置的变化的其测量数值不断刷新,并反馈并存储在电控箱104的存储器中某个内存地址中。

  电控箱104根据设定好的逻辑读取和识别测量数值。当激光位移传感器82测量到待胀接管边缘时,距离数值发生突变,电控箱104自动判断找到待胀接管。

  当对壳管式换热器进行胀接时,激光位移传感器82能够对换热管所安装的管板进行定位,并根据预设的换热管在管板上的位置信息对换热管进行定位。

  所述自动胀接系统还包括移动平台9,待胀接管设置于所述移动平台9上,且能够随所述移动平台9的移动而到达预设胀接位置,实现胀接的自动化。

  所述移动平台9上标记有摆放区域91,所述待胀接管放置于所述摆放区域91内,且所述摆放区域91上设置有用于吸附待胀接管的吸附机构,优选的,所述吸附机构为电磁铁,在待胀接管设置到摆放区域91后,利用电磁铁吸附工件防止工件震动或窜动从而影响胀接的实施。

  所述移动平台9包括两条输送带,且每一所述输送带上均设置有至少一个摆放区域91,两条所述输送带同步运动,当为壳管式换热器进行胀接中,两个管板分别设置在两条输送带上,降低输送带的宽度,进而降低设备成本。

  所述电控箱104包括处理器和显示屏,所述显示屏、所述移动装置101、所述胀接装置102和所述定位装置103均与所述处理器电连接,所述处理器能够读取二维图纸得到待胀接管的位置、数量等信息,并能够对移动装置101、胀接装置102、定位装置103的信息进行接受、处理和反馈。

  优选的,处理器为工业电脑主机,能够直接读取CAD图纸,并直接在CAD图纸中获得待胀接管的数量、坐标位置信息等。

  在CAD图纸中,待胀接管的线条颜色采用了指定颜色,其他轮廓线采用其他颜色标记,编制程序时识别固定的色号即可。待胀接管相对坐标位置是以CAD图纸的右下角为原点进行识别的平面坐标系,该坐标系平面即为胀接面位置。

  在壳管式换热器中,将管板的最左下角的点设置为CAD图纸中的原始坐标系原点,在处理器读取图纸时,可以在图纸中设定三个坐标点,使定位装置103能够确定实际胀接面位置。

  在处理器识别待胀接管时,处理器可以自上而下和/或自左而右确定第一横排的第1个待胀接管及第N个待胀接管的相对坐标,进而确定移动装置101的水平运动方向和待胀接管的空间坐标位置。

  处理器能够记录胀接过程,并对胀接失败的待胀接管进行标记等操作,防止漏胀接。

  b、电控箱104读取待胀接管的信息,定位装置103实时对待胀接管进行定位,并将定位信息反馈至电控箱104中,电控箱104根据定位装置103的定位信息控制移动装置101移动;

  d、在步骤c完成胀接后,移动装置101带动胀接装置102向远离步骤a中的待胀接管的方向移动。

  在定位装置103实时对待胀接管进行定位中,激光位移传感器82实时检测胀接装置102的位置变化和/或胀接装置102与待胀接管的端面的距离,并将所述位置变化和/或所述距离反馈至电控箱104。

  在激光位移传感器82实时检测胀接装置102的位置变化,并将所述位置变化反馈至电控箱104中,当激光位移传感器82检测的变化大于设定值时,电控箱104确定待胀接管的边沿。

  在定位装置103实时对待胀接管进行定位中还包括:视觉镜头81对待胀接管进行拍照,并将拍照信息反馈至电控箱104中,电控箱104将拍照信息与待胀接管的信息比对后,确认待胀接管的绝对位置。

  在根据电控箱104处理后的数据控制移动装置101移动中还包括:将胀管器3和视觉定位装置103调节至与待胀接管的端面垂直。

  1)在移动装置101移动过程中,伸缩驱动机构2带动所述装载板5和胀管头31远离连接基座1移动,并使滚珠缩入胀管头31内;

  2)当胀管头31深入待胀接管和/或装载板5抵接于待胀接管管口时,移动装置101继续带动连接基座1向待胀接管移动并压缩弹性机构4;

  3)当弹性机构4被压缩到弹性设定值时,弹性机构4带动胀接芯轴32突入胀管头31内进行胀接。

  以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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