一种柔性双工位一体压装机的制作方法

1.本实用新型涉及一种泵配件(阀体、活塞)密封圈压装设备，尤其涉及一种柔性双工位一体压装机。


背景技术：

2.近年来，随着对智能制造重视程度的提高，制造业掀起了从制造到智造的跨越热潮，石油化工行业也不例外。泵配件(阀体、活塞)作为石油钻井装备里的重要零部件和易损件，市场需求量十分旺盛。
3.泵配件(阀体、活塞)密封圈压装目前主要采用人工为主，油压机辅助的压装方式。由人工将阀体或活塞固定在特定的压装工装上，再将待压装的密封圈放置在工件的压装方向，最后将特制的压装辅助工装放置在密封圈上，准备完毕后，人工点动操作油压机直至密封圈压装到位。以上操作过程复杂，效率低；由于泵配件(阀体、活塞)重量达数十斤，人工长期操作会导致疲倦，从而带来压装一致性降低和压装质量变差等问题。同时，工人操作的熟练程度也会影响压装的质量。在操作不熟练的情况下，会出现二次返工现象，严重影响了生产效率。随着企业数字化转型加速，传统的生产模式已无法满足需求。
4.现有技术：
5.某通锦精密工业股份有限公司提出了一种双工位泵体球涨式堵头压装设备，用于泵体球涨式堵头的压装。人工上料泵体本体，通过夹紧机构对泵体本体进行固定，接着放置球涨式堵头于泵体本体中，最后通过压装机构对球涨式堵头进行压装，人工操作方
6.现有技术的缺点：
7.自动化程度不高，泵体本体和堵头均需要人工上料。夹紧结构复杂，维护成本高。结构形式固定，灵活性较差，换型困难。
8.有鉴于此，特提出本实用新型。


技术实现要素：

9.本实用新型的目的是提供了一种柔性双工位一体压装机，以解决现有技术中存在的上述技术问题，同时迎合企业数字化转型战略。
10.本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
11.本实用新型的柔性双工位一体压装机，包括机身和电控系统，所述机身上设有两个压装工位，每个压装工位分别设有压头、料仓和上料台；
12.两个压装工位分别为阀体密封圈压装工位和活塞密封圈压装工位。
13.与现有技术相比，本实用新型所提供的柔性双工位一体压装机，引入全自动生产方式，可以通过工业机器人配合完成工件自动上下料，从而实现全自动压装，将工人从繁重的体力劳动中解放出来。
附图说明
14.图1为本实用新型实施例提供的柔性双工位一体压装机组成结构示意图；
15.图2为本实用新型实施例柔性双工位一体压装机主视图；
16.图3为本实用新型实施例柔性双工位一体压装机俯视图；
17.图4为本实用新型实施例压头组成示意图；
18.图5为本实用新型实施例料仓组成示意图；
19.图6为本实用新型实施例上料台组成示意图；
20.图7为本实用新型实施例系统集成架构图。
21.图中：
22.1、触摸屏，2、压头一，3、压头二，4、三色灯，5、机身，6、料仓二，7、上料台二，8、压装工位二，9、上料台一，10、压装工位一，11、料仓一，12、电缸，13、导向杆，14、真空吸盘，15、导向杆，16、料盘，17、上料台，18、生产执行系统， 19、工业机器人，20、压装机。
具体实施方式
23.下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本实用新型的限制。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
24.首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：
25.术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，x和/或y表示既包括“x”或“y”的情况也包括“x和y”的三种情况。
26.术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。
27.术语“由
……
组成”表示排除任何未明确列出的技术特征要素。若将该术语用于权利要求中，则该术语将使权利要求成为封闭式，使其不包含除明确列出的技术特征要素以外的技术特征要素，但与其相关的常规杂质除外。如果该术语只是出现在权利要求的某子句中，那么其仅限定在该子句中明确列出的要素，其他子句中所记载的要素并不被排除在整体权利要求之外。
28.除另有明确的规定或限定外，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如：可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。
29.术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是明示或
暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文的限制。
30.本实用新型实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本实用新型实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本实用新型实施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
31.本实用新型的柔性双工位一体压装机，包括机身和电控系统，所述机身上设有两个压装工位，每个压装工位分别设有压头、料仓和上料台；
32.两个压装工位分别为阀体密封圈压装工位和活塞密封圈压装工位。
33.所述压头、料仓和上料台分别采用柔性件，所述压装工位包括压装台、柔性定位工装和多个传感器。
34.所述机身采用型钢和q235钢板焊接而成，两个料仓和两个压头设于机身的上半部分，机身的下半部分设有电控柜和工装柜。
35.所述压头包括真空吸盘，所述真空吸盘装于导向杆上并与电缸连接，所述真空吸盘设有多种不同规格，分别与不同规格的工件配合。
36.所述料仓设有多个料盘，多个料盘与料仓旋转气缸连接，每个料盘分别设有导向杆。
37.所述上料台设于料仓的固定出料口位置。
38.所述电控系统包括plc、触摸屏、操作按钮、三色指示灯，并设有急停按钮和报警装置，plc通过profinet总线实现与生产执行系统、机器人系统的集成。
39.通过触摸屏实现柔性双工位一体压装机的人机交互，触摸屏可能显示设备运行信息和报警信息、进行运行参数设定、存储多套参数信息；
40.设备操作模式分为点动调整、半自动、自动三种工作方式：
41.工作在点动调整模式时，操作相应的功能按钮完成相应的动作，每按一次按钮完成相应动作的一次点动，手松动作停止，主要用于设备调整及更换模具时使用；
42.工作在半自动模式时，操作相应的功能按钮完成相应单次任务的连续动作；
43.工作在自动模式时，接收到压装信号后压机自动完成压装，工业机器人配合完成工件自动上下料，从而实现全自动压装。
44.综上可见，本实用新型实施例的柔性双工位一体压装机，引入全自动生产方式，可以通过工业机器人配合完成工件自动上下料，从而实现全自动压装，将工人从繁重的体力劳动中解放出来。同时还具有以下优点：
45.(1)采用可编程控制器，压装工艺参数可自动调节，压装过程可监控。
46.(2)设计了自动上料机构，通过配合工业机器人，实现了上料、压装、下料全过程自动化，提高了生产效率。
47.(3)设计了柔性精密定位工装，结合伺服驱动技术的应用，压装出的产品质量稳定，一致性较好。
48.(4)采用全自动生产模式，为全自动流水线生产提供底层设备支撑。
49.(5)采用多重安全保护机制，确保设备的稳定工作，为生产线24小时连续运转提供了基础。
50.(6)采用柔性工装和快换技术，产品换型便捷，适合柔性生产线。
51.(7)通过引入系统集成技术，促进信息流动，为企业数字化转型奠定坚实的基础。
52.为了更加清晰地展现出本实用新型所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本实用新型实施例所提供的进行详细描述。
53.实施例1
54.如图1至图7所示，柔性双工位一体压装机，一台压装机即可同时完成阀体和活塞的密封圈压装。将人从繁重的体力劳动中解放出来的同时也极大的提高了生产效率和质量稳定性。设备能够与上层生产执行系统集成，实现控制指令接收与监控数据上传，符合企业数字化转型发展战略。
55.柔性双工位一体压装机采用双工位一体化设计和引入可编程逻辑控制系统，通过与生产执行系统、机器人系统的集成，能够实现泵配件阀体和活塞密封圈的全自动压装。同时具备密封圈缓存、密封圈自动上料、工件定位等功能。柔性双工位一体压装机主要由机身、料仓、压头、触摸屏、上料台和压装工位组成。
56.1、系统组成
57.如图1、图2、图3所示，柔性双工位一体压装机主要由机身、压头、料仓、上料台、压装工位和电控系统组成。
58.(1)机身
59.机身是压装机的主体部分，采用型钢和q235钢板焊接而成，结构稳定可靠，占地空间小。机身的上半部分主要由密封圈料仓和两个压头组成。下半部分主要由电控柜和工装柜组成。
60.(2)压头
61.柔性双工位一体压装机配置两个压头，分别用于泵配件阀体和活塞密封圈的压装。压头由真空吸盘、导向杆和电缸组成。
62.如图4所示。电缸为密封圈压装提供动力，根据实测的密封圈装配压力选择电缸。导向杆在密封圈下压装配过程中起压头导向作用。真空吸盘一方面配合上料台完成密封圈的上料工作，另一方面作为压头完成密封圈压装工作。真空吸盘可通过快换实现不同规格工件的压装，当待压装的工件与系统实际接收到的任务不符时，系统自动报警提醒。
63.(3)料仓
64.料仓结构如图5所示。料仓主要用于阀体密封圈和活塞密封圈的缓存。采用气缸驱动的旋转料仓，具有缓存量大、节省空间等优点。单个料盘导向杆可手动调节以适应不同规格的密封圈。
65.(4)上料台
66.料仓的固定出料口位置设置上料台。配合压头的真空吸盘完成密封圈上料任务。单个料盘的密封圈进入上料台后，上料台将密封圈自动输送至压头下部，当压头成功拾取密封圈后，上料台退回原始位置，等待下一个任务。上料台结构如图6所示。
67.(5)压装工位
68.压装工位主要由压装台、定位工装和传感器组成。压装台主要起工件支撑作用。定位工装实现阀体工件和活塞工件定位，采用柔性工装，能够适应不同规格的工件定位。传感器用于检测压装工位的工件是否放置到位，如果没有放置到位，压装机报警提醒。
69.(6)电控系统
70.电控系统实现柔性双工位一体压装机的控制。主要由可编程逻辑控制器(以下简称 plc)、触摸屏、操作按钮、三色指示灯等组成。通过plc编程实现压装机的自动工作流程。plc通过profinet总线实现与生产执行系统、机器人系统的集成，从而实现全自动压装。
71.系统集成架构如图7所示。触摸屏作为柔性双工位一体压装机的上位机，主要用于人机交互，触摸屏可显示设备运行信息和报警信息，可进行运行参数设定，可同时存储多套参数信息，方便换型时直接调用。
72.设备操作模式分为调整(点动)、半自动、自动三种工作方式；工作方式可通过设备转换开关或生产执行系统进行选择，按钮集中控制；可实现定压压制工艺；设有急停按钮，如遇紧急情况可快速停止设备，急停信号与生产执行系统联动。工作在点动模式时，操作相应的功能按钮完成相应的动作，每按一次按钮完成相应动作的一次点动，手松动作停止，主要用于设备调整及更换模具时使用。工作在半自动模式时，操作相应的功能按钮完成相应单次任务的连续动作。工作在自动模式时，接收到压装信号后压机可自动完成压装，工业机器人配合完成工件自动上下料，从而实现全自动压装。
73.2、系统功能介绍
74.(1)压装功能
75.柔性双工位一体压装机能够实现不同规格工件的快速换型，平均换型时间小于10分钟，能够兼容4个规格阀体和12个规格活塞的密封圈自动压装。采用伺服电缸，可根据压装工艺要求调节压力，使压装效果达到最佳。
76.(2)工作模式切换
77.具备自动和手动切换模式，在手动模式(点动、半自动模式)下保证人员安全进入，可人工进行工件检查和作业。
78.(3)数据采集
79.通过引入压力传感器、位移尺等，能够实时采集压力和位移数据，并通过可编程控制器上传至制造执行系统，实现数据自动采集。
80.(4)防错措施
81.1)具备工装校验功能。工装表面显著位置具备二维码标识，更换工装时，通过人工扫码将工装信息录入压装机控制系统，压装机接收到生产执行系统的压装任务时，能够自动判断工装是否与待压装的工件匹配，如果不匹配，压装机能够报警提醒。
82.2)上料时，通过安装在定位工装上的传感器，系统能够判断工件是否放置到位。
83.3)通过压力监测，可判断密封圈是否压装到位。
84.(5)安全防护
85.柔性双工位一体压装机具有警告功能。利用蜂鸣器，指示灯等对危险性做出警告；设有急停按钮，如遇紧急情况可快速停止设备，急停信号与生产执行系统联动。
86.3、工作流程
87.(1)开机工作流程
88.1)处理、消除所有报警信息(检查报警信息，处理报警后点击复位按钮)。
89.2)将两个压头伺服分别进行回原。
90.3)检查空位检测位置没有料盘。
91.4)在人机交互界面，将模式选择旋钮旋至自动。
92.5)点击启动按钮，设备自动启动完成。
93.(2)自动生产流程
94.1)有待压装工件时，生产执行系统查询相应压头状态。
95.2)如果相应压头空闲，生产执行系统发送压装任务给压装机，发送的内容包括任务类型、任务编号、物料编号等。
96.3)压装机根据任务判断工装是否正确。如果工装正确，则自动将相应的密封圈放入对应的工装，如果工装不正确，则报警提醒，并将错误信息发送至生产执行系统。
97.4)密封圈放置到位后，压装机向生产执行系统发送工件上料请求。
98.5)生产执行系统接收到压装机发送的工件上料请求后，调度工业机器人将工件放入相应工装。
99.6)工业机器人将工件放置到位后，生产执行系统向压装机发送启动压装指令。
100.7)压装机接收到启动指令后，查询工件是否放置到位，如果放置到位，则自动完成压装任务，如果未放置到位，则报警提醒，并将错误信息发送至生产执行系统。
101.8)压装完成后，压装机向生产执行系统发送成品下料请求。包括任务类型、任务编号、物料编号等。
102.9)生产执行系统接收到压装机发送的下料请求后，调度工业机器人自动完成成品下料。
103.10)压装机自动判断成品下料是否完成，如果未完成，则等待，压装机显示下料未完成状态。如果成品下料完成，压装机向生产执行系统发送任务完成信息，包括任务类型、任务编号、物料编号、完成状态等。
104.11)重复以上步骤，实现连续自动压装。
105.4、本实用新型技术方案带来的有益效果
106.本实用新型主要针对不同规格泵配件(阀体、活塞)密封圈压装，以全自动生产代替传统手工作业模式，设计出一种柔性双工位一体压装机。本实用新型技术方案带来的有益效果如下：
107.(1)实现泵配件(阀体、活塞)密封圈压装自动化，将人从繁重的体力劳动中解放出来，以机器生产代替人，从而降低主观因素给产品带来的不可控性，提高产品质量稳定性和生产效率、从而增加产品在市场中的竞争力。
108.(2)采用双工位设计，能够同时满足阀体和活塞两类产品的密封圈压装要求，减少了设备数量，节省了占地面积，从而为用户节省成本。
109.(3)采用多重防错设计，通过传感器信号采集和机械限位设计，确保工装与工件匹配、任务与物料匹配、工件精确定位，从而降低产品不良率、保证压装质量、提高生产效率。
110.(4)柔性双工位压装机工作相对独立，通过系统预留的接口，可与用户的生产执行系统集成，实现生产指令的自动执行和生产状态实时反馈。非常适合自动化生产线。
111.(5)设备故障信息、维护和保养提醒均可通过hmi显示，方便用户及时排除设备故障，跟踪设备利用率和进行设备维保，为生产管理提供数据依据、大大降低管理成本。
112.(6)工业机器人与柔性双工位一体压装机压装工位的精密定位夹具配合，实现工件的自动上下料，设备智能化程度高、柔性好。
113.(7)柔性双工位一体压装机采用模块化设计，可快速复制、扩展，以适应不同的应用需求。
114.(8)设备采用电缸驱动压头工作，不产生粉尘、油雾等，安全环保。
115.5、本实用新型的技术关键点和欲保护点：
116.(1)一种柔性双工位一体压装机，主要由机身、压头、料仓、上料台、压装工位和电控系统组成。具有自动化程度高、柔性好、可扩展性强等优点。
117.(2)一种柔性双工位一体压装机，采用双工位设计，能够同时满足阀体和活塞两类产品的密封圈压装要求，减少了设备数量，节省了占地面积，从而为用户节省成本。
118.(3)一种柔性双工位一体压装机，引入可编程逻辑控制系统，通过与生产执行系统、机器人系统的集成，实现泵配件阀体和活塞密封圈的全自动压装。
119.(4)一种柔性双工位一体压装机，设计了柔性压头、柔性上料台、柔性压装工位和柔性料仓，能够适应多个规格泵配件(阀体、活塞)密封圈的自动压装。
120.(5)一种柔性双工位一体压装机，设计了多重防错措施，通过传感器信号采集和机械限位设计，确保工装与工件匹配、任务与物料匹配、工件精确定位，从而降低产品不良率、保证压装质量、提高生产效率。
121.(6)一种柔性双工位一体压装机，设备操作模式分为调整(点动)、半自动、自动三种工作方式，工作方式可根据需要自由切换。
122.(7)一种柔性双工位一体压装机，触摸屏可显示设备运行信息和报警信息，可进行运行参数设定，可同时存储多套参数信息，方便换型时直接调用。
123.(8)一种柔性双工位一体压装机，其特征在于设备工作相对独立，通过系统预留的接口，可与用户的生产执行系统集成，实现生产指令的自动执行和生产状态实时反馈。非常适合自动化生产线。
124.(9)一种柔性双工位一体压装机，设备故障信息、维护和保养提醒均可通过hmi显示，方便用户及时排除设备故障，跟踪设备利用率，为生产管理提供数据依据、大大降低管理成本。
125.(10)一种柔性双工位一体压装机，采用模块化设计，可快速复制、扩展，以适应不同的应用需求。
126.(11)一种柔性双工位一体压装机，采用亚克力板防护罩，造型美观。
127.(12)一种柔性双工位一体压装机，设备采用电缸驱动压头工作，不产生粉尘、油雾等，安全环保。
128.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文背景技术部分公开的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。