一种全自动三元催化净化器双塞双向载体封装系统及工艺的制作方法

1.本发明涉及三元催化净化器的技术领域，特别是涉及一种全自动三元催化净化器双塞双向载体封装系统及工艺。


背景技术：

2.目前封装工艺在双载体领域应用越来越广泛，社会的不断进步，所以对空气洁净程度要求也越来越高，汽车尾气净化也是重中之重，减小排放污染的汽车发动机附件，对于智能全自动压装一体封装线的需求日益增大。
3.随着vi标准实施后，由于对各污染物的排放限值要求更为苛刻，这将会对净化器的性能提出新的要求，对双载体同时和多次的封装结构，以及双载体数的增加，壁厚减小对封装工艺也将带来新的挑战。以前传统封装方式已经不能满足产品的要求，捆绑式封装，通过捆绑力的调整，根据双载体的公差，可以自动调整双载体与筒体之间的间隙，但是捆绑时容易产生的应力集中现象，导致衬垫不能均勻分布在双载体和筒体之间，双载体也比较容易受损，并且捆绑过程耗时长，工作效率很低。现在的封装方式都已人工为主，操作人员操作手法不一致，很容易为后续工艺带来隐患。本智能全自动压装一体封装线可以解决此问题，且提高了生产效率，与此同时又减少操作人员工作负担。
4.目前国内外一些厂家针对封装双载体生产了一些型号，主要分为单个双载体和单个工序塞入，上下料和生产效率低的主要缺点，而且数据不能追溯、上传、下发、实时共享等，面向封装领域的智能全自动压装一体封装线开发结构新颖，形式简单，制造成本低，数字化与多媒体技术的应用加入也起到了对于双载体封装技术进步具有重要意义。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明提供一种结构新颖，形式简单，提高生产效率的全自动三元催化净化器双塞双向载体封装系统及工艺，应用数字化与多媒体技术全自动控制双塞双向载体封装工艺，显著缩短封装工期，减少了操作人员工作负担。
6.为实现上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
7.本发明一方面提供一种全自动三元催化净化器双塞双向载体封装系统，包括壳体上料装置、载体上料装置、衬垫上料装置、包裹塞入装置、整径装置、刻字装置、扫描检验装置和计算机控制平台，所述壳体上料装置输送壳体并对壳体进行视觉检测型号和位置，经过视觉检测后的壳体经由机器人抓取装置移动至塞入台；所述载体上料装置包括两组载体传送装置和两组载体测量装置，所述载体测量装置扫描载体二维码确认载体是否合格，然后激光测量载体多组位置数据得出平均直径，载体经过测量后由机器人抓取装置移动至包裹等待位；所述衬垫上料装置包括两组衬垫上料台和两组衬垫称重装置，衬垫经过称重合格后由机器人抓取装置移动至包裹台；所述包裹塞入装置通过伺服机构将载体自包裹等待位移动至包裹台放置到位，两台塞入机分别进行衬垫包裹，然后带动包裹台移动至塞入台附近，塞入机两端的动力机构分别带动压装头将完成衬垫包裹的两个载体塞到壳体内部；
所述整径装置根据由载体平均直径、衬垫重量、壳体的数据以及塞入数据计算所得gbd结果整径壳体，通过伺服驱动收缩到指定位置；所述刻字装置用于对整径后的工件进行气动刻字；所述扫描检验装置将完成刻字的工件进行扫描，检验刻字是否合格；所述计算机控制平台由本地上位机与所述壳体上料装置、载体上料装置、衬垫上料装置、包裹塞入装置、整径装置、刻字装置和扫描检验装置通信连接，通过软件系统直接上传到本地上位机电脑数据库中，再由本地电脑数据库上传到服务器电脑中，实现数据实时上传、下发、共享。
8.一种可能的技术方案中，所述壳体上料装置包括壳体视觉检测组件，所述壳体视觉检测组件包括伺服驱动系统、视觉检测器和旋转台，所述伺服驱动系统驱动气缸将壳体放置在旋转台上，当视觉检测器检测到壳体外侧的焊缝时，旋转台停止。
9.一种可能的技术方案中，所述载体测量装置包括激光测量装置，所述激光测量装置包括用于放置载体的转盘、激光头和用于带动激光头上下移动的升降系统。
10.本发明一方面提供一种全自动三元催化净化器双塞双向载体封装工艺，是根据上述全自动三元催化净化器双塞双向载体封装系统实现的，包括以下操作步骤：
11.s1壳体上料：将壳体放在壳体上料装置上，壳体上料装置输送壳体并对壳体进行视觉检测型号和位置，经过视觉检测后的壳体经由机器人抓取装置移动至塞入台；
12.s2载体上料：将两组载体分别放置在两组载体传送装置上，载体传送装置运送载体，载体测量装置扫描载体上的二维码确认载体型号是否合格，然后激光测量载体多组位置数据得出平均直径，载体经过测量后由机器人抓取装置移动至包裹等待位；
13.s3衬垫上料：将两组衬垫分别放置在两组衬垫上料台上，机器人抓取装置将衬垫移送至衬垫称重装置，衬垫称重装置测量衬垫重量，经过计算求取平均值，经过称重合格的衬垫由机器人抓取装置移动至包裹台；
14.s4包裹塞入：包裹塞入装置通过伺服机构将载体自包裹等待位移动至包裹台放置到位，两台塞入机分别进行衬垫包裹，然后带动包裹台移动至塞入台附近，塞入机两端的动力机构分别带动压装头将完成衬垫包裹的两个载体塞到壳体内部；
15.s5整径：机器人抓取装置把塞入完成后的工件放在整径装置上，整径装置根据由载体平均直径、衬垫重量、壳体的数据以及塞入数据计算所得gbd结果整径壳体，通过伺服驱动收缩到指定位置；
16.s6刻字：刻字装置对整径后的工件进行气动刻字；
17.s7检验：扫描检验装置将完成刻字的工件进行扫描，检验刻字是否合格；
18.计算机控制平台由本地上位机与所述壳体上料装置、载体上料装置、衬垫上料装置、包裹塞入装置、整径装置、刻字装置和扫描检验装置通信连接，通过软件系统直接上传到本地上位机电脑数据库中，再由本地电脑数据库上传到服务器电脑中，实现数据实时上传、下发、共享。
19.一种可能的技术方案中，所述s1壳体上料中视觉检测壳体是否带有传感器螺母或孔，如果壳体上带有传感器螺母或孔，机器人抓取装置自动调整壳体上下位置使壳体上料位置统一。
20.一种可能的技术方案中，所述s4包裹塞入中压装头上安装压力传感器，用于记录塞入力与塞入位置的相对曲线以及数值，塞入系统最大塞入力为25kn
±
0.1％。
21.一种可能的技术方案中，所述s5整径中gbd数据为：
[0022][0023]
式中：gbd:衬垫间隙容积密度；m
mat
:测量所得衬垫重量；a
mat
:衬垫面积；gap:衬垫压缩后间隙；l
mat
:衬垫长度；w
mat
:衬垫宽度。
[0024]
一种可能的技术方案中，还包括：
[0025]
s8下料：当扫描检验装置检测到不合格的工件时，经过废料传输线传输至废料台，经过扫描检验装置检验合格的产品由总成传输线输出。
[0026]
与现有技术相比本发明的有益效果为：计算机控制平台由本地上位机与所述壳体上料装置、载体上料装置、衬垫上料装置、包裹塞入装置、整径装置、刻字装置和扫描检验装置通信连接，通过软件系统直接上传到本地上位机电脑数据库中，再由本地电脑数据库上传到服务器电脑中，实现数据实时上传、下发、共享，应用数字化与多媒体技术全自动控制双塞双向载体封装工艺，减少了操作人员工作负担，提高了生产效率，显著缩短封装工期；载体上料装置和衬垫上料装置实现双载体、双衬垫同时传送上料和测量，包裹塞入装置实现双载体双向同时塞入，整径机为伺服驱动系统，不受环境温度的影响，驱动整径鼓收口位置精确平稳，输送线之间的壳体和载体移动采用机器人抓取装置，整套系统结构新颖，形式简单，智能化程度高，为三元催化净化器双载体的全自动封装提供了先进的解决方案。
附图说明
[0027]
图1是本发明的全自动三元催化净化器双塞双向载体封装系统的结构示意图；
[0028]
图2是本发明实施例的全自动三元催化净化器双塞双向载体封装工艺流程示意图；
[0029]
附图标记：1
‑
衬垫上料台；2
‑
衬垫称重装置；3
‑
衬垫废料架；4
‑
载体传送装置；5
‑
激光测量装置；6
‑
载体放置台；7
‑
载体废料台；8
‑
伺服机构；9
‑
壳体输送线；10
‑
壳体视觉检测组件；11
‑
塞入机；12
‑
整径装置；13
‑
刻字装置；14
‑
扫描检验装置；15
‑
废料传输线；16
‑
总成传输线；17
‑
第一机器人抓取装置；18
‑
第二机器人抓取装置；19
‑
第三机器人抓取装置；20
‑
第四机器人抓取装置。
具体实施方式
[0030]
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0031]
如图1所示，本发明实施例的全自动三元催化净化器双塞双向载体封装系统，包括壳体上料装置、载体上料装置、衬垫上料装置、包裹塞入装置、整径装置、刻字装置、扫描检验装置和计算机控制平台，包裹塞入装置设置在封装系统的中央位置，包裹塞入装置的中心位置为塞入台，塞入台上下两侧对称位置设置两台塞入机11。
[0032]
壳体上料装置位于下侧的塞入机11的右侧，壳体上料装置包括输送壳体的壳体输送线9和对壳体进行视觉检测型号和位置的壳体视觉检测组件10，壳体输送线9的末端有一组阻挡器和传感器，当传感器检测没有工件，阻挡器放开，通过一个工件，传感器检测到工件，阻挡器关闭，传输线运转开始上料；壳体视觉检测组件10设置在壳体输送线9的输送末
端，壳体视觉检测组件10包括视觉检测器和旋转台，壳体上料装置通过伺服驱动系统驱动气缸将壳体放置在旋转台上，当视觉检测器检测到壳体外侧的焊缝时，旋转台停止；视觉检测器识别壳体焊缝位置，对壳体上料角度进行精确定位，使得后续包裹塞入、刻字工序位置统一，提高了总成产品的质量等级；本实施例中，视觉检测器为多媒体相机。
[0033]
载体上料装置位于封装系统的左下方位，载体上料装置包括两组平行设置的载体传送装置4和安装在其末端的两组载体测量装置，载体传送装置4的末端有传感器和机械限位，当检测到工件，传输线停止运转，等待第三机器人抓取装置19抓取；载体测量装置扫描载体二维码确认载体是否合格，优选地，载体测量装置设置旋转工作台，旋转工作台一侧安装多媒体相机进行扫描载体二维码；载体测量装置临近设置两组激光测量装置5用于激光测量载体多组位置数据得出平均直径，激光测量装置包括用于放置载体的转盘、激光头和用于带动激光头上下移动的升降系统；升降系统带动激光头上下运动对载体进行多位置多平面多点位测量，两组激光测量装置5之间设置第三机器人抓取装置19，第三机器人抓取装置19的右侧设置载体放置台6，左侧设置载体废料台7，第三机器人抓取装置19与计算机控制平台通信连接并用于载体传送装置4、激光测量装置5、载体放置台6和载体废料台7之间的载体抓取。
[0034]
衬垫上料装置包括分别设置在两台塞入机11左侧的两组衬垫上料台1、两组衬垫称重装置2和两组衬垫废料架3，第一机器人抓取装置17、第二机器人抓取装置18分别用于抓取衬垫移送至衬垫称重装置2称重，称重合格移送至包裹台，称重不合格则移送至衬垫废料架3；优选地，衬垫上料台1按开关按钮，锁紧气缸解锁，拉出托盘，人工放置衬垫，将托盘推入机器人抓取位置，到位检测开关检测到托盘，再次按开关按钮，锁紧气缸锁死；衬垫称重装置2由抽屉式机械装置组成；第一机器人抓取装置17、第二机器人抓取装置18的机器人夹爪为气动针连接吸盘式装置，机器人夹爪到达衬垫上料台1处，夹爪上的气动针弹出，吸盘阀打开，抓取衬垫放在托盘处，夹爪上的气动针缩回，吸盘阀关闭；衬垫称重装置2上的检测开关检测到衬垫，托盘气缸下降，将托盘落到电子秤上，开始称重，完成后，托盘气缸上升，托盘离开电子称，经过计算求取平均值。
[0035]
包裹塞入装置的伺服机构8包括水平伺服机构和垂直伺服机构，水平伺服机构带动小车到取件位置，通过垂直伺服机构下降到抓取位置，气缸夹紧工件，垂直伺服机构上升，水平伺服机构带动小车移动到塞入机11上放件位置，垂直伺服机构下降到包裹台上，将载体放到位之后，气缸松开，垂直伺服机构退回，水平伺服机构运转到原点位置；水平伺服机构有三组检测位，分别是：原点位置、取件位置和放件位置；垂直伺服机构有两个停止检测位置，分别是原点位置和放件位置；塞入机11上垂直的气缸随伺服抓取下降的动作托着衬垫开始下降，左右两组气缸分别打开进行衬垫包裹，完成后，伺服抓取退回；伺服带动包裹台移动到塞入台附近，塞入机11两端的动力机构分别带动压装头将完成衬垫包裹的两个载体塞到壳体内部。
[0036]
整径装置12设置在上侧的塞入机11的右侧，完成包裹塞入的壳体由第四机器人抓取装置20抓取至整径装置12，整径装置12根据由载体平均直径、衬垫重量、壳体的数据以及塞入数据计算所得gbd结果整径壳体，通过伺服驱动收缩到指定位置；整径装置采用伺服驱动系统，不受环境温度的影响，驱动整径鼓收口位置精确平稳，几乎没有噪音；以往的整径装置的液压系统，温度低时，整径机里面油缸提供给整径鼓的驱动力不足，工作时有时会产
生轻微抖动，温度升高到一定程度才可正常工作，而且整径鼓工作时噪音比较大，本发明的整径装置可有效避免上述问题；整径装置12的右侧设置激光测量装置5用于对整径后的工件再次进行激光测量检测而得出gbd数据。
[0037]
刻字装置13设置在壳体输送线9的右侧，用于对整径后的工件进行气动刻字，刻字可以设置为汉字、图形或者二维码；第四机器人抓取装置20设置在壳体输送线9、塞入台、整径装置12和刻字装置13之间用于壳体放置塞入台以及完成包裹塞入的壳体到整径装置12、激光测量装置5和刻字装置13的抓取移动；具体地，刻字装置13附近设置检测开关检测到工件，传输线停止，顶部气缸压紧，带动刻字机的气缸伸出，移动到刻字的位置，开始刻字，完成后刻字机退回，顶部气缸退回，传输线运转，将工件运行到下一刻字工位，动作再次循环。
[0038]
刻字装置13传输线的末端设置扫描检验装置14将完成刻字的工件进行扫描，检验刻字是否合格；优选地，扫描检验装置14采用多媒体相机进行扫描识别。
[0039]
扫描检验装置14的外侧设置废料传输线15和总成传输线16，可选地，扫描检验装置14的外侧传输线上安装传感器和一组推动气缸，当检测到不合格的工件时，推动气缸伸出将不合格的工件推至废料传输线15上，经过废料传输线15传输至废料台，经过扫描检验装置14检验合格的产品由总成传输线16输出。
[0040]
计算机控制平台由本地上位机与壳体上料装置、载体上料装置、衬垫上料装置、包裹塞入装置、整径装置、刻字装置和扫描检验装置通信连接，通过软件系统直接上传到本地上位机电脑数据库中，再由本地电脑数据库上传到服务器电脑中，实现数据实时上传、下发、共享，后台服务器完成数据存储、数据变更、数据追溯、数据同步；优选地，软件系统采用嵌入式平台系统，运算速度快，测量点位多，响应时间快。
[0041]
本发明实施例的全自动三元催化净化器双塞双向载体封装系统，整体封装线结构布局为正方形，设备操作空间大，上下料及安装模具较为方便，整线为上位机电脑和主控开关控制，首先各设备都回到原点初始位置(回零)，其次启动自动在线功能按钮，线体开始自动运转，然后等待壳体上料、衬垫上料、双载体上料，三个工位可同时进行，待所有上料工序都启动后，壳体检测合格，衬垫称重合格，双载体测量合格，都合格后机器人抓取装置取料放到包裹塞入装置中，塞入完成后，形成一个总成件(壳体、双载体、衬垫组成的)，机器人抓取装置取料总成件放到整径机中进行总成件扩口收缩，合格后，机器人再将总成件放到激光测量装置中进行gbd测量，合格后移送到刻字装置进行刻字，刻字完成后经扫描检验装置识别检验，然后下料完成。
[0042]
如图2所示，本发明实施例的全自动三元催化净化器双塞双向载体封装工艺，包括以下操作步骤：
[0043]
s1壳体上料：将壳体放在壳体输送线9上，壳体输送线9输送壳体，当传感器检测没有工件，阻挡器放开，通过一个工件，传感器检测到工件，阻挡器关闭，传输线运转开始上料；壳体视觉检测组件10的伺服驱动系统驱动气缸将壳体放置在旋转台上，当视觉检测器检测到壳体外侧的焊缝时，旋转台停止，对壳体进行视觉检测型号和位置，经过视觉检测后的壳体经第四机器人抓取装置20移动至塞入台；
[0044]
如果壳体上带有传感器螺母或孔，则其在壳体上的高度位置必须被探测，且旋转到指定的位置；如果员工放置错误方向，壳体抓取机器人必须自动将壳体翻转，之后再次启动探测；
[0045]
s2载体上料：将两组载体分别放置在两组载体传送装置4上，载体传送装置4运送载体，载体测量装置的多媒体相机扫描载体上的二维码确认载体型号是否合格，然后激光测量装置5激光测量载体多组位置数据得出平均直径，经过载体测量装置检测的载体由第三机器人抓取装置19将合格的载体放置在载体放置台6上，不合格的载体放置在载体废料台7上；
[0046]
激光测量之前载体必须根据规范进行鉴别，鉴别方式是通过零件上粘贴或者喷涂上的一维条形码或2d矩阵码。由于塞入工序前需要检查双载体零件的进出气方向，在扫描零件鉴别码后需要通过与已选择的零件程序进行比对，确认正在使用的零件是否正确；所有扫描出来的信息需要被记录在数据库中，只有当扫描并确认正确的零件号和正确的气流方向才能启动激光测量装置进行测量，否则激光测量装置出现错误报警，需要第三机器人抓取装置19将零件移到载体废料台7之后重新装载新的零件，在重新启动激光测量装置前需要有零件传感器传出打断信号；零件测量出的平均直径，轮廓，高度都需要与相应零件要求规范进行比对，确认尺寸是否在要求范围内，同时每个测量面的数据需要独立分析与计算。如果零件不符合相应规范，则此零件不得进行后续加工；
[0047]
探测载体的进出气方向可以采用如下一些标示：
[0048]
1)有颜色的圆点在载体一个端面上；
[0049]
2)标签在载体端面面上；
[0050]
3)喷墨标示在载体端面上；
[0051]
4)非对称的2dmc或一维条码在载体的圆周面上；
[0052]
5)2dmc的图案基准方向；
[0053]
6)气流箭头方向标示；
[0054]
s3衬垫上料：将两组衬垫分别放置在两组衬垫上料台1上，按衬垫上料台1开关按钮，锁紧气缸解锁，拉出托盘，人工放置衬垫，将托盘推入第一机器人抓取装置17、第二机器人抓取装置18，到位检测开关检测到托盘，再次按开关按钮，锁紧气缸锁死；第一机器人抓取装置17、第二机器人抓取装置18的机器人夹爪到达衬垫上料台1处，夹爪上的气动针弹出，吸盘阀打开，抓取衬垫放在托盘处，夹爪上的气动针缩回，吸盘阀关闭；衬垫称重装置2上的检测开关检测到衬垫，托盘气缸下降，将托盘落到电子秤上，开始称重，完成后，托盘气缸上升，托盘离开电子称，经过计算求取平均值；经过称重合格的衬垫由第一机器人抓取装置17、第二机器人抓取装置18移动至包裹台，称重不合格则移送至衬垫废料架3；
[0055]
衬垫的重量需要在相应的壳体整径前获取，获取得到的衬垫重量必须根据相应的规范要求来评估其是否合格，当衬垫重量不符合相应使用程序中的规范要求时，衬垫需要被放入衬垫废料架3上；
[0056]
如果衬垫存在正反面方向要求(光滑面或粗糙面)，则必须探测出衬垫的方向以此保证衬垫包裹双载体面正确；如下一些标示可以用于探测出衬垫的正反面方向：
[0057]
1)有颜色的圆点在衬垫的一面上；
[0058]
2)标签在衬垫的一面上；
[0059]
3)喷墨标示在衬垫的一面上；
[0060]
4)衬垫的两面有不同的颜色；
[0061]
5)衬垫的非对称形状；
[0062]
s4包裹塞入：包裹塞入装置的伺服机构8通过水平伺服机构带动小车到取件位置，通过垂直伺服机构下降到抓取位置，气缸夹紧工件，垂直伺服机构上升，水平伺服机构带动小车移动到塞入机11上放件位置，垂直伺服机构下降到包裹台上，将载体放到位之后，气缸松开，垂直伺服机构退回，水平伺服机构运转到原点位置；塞入机11上垂直的气缸随伺服抓取下降的动作托着衬垫开始下降，左右两组气缸分别打开进行衬垫包裹，完成后，伺服抓取退回；伺服带动包裹台移动到塞入台附近，塞入机11两端的动力机构分别带动压装头将完成衬垫包裹的两个载体塞到壳体内部；
[0063]
压装头上安装压力传感器，用于记录塞入力与塞入位置的相对曲线以及数值，塞入系统需要建立可供最大塞入力为25kn
±
0.1％；
[0064]
s5整径：完成包裹塞入的壳体由第四机器人抓取装置20抓取至整径装置12，整径装置12根据由载体平均直径、衬垫重量、壳体的数据以及塞入数据计算所得gbd结果整径壳体，通过伺服驱动收缩到指定位置；整径后的工件再次经过激光测量装置5进行激光测量检测而得出gbd数据；
[0065]
整径装置必须根据不同计算结果来整径壳体，以此满足不同计算结果要求的直径要求。其顶部夹紧装置需要测量壳体长度(包括整径前和整径后)来防错，防止错误的壳体长度或不合格的壳体(长度不合格)零件进行加工；
[0066]
计算gbd的控制目标是得到恒定的衬垫压缩后密度:
[0067]
通用函数gbd:
[0068][0069]
式中：gbd:衬垫间隙容积密度；m
mat
:测量所得衬垫重量；a
mat
:衬垫面积；gap:衬垫压缩后间隙；l
mat
:衬垫长度；w
mat
:衬垫宽度；
[0070]
转换函数—为计算每个零件的目标整径值
[0071][0072]
式中：需求壳体整径直径；实际双载体测量直径；gbd:衬垫间隙容积密度；m
mat
:测量所得衬垫重量；l
mat
:衬垫长度；w
mat
:衬垫宽度；
[0073]
s6刻字：刻字装置13对整径后的工件进行气动刻字；刻字装置13附近设置检测开关检测到工件，传输线停止，顶部气缸压紧，带动刻字气缸伸出，移动到刻字的位置，开始刻字，完成后刻字机退回，顶部气缸退回，传输线运转，将工件运行到下一刻字工位，动作再次循环；本实施例中，刻字设置为二维码；
[0074]
s7检验：扫描检验装置14将完成刻字的工件进行多媒体相机进行扫描识别，检验刻字是否合格；
[0075]
s8下料：当检测到不合格的工件时，推动气缸伸出将不合格的工件推至废料传输线15上，经过废料传输线15传输至废料台，经过扫描检验装置14检验合格的产品由总成传输线16输出；
[0076]
计算机控制平台由本地上位机与所述壳体上料装置、载体上料装置、衬垫上料装置、包裹塞入装置、整径装置、刻字装置和扫描检验装置通信连接，通过嵌入式软件系统直
接上传到本地上位机电脑数据库中，再由本地电脑数据库上传到服务器电脑中，实现数据实时上传、下发、共享。
[0077]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。