燃气表机芯自动化组装的定位工装的制作方法

本实用新型涉及燃气表机芯组装领域，特别涉及一种燃气表机芯自动化组装的定位工装。

背景技术：

膜式燃气表是一种机械仪表，膜片运动的推动力是依靠燃气表进出口处的气体压力差。它的源动力是由高于常压的被测气体进入隔膜的一侧腔内，所产生的压强推动隔膜向另一侧移动而产生的推动力(也就是隔膜所牵动的立轴原地转动的扭矩)，当隔膜移到另一侧的极限(也有称作死点)的位置时，力矩不再产生能让隔膜返回来的力，就必须靠第二个隔膜相继产生同样的力来带动前一个隔膜做返回移动；当改变第一个隔膜的出气口为进气口时，这个隔膜的另一侧又有了气体的推动力而继续做往返运动，并也能改变第二个隔膜的移动方向。隔膜所牵动的立轴做往复的摆动运动，通过其摆杆、连杆去牵动一个共用的曲柄轴，当曲柄轴接收到的扭矩相差一定的周期(90°)时，就能做到连续转动，并由它带动滑阀来改变进出气口的方向和带动计数装置，达到连续自动计量的目的。膜式燃气表由于结构不同而有不少类型，但其计量原理却都基本相同，同样遵循上述基本原理设计和制造。它是使燃气进入容积恒定的计量室，待充满后将其排出，通过一定的特殊机构，将充气、排气的循环次数转换成容积单位(一般是m3)，传递到燃气表的外部指示装置，直接读出燃气所通过的容积量。由于使气体从一个计量室内部排出比较困难，故一般均设有两个或两个以上的计量室交替进行充气和排气。由于单个计量室的充、排气是不连续的，而且也不能使燃气表转动起来，因此膜式燃气表一般均有四个计量室，它以燃气表进、出气口燃气的压力差作为动力，推动两个相邻计量室之间的膜片夹盘组件做直线运动，并通过特别设计的连杆机构使气门盖有规律的交替开、关，使曲柄做圆周运动，从而使燃气表达到连续供气和计量的目的。

燃气表机芯组装生产线多为人工操作，劳动强度大，人工量多，工作环境差。人工下订单，产品周期长，物料及产品会有堆积，增加库存压力与原材料压力。原有燃气表定位工装均以为底部为定位由工装托盘进行承载，因计量壳体为注塑产品且尽量壳体的底部不是产品必保的尺寸，此时已计量壳体的底部随型安放到工装托盘中，以档停工装托盘再对工装托盘进行二次定位，这种定位方式增加了累计误差。产品装配过程中效果非常差。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，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一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种结构简单合理的燃气表机芯自动化组装的定位工装，该燃气表机芯自动化组装的定位工装能够保证装配定位中心与产品的定位中心重合，减小装配误差更适应产品的装配。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种燃气表机芯自动化组装的定位工装，该燃气表机芯自动化组装的定位工装包括：龙门支撑机构，其用于保证夹紧的受力支撑；相对设置的计量壳体定位夹紧块，其安装在所述龙门支撑机构上，并连接有夹紧气缸，用于夹紧计量壳体；相对设置的折板定位块，其安装在所述龙门支撑机构上；以及折板支撑块，其布设在所述折板定位块的下方，用于与所述折板定位块配合定位夹紧折板。

优选地，上述技术方案中，龙门支撑机构的下部还布设有链板线通道。

优选地，上述技术方案中，计量壳体的定位中心位于产品的中央。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：该燃气表机芯自动化组装的定位工装能够保证装配定位中心与产品的定位中心重合，减小装配误差更适应产品的装配。

附图说明

图1为本实用新型的燃气表机芯自动化组装的定位工装的定位工装俯视结构示意图。

图2为本实用新型的燃气表机芯自动化组装的定位工装的定位工装主视结构示意图。

图3为本实用新型的燃气表机芯自动化组装的定位工装的定位工装仰视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

根据本发明具体实施方式的燃气表机芯的自动化组装方法能够克服现有技术的不足，提供能够实现燃气表按照订单进行生产，生产周期短、库存压力小，装配效率高，产品快速换型、产品一致性高，能够保证的装配质量。该燃气表机芯的自动化组装方法在ERP系统与MES系统共同作用下，指导注塑设备与机芯自动化生产线进行机芯组件的自动生产，完成由原材料到机芯成品的装配。

其中，ERP系统：

1、生产计划

它是根据生产计划、预测和客户订单的输入来安排将来各周期中提供的产品种类和数量，它将生产计划转为产品计划，在平衡了物料和能力的需要后，精确到时间、数量的详细的进度计划。是企业在一段时期内的总活动的安排，是一个稳定的计划，是以生产计划、实际订单和对历史销售分析得来的预测产生的。

2、物料需求计划

在主生产计划决定生产多少最终产品后，再根据物料清单，把整个企业要生产的产品的数量转变为所需生产零部件的数量，并对照现有的库存量，可得到还需采购多少、生产多少、加工多少的最终数量。这才是整个部门真正依照的计划。

3、能力需求计划

它是在得出初步的物料需求计划之后，将所有工作中心的总工作负荷，在与工作中心的能力平衡后产生的详细工作计划，用以确定生成的物料需求计划是否是企业生产能力上可行的需求计划。能力需求计划是一种短期的、当前实际应用的计划。

4、车间控制

这是随时间变化的动态作业计划，是将作业排序，再进行作业分配到具体各个车间、作业管理、作业监控。

5、制造标准

在编制计划中需要许多生产基本信息，这些基本信息就是制造标准，包括零件、产品结构、工序和工作中心，都用唯一的代码在计算机中识别。

机芯订单由ERP系统开始(如图1所示)，ERP系统根据订单的需求日期、订单数量、生产线生产效率及现场的在产状况，自动计算订单的开始时间；根据ERP对订单的管理指导MES系统适时启动设备对机芯进行生产。

MES系统：MES的定位，是处于计划层和现场自动化系统之间的执行层，主要负责车间生产管理和调度执行。一个设计良好的MES系统可以在统一平台上集成诸如生产调度、产品跟踪、质量控制、设备故障分析、网络报表等管理功能，使用统一的数据库和通过网络联接可以同时为生产部门、质检部门、工艺部门、物流部门等提供车间管理信息服务。系统通过强调制造过程的整体优化来帮助企业实施完整的闭环生产，协助企业建立一体化和实时化的ERP/MES/SFC信息体系。

注塑生产线：因机芯生产线原材料主要部分均由注塑产品组成，因注塑件需要再恒温恒湿条件下进行，为保证注塑产品的一致性注塑车间一定在恒温恒湿的条件下进行。由于注塑产品自身特性，及注塑件脱模过程中可能存在毛边，及料把等。(如图2所示)注塑车间工艺MES系统开始—注塑机注塑产品--在线尺寸检测--合格品喷码—自动下料并码放—物料人员周转到机芯生产线

此工艺能保证产品随时使用随时注塑，1、减小原材料库存压力与注塑件成品库存压力。2、在线尺寸检测：利用500万像素的工业照相机对注塑产品外观进行拍照，通过编写程序与实际拍照尺寸与图纸尺寸进行对比。若注塑产品尺寸公差满足图纸尺寸则为合格产品。反之则不合格。(机器视觉检测系统采用CCD照相机将被检测的目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，图像处理系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，如面积、数量、位置、长度，再根据预设的允许度和其他条件输出结果，包括尺寸、角度、个数、合格/不合格、有/无等，实现自动识别功能。)

该燃气表机芯的自动化组装方法的具体步骤包括：

首先，摇臂折板组装工序，包括：

Step00：腔体人工上料

人工从物料周转筐取料，放置到链板线上，链板线可以缓存30个计量壳体，目的可以解决人员的工作疲劳，人员不用跟节拍工作。

Step01：立轴皮碗安装

立轴皮碗通过振动盘的方式上料，通过振动盘将立轴皮碗振出，振出两个立轴皮碗，错位机构将立轴皮碗分开。通过三轴伺服模组将立轴皮碗拾取，精确安装到计量壳体中。

Step02：喷油，安装立轴套

通过喷油机在立轴皮碗出喷油，振动盘将立轴套振出，振出的两个立轴套通过错位机构将两个立轴套分开，。通过三轴伺服模组将立轴套拾取，精确安装到计量壳体中。并通过伺服进行稍微的下压动作，下压置立轴皮碗深度的1/3处。

Step03：左右折板的安装

左、右折板上料均通过振动盘进行，振动盘一次振出一个折板，此工序设置一个ABB Yumi双臂机器人，设置双臂机器人的目的在于保证装配产品的一致性，安装完毕后将折板推至贴到本体中心面。保证计量壳体传送到下一个工位过程折板不会脱落。

Step04：摇臂立轴组件装配

摇臂立轴组件在注塑车间摆放至周转托盘，由ABB六轴机器人拾取摇臂立轴组件穿入到计量壳体并穿入到折板中，同时利用机器人保证折板与摇臂的角度并完成预压保证摇臂与折板的角度进而完成摇臂立轴组件的装配。

Step05：立轴套压装

通过气缸带动的压装头对立轴套进行压装。

Step06：摇臂立轴压装

通过机械结构垫起折板，将左右折板靠至计量中心，利用气缸带动压装头对摇臂折板组件进行压装。

Step06’：摇臂折板角度检测

增设摇臂折板角度检测工序(手工工艺无此过程)，能提高产品的一致性，保证产品的精度。即通过视觉进行拍照测出摇臂与折板的角度，进而对摇臂与折板的压装进行检测。

在燃气表装配过程中，保证摇臂与折板的角度是保证燃气表计量精度的前提。通过视觉进行拍照测出摇臂与折板的角度，判断摇臂角度是否为38度 18分。正负偏差0.5度判断为合格，通过此处摇臂与折板角度的检测可对摇臂与折板的压装进行检测。对应压装后角度不能保证的产品判断为不合格品，降低因产品不合格造成的重复装配。同时将摇臂与折板的角度进行统计并进行数据分析，为调整设备提供数据分析。

Step07：阀轴组装

阀轴由振动盘上料，由三轴伺服模组取料将阀轴安装到计量壳体中，并完成压装。

其次，本体两侧零部件组装工序，包括：

Step08：A侧密封圈安装(人工)若产品结构无需密封圈可以省略此工序。

因密封圈材质与形状限制，若实现自动化装配成本与回收周期不成比例。实施难度大，经济性差。

转运工作站(此转运工作站为了连接上序产品到A侧组装，再由A侧组装到B侧胶圈手工装配线，此三处进行)

将套好胶圈的计量壳体通过转运工作站的机器人转运到A侧安装环形线，同时具备将A侧装配完毕的产品放置到B侧手工装配线。

膜片组件组装专机：膜片组装专机由六工位转盘工作台构成，工序一、膜片夹板由振动盘上料，再由三轴伺服模组拾取到六工位转盘的工装内。工序二、膜片由膜片上料传输线上料利用仿型吸盘将膜片拾取，安装到膜片夹板的两点定位柱上。工序三、平行板由振动盘上料，由三轴伺服模组与吸盘组合吸取安装。

Step09：A侧膜片组件组装

膜片组件装配机器人分别对A侧与B侧两侧的膜片组件的装配

Step10：A侧膜片压板组装

膜片压板由上料通过上料料道，靠配重使膜片压板下滑，再由机器人完成从拾取到装配的动作。

Step11：A侧超声波焊接(膜片)

在此工位由超声波焊机将计量壳体的12点(或10点)柱焊平将膜片组件固定在计量壳体上并实现密封。

Step12：A侧盖涂胶

涂胶机在侧盖胶槽中沿指定轨迹进行涂胶

Step13：A侧计量室盖安装

计量室盖由料道上料，侧盖靠配重使侧盖下滑，再由机器人完成从拾取到装配的动作。

Step14：A铆钉插入(根据燃气表的结构，若机芯无铆钉，此工序可以省略)

铆钉由振动盘振出，然后通过送钉设备(德派品牌或其他品牌)将铆钉送入本体的四个铆钉孔。

Step15：A侧铆钉铆接

此工序将上一工序穿入铆钉后的产品进行压接。

Step10-step15本体单侧组装在一个环行线上进行，装配完毕由转运机器手进行翻转转移进行另一面的装配

Step16：B侧密封圈套胶圈

B侧密封圈安装(人工)若产品结构无需密封圈可以省略此工序。

因密封圈材质与形状限制，若实现自动化装配成本与回收周期不成比例。实施难度大，经济性差。

Step17：B腔套膜片

膜片组件装配机器人分别对A侧与B侧两侧的膜片组件的装配(与step9 工序共用一台机器人)

Step18：B侧膜片压板组装(同step10)

B侧膜片压板由上料通过上料料道，靠配重使膜片压板下滑，再由机器人完成从拾取到装配的动作。

Step19：B超声波焊接(膜片)(同step11)

在此工位由超声波焊机将计量壳体的12点(或10点)柱焊平将膜片组件固定在计量壳体上。

Step20：B侧盖涂胶(同Step12)

涂胶机在侧盖胶槽中沿指定路线进行涂胶

Step21：B侧计量室盖安装(同step13)

计量室盖由料道上料，侧盖靠配重使侧盖下滑，再由机器人完成从拾取到装配的动作。

Step22：B侧计量室盖安装(同step14)

Step23：B铆钉插入(根据燃气表的结构，若机芯无铆钉，此工序可以省略)(同step15)

铆钉由振动盘振出，然后通过送钉设备(德派品牌或其他品牌)将铆钉送入本体的四个铆钉孔。

Step24：A侧铆钉铆接(同step15)

此工序将上一工序穿入铆钉后的产品进行压接。

Step25：内外腔密封性检测

两台密封性检测设备90度夹角放置，由机器人抓取将放置到两台密封性检测的设备中不合格品放置到NG线上。合格品放置到后序传输线上

Step26：阀栅涂胶

因阀栅胶道长度比较长一台涂胶机在7s/个的节拍下无法满足故此处将胶道分成两部分，用两台涂胶机对阀栅涂胶。

Step27：阀栅安装

阀栅由料道上料，利用机器人取料将阀栅安装到本体上，并实现下压动作保证胶面平整。

Step28：阀盖安装

阀盖由振动盘上料，然后由三轴机械手取料放置到计量壳本体上

Step29：阀栅出气口涂胶

利用涂胶机对阀栅面出气口处的胶道进行涂胶

Step30：出气管安装

出气管由振动盘送料，然后通过三轴伺服机构将出气管安装到计量壳体上。

Step31：阀栅出气口紧固

螺丝由振动盘上料，然后由德派自动紧固机将四个螺丝钉同时紧固。

Step31’：送入恒温固化库进行固化

此工艺中增加恒温固化库，温度暂定40度，湿度60％，因阀栅、出气口、侧盖均涂过胶，此时胶还未固化，因此通常的工艺需要待胶干后才能进行下序工作。根据胶的特性及线性曲线，设置恒温固化库缓存量1.5-2个小时，此时胶已经达到表干(胶干到50％以上)通过恒温固化库后产品直接进行下序工作。大大缩短了产品的周期。

Step32：机芯密封性检测

利用机器人从产线上将上序的机芯抓取放置到机芯密封性检测设备上，检测完毕后合格品放置到产线上，不合格产品放置到不合格品线上。

Step33：支架组装

支架组件提前由人工组装完毕，将支架组件手工摆放的定位托盘中，然后由六轴机器人进行支架组件的安装。

Step34：支架紧固(套卡圈或者打螺丝，打螺丝利用德派螺丝紧固系统)

卡圈由振动盘上料，然后再通过物料分配机构将卡圈错位，再通过三轴机械手将卡圈安装到支架定位柱上。

Step35：曲柄齿轮安装

曲柄齿轮上料由振动盘上料，然后由4轴机械手进行旋转安装，旋转为了保证齿轮之间的咬合。

Step36：负压抽气测量拉杆长度

将燃气表进行放置于工装上，将出气管口对接于负压管路上，对燃气表机芯进行负压抽气，负压抽气的目的在于保证皮膜处于极限收缩状态，此时摇臂处于极限闭合位置，(负压抽气模拟燃气表正常工作，若此工序用工装或其他方式将摇臂拨置闭合位置不能保证摇臂与折板处于自然状态，达到的状态不真实)测量拉杆长度的目的在于选择合适的拉杆，选择合适长度的拉杆能保证计量的准确性(目前均为人工比对，人工比对对人工技能与熟练程度要求极高，人为判断因素较多。)故在此处设置视觉检测设备。通过视觉对摇臂上的拉杆定位柱中心点与曲柄齿轮的中心点进行拍照，测量所述两点之间的距离，可以得到所用拉杆的长度。通过拍照测出拉杆的长度，选择合适长度的拉杆进行装配。此处装配动作由人工或者机器人完成均可。

Step37：机芯跑合

人工从线上拿取产品放置到手动跑合专机上跑合(此处也可以改成自动化但鉴于投资回收经济型差，此工位人工操作劳动强度不大故此工序可以更改自动化或保持手动)。

另外，原有燃气表定位工装均以为底部为定位，由工装托盘进行承载，因计量壳体为注塑产品且计量壳体的底部不是品控必保的尺寸，此时以计量壳体的底部随型安放到工装托盘中，以档停工装托盘再对工装托盘进行二次定位，这种定位方式增加了累计误差。产品装配过程中效果非常差。如图1 至图3所示，本申请的燃气表机芯的自动化组装方法为了能够减小装配误差，保证装配定位中心与产品的定位中心重合，其定位工装包括：折板支撑块5，龙门支撑机构6，链板线通道7，以及安装在该龙门支撑机构上的计量壳体定位夹紧块1、3和折板定位块8、9。计量壳体定位夹紧块1、3安装在夹紧气缸4上，用于夹紧计量壳体2。折板定位块8、9安装在该龙门支撑机构上；折板支撑块5布设在折板定位块8、9的下方，用于与折板定位块8、 9配合定位夹紧折板。龙门支撑机构6用于保证夹紧的受力支撑。链板线通道7布设在龙门支撑机构6下部。整个装配过程中，在每个装配单元由阻挡机构将产品档停，然后计量壳体定位夹紧块1、3将产品进行随型夹紧。计量壳体2的定位中心位于产品的中央，利用上述定位方式可以保证装配定位中心与产品的定位中心重合，减小装配误差更适应产品的装配。

综上，该燃气表机芯自动化组装的定位工装解决了员工所面临的劳动强度大、工作环境差、气味难忍而且高温的问题；提高燃气表装配后产品的一致性，燃气表精度；解决了生产过程中人为操作对设备所加工产品的破坏和人为损耗。减少了原料料的堆积与库房成品件堆积压力。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。