一种全自动电能表铭牌安装设备及方法与流程

本发明属于全自动生产设备领域，涉及一种全自动电能表铭牌安装设备及基于该设备的安装方法。

背景技术：

目前在电能表生产过程中，一般采用自动化生产方式进行生产组装，但即使是自动化产线，装铭牌一般也是在电能表测试后由人手工安装。由于安装过程中，需将铭牌弯折到一定程度才能将铭牌装入表盖卡槽，安装速度特别慢，还会对铭牌造成二次污染，而且人工安装方式速度慢、效率低下、很难规范，制约着电能表的生产整体效率和质量。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明公开了一种全自动电能表铭牌安装设备及安装方法。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种全自动电能表铭牌安装设备，包括机架、控制系统、输送线、以及安装在机架上由控制系统控制的前自动转向机构、开盖机构、出料机构、取料机构、后自动转向机构，所述出料机构和取料机构相对设置在输送线两侧；

所述前自动转向机构和后自动转向机构结构相同，均包括升降气缸、摆动气缸和夹紧气缸，升降气缸安装在机架上，摆动气缸和升降气缸相连，夹紧气缸安装于摆动气缸下方，夹紧气缸上安装有夹爪，夹紧气缸驱动夹爪开闭，夹爪位于输送线上方；升降气缸、摆动气缸和夹紧气缸分别和所述的控制系统电连接；

所述开盖机构包括笔形气缸、升降气缸和水平铲盖气缸，笔形气缸安装在升降气缸上部，水平铲盖气缸安装在笔形气缸旁侧，笔形气缸端部安装有开盖顶帽，水平铲盖气缸前部安装铲头；笔形气缸、升降气缸和水平铲盖气缸分别和所述的控制系统电连接；

所述出料机构包括上料机构、翻转机构和导向机构，上料机构位于翻转机构旁向翻转机构推送铭牌，翻转机构位于导向机构旁，翻转方向朝向导向机构用于将铭牌送入导向机构中；所述上料机构包括上料口、上料安装底板、笔形气缸，上料安装底板至少有部分安装在上料口下方，上料安装底板下安装导轨，上料安装底板由笔形气缸推动；所述翻转机构包括翻转板、铭牌翻转动力气缸、铭牌夹紧气缸,铭牌翻转动力气缸驱动翻转板转动，铭牌夹紧气缸设置在翻转板上方用于夹紧或放松铭牌；所述导向机构包括铭牌导向槽、铭牌限位气缸、导向防护板，所述铭牌导向槽倾斜安装于机架上，导向防护板安装在铭牌导向槽上，铭牌限位气缸用于定位铭牌；

所述取料机构包括伺服电机直线模组组合、真空发生器、姿态调整机构和吸嘴，所述伺服电机直线模组组合包括x轴直线模组、y轴直线模组、z轴直线模组，所述x轴直线模组垂直安装于y轴直线模组滑块上，z轴直线模组垂直安装于x轴直线模组滑块上，姿态调整机构安装在z轴直线模组滑块上，姿态调整机构四角各设置一个笔形气缸，所述吸嘴安装在姿态调整机构上用于吸取导向机构输出的铭牌。

进一步的，所述前自动转向机构、开盖机构、出料机构、取料机构、后自动转向机构之中或旁边均设有光电传感器和相应的挡停气缸，前自动转向机构、开盖机构、出料机构、取料机构、后自动转向机构、各光电传感器、各挡停气缸分别和所述的控制系统电连接。

进一步的，所述上料机构中上料安装底板上料口部位设置台阶。

进一步的，所述取料机构上还安装有真空过滤器。

进一步的，所述翻转板上安装有限位板，所述翻转连接板正前方设置有限位柱，所述翻转机构底板下方安装有用于支撑和缓冲的z形安装板。

本发明还提供了一种全自动电能表铭牌安装方法，包括如下步骤：

当上一工序进入铭牌安装设备的电能表进入后，控制系统判断前转向工位处有电能表时，由缓存气缸止动电能表，当控制系统判断前转向工位处无电能表时，缓存气缸缩回，由光电传感器判断令一只电能表通过，缓存气缸伸出，止动下一块表；

光电传感器检测到电能表到达前转向工位后，前自动转向机构的升降气缸下降，到位后控制其上的夹爪抓表，然后前自动转向机构的升降气缸上升，其上的摆动气缸旋转90度，然后前自动转向机构的升降气缸下降，到位后控制其上的夹爪释放，将旋转90度的电能表放到输送线上，然后前自动转向机构的升降气缸上升，控制系统检测到开盖工位无电能表时，前转向工位挡停气缸缩回，电能表流出该工位后，前转向工位挡停气缸伸出；

开盖工位光电传感器检测到电能表到达该工位后，控制系统控制笔形气缸水平移动到电能表表盖槽口处，然后由升降气缸带动笔形气缸抬升；抬升后表盖打开，控制系统控制水平铲盖气缸水平伸出铲头进一步把表盖翻开，然后控制系统检测到安装铭牌工位无表后，开盖工位挡停气缸缩回，电能表流出该工位后，开盖工位挡停气缸伸出；

安装铭牌工位光电传感器检测到电能表到达该工位后，控制系统控制伺服电机使z轴直线模组沿z轴方向下降，到位后，控制系统控制四个笔形气缸调整铭牌弯曲成合适的弧形，真空发生器放气，吸嘴释放铭牌，然后控制系统检测到后转向工位无表后，安装铭牌工位挡停气缸缩回，电能表流出该工位后，安装铭牌工位挡停气缸伸出；

后转向工位光电传感器检测到电能表到达该工位后，后自动转向机构的升降气缸下降，到位后控制其上的夹爪抓表，然后后自动转向机构的升降气缸上升，其上的摆动气缸逆向旋转90度，然后后自动转向机构的升降气缸下降，到位后控制其上的夹爪释放，将逆向旋转90度的电能表放到输送线上，然后后自动转向机构的升降气缸上升，后转向工位挡停气缸缩回，电能表流出该工位后，后转向工位挡停气缸伸出。

进一步的，还包括上料步骤：铭牌装入上料机构，自动落入上料安装底板上，对放入的铭牌，由笔形气缸水平推动上料安装底板到指定位置，将一个铭牌送出到翻转板上，由翻转板上面的铭牌夹紧气缸下压，定位住铭牌，上料安装底板缩回，再由铭牌翻转动力气缸带动翻转板翻转到90度，铭牌夹紧气缸放松，铭牌自由落到导向槽内，铭牌自动下滑到出料口，由铭牌限位气缸侧推定位在出料口。

进一步的，还包括如下步骤：上料口侧面的光纤传感器检测铭牌是否缺料。

进一步的，还包括如下步骤：当出料口处光纤传感器检测到有铭牌时控制吸嘴取料。

进一步的，所述取料步骤包括：安装铭牌工位中的吸嘴释放铭牌后，控制系统控制z轴直线模组使吸嘴沿z轴方向上升，到位后，控制x轴直线模组使吸嘴沿x轴方向返回到正对出料口对面，由伺服电机控制y轴直线模组使吸嘴沿y轴方向伸出，到位后，控制系统控制真空发生器吸气，吸嘴吸取出料口铭牌，控制系统控制吸嘴沿y方向返回，再沿x方向运动到安装铭牌位置。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

基于本发明设备及方法能够自动完成电能表安装铭牌的工作，无需人工参与，省时省力，安装过程中不会对铭牌造成二次污染，提高电能表的生产效率，提高生产质量。

附图说明

图1为本发明提供的全自动电能表铭牌安装设备的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为自动转向机构结构示意图。

图4为开盖机构结构示意图。

图5为取料机构结构示意图。

图6为出料机构结构示意图。

图7为上料机构结构示意图。

图8为翻转机构结构示意图。

图9为导向机构结构示意图。

图10为上料机构结构示意图，其中(a)为上料机构侧视图，(b)为(a)中i处放大示意图。

图11为本发明提供的全自动电能表铭牌安装设备中各电子元件的连接框图。

附图标记说明：

1.机架，2.输送线，3.前自动转向机构，4.开盖机构，5.取料机构，6.出料机构，7.后自动转向机构，8.光电传感器，9.缓存气缸，10.挡停气缸，11.铭牌翻转动力气缸，12.自动转向机构固定座，13.升降气缸，14.摆动气缸，15.夹紧气缸，16.夹爪，17.防护板，18.翻盖升降气缸安装板，19.翻盖升降气缸，20.翻盖气缸支架，21.笔型气缸，22.顶帽，23.水平铲盖气缸，24.铲头，25.伺服电机，26.x轴直线模组，27.y轴直线模组，28.z轴直线模组，29.真空过滤器，30.气压数显器，31.真空发生器，32.姿态调整笔形气缸，33.吸嘴，34.上料机构，35.翻转机构，36.导向机构，37.上料底板，38.上料板，39.上料限位支架，40.上料安装侧板，41.上料安装底板2，42.缺料报警支架，43.光纤传感器，44.笔形气缸，45.翻转机构底板，46转轴，47.转动机构轴承，48翻转连接板，49.转轴连接板，50.翻转板，51.限位板，52.缓冲支架，53.铭牌夹紧气缸，54.限位柱，55.z形安装板，56.铭牌导向槽，57.导向防护板，58.铭牌限位气缸，59.光纤传感器，60.铭牌，61.坦克链埋线器，62.台阶。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图1、图2所示，本实施例提供的全自动电能表铭牌安装设备，包括机架1、安装于机架1上和机架1相连的输送线2、安装在机架上的前自动转向机构3和后自动转向机构7、开盖机构4、取料机构5、出料机构6，以及控制系统。取料机构5与出料机构6相对设置在输送线两侧。按进料工位、前转向工位、开盖工位、安装铭牌工位、后转向工位划分，每个工位输送线旁侧机架上安装光电传感器8，进料口工位机架上安装缓存气缸9，其余工位机架上安装挡停气缸10。各光电传感器、挡停气缸10、缓存气缸9、自动转向机构、开盖机构、出料机构、取料机构分别和控制系统电连接。

输送线可采用输送带等常规的输送设备。如图3所示，前自动转向机构3和后自动转向机构7结构相同，均包括自动转向机构固定座12、升降气缸13、摆动气缸14、夹紧气缸15、夹爪16。自动转向机构通过自动转向机构固定座12安装在机架1上，升降气缸13固定在自动转向机构固定座12上，摆动气缸14安装在升降气缸13上，夹紧气缸15安装在摆动气缸14下方，夹爪16安装在夹紧气缸15上，夹爪16内侧与电能表接触部位安装防护板17，防止抓表时损伤电能表。升降气缸、摆动气缸和夹紧气缸分别和控制系统电连接，受控制系统控制，升降气缸带动摆动气缸、夹爪气缸、夹爪升降，摆动气缸带动夹爪气缸、夹爪作90度正、反旋转，夹爪气缸带动夹爪开闭，夹紧或松开电能表。

如图4所示，开盖机构4包括翻盖升降气缸19，笔型气缸21，水平铲盖气缸23，翻盖升降气缸19通过翻盖升降气缸安装板18安装于机架1，笔型气缸21通过翻盖气缸支架20安装在翻盖升降气缸19上部，水平铲盖气缸23安装在笔形气缸21旁侧机架上，笔形气缸21端部(即用于开盖的部位)安装顶帽22，水平铲盖气缸23前部安装铲头24。笔形气缸、升降气缸和水平铲盖气缸分别和控制系统电连接。受控制系统控制，笔形气缸伸出，开盖顶帽伸入电能表表盖处槽口，然后升降气缸带动笔形气缸抬升，电能表表盖打开，控制系统控制水平铲盖气缸伸出，将铲头逐渐伸入到电能表已打开的表盖内，进一步把表盖翻开。

如图5所示，取料机构5包括伺服电机直线模组组合、真空过滤器29、气压数显器30、真空发生器31、姿态调整器和吸嘴33，伺服电机直线模组组合包括x轴直线模组26、y轴直线模组27、z轴直线模组28，其中，x轴直线模组26垂直安装于y轴直线模组27滑块上，z轴直线模组28垂直安装于x轴直线模组26滑块上，各直线模组由伺服电机驱动。姿态调整器安装在z轴直线模组28滑块上，吸嘴33安装在姿态调整器上，姿态调整器四角各设置一个姿态调整笔形气缸32。取料机构通过3个伺服电机和直线模组组合，实现吸嘴可沿x水平方向、y跨传输线方向、z上下方向移动。取料机构5上还安装有坦克链埋线器61，用于走气管和电缆。真空发生器31、真空过滤器29、气压数显器30安装在x轴直线模组上，真空发生器31与吸嘴连接。真空发生器利用正压气源产生负压，气压数显器显示压力大小，真空过滤器安装在吸嘴至真空发生器的气体通路上，将空气中的颗粒收集起来，防止污染气动系统。

如图6所示，出料机构6包括上料机构34、翻转机构35和导向机构36，上料机构34位于翻转机构35旁侧，翻转机构35位于导向机构36前侧，翻转机构36翻转板正对着导向机构36，位于导向机构36上口略下，翻转后位于导向机构36上方。

如图7所示，上料机构34包括上料口、上料限位支架39、笔形气缸44、上料底板37，上料口由8块安装于上料底板37上的上料板38组成，上料口侧面安装上料限位支架39，上料限位支架39用于调整输出一个铭牌的空隙。上料安装底板41安装在上料底板37上，底部安装滑动导轨，便于推动，上料安装侧板40固定于上料安装底板41，上料安装侧板40与笔形气缸44活动部件相连接，笔形气缸44通过安装板水平安装于上料底板37上。出料口底部在上料安装底板滑动方向上具有供铭牌推出的缝隙。上料安装底板41没有被笔形气缸推动时其前端伸入到上料口底部，该位置承载落下的铭牌，并且有个下降的小台阶62。笔形气缸推动上料安装侧板40时，最下面一张铭牌被台阶62挡住，确保上料安装底板41推出一个铭牌。光纤传感器43通过缺料报警支架42安装于上料口侧面，检测到缺料时提醒上料。

如图8所示，翻转机构35包括翻转板50、转动机构轴承47、铭牌翻转动力气缸11、铭牌夹紧气缸53，转动机构轴承47安装在翻转机构底板45上，转动机构轴承47中设置有转轴46，翻转板50通过翻转连接板48和转轴46相连，两个限位柱54位于翻转连接板48正前方，用于翻转板转动时限位，转轴连接板49与铭牌翻转动力气缸11相连接。z形安装板55一端安装于翻转机构底板45上，用于翻转机构归位时起缓冲及支撑作用，2个缓冲支架52安装在z形安装板55另一端两侧。铭牌夹紧气缸53安装于翻转板50侧边，起压住及翻转后释放铭牌的作用，翻转板50上还安装有限位板51，用于限制铭牌位置。翻转板接收到上料安装底板推出的铭牌后，由铭牌翻转动力气缸带动翻转板转动90度。

如图9所示，导向机构36包括铭牌导向槽56、导向防护板57、铭牌限位气缸58、光纤传感器59。其中，铭牌导向槽56倾斜安装于机架1上，导向防护板57安装在铭牌导向槽56上，防止铭牌自由落体时滑出去。当铭牌落入导向机构下侧，即出料口后，由铭牌限位气缸58侧推定位，光纤传感器59用于检测有无铭牌60进入。

本发明中各电子元件均由控制系统进行控制，如图11所示，光电传感器8，缓存气缸9，挡停气缸10，铭牌翻转动力气缸11，升降气缸13，摆动气缸14，夹紧气缸15，翻盖升降气缸19，笔型气缸21，水平铲盖气缸23，伺服电机25，气压数显器30，真空发生器31，姿态调整笔形气缸32，光纤传感器43，笔形气缸44，铭牌夹紧气缸53，铭牌限位气缸58，光纤传感器59分别通过电缆和控制系统相连。

各光电传感器用于在各工位处感应电能表并控制动作机构进行运作。具体的说：

进料工位处的光电传感器检测到有电能表到达安装铭牌设备进料工位时，如安装铭牌设备前转向工位无表则放行进料工位处的电表，有表缓存气缸阻挡电能表继续移动。前转向工位处的光电传感器检测到有电能表到达前转向工位时，前自动转向机构抓取待装铭牌的电能表旋转90度后放到输送线，使抓取的电能表的侧面朝向开盖机构，便于将铭牌安装到表盖上，挡停气缸缩回，放行电能表后挡停气缸伸出。开盖工位处的光电传感器检测到有电能表到达开盖工位时，开盖机构打开表盖后，挡停气缸缩回，放行电能表后挡停气缸伸出。安装铭牌工位处的光电传感器检测到有电能表到达安装铭牌工位，真空吸盘将吸取的铭牌放入表盖后，挡停气缸缩回，放行电能表后挡停气缸伸出。后转向工位处的光电传感器检测到有电能表到达后转向工位，后自动转向机构抓取已安装铭牌的电能表逆向旋转90度后放到输送线，使电能表转回原来进入安装铭牌设备时的方向，挡停气缸缩回，放行电能表后挡停气缸伸出。反复重复以上流程，进行电能表铭牌安装。本发明的全自动电能表铭牌安装设备能自动完成对电能表铭牌的安装工作，无需人工手动安装，不存在对铭牌的二次污染，省时省力，提高电能表的质量和生产效率。

本发明还提供了基于上述全自动电能表铭牌安装设备的贴标方法，包括如下步骤：

上一工序进入铭牌安装设备的电能表进入进料工位后，当控制系统判断前转向工位无电能表时，直接进入到前转向工位，当控制系统判断前转向工位处有电能表时，由缓存气缸9止动电能表，当控制系统判断前转向工位处无电能表时，缓存气缸9缩回，由光电传感器判断使一只电能表通过，缓存气缸9伸出，止动下一块表。

光电传感器检测到电能表到达前转向工位后，前自动转向机构的升降气缸13下降，到位后控制其上的夹爪16抓表，然后前自动转向机构的升降气缸13上升，其上的摆动气缸14旋转90度，然后前自动转向机构的升降气缸13下降，到位后控制其上的夹爪16释放，将旋转90度的电能表放到输送线上，前自动转向机构的升降气缸13上升，控制系统检测到开盖工位无电能表时，前转向工位挡停气缸缩回，电能表流出该工位后，前转向工位挡停气缸伸出；

开盖工位光电传感器检测到电能表到达该工位后，控制系统控制笔形气缸21水平移动到电能表表盖槽口处，然后由翻盖升降气缸19带动笔形气缸21抬升。抬升后表盖翻开，控制系统控制水平铲盖气缸23水平伸出铲头24进一步把表盖翻开，然后控制系统检测到安装铭牌工位无电能表后，开盖工位挡停气缸缩回，电能表流出该工位后，开盖工位挡停气缸伸出。

安装铭牌工位光电传感器检测到电能表到达该工位后，控制系统控制伺服电机使z轴直线模组沿z轴方向下降，安装于z轴直线模组28滑块上吸嘴33跟着下降，到位后，控制系统控制四个姿态调整笔形气缸32调整铭牌弯曲成合适的弧形，真空发生器31放气，吸嘴33释放铭牌。控制系统检测到后转向工位无电能表时，安装铭牌工位挡停气缸缩回，电能表流出该工位后，安装铭牌工位挡停气缸伸出。本工位还有取料步骤：吸嘴33释放掉铭牌后，控制系统控制z轴直线模组上升，到位后控制x轴直线模组滑块运动到出料口对面，控制y轴直线模组沿y轴方向伸出，到位后，控制系统控制真空发生器31吸气，吸嘴33吸取出料口铭牌。控制系统控制吸嘴33沿y轴方向返回，再沿x轴方向运动到安装铭牌位置。

安装铭牌工位中的吸嘴通过以下步骤上料：铭牌由人工装入上料口，铭牌自动落入上料安装底板41上，对放入的铭牌，由笔形气缸44水平推动上料安装侧板40，上料安装底板41带出一个铭牌并伸出到翻转板50空缺位置，由限位板51限制铭牌位置，此时一个铭牌送出到翻转板50上，翻转板50上面的铭牌夹紧气缸53下压，定位住铭牌，上料安装底板41缩回，再由铭牌翻转动力气缸11拉动转轴连接板49转动，翻转板50翻转到90度后受限位柱54阻挡不再转动，铭牌夹紧气缸53放松，铭牌自由落体到铭牌导向槽56内，铭牌自动下滑，受导向防护板57限制，不会滑出导向槽56，铭牌滑到铭牌导向槽56最下部出料口，由铭牌限位气缸58侧推定位。出料口光纤传感器59检测有无铭牌，有铭牌时控制系统控制吸嘴取料。

后转向工位光电传感器检测到电能表到达该工位后，后自动转向机构的升降气缸13下降，到位后控制其上的夹爪16抓表，然后后自动转向机构的升降气缸13上升，其上的摆动气缸14逆向旋转90度，然后后自动转向机构的升降气缸13下降，到位后控制其上的夹爪16释放,将逆向旋转90度的电能表放到输送线上，后自动转向机构的升降气缸13上升，后转向工位挡停气缸缩回，电能表流出该工位后，后转向机构挡停气缸伸出。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。