《水加熱管自動化包檢方法、系統及其控制方法》是安徽蘇立科技股份有限公司於2017年6月22日申請的專利，該專利申請號：201710481156X，專利公布號：CN107378216A，專利公布日：2017年11月24日，發明人是：潘偉、孔煒、孔曜、廖海東、魏振球、霍魁魁。
《水加熱管自動化包檢方法、系統及其控制方法》涉及水加熱管自動化包檢方法、系統及其控制方法，包括以下步驟：引棒校正定位、打標處理、電阻焊接螺柱、氣密性檢測、打膠處理、固化處理、電阻檢測、耐壓絕緣檢測。《水加熱管自動化包檢方法、系統及其控制方法》具有工藝步驟安排合理、自動化程度高、包檢效率高等優點，採用自動化設備取代傳統的人工單管包檢和雙管包檢操作，降低了用工成本，保證了產品的一致性，自動化檢測在檢測誤差相對更小，檢測精度更高，提高了產品的質量。
2021年8月16日，《水加熱管自動化包檢方法、系統及其控制方法》獲得安徽省第八屆專利獎優秀獎。
（概述圖為《水加熱管自動化包檢方法、系統及其控制方法》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：.水加熱管自動化包檢方法、系統及其控制方法
- 公布號：CN107378216A
- 公布日：2017年11月24日
- 申請號：201710481156X
- 申請日：2017年6月22日
- 申請人：安徽蘇立科技股份有限公司
- 地址：安徽省蕪湖市鳩江經濟開發區永鎮路16號
- 發明人：潘偉、孔煒、孔曜、廖海東、魏振球、霍魁魁
- Int.Cl.：B23K11/00(2006.01)I、G01D21/02(2006.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
水加熱管是電熱水器中的主要元件。傳統的水加熱管的生產過程包含20多個工位，從空管上料到成品下料都依靠人工操作完成，嚴重影響了生產效率，加大了生產成本。而且，人工包檢時的判斷均是人主觀進行，這樣人工的誤差就加入到產線最終的合格品的產量中，無法確保產品的質量，因此迫切需要一種既可以降低成本又可以提高生產效率的工藝方法。
發明內容
專利目的
《水加熱管自動化包檢方法、系統及其控制方法》所要解決的技術問題在於提供水加熱管自動化包檢方法、系統及其控制方法。
技術方案
水加熱管自動化包檢方法，包括以下步驟：S1、電阻焊接螺柱：通過機械手夾取螺柱至水加熱管法蘭盤的焊接位置進行焊接；S2、氣密性檢測：採用線上式氦質譜檢漏儀對水加熱管進行氣密性檢測；S3、打膠處理：採用自動點膠機對水加熱管進行自動定量打矽膠；S4、固化處理：選用隧道式烘乾爐設備對水加熱管進行烘乾處理，使矽膠定型；S5、電阻檢測：通過電阻分析儀的檢測頭對水加熱管引棒的電阻進行檢測；S6、耐壓絕緣檢測：利用耐壓檢測工裝配合絕緣分析儀對水加熱管進行測試。
作為《水加熱管自動化包檢方法、系統及其控制方法》的進一步改進，在S1步驟電阻焊接螺柱之前還包括引棒校正定位：通過輸送帶將水加熱管輸送至校直機處，對水加熱管的引棒進行校直處理。作為《水加熱管自動化包檢方法、系統及其控制方法》的進一步改進，在S1步驟電阻焊接螺柱之前還包括打標處理：通過輸送帶輸送水加熱管至打標機處進行雷射打標。並可增加二維碼打標，實現產品追蹤和數據採集。所述電阻焊接螺柱時採用的機械手為龍門式三坐標機械手。對於單管包裝，在S6步驟的耐壓絕緣檢測合格後進行插片或插線焊接。
所述插片或插線焊接步驟如下：第一步：由理料器將無序的插片理料成有序，定向、準確地輸送到出料口；第二步：輸送帶上的水加熱管輸送到設定位置，SCARA機器人抓取插片並放置於焊接圓柱處；第三步：插片放好後焊鉗進行焊接動作；第四步：完成焊接後焊鉗電極張開並且鬆開插片。水加熱管自動化包檢系統，包括控制系統、與控制系統相連的輸送帶、沿著輸送帶輸送方向依次分布且通過匯流排與控制系統相連的校直機、打標機、振動理料盤、機械手、氦質譜檢漏儀、自動點膠機、隧道式烘乾爐設備、電阻分析儀、耐壓檢測工裝、絕緣分析儀、SCARA機器人、理料器。控制系統包括上位機、PLC、與PLC相連且用以控制耐壓檢測、絕緣檢測、電阻檢測的485通訊模組，所述PLC還連線有變頻器、PROFINET網路、HMI觸控螢幕，所述上位機獲取PLC的數據。通過外界的掃碼器掃二維碼即可獲取上位機資料庫的中數據。PROFINET網路包括RFID數據寫入模組、現場分散式I/O通道模組，產品在各工位信息可通過RFID採集並經PLC傳送給上位機資料庫。
水加熱管自動化包檢系統的控制方法，包括以下控制步驟：第一步：振動理料盤將螺柱理料後輸出，並被輸送至指定位置進行定位，分布在機械手處的現場分散式I/O通道模組獲取到信號後，控制系統控制機械手夾取螺柱至水加熱管法蘭盤的焊接位置進行焊接；第二步：分布在氦質譜檢漏儀處的現場分散式I/O通道模組獲取到信號後，控制系統控制氦質譜檢漏儀進行氣密性檢測，判斷被檢工件的合格與不合格；第三步：分布在自動點膠機處的現場分散式I/O通道模組獲取到信號後，控制系統控制自動點膠機進行自動定量打矽膠；第四步：分布在隧道式烘乾爐設備處的現場分散式I/O通道模組獲取到信號後，控制系統控制隧道式烘乾爐設備進行烘乾；第五步：分布在電阻分析儀處的現場分散式I/O通道模組獲取到信號後，控制系統控制電阻分析儀進行電阻檢測；第六步：分布在絕緣分析儀處的現場分散式I/O通道模組獲取到信號後，控制系統控制絕緣分析儀進行耐壓絕緣檢測。
作為《水加熱管自動化包檢方法、系統及其控制方法》的進一步改進，在第一步之前還包括分布在校直機處的現場分散式I/O通道模組獲取到信號後，控制系統控制校直機對引棒進行校直處理。作為《水加熱管自動化包檢方法、系統及其控制方法》的進一步改進，分布在打標機處的現場分散式I/O通道模組獲取到信號後，控制系統控制打標機對水加熱管打標，並將打標的信息反饋給控制系統。對於單管包裝，在第六步之後，分布在SCARA機器人處的現場分散式I/O通道模組獲取到信號後，控制系統控制SCARA機器人抓取插片並放置於焊接圓柱處，插片放好後傳送信號給焊鉗，焊鉗控制電極閉合進行焊接動作，完成焊接後焊鉗電極張開並傳送信號於SCARA機器人以鬆開插片。
改善效果
《水加熱管自動化包檢方法、系統及其控制方法》具有工藝步驟安排合理、自動化程度高、包檢效率高等優點，採用自動化設備取代傳統的人工單管包檢和雙管包檢操作，降低了用工成本，保證了產品的一致性，自動化檢測在檢測誤差相對更小，檢測精度更高，提高了產品的質量。
附圖說明
圖1為《水加熱管自動化包檢方法、系統及其控制方法》的整體工藝流程主視示意圖；
圖2為《水加熱管自動化包檢方法、系統及其控制方法》的整體工藝流程俯視示意圖；
圖3為《水加熱管自動化包檢方法、系統及其控制方法》的整體工藝流程立體示意圖；
圖4為《水加熱管自動化包檢方法、系統及其控制方法》的耐壓檢測工裝的結構示意圖；
圖5為《水加熱管自動化包檢方法、系統及其控制方法》的控制原理圖。
技術領域
《水加熱管自動化包檢方法、系統及其控制方法》涉及水加熱管生產加工技術領域，具體的說是水加熱管自動化包檢方法、系統及其控制方法。
權利要求
1.水加熱管自動化包檢方法，其特徵在於：包括以下步驟：S1、電阻焊接螺柱：通過機械手夾取螺柱至水加熱管法蘭盤的焊接位置進行焊接；S2、氣密性檢測：採用線上式氦質譜檢漏儀對水加熱管進行氣密性檢測；S3、打膠處理：採用自動點膠機對水加熱管進行自動定量打矽膠；S4、固化處理：選用隧道式烘乾爐設備對水加熱管進行烘乾處理，使矽膠定型；S5、電阻檢測：通過電阻分析儀的檢測頭對水加熱管引棒的電阻進行檢測；S6、耐壓絕緣檢測：利用耐壓檢測工裝配合絕緣分析儀對水加熱管進行測試。
2.根據權利要求1所述的水加熱管自動化包檢方法，其特徵在於：在S1步驟電阻焊接螺柱之前還包括引棒校正定位：通過輸送帶將水加熱管輸送至校直機處，對水加熱管的引棒進行校直處理。
3.根據權利要求1所述的水加熱管自動化包檢方法，其特徵在於：在S1步驟電阻焊接螺柱之前還包括打標處理：通過輸送帶輸送水加熱管至打標機處進行雷射打標。
4.根據權利要求1所述的水加熱管自動化包檢方法，其特徵在於：對於單管包裝，在S6步驟的耐壓絕緣檢測合格後進行插片或插線焊接。
5.根據權利要求4所述的水加熱管自動化包檢方法，其特徵在於：所述插片或插線焊接步驟如下：第一步：由理料器（9a）將無序的插片輸送到出料口；第二步：輸送帶上的水加熱管輸送到設定位置，SCARA機器人抓取插片並放置於焊接圓柱處；第三步：插片放好後焊鉗進行焊接動作；第四步：完成焊接後焊鉗電極張開並且鬆開插片。
6.水加熱管自動化包檢系統的控制方法，其特徵在於：所述水加熱管自動化包檢系統包括控制系統、與控制系統相連的輸送帶（13）、沿著輸送帶（13）輸送方向依次分布且通過匯流排與控制系統相連的校直機（1）、打標機（2）、振動理料盤（3a）、機械手（3）、氦質譜檢漏儀（4）、自動點膠機（5）、隧道式烘乾爐設備（6）、電阻分析儀（7）、耐壓檢測工裝（8）、絕緣分析儀、SCARA機器人（9）、理料器（9a）；所述控制方法包括以下控制步驟：第一步：振動理料盤將螺柱理料後輸出，並被輸送至指定位置進行定位，分布在機械手處的現場分散式I/O通道模組獲取到信號後，控制系統控制機械手夾取螺柱至水加熱管法蘭盤的焊接位置進行焊接；第二步：分布在氦質譜檢漏儀處的現場分散式I/O通道模組獲取到信號後，控制系統控制氦質譜檢漏儀進行氣密性檢測，判斷被檢工件的合格與不合格；第三步：分布在自動點膠機處的現場分散式I/O通道模組獲取到信號後，控制系統控制自動點膠機進行自動定量打矽膠；第四步：分布在隧道式烘乾爐設備處的現場分散式I/O通道模組獲取到信號後，控制系統控制隧道式烘乾爐設備進行烘乾；第五步：分布在電阻分析儀處的現場分散式I/O通道模組獲取到信號後，控制系統控制電阻分析儀進行電阻檢測；第六步：分布在絕緣分析儀處的現場分散式I/O通道模組獲取到信號後，控制系統控制絕緣分析儀進行耐壓絕緣檢測。
7.根據權利要求6所述的水加熱管自動化包檢系統的控制方法，其特徵在於：對於單管包裝，在第六步之後，分布在SCARA機器人處的現場分散式I/O通道模組獲取到信號後，控制系統控制SCARA機器人抓取插片並放置於焊接圓柱處，插片放好後傳送信號給焊鉗，焊鉗控制電極閉合進行焊接動作，完成焊接後焊鉗電極張開並傳送信號於SCARA機器人以鬆開插片。
實施方式
- 實施例一
如圖1至圖5所示，對於單管包檢，包括以下步驟：S1、引棒校正定位：通過輸送帶將水加熱管輸送至校直機處對水加熱管的引棒進行校直處理；S2、打標處理：通過輸送帶繼續輸送水加熱管至打標機處進行雷射打標；S3、電阻焊接螺柱：在完成雷射打標後，輸送帶將水加熱管輸送至機械手所在位置，機械手夾取到位的螺柱至水加熱管法蘭盤的焊接位置進行焊接；S4、氣密性檢測：完成電阻焊接螺柱後，輸送帶將水加熱管輸送至氦質譜檢漏儀所在位置，採用線上式氦質譜檢漏儀對水加熱管進行氣密性檢測；S5、打膠處理：經過氣密性檢測後，輸送帶將水加熱管輸送至自動點膠機所在位置，採用自動點膠機對水加熱管進行自動定量打矽膠；S6、固化處理：經過打膠處理後的水加熱管在輸送帶的輸送下，經過隧道式烘乾爐設備對水加熱管進行烘乾處理，使矽膠定型；S7、電阻檢測：固化完成之後，輸送帶繼續輸送水加熱管至電阻分析儀所在位置，電阻分析儀的檢測頭對水加熱管引棒的電阻進行檢測，測試通過的認為是合格品，否則視為廢品需要進行檢修等操作；S8、耐壓絕緣檢測：電阻檢測合格之後的水加熱管會在輸送帶的帶動下運動至耐壓檢測工裝處，利用耐壓檢測工裝配合絕緣分析儀對水加熱管進行測試，測試通過的認為是合格品，否則視為廢品需要進行檢修等操作；在S8電阻檢測合格之後進行插片或插線焊接。所述插片或插線焊接工藝步驟如下：第一步：由理料器將無序的插片理料成有序，定向、準確地輸送到出料口；第二步：輸送帶上的水加熱管輸送到設定位置，SCARA機器人抓取插片並放置於焊接圓柱處；第三步：插片放好後焊鉗進行焊接動作；第四步：完成焊接後焊鉗電極張開且鬆開插片。S9、人工套熱縮管；S10、自動吹熱縮管；S11、人工下料及分選；S12、人工打包。
所述S2步驟中增加二維碼打標，實現產品追蹤和數據採集，便於EMS系統的實施。水加熱管自動化包檢系統，包括控制系統、與控制系統相連的輸送帶13、沿著輸送帶13輸送方向依次分布且通過匯流排與控制系統相連的校直機1、打標機2、振動理料盤3a、機械手3、氦質譜檢漏儀4、自動點膠機5、隧道式烘乾爐設備6、電阻分析儀7、耐壓檢測工裝8、絕緣分析儀、SCARA機器人9、理料器9a。所述耐壓檢測工裝包括用於放置水加熱管的定位托盤10、用於定位托盤10上的水加熱管進行夾緊定位的夾鉗11、用以將夾鉗11的端部下壓至水平位置的下壓氣缸12，定位托盤10、夾鉗11、下壓氣缸12均安裝有檢測架，通過下壓氣缸12的下壓或上升運動，從而控制夾鉗11夾緊或鬆開水加熱管。所述電阻焊接螺柱時採用的機械手為龍門式三坐標機械手。控制系統包括上位機、PLC、與PLC相連且用以控制耐壓檢測、絕緣檢測、電阻檢測的485通訊模組，即電阻分析儀7、耐壓檢測工裝8、絕緣分析儀受到485通訊模組控制，並可在檢測過程中將水加熱管實時通過485通訊模組反饋給PLC，所述PLC還連線有變頻器、PROFINET網路、HMI觸控螢幕，所述上位機獲取PLC的數據，變頻器用以連線和控制在輸送帶設定的電機運轉，這樣可保證輸送帶間斷式的運轉，從而使水加熱管在輸送帶的運輸下依次經過各個工位。PROFINET網路包括RFID數據寫入模組、現場分散式I/O通道模組，產品在各工位信息可通過RFID採集並經PLC傳送給上位機資料庫。對於單管包檢的系統的控制方法，包括以下控制步驟：第一步：分布在校直機處的現場分散式I/O通道模組獲取到信號後，控制系統控制校直機對引棒進行校直處理；第二步：分布在打標機處的現場分散式I/O通道模組獲取到信號後，控制系統控制打標機對水加熱管打標，並將打標的信息反饋給控制系統；第三步：振動理料盤將螺柱理料後輸出，並被輸送至指定位置進行定位，分布在機械手處的現場分散式I/O通道模組獲取到信號後，控制系統控制機械手夾取螺柱至水加熱管法蘭盤的焊接位置進行焊接；第四步：分布在氦質譜檢漏儀處的現場分散式I/O通道模組獲取到信號後，控制系統控制氦質譜檢漏儀進行氣密性檢測，判斷被檢工件的合格與不合格；第五步：分布在自動點膠機處的現場分散式I/O通道模組獲取到信號後，控制系統控制自動點膠機進行自動定量打矽膠；第六步：分布在隧道式烘乾爐設備處的現場分散式I/O通道模組獲取到信號後，控制系統控制隧道式烘乾爐設備進行烘乾；第七步：分布在電阻分析儀處的現場分散式I/O通道模組獲取到信號後，控制系統控制電阻分析儀進行電阻檢測；第八步：分布在絕緣分析儀處的現場分散式I/O通道模組獲取到信號後，控制系統控制絕緣分析儀進行耐壓絕緣檢測。在第八步檢測合格之後，分布在SCARA機器人處的現場分散式I/O通道模組獲取到信號後，控制系統控制SCARA機器人抓取插片並放置於焊接圓柱處，插片放好後傳送信號給焊鉗，焊鉗控制電極閉合進行焊接動作，完成焊接後焊鉗電極張開並傳送信號於SCARA機器人以鬆開插片。
- 實施例二
如圖1至圖5所示，對於雙管包檢，包括以下步驟：S1、引棒校正定位：輸送帶將水加熱管輸送至校直機處對水加熱管的引棒進行校直處理；S2、打標處理：輸送帶繼續輸送水加熱管至打標機處進行雷射打標；S3、電阻焊接螺柱：機械手夾取到位的螺柱至水加熱管法蘭盤的焊接位置進行焊接；S4、氣密性檢測：採用線上式氦質譜檢測對水加熱管進行氣密性檢測；S5、打膠處理：採用自動點膠機對水加熱管進行自動定量打矽膠；S6、固化處理：選用隧道式烘乾爐設備對水加熱管進行烘乾處理，使矽膠定型；S7、電阻檢測：電阻分析儀的檢測頭對水加熱管引棒的電阻進行檢測，測試通過的認為是合格品，否則視為廢品需要進行檢修等操作；S8、耐壓絕緣檢測：利用耐壓檢測工裝配合絕緣分析儀對水加熱管進行測試，測試通過的認為是合格品，否則視為廢品需要進行檢修等操作；S9、人工套熱縮管；S10、自動吹熱縮管；S11、人工下料及分選；S12、人工打包。所述S2步驟中增加二維碼打標，實現產品追蹤和數據採集，便於EMS系統的實施。水加熱管自動化包檢系統，包括控制系統、與控制系統相連的輸送帶、沿著輸送帶輸送方向依次分布且通過匯流排與控制系統相連的校直機、打標機、振動理料盤、機械手、氦質譜檢漏儀、自動點膠機、隧道式烘乾爐設備、理料器、SCARA機器人、電阻分析儀、絕緣分析儀。
所述電阻焊接螺柱時採用的機械手為龍門式三坐標機械手。控制系統包括上位機、PLC、與PLC相連且用以控制耐壓檢測、絕緣檢測、電阻檢測的485通訊模組，所述PLC還連線有變頻器、PROFINET網路、HMI觸控螢幕，所述上位機獲取PLC的數據。PROFINET網路包括RFID數據寫入模組、現場分散式I/O通道模組，產品在各工位信息可通過RFID採集並經PLC傳送給上位機資料庫。對於雙管包檢的系統的控制方法，包括以下控制步驟：第一步：分布在校直機處的現場分散式IO感測器感應到信號後傳遞給現場分散式I/O通道模組，控制系統控制校直機對引棒進行校直處理；第二步：分布在打標機處的現場分散式IO感測器感應到信號後傳遞給現場分散式I/O通道模組，控制系統控制打標機對水加熱管打標，並將打標的信息反饋給控制系統； 第三步：振動理料盤將螺柱理料後輸出，並被輸送至指定位置進行定位，分布在機械手處的的現場分散式IO感測器感應到信號後傳遞給現場分散式I/O通道模組，控制系統控制機械手夾取螺柱至水加熱管法蘭盤的焊接位置進行焊接；第四步：分布在氦質譜檢漏儀處的的現場分散式IO感測器感應到信號後傳遞給現場分散式I/O通道模組，控制系統控制氦質譜檢漏儀進行氣密性檢測，判斷被檢工件的合格與不合格；第五步：分布在自動點膠機處的的現場分散式IO感測器感應到信號後傳遞給現場分散式I/O通道模組，控制系統控制自動點膠機進行自動定量打矽膠；第六步：分布在隧道式烘乾爐設備處的的現場分散式IO感測器感應到信號後傳遞給現場分散式I/O通道模組，控制系統控制隧道式烘乾爐設備進行烘乾；第七步：分布在電阻分析儀處的的現場分散式IO感測器感應到信號後傳遞給現場分散式I/O通道模組，控制系統控制電阻分析儀進行電阻檢測；第八步：分布在絕緣分析儀處的的現場分散式IO感測器感應到信號後傳遞給現場分散式I/O通道模組，控制系統控制絕緣分析儀進行耐壓絕緣檢測。
榮譽表彰
2021年8月16日，《水加熱管自動化包檢方法、系統及其控制方法》獲得安徽省第八屆專利獎優秀獎。
