组合凸轮轴自动装配系统及装配方法与流程

文档序号:12331230阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种组合凸轮轴自动装配系统,其特征在于:包括第一机器人(4)和第二机器人(10),所述第一机器人(4)周围区域配合设有组装机(1)、钢管料仓(2)、组装零件料仓(3),所述钢管料仓(2)用于盛放组合凸轮轴组装所需的钢管(541),所述组装零件料仓(3)用于盛放组合凸轮轴组装所需的凸轮(542),所述组装机(1)用于在钢管外部安装若干个凸轮装配出组合凸轮轴初品;所述第二机器人(10)周围区域配合设有胀紧机(5)、激光打码扫码装置(6)、端部装配件装配装置(7)、扭力检测装置(8)和成品存储运输装置(9),所述胀紧机(5)用于在组合凸轮轴初品的钢管(541)中通过胀紧钢球(53)让钢管(541)与凸轮(542)相互胀紧配合,所述端部装配件装配装置(7)用于在组合凸轮轴初品的钢管(541)两端管口处分别装配端部装配件形成组合凸轮轴成品,所述扭力检测装置(8)用于对组合凸轮轴成品的钢管(541)端部以及钢管(541)、凸轮(542)之间的扭矩力进行检测,所述成品存储运输装置(9)用于存储扭矩力检测后的组合凸轮轴成品以及运输组合凸轮轴成品,所述激光打码扫码装置(6)用于对组合凸轮轴生产中的胀紧力、端部装配件安装压力、组合凸轮轴扭矩检测的扭矩力进行存储并对应组合凸轮轴进行打码、扫码操作;所述第一机器人(4)上具有第一机器人手臂,第一机器人手臂的工作区域为第一机器人手臂工作区域(41),第一机器人(4)的第一机器人手臂工作区域(41)覆盖组装机(1)、钢管料仓(2)、组装零件料仓(3)、胀紧机(5)四个部件;所述第二机器人(10)上具有第二机器人手臂,第二机器人手臂的工作区域为第二机器人手臂工作区域(101),所述第二机器人(10)的第二机器人手臂工作区域(101)覆盖胀紧机(5)、激光打码扫码装置(6)、端部装配件装配装置(7)、扭力检测装置(8)、成品存储运输装置(9)五个部件;所述胀紧机(5)、端部装配件装配装置(7)、扭力检测装置(8)分别与激光打码扫码装置(6)电通信连接。

2.按照权利要求1所述的组合凸轮轴自动装配系统,其特征在于:所述组装机(1)包括升降电机(14)、机身C(15)、旋转电机(17)、打点装置(19)和组装零件装配定位台(20),所述机身C(15)顶部安装设有升降电机(14),升降电机(14)动力输出轴上安装有升降丝杆(16),所述旋转电机(17)侧部设有底座,所述旋转电机(17)的底座动力配合安装于升降丝杆(16)上,升降丝杆(16)用于驱动旋转电机(17)的底座以及旋转电机(17)上下升降运动,所述旋转电机(17)端部设有用于夹持钢管(541)的夹头(18),在机身C(15)底部设有与夹头(18)位置相对应的组装零件装配定位台(20),所述机身C(15)上设有位于组装零件装配定位台(20)上方的打点装置(19),所述打点装置(20)与夹头(18)位置相对应,打点装置(20)连接有打点驱动气缸。

3.按照权利要求1所述的组合凸轮轴自动装配系统,其特征在于:所述胀紧机(5)包括机身A(57)、胀紧液压缸(51)、压紧机构(55)和压力传感器A(56),所述机身A(57)顶部从左至右依次安装设有液压缸支臂(571)、胀紧支臂(572)和压紧支臂(574),所述液压缸支臂(571)上安装有胀紧液压缸(51),胀紧液压缸(51)具有依靠液压驱动伸缩运动的推杆A(52),所述推杆A(52)端部依次穿过液压缸支臂(571)、胀紧支臂(572)与组合凸轮轴工件(54)接触,所述压紧支臂(574)上安装有压紧机构(55),所述组合凸轮轴工件(54)夹持安装于推杆A(52)端部与压紧机构(55)之间,所述压紧机构(55)上对应安装有用于检测压紧机构(55)压紧力大小的压力传感器A(56),所述推杆A(52)端部与组合凸轮轴工件(54)的钢管(541)管口之间安装有胀紧钢球(53),所述推杆A(52)的杆径小于组合凸轮轴工件(54)的钢管(541)内孔直径,所述胀紧钢球(53)的直径比组合凸轮轴工件(54)的钢管(541)内孔直径大0.1~0.3mm,所述机身A(57)上设有对应组合凸轮轴工件(54)的钢球回收清洗装置(8);所述压力传感器A(56)与激光打码扫码装置(6)电通信连接。

4.按照权利要求1所述的组合凸轮轴自动装配系统,其特征在于:所述端部装配件装配装置(7)包括装配油缸(71)、压力传感器B(72)和机身B(78),所述机身B(78)顶部从左至右依次安装设有油缸支座(781)、推杆配合支座(782)、第二端部装配端头(783),所述油缸支座(781)上安装有装配油缸(71),装配油缸(71)具有依靠液压驱动伸缩运动的活塞杆,活塞杆端部连接有压力传感器B(72),压力传感器B(72)端部连接有推杆B(73),所述推杆配合支座(782)上设有推杆伸缩运动孔,所述推杆B(73)端部穿过推杆配合支座(782)的推杆伸缩运动孔;所述机身B(78)顶部还设有夹具滑轨(79),在夹具滑轨(79)上滑动安装有若干个工件夹具(77),所述工件夹具(77)上夹持安装有所述组合凸轮轴工件(54),所述夹具滑轨(79)与组合凸轮轴工件(54)均位于推杆配合支座(782)、第二端部装配端头(783)之间;所述推杆B(73)端部活动装配有与组合凸轮轴工件(54)的钢管(541)左端管口相配合安装的第一端部装配件(74),所述第二端部装配端头(783)上活动装配有与组合凸轮轴工件(54)的钢管(541)右端管口相配合安装的第二端部装配件(76)。

5.按照权利要求1所述的组合凸轮轴自动装配系统,其特征在于:所述扭力检测装置(8)包括扭力电机(81)、变速箱(82)、回转扭力传感器(83)、前端三爪(84)、尾端三爪(89)、夹紧机构(85)、滑轨(86)、丝杆(87)和夹紧机构平移电机(88),所述扭力电机(81)的动力输出端与变速箱(82)的动力输入端动力连接,所述变速箱(82)的动力输出端与回转扭力传感器(83)动力连接,回转扭力传感器(83)与前端三爪(84)动力连接,组合凸轮轴工件(54)的钢管(541)具有安装前端和安装后端,所述钢管(541)的安装前端配合安装于前端三爪(84)中,所述尾端三爪(89)与尾端三爪动力机构动力连接,所述钢管(541)的安装后端配合安装于尾端三爪(89)中;所述夹紧机构(85)的夹紧组件与组合凸轮轴工件(54)位置相配合,所述夹紧机构(85)端部设有与滑轨(86)配合滑动安装的滑块(851),所述夹紧机构平移电机(88)通过传动机构(881)驱动丝杆(87)转动,所述夹紧机构(85)上设有与丝杆(87)相配合传动的丝杆配合件,丝杆(87)用于驱动丝杆配合件连同夹紧机构(85)做直线平移运动;所述传动机构(881)为传动皮带,所述夹紧机构平移电机(88)的动力输出轴上安装有皮带轮A,所述丝杆(87)上安装有皮带轮B,在皮带轮A与皮带轮B之间配合连接有传动机构(881)。

6.按照权利要求3所述的组合凸轮轴自动装配系统,其特征在于:所述机身A(57)顶部设有两个工件支撑座(573),其中一个工件支撑座(573)靠近胀紧支臂(572)设置,另一个工件支撑座(573)靠近压紧支臂(574)设置;所述工件支撑座(573)顶部设有两个支撑夹臂,工件支撑座(573)的两个支撑夹臂用于支撑住组合凸轮轴工件(54);所述钢球回收清洗装置(58)包括钢球回收箱,在钢球回收箱中盛放有清洗水,并且在钢球回收箱中设有若干个清洗喷头,所述钢球回收箱与组合凸轮轴工件(54)位置向对应设置。

7.按照权利要求4所述的组合凸轮轴自动装配系统,其特征在于:所述机身B(78)的夹具滑轨(79)上滑动安装有两个工件夹具(77),其中一个工件夹具(77)靠近第一端部装配件(74)设置,另一个工件夹具(77)靠近第二端部装配件(76)设置,两个工件夹具(77)共同夹持支撑于组合凸轮轴工件(54)的左右两端;所述工件夹具(77)顶部具有两个支撑夹臂,工件夹具(77)的两个支撑夹臂用于夹持住组合凸轮轴工件(54)。

8.按照权利要求5所述的组合凸轮轴自动装配系统,其特征在于:还包括机身,所述夹紧机构(85)的两侧端部分别设有一个滑块(851),所述滑轨(86)的数量为两个,两个滑轨(86)分别位于夹紧机构(85)两侧端,夹紧机构(85)的两个滑块(851)一一配合滑动安装于两个滑轨(86)中;所述丝杆(87)的两端端部分别安装有转动轴承座,所述扭力电机(81)、变速箱(82)、滑轨(86)和两个转动轴承座分别固定安装于机身上;所述丝杆(87)的长度与滑轨(86)的长度相匹配,所述丝杆(87)的长度长于组合凸轮轴工件(54)的长度。

9.按照权利要求1所述的组合凸轮轴自动装配系统,其特征在于:还包括控制系统(11)、恒温空调系统(12)和壳体(13),所述壳体(13)上设有控制系统(11)和恒温空调系统(12),所述恒温空调系统(12)具有六个恒温空调出管,六个恒温空调出管分别与组装机(1)、胀紧机(5)、激光打码扫码装置(6)、端部装配件装配装置(7)、扭力检测装置(8)、成品存储运输装置(9)一一对应设置;所述控制系统(11)分别与组装机(1)、第一机器人(4)、胀紧机(5)、激光打码扫码装置(6)、端部装配件装配装置(7)、扭力检测装置(8)、成品存储运输装置(9)、第二机器人(10)一一对应电连接。

10.一种组合凸轮轴自动装配方法,其特征在于:其装配方法如下:

A、组合凸轮轴的钢管与凸轮组装作业:其作业方法如下:

A1、第一机器人(4)的第一机器人手臂从钢管料仓(2)中抓取组合凸轮轴组装所需的钢管(541)并将钢管(541)安装于旋转电机(17)端部的夹头(18)上;第一机器人(4)的第一机器人手臂从组装零件料仓(3)中抓取组合凸轮轴组装所需的凸轮(542)并将凸轮(542)放置于组装零件装配定位台(20)上;组装机(1)的升降电机(14)驱动升降丝杆(16)下降运动,升降丝杆(16)带动旋转电机(17)、夹头(18)下降运动,夹头(18)夹持钢管(541)一同下降运动;

A2、首先夹头(18)夹持钢管(541)下降到最低位置,此时钢管(541)穿过位于组装零件装配定位台(20)的凸轮(542),让钢管(541)最上端凸轮安装位置点与打点装置(20)位置相对应,打点装置(20)在打点驱动气缸运动作用下对钢管(541)最上端凸轮(542)安装位置点进行打点操作,然后夹头(18)夹持钢管(541)继续下降,当钢管(541)的最上端凸轮安装位置点下降到位于组装零件装配定位台(20)的凸轮(542)位置处并使得凸轮(542)定位安装于钢管(541)的最上端凸轮安装位置点外部;

A3、组装机(1)的升降电机(14)驱动升降丝杆(16)上升复位运动,升降丝杆(16)带动旋转电机(17)、夹头(18)上升复位运动,夹头(18)夹持钢管(541)一同上升复位运动;第一机器人(4)的第一机器人手臂从组装零件料仓(3)中抓取组合凸轮轴组装所需的凸轮(542)并将凸轮(542)放置于组装零件装配定位台(20)上;组装机(1)的升降电机(14)驱动升降丝杆(16)下降运动,升降丝杆(16)带动旋转电机(17)、夹头(18)下降运动,夹头(18)夹持钢管(541)一同下降运动,让钢管(541)最上端第二凸轮安装位置点与打点装置(20)位置相对应,打点装置(20)在打点驱动气缸运动作用下对钢管(541)最上端第二凸轮(542)安装位置点进行打点操作,然后夹头(18)夹持钢管(541)继续下降,当钢管(541)的最上端第二凸轮安装位置点下降到位于组装零件装配定位台(20)的凸轮(542)位置处并使得凸轮(542)定位安装于钢管(541)的最上端第二凸轮安装位置点外部;按照步骤A3的步骤方法与原理在钢管(541)外部从上至下依次安装完毕所有凸轮(542);

A4、组装机(1)的升降电机(14)驱动升降丝杆(16)上升复位运动,升降丝杆(16)带动旋转电机(17)、夹头(18)上升复位运动,夹头(18)夹持钢管(541)一同上升复位运动;

B、组合凸轮轴胀紧作业:将步骤A的组合凸轮轴通过第一机器人(4)的第一机器人手臂从组装机(1)中抓取出来并安装于胀紧机(5)的推杆A(52)端部与压紧机构(55)之间,胀紧液压缸(51)驱动推杆A(52)伸出运动,推杆A(52)向右运动并推动胀紧钢球(53)从组合凸轮轴工件(54)左端管口进入组合凸轮轴工件(54)的钢管内孔中,胀紧液压缸(51)驱动推杆A(52)继续伸出运动并推动胀紧钢球(53)在组合凸轮轴工件(54)的钢管内孔中从左端运动到右端,最后从组合凸轮轴工件(54)的钢管内孔右端掉落至钢球回收清洗装置(58)中;压力传感器A(56)检测压紧机构(55)的胀紧力大小并将胀紧力数据传输至激光打码扫码装置(6)中;

C、组合凸轮轴打码作业:通过第二机器人(10)的第二机器人手臂将位于胀紧机(5)中的组合凸轮轴工件(54)抓取出来并放置于激光打码扫码装置(6)上对组合凸轮轴工件(54)进行打码操作,该组合凸轮轴工件(54)所对应的编码印制于组合凸轮轴工件(54)上,激光打码扫码装置(6)在该编码所命名的数据库中存储步骤B中压力传感器A(56)传输过来的该组合凸轮轴工件(54)生产过程中胀紧力大小数据;

D、组合凸轮轴的端部装配件装配作业:通过第二机器人(10)的第二机器人手臂将步骤C中的组合凸轮轴工件(54)通过端部装配件装配装置(7)的两个工件夹具(77)夹持住;首先在推杆B(73)的右端端部活动安装第一端部装配件(74),并且在第二端部装配端头(783)左侧面上活动安装第二端部装配件(76),启动装配油缸(71)工作,装配油缸(71)依次驱动活塞杆、压力传感器B(72)、推杆B(73)向右水平直线运动,推杆B(73)右端端部安装的第一端部装配件(74)插入安装于组合凸轮轴工件(54)的钢管(541)左端管口内,然后推杆B(73)右端端部继续向右运动,推杆B(73)推动组合凸轮轴工件(54)、两个工件夹具(77)一起向右运动,然后使得组合凸轮轴工件(54)的钢管(541)右端管口与第二端部装配端头(783)的第二端部装配件(76)相接触并配合插入安装;推杆B(73)推动组合凸轮轴工件(54)、两个工件夹具(77)一起继续向右运动,直到组合凸轮轴工件(54)的钢管(541)两端管口均安装好端部装配件为止;压力传感器B(72)检测装配油缸(71)给予压力的大小并压力大小数据传输至激光打码扫码装置(6)中;第二机器人(10)的第二机器人手臂将组合凸轮轴工件(54)抓取并转运至激光打码扫码装置(6)进行扫码,激光打码扫码装置(6)将压力传感器B(72)所检测到压力大小数据存储于该组合凸轮轴工件(54)所对应编码的数据库中;

E、组合凸轮轴的扭矩力检测作业:其检测方法如下:

E1、通过第二机器人(10)的第二机器人手臂将组合凸轮轴工件(54)配合安装于前端三爪(84)和尾端三爪(89)之间;将组合凸轮轴工件(54)的钢管(541)安装前端配合安装于前端三爪(84)中,通过前端三爪动力机构对前端三爪(84)施加驱动力让前端三爪(84)夹紧钢管(541)安装前端;组合凸轮轴工件(54)的钢管(541)安装后端配合安装于尾端三爪(89)中,通过尾端三爪动力机构对尾端三爪(89)施加驱动力让尾端三爪(89)夹紧钢管(541)安装后端;

E2、对组合凸轮轴工件(54)的钢管(541)前端进行扭矩力检测:启动夹紧机构平移电机(88)并通过传动机构(881)将动力输出到丝杆(87)端部,丝杆(87)转动并带动夹紧机构(85)的丝杆配合件运动,丝杆(87)驱动丝杆配合件连同夹紧机构(85)做直线平移运动,夹紧机构(85)在两个滑轨(86)上辅助平移运动,最终让夹紧机构(85)的夹紧组件夹紧钢管(541)前端;启动扭力电机(81)将扭矩力传输至变速箱(82),通过变速箱(82)变速之后将扭矩力依次传输至回转扭力传感器(83)、前端三爪(84),前端三爪(84)依靠前端三爪动力机构夹紧钢管(541)安装前端;夹紧机构(85)的夹紧组件夹紧钢管(541)前端,前端三爪(84)夹紧钢管(541)安装前端并对夹紧钢管(541)安装前端施加扭矩力,回转扭力传感器(83)实现对组合凸轮轴工件(54)的钢管(541)前端进行扭矩力检测,回转扭力传感器(83)将检测到钢管(541)前端扭矩力传输至激光打码扫码装置(6)中;

E3、对组合凸轮轴工件(54)的钢管(541)与凸轮(542)之间安装配合紧密度进行扭矩力检测:夹紧机构平移电机(88)通过传动机构(881)将动力输出到丝杆(87)端部,丝杆(87)转动并带动夹紧机构(85)的丝杆配合件运动,丝杆(87)驱动丝杆配合件连同夹紧机构(85)做直线平移运动,夹紧机构(85)在两个滑轨(86)上辅助平移运动,最终让夹紧机构(85)的夹紧组件夹紧钢管(541)外部相应位置的凸轮(542);扭力电机(81)将扭矩力传输至变速箱(82),通过变速箱(82)变速之后将扭矩力依次传输至回转扭力传感器(83)、前端三爪(84),前端三爪(84)依靠前端三爪动力机构夹紧钢管(541)安装前端;夹紧机构(85)的夹紧组件夹紧钢管(541)外部相应位置的凸轮(542),前端三爪(84)夹紧钢管(541)安装前端并对夹紧钢管(541)安装前端施加扭矩力,回转扭力传感器(83)实现对组合凸轮轴工件(54)的钢管(541)与相应位置的凸轮(542)之间进行扭矩力检测,回转扭力传感器(83)将检测到钢管(541)与相应位置的凸轮(542)之间扭矩力传输至激光打码扫码装置(6)中;

E4、对组合凸轮轴工件(54)的钢管(541)后端进行扭矩力检测,组合凸轮轴工件(54)的钢管(541)前端是需要更高强度要求,组合凸轮轴工件(54)的钢管(541)后端所需要扭矩力要求低于组合凸轮轴工件(54)的钢管(541)前端;夹紧机构平移电机(88)停止工作,扭力电机(81)将扭矩力传输至变速箱(82),通过变速箱(82)变速之后将扭矩力依次传输至回转扭力传感器(83)、前端三爪(84),前端三爪(84)依靠前端三爪动力机构夹紧钢管(541)安装前端,尾端三爪动力机构对尾端三爪(89)施加驱动力让尾端三爪(89)夹紧钢管(541)安装后端;尾端三爪(89)夹紧钢管(541)安装后端,前端三爪(84)夹紧钢管(541)安装前端并对夹紧钢管(541)安装前端施加扭矩力,以实现对组合凸轮轴工件(54)的钢管(541)后端进行扭矩力检测的目的,回转扭力传感器(83)将检测到钢管(541)后端扭矩力传输至激光打码扫码装置(6)中;

E5、通过第二机器人(10)的第二机器人手臂将组合凸轮轴工件(54)抓取并转运至激光打码扫码装置(6)进行扫码,激光打码扫码装置(6)将回转扭力传感器(83)所检测到钢管(541)前后端的压力大小数据以及钢管(541)与相应位置的凸轮(542)之间的压力大小数据存储于该组合凸轮轴工件(54)所对应编码的数据库中;

F、组合凸轮轴的存储与运输作业:通过第二机器人(10)的第二机器人手臂组合凸轮轴工件(54)抓取并转运至成品存储运输装置(9),成品存储运输装置(9)对组合凸轮轴工件(54)进行存储和转运输;激光打码扫码装置(6)将该组合凸轮轴工件(54)所对应的编码以及编码数据库一同传输至控制系统(11)中以便于后期查询。

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