一种大直径密封圈装配装置及其装配方法与流程

1.本发明属于非标自动化装配的技术领域，特别是涉及一种大直径密封圈装配装置及其装配方法。


背景技术：

2.目前，在自动化装配行业内小直径的密封圈整体形状较为稳定，可以采取自动设备筛选，通过机械夹爪自动抓取套用，成功应用在自动化装配方向的较多。但是对于较大直径的密封圈自动装配显得较为困难，尤其在密封圈容易变形，无法直接筛选抓取的情况下，应用在自动化装配行业显得尤为困难。
3.在实际生产装配过程中，密封圈装配工序往往是穿插在整个工艺装配的中间工序，如果该处采用人工装配，则前后序需要增加自动化装配的话，则生产线自动化装配连贯性不好，达不到自动装配线的要求；再者人工装配密封圈工作量较为简单且单一，对于工人的工作情况不饱和，企业老板会采取减少前后序自动化装配的设备来增加人工作业内容。如此一来限制了工厂生产装配的自动化程度，也限制了各行业的智能制造的发展。对于企业来说，如何解决这单点自动化装配的困难可帮助企业实现自动化装配提供了可能性。一种大直径密封圈装配对生产自动化装配的发展显得尤其重要，特别在需要批量装配的情况下。工厂自动化程度提高对于企业可实现用工数量减少，提升生产装配效率和产品质量，为企业提高市场竞争优势。


技术实现要素：

4.本发明为解决上述背景技术中存在的技术问题，提供了一种大直径密封圈装配装置及其装配方法。
5.本发明采用以下技术方案：一种大直径密封圈装配装置，包括：本体，其顶部自上而下形成有至少一个收容部；所述收容部内至少设置有张紧机构、转移机构和脱料机构；其中，所述张紧机构被设置为将原密封圈扩撑到预定大小后得到撑开后的密封圈，转移机构将撑开后的密封圈以套接的形式悬挂在收容部的收容口处，脱料机构用于将悬挂的撑开后的密封圈装配在产品上。
6.在进一步的实施例中，所述张紧机构包括：张紧动力源，设于所述收容部内；伸缩件，传动连接于所述张紧动力源；所述伸缩件的外壁具有若干个沿径向向外延伸预定厚度的凸起部；弹性件，安装于所述本体上且位于收容口处；张紧件，连接于所述弹性件；所述张紧件背离弹性件的一侧设置有与所述凸起部相适配的限位部，所述限位部的顶部设置有台阶，且所述台阶的顶端高于所述限位部的上表面。
7.通过采用上述技术方案，使用时，当张紧动力源处于回缩状态时，伸缩件位于张紧
件的下方，弹性件为正常长度，张紧件处于聚拢状态；反之，当张紧动力源处于顶出状态时，伸缩件与张紧件相抵，弹性件压缩，张紧件处于撑开状态。
8.在进一步的实施例中，所述凸起部的外侧面至伸缩件之间的距离从下至上呈逐渐减小的趋势形成第一倾斜面；所述限位部的内侧面至张紧件之间的距离从下至上呈逐渐增大的趋势形成第二倾斜面；所述第一倾斜面与第二倾斜面相适配。
9.通过采用上述技术方案，受力均匀，且将伸缩件缓慢外推，实现对密封圈的缓慢撑开。
10.在进一步的实施例中，所述转移机构包括：转移动力源，设于所述收容部内；转移环，传动连接于所述转移动力源；所述转移环的顶部具体若干个用于套接撑开后的密封圈的插齿；在转移动力源的作用下，插齿插入撑开后的密封圈的内侧。
11.在进一步的实施例中，所述插齿的内壁设置有向外凸起的顶升块；在转移动力源的作用下，顶升块上表面所在的最高位置高于张紧机构的最高点。
12.通过采用上述技术方案，在后期放置产品时，避免因产品的位置过低造成伸缩件无法正常恢复至初始状态。
13.在进一步的实施例中，所述脱料机构包括：脱料动力源，设于所述收容部内；脱料环，传动连接于所述脱料动力源；所述脱料环的顶部设置有若干个向上延伸预定高度的脱料件，所述脱料件的顶端具有将撑开后的密封圈顶起的脱料台；所述脱料台为向内延伸预定宽度的凸起。
14.在进一步的实施例中，所述本体包括：底座，其上表面的边缘处垂直固定有至少两组支撑立柱；面板，其底面与所述支撑立柱固定连接；所述面板的顶部自上而下形成一个柱状槽体；所述收容部是由底座、至少两组支撑立柱以及面板构成的收容空间；还包括：环绕在支撑立柱外侧的防护罩，所述防护罩的顶部和底部分别嵌入与面板、底座构成密封连接。
15.通过采用上述技术方案，外围包覆的防护罩可以作为周边结构安全防护，同样有防止环境异物掉入而引起的卡死情况。防护罩上端也有较为严密的防护，不仅不影响装配的实际使用，也在最大程度上保证上部运动机构的安全。使得设备不仅满足自动化使用，同样也适合人工组装使用。
16.在进一步的实施例中，还包括：电气转接单元，安装于所述本体上；所述电气转接单元用于分别控制所述张紧机构、转移机构和脱料机构。
17.使用如上所述的大直径密封圈装配装置的装配方法，具体包括以下步骤:步骤1、将装置全部设置为初始状态：张紧机构、转移机构和脱料机构中的张紧动力源、转移动力源及脱料动力源均处于回缩的状态；步骤2、利用张紧机构将原密封圈撑开得到撑开后的密封圈；具体包括：步骤201、将原密封圈放置在张紧机构中的张紧件上，并通过每个张紧件上的台阶套住；步骤202、张紧动力源驱动伸缩件向上移动，在移动的过程中伸缩件上的凸起部推动张紧件，使得张紧件在弹性件的作用下均匀向四个方向扩展伸缩，此时靠张紧件的套接
拉动密封圈，使密封圈撑开张紧呈撑开后的密封圈；步骤3、利用转移机构将撑开后的密封圈套接从张紧机构上转移并套接在转移机构上，张紧机构恢复初始状态；具体包括：步骤301、转移动力源驱动转移换向上移动，并使得转移环上的插齿嵌入撑开后密封圈的内圈；步骤302、张紧动力源缩回，带动伸缩件下移；张紧件失去伸缩件的斜向力，再通过弹性件的弹力回缩，使的此时张紧件收缩至转移环的内侧，撑开后的密封圈的支撑面低于转移环位置，并高于顶升块；撑开后的密封圈收缩成功套在转移环上；步骤303、将待装配的产品夹取到转移环的内侧放置在顶升块上；步骤4、利用脱料机构使转移机构上的撑开后的密封圈从转移机构上脱离并套接在产品上；具体表现为：步骤401、脱料动力源驱动脱料环上升，直至脱料台将套在转移环上的撑开后的密封圈顶起，并脱离转移环，撑开后的密封圈自动回缩装配在产品上；装配有密封圈的产品被取走；步骤402、脱料动力源和转移动力源回缩，装置恢复至初始状态；步骤5、重复步骤1至4。
18.本发明的有益效果：本发明公开的大直径密封圈装配装置兼容性较强且自动化程度高的，并以较低的成本解决了大直径密封圈自动装配以及自动化装配前后序衔接的行业难点。
附图说明
19.图1为大直径密封圈装配装置的结构示意图。
20.图2为大直径外密封圈装配装置除去外部防护罩的轴向的结构示意图。
21.图3为大直径密封圈装配装置的俯视图。
22.图4为大直径外密封圈装配装置的半剖示意图。
23.图5为伸缩件和张紧件的结构示意图。
24.图6为脱料环和转移环的结构示意图。
25.图1至图6中的标注为：本体1、收容部2、原密封圈3、撑开后的密封圈4、电气转接单元5、底座101、支撑立柱102、面板103、防护罩104、张紧气缸301、柱状伸缩块302、凸起部303、弹性件304、张紧块305、第一倾斜面306、第二倾斜面307、压缩弹簧308、圆柱销309、凹槽310、限位部311、台阶312、转移气缸401、转移环402、插齿403、顶升块404、脱料气缸501、脱料环502、脱料件503、脱料台504。
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述。
27.目前，在自动化装配行业内小直径的密封圈整体形状较为稳定，但是对于较大直径的密封圈自动装配显得较为困难，尤其在密封圈容易变形，无法直接筛选抓取的情况下，应用在自动化装配行业显得尤为困难。在实际生产装配过程中，密封圈装配工序往往是穿插在整个工艺装配的中间工序，该处常常采用人工装配方式，再由于人工装配密封圈工作
量较为简单且单一，对于工人的工作情况不饱和，企业会采取减少前后序自动化装配的设备来增加人工作业内容。如此一来限制了工厂生产装配的自动化程度，也限制了各行业的智能制造的发展。
28.因此本实施例为解决上述技术问题，一种大直径、兼容性较强、自动化程度高的自动装配装置，以较低的成本解决了大直径密封圈自动装配以及自动化装配前后序衔接的行业难点。对于投入自动化装配的企业来说，解决这单点自动化装配的难题，为企业实现全流程自动化装配提供了可能性。
29.如图1和图2所示，大直径密封圈装配装置，包括壳体，且在壳体的顶部的自上而下形成有一个收容部2；收容部2的内部设置有转移机构、张紧机构和脱料机构。在使用时，张紧机构被设置为将原密封圈3扩撑到预定大小后得到撑开后的密封圈4，转移机构将撑开后的密封圈4以套接的形式悬挂在收容部2的收容口处，脱料机构用于将悬挂的撑开后的密封圈4装配在产品上。
30.具体表现为：张紧机构包括：张紧动力源、伸缩件、弹性件304和张紧件。其中，在本实施例中，张紧动力源为张紧气缸301，且固定在收容部2的中心位置处；伸缩件为柱状伸缩块302，且柱状伸缩块302的底面传动连接于张紧气缸301的活塞杆，换句换说，通过张紧气缸301的活塞杆的收回与顶出实现柱状伸缩在竖直方向上的移动。弹性件304则设置在本体1上且位于收容口处，且弹性件304的一端传动连接有张紧件，在本实施例中，张紧件进一步为张紧块305，张紧块305在背离柱状伸缩块302的一侧设置有盲孔；弹性件304包括：安装在盲孔内的压缩弹簧308，即压缩弹簧308的一端固定在盲孔内，另一端固定在本体1上，压缩弹簧308使张紧块305通过弹簧力复位回到初始状态。还包括：安装内在弹性块上的两组圆柱销309，且两组圆柱销309对称设置在压缩弹簧308的两侧，且圆柱销309远离弹性块的一端活动穿插在本体1上，两侧的圆柱销309是为了保证张紧活动块在运动时保持水平不翻转。
31.为了让柱状伸缩块302更好的作用于张紧块305，驱动张紧块305在水平向上做聚拢或者分散的运动，故在本实施例中，柱状伸缩块302的外壁具有若干个沿径向向外延伸预定厚度的凸起部303；对应的张紧块305在背离弹性件304的一侧设置有与所述凸起部303相适配的限位部311。且凸起部303的外侧面至伸缩件之间的距离从下至上呈逐渐减小的趋势形成第一倾斜面306；限位部311的内侧面至张紧件之间的距离从下至上呈逐渐增大的趋势形成第二倾斜面307；所述第一倾斜面306与第二倾斜面307相适配。在使用时，以张紧气缸301连接柱状伸缩块302的凸起部303传递限位部311（凸起部303的第一倾斜面306与限位部311的第二倾斜面307接触），使得张紧活动块水平运动来完成密封圈撑开回缩动作。
32.并在限位部311的顶部设置有台阶312，且台阶312的顶端高于限位部311的上表面，即台阶312的顶端与限位部311的上表面之间存在一定的高度差，高度差的取值根据产品装配密封圈的位置而定。且台阶312作为密封圈张紧的支撑部件，是以面板103为中心的四瓣均分的圆弧设计，能最大程度与密封圈接触，从而减小密封圈的变形量。且张紧机构在使用时，控制张紧气缸301伸出，驱动柱状伸缩块302向上移动，当移动到预定高度后，柱状伸缩块302外侧的凸起部303的第一斜面推动限位部311的第二斜面，使得张紧块305压缩压缩弹簧308，再依靠导向销导向均匀向四个方向扩展伸缩，此时靠张紧块305的台阶312拉动密封圈，使密封圈撑开张紧，此时密封圈状态为撑开后密封圈。
33.当张紧机构恢复到初始状态时，张紧气缸301缩回，带动柱状伸缩块302下降，张紧块305失去柱状伸缩块302第一斜面提供的斜向力，再通过压缩弹簧308的弹力回缩，此时张紧块305收缩。
34.在进一步的实施例中，转移机构包括：转移动力源和转移环402。在本实施例中，转移动力源采用转移气缸401，其中转移气缸401安装在张紧气缸301的左侧。且转移环402的底部传动连接在转移气缸401的活塞杆上。转移环402自身为镂空结构且转移环402的外壁位于柱状伸缩块302外，换句话说，柱状伸缩块302位于转移环402内。且在转移环402的顶部设置有若干个用于套接撑开后的密封圈4的插齿403；在转移动力源的作用下，插齿403插入撑开后的密封圈4的内侧。且为了实现空间上的避让，即柱状伸缩块302与张紧块305相抵时，对插齿403不会在空间上造成影响，相对于柱状伸缩块302而言，插齿403位于相邻的凸起部303形成的避让空间内。
35.并在插齿403的内壁设置有向外凸起的顶升块404，顶升块404的设置是为了后期在脱料时便于将产品定位，且定位在顶升块404上。而在实际使用的过程中，当产品放置在顶升块404时，即产品的底部位于部分的容纳部内，且底部与顶升块404的上表面齐平，换言之，在实际操作时，转移环402内的顶升块404作为产品的安装基准面。如果顶升块404的上表面低于张紧机构的最高点（台阶312的上表面），则当张紧块305回缩时，产品的底部会阻碍其回缩，导致张紧机构无法恢复至初始状态。故本实施例做了以下改进：在转移动力源的作用下，顶升块404上表面所在的最高位置高于张紧机构的最高点。目的是在转移环402完全伸出后，张紧块305可正常回缩。
36.上述转移机构的使用过程如下：转移气缸401伸出，转移气缸401末端驱动转移环402的插齿403从避让空间中穿过并嵌入撑开后密封圈的内圈，同时此时张紧气缸301缩回（上文已经描述），密封圈收缩成功套在转移环119上。
37.在进一步的是实施例中，转移机构包括：脱料动力源和脱料环502。其中脱料动力源为脱料气缸501，且脱料气缸501位于张紧气缸301的右侧，即在收容部2内张紧气缸301位于中心位置处。脱料环502的底部传动连接于脱料气缸501的活塞杆，并在脱料环502的顶部设置有若干个向上延伸预定高度的脱料件503，所述脱料件503的顶端具有将撑开后的密封圈4顶起的脱料台504；其中脱料台504为向内延伸预定宽度的凸起。
38.同样为了柱状伸缩块302与张紧块305相抵时，对脱料件503不会造成空间的阻碍，故相对于柱状伸缩块302和插齿403而言，脱料件503位于相邻的凸起部303形成的避让空间内，且与插齿403为交错分布。
39.基于上述对转移机构、张紧机构和脱料机构的描述，张紧气缸301、转移气缸401、脱料气缸501末端连接的分别是柱状伸缩块302、转移环402、脱料环502。三者之间安装形式是从内到位安装的形式，柱状伸缩块302对正于本体1的中心位置。依次往外的是转移环402、脱料环502，三者的位置关系是保持同心的安装方式即最外侧的脱料环502的内径比转移环402的外径略大，这样可以在上下的运动过程中保持中心位置不偏移，而且可以保持结构的刚性。
40.使用如上所述的大直径密封圈装配装置的装配方法，具体包括以下步骤:步骤1、将装置全部设置为初始状态：张紧机构、转移机构和脱料机构中的张紧动力源、转移动力源及脱料动力源均处于回缩的状态；
步骤2、利用张紧机构将原密封圈3撑开得到撑开后的密封圈4；具体包括：步骤201、将原密封圈3放置在张紧机构中的张紧件上，并通过每个张紧件上的台阶312套住；外部机械夹爪夹取密封圈放置在装置的张紧活动块上，此时密封圈状态为未撑开密封圈。此处外部机械夹爪为非标设计气爪，可根据当前结构的沟槽设计避位，夹爪的结构形式多样，此处不作赘述。
41.步骤202、张紧动力源驱动伸缩件向上移动，在移动的过程中伸缩件上的凸起部303推动张紧件，使得张紧件在弹性件304的作用下均匀向四个方向扩展伸缩，此时靠张紧件的套接拉动密封圈，使密封圈撑开张紧呈撑开后的密封圈4；步骤3、利用转移机构将撑开后的密封圈4套接从张紧机构上转移并套接在转移机构上，张紧机构恢复初始状态；具体包括：步骤301、转移动力源驱动转移换向上移动，并使得转移环402上的插齿403嵌入撑开后密封圈的内圈；步骤302、张紧动力源缩回，带动伸缩件下移；张紧件失去伸缩件的斜向力，再通过弹性件304的弹力回缩，使的此时张紧件收缩至转移环402的内侧，撑开后的密封圈4的支撑面低于转移环402位置，并高于顶升块404；撑开后的密封圈4收缩成功套在转移环402上；步骤303、将待装配的产品夹取到转移环402的内侧放置在顶升块404上；步骤4、利用脱料机构使转移机构上的撑开后的密封圈4从转移机构上脱离并套接在产品上；具体表现为：步骤401、脱料动力源驱动脱料环502上升，直至脱料台504将套在转移环402上的撑开后的密封圈4顶起，并脱离转移环402，撑开后的密封圈4自动回缩装配在产品上；装配有密封圈的产品被取走；步骤402、脱料动力源和转移动力源回缩，装置恢复至初始状态；步骤5、重复步骤1至4。
42.在另外一个实施例中，从安装性能和安全性能对本体1做了进一步的改进，具体表现为：在本实施例中，本体1包括：底座101、四组支撑立柱、面板103以及防护罩104。其中，底座101是用于安装张紧气缸301、转移气缸401和脱料气缸501。在安装时，张紧气缸301设置通过内角螺钉反向连接在底座101中心。转移气缸401位置位于张紧气缸301左侧，转移气缸401设置通过内六角螺钉反向连接在底座101上。脱料气缸501位置位于张紧气缸301右侧脱料气缸501设置通过内六角螺钉反向连接在底座101上。
43.四组支撑立柱102与底座101的上表面垂直连接，面板103与四组支撑立柱的底面垂直连。在安装时，四根立柱围绕面板103中心均匀分布，两端再以内六角圆柱头螺钉紧固，保持面板103及底座101的结构稳固。围绕框架结构的外围采用外部防护罩104封闭，防护罩104下端嵌入底座101的环形槽内，顶部采用半圆头螺钉紧固，换言之，防护罩104的顶部和底部分别嵌入与面板103、底座101构成密封连接。
44.支撑立柱采用镀铬光柱加工，面板103和底座101都有沉头圆孔，立柱嵌入沉头中以保证结构稳固和上下部分的定位准确。外围包覆的防护罩104可以作为周边结构安全防护，同样有防止环境异物掉入而引起的卡死情况。防护罩104上端也有较为严密的防护，不仅不影响装配的实际使用，也在最大程度上保证上部运动机构的安全。
45.面板103作为装置的安装主体单元，且面板103位于收容口处用于安装弹性件304。
故面板103的顶部自上而下形成一个柱状槽体，且柱状槽体的内壁上均匀分布的四象限内有凹槽310，弹性件304安装在凹槽310内驱动张紧块305做水平运动。
46.为了与张紧块305上的圆柱销309相适配，面板103内部四向凹槽310的端面设有三组通孔，中间位置通孔固定弹簧，两侧的通孔作为圆柱销309的导向孔，两侧的导向孔保证张紧活动块在运动时保持水平不翻转。
47.在保证压缩弹簧308可压缩且面板103易于加工的情况，面板103内槽孔采用的是通孔。压缩弹簧308装入时，在外部安装弹簧限位块。单个限位块通过两个短平头紧固螺钉连接，安装在面板103外侧槽口内。
48.在进一步的实施例中，柱状伸缩块302的宽度方向比面板103内柱状槽体略小且方向对正，第一斜面与第二斜面接触。安装时使得张紧块305所在位置与插齿403、脱料件503相互之间均为错位安装，也是呈均匀分布状。即张紧块305在脱料环502的槽口、转移环402槽口内可以自由移动，脱料环502上所剩脱料台504位置需要开避让槽，避让槽大小满足转移环402的插齿403可以在槽内上下活动。转移环402插齿403中间开槽方便夹爪放置密封圈的避位。
49.还包括安装在防护罩104上的电气转接单元5，电气转接单元5用于分别控制所述张紧机构、转移机构和脱料机构。