CN101108461A - 用于自动装配操作的单元 - Google Patents
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Abstract
用于自动装配操作,尤其是用于装配多缸式内燃机的部件和附件的单元,具有用于给工件定位并将工件夹紧在合适位置的机构,所述机构包括板(B15),所述板(B15)装备有接合工件的定位元件(B16),上述板(B15)可垂直升起以便拉升工件,将其设定在距输送装置(11)一定距离处。可升起的板(B15)由滑块(B13)承载,所述滑块(B13)安装成可朝与输送路线(A)的纵向方向平行的方向移动。上述滑块(B)如此安装,以便它可以在支承结构(B2)上滑动,所述支承结构(B2)还安装成绕一轴线摆动,所述轴线平行于结构上输送路线的纵向方向,上述结构刚性连接到单元的固定构架上。
Description
技术领域
本发明涉及用于自动装配操作,例如用于装配机动车的发动机或传动装置和尤其是用于装配多缸式内燃机的单元。
背景技术
本发明涉及一种类型装配单元,所述类型装配单元包括:限定装配工位的固定式支承结构;输送装置,所述输送装置用于将工件例如气缸盖送到装配工位,用于在其上装配一个或多个附加元件和用于一旦完成装配操作时把工件传送出装配工位;用于在执行装配操作期间于装配工位中将工件定位在合适位置和支承工件的机构;及操纵机构,所述操纵机构安装成在支承结构上移动,用于在处于装配工位的工件上执行上述装配操作。
发明内容
本发明的目的是提供涉及上述类型的装配单元,所述装配单元以高度操作灵活性为特色。本发明的特别优选的目的是提供一种单元,所述单元可适合于在不同类型的发动机上操作,和尤其是例如在待装配在发动机上的零件具有不同的位置和方向的发动机上操作。
本发明的另一目的是提供一种装配单元,所述装配单元另外实现十分适合于沿着整个装配线设置不同装配工位的可能性。
最后,本发明其中一个主要任务是提出一种用于内燃机零件自动装配操作的单元,上述自动装配操作使总装厂的设计人员在建造总装厂时能有最大的自由度和灵活性。具有使预先安装好的装配单元重新使用并适合于规定类型的发动机,以便能生产新型发动机。
为了达到上述目的,本发明的主题是用于自动装配操作的单元,上述自动装配操作全都具有在本说明书开始处所指出的特点,另外其特征在于:
-上述用于给装配工位(M)中的工件定位在合适位置并夹紧工件的机构包括一板(B15),所述板(B15)装备有若干接合工件的定位元件(B16),上述板(B15)可垂直升起,以便拉起工件,同时将它设定在距输送装置(11)一定距离处;和
-上述可升起的板(B15)由一滑块(B13)承载,所述滑块(B13)安装成在与路线(A)的纵向方式平行的方向上移动。
另外,优选的是,上述滑块(B)如此安装,以便它可以在支承结构(B2)上滑动,所述支承结构(B2)还安装成绕一轴线摆动,所述轴线与在刚性连接到单元的固定构架上结构上输送路线的纵向方向平行。
由于上述特点,所以能预先安装自动化单元,用于例如在具有不同的几何形状,尤其是待装配在发动机上的零件具有不同的定位和方向的发动机上实施装配。
另外,在优选实施例中,上述操纵机构设计成用于在上述工件上同时装配多个元件,并可调节用于改变上述元件的位置之间的距离。
优选的是,装配单元专门用于装配多缸式内燃机的零件,另外其特征在于,上述操纵机构设计成用于同时装配与发动机的不同气缸有关的元件,并可调节以便能在各气缸的中心之间具有不同距离值的发动机部件上操作。
由于上述特点,按照本发明所述的用于自动装配操作的单元能在一系列不同类型的发动机上操作。这样能使单元适合于实施规定的装配操作,如在新型发动机上装配发动机阀,不论何时决定要从生产老式发动机转到生产新式发动机并使用同一类型的单元于自动装配操作以便在自动装配线中提供不同的工位。
在优选实施例中,上述操纵机构包括多个夹紧件,所述多个夹紧件由一结构支承,所述结构可以按照垂直轴线和水平轴线用受控制的方式移位,上述水平轴线与用来通过装配单元输送工件的路线的纵向方向垂直。上述夹紧件由支承结构承载,以便可以调节它们之间的距离。
本发明的另一些有利的特点将从后面的参照附图的说明中得到,上述附图纯粹是作为非限性例子提供。
附图说明
图1是按照本发明的优选实施例所述的用于自动装配操作的单元的透视图;
图2是图1所示的单元的某些零件的部件分解透视图;
图3是图1的单元的部件的放大比例的透视图;
图4是用透视图示出图3的部件处于不同的操作状态下;
图5和6分别是放大比例的透视图,它们示出图3和4的部件的另一些详细情况;
图7和8分别用透视图示出图1的另一个部件处于两种不同的操作状态下;和
图9-12是图1的用于自动装配操作的单元的另一部件处于不同的操作状态下的透视图。
具体实施方式
参见图1,标号1整个地代表用于自动装配内燃机零件的单元。例如,单元1可用于在内燃机的气缸盖上安装零件,如发动机阀、与发动机阀有关的端罩、与发动机阀有关的弹簧、与发动机阀有关的锁销、及用于驱动阀的挺杆。按照本发明,基本上同一装配单元可用来实施上述操作中的一个或多个操作。这一方面意味着一个规定的装配单元可适合于及时用不同方式操作,而另一方面可以提供完整的自动装配生产线,其中利用多个形成本发明主题的装配元件类型实施用于装配气缸盖的周期的不同操作,这样构成标准部件,所述标准部件如所需要的可适合于装配周期的特殊需要。
在图1所示的实施例中,装配单元1包括基底结构2,所述基底结构2在图2的部件分解图中甚至可更清楚地看出。基底结构2包括底座板3,所述底座板3用于搁在地面上,在其顶点处设置4个支承块4。上述4个支承块4两个一组起用于横构件5的支承件作用,所述横构件5在其两端处焊接到两个块体6上,该块体6搁在相应的支承块4上,并构成这些块体的向上延长部分。
在块体6上方升起的是相应立柱7,所述各立柱7在顶部处通过横构件8连接。在后部固定到这样限定的骨架上的是用于柜子10的支承结构9,上述柜子10装有电子控制设备和各种与装配单元1有关的辅助服务设备。
横构件5支承输送装置的顶部分支的水平梁11,所述输送装置带有用于使托架(未示出)运动的电机驱动辊,所述电机驱动辊在装配单元1内按自然顺序运送待机加工的待加工件例如气缸盖。在图1中,箭头A表示输送路线的运动方向,所述运动方向与横构件5的方向垂直,并按顺序将气缸盖安装于其上的托架运送到设定在装配单元1内的装配工位上,所述装配工位整个地用M表示。然后同一输送装置在完成装配单元1中的操作周期之后,负责把待加工件例如气缸盖输送出装配单元,朝向装配线的下一个工位。在所示实施例的情况下,输送装置具有顶部分支和底部分支,上述顶部分支用于承载气缸盖的托架的运动,而上述底部分支由纵向支承梁12限定,用于使空的托架朝输送装置的上游端方向返回。沿着输送装置的顶部分支移动的每个托架实际上都接收在输送装置上游端处的一个待加工件例如气缸盖,并且当气缸盖到达输送装置的最终端时将装载于其上的气缸盖卸下,此后使同一托架回到上游端,在所述上游端处托架接收新的气缸盖,同时使它能把输送装置的底部分支朝与沿着顶部分支运动的方向相反的方向翻转。如在图1中可以看到的,输送机的底部分支的纵向支承梁12直接搁在基底板2上。顶部分支和底部分支二者都有电机驱动辊,所述电机驱动辊由各自的纵向梁11,12承载,以便通过摩擦作用输送搁在其上的托架。
当带有气缸盖的托架到达装配工位M,所述气缸盖经受设想在装配单元1内进行的装配操作周期时,设置在装配工位M的基底固定装置B将托架拉起,同时使托架从搁在输送装置的电机驱动辊上升起,并在执行装配操作期间定位在合适位置和使其保持夹紧。
上述基底固定装置B在图3-6中以放大的比例示出。基本上,固定装置B包括两个端部支承件B1,所述两个端部支承件B1基本上成形像垂直板,它们垂直于纵向方向A安装并具有基底凸缘,所述基底凸缘用于将它们紧固到装配单元的固定式支承结构上。两个板B1起支承件作用,用于绕纵向轴线摆动式安装盒状结构B2。上述安装通过在结构B2的每一端处设置肋条得到,所述肋条形状像圆弧B3,圆弧状肋条B3在各辊之间导向,由盒状结构B2的两端承载,并设计成接合上述肋条B3的内侧和外侧。这样,盒状结构B2可以绕一平行于纵向方向A的轴线相对于端板B1摆动。上述摆动运动由电动机B4(见图4,5和6)控制,所述电动机B4的结构由其中一个端板B1的附属物B5支承,并有它的输出轴,所述输出轴操纵螺杆B6(见图5)。螺杆B6由支承件B7用旋转的方式支承,上述支承件B7由上述板附属物B5(见图6)承载,并在轴向上固定。螺杆B6接合在前导螺母B8内,所述前导螺母B8固定到移动元件B9上(见图5)。移动元件B9有一垂直槽B10,接合在上述垂直槽B10内的辊由杠杆B11(见图6)承载,固定到盒状结构B2上,以便驱动电动机B4能控制盒状结构B2相对于它摆动轴线的角位置。
另外,盒状结构B2支承滑块B13,所述滑块B13在轨道B14(见图3)上导向,上述轨道B14安装在盒状结构B2的底部上,因此滑块13可以在纵向方向A上滑动。
滑块13还支承面板B15,所述面板B15相对于滑块13垂直移动,尤其是可升起,以便升高已与其上承载的气缸盖一起到达装配工位的托架至面板以上。面板B15设置有定位元件B16,所述定位元件B16用于将托架定位在面板上适当位置并使托架保持夹紧。当托架到达装配工位时,它便通过为上述目的而设置的装置使面板B15自动升起。一旦托架在面板B15上定位并夹紧,就可以通过使滑块13位移改变托架在方向A上所处位置。滑块B13的位置由电动机B17(见图6)控制,所述电动机B17设置在盒状结构B2的下方,并设计成操纵接合在前导螺母内的螺杆B18,上述前导螺母固定到滑块B13上。
由于上述安排,及尤其是由于上述通过基底固定装置B所说明的构造,所以一旦托架已在装配单元1内的装配工位中定位在合适位置并夹紧,托架就可以绕一纵向轴线定向,以便例如在托架上所携带的气缸盖可以定向,因此其有一个表面带有用于待装配的部件的底座,同时方向最适合于方便执行装配操作。另外,待加工件在装配工位中的位置可以按照特定的装配要求和按照待加工件的特征在纵向方向A上进行调节。
返回到图1,用本身已知类型的夹紧工具将一些待装配的元件装配在装配工位中的待加工件上,如像将待装配在装配工位中气缸盖上的发动机阀上,上述夹紧工具由支承结构S承载,所述支承结构S可在装配工位M上方与输送路线方向垂直的水平方向B和垂直方向y二者上移动。为此,设置在顶部横构件8上、设定垂直于输送路线方向的是一滑块S1,所述滑块S1可在方向B上移动。滑块S1的运动和位置由电动机S2控制,所述电动机S2由装配单元的固定构架支承,并有一输出轴,该输出轴操纵螺杆(在附图中看不到)的旋转,上述螺杆接合在固定于滑块S1上的前导螺母内。另外,滑块S1在垂直方向y上用可移动的方式支承两个连接滑块S3,安装在滑块S3底端处的是夹紧工具的支承结构S。在所示的实施例中,设想两个支承结构S,所述两个支承结构S固定在两个连接结构S3的底端上,但很显然,设置单一支承结构S固定到一个垂直滑块S3上也是可行的。另外,每个支承结构S不是固定到相应滑块S3的底端表面上,而是可以固定到滑块S3的垂直侧表面上,还邻近滑块S3的底端。上述选择取决于希望提供成组夹紧工具的方向。在每一个滑块S3的垂直方向上的运动由相应的电动机4控制,所述电动机4有一螺杆,所述螺杆接合在一刚性连接到滑块S1上的内螺纹中。然后将内螺纹相对于垂直方向固定,并驱动电动机S4产生在相应螺杆相对于内螺纹的垂直方向上的移动。换句话说,当驱动电动机S4时,由相应的滑块S3连同与其有关的螺杆和相应电动机S4所形成的整个结构垂直位移,而前导螺母通过螺杆接合,这样保持垂直固定和刚性连接到滑块S1上。
图7和8分别示出在两种不同工作状态下的支承结构组S。支承结构S具有4个板S5,每个板S5都承载相应的夹紧工具。在本说明中及在附图中,夹紧工具未作说明,因为它们可以用任何已知的方法制造,并且它们本身也不属于本发明的范围内。另外,从附图中消除上述结构项目使附图可更容易理解。重要的是应该注意本发明的目的是,夹紧工具(在所示的实施例中是4个夹紧工具)由4个对应的支承板S5承载,所述4个支承板S5可以定位在彼此分开不同的距离处,如从图7和图8的对照中可以看到的。换句话说,由支承结构S承载并支承夹紧工具的各支承板S5可调节在彼此分开不同的距离处,以便所示的设备能同时进行例如将与不同气缸有关的阀装配在气缸盖上,用于不同尺寸的气缸盖和尤其是用于各气缸中心之间不同的距离值。
为此,每个支承板S5在每一端处都由带有相应前导螺母的支承件S6支承。上述前导螺母被螺杆S7接合,所述螺杆S7通过支承结构S用支承件S8以可旋转的方式支承,并通过电机单元S10用带齿的皮带传动装置S9旋转式驱动。相对于垂直的中间平面,所述中间平面的迹线在图7中用y-y表示,螺杆S7分成两部分,所述两部分具有方向相反的螺纹。另外,螺杆S7的两半各用具有不同螺距的部分制成,以便在螺杆S7上所产生的旋转从图7所示的状态开始,其中使用于支承夹紧件的板S5相互接近,使4个板S5相互逐渐形成距离,同时使最外面的板在比最里面的板更高的速度下移动,以便在每种情况下4个板S5都处在彼此分开相同的距离下,直到最大距离的位置相应于图8中所示的位置。
由于上述特点,按照本发明所述的装配单元能直接适用于在不同几何形状的发动机上操作,或者适用于按照它设置于其中的装配点实施装配气缸盖的整个周期的不同步骤。又由于上述特点,因此能预先安排基本上是用若干装配单元的整个装配线,上述若干装配单元基本上彼此相同,并对应于本发明的说明。
再返回到附图的图1,用于自动装配操作的装配单元还包括组件R,所述组件R有若干支承件R1,所述支承件R1推入预先安装在气缸盖中的阀座内,以防阀座在它们已用另外缺少的部件完成装配之前从气缸盖脱落。因而,基本上是,组件R能承载多个支承件R1,以便同时接合装配工位中相应的气缸盖的零件。在类似于对支承夹紧件的结构S已经看到的方式中,也如此设置支承件R1,以使它们相互间的距离可调。
在所示的特定实施例的情况下,组件R包括一固定的支承结构R2,所述固定的支承结构R2紧固到装配单元的固定构架上。固定支承结构R2限定若干导向装置R3,所述导向装置R3水平地并垂直于纵向方向A安装,在固定支承结构R2上安装桥状滑块R4。滑块R4在固定结构R2上的运动由电动机R5(见图12)控制,所述电动机R5设定使螺杆(在附图中看不到)旋转,该螺杆接合一内螺纹(在附图中看不到),所述内螺纹由桥状滑块R4的结构承载。
桥状滑块R4这样支承4个水平的细长且平行的板R6(尤其是见图12),以便能调节上述各板之间的距离。为此,将每个上述板都连接到包括内螺纹的支承件上,上述内螺纹接合横向螺杆R7,所述横向螺杆R7通过相应的电机R8(见图9-11)用皮带传动装置控制。螺杆R7完全类似于参照图7和8所描述的螺杆S7。螺杆R7分成两部分,所述两部分具有方向相反的螺纹,同时每一半螺杆都具有不同螺距的螺纹部分,因此在螺杆上所产生的旋转产生4个板R6的逐渐定距离(progressive distancing),在任何情况下都保持上述各板之间一个相同的距离。这样,各板R6可以从图10所示的它们相互并排的状态移至图9所示的它们相互间隔开的状态,因此可适合于不同的发动机几何形状,尤其是可适合于各气缸之间有不同中心距离的发动机。利用滑块4的运动来使组件R从图9所示的缩回状态变成图10和11所示的前进状态,此处设置支承件R1用于接合气缸盖的相应零件。
再参见图9-11,每个板R6在底部处都设置有一支承件R9,臂R10铰接到上述支承件R9上成为摇杆。每个臂R10都有一端带有上述支承件R1而相对端带有一缓冲器R11处于与顶推元件R12接触。顶推元件12有一细长构造,这样保证在方向A上臂R10的不同位置中与缓冲器R11接触,所述不同位置可以通过驱动电机R8选择。所有顶推元件R12都由若干板构成,所述板都通过一个横构件R14用弹簧R13承载,上述横构件R14如此安装,以便它可以通过两个垂直的圆筒形衬套R15垂直滑动,所述衬套R15固定到横构件R14的端部上,给上述端部如此导向,以便它们可以在两个由桥状滑块R4所承载的圆筒形立柱R16上滑动。立柱R16在它们的顶端处通过横构件R17连接,上述横构件R17带有液力缸R18,所述液力缸R18的杆件操纵横构件R14的垂直位移。从图11所示的状态开始,降下横构件R14产生向下的推力,所述推力通过顶推元件R12在臂R10的后端处施加在缓冲器R11上,以使前面支承件R1向上移入它们接合气缸盖相应底座的操作位置。
另外,由于机构的预先安排能调节各支承件R1之间的相对距离,上述各支承件R1同时接合在装配工位中待加工件的不同部分上,所以能使装配单元适合于在不同几何形状的待加工件上操作,因此装配线的一个同一工位可以及时适合于在不同类型的发动机上操作,否则可以用装配单元的相同基本方案来沿着装配线提供不同的工位。
从上述说明可知,很显然,用于按照本发明所述自动装配操作的单元有显著的操作灵活性的特点,这使它能作为标准装置适合于建立整个装配线的不同工位,及能直接适合于在不同几何形状的部件上操作,具有优点是在生产改变的情况下装配线保持基本上可用。
当然,在不损害本发明的原理的情况下,对本文所说明和图示的内容纯粹是当作非限制性例子,构造和实施例的细节可以广泛改变,因而不脱离本发明的范围。
Claims (16)
1.一种用于自动装配操作的单元,包括:固定支承结构(2,4,6,7和8),所述固定支承结构(2,4,6,7和8)限定装配工位(M),输送装置(11,12),所述输出装置(11,12)将工件送到装配工位(M),用于在其上装配一个或多个附属元件,和一旦装配操作完成,用于把工件送出装配工位,用于在装配工位(M)中将工件定位在合适位置并支承工件的机构,及操纵机构,所述操纵机构安装成在支承结构(8)上移动,用于在装配工位(M)中的工件上执行上述装配操作,上述单元其特征在于:
-上述用于在装配工位(M)中给工件定位在合适位置并夹紧工件的机构包括一板(B15),所述板(B15)装备有若干定位元件(B16)接合工件,上述板(B15)可垂直升起以拉起工件,将工件设定在距输送装置(11)一定距离处,和
-上述可升起的板(B15)由一滑块(B13)承载,所述滑块安装成可在与路线(A)的纵向方向平行的方向上移动。
2.按照权利要求1所述的单元,其特征在于,上述滑块(B)如此安装,以使它可以在支承结构(B2)上滑动,所述支承结构(B2)还安装成绕一轴线摆动,所述轴线平行于结构上输送线路的纵向方向,上述结构刚性连接到单元的构架上。
3.按照权利要求2所述的单元,其特征在于,上述摆动结构(B2)是带端壁的盒状结构,所述端壁带有形状像圆弧一样的肋条,这些肋条可滑动式支承在两组自由旋转的辊之间,肋条通过两个端板(B1)承载,因此盒状结构(B2)安装成绕上述纵向轴线摆动。
4.按照权利要求3所述的单元,其特征在于,上述摆动结构的角位置通过电动机和外螺纹/内螺纹传动机构控制,所述传动机构操纵前导螺母(B8)的位移,上述前导螺母(B10)固定到带有槽(B10)的移动元件(B9)上,用于接合杠杆(B11)所承载的辊,所述杠杆(B11)固定到上述盒状结构(B2)上。
5.按照权利要求3所述的单元,其特征在于,上述滑块(B13)由一电动机控制,所述电动机由摆动结构(B2)承载,并通过外螺纹/内螺纹传动机构连接到上述滑块上。
6.按照权利要求1所述的单元,其特征在于,上述操纵机构设计成用于在上述工件上同时装配多个元件,及上述操纵机构可调节用于改变上述元件安装处各位置之间的距离。
7.按照权利要求6所述的装配单元,专门用来装配多缸式内燃发动机的零件,其特征在于,上述操纵机构设计成用于同时装配与发动机的不同气缸有关的元件,并可调节用于在发动机各气缸的中心之间有不同距离值的部件上操作。
8.按照权利要求6或权利要求7所述的单元,其特征在于,它包括多个用于相应夹紧件的支承板(S5),所术支承板(S5)由上述移动结构(S)承载,并可定位在彼此分开不同的距离处。
9.按照权利要求6或权利要求7所述的装配单元,其特征在于,上述移动机构(S)包括支承结构,所述支承结构包括用于支承螺杆(S7)朝一方向旋转的机构,所述方向与距用于支承夹紧件的上述板(S5)一定距离的方向相对应,上述移动结构(S)装备有用于控制上述螺杆(S7)旋转的控制机构(S10,S9),每个上述板(S5)都刚性连接到通过上述螺杆接合的前导螺母(S6)上,及上述螺杆(S7)具有带不同方向和/或螺距的螺纹的部分,因此螺杆的旋转使上述板(S5)同时定距离,同时在每种情况下都保持上述板彼此等距离间隔开。
10.按照权利要求9所述的装配单元,其特征在于,上述移动结构(S)由一垂直移动滑块(S3)承载,所述垂直移动滑块(S3)如此安装,以使它可以相对于另一滑块(S1)滑动,该滑块(S1)在单元(1)的固定结构上朝与输送路线(A)的方向垂直的方向水平移动。
11.按照权利要求6或权利要求7所述的单元,其特征在于,它包括同时接合装配工位中工件或部件的许多零件的机构(R1),例如用于事先将预装在气缸盖上的发动机阀保持在合适位置,以防止阀从气缸盖脱落,及上述接合机构(R1)由支承结构(R2)这样承载,以便它们可以定位在彼此分开不同的距离处。
12.按照权利要求11所述的单元,其特征在于,上述接合机构(R1)承载在摇臂(R10)的两端处,所述摇臂(R10)铰接式安装在相应的水平板(R6)上,所述水平板(R6)可以定位在彼此分开不同的距离处。
13.按照权利要求12所述的单元,其特征在于,上述板(R6)由相应的支承结构(R4)通过插入螺杆(R7)承载,所述螺杆(R7)朝上述板(R6)往复定距离的方向延伸,并由上述支承结构(R4)旋转式支承,设置机构(R8)用于使上述螺杆旋转,上述板(R6)具有相应的前导螺母与上述螺杆(R7)接合,及上述螺杆有两个带螺纹的部分,所述带螺纹部分具有不同的螺距和/或方向,以便螺杆的旋转给上述各板(R6)彼此定距离,然而在每种情况下都使上述各板保持彼此分开等距离。
14.按照权利要求13所述的单元,其特征在于,上述用于支承可以彼此分开等距离设定的各板(R6)的结构(R4)是桥状滑块,所述桥状滑块如此安装,以使它可以在固定结构(R2)上与输送路线(A)的方向垂直的水平方向上滑动,刚性连接到装配单元的固定构架上。
15.按照权利要求14所述的单元,其特征在于,上述桥状滑块的运动由一电动机控制,所述电动机通过内螺纹/外螺纹传动机构用上述固定结构(R2)承载。
16.按照权利要求15所述的单元,其特征在于,上述桥状滑块(R4)承载一构架(R16),横构件(R14)可在上述构架(R16)上垂直移动,上述构架装备有控制机构(R18),用于操纵降下上述横构件(R14),以便推动上述横构件顶着上述摇臂(R10)的后端,这样升起上述接合件(R1),所述接合件(R1)承载在上述摇臂(R10)的前端处。
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