CN102581601B - 多工位小齿轮压轴装配机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多工位小齿轮压轴装配机，包括机架、钢轴上料装置、小齿轮上料装置、预定位夹具、压轴装配装置、传动机构及控制系统，所述传动机构安装于所述机架上，包括电机、主传动轮、从传动轮及传动链条或传动带，各传动轮轴及电机轴的轴线均为水平布置，所述主传动轮轴与所述电机轴连接，所述预定位夹具固接于所述传动链条或传动带上，所述电机由控制系统控制驱动所述传动链条或传动带作间歇式定位传动；所述机架沿传动链条或传动带的传动方向分别设置有落轴工位、推齿轮工位及压轴装配工位，所述钢轴上料装置、小齿轮上料装置及压轴装配装置分别对应设置于所述落轴工位、推齿轮工位及压轴装配工位上。采用本发明，能有效提升小齿轮与钢轴组件装配效率，使小齿轮和钢轴可靠地实现过盈装配，同时便于出料，节省人力，经调整或重构能实现不同型号的齿轮与钢轴的压轴装配。

Description

多工位小齿轮压轴装配机

技术领域

本发明涉及小型零部件的加工装配领域，具体是关于玩具减速器等所需的小齿轮与钢轴装配的自动压轴装配设备。

背景技术

目前国内的玩具制造厂商在装配玩具里通用的齿轮减速器时，大部分采用纯手工或者半自动化机械进行装配，存在效率低下、废品率高、安全性低下等缺点；已有的自动压轴装配机械多为单工位装配方式，其主要缺点为：第一，无法提升效率，由于所有装配动作都在一个工位进行，效率提升空间有限；第二，只能适应单一型号的钢轴和塑料小齿轮的装配，而玩具减速器种类繁多，钢轴与塑料小齿轮的组合形式也是多种多样，倘若每一种钢轴和塑料齿轮的装配都需要特定的一台机械，企业所需要的成本会大大增加，同时也不利于企业进行产品创新。

一种已知的提升效率的方法是将单工位工作方式转变成多工位工作方式，每一个工位只执行一种装配动作。

《机械制造与自动化》杂志发表的论文《钟表分轮自动装配机的设计与实现》【陈满足等，2009年第一期：144-147】一种应用于钟表行业的钢轴与塑料齿轮的自动装配机器：采用圆盘式多工位工作方式，将钢轴与齿轮的自动装配工作分解成8个工位来执行，即轴落料工位，轴检测工位，齿轮落料工位，齿轮检测工位，夹紧装配工位，出料工位，出料检测工位，出料二次检测工位；钢轴和塑料齿轮的自动上料都是采用电磁式圆周振动料斗，钢轴与塑料齿轮都是采用自由落体式进入工位；然而此种结构方式存在两个方面的弊端，第一，装配完成的组件是通过真空泵直接吸取的形式出料，限制了机器装配的速度，同时也增加了机器的成本，第二，设计者在设计该机器时没有考虑机器的可重构要求，该机器只能针对特定的钢轴与齿轮的装配，限制了机器的使用范围。

本领域的科研人员一直致力于研究一种能快速提升小齿轮与钢轴组件装配效率，使小齿轮和钢轴可靠地实现过盈装配，同时具有出料简便、能实现可重构要求的小齿轮多工位自动压轴装配机。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多工位小齿轮压轴装配机，适用于具有下列特征的小齿轮与钢轴组件的装配：小齿轮两边有突缘，或者是由两个（或三个）直径不一样的齿轮组成，小齿轮内孔与钢轴为过盈配合，需靠外力压入才能实现钢轴与小齿轮的装配，本发明包括机架、钢轴上料装置、小齿轮上料装置、预定位夹具、压轴装配装置、传动机构及控制系统，所述传动机构安装于所述机架上，包括电机、主传动轮、从传动轮及传动链条或传动带，各传动轮轴及电机轴的轴线均为水平布置，所述主传动轮轴与所述电机轴连接，所述预定位夹具固接于所述传动链条或传动带上，所述电机由控制系统控制驱动所述传动链条或传动带作间歇式定位传动；所述钢轴上料装置包括钢轴料斗和擒纵机构，所述擒纵机构包括旋转分料圆盘及驱动机构，所述旋转分料圆盘开有容纳槽，所述驱动机构与所述旋转分料圆盘连接，所述驱动机构驱动所述旋转分料圆盘的转动角度为90°。

所述预定位夹具内设有与所装配的齿轮及钢轴相匹配的槽孔，所述预定位夹具为三个或三个以上，各个预定位夹具沿传动链条或传动带均匀分布，所述传动链条或传动带由控制系统控制置于停留状态时，所述的落轴工位、推齿轮工位及压轴装配工位分别对应有一个预定位夹具，此时所述钢轴上料装置、小齿轮上料装置及压轴装配装置分别完成一次落轴、推齿轮及压轴作业。

需要说明的是，所述预定位夹具为可变模块，当装配不同规格的齿轮与钢轴组件时，需要更换所述预定位夹具。

所述钢轴料斗设有长度调节装置，所述长度调节装置包括隔料板和调节螺栓，用于调节所述料斗长度以适应不同规格钢轴上料。

所述钢轴料斗设有输料槽，所述输料槽槽口与所述容纳槽位置相对应，所述容纳槽深度与所装配的钢轴直径相适应，所述钢轴从所述输料槽送出后进入所述容纳槽，当装配不同直径的钢轴时，需要更换所述分料圆盘。

需要说明的是，所述分料圆盘直径等于所述钢轴料斗可以适应的钢轴最大长度。

较佳地，所述驱动机构为驱动气缸与四杆机构、驱动气缸与齿轮齿条机构、旋转气缸或伺服电机。

上料时，所述钢轴沿所述输料槽滑进所述容纳槽中，当所述钢轴滑进所述容纳槽后所述分料圆盘在驱动机构驱动下旋转90°，所述容纳槽方向由水平转为竖直状态，槽中的钢轴在重力作用下落入所述预定位夹具中。

需要说明的是，所述四杆机构可以由驱动气缸驱动四杆机构来实现，所述齿轮齿条机构可以通过驱动气缸驱动齿轮及齿条机构来实现，所述驱动机构可以由旋转气缸直接驱动所述分料圆盘实现，所述驱动机构也可以由伺服电机直接驱动所述分料圆盘实现。

所述小齿轮上料装置包括振动小齿轮料斗、振动输料轨道及分料机构，所述分料机构包括气缸、分料块、分料导轨及挡板，所述振动小齿轮料斗与所述振动输料轨道相连，所述分料导轨与所述振动输料轨道相连。

所述振动小齿轮料斗包括盘型料斗及振动底盘，所述盘型料斗设置有挡片，用于保证齿轮逐个有序出料并且出料时所述齿轮轴线垂直于所述振动输料轨道底面，所述挡片规格大小与输送的齿轮大小相匹配。

所述振动小齿轮料斗为电磁式圆周振动料斗。

需要说明的是，所述盘型料斗为可更换模块，用于适应不同规格的齿轮上料。

需要说明的是，所述分料块设置有小槽，所述气缸驱动所述分料块将所述齿轮推入所述预定位夹具。

需要说明的是，所述分料导轨的宽度与齿轮相对应，从而保证齿轮逐个进入所述分料机构。

所述压轴装配装置包括夹紧机构及压轴机构，所述夹紧机构包括压紧气缸和压板，所述压紧气缸驱动所述压板向下动作；所述压轴机构包括压轴气缸及顶杆，所述压轴气缸驱动所述顶杆向上运动。

所述压轴装配装置工作时，所述压紧气缸驱动所述压板将所述齿轮连同所述预定位夹具一起压紧，所述压轴装配气缸驱动所述顶杆向上运动，将所述钢轴压入所述齿轮内孔。

所述预定位夹具在经过所述压轴装配工位后继续运行，直至所述预定位夹具位置成倾斜状态时，由于离心力的作用，装配完毕的钢轴滑进收集容器中。

所述机架沿传动链条或传动带的传动方向分别设置有落轴工位、推齿轮工位及压轴装配工位，所述钢轴上料装置、小齿轮上料装置及压轴装配装置分别对应设置于所述落轴工位、推齿轮工位及压轴装配工位上。

较佳地，所述落轴工位安装有光纤式传感器，用于检测钢轴是否顺利落入所述预定位夹具中，若所述钢轴没有顺利掉入所述预定位夹具中，所述电机将停止运行并出现报警信号

所述控制系统以可编程控制器为基础或以单片机为基础，包括气动控制系统、电气控制系统、检测报警系统，用于控制电机转速及零件的上料及装配速度。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明占地面积小，工作效率高，采用本发明，能有效提升齿轮与钢轴组件装配效率，使小齿轮和钢轴可靠地实现过盈装配，同时便于出料，节省人力，经调整或重构能实现不同型号的齿轮与钢轴的压轴装配。

附图说明

图1是本发明实施例工位划分示意图；

图2是本发明实施例俯视图；

图3是本发明实施例钢轴上料装置的主视图；

图4是本发明实施例钢轴上料装置A-A视图；

图5是图4中B处放大示意图；

图6是本发明实施例小齿轮上料装置俯视图；

图7是本发明实施例压轴装配装置左视图；

图8是本发明实施例齿轮及钢轴的组件装配示意图；

图9是本发明实施例钢轴落轴状态示意图；

图10是本发明实施例小齿轮落入预定位夹具状态示意图；

图11是本发明实施例压轴装配状态示意图；

图12是本发明实施例压轴装配完成状态示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

参照图1、图2（图中传动链条或传动带未画出）、图3、图6及图7所示，本发明实施例采用多工位的装配方式，将装配过程分解成6个单一的动作，由3个工位同时执行。包括机架6、钢轴上料装置1、小齿轮上料装置2、预定位夹具5、压轴装配装置3、传动机构4及控制系统，其特征在于，所述传动机构4安装于所述机架6上，所述传动机构4包括电机（图中未画出）、主传动轮42、从传动轮43及传动链条或传动带44。

需要说明的是，在本实施例中采用传动链条44进行传动，图1中，所述主传动轮42、从传动轮43及所述机架6下半部分未画出。

所述主传动轮42的轮轴与所述电机轴连接，所述预定位夹具5固接于所述传动链条44上，所述电机由控制系统控制驱动所述传动链条44作间歇式定位传动-停留运动；所述钢轴上料装置1包括钢轴料斗11和擒纵机构，所述擒纵机构包括旋转分料圆盘121及驱动机构122，所述旋转分料圆盘121开有容纳槽123，所述驱动机构122驱动所述分料圆盘121转动；所述小齿轮上料装置2包括振动小齿轮料斗21、振动输料轨道22及分料机构23，所述分料机构23包括气缸231、分料块232、分料导轨233及挡板234，所述分料导轨233与所述振动输料轨道相连；所述压轴装配装置3包括夹紧机构及压轴机构，所述的夹紧机构包括夹紧气缸31和压板33，所述的压轴机构包括压轴气缸32和顶杆34；所述机架6沿传动链条44的传动方向分别设置有落轴工位、推齿轮工位及压轴装配工位，所述钢轴上料装置1、小齿轮上料装置2及压轴装配装置3分别对应设置于所述轴工位、推齿轮工位及压轴装配工位上。

参照图2、图3、图4和图5所示，本发明实施例的钢轴上料装置包括钢轴料斗11和擒纵机构。钢轴放置于所述钢轴料斗11中，所述钢轴料斗11上有输料槽111，所述擒纵机构的旋转分料圆盘121上加工有容纳槽123，上料时钢轴沿所述钢轴料斗11的输料槽111滑进所述旋转分料圆盘121的容纳槽123中，所述容纳槽123深度与钢轴直径相等，所述容纳槽123能且仅能允许一根钢轴滑进槽中。当钢轴滑进所述容纳槽123中后，驱动机构122使所述旋转分料圆盘121旋转90°，所述容纳槽123的方向随之由水平变为竖直状态，槽中的钢轴在重力作用下自由落体落入预定位夹具5中，完成钢轴预定位；同时输料槽111上的其他钢轴被旋转分料圆盘121隔住，保证每次只有一根钢轴从所述旋转分料圆盘121中下落。

所述钢轴料斗11中装有隔料板，调整隔料板的位置可以调节料斗长度，使钢轴上料装置适应长度为100-150mm的钢轴自动上料，所述旋转分料圆盘121的直径也等于150mm。

优选地，所述驱动机构122包括气缸及四杆机构。

如图6所示，本发明实施例的小齿轮上料装置包括振动小齿轮料斗21、振动输料轨道22和分料机构23。

所述分料机构23包括气缸231、分料块232、分料导轨233及挡板234，当小齿轮被放入所述小齿轮上料装置后，在所述振动小齿轮料斗21振动力的作用下，能自动有序沿着所述振动输料轨道22排列出来，所述振动小齿轮料斗21内的挡片能保证小齿轮的轴线垂直于振动输料轨道22底面，小齿轮沿着所述振动输料轨道22进入所述分料导轨233的前端，所述分料导轨233的宽度保证只有一个小齿轮进入分料机构23，从而在所述气缸231驱动所述分料块232动作时只有一个小齿轮被推入所述预定位夹具5中。

优选地，所述分料块232上加工有小槽，其作用是推一个小齿轮进入所述预定位夹具5中，并隔住所述振动输料轨道22上其它的小齿轮。

本实施例中所述小齿轮料斗21包括盘型料斗及振动底盘，当在其他实施例中小齿轮规格发生改变时可将所述盘型料斗进行更换以适应该小齿轮的上料。

如图7所示，本发明实施例的压轴装配装置包括夹紧机构和压轴机构两部分。

所述压轴装配工位采用预定位装配方式，钢轴和小齿轮预先在所述预定位夹具5中定位，小齿轮的位置处于钢轴的上方，所述压轴装配装置3包括夹紧机构和压轴机构，所述夹紧机构包括夹紧气缸31，所述压轴机构包括压轴气缸32，所述夹紧气缸31驱动压板33下压，夹紧小齿轮连同所述预定位夹具5，所述压轴气缸32驱动顶杆34随后向上运动，将钢轴压入小齿轮内孔，完成装配。

优选地，所述夹紧气缸31和所述压轴气缸32上装有磁性开关，调节磁性开关的位置可以调节气缸的行程，使压轴装配装置适应长度为100-150mm的钢轴与不同型号齿轮的压轴装配。

优选地，所述压轴装配装置还设置有限位板341，用于调节所述压轴气缸32及所述顶杆34的冲程位置，以适应不同型号的齿轮压轴装配。

本发明实施例的控制系统包括气动控制系统、电气控制系统、检测报警系统等部分。

控制系统以可编程控制器为基础，设有自动、手动、调零、单步运转等模式，设有自动计数，监控报警，自动停机等功能，能控制电机的转速，零件的上料速度，装配速度等。

图8是本发明实施例齿轮及钢轴的组件装配示意图，所述组件包括齿轮72及钢轴71，通过本发明将所述钢轴71装配到所述齿轮72中。

参照图1、图3、图6、图7以及图9至12所示，本发明的工作流程为：所述传动机构4由伺服电机41驱动，所述预定位夹具5固定在所述链条上，随所述链条做间歇定位传动。对应地，所述钢轴上料装置1处为落轴工位，在该工位，钢轴通过自由落体的方式落到所述预定位夹具5中，所述钢轴上料装置1安装有光纤式传感器，用于检测钢轴是否顺利掉入所述预定位夹具5中，当钢轴没有顺利掉入预定位夹具5中时，电机将停止运行并出现报警信号。

在小齿轮上料装置2处为推齿轮工位，在该工位，小齿轮被气缸231推入所述预定位夹具5内与该齿轮相匹配的槽孔中。

优选地，所述小齿轮上料装置安装有传感器，用于检测小齿轮是否正常被推入所述预定位夹具5中，当所述传感器检测到工位2没有顺利工作时，操作显示屏上会出现报警信号并停止下一步动作。

所述压轴装配装置3处为压轴装配工位，执行压轴装配动作，在该工位，夹紧气缸31的活塞杆向下伸出，驱动压板33从上向下运动，从而夹紧齿轮和所述预定位夹具5，最后压轴气缸32的活塞杆从下向上运动，驱动顶杆34将钢轴压入小齿轮内孔，完成装配。装配完成的组件继续随着所述预定位夹具5做间歇定位传动，当组件和所述预定位夹具5整体处于倾斜状态时，在离心力的作用下组件会脱离所述预定位夹具5滑落到收集容器中。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种多工位小齿轮压轴装配机，包括机架、钢轴上料装置、小齿轮上料装置、预定位夹具、压轴装配装置、传动机构及控制系统，其特征在于，所述传动机构安装于所述机架上，包括电机、主传动轮、从传动轮及传动链条或传动带，各传动轮轴及电机轴的轴线均为水平布置，所述主传动轮轴与所述电机轴连接，所述预定位夹具固接于所述传动链条或传动带上，所述电机由控制系统控制驱动所述传动链条或传动带作间歇式定位传动；所述钢轴上料装置包括钢轴料斗和擒纵机构，所述擒纵机构包括旋转分料圆盘及驱动机构，所述旋转分料圆盘开有容纳槽，所述驱动机构与所述旋转分料圆盘连接，所述驱动机构驱动所述旋转分料圆盘的转动角度为90°；所述小齿轮上料装置包括振动小齿轮料斗、振动输料轨道及分料机构，所述分料机构包括气缸、分料块、分料导轨及挡板，所述振动小齿轮料斗与所述振动输料轨道相连，所述分料导轨与所述振动输料轨道相连；所述压轴装配装置包括夹紧机构及压轴机构，所述的夹紧机构包括夹紧气缸和压板，所述的压轴机构包括压轴气缸和顶杆；所述机架沿传动链条或传动带的传动方向分别设置有落轴工位、推齿轮工位及压轴装配工位，所述钢轴上料装置、小齿轮上料装置及压轴装配装置分别对应设置于所述落轴工位、推齿轮工位及压轴装配工位上；

所述预定位夹具内设有与所装配的齿轮及钢轴相匹配的槽孔，所述预定位夹具为三个或三个以上，各个预定位夹具沿传动链条或传动带均匀分布，所述传动链条或传动带由控制系统控制置于停留状态时，所述的落轴工位、推齿轮工位及压轴装配工位分别对应有一个预定位夹具。

2.根据权利要求1所述的多工位小齿轮压轴装配机，其特征在于，所述钢轴料斗设有长度调节装置，所述长度调节装置包括隔料板和调节螺栓。

3.根据权利要求1所述的多工位小齿轮压轴装配机，其特征在于，所述钢轴料斗设有输料槽，所述输料槽槽口与所述容纳槽位置相对应，所述容纳槽深度与所装配的钢轴直径相适应。

4.根据权利要求1所述的多工位小齿轮压轴装配机，其特征在于，所述驱动机构为驱动气缸与四杆机构、驱动气缸与齿轮齿条机构、旋转气缸或伺服电机。

5.根据权利要求1所述的多工位小齿轮压轴装配机，其特征在于，所述振动小齿轮料斗包括盘型料斗及振动底盘，所述盘型料斗设置有挡片，所述挡片规格大小与输送的齿轮大小相匹配。

6.根据权利要求1或5所述的多工位小齿轮压轴装配机，其特征在于，所述分料块设置有小槽，所述气缸驱动所述分料块将所述齿轮推入所述预定位夹具。

7.根据权利要求1所述的多工位小齿轮压轴装配机，其特征在于，所述控制系统以可编程控制器为基础或以单片机为基础，包括气动控制系统、电气控制系统、检测报警系统，用于控制电机转速及零件的上料及装配速度。

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