CN104476155A - 鼓式制动器组装配线自动上料下料机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种鼓式制动器组装配线自动上料下料机械手，采用龙门式双工位自动上料下料双机械手联动方式，其特征在于，两台机械手同时对两个工位的工件进行上料、搬移、下料控制。系统主要组成部件：龙门架、两台自动机械手装有升降气缸和夹紧气缸、搬运平移气缸、下料滚道、举升气缸、阻挡气缸、PLC电气控制系统。龙门架均分为三个工位，组装工位和车削工位和下料举升滚道，由气动控制机械手完成制动器组装合件的加工，夹紧/放松、升/降、平移搬移，下料采用滚道输送，由举升机构有序的自动输送工件下线。本发明的自动上下料机械手提高了加工生产的自动化程度和加工效率，由原来的3人减少到1人，大幅降低了生产加工成本。

Description

鼓式制动器组装配线自动上料下料机械手

技术领域

本发明涉及自动化上下料装置领域，具体涉及一种龙门式双工位自动上料搬移下料机械手，主要用于制动器总成组装和蹄片外圆车削加工的自动上料下料的装配线。

背景技术

在汽车鼓式制动器总成组装和装配部件的制备生产过程中，由于产品十分沉重(有几十公斤)传统的人工送料方式需要2人合作搬运上下料，两个工位需要2个人来搬运上下料，1人来组装加工操作，劳动强度大，浪费人力物力。加工生产效率十分低下，这种落后的生产局面必须给予淘汰，我们公司近年来针对制动器生产自动化上下料问题，设计开发了一种全自动双工位的气动控制的联动机械手，能够实现自动上料、搬移、下料下线输送功能，经过近两年的努力上述问题得以完满解决。由气动机械手完成制动器组装合件的加工，夹紧/放松、升/降、平移搬移，下料采用滚道输送，由举升机构有序的自动输送工件下线。

发明内容

本发明的目的是克服现有加工技术中的缺陷，提供一种保证工件自动输送、上下料操控稳定、反馈及时准确的双工位自动上料下料的鼓式制动器组装配线自动上料下料机械手。双工位生产由1人负责组装工位即可，节省2人，电气系统采用PLC控制器触摸屏等程序自动控制，整体结构简单，可靠适用。

为实现本发明的上述目的，本发明采用的技术方案是：采用龙门式双工位自动上料下料双机械手联动控制方式，其主要特征在于，包括两台气动机械手同时对两个工位进行上料或下料。系统主要组成部件如下：作为框架的龙门架；两台自动升降、夹紧松开的机械手、搬运平移气缸、下料滚道、举升装置、PLC电气控制系统。

本发明通过PLC控制器电气系统与组装工位及加工设备立车工位的连接，实现机械手自动上、下料的顺序动作控制。采用独特的龙门框架式加强结构保证了在气缸高速升降运转的情况下的平稳性，通过磁感应位置开关，确保气缸动作到位精准，当工件进入加工工位，通过一组定位盘能保证制动器系列工件产品定位中心准确。组装工位上制动器凸轮轴用标准芯棒轴代替，制动器蹄片零件组装到制动器本体上，将定位盘套件组装定位。以确保车削加工件的同心度稳定一致。综上所述，本发明能够实现双工位的组装工位和车床加工工位生产过程的自动上料、下料，夹紧、松开，左右平移、举升下料的自动单循环控制。

本发明的鼓式制动器组装配线自动上料下料机械手具有操作控制简单明了，大大提高了加工生产的自动化程度和加工效率，降低了工人的劳动强度，由原来的3人减少到1人，大大降低了生产加工成本。保证了鼓式制动器系列产品的组装装配速度和制动器蹄片外径车削加工产品的质量。

附图说明

图1为本发明的鼓式制动器组装配线自动上料下料机械手主体结构视图；

图1A本发明的气动机械手结构示意图；

图2为本发明的输送滚道主体结构示意图；

图3为本发明的滚道举升机构单元结构示意图；

图4为本发明的机械手气路系统原理图；

图5为本发明的车床专用定位盘A、B结构图；

图6为本发明的制动器工件本体结构剖视图的1种；

图1中：1、龙门架立柱；2、基础；3、底座；4、上横梁；5、横梁连接板；6、气缸下行到位；7、操作屏；8、制动器本体；9、电控系统；11、平移气缸支撑板；12、矛头吊滚轮；13、平移气缸支架；14、支架连接板；15、平移气缸；16、装配工位定位台；17、车床二工位及小立车主轴；18、吸尘口；19、立车刀头；20、链轮；21、机械手固定板；22、升降气缸上支板；23、升降气缸；24、滑动板及导向套；25、导向杆；26、链条；27、平衡配重块；28、2#机械手；29、1#机械手；30、夹紧气缸；31阻挡气缸；32、举升气缸；33、举升滚道平台；

图1A中：50、夹紧气缸；51、内旋齿轮；52、水平齿条轴；链条；53、机械手爪；54、夹紧气缸顶轴；55、机械手升降导杆座；56、升降气缸导套；57、机械手升降导杆；58、升降气缸；59、升降气缸支撑杆；60、工字形双齿条；61、夹紧移动齿轴；62、夹紧导向轴；

图2中：201、底座；202、水平调整块；203、滚道框架；204、电机；205、摆针减速器；206、压紧轮链轮；207、链条链轮；208、圆锥齿轮；209、单排轴承支座；210、横向滚轮；211、连接轴套； 

图3中：301、底座；302、水平调整；303、滚道主梁底座；304、举升气缸；305、导向轴套；306、导向杆；307、检测量头；308、标准定位盘；309、制动器工件骨架；310、定位头；311、链轮；312、滚道立柱；313、阻挡气缸； 

图5中：401、定位内径孔；402、定位中心线；

图6中：501、凸轮轴中心线；502、蹄片销轴中心线；503、装制动蹄片外轮廓线。

具体实施方式

为使本发明实现的技术方案、技术特征、达成目的与自动化控制效果易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1所示：本发明的鼓式制动器组装配线自动上料下料机械手，包括：龙门架立柱框架1底座3整体固定在地面基础2上，龙门架上方是工字形上横梁4用横梁连接板5及4和双头螺栓固定，龙门上横梁4上挂着两台联体的矛头吊滚轮12。所述的矛头吊滚轮12与机械手固定板21固定连接，该固定板的两端设有链轮和平衡配重块27；上横梁4上方左端固定设有一平移气缸15，由三角形支架连接板14与之固定一体，并与平移气缸支架13固定连接在平移气缸15活塞杆头上；平移气缸15动作向前，则机械手也平移向前移动。其中平移气缸支撑板11是用来阻挡限制该气缸的行程。

所述的机械手倒挂在机械手固定板21上，升降气缸23固定设有两根支撑杆一端固定在机械手固定板21上，另一端固定在滑动板导向套24上，升降气缸活塞杆末端固定滑动板24上，滑动板的两端固定有两根导向杆，使得机械手能够在升降气缸23驱动作用下在导向杆25导向套内上下运动。

机械手固定在升降气缸上支板22上，升降气缸23装在正中心的位置上，由导向套24，两根导向杆25，确保机械手升降垂直运行平滑，上支板22两端固定有链条26的一端，链轮22则固定在机械手固定板21上。链条26绕着链轮20拉着平衡配重块27，以保证机械手升降自如，匀速稳定动作平稳。

所述的机械手包括左端的是2#机械手28和1#机械手29，机械手原始位置是在龙门的左端机械手上升到位位置上。机械手升降气缸在右端时活塞下行到位6的位置上虚线的区域。

所述的双工位机械手装备右端是按钮操作台触摸屏7和PLC电控系统9控制柜。

PLC工作循环动作顺序控制步骤如下：首先起始原位在图1所示，双机械手停在横向平移气缸缩回原始位置上，启动开始平移动作气缸向右平移→到指定位置，双机械手双工位同时工作，升降气缸下降→(上料)夹紧气缸夹紧工件→升降气缸上升(阻挡气缸自动上升)→平移气缸横移(搬运)→升降气缸下降(滚道举升气缸上升)→夹紧气缸松开(下料)→双机械手升降气缸上升→返回原始位置→阻挡气缸、举升气缸上升→工件下滚道，车削工位工件夹紧蹄片加工，组装工位完成蹄片及定位盘组装，通常是单循环作业。

所述的气动控制机械手的结构组成和工作原理如图1A所示，主要包括夹紧、松开，夹紧头行程在50毫米之间，机械手爪采用丁烯橡胶制作，可以拆卸及更换。

主要表述机械手的夹紧工件原理，气动机械手的夹紧装置布置在凸形平台的下方，凸型中间是夹紧气缸50，凸型正中心上端是固定升降气缸23的活塞杆头。平台两侧是升降导杆座55的固定端，夹紧气缸50的活塞杆固定在一工字形双齿条60的正中心，由螺母将夹紧气缸顶轴54固定成一体。夹紧气缸50上下运动，则由工字形齿条60带动一对内旋齿轮51做向心转动，则左右布置的夹紧移动齿条轴61向内水平运动则夹紧，向外运动平移则松开。齿条、齿轮和夹紧气缸顶轴54均固定在一底板上。机械手则由直角支架固定在夹紧移动齿条轴61上，而直角支架上端套装固定在一水平导套上，而夹紧导向轴62过穿其中，且导向轴62两端又固定在凸形平台上。机械手爪53是双排的丁烯橡胶的，具有圆截面较大内倾角，适合非金属的蹄片夹持。

所述的输送滚道主体结构示意图如图2所示：包括：主要由滚道框架203结构和支脚底座201和水平调整201机构组成，滚道属于中空式滚道内外侧需要单独驱动，滚道整体由一个驱动滚道和多个随动滚道单元组成，滚道之间用两端连接轴套211，将其轴间紧固连接 在一起转动。驱动滚道下面装有电机204和摆针减速器205链带驱动。其中外侧滚道由减速器链轮链条直接带动轴侧双排链轮207传动。内侧滚道则由减速器链轮带动双排内侧链轮206，再由双排内侧链轮206带动(设有链轮轴承固定支架的)轴侧双排链轮207的两级传动，通过圆锥齿轮组208，带动传送滚道每节单元共7个等间距的横向摩擦滚轮缓慢转动。摩擦滚轮有工件时转动，无工件时停转，是球墨铸铁加工的。

所述的龙门梁下部左端是6米长的纵向输送滚道及举升滚道平台33，包括底部的举升气缸32和上部中心位置设有阻挡气缸31，举升机构布置在举升滚道平台33的前端。

所述的滚道举升机构单元结构如图3所示，所述的举升机构主体由底座301工位水平调整机构302，滚道主梁底座303和主体立柱312框架钢结构构成。所述的举升机构装在龙门式机械手的左侧端正下方，举升气缸304布置在举升装置的底部正中心位置，即工件的下料位置上，举升气缸304两侧设有导向杆306和导向轴套305，保证举升运行平稳，并托举工件到滚轮311上端，举升气缸304放下时，工件自动向前滑行。

当制动器需要检测零件精度时，操作人员扭动手动旋钮到检测位置，此时对放在举升气缸304定位盘上的零件进一步举升到高位，由检测量头307进行在线人工检测，零件合格后操作人员将该方式旋钮旋至自动位置，此时举升气缸和阻挡气缸下降到位，总成零件放行。在电磁铁13CT升降气缸处增加一个磁敏开关，与下面的磁敏开关的间距为47㎜，并在按钮操纵盘增加旋转开关，使举升气缸在上升到新增磁敏开关的高位置能够停止，并能够继续下降原有的下料高度。

所述的制动器工件当需要检测零件精度时，操作人员将方式旋钮人工手动旋到检测位置上，此时，对放在下料工位举升气缸定位盘上的总成零件进行二次举升高位，在线人工测量检测制动蹄片外径尺 寸和同心度，零件合格后操作人员将旋转开关旋至自动位置。此时，举升气缸和阻挡气缸下降零件自动放行。所述的滚道是球球墨铸铁摩擦重力滚轮，当没有工件时滚道几乎停转，当下游工件堆积时，则给出拥挤信号，提示暂停循环加工作业。

所述的机械手气路系统原理图如图4所示，气动回路气缸动作上料下料动作如下：操作人员按下电机启动按钮，小立车主轴电机启动，按下工作起动按钮，2CT得电，平移气缸向右平移到指定位置，到位磁开关发信号，12CT/14CT得电，机械手自动下降到指定位置，升降气缸磁感应开关发出信号，8CT/10CT得电，两个机械手夹紧，夹紧气缸磁感应开关发出信号，11CT/13CT得电，同时12CT/14CT失电，两个机械手上升到指定位置(同时3CT得电，阻挡气缸上升到指定位置)，磁感应开关发出信号，1CT得电，平移气缸向左平移回到指定位置，磁开关发出信号，12CT/14CT得电，机械手下降到指定位置，升降气缸磁感应开关发出信号，同时11CT/13CT失电，同时5CT得电；举升气缸上升到指定位置，举升气缸感应开关发出信号，7CT/9CT得电，同时8CT/10CT失电，则夹紧气缸松开，放下工件，工件气缸夹紧工作，11CT/13CT得电，两个机械手上升到指定位置，发信号，4CT/6CT得电，举升气缸下降、阻挡气缸下降，同时3CT/5CT失电阻挡气缸、举升气缸磁感应开关发出信号，工件落下由滚道送出，这时机械手已经上升回到原始位置，零件加工完成，工件气缸松开，等待下一动作工作单循环。机械手全部动作节拍用时不得超过90秒。

所述的工位是装配一工位定位台16和车床二工位立车主轴17，其中车床二工位上两侧是管道自动吸尘口18，一侧是立车刀头架19，中间下方是立车主轴17的涨紧卡头。

装配工位：由人工将制动器本体8放平，将两块鼓式制动盘片一端的两根销轴装配好，另一端凸轮轴用标准芯棒插入替代。然后将合适的定位盘用两个螺栓固定在制动器本体8上如图5所示。

车削工位加工：操作人员按下夹紧按钮，立式车床主轴7内径卡头，将装定位盘的工件夹紧，主轴启动旋转自动切削加工制动蹄片的外圆。

所述的车削工件的定位如图5、图6所示，所述的鼓式制动器系列产品因其吨位和厂家的不同，中心定位连接孔的尺寸和位置高度有十余种组合之多，必须设计一族定位盘，以统一定位夹紧多品种工件，如图5所示，最终以Φ60内孔作为车床夹持定位中心。

所述的机械手动作控制如下：操作人员按下起动按钮机械手按下工作起动按钮，机械手首先平移气缸向右平移到指定位置，自动下降到指定位置上，将装配一工位(装好蹄片)的定位盘制动器零件及小立车床二工位零件(车削制动蹄片外圆)进行自动夹紧；夹紧完成后双机械手自动提升到一定高度，双机械手自动进行横向快速(移动气缸缩回)移动到指定的原始位置上；双机械手自动下降到指定位置(同时左端的纵向输送滚道举升气缸装置举升到一定高度)，双机械手分别将装配好的零件与小立车加工好的总成零件分别准确的放到小立车机床加工工位及输送滚道举升装置的定位位置上；如果此时总成零件无需检测，则输送滚道举升气缸及阻挡气缸通过延时3～5秒时间自动落下，零件自动放行前进。双机械手完成上述动作后，自动上升并自动返回到原始位置等待下一节拍动作。双机械手全部动作节拍用时不得超过90秒。

Claims (6)

1.鼓式制动器组装配线自动上下料机械手，其特征在于，系统主要组成部件：龙门架、两台自动机械手装有升降气缸和夹紧气缸、搬运平移气缸、下料滚道、举升气缸、阻挡气缸、PLC电气控制系统；龙门梁上挂着两台联体的矛头吊滚轮；所述的矛头吊与机械手固定板固定连接，并与平移气缸支架固定连接，平移气缸动作向前，则机械手也平移向前移动；所述的龙门架均分成三个工位，组装工位和车削工位和左端的下料举升工位及滚道。

2.根据权利要求1所述的鼓式制动器组装配线自动上料下料机械手，其特征在于：所述的机械手由支撑杆固定在升降气缸上支板上，升降气缸装在正中心的位置上，由两根导向杆导向套来确保机械手升降垂直运行平稳，链条一端固定在上支板并挂在链轮上拉着平衡配重块，以保证机械手升降自如，匀速稳定动作平稳。

3.根据权利要求1所述的鼓式制动器组装配线自动上料下料机械手，其特征在于：所述的机械手夹紧气缸的活塞杆固定在一工字形双齿条的正中心，由螺母将其夹紧气缸顶轴固定成一体；夹紧气缸上下运动，则由工字形齿条带动一对内旋齿轮做向心转动，则左右布置的夹紧移动齿条轴向内水平运动则夹紧，向外平移运动则松开。

4.根据权利要求2所述的鼓式制动器组装配线自动上料下料机械手，其特征在于：所述的组装工位上制动器凸轮轴用标准芯棒轴代替，制动器蹄片零件组装到制动器本体上，将定位盘套件组装定位，以确保车削蹄片工件外径的同心度稳定一致。

5.根据权利要求2所述的鼓式制动器组装配线自动上料下料机械手，其特征在于：所述的下料举升工位，当制动器工件当需要检测零件精度时，操作人员将方式旋钮人工手动旋到检测位置上，此时，对放在下料工位举升气缸定位盘上的总成零件进行二次举升高位，在线人工测量检测制动蹄片外径尺寸和同心度。

6.根据权利要求2所述的鼓式制动器组装配线自动上料下料机械手，其特征在于：所述的双工位机械手自动控制是由PLC程序控制器实现的工作循环顺序控制，电气控制系统包括按钮操作台和触摸屏显示器。