CN104582896B - 用于装配阀导和阀座的装配机和单元 - Google Patents

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Abstract

用于将阀导和阀座装配到汽缸盖(9)内的装配机，包括：第一台(4)，用于装载和卸载所述汽缸盖(9)并分别在上掩罩(11)和下掩罩(10)上装载所述阀导(13)和阀座(12)；第二加压台(5)，用于将所述阀导(13)和所述阀座(12)装配和加压到所述汽缸盖(9)内；转台(6)，包括第一支承工具(8)和第二支承工具(8’)，所述第一支承工具和所述第二支承工具被配置为支承汽缸盖(9)，而所述转台被配置为转动，使第一支承工具(8)和第二支承工具(8’)被交替且同时安置在第一台(4)和第二台(5)上；第一操作器(7)，被配置为在所述第一台(4)上将所述阀导(13)和所述阀座(12)分别安置于所述上掩罩(11)和所述下掩罩(10)内；至少一个压头(21)，被配置为将所述阀座(12)和所述阀导(13)扣合到第二台(5)上的汽缸盖(9)上。

Description

用于装配阀导和阀座的装配机和单元
技术领域
本发明涉及用于将阀导和阀座装配到发动机汽缸盖内的装配机领域。
发明背景
目前，将阀导和阀座自动装配到发动机汽缸盖内的阀导和阀座装配单元已经为人们所熟知。
这些常规装配单元包括用于放置阀导和阀座的汽缸盖进料输送带、注油装置、阀导和阀座装配及加压装置、阀导和阀座就位的汽缸盖出料输送带，负责将所述阀导和阀座自动安置于发动机汽缸盖内的第一操作机器人和负责进料与出料输送带、装配及加压装置与注油装置之间的转移操作的第二操作机器人。具体而言，第二操作机器人从进料输送带上取一个汽缸盖，并将其送至注油装置处。注油操作完成后，该机器人立即将此汽缸盖送至阀导和阀座安装台，在此处，第一机器人将阀导和阀座送至汽缸盖上。在此操作完成之后，第二机器人立即取走汽缸盖，并将其置于出料输送带上。
这些单元也可能包括阀座输送器和阀导输送器，它们通常为自动型。
即使所述装配过程完全为自动化，此类已知的装配单元在目前实现的效率也较低，因为整个装配要在装配单元内所提供的单独的一个台上依次进行。
因此，对于可最大限度提高生产率的装配单元的需求是显而易见的。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于将阀导和阀座装配到汽缸盖内的装配机，包括：
用于所述汽缸盖的第一装载和卸载台和用于分别在上掩罩和下掩罩内装载所述阀导和阀座的台(“掩罩”一词指可以容纳一系列阀导或阀座、直至它们被安置于汽缸盖内为止的任何类型的支座)；
用于将所述阀导和阀座装配到汽缸盖内并对其加压的第二加压台；
包括第一支承工具和第二支承工具(优选情况为，第一工具与第二工具类似)的转台，所述第一支承工具和第二支承工具被配置为支承汽缸盖，且前述台被配置为转动，使得第一支承工具和第二支承工具被交替且同时安置在第一台和第二台上(这意味着，第一支承工具将被安置在第一台上，用于在相应掩罩内装载汽缸盖和阀座及阀导，随后传送至第二台上，用于装配阀导和阀座；与此同时，第二支承工具将被安置在第二台上，随后传送至第一台上)；
第一操作器，其被配置为在第一台上将所述阀导和阀座分别安置于上掩罩和下掩罩内；
至少一个压头，其被配置为将阀座和阀导扣合到第二台上的汽缸盖上。
本发明的机器的运行方式如以下所述：支承工具(例如，第一工具)安置于具有已装载汽缸盖和上掩罩及下掩罩的第一台上。由此，另一个支承工具(例如，第二工具)被安置于第二加压台上。第一操作器将阀导安置于上掩罩内，将阀座安置于下掩罩内。在第二台上同时进行另一汽缸盖的装配和加压，由此可提高机器的生产率。接下来，转台转动，将支承工具(例如，第一工具)安置于第二台上。在此台上，压头(即使在有不止一个压头以提高生产率的情况下亦如此)将阀导和阀座扣合到汽缸盖上。在新的汽缸盖、阀导和阀座在第一台上进行装载的同时，可以在第一台上对此前在第二台上已装配的另一汽缸进行卸载。接下来，转台转动，使支承工具(例如，第一工具)保持在第一台上，用于对已装配阀导和阀座的汽缸盖进行卸载。显然，当两个台上同时进行操作时，转台的转动在需要时间最多的操作完成时进行，而不论其涉及第一台还是第二台。由此，生产率可得以提高，因为取代机器的循环时间，装载循环加上加压循环所需时间之和，被缩减到只有其中用时最长的工序所需的时间。
优选情况为，第一支承工具和第二支承工具在转台上成180°布置，使第一台和第二台相互面对，由此优化机器的尺寸。
为同时进行第一台和第二台的操作，可以设想，该机器有可能包括两个上掩罩和两个下掩罩。
下掩罩可附着在转台上，包括至少一行被配置以容纳阀座的壳体(例如，根据汽缸盖类型，例如采用直通阀和倾斜阀，采用分别对应于进入阀和放出阀的两行)，所述阀座以竖直位置布置。这些壳体可由装配或插入单元进行独立激活，并可包括自动回位装置，以返回静止位置。
上掩罩(在每一循环中)以可抽取的方式装配在第一支承工具或第二支承工具上，以实现汽缸盖的装载和卸载。所述上掩罩包括至少一行被配置以容纳阀导的阀导外壳。根据汽缸盖类型，前述阀导外壳相对纵轴成一个角度。掩罩可能包括用以确定阀导插入高度的装置。
第一支承工具和第二支承工具可以具有倾斜装置，使汽缸盖倾斜，由此使阀轴线保持在竖直位置，以实现阀导和阀座以竖直位置的安置，从而压头可以一直保持竖直工作，而不论汽缸盖内阀的角度如何。第一操作器可以是布置在转台转轴上的操作机器人(优选为有一个或两个夹钳的SCARA机器人)，以优化其任务(防止干涉)并减小机器的尺寸。
根据本发明，所述第二加压台包括将所述阀导和阀座扣合到发动机汽缸盖上的压头。所述第二加压台可能包括两个压头，以减少循环时间，提高生产率。当采用两个压头同时工作时，压头可以被装配在固定距离处，或者被装配在通过伺服控制轴线驱动的小车上，以调节两者的间隔。
前述压头可包括两个相垂直方向(例如，在一个平行于地面的平面内的X和Y方向)上的位移装置，以实现压头在阀导和阀座的不同位置处的定位。为此，一个或多个压头可被装配在一个可通过笛卡儿运动实现位移的台上，以使之被移动到不同的装配或插入位置(每一个进入阀和放出阀)，同时还对因汽缸盖转动而引起的进入阀与放出阀之间的不对正情况进行校正，以对阀轴线进行竖直定位。
前述压头可包括装配在C形结构上方的电压机，以承受阀导和阀座插入过程中的反作用力。所述C形结构可相对所述转台垂直移动。此结构被垂直引导，并进行过重量平衡，以减小其自身重量可能对插入力产生的影响，并加快工序过程。
此结构包括针对加压过程不同阶段内C形结构的垂直移动的制动和阻挡装置。
压头可包括用于对阀座加压的下推杆和用于对阀导加压的上推杆。类似地，它可以包括顶部可缩进阻挡元件，可承受阀座加压过程中的反作用力。
一种装配单元也是本发明的目的，其在本发明的装配机之外，还可包括以下部分：
将汽缸盖安置到所述第一装载和卸载台上和从所述第一装载和卸载台上移走汽缸盖的第二操作器。此装载在空的支承工具(其可以是第一支承工具或第二支承工具)上进行，例如在对最后一个装配有阀座和阀导的汽缸盖进行卸载之后。所述第二操作器还在第一台上对上掩罩进行装载和卸载。
注油单元。在此情况下，所述第二操作器先将所述汽缸盖安置于注油装置上，随后再将其安置于第一装载和卸载台上；
汽缸盖进料和出料输送带；
用于移走超容差汽缸盖的检验输送带。
采用本发明的发动机阀导和阀座装配单元比采用现有单元可实现更高的生产率。
附图说明
接下来，为对说明书进行补充，并根据本发明的优选实用实施方式对本发明的特性进行更为透彻的解释，本说明书还带有一套附图，作为其整体的一部分，但仅作为示例，而并无限定性，其中：
图1为本发明的装配单元的平面图；
图2为本发明的装配机的平面图；
图3为本发明的装配单元的外围设备的平面图；
图4至7为装配机的一个部分的透视图，从中可以观察阀导和阀座在发动机汽缸盖内的安置和加压步骤；
图8至13为采用本发明的压头进行的加压步骤的正视图，从中可以观察将阀导和阀座安置于发动机汽缸盖内的方式。
具体实施方式
图1所示为本发明的装配单元的部件的示意图。
所述装配单元包括以下各部分：
-装配机，总体由数字编号1标识，其依次包括用于装载和卸载发动机汽缸盖9的第一台4以及阀座12和阀导13在其上被扣合到所述发动机汽缸盖9上的第二加压台5；
-阀座输送器2，用于向所述第一台4提供阀座12；
-阀导输送器3，向所述第一台4提供阀导13；
-发动机汽缸盖9进料/出料输送带19，用于将汽缸盖9提供给装配机1，并在阀导3和阀座2装配完成后，立即将汽缸盖9转移。第二操作机器人17负责将汽缸盖9从进料/出料输送带19装载到装配机1上，并从装配机1上卸载，放至进料/出料输送带19上；
-注油装置18，汽缸盖9在其内被注油，随后被置于装配机1内；以及
-检验输送带20，用于移走超容差的汽缸盖9。
在图2中可以更详细地观察装配机1的部件，其包括转台6，第一支承工具8和第二支承工具8’被装配在转台6上，使支承工具8和8’可以相对位于转台6中心的竖直转轴转动180°。
第一工具8和第二工具8’具有倾斜装置22(例如，发动机)，用于使汽缸盖倾斜；具有用于放置阀座12的下掩罩10，其被安置于支承工具8、8’下方，并附着在转台6上，使汽缸盖9位于下掩罩10上方，如图4中所示；以及具有用于阀导13的上掩罩11，其被安置于汽缸盖9上方。
阀导13位于上掩罩11内，上掩罩在每个循环中均可抽出，以装载和卸载汽缸盖9。上掩罩11将根据发动机汽缸盖9的几何条件(位置和角度)安置阀导13的外壳，并将带有用以确定所述阀导插入高度之精度的工具。
阀座12将被装载在下掩罩10处，下掩罩将配有一行或两行壳体(进入和放出)，根据汽缸盖9的类型而确定(直通阀或倾斜阀)。这些壳体将以竖直位置布置，由一个或多个插入单元独立激活，并将具有独立的自动回位装置，以返回静止位置。
装配机1还包括第一操作机器人7，依照转台6的转轴进行布置，其作用是将阀座12和阀导13分别安置于下掩罩10和上掩罩11处。
第一台4的运送(阀座12、阀导13、汽缸盖9和上掩罩11)可以为手动或自动式。自动运送装置在附图中示出。
选项1：手动运送
操作人员将执行以下功能：
-将阀座12和阀导13装载到下掩罩10和上掩罩11上；
-装载/卸载发动机汽缸盖9；
-装载/卸载上掩罩11。
选项2：自动运送
执行以下功能：
-运送阀导13：自动，通过一个或若干个振动器进行，根据待装配的数量或更改批量所需的时间而确定；
-运送阀座12：自动，并根据两个主要选项：a)通过呈环形或直列布置的竖直壳体；b)通过交错的输送器。
-装载/卸载汽缸盖9：通过在单元处和装配机1外部布置的第二操作机器人17(六轴)；
-装载/卸载上掩罩11：由操作汽缸盖9的同一操作机器人进行。
这些部件(阀导13和阀座12)的运送将在相同的装配高度上进行，由此不再需要采用柔性导管的风力传送或运输系统。通过所给出的解决方案，耗气量和输送管维护方面均有节约。
在将阀座12和阀导13装载到掩罩10和11上之前，必须进行对类型和位置的识别。所采用的解决方案的类型将取决于要控制的部件的数量，可选择采用机械、激光或视觉测量设备等选项。
第二台5包括将阀座12和阀导13扣合到汽缸盖9上的压头21。为此，将采用用于阀座12的推杆14和用于阀导13的推杆15。所述压头21还包括机械阻挡元件16，以承受阀座12的插入力。
一个或多个压头21被装配在台23上，台23在两个轴线XY方向上进行水平的笛卡儿运动，以使压头21位移到不同的插入位置(每一个进入阀和放出阀)，同时还对在汽缸盖9转动中引起的进入阀与放出阀之间的不对正情况进行校正，以对竖直布置的阀的轴线进行定位。
压头21基于电压机，该电压机将被集成到C形结构中，而C形结构将承受插入力的反作用力。该结构将被竖直引导24，并经过重量平衡，以减小其自身重量可能对最终形成的插入力的影响，同时加快工序过程。
部件(阀座12和阀导13)的插入通过一次加压实现，但要对阀座12和阀导13的作用力和插入高度进行独立控制。为此，压头21配有机械阻挡元件16用以在对阀座12加压时释放/激活支座，或对阀导13的推杆15进行释放/激活。C形结构还配有外部锁，用以在释放/激活支座/推杆的过程中对结构加以固定。
压头21的工作步骤如下：
A-阀座的引入
a1.C形结构被安置于对应汽缸盖9的相应位置(此位置可见于图8)；
a2.上阻挡元件16下降，直至与上掩罩11接触。此阻挡元件16在阀座12插入过程中承受推力(此位置可见于图9)；
a3.C形结构竖直运动(向上)，使下推杆14将阀座12引入其在汽缸盖上的相应壳体内。阻挡元件16将在此操作中承受插入力。C形结构的外部锁在此位置被激活(此位置可见于图10)。
B-阀导的引入
b1.上推杆15下降，开始将阀导13引入其在汽缸盖9上的相应外壳内(此位置可见于图11)；
b.阀导13插入完成，推抵处于汽缸盖9的外壳内的阀座，并使C形结构的外部锁解锁(此位置可见于图12)；
c.C形结构开始下降，释放上推杆15(此位置可见于图13)。
模式变更仅需通过对阀导13的推杆15进行机械改动，再配合必要的编程即可实现。
在本文中，“包括”(comprises)一词及其变化形式(例如“包括着”等)不应被理解为具有排他性，即，它们并不排除所描述内容包括其他元件、步骤等的可能性。
另一方面，本发明并不局限于所述的特定实施方式；它还包括诸如可由具备业内普通技术的任何人员实施的属于权利要求范围内的变化形式(例如，在材料、尺寸、部件、配置等的选择方面)。

Claims (15)

1.用于将阀导和阀座装配到汽缸盖(9)内的装配机，其特征在于，包括：
-第一台(4)，用于装载和卸载所述汽缸盖(9)并分别在上掩罩(11)和下掩罩(10)上装载所述阀导(13)和所述阀座(12)；
-第二加压台(5)，用于将所述阀导(13)和所述阀座(12)装配和加压到所述汽缸盖(9)内；
-转台(6)，包括第一支承工具(8)和第二支承工具(8’)，所述第一支承工具和所述第二支承工具被配置为支承汽缸盖(9)，而所述转台被配置为转动，使第一支承工具(8)和第二支承工具(8’)被交替且同时安置在所述第一台(4)和所述第二加压台(5)上；
-第一操作器(7)，被配置为在所述第一台(4)上将所述阀导(13)和所述阀座(12)分别安置于所述上掩罩(11)和所述下掩罩(10)内；
-至少一个压头(21)，被配置为将阀座(12)和阀导(13)扣合到第二加压台(5)上的汽缸盖(9)上。
2.如权利要求1所述的用于将阀导和阀座装配到汽缸盖(9)内的装配机，其中所述第一支承工具(8)和所述第二支承工具(8’)在所述转台(6)上成180°布置。
3.如权利要求1或2所述的用于将阀导和阀座装配到汽缸盖(9)内的装配机，包括两个上掩罩(11)和两个下掩罩(10)。
4.如权利要求1或2所述的用于将阀导和阀座装配到汽缸盖(9)内的装配机，其中所述第一支承工具(8)和所述第二支承工具(8’)具有倾斜装置，使汽缸盖(9)倾斜，由此使阀的轴线保持在竖直位置，以实现阀导(13)和阀座(12)以竖直位置的安置。
5.如权利要求1或2所述的用于将阀导和阀座装配到汽缸盖(9)内的装配机，其中所述下掩罩(10)被附着在所述转台(6)上，且包括至少一行被配置以容纳阀座(12)的阀座壳体，所述阀座壳体以竖直位置布置。
6.如权利要求1或2所述的用于将阀导和阀座装配到汽缸盖(9)内的装配机，其中所述上掩罩(11)以可抽取的方式装配在所述第一支承工具(8)或所述第二支承工具(8’)上，以实现汽缸盖(9)的装载和卸载，所述上掩罩(11)包括至少一行被配置以容纳所述阀导(13)的阀导外壳，且其中，根据汽缸盖(9)的类型，前述阀导外壳相对竖直轴成一个角度。
7.如权利要求1或2所述的用于将阀导和阀座装配到汽缸盖(9)内的装配机，其中所述第一操作器(7)为布置在所述转台(6)的转轴上的操作机器人。
8.如权利要求1所述的用于将阀导和阀座装配到汽缸盖(9)内的装配机，其中所述至少一个压头(21)包括装配在C形结构上方的电压机，以承受所述阀导(13)和所述阀座(12)插入过程中的反作用力，所述C形结构可相对所述转台(6)垂直移动。
9.如权利要求1所述的用于将阀导和阀座装配到汽缸盖(9)内的装配机，其中所述至少一个压头(21)包括在两个相垂直方向上位移的位移装置，以实现所述压头在所述阀导(13)和所述阀座(12)的不同位置处的定位。
10.如权利要求8所述的用于将阀导和阀座装配到汽缸盖(9)内的装配机，包括针对所述C形结构的所述垂直移动的制动和阻挡装置。
11.如权利要求1所述的用于将阀导和阀座装配到汽缸盖(9)内的装配机，其中所述至少一个压头(21)包括用于对所述阀座(12)加压的下推杆(14)和用于对所述阀导(13)加压的上推杆(15)。
12.如权利要求8-11中任一项所述的用于将阀导和阀座装配到汽缸盖(9)内的装配机，其中所述压头(21)包括顶部可缩进阻挡元件(16)。
13.用于将阀导和阀座装配到汽缸盖(9)内的单元，包括权利要求1-12中任一项所述的用于将阀导和阀座装配到汽缸盖(9)内的装配机，所述单元还包括将汽缸盖(9)安置到所述第一台(4)上和从所述第一台(4)上移走汽缸盖(9)的第二操作器(17)，其中，所述第二操作器(17)在装载台上进行所述上掩罩(11)的装载和卸载。
14.如权利要求13所述的用于将阀导和阀座装配到汽缸盖(9)内的单元，还包括注油装置(18)，其中，所述第二操作器(17)先将所述汽缸盖(9)安置于所述注油装置(18)上，随后再将所述汽缸盖(9)安置于装载和卸载的所述第一台(4)上。
15.如权利要求13或14所述的用于将阀导和阀座装配到汽缸盖(9)内的单元，还包括汽缸盖(9)进料和出料输送带(19)和用于移走超容差汽缸盖(9)的检验输送带(20)。
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