CN108971942B - 顶升式快速组装机及其组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了顶升式快速组装机及其组装方法，其中组装机包括固定机构，用于将第二构件位置固定；顶升装置，能够承载第一构件并驱动其套装至位置固定的第二构件的轴，其包括顶块，具有承载并限定第一构件的结构；升降机构，连接顶块并至少驱动其往复升降；浮动机构，连接在顶块和升降装置之间，能够使顶块相对升降装置摆动。本方案采用顶升组装方式，降低组装难度，避免了对输送线及料盘的损伤，使顶块可以相对升降装置进行轻微幅度的摆动，能够通过顶块摆动来使其上的第一构件调整并保持与第二构件的同心度，从而便于顺利、快速的实现组装，同时能够避免直接刚性组装造成构件的损坏，保证组装的安全性。

Description

顶升式快速组装机及其组装方法

技术领域

本发明涉及组装设备领域，尤其是顶升式快速组装机及其组装方法。

背景技术

目前，在汽车发动机、新能源电机装配自动化生产线领域，时常出现需要将一号构件压装到二号构件中的组装作业，例如将皮带轮与半成品电机的转子轴组装时；

通常的组装机，常采用压装的形式，即通常将二号构件（半成品电机）放置于托盘上，托盘随输送线（辊道线）输送到压装位置后，由压装机驱动一号构件（皮带轮）轴向下压从而与托盘上的二号构件上的轴组装成一体。

压装的方式在压装过程中，下压力会对输送线和托盘造成较大的负荷，易使其产生变形、损坏等问题，影响它们的使用。

另外，常规的组装机，压头与驱动其压装的动力结构是固定连接或者压头可以在轴向上浮动，此时，如一号构件与二号构件不处于共轴状态，且由于压头不具有使一号构件和二号构件的轴调整到共轴的结构，较大的压装力极易造成一号构件与二号构件的轴产生硬接触出现变形损坏，并且，不共轴的情况也增加了压装难度，降低了组装的顺畅性。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种顶升式快速组装机及其组装方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

顶升式快速组装机，包括固定机构，用于将第二构件位置固定；

顶升装置，能够承载第一构件并驱动其套装至位置固定的第二构件的轴，其包括

顶块，具有承载并限定第一构件的结构；

升降机构，连接所述顶块并至少驱动其往复升降；

浮动机构，连接在顶块和升降机构之间，能够使所述顶块相对升降机构摆动。

优选的，所述的顶升式快速组装机中，所述浮动机构包括设置在所述升降机构上的限位套及反装于所述限位套中的交叉滚子轴承，所述交叉滚子轴承连接被所述限位套限位的顶块，所述顶块的外侧壁与所述限位套的内壁之间设置有至少一O型圈。

优选的，所述的顶升式快速组装机中，所述固定机构包括抵靠装置包括抵靠装置，能够从第二构件的上方施加下压力使其固定在承载面上，其包括压头，所述压头连接安装板，所述安装板通过连接轴连接气缸。

优选的，所述的顶升式快速组装机中，所述抵靠装置还包括支撑机构，所述支撑机构包括顶板，所述顶板与设置在其上的导向件构成一镂空导向槽，所述镂空导向槽延伸经过所述连接轴且其中可滑动地卡接一U形支撑块，在所述气缸的活塞杆处于伸出状态下，所述U形支撑块可移动至其上下表面分别与顶板的底面及安装板的顶面贴合。

优选的，所述的顶升式快速组装机中，还包括送料装置，用于将第一构件移动至所述顶升装置的顶块上，其包括可进行纵向和第一方向移动的送料板，所述送料板的前端设置有用于放置第一构件的限位孔，所述限位孔的前端具有小于顶块外径的缺口。

优选的，所述的顶升式快速组装机中，还包括上料装置，用于将第一构件移动到所述送料装置上。

优选的，所述的顶升式快速组装机中，所述上料装置包括可进行纵向、第一方向、第二方向移动的三爪卡盘，所述三爪卡盘的三个夹爪的背向的端面为仿形面。

优选的，所述的顶升式快速组装机中，所述三爪卡盘通过两个动力输出件移动方向相同的驱动气缸驱动进行纵向移动。

优选的，所述的顶升式快速组装机中，还包括供料器，所述供料器包括可自转地转盘，所述转盘上具有至少两个用于放置料盘的承载位。

顶升式快速组装机的组装方法，包括如下步骤：

S1，将第一构件置于顶升装置上；

S2，抵靠装置的压头向其正下方的位于承载面上的第二构件施加下压力使其固定；

S3，支撑机构的U形支撑块移动至顶板与安装板之间；

S4，顶升装置驱动第一构件抬升至与第二构件组装在一起。

本发明技术方案的优点主要体现在：

本方案设计精巧，结构简单，采用顶升的方式进行组装，能够有效的适应第一构件和第二构件的组装位置要求，降低组装难度，采用顶升式的组装方式，有效避免了对输送线和料盘产生压力，有利于对输送线和料盘进行保护；组装时，通过在顶块和升降机构之间设置浮动机构，使顶块可以相对升降机构进行轻微幅度的摆动，因此在进行组装时，若两个构件不处于共轴状态时，能够通过顶块摆动来使其上的第一构件调整并保持与第二构件的同心度，从而便于顺利、快速的实现组装，同时能够避免直接刚性组装易造成构件损坏的问题，保证压装的安全性。

浮动机构的结构巧妙，易于组装，调整的精确性、调整速率和回正稳定性更好。

抵靠结构为顶升式组装奠定了基础，同时支撑结构有效的对抵靠结构进行了保护，同时提高了支撑强度，避免了第二构件发生位移，有利于保证组装精度。

结合特殊的上料、送料机构，在极大的提高设备集成度、自动化程度同时，通过上料机构、送料机构的独特设计，便于将工件快速的从料盘转移到顶升装置上，有利于加快组装节奏，同时上料、送料配合供料的结构，有效的避免与抵靠装置结构等产生干涉，从而使整体结构更加紧凑合理。

通过两个气缸组合实现了三爪卡盘在三种位置高度的快速切换，相对于直线模组、电缸等设备，其高度的控制更加容易，且不需要结合传感器来进行升降位置的调整，结构更加精简。

附图说明

图 1 是本发明的立体图（图中隐去了部分框架的结构）；

图 2 是本发明的顶升装置的剖视图；

图 3是本发明的抵靠装置的主视图；

图4是本发明的抵靠装置的侧视图；

图5是本发明的送料装置的俯视图；

图6是本发明的送料装置的侧视图；

图7是本发明的上料装置的侧视图；

图8是本发明的送料器、料盘的侧视图；

图9 是本发明的抬升装置的侧视图。

具体实施方式

本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

在方案的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。并且，在方案的描述中，以操作人员为参照，靠近操作者的方向为近端，远离操作者的方向为远端。

下面结合附图对本发明揭示的顶升式快速组装机，其包括固定机构，用于将第二构件位置固定

顶升装置1，能够承载第一构件10并驱动第一构件10套装至位置固定的第二构件20的轴上，其包括顶块11，具有承载并限定第一构件的结构；

升降机构12，连接所述顶块11并至少驱动其往复升降；

浮动机构13，连接在顶块11和升降机构12之间，能够使所述顶块11相对升降机构12摆动。

工作时，如附图1所示，所述第一构件10以电机皮带轮为例，第二构件以半成品电机为例，具体是将第一构件10组装到半成品电机的转子轴上，当所述第一构件的孔或槽和第二构件不处于共轴状态时，第一构件10的上移会受到第二构件20的阻碍，此时，所述浮动机构13使所述顶块11能够进行微小幅度的摆动或倾斜，从而能使其上的第一构件的槽或孔有效的适应第二构件20上的转子轴的状态，使它们保持共轴状态，进而快速、轻松的实现两个构件的组装，优选的实施例中，如附图1所示；

具体来看，所述顶块11为与第一构件上的插槽匹配的仿形构造，并且其顶部中心位置形成有一槽或孔，其上部区域可插接到所述插槽中，从而使第一构件限位于顶块11上，并且在后续组装时，不会对第一构件10进入到所述第二构件的轴上产生干涉，便于组装。

如附图2所示，所述升降机构12包括固定在框架上的气缸固定板121，所述气缸固定板121上垂设有气缸122，所述气缸122的活塞杆可穿过所述气缸固定板121并连接一转接件123，所述转接件123连接一与所述气缸固定板121平行的顶板124，所述顶板124上设置有一组导向杆125，所述导向杆125可滑动地插接在所述气缸固定板121上设置的轴套126中从而实现导向。

如附图2所示，所述浮动机构13包括设置在所述升降机构12的顶板124上方的限位套131及反装于所述限位套131中的交叉滚子轴承132，所述交叉滚子轴承132连接被所述限位套131限位的顶块11，所述顶块11的外侧壁与所述限位套131的内壁之间设置有至少一O型圈133。

工作时，所述顶块11可相对所述限位套131进行微小幅度的摆动，同时在摆动后，由于O型圈133的反作用力，从而顶块11可以在微调后，快速恢复到定心状态，从而使调整后，第一构件和第二构件保持在共轴状态。

另外，在所述顶升装置1驱动第一构件10与第二构件20接触后，会向所述第二构件施加向上的推力，此时，需要通过反方向的作用力以保证所述第二构件保持固定。

对应的，如附图1所示，所述的顶升式快速组装机还包括抵靠装置2 ，能够从第二构件的上方施加下压力使其固定在承载面上，如附图3所示，其包括设置在安装架上的压头21，所述压头21包括安装座211，所述安装座211的底部插槽中插接一下压柱212，并且所述下压柱212的侧壁处开设有槽，其通过一穿过所述插槽的槽壁且延伸到所述下压柱212的槽的螺栓固定在所述安装座211上，所述安装座211连接在一安装板22的底面，所述安装板22的顶面中心位置垂设有连接轴23，所述连接轴23所述连接轴23连接气缸24的伸缩，所述安装板22上还设置有导向柱，所述导向柱可滑动地插接在安装架上的导向套的通孔中。

由于上顶时，第一构件对第二构件施加的上顶力全部由所述气缸24来承载，此时如气缸24的压力不足，就容易造成第二构件移动，影响组装精度，另一方面过大的顶升力也对气缸的活塞杆和连接轴23造成不利影响，鉴于此，所述抵靠装置2还包括支撑机构，用于在所述气缸24处于伸出状态时，通过在所述安装板22和安装架之间增加支撑结构，从而来使上顶力由所述支撑机构来承担，从而减小对气缸24的影响。

具体的，如附图3、附图4所示，所述支撑机构包括设置在所述安装架上的与所述安装板22平行的顶板25，所述顶板25的底部对称且保持间隙的设置有一对导向件26，它们与所述顶板25构成一镂空导向槽，所述镂空导向槽延伸经过所述连接轴23且其中可滑动地卡接一U形支撑块27，所述U形支撑块27的开口端朝向所述连接轴23且连接一可驱动其在所述镂空导向槽中往复滑动的气缸28，并且在所述连接轴23的外周还套装有固定在所述安装板22的顶面的垫块29，在所述气缸24的活塞杆处于伸出状态下，所述U形支撑块27可移动至所述顶板25及安装板22之间，并且其顶面与所述顶板25的底面抵靠，其地面与所述垫块29的顶面抵靠，所述连接轴23位于所述U形支撑块27的U形槽中。

为了便于将所述第一构件移动到所述顶升装置1上，以提高自动化程度，如附图1、附图5所示，所述的顶升式快速组装机还包括送料装置3，用于将第一构件移动至所述顶升装置1的顶块11上，其包括可进行纵向Z和第一方向X移动的送料板31，所述送料板31的前端设置有用于放置第一构件的限位孔32，当所述送料板31前伸时，所述限位孔32位于所述顶块11的上方，且它们共轴，并且所述限位孔32的前端为开口结构321，从而便于所述送料板31将其上的第一工件置于所述顶块11上后，之间缩回，有利于加快动作速率。

具体来看，如附图5、附图6所示，所述送料板31的后端设置于一顶升气缸33的活塞杆上，所述顶杆气缸33设置于一滑台34上，所述滑台34可滑动地设置于两条沿第一方向X延伸的导轨35上，并且所述滑台34连接驱动其沿所述导轨35往复滑动的直线导轨36，当然，也可以是气缸或电缸或油缸等其他可以驱动其沿直线运动的装置或机构；并且，在所述滑台34的两端还分别设置有一对与所述滑台34的前后端面位置对应的缓冲器37及定位柱38 。

另外，如附图1、附图7所示，所述的顶升式快速组装机还包括上料装置4，用于将第一构件移动到所述送料装置3上，所述上料装置4包括可进行纵向Z、第一方向X、第二方向Y移动的三爪卡盘41，所述三爪卡盘41通过两个动力输出件移动方向相同的驱动气缸42驱动进行纵向Z移动，所述三爪卡盘三个夹爪向背的端面为仿形面，优选为弧形面。

详细来说，所述三爪卡盘41设置于一面板43的底部，所述面板43设置于第一气缸421的动力输出件上，所述第一气缸421设置于转接板44上，所述转接板44设置于第二气缸422的动力输出件上，所述第二气缸422设置于转接架45上，所述转接架45设置于一沿第一方向X延伸的第一电缸或第一直线导轨46的动力输送件上，所述第一电缸或第一直线导轨46可滑动地设置于两条沿第二方向Y延伸的导轨47上，其中所述第二方向Y、第一方向X及纵向Z两两垂直，并且所述第一电缸或第一直线导轨46连接驱动其沿所述导轨47往复滑动的第二电缸或第二直线导轨48。

当然，在其他实施例中，所述三爪卡盘41也可以设置在其他能够驱动其进行上述三个方向移动的机构和装置上，例如三爪卡盘41可以设置在六轴机械手上，或者也可以由三个沿上述三个方向X、Y、Z延伸的电缸或直线导轨组装而成等结构，在此不再赘述。

进一步为了快速的控制所述三爪卡盘41的取料动作，在所述面板42上还设置有用于确定所述三爪卡盘下方的料盘上是否有第一构件的激光传感器49。

更进一步，如附图1、附图8所示，所述的顶升式快速组装机还包括供料器5，所述供料器5包括可自转地转盘51，所述转盘51位于所述送料板的上方，所述转盘51的底部连接驱动其自转的旋转驱动装置53，其优选采用电机+减速器+蜗轮蜗杆减速器构成的结构进行驱动，其也可以由旋转气缸或电机+减速器等可行的结构进行驱动。

所述转盘51上具有至少两个用于放置料盘的承载位52，优选的，所述承载位52为6个，并且对称分布于所述转盘51的两侧，每个所述承载位52通过四个可与料盘6的四个侧面抵靠的限位锥54限定位置，并且每个料盘6上具有多排限位锥台61及用于抓取的把手62。

另一方面，为了提高设备的集成度和自动化程度，如附图1所示，所述顶升式快速组装机还包括用于将第二构件20输送到所述顶块11上方并与所述顶块11共轴的输送线7，其可以是已知的各种具有输送功能的结构，在此不再赘述，在进行第二构件输送时，将第二构件限位于料盘上，将料盘置于输送线上整体输送。

优选的，如附图1所示，所述输送线7具有镂空输送通道，并且在所述镂空输送通道的下方还设置有抬升装置8，所述抬升装置8用于在组装前，将所述输送线7上的料盘9抬升一定高度后与所述输送线7脱离，所述料盘9上设置有用于所述顶块11上的第一构件通过的孔，由于在组装过程中，是第一构件10向第二构件20施加向上的顶升力，因此对所述抬升装置8的支撑强度要求较小。

优选的结构中，如附图9所示，所述抬升装置8包括顶升气缸81及位于其活塞杆上的顶板82，所述顶板82上设置有供所述顶块11上的第一构件通过的孔，且所述顶板82的四个顶角位置设置有与料盘9底部的槽匹配的定位销85，所述顶板82通过一组立柱83和导向套84配合进行导向。

在组装机的运行过程中，可以通过各种传感器结合PLC系统（图中未示出）来控制各气缸、电机等动力部件的启停和工作状态的切换，当然也可以通过其他方式进行控制，此处为已知技术，不再赘述。

上述的顶升式快速组装机组装时，其工作过程如下：

S0,所述输送线7将一载有第二构件20的料盘9输送至其上的第二构件与所述顶块11共轴时停止，接着，所述抬升装置8启动将所述料盘9抬升与所述输送线7分离；与此同时或在这之前或之后，所述上料装置4中的三爪卡盘41移动到一个第一构件的上方且与第一构件共轴，所述第一气缸421或第二气缸422的活塞杆伸出，使所述三爪卡盘41的夹爪插入到所述第一构件的中心孔中，接着所述三爪卡盘41扩张，将所述第一构件抓取，所述第一电缸或第一直线导轨46和/或第二电缸或第二直线导轨48启动使所述三爪卡盘41移动到所述送料装置3的限位孔的上方并且使它们共轴，随后，所述第一气缸421或第二气缸422的活塞杆均伸出，所述三爪卡盘41收缩后复位，将第一构件置于所述送料板31上。

S1，所述直线导轨36驱动送料板31伸出并移动到所述顶升装置的顶块11的正上方，接着所述顶升气缸33的活塞杆收缩从而使所述限位孔32上的第一构件置于所述顶块11上，然后所述直线导轨36驱动所述送料板31缩回复位，等待再次接料上料。

S2，所述抵靠装置2的气缸24驱动所述压头21向其正下方的位于料盘9的承载面上的第二构件施加下压力使其固定且是其上的轴（转子轴）与顶块11共轴。

S3，所述支撑机构的气缸28驱动所述U形支撑块27向所述连接轴23方向移动且移动至所述垫块29与顶板25之间，从而在组装时，为第二构件提供稳定的支撑。

S4，所述顶升装置1的气缸驱动所述顶块11带动所述第一构件（皮带轮）向上抬升至与第二构件9（电机轴）组装在一起，完成组装后，各部件复位，重复进行组装。

本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.顶升式快速组装机，其特征在于：所述顶升式快速组装机用于皮带轮与半成品电机的转子轴组装，所述顶升式快速组装机包括：

固定机构，用于将第二构件位置固定；

顶升装置（1），能够承载第一构件并驱动其套装至位置固定的第二构件的轴上，其包括：

顶块（11），具有承载并限定第一构件的结构；

升降机构（12），连接所述顶块（11）并至少驱动其往复升降；

浮动机构（13），连接在顶块（11）和升降机构（12）之间，使所述顶块（11）能够相对升降机构（12）摆动；

所述浮动机构（13）包括设置在所述升降机构（12）上的限位套（131）及反装于所述限位套（131）中的交叉滚子轴承（132），所述交叉滚子轴承（132）连接被所述限位套（131）限位的顶块（11），所述顶块（11）的外侧壁与所述限位套（131）的内壁之间设置有至少一O型圈（133）；

所述固定机构包括抵靠装置（2），能够从第二构件的上方施加下压力使其固定在承载面上，其包括压头（21），所述压头（21）连接安装板（22），所述安装板（22）通过连接轴（23）连接气缸（24）；

所述抵靠装置（2）还包括支撑机构，所述支撑机构包括顶板（25），所述顶板（25）与设置在其上的导向件（26）构成一镂空导向槽，所述镂空导向槽延伸经过所述连接轴（23）且其中可滑动地卡接一U形支撑块（27），在所述气缸（24）的活塞杆处于伸出状态下，所述U形支撑块（27）可移动至所述顶板（25）和安装板（22）之间；

所述顶升式快速组装机还包括送料装置（3），用于将第一构件移动至所述顶升装置（1）的顶块（11）上，其包括可进行纵向（Z）和第一方向（X）移动的送料板（31），所述送料板（31）的前端设置有用于放置第一构件的限位孔（32），所述限位孔（32）的前端具有小于顶块外径的缺口；

所述顶升式快速组装机还包括上料装置（4），用于将第一构件移动到所述送料装置（3）上；所述上料装置（4）包括可进行纵向（Z）、第一方向（X）、第二方向（Y）移动的三爪卡盘（41），所述三爪卡盘的三个夹爪（411）背向的端面为仿形面；所述三爪卡盘（41）通过两个动力输出件移动方向相同的驱动气缸（42）驱动进行纵向（Z）移动；

所述顶升式快速组装机还包括供料器（5），所述供料器（5）包括可自转地转盘（51），所述转盘（51）上具有至少两个用于放置料盘的承载位（52）。

2.根据权利要求1所述的顶升式快速组装机的组装方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1，将第一构件置于顶升装置上；

S2，抵靠装置的压头向其正下方的位于承载面上的第二构件施加下压力使其固定；

S3，支撑机构的U形支撑块移动至顶板与安装板之间；

S4，顶升装置驱动第一构件抬升至与第二构件组装在一起。