CN109014906B - 行星齿轮组件自动组装机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械零件自动装配领域，具体为一种行星齿轮组件自动组装机，可完全替代人工完成行星齿轮组件的组装。包括自动排序机构；对排序后的圆柱滚子定量分送至装配工位的定量分送机构；将排序后的圆柱滚子装填到行星齿轮内孔里的自动装填机构；装填圆柱滚子时对行星齿轮进行定位的齿轮定位机构；物料料仓逐级抬升送料机构；五套大小垫片的储料和送料机构以及间歇传送机构。本发明可使圆柱滚子由散乱的无序状态变为按一定顺序排列的有序状态，排序后的圆柱滚子自动有序地被推送至加工或装配工位，并且被送至自动装填机构；同时装配零件储料筒的自动送料，储料仓自动转位和逐级抬升送料；零件组装后组件自动依次移开组装工位。

Description

行星齿轮组件自动组装机

技术领域

本发明涉及机械零件自动装配领域，具体为一种行星齿轮组件自动组装机，可完全替代人工完成行星齿轮组件的组装。

背景技术

在变速箱装配中，行星变速机构中的5组行星齿轮组件在装入行星机构之前需由人工组装，组装的难点在于行星齿轮内孔的两排24粒圆柱滚子的装填，人工装填圆柱滚子的速度是影响行星齿轮组件装配的瓶颈。按照现在每天两班500套行星变速机构的生产进度要求，每班需要2-3个人才能完成1500套行星齿轮组件的组装。费时费力，工人劳动强度大，装配精度还不能保证。

具体而言，在变速箱装配中，行星变速机构中的5组行星齿轮组件在装入行星机构之前需由人工组装，组装的难点在于行星齿轮内孔的两排24粒圆柱滚子的装填，人工装填圆柱滚子的速度是影响行星齿轮组件装配的瓶颈。按照每天300套行星变速机构的生产进度要求，需要2-3个人才能完成1500套行星齿轮组件的组装，每完成一件行星齿轮组件的组装所需时间约8-12秒。表1为行星齿轮组装顺序图，图1为行星齿轮组件组装后的剖面图，一到八代表组装顺序。

发明内容

本发明为解决目前行星变速机构中的5组行星齿轮组件采用人工组装导致效率低下的技术问题，提供一种行星齿轮组件自动组装机。

本发明是采用以下技术方案实现的：一种行星齿轮组件自动组装机，包括能够对无序散乱的圆柱滚子排序的自动排序机构1；对排序后的圆柱滚子定量分送至装配工位的定量分送机构2；将排序后的圆柱滚子装填到行星齿轮内孔里的自动装填机构3；装填圆柱滚子时对行星齿轮进行定位的齿轮定位机构4；物料料仓逐级抬升送料机构5；五套大小垫片的储料和送料机构6；装配工位的间歇传送机构7；还包括对上述机械机构进行控制的气动系统和电气系统14；

所述自动排序机构包括一个设有斜面的支架，支架的顶部安装有料槽101；支架斜面上固定有倾斜设置的梳齿滑槽板104，梳齿滑槽板104的上端沿与料槽101的一侧上端对接；料槽101底部呈开口状，开口内靠近梳齿滑槽板104的内侧边上安装有与开口相配且沿该侧边斜向上下运动的喂料板102；梳齿滑槽板104上表面设有相互平行的多条沿斜面上下走向的滑槽108；支架上在位于梳齿滑槽板104下端的位置处设有有序料接料器107；在梳齿滑槽板104靠近料槽101的部分的上方还安装有一个斜向上下运动的无序料回送板103；无序料回送板103的左右两侧滑动安装在梳齿滑槽板104的左右两侧的支架上；所述无序料回送板103与梳齿滑槽板104的滑槽108底部之间的间隙仅能容纳一列圆柱滚子9躺倒通过；所述有序料接料器107为一轴线呈水平设置且轴线与滑槽108走向垂直的长轴状结构，该结构上设有与其轴线平行且贯穿整个有序料接料器107的凹槽110；所述凹槽110开口斜向上正对梳齿滑槽板104的滑槽108的下端，凹槽110朝下的一侧呈凸起状结构；所述有序料接料器107在外部动力驱动下绕轴线转动使凹槽110内的圆柱滚子9排列呈竖直状且凸起状结构阻挡滑槽108内的圆柱滚子9下滑；支架上在位于有序料接料器107一端的位置处设有一个用于推送竖直且排序后的圆柱滚子12的排序推料头106，所述排序推料头106与有序料接料器107轴线平行且能够沿着凹槽110往复运动；

定量分送机构2包括顺次排列相接的有序料送料槽214、第一和第二定量分送料槽204、207；两个定量分送料槽底部分别设有第一分送料槽转轴203和第二分送料槽转轴208，两个定量分送料槽均通过相应的电机或气缸推动绕分送料槽转轴转动；还包括第一送料料槽201和第二送料料槽206；对应第二定量分送料槽207末端的位置设有到位开关209；第一和第二定量分送料槽204、207绕各自转轴转动后分别与第一送料料槽201和第二送料料槽206对接；第一送料料槽201和第二送料料槽206的另一端分别对应一个自动装填机构；第一和第二定量分送料槽204、207分别配有第一推料头210和第二推料头211；有序料送料槽214与有序料接料器107不设排序推料头106的一端相对接；

自动装填机构3包括第一自动装填机构31和第二自动装填机构32；每个自动装填机构包括底座314以及连接在底座314顶部的环形的底板313；底板313与底座314之间呈空腔且作为物料装填位；底板313上方固定有上下贯通的滚子腔体301；滚子腔体301的顶部连接有环绕滚子腔体301中心对称排列的多根支撑杆315，支撑杆315的顶部之间固定有支承板307，支承板307中心固定有一个活塞杆朝下设置的滚子装填气缸；滚子装填气缸的活塞杆连接有一个空心轴305，所述空心轴305的顶端呈圆盘状且圆盘状结构的周圈下方连接有环绕空心轴305中心对称排列的连接杆308，所述连接杆308的下端伸至滚子腔体301内且下端共同连接有压环310；还包括位于圆盘状结构下方且套在空心轴305外并与空心轴305间隙配合的腔体中心轴302，所述腔体中心轴302在位于空心轴305下方的部分的截面呈“H”型结构，“H”型结构与滚子腔体301之间且靠近底部的位置配设有一环形托板312，“H”型结构的外侧壁、滚子腔体301内壁、环形托板312以及压环310之间的空间构成圆柱滚子装填位；腔体中心轴302靠近其顶部的外壁周圈固定有外卡簧309；所述空心轴305内部套设有一个小轴303，空心轴305中上部内壁设有限位台阶，小轴303在空心轴305内部的部分套设有弹簧304；小轴303的前端向下伸出空心轴305前端口且活动穿过“H”型结构的横板，小轴303的前端在穿过“H”型结构的横板后通过一个限位螺栓316实现限位；所述弹簧304限位于空心轴305前端口与限位台阶之间；“H”型结构在位于环形托板312下方的外壁固定有弹性胶圈311；滚子腔体301内壁绕过连接杆308向内凸出至腔体中心轴302外侧和连接杆308内侧，该凸出部分向上延伸形成位于外卡簧309下方的限位延伸段；所述环形托板312由两段在气缸控制下实现开合的部分组成，滚子腔体301底部与环形托板312对应的位置开有供环形托板312水平进入及开合的缝隙，环形托板312的两部分由该缝隙伸入滚子腔体301内部；滚子腔体301外壁对应圆柱滚子装填位的位置开有滚子入口；第一送料料槽201和第二送料料槽206分别对应两个自动装填机构的滚子入口；

对于第一自动装填机构31，圆柱滚子装填位装填有圆柱滚子9时，外卡簧309与限位延伸段之间有间距；对于第二自动装填机构32，圆柱滚子装填位装填有圆柱滚子9时，外卡簧309卡在限位延伸段上方；

物料料仓逐级抬升送料机构5包括行星齿轮储料仓、自动转位和定位机构、逐级抬升和快速返回机构；所述行星齿轮储料仓包括由固定座501支撑且能水平旋转的圆形料盘502，圆形料盘502上环绕其中心等间距设有由若干个间隔物料的分割柱503所形成的多个分料仓，每个分料仓垂直储存数个物料；圆形料盘502的下方周圈等间距环绕其中心设有与分料仓数量相同且一一对应的转位定位圆柱504；所述自动转位和定位机构包括安装在圆形料盘502旁的料仓转位气缸505以及料仓定位气缸506；所述料仓转位气缸505的活塞杆前端安装有一个与转位定位圆柱504相配合的返回式转位棘爪507；料仓转位气缸505的缸体前端还固定有用于使返回式转位棘爪507复位的挡铁521；所述料仓定位气缸506的活塞杆前端安装有对转位定位圆柱504进行限位的定位块508；

所述逐级抬升和快速返回机构包括抬升高度控制杆509、全行程返回气缸510、逐级抬升气缸511、上升锁止气缸512、返回式棘爪513、复位弹簧514和返回挡铁515；所述抬升高度控制杆509为一对且竖直设在圆形料盘502其中一个分料仓下方，全行程返回气缸510位于一对抬升高度控制杆509之间且其缸体顶端固定有一个与固定座501相连接的支撑板517，抬升高度控制杆509以及全行程返回气缸活塞杆516活动穿过支撑板517以及固定座501设置，全行程返回气缸510的活塞杆自由伸出且可控收回；抬升高度控制杆509以及全行程返回气缸活塞杆516的顶部共同连接有抬升托板518，圆形料盘502上对应每个分料仓均开有供抬升托板518穿过的孔；抬升高度控制杆509自上而下开有多个间隔相同的等分槽519；逐级抬升气缸511安装在全行程返回气缸510的缸体上且其活塞杆朝上并安装有一对返回式棘爪513；所述返回式棘爪513能够分别两个卡入两个抬升高度控制杆509等分槽519内并推动抬升高度控制杆509逐级抬升；用于使返回式棘爪513回位的一对返回挡铁515安装在逐级抬升气缸511的缸体上方；所述每个返回式棘爪513与逐级抬升气缸511的活塞杆之间还连接有复位弹簧514；上升锁止气缸512水平固定在支撑板517上且其活塞杆连接有能够卡入等分槽519的单向锁止棘爪520；抬升托板518升到最高位时作为物料料仓逐级抬升送料机构5的送料位；

所述储料和送料机构6包括五个顺次排列的垫片储料筒，依次作为1、2、4、6、7工位，五个垫片储料筒分别配有垫片送料机构；第1、7工位为大垫片储料筒61，2、4、6工位为小垫片储料筒62；

所述间歇传送机构7包括间歇运行的传送带71，所述传送带71走向与五个顺次排列的垫片储料筒排列走向平行且位于物料料仓逐级抬升送料机构5与五个顺次排列的垫片储料筒之间；所述第一自动装填机构31位于第2和第4工位垫片储料筒之间且位于传送带71上方，第二自动装填机构32位于第4和第6工位垫片储料筒之间且位于传送带71上方，第一和第二自动装填机构31、32分别作为第3和第5工位；传送带71穿过自动装填机构的底板313与底座314之间的空腔；物料料仓逐级抬升送料机构5的送料位正对第2工位设置；所述垫片送料机构包括水平设在每个垫片储料筒背向传送带71的位置上的垫片送料板63，各个垫片储料筒侧壁靠近底部的位置在朝向传送带71以及背对传送带71的方向上均水平开有垫片出料孔64，所述垫片送料板63通过垫片出料孔64将垫片推送至传送带71或其上的行星齿轮上；第2工位的垫片储料筒处还设有行星齿轮送料机构；所述行星齿轮送料机构包括水平设置在第2工位的垫片储料筒两侧的用以推动送料位上的行星齿轮进入传送带71上的齿轮送料架65，其中1、2、6、7工位的四个垫片送料板63以及齿轮送料架65通过1、2、6、7垫片和齿轮送料连杆66相连接并由1、2、6、7工位垫片和2工位齿轮送料气缸67驱动实现联动；传送带71的水平位置低于垫片出料孔64水平位置；

所述齿轮定位机构4同时对位于两个自动装填机构装填位上的行星齿轮进行定位且齿轮定位机构4和环形托板312以及4工位的垫片送料板63联动。

首先由人工将适量的圆柱滚子放入圆柱滚子自动排序机构的料槽内、将多个行星齿轮放入行星齿轮分料仓、将装配所需的2种垫片分别放入垫片送料机构对应的5个储料筒中，按动循环按纽开始组装，以后随着料槽、料仓中零件的减少适时补充即可。

行星齿轮组件组装机的工作过程可分为4个工作单元，按顺序完成4个单元的动作为一个循环即组装一个行星齿轮组件。4个单元的工作过程简述如下：

Ⅰ单元：物料料仓逐级抬升送料机构

工作过程：行星齿轮（物料）料仓设计为可旋转的圆形料盘502，圆形料盘上垂直均匀分布着若干个间隔物料的分割柱503形成若干个分料仓，每个分料仓可垂直储存数个行星齿轮（或类似物料，如轴承），系统可以根据行星齿轮料仓的储料情况自动转位、定位并逐级抬升行星齿轮到装配预备工位等待送（取）料机构送到组装工位（传送带上），在分料仓清空并转到非工作位置后，即可补充料仓。

如图15~17所示，齿轮料仓需转位时料仓转位气缸505借助返回式转位棘爪507推动料仓下的转位定位圆柱504实现料仓转位，直到触发到位信号后气缸返回完成转位。此时料仓定位气缸506通过定位块508将其中一个转位定位圆柱504定位，进而实现对圆形料盘502的定位。返回式转位棘爪507在返回时由于触碰转位定位圆柱504而顺时针旋转，等到气缸返回至接近气缸缸底时返回式转位棘爪507被挡铁521阻挡而逆时针旋转，恢复至工作位置为下次工作做好准备。分料仓的行星齿轮转到工作位置时其下端的逐级抬升机构开始进行行星齿轮向上逐级抬升送料动作。

当逐级抬升气缸511处于初始位置时返回式棘爪513受返回挡铁515的作用与抬升高度控制杆509分离，当逐级抬升气缸511抬升时返回式棘爪513离开返回挡铁515被复位弹簧514压向抬升高度控制杆509，返回式棘爪513嵌入抬升高度控制杆的等分槽519内，逐级抬升气缸511抬升的同时将抬升高度控制杆509和全行程返回气缸活塞杆516一同抬升，每次抬升一个行星齿轮的高度后，上升锁止气缸杆前端的单向锁止棘爪520将抬升高度控制杆509锁止，逐级抬升气缸返回511等待下次抬升信号，当抬升到设计最高位（送料位）后，此分料仓的最后一个物料移送料仓清空，这时上升锁止气缸512带动气缸杆前端的单向锁止棘爪520返回，抬升高度控制杆509解除锁止后被全行程返回气缸510带动返回至初始位置，待行星齿轮料仓转到下一位置后逐级抬升机构重复上述动作，循环往复。

Ⅱ单元：圆柱滚子自动排序、定量分送、自动装填机构

自动排序机构的工作原理：如图7~9所示，由手工将圆柱滚子倒入料槽，喂料板102将圆柱滚子推升到倾斜设置的梳齿滑槽板104上，圆柱滚子躺倒并按滑槽108方向下滑，顺着梳齿滑槽板104滑向下端的有序料接料器107的凹槽110内，落入有序料接料器107内的圆柱滚子就会被排成直立有序的一排（有序料接料器转动之后），然后被排序推料头106推出有序料接料器107进入有序料送料槽214。被喂料板102推升到梳齿滑槽板104上的圆柱滚子一部分会按正确位置顺利地沿着滑槽108滑下，一部分无序的圆柱滚子在下滑过程中，被无序料回送板103向上运动回送到料槽内，等待再次被喂料板推升送料。

圆柱滚子定量分送机构是将排列成一列的圆柱滚子按一定数量分裂成两列（以上）的状态，然后被分别自动送入两套圆柱滚子自动装填机构内，在该机构下面轴承或行星齿轮内孔的两排圆柱滚子分下排和上排在两个工位被同时装入。

圆柱滚子装填的顺序是先进入定量分送机构，然后分别进入（下排、上排）圆柱滚子自动装填机构，之后被装填到行星齿轮或轴承内孔里。

定量分送料机构工作原理：如图10所示，圆柱滚子由有序料送料槽214进入两段长度相同的料槽（第一和第二定量分送料槽204、207），图中标号213表示此时处于分送料装置接料位置，到位开关209发讯后，第一和第二定量分送料槽204、207各自绕第一、第二分送料槽转轴203、208转动到分送料装置送料位置212的位置与第一、第二送料料槽201、206对接，在各自的推料头的作用下推入第一、第二自动装填机构31、32的滚子腔体内，分别装填轴承或行星齿轮的下排和上排圆柱滚子，第一和第二定量分送料槽又转回到与有序料送料槽214对接的位置（分送料装置借料位置213）等待下次送料。

自动装填装置工作原理：如图11、12所示，圆柱滚子被定量分送机构送入滚子腔体301（通过腔体上的滚子入口），腔体中心轴302相当于轴承或行星齿轮内圈的作用，圆柱滚子绕腔体中心轴302在滚子腔体内排成圆环状，环形托板312在圆柱滚子送入滚子腔体时起到托住圆柱滚子的作用，滚子在腔体内排列好后环形托板312打开，滚子在弹性胶圈311的阻力作用下不会自由下落；在第一滚子装填气缸306的作用下、腔体中心轴302、小轴303、弹簧304、空心轴305、连接杆308、压环310、弹性胶圈311及排列好的圆柱滚子一起下行至上排滚子的位置，腔体中心轴302受到滚子腔体限位延伸段的阻挡停止下行，在气缸的持续作用下空心轴305、连接杆308、压环310继续下行，将圆柱滚子压下使之脱离腔体中心轴302、弹性胶圈311，这样下排圆柱滚子完成了装填。下排圆柱滚子装填时装填机构中的腔体中心轴302有一段下行距离起到护送滚子到位的动作。装上排滚子时腔体中心轴302是固定的，滚子直接被压环压入轴承。图11为下排滚子装填机构结构图，图12为上排滚子装填机构结构图；二者结构稍有不同。下排的圆柱滚子装配时需要求装置具有护送功能，以防止圆柱滚子在从上到下装填过程中散开，导致装填失败。

Ⅲ单元：垫片储送和送料、行星齿轮送料和定位、圆柱滚子托板开合机构

工作过程：如图16、21、23所示Ⅰ单元分料仓中的行星齿轮或轴承在逐级抬升气缸511作用下抬升至送料位（最高位置）后发出到位信号给“1、2、6、7工位垫片和2工位齿轮送料”气缸67，在该气缸作用下（缸杆伸出）行星齿轮首先被推送（通过齿轮送料架65）到组装传送带71上，气缸返回（缸杆缩回）时1、2、6、7工位垫片被推送到传送带上或行星齿轮（或轴承）内孔中。与此同时，4工位的垫片送料板在4工位垫片送料、齿轮定位气缸41作用下（缸杆缩回）将4工位垫片送到传送带上齿轮内孔里，同时齿轮定位机构对3、5工位的行星齿轮进行定位并将两个工位的环形托板312打开，这时Ⅱ单元的自动装填机构将圆柱滚子装填到行星齿轮内孔，待Ⅱ单元的圆柱滚子装填动作完成后，4工位的垫片送料板、齿轮定位机构以及环形托板在4工位垫片送料、齿轮定位气缸41作用下（缸杆伸出）返回初始位置。Ⅲ单元的工作完成。

Ⅳ单元：行星齿轮组件间歇传送机构

工作过程：如图22所示，用于行星齿轮组件7个部装移送的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ单元按程序要求完成一个工作循环后，Ⅳ单元将各个7部装工位的部装件移送到下一个工位进行部装，经过7次（七个工位间歇移动）移送行星齿轮组件完成1个成品的组装。

进一步的，所述齿轮定位机构4包括一个正对4工位且位于传送带71下方的4工位垫片送料和齿轮定位气缸41；4工位垫片送料、齿轮定位气缸41的活塞杆由下方穿过传动带71并连接有水平设置的横杆42，横杆42的两端分别对应一个自动装填机构；横杆42的两端背向自动装填机构的一侧均连接有一个滚轮架43；所述环形托板312的两部分分别连接有一个环形托板控制板317，环形托板控制板317一端与环形托板312相连接，另一端绕环形托板控制板转轴318转动；所述滚轮架43位于两个环形托板控制板317之间且滚轮架43两侧均设有与两个环形托板控制板317相接触的滚轮；横杆42两端朝向自动装填装置的一侧均连接有一个齿轮V型定位块44。

图13、14中表示的是环形托板以及控制环形托板运动的机构，环形托板可在气缸及环形托板控制板的控制下实现开合的动作，合住时刚好形成一个环状结构，圆柱滚子排成环状结构，外侧被滚子内腔限位，内侧被H型结构外壁限位。其中图13为初始位置，在4工位垫片送料、齿轮定位气缸41的作用下，（气缸杆伸出位置）滚轮架的滚轮在初始位置压住环形托板控制板317的后端，使环形托板312处于闭合位置。与滚轮架43固定在一起的齿轮V型定位块44也处于初始位置；图14为工作位置，在4工位垫片送料、齿轮定位气缸作用下（气缸杆缩回位置），滚轮架43的滚轮在初始位置压住环形托板控制板317前端，使环形托板312处于打开位置，与滚轮架43固定在一起的齿轮V型定位块44也随着滚轮架的位置前移将行星齿轮定位于与其上方的圆柱滚子自动装填机构在同一轴线的位置。图11中滚子腔体内的圆柱滚子是刚被装入的，下方的圆柱滚子表示已经被压到下排。H型结构的横板基本与圆柱滚子的顶部齐平，外卡簧与限位延伸段的间距稍大于圆柱滚子的高度。图12中滚子腔体内的限位延伸段高度低于图11中的限位延伸段，并且在初始阶段就与外卡簧相接触。图12中位于下方的圆柱滚子是已经装填好的下排，等待滚子腔体内的圆柱滚子装在上排。

图11中可以看出滚子腔体下端水平开设的缝隙，箭头所指为环形托板312打开的方向。

本发明可实现的功能为：a.圆柱滚子由散乱的无序状态变为按一定顺序排列的有序状态；b.排序后的圆柱滚子自动有序地被推送至加工或装配工位；c.圆柱滚子的定量分送机构将圆柱滚子送入装配工位；d.装配零件（垫片）储料筒的自动送料；e.装配零件（行星齿轮）的储料仓自动转位和逐级抬升送料；f.装配零件（行星齿轮）的自动定位；g.零件组装后组件自动依次移开组装工位。

附图说明

图1 行星齿轮组件示意图。

图2本发明整机主视结构示意图。

图3本发明整机右视结构示意图。

图4本发明整机俯视结构示意图。

图5本发明整机后视结构示意图。

图6整机局部剖视图（俯视视角）。

图7 本发明所述自动排序机构俯视图。

图8本发明所述自动排序机构正视图。

图9本发明所述自动排序机构侧视图。

图10定量分送机构和自动装填机构俯视示意图。

图11第一自动装填机构的主视结构示意图。

图12第二自动装填机构的主视结构示意图。

图13齿轮定位机构以及环形托板的俯视结构示意图（初始位置）。

图14齿轮定位机构以及环形托板的俯视结构示意图（工作位置）。

图15物料料仓逐级抬升送料机构主视结构示意图。

图16物料料仓逐级抬升送料机构侧视结构示意图。

图17物料料仓逐级抬升送料机构俯视结构示意图（局部）。

图18为图16中抬升过程局部示意图。

图19本发明所述抬升架的俯视结构示意图。

图20 整机俯视结构示意图（Ⅱ单元）。

图21物料提升、装填机构、垫片储送料机构俯视结构示意图。

图22间歇传送机构正视结构示意图。

图23垫片送料、齿轮送料及齿轮定位相关气缸布置示意图。

图24本发明气动原理图之一。

图25本发明气动原理图之二。

1-自动排序机构，2-定量分送机构，3-自动装填机构，4-齿轮定位机构，5-物料料仓逐级抬升送料机构；6-储料和送料机构，7-间歇传送机构； 8-轴承或行星齿轮，9-圆柱滚子，10-垫片，10-a大垫片，10-b小垫片，11-无序散乱的圆柱滚子；12-排序后的圆柱滚子，13-行星齿轮组件成品；14-电气系统；

101-料槽，102-喂料板，103-无序料回送板，104-梳齿滑槽板，105-有序料护板，106-排序推料头，107-有序料接料器，108-滑槽，109-排序推料头气缸，110-凹槽,111-第一气缸，112-滑轮，113-绳子，114-牵拉器，115-第二气缸，116-齿条，117-齿槽，118-导向梳齿；

201-第一送料料槽，202-第一转动气缸，203-第一分送料槽转轴，204-第一定量分送料槽，205-第二转动气缸，206-第二送料料槽，207-第二定量分送料槽，208-第二分送料槽转轴，209-到位开关，210-第一推料头，211-第二推料头，212-分送料装置送料位置，213-分送料装置接料位置，214-有序料送料槽，215-第一推料头气缸，216-第二推料头气缸；

31-第一自动装填机构，32-第二自动装填机构；

301-滚子腔体，302-腔体中心轴，303-小轴，304-弹簧，305-空心轴，306-第一滚子装填气缸，307-支承板，308-连接杆，309-外卡簧，310-压环，311-弹性胶圈，312-环形托板，313-底板，314-底座，315-支撑杆，316-限位螺栓，317-环形托板控制板，318-环形托板控制板转轴，319-第二滚子装填气缸；

41-4工位垫片送料、齿轮定位气缸，42-横杆，43-滚轮架，44-齿轮V型定位块；

501-固定座，502-圆形料盘，503-分割柱，504-转位定位圆柱，505-料仓转位气缸，506-料仓定位气缸，507-返回式转位棘爪，508-定位块，509-抬升高度控制杆，510-全行程返回气缸，511-逐级抬升气缸，512-上升锁止气缸，513-返回式棘爪，514-复位弹簧，515-返回挡铁，516-全行程返回气缸活塞杆，517-支撑板,518-抬升托板，519-等分槽，520-单向锁止棘爪，521-挡铁，522-抬升架，523-销子；

61-大垫片储料筒，62-小垫片储料筒，63-垫片送料板，64-垫片出料孔，65-齿轮送料架，66-1、2、6、7垫片和齿轮送料连杆，67-1、2、6、7工位垫片和2工位齿轮送料气缸，68-垫片送料连杆，69-3、5工位定位精度调节块；

71-传送带，72-传送带间隙传送气缸，73-链轮，73a-大链轮，73b-小链轮，74-传送齿条，75-链条。

具体实施方式

在梳齿滑槽板104的中下部上方还固定一个有序料护板105，所述有序料护板105与梳齿滑槽板104之间的间距保证每个滑槽108内只能容纳一列圆柱滚子9通过。喂料板102下方的支架内安装有第一气缸111，第一气缸111的活塞杆通过连杆与喂料板102相连接，料槽101与梳齿滑槽板104相连接的位置左右两侧设有滑轮112，连杆通过绳子113绕过滑轮112并与无序料回送板103相连接，梳齿滑槽板104的后部还设有安装在有序料护板105上的牵拉器114，所述无序料回送板103通过绳子113与牵拉器114相连接。梳齿滑槽板104下方的支架内部安装有第二气缸115，第二气缸115的活动杆斜向朝下并连接有齿条116；有序料接料器107的凸起部分下方外缘开有与齿条116相啮合的齿槽117；无序料回送板103的上端还设有与梳齿滑槽板104上的滑槽108结构以及排列方式相同的导向梳齿118；梳齿滑槽板104底部的滑槽108之间也设有导向梳齿118。

料槽101远离梳齿滑槽板104的底板向上倾斜的倾角为10-15°；梳齿滑槽板104倾斜35-45°安装；梳齿滑槽板104与喂料板102呈90度夹角；梳齿滑槽板104的滑槽108呈V形槽；无序料回送板103与梳齿滑槽板104滑槽底部的间距为圆柱滚子9直径的1.1-1.3倍；有序料护板105为透明平板。

有序料护板105能够保证位于梳齿滑槽板104中下部的圆柱滚子9保持有序排列，由于梳齿滑槽板104末端设有有序料接料器107，在有序料接料器翻转时，梳齿滑槽板上的圆柱滚子会受到一定的挤压，因此有序料接料器可以有效防止这些圆柱滚子被挤乱，始终保持有序排列。

喂料板102推升到梳齿滑槽板104上的圆柱滚子一部分会按正确位置顺利地沿着滑槽滑下，与此同时无序料回送板103回送无序料的过程中会有一部分无序料被无序料回送板103前端的导向梳齿118校正后成为有序料又沿着梳齿板滑槽104滑下，落入有序料接料器107，且梳齿滑槽板下端的导向梳齿118分隔防止圆柱滚子倾倒，有序料接料器旋转到凹槽垂直向上后与导向梳齿分离，就可以被推送走；如此循环往复圆柱滚子由无序到有序被送入相应储料槽或装配工位。

如图9所示，第一气缸111带动喂料板102向上运动，喂料板102推动料槽内的圆柱滚子进入梳齿滑槽板104，与此同时在牵拉器114的带动下无序料回送板向下运动，圆柱滚子顺着梳齿滑槽板104向下滑动。第一气缸111向上运行结束后开始带动喂料板102向下运动，与喂料板102通过绳子113连接的无序料回送板向上运动，完成梳齿动作。由于有牵拉器的牵拉，当喂料板102再向上运动时，无序料回送板就沿着斜面向下运动回位。

第二气缸115通过齿条116与有序料接料器相啮合，由图9可以看出，有序料接料器107的凹槽110正好对准梳齿滑槽板滑槽的下端，将一排圆柱滚子接住。第二气缸115活塞杆向上运动，带动有序料接料器转动（图中看是顺时针转动），此时有序料接料器带着圆柱滚子转动到竖直位置（圆柱滚子呈竖直排列），然后位于有序料接料器107一端的推料头推动竖直排列的圆柱滚子沿与图9纸面垂直的方向运动，直到推送至有序料送料槽214内，这时排序推送头106返回初始位置，推送完成。

第一送料料槽和第二送料料槽、第一定量分送料槽和第二定量分送料槽所容纳的圆柱滚子正好是圆柱滚子上排或者下排中所容纳的滚子数目，因此当推料头将相对应的定量分送料槽或送料料槽中的滚子推到滚子腔体内时，这个推料头动作信号就可以通过相应的电气系统（电气控制柜）将信息传输至自动装填机构以及环形托板的气缸控制端，然后环形托板被打开，自动装填机构的气缸动作完成滚子的装填。实际工作时，两个圆柱滚子自动装填装置是分别同时完成两工位行星齿轮内孔圆柱滚子下排和下排装填的动作的。

转位定位圆柱504为8个，分割柱503数量为16个，构成8个分料仓；物料套在与转位定位圆柱504对应的分割柱503上，该分割柱503与其最邻近两侧的分割柱构成一个分料仓。所述逐级抬升气缸511的活塞杆连接有一个抬升架522，抬升高度控制杆509分别穿过抬升架522的长方形孔，所述返回式棘爪513安装在抬升架522内；复位弹簧514也位于抬升架522内。

图18中单向返回棘爪520不能顺时针转动，因此抬升高度控制杆509向上运动时，抬升高度控制杆509推动单向返回棘爪520逆时针转动，然后单向返回棘爪520将可以将抬升高度控制杆509卡住；但是如果上升锁止气缸512的活塞杆不收回的话，抬升高度控制杆509就不会下落。

传送带71上间隔相同距离设有分隔条，分隔条将传送带表面分割成若干个区间，作为垫片或行星齿轮的传送位。

链轮73包括大、小两个共轴的链轮73，大链轮73a有23齿，小链轮73b有16齿。所述定位块508呈V型；所述支撑杆215为4根。 3、5工位定位精度调节块69用于精确调节两个自动装填机构的位置，使圆柱滚子的装填更为准确。

图24、25为本发明所述气动原理图；其中全行程返回气缸510通过图24中的气路连接，可以实现其活塞杆随着逐级抬升气缸的动作和抬升高度控制杆509一同上升，而在升至最高位时，全行程返回气缸通过相应方向阀控制气路，带动抬升高度控制杆509快速返回。

图中各气缸在何时运行以及运行到某个行程就停止的过程，可以通过人工控制，也可以通过相应的行程开关配合相应的控制机构（电气系统、气动系统）实现，该控制过程是本领域技术人员所容易实现的，相应的程序是易于编写的。

Claims (10)

1.一种行星齿轮组件自动组装机，其特征在于，包括能够对无序散乱的圆柱滚子排序的自动排序机构（1）；对排序后的圆柱滚子定量分送至装配工位的定量分送机构（2）；将排序后的圆柱滚子装填到行星齿轮内孔里的自动装填机构（3）；装填圆柱滚子时对行星齿轮进行定位的齿轮定位机构（4）；物料料仓逐级抬升送料机构（5）；五套大小垫片的储料和送料机构（6）；装配工位的间歇传送机构（7）；还包括对上述机械机构进行控制的气动系统和电气系统（14）；

所述自动排序机构包括一个设有斜面的支架，支架的顶部安装有料槽（101）；支架斜面上固定有倾斜设置的梳齿滑槽板（104），梳齿滑槽板（104）的上端沿与料槽（101）的一侧上端对接；料槽（101）底部呈开口状，开口内靠近梳齿滑槽板（104）的内侧边上安装有与开口相配且沿该侧边斜向上下运动的喂料板（102）；梳齿滑槽板（104）上表面设有相互平行的多条沿斜面上下走向的滑槽（108）；支架上在位于梳齿滑槽板（104）下端的位置处设有有序料接料器（107）；在梳齿滑槽板（104）靠近料槽（101）的部分的上方还安装有一个斜向上下运动的无序料回送板（103）；无序料回送板（103）的左右两侧滑动安装在梳齿滑槽板（104）的左右两侧的支架上；所述无序料回送板（103）与梳齿滑槽板（104）的滑槽（108）底部之间的间隙仅能容纳一列圆柱滚子（9）躺倒通过；所述有序料接料器（107）为一轴线呈水平设置且轴线与滑槽（108）走向垂直的长轴状结构，该结构上设有与其轴线平行且贯穿整个有序料接料器（107）的凹槽（110）；所述凹槽（110）开口斜向上正对梳齿滑槽板（104）的滑槽（108）的下端，凹槽（110）朝下的一侧呈凸起状结构；所述有序料接料器（107）在外部动力驱动下绕轴线转动使凹槽（110）内的圆柱滚子（9）排列呈竖直状且凸起状结构阻挡滑槽（108）内的圆柱滚子（9）下滑；支架上在位于有序料接料器（107）一端的位置处设有一个用于推送竖直且排序后的圆柱滚子（12）的排序推料头（106），所述排序推料头（106）与有序料接料器（107）轴线平行且能够沿着凹槽（110）往复运动；

定量分送机构（2）包括顺次排列相接的有序料送料槽（214）、第一和第二定量分送料槽（204、207）；两个定量分送料槽底部分别设有第一分送料槽转轴（203）和第二分送料槽转轴（208），两个定量分送料槽均通过相应的电机或气缸推动绕分送料槽转轴转动；还包括第一送料料槽（201）和第二送料料槽（206）；对应第二定量分送料槽（207）末端的位置设有到位开关（209）；第一和第二定量分送料槽（204、207）绕各自转轴转动后分别与第一送料料槽（201）和第二送料料槽（206）对接；第一送料料槽（201）和第二送料料槽（206）的另一端分别对应一个自动装填机构；第一和第二定量分送料槽（204、207）分别配有第一推料头（210）和第二推料头（211）；有序料送料槽（214）与有序料接料器（107）的另一端相对接；

自动装填机构（3）包括第一自动装填机构（31）和第二自动装填机构（32）；每个自动装填机构包括底座（314）以及连接在底座（314）顶部的环形的底板（313）；底板（313）与底座（314）之间呈空腔且作为物料装填位；底板（313）上方固定有上下贯通的滚子腔体（301）；滚子腔体（301）的顶部连接有环绕滚子腔体（301）中心对称排列的多根支撑杆（315），支撑杆（315）的顶部之间固定有支承板（307），支承板（307）中心固定有一个活塞杆朝下设置的滚子装填气缸；滚子装填气缸的活塞杆连接有一个空心轴（305），所述空心轴（305）的顶端呈圆盘状且圆盘状结构的周圈下方连接有环绕空心轴（305）中心对称排列的连接杆（308），所述连接杆（308）的下端伸至滚子腔体（301）内且下端共同连接有压环（310）；还包括位于圆盘状结构下方且套在空心轴（305）外并与空心轴（305）间隙配合的腔体中心轴（302），所述腔体中心轴（302）在位于空心轴（305）下方的部分的截面呈“H”型结构，“H”型结构与滚子腔体（301）之间且靠近底部的位置配设有一环形托板（312），“H”型结构的外侧壁、滚子腔体（301）内壁、环形托板（312）以及压环（310）之间的空间构成圆柱滚子装填位；腔体中心轴（302）靠近其顶部的外壁周圈固定有外卡簧（309）；所述空心轴（305）内部套设有一个小轴（303），空心轴（305）中上部内壁设有限位台阶，小轴（303）在空心轴（305）内部的部分套设有弹簧（304）；小轴（303）的前端向下伸出空心轴（305）前端口且活动穿过“H”型结构的横板，小轴（303）的前端在穿过“H”型结构的横板后通过一个限位螺栓（316）实现限位；所述弹簧（304）限位于空心轴（305）前端口与限位台阶之间；“H”型结构在位于环形托板（312）下方的外壁固定有弹性胶圈（311）；滚子腔体（301）内壁绕过连接杆（308）向内凸出至腔体中心轴（302）外侧和连接杆（308）内侧，该凸出部分向上延伸形成位于外卡簧（309）下方的限位延伸段；所述环形托板（312）由两段在气缸控制下实现开合的部分组成，滚子腔体（301）底部与环形托板（312）对应的位置开有供环形托板（312）水平进入及开合的缝隙，环形托板（312）的两部分由该缝隙伸入滚子腔体（301）内部；滚子腔体（301）外壁对应圆柱滚子装填位的位置开有滚子入口；第一送料料槽（201）和第二送料料槽（206）分别对应两个自动装填机构的滚子入口；

对于第一自动装填机构（31），圆柱滚子装填位装填有圆柱滚子（9）时，外卡簧（309）与限位延伸段之间有间距；对于第二自动装填机构（32），圆柱滚子装填位装填有圆柱滚子（9）时，外卡簧（309）卡在限位延伸段上方；

物料料仓逐级抬升送料机构（5）包括行星齿轮储料仓、自动转位和定位机构、逐级抬升和快速返回机构；所述行星齿轮储料仓包括由固定座（501）支撑且能水平旋转的圆形料盘（502），圆形料盘（502）上环绕其中心等间距设有由若干个间隔物料的分割柱（503）所形成的多个分料仓，每个分料仓垂直储存数个物料；圆形料盘（502）的下方周圈等间距环绕其中心设有与分料仓数量相同且一一对应的转位定位圆柱（504）；所述自动转位和定位机构包括安装在圆形料盘（502）旁的料仓转位气缸（505）以及料仓定位气缸（506）；所述料仓转位气缸（505）的活塞杆前端安装有一个与转位定位圆柱（504）相配合的返回式转位棘爪（507）；料仓转位气缸（505）的缸体前端还固定有用于使返回式转位棘爪（507）复位的挡铁（521）；所述料仓定位气缸（506）的活塞杆前端安装有对转位定位圆柱（504）进行限位的定位块（508）；

所述逐级抬升和快速返回机构包括抬升高度控制杆（509）、全行程返回气缸（510）、逐级抬升气缸（511）、上升锁止气缸（512）、返回式棘爪（513）、复位弹簧（514）和返回挡铁（515）；所述抬升高度控制杆（509）为一对且竖直设在圆形料盘（502）其中一个分料仓下方，全行程返回气缸（510）位于一对抬升高度控制杆（509）之间且其缸体顶端固定有一个与固定座（501）相连接的支撑板（517），抬升高度控制杆（509）以及全行程返回气缸活塞杆（516）活动穿过支撑板（517）以及固定座（501）设置，全行程返回气缸（510）的活塞杆自由伸出且可控收回；抬升高度控制杆（509）以及全行程返回气缸活塞杆（516）的顶部共同连接有抬升托板（518），圆形料盘（502）上对应每个分料仓均开有供抬升托板（518）穿过的孔；抬升高度控制杆（509）自上而下开有多个间隔相同的等分槽（519）；逐级抬升气缸（511）安装在全行程返回气缸（510）的缸体上且其活塞杆朝上并安装有一对返回式棘爪（513）；所述返回式棘爪（513）能够分别两个卡入两个抬升高度控制杆（509）等分槽（519）内并推动抬升高度控制杆（509）逐级抬升；用于使返回式棘爪（513）回位的一对返回挡铁（515）安装在逐级抬升气缸（511）的缸体上方；所述每个返回式棘爪（513）与逐级抬升气缸（511）的活塞杆之间还连接有复位弹簧（514）；上升锁止气缸（512）水平固定在支撑板（517）上且其活塞杆连接有能够卡入等分槽（519）的单向锁止棘爪（520）；抬升托板（518）每抬升一个位置都是物料料仓逐级抬升送料机构（5）的送料位；

所述储料和送料机构（6）包括五个顺次排列的垫片储料筒，依次作为1、2、4、6、7工位，五个垫片储料筒分别配有垫片送料机构；第1、7工位为大垫片储料筒（61），2、4、6工位为小垫片储料筒（62）；

所述间歇传送机构（7）包括间歇运行的传送带（71），所述传送带（71）走向与五个顺次排列的垫片储料筒排列走向平行且位于物料料仓逐级抬升送料机构（5）与五个顺次排列的垫片储料筒之间；所述第一自动装填机构（31）位于第2和第4工位垫片储料筒之间且位于传送带（71）上方，第二自动装填机构（32）位于第4和第6工位垫片储料筒之间且位于传送带（71）上方，第一和第二自动装填机构（31、32）分别作为第3和第5工位；传送带（71）穿过自动装填机构的底板（313）与底座（314）之间的空腔；物料料仓逐级抬升送料机构（5）的送料位正对第2工位设置；所述垫片送料机构包括水平设在每个垫片储料筒背向传送带（71）的位置上的垫片送料板（63），各个垫片储料筒侧壁靠近底部的位置在朝向传送带（71）以及背对传送带（71）的方向上均水平开有垫片出料孔（64），所述垫片送料板（63）通过垫片出料孔（64）将垫片推送至传送带（71）或其上的行星齿轮孔内和齿轮端面上；第2工位的垫片储料筒处还设有行星齿轮送料机构；所述行星齿轮送料机构包括水平设置在第2工位的垫片储料筒两侧的用以推动送料位上的行星齿轮进入传送带（71）上的齿轮送料架（65），其中1、2、6、7工位的四个垫片送料板（63）以及齿轮送料架（65）通过1、2、6、7垫片和齿轮送料连杆（66）相连接并由1、2、6、7工位垫片和2工位齿轮送料气缸（67）驱动实现联动；传送带（71）的水平位置低于垫片出料孔（64）水平位置；

所述齿轮定位机构（4）同时对位于两个自动装填机构圆柱滚子装填位上的行星齿轮进行定位且齿轮定位机构（4）和环形托板（312）以及4工位的垫片送料板（63）联动。

2.如权利要求1所述的行星齿轮组件自动组装机，其特征在于，所述齿轮定位机构（4）包括一个正对4工位且位于传送带（71）下方的4工位垫片送料和齿轮定位气缸（41）；4工位垫片送料、齿轮定位气缸（41）的活塞杆由下方穿过传动带（71）并连接有水平设置的横杆（42），横杆（42）的两端分别对应一个自动装填机构；横杆（42）的两端背向自动装填机构的一侧均连接有一个滚轮架（43）；所述环形托板（312）的两部分分别连接有一个环形托板控制板（317），环形托板控制板（317）一端与环形托板（312）相连接，另一端绕环形托板控制板转轴（318）转动；所述滚轮架（43）位于两个环形托板控制板（317）之间且滚轮架（43）两侧均设有与两个环形托板控制板（317）相接触的滚轮；横杆（42）两端朝向自动装填装置的一侧均连接有一个齿轮V型定位块（44）。

3.如权利要求1或2所述的行星齿轮组件自动组装机，其特征在于，所述间歇传送机构（7）还包括设在传送带（71）下方的传送带间隙传送气缸（72）以及通过转轴支撑的链轮（73），传送带间隙传送气缸（72）的活塞杆水平连接有与链轮（73）啮合的传送齿条（74）；传送带（71）的驱动轮通过链条（75）与链轮（73）相连接。

4.如权利要求1或2所述的行星齿轮组件自动组装机，其特征在于，齿轮送料架（65）为一对且前端相向弯折或者连接在一起；1、2、6、7垫片和齿轮送料连杆（66）通过垫片送料连杆（68）与1、2、6、7工位垫片和2工位齿轮送料气缸（67）相连接。

5.如权利要求2所述的行星齿轮组件自动组装机，其特征在于，还包括一个主机架，所述自动排序机构（1）、定量分送机构（2）、自动装填机构（3）、齿轮定位机构（4）、物料料仓逐级抬升送料机构（5）、储料和送料机构（6）和间歇传送机构（7）均设在主机架上；自动排序机构（1）设在主机架的左侧，定量分送机构（2）的第一送料料槽（201）、第二送料料槽（206）、第一定量分送料槽（204）、第二定量分送料槽（207）以及有序料送料槽（214）均设在主机架的上表面中右侧；主机架上表面在位于第一送料料槽（201）和有序料送料槽（214）之间的位置开有孔，所述物料料仓逐级抬升送料机构（5）设在孔内；靠近该孔开有长口，所述传送带（71）设在长口内；五个垫片储料筒顺次排布于长口的另一侧；两个自动装填机构均位于长口上方，1、2、6、7工位垫片和2工位齿轮送料气缸（67）、4工位垫片送料和齿轮定位气缸（41）以及传送带间隙传送气缸（72）均位于主机架内部；用于驱动第一定量分送料槽（204）转动的第一转动气缸（202）、用于驱动第二定量分送料槽（207）转动的第二转动气缸（205）、分别用于驱动第一推料头（210）和第二推料头（211）的第一推料头气缸（215）及第二推料头气缸（216）均位于主机架右侧内部。

6.如权利要求1或2所述的行星齿轮组件自动组装机，其特征在于，在梳齿滑槽板（104）的中下部上方还固定一个有序料护板（105），所述有序料护板（105）与梳齿滑槽板（104）之间的间距保证每个滑槽（108）内只能容纳一列圆柱滚子（9）通过。

7.如权利要求6所述的行星齿轮组件自动组装机，其特征在于，喂料板（102）下方的支架内安装有第一气缸（111），第一气缸（111）的活塞杆通过连杆与喂料板（102）相连接，料槽（101）与梳齿滑槽板（104）相连接的位置左右两侧设有滑轮（112），连杆通过绳子（113）绕过滑轮（112）并与无序料回送板（103）相连接，梳齿滑槽板（104）的后部还设有安装在有序料护板（105）上的牵拉器（114），所述无序料回送板（103）通过绳子（113）与牵拉器（114）相连接；

梳齿滑槽板（104）下方的支架内部安装有第二气缸（115），第二气缸（115）的活动杆斜向朝下并连接有齿条（116）；有序料接料器（107）的凸起部分下方外缘开有与齿条（116）相啮合的齿槽（117）；

无序料回送板（103）的上端还设有与梳齿滑槽板（104）上的滑槽（108）结构以及排列方式相同的导向梳齿（118）；梳齿滑槽板（104）底部的滑槽（108）之间也设有导向梳齿（118）。

8.如权利要求7所述的行星齿轮组件自动组装机，其特征在于，料槽（101）远离梳齿滑槽板（104）的底板向上倾斜的倾角为10-15°；

梳齿滑槽板（104）倾斜35-45°安装；梳齿滑槽板（104）与喂料板（102）呈90度夹角；梳齿滑槽板（104）的滑槽（108）呈90度V形槽；无序料回送板（103）与梳齿滑槽板（104）滑槽底部的间距为圆柱滚子（9）直径的1.1-1.3倍；有序料护板（105）为透明平板。

9.如权利要求1或2所述的行星齿轮组件自动组装机，其特征在于，转位定位圆柱（504）为8个，分割柱（503）数量为16个，构成8个分料仓；物料套在与转位定位圆柱（504）对应的分割柱（503）上，该分割柱（503）与其最邻近两侧的分割柱（503）构成一个分料仓。

10.如权利要求1或2所述的行星齿轮组件自动组装机，其特征在于，所述逐级抬升气缸（511）的活塞杆连接有一个抬升架（522），抬升高度控制杆（509）分别穿过抬升架（522）的长方形孔，所述返回式棘爪（513）安装在抬升架（522）内；复位弹簧（514）也位于抬升架（522）内。

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