CN109940381A - 一种燃气表滚轮计数器的智能装配方法和装配生产线 - Google Patents

Abstract

一种燃气表滚轮计数器的智能装配方法和装配生产线，本发明的装配方法包括字轮串料；小齿轮串料；定位销钉合并字轮夹具和小齿轮夹具；外壳上料和安装；轴针上料和安装；外壳卡扣上料；装配生产线包括生产线柜台，生产线工作台，字轮组装模块，小齿轮组装模块，字轮和小齿轮定位模块，外壳组装模块，轴针组装模块，外壳卡扣组装模块，生产线工作台包括计数器定位夹具，链条和链条导轨，字轮组装模块包括字轮上料装置和字轮串料装置，小齿轮组装模块包括小齿轮上料装置和小齿轮串料装置，外壳组装模块包括外壳上料装置和外壳机械手，字轮和小齿轮轴针组装模块包括轴针上料装置和轴针串料装置，外壳卡扣组装模块包括卡扣上料装置和卡扣安装机械手。

Description

一种燃气表滚轮计数器的智能装配方法和装配生产线

技术领域

本发明涉及一种自动装配燃气表滚轮计数器的智能装配生产线，属于智能制造领域，尤其涉及一种燃气表滚轮计数器的智能装配方法和装配生产线。

背景技术

目前燃气表最核心的部位滚轮计数器的装配普遍采用的是人工装配或特殊工序采用独立专机装配的方式。由于滚轮计数器零件多，例如小齿轮和数字轮，数字轮表面标有0-9的数字，小齿轮与两数字轮啮合，小齿轮形状特殊，有两排外径不同的轮齿，滚轮计数器安装时要求保证各数字轮数字保持一致，小齿轮与各数字轮装配到位。要求工人具有娴熟的操技巧，耗时长，容易出错，劳动强度高，良品率低，装配效率低，装配质量低。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃气表滚轮计数器智能装配方法和装配生产线，以此来解决长期以来依靠工人装配燃气表滚轮计数器的工作模式，极大的提高了工作效率，实现智能制造。

本发明采取以下技术方案：

一种燃气表滚轮计数器智能装配方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)字轮上料和串料：字轮经过振动盘上料，由字轮串杆串料后，步进电机驱动回零橡胶刷轮旋转字轮，使字轮挡点接触到回零限位块，从而使所有字轮数字保持为零。

2)小齿轮上料和串料：小齿轮经过振动盘上料后，由小齿轮机械手夹持小齿轮摆放于竖直方向排列的水平方向可伸缩的夹持手臂上，通过小齿轮串杆串成竖直一列。

3)字轮和小齿轮工装夹具定位：通过销钉定位字轮夹具和小齿轮夹具的相对位置，使其与计数器中相对位置保持一致。

4)外壳上料和安装：外壳经过振动盘上料后，外壳安装机械手夹持外壳将其与完成串料的字轮和小齿轮装配好。

5)字轮和小齿轮轴针上料和串料：轴针经过振动盘上料后，通过与轴针上料方向平行的推杆和与轴针上料方向垂直的分布在轴针两侧的推杆与排列完整的字轮和小齿轮以及外壳的轴孔装配。

6)外壳卡扣上料和串料：外壳卡扣经过振动盘上料后，卡扣安装机械手夹持卡扣将其与外壳装配。

一种燃气表滚轮计数器智能装配生产线，其特征在于：所述智能装配生产线包括字轮上料和串料模块400，小齿轮上料和串料模块500，字轮和小齿轮工装夹具定位模块600，外壳上料和安装模块700，字轮和小齿轮轴针上料和串料模块800，外壳卡扣上料和串料模块900 以及生产线工作台300，所述装配工位依次分布在链条驱动轨道一侧。

所述字轮上料和串料模块400包括字轮振动盘409，字轮上料轨道401，字轮工装夹具 405，字轮串杆402，滑块403，橡胶回零限位块404，橡胶刷轮406，齿轮整位气缸407，字轮101从振动盘409中上料，从上料轨道401运行至字轮串杆402位置，由字轮串杆402将同一排位置的字轮101串成一列。同时整位气缸407驱动滑块403沿字轮串杆402滑动推动字轮101，保证字轮101之间的相对位置。此时，回零橡胶刷轮406驱动字轮101旋转，使字轮档点接触到回零限位块404，字轮101不再转动，显示数字为零。所述字轮串杆402将装配完成的字轮101摆放至字轮工装夹具405上，串杆402抽离出字轮101，所述字轮工装夹具405与链条底座302装配，由链条304驱动链条底座302至下个装配工位。

所述小齿轮上料和串料模块500包括小齿轮振动盘502，小齿轮夹持机械手504，小齿轮夹持模块505，小齿轮串杆505-2，竖直方向排列的水平方向可伸缩的夹持手臂505-1，小齿轮工装夹具501，小齿轮工装夹具机械手506，旋转转盘507。小齿轮104从小齿轮振动盘502 上料经过小齿轮上料轨道503运行，至小齿轮夹持机械手504下方，小齿轮夹持机械手504 自动夹持小齿轮104串在小齿轮串杆505-2上，完成该工序后，竖直方向排列的水平方向可伸缩的夹持手臂505-1自动伸出，夹持住小齿轮104，保证所述小齿轮104在竖直方向的位置，完成该工序后，小齿轮夹持机械手504重复上述工序，可伸缩夹持手臂505-1依次伸出夹持小齿轮104，保证同一列小齿轮之间的距离。当重复上述工序完成小齿轮104串料后，所述小齿轮夹持模块505包括完成串料的小齿轮沿竖直方向旋转90°将小齿轮104摆放至小齿轮工装夹具501上。所述小齿轮工装夹具501上设置有圆弧凹槽501-2，凹槽501-2半径为小齿轮大齿外径，用于安装小齿轮104，所述凹槽中设计有圆弧凸起501-1，所述圆弧凸起501-1与小齿轮104小齿匹配，用于保证所有小齿轮104保持相同的装配位置。完成上述小齿轮串料以及工装工序后，所述小齿轮工装夹具机械手506夹持小齿轮工装夹具501摆放至链条夹具底座302上，小齿轮串杆505-2抽离出小齿轮。链条304驱动链条夹具底座302将字轮工装夹具405和小齿轮工装夹具501运行至下个装配工位。

所述字轮和小齿轮工装夹具定位模块600包括定位销机械手臂601。所述定位销机械手臂601设置有水平布置的两根定位销，所述定位销与字轮工装夹具405定位销孔配合并驱动字轮工装夹具405沿着两侧滑轨滑动直至小齿轮工装夹具机械手506与字轮工装夹具405接触，此时，小齿轮104与字轮101的相对位置即为滚轮计数器中小齿轮与字轮的相对位置。

所述外壳上料和安装模块700包括外壳上料振动盘，上料轨道701，外壳安装机械手702，安装机械手滑动轨道703，所述外壳102沿上料轨道701运行至外壳安装机械手702正下方，所述机械手702夹持外壳102与安装在字轮工装夹具405的字轮101以及小齿轮工装夹具501 上的小齿轮104装配。

所述字轮和小齿轮轴针103上料和串料模块800包括轴针上料振动盘，轴针上料轨道，与轴针上料方向平行的推杆801，与轴针上料方向垂直的分布在轴针两侧的推杆802,803，轴针出料槽804。轴针103经过上料轨道运行至推杆802,803中间位置，分布在轴针103两侧的推杆802,803推动轴针103之间保持合理的间距，以便轴针103对准轴针出料槽804的两个轴孔，完成此工序后，与轴针上料方向平行的推杆801推动轴针103沿着轴针103上料方向运动，轴针103分别从轴针出料槽804两个轴孔穿过，所述轴针出料槽804轴孔与外壳102一侧的轴孔对齐，完成字轮101，小齿轮104以外壳102与轴针103的安装。

所述外壳卡扣上料和串料模块900包括外壳卡扣上料振动盘，外壳卡扣上料轨道901，卡扣安装机械手903,安装机械手滑动轨道902，所述卡扣安装机械手903可绕轴180°旋转，所述安装机械手903夹持卡扣105沿着滑动轨道902滑动并调整角度，将卡扣105卡入外壳 102中，完成所述滚轮计数器的装配。

所述生产线工作台300包括驱动链条304，链条驱动轨道305，驱动链条夹具底座302，所述驱动链条304为封闭链条，沿着驱动轨道305运动，通过驱动链条夹具底座302以及固定在底座302上的字轮101以及小齿轮104的工装夹具依次完成各工位的安装。

本发明的有益效果：与现有技术相比，采用全自动上料以及装配工艺流程，无需人工操作，避免了人工操作失误，极大的提高了生产效率。采用特殊工装设备，保证计数器所有字轮数字保持一致，以及采用特殊的工装夹具，保证小齿轮装配合理。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

图1为本发明的滚轮计数器智能生产线装配流程图；

图2为本发明的滚轮计数器智能生产线示意图；

图3为本发明的滚轮计数器的整体视图；

图4为本发明的滚轮计数器内部结构爆炸图；

图5为本发明的滚轮计数器智能生产线字轮上料以及串料模块；

图6为本发明的滚轮计数器智能生产线字轮回零模块；

图7为本发明的滚轮计数器智能生产线小齿轮上料以及串料模块；

图8为本发明的滚轮计数器智能生产线小齿轮上料以及串料模块局部放大视图；

图9为本发明的滚轮计数器智能生产线字轮和小齿轮工装夹具视图；

图10为本发明的滚轮计数器智能生产线字轮和小齿轮工装夹具放大视图；

图11为本发明的滚轮计数器智能生产线字轮和小齿轮工装夹具定位模块；

图12为本发明的滚轮计数器智能生产线外壳上料和安装模块；

图13为本发明的滚轮计数器智能生产线轴针上料及串料模块；

图14为本发明的滚轮计数器智能生产线外壳卡扣上料和串料模块；

图15为本发明的滚轮计数器智能生产线工作台；

其中：100为滚轮计数器，101为字轮，102为外壳，103为轴针，104为小齿轮，105为外壳卡扣；200为生产线工作台柜子；300为生产线工作台，301为工装夹具底座,302为驱动链条夹具底座，304为驱动链条，305为驱动轨道；400为字轮上料和串料模块，401为字轮上料轨道，402为字轮串杆，403为滑块，404为回零限位块，405为字轮工装夹具，406为回零橡胶刷轮，407为小齿轮整位气缸，408为固定板；500为小齿轮上料和串料模块，501 为小齿轮工装夹具，501-1为小齿轮圆弧凸起，501-2为小齿轮圆弧凹槽，502为小齿轮上料振动盘，503为小齿轮上料轨道，504为小齿轮夹持机械手，505为小齿轮夹持模块，505-1 为小齿轮夹持手臂，505-2为小齿轮串杆，506为小齿轮工装夹具机械手，507为旋转转盘； 600为字轮和小齿轮工装夹具定位模块，601为定位销机械手臂；700为外壳上料和安装模块， 701为上料轨道，702为外壳安装机械手，703为安装机械手滑动轨道；800为字轮和小齿轮轴针上料和串料模块，801为轴针上料方向平行的推杆，802,803为轴针上料方向垂直的分布在轴针两侧的推杆，804为轴针出料槽；900为外壳卡扣上料和串料模块，901为外壳卡扣上料轨道，902为安装机械手滑动轨道，903为安装机械手。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明的技术方案做进一步的解释说明。

如图1所示，一种燃气表滚轮计数器智能装配方法，其特征在于：包括以下步骤：

7)字轮上料和串料：字轮经过振动盘上料，由字轮串杆串料后，步进电机驱动刷轮旋转字轮，使字轮挡点接触到回零限位块，从而使所有字轮数字保持为零。

8)小齿轮上料和串料：小齿轮经过振动盘上料后，由小齿轮机械手夹持小齿轮摆放于竖直方向排列的水平方向可伸缩的夹持手臂上，通过小齿轮串杆串成竖直一列。

9)字轮和小齿轮工装夹具定位：通过销钉定位字轮夹具和小齿轮夹具的相对位置，使其与计数器中相对位置保持一致。

10)外壳上料和安装：外壳经过振动盘上料后，外壳安装机械手夹持外壳将其与完成串料的字轮和小齿轮装配好。

11)字轮和小齿轮轴针上料和串料：轴针经过振动盘上料后，通过与轴针上料方向平行的推杆和与轴针上料方向垂直的分布在轴针两侧的推杆与排列完整的字轮和小齿轮以及外壳的轴孔装配。

12)外壳卡扣上料和串料：外壳卡扣经过振动盘上料后，卡扣安装机械手夹持卡扣将其与外壳装配。

如图2所示，一种燃气表滚轮计数器智能装配生产线，包括滚轮计数器100，生产线工作台柜子200，生产线工作台300，字轮上料和串料模块400，小齿轮上料和串料模块500，字轮和小齿轮工装夹具定位模块600，外壳上料和安装模块700，字轮和小齿轮轴针上料和串料模块800，外壳卡扣上料和串料模块900。

如图3，图4所示，燃气表滚轮计数器100整体结构视图，包括字轮101，外壳102，轴针103，小齿轮104，卡扣105。所述字轮101上刻有0～9数字，相邻字轮101之间装配有小齿轮104，所述小齿轮104上设计有两种不同直径的轮齿，其中大小齿轮相间分布，所述字轮101与小齿轮104通过轴针103串联，外壳卡扣105卡接在外壳102上，从而将轴针103 以及字轮101和小齿轮104固定。

如图5、图6所示，所述字轮上料和串料模块400包括字轮振动盘409，字轮上料轨道401，字轮工装夹具405，字轮串杆402，滑块403，回零限位块404，回零橡胶刷轮406。字轮101从振动盘409中上料，从上料轨道401运行至字轮串杆402位置，由字轮串杆402将同一排位置的字轮101串成一列。同时小齿轮整位气缸407驱动滑块403沿字轮串杆402滑动推动字轮101，保证字轮101之间的相对位置。此时，橡胶刷轮406驱动字轮101旋转，使字轮档点接触到回零限位块404，字轮101不再转动，显示数字为零，所述字轮串杆402 将装配完成的字轮101摆放至字轮工装夹具405上，串杆402抽离出字轮101，所述字轮工装夹具405与链条底座302装配，由链条304驱动链条底座302至下个装配工位。

如图7、图8所示，所述小齿轮上料和串料模块500包括小齿轮振动盘502，小齿轮夹持机械手504，小齿轮夹持模块505，小齿轮串杆505-2，竖直方向排列的水平方向可伸缩的夹持手臂505-1，小齿轮工装夹具501，小齿轮工装夹具机械手506，旋转转盘507。小齿轮104从小齿轮振动盘502上料经过小齿轮上料轨道503运行，至小齿轮夹持机械手504下方，小齿轮夹持机械手504自动夹持小齿轮104串在小齿轮串杆505-2上，完成该工序后，竖直方向排列的水平方向可伸缩的夹持手臂505-1自动伸出，夹持住小齿轮104，保证所述小齿轮 104在竖直方向的位置，完成该工序后，小齿轮夹持机械手504重复上述工序，可伸缩夹持手臂505-1依次伸出夹持小齿轮104，保证同一列小齿轮之间的距离。当重复上述工序完成小齿轮104串料后，所述小齿轮夹持模块505包括完成串料的小齿轮沿竖直方向旋转90°将小齿轮104摆放至小齿轮工装夹具501上。所述小齿轮工装夹具501上设置有圆弧凹槽501-2，凹槽501-2半径为小齿轮大齿外径，用于安装小齿轮104，所述凹槽中设计有圆弧凸起501-1，所述圆弧凸起501-1与小齿轮104小齿匹配，用于保证所有小齿轮104保持相同的装配位置。完成上述小齿轮串料以及工装工序后，所述小齿轮工装夹具机械手506夹持小齿轮工装夹具 501摆放至链条夹具底座302上，小齿轮串杆505-2抽离出小齿轮。链条304驱动链条夹具底座302将字轮工装夹具405和小齿轮工装夹具501运行至下个装配工位。

如图9,10,11所示，所述字轮和小齿轮工装夹具定位模块600包括定位销机械手臂601。所述定位销机械手臂601设置有水平布置的两根定位销，所述定位销与字轮工装夹具405定位销孔配合并驱动字轮工装夹具405沿着两侧滑轨滑动直至小齿轮工装夹具机械手506与字轮工装夹具405接触，此时，小齿轮104与字轮101的相对位置即为滚轮计数器中小齿轮与字轮的相对位置。

如图12所示，所述外壳上料和安装模块700包括外壳上料振动盘，上料轨道701，外壳安装机械手702，安装机械手滑动轨道703，所述外壳102沿上料轨道701运行至外壳安装机械手702正下方，所述机械手702夹持外壳102与安装在字轮工装夹具405的字轮101以及小齿轮工装夹具501上的小齿轮104装配。

如图13所示，所述字轮和小齿轮轴针103上料和串料模块800包括轴针上料振动盘，轴针上料轨道，与轴针上料方向平行的推杆801，与轴针上料方向垂直的分布在轴针两侧的推杆802,803，轴针出料槽804。轴针103经过上料轨道运行至推杆802,803中间位置，分布在轴针103两侧的推杆802,803推动轴针103之间保持合理的间距，以便轴针103对准轴针出料槽804的两个轴孔，完成此工序后，与轴针上料方向平行的推杆801推动轴针103沿着轴针103上料方向运动，轴针103分别从轴针出料槽804两个轴孔穿过，所述轴针出料槽804 轴孔与外壳102一侧的轴孔对齐，完成字轮101，小齿轮104以外壳102与轴针103的安装。

如图14所示，所述外壳卡扣上料和串料模块900包括外壳卡扣上料振动盘，外壳卡扣上料轨道901，卡扣安装机械手903,安装机械手滑动轨道902，所述卡扣安装机械手903可绕轴180°旋转，所述安装机械手903夹持卡扣105沿着滑动轨道902滑动并调整角度，将卡扣105卡入外壳102中，完成所述滚轮计数器的装配。

如图15所示，所述生产线工作台300包括驱动链条304，链条驱动轨道305，驱动链条夹具底座302，所述驱动链条304为封闭链条，沿着驱动轨道305运动，通过驱动链条夹具底座302以及固定在底座302上的字轮101以及小齿轮104的工装夹具依次完成各工位的安装。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：采用全自动上料以及装配工艺流程，无需人工操作，避免了人工操作失误，极大的提高了生产效率。采用特殊工装设备，保证计数器所有字轮数字保持一致，以及采用特殊的工装夹具，保证小齿轮装配合理。

以上所述仅为本发明的实施例，本发明并不局限于上述实施方式，凡是利用本发明说明书内容所做的等效结构，或者只要以相同的手段达到本发明的技术效果，都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种燃气表滚轮计数器智能装配方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)字轮上料和串料：字轮经过振动盘上料，由字轮串杆串料后，步进电机驱动回零橡胶刷轮旋转字轮，使字轮挡点接触到回零限位块，从而使所有字轮数字保持为零。

2)小齿轮上料和串料：小齿轮经过振动盘上料后，由小齿轮机械手夹持小齿轮摆放于竖直方向排列的水平方向可伸缩的夹持手臂上，通过小齿轮串杆串成竖直一列。

3)字轮和小齿轮工装夹具定位：通过销钉定位字轮夹具和小齿轮夹具的相对位置，使其与计数器中相对位置保持一致。

4)外壳上料和安装：外壳经过振动盘上料后，外壳安装机械手夹持外壳将其与完成串料的字轮和小齿轮装配好。

5)字轮和小齿轮轴针上料和串料：轴针经过振动盘上料后，通过水平方向的推杆和竖直方向的推杆与排列完整的字轮和小齿轮以及外壳的轴孔装配。

6)外壳卡扣上料和串料：外壳卡扣经过振动盘上料后，卡扣安装机械手夹持卡扣将其与外壳装配。

2.一种燃气表滚轮计数器智能装配生产线，其特征在于：所述智能装配生产线包括字轮上料和串料模块，小齿轮上料和串料模块，字轮和小齿轮工装夹具定位模块，外壳上料和安装模块，字轮和小齿轮轴针上料和串料模块，外壳卡扣上料和串料模块以及生产线工作台，所述装配工位依次分布在链条驱动轨道一侧。

所述字轮上料和串料模块包括字轮振动盘，字轮上料轨道，字轮工装夹具，字轮串杆，滑块，回零橡胶刷轮。

所述小齿轮上料和串料模块包括小齿轮振动盘，小齿轮夹持机械手，小齿轮串杆，竖直方向排列的水平方向可伸缩的夹持手臂，小齿轮工装夹具，旋转转盘。

所述字轮和小齿轮工装夹具定位模块包括定位销机械手臂。

所述外壳上料和安装模块包括外壳上料振动盘，上料轨道，外壳安装机械手。

所述字轮和小齿轮轴针上料和串料模块包括轴针上料振动盘，上料轨道，水平方向推杆，竖直方向推杆。

所述外壳卡扣上料和串料模块包括外壳卡扣上料振动盘，外壳卡扣上料轨道，卡扣安装机械手。

所述生产线工作台包括驱动链条，链条驱动轨道，字轮夹具底座。

3.根据权利要求2所述的一种燃气表滚轮计数器智能装配生产线，其特征在于：所述字轮上料和串料模块中的字轮串杆将上料轨道中的字轮串成一列，齿轮整位气缸驱动滑块推动字轮，使字轮之间保持合理间距。所述回零橡胶刷轮驱动字轮旋转，使字轮档点接触到回零限位块，字轮不再转动，显示数字为零，从而实现字轮的回零，保证所有字轮数字保持一致。

4.根据权利要求3所述的一种燃气表滚轮计数器智能装配生产线，其特征在于：所述回零橡胶刷轮由步进电机驱动，所述回零限位块分别排列于两字轮之间，通过字轮挡点对字轮限位回零。

5.根据权利要求2所述的一种燃气表滚轮计数器智能装配生产线，其特征在于：所述小齿轮上料和串料模块设置有竖直方向依次排列的可伸缩夹持手臂，所述夹持手臂用于竖直方向上固定小齿轮，所有小齿轮通过夹持机械手串在小齿轮串杆上。

6.根据权利要求2所述的一种燃气表滚轮计数器智能装配生产线，其特征在于：所述旋转转盘上沿圆周均匀分布四个小齿轮工装夹具，所述小齿轮工装夹具将完成串料的小齿轮运输到生产线链条工位。

7.根据权利要求2所述的一种燃气表滚轮计数器智能装配生产线，其特征在于：所述轴针上料和串料模块包括与轴针上料方向平行的推杆和与轴针上料方向垂直的分布在轴针两侧的推杆，轴针两侧推杆用于保持小齿轮轴针与字轮轴针的间距并与外壳轴孔对齐，与轴针上料方向平行的推杆将轴针推进外壳轴孔，并与小齿轮和字轮装配。

8.根据权利要求2所述的一种燃气表滚轮计数器智能装配生产线，其特征在于：所述智能装配生产线为封闭循环生产线，由链条驱动字轮工装夹具以及小齿轮工装夹具底座，所有装配工位均设置在链条导轨一侧。