CN110091161B - 一种汽车碳刷扭簧自动安装机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车碳刷扭簧自动安装机，其解决了现有汽车碳刷扭簧自动安装机存在效率低、人工劳动强度大、质量稳定性低的技术问题，设有振动盘上料机构、载簧盘机构、机器人总成、取簧器总成、载刷架盘总成和工作台，振动盘上料机构设有振动盘底盘和振动盘，载簧盘机构设有第一伺服电机、第一减速器、载簧盘支架、载簧盘，取簧器总成设有两个取簧器，分别为第一取簧器和第二取簧器，均设有旋转气缸、扭力传感器、旋转机构、弹簧定位器和旋转拨针，载刷盘总成设有第二伺服电机、第二减速器、载刷架盘支架和载刷架盘。本发明可广泛应用于汽车碳刷装置领域。

Description

一种汽车碳刷扭簧自动安装机

技术领域

本发明涉及汽车碳刷装置领域，具体地说是一种汽车碳刷扭簧自动安装机。

背景技术

在汽车碳刷行业来说，碳刷扭簧的安装是依靠半自动化汽车碳刷扭簧自动安装机完成的，相对于全自动化汽车碳刷扭簧自动安装机存在以下问题：

1.效率低（全自动化安装弹簧的速度为半自动化安装速度的3倍）；

2.质量稳定性低（取料机构由四轴机器人代替复杂的摆臂机构，弹簧安装位置的准确性大大提高）；

3.劳动强度大（要求人工将弹簧有序地摆放至上料盘内）。

发明内容

本发明就是为了解决上述背景中的问题，提供了一种效率高、质量稳定性高和全自动化的汽车碳刷扭簧自动安装机。

为此，本发明提供了一种汽车碳刷扭簧自动安装机，设有振动盘上料机构、载簧盘机构、机器人总成、取簧器总成、载刷架盘总成和工作台，振动盘上料机构、载簧盘机构、机器人总成、取簧器总成和载刷架盘总成均置于工作台上，载簧盘机构设有第一伺服电机、第一减速器、载簧盘支架和载簧盘，第一伺服电机固定于工作台上，第一伺服电机的电机轴上设有第一减速器，第一减速器的上端设有载簧盘支架，载簧盘支架上设有载簧盘，载簧盘上均匀分布十二个取簧槽，载簧盘每转动一次，取簧槽均正对振动盘上料机构的送料轨道出口，取簧槽均设有光孔，载簧盘外周侧面还设有载簧盘感应片，载簧盘前后对称设有固定杆，分别为第一固定杆和第二固定杆，第一固定杆与第二固定杆均设有光纤传感器，第一固定杆还设有第一位置传感器，第一位置传感器与第一固定杆上的光纤传感器上下平行分布；取簧器总成设有两个取簧器，分别为第一取簧器和第二取簧器，第一取簧器和第二取簧器的结构相同，均设有旋转气缸、扭力传感器、旋转机构、弹簧定位器和旋转拨针，旋转气缸设置于旋转机构的上方，旋转气缸与旋转机构之间设有连接套，连接套内设有扭力传感器，旋转气缸的旋转气缸轴通过联轴器连接扭力传感器，旋转机构内设有偏心转轴，扭力传感器通过联轴器连接偏心转轴，旋转机构下端设有弹簧定位器和旋转拨针，弹簧定位器与旋转拨针的上端均与偏心转轴连接，分别弹簧定位器与旋转拨针均垂直于工作台，且并列分布；载刷架盘总成设有第二伺服电机、第二减速器、载刷架盘支架和载刷架盘，载刷架盘支架设有第二减速器，第二减速器下端连接第二伺服电机，第二伺服电机固定于工作台上，第二减速器的上端贯穿载刷架盘支架连接载刷架盘，载刷架盘外周侧面设有载刷架盘感应片，载刷架盘内部设有四个刷架，每个刷架连接一个弹簧柱。

优选地，振动盘上料机构设有振动盘底盘和振动盘，振动盘底盘上设有振动盘，振动盘的出料口连接送料轨道，送料轨道呈90°设置。

优选地，旋转机构底部设有半圆槽，旋转拨针能够绕着弹簧定位器在半圆槽内做180°旋转。

优选地，旋转机构内由上至下依次设有第一轴承、压紧螺母和第二轴承。

优选地，弹簧定位器设有弹簧固定套，弹簧固定套内部依次设有压缩弹簧和弹簧定位销，压缩弹簧与弹簧定位销的上端面接触，弹簧定位销的开口端长于弹簧定位套的末端。

优选地，第一取簧器和第二取簧器通过取簧器连接臂并列设置，取簧器总成的上方设有机器人总成，机器人总成设有四轴机械手和机器人底座，四轴机械手的旋转轴垂直连接取簧器连接臂，四轴机械手能够在X轴、Y轴、Z轴方向移动，能够绕Y轴转动，四轴机械手固定于机器人底座上，机器人底座固定于工作台上。

优选地，载刷架盘总成还设有第二位置传感器和激光位移传感器，第二位置传感器固定于载刷架盘支架上，第二激光位移传感器固定于工作台上。

优选地，刷架设有碳刷，碳刷外设有刷窝。

优选地，汽车碳刷扭簧自动安装机还设有PLC和触摸屏机构，PLC和触摸屏机构通过连接杆固定于工作台上。

优选地，工作台上设有两个启动按钮和一个急停按钮，两个启动按钮分别位于急停按钮两侧，启动按钮和急停按钮分别与电源相连接。

本发明的有益性：

（1）本发明设有载簧盘，载簧盘上设有十二个取簧槽，随着第一伺服电机带动载簧盘转动，可以顺序安装扭簧，每个取簧槽上设有光孔，载簧盘前后设有固定杆，分别为第一固定杆和第二固定杆，第一固定杆和第二固定杆上均设有光纤传感器，光纤传感器通过感应取簧槽内扭簧的有无，进而控制取簧的节点；第一固定杆还设有第一位置传感器，载簧盘外周侧面设有载簧盘感应片，第一位置传感器感应载簧盘感应片，确定载簧盘的位置，从而检测载簧盘是否旋转一周。

（2）本发明设有取簧器总成，取簧器的数量为两个，可以同时拿取两个扭簧，安放于载刷架盘内的弹簧柱上，节省作业时间，提高效率；每个取簧器还设有扭力传感器，在取簧的过程中，当旋转拨针转动将扭簧旋转到安装要求的角度时，扭力传感器测量扭矩的大小，若扭矩达标，则进行下一步动作，否则报警提示，提高了安装的精确性。

（3）本发明设有第二位置感应器，感应设于载刷架盘外周侧面的载刷架感应片，用于确定载刷架盘的位置，从而确保载刷架盘旋转一周，还设有激光位移传感器，固定于工作台上，用于检测扭簧安装的是否到位，提高了扭簧安装的精度。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中载簧盘机构的结构示意图；

图3为本发明中取簧器的结构示意图；

图4为图3中A方向的剖视图；

图5为本发明中载刷架盘总成的结构示意图；

图6为本发明中机器人总成的结构示意图。

附图标记：

1.振动盘上料机构；11.振动盘；12.振动盘底盘；13.送料轨道；

2.载簧盘机构；21.第一伺服电机；22.第一减速器；23.载簧盘支架；24.载簧盘；25.第一固定杆；26.第一位置传感器；27.光纤传感器；28.取簧槽；29. 载簧盘感应片；30.光孔；31.第二固定杆；

3.取簧器总成；33.第一取簧器；34.第二取簧器；35. 取簧器连接臂；

40.旋转气缸；41.旋转气缸轴；42.联轴器；43.扭力传感器；44.旋转机构；45.偏心转轴； 46.弹簧定位器；47.旋转拨针；48.连接套；461.压缩弹簧；462.弹簧定位销；463.弹簧固定套；

5.载刷架盘总成；51. 第二伺服电机；52.第二减速器；53.载刷架盘支架；54.载刷架盘；55. 激光位移传感器；56.弹簧柱；57.刷架；58.载刷架盘感应片；59.第二位置传感器；571.碳刷；572.刷窝；

6.扭簧；

7.机器人总成；71.机器人底座；72.四轴机械手；8. PLC和触摸屏机构；

91.第一轴承；92.第二轴承；93.压紧螺母；10.工作台；

14.启动按钮；15.急停按钮。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所描述的本发明。

本发明提供了一种汽车碳刷扭簧自动安装机，如图1所示，设有振动盘上料机构1、载簧盘机构2、机器人总成7、取簧器总成3、载刷架盘总成5和工作台10，振动盘上料机构1、载簧盘机构2、机器人总成7、取簧器总成3和载刷架盘总成5均置于工作台10上，

振动盘上料机构1设有振动盘底盘12和振动盘11，振动盘底盘12上设有振动盘11，振动盘11的出料口连接送料轨道13，送料轨道13成90°设置，送料轨道13下方设有载簧盘机构2。

如图2所示，载簧盘机构2设有第一伺服电机21、第一减速器22、载簧盘支架23和载簧盘24，第一伺服电机21固定于工作台10上，第一伺服电机21的电机轴上设有第一减速器22，第一减速器21上端设有载簧盘支架23，载簧盘支架23上设有载簧盘24，第一伺服电机21的电机轴穿过载簧盘支架23连接载簧盘24，带动载簧盘24转动，载簧盘24上均匀分布十二个取簧槽28，载簧盘24每转动一次，每个取簧槽28正对送料轨道13的出口，使得送料轨道13中的扭簧6恰好落在每个取簧槽28内，载簧盘24外周侧面还设有载簧盘感应片29。

又如图2所示，载簧盘24的前后对称设有一个固定杆，分别为第一固定杆25和第二固定杆31，第一固定杆25和第二固定杆31对称设有光纤传感器27，每个取簧槽28设有光孔30，光纤传感器27发射激光透过光孔30来检测取簧槽28内扭簧6的有无，来确保送簧和取簧的准确性；第一固定杆25上还设有第一位置传感器26，第一位置传感器26与第一固定杆25上的光纤传感器27上下平行分布，第一位置传感器26通过感应载簧盘感应片29，可以检测载簧盘24的位置，确保载簧盘24能旋转一周。

如图3-4所示，取簧器总成3设有两个取簧器，分别为第一取簧器33和第二取簧器34，第一取簧器33和第二取簧器34结构相同，均设有旋转气缸40、扭力传感器43、旋转机构44、弹簧定位器46和旋转拨针47；旋转气缸40设置于旋转机构44的上方，旋转气缸40与旋转机构44之间设有连接套48，连接套48内设有用来测量扭簧6扭矩的扭力传感器43，旋转气缸40的旋转气缸轴41通过联轴器42连接扭力传感器43，旋转机构44内设有偏心转轴45，扭力传感器43通过联轴器42连接偏心转轴45；旋转机构44内还设有压紧螺母93、第一轴承91和第二轴承92，第一轴承91与第二轴承92限定偏心转轴45的上端和下端，防止偏心转轴45在旋转时发生左右晃动的情况。

旋转机构44下端连接弹簧定位器46和旋转拨针47，弹簧定位器46与旋转拨针47的上端均与偏心转轴45连接，弹簧定位器46与旋转拨针47均垂直于工作台10，且并列分布；旋转机构44的底部还设有半圆槽（图中未标出），旋转拨针47能够在半圆槽内旋转180°，用于旋紧扭簧6，得到固定的扭矩。

进一步的，弹簧定位器46设有弹簧固定套463，弹簧固定套463内部依次设有压缩弹簧461和弹簧定位销462，压缩弹簧461与弹簧定位销462的上端面接触，弹簧定位销462的开口端长于弹簧固定套463的末端，弹簧固定套463作为限位元件，限制弹簧定位销462做上下运动，阻止其发生旋转。

如图1、图6所示，第一取簧器33和第二取簧器34通过取簧器连接臂35并列设置，取簧器总成3的上方设有机器人总成7，机器人总成7设有四轴机械手72和机器人底座71，四轴机械手72的旋转轴垂直连接取簧器连接臂35，四轴机械手72能够在X轴、Y轴、Z轴方向移动，能够绕Y轴转动，四轴机械手72固定于机器人底座71上，机器人底座71固定于工作台10上。

如图5所示，载刷架盘总成5设有第二伺服电机51、第二减速器52、载刷架盘支架53和载刷架盘54，载刷架盘支架53设有第二减速器52，第二减速器52下端连接第二伺服电机51，第二伺服电机51固定于工作台10上，第二减速器52的上端贯穿载刷架盘支架53连接载刷架盘54，载刷架盘54外周侧面设有载刷架盘感应片58，载刷架盘54内部设有四个刷架57，每个刷架57连接一个弹簧柱56，刷架57设有碳刷571，碳刷571外设有刷窝572。

载刷架盘总成5还设有第二位置传感器59和激光位移传感器55，第二位置传感器59固定于载刷架盘支架53上，载刷架盘54旋转时，第二位置传感器59感应载刷架盘感应片58，确定载刷架盘54的位置，从而确保载刷架盘54是否旋转一周；激光位移传感器55固定于工作台10上，一方面检测载刷架盘54是否旋转到位，另一方面用于检测扭簧6是否安装到位。

又如图1所示，汽车碳刷扭簧自动安装机还设有PLC和触摸屏机构8，PLC和触摸屏机构8通过连接杆固定于工作台10上；工作台10上还设有两个启动按钮14和一个急停按钮15，两个启动按钮14分别位于急停按钮15两侧，启动按钮14和急停按钮15分别与电源相连接，启动按钮14，控制整套装置开始工作，之所以设置为两个，是为了可以利用双手操作，避免单手操作过程中可能发生的危险情况，提高操作的安全性，设置急停按钮15，是为了当操作过程中出现意外因素时，可以迅速停止整套装置的运行。

本发明的工作原理：

（1）送簧：利用PLC和触摸屏机构8设置扭力值大小、载簧盘24旋转角度、载刷架盘54旋转角度等参数，将扭簧6放入振动盘11内，振动盘11转动，将扭簧6通过送料轨道13有序地输送至载簧盘24上，利用第一伺服电机21带动载簧盘24转动，依次将扭簧6存放在取簧槽28内。

（2）取簧：四轴机械手72带动取簧器总成3移动到载簧盘24的取簧槽28的正上方，第一取簧器33和第二取簧器34的弹簧定位销462分别插入一个扭簧6中心，旋转拨针47接触扭簧6的尾端，旋转拨47绕弹簧定位器46转动180°，将扭簧6旋至安装要求的角度，并使得弹簧定位销462夹紧扭簧6，进而从取簧槽28内取出扭簧6；在取簧的过程中，扭力传感器43通过测量扭矩大小检测扭簧6的质量，若扭矩未达标则报警提示。

（3）安装扭簧：若扭矩达标，四轴机械手72带动取簧器总成3移动至载刷架盘54的上方，第一取簧器33先对准一个弹簧柱56，使弹簧柱56对准扭簧6的中心，第一取簧器33下压，弹簧柱56将弹簧定位销462顶出，从而第一个扭簧6安装到位，由于压缩弹簧461的回复作用，会使得弹簧定位销462回复到原位；第二伺服电机51带动载刷架盘54旋转，同时，四轴机械手72带动取簧器总成3旋转180°，让第二取簧器34对准第二个弹簧柱56，重复上述动作，完成第二个扭簧6的安装；之后四轴机械手72再次带动取簧器总成3旋转180°，重复（1）（2）（3）动作，依次完成第三个扭簧和第四个扭簧的安装。

另外，实施例中所述的四轴机械手72为爱普生LS6四轴机械手，此为现有技术，在此对其结构不做过多陈述；PLC和触摸屏机构8为程序的执行元件，属于标准件的范畴，在此也不做过多陈述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种汽车碳刷扭簧自动安装机，设有振动盘上料机构、载簧盘机构、机器人总成、取簧器总成、载刷架盘总成和工作台，所述振动盘上料机构、所述载簧盘机构、所述机器人总成、所述取簧器总成和所述载刷架盘总成均置于所述工作台上，其特征是，

所述载簧盘机构设有第一伺服电机、第一减速器、载簧盘支架和载簧盘，所述第一伺服电机固定于所述工作台上，所述第一伺服电机的电机轴上设有第一减速器，所述第一减速器的上端设有载簧盘支架，所述载簧盘支架上设有载簧盘，所述载簧盘上均匀分布十二个取簧槽，载簧盘每转动一次，所述取簧槽均正对振动盘上料机构的送料轨道出口，所述取簧槽均设有光孔，所述载簧盘外周侧面还设有载簧盘感应片，所述载簧盘前后对称设有固定杆，分别为第一固定杆和第二固定杆，所述第一固定杆与所述第二固定杆均设有光纤传感器，所述第一固定杆还设有第一位置传感器，所述第一位置传感器与所述第一固定杆上的光纤传感器上下平行分布；

所述取簧器总成设有两个取簧器，分别为第一取簧器和第二取簧器，所述第一取簧器和所述第二取簧器的结构相同，均设有旋转气缸、扭力传感器、旋转机构、弹簧定位器和旋转拨针，所述旋转气缸设置于旋转机构的上方，所述旋转气缸与所述旋转机构之间设有连接套，所述连接套内设有扭力传感器，所述旋转气缸的旋转气缸轴通过联轴器连接扭力传感器，所述旋转机构内设有偏心转轴，所述扭力传感器通过联轴器连接所述偏心转轴，所述旋转机构下端设有弹簧定位器和旋转拨针，所述弹簧定位器与所述旋转拨针的上端均与偏心转轴连接，分别所述弹簧定位器与所述旋转拨针均垂直于所述工作台，且并列分布；

所述载刷架盘总成设有第二伺服电机、第二减速器、载刷架盘支架和载刷架盘，所述载刷架盘支架设有第二减速器，所述第二减速器下端连接第二伺服电机，所述第二伺服电机固定于所述工作台上，所述第二减速器的上端贯穿所述载刷架盘支架连接载刷架盘，所述载刷架盘外周侧面设有载刷架盘感应片，所述载刷架盘内部设有四个刷架，每个所述刷架连接一个弹簧柱；

所述振动盘上料机构设有振动盘底盘和振动盘，所述振动盘底盘上设有振动盘，所述振动盘的出料口连接送料轨道，所述送料轨道呈90°设置；

所述旋转机构底部设有半圆槽，所述旋转拨针能够绕着所述弹簧定位器在所述半圆槽内做180°旋转。

2.根据权利要求1所述的汽车碳刷扭簧自动安装机，其特征在于，所述旋转机构内由上至下依次设有压紧螺母、第一轴承和第二轴承。

3.根据权利要求1所述的汽车碳刷扭簧自动安装机，其特征在于，所述弹簧定位器设有弹簧固定套，所述弹簧固定套内部依次设有压缩弹簧和弹簧定位销，所述压缩弹簧与所述弹簧定位销的上端面接触，所述弹簧定位销的开口端长于所述弹簧固定套的末端。

4.根据权利要求1所述的汽车碳刷扭簧自动安装机，其特征在于，所述第一取簧器和所述第二取簧器通过取簧器连接臂并列设置，所述取簧器总成的上方设有机器人总成，所述机器人总成设有四轴机械手和机器人底座，所述四轴机械手的旋转轴垂直连接取簧器连接臂，所述四轴机械手能够在X轴、Y轴、Z轴方向移动，能够绕Y轴转动，所述四轴机械手固定于机器人底座上，所述机器人底座固定于所述工作台上。

5.根据权利要求1所述的汽车碳刷扭簧自动安装机，其特征在于，所述载刷架盘总成还设有第二位置传感器和激光位移传感器，所述第二位置传感器固定于所述载刷架盘支架上，第二激光位移传感器固定于所述工作台上。

6.根据权利要求1所述的汽车碳刷扭簧自动安装机，其特征在于，所述刷架设有碳刷，所述碳刷外设有刷窝。

7.根据权利要求1所述的汽车碳刷扭簧自动安装机，其特征在于，所述汽车碳刷扭簧自动安装机还设有PLC和触摸屏机构，所述PLC和触摸屏机构通过连接杆固定于工作台上。

8.根据权利要求1所述的汽车碳刷扭簧自动安装机，其特征在于，所述工作台上设有两个启动按钮和一个急停按钮，两个启动按钮分别位于急停按钮两侧，所述启动按钮和所述急停按钮分别与电源相连接。