CN110394632B - 一种轴用卡簧装配装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能装配技术领域，具体涉及一种轴用卡簧装配装置及方法，装置包括卡簧上料振动盘、卡簧分料机构、卡簧抓取机械手、XY平面伺服移动平台以及卡簧压装机构；卡簧压装机构包括压装气缸、卡簧压头、压装导轨、通过第二滑块与压装导轨滑动连接的胀大头安装座、卡簧胀大头以及复位弹簧；卡簧压头通过第一滑块与压装导轨滑动连接；复位弹簧的一端连接在XY平面伺服移动平台上，另一端连接胀大头安装座；卡簧抓取机械手将卡簧从卡簧分料机构上取下后放在卡簧胀大头上。本发明能够实现卡簧的自动化装配，能够满足多种规格卡簧的装配，设备通用性强。

Description

一种轴用卡簧装配装置及方法

技术领域

本发明属于智能装配技术领域，具体涉及一种轴用卡簧装配装置及方法。

背景技术

轴用卡簧属于紧固件的一种，安装在轴类零件的轴槽中，起到阻止轴上的零部件轴向运动的作用。通常情况下人工使用卡簧钳将卡簧安装到轴槽中，但是在大批量、流水线生产中，卡簧钳装配的效率低下，并且完全通过人工装配，造成产品一致性差，容易出现漏装或者安装不到位的情况。

即使市场上有能够自动装配轴用卡簧的装置，往往一个设备只能满足同一种规格或机构的卡簧的安装，通用性差。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的人工装配效率低且产品一致性差的缺陷，提供一种能够实现全自动装配的轴用卡簧装配装置及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种轴用卡簧装配装置，其特征在于：包括卡簧上料振动盘、设置在所述卡簧上料振动盘端部的卡簧分料机构、卡簧抓取机械手、XY平面伺服移动平台以及安装在所述XY平面伺服移动平台上的卡簧压装机构；所述卡簧压装机构包括通过支架安装在所述XY平面伺服移动平台上的压装气缸、安装在所述压装气缸输出端的卡簧压头、与所述XY平面伺服移动平台固定连接的压装导轨、通过第二滑块与所述压装导轨滑动连接的胀大头安装座、固定在所述胀大头安装座上的卡簧胀大头以及复位弹簧；所述卡簧压头通过第一滑块与所述压装导轨滑动连接；所述复位弹簧的一端连接在所述XY平面伺服移动平台上，另一端连接所述胀大头安装座；所述卡簧抓取机械手将卡簧从卡簧分料机构上取下后放在所述卡簧胀大头上。

进一步地，所述XY平面伺服移动平台上安装有用来确定待装配轴的位置的视觉相机。

进一步地，所述视觉相机下方还设置有视觉光源。

进一步地，所述压装气缸的输出端与所述卡簧压头通过浮动接头连接。

进一步地，所述胀大头安装座包括与所述第二滑块固定连接的安装板、设置在所述安装板侧面的等腰三角形导向块、以及设置在所述等腰三角形导向块下端的胀大头安装凸台；压装之前，卡簧的开口端的两侧分别卡设在所述等腰三角形导向块的两腰边上。

进一步地，所述卡簧胀大头包括上小下大的圆锥台和设置在所述圆锥台下端的圆柱台；所述圆柱台上具有贯穿其圆周壁面的安装孔；通过将所述安装凸台安装在所述安装孔内将所述卡簧胀大头安装在所述胀大头安装座上。

进一步地，所述卡簧分料机构包括分料机构机架、安装在所述分料机构机架上的分料气缸、安装在所述分料气缸输出端的卡簧分料片、设置在所述卡簧分料片远离所述分料气缸一端用来给所述卡簧分料片导向的分料导向板、设置在所述卡簧上料振动盘出料端且固定在所述分料导向板上的码垛定位块、设置在所述分料导向板下方的顶升气缸以及安装在所述顶升气缸输出端的顶升杆；所述卡簧分料片上具有卡簧仿形孔，所述分料导向板上具有卡簧分料孔，所述顶升杆的上端深入到所述卡簧分料孔内；所述码垛定位块上的卡簧落入所述卡簧仿形孔内后通过分料气缸将卡簧运送至卡簧分料孔内，顶升杆将卡簧顶起。

更进一步地，所述卡簧分料片的厚度等于卡簧的厚度。

一种轴用卡簧装配方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、卡簧上料振动盘将卡簧上料至卡簧分料机构；

S2、卡簧分料机构将堆叠的卡簧进行分离；

S3、卡簧抓取机械手抓取卡簧分料机构上分离好的卡簧放至卡簧胀大头上；

S4、打开视觉光源，通过视觉相机对待装卡簧的轴进行拍照，确定轴的位置；

S5、通过工业计算机对视觉相机获取的数据进行处理，并将处理好的数据传送给PLC；PLC控制XY平面伺服移动平台移动，将卡簧胀大头移动至待装卡簧的轴的正上方；

S6、启动压装气缸，带动卡簧压头下行并接触到卡簧，卡簧被迫下行；卡簧胀大头碰到轴的端面后，卡簧继续下行，直至卡簧脱离卡簧胀大头，套在轴上，并最终进入轴槽内；

S7、压装气缸复位，卡簧胀大头在复位弹簧的作用下复位，XY平面伺服移动平台复位。

进一步地，步骤S2可分为：

S21、卡簧上料振动盘将卡簧输送至码垛机定位块处；在分料气缸缩回状态下，一个卡簧落入卡簧仿形孔；

S22、分料气缸推出，将卡簧仿形孔与卡簧分料孔重合，卡簧落入卡簧分料孔内的顶升杆上；

S23、顶升气缸推动顶升杆将卡簧顶起。

本发明的一种轴用卡簧装配装置及方法的有益效果是：

1、通过卡簧分料机构将卡簧分料后，利用机械手将卡簧放在卡簧胀大头上，通过卡簧压头压卡簧至轴上，最后进入轴槽内，压装完成后，通过复位弹簧完成卡簧胀大头的复位。

2、通过视觉相机获取待装配轴的位置信息，并控制XY平面伺服移动平台将卡簧装大头移动到待装配轴的正上方，能够实现卡簧的全自动装配。

3、卡簧胀大头与胀大头安装座可拆卸连接，方便根据实际安装的卡簧和轴径的大小更换不同规格的卡簧胀大头，能够适应多种场合和机构上的卡簧的安装，通用性强。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是是本发明实施例立体图；

图2是本发明实施例另一视角立体图；

图3是本发明实施例卡簧压装机构立体图；

图4是本发明实施例卡簧压装机构部分结构图；

图5是本发明实施例卡簧分料机构立体图；

图6是本发明实施例卡簧分料机构另一视角立体图；

图7是本发明实施例胀大头安装座结构图；

图8是本发明实施例卡簧胀大头结构图。

图中：1、卡簧上料振动盘，2、卡簧分料机构，21、分料机构机架，22、分料气缸，23、卡簧分料片，231、卡簧仿形孔，24、分料导向板，241、卡簧分料孔，25、码垛定位块，26、顶升气缸，27、顶升杆，3、卡簧抓取机械手，4、XY平面伺服移动平台，5、卡簧压装机构，51、压装气缸，52、卡簧压头，53、压装导轨，54、胀大头安装座，541、安装板，542、等腰三角形导向块，543、胀大头安装凸台，55、卡簧胀大头，551、圆锥台，552、圆柱台，553、安装孔，56、复位弹簧，57、第一滑块，58、第二滑块，59、视觉相机，510、视觉光源，511、浮动接头，6、卡簧。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-图8所示的本发明的一种轴用卡簧装配装置的具体实施例，包括卡簧上料振动盘1、设置在卡簧上料振动盘1端部的卡簧分料机构2、卡簧抓取机械手3、XY平面伺服移动平台4以及安装在XY平面伺服移动平台4上的卡簧压装机构5。

参见图3和图4，卡簧压装机构5包括通过支架安装在XY平面伺服移动平台4上的压装气缸51、安装在压装气缸51输出端的卡簧压头52、与XY平面伺服移动平台4固定连接的压装导轨53、通过第二滑块58与压装导轨53滑动连接的胀大头安装座54、固定在胀大头安装座54上的卡簧胀大头55以及复位弹簧56；卡簧压头52通过第一滑块57与压装导轨53滑动连接；复位弹簧56的一端连接在XY平面伺服移动平台4上，另一端连接胀大头安装座54；卡簧抓取机械手3将卡簧6从卡簧分料机构2上取下后放在卡簧胀大头55上。为了消除卡簧压头52与压装气缸51活塞杆的同心度偏差，压装气缸51的输出端与卡簧压头52通过浮动接头511连接。

如图7所示，胀大头安装座54包括与第二滑块58螺栓固定连接的安装板541、设置在安装板541侧面的等腰三角形导向块542、以及设置在等腰三角形导向块542下端的胀大头安装凸台543。

参见图8，卡簧胀大头55包括上小下大的圆锥台551和设置在圆锥台551下端的圆柱台552；圆柱台552上具有贯穿其圆周壁面的安装孔553；通过将安装凸台安装在安装孔553内将卡簧胀大头55安装在胀大头安装座54上，安装凸台与圆柱台552通过销固定连接。由于卡簧胀大头55为可拆卸结构，可根据卡簧6的内径大小更换合适的卡簧胀大头55，使得设备的通用性好。压装之前，卡簧6套设在圆锥台551上，卡簧6的开口端的两侧分别卡设在等腰三角形导向块542的两腰边上，等腰三角形导向块542对卡簧6起导向作用。卡簧压头52接触卡簧6并向下压，当卡簧胀大头55碰到下侧的待装配轴后，卡簧胀大头55向下运动，而卡簧6开始被迫沿着卡簧胀大头55的外周面向下运动，由于卡簧胀大头55是上小下大的结构，卡簧6在向下运动的同时被迫胀大，直至卡簧6的内径略大于需要待装配轴的外径，卡簧压头52继续下行，将卡簧6推入卡簧6槽中。

参见图5和图6，卡簧分料机构2包括分料机构机架21、安装在分料机构机架21上的分料气缸22、安装在分料气缸22输出端的卡簧分料片23、设置在卡簧分料片23远离分料气缸22一端用来给卡簧分料片23导向的分料导向板24、设置在卡簧上料振动盘1出料端且固定在分料导向板24上的码垛定位块25、设置在分料导向板24下方的顶升气缸26以及安装在顶升气缸26输出端的顶升杆27；卡簧分料片23上具有卡簧仿形孔231，分料导向板24上具有卡簧分料孔241，顶升杆27的上端深入到卡簧分料孔241内；码垛定位块25上的卡簧6落入卡簧仿形孔231内后通过分料气缸22将卡簧6运送至卡簧分料孔241内，顶升杆27将卡簧6顶起。卡簧上料振动盘1的出料端连接至码垛定位块25的正上方，卡簧6从出料端套设在码垛定位块25上，当卡簧仿形孔231运动到码垛定位块25下方时，一个卡簧6落入卡簧仿形孔231中。为了保证每次一个卡簧6落入卡簧仿形孔231中，卡簧分料片23的厚度等于卡簧6的厚度。码垛定位块25的下端与卡簧分料片23之间具有较小的间隙，保证卡簧分料片23在运动的过程中不会与码垛定位块25摩擦。

XY平面伺服移动平台4安装在机架上，完成卡簧压装机构5在XY平面上的移动，XY平面伺服移动平台4上安装有用来确定待装配轴的位置的视觉相机59。视觉相机59下方还设置有辅助视觉相机59成像的视觉光源510。

本实施例中的压装气缸51还可以替换为气液增压缸、电缸和液压缸等。本实施例中的卡簧上料振动盘也可替换为推板机、码垛料盘和机械手等。

本实施例的轴用卡簧装配装置的装配方法包括以下步骤：

S1、卡簧上料振动盘1将卡簧6上料至卡簧分料机构2的码垛机定位块处；

S2、在分料气缸22缩回状态下，一个卡簧6落入卡簧仿形孔231；分料气缸22推出，将卡簧仿形孔231与卡簧分料孔241重合，卡簧6落入卡簧分料孔241内的顶升杆27上；顶升气缸26推动顶升杆27将卡簧6顶起。

S3、卡簧抓取机械手3抓取卡簧分料机构2上分离好的卡簧6放至卡簧胀大头55上；

S4、打开视觉光源510，通过视觉相机59对待装卡簧6的轴进行拍照，确定轴的位置；

S5、通过工业计算机对视觉相机59获取的数据进行处理，并将处理好的数据传送给PLC；PLC控制XY平面伺服移动平台4移动，将卡簧胀大头55移动至待装卡簧6的轴的正上方；

S6、启动压装气缸51，带动卡簧压头52下行并接触到卡簧6，卡簧6被迫下行；卡簧胀大头55碰到轴的端面后，卡簧6继续下行，直至卡簧6脱离卡簧胀大头55，套在轴上，并最终进入轴槽内；

S7、压装气缸51复位，卡簧胀大头55在复位弹簧56的作用下复位，XY平面伺服移动平台4复位。

本发明实施例通过视觉相机59获取待装配轴的位置信息，并控制XY平面伺服移动平台4将卡簧胀大头55移动到待装配轴的正上方，在装配完成后能够对装配好的轴再次拍照检测，并分析是否装配合格，并输出一个布尔量。

本发明实现了卡簧6的全自动化装配，极大的提高了生产效率，并且对定位工装没有要求，只需要将需要压入卡簧6的设备或机构进行粗定位，由视觉相机59和XY平面伺服移动平台4进行精定位，故只需要更换定位设备或机构的工装，即可适应不同的产品上轴的卡簧6的装配。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种轴用卡簧装配装置，其特征在于：包括卡簧上料振动盘(1)、设置在所述卡簧上料振动盘(1)端部的卡簧分料机构(2)、卡簧抓取机械手(3)、XY平面伺服移动平台(4)以及安装在所述XY平面伺服移动平台(4)上的卡簧压装机构(5)；所述卡簧压装机构(5)包括通过支架安装在所述XY平面伺服移动平台(4)上的压装气缸(51)、安装在所述压装气缸(51)输出端的卡簧压头(52)、与所述XY平面伺服移动平台(4)固定连接的压装导轨(53)、通过第二滑块(58)与所述压装导轨(53)滑动连接的胀大头安装座(54)、固定在所述胀大头安装座(54)上的卡簧胀大头(55)以及复位弹簧(56)；所述卡簧压头(52)通过第一滑块(57)与所述压装导轨(53)滑动连接；所述复位弹簧(56)的一端连接在所述XY平面伺服移动平台(4)上，另一端连接所述胀大头安装座(54)；所述卡簧抓取机械手(3)将卡簧(6)从卡簧分料机构(2)上取下后放在所述卡簧胀大头(55)上；所述XY平面伺服移动平台(4)上安装有用来确定待装配轴的位置的视觉相机(59)；所述压装气缸(51)的输出端与所述卡簧压头(52)通过浮动接头(511)连接；所述卡簧分料机构(2)包括分料机构机架(21)、安装在所述分料机构机架(21)上的分料气缸(22)、安装在所述分料气缸(22)输出端的卡簧分料片(23)、设置在所述卡簧分料片(23)远离所述分料气缸(22)一端用来给所述卡簧分料片(23)导向的分料导向板(24)、设置在所述卡簧上料振动盘(1)出料端且固定在所述分料导向板(24)上的码垛定位块(25)、设置在所述分料导向板(24)下方的顶升气缸(26)以及安装在所述顶升气缸(26)输出端的顶升杆(27)；所述卡簧分料片(23)上具有卡簧仿形孔(231)，所述分料导向板(24)上具有卡簧分料孔(241)，所述顶升杆(27)的上端深入到所述卡簧分料孔(241)内；所述码垛定位块(25)上的卡簧(6)落入所述卡簧仿形孔(231)内后通过分料气缸(22)将卡簧(6)运送至卡簧分料孔(241)内，顶升杆(27)将卡簧(6)顶起。

2.根据权利要求1所述的一种轴用卡簧装配装置，其特征在于：所述视觉相机(59)下方还设置有视觉光源(510)。

3.根据权利要求1所述的一种轴用卡簧装配装置，其特征在于：所述胀大头安装座(54)包括与所述第二滑块(58)固定连接的安装板(541)、设置在所述安装板(541)侧面的等腰三角形导向块(542)以及设置在所述等腰三角形导向块(542)下端的胀大头安装凸台(543)；压装之前，卡簧(6)的开口端的两侧分别卡设在所述等腰三角形导向块(542)的两腰边上。

4.根据权利要求3所述的一种轴用卡簧装配装置，其特征在于：所述卡簧胀大头(55)包括上小下大的圆锥台(551)和设置在所述圆锥台(551)下端的圆柱台(552)；所述圆柱台(552)上具有贯穿其圆周壁面的安装孔(553)；通过将所述安装凸台安装在所述安装孔(553)内将所述卡簧胀大头(55)安装在所述胀大头安装座(54)上。

5.根据权利要求1所述的一种轴用卡簧装配装置，其特征在于：所述卡簧分料片(23)的厚度等于卡簧(6)的厚度。

6.一种轴用卡簧装配方法，采用权利要求2所述的轴用卡簧装配装置，其特征在于：包括以下步骤：

S1、卡簧上料振动盘(1)将卡簧(6)上料至卡簧分料机构(2)；

S2、卡簧分料机构(2)将堆叠的卡簧(6)进行分离；

S3、卡簧抓取机械手(3)抓取卡簧分料机构(2)上分离好的卡簧(6)放至卡簧胀大头(55)上；

S4、打开视觉光源(510)，通过视觉相机(59)对待装卡簧(6)的轴进行拍照，确定轴的位置；

S5、通过工业计算机对视觉相机(59)获取的数据进行处理，并将处理好的数据传送给PLC；PLC控制XY平面伺服移动平台(4)移动，将卡簧胀大头(55)移动至待装卡簧(6)的轴的正上方；

S6、启动压装气缸(51)，带动卡簧压头(52)下行并接触到卡簧(6)，卡簧(6)被迫下行；卡簧胀大头(55)碰到轴的端面后，卡簧(6)继续下行，直至卡簧(6)脱离卡簧胀大头(55)，套在轴上，并最终进入轴槽内；

S7、压装气缸(51)复位，卡簧胀大头(55)在复位弹簧(56)的作用下复位，XY平面伺服移动平台(4)复位。

7.根据权利要求6所述的一种轴用卡簧装配方法，其特征在于：步骤S2可分为：

S21、卡簧上料振动盘(1)将卡簧(6)输送至码垛机定位块处；在分料气缸(22)缩回状态下，一个卡簧(6)落入卡簧仿形孔(231)；

S22、分料气缸(22)推出，将卡簧仿形孔(231)与卡簧分料孔(241)重合，卡簧(6)落入卡簧分料孔(241)内的顶升杆(27)上；

S23、顶升气缸(26)推动顶升杆(27)将卡簧(6)顶起。