CN110395680B - 变速箱装配用翻转机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变速箱装配用翻转机构，包括机架；翻转驱动组件，固设于机架，翻转驱动组件包含驱动电机以及翻转传动组件，驱动电机的主轴向翻转传动组件的输入端传动；托盘组件，包含托盘支架、托盘以及具有自锁功能的减速机，托盘固设于减速机的输出轴前端，减速机固设于托盘支架，翻转传动组件的输出端选择性的向减速机的输入端传动；翻转角度跟踪机构，其对减速机输出轴的转动状态进行监测，进而改变翻转驱动组件的工作状态，其采用电机驱动，输出扭矩到托盘的动力输入轴上，配合旋转编码定角度系统按照预定的角度进行转角控制，对驱动电机以及翻转传动组件进行控制，按照预定的角度进行转角控制，可实现任意角度多位置的翻转。

Description

变速箱装配用翻转机构

技术领域

本发明属于翻转机构技术领域，具体地说是涉及一种变速箱装配用翻转机构。

背景技术

汽车变速箱通是同发动机一样重要的汽车零部件，在现代化的汽车装配工厂，变速箱的生产通常采用半自动或自动流水生产线批量生产。为了提高装配生产效率，一般要把变速箱壳体放置在专用的装配托盘上，通过输送辊道把变速箱在不同工位之间进行运送，完成各工位的转配。

在变速箱装备过程中，为了方便操作，操作者要从不同方向对变速箱进行装配或测量，从而要不断变换变速箱的姿态以便于操作。变速箱托盘通常有两种分类，一是直接放置在托盘上，另外一种是通过螺钉固定在托盘上。如果变速箱是放置在托盘上，变换变速箱姿态就先脱离托盘，转换姿态后再放置到托盘上；如果变速箱固定在托盘上，需要托盘具有转轴，使变速箱托盘自身具有可翻转功能。

由于变速箱重量较重，对于能脱离托盘的变速箱翻转，通常采用专用翻转机实现翻转；对托盘自身具有可旋转功能的，一般是配上大速比的涡轮蜗杆减速机，人工借助专用工具，手工完成变速箱的角度翻转。

装配过程要不断变换变速箱的角度，专用翻转机要搬离开托盘，制造成本高，翻转机操作费时效率低，也不能随时任意角度翻转；变速箱固定在在托盘上的工艺方式，手工翻劳动强度大，效率比较低，翻转精度比较差，对工件位置精度要求高的自动工位无法满足角度精度要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种变速箱装配用翻转机构，其具有新型结构的翻转机和带转轴托盘，翻转机采用普通电机驱动，输出扭矩到托盘的动力输入轴上，配合旋转编码定角度系统，对安装于托盘主转轴上的变速箱，控制程序可以按照预定的角度进行转角控制，可实现任意角度多位置的停止，对同一个装配工位要求不同多位置操作角度轻松实现。

为解决上述技术问题，本发明的目的是这样实现的：

一种变速箱装配用翻转机构，包括

机架；

翻转驱动组件，固设于所述机架，所述翻转驱动组件包含驱动电机以及翻转传动组件，所述驱动电机的主轴向所述翻转传动组件的输入端传动；

托盘组件，包含托盘支架、托盘以及具有自锁功能的减速机，所述托盘固设于所述减速机的输出轴前端，所述减速机固设于所述托盘支架，所述翻转传动组件的输出端选择性的向所述减速机的输入端传动；

翻转角度跟踪机构，其对所述减速机输出轴的转动状态进行监测，进而改变所述翻转驱动组件的工作状态。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述翻转传动组件包含花键轴、花键轴套、传动轴、驱动轴套以及花键轴套直线移动组件，所述驱动电机向所述花键轴传动，所述花键轴套上端套设于所述花键轴且二者滑动装配，所述传动轴固设于所述花键轴套下端，所述驱动轴套固设于所述减速机的输入端，所述传动轴与所述驱动轴套相适配，所述花键轴套直线移动组件迫使所述花键轴套轴向线性移动，使所述传动轴在传动工位或分离工位切换。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述减速机为大减速比的蜗轮蜗杆减速机。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述托盘固设有定位销以及螺栓穿设孔，所述定位销与工件的定位孔相适配，所述螺栓穿设孔与工件的螺纹固定孔向对应。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述翻转角度跟踪机构包含主轴角度跟踪组件以及定位组件，分别对输出轴的转动角度以及位置进行检测。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述主轴角度跟踪组件包含槽轮、编码器以及位置切换驱动组件，所述槽轮固设于所述减速机的输出轴后端，所述编码器固设于所述位置切换驱动组件，所述位置切换驱动组件固设于所述机架，所述位置切换驱动组件带动所述编码器在检测工位和分离工位切换，位于检测工位时，所述槽轮向所述编码器的输入轴传动。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述编码器的输入轴设有传动组件，所述传动组件包含第一槽轮和第二槽轮，一皮带分别嵌装于第一槽轮和第二槽轮，位于检测工位时，所述皮带外周面嵌入所述槽轮。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述第一槽轮、第二槽轮以及槽轮等径。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述定位组件包含激光传感器以及定向盘，所述定向盘套设与所述减速机的输出轴，所述激光传感器固设于所述机架，且与所述定向盘相对应设置。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述定向盘上开设有设定数量的缺口，随所述定向盘转动，所述激光传感器发出的激光束可射入所述缺口，而后所述激光传感器产生一个触发信号。

本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：

1、其具有新型结构的翻转机和带转轴托盘，采用电机驱动，输出扭矩到托盘的动力输入轴上，配合旋转编码定角度系统，按照预定的角度对驱动电机以及翻转传动组件进行控制，可实现任意角度多位置的停止，对同一个装配工位要求不同多位置操作角度轻松实现。

2、此外，具有带转轴的托盘结构，其结构是借助于大速比的涡轮蜗杆减速机，在减速机的输入轴端增加一输入驱动套筒，在减速机的输出轴上延伸出翻转机主轴，主轴尾部增加带缺口槽的定向盘，配合激光检测定向盘缺口位置，利用配套的可脱离开的专用的翻转机，精准控制变速箱的翻转停止角度，可迅速完成预设任意角度的翻转定位。

附图说明

图1是本发明的整体结构立体示意图；

图2是本发明的整体结构左视图；

图3是机架及翻转驱动组件装配结构立体示意图；

图4是翻转驱动组件及翻转角度跟踪机构立体示意图；

图5是翻转驱动组件立体示意图；

图6是翻转驱动组件左视图；

图7是翻转角度跟踪机构立体示意图；

图8是翻转角度跟踪机构左视图；

图9是托盘组件立体示意图；

图10是托盘组件右视图；

图11是减速机及托盘装配结构示意图；

图12是翻转传动组件与托盘组件传动示意图；

图13是本发明装夹变速箱结构示意图；

图14是变速箱翻转第一位置示意图；

图15是变速箱翻转第二位置示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于已给出的实施例，本领域普通技术人员在未做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

结合图1-2，一种变速箱装配用翻转机构，包括机架100、翻转驱动组件200、托盘组件300、翻转角度跟踪机构400，每部分的结构以及工作原理如下详细描述：

结合图2-6，翻转驱动组件200，固设于机架100，翻转驱动组件200包含驱动电机210以及翻转传动组件230，驱动电机210的主轴向翻转传动组件230的输入端传动；

翻转传动组件230包含花键轴231、花键轴套232、传动轴233、驱动轴套234以及花键轴套直线移动组件236，驱动电机210向花键轴231传动，花键轴套232上端套设于花键轴231且二者滑动装配，传动轴233固设于花键轴套232下端，驱动轴套232固设于减速机320的输入端321，传动轴233与驱动轴套232相适配，花键轴套直线移动组件236迫使花键轴套232轴向线性移动，使传动轴233在传动工位或分离工位切换。

机架100具有立架110、主固定基板120以及固定脚架130，主固定基板120固定连接与立架110上端的主固定基板120，安装于立架110的顶面，固定脚架130固定于立架110的底部；带刹车的驱动电机210通过前法兰安装于主固定基板120的底面，驱动电机210通过带传动机构与翻转传动组件230进行传动；具体的，主动同步带轮221安装于驱动电机210的主轴212上，通过同步带222带动从动同步带轮223转动；从动同步带轮223中部具有一安装孔，花键轴231固定安装于该安装孔内，优选花键轴231上端为光轴，下端为花键部分，光轴一安装孔过盈配合，实现与从动同步带轮223固定并随从动同步带轮223一起转动，花键轴231下端的花键部分和花键轴套232的内花键孔配合；花键轴套232通过轴承2371转动安装在升降板237上，由于花键轴套与花键轴231花键配合，那么在花键轴231转动时花键轴套232便会同步转动，升降板237与花键轴套直线移动组件236的输出端2361固定连接，花键轴套直线移动组件236固定连接于主固定基板120，优选花键轴套直线移动组件236为气缸，其输出端2361为气缸的活塞杆，气缸竖直设置，那么在气缸的活塞杆伸出或缩回的过程中，便可带动升降板237上下滑动；花键轴套直线移动组件236带动升降板07以及花键轴套09一起沿花键轴231轴向上下滑动；花键轴套232下端头连接有传动轴，本实施例优选该传动轴为外六方头套筒，驱动力矩从驱动电机210传经同步皮带222传递到花键轴231上，花键套筒232随花键轴231转动。需要说明的是对花键轴套直线移动组件236的驱动行程、花键轴套以及花键轴的尺寸进行合理的设计和控制，使花键轴套直线移动组件236带动花键轴套上下移动时，花键轴始终位于花键轴套内，并且随花键轴231转动，同时带动驱动轴233转动。

为了保证花键轴套232移动过程中的稳定性，本实施例中还具有导向组件238，其包含紧固件2381、导向杆2382以及导向轴套2383，导向杆2382，导向杆2381对称设置在花键轴两侧，主固定基板120开设有与导向杆数量一致的导向孔，导向轴套2383过盈装配在导向孔内，导向轴套2383内孔与导向杆2382的外径相适配，导向杆2382自上而下贯穿导向轴套2383后下端穿过升降板237后通过紧固件2381与升降板237固定连接，在升降板上下移动的过程中，导向组件保证升降板稳定，保证升降板运行过程流畅稳定。

采用可脱开的动力输出带动翻转机，大大提提高翻转效率和精度，减轻操作者手工翻转变速箱的工作量和劳动强度；此外，在翻转机和托盘之间利用花键轴套自动对接，实现可快速离合的动力结合形式

结合图9-图15，托盘组件300，包含托盘支架310、托盘330以及具有自锁功能的减速机320，托盘330固设于减速机320的输出轴前端，减速机固设于托盘支架310，翻转传动组件220的输出端选择性的向减速机320的输入端传动。

具体的，托盘支架310包含竖直架体312以及位于竖直架体312侧面的加强架体311，在竖直架体312底面固定连接有方形底板340，方形底板340用于承载托盘并在输送辊道上行走和定位，使得托盘组件跟随生产线流转，优选竖直架体312与加强架体311为焊接装配，并焊接在方形底板340上，大减速比的涡轮蜗杆减速机320固定在托盘支架310的顶部，且位于两加强架体311的内侧，减速机隐藏于托盘支架的框结构内部，对减速机防护更好，托盘整体外观更美观，托盘旋转主轴的承载强度更强；减速机320的输出主轴322穿过涡轮蜗杆减速机的中空输出轴并通过键连接在一起，经带座轴承325固定在主支架327上，并由两个滚子轴承326承担工件主轴上的重力负载，本实施例中驱动轴套234固定连接在减速机输入轴321，本实施例中优选驱动轴套234与减速机输入轴321键连接，减速机以及驱动轴套234位于传动轴233正下方且同轴设置，花键轴套直线移动组件236驱动升降板237上下移动，可使传动轴233插入到驱动轴套234内（传动工位）或从驱动轴套234内拔出（分离工位）见图12，由此，实现花键轴套直线移动组件236迫使花键轴套232轴向线性移动，使传动轴233在传动工位或分离工位切换。位于传动工位是，驱动电机可向减速机传动，位于分离工位时，驱动电机不向减速机传动。

输出主轴322的前端固定有承载工件的托盘330，承载工件的托盘330上装有定位销331和穿螺栓的通孔332，定位销331插入变速箱（被翻转工件）的定位销331孔来定位变速箱，而后使用螺栓穿入通孔332后旋紧在变速箱相应的螺栓孔内，对变速箱进行固定。当拆下变速箱时，需将螺栓拆下，为了便于螺栓的保存，防止螺栓丢失，托盘330上带孔尼龙块333，带孔尼龙块333内为中空，用于临时存放固定变速箱的螺钉。

当传动轴233上移从驱动轴套234脱开时，由于是涡轮蜗杆结构，减速机320输出轴具有自锁定功能，托盘330上的变速箱工件重心偏置力矩不能使输出主轴322发生转动，故而托盘始终仍保持当前角度。

带旋转功能的托盘，比夹持工件脱离开托盘的翻转工作方式更灵活，可以使工件达到任意方便操作的工作角度。

结合图图7-8以及图11，翻转角度跟踪机构400，其对减速机输出主轴322的转动状态进行监测，进改变翻转驱动组件200的工作状态。

翻转角度跟踪机构400包含主轴角度跟踪组件410以及定位组件420，分别对输出主轴的转动角度以及位置进行检测。

主轴角度跟踪组件410包含槽轮412、编码器411以及位置切换驱动组件414，槽轮412固设于减速机的输出主轴322后端，编码器411固设于位置切换驱动组件414的输出端，位置切换驱动组件414固设于立架110，位置切换驱动组件414带动编码器411在检测工位和分离工位切换，位于检测工位时，槽轮412向编码器411的输入轴传动。

为了实现编码器411的输入端与槽轮可以快速方便的实现传动和分离，本实施例中在编码器411的输入轴设有传动组件413，传动组件413包含第一槽轮4131和第二槽轮4135，一皮带4132分别嵌装于第一槽轮4131和第二槽轮4135，第一槽轮4131和第二槽轮4135的距离保证皮带4132处于拉紧状态，当位于检测工位时，皮带4132外周面嵌入槽轮412内，便可以通过槽轮412与皮带的摩擦力带动第一槽轮4131和第二槽轮4135转动，第一槽轮4131和第二槽轮4135通过支架4133进行支撑，且二者通过转轴与支架转动连接，本实施例中，第二槽轮4135的转轴4134可以与第二槽轮4135同步转动，且转轴4134通过联轴器4111与编码器的输入轴连接，实现第二槽轮4135带动编码器的输入轴转动。

具体的，优选位置切换驱动组件414为气缸，一可调整底板415安装于机架上靠近托盘支架310的侧面，切换驱动组件414固定安装与可调整底板，切换驱动组件414的活塞杆前端装有H型支架4133，第一槽轮4131和第二槽轮4135安装于H型支架的两端，圆形皮带4132绕两个槽轮的沟槽并保持涨紧，编码器411为旋转编码器，其通过小支架和第一槽轮4131同轴安装，通过联轴器4111保持旋转编码器和第二槽轮4135同步转动。

当托盘进入翻转工位定位后，翻转机上的花键轴套直线移动组件236驱动花键232下移，带动驱动轴233插入到驱动套筒234内；切换驱动组件414带动传动组件413和编码器411一起下移，皮带4132压在输出主轴上的槽轮412的沟槽内并涨紧接触；当驱动电机210工作，带动输出主轴322转动时，槽轮412通过和皮带4132摩擦力带动第一槽轮和第二槽轮转动，进而驱动编码器45一起转动，优选第一槽轮和第二槽轮和槽轮412的直径相同，二者等角速度同步旋转，通过三个同径的槽轮，从动槽轮和圆皮带通过平移，实现贴合或脱离主轴槽轮，系统根据编码器411的输出即可知道输出主轴322的转角变化，系统通过这一转件变化与设定值进行比较，检测工件转动角度是否达到设定值。

为了便于完成输出主轴预设角度位置的停位检测，本实施例的定位组件420包含激光传感器421以及定向盘422，定向盘422套设与减速机的输出主轴322，激光传感器421固设于立架110，且与定向盘422相对应设置，本实施例优选定向盘27上的的缺口均布有四个，每个之间的夹角为90°。输出主轴上带有定向盘，激光传感器判定托盘的4个90°位置，配合旋转编码器反馈信号，实时跟踪托盘上工件的方位，精确校准起始角度。

定向盘422上开设有设定数量的缺口4221，随定向盘422转动，激光传感器421发出的激光束可射入缺口422，由此激光传感器产生一个触发信号。

具体的，激光传感器421发射细激光束指向输出主轴322上的定向盘422，当定向盘422上的缺口4221转到设定方位时，激光传感器421接收到信号，驱动电机210停止转动，完成输出主轴322的预设角度位置停位，即变速箱方位达到预设工作位置。其他中间过程要求的多个操作角度，可由编码器411随时跟踪控制。

直至翻转角度调整操作结束，花键轴套直线移动组件236驱动花键232上移，带动驱动轴233从驱动套筒234内脱出分离，托盘组件沿输送辊向下一工位流转。

翻转机自动对工件进行翻转，通过同步槽轮带动旋转编码器进行跟踪主轴转角，激光传感器时时检测并对预设角度校准，保证了工件的角度精度，便于其他工位的利用自动化设备操作。另外，只要在机架上装编码器和激光传感器角度校准系统，无需在每个托盘组件上装编码器和接电，即可达到精确控制转角的效果。

此外，为了停位精确，本实施方式优选驱动电机210选用带刹车的电机；另外还可以采用在控制系统可加变频器的方式来去电机的转速进行分段控制，在接近预设位置时降低电机转速，从而可以减小在翻转动作停止时工件产生的惯性对减速机的冲击和振动。

采用本发明的翻转机构，其具有新型结构的翻转机和带转轴托盘，采用电机驱动，输出扭矩到托盘的动力输入轴上，配合旋转编码定角度系统，其具有新型结构的翻转机和带转轴托盘，采用电机驱动，输出扭矩到托盘的动力输入轴上，配合旋转编码定角度系统，按照预定的角度对驱动电机以及翻转传动组件进行控制，可实现任意角度多位置的停止，对同一个装配工位要求不同多位置操作角度轻松实现。

此外，具有带转轴的托盘结构，其结构是借助于大速比的涡轮蜗杆减速机，在减速机的输入轴端增加一输入驱动套筒，在减速机的输出轴上延伸出翻转机主轴，主轴尾部增加带缺口槽的定向盘，配合激光检测定向盘缺口位置，利用配套的可脱离开的专用的翻转机，精准控制变速箱的翻转停止角度，可迅速完成预设任意角度的翻转定位。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变速箱装配用翻转机构，用于变速箱装配流水线，其特征在于：包括

机架；

翻转驱动组件，位于翻转工位且固设于所述机架，所述翻转驱动组件包含驱动电机以及翻转传动组件，所述驱动电机的主轴向所述翻转传动组件的输入端传动；

托盘组件，包含托盘支架、托盘以及具有自锁功能的减速机，所述托盘固设于所述减速机的输出轴前端，所述减速机固设于所述托盘支架，所述翻转传动组件的输出端选择性的向所述减速机的输入端传动；所述托盘组件跟随所述变速箱装配流水线流转；

翻转角度跟踪机构，其对所述减速机输出轴的转动状态进行监测，进而改变所述翻转驱动组件的工作状态。

2.根据权利要求1所述的一种变速箱装配用翻转机构，其特征在于：所述翻转传动组件包含花键轴、花键轴套、传动轴、驱动轴套以及花键轴套直线移动组件，所述驱动电机向所述花键轴传动，所述花键轴套上端套设于所述花键轴且二者滑动装配，所述传动轴固设于所述花键轴套下端，所述驱动轴套固设于所述减速机的输入端，所述传动轴与所述驱动轴套相适配，所述花键轴套直线移动组件迫使所述花键轴套轴向线性移动，使所述传动轴在传动工位或分离工位切换。

3.根据权利要求1所述的一种变速箱装配用翻转机构，其特征在于：所述减速机为大减速比的蜗轮蜗杆减速机。

4.根据权利要求1所述的一种变速箱装配用翻转机构，其特征在于：所述托盘固设有定位销以及螺栓穿设孔，所述定位销与工件的定位孔相适配，所述螺栓穿设孔与工件的螺纹固定孔向对应。

5.根据权利要求1所述的一种变速箱装配用翻转机构，其特征在于：所述翻转角度跟踪机构包含主轴角度跟踪组件以及定位组件，分别对输出轴的转动角度以及位置进行检测。

6.根据权利要求5所述的一种变速箱装配用翻转机构，其特征在于：所述主轴角度跟踪组件包含槽轮、编码器以及位置切换驱动组件，所述槽轮固设于所述减速机的输出轴后端，所述编码器固设于所述位置切换驱动组件，所述位置切换驱动组件固设于所述机架，所述位置切换驱动组件带动所述编码器在检测工位和分离工位切换，位于检测工位时，所述槽轮向所述编码器的输入轴传动。

7.根据权利要求6所述的一种变速箱装配用翻转机构，其特征在于：所述编码器的输入轴设有传动组件，所述传动组件包含第一槽轮和第二槽轮，一皮带分别嵌装于第一槽轮和第二槽轮，位于检测工位时，所述皮带外周面嵌入所述槽轮。

8.根据权利要求7所述的一种变速箱装配用翻转机构，其特征在于：所述第一槽轮、第二槽轮以及槽轮等径。

9.根据权利要求5所述的一种变速箱装配用翻转机构，其特征在于：所述定位组件包含激光传感器以及定向盘，所述定向盘套设与所述减速机的输出轴，所述激光传感器固设于所述机架，且与所述定向盘相对应设置。

10.根据权利要求9所述的一种变速箱装配用翻转机构，其特征在于：所述定向盘上开设有设定数量的缺口，随所述定向盘转动，所述激光传感器发出的激光束可射入所述缺口，而后所述激光传感器产生一个触发信号。

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