CN111283408B - 一种工业制动器镶套件自动组装设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于制动器零件组装技术领域，公开了一种工业制动器镶套件自动组装设备，一种工业制动器镶套件自动组装设备，包括制动轮流水线，流水线上加工有制动轮定位的定位槽，流水线的后端安装有挡板传感器；流水线旁安装有制动轮上料机械手，流水线的后端装配有转动盘，转动盘上装有制动轮定位工装；转动盘下端是伺服电机，伺服电机下端通过螺栓与支架连接；转动盘的一侧装配有镶套件抓取机械手，机械手的侧面装配有镶套件选向机构；在镶套件抓取机械手的正前方装配有直振器，直振器的后端与振动盘连接，直振器进料口与振动盘出料口连接。本发明设备，能够连续组装循环，效率高，能够适用于多种类似产品的组装，适于广泛推广应用。

Description

一种工业制动器镶套件自动组装设备

技术领域

本发明属于制动器零件组装技术领域，具体的说是一种工业制动器镶套件自动组装设备。

背景技术

制动器是设备的关键部件，直接关系到设备的安全制动效果；传统的制动轮镶套件的组装生产，采用手工组装，具体用双手抓住捏紧，放到铆接设备上，进行手动组装，操作复杂，生产效率低；在手工组装过程中，零件的配合靠视觉和经验，存在产品组装偏、零件配合部分不到位、零件损坏和变形的质量隐患，并且操作者存在机械伤害的安全风险；生产成本高，产品的市场竞争力减小；铆接质量一致性差，不适合大批量的订单生产；镶套件两侧的金属片容易松动掉，不易被发现；迫切需求一种自动组装工装，来弥补现有技术的不足，实现生产的自动化。

综上所述，现有技术存在以下不足之处：操作复杂、安全性差、效率低、废品率低、产品质量一致性和稳定性差。

对于上述技术问题，目前业内也在积极的寻找解决方案，但是制动轮的槽和镶套件的凸起都需要方向一致才能组装在一起，制动轮的槽和镶套件的凸起配合间隙只有0.15-0.2MM, 在初始组装时两者之间没有定位基准，只有安装到位后才能够判定配合的准确程度，现在行业内都采用人工组装，还没有一种针对该工艺制动器镶套件组装的专用设备。

发明内容

为了解决上述现有技术中的不足，本发明提供了一种制动器镶套件自动组装设备，能够连续组装循环，效率高，该实发明能够适用于多种类似产品的组装，适于广泛推广应用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

提供了一种工业制动器镶套件自动组装设备，包括制动轮流水线，流水线上加工有制动轮定位的定位槽，流水线的后端安装有挡板传感器；流水线旁安装有制动轮上料机械手，流水线的后端装配有转动盘，转动盘上装有制动轮定位工装；转动盘下端是伺服电机，伺服电机下端通过螺栓与支架连接；转动盘的一侧装配有镶套件抓取机械手，机械手的侧面装配有镶套件选向机构；在镶套件抓取机械手的正前方装配有直振器，直振器的后端与振动盘连接，直振器进料口与振动盘出料口连接；在转动盘的一侧配有成品下料机械手和流水线。

进一步的，流水线上有制动轮定位孔，定位孔与制动轮平面部分间隙配合，配合间隙在 0.1-0.15MM，保证制定轮能够不转动，方向一致。

进一步的，所述制动轮上料机械手、镶套件抓取机械手、成品下料机械手分别包括左右移动气缸、上下移动气缸和抓取气缸，所述左右移动气缸安装在支架上，上下移动气缸安装在左右移动气缸的正前侧，抓取气缸安装在上下移动气缸的前下端。

优选的，左右移动气缸、上下移动气缸和抓取气缸均通过PLC程序进行控制。当产品通过感应器时，红外线感应器输出信号，气缸接收到信号开始工作，气缸的传送速度为27-32 M/min，与流水线速度匹配，中间没有停顿时间，完成时间上的无缝隙对接，能够完成650-700 个/min，保证了组装准确率和效率；气缸的传送速度可调，移动距离可调。

优选的，抓取气缸的前端设置有抓取夹头，抓取夹头表面覆有一层聚氨酯材料，所述聚氨酯材料厚度为1.0-1.1MM,能够保证抓取的柔性、抓取的牢固性和稳定性、消除快速夹取的噪音，还能够保证零件表面的涂层材料不被破坏损伤。

优选的，左右移动气缸的平行度为0.03-0.06MM,上下移动气缸的垂直度为0.03-0.06MM，能够保证设备工作的精准度。

进一步的，转动盘由定位工装、转动圆盘、驱动部分组成，转动角度和速度可调，转动角度为1-360°，速度为15-20M/min；转动圆盘上下表面的平行度为0.03-0.05MM，平面度为0.02-0.04MM，并且保证平面与驱动电机轴垂直度为0.03-0.05MM，保证设备工作的精准度；上表面安装有制动轮定位工装，制动轮工装的位置依转动圆盘的中心为圆心的圆弧上，呈角度均分，可以保证位置的一致性和转动的稳定性。

进一步的，振动盘内配有振动盘旋转支架，振动盘旋转支架的旋转角度为20-35°，镶套件能够通过振动盘多层旋转完成选向，台阶大头处方向竖直向上，从上端出口处旋出；上端出口处与直振器进料口连接，直振器上端有槽口，槽口宽度比镶套件上端大头直径尺寸大 0.2-0.25MM,高度比镶套件大头台阶厚度高0.1-0.15MM,能够很好的保证镶套件能够顺利通过，即不卡顿，也不侧歪。

进一步的，选向机构包括定位支架主体、镶套件定位工装、伺服电机、检测传感器，通过红外线感应，可以检测镶套件金属片的有无，同时还可以检测镶套件上端凸起的位置，传递信号给伺服电机停止到指定位置，保证镶套件的凸起的位置方向一致。

进一步的，镶套件抓取机械手上下方向气缸的压力精度控制在±0.2KG,移动距离精度控制在±0.1MM,保证镶套件的凸起与制动轮的安装槽配合位置准确，组装的精度高，同时保证镶套件不被压坏、挤坏。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明示例的自动组装设备，采用专用定位工装，定位工装的定位孔和制动轮下端的形状相同，配合间隙为0.1MM,定位精度保证在±0.1MM范围内；制动轮的侧面平面和定位孔配合，转动盘转动角度为90°后，制动轮的凹槽方向始终固定在一个位置，保证零件组装基准统一，方向位置准确，操作便捷；

2、本发明示例的自动组装设备，镶套件也有专用的工装，保证镶套件凸起的位置一致，正好对准制动轮的凹槽方向，配合精度高，提高了产品质量的稳定性和一致性；

3、本发明示例的自动组装设备，采用抓取机械手气缸，不用手持产品，避免了原手持组装伤害操作者的风险，更安全；

4、本发明示例的自动组装设备，1人摆放，输送线自动输送，机械手气缸自动抓取，自动组装，每条输送线节约人工2-3人(原3-4人)；

5、本发明示例的自动组装设备，原1小时生产60-70件，现制动轮机械手上料的同时，镶套件机械手上料、选向机构检测、机械手抓取放入制动轮安装孔同步进行，然后自动组装，每小时生产650-700件，提高效率9-11倍，节约了成本和时间，很大程度上提高了生产效率；

6、本发明示例的自动组装设备，采用气缸提供组装动力，气缸压力精度在±0.2KG范围, 移动气缸的精度在±0.1MM范围，保证镶套件在组装过程中能够准确的镶入制动轮的孔内，并且保证镶套件不被压坏，废品率由原来的原1.1％降低至现1‰；

7、本发明示例的自动组装设备，通过安装在选向机构一侧的金属片感应检测器，能够及时检测出镶套件两侧的金属片是否脱落，保证产品的质量，避免质量事故的发生；

8、本发明示例的自动组装设备，转动圆盘采用cr12材料，热处理硬度为40-45HRC，保证盘基体的强度。

附图说明

图1为本发明实施例的设备总装图；

图2为本发明实施例制动轮上料部分图；

图3为本发明实施例镶套件振动盘的结构示意图；

图4为本发明实施例镶套件机械手的结构示意图；

图5为本发明实施例镶套件选向机构的结构示意图；

图6为本发明实施例转动盘机构的结构示意图；

图7为本发明实施例镶套件的结构示意图；

图8为本发明实施例制动轮的结构示意图；

图9为本发明实施例制动轮和镶套件组装后的结构示意图。

图中：

1、制动轮流水线 101、制动轮 102、挡板感应器

2、制动轮上料机械手 201、左右移动气缸 202、上下移动气缸 203、抓取气缸204、抓取气缸夹头 205、表面聚氨酯材料 206、支架

3、制动轮定位工装

4、转动盘组件 401、转动圆盘 402、伺服电机 403、电机主轴 405、支架

5、振动盘 501、振动盘旋转支架 502、振动盘外壳

6、直振器 601、直振器卡槽 602、直振器进料口 603、振动盘出料口 604、镶套件605、挡料传感器

7、第一镶套件抓取机械手

8、第二镶套件抓取机械手

9、选向机构 901、金属片检测传感器 902、镶套件凸起检测传感器 903、镶套件定位工装 904、选向机构支架 905、伺服电机 906、镶套件

10、成品流水线

11、成品下料机械手

12、金属片

13、安装凸起

14、大头台阶

15、安装槽

16、安装平面

17、镶套件安装孔

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

本发明的一个实施例提供了一种工业制动器镶套件自动组装设备，如图1所示包括制动轮流水线1，流水线上加工有制动轮定位的安装槽15，流水线的后端安装有挡板传感器102；流水线旁安装有制动轮上料机械手2，流水线的后端装配有转动盘4，转动圆盘4采用cr12 材料，热处理硬度为40-45HRC，保证盘基体的强度；转动盘4上装有制动轮定位工装3。

如图3所示转动盘4下端是伺服电机402，伺服电机转动主轴403通过转动盘4中心孔，通过螺栓连接，伺服电机402下端通过螺栓与支架405连接。

如图1所示转动盘4的一侧装配有第一镶套件抓取机械手7，第二镶套件抓取机械手8，两个机械手的下端中间部分，装配有镶套件选向机构9；在第一镶套件抓取机械手7的正前方装配有直振器6，直振器6的后端与振动盘5连接，如图3所示直振器进料口602与振动盘出料口603连接。

工作时，如图1所示，制动轮101按一致的方向放到流水线1上的定位槽，制动轮101侧面平面与定位槽侧壁贴紧配合，带动制动轮101向前移动，传动速度为20-25M/min，制动轮101接触到挡板感应器102，安装在流水线1旁边的上料机械手2启动，机械手2抓取制动轮101，放入安装在转动盘4上的制动轮定位工装3内后，转动盘4转动，带动制动轮101 转动到位。

如图3、图5所示，同时镶套件604在振动盘5中，通过筛选选向，大头台阶14向上，从出料口进入直振器进料槽口602，向另一端输送，当到达前端，接触到挡料传感器605，第一镶套件机械手7启动，抓取放入到选向机构9的镶套件定位工装903内，伺服电机905驱动转动，带动镶套件906转动一圈后，金属片检测传感器901检测镶套件两侧金属片12有无，如果没有金属片12，第二镶套件机械手8夹取放入废料盒内，如果有金属片12，电机驱动继续带动镶套件906转动，镶套件检测传感器902感应到镶套件凸起13后，伺服电机905停止转动，第二镶套件机械手8抓取镶套件906移动到转动盘4上的制动轮上面，对准镶套件安装孔17，此时镶套件的凸起13和制动轮的安装槽15位置一致，把镶套件906压入镶套件安装孔17，然后转动盘4带动成品转动到位后，成品机械手11抓取，放入下料流水线10上，输送到下一工序，完成一个自动组装循环。

流水线1上有制动轮定位槽，与制动轮平面16部分间隙配合，配合间隙在0.1-0.15MM，保证制定轮能够不转动，方向一致。

如图1、图2所示，制动轮上料机械手2、第一镶套件抓取机械手7、第二镶套件抓取机械手8、成品下料机械手11，它们均由三个气缸和抓取夹头组成，三个气缸分别完成左右移动、上下移动、抓取零件的功能，灵活的运动；左右移动气缸201安装在支架206上，上下移动气缸202安装在左右移动气缸201的正前侧，抓取气缸203安装在上下移动气缸202的前下端，组成机械手，完成一个自动抓取的循环动作。

在本设备中，所有气缸都是PLC程序控制，当产品通过感应器时，红外线感应器输出信号，气缸接收到信号开始工作，气缸的传送速度为27-32M/min，与流水线速度匹配，中间没有停顿时间，完成时间上的无缝隙对接，能够完成650-700个/min，保证了组装准确率和效率；气缸的传送速度可调，移动距离可调。

如图2所示，在抓取气缸203的前端抓取夹头204表面有聚氨酯材料205，厚度为1.0-1.1MM,能够保证抓取的柔性、抓取的牢固性和稳定性、消除快速夹取的噪音，还能够保证零件表面的涂层材料不被破坏损伤。

如图2所示，左右移动气缸201的平行度为0.03-0.06MM,上下移动气缸202的垂直度为 0.03-0.06MM，能够很好的保证设备工作的精准度。

如图6所示，转动盘4由定位工装3、转动圆盘401、伺服电机402组成，伺服电机402通过螺栓固定在支架405上平面中心位置，伺服电机主轴403向上，伺服电机的上端电机主轴403穿过转动圆盘的圆心孔，通过螺栓连接固定，制动轮定位工装3安装在转动盘401的上表面上，螺栓固定；转动盘角度和速度可调，转动角度为1-360°，速度为15-20M/min；转动圆盘401上下表面的平行度为0.03-0.05MM，平面度为0.02-0.04MM，并且保证平面与伺服电机402轴垂直度为0.03-0.05MM，保证了设备工作的精准度；上表面安装有制动轮定位工装3，制动轮工装3的位置依转动圆盘401的中心为圆心的圆弧上，呈90°角度均分，保证了位置的一致性和转动的稳定性。

如图3所示，振动盘在脉冲磁铁的作用下，通过不断的吸合断开振动盘下端的铁块，产生振动，带动旋转支架501扭摆振动，旋转支架501呈20°35°的角度装配的到振动盘内侧，旋转向上，旋转支架成槽状，槽的宽度比镶套件大头台阶大0.5-1MM，镶套件沿旋转支架槽，受自身重力作用，在振动的作用下大头朝下向上移动；

上端出口603处与直振器进料口602连接，直振器进料口602的槽口底面比振动盘上端出口603底面低，高度差为镶套件的大头台阶下端高度-(0.5-1MM)，镶套件移动过程中受自身重力作用，镶套件小头向下竖直，进入直振器进料槽口601，槽口601的上表面高度比镶套件大头台阶下端高度矮0.5-1MM，宽度比镶套件下端直径大0.5-0.8MM，保证镶套件能够顺利通过，即不卡顿，也不侧歪。

如图5所示，选向机构9由定位支架主体905、镶套件定位工装903、伺服电机905、金属片检测传感器901、镶套件凸起检测传感器902；伺服电机905安装在支架主体905上，镶套件定位工装903安装在伺服电机905电机轴上，金属片检测传感器901、镶套件凸起检测传感器902安装在定位支架主体905的两侧；金属片检测传感器901通过红外线感应，可以检测镶套件金属片12的有无，镶套件凸起检测传感器902通过红外线感应，可以检测镶套件上端凸起13的位置，传递信号给伺服电机905停止到指定位置，保证镶套件的凸起13的位置方向一致。

镶套件抓取机械手8上下方向气缸的压力精度控制在±0.2KG,移动距离精度控制在± 0.1MM,保证镶套件的凸起13与制动轮的安装槽15配合位置准确，组装的精度高，同时保证镶套件不被压坏、挤坏。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。

Claims (7)

1.一种工业制动器镶套件自动组装设备，其特征是，包括制动轮流水线，流水线上加工有制动轮定位的定位槽，流水线的后端安装有挡板传感器；流水线旁安装有制动轮上料机械手，流水线的后端装配有转动盘，转动盘上装有制动轮定位工装；转动盘下端是伺服电机，伺服电机下端通过螺栓与支架连接；转动盘的一侧装配有镶套件抓取机械手，机械手的侧面装配有镶套件选向机构；在镶套件抓取机械手的正前方装配有直振器，直振器的后端与振动盘连接，直振器进料口与振动盘出料口连接；在转动盘的一侧配有成品下料机械手和流水线；所述流水线上有制动轮定位孔，定位孔与制动轮平面部分间隙配合，配合间隙在0.1-0.15MM；所述制动轮上料机械手、镶套件抓取机械手、成品下料机械手分别包括左右移动气缸、上下移动气缸和抓取气缸，所述左右移动气缸安装在支架上，上下移动气缸安装在左右移动气缸的正前侧，抓取气缸安装在上下移动气缸的前下端；选向机构由定位支架主体、镶套件定位工装、伺服电机、金属片检测传感器、镶套件凸起检测传感器组成；伺服电机安装在支架主体上，镶套件定位工装安装在伺服电机电机轴上，金属片检测传感器、镶套件凸起检测传感器安装在定位支架主体的两侧；金属片检测传感器通过红外线感应，检测镶套件金属片的有无，镶套件凸起检测传感器通过红外线感应，能够检测镶套件上端凸起的位置，传递信号给伺服电机停止到指定位置。

2.根据权利要求1所述的工业制动器镶套件自动组装设备，其特征是，所述左右移动气缸、上下移动气缸和抓取气缸均通过PLC程序进行控制。

3.根据权利要求1所述的工业制动器镶套件自动组装设备，其特征是，所述抓取气缸的前端设置有抓取夹头，抓取夹头表面覆有一层聚氨酯材料，所述聚氨酯材料厚度为 1.0-1.1MM。

4.根据权利要求1所述的工业制动器镶套件自动组装设备，其特征是，所述左右移动气缸的平行度为0.03-0.06MM，上下移动气缸的垂直度为0.03-0.06MM。

5.根据权利要求1所述的工业制动器镶套件自动组装设备，其特征是，所述转动盘由定位工装、转动圆盘和驱动部分组成，转动盘转动角度为1-360°，速度为15-20 M/min；转动圆盘上下表面的平行度为0.03-0.05MM，平面度为0.02-0.04MM，转动圆盘上表面驱动电机轴垂直度为0.03-0.05MM；转动圆盘上表面安装有制动轮定位工装，制动轮定位工装的位置依转动圆盘的中心为圆心的圆弧上，呈角度均分。

6.根据权利要求1所述的工业制动器镶套件自动组装设备，其特征是，所述振动盘内配有振动盘旋转支架，振动盘旋转支架的旋转角度为20-35°；上端出料口处与直振器进料口连接，直振器上端有槽口，槽口宽度比镶套件上端大头直径尺寸大0.2-0.25MM，高度比镶套件大头台阶厚度高0.1-0.15MM。

7.根据权利要求1所述的工业制动器镶套件自动组装设备，其特征是，所述上下移动气缸的压力精度控制在±0.2KG，移动距离精度控制在±0.1MM。

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