CN114131307A - 一种智能产线穿销单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能产线穿销单元，包括销钉蓄料器、销钉取料器、装销机构、以及工件运送托盘，销钉取料器包括六个间隔60度排列在转盘上的销钉卡槽，装销机构用于将由销钉蓄料器落入销钉卡槽并转向托盘驻留位置的销钉顶入托盘上的工件中。本发明通过转盘上的销钉卡槽对下落的销钉进行承接和转运，可以在较短的时间内自动完成对蓄料器内的销钉的取料和送料过程，明显提高了穿销单元的运作速度。

Description

一种智能产线穿销单元

技术领域

本发明属于机电一体化领域，涉及一种智能产线上的穿销单元。

背景技术

智能化的自动生产线是指利用工件传送系统和控制系统，将一组自动机床和辅助设备按照工艺顺序联结起来，从而自动完成产品全部或部分制造过程的生产装备。穿销单元是自动生产线上用于完成工件主体与上盖的实体联结装配的重要组件。目前常用于生产线的穿销单元在运行时实际上包括蓄料和穿销两个工艺环节，其中蓄料环节需要对销钉进行人工取料、送料，生产效率较低。为此中国专利CN209681601U提出了一种自动穿销钉装置，该装置可以利用振动盘、水平上料轨道及直振器进行销钉自动取料及送料，但结构复杂、速度较慢，并且不适宜在自动生产线上使用。

因此如何保证穿销单元快速运作是目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以将蓄料和穿销一次性完成的智能产线穿销单元。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种穿销单元，该单元包括销钉蓄料器、销钉取料器、装销机构、用于承载待加工零件(简称工件)的托盘以及用于传送托盘的直线运动机构，所述销钉取料器包括转盘，转盘上设置有多个沿周向间隔排列(例如间隔60度)的销钉卡槽，装销机构包括用于将由销钉蓄料器落入销钉卡槽并随该销钉卡槽转向(定义此时转盘为正向转动)直线运动机构的托盘驻留位置的销钉于托盘驻留时刻顶入托盘上的待加工零件中的推杆。

优选的，所述销钉蓄料器包括壳体以及设置在壳体内的弧形滑槽，壳体上设置有进料槽口和出料槽口，进料槽口和出料槽口分别与弧形滑槽的上端和下端对应相连，从而可以与转盘上的销钉卡槽配合，实现快速、自动取料和送料。

优选的，所述销钉蓄料器还包括与落入销钉卡槽的销钉接触配合(例如相对滑动)的弧形导轨，弧形导轨自出料槽口向下延伸至转盘底部外侧，从而降低转盘转动中的取料难度，并保证将销钉运送至推杆与工件上待装配销钉的销孔之间。

优选的，所述装销机构还包括外筒、滑环以及内筒，内筒的一端与转盘相连，内筒的另一端可转动的支撑在外筒内，外筒的侧面上设置有多条间隔排列的导向槽，导向槽内设置有滚珠，滚珠的一侧表面(即滚珠向内凸出导向槽的部分)与内筒的侧面相接触，滚珠的另一侧表面(即滚珠向外凸出导向槽的部分)可转动的嵌入在滑环的内侧面上，每条导向槽由相互连接的斜槽(起点到终点相隔角度与相邻销钉卡槽间隔角度相同)和直槽组成，其中直槽沿与外筒轴向平行方向自对应斜槽的终点向外筒靠近转盘的一端延伸(即直槽比斜槽更靠近转盘)，推杆设置在滑环上。

优选的，所述装销机构还包括销钉装配气缸以及分别设置于导向槽两侧的推拉环和支撑环，推拉环套设在外筒上，并且推拉环分别与滑环及销钉装配气缸通过连接部件(包括固定在推拉环一侧并由销钉装配气缸驱动的连接板、以及位于推拉环与滑环之间的连杆)相连，支撑环固定在外筒上。

优选的，所述单元还包括侧向支撑架和底部支撑架，底部支撑架与外筒相连，侧向支撑架设置在销钉蓄料器上，支撑环与侧向支撑架相连，销钉装配气缸设置在侧向支撑架上。

优选的，所述直线运动机构包括支撑框架、设置在支撑框架上的带轮和传送电机以及设置在带轮上的用于控制托盘移动的传送带(例如传送带为两条，并分别与位于支撑框架首尾两端的带轮构成两组并行布置在支撑框架上的由传送电机驱动的托盘传送部件)，传送电机通过传动部件与带轮相连。

优选的，所述单元还包括止动杆、止动气缸以及设置在支撑框架上的止动杆支架和止动气缸支架，止动气缸设置在止动气缸支架上，止动杆可转动的设置在止动杆支架上，并且止动杆与止动气缸相连。

优选的，所述支撑框架包括滑轨(例如在两条传送带的外侧分别设置有一条位于支撑框架首尾端之间的滑轨)，托盘的边沿位于滑轨内侧的轨道面上，销钉蓄料器的底部一侧设置在滑轨顶部的轨道面上，在保证不影响工件运送的情况下，利用滑轨加快对穿销单元的运行调试。

优选的，所述单元还包括设置在滑轨顶部的轨道面上的挡板，转盘可转动的支撑在挡板上，挡板上设置有防止转盘反向转动的部件。

优选的，所述单元还包括销钉检测器和托盘检测器，销钉检测器包括用于检测定位于托盘驻留位置的待加工零件(具体为该零件上的待装配销钉的销孔)的销钉装配情况(具体检测含有销钉或不含销钉两种情况)的光电传感器(该光电传感器可设置在滑轨上)，托盘检测器包括用于检测托盘到达指定位置的情况(具体检测指定位置有托盘或无托盘两种情况，前一种情况发生时指定位置即托盘驻留位置)的光电传感器(该光电传感器可设置在滑轨下方)，利用这些光电传感器可以提高穿销单元在自动生产线中运行的智能化水平，降低故障发生。

本发明的有益效果体现在：

本发明通过转盘上的销钉卡槽对下落的销钉进行承接和转运，可以在较短的时间内自动完成对蓄料器内的销钉的取料和送料过程，明显提高了穿销单元的运作速度。

进一步的，本发明利用由转盘、销钉卡槽、内筒、外筒及滚珠和滑环等构成的凸轮旋转机构，将销钉装配气缸的动作转变为转盘的局部旋转动作和推杆的顶推动作，即可以使用一个气缸完成销钉的蓄料和对取出的销钉物料的穿销装配，从而节省了动力部件，提高了穿销单元的效率。

附图说明

图1为本发明实施例1中的穿销单元总体结构示意图；

图2为图1所示穿销部分的结构示意图(省略销钉装配气缸与推拉环之间的连接部件以及推拉环与滑环之间的连接部件)；

图3为穿销部分的凸轮旋转机构的结构示意图；

图4为图1所示传送部分的结构示意图(省略步进电机与带轮之间的传动部件)；

图5为传送部分的止动机构的结构示意图；

图6为本发明实施例1中的穿销单元的工作流程示意图；

图中：1-导向槽；2-外筒；3-销钉装配气缸；4-侧向支撑架；5-蓄料器；6-带轮；7-销钉；8-滑轨；9-底板横梁；10-止动杆；11-销钉检测器；12-托盘检测器；13-横梁支架；14-传送带；15-托盘；16-待加工零件；17-内筒；18-止动气缸；19-止动气缸支架；20-推杆；21-挡板；22-止动杆支架；23-滑轨横梁；24-传送电机；25-底部支撑架；26-转盘；27-推拉环；28-滑环；29-支撑环；30-销钉卡槽；51-导料板；52-出料槽口；261-轴孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。所述实施例仅用于解释本发明，而非对本发明保护范围的限制。

实施例1

参见图1，本发明提出的穿销单元包括穿销部分和传送部分。其中穿销部分主要负责将销钉插入待加工零件16中，完成销钉7与该零件的装配；传送部分主要负责将所述零件通过托盘15运送到指定位置，并在指定位置完成销钉装配后继续进行运送，即通过控制零件的停止与运动，使得零件在穿销前停止、穿销后运动。

参见图2，所述穿销部分包括推杆20、销钉装配气缸3(简称销钉气缸)、凸轮旋转机构以及蓄料器5。蓄料器5包括箱式结构的壳体以及与壳体下部连接的侧向支撑架4。销钉装配气缸3安装于侧向支撑架4上。壳体内部设有滑槽(滑槽的底面为弧形的斜坡，销钉7自壳体上部的进料槽口放置于斜坡上)，滑槽的尺寸(例如槽宽)与销钉7的尺寸(例如轴向长度)相匹配，使得在滑槽内部横向存放的销钉7，在重力作用下一个一个的滑出壳体下部的出料槽口52，并恰好滚入蓄料器5外侧的取料槽口中，随后销钉7在出料槽口52下方的导料板51的弧形边沿(作为导轨)的配合下继续移动，直至随取料槽口整体转动到与推杆20正对的位置。凸轮旋转机构包括用于带动取料槽口的转盘26以及相嵌套的外筒2和内筒17，转盘26支撑在挡板21(挡板21的一部分位于导料板51上方)上，内筒17与转盘26可以同步转动，外筒2安装在底部支撑架25上，外筒2前部加工有贯穿筒壁侧面对应区域的导向槽1，推杆20(为与销钉直径相同的立柱)可随导向槽1内的滚珠的移动于外筒2的下方进行推送，并在推送过程中将转动到待加工零件16一侧的销钉7顶入该零件上的销孔中；上述内筒17与转盘26的转动以及推杆20的推送过程均由销钉装配气缸3提供动力。

参见图3，所述凸轮旋转机构还包括销钉卡槽30。销钉卡槽30沿转盘26的圆周间隔布置，从而与转盘26构成取料器；其中，转盘26的两个盘面(间隔设置在内筒17的前端)上每间隔60度布置一个凹槽，且其中一个盘面上布置的6个凹槽分别与另一个盘面上布置的6个凹槽的方向对应相同，即由6对凹槽在转盘26的6个不同方向上形成共计6个销钉卡槽30，每一个销钉卡槽30可卡住一个与凹槽尺寸相匹配的销钉7(从蓄料器5的出料槽口52滑出的销钉7是按其轴向与凸轮旋转机构的中心平行的方向下落至销钉卡槽30内的)。相邻销钉卡槽之间为凸轮结构，用以抵住出料槽口(使销钉无法继续向下滚落)。转盘26的中心开设有轴孔261，一贯穿内筒17中心的转轴穿过该轴孔261并延伸至挡板20，内筒17的后部通过所述转轴嵌套在外筒2中。在转盘26随内筒17转动中，由各销钉卡槽30轮流作为上述取料槽口，从而实现高效的自动取料和送料。

参见图3，所述凸轮旋转机构还包括滑环28、推拉环27以及支撑环29。推杆20后端固定在滑环28上。滑环28通过使上述导向槽1内的滚珠移动，从而与外筒2相对滑动。推拉环27套设在外筒2后部，销钉装配气缸3通过连接板与推拉环27焊接在一起，同时推拉环27通过连杆与滑环28固定在一起。支撑环29固定在外筒2的前端，并与侧向支撑架4连接。外筒2上共加工了6条导向槽1，6条导向槽1按360度等分在外筒2侧面上间隔分布，每个导向槽1由一段斜槽和一段直槽构成，斜槽的尾部与直槽的首部相衔接，斜槽首尾在圆周上延展60度。当滑环28在销钉装配气缸3带动下正向进给时(朝向转盘26移动，即向前移动)，外筒2的导向槽1内的滚珠先在斜槽内移动，内筒17在斜槽和滚珠凸起(向内凸出斜槽外并接触内筒17壁面的部分)的共同作用下顺时针旋转，旋转了60度后滚珠进入直槽，此时开始内筒17不再旋转(同时取料器从蓄料器5中取出一个销钉7，即一个销钉7落入转盘26上邻近出料槽口52的销钉卡槽30中)，而推杆20随滑环28继续向前移动并穿过支撑环29上的豁口，穿过支撑环29的推杆20继续向前移动，直至推杆20前端将与其相对的销钉7(位于转盘26底部的销钉卡槽30中)顶入到工件的销孔中。推杆20随滑环28回复到原位置时(在销钉装配气缸3带动下向后移动)，先经过直槽，再经过斜槽。在销钉装配气缸3这一个气缸的往复运动中，利用滑环周而复始的驱动转盘26和推杆20，从而不断从蓄料器5取出销钉7，并将取出的销钉7与待加工零件16进行装配。

参见图1及图4，所述传送部分包括支撑框架、托盘传送部件、光电传感器和止动机构。支撑框架包括两个横梁支架13、焊接在两个横梁支架13之间的多个相互间隔的底板横梁9，以及焊接在横梁支架13各自顶部的多个相互间隔的滑轨横梁23，两个水平的滑轨8分别与焊接在对应横梁支架13上的滑轨横梁23固定在一起。托盘传送部件包括安装在横梁支架13首尾两端的对应滑轨横梁23上的旋转带轮6，位于同一横梁支架13一侧的两个旋转带轮6与对应一个传送带14相连，传送电机24通过传动部件与位于横梁支架13尾端的一对旋转带轮6连接。托盘15的两侧分别放置在两个传送带14上，并使得托盘15与滑轨8平行，且托盘15的两侧边沿被两个滑轨8对侧的内凹面限制，只能沿着传送带14滑动方向移动，工件在运送过程中不会向两边移动，工件在运送中可以保持平稳。待加工零件16放置在托盘15的中央区域，该零件待装配销孔的方向与滑轨8的延伸方向垂直，当在托盘传送部件控制下托盘15停留在止动机构一侧的指定位置时，即可利用安装在所述零件一侧的滑轨8上的光电传感器(即在外侧的滑轨上安装光电传感器)作为销钉检测器11，对由所述零件另一侧的取料器装入该零件的销钉进行检测。

参见图5，所述止动机构包括止动杆10、止动气缸18、止动杆支架22和止动气缸支架19。止动杆支架22和止动气缸支架19安装在不同的底板横梁9上，止动气缸支架19起着固定止动气缸18的作用，止动杆10由相互连接的两段夹角不超过180度的杆体构成，两段杆体相互连接的一端通过销轴与止动杆支架22连接，其中一个杆体的下端由止动气缸18牵引，从而利用止动气缸18的往复运动使另一杆体摆动(止动气缸18往复运动方向与滑轨8延伸方向平行)，并随之改变该杆体上端的高度位置(所述杆体的上端上升到最高点的高度大于滑轨8的高度)。即利用止动气缸18的往复运动控制止动杆10的上下移动。止动杆支架22上还安装有光电传感器，用于作为托盘检测器12，并对托盘15到达指定位置的情况进行检测(检测时，升起的止动杆挡在托盘前侧，托盘检测器12刚好位于托盘底部中间位置)。

上述穿销单元的驱动电源为24v，传送电机24采用步进电机；气缸(具体包括至位信号、电磁阀)、步进电机以及光电传感器均连接至穿销单元的控制部分(例如S7-200型PLC)。

参见图6，对以上实施例中的控制部分的系统流程如下：

(1)当托盘15运送工件到达指定位置时，托盘检测器12发出检测信号，传送电机24停止，托盘开始驻留在指定位置，且在确认销钉检测器11没有检测到销钉信号(没有检测到销钉装配到工件上的销孔处)后，绿色指示灯亮、红色指示灯灭，经3秒确认后，销钉装配气缸3使推杆20执行完一次装销钉的动作。

(2)当销钉装配气缸3发出至位检测信号后延时2秒，结束推送过程并自动退回。

(3)销钉装配气缸3退回至复位状态且接收到销钉检测器11的信号(检测到销钉装配到工件上的销孔处)后，进行3秒延时，止动气缸18使止动杆10落下将托盘15放行(传送电机24启动运行)。若装销钉的动作为空操作，销钉检测器11仍无信号，延时2秒后销钉装配气缸3再次使推杆20执行装销钉的动作，直到销钉装配到位(但连续执行三次装销钉动作后，销钉检测器11还未检测到信号，此时系统发出报警，提示应在蓄料器5内加入销钉)。

(4)放行3秒后，止动气缸18使止动杆10竖起为禁行状态，绿色指示灯灭、红色指示灯亮，系统返回初始状态。

对以上系统流程的说明还包括：

销钉的检测信号是在销钉装配气缸复位状态时才有效。在销钉装配气缸复位的前提下，检测到销钉信号之后，止动气缸开始动作，放行托盘，3s后止动气缸复位，系统等待下一个托盘。

实施例2

与实施例1不同的是，传送电机24采用直线电机。

实施例3

对于实施例1中推杆20随滑环28回复到原位置(向后移动)的过程中，若滑环28经过斜槽时内筒17存在逆时针转动的情况，则可利用设在挡板21上的部件，例如类似棘爪的结构阻止内筒17的转动，从而避免转盘26转动。

实施例4

与实施例1(销钉蓄料器5以及挡板并未安装在滑轨上)不同的是，销钉蓄料器5的底部一侧以及挡板的另一部分安装在滑轨8顶部的内凹面上。

Claims (10)

1.一种穿销单元，其特征在于：该单元包括销钉蓄料器(5)、销钉取料器、装销机构、用于承载待加工零件(16)的托盘(15)以及用于传送托盘(15)的直线运动机构，所述销钉取料器包括转盘(26)，转盘(26)上设置有多个沿周向间隔排列的销钉卡槽(30)，装销机构包括用于将由销钉蓄料器(5)落入销钉卡槽(30)并随销钉卡槽(30)转向直线运动机构的托盘驻留位置的销钉(7)于托盘驻留时刻顶入待加工零件(16)中的推杆(20)。

2.根据权利要求1所述一种穿销单元，其特征在于：所述销钉蓄料器(5)包括壳体以及设置在壳体内的弧形滑槽，壳体上设置有进料槽口和出料槽口(52)，进料槽口和出料槽口(52)分别与弧形滑槽的上端和下端对应相连。

3.根据权利要求2所述一种穿销单元，其特征在于：所述销钉蓄料器(5)还包括与落入销钉卡槽(30)的销钉(7)接触配合的弧形导轨，弧形导轨自出料槽口(52)向下延伸至转盘(26)底部外侧。

4.根据权利要求1所述一种穿销单元，其特征在于：所述装销机构还包括外筒(2)、滑环(28)以及内筒(17)，内筒(17)的一端与转盘(26)相连，内筒(2)的另一端可转动的支撑在外筒(2)内，外筒(2)的侧面上设置有多条间隔排列的导向槽(1)，导向槽(1)内设置有滚珠，滚珠的一侧表面与内筒(17)的侧面相接触，滚珠的另一侧表面可转动的嵌入在滑环(28)的内侧面上，导向槽(1)由相互连接的斜槽和直槽组成，其中直槽沿与外筒(2)轴向平行方向自对应斜槽的终点向外筒(2)靠近转盘(26)的一端延伸，推杆(20)设置在滑环(28)上。

5.根据权利要求4所述一种穿销单元，其特征在于：所述装销机构还包括销钉装配气缸(3)以及分别设置于导向槽(1)两侧的推拉环(27)和支撑环(29)，推拉环(27)套设在外筒(2)上，并分别与滑环(28)及销钉装配气缸(3)相连，支撑环(29)固定在外筒(2)上。

6.根据权利要求5所述一种穿销单元，其特征在于：所述单元还包括侧向支撑架(4)和底部支撑架(25)，底部支撑架(25)与外筒(2)相连，侧向支撑架(4)设置在销钉蓄料器(5)上，支撑环(29)与侧向支撑架(4)相连，销钉装配气缸(3)设置在侧向支撑架(4)上。

7.根据权利要求1所述一种穿销单元，其特征在于：所述直线运动机构包括支撑框架、设置在支撑框架上的带轮(6)和传送电机(24)以及设置在带轮(6)上的用于控制托盘(15)移动的传送带(14)，传送电机(24)与带轮(6)相连。

8.根据权利要求7所述一种穿销单元，其特征在于：所述单元还包括止动杆(10)、止动气缸(18)以及设置在支撑框架上的止动杆支架(22)和止动气缸支架(19)，止动气缸(18)设置在止动气缸支架(19)上，止动杆(10)可转动的设置在止动杆支架(22)上，并与止动气缸(18)相连。

9.根据权利要求7所述一种穿销单元，其特征在于：所述支撑框架包括滑轨(8)，托盘(15)的边沿位于滑轨(8)内侧的轨道面上，销钉蓄料器(5)的底部设置在滑轨(8)顶部的轨道面上；转盘(21)可转动的支撑在挡板(21)上，挡板(21)设置在滑轨(8)顶部的轨道面上。

10.根据权利要求1所述一种穿销单元，其特征在于：所述单元还包括销钉检测器(11)和托盘检测器(12)，销钉检测器(11)包括用于检测定位于托盘驻留位置的待加工零件(16)的销钉装配情况的光电传感器，托盘检测器(12)包括用于检测托盘(15)到达其驻留位置的情况的光电传感器。

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