CN114406660B - 碟形弹簧装配机及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碟形弹簧装配机及其使用方法，包括工作台面、固定在其上的伺服电缸、支架、上下弹簧片安装机械手和料仓、下压机构、测力机械手以及弹簧组件定位装置，伺服电缸的缸体固定安装在支架上，弹簧组件定位装置定位在伺服电缸的活塞杆的正下方，伺服电缸的活塞杆连接至下压机构，上下弹簧片安装机械手测力机械手在水平面内相对于弹簧组件定位装置呈星形布置，上弹簧片料仓定位在上弹簧片安装机械手和弹簧组件定位装置之间，下弹簧片料仓定位在上弹簧片安装机械手和弹簧组件定位装置之间，上下弹簧片料仓各自包括顶料装置。本发明的自动化装配方案能够对装配过程进行严格的控制，保证关键参数全数合格，并且有比较高的生产效率。

Description

碟形弹簧装配机及其使用方法

技术领域

本发明涉及汽车零部件自动化装配及测量技术领域，尤其涉及一种碟形弹簧装配机。

背景技术

随着自动化集成技术的发展、制造过程中利用自动化技术进行防错的应用越来越普遍。尤其对于汽车安全件的装配，防错要求更为严格。装配过程实现自动化，每个动作都由传感器向系统反馈信号进行确认，从而使装配动作始终处于系统的监测和控制之下，可以防止人工装配易发生的错装和漏装。而自动化检测技术的介入，可以对被装配零件或装配总成件进行检验，以防止不合格装配件的产生和流出。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种碟形弹簧装配机及其使用方法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何防止人工装配易发生的错装和漏装，防止不合格装配件的产生和流出。

为实现上述目的，本发明提供了一种碟形弹簧装配机，包括工作台面、伺服电缸、支架、上弹簧片安装机械手、上弹簧片料仓、下弹簧片安装机械手、下弹簧片料仓、下压机构、测力机械手以及弹簧组件定位装置，所述支架、上弹簧片安装机械手、上弹簧片料仓、下弹簧片安装机械手、下弹簧片料仓、下压机构、测力机械手以及弹簧组件定位装置固定在所述工作台面上，所述伺服电缸的缸体固定安装在所述支架上，所述弹簧组件定位装置定位在所述伺服电缸的活塞杆的正下方，所述伺服电缸的活塞杆连接至所述下压机构，所述上弹簧片安装机械手、下弹簧片安装机械手、测力机械手在水平面内相对于所述弹簧组件定位装置呈星形布置，所述上弹簧片料仓定位在所述上弹簧片安装机械手和弹簧组件定位装置之间，所述下弹簧片料仓定位在所述上弹簧片安装机械手和弹簧组件定位装置之间，所述上弹簧片料仓和下弹簧片料仓中的每一个包括顶料装置。

进一步的，所述上弹簧片安装机械手和下弹簧片安装机械手中的每一个被配置成通过两维动作元件驱动机械手前端在水平面内前后运动和/或在高度方向上下运动。

进一步的，所述上弹簧片安装机械手和下弹簧片安装机械手中的每一个的机械手前端设置有用于吸放弹簧片的吸盘。

进一步的，所述测力机械手被配置成通过两维动作元件驱动机械手前端在水平面内前后运动和/或在高度方向上下运动。

进一步的，所述测力机械手的机械手前端设置有压力传感器。

进一步的，所述上弹簧片料仓在水平面内的坐标位于所述上弹簧片安装机械手的起点位置，所述上弹簧片料仓用于容纳上弹簧片。

进一步的，所述下弹簧片料仓在水平面内的坐标位于所述下弹簧片安装机械手的起点位置，所述下弹簧片料仓用于容纳下弹簧片。

进一步的，所述下压机构包括压板、导向装置和下压头，所述伺服电缸的活塞杆通过所述压板连接至所述下压头，所述导向装置一端固定在所述工作台面上，另一端穿过所述压板设置，被配置成为所述伺服电缸的活塞杆提供前端导向。

进一步的，所述导向装置包括导柱机构或滚动直线导轨副。

本发明还提供了一种如上所述的碟形弹簧装配机的使用方法，包括以下步骤：

步骤1、 预先将上、下弹簧片料仓分别装入上、下弹簧片；

步骤2、 将弹簧座放入弹簧组件定位装置，启动碟形弹簧装配机；

步骤3、 上、下弹簧片料仓开始顶料到位；

步骤4、 上弹簧片安装机械手从上弹簧片料仓顶部吸取一个上弹簧片，送到弹簧组件定位装置的中心，将上弹簧片放入弹簧座后退回；

步骤5、 下弹簧片安装机械手从下弹簧片料仓顶部吸取一个下弹簧片，送到弹簧组件定位装置的中心，将下弹簧片放入弹簧座后退回；

步骤6、 重复步骤3至5若干次后，测力机械手伸到弹簧组件定位装置的中心并下降到叠放好的弹簧组上面，将伺服电缸下降到测压高度，由测力机械手上的压力传感器测得弹簧组的弹力值，如合格则进行下一步，不合格则发出警报，中止装配；

步骤7、 在压力没有异常时，伺服电缸和测力机械手退回原位，然后伺服电缸再下降以在弹簧座上端面镦出头部，固定住弹簧组；

步骤8、 伺服电缸退回原位，测力机械手伸到弹簧组件定位装置的中心并下降到镦出头部的弹簧组上面，将伺服电缸下降到测压高度，由测力机械手上的压力传感器测得弹簧组的弹力值，如合格则进行下料，不合格则发出警报，中止装配。

本发明的优点和有益效果在于：提供一种碟形弹簧组的自动化装配方案，能够对装配过程进行严格的控制，保证关键参数全数合格，并且有比较高的生产效率。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的前向俯视图；

图2是本发明的一个较佳实施例的侧视图；

图3是本发明的一个较佳实施例的后向俯视图。

其中，1-工作台面，2-上弹簧片安装机械手，3-上弹簧片料仓，4-测力机械手，5-弹簧组件定位装置，6-下弹簧片料仓，7-下弹簧片安装机械手，8-下压机构，9-伺服电缸，10-支架。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

实施例1

本实施例提供了一种碟形弹簧装配机，用于装配汽车刹车卡钳调节器中的碟形弹簧组件，此弹簧组件用于保证调节器的调节扭矩。此弹簧组件由弹簧座和弹簧组组成，弹簧组包括4对（8片）弹簧片，弹簧片分上、下弹簧片。上弹簧片是指叠放时凸面向上的弹簧片，下弹簧片是指叠放时凸面向下的弹簧片。当弹簧组压入后，将头部镦开以防止弹簧组脱离弹簧座。

碟形弹簧装配机包括工作台面1、上弹簧片安装机械手2、上弹簧片料仓3、测力机械手4、弹簧组件定位装置5、下弹簧片料仓6、下弹簧片安装机械手7、下压机构8、伺服电缸9、支架10以及电气控制系统。支架10由顶板和四根立柱组成。

操作时，手工将弹簧座放入弹簧组件定位装置5中，上弹簧片安装机械手2和下弹簧片安装机械手7各自从上弹簧片料仓3和下弹簧片料仓6中取出弹簧片交替装入弹簧座。然后测力机械手4伸到工件上方，在下压机构8协助下测量弹簧组的压力，如果压力值在合格区域，则进行最后一步镦头，镦头后零件完成装配，且不能再拆卸。镦头后再次检测压力值，合格后下料。

机械手在水平面内的布局是：上弹簧片安装机械手2、测力机械手4、下弹簧片安装机械手7相对于弹簧组件定位装置5呈星形布置。上弹簧片安装机械手2、测力机械手4、下弹簧片安装机械手7在各自的动力元件驱动下可以对定位在弹簧组件定位装置5中的被安装弹簧组件进行操作；下压机构8和伺服电缸9在被安装弹簧组件上方，由上而下对工件进行操作。

下压机构8包括压板、导向装置和下压头，伺服电缸9的活塞杆通过压板连接至下压头，导向装置一端固定在工作台面上，另一端穿过压板设置，为所述伺服电缸9的活塞杆提供前端导向。本实施例中，导向装置可以是位于压板两侧的导柱机构。在另一实施例中，导向装置可以是位于压板两侧的滚动直线导轨副。

上弹簧片安装机械手2和下弹簧片安装机械手7结构类似：机械手都有两维动作元件，可以在水平面内前后运动，也可以在高度方向上下运动。机械手前端装有真空吸盘，可以吸放上、下弹簧片。

测力机械手4也有两维动作元件，可以在水平面内前后运动，也可以在高度方向上下运动。机械手前端装有压力传感器，可以测量出在测量头上受到的压力大小。其工作时需要下压机构8的配合，伺服电缸9产生的力通过下压机构8的下压头传递到压力传感器并且传递到工件上时，系统才能测定力的大小。

上弹簧片料仓3其水平面内的坐标位于上弹簧片安装机械手2的起点位置，便于机械手抓取。上弹簧片以凸面向上方向自下而上叠放在料仓中待用。上弹簧片料仓3下方有顶料装置，每当取出一片，顶料装置会向上顶出一片。

下弹簧片料仓6其水平面内的坐标位于下弹簧片安装机械手7的起点位置，便于机械手抓取。下弹簧片以凸面向下自下而上叠放在料仓中待用。下弹簧片料仓6下方有顶料装置，每当取出一片，顶料装置会向上顶出一片。

弹簧组件定位装置5将被安装组件中的弹簧座定位于其上，并保持一定的约束力。此约束机构须保持一定的浮动量以弥补装配机械手运动时坐标上的少量偏差。

伺服电缸9的缸体固定在与工作台面1联接的支架10上，伺服电缸9工作时，缸体的反作力则通过支架传递到工作台面1。

伺服电缸9产生的推力由活塞杆向下传递，而活塞杆与配置了导柱机构或滚动直线导轨副的下压机构8相联接；活塞杆的作用力得到了良好的导向。

实施例2

与实施例1相类似，区别在于，在工作台面1的两侧还装有安全光栅，使用时，当操作者的身体误入工作区域中时，可以发出信号自动切断电源，以免人身受到伤害。

实施例3

本实施例提供了如上所述的碟形弹簧装配机的使用方法，在进行碟形弹簧组件装配时，主要包括以下步骤：

(1) 预先将上、下弹簧片料仓分别装入弹簧片。

(2) 将弹簧座放入弹簧组件定位装置，按下启动按钮自动开始装配。

(3) 上、下弹簧料仓开始顶料到位并发出信号。

(4) 上弹簧片安装机械手从上弹簧片料仓顶部吸取一片弹簧，送到弹簧组件定位装置中心，将弹簧片放入弹簧座后退回，等待顶料装置顶出下一片弹簧后再一次吸取，于原位等待下一次动作；

(5) 上弹簧片安装机械手退回后已经取好料处于等待状态的下弹簧片安装机械手开始向弹簧座装入弹簧片。

(6) 这样循环各4次后，上、下弹簧片安装机械手均回原位，测力机械手伸到弹簧组件定位装置中心并下降到弹簧组上面，此时上方的伺服电缸下降到测压高度，由测力机械手上的压力传感器测得弹簧组的弹力值，如合格则进行下一步，不合格发出警报，中止装配。

(7) 在压力没有异常时伺服电缸和测力机械手退回原位，然后伺服电缸再下来利用下压头在弹簧座上端面镦出梅花形头部，固定住弹簧组。

(8) 再一次重复步骤(6)中的测量弹簧组的弹力值，确认弹簧组的弹力合格后下料。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种碟形弹簧装配机，其特征在于，包括工作台面、伺服电缸、支架、上弹簧片安装机械手、上弹簧片料仓、下弹簧片安装机械手、下弹簧片料仓、下压机构、测力机械手以及弹簧组件定位装置，所述支架、上弹簧片安装机械手、上弹簧片料仓、下弹簧片安装机械手、下弹簧片料仓、下压机构、测力机械手以及弹簧组件定位装置固定在所述工作台面上，所述伺服电缸的缸体固定安装在所述支架上，所述弹簧组件定位装置定位在所述伺服电缸的活塞杆的正下方，所述伺服电缸的活塞杆连接至所述下压机构，所述上弹簧片安装机械手、下弹簧片安装机械手、测力机械手在水平面内相对于所述弹簧组件定位装置呈星形布置，所述上弹簧片料仓定位在所述上弹簧片安装机械手和弹簧组件定位装置之间，所述下弹簧片料仓定位在所述上弹簧片安装机械手和弹簧组件定位装置之间，所述上弹簧片料仓和下弹簧片料仓中的每一个包括顶料装置。

2.如权利要求1所述的碟形弹簧装配机，其特征在于，所述上弹簧片安装机械手和下弹簧片安装机械手中的每一个被配置成通过两维动作元件驱动机械手前端在水平面内前后运动和/或在高度方向上下运动。

3.如权利要求2所述的碟形弹簧装配机，其特征在于，所述上弹簧片安装机械手和下弹簧片安装机械手中的每一个的机械手前端设置有用于吸放弹簧片的吸盘。

4.如权利要求1所述的碟形弹簧装配机，其特征在于，所述测力机械手被配置成通过两维动作元件驱动机械手前端在水平面内前后运动和/或在高度方向上下运动。

5.如权利要求4所述的碟形弹簧装配机，其特征在于，所述测力机械手的机械手前端设置有压力传感器。

6.如权利要求1所述的碟形弹簧装配机，其特征在于，所述上弹簧片料仓在水平面内的坐标位于所述上弹簧片安装机械手的起点位置，所述上弹簧片料仓用于容纳上弹簧片。

7.如权利要求1所述的碟形弹簧装配机，其特征在于，所述下弹簧片料仓在水平面内的坐标位于所述下弹簧片安装机械手的起点位置，所述下弹簧片料仓用于容纳下弹簧片。

8.如权利要求1所述的碟形弹簧装配机，其特征在于，所述下压机构包括压板、导向装置和下压头，所述伺服电缸的活塞杆通过所述压板连接至所述下压头，所述导向装置一端固定在所述工作台面上，另一端穿过所述压板设置，被配置成为所述伺服电缸的活塞杆提供前端导向。

9.如权利要求8所述的碟形弹簧装配机，其特征在于，所述导向装置包括导柱机构或滚动直线导轨副。

10.一种如权利要求1所述的碟形弹簧装配机的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、预先将上、下弹簧片料仓分别装入上、下弹簧片；

步骤2、将弹簧座放入弹簧组件定位装置，启动碟形弹簧装配机；

步骤3、上、下弹簧片料仓开始顶料到位；

步骤4、上弹簧片安装机械手从上弹簧片料仓顶部吸取一个上弹簧片，送到弹簧组件定位装置的中心，将上弹簧片放入弹簧座后退回；

步骤5、下弹簧片安装机械手从下弹簧片料仓顶部吸取一个下弹簧片，送到弹簧组件定位装置的中心，将下弹簧片放入弹簧座后退回；

步骤6、重复步骤3至5若干次后，测力机械手伸到弹簧组件定位装置的中心并下降到叠放好的弹簧组上面，将伺服电缸下降到测压高度，由测力机械手上的压力传感器测得弹簧组的弹力值，如合格则进行下一步，不合格则发出警报，中止装配；

步骤7、在弹力值没有异常时，伺服电缸和测力机械手退回原位，然后伺服电缸再下降以在弹簧座上端面镦出头部，固定住弹簧组；

步骤8、伺服电缸退回原位，测力机械手伸到弹簧组件定位装置的中心并下降到镦出头部的弹簧组上面，将伺服电缸下降到测压高度，由测力机械手上的压力传感器测得弹簧组的弹力值，如合格则进行下料，不合格则发出警报，中止装配。