CN114734225B - 一种圆柱物料的自动化嵌套组装装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆柱物料的自动化嵌套组装装置，包括机架、传动系统、物料输送系统、装配工作系统及缺料报警系统。传动系统固接在机架内，装配工作系统固接在机架的上部并与传动系统相连接，物料输送系统固接在机架的上部并与装配工作系统相接；传动系统用于提供动力，装配工作系统用于将圆柱内物料嵌套组装至圆柱外物料中，物料输送系统用于将圆柱内物料和圆柱外物料输送进装配工作系统并将组装完成的成型圆柱物料输出装配工作系统，缺料报警系统用于检测是否缺料并在缺料时报警。各部件协同工作将圆柱外物料嵌套组装至圆柱内物料中。该装置可实现高效、稳定、精确可靠的内外圆柱物料的嵌套组装动作，从而提高圆柱物料嵌套组装的生产效率。

Description

一种圆柱物料的自动化嵌套组装装置

技术领域

本发明涉及智能工厂生产线的自动化物料组装设备，特别涉及一种圆柱物料的自动化嵌套组装装置，属于智能装备领域。

背景技术

近年来，随着自动化生产线需求的增加，嵌套组装设备的市场需求旺盛，但受限于流水线生产设备自动化和智能化程度不高，自动化和智能化无法满足生产需求。尤其是圆柱物料嵌套组装生产设备具有广阔的前景，这类设备在轴承生产领域、电池生产领域、衬套生产等均有使用。

圆柱物料嵌套组装环节是产品生产中的重要生产环节之一。通过研究发现，目前的嵌套组装生产主要分为二种方式：一种为机械化方式，但是生产环节繁多且复杂，多数设备依赖进口；另一种是工作效率不高的人工操作进行嵌套组装生产。

总之，目前市场上缺少完成该工序的成熟稳定的自动化设备。因此，研发一种自动化圆柱物料嵌套组装的设备显得极为重要。

发明内容

针对当前圆柱物料嵌套组装设备的缺乏、可靠性低、装置自动化程度低等问题，本发明提供一种圆柱物料的自动化嵌套组装装置，通过机械部件和检测元件的配合，完成两个圆柱物料嵌套组装，实现自动化生成，提高组装的生产效率。本发明主要解决当前自动化生产线的圆柱物料嵌套组装效率低、组装装置缺乏的问题。

本发明的技术方案为：

一种圆柱物料的自动化嵌套组装装置，用于实现将圆柱内物料和圆柱外物料嵌套组装成型，该装置包括机架、传动系统、物料输送系统和装配工作系统；所述传动系统固接在机架的内部，用于为该装置提供动力；所述装配工作系统固接在机架的上部并与传动系统相连接，用于将圆柱内物料嵌套组装至圆柱外物料中；所述物料输送系统固接在机架的上部并与装配工作系统相接，用于将圆柱内物料和圆柱外物料输送进装配工作系统并将组装完成的成型圆柱物料输出。

进一步地，所述物料输送系统包括圆柱内物料输送通道、圆柱外物料输送通道和成型物料输出通道；所述内物料输送通道、外物料输送通道和成型物料输出通道分别位于装配工作系统的不同方位的侧面；所述装配工作系统包括顶杆组件、控制顶杆组件位置的立体凸轮、带动顶杆组件转动的顶杆转盘、带动圆柱物料旋转的内物料转盘和外物料转盘；所述外物料转盘同时与成型物料输出通道及外物料输送通道相接，内物料转盘与内物料输送通道相接；所述顶杆转盘带动顶杆组件转动，顶杆组件的位移由立体凸轮的凸轮曲线控制；圆柱内物料和圆柱外物料分别由内物料转盘和外物料转盘输送至顶杆组件的下端时，立体凸轮带动顶杆组件将内物料压入外物料中。

进一步地，所述传动系统包括驱动电机、电机安装座、传动轴、传动齿轮以及支撑传动轴的轴套；其中：驱动电机通过电机安装座固接在机架上；驱动电机的轴与纵向设置的传动轴相连接，传动轴与传动齿轮相连接，将驱动电机的动力传动给装配工作系统和物料输送系统。

进一步地，所述传动轴包括纵向设置且互相平行的物料输出轴、转塔传动轴、内物料轴以及外物料轴；所述传动齿轮包括平行设置且位于同一个水平面的齿轮a、齿轮b、齿轮c以及齿轮d；所述轴套包括平行设置且垂直固接在面板上的出料轴套、转塔轴套、内物料轴套以及外物料轴套；驱动电机的轴与纵向设置的物料输出轴相连接，物料输出轴与齿轮a相连接，转塔传动轴与齿轮b相连接，内物料轴与齿轮c相连接，外物料轴与齿轮d相连接。且齿轮a与齿轮b啮合，齿轮b同时与齿轮c和齿轮d啮合。将驱动电机的动力传动给齿轮a，齿轮a再传给齿轮b，齿轮b同时传给齿轮c和齿轮d；出料轴套内设置有物料输出轴，转塔轴套内设置有转塔传动轴，内物料轴套内设置有内物料轴，外物料轴套内设置有外物料轴；且各个转动轴只能在对应的轴套内旋转，不能轴向滑动。

进一步地，所述物料输送系统除了包括圆柱内物料输送通道、圆柱外物料输送通道和成型物料输出通道外，还包括限位支撑柱a、限位条a、限位叉、限位支撑柱b以及限位条b。所述内物料转盘外围设置有限制内物料倾倒的限位叉以及与限位叉相连接并固接在面板上的限位支撑柱b；所述外物料转盘外围设置有防止物料倾倒的限位条a和限位条b，限位条a与限位支撑柱a相连接并固定在面板上，限位条b与限位支撑柱b相连接并固定在面板上。所述内物料输送通道、外物料输送通道和成型物料输出通道位于面板上方并分别位于装配工作系统的不同方位的侧面，它们距离面板的高度不同，圆柱内物料输送通道最高、成型物料输出通道和圆柱外物料输送通道一样高且低于内物料输送通道。

进一步地，所述内物料输送通道中设置有一个调整物料距离的内物料星轮，内物料星轮位于内物料输送通道的末端，内物料星轮与其下方的内物料轴相连接；内物料星轮上物料一侧设置有限制物料位置的内物料限位块，内物料限位块固接在内物料横板上。

进一步地，所述内物料输送通道包括若干内物料竖板和内物料横板，内物料竖板固接在内物料横板上形成通道，内物料横板通过内物料支撑柱支撑在机架的面板上，内物料输送通道的宽度大于圆柱内物料的直径；等间距排列并紧挨着的圆柱内物料能够通过内物料输送通道到达内物料星轮中。

进一步地，所述圆柱外物料输送通道和成型物料输出通道与所述内物料输送通道的结构相同；所述圆柱外物料输送通道包括外物料星轮，所述成型物料输出通道包括成型物料星轮，所述外物料星轮和成型物料星轮的传动结构与内物料星轮的传动结构相同；等间距排列并紧挨着的圆柱外物料能够通过外物料输送通道到达外物料星轮中；等间距排列并紧挨着的成型物料能够从成型物料星轮到达成型物料输出通道中。

进一步地，所述装配工作系统除了包括控制顶杆组件位置的立体凸轮、带动顶杆组件转动的顶杆转盘、带动圆柱物料旋转的内物料转盘和外物料转盘外，还包括立体凸轮定位支撑；装配工作系统中的顶杆转盘、内物料转盘、外物料转盘固接在转塔传动轴上，与转塔传动轴同步旋转；立体凸轮通过轴承安装在转塔传动轴上，与立体凸轮定位支撑固接到面板上，使得立体凸轮不能和转塔传动轴一起旋转，也不能轴向滑动；内物料转盘的水平高度与内物料星轮相同，外物料转盘与外物料星轮的水平高度相同；在传动系统的作用下，内物料输送通道和外物料输送通道同时工作，将两种物料同时输送到装配工作系统中，通过立体凸轮和顶杆转盘共同作用使得顶杆组件产生位移，顶杆组件位移将内物料转盘中的圆柱内物料嵌套组装到外物料转盘中的圆柱外物料中；顶杆转盘的圆周上均布有若干可穿过顶杆组件的圆孔，使得顶杆组件能在顶杆转盘中轴向滑动。

进一步地，所述顶杆组件包括弓杆、夹块、滑杆、顶杆、压头、底块、凸轮轴承。夹块将弓杆和滑杆固接在一起。底块将顶杆和滑杆固接在一起。压头固接在弓杆的一端上，另一端固接凸轮轴承。滑杆和弓杆在顶杆转盘中轴向滑动。在装配工作系统工作时，顶杆顶住圆柱内物料的底端，压头顶住圆柱内物料的另一端。随着顶杆转盘旋转，顶杆组件将圆柱内物料推向圆柱外物料。

进一步地，所述顶杆组件的一个端头设置有凸轮轴承，凸轮轴承能在立体凸轮中滚动从而带动顶杆组件按照凸轮曲线转动。内物料转盘和外物料转盘固接在转塔传动轴上，与转塔传动轴同步旋转。内物料转盘上布置有比圆柱内物料直径略大的带料圆弧，使得内物料转盘旋转时，带料圆弧中的物料会随着内物料转盘一同绕转塔传动轴旋转。外物料转盘上布置有比圆柱外物料最大直径略大的带料圆弧，使得外物料转盘旋转时，带料圆弧中的物料会随着外物料转盘一同绕转塔传动轴旋转。内物料转盘和外物料转盘上的带料圆弧数量相同，并且位于同一旋转轴圆周位置，使得圆柱内物料能够从内物料转盘的带料圆弧上移动至外物料转盘的带料圆弧中。

进一步地，所述内物料转盘外围设置有限制内物料倾倒的限位叉，限位叉与限位支撑柱b相连接并固接在面板上。

进一步地，所述齿轮a的齿数：齿轮b的齿数：齿轮c的齿数：齿轮d的齿数=1:2:1:1，成型物料星轮的圆弧数量：内物料转盘的圆弧数量：内物料星轮的圆弧数量：外物料星轮的圆弧数量=1:2:1:1；保证成型物料星轮上的每一个齿都能对应上内物料转盘、内物料星轮、外物料星轮上的每一个物料。

进一步地，还包括缺料报警系统，所述缺料报警系统包括分别位于内物料输送通道处的圆柱内物料检测开关和外物料输送通道处的圆柱外物料检测开关以及安装在机架上的缺料报警器，用于实现缺料报警。

本发明的工作原理为：

本发明的圆柱物料的自动化嵌套组装装置，通过各个部件协同工作将圆柱内物料套入圆柱外物料中，其工作过程大致为：在传动系统的作用下，内物料输送通道和外物料输送通道同时工作，将两种物料同时输送到装配工作系统中，通过立体凸轮和顶杆转盘共同作用使得顶杆组件产生位移，顶杆组件位移将圆柱内物料嵌套组装到圆柱外物料中。

其工作原理为：顶杆转盘带动顶杆组件转动，顶杆组件的位移由立体凸轮的凸轮曲线控制。两种圆柱形物料由两个带料转盘输送，输送至顶杆组件的下端时，立体凸轮将顶杆组件压下，压头压住内物料一端，顶杆组件的顶杆顶住内物料的另一端。顶杆组件将内物料压入外物料中。

具体的，装配工作系统在工作时，在驱动电机的带动下，传动系统中的轮系转动，将圆柱内物料通过内物料输送通道送到装配工作系统中，将圆柱外物料通过外物料输送通道送到装配工作系统中，然后装配工作系统开始工作，在传动齿轮的带动下，顶杆转盘和圆柱内物料转盘、圆柱外物料转盘转动，顶杆组件在立体凸轮作用下移动。当凸轮轴承运动到立体凸轮槽最高点时，顶杆组件中的压头对准圆柱内物料，装配工作系统继续运行，压头将接触圆柱内物料，并将圆柱内物料压向圆柱外物料。当顶杆组件到达立体凸轮的低位时，顶杆组件已经将圆柱内物料完全压入到圆柱外物料中，完成圆柱内物料和圆柱外物料的组装动作。组装完成后，装配工作系统继续转动，组装动作完成后的成型物料将由成型物料限位块的作用下进入成型物料输出通道，圆柱物料嵌套组装完成。装配好的物料将被送入下一个工序。

具体的，当圆柱内物料和圆柱外物料连续进入装配工作系统时，装配完成的成型物料也将连续进入成型物料输出通道，实现圆柱物料嵌套组装自动化，极大地提升了圆柱物料嵌套组装生产效率，节约了时间成本。

本发明的有益效果包括：

（1）本发明的自动化嵌套组装装置能够实现连续生成，极大地提高圆柱物料嵌套组装的生产效率；

（2）本发明的自动化嵌套组装装置自动化程度高，能够确保嵌套组装的成功率；

（3）本发明的自动化嵌套组装装置结构紧凑、运行稳定，能够实现可靠性生产。

附图说明

图1为本发明的圆柱物料嵌套组装装置的总体结构示意图。

图2为图1旋转90度隐藏立体凸轮定位支撑的总体结构示意图。

图3为图1旋转180度的总体结构示意图。

图4为图1隐藏机架部件的仰视图。

图5为本发明中装配工作系统的总体结构示意图。

图6为图1的俯视图。

图7为本发明中顶杆组件的部件图。

图8为本发明中立体凸轮定位支撑的结构示意图。

图9为本发明中内物料转盘的结构示意图。

图10为本发明中外物料转盘的结构示意图。

其中：

1—机架，11—横梁，12—纵梁，13—面板；

2—传动系统，21—驱动电机，22—电机安装座，23—传动轴，24—传动齿轮， 25—轴套，

221-横板，222-竖板，223-筋板，224-电机安装板，

231-物料输出轴，232-转塔传动轴，233-内物料轴，234-外物料轴

241-齿轮a，242-齿轮b，243-齿轮c，244-齿轮d，

251-出料轴套，252-转塔轴套，253-内物料轴套，254-外物料轴套

3—装配工作系统，31—立体凸轮，32—顶杆组件，33—顶杆转盘，34—内物料转盘，35—外物料转盘，36—立体凸轮定位支撑；

321—弓杆，322—夹块，323—滑杆，324—压头，325—顶杆，326—底块，327—凸轮轴承；361—平板，362—纵支撑；

4—物料输送系统，41—内物料输送通道，42—外物料输送通道，43—成型物料输出通道，44—限位支撑柱a，45—限位条a；46-限位叉，47-限位支撑柱b,48-限位条b；

411—内物料竖板，412—内物料横板，413—内物料支撑柱，414—内物料星轮，415—内物料限位块；

421—外物料竖板，422—外物料横板，423—外物料限位块，424-外物料星轮；

431—成型物料竖板，432—成型物料横板，433—成型物料星轮；434-成型物料限位块，435-成型物料支撑；

5—缺料报警系统，51—圆柱外物料检测开关，52—圆柱内物料检测开关，53—缺料报警器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步地说明，以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，本发明适用范围较广，特别适用于滑动轴承、圆柱电池、衬套等圆柱物料的嵌套组装工业生产。

实施例1

一种圆柱物料的自动化嵌套组装装置，其总体布局如图1、图2和图3所示。

具体的，该装置包括机架1、传动系统2、装配工作系统3、物料输送系统4及缺料报警系统5。

如图1、图2、图3和图4所示，机架1包括由若干横梁11和若干纵梁12组成的支撑框架和位于框架顶部的面板13；机架1起到作用是支撑和固定传动系统2、装配工作系统3、物料输送系统4及缺料报警系统5。

传动系统2位于机架1的内部并固接在机架上，传动系统2起到的作用是给装配工作系统3和物料输送系统4提供动力；装配工作系统3固接在机架1上部并与传动系统2相连接，装配工作系统3起到的作用是将圆柱内物料嵌套组装至圆柱外物料中；物料输送系统4固接在机架1上并与装配工作系统3相接，物料输送系统4的作用是将圆柱内物料和圆柱外物料输送进装配工作系统3，并将组装完成的成型圆柱物料输出装配工作系统3；缺料报警系统5用于检测物料输送系统4中的圆柱内物料和圆柱外物料有无，若任意一个通道中缺料，报警器将报警。

如图4所示，传动系统2包括驱动电机21、电机安装座22、传动轴23、传动齿轮24、轴套25；其中：驱动电机21通过电机安装座22固接在机架1上；电机安装座22包括横板221，竖板222，筋板223，电机安装板224；横板221和竖板222垂直固接，电机安装板224和竖板222垂直固接；筋板223垂直固接在竖板222和电机安装板224上，起到加强连接的作用。

传动轴23包括纵向设置且互相平行的物料输出轴231，转塔传动轴232，内物料轴233，外物料轴234。

传动齿轮24包括平行设置且位于同一个水平面的齿轮a241、齿轮b242、齿轮c243、齿轮d244。

轴套25包括平行设置且垂直固接在面板13上的出料轴套251、转塔轴套252、内物料轴套253、外物料轴套254。

驱动电机21的轴与纵向设置的物料输出轴231相连接，物料输出轴231与齿轮a241相连接，转塔传动轴232与齿轮b242相连接，内物料轴233与齿轮c243相连接，外物料轴234与齿轮d244相连接。且齿轮a241与齿轮b242啮合，齿轮b242同时与齿轮c243和齿轮d244啮合。将驱动电机21的动力传动给齿轮a241，齿轮a241再传给齿轮b242，齿轮b242同时传给齿轮c243和齿轮d244。

出料轴套251内设置有物料输出轴231，转塔轴套252内设置有转塔传动轴232，内物料轴套253内设置有内物料轴233，外物料轴套254内设置有外物料轴234；且各个转动轴23只能在对应的轴套25内旋转，不能轴向滑动。

物料输送系统4包括内物料输送通道41、外物料输送通道42、成型物料输出通道43、限位支撑柱a44，限位条a45；限位叉46，限位支撑柱b47,限位条b48。

所述内物料输送通道41、外物料输送通道42和成型物料输出通道43位于面板13上方并分别位于装配工作系统3的不同方位的侧面，它们距离面板13的高度不同，圆柱内物料输送通道41最高、成型物料输出通道43和圆柱外物料输送通道42一样高且低于内物料输送通道41。

内物料输送通道41包括两块内物料竖板411和一块内物料横板412，两块内物料竖板411固接在一块内物料横板412上形成能够通过物料的通道，形成的输送通道的宽度相比圆柱内物料的直径略大，紧挨着的圆柱内物料能够通过内物料输送通道41到达内物料星轮414中。内物料横板412通过内物料支撑柱413支撑在机架1的面板13上。

内物料输送通道41中设置有一个调整物料距离的内物料星轮414，内物料星轮414位于内物料输送通道41的末端，内物料星轮414与其下方的内物料轴233相连接。

内物料星轮414上物料一侧设置有限制物料位置的内物料限位块415，内物料限位块415固接在内物料横板412上。

外物料输送通道42包括两块外物料竖板421和一块外物料横板422，两块外物料竖板421固接在一块外物料横板422上形成能够通过物料的通道，形成的输送通道的宽度相比圆柱外物料的直径略大，紧挨着的圆柱外物料能够通过外物料输送通道42到达外物料星轮424中。外物料横板422通过内物料支撑柱413支撑在机架1的面板13上。

外物料输送通道42中设置有一个调整物料距离的外物料星轮424，外物料星轮424位于外物料输送通道42的末端，外物料星轮424与其下方的外物料轴234相连接。

外物料星轮424上物料一侧设置有限制物料位置的外物料限位块423，外物料限位块423固接在外物料横板422上。

成型物料输出通道43包括两块成型物料竖板431和一块成型物料横板432，两块成型物料竖板431固接在一块成型物料横板432上形成能够通过物料的通道，形成的输送通道的宽度相比圆柱成型物料的直径略大，紧挨着的圆柱成型物料能够通过成型物料输出通道43。成型物料竖板431通过成型物料支撑435支撑在机架1的面板13上。

成型物料输出通道43中设置有一个调整物料距离的成型物料星轮433，成型物料星轮433位于成型物料输出通道43的起始位置，成型物料星轮433与其下方的物料输出轴231相连接。

成型物料星轮433上物料一侧设置有限制物料位置的成型物料限位块434，成型物料限位块434固接在成型物料横板432上。

所述装配工作系统3包括控制顶杆组件32位置的立体凸轮31、带动顶杆组件32转动的顶杆转盘33、带动圆柱物料旋转的物料转盘（内物料转盘34，外物料转盘35）、立体凸轮定位支撑36。

装配工作系统3中的顶杆转盘33、内物料转盘34、外物料转盘35固接在转塔传动轴232上，与转塔传动轴232同步旋转；立体凸轮31通过轴承安装在转塔传动轴232上，与立体凸轮定位支撑36固接到面板13上，使得立体凸轮31不能和转塔传动轴232一起旋转，也不能轴向滑动。

内物料转盘34的水平高度与内物料星轮414相同，外物料转盘35与外物料星轮424的水平高度相同。

在传动系统2的作用下，内物料输送通道41和外物料输送通道42同时工作，将两种物料同时输送到装配工作系统3中，通过立体凸轮31和顶杆转盘33共同作用使得顶杆组件32产生位移，顶杆组件32位移将内物料转盘34中的圆柱内物料嵌套组装到外物料转盘35中的圆柱外物料中。

顶杆转盘33的圆周上均布有若干可穿过顶杆组件32的圆孔，使得顶杆组件32能在顶杆转盘33中轴向滑动。

如图7所示，顶杆组件32包括弓杆321、夹块322、滑杆323、压头324、顶杆325、底块326、凸轮轴承327。圆柱状的滑杆323两端分别设置有夹块322和底块326，且夹块322和底块326在滑杆323的轴向上平行。夹块322上设置有圆弧状缺口，该缺口刚好能固接弓杆321。弓杆321的两端分别设置有凸轮轴承327和压头324，且凸轮轴承327和夹块322在弓杆321的轴向上平行设置。滑杆323和弓杆321在顶杆转盘中轴向滑动。在装配工作系统工作时，顶杆325顶住圆柱内物料的底端，压头324顶住圆柱内物料的另一端。随着顶杆转盘33旋转，顶杆组件32将圆柱内物料推向圆柱外物料。

顶杆组件32的一个端头设置有凸轮轴承327，凸轮轴承327能在立体凸轮31中滚动从而带动顶杆组件32按照凸轮曲线转动。内物料转盘34和外物料转盘35固接在转塔传动轴232上，与转塔传动轴232同步旋转。内物料转盘34上布置有比圆柱内物料直径略大的带料圆弧，使得内物料转盘旋转时，带料圆弧中的物料会随着内物料转盘34一同绕转塔传动轴232旋转。外物料转盘35上布置有比圆柱外物料最大直径略大的带料圆弧，使得外物料转盘35旋转时，带料圆弧中的物料会随着外物料转盘35一同绕转塔传动轴232旋转。内物料转盘34和外物料转盘35上的带料圆弧数量相同，并且位于同一旋转轴圆周位置，使得圆柱内物料能够从内物料转盘34的带料圆弧上移动至外物料转盘35的带料圆弧中。

外物料转盘35同时与成型物料输出通道43外物料输送通道42相接，内物料输送通道41与内物料转盘34相接。

所述外物料转盘35外围设置防止物料倾倒的限位条a45和限位条b48，限位条a45与限位支撑柱a44相连接并固定在面板13上；限位条b48与限位支撑柱b47相连接并固定在面板13上。

所述内物料转盘34外围设置有限制内物料倾倒的限位叉46，限位叉46与限位支撑柱b47相连接并固接在面板13上。

齿轮a241的齿数：齿轮b242的齿数：齿轮c243的齿数：齿轮d244的齿数=1:2:1:1，成型物料星轮433的圆弧数量：内物料转盘34的圆弧数量：内物料星轮414的圆弧数量：外物料星轮424的圆弧数量=1:2:1:1；保证成型物料星轮433上的每一个齿都能对应上内物料转盘34、内物料星轮414、外物料星轮424上的每一个物料。

缺料报警系统5包括进入装配工作系统3的物料有无检测器件和缺料报警器53。物料有无检测器件包括圆柱内物料检测开关52和圆柱外物料检测开关51，圆柱内物料检测开关52固接到内物料输送通道41上，圆柱外物料检测开关51也固接到外物料输送通道42上。圆柱内物料检测开关52获取到一个物料通过信息时圆柱外物料检测开关51也会获取到一个物料通过信息。当某一个物料检测开关连续获取到信息，而另一个物料检测开关未获取到物料通过信息时，缺料报警器53将报警，表明物料通道缺料。

装配工作系统3在工作时，在驱动电机21的带动下，传动系统2中的传动齿轮24转动，将圆柱内物料和圆柱外物料输送到装配工作系统3中，然后装配工作系统3开始工作，在齿轮b242的带动下，顶杆转盘33和圆柱内物料转盘34、圆柱外物料转盘35转动，顶杆组件32在立体凸轮31作用下移动。当凸轮轴承327运动到立体凸轮槽最高点时，顶杆组件32中的压头324对准圆柱内物料，装配工作系统3继续运行，压头324将接触圆柱内物料，并将圆柱内物料压向圆柱外物料。当顶杆组件32到达立体凸轮31的低位时，顶杆组件32已经将圆柱内物料完全压入到圆柱外物料中，完成圆柱内物料和圆柱外物料的组装动作。组装完成后，装配工作系统3继续转动，组装动作完成后的成型物料将由成型物料限位块434的作用下进入成型物料输出通道43，圆柱物料嵌套组装完成。

如图1、图2所示，在本实施例中，在装配工作系统3中，立体凸轮31的低位在圆周方向上的相位位于成型物料星轮433之前，位于内物料星轮414和外物料星轮424之后，该相位范围即是装配工作系统3的工作范围。在该工作范围内，顶杆组件32中的压头324下压圆柱内物料顶端，顶杆325的顶部托住圆柱内物料底端，使得圆柱内物料不至于突然掉落；随着顶杆转盘33旋转，顶杆组件32将圆柱内物料推向圆柱外物料。在顶杆组件32经过了立体凸轮31最低点，完成了圆柱内物料和圆柱外物料的嵌套组装后，就向立体凸轮31的高位方向移动，让压头324刚好远离成型圆柱物料，顶杆325的顶部刚好和成型物料底部平面平齐，保证顶杆325和压头324不阻碍成型物料进入成型物料输出通道43。

Claims (11)

1.一种圆柱物料的自动化嵌套组装装置，用于实现将圆柱内物料和圆柱外物料嵌套组装成型，其特征在于：

该装置包括机架（1）、传动系统（2）、物料输送系统（4）和装配工作系统（3）；所述传动系统（2）固接在机架（1）的内部，用于为该装置提供动力；所述装配工作系统（3）固接在机架（1）的上部并与传动系统（2）相连接，用于将圆柱内物料嵌套组装至圆柱外物料中；所述物料输送系统（4）固接在机架（1）的上部并与装配工作系统（3）相接，用于将圆柱内物料和圆柱外物料输送进装配工作系统（3）以及将组装完成的成型圆柱物料输出；

所述物料输送系统（4）包括圆柱内物料输送通道（41）、圆柱外物料输送通道（42）和成型物料输出通道（43）；所述内物料输送通道（41）、外物料输送通道（42）和成型物料输出通道（43）分别位于装配工作系统（3）的不同方位的侧面；

所述装配工作系统（3）包括顶杆组件（32）、控制顶杆组件（32）位置的立体凸轮（31）、带动顶杆组件（32）转动的顶杆转盘（33）、带动圆柱物料旋转的内物料转盘（34）和外物料转盘（35）；所述外物料转盘（35）同时与成型物料输出通道（43）及外物料输送通道（42）相接，内物料转盘(34) 与内物料输送通道（41）相接；所述顶杆组件（32）的位移由具有凸轮曲线的立体凸轮（31）控制；

当圆柱内物料和圆柱外物料分别由内物料转盘（34）和外物料转盘（35）同时输送至顶杆组件（32）的下端时，立体凸轮（31）带动顶杆组件（32）将圆柱内物料压入圆柱外物料中；

所述内物料转盘(34)外围设置有限制内物料倾倒的限位叉（46）以及与限位叉（46）相连接并固接在面板（13）上的限位支撑柱b（47）；所述外物料转盘（35）外围设置有防止物料倾倒的限位条a（45）和限位条b（48），限位条a（45）与限位支撑柱a（44）相连接并固定在面板（13）上，限位条b（48）与限位支撑柱b（47）相连接并固定在面板（13）上；

所述内物料输送通道（41）、外物料输送通道（42）和成型物料输出通道（43）位于面板（13）上方，圆柱内物料输送通道（41）距离面板（13）的高度最高、成型物料输出通道（43）和圆柱外物料输送通道（42）距离面板（13）的高度相同但低于内物料输送通道（41）的高度。

2.根据权利要求1所述的圆柱物料的自动化嵌套组装装置，其特征在于：

所述传动系统（2）包括驱动电机（21）、电机安装座（22）、传动轴（23）、传动齿轮（24）以及支撑传动轴（23）的轴套（25）；其中：驱动电机（21）通过电机安装座（22）固接在机架（1）上，驱动电机（21）的轴与纵向设置的传动轴（23）相连接，传动轴（23）与传动齿轮（24）相连接，将驱动电机（21）的动力传动给装配工作系统（3）和物料输送系统（4）。

3.根据权利要求2所述的圆柱物料的自动化嵌套组装装置，其特征在于：

所述传动轴（23）包括纵向设置且互相平行的物料输出轴（231）、转塔传动轴（232）、内物料轴（233）以及外物料轴（234）；

所述传动齿轮（24）包括平行设置且位于同一个水平面的齿轮a（241）、齿轮b(242)、齿轮c(243)以及齿轮d(244)；

所述轴套（25）包括平行设置且垂直固接在面板（13）上的出料轴套（251）、转塔轴套（252）、内物料轴套（253）以及外物料轴套（254）；

驱动电机（21）的轴与纵向设置的物料输出轴（231）相连接，物料输出轴（231）与齿轮a(241)相连接，转塔传动轴（232）与齿轮b(242)相连接，内物料轴（233）与齿轮c(243)相连接，外物料轴（234）与齿轮d(244)相连接；齿轮a(241)与齿轮b(242)啮合，齿轮b(242)同时与齿轮c(243)和齿轮d(244)啮合；驱动电机（21）的动力首先传动给齿轮a(241)，齿轮a(241)再传给齿轮b(242)，齿轮b(242)同时传给齿轮c(243)和齿轮d(244)；

出料轴套（251）内设置有物料输出轴（231），转塔轴套（252）内设置有转塔传动轴（232），内物料轴套（253）内设置有内物料轴（233），外物料轴套（254）内设置有外物料轴（234）；各个转动轴只能在对应的轴套内旋转，不能轴向滑动。

4.根据权利要求3所述的圆柱物料的自动化嵌套组装装置，其特征在于：

所述内物料输送通道（41）中设置有一个调整物料距离的内物料星轮（414），内物料星轮（414）位于内物料输送通道（41）的末端，内物料星轮（414）与其下方的内物料轴（233）相连接；

内物料星轮（414）的上物料一侧设置有限制物料位置的内物料限位块（415），内物料限位块（415）固接在内物料横板（412）上；

所述内物料输送通道（41）包括若干内物料竖板（411）和内物料横板（412），内物料竖板（411）固接在内物料横板（412）上形成通道，内物料横板（412）通过内物料支撑柱（413）支撑在机架（1）的面板上，内物料输送通道（41）的宽度大于圆柱内物料的直径；等间距排列并紧挨着的圆柱内物料能够通过内物料输送通道（41）到达内物料星轮（414）中。

5.根据权利要求4所述的圆柱物料的自动化嵌套组装装置，其特征在于：

所述圆柱外物料输送通道（42）和成型物料输出通道（43）与所述内物料输送通道（41）的结构相同；所述圆柱外物料输送通道（42）包括外物料星轮(424)，所述成型物料输出通道（43）包括成型物料星轮(433)，所述外物料星轮(424)和成型物料星轮(433)的传动结构与内物料星轮（414）的传动结构相同；

等间距排列并紧挨着的圆柱外物料能够通过外物料输送通道（42）到达外物料星轮(424)中；等间距排列并紧挨着的成型物料能够从成型物料星轮(433)到达成型物料输出通道（43）中。

6.根据权利要求5所述的圆柱物料的自动化嵌套组装装置，其特征在于：

所述装配工作系统（3）还包括立体凸轮定位支撑（36）；

所述装配工作系统（3）中的顶杆转盘(33)、内物料转盘(34)、外物料转盘（35）固接在转塔传动轴（232）上，与转塔传动轴（232）同步旋转；立体凸轮（31）通过轴承安装在转塔传动轴（232）上，并通过立体凸轮定位支撑（36）固接到面板（13）上，使得立体凸轮（31）既不能和转塔传动轴（232）一起旋转、也不能轴向滑动；

所述内物料转盘(34)的水平高度与内物料星轮（414）相同，外物料转盘（35）与外物料星轮（424）的水平高度相同。

7.根据权利要求6所述的圆柱物料的自动化嵌套组装装置，其特征在于：

在传动系统（2）的作用下，内物料输送通道和外物料输送通道同时工作，将两种物料同时输送到装配工作系统（3）中，通过立体凸轮（31）和顶杆转盘(33)共同作用使得顶杆组件（32）产生位移实现圆柱内、外物料的嵌套组装；

所述顶杆转盘(33)的圆周上均布有若干可穿过顶杆组件（32）的圆孔，使得顶杆组件（32）能在顶杆转盘(33)中轴向滑动。

8.根据权利要求7所述的圆柱物料的自动化嵌套组装装置，其特征在于：

所述顶杆组件（32）包括弓杆(321)、夹块(322)、滑杆(323)、压头（324）、顶杆（325）、底块（326）、凸轮轴承（327）；

圆柱状的滑杆（323）两端分别设置有夹块（322）和底块（326），且夹块（322）和底块（326）在滑杆（323）的轴向上平行；夹块（322）上设置有圆弧状缺口，该缺口刚好能固接弓杆（321）；弓杆（321）的两端分别设置有凸轮轴承（327）和压头（324），且凸轮轴承（327）和夹块（322）在弓杆（321）的轴向上平行设置；滑杆(323)和弓杆(321)在顶杆转盘（33）中轴向滑动；在装配工作系统（3）工作时，顶杆（325）顶住圆柱内物料的底端，压头（324）顶住圆柱内物料的另一端；随着顶杆转盘（33）旋转，顶杆组件（32）将圆柱内物料推向圆柱外物料；

所述顶杆组件（32）的一个端头设置有凸轮轴承（327），凸轮轴承（327）能在立体凸轮（31）中滚动从而带动顶杆组件（32）按照凸轮曲线转动；内物料转盘(34)和外物料转盘（35）固接在转塔传动轴（232）上，与转塔传动轴（232）同步旋转；内物料转盘(34)上布置有比圆柱内物料直径略大的带料圆弧，使得内物料转盘旋转时，带料圆弧中的物料会随着内物料转盘(34)一同绕转塔传动轴（232）旋转。

9.根据权利要求8所述的圆柱物料的自动化嵌套组装装置，其特征在于：

所述外物料转盘（35）上布置有比圆柱外物料最大直径略大的带料圆弧，使得外物料转盘（35）旋转时，带料圆弧中的物料会随着外物料转盘（35）一同绕转塔传动轴（232）旋转；所述内物料转盘(34)具有与外物料转盘（35）上的带料圆弧数量相同的带料圆弧，并且位于同一旋转轴圆周位置，使得圆柱内物料能够从内物料转盘(34)的带料圆弧上移动至外物料转盘（35）的带料圆弧中。

10.根据权利要求5-9任一项所述的圆柱物料的自动化嵌套组装装置，其特征在于：

所述齿轮a(241)的齿数：齿轮b(242)的齿数：齿轮c(243)的齿数：齿轮d(244)的齿数=1:2:1:1；

所述成型物料星轮(433)的圆弧数量：内物料转盘(34)的圆弧数量：内物料星轮（414）的圆弧数量：外物料星轮（424）的圆弧数量=1:2:1:1；

所述成型物料星轮(433)上的每一个齿对应内物料转盘(34)、内物料星轮（414）及外物料星轮（424）上的每一个物料。

11.根据权利要求1-9任一项所述的圆柱物料的自动化嵌套组装装置，其特征在于：

还包括缺料报警系统（5），所述缺料报警系统（5）包括分别位于内物料输送通道（41）处的圆柱内物料检测开关（52）和外物料输送通道（42）处的圆柱外物料检测开关（51）以及安装在机架（1）上的缺料报警器（53），用于实现缺料报警。

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