CN114952289A - 一种坡道钢珠促动式卡钳自动化装配装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种坡道钢珠促动式卡钳自动化装配装置，包括底板，底板上设置有用于安放若干手刹单元的定向上料系统、靠近定向上料系统设置的定向传送系统、定向抓取系统和压装回位系统；定向抓取系统包括支座、设置在支座上的抓取机构、与抓取机构连接的滑动结构，压装回位系统靠近支座设置。定向上料系统包括水平设置的托盘、设置在托盘上的若干物料盘一，物料盘一上设置有手刹单元，手刹单元为拆分状态结构。本发明提供的坡道钢珠促动式卡钳自动化装配装置，能够高效的装配坡道滚珠促动卡钳，针对手刹单元分总成零部件较多的特点，利用本方案中的装配系统，降低了装配的难度。

Description

一种坡道钢珠促动式卡钳自动化装配装置

技术领域

本发明属于装配技术领域，具体说是涉及一种坡道钢珠促动式卡钳自动化装配装置。

背景技术

随着汽车的快速普及，人们对汽车的三包要求越来越高，推动各汽车主机厂对汽车零件的品质要求也越来越高，汽车制动卡钳作为一个安全件，产品的生产过程保证能力直接关系到产品的品质，而现有的人工进行装配作业效率低下，例如，坡道滚珠促动卡钳的结构相对比较复杂，其装配过程的难点在于手刹单元分总成零部件较多、装配困难且要求高。具体来说，包括以下几个难点：

（1）手刹单元各零部件在装配前为散件状态，无适宜的装配工具或装置无法将九个零部件同时或一次性装入活塞孔内，需将9个零部件逐个装配，效率低；

（2）手刹单元装配到活塞孔之前需保证螺套、钢珠套外圆两侧限位圆弧与手刹安装孔内的R2.5槽定位装配，在狭小空间内无适宜的装配工具或装置无法保证正确的装配位置，装配效率低；

（3）在制动钳活塞孔的狭小空间内满足将回位弹簧压缩至弹性挡圈限位槽下并保持状态的条件下，采用常规工具（如卡簧钳等）无法将弹性挡圈装入限位槽内。

因此，本方案针对上述的技术问题进行解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种坡道钢珠促动式卡钳自动化装配装置，解决了如何高效的装配坡道滚珠促动卡钳这一技术问题，针对手刹单元分总成零部件较多的特点，利用本方案中的装配系统，降低了装配的难度。

一种坡道钢珠促动式卡钳自动化装配装置，包括底板，所述底板上设置有用于安放若干手刹单元的定向上料系统、靠近所述定向上料系统设置的定向传送系统、定向抓取系统和压装回位系统；

所述定向抓取系统包括支座、设置在所述支座上的抓取机构、与所述抓取机构连接的滑动结构，所述压装回位系统靠近所述支座设置。

所述定向上料系统包括水平设置的托盘、设置在所述托盘上的若干物料盘一，所述物料盘一上设置有手刹单元，所述手刹单元为拆分状态结构。

所述定向传送系统包括移动座、伸缩端与所述移动座连接的移动气缸、设置在所述移动座下方的轨道、设置在所述移动座上方的物料盘二，所述手刹单元与所述物料盘二可分离式的装配连接。

所述抓取机构设置在所述轨道的上方；

所述抓取机构包括竖直设置的升降气缸，所述升降气缸底端可伸缩的设置有推杆，所述推杆上设置有挡片，所述推杆的底端设置有固定筒，所述推杆的外侧还套设有弹簧，所述弹簧设置在所述挡片和所述固定筒之间，所述升降气缸与所述滑动结构连接；

所述抓取机构还包括限位夹持结构，所述限位夹持结构设置在所述滑动结构的下方。

所述限位夹持结构包括水平设置的滑板、设置在所述滑板下方的固定环、竖直设置在所述固定环下方的夹持部一和夹持部二，所述推杆滑动穿过所述滑板和所述固定环设置，所述弹簧设置在所述夹持部一和所述夹持部二之间，所述挡片卡设在所述固定环的下方；

所述滑板的下方还设置有气缸支架，所述气缸支架与三轴气缸连接，所述三轴气缸与所述夹持部二的外侧连接；

所述夹持部一和所述夹持部二的内侧面均设置有卡接结构。

所述卡接结构包括设置在所述夹持部一或者夹持部二的底端内侧的导向槽、设置在所述夹持部一或者夹持部二内侧面的下凸出部、设置在所述夹持部一或者夹持部二内侧顶端的上凸出部，所述挡片卡设在所述上凸出部位置。

所述滑动结构包括水平设置的滑动板、设置在所述滑动板两侧下方的滑筒，所述升降气缸设置在所述滑动板上，所述滑筒可滑动的设置在支座上，所述滑动板的一端与平移气缸连接，所述平移气缸连接在所述支座上。

更优的，在滑板的上端面垂直设置有导柱，所述导柱活动穿过所述滑动板，所述导柱的外侧设置有导向套，所述导向套设置在所述滑动板的上端面。

所述压装回位系统包括制动钳，所述制动钳中设置有活塞孔，所述活塞孔内设置有所述手刹单元。

所述手刹单元包括支撑盘、同轴线设置在所述支撑盘底端的螺杆、套设在所述螺杆上的滚珠轴承和钢珠套，所述支撑盘上端设置有滚针轴承，所述滚针轴承上设置有垫片，所述垫片的上方设置有螺套，所述螺套的外侧设置有回位弹簧，所述螺套的顶端设置有手刹外壳，所述回位弹簧的顶端抵靠在所述手刹外壳的内侧，弹性挡圈套设在所述手刹外壳的外侧。

所述支座包括两个相互平行设置的水平轴、分别设置在所述水平轴两端的立柱，所述滑筒可滑动的设置在所述水平轴上。

本发明达成以下显著效果：

（1）本发明的目的在于提供一种坡道钢珠促动式卡钳自动化装配装置，能够高效的装配坡道滚珠促动卡钳，针对手刹单元分总成零部件较多的特点，利用本方案中的装配系统，一次性的完成装配过程，降低了装配的难度；

（2）手刹单元各零部件在装配前为散件状态，通过本自动化的装配装置，能够适宜地将九个零部件同时或一次性装入活塞孔内，避免了以往这九个零部件逐个装配，导致效率低下的技术问题；

（3）在手刹单元装配到活塞孔之前，保证了螺套、钢珠套外圆两侧限位圆弧与手刹安装孔内的R2.5槽定位装配，在狭小空间内，能够保证正确的装配位置，增加了装配的效率；

（4）在制动钳活塞孔的狭小空间内，能够将回位弹簧压缩至弹性挡圈限位槽下，并保持其状态，这是以往采用常规工具（如卡簧钳等）无法实现的。

附图说明

图1为本发明实施例中自动化装配装置的结构示意图。

图2为本发明实施例中自动化装配装置的俯视图。

图3为本发明实施例中手刹单元的爆炸图。

图4为本发明实施例中手刹单元的结构示意图。

图5为本发明实施例中定向抓取系统的结构示意图。

图6为本发明实施例中推杆的连接结构示意图。

图7为本发明实施例中夹持部一和夹持部二的结构示意图。

图8为本发明实施例中夹持部一的结构示意图。

图9为本发明实施例中制动钳的俯视图。

图10为本发明实施例中制动钳的工作状态图一。

图11为本发明实施例中制动钳的工作状态图二。

图12为本发明实施例中制动钳的工作状态图三。

图13为本发明实施例中弹性挡圈与水平槽的安装结构图。

图14为本发明实施例中水平槽的结构示意图。

其中，附图标记为：1、底板；2、物料盘一；3、手刹单元；31、手刹外壳；32、回位弹簧；33、螺套；34、垫片；35、滚针轴承；36、支撑盘；361、螺杆；37、滚珠轴承；38、钢珠套；381、坡道；39、弹性挡圈；4、移动气缸；5、移动座；51、物料盘二；6、立柱；7、滑筒；8、滑动板；9、升降气缸；91、推杆；92、挡片；93、弹簧；94、固定筒；10、导柱；101、导向套；11、滑板；12、水平轴；13、夹持部一；131、固定环；132、导向槽；133、下凸出部；134、上凸出部；14、三轴气缸；141、气缸支架；15、夹持部二；16、制动钳；161、活塞孔；162、限位槽；163、水平槽；17、平移气缸；18、限位挡圈；19、定向上料系统；20、定向传送系统；21、定向抓取系统；22、压装回位系统；23、限位夹持结构。

具体实施方式

为了能更加清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

参见图1-图14，一种坡道钢珠促动式卡钳自动化装配装置，包括底板1，底板1上设置有用于安放若干手刹单元3的定向上料系统19、靠近定向上料系统19设置的定向传送系统20、定向抓取系统21和压装回位系统22；

定向抓取系统21包括支座、设置在支座上的抓取机构、与抓取机构连接的滑动结构，压装回位系统22靠近支座设置。

定向上料系统19包括水平设置的托盘、设置在托盘上的若干物料盘一2，物料盘一2上设置有手刹单元3，手刹单元3为拆分状态结构。

定向传送系统20包括移动座5、伸缩端与移动座5连接的移动气缸4、设置在移动座5下方的轨道、设置在移动座5上方的物料盘二51，手刹单元3与物料盘二51可分离式的装配连接。

抓取机构设置在轨道的上方；

抓取机构包括竖直设置的升降气缸9，升降气缸9底端可伸缩的设置有推杆91，推杆91上设置有挡片92，推杆91的底端设置有固定筒94，推杆91的外侧还套设有弹簧93，弹簧93设置在挡片92和固定筒94之间，升降气缸9与滑动结构连接；

抓取机构还包括限位夹持结构23，限位夹持结构23设置在滑动结构的下方。

限位夹持结构23包括水平设置的滑板11、设置在滑板11下方的固定环131、竖直设置在固定环131下方的夹持部一13和夹持部二15，推杆91滑动穿过滑板11和固定环131设置，弹簧93设置在夹持部一13和夹持部二15之间，挡片92卡设在固定环131的下方；

滑板11的下方还设置有气缸支架141，气缸支架141与三轴气缸14连接，三轴气缸14与夹持部二15的外侧连接；

夹持部一13和夹持部二15的内侧面均设置有卡接结构。

卡接结构包括设置在夹持部一13或者夹持部二15的底端内侧的导向槽132、设置在夹持部一13或者夹持部二15内侧面的下凸出部133、设置在夹持部一13或者夹持部二15内侧顶端的上凸出部134，挡片92卡设在上凸出部134位置。

滑动结构包括水平设置的滑动板8、设置在滑动板8两侧下方的滑筒7，升降气缸9设置在滑动板8上，滑筒7可滑动的设置在支座上，滑动板8的一端与平移气缸17连接，平移气缸17连接在支座上。

更优的，在滑板11的上端面垂直设置有导柱10，导柱10活动穿过滑动板8，导柱10的外侧设置有导向套101，导向套101设置在滑动板8的上端面。

压装回位系统22包括制动钳16，制动钳16中设置有活塞孔161，活塞孔161内设置有手刹单元3。

如图10中标示H所示，手刹单元3的螺套33、钢珠套38外侧的限位圆弧与限位槽162配合下，装配至活塞孔161内。

限位槽162设置在制动钳16的活塞孔161下侧，限位槽162是在制动钳16加工过程中，通过合金钻头钻削生成的，其主要作用是当手刹单元3装配到制动钳16后，通过限位槽162与螺套33、钢珠套38的配合，起到了圆周方向限位的作用。

关于手刹单元的工作原理，具体来说，当手刹单元处于放松状态时，滚珠轴承37位于螺杆361与钢珠套38的坡道381最低点，当手刹单元工作时（即手刹拉紧时），手刹拨片带动螺杆361旋转，而钢珠套38受限位槽162在圆周方向上的限制，无法旋转，螺杆361与钢珠套38在圆周方向发生错位，滚珠轴承37在坡道381内滚动，爬向坡道381的高点位置，实现螺杆361轴向移动，通过螺杆361轴向移动，带动活塞实现汽车的驻车功能；螺杆361与钢珠套38内侧分别设置三条坡道381，与滚珠轴承37配合，通过滚珠轴承37在坡道381内从低点到高点的滚动，实现螺杆361的轴向移动。

具体来说，在手刹单元3装配到制动钳时，手刹外壳31翻边高于弹性挡圈39限位槽162位置，如图11中标示B所示，且回位弹簧32处于自由状态，如图11中标示A所示；而在装配后，回位弹簧32压缩，弹性挡圈39装配至限位槽162内并将手刹外壳31压紧，如图12中标示C所示。

手刹单元3包括支撑盘36、同轴线设置在支撑盘36底端的螺杆361、套设在螺杆361上的滚珠轴承37和钢珠套38，支撑盘36上端设置有滚针轴承35，滚针轴承35上设置有垫片34，垫片34的上方设置有螺套33，螺套33的外侧设置有回位弹簧32，螺套33的顶端设置有手刹外壳31，回位弹簧32的顶端抵靠在手刹外壳31的内侧，弹性挡圈39套设在手刹外壳31的外侧。

支座包括两个相互平行设置的水平轴12、分别设置在水平轴12两端的立柱6，滑筒7可滑动的设置在水平轴12上。

本发明的具体工作过程：

参见图3，手刹单元3分总成由九个零部件组成，按图示顺序装配至制动卡钳活塞孔161后，向手刹外壳31施加向下的作用力使回位弹簧32压缩，直至手刹外壳31翻边上平面向下移动至限位槽162下侧并保持，然后将弹性挡圈39压缩后，装入限位槽162内并释放，通过弹性挡圈39限制手刹外壳31向上移动，保持回位弹簧32一直处于压缩状态,手刹单元3分总成在回位弹簧32的作用下实现滚珠轴承37在螺杆361和滚珠套的坡道内轴向运动及回位；

本方案设计了一种手刹单元分总成的定向抓取系统、弹性压装机构，在抓取过程中，通过导向槽132与螺套33、钢珠套38的限位圆弧配合并进行定向抓取，采用三轴气缸14对抓取机构施加夹紧力，使抓取机构在抓取手刹单元3的过程中同时压缩弹性挡圈39，弹性挡圈39由Φ32mm自由状态压缩至Φ29.5mm的待装配状态（装配零件孔直径Φ30mm），效率高；具体的步骤如下：

（1）手刹单元3分总成的供货状态为成套包装状态，装配作业前，由装配操作者将手刹单元3分总成拆包装，并按装配顺序摆放至物料盘一2内，物料盘一2配置定位、定向装置，保证手刹单元3分总成能够按照定向、定位状态摆放；

（2）利用移栽机械手，按装配节拍从物料盘一2内将手刹单元3分总成抓取并放置到定向传送系统20中，定向传送系统20的内侧面定位螺套33、钢珠套38的两侧平面，钢珠套38螺杆361插入定位孔内，定位块上平面定位手刹外壳31下平面，手刹单元3分总成定向放置到定位块后，气缸将定位块推送至预抓取位置，等待抓取机构抓取手刹单元3分总成；

移栽机械手也属于本方案中自动化装配设备的一部分，该机械手具有夹持移动的效果，由于属于本领域技术人员容易实现的技术，故在说明书及其附图中不再详述，特此说明。

（3）手刹单元3分总成推送至待抓取位置后，抓取机构推送气缸推动抓取机构内部的推杆91；

（4）PLC控制气缸对应的电磁阀启动，升降气缸9开始工作，推动推杆91向下移动，带动压缩弹簧93将抓取机构向下推送，直至推杆91推到弹性挡圈39位置，气缸停止运动，抓取机构到达手刹单元3预抓取位置；行程开关工作，电磁阀启动三轴气缸14工作，推动抓取机构的滑动块向前滑动，并与抓取机构固定块夹紧手刹单元3总成各零部件，同时将弹性挡圈39外径压缩至Φ29.5mm；

为了方便方案整体顺利的实施，则有必要进一步描述本方案中手刹单元3抓取和装配的过程，具体的过程如下：

a．手刹单元3总成通过移栽机械手,从物料盘一2中定向抓取、定向移栽至物料盘二51中；

b. 移动气缸4将手刹单元3输送到待抓取位置，此时抓取机构位于装置的最高位置；

c．升降气缸9启动，升降气缸9的活塞杆顶出带动推杆91向下移动，推杆91带动挡片92，挡片92带动弹簧93，弹簧93带动夹持部一13、夹持部二15、滑板11、导柱10、三轴气缸14同步向下移动；

具体来说，弹簧93的底端抵压在夹持部一13、夹持部二15中的下凸出部133上，进而带动了夹持部一13和夹持部二15向下移动。

d．固定筒94向下移动至弹性挡圈39与物料盘一2的定位面时，被限位，升降气缸9被迫停止向下移动，此时夹持部一13、夹持部二15处于分离状态（此时三轴气缸14未启动），弹性挡圈39也处于自由的未压缩状态；

e. 三轴气缸14启动，三轴气缸14的活塞杆顶出带动夹持部二15向前移动实现夹紧动作，将弹性挡圈39由Φ32mm自由状态压缩至Φ29.5mm的待装配状态（装配零件孔直径Φ30mm），夹持部一13、夹持部二15合并后将手刹单元3夹持住，在夹持部一13的底端设置有导向槽132（夹持部二15的相同位置也设置有导向槽132，装配过程起导向及限位作用），该导向槽132与手刹单元3的螺套33定位；

f．升降气缸9启动，夹持机构上升至最高位置后，平移气缸17（平移气缸17与滑动板8的一端连接，使得滑动板8能够沿着水平轴12滑动，平移气缸17可以与立柱6连接，本方案为了简化设计，没有将平移气缸17在附图中体现出来，特此说明）启动，平移气缸17上的活塞杆推动滑动板8向前移动，滑动板8带动夹持机构及手刹单元3分总成向前移动，直至移动至限位挡圈18位置，夹持机构停止移动。此时手刹单元3位于制动钳16的活塞孔161上方端面，处于待装配状态；

滑动板8装配在滑筒7上，滑筒7装配在水平轴12上起导向作用，平移气缸17推动滑动板8、滑筒7在水平轴12上进行水平滑动，水平滑动过程中，滑动板8带动滑板11以及整个夹持机构水平移动，滑板11通过导柱10装配到滑动板8上，升降气缸9推动滑板11在滑动板8上升降。

g．升降气缸9启动，夹持机构向下移动将手刹单元3分总成推入制动钳16的活塞孔161内，直至夹持部一13与夹持部二15的下端面移动至制动钳16的活塞孔161内部的台阶位置，夹持机构被限位，停止向下移动。

h. 参见图11、图13和图14，夹持部一13与夹持部二15的下端面移动至制动钳16的活塞孔161内部台阶位置被限位停止移动后，推杆91继续向下移动，挡片92将弹簧93压缩，将手刹单元3总成沿夹持机构内置的导向槽132推入制动钳16的手刹安装孔（活塞孔161在安装孔的上方，两者之间形成沉头座面）内，最后将弹性挡圈39推入到制动钳16的水平槽163（手刹单元3装配后，在使用过程中起限位作用）内，弹性挡圈39由压缩状态（直径Φ29.5mm）回弹至自由状态（直径Φ32mm），弹性挡圈39将手刹单元3各零部件限制在制动钳16的手刹安装孔内，装配完毕。

i．手刹单元3装配完毕后，升降气缸9启动，夹持机构向上移动至最高位置，平移气缸17启动，夹持机构回到待夹持位置，三轴气缸14启动，夹持机构的夹持部一13与夹持部二15由夹持状态变为分离状态，开启下一个装配过程。

（5）最后，手刹单元3抓取完成后，升降气缸9带动推杆91回缩，推杆91带动抓取机构向上移动至高位。

本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种坡道钢珠促动式卡钳自动化装配装置，包括底板（1），其特征在于，所述底板（1）上设置有用于安放若干手刹单元（3）的定向上料系统（19）、靠近所述定向上料系统（19）设置的定向传送系统（20）、定向抓取系统（21）和压装回位系统（22）；

所述定向抓取系统（21）包括支座、设置在所述支座上的抓取机构、与所述抓取机构连接的滑动结构，所述压装回位系统（22）靠近所述支座设置。

2.根据权利要求1所述的坡道钢珠促动式卡钳自动化装配装置，其特征在于，所述定向上料系统（19）包括水平设置的托盘、设置在所述托盘上的若干物料盘一（2），所述物料盘一（2）上设置有手刹单元（3），所述手刹单元（3）为拆分状态结构。

3.根据权利要求1所述的坡道钢珠促动式卡钳自动化装配装置，其特征在于，所述定向传送系统（20）包括移动座（5）、伸缩端与所述移动座（5）连接的移动气缸（4）、设置在所述移动座（5）下方的轨道、设置在所述移动座（5）上方的物料盘二（51），所述手刹单元（3）与所述物料盘二（51）可分离式的装配连接。

4.根据权利要求3所述的坡道钢珠促动式卡钳自动化装配装置，其特征在于，所述抓取机构设置在所述轨道的上方；

所述抓取机构包括竖直设置的升降气缸（9），所述升降气缸（9）底端可伸缩的设置有推杆（91），所述推杆（91）上设置有挡片（92），所述推杆（91）的底端设置有固定筒（94），所述推杆（91）的外侧还套设有弹簧（93），所述弹簧（93）设置在所述挡片（92）和所述固定筒（94）之间，所述升降气缸（9）与所述滑动结构连接；

所述抓取机构还包括限位夹持结构（23），所述限位夹持结构（23）设置在所述滑动结构的下方。

5.根据权利要求4所述的坡道钢珠促动式卡钳自动化装配装置，其特征在于，所述限位夹持结构（23）包括水平设置的滑板（11）、设置在所述滑板（11）下方的固定环（131）、竖直设置在所述固定环（131）下方的夹持部一（13）和夹持部二（15），所述推杆（91）滑动穿过所述滑板（11）和所述固定环（131）设置，所述弹簧（93）设置在所述夹持部一（13）和所述夹持部二（15）之间，所述挡片（92）卡设在所述固定环（131）的下方；

所述滑板（11）的下方还设置有气缸支架（141），所述气缸支架（141）与三轴气缸（14）连接，所述三轴气缸（14）与所述夹持部二（15）的外侧连接；

所述夹持部一（13）和所述夹持部二（15）的内侧面均设置有卡接结构。

6.根据权利要求5所述的坡道钢珠促动式卡钳自动化装配装置，其特征在于，所述卡接结构包括设置在所述夹持部一（13）或者夹持部二（15）的底端内侧的导向槽（132）、设置在所述夹持部一（13）或者夹持部二（15）内侧面的下凸出部（133）、设置在所述夹持部一（13）或者夹持部二（15）内侧顶端的上凸出部（134），所述挡片（92）卡设在所述上凸出部（134）位置。

7.根据权利要求4所述的坡道钢珠促动式卡钳自动化装配装置，其特征在于，所述滑动结构包括水平设置的滑动板（8）、设置在所述滑动板（8）两侧下方的滑筒（7），所述升降气缸（9）设置在所述滑动板（8）上，所述滑筒（7）可滑动的设置在支座上，所述滑动板（8）的一端与平移气缸（17）连接，所述平移气缸（17）连接在所述支座上。

8.根据权利要求1所述的坡道钢珠促动式卡钳自动化装配装置，其特征在于，所述压装回位系统（22）包括制动钳（16），所述制动钳（16）中设置有活塞孔（161），所述活塞孔（161）内设置有所述手刹单元（3）。

9.根据权利要求1-8任一项所述的坡道钢珠促动式卡钳自动化装配装置，其特征在于，所述手刹单元（3）包括支撑盘（36）、同轴线设置在所述支撑盘（36）底端的螺杆（361）、套设在所述螺杆（361）上的滚珠轴承（37）和钢珠套（38），所述支撑盘（36）上端设置有滚针轴承（35），所述滚针轴承（35）上设置有垫片（34），所述垫片（34）的上方设置有螺套（33），所述螺套（33）的外侧设置有回位弹簧（32），所述螺套（33）的顶端设置有手刹外壳（31），所述回位弹簧（32）的顶端抵靠在所述手刹外壳（31）的内侧，弹性挡圈（39）套设在所述手刹外壳（31）的外侧。

10.根据权利要求7所述的坡道钢珠促动式卡钳自动化装配装置，其特征在于，所述支座包括两个相互平行设置的水平轴（12）、分别设置在所述水平轴（12）两端的立柱（6），所述滑筒（7）可滑动的设置在所述水平轴（12）上。

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