CN211516609U - 一种卷带筒装配系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及汽车零部件加工制造技术领域，提供了一种卷带筒装配系统，用于将汽车安全带的卷带筒散件组装成卷带筒组件，包括：第二转盘设备，用于将限力杆、钢丝、盖板和卷带筒组装成第二半成品；第三转盘设备，用于将所述第二半成品和涡轮、轴承、齿盘组装成第三半成品；第四转盘设备，用于将所述第三半成品和弹簧、锁止块组装成卷带筒组件。本实用新型节约的生产制造设备的占地，减少了人工参与的程度，提高了零件加工的自动化程度和产品组装精度。

Description

一种卷带筒装配系统

技术领域

本实用新型涉及汽车加工制造技术领域，尤其涉及一种卷带筒装配系统。

背景技术

汽车座椅的安全带是依靠安全带卷带筒自动收回的。其中，卷带筒是由多个细小的零件组装而成的。由于卷带筒中的零件多、产品小，手工装配出现对准难、效率低的问题。同时，手工装配后的检测步骤也多数采用人工检查，对于卷带筒的成品率影响较大，一方面需要反复检验，浪费较多人力，另一方面还是有较大概率不能检出不合格品。

通过对现有的装配设备和人员配置的分析来看，现有的装配方案需要通过9太单工位设备实现组装，存在如下缺点：

1)人员较多；

2)设备占地较大；

3)人工接触产品较多，影响装配后零件的缺失；

4)设备开发成本高后期兼容产品麻烦。

另一方面，现代制造业对数据追溯的要求也越来越高，人工组装的方法明显无法适应过程数据的采集需求。

因此，需要设计自动化的组装设备，以提高组装效率和废品检出率，同时还能将组装过程中的数据保存起来，以备质量追溯的需求。

实用新型内容

为了解决上述的技术问题，本实用新型提出了一种卷带筒装配系统，用于将汽车安全带的卷带筒散件组装成卷带筒组件，包括：

第二转盘设备，用于将限力杆、钢丝、盖板和卷带筒组装成第二半成品；

第三转盘设备，用于将所述第二半成品和涡轮、轴承、齿盘组装成第三半成品；

第四转盘设备，用于将所述第三半成品和弹簧、锁止块组装成卷带筒组件。

上述的卷带筒装配系统，还包括：第一转盘设备，用于将销、齿轮和卷带筒组装成第一半成品。

上述的卷带筒装配系统，其中，所述第二转盘设备用于将所述第一半成品与所述限力杆、钢丝和盖板组装成第二半成品。

上述的卷带筒装配系统，其中，每一个转盘设备上均配有工装，所述工装上设有多个形腔，多个所述形腔分别与多个所述卷带筒散件的外型匹配，用于限定所述卷带筒散件的放置姿态。

上述的卷带筒装配系统，其中，还包括数据验证系统；所述数据验证系统包括：二维码输入装置、二维码读取装置和数据库；

所述二维码输入装置在所述第一半成品或所述第二半成品表面印上标识本次装配的卷筒带型号的二维码；

根据所述二维码，所述二维码读取装置从所述数据库中读取相应的散件或半成品的外形尺寸信息。

上述的卷带筒装配系统，其中，所述工装均设置于所述每一个转盘设备的第一工位，由人工或机械手将相应散件设置于所述形腔中。

上述的卷带筒装配系统，其中，所述每一个转盘设备的最后一工位为卸料工位，根据所述二维码读取装置读取的相应半成品的外形尺寸信息判定工位上的半成品是否合格；合格品送入料箱，不合格品送入废料箱。

上述的卷带筒装配系统，其中，工位上的输送带正转，将所述合格品送入料箱；所述输送带反转，将所述废料送入废料箱。

上述的卷带筒装配系统，其中，所述第二转盘设备的第六工位设置有用于刻印二维码的二维码输入装置。

上述的卷带筒装配系统，其中，所述第一转盘设备的第二工位设置有用于刻印二维码的二维码输入装置；所述第二转盘设备的第一工位设置有用于读取二维码的二维码读取装置。

与现有技术相比，本实用新型所公开的技术方案将所需用到的设备数量减少到最少3台，相应的，只需配备3名操作人员即可完成组装。首先，大大减少了人员的成本；其次，设备占地面积大大减少，也就是说节省了厂房空间；最后，人员接触卷带筒的几率减少，降低了人为因素带来的不可控性，使产品稳定性得到提高。

另外，通过实践检验，本实用新型中的每一个工位的节拍都控制在10秒内，并对每个环节的压装数据和检测数据都能进行追踪，大幅度提高了产线的生产效率，制成品的精确度也远大于手工操作。

通过更换工装和更新数据库，本实用新型所提出的技术方案还能适用于多种不同的卷带筒的组装，可以将现有的设备发挥出最大的生产价值。

附图说明

图1是本实用新型中第一转盘设备的工位示意图；

图2是本实用新型中第二转盘设备的工位示意图；

图3是本实用新型中第三转盘设备的工位示意图；

图4是本实用新型中第四转盘设备的工位示意图；

图5是本实用新型中数据验证系统的框图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明，然而，本实用新型可以用不同的形式实现，不应只是局限在所述的实施例。且，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征允许相互组合或替换。结合以下的说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

以下通过对每一个转盘设备结构介绍，说明每个转盘设备完成哪些散件的组装，来对卷带筒装配系统进行说明。

图1所示为第一转盘设备的工位示意图。所述第一转盘设备完成卷带筒组装的第一步，即用于将销、齿轮和卷带筒组装成第一半成品。所述第一半成品是组装过程中的一个中间状态，之后，将在所述第一半成品的状态下，继续增加其他散件，以进一步组装成第二半成品、第三半成品……。所述第一转盘设备中共设有5个工位。

其中，第一工位1固定有一工装。所述工装上设有三个形腔，分别与本次组装的卷带筒散件相适应。通过人工或机械手将销、齿轮和卷带筒分别以指定姿态放入相应的形腔中，由人工确认放置到位，并按下启动按钮后，所述转盘设备的转台转动，将所述销、齿轮和卷带筒带至第二工位2。

第二工位2上设有一二维码输入装置，优选的，所述二维码输入装置为激光刻印机。所述激光刻印机在卷带筒上刻印一标识身份的二维码。

第二工位2上还设有一二维码读取装置。所述二维码输入装置输入二维码后，所述二维码读取装置立刻读取该二维码。通过所述二维码可获取数据库中有关本次组装的卷带筒所有外型、尺寸等方面的数据。这些数据在之后的每一个工位中将逐步被调用。本实用新型中所有转盘设备均可通过所述二维码获取上述数据，用以在组装过程中确认工装上的散件是否为所需散件，以及在每一转盘设备输出半成品时检验半成品是否合格。刻印完所述二维码后，所述第一转盘设备的转台转动，将所述销、齿轮和刻完二维码的卷带筒送至第三工位3。

第三工位3将所述销压入所述卷带筒中。第三工位3上的机械手将所述销与所述卷带筒上的销孔对准并预装到位，然后第三工位3上的伺服压机施压，进行正式压装。压装完成后，第三工位3上的气缸带动一位移传感器检测卷带

筒与销压装后的高度，以确认压装高度是否合格，并将所述是否合格的信息记录到所述数据库中。之后，所述第一转盘设备的转台转动，将压装好的销和卷带筒送至第四工位4。

第四工位4进一步将齿轮装配到位。所述机械手将前一工位的完成品抓取至摆放齿轮的位置并将两者对准，第四工位4上的气缸下压，将所述齿轮压装到位；第四工位4上的旋转电机以设定的扭矩带动所述卷带筒旋转，以检验所述齿轮是否安装到位，由扭矩传感器感应判定安装是否合格，并将所述是否合格的信息记录到所述数据库中。不同的卷带筒型号所需的齿轮压装所需的压力略有不同，一个比较典型的值是15N·m，本实施例中设定的扭矩即为15N·m，若旋转电机以此值旋转而带不动所述卷带筒，则说明安装不合格。之后，所述第一转盘设备的转台转动，将本工位安装成的第一半成品送至第五工位5。

第五工位5为卸料工位。所述机械手将所述第一半成品抓取至输送线上的检测位置，该位置处设有视觉检测装置，所述视觉检测装置对所述第一半成品进行检验，检验的依据由第二工位2的所述二维码读取装置从数据库中读出。如检验结果是合格品，则所述输送线正转，从而将所述第一半成品输送至下一转盘设备，如检验结果是废品(不合格品)，则所述输送线反转，从而令所述第一半成品掉入废料箱中。

进一步地，根据数据库的记录，在第三工位3和第四工位4已经被判定为废品的，也由第五工位5根据相关信息直接将废品输送至废料箱中。

需要特别说明的是，销和齿轮这两个零件并不是所有型号的卷带筒成品都需要的，在没有销和齿轮这两个零件的前提下，所述第一转盘设备不参与组装过程，卷带筒直接进入第二转盘设备的组装。

图2所示为第二转盘设备的工位示意图。对于没有销和齿轮的卷带筒，所述第二转盘设备用于将限力杆、钢丝、盖板和卷带筒组装成第二半成品。对于有销和齿轮的卷带筒，所述第二转盘设备用于将限力杆、钢丝、盖板和所述第一半成品组装成第二半成品。

所述第二转盘设备包括6个工位。

其中，第一工位6固定有一工装。所述工装上设有四个形腔，分别与本次组装的卷带筒散件相适应。通过人工或机械手将限力杆、钢丝、盖板和卷带筒分别以指定姿态放入相应的形腔中，由人工确认放置到位并且人工输入本次组装的卷带筒的型号。按下启动按钮后，第一工位6上的相机识别所述工装上的散件，并根据所述型号从所述数据库中调取相应数据，检测工装上的散件是否为相应的散件，以避免混入其他型号的零件。确认无误后，所述转盘设备的转台转动，将所述限力杆、钢丝、盖板和卷带筒带至第二工位7。

或者，第一工位6固定有一工装。所述工装上设有四个形腔，分别与本次组装的卷带筒散件相适应。通过人工或机械手将限力杆、钢丝、盖板和所述第一半成品分别以指定姿态放入相应的形腔中，由人工确认放置到位。按下启动按钮后，一方面，第一工位6上的二维码读取装置读取所述第一半成品上的二维码，另一方面，第一工位6上的相机识别所述工装上的散件，并根据所述二维码从所述数据库中调取相应数据，以检测工装上的散件是否为相应的散件，以避免混入其他型号的零件。

另外，第一工位6上的相机还可以再次检测所述第一半成品的安装是否到位。确认无误后，所述转盘设备的转台转动，将所述限力杆、钢丝、盖板和卷带筒带至第二工位7。

第二工位7用于组装所述盖板和所述钢丝。所述机械手抓取盖板并移动至钢丝的位置，将两者的安装位置对准，然后气缸下压，完成压装。压装完成后，气缸返回，所述转盘设备的转台转动，将所述限力杆、组装后的盖板和钢丝以及卷带筒/第一半成品带至第三工位8。

第三工位8将第二工位7的完成品与卷带筒/第一半成品组装为一体。所述机械手将第二工位7的完成品抓取至卷带筒/第一半成品的位置，通过气缸将两者压装，压装完成后，气缸返回，所述转盘设备的转台转动，将当前的完成品带至第四工位9。

第四工位9将第三工位8的完成品与所述限力杆预装。所述机械手抓取所述限力杆，并按照预定的轨迹将所述限力杆预装如卷带筒上的杆孔内，然后机械手返回，所述转盘设备的转台转动，将当前的完成品带至第五工位10。

第五工位10设有直径检测装置，用于检测所述限力杆的直径。直径检测装置测出所述限力杆的直径后，与所述数据库中的数据比对，在确认所述限力杆的直径符合当前所需后，将所述限力杆完全压入卷带筒内，然后所述转盘设备的转台转动，将当前的完成品带至第六工位11。

第六工位11设有一激光刻印机，所述激光刻印机根据在第一工位6时人工输入的卷带筒的型号在卷带筒表面刻印相应二维码，形成第二半成品。然后机械手将所述第二半成品抓取至输送线上的检测位置，合格品可输送至下一转盘设备，废料则弃置到废料箱。具体细节可参见第一转盘设备的第五工位5的相关说明，此处不赘述。

或者，在有销和齿轮的型号中，由于在第一转盘设备的第一工位就已刻印过二维码，此处的第六工位11不需要重复进行激光刻印的步骤，直接可进入检测位置进行检验和卸料。具体细节可参见前述的说明，此处不赘述。

图3所示为第三转盘设备的工位示意图。所述第三转盘设备包括5个工位，用于将所述第二半成品和涡轮、轴承、齿盘组装成第三半成品。

其中，第一工位12固定有一工装。所述工装上设有四个形腔，分别与本次组装的卷带筒散件相适应。通过人工或机械手将所述涡轮、轴承、齿盘和第二半成品分别以指定姿态放入相应的形腔中，由人工确认放置到位。按下启动按钮后，第一工位12上的二维码读取装置读取所述第二半成品表面的二维码，并调取数据库中相应的数据，然后检测工装上的散件是否为相应的散件，以避免混入其他型号的零件。进一步地，还可以再一次的检测所述第二半成品的压装是否到位。确认无误后，所述转盘设备的转台转动，将所述涡轮、轴承、齿盘和第二半成品带至第二工位13。

第二工位13用于压装所述涡轮和齿盘。第二工位13上设有力传感器、气液增压缸和位移检测气缸。所述力传感器在所述气液增压缸压装所述涡轮和所述齿盘的过程中检测反馈力的值，通过该反馈力的值确定所述涡轮和所述齿盘压装是否到位。到位后，所述位移检测气缸检测压装后的涡轮和齿轮的总高度，检测完成后，所述气液增压缸和所述位移检测气缸返回原始位置，然后所述转盘设备的转台转动，将当前的完成品带至第三工位14。

第三工位14用于将所述轴承压装至第二工位13的完成品上。所述机械手抓取工装中的轴承并将其移至第二工位13的完成品位置，第三工位14上的气缸将所述轴承压入所述齿盘的上端，压装完成后，所述气缸返回，然后所述转盘设备的转台转动，将当前的完成品带至第四工位15。

第四工位15用于将所述第二半成品与第三工位14的完成品压装到一起。所述机械手抓取所述第二半成品，并移至第三工位14的完成品的位置，第四工位15上的伺服压机将所述第二半成品压入第三工位14的完成品的齿盘内，从而形成第三半成品。在压装过程中，所述伺服压机实时监控压装力和压入的位移，以保证在压装过程中的数据(以压力数据为主)在可控的范围内，如出现异常则及时发出警报，要求人工介入。压装完成后，所述转盘设备的转台转动，将当前的完成品带至第五工位16。

第五工位16为卸料工位，所述机械手将所述第三半成品抓取至输送线上的检测位置，与之前相同，该位置处设有二维码读取装置及视觉检测装置，对所述第三半成品进行检验，合格品输送至下一转盘设备，废品(不合格品)，则送入废料箱中。此处不赘述。

图4所示为第四转盘设备的工位示意图。所述第四转盘设备为6工位转盘设备，用于将所述第三半成品和弹簧、锁止块组最终装成卷带筒组件。

其中，第一工位17固定有一工装。所述工装上设有三个形腔，分别与本次组装的卷带筒散件相适应。通过人工或机械手将所述弹簧、锁止块和第三半成品分别以指定姿态放入相应的形腔中，由人工确认放置到位。按下启动按钮后，第一工位12上的二维码读取装置读取所述第三半成品表面的二维码，并调取数据库中相应的数据，然后检测工装上的散件是否为相应的散件，以避免混入其他型号的零件。进一步地，还可以再一次的检测所述第三半成品的压装是否到位。确认无误后，所述转盘设备的转台转动，将所述弹簧、锁止块和第三半成品带至第二工位18。

第二工位18用于给所述第三半成品中的齿盘涂油。第二工位18包括一加油机构，所述加油机构在一气缸的推动下伸出，为所述齿盘涂油，完成后，所述转盘设备的转台转动，将所述第三半成品带至第三工位19。

第三工位19组装所述第三半成品和所述锁止块。所述机械手抓取所述锁止块，并移至所述第三半成品的位置。并且，所述锁止块与所述第三半成品中的齿盘对齐，第三工位19上的气缸将所述锁止块压入所述齿盘中。装配完成后，所述转盘设备的转台转动，将当前的完成品带至第四工位20。

第四工位20组装所述弹簧与第三工位19的完成品。所述机械手抓取所述弹簧，并移至所述第三半成品中的齿盘上方，第三工位19上的气缸将所述弹簧压入所述齿盘中，从而完成倦怠筒的组装。组装完成后，所述转盘设备的转台转动，将当前的完成品带至第五工位21。

第五工位21包括一智能相机。所述智能相机检测所述弹簧和所述锁止块的压装是否到位，并将是否到位的信息保存至所述数据库。然后所述转盘设备的转台转动，将组装完成的卷带筒带至第六工位22。

第六工位22为卸料工位，所述机械手将组装完成的卷带筒抓取至输送线上的检测位置，与之前相同，该位置处设有二维码读取装置及视觉检测装置，对组装完成的卷带筒进行检验，合格品可移送至仓库保存，废品(不合格品)则送入废料箱中。

图5所示为本实用新型中所提及的数据验证系统的框图。如图所示，所述数据验证系统包括：二维码输入装置23、二维码读取装置24和数据库25。

其中，二维码输入装置23通常为可在金属材料上留下痕迹的打印机。一优选的实施例为激光打印机。二维码输入装置23打印出的二维码与数据库25中的相应数据互为映射，即，该二维码代表了卷带筒的型号，通过读取该二维码可在数据库25中获取有关这一型号的相关散件外型信息、装配过程中半成品的信息和一些工艺信息。

二维码读取装置24与数据库25通信连接，二维码读取装置24扫描了二维码后得到的相关信息可用于具有检测功能的工位。例如，基本在每一个第一工位都需要对本次组装的散件进行确认，其中，相关散件的信息都是通过二维码读取装置24获取的。

上述的卷带筒装配系统做出的产品精度远远大于手工操作的精度，并且对每个环节的压装、检测都有数据跟踪。同时，通过更换工装提高了系统的普适性，可以使现有的设备发挥最大生产价值，非常适用于生产加工型企业。

显然，本领域的技术人员可以对实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种卷带筒装配系统，用于将汽车安全带的卷带筒散件组装成卷带筒组件，其特征在于，包括：

第二转盘设备，用于将限力杆、钢丝、盖板和卷带筒组装成第二半成品；

第三转盘设备，用于将所述第二半成品和涡轮、轴承、齿盘组装成第三半成品；

第四转盘设备，用于将所述第三半成品和弹簧、锁止块组装成卷带筒组件。

2.如权利要求1所述的卷带筒装配系统，其特征在于，还包括：

第一转盘设备，用于将销、齿轮和卷带筒组装成第一半成品。

3.如权利要求2所述的卷带筒装配系统，其特征在于，所述第二转盘设备用于将所述第一半成品与所述限力杆、钢丝和盖板组装成第二半成品。

4.如权利要求1～3任一项所述的卷带筒装配系统，其特征在于，每一个转盘设备上均配有工装，所述工装上设有多个形腔，多个所述形腔分别与多个所述卷带筒散件的外型匹配，用于限定所述卷带筒散件的放置姿态。

5.如权利要求4所述的卷带筒装配系统，其特征在于，还包括数据验证系统；所述数据验证系统包括：二维码输入装置、二维码读取装置和数据库；

所述二维码输入装置在所述卷带筒表面印上标识本次装配的卷筒带型号的二维码；

根据所述二维码，所述二维码读取装置从所述数据库中读取相应的散件或半成品的外形尺寸信息。

6.如权利要求4所述的卷带筒装配系统，其特征在于，所述工装均设置于所述每一个转盘设备的第一工位，由人工或机械手将相应散件设置于所述形腔中。

7.如权利要求5所述的卷带筒装配系统，其特征在于，所述每一个转盘设备的最后一工位为卸料工位，根据所述二维码读取装置读取的相应半成品的外形尺寸信息判定工位上的半成品是否合格；合格品送入料箱，不合格品送入废料箱。

8.如权利要求7所述的卷带筒装配系统，其特征在于，工位上的输送带正转，将所述合格品送入料箱；所述输送带反转，将所述废料送入废料箱。

9.如权利要求1所述的卷带筒装配系统，其特征在于，所述第二转盘设备的第六工位设置有用于刻印二维码的二维码输入装置。

10.如权利要求2所述的卷带筒装配系统，其特征在于，所述第一转盘设备的第二工位设置有用于刻印二维码的二维码输入装置；所述第二转盘设备的第一工位设置有用于读取二维码的二维码读取装置。

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