RU2542201C2

RU2542201C2 - Procedure for assembly of parts of shaft-bush type

Info

Publication number: RU2542201C2
Application number: RU2013127904/02A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Евгеньевич Жарков
Priority date: 2013-06-18
Filing date: 2013-06-18
Publication date: 2015-02-20
Also published as: RU2013127904A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: connect in assembly with common centre of gravity located on the shaft axis the orientator, on which the weight is installed using the electromagnet, vibrator, power supply, control unit, shaft and electromagnet clamp connected to the shaft. Oscillations of the specified assembly along the shaft axis by means of the vibrator. Change of the assembly C.O.G by means of the weight lowering using the electromagnet under command from the control unit.

EFFECT: expanded process functionality.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области автоматизации технологических процессов в машиностроении, приборостроении и станкостроении.The invention relates to the field of automation of technological processes in mechanical engineering, instrumentation and machine tool industry.

Известен способ сборки деталей типа вал-втулка (авт. св. №2213654, кл. B23P /04, 2003), заключающийся в том, что вал наклоняют относительно втулки и опирают его цилиндрическую поверхность на кромку втулки с последующим сопряжением их.A known method of assembling parts such as a shaft-sleeve (ed. St. No. 2213654, class. B23P / 04, 2003), which consists in the fact that the shaft is tilted relative to the sleeve and rest its cylindrical surface on the edge of the sleeve, followed by pairing them.

Известный способ недостаточно эффективен при значительном рассогласовании осей деталей в горизонтальной плоскости и требует точной установки опорной поверхности по нижней образующей отверстия втулки; не исключено заклинивание собираемых деталей при трехточечном контакте; нельзя воспользоваться способом для случая вертикальной сборки.The known method is not effective enough with a significant mismatch of the axes of the parts in the horizontal plane and requires accurate installation of the supporting surface along the lower generatrix of the hole of the sleeve; jamming of the assembled parts with three-point contact is not excluded; You cannot use the method for the case of vertical assembly.

Известен также способ сборки соединения деталей (авт. св. №2086381, кл. B23P /02, 1997), заключающийся в том, что во втулку со стороны, противоположной присоединяемому валу, вводят вспомогательный вал, которому сообщают продольные ультразвуковые колебания - прототип.There is also known a method of assembling the connection of parts (ed. St. No. 2086381, class B23P / 02, 1997), which consists in the fact that the auxiliary shaft is introduced into the sleeve from the side opposite to the attached shaft, to which longitudinal ultrasonic vibrations are reported - prototype.

Недостатком этого способа является то, что он требует центрирования собираемых деталей по оси сборки, а также не исключает заклинивания их при перекосе осей из-за приложения сборочного усилия сверху. Кроме того, необходимо, чтобы отверстие было сквозным.The disadvantage of this method is that it requires centering of the assembled parts along the assembly axis, and also does not exclude their jamming when the axles are skewed due to the application of the assembly force from above. In addition, the hole must be through.

Технический результат - повышение надежности процесса сборки и расширение технологических возможностей.EFFECT: increased reliability of the assembly process and expansion of technological capabilities.

Технический результат достигается тем, что предварительно с валом жестко соединяют вибратор в комплект так, чтобы их общий центр тяжести находился на оси вала, и сообщают ему колебания вдоль этой оси, причем положение центра тяжести можно изменять.The technical result is achieved in that the vibrator is rigidly connected to the kit first with the shaft so that their common center of gravity is on the axis of the shaft, and vibrations along this axis are informed, and the position of the center of gravity can be changed.

Данный способ сборки позволяет вести процесс сопряжения с большой первоначальной несоосностью вала и отверстия втулки, так как комплект самоустанавливается по трем точкам.This assembly method allows the pairing process to be carried out with a large initial misalignment of the shaft and the bore of the sleeve, since the kit self-installs at three points.

При этом исключается заклинивание, потому что наложение на комплект осевых вибраций приводит к расклиниванию, а момент от веса комплекта относительно одной точки заклинивания отрывает кромку вала от другой. Эти свойства способа увеличивают его надежность.In this case, jamming is excluded, because the imposition of axial vibrations on the set leads to wedging, and the moment from the set weight relative to one jamming point tears off the shaft edge from another. These properties of the method increase its reliability.

При установке комплекта не требуются дополнительные установочные базы, что упрощает конструкцию сборочного устройства.When installing the kit, additional installation bases are not required, which simplifies the design of the assembly device.

Способ позволяет расширить технологические возможности автоматической сборки. Автономность сборочных головок, выполненных по данному способу, позволяет создавать на их базе гибкие сборочные центры и переналаживаемые автоматические линии, так как сборочные головки легко устанавливаются на сборочную позицию и убираются в магазин-накопитель. Изменение положения центра тяжести придает универсальность сборочным головкам с возможностью перенастройки для сборки различных в данном классе деталей с фасками и без фасок; отверстие втулки может быть глухим.The method allows to expand the technological capabilities of automatic assembly. The autonomy of the assembly heads, made by this method, allows you to create flexible assembly centers and re-adaptable automatic lines on their basis, since the assembly heads are easily installed on the assembly position and retracted into the store-drive. Changing the position of the center of gravity gives versatility to assembly heads with the possibility of reconfiguration to assemble various parts in this class with chamfers and without chamfers; the bore of the sleeve may be blind.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1-3 показана последовательность сборки деталей по данному способу.The invention is illustrated by drawings, where figure 1-3 shows the sequence of assembly of parts according to this method.

На фиг.1 показано устройство для сборки данным способом в момент первоначального контакта собираемых деталей (1 фаза), на фиг.2 показан момент касания вала со втулкой в третьей точке A (2 фаза) и на фиг.3 - момент окончательной сборки (3 фаза).Figure 1 shows the device for assembly by this method at the time of initial contact of the assembled parts (phase 1), figure 2 shows the moment of contact of the shaft with the sleeve at the third point A (phase 2), and figure 3 shows the moment of final assembly (3 phase).

На фиг.1 изображен ориентатор 1, на котором установлены груз 2, электромагнит 3, вибратор 4, блок питания 5, блок управления 6, электромагнитный схват 7, вал 8 и втулка 9. Ориентатор 1, груз 2 и электромагнит 3 уравновешивают блок питания 5 и блок управления 6 таким образом, что общий центр тяжести всего комплекта G находится на оси вала выше контактирующих кромок собираемых деталей и между точкой А и точками B, общими при контакте вала и отверстия. Такое расположение центра тяжести G необходимо, когда вал и отверстие не имеют фасок.Figure 1 shows the orientator 1, on which the load 2, the electromagnet 3, the vibrator 4, the power supply 5, the control unit 6, the electromagnetic gripper 7, the shaft 8 and the sleeve 9 are installed. The orientator 1, the load 2 and the electromagnet 3 balance the power supply 5 and a control unit 6 so that the common center of gravity of the whole set G is located on the shaft axis above the contacting edges of the assembled parts and between point A and points B common when the shaft and the hole contact. This arrangement of the center of gravity G is necessary when the shaft and the hole do not have chamfers.

Последовательность сборки следующая. Ориентатор 1, на котором установлены груз 2 с помощью электромагнита 3, вибратор 4, блок питания 5, блок управления 6, с помощью электромагнитного схвата 7 присоединяют к валу 8 и получают единый комплект с центром тяжести в т. G. Затем полученный комплект устанавливают (например, с помощью промышленного робота - не показан) наклонно на кромку втулки 9, отпускают и предоставляют его действию силы тяжести. Комплект поворачивается относительно точек B контакта кромок вала и отверстия до контакта в третьей точке А. Поворот происходит под действием момента от силы веса комплекта, приложенной в т. G (1 фаза, фиг.1).The assembly sequence is as follows. The orientator 1, on which the load 2 is mounted using an electromagnet 3, a vibrator 4, a power supply 5, a control unit 6, is connected to the shaft 8 using an electromagnetic gripper 7 and a single set with a center of gravity in t is obtained. Then, the resulting set is installed ( for example, with the help of an industrial robot (not shown) obliquely to the edge of the sleeve 9, release and provide it with gravity. The set rotates relative to the points B of the contact of the edges of the shaft and the hole to contact at the third point A. The rotation occurs under the influence of the moment from the force of the weight of the set applied in T. G (1 phase, Fig. 1).

Во 2 фазе, фиг.2, вибратор 4 заставляет комплект совершать колебания вдоль оси вала. При этом в верхней полуволне комплект поднимается под углом γ_n, отрывая вал 8 от втулки 9 в точках B, вниз комплект падает под действием тяготения, поворачиваясь относительно т. A так, что встречает втулку под углом, меньшим первоначального угла γ, до тех пор, пока через n колебаний угол γ_n не станет меньше критического углаIn phase 2, figure 2, the vibrator 4 causes the kit to oscillate along the axis of the shaft. At the same time, in the upper half-wave the set rises at an angle γ _n , tearing the shaft 8 from the sleeve 9 at points B, the set falls down under the action of gravity, turning relative to T. A so that it meets the sleeve at an angle less than the initial angle γ, until until, after n oscillations, the angle γ _n becomes less than the critical angle

$γ_{n} < \arccos d / D,$

γ_{n} < \arccos d / D,

где d - диаметр вала, a D - диаметр отверстия втулки, и вал войдет в отверстие. Тогда наступает 3 фаза.where d is the diameter of the shaft, a D is the diameter of the bore of the sleeve, and the shaft will enter the hole. Then comes the 3rd phase.

В 3 фазе, фиг.3, электромагнит 3 по команде блока управления 6 отпускает груз 2 и центр тяжести перемещается в т. G₁ ниже собираемых деталей, завершая сборку.In phase 3, Fig. 3, the electromagnet 3 releases the load 2 at the command of the control unit 6 and the center of gravity moves to t. G ₁ below the assembled parts, completing the assembly.

Перемещение центра тяжести увеличивает момент силы веса комплекта относительно одной из точек контакта собираемых деталей, расклинивая другую точку, в случае, если в ней произошло внедрение одной детали в другую (для нежестких и хрупких деталей, при наличии заусенцев и рисок и пр.).Moving the center of gravity increases the moment of force of the weight of the kit relative to one of the points of contact of the assembled parts, wedging out another point, if one part was introduced into another (for non-rigid and brittle parts, in the presence of burrs and scratches, etc.).

Кроме того, применение осевой вибрации комплекта, центр тяжести которого расположен ниже собираемых деталей, приводит к реализации сборки, когда одна или обе детали имеют фаски. В этом случае зависание комплекта на двух точка В происходит с наклоном и включение вибратора ведет комплект в направлении наименьшей потенциальной энергии, то есть в сторону совмещения осей вала и отверстия.In addition, the use of axial vibration of the kit, the center of gravity of which is located below the assembled parts, leads to the implementation of the assembly when one or both parts are chamfered. In this case, the set hangs at two point B with an inclination and the vibrator is turned on and leads the set in the direction of the least potential energy, that is, in the direction of aligning the shaft axes and the holes.

После 3 фазы электромагнитный схват 7 отключают и ориентатор 1 снимают с вала. Далее цикл повторяют.After 3 phases, the electromagnetic gripper 7 is turned off and the orientator 1 is removed from the shaft. Next, the cycle is repeated.

Данный способ имеет некоторые преимущества перед известными способами. Процесс сопряжения в нем ведется по оптимальным траекториям в главной плоскости сборки - вертикальной, проходящей через т. A и симметричной относительно точек B, поэтому время сборки минимально. Способ не требует сложного аппаратурного обеспечения для замера и компенсации, возникающих в процессе сопряжения погрешностей, так как происходит самоустанавливание комплекта; это удешевляет его использование. Регулирование центра тяжести позволяет в каждой фазе сопряжения выбрать оптимальное его положение с тем, чтобы убрать возможность заклинивания, что повышает надежность процесса сопряжения. Возможность изменения приложения центра тяжести комплекта делает сборочные головки универсальными, так как их можно перенастраивать под конкретную деталь данного класса по конфигурации и наличию или отсутствию фасок.This method has some advantages over known methods. The pairing process in it is carried out along the optimal paths in the main assembly plane — vertical, passing through point A and symmetrical with respect to points B, therefore the assembly time is minimal. The method does not require sophisticated hardware for measuring and compensation arising in the process of pairing errors, as the self-installation of the kit; it reduces the cost of its use. Regulation of the center of gravity allows in each phase of the pairing to choose its optimal position in order to remove the possibility of jamming, which increases the reliability of the pairing process. The ability to change the application of the center of gravity of the kit makes the assembly heads universal, since they can be retuned to a specific part of this class by configuration and by the presence or absence of chamfers.

Сборочные головки, основанные на этом способе, обладают автономностью, являясь мини-роботами, работающими в зоне локальных перемещений в процессе сопряжения вала с отверстием, и позволяют создавать на их базе гибкие сборочные центры и автоматические линии для разных видов производств, в том числе серийного и мелкосерийного.Assembly heads based on this method have autonomy, being mini-robots working in the zone of local movements in the process of coupling the shaft with the hole, and allow creating flexible assembly centers and automatic lines on their basis for different types of production, including serial and small batch.

Работоспособность способа проверена на макетах и подтверждается расчетом углов наклона комплекта, допустимой амплитуды колебаний вибратора, потребной мощности и допускаемых несоосностей осей сопрягаемых вала и отверстия.The efficiency of the method is tested on mock-ups and is confirmed by the calculation of the tilt angles of the kit, the permissible vibration amplitude of the vibrator, the required power and the permissible misalignment of the axes of the mating shaft and hole.

Claims

A method of assembling parts of a shaft-sleeve, including installing the shaft on the edge of the hole, characterized in that the orientator, on which the load, the vibrator, the power supply, the control unit, the shaft, is mounted using an electromagnet, is connected with a common center of gravity located on the shaft axis and an electromagnetic grip, which is attached to the shaft, while vibrating said set along the axis of the shaft by means of a vibrator and changing the position of the center of gravity of the set by releasing the load by means of an electromagnet on command b eye control.