CN113427438B - 轮毂单元卡簧自动装配设备 - Google Patents

Abstract

一种轮毂单元卡簧自动装配设备，包括依次设置的上料装置、横移搬运机构、缩口机构和下压装置，横移搬运机构在上料装置、缩口机构和下压装置之间运行；上料装置用于装入卡簧；横移搬运机构用于抓取上料装置中的卡簧，并运送至缩口机构；缩口机构对卡簧压缩使其直径变小，实现卡簧缩口；横移搬运机构再抓取缩口后的卡簧输送至下压装置；下压装置用于将缩口后的卡簧压入内圈。所述横移搬运机构包括上料横移装置、上料提拉装置和压装装置，上料提拉装置和压装装置安装在上料横移装置上。该设备采用自动装配方式对轮毂单元中的卡簧组件进行装配，实现了高效率、高可靠性的轮毂单元卡簧全自动装配，从而保障轮毂单元卡簧组件的装配效率与装配质量。

Description

轮毂单元卡簧自动装配设备

技术领域

本发明涉及一种用于轮毂单元中卡簧装配的自动化设备，属于轮毂单元自动装配技术领域。

背景技术

轴承卡簧是轮毂单元的一种紧固件，是轮毂单元中的重要组件。轴承卡簧用于固定轮毂单元轴承内的内组件(轴承内圈与滚子的组合件)，起到防止轮毂单元轴承内组件轴向运动的作用。

轮毂单元的结构，如图1所示，包括外圈1、上排内圈2和下排内圈5，外圈1与上排内圈2之间分布有上排滚子3，外圈1与下排内圈5之间分布有下排滚子4，上排内圈2和下排内圈5之间设置有隔圈6。上排内圈2和下排内圈5的内孔中设置有卡簧7，卡簧7是一个具有弹性的圆环。

传统卡簧装配采用人工装配方式，通过使用拆装卡簧的专用工具卡簧钳，将卡簧插入轴承内圈内侧，再扩张卡簧使其放入预先加工好的轴承内圈内侧卡簧沟槽上。采用传统人工方式进行卡簧装配，大大地降低了卡簧的装配效率,从而影响轮毂单元的装配效率。此外，传统人工方式装配卡簧也无法保证卡簧的装配精度与装配质量，无法保证装配后轮毂单元的可靠性，进而无法保证装配相应轮毂单元的车辆安全性。

发明内容

本发明针对现有轴承卡簧装配技术存在的不足，提供一种轮毂单元卡簧自动装配设备，以对轮毂单元卡簧进行自动化装配，该设备能够高效率、高精度地装配轮毂单元中的卡簧组件。

本发明的轮毂单元卡簧自动装配设备，采用以下技术方案：

该设备，包括依次设置的上料装置、横移搬运机构、缩口机构和下压装置，横移搬运机构在上料装置、缩口机构和下压装置之间运行；上料装置用于装入卡簧；横移搬运机构用于抓取上料装置中的卡簧，并运送至缩口机构；缩口机构对卡簧压缩使其直径变小，实现卡簧缩口；横移搬运机构再抓取缩口后的卡簧输送至下压装置；下压装置用于将缩口后的卡簧压入内圈。

所述上料装置包括摆臂机构、转动机构和升降机构，摆臂机构安装在转动机构上，转动机构和升降机构安装在上料台上，转动机构带动摆臂上的料柱转至升降机构处，升降机构将料柱上的卡簧向上顶升，等待抓取。所述摆臂机构包括摆臂和料柱，摆臂上设置有料柱，摆臂安装于转动机构上；所述转动机构包括转轴和切换气缸，转轴与切换气缸的输出端连接，切换气缸安装在上料台上，转轴上安装所述摆臂；所述升降机构包括升降滑台和顶升推板，顶升推板连接在升降滑台上，升降滑台安装在上料台上，顶升推板套在所述料柱外围，升降滑台带动顶升推板升降，将料柱上的卡簧向上顶升。升降滑台是现有技术。

所述横移搬运机构包括上料横移装置、上料提拉装置和压装装置，上料提拉装置和压装装置安装在上料横移装置上，上料横移装置带动上料提拉装置和压装位置移动，上料提拉装置处于上料装置上方或缩口机构上方，在上料装置上方时抓取卡簧，在缩口机构上方时将卡簧置于缩口机构，压装位置处于缩口机构上方和下压装置上方，在缩口机构上方时抓取缩口后的卡簧，在下压装置上方时与下压装置配合将卡簧压入内圈内；

所述上料横移装置包括上料底座和上料滑台，上料滑台设置在上料底座上；上料滑台包括搬运气缸、搬运滑轨和驱动座，搬运气缸安装在上料底座一侧，搬运滑轨安装在上料底座上，驱动座安装在搬运滑轨上并与搬运气缸的活塞杆连接，搬运气缸带动驱动座在搬运滑轨上移动，上料提拉装置和压装装置跟随驱动座横移；

所述上料底座上设置有压装限位机构，该机构包括取料限位座、联动限位座、工装座、长限位棒和短限位棒，取料限位座和联动限位座安装在上料底座上并处于所述搬运滑轨的两侧(用于上料提拉装置和压装装置的移动距离进行限位)，长限位棒和短限位棒安装在工装座上，工装座安装在联动滑轨上，联动滑轨安装在所述驱动座上；工装座与联动限位座之间设置有联动机构，联动机构包括联动杆、联动板和弹簧，工装座上通过联动杆连接有联动板，联动板与驱动座之间设置有弹簧。通过压装限位机构实现压装装置对不同下压距离的限位；

所述上料提拉装置包括上料旋转装置和上料夹紧装置，上料旋转装置安装在上料横移装置上，上料夹紧装置连接在上料旋转装置上；所述上料旋转装置包括上料升降气缸(安装在上料横移装置的驱动座上，随驱动座在搬运滑轨上移动。)以及安装在上料升降气缸上的上料手指连接板；上料夹紧装置包括安装在上料手指连接板上的上料涨紧气缸以及安装在上料涨紧气缸上的上料卡爪，用于上料时抓取卡簧；

所述压装装置包括自上至下设置的内圈压紧气缸、卡簧压入气缸和压装头，内圈压紧气缸安装在上料横移装置(驱动座)上，压装头和卡簧压入气缸均连接在内圈压紧气缸的活塞杆上，卡簧压入气缸的活塞杆装有压杆，压杆与压装头同轴。所述压装头上通过导向杆设置有压装气缸限位板，压装气缸限位板上设置有限位穿孔，压装气缸限位板可随导向杆移动。

所述缩口机构包括缩口底座和缩紧定位座，缩紧定位座设置在缩口底座上，缩口底座上在缩紧定位座的外围分布有缩紧机构，缩紧机构包括缩口气缸和拉块，缩口气缸安装在缩口底座上，拉块与缩口气缸的活塞杆连接。卡簧放置于缩紧定位座上，各个缩口气缸按顺时针依次动作，夹紧卡簧，将卡簧外径缩小。

所述下压装置包括压装架和压入升降机构，压入升降机构安装在压装架上；压入升降机构包括内芯、顶升座、顶升气缸和限位气缸，顶升气缸和限位气缸均安装在压装架上，内芯连接在顶升气缸的活塞杆上，顶升座连接在限位气缸的活塞杆上。顶升气缸带动内芯进入内圈中，限位气缸通过顶升座将轮毂轴承下部顶紧，压装装置将内圈的上端面顶紧；再将卡簧压入轮毂单元轴承内圈内孔中的卡簧槽位置。

本发明实现了卡簧的全自动装配，减少人工装配可能出现的装误差，有效提高装配精度，大幅提升装配效率。卡簧自动装配技术将对提高轮毂单元生产效率、保障装配质量起到重要作用。先进的卡簧自动装配技术是保障轮毂单元可靠性以及车辆行驶安全性的关键技术。

附图说明

图1是现有车轮毂单元的结构示意图。

图2是本发明轮毂单元卡簧自动装配设备的整体结构示意图。

图3是本发明中上料装置的结构示意图。

图4是本发明中卡簧横移搬运机构的结构右视图。

图5是本发明中卡簧横移搬运机构的结构上视图。

图6是本发明中卡簧横移搬运机构的上部结构示意图。

图7是本发明中缩口机构的结构示意图。

图8是本发明中下压装装置的结构示意图。

其中：1.外圈，2.上排内圈，3.上排滚子，4.下排滚子，5.下排内圈，6.隔圈，7.卡簧；

8.上料台，9.压装架，10.立柱，11.上料腿，12.上料底座，13.缩口台板，14.料柱，15.顶料环，16.底盘，17.摆臂，18.转轴，19.切换气缸，20.升降滑台，21.顶升推板，22.反射开关，23.对射开关，24.反射开关，25.支架，26.支架，27.对射开关，28.搬运滑轨，29.搬运气缸，30、滑块，31、驱动座，32.取料限位座，33.联动限位座，34.工装座，35.长限位棒，36.短限位棒，37.滑块38.联动滑轨，39.联动杆，40.联动板，41.弹簧。42.上料升降气缸，43.上料手指连接板，44.上料涨紧气缸，45.上料卡爪，46.内圈压紧气缸，47.卡簧压入气缸，48.压装头，49.导向杆，50.卡簧检测开关，51.限位穿孔，52.压装气缸限位板，53.缩口底座，54.缩紧定位座，55.缩紧机构，56.缩口气缸，57.拉块，58.检测开关，59.检测开关，60.接近开关,61.内芯，62.顶升座、63.顶升气缸、64.第一限位气缸，65.第二限位气缸，66.导向杆，67.顶升板。

具体实施方式

本发明用于在轮毂单元的内圈中装配卡簧7，其结构如图2所示，包括上料台8、压装架9、上料装置、横移搬运机构、缩口机构和下压装置。压装架9上设置有立柱10和上料腿11，立柱10上设置有上料底座12，横移搬运机构安装于上料底座12上。上料腿11上设置有缩口台板13，缩口机构安装于缩口台板13上。上料装置安装于上料台8上。下压装置安装于压装架9上。

上料装置、横移搬运机构、缩口机构和下压装置依次设置，上料装置用于将卡簧装入料柱14；横移搬运机构用于抓取料柱14上的卡簧并运送至缩口机构，缩口机构用于压缩卡簧使其直径减小，缩口后的卡簧再由横移搬运机构输送至下压装置，下压装置用于将缩口后的卡簧压入内圈。

如图3所示，上料装置包括摆臂机构、转动机构和升降机构，摆臂机构安装在转动机构上。摆臂机构包括摆臂17和料柱14，摆臂17的两端各设置一套料柱。料柱14设置在顶料环15上，顶料环15设置在底盘16上，底盘16安装在摆臂17上。摆臂17安装于转动机构上(具体是在转轴18上)。转动机构包括转轴18和切换气缸19，转轴18与切换气缸19的输出端连接，切换气缸19安装在上料台8上，切换气缸19采用齿轮齿条式摆台气缸。升降机构安装于上料台8之上，升降机构包括升降滑台20和顶升推板21，顶升推板21连接在升降滑台20上，升降滑台20安装在上料台8上，升降滑台20是现有技术，由减速机、联轴器、丝杠和导轨组成。顶升推板21套在料柱14上，在升降滑台20带动下升降，以将卡簧向上顶升。料柱14的上方和下方分别设置有对射开关，对射开关23和对射开关27安装在支架25上，反射开关22和反射开关24安装在支架26上；支架25和支架26安装在上料台8上。上方的对射开关23和反射开关24用于是检测卡簧7是否顶升到位，下方的对射开关27和反射开关22用于检测料柱14上是否缺料。

通过上料装置实现卡簧上料。上料时，升降滑台20运行，带动顶升推板21上升，当对射开关23和反射开关24检测到卡簧7后停止运转，卡簧7上料到位；若对射开关23和反射开关24仍未检测到卡簧，说明该料柱上已经没有卡簧7了，升降滑台20带动顶升推板21下降，切换气缸19带动转轴18旋转，摆臂17随之转动，实现两套料柱的切换，带有卡簧的料柱转换至上料位置，在空料柱上装上卡簧。切换料柱之后，再次执行上料过程。

横移搬运机构包括自上至下依次设置的上料横移装置、上料提拉装置和压装装置，如图4、图5和图6所示。上料提拉装置和压装装置安装在上料横移装置上，上料横移装置带动上料提拉装置在上料位置(处于上料装置上方)和压装位置(处于缩口机构的上方)移动，同时压装装置在压装位置和装配位置(处于下压装置上方)移动。在上料位置时上料提拉装置从料柱14上取料(卡簧)，压装装置从卡簧缩紧位置(缩口机构处)取料(缩口后的卡簧)；取料后再横移，使上料提拉装置的取料处于压装位置，将卡簧放在缩口机构(缩紧位置)，压装装置的取料处于装配位置，由下压装置将缩口卡簧压入内圈内。然后上料提拉装置和压装装置返回原位，进行下一次循环。

上料横移装置包括上料底座12和上料滑台。上料滑台包括搬运气缸29、滑块30和搬运滑轨28，搬运气缸29安装在上料底座12的一侧，采用机械结合式无杆气缸，搬运滑轨28安装在上料底座12上，滑块30安装在搬运滑轨28上并连接搬运气缸29的活塞杆，驱动座31安装在滑块30上，搬运气缸29带动驱动座31在搬运滑轨28上移动，驱动座31上的上料提拉装置和压装装置横移跟随移动。

上料底座12上还设置有压装限位机构，压装限位机构包括取料限位座32、联动限位座33、工装座34、长限位棒35和短限位棒36，取料限位座32和联动限位座33安装在上料底座12上，并处于上料滑台(搬运滑轨28)的两侧，以对上料提拉装置和压装装置的移动距离进行限位。长限位棒35和短限位棒36安装在工装座34上，工装座34通过滑块37安装在联动滑轨38上(参见图6)，联动滑轨38安装在驱动座31上。工装座34与联动限位座33之间设置有联动机构。联动机构包括联动杆39、联动板40和弹簧41，工装座34上通过联动杆39连接有联动板40，联动板40与驱动座31之间设置有弹簧41。通过压装限位机构本发明实现了对不同下压距离进行有效压装，具体过程参见最后的叙述。

上料提拉装置包括上料旋转装置和上料夹紧装置，上料夹紧装置连接在上料旋转装置上。上料旋转装置包括安装在驱动座31上的上料升降气缸42(采用带导杆气缸)以及安装在上料升降气缸42上的上料手指连接板43。上料夹紧装置包括安装在上料手指连接板43上的上料涨紧气缸44(薄型气爪)以及安装在上料涨紧气缸44上的上料卡爪45，用于上料时抓取卡簧。上料升降气缸42跟随驱动座31上在搬运滑轨28上移动。

压装装置包括自上至下设置的内圈压紧气缸46、卡簧压入气缸47、压装头48。内圈压紧气缸46安装在驱动座31上，随驱动座31移动。压装头48和卡簧压入气缸47均连接在内圈压紧气缸46的活塞杆上，卡簧压入气缸47处于压装头48的上方，卡簧压入气缸47的活塞杆装有压杆，压杆与压装头48同轴。压装头48上设置有卡簧检测开关50。压装头48上通过导向杆49设置有压装气缸限位板52，导向杆49通过滑套设置在驱动座31上，压装气缸限位板52上设置有限位穿孔51。压装气缸限位板52可随导向杆49移动。

上述横移搬运机构用于将置于料柱中的卡簧搬运至缩口机构，初始状态时上料提拉装置和压装装置分别处于上料装置(料柱14)和缩口机构(缩紧定位座54)的上方，上料横移装置(搬运气缸29)带动上料提拉装置在上料装置(料柱14)和缩口机构(缩紧定位座54)两个位置移动，同时压装装置在缩口机构(缩紧定位座54)和下压装置两个位置移动。搬运前，上料提拉装置中的上料升降气缸42启动，带动上料涨紧气缸44下降到位，上料涨紧气缸44带动上料卡爪45涨紧，上料卡爪45抓取料柱14中的卡簧，之后上料升降气缸42带动上料卡爪45及抓取的卡簧上升，上升到位后搬运气缸29启动，带动上料卡爪45和压装装置横移，使上料卡爪45上的卡簧对准缩口机构中的缩紧定位座54。然后，上料升降气缸42带动上料卡爪45下降到位，上料涨紧气缸44带动上料卡爪45松开，将抓取的卡簧放置于缩紧定位座54上，上料升降气缸42带动上料卡爪45上升回位。

如图7所示，缩口机构包括缩口底座53和缩紧定位座54，缩口底座53安装于缩口台板13上，缩口底座53上在缩紧定位座54的外围分布多个缩紧机构55(图7中设置五个)，缩紧机构55包括缩口气缸56和拉块57，缩口气缸56安装在缩口底座53上，拉块57与缩口气缸56的活塞杆连接。每个缩紧机构55的一侧分别安装有接近开关60，用于检测卡簧缩口是否到位。缩口底座53上还安装有对射式检测开关58和59，用于检测卡簧是否压装到位。横移搬运机构搬运到位后，卡簧放置于缩紧定位座54上，各个缩口气缸56按顺时针依次动作，夹紧卡簧，将卡簧外径缩小，完成卡簧缩口，使卡簧外径缩小至能进入内圈的内孔。

卡簧在缩口机构完成缩口后，搬运气缸29带动上料提拉装置和压装装置返回到位，由取料限位座32限制返回位置，此时，上料提拉装置处于料柱14的上方，对下一个卡簧进行上料(重复前述卡簧上料过程)，而压装装置处于缩口机构上方。压装装置的内圈压紧气缸46启动，带动压装头48下降，将位于缩紧定位座54上缩紧的卡簧装入压装头48中。通过卡簧检测开关50检测卡簧是否已经正确压入压装头48中。卡簧压装到位后，各缩口气缸56回位，内圈压紧气缸46带动压装头48上升到位。

搬运气缸29带动上料提拉装置和压装装置再次横移，带动上料提拉装置横移至缩口机构(缩紧定位座54)的位置，上料提拉装置将第二次抓取的卡簧放置于缩紧定位座54上，缩口机构重复卡簧缩口过程。与此同时，压装装置(压装头48)横移至下压装置的位置(装配位置)，当设置于上料腿11上的工位检测开关检测到内圈时，压装装置和下压装置共同将卡簧压入内圈中。

下压装置包括压装架9和压入升降机构，压入升降机构安装在压装架9上。压入升降机构用于顶升内圈，包括内芯61、顶升座62、顶升气缸63、第一限位气缸64和第二限位气缸65，顶升气缸63、第一限位气缸64和第二限位气缸65均安装在压装架9上，内芯61与顶升气缸63的活塞杆连接，顶升座62通过导向杆66和顶升板67与第一限位气缸64和第二限位气缸65的活塞杆连接，导向杆66通过滑套设置在压装架9上，其上端连接顶升座62，下端连接顶升板67，顶升板67连接在与第一限位气缸64和第二限位气缸65的活塞杆上。卡簧进行压装时，首先，顶升气缸63启动，带动内芯61上升到位，使内芯61进入内圈中，将轮毂轴承内圈的下端面顶紧；其次，第一限位气缸64和第二限位气缸65上升到位，通过顶升座62将轮毂轴承下部顶紧；之后，压装装置中的内圈压紧气缸46下降到位，将轮毂单元轴承内圈的上端面顶紧；最后，压装装置中卡簧压入气缸47下降到位，卡簧压入气缸47活塞杆上的压杆将卡簧7压入轮毂单元轴承内圈中的卡簧槽位置。

在进行压装的过程中，压装装置中的压装头48在缩口机构和下压装置两个位置处所需要的下压距离不同。压装头48在缩口机构处进行压装的下压距离小于压装装置在下压装置处的下压距离。本发明通过横移搬运机构中的压装限位机构实现了对不同下压距离进行有效压装，如下所述。

当搬运气缸29带动上料提拉装置和压装装置返回至取料限位座32的限位位置时，使压装装置的压装头48对准缩口机构的缩紧定位座54。联动机构将工装座34通过工装座滑轨38和工装座滑块37横移复位，此时向下压装时，压装气缸限位板52向下移动，由长限位棒35顶住压装气缸限位板52，使压装头48限位，使得压装装置将压装头48能够压入缩口机构中的缩紧定位座54，实现下压距离限制。

当搬运气缸29带动上料提拉装置和压装装置横移到联动限位座33的限位位置时，压装装置的压装头48对准下压装置的内芯61。此时，联动限位座33推动联动板40，联动板40通过联动杆39带动工装座34通过工装座滑轨38和工装座滑块37横移，使得长限位棒35对准限位穿孔51。此时向下压装时，压装气缸限位板52向下移动，长限位棒35由限位穿孔51穿出压装气缸限位板52，短限位棒36将顶住压装气缸限位板52，使压装头48限位，实现下压距离限制并使得压装装置将压装头48中的卡簧能够压入至内圈内孔的卡槽位置中。

Claims (6)

1.一种轮毂单元卡簧自动装配设备，其特征是，包括依次设置的上料装置、横移搬运机构、缩口机构和下压装置，横移搬运机构在上料装置、缩口机构和下压装置之间运行；上料装置用于装入卡簧；横移搬运机构用于抓取上料装置中的卡簧，并运送至缩口机构；缩口机构对卡簧压缩使其直径变小，实现卡簧缩口；横移搬运机构再抓取缩口后的卡簧输送至下压装置；下压装置用于将缩口后的卡簧压入内圈；

所述横移搬运机构包括上料横移装置、上料提拉装置和压装装置，上料提拉装置和压装装置安装在上料横移装置上，上料横移装置带动上料提拉装置和压装位置移动，上料提拉装置处于上料装置上方或缩口机构上方，压装位置处于缩口机构上方或下压装置上方；

所述上料横移装置包括上料底座和上料滑台，上料滑台设置在上料底座上；上料滑台包括搬运气缸、搬运滑轨和驱动座，搬运气缸安装在上料底座一侧，搬运滑轨安装在上料底座上，驱动座安装在搬运滑轨上并与搬运气缸的活塞杆连接。

2.根据权利要求1所述的轮毂单元卡簧自动装配设备，其特征是，所述上料底座上设置有压装限位机构，该机构包括取料限位座、联动限位座、工装座、长限位棒和短限位棒，取料限位座和联动限位座安装在上料底座上并处于所述搬运滑轨的两侧，长限位棒和短限位棒安装在工装座上，工装座安装在联动滑轨上，联动滑轨安装在所述驱动座上；工装座与联动限位座之间设置有联动机构，联动机构包括联动杆、联动板和弹簧，工装座上通过联动杆连接有联动板，联动板与驱动座之间设置有弹簧。

3.根据权利要求1所述的轮毂单元卡簧自动装配设备，其特征是，所述上料提拉装置包括上料旋转装置和上料夹紧装置，上料旋转装置安装在上料横移装置上，上料夹紧装置连接在上料旋转装置上；所述上料旋转装置包括上料升降气缸以及安装在上料升降气缸上的上料手指连接板；上料夹紧装置包括安装在上料手指连接板上的上料涨紧气缸以及安装在上料涨紧气缸上的上料卡爪。

4.根据权利要求1所述的轮毂单元卡簧自动装配设备，其特征是，所述压装装置包括内圈压紧气缸、卡簧压入气缸和压装头，内圈压紧气缸安装在上料横移装置上，压装头和卡簧压入气缸均连接在内圈压紧气缸的活塞杆上，卡簧压入气缸的活塞杆装有压杆，压杆与压装头同轴。

5.根据权利要求1所述的轮毂单元卡簧自动装配设备，其特征是，所述缩口机构包括缩口底座和缩紧定位座，缩紧定位座设置在缩口底座上，缩口底座上在缩紧定位座的外围分布有缩紧机构，缩紧机构包括缩口气缸和拉块，缩口气缸安装在缩口底座上，拉块与缩口气缸的活塞杆连接。

6.根据权利要求1所述的轮毂单元卡簧自动装配设备，其特征是，所述下压装置包括压装架和压入升降机构，压入升降机构安装在压装架上；压入升降机构包括内芯、顶升座、顶升气缸和限位气缸，顶升气缸和限位气缸均安装在压装架上，内芯连接在顶升气缸的活塞杆上，顶升座连接在限位气缸的活塞杆上。

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