автомат для сборки узлов

Формула изобретения

1. АВТОМАТ ДЛЯ СБОРКИ УЗЛОВ, содержащий загрузочные устройства, механизм подачи базовой детали в зону сборки, сборочный механизм, выталкиватель собранных узлов и лотки, отличающийся тем, что он снабжен многопозиционным магазинным накопителем, а механизм сборки выполнен в виде силового стола продольной подачи с размещенной на нем шпиндельной головкой с насадкой, кареткой поперечных двойных перемещений и расположенной на ней кареткой относительных продольных перемещений, при этом каретка относительных продольных перемещений выполнена в виде имеющего возможность перемещения по цилиндрическим направляющим подпружиненного корпуса, несущего сборочные головки с насадками возвратно-поступательного перемещения, смонтированными на одних концах штоков, другими концами которые имеют возможность взаимодействия с насадкой шпиндельной головки стола посредством выполненных на одном из них хвостовика-полумуфты, а на другом - нажимной пяты, кроме того, каретка поперечных двойных перемещений выполнена в виде имеющего возможность перемещения по цилиндрическим направляющим брускообразного полого корпуса с торцевыми крышками, в полости которого установлены разнонаправленные поршневые штоки с упорами, имеющими возможность взаимодействия с дополнительно введенными стационарными регулируемыми упорами.

2. Автомат по п. 1, отличающийся тем, что механизм подачи выполнен с возможностью-поступательного перемещения и снабжен гнездом-ложементом в виде базовой призмы.

3. Автомат по п.1, отличающийся тем, что одна из насадок сборочной головки каретки относительных продольных перемещений выполнена в виде схвата с подпружиненными кулачками, а другая - в виде стержневого захвата.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сборочному технологическому оборудованию и предназначено для сборки фитингов (тройников или угольников пневмоаппаратов грузовых автомобилей, в частности КамаЗов), а также аналогичной топливной арматуры.

Известен станок для сборки узлов, содержащий профильный копир, загрузочные и контрольные устройства, сборочные механизмы, расположенные на многопозиционном поворотном столе, и привод.

Недостатком известной конструкции станка является низкая производительность.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является известный станок для сборки узлов, содержащий профильный копир, загрузочные и контрольные устройства, сборочные механизмы, расположенные на многопозиционном поворотном столе, жестко соединенный с поворотным столом, планшайбу с радиальными пазами и подпружиненными рычагами с роликами, взаимодействующими с профильным копиром, причем рычаги шарнирно закреплены на поворотном столе и установлены в радиальных пазах планшайбы с возможностью перемещения.

Недостатком известного станка является сложность конструкции станка, обусловленная наличием сложных кинематических связей и транспортно-поворотного индексируемого (на шести позициях) стола, также не полностью автоматизирована подача изделий на позициях сборки, а именно операция загрузки корпуса в гнездо поворотного стола - ручная.

Целью изобретения является упрощение конструкции и автоматизация всех операций сборки.

Это достигается тем, что автомат для сборки узлов, содержащий загрузочные устройства, механизм подачи базовой детали в зону сборки, сборочный механизм, выталкиватель собранных узлов и лотки, снабжен многопозиционным поворотным магазинным накопителем, механизм подачи базовой детали в зону сборки, выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения и снабжен гнездом-ложементом в виде базовых призм, механизм сборки представляет собой автооператор, включающий силовой стол продольной подачи, несущий каретку поперечных двойных перемещений с размещенной на ней подпружиненной кареткой относительно продольных перемещений, в подшипниковой опоре и центрирующем гнезде которой размещены сборочные головки, выполненные с возможностью попеременного контактирования с подпружиненной насадкой - полумуфтой одношпиндельной головки посредством продольно подвижных штоков, причем один из штоков снабжен хвостовиком-полумуфтой с одной стороны и подпружиненными кулачками схвата - с другой, а второй шток - нажимной пятой и стержневым схватом. Кроме того, каретка поперечных двойных перемещений выполнена в виде брускообразного корпуса, установленного с возможностью перемещения по цилиндрическим направляющим посредством поршневой гильзы с крышками и несущей поршни со штоками, с регулируемыми упорами на конце, контактируемыми со стационарными регулируемыми упорами.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается от прототипа наличием новых конструктивных признаков.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие изобретение от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают заявляемому изобретению соответствие критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 показан автомат для сборки фитингов, конфигурации, представленной на фиг.18, общий вид; на фиг.2 - то же, в плане; на фиг.3 - то же, для сборки фитингов, конфигурации, представленной на фиг.19; на фиг.4 - то же, вид в плане; на фиг.5 - вид по стрелке А на фиг.1 (автооператор в момент исходного положения с захваченной гайкой в конце предыдущего цикла); на фиг. 6 - то же, в момент заворачивания гайки на фитинг и смачивания головки захвата резинового кольца; на фиг.7 - то же, в момент захвата шайбы и кольца в лотках; на фиг.8 - то же, в момент установки шайбы на фитинг и смачивания головки с захваченным резиновым кольцом; на фиг.9 - то же, в момент установки резинового кольца на фитинг и захвата гайки в лотке; на фиг.10 - узел I на фиг. 5 (захватные кулачки головки); на фиг.11 - сечение Б-Б на фиг.10 (штифты съема); на фиг.12 - сечение В-В на фиг.10 (поперечная конфигурация насадки, кулачков и шпинделя); на фиг.13 - сечение Г-Г на фиг.11 (пружины кулачков и центрирующий стержень шпинделя); на фиг.14 - сечение Д-Д на фиг. 1 (каретка двойных поперечных перемещений по осям цилиндрических направляющих); на фиг.15 - сечение Е-Е на фиг.1 (каретка двойных поперечных перемещений в правом крайнем положении); на фиг. 16 - то же, в среднем (нейтральном) положении; на фиг,17 - то же, в левом крайнем положении; на фиг. 18 - собираемый узел (фитинг) в сборе с расположением резьбового конца сборки, параллельным оси транспортирования фитинга в лотке.

Автомат представляет собой установленные с одной стороны станины 1 на регулируемых стойках 2-5 загрузочные устройства собираемых деталей: вибропитатель 6 гаек с транспортным лотком 7, вибропитатель 8 шайб с транспортным лотком 9, вибропитатель 10 резиновых колец с транспортным лотком 11. Все транспортные лотки 7, 9 и 11 размещены параллельно продольной оси автомата. С другой стороны станины 1 расположен двенадцатипозиционный поворотный накопитель 12 фитингов (собираемые детали) с транспортным лотком 13. Накопитель 12 фитингов содержит двенадцать радиально-размещенных лотков 14, посредством подставки 15 установленных на двенадцатипозиционном поворотном столе 16. Потоки накопленных фитингов в лотках 14 закрыты подпружиненными заслонками - отсекателями 17, открываемыми в зоне выгрузки в транспортный лоток 13 пневмоцилиндром 18. Поворотная часть накопителя 12 закрыта кожухом 19.

На станине 1 между загрузочными устройствами и поворотным накопителем 12 посредством кронштейна 20 установлен механизм 21 подачи базовой детали (фитинга) в зону сборки (шибер), представляющий собой механизм возвратно-поступательного перемещения 22 с установленной на нем отсекающей планкой 23 с двухпризменным гнездом-ложементом 24 захвата фитингов. На кронштейне 25, закрепленном на станине 1, установлен автооператор 26 сборки деталей узла, содержащий силовой стол 27 продольной подачи, закрепленные на плите 28 подвижной столешницы 29 каретку 30 поперечных двойных перемещений с установленной на ней подпружиненной кареткой 31 относительных продольных перемещений и одношпиндельную заворачивающую головку 32.

Каретка 30 поперечных двойных перемещений представляет собой брускообразный корпус 33 со встроенной в него гильзой 34 пневмополости, закрытой крышками 35 и 36, несущей в себе два поршня 37 и 38, соединенные посредством гаек 39, зафиксированных шплинтами 40 с двумя штоками 41 и 42. Последние заканчиваются упорными торцами 43 и 44 и имеют регулируемые упоры 45 и 46, фиксируемые гайками 47 и 48. В корпус 33 встроены подшипниковые втулки 49, обеспечивающие направленное перемещение корпуса 33 по двум цилиндрическим направляющим 50, которые с помощью фланцев 51 закреплены на несущих кронштейнах 52. Для герметизации пневмосети предусмотрены манжеты 53, 54 и кольца 55 и 56, для очистки грязи с поверхности штоков 41 и 42 - грязесъемники 57, а с поверхности цилиндрических направляющих 50 - кольца 58. Крышки 35 и 36 снабжены отверстиями 59, 60, а подвижный корпус 33 - отверстиями 61, 62, предназначенными для подвода сжатого воздуха в полость, причем каждое из отверстий 61, 62 в гильзе 34 заканчивается двадцатью отверстиями меньшего (1,2 мм) диаметра, что предотвращает манжеты 53, 54 от повреждений (фиг. 14, 17). Регулируемые упоры 45, 46 с гайками 47, 48 совместно с регулируемыми упорами 63, 64, фиксируемыми гайками 65, 66 регламентируют позиционированные перемещения подвижного корпуса 33 в двух крайних и одном нейтральном положениях (фиг.15-17). Подпружиненная каретка 31 относительных продольных перемещений, установленная на каретке 30 поперечных двойных перемещений, включает корпус 67, несущий в себе две сборочные головки 68, 69 (фиг.2, 5, 7).

Сборочная головка 68 установлена в подшипниковом гнезде 70, содержащем подшипники 71, 72, дистанционированные и фиксированные втулкой 73 и стопорным кольцом 74, закрытые крышкой 75, и несущем в себе зафиксированный стопорным кольцом 76 шпиндель 77. Последний установлен с возможностью передачи крутящего момента от подпружиненной насадки 78 одношпиндельной заворачивающей головки 32 через шестигранный хвостовик-полумуфту 79 штока 80, установленного в направляющем отверстии 81 шпинделя 77 с возможностью аксиальных перемещений и передающего момент и перемещение посредством штифта 82 шестигранной насадке 83, базирующейся на наружной шестигранной поверхности шпинделя 77. Аксиальные перемещения насадки 83 регламентированы продольными пазами 84. Нижняя часть шпинделя 77 выполнена в виде центрирующего стержня 85, в радиальном пазу 86 которого на штифтах 87 установлены подпружиненные пружиной 88 кулачки 89 схвата для собираемых деталей (гаек и шайб). Насадка 83 в нижней части содержит штифты 90 съема деталей сборки (фиг.1, 2, 5-13).

Сборочная головка 69, установленная в центрирующем гнезде 91 корпуса 67, включает направляющий стакан 92, закрепленный гайкой 93, несущий на наружной цилиндрической поверхности насадку 94, выполненную с возможностью аксиальных перемещений посредством штока 95, установленного в направляющем отверстии 96 стакана 92 и соединенного с насадкой 94 штифтом 97. Аксиальные перемещения насадки 94 регламентированы продольными пазами 98. Нижняя часть стакана 92 выполнена в виде стержневого захвата 99 для резинового кольца (собираемая деталь), верхняя часть штока 95 выполнена в виде нажимной пяты 100. Корпус 67 с головками 68, 69 подпружинен пружиной 101 и установлен с возможностью относительных перемещений по двум цилиндрическим направляющим 102, закрепленным на несущем кронштейне 103. Относительные продольные перемещения корпуса 67 с головками 68, 69 регламентированы регулируемым упором 104, установленным с возможностью контакта в процессе сборки с базовой плитой 105. На последней установлены лоток 106 отвода собранных узлов и емкость 107 для смачивания головки 69 в процессе захвата и сборки резинового кольца. Соосно оси фитинга, размещенного в двухпризменном гнезде - ложементе 24, установлен выталкиватель 108 собранных узлов, представляющий собой пневмоцилиндр 109 с закрепленным на его штоке толкателем 110 (фиг.1 и 2). Для контроля работы каждого механизма автомата, последовательности их срабатывания, необходимых блокировок, а также контроля наличия деталей в автоматических загрузочных устройствах предусмотрены бесконтактные датчики (не показаны). Контроль наличия резиновых колец в транспортном лотке 11 осуществляется свето- и фотодиодами (не показаны). Для группы фитингов с расположением резьбового хвостовика сборки перпендикулярно оси подачи фитингов транспортным лотком автомат сборки представляет собой совокупность всех узлов базового (вышеизложенного) типа автомата с перекомпановкой некоторых из них: автооператора 26, автоматических загрузочных устройств - вибропитателей 6 гаек, вибропитателей 8 шайб и вибропитателей 10 резиновых колец. Регулируемые стойки 2, 3, 4 заменены общей подставкой 111, базовая плита 105 заменена несущим кронштейном 112. Под механизм 21 подачи базовой детали устанавливается компенсационная подставка 113 (фиг.3, 19).

Автомат работает следующим образом.

Механизм 21 подачи базовой детали с захваченным в двухпризменном гнезде-ложементе 24 фитингом осуществляет ход в зону сборки, произведя при этом отсекающей планкой 23 отсечение одного фитинга от потока фитингов, накопленных в транспортном лотке 13, и выдачу его в зону сборки (фиг.1-4). Автооператор 26 с гайкой, захваченной на кулачках 89 в конце предыдущего цикла с кареткой 30 поперечных двойных перемещений, находящейся в правом крайнем положении, выставлен головкой 68 соосно собираемому фитингу, головка 69 при этом соосна емкости 107 смачивания (фиг.5). Стол 27 продольной подачи осуществляет совместный подвод головок 68, 69 с подпружиненной кареткой 31 и одношпиндельной заворачивающей головкой 32 в зону сборки и смачивания до тех пор, пока регулируемый упор 104 не упрется в базовую плиту 105. При этом ход головок 68, 69 с подпружиненной кареткой 31 прекращается, торец кулачков 89 подведен к тоpцу фитинга с гарантированным зазором, равным 1 мм (фиг.5 и 6).

При дальнейшем подводе силовым столом 27 одношпиндельной заворачивающей головки 32 с включенной одновременно с началом хода стола 27 во вращение насадкой 78 происходят контактирование и соединение полумуфтовых шестигранников насадки 78 и хвостовика 79 штока 80, при этом вращение и подпружиненное аксиальное усилие передаются на насадку 83, которая, вращаясь, находит на шестигранник собираемой гайки, одновременно прижимая ее к торцу фитинга производит наживление и дальнейшее заворачивание на требуемую длину. Одновременно головка 69, опустившись в емкость 107 смачивания, производит смачивание поверхности стержневого захвата 99. При достижении требуемой длины навинчивания гайки на фитинг, что контролируется датчиком (не показан), стол 27 производит совместный отвод головок 68, 69 с подпружиненной кареткой 31 и одношпиндельной заворачивающей головкой 32. Пружина 101, сжатая в момент наворачивания гайки, разжимаясь, при отводе производит возврат подпружиненной каретки 31 в исходное положение, разъединив при этом полумуфтовые шестигранники хвостовика 79 штока 80 и насадки 78 (фиг.5). Каретка 30 поперечных двойных перемещений производит перемещение каретки 31 относительных продольных перемещений с головками 68, 69 из правого крайнего положения в среднее положение (фиг.1). Для перемещения корпуса 33 каретки 30 поперечных двойных перемещений из правого крайнего положения в среднее сжатый воздух (рабочая среда) подается через подводящее отверстие 61, отверстия 59, 60 при этом соединены с атмосферой, отверстие 62 закрыто. Сжатый воздух через отверстие 61 попадает в полость цилиндра и оказывает давление на поршни 37 и 38. Поршень 38 из левого крайнего положения переходит в правое крайнее положение, при этом упорный торец 44 упирается в регулируемый упор 46 и останавливается. Давление сжатого воздуха через поршень 37 передает усилие на крышку 35 и через нее на подвижный корпус 33, который совместно с поршнем 37 и штоком 41 начинает перемещаться влево до тех пор, пока упорный торец 43 не упрется в регулируемый упор 45 (фиг. 15, 16 и 17).

Перешедший таким образом в среднее положение корпус 33 с кареткой 31 относительных продольных перемещений устанавливает головки 68, 69 соосно осям поданных шайб и резиновых колец. Стол 27 производит совместный подвод головок 68, 69 с подпружиненной кареткой 31 и одношпиндельной головкой 32 в зону захвата шайб и резиновых колец. Остановка подпружиненной каретки 31 контактированием регулируемого упора 104 с базовой плитой 105 аналогична описанному выше. Положение головок 68, 69 при этом соответствует моменту захвата шайбы и резинового кольца, причем захват шайбы производится подпружиненными кулачками 89, а резинового кольца - стержневым захватом 99 (фиг. 7).

Выполнив контролируемый полный ход подвода в зону захвата, стол 27 производит совместный отвод головок 68, 69 каретки 31 и одношпиндельной заворачивающей головки 32. Возврат подпружиненной каретки 31 в исходное положение аналогичен вышеизложенному.

Каретка 30 поперечных двойных перемещений после проконтролированного отвода стола 27 производит перемещение каретки 31 относительных продольных перемещений с головками 68, 69 из среднего положения в правое крайнее (фиг. 15 и 16). При этом сжатый воздух через подводящее отверстие 60 подается в полость цилиндра, отверстие 62 закрыто, отверстия 59, 61 соединены с атмосферой. Сжатый воздух через отверстие 60 давит на поршень 38, вызывает его перемещение из правого крайнего положения влево до тех пор, пока упор 45 не упрется в торец несущего кронштейна 52 (фиг.15 и 5). Перешедший в правое крайнее положение корпус 33 с кареткой 31 устанавливает головку 68 с захваченной на кулачках 89 шайбой соосно собираемому фитингу, а головку 69 с резиновым кольцом на стержневом захвате 99 - соосно емкости 107 смачивания. Подвод столом 27 головок 68, 69 в зону съема и установки шайбы на фитинг, а также смачивание резинового кольца на стержневом захвате аналогичны вышеописанному для съема и заворачивания гайки. За исключением того, что вращение одношпиндельной головки не включается установка шайбы фитинг производится лишь подпружиненным аксиальным усилием насадки 78 (фиг.8). Проконтролированный датчиком (не показан) момент установа шайбы на фитинг включает отвод, все операции которого идентичны вышеизложенному для гаек.

По окончании отвода стола 27 каретка 30 поперечных двойных перемещений производит перемещение каретки 31 с головками 68, 69 из правого крайнего положения в левое крайнее положение (фиг.9).

При этом сжатый воздух через подводящее отверстие 59 подается в полость цилиндра, отверстие 61 закрыто, отверстия 60, 62 соединены с атмосферой. Давление, поданное в полость цилиндра через отверстие 59, передается на крышку 35, вызывая ее перемещение совместно с корпусом 33 до тех пор, пока внутренний торец крышки 36 не упрется в поршень 38 (фиг.17). Головки 68, 69, перемещенные совместно с корпусом 33 из правого крайнего положения в левое крайнее положение, выставлены соосно: головка 69 - соосно оси собираемого фитинга, головка 68 - соосно оси гайки в подводящем транспортном лотке 7. Подвод столом 27 головки 69 в зону съема и одевания резинового кольца на фитинг аналогичны операции установки шайбы на фитинг, а операция захвата гайки кулачками 89 аналогична операции захвата шайб. Дальнейший отвод стола 27 по окончании контролируемой установки резинового кольца аналогичен вышеописанным отводам стола. С окончанием отвода стола 27 выталкиватель 108 толкателем 110 производит выталкивание собранного фитинга из двухпризменного гнезда-ложемента 24 в отводящий лоток 106 собранных узлов. Механизм 21 подачи базовой детали возвращается из зоны сборки в зону приема очередной детали из транспортного лотка 13.

Цикл работы автомата окончен.

Использование автомата по сравнению с прототипом за счет наличия многошпиндельного поворотного магазинного накопителя позволяет полностью автоматизировать процесс сборки узла (фитинга).

Выполнение механизма подачи базовой детали в зону сборки с возможностью возвратно-поступательного перемещения и снабжение гнездом-ложементом в виде базовых призм позволяет упростить процесс транспортирования базовой детали на позицию сборки.

Выполнение механизма сборки в виде автооператора, производящего сборку узла в одной зоне без позиционированных перемещений собираемого узла по позициям сборки, позволяет избежать сложных кинематических связей транспорта и сборочных механизмов, упростить конструкцию автомата.