賈英來(lái)

（中國(guó)重汽大同齒輪公司， 山西 大同 037305）

引言

在變速箱裝配中，行星變速機(jī)構(gòu)中的5組行星齒輪組件在裝入行星機(jī)構(gòu)之前需由人工組裝，組裝的難點(diǎn)在于行星齒輪內(nèi)孔的兩排24粒圓柱滾子的裝填。本組裝機(jī)是基于對(duì)行星齒輪及其內(nèi)孔的上下兩排共24粒圓柱滾子及3個(gè)小墊片、2個(gè)大墊片的自動(dòng)裝配。人工只需要將散亂的圓柱滾子放入排序機(jī)構(gòu)，將行星齒輪、5個(gè)墊片放入各自的儲(chǔ)料倉(cāng)（筒）內(nèi)即可，按動(dòng)自動(dòng)裝配機(jī)循環(huán)按紐，機(jī)器即可自動(dòng)進(jìn)行行星齒輪組件的組裝，每完成一件行星齒輪組件的組裝所需時(shí)間約16 s，是人工組裝的1.5倍，只需1人即可完成生產(chǎn)節(jié)拍要求。行星齒輪組件組裝機(jī)由機(jī)械系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)組成[1]。

1 行星齒輪組件組裝機(jī)的構(gòu)成

1）自動(dòng)排序機(jī)構(gòu)，能夠?qū)ιy無(wú)序的圓柱滾子進(jìn)行自動(dòng)排序的裝置；

2）定量分送機(jī)構(gòu)，能夠?qū)⑴判蚝蟮囊涣袌A柱滾子變成等量的兩列或兩列以上的裝置；

3）自動(dòng)裝填機(jī)構(gòu)，能夠?qū)⑴判蚝蟮膱A柱滾子裝填到行星齒輪內(nèi)孔里的裝置；

4）行星齒輪定位機(jī)構(gòu)，裝填圓柱滾子時(shí)對(duì)行星齒輪進(jìn)行定位的裝置；

5）行星齒輪儲(chǔ)送料倉(cāng)，具有儲(chǔ)存行星齒輪、料倉(cāng)間歇轉(zhuǎn)位以及逐個(gè)抬升行星齒輪的送料功能；

6）墊片儲(chǔ)、送料及齒輪定位機(jī)構(gòu)，5個(gè)大小墊片的儲(chǔ)料和送料機(jī)構(gòu)和行星齒輪定位裝置；

7）裝配工位的間歇傳送機(jī)構(gòu)，將各工位部裝后的行星齒輪組件移送到下一工位。

2 行星齒輪組裝機(jī)的組裝過(guò)程

如圖1，行星齒輪組件結(jié)構(gòu)圖。組裝過(guò)程分為8步，組裝順序從序號(hào)1—8。

首先由人工將適量的圓柱滾子放入圓柱滾子自動(dòng)排序送料裝置的料倉(cāng)內(nèi)，將56個(gè)行星齒輪放入行星齒輪料倉(cāng)，將裝配所需的5個(gè)墊片分別放入墊片儲(chǔ)料筒中，按動(dòng)循環(huán)按紐開(kāi)始組裝，隨時(shí)將組裝好的組件移開(kāi)，并適時(shí)補(bǔ)充料倉(cāng)、料筒中零件即可[2]。

圖1 行星齒輪組件

3 行星齒輪組裝機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理

行星齒輪組件組裝機(jī)由7個(gè)機(jī)械機(jī)構(gòu)構(gòu)成，可歸納為4個(gè)工作單元，按順序完成4個(gè)單元的動(dòng)作即可完成一個(gè)行星齒輪組件組裝。4個(gè)單元的工作過(guò)程簡(jiǎn)述如下：

3.1 Ⅰ單元

如下頁(yè)2圖所示，Ⅰ單元是由行星齒輪儲(chǔ)料倉(cāng)、料倉(cāng)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)、行星齒輪逐級(jí)抬升送料機(jī)構(gòu)組成。

工作過(guò)程：行星齒輪料倉(cāng)可以料倉(cāng)儲(chǔ)料情況自動(dòng)轉(zhuǎn)位并逐級(jí)抬升行星齒輪到裝配預(yù)備工位等待3單元送料機(jī)構(gòu)推送到組裝工位（輸送帶上）：

齒輪料倉(cāng)設(shè)計(jì)為圓形分布的8個(gè)分料倉(cāng)，每個(gè)分料倉(cāng)可垂直儲(chǔ)存7個(gè)行星齒輪，在料倉(cāng)清空并轉(zhuǎn)到非工作位置后，即可補(bǔ)充料倉(cāng)。

齒輪料倉(cāng)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)是由往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣缸、返回式轉(zhuǎn)位棘爪和到位彈性定位鎖組成。分料倉(cāng)轉(zhuǎn)到工作位置時(shí)其下端的逐級(jí)抬升機(jī)構(gòu)即可對(duì)行星齒輪向上抬升到送料位置由另外的送料機(jī)構(gòu)將行星齒輪推送到組裝工位。逐級(jí)抬升機(jī)構(gòu)是由全行程返回氣缸、逐級(jí)抬升氣缸和上升鎖止氣缸以及返回式棘爪、復(fù)位彈簧、返回?fù)蹊F和抬升高度控制桿等組成（如圖2所示）。當(dāng)抬升到設(shè)計(jì)最高位后，抬升鎖止氣缸帶動(dòng)氣缸桿前端的鎖止棘爪返回，高度控制桿解除鎖止后被全行程返回氣缸帶動(dòng)返回至初始位置，待行星齒輪料倉(cāng)轉(zhuǎn)到下一位置后逐級(jí)抬升機(jī)構(gòu)重復(fù)上述動(dòng)作，循環(huán)往復(fù)。

圖2 行星齒輪儲(chǔ)料倉(cāng)（Ⅰ單元）

3.2 Ⅱ單元

如圖3所示：Ⅱ單元由圓柱滾子排序機(jī)構(gòu)、定量分送料機(jī)構(gòu)、圓柱滾子裝填機(jī)構(gòu)組成[3]，其工作過(guò)程如下：

1）如圖3所示，首先由手工將散亂無(wú)序的圓柱滾子倒入自動(dòng)排序機(jī)構(gòu)的料槽1中，喂料板2將圓柱滾子推升到有35°～45°傾角的梳齒滑槽板4上，圓柱滾動(dòng)體按滑槽方向下滑，被喂料板2推升到梳齒滑槽板上的圓柱滾子一部分會(huì)按正確位置順利地沿著滑槽滑下，一部分無(wú)序的圓柱滾子在下滑過(guò)程中，被無(wú)序料回送板3回送到料槽內(nèi)，等待再次被喂料板2推升送料。與此同時(shí)無(wú)序送料板3回送無(wú)序料的過(guò)程中會(huì)有一部分無(wú)序料被無(wú)序料回送板前端的導(dǎo)向梳齒校正后成為有序料又沿著梳齒板滑槽滑下，圓柱滾子順著梳齒板滑槽滑向下端的有序料接料器槽7內(nèi)，落入接料器內(nèi)的圓柱滾子是按直立方向有序的排成一排，然后被推料頭6推入圓柱滾子定量分送機(jī)構(gòu)的料槽內(nèi)。如此循環(huán)往復(fù)圓柱滾子由無(wú)序狀態(tài)到有序的被送入圓柱滾子定量分送機(jī)構(gòu)的料槽內(nèi)。

圖3 圓柱滾子自動(dòng)排序機(jī)構(gòu)（Ⅱ單元）

2）如圖4所示，經(jīng)排序后的圓柱滾子沿送料槽送至定量分送機(jī)構(gòu)，定量分送機(jī)構(gòu)將一列排序后的圓柱滾子按設(shè)定的數(shù)量分成兩列分別推送到圓柱滾子自動(dòng)裝填機(jī)構(gòu)工位1、工位內(nèi)。定量分送料裝置工作原理如圖4所示，圓柱滾子由料槽14進(jìn)入兩段長(zhǎng)度相同的料槽13，到位開(kāi)關(guān)9發(fā)訊后，料槽13各自繞轉(zhuǎn)軸3、8轉(zhuǎn)動(dòng)到料槽12的（水平）位置分別與料槽2、6對(duì)接，在各自的推料頭的作用下推入自動(dòng)裝填裝置1、5的滾子腔體內(nèi)（分別裝填軸承的下排和上排圓柱滾子），之后定量分送料槽13又轉(zhuǎn)回到與料槽14對(duì)接的位置等待下次送料[4]。

圖4 圓柱滾子定量分送機(jī)構(gòu)

3）如下頁(yè)圖5所示，圓柱滾子被定量分送機(jī)構(gòu)分別送到圓柱滾子自動(dòng)裝配機(jī)構(gòu)后等待3單元的齒輪定位機(jī)構(gòu)將齒輪與圓柱滾子自動(dòng)裝配裝置對(duì)中定位后完成裝填動(dòng)作。圓柱滾子自動(dòng)裝填機(jī)構(gòu)分為下排和上排裝填機(jī)構(gòu)，裝填下排滾子時(shí)滾子移動(dòng)距離長(zhǎng)，滾子中心軸隨壓環(huán)向下移動(dòng)一段距離后壓環(huán)繼續(xù)向下直至滾子脫離中心軸，落到下頁(yè)圖5所示位置，作用是護(hù)送滾子向下移動(dòng)一段距離，確保滾子不會(huì)散開(kāi)。裝填上排滾子時(shí)滾子移動(dòng)距離短，不需要護(hù)送動(dòng)作，所以滾子中心軸是固定不動(dòng)的。

圖5 圓柱滾子動(dòng)裝配機(jī)構(gòu)

3.3 Ⅲ單元

如圖6所示，Ⅲ單元是由1、2、6、7工位墊片和2工位行星齒輪送料機(jī)構(gòu)；3、5工位行星齒輪定位、圓柱滾子送料托板機(jī)構(gòu)和4工位墊片送料機(jī)構(gòu)組成的。

圖6 墊片、齒輪送料及定位機(jī)構(gòu)（Ⅲ單元）俯視圖

工作過(guò)程：Ⅰ單元齒輪料倉(cāng)的行星齒輪在逐級(jí)抬升氣缸作用下抬升至送料位置發(fā)出到位信號(hào)給“1、2、6、7工位墊片和2工位齒輪送料機(jī)構(gòu)”氣缸，在氣缸作用下（缸桿伸出）行星齒輪首先被推送到組裝傳送帶上，氣缸返回（缸桿縮回）時(shí) 1、2、6、7工位墊片被推送到傳送帶上或行星齒輪內(nèi)孔中。與此同時(shí)“4工位墊片送料、3、5工位齒輪定位和圓柱滾子送料托板機(jī)構(gòu)”在氣缸作用下（缸桿縮回）將4工位墊片送到傳送帶上齒輪內(nèi)孔里，對(duì)3、5工位的行星齒輪進(jìn)行定位并將兩個(gè)工位的圓柱滾子送料托板打開(kāi)，這時(shí)2單元的圓柱滾子自動(dòng)裝填機(jī)構(gòu)將圓柱滾子裝填到行星齒輪內(nèi)孔，待Ⅱ單元的圓柱滾子裝填動(dòng)作完成后，“3、5工位行星齒輪定位、圓柱滾子送料托板機(jī)構(gòu)和4工位墊片送料機(jī)構(gòu)”在氣缸作用下（缸桿伸出）返回初始位置。Ⅲ單元的工作完成[5]。

3.4 Ⅳ單元

如圖7所示，Ⅳ單元是7個(gè)組裝工位移送的工作過(guò)程：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ單元按程序要求完成一個(gè)工作循環(huán)后，Ⅳ單元將各個(gè)組裝工位的部裝件移送到下一個(gè)工位進(jìn)行部裝，經(jīng)過(guò)7次移送行星齒輪組件成品完成組裝。

圖7 行星齒輪組件移送機(jī)構(gòu)（Ⅳ單元）

4 氣動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)述

行星齒輪組件組裝機(jī)由壓縮空氣作為動(dòng)力，動(dòng)力執(zhí)行元件全部為內(nèi)置磁環(huán)緩沖氣缸，外部安裝磁性開(kāi)關(guān)，便于電氣控制信號(hào)的輸出使用氣動(dòng)控制使整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低。

5 組裝機(jī)的作用效果與改進(jìn)

行星齒輪組裝機(jī)使用簡(jiǎn)單，在開(kāi)機(jī)前只需將各料倉(cāng)按要求放入，檢查各工位狀態(tài)正常，即可開(kāi)機(jī)自動(dòng)組裝，在組裝過(guò)程中要及時(shí)補(bǔ)充各料倉(cāng)儲(chǔ)料。各料倉(cāng)設(shè)有報(bào)警裝置對(duì)材料消耗情況進(jìn)行報(bào)警提示操作者及時(shí)補(bǔ)充材料或停止組裝。行星齒輪成品組件被移送到傳送帶末端時(shí)限位開(kāi)關(guān)觸發(fā)機(jī)器自動(dòng)停止，人工移開(kāi)后機(jī)器自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行。

現(xiàn)在組裝機(jī)每16 s可組裝一件，是人工組裝效率的1.5倍，但仍有很大的改進(jìn)空間，下一步我們將對(duì)其進(jìn)行全面的優(yōu)化改進(jìn)，使組裝效率縮短至10 s或更短的時(shí)間，加大儲(chǔ)料倉(cāng)減少人工放料次數(shù)，延長(zhǎng)傳送帶長(zhǎng)度使成品組件工位達(dá)到5個(gè)減少人工取走成品的次數(shù)，這樣就可以擺放在裝配線內(nèi)使行星齒輪組件的組裝由專人集中部裝變?yōu)樽詣?dòng)組裝隨裝隨取。