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O型圈的组装--阀体非标组装设备分析
时间:2020/11/10 3:46:00 来源: 作者: 点击: 次

说在前面的话:转眼间,认真开始做这个公众号已经快两个月了,来到这里的朋友也越来越多,大家的每一次留言,每一次后台的消息,我都有看,在自身价值得以实现的同时,真的也非常感谢大家对我的鼓励。衷心的希望以后在“每次一例”这个公众号平台上,可以和大家一起学习、一起进步,我也会时刻督促自己不忘初心,坚持出有质量、有态度的设备或机构分析文章,最后还是要感谢大家对我的支持。


回归主题,上一次的文章分析了USB接头组装机,这几天又找到了一个优质的非标组装设备,所以决定分析一下它。

看到标题,我想大家也大概知道这个设备的功能了,先来看一下整体轴测图:


然后,还是来看一下这么一个非标组装设备,它组装的到底是什么产品:



从图中可以看到,这个设备组装的产品是阀体,它是由连接件、O型圈、阀体件、塑胶件组成的,在设备中,以上配件的组装顺序如下:

1、先将塑胶件装在阀体件上;

2、再将连接件装在阀体件上;

3、最后把O型圈套在阀体件上。

再说回到设备上,根据上面产品的组装顺序,还是把设备分成几个工序来分析,去掉外面的罩壳后:



看着上图,我们来大概介绍一下整个组装设备:


1、可以看到上图中间有一个圆盘,所以设备整体采用的是转盘组装的方式,而转盘的驱动方式还是凸轮分割器(有没有发现凸轮分割器在组装领域的出镜率挺高的,哈哈哈),而关于凸轮分割器,之前在USB接头组装设备分析文章中比较详细的介绍过了,有兴趣的可以找到那篇文章看一下,这里就不再啰嗦了;

2、阀体件和塑胶件组装工序是用来把阀体件和塑胶件组装到一起的,组装完成后,放到转盘上;

3、接着,经过连接件装入工序,将连接件装配到阀体上;再经过压装工序,把连接件压结实;

4、装入连接件的半成品,经过O型圈装入工序,将O型圈套在阀体上,这样一个成品就算完成了;

5、最后到下料工序,将组装完成的产品下料。


理一下上面提到的几个工序:

工序一:阀体件和塑胶件组装工序

工序二:连接件装入工序工序三:连接件压装工序工序四:O型圈装入工序工序五:下料工序


No.1

在分析这些工序之前,先来看一下整个设备的机架部分:


对于设备机架,主要说几点设计时候需要注意的地方:

1、如果要把电控板布置在机架里,要考虑电气件的散热,也就是做好通风,合理的布置散热风扇的位置。从这个设备就可以看到:在电控板安装位置的两侧分别设置一个风扇进气口和一个出气口,这样就可以保证空气的流通;

2、设计机架门时,上下要各留2-3mm的间隙;设计机架封板时,四周各留1-1.5mm间隙,有很多新手在设计的时候不会考虑那么多,导致设备做回厂里后,门开不了,或者封板装不进去;

3、一般的机架上面都需要安装一块板,用来安装其他的机构,而焊接的机架很难保证上面安装面的平面度,所以就可以采用上图中的方法:在机架上各个位置布置几个垫块,焊接完成后,退火,再将几个垫块加工成一个平面;

4、一般将电控板放置在机架中的设备,都需要在设备的外面设置一个主控开关,方便上电;同时如果用到气动元件,还可以在设备外侧布置空气过滤器,方便调节气压。

以上四点,算是我个人的一点小总结。到现在还记得当初设计的第一款设备,机架上面没有采用加垫块的方式,然后焊接出来、退火后,那个变形就有点不能看了,最后又不得不按照上面的那种方式重新搞了一下。

关于机架,要说的大概就这么多,如果有遗漏的,欢迎大家在评论区补充。

下面就开始分析工序了。


No.2

工序一:阀体件和塑胶件组装工序


将这个工序分成了3个机构,接下来依次分析一下这些机构。

一、阀体件上料机构


1) 振动盘可以将阀体件按照固定的状态震出来;

2) 而振动盘一般都要搭配直线振动器使用,直线振动器的作用是将从振动盘震出来的零件往前震动;

3) 传感器的作用是检测还有没有料,用来提醒人工进行上料;

4) 震出来的零件到达停料机构后,由取料机构取出来,等待阀体件和塑胶件组装机构抓取。


1、再来分析一下停料机构的原理


这个机构的工作步骤如下:

1) 随着直线振动器的震动,阀体件到达挡料块处,这时传感器检测到料,取料机构进行取料;

2) 阻料气缸下压,挡住第二个阀体件前进;

3) 取料机构夹住第一个阀体件,往前拉,这时会将挡料块顶开,绕着旋转轴孔旋转(注:在上盖和挡料块之间,也就是弹簧孔里有一个弹簧,只是模型里没有显示出来);

4) 阀体件被取出后,因为弹簧的作用,挡料块恢复原位,阻料气缸缩回,后面的阀体件继续前进,到达挡料块处;

5) 重复以上过程。


2、取料机构


先来分析一下末端夹爪:

首先要知道的是:左右夹爪上各有一个长圆孔,且是对称的(见上图);销轴孔和长圆孔之间有一个销轴穿过;推杆可以沿着滑动支架上下运动;两个夹爪可以沿着滑动支架左右运动。

所以末端夹爪的工作原理是这样的:

1)夹爪气缸推动推杆向上/向下;

2)销轴在夹爪的长圆孔内滑动,从而带动夹爪左右运动,实现夹紧/松开的动作。


整个取料机构的工作步骤如下:

1)笔形气缸缩回,将夹爪移动到取料位置,夹取阀体件;

2)笔形气缸推出,将阀体件拉出来,等待阀体件和塑胶件组装机构抓取。


二、塑胶件上料机构


先说一下这个工序中各个机构的作用:

1) 振动盘、直线振动器、传感器:这三个零件的作用在前面阀体件上料机构中已经说过了,所以这里就不再啰嗦一遍了;

2) 末端驱动机构:它的作用是实现塑胶件在末端的精确步进式送料;

3) 涂油机构:在塑胶件上涂油,方便安装到阀体件上。

再来分析一下其中的末端驱动机构和涂油机构


1、末端驱动机构


直接来说一下这个机构的工作步骤:

1)随着直线振动器的震动,塑胶件在盖板下前进(盖板的作用是为了防止塑胶件出现堆叠现象);

2)到达驱动盘上方时,伺服/步进电机带动驱动盘旋转,从而带动塑胶件实现精确步进式前进;(注:这个位置其实也可以用输送带)

3)在经过涂油工位的时候,由涂油机构对塑胶件进行涂油;

4)最后到达末端停止位,等待阀体件和塑胶件组装机构抓取。


然后是移动盖板机构:

我们可以看到,在涂油工位的前后都有盖板,作用在前面也说了,就是为了防止塑胶件堆叠,所以,其实在涂油工位上也是有盖板的。

首先要知道的是:在挡块-1和挡块-2之间应该是有一个弹簧的,模型上没有显示出来。工作原理如下:

① 在涂油机构没有涂油时,由于弹簧的作用,盖板处在涂油工位上;

② 而当涂油机构进行涂油时,会顶开挡块-1,同时也会将涂油工位上的盖板顶开;

③ 涂油完成后,盖板又恢复原位。


2、涂油机构


机构工作步骤如下:

1)首先,升降气缸和伸缩气缸配合将涂油块放到油盘中浸油(此时末端气缸处于缩回状态);

2)浸油后,升降气缸带动整个机构向上;到位后,伸缩气缸伸出,此时涂油块从刮油滚轮上经过,将油涂均匀;

3)伸缩气缸到位后,末端气缸下压,滑块和涂油块沿着固定块内的滑槽向下,将油涂在塑胶件上。


三、阀体件和塑胶件组装机构


从上面的图,我们可以看到这个机构有点复杂,所以就有点乱,我把这个机构再分成四个,分别是:阀体件机械手、塑胶件机械手、阀体件和塑胶件装配机构、装配体上料机构。


1、阀体件机械手、塑胶件机械手、阀体件和塑胶件装配机构


上图中,我把两个机械手和相关的机构分开截取了图片,实际上装配机械手和装配位置是需要配合的,具体怎么配合,这个后面会说到。

首先,介绍一下上面图中的机构:

1)阀体件取料机构:

就是上面分析过的阀体件上料机构的取料机构;


2)塑胶件末端停止位:

就是上面分析过的塑胶件上料机构的末端停止位;


3)阀体件机械手和塑胶件机械手:

这两个机械手的运动原理其实是一样,都是通过两个气缸带动末端两个夹爪实现上下和左右运动;

4)旋转机构:

它的作用是将塑胶件旋转90°,以便后面装配到阀体件上;


工作原理如下:


塑胶件机械手将塑胶件放到治具座上 → 这时气缸伸出,推动齿条 → 齿条带动齿轮旋转 → 从而使治具座和塑胶件也跟着旋转90°。(注:限位块上的孔是安装了油压缓冲器的,只是模型没有显示出来,作用就是为了旋转限位)

5)装配机械手和装配位置


装配位置:这个机构可以夹住阀体件,然后在这个位置装入塑胶件,它的工作原理其实和阀体件取料机构是一样的,前面已经分析过了,所以这里就不再细说了;

关于前/后限位和上限位,这里想多嘴说一句,我们都知道气缸其实是有限位的,这里之所以再加上外置限位,一是为了缓冲,二是为了方便调节气缸到位的位置,所以建议大家在用到这种工况的时候,也可以使用这样的限位。


再来说一下这两个机构的工作顺序:

→ 阀体件机械手将阀体件放到装配位置上,然后夹住;

→ 塑胶件机械手将塑胶件放到放料位置上,伸缩气缸推动装配机械手向前;

→ 塑胶件到达阀体件内,然后顶料气缸将塑胶件顶起,装在阀体件上。

以上就是阀体件和塑胶件的装配顺序。


1)-5)这几个机构都介绍完了,再来说一下它们的工作顺序:

→ 阀体件机械手从取料机构上夹取阀体件,同时从装配位置上夹取阀体件和塑胶件装配体;

然后,将阀体件放到装配位置上;同时将阀体件和塑胶件装配体移动到其他位置,等待装配体上料机构抓取。

→ 塑胶件机械手从末端停止位夹取塑胶件,同时从旋转机构上夹取旋转90°后的塑胶件;

然后,将未旋转的塑胶件放到旋转机构上,同时将旋转90°的塑胶件放到装配机械手上;

→ 最后由装配机械手和装配位置配合,将塑胶件装在阀体件上。


2、装配体上料机构


还是先说一下这个机构的工作顺序:

→ 过渡夹爪从阀体件机械手夹爪气缸上夹取工件,然后由机构带动旋转90°;

→ 上料机械手夹爪气缸再从过渡夹爪上,夹取工件,放到最开始说到的圆形转盘上。


下面再来分析一下部分机构的工作原理:

1)过渡夹爪是怎么旋转的

首先,我们要知道的是:推杆上的销轴孔和连接板上的长圆孔,通过一个销轴穿过;推杆可以在固定块两侧的槽内滑动;连接板和过渡夹爪是连接的。


所以这个机构的工作原理是这样的:

伸缩气缸推动推杆向前 → 在销轴的作用下,使得连接板绕着旋转轴旋转 → 从而使过渡夹爪也跟着进行旋转。

呼~机构最复杂的工序一终于分析完了,大家和我一起加油,把后面的坚持看完。


No.3

工序二:连接件装入工序


一、先来说一下各个机构的作用:

1、振动盘和直线振动器:关于这两个机构的作用在前面已经提过了,所以这里就不再说了;

2、连接件机械手:作用是为了将连接件从上料处,拿到转盘的治具上;

3、盖板:位于连接件上方,防止连接件在运动时出现倾斜和堆叠现象;

4、旋转盖板:旋转盖板可以绕着旋转轴旋转;它的作用是为了防止上料处的连接件出现倾斜和堆叠现象,但是在顶杆顶起工件时,又需要避让位置,所以它做成了可旋转的。(注:旋转盖板和固定块之间是有弹簧的,用于将旋转盖板恢复原位,只是模型上没有显示出来)

5、顶杆:可以看到顶杆中心是做了连接件仿形的中心孔的,是为了将连接件顶起来时,可以精准定位。

二、这个工序的工作步骤:

1、随着直线振动器的震动,连接器到达末端上料位置;

2、升降气缸顶出,带动顶杆将连接件顶出;(连接件顶出后,两侧的旋转盖板在弹簧作用下恢复原位)

3、到位后,连接件机械手从顶杆上将工件取下,放到转盘的治具上。

三、这个工序的一个缺点以及解决办法

这个工序中的一个机构存在一个致命的缺点,见下图:

当顶杆向上顶连接件时,倒数第二个连接件会继续往前运动,这就会导致顶杆在向上的过程中刮到倒数第二个连接件。


要解决这个问题,可以这样:

将顶杆外径和连接件台阶外径做成一样大;然后将顶杆中心孔的仿形做大,保证顶杆在顶到上图的位置时,再将连接件顶起来(注:需要在顶杆两侧铣如图的扁方,为连接件机械手的夹爪避让位置)。


No.4

工序三:连接件压装工序


这个工序很简单,就是通过压装气缸将连接件和阀体件压结实。


No.5

工序四:O型圈装入工序


把这个工序分为了三个机构:O型圈上料机构、O型圈机械手、过渡机构


我们先来分析一下这些机构,然后再看一下它们之间是怎么工作的。


一、机构原理

1、O型圈上料机构

这个机构的工作步骤如下:

1) 振动盘将O型圈送到停止位;

2) 然后推料气缸带动推料块,将停止位的O型圈推到导料孔中;

3) O型圈落到导料柱上后(上图右侧可以看到O型圈的位置),然后导料柱升起等待O型圈机械手取料。


2、过渡机构


1)可以看到上图右侧的四个刮料爪,它们的作用是带动O型圈在料柱上移动;

2)油槽的作用是当刮料爪将O型圈刮到下面时,将O型圈上浸油。


3、O型圈机械手


1)整个机械手的运动就是通过升降/伸缩气缸实现上/下、左/右运动;

2)可以看到:接料柱是连接在固定板上的;放料柱和连接杆通过销轴穿过销轴孔连接,然后销轴又可以在接料柱上的长圆槽内滑动。根据以上的连接关系可以得出:当放料气缸伸缩时,放料柱可以在接料柱上滑动,这个功能的作用是将接料柱上的O型圈推到阀体件上,这个后面会说到。

下面就来说说O型圈机械手具体是怎么取料、放料的。


二、机构工作原理


首先来看一下工作顺序:

→ 取料柱从O型圈上料机构上取料;同时放料机构从过渡机构上取料;→ O型圈机械手将取料柱移动到过渡机构处;同时将放料机构移动到阀体件处;

→ 取料柱将O型圈放到过渡机构上;同时放料机构将O型圈放到阀体件上;

→ 重复以上动作。

再来看一下具体是怎么取料的:


1、取料柱从O型圈上料机构取料的原理


先解释一下导向柱和导料柱的工作关系:

导向柱的限位销可以在导料柱的长圆槽内滑动;且在导向柱的下面,也就是弹簧孔中有一个弹簧,模型上没有显示出来。

所以,取料柱的取料原理如下:

1) O型圈上料机构将O型圈推到导料柱上后,导料柱向上;

2) 这时,取料柱下压,接触到导向柱后,将导向柱往下压,直到取料柱插入导料柱中,这时O型圈已经到了取料柱上面;

3) 取料柱缩回,O型圈就被转移到了取料柱上。


2、取料柱将O型圈放到过渡机构上的原理


工作步骤如下:

1) O型圈机械手将取料柱移动到过渡机构上,然后下压(状态见左图);

2) 夹爪气缸夹紧,然后往下,这时刮料爪会带着O型圈向下,将O型圈刮到料柱上(状态见右图);

3) 这样,O型圈就被移动到了过渡机构上。


3、放料机构从过渡机构上取料的原理


工作步骤如下:

1) O型圈机械手将放料机构移动到过渡机构上,然后下压(状态见左图);

2) 夹爪气缸往上,刮料爪将O型圈带到放料机构上(状态见右图);

3) 然后夹爪气缸松开;放料机构向上。


4、放料机构将O型圈放到阀体件上的原理


工作步骤如下:

1) O型圈机械手将放料机构移动到阀体件上,然后下压(状态见左图);

2) 放料气缸下压,带动放料柱向下,将O型圈从接料柱上推到阀体件上;

3) 这样O型圈的上料就算是完成了。


No.6

工序五:下料工序


关于机械手怎么工作的,我想这里就不用多说了,这里说一下阻料气缸的作用:可以看到在机械手的下面有一个抽检盒,正常情况下机械手下料到其他机构上;而当人工按下抽检按钮的时候,阻料气缸推出阻料块,机械手在移动时会被阻料块挡住,这时机械手就可以将阀体件放到抽检盒中。

OK,以上就是整个阀体非标组装设备的分析,还是那句话,如果有没说到的或者说错的地方,欢迎大家补充指正。

按照惯例,我把三维模型打包放在公众号里,大家回复:O型圈,就可以拿到下载链接了。

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