CN107263398B - 汽车启动机刷架总成弹簧安装机 - Google Patents

Abstract

本发明提供汽车启动机刷架总成弹簧安装机，包括工作台、十字模组、摆料盘、转盘机构和摆臂机构，十字模组包括平行于工作台的X轴模组和Z轴模组，X轴模组垂直于Z轴模组且可移动的设置在Z轴模组上，定位板与工作台平行且可移动的设置在X轴模组上，摆料盘设置在定位板上；转盘机构包括定位工装、联轴器、减速箱和转盘伺服电机；摆臂机构包括Y轴伺服电机、支撑架、取料装置和Y轴模组。本发明的有益效果是工作效率高，机器安装的效率相对与手工安装是以前的4倍；劳动强度底、工人只需要取放产品和操作开关，不需要太大的工作强度就可以完成操作；质量稳定性好，机器组装的没有漏装或安装不到位的现象。

Description

汽车启动机刷架总成弹簧安装机

技术领域

本发明属于机械设备领域，尤其是涉及一种汽车启动机刷架总成弹簧安装机。

背景技术

碳刷(Carbon brush)也叫电刷，作为一种滑动接触件，在许多电气设备中得到广泛的应用。碳刷在产品应用材质主要有石墨，浸脂石墨，金属(含铜，银)石墨。碳刷是电动机或发电机或其他旋转机械的固定部分和转动部分之间传递能量或信号的装置，它一般是纯碳加凝固剂制成，外型一般是方块，卡在金属支架上，里面有弹簧把它紧压在转轴上，电机转动的时候，将电能通过换相器输送给线圈，由于其主要成分是碳，称为碳刷，它是易磨损的。应定期维护更换，并清理积碳。

碳刷的样子有点像擦铅笔的橡皮条那样，顶上有导线引出。体积有大有小。碳刷作为一种滑动接触件，在许多电气设备中得到广泛的应用。产品材质主要有电化石墨，浸脂石墨，金属(含铜，银)石墨。

在汽车碳刷行业来说，启动机的刷架总成基本是手工进行安装的，相对与自动化设备存在以下问题1.效率底、人工组装一天可以安装1千个弹簧，使用机器安装可以达到4千的速度，工人的劳动强度大、(在安装大扭矩的弹簧时完全靠手臂的力量进行安装，长时间工作照成手臂，手腕处疼痛酸麻等问题。质量稳定性不好，工人会经常漏装弹簧或弹簧安装不到位，遭到客户的投诉。

现有的安装技术是单手拿刷架，另一只手拿改锥，将改锥插在扭簧内孔里捡起，顶在弹簧安装柱的上方，转动改锥180度用手将弹簧按压在弹簧柱内。存在劳动强度大，工作效率底，质量不稳定的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种操作简单、生产效率高、质量稳定的汽车启动机刷架总成弹簧安装机。

本发明的技术方案是：

汽车启动机刷架总成弹簧安装机，包括工作台、十字模组、摆料盘、转盘机构和摆臂机构，

十字模组包括平行于工作台的X轴模组和Z轴模组，X轴模组垂直于Z轴模组且可移动的设置在Z轴模组上，定位板与工作台平行且可移动的设置在X轴模组上，Z轴模组的端部设有Z轴伺服电机，X轴模组的端部设有X轴伺服电机，摆料盘设置在定位板上；

转盘机构包括定位工装、联轴器、减速箱和转盘伺服电机，转盘伺服电机的下端固定设置在工作台上，转盘伺服电机的上端设有减速箱，减速箱的一侧设有联轴器，减速箱的上端设有用于安装汽车启动机刷架的定位工装；

摆臂机构包括Y轴伺服电机、支撑架、取料装置和Y轴模组，支撑架包括一个平行于工作台的横梁，横梁的两端分别设有垂直于工作台的竖梁，竖梁的上端与横梁相连接，竖梁的下端与工作台相连接，横梁上垂直设有Y轴模组，Y轴模组的上端设有Y轴伺服电机，Y轴模组上可移动的设有摆臂旋转气缸，摆臂旋转气缸的轴垂直于工作台向下设置，摆臂旋转气缸轴上垂直设有取料安装臂，取料安装臂的两端分别设有取料装置，取料装置包括取料旋转装置和取料主体，取料旋转装置设置在取料主体的上端，取料主体的内部设有与取料旋转装置轴相连接的偏心轮，偏心轮的下侧设有与工作台相垂直的圆形筒体，圆形筒体的上端与偏心轮的轴心相连接，圆形筒体上端内部设有弹簧，圆形筒体的下端设有环形端面，圆形筒体下端内部设有的开口销，开口销的上端与弹簧相接触，开口销上端的直径大于环形端面的内径，开口销的下端直径小于环形端面内径且伸出环形端面设置，偏心轮的边缘设有与工作台相垂直的旋转拨针，旋转拨针上端为圆筒形，内部设有拨针弹簧，旋转拨针下端可伸缩的设有顶针，顶针的上端与拨针弹簧相接触，旋转拨针为偏心轮的内切圆，旋转拨针的长度大于开口销下端与偏心轮下侧之间的距离。

本发明汽车启动机刷架总成弹簧安装机使用时将扭簧有顺序有规则的摆放在摆料盘上，由十字模组带动摆料盘移动，当摆料盘上第一个位置的弹簧被取走后自动定位到第二个弹簧的位置，以此类推将全部的弹簧取完更换新的摆料盘回到初始位置。取料安装臂的两端分别设有取料装置，取料和安装同时进行，取料安装臂一端的取料装置位于摆料盘上方，取料时开口销尺寸比扭簧内径大，取料装置下压取料时开口销压入到扭簧内孔，将扭簧内孔张开固定在开口销上，旋转气缸转动带动偏心轮旋转，偏心轮带动旋转拨针转动180度将弹簧旋紧。取料安装臂另一端的取料装置位于定位工装上方，开口销固定在圆形筒体内部，开口销和取料主体之间安装有压缩弹簧，开口销由弹簧顶出，在开口销受到外力挤压时挤压力大于弹簧的张力时，开口销向圆形筒体内部伸缩，在开口销伸缩到圆形筒体的端面时弹簧脱落，压入到刷架弹簧柱内。

摆臂机构的Y轴伺服电机能够带动摆臂旋转气缸沿着Y轴模组垂直向下运动，摆臂旋转气缸能够带动取料安装臂转动，将摆料盘上方完成取料的取料装置转动到定位工装上方，将定位工装上方完成安装的取料装置转动到摆料盘的上方，重复下一个工作循环。

将汽车启动机刷架安装到转盘机构上端的定位工装上，转盘机构的转盘伺服电机转动带动减速箱旋转，减速箱带动定位工装作圆周位移，当取料装置移动到压入点时，取料装置进行下压将扭簧压入到汽车启动机刷架的弹簧柱上，取料装置安装完毕后抬起，减速箱带动定位工装旋转至下一个弹簧柱进入安装工位等待安装，取料装置再次下压将扭簧压入到汽车启动机刷架的下一个弹簧柱上，定位工装再次旋转，汽车启动机刷架上的四个弹簧柱上都安装有扭簧，更换汽车启动机刷架。

为防止刷架在定位工装内移动，可定位工装内部安装有磁铁进行固定。

所述摆臂机构还包括定位臂、定位销和定位气缸，定位臂平行于取料安装臂设置，定位臂的下侧与取料旋转装置前侧相连接，定位臂的两端下侧垂直设有定位销，定位销的下端与取料安装臂的上侧相接触，定位臂的两端上侧设有定位气缸。

定位气缸带动定位销将摆臂旋转气缸锁紧，避免安装或取料过程中取料安装臂发生位移，定位气缸在摆臂旋转气缸转动前将定位销解锁后进行旋转。

所述取料主体的上端设有固定支架，固定支架的上端与取料旋转装置相连接，固定支架的下端与取料主体相连接，取料旋转装置的轴穿过固定支架设置。

所述固定支架包括两个长方形侧边，固定支架的一个侧边中部设有与取料安装臂相连接的两个固定孔。

在取料安装臂的两端垂直设有与固定支架长方形侧边相平行的连接板，连接板与固定支架的长方形侧边之间通过穿过固定孔的螺栓相连。

摆料盘上间隔均布设有多个防错位定位销和开口定位销，所述防错位定位销为垂直于摆料盘的圆柱形筒体，所述开口定位销为两个相对且间隔设置的半圆形筒体，两个半圆形筒体之间的距离等于开口销开口的宽度。

所述十字模组还包括传感器，所述传感器设置在工作台上。

传感器用于确定X轴模组和Z轴模组的位置，从而确定摆料盘位于取料装置下方的坐标。

所述工作台的前端还设有两个启动开关和一个急停开关，两个启动开关分别设置在急停开关的两端，启动开关、急停开关分别与电源开关相连接。

同时按下两个启动开关，整个汽车启动机刷架总成弹簧安装机开始工作，能够避免误操作导致设备的损坏，提高设备的安全性。

所述汽车启动机刷架总成弹簧安装机还包括PLC控制系统和触摸屏，在工作台上垂直设有立柱，立柱的上端设有PLC控制系统和触摸屏。

PLC控制系统和触摸屏可用于调整设备参数，为程序的执行元件。

旋转拨针与圆形筒体外切。

旋转拨针与圆形筒体外切能够缩短扭簧旋紧的时间，提高生产效率。

所述固定支架内部由上至下依次设有联轴器、锁紧螺母和轴承。

本发明具有的优点和积极效果是：工作效率高、机器安装的效率相对与手工安装是以前的4倍；劳动强度底、工人只需要取放产品和操作开关，不需要太大的工作强度就可以完成操作；质量稳定性好，机器组装的没有漏装或安装不到位的现象。

附图说明

图1是本发明的汽车启动机刷架总成弹簧安装机结构示意图

图2是本发明的汽车启动机刷架总成弹簧安装机摆臂机构结构示意图

图3是本发明的汽车启动机刷架总成弹簧安装机摆臂机构侧视图

图4是本发明的汽车启动机刷架总成弹簧安装机转盘机构结构示意图

图5是本发明的汽车启动机刷架总成弹簧安装机转盘机构侧视图

图6是本发明的汽车启动机刷架总成弹簧安装机摆料盘结构示意图

图7是本发明的汽车启动机刷架总成弹簧安装机摆料盘局部放大图

图8是本发明的汽车启动机刷架总成弹簧安装机十字模组结构示意图

图9是本发明的汽车启动机刷架总成弹簧安装机取料装置结构示意图

图10是本发明的汽车启动机刷架总成弹簧安装机取料装置侧剖图

图中：

1、工作台 2、十字模组 3、摆料盘 4、转盘机构

5、摆臂机构 11、启动开关 12、急停开关 13、立柱

14、PLC控制系统 15、触摸屏 21、X轴模组 22、Z轴伺服电机

23、定位板 24、X轴伺服电机 25、Z轴模组 26、传感器

31、防错定位销 32、开口定位销 41、定位工装 42、联轴器

43、减速箱 44、转盘伺服电机 51、Y轴伺服电机 52、支撑架

53、取料装置 54、定位气缸 55、Y轴模组 56、定位销

57、摆臂旋转气缸 521、横梁 522、竖梁 531、取料旋转装置

532、固定支架 533、偏心轮 534、取料主体 535、弹簧

536、旋转拨针 537、开口销 538、圆形筒体 539、环形端面

561、定位臂 571、取料安装臂

具体实施方式

如图1所示，本发明汽车启动机刷架总成弹簧安装机，包括工作台1、十字模组2、摆料盘3、转盘机构4和摆臂机构5，

如图8所示，十字模组2包括平行于工作台的X轴模组21和Z轴模组25，X轴模组21垂直于Z轴模组25且可移动的设置在Z轴模组25上，定位板23与工作台1平行且可移动的设置在X轴模组21上，Z轴模组25的端部设有Z轴伺服电机22，X轴模组21的端部设有X轴伺服电机24，摆料盘3设置在定位板23上；

如图4、图5所示，转盘机构包括定位工装41、联轴器42、减速箱43和转盘伺服电机44，转盘伺服电机44的下端固定设置在工作台1上，转盘伺服电机44的上端设有减速箱43，减速箱43的一侧设有联轴器42，减速箱43的上端设有用于安装汽车启动机刷架的定位工装41；为防止刷架在定位工装41内移动，可定位工装41内部安装有磁铁进行固定。

如图2、图3所示，摆臂机构5包括Y轴伺服电机51、支撑架52、取料装置53和Y轴模组55，支撑架52包括一个平行于工作台的横梁521，横梁521的两端分别设有垂直于工作台1的竖梁522，竖梁522的上端与横梁521相连接，竖梁522的下端与工作台1相连接，横梁521上垂直设有Y轴模组55，Y轴模组55的上端设有Y轴伺服电机51，Y轴模组55上可移动的设有摆臂旋转气缸57，摆臂旋转气缸57的轴垂直于工作台1向下设置，摆臂旋转气缸57轴上垂直设有取料安装臂571，取料安装臂571的两端分别设有取料装置53，如图9、图10所示，取料装置53包括取料旋转装置531和取料主体534，取料旋转装置531设置在取料主体534的上端，取料主体534的内部设有与取料旋转装置531轴相连接的偏心轮533，偏心轮533的下侧设有与工作台1相垂直的圆形筒体538，圆形筒体538的上端与偏心轮533的轴心相连接，圆形筒体538上端内部设有弹簧535，圆形筒体538的下端设有环形端面539，圆形筒体538下端内部设有的开口销537，开口销537的上端与弹簧535相接触，开口销537上端的直径大于环形端面539的内径，开口销537的下端直径小于环形端面539内径且伸出环形端面539设置，偏心轮533的边缘设有与工作台1相垂直的旋转拨针536，旋转拨针536上端为圆筒形，内部设有拨针弹簧，旋转拨针536下端可伸缩的设有顶针，顶针的上端与拨针弹簧相接触，旋转拨针536为偏心轮533的内切圆，旋转拨针536的长度大于开口销537下端与偏心轮533下侧之间的距离。

如图2、图3所示，摆臂机构5还可包括定位臂561、定位销56和定位气缸54，定位臂561平行于取料安装臂571设置，定位臂561的下侧与取料旋转装置531前侧相连接，定位臂561的两端下侧垂直设有定位销56，定位销56的下端与取料安装臂571的上侧相接触，定位臂56的两端上侧设有定位气缸54。定位气缸54带动定位销56将摆臂旋转气缸57锁紧，避免安装或取料过程中取料安装臂57发生位移，定位气缸54在摆臂旋转气缸57转动前将定位销56解锁后进行旋转。

如图9、图10所示，取料主体534的上端设有固定支架532，固定支架532的上端与取料旋转装置531相连接，固定支架532的下端与取料主体534相连接，取料旋转装置531的轴穿过固定支架532设置。固定支架532包括两个长方形侧边，固定支架532的一个侧边中部设有与取料安装臂571相连接的两个固定孔。在取料安装臂571的两端垂直设有与固定支架532长方形侧边相平行的连接板，连接板与固定支架532的长方形侧边之间通过穿过固定孔的螺栓相连。为进一步缩短扭簧旋紧的时间，提高生产效率，旋转拨针536与圆形筒体538外切。固定支架532内部由上至下依次设有联轴器、锁紧螺母和轴承。

如图5、图6所示，摆料盘上间隔均布设有多个防错位定位销31和开口定位销32，其中，防错位定位销31为垂直于摆料盘的圆柱形筒体，开口定位销32为两个相对且间隔设置的半圆形筒体，两个半圆形筒体之间的距离等于开口销537开口的宽度。摆放时将扭簧的中心放入到开口定位销32内部，也就是两个半圆形筒体之间。

进一步的，十字模组2还包括传感器26，传感器26设置在工作台1上。传感器26用于确定X轴模组21和Z轴模组25的位置，从而确定摆料盘3上位于取料装置53下方防错位定位销31和开口定位销32的坐标。

如图1所示，在工作台的前端还设有两个启动开关11和一个急停开关12，两个启动开关11分别设置在急停开关12的两端，启动开关11、急停开关12分别与电源开关相连接。同时按下两个启动开关11，整个汽车启动机刷架总成弹簧安装机开始工作，能够避免误操作导致设备的损坏，提高设备的安全性。汽车启动机刷架总成弹簧安装机还包括PLC控制系统14和触摸屏15，在工作台1上垂直设有立柱13，立柱13的上端设有PLC控制系统14和触摸屏15。PLC控制系统14和触摸屏15可用于调整设备参数，为程序的执行元件。

本实例的工作过程：使用时将扭簧有顺序有规则的摆放在摆料盘上，由十字模组2带动摆料盘3移动，当摆料盘3上第一个位置的弹簧被取走后自动定位到第二个弹簧的位置，以此类推将全部的弹簧取完更换新的摆料盘3回到初始位置。取料安装臂571的两端分别设有取料装置53，取料和安装同时进行，取料安装臂571一端的取料装置位于摆料盘3上方，取料时开口销537尺寸比扭簧内径大，取料装置53下压取料时开口销537压入到扭簧内孔，将扭簧内孔张开固定在开口销537上，取料旋转装置531转动带动偏心轮533旋转，偏心轮533带动旋转拨针536转动180度将弹簧旋紧。取料安装臂571另一端的取料装置53位于定位工装41上方，开口销537固定在圆形筒体538内部，开口销537和取料主体534之间安装有压缩弹簧，开口销537由弹簧顶出，在开口销537受到外力挤压时挤压力大于弹簧的张力时，开口销537向圆形筒体538内部伸缩，在开口销537伸缩到圆形筒体538的端面时弹簧脱了，压入到刷架弹簧柱内。

摆臂机构5的Y轴伺服电机51能够带动摆臂旋转气缸57沿着Y轴模组55垂直向下运动，摆臂旋转气缸57能够带动取料安装臂571转动，将摆料盘3上方完成取料的取料装置转动到定位工装41上方，将定位工装41上方完成安装的取料装置53转动到摆料盘3的上方，重复下一个工作循环。

将汽车启动机刷架安装到转盘机构4上端的定位工装41上，转盘机构4的转盘伺服电机44转动带动减速箱43旋转，减速箱43带动定位工装41作圆周位移，当取料装置53移动到压入点时，取料装置53进行下压将扭簧压入到汽车启动机刷架的弹簧柱上，取料装置53安装完毕后抬起，减速箱43带动定位工装41旋转至下一个弹簧柱进入安装工位等待安装，取料装置53再次下压将扭簧压入到汽车启动机刷架的下一个弹簧柱上，定位工装41再次旋转，汽车启动机刷架上的四个弹簧柱上都安装有扭簧，更换汽车启动机刷架。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.汽车启动机刷架总成弹簧安装机，其特征在于：包括工作台、十字模组、摆料盘、转盘机构和摆臂机构，

十字模组包括平行于工作台的X轴模组和Z轴模组，X轴模组垂直于Z轴模组且可移动的设置在Z轴模组上，定位板与工作台平行且可移动的设置在X轴模组上，Z轴模组的端部设有Z轴伺服电机，X轴模组的端部设有X轴伺服电机，摆料盘设置在定位板上；

转盘机构包括定位工装、联轴器、减速箱和转盘伺服电机，转盘伺服电机的下端固定设置在工作台上，转盘伺服电机的上端设有减速箱，减速箱的一侧设有联轴器，减速箱的上端设有用于安装汽车启动机刷架的定位工装；

摆臂机构包括Y轴伺服电机、支撑架、取料装置和Y轴模组，支撑架包括一个平行于工作台的横梁，横梁的两端分别设有垂直于工作台的竖梁，竖梁的上端与横梁相连接，竖梁的下端与工作台相连接，横梁上垂直设有Y轴模组，Y轴模组的上端设有Y轴伺服电机，Y轴模组上可移动的设有摆臂旋转气缸，摆臂旋转气缸的轴垂直于工作台向下设置，摆臂旋转气缸轴上垂直设有取料安装臂，取料安装臂的两端分别设有取料装置，取料装置包括取料旋转装置和取料主体，取料旋转装置设置在取料主体的上端，取料主体的内部设有与取料旋转装置轴相连接的偏心轮，偏心轮的下侧设有与工作台相垂直的圆形筒体，圆形筒体的上端与偏心轮的轴心相连接，圆形筒体上端内部设有弹簧，圆形筒体的下端设有环形端面，圆形筒体下端内部设有的开口销，开口销的上端与弹簧相接触，开口销上端的直径大于环形端面的内径，开口销的下端直径小于环形端面内径且伸出环形端面设置，偏心轮的边缘设有与工作台相垂直的旋转拨针，旋转拨针上端为圆筒形，内部设有拨针弹簧，旋转拨针下端可伸缩的设有顶针，顶针的上端与拨针弹簧相接触，旋转拨针为偏心轮的内切圆，旋转拨针的长度大于开口销下端与偏心轮下侧之间的距离。

2.根据权利要求1所述的汽车启动机刷架总成弹簧安装机，其特征在于：所述摆臂机构还包括定位臂、定位销和定位气缸，定位臂平行于取料安装臂设置，定位臂的下侧与取料旋转装置前侧相连接，定位臂的两端下侧垂直设有定位销，定位销的下端与取料安装臂的上侧相接触，定位臂的两端上侧设有定位气缸。

3.根据权利要求1所述的汽车启动机刷架总成弹簧安装机，其特征在于：所述取料主体的上端设有固定支架，固定支架的上端与取料旋转装置相连接，固定支架的下端与取料主体相连接，取料旋转装置的轴穿过固定支架设置。

4.根据权利要求3所述的汽车启动机刷架总成弹簧安装机，其特征在于：所述固定支架包括两个长方形侧边，固定支架的一个侧边中部设有与取料安装臂相连接的两个固定孔。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的汽车启动机刷架总成弹簧安装机，其特征在于：摆料盘上间隔均布设有多个防错位定位销和开口定位销，所述防错位定位销为垂直于摆料盘的圆柱形筒体，所述开口定位销为两个相对且间隔设置的半圆形筒体，两个半圆形筒体之间的距离等于开口销开口的宽度。

6.根据权利要求5所述的汽车启动机刷架总成弹簧安装机，其特征在于：所述十字模组还包括传感器，所述传感器设置在工作台上。

7.根据权利要求6所述的汽车启动机刷架总成弹簧安装机，其特征在于：所述工作台的前端还设有两个启动开关和一个急停开关，两个启动开关分别设置在急停开关的两端，启动开关、急停开关分别与电源开关相连接。

8.根据权利要求7所述的汽车启动机刷架总成弹簧安装机，其特征在于：所述汽车启动机刷架总成弹簧安装机还包括PLC控制系统和触摸屏，在工作台上垂直设有立柱，立柱的上端设有PLC控制系统和触摸屏。

9.根据权利要求1所述的汽车启动机刷架总成弹簧安装机，其特征在于：所述旋转拨针与圆形筒体外切。

10.根据权利要求4所述的汽车启动机刷架总成弹簧安装机，其特征在于：所述固定支架内部由上至下依次设有联轴器、锁紧螺母和轴承。