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    O型圈的組裝--閥體非標組裝設備分析
    時間:2020/11/10 3:46:00 來源: 作者: 點擊: 次

    說在前面的話:轉眼間,認真開始做這個公眾號已經快兩個月了,來到這里的朋友也越來越多,大家的每一次留言,每一次后臺的消息,我都有看,在自身價值得以實現的同時,真的也非常感謝大家對我的鼓勵。衷心的希望以后在“每次一例”這個公眾號平臺上,可以和大家一起學習、一起進步,我也會時刻督促自己不忘初心,堅持出有質量、有態度的設備或機構分析文章,最后還是要感謝大家對我的支持。


    回歸主題,上一次的文章分析了USB接頭組裝機,這幾天又找到了一個優質的非標組裝設備,所以決定分析一下它。

    看到標題,我想大家也大概知道這個設備的功能了,先來看一下整體軸測圖:


    然后,還是來看一下這么一個非標組裝設備,它組裝的到底是什么產品:



    從圖中可以看到,這個設備組裝的產品是閥體,它是由連接件、O型圈、閥體件、塑膠件組成的,在設備中,以上配件的組裝順序如下:

    1、先將塑膠件裝在閥體件上;

    2、再將連接件裝在閥體件上;

    3、最后把O型圈套在閥體件上。

    再說回到設備上,根據上面產品的組裝順序,還是把設備分成幾個工序來分析,去掉外面的罩殼后:



    看著上圖,我們來大概介紹一下整個組裝設備:


    1、可以看到上圖中間有一個圓盤,所以設備整體采用的是轉盤組裝的方式,而轉盤的驅動方式還是凸輪分割器(有沒有發現凸輪分割器在組裝領域的出鏡率挺高的,哈哈哈),而關于凸輪分割器,之前在USB接頭組裝設備分析文章中比較詳細的介紹過了,有興趣的可以找到那篇文章看一下,這里就不再啰嗦了;

    2、閥體件和塑膠件組裝工序是用來把閥體件和塑膠件組裝到一起的,組裝完成后,放到轉盤上;

    3、接著,經過連接件裝入工序,將連接件裝配到閥體上;再經過壓裝工序,把連接件壓結實;

    4、裝入連接件的半成品,經過O型圈裝入工序,將O型圈套在閥體上,這樣一個成品就算完成了;

    5、最后到下料工序,將組裝完成的產品下料。


    理一下上面提到的幾個工序:

    工序一:閥體件和塑膠件組裝工序

    工序二:連接件裝入工序工序三:連接件壓裝工序工序四:O型圈裝入工序工序五:下料工序


    No.1

    在分析這些工序之前,先來看一下整個設備的機架部分:


    對于設備機架,主要說幾點設計時候需要注意的地方:

    1、如果要把電控板布置在機架里,要考慮電氣件的散熱,也就是做好通風,合理的布置散熱風扇的位置。從這個設備就可以看到:在電控板安裝位置的兩側分別設置一個風扇進氣口和一個出氣口,這樣就可以保證空氣的流通;

    2、設計機架門時,上下要各留2-3mm的間隙;設計機架封板時,四周各留1-1.5mm間隙,有很多新手在設計的時候不會考慮那么多,導致設備做回廠里后,門開不了,或者封板裝不進去;

    3、一般的機架上面都需要安裝一塊板,用來安裝其他的機構,而焊接的機架很難保證上面安裝面的平面度,所以就可以采用上圖中的方法:在機架上各個位置布置幾個墊塊,焊接完成后,退火,再將幾個墊塊加工成一個平面;

    4、一般將電控板放置在機架中的設備,都需要在設備的外面設置一個主控開關,方便上電;同時如果用到氣動元件,還可以在設備外側布置空氣過濾器,方便調節氣壓。

    以上四點,算是我個人的一點小總結。到現在還記得當初設計的第一款設備,機架上面沒有采用加墊塊的方式,然后焊接出來、退火后,那個變形就有點不能看了,最后又不得不按照上面的那種方式重新搞了一下。

    關于機架,要說的大概就這么多,如果有遺漏的,歡迎大家在評論區補充。

    下面就開始分析工序了。


    No.2

    工序一:閥體件和塑膠件組裝工序


    將這個工序分成了3個機構,接下來依次分析一下這些機構。

    一、閥體件上料機構


    1) 振動盤可以將閥體件按照固定的狀態震出來;

    2) 而振動盤一般都要搭配直線振動器使用,直線振動器的作用是將從振動盤震出來的零件往前震動;

    3) 傳感器的作用是檢測還有沒有料,用來提醒人工進行上料;

    4) 震出來的零件到達停料機構后,由取料機構取出來,等待閥體件和塑膠件組裝機構抓取。


    1、再來分析一下停料機構的原理


    這個機構的工作步驟如下:

    1) 隨著直線振動器的震動,閥體件到達擋料塊處,這時傳感器檢測到料,取料機構進行取料;

    2) 阻料氣缸下壓,擋住第二個閥體件前進;

    3) 取料機構夾住第一個閥體件,往前拉,這時會將擋料塊頂開,繞著旋轉軸孔旋轉(注:在上蓋和擋料塊之間,也就是彈簧孔里有一個彈簧,只是模型里沒有顯示出來);

    4) 閥體件被取出后,因為彈簧的作用,擋料塊恢復原位,阻料氣缸縮回,后面的閥體件繼續前進,到達擋料塊處;

    5) 重復以上過程。


    2、取料機構


    先來分析一下末端夾爪:

    首先要知道的是:左右夾爪上各有一個長圓孔,且是對稱的(見上圖);銷軸孔和長圓孔之間有一個銷軸穿過;推桿可以沿著滑動支架上下運動;兩個夾爪可以沿著滑動支架左右運動。

    所以末端夾爪的工作原理是這樣的:

    1)夾爪氣缸推動推桿向上/向下;

    2)銷軸在夾爪的長圓孔內滑動,從而帶動夾爪左右運動,實現夾緊/松開的動作。


    整個取料機構的工作步驟如下:

    1)筆形氣缸縮回,將夾爪移動到取料位置,夾取閥體件;

    2)筆形氣缸推出,將閥體件拉出來,等待閥體件和塑膠件組裝機構抓取。


    二、塑膠件上料機構


    先說一下這個工序中各個機構的作用:

    1) 振動盤、直線振動器、傳感器:這三個零件的作用在前面閥體件上料機構中已經說過了,所以這里就不再啰嗦一遍了;

    2) 末端驅動機構:它的作用是實現塑膠件在末端的精確步進式送料;

    3) 涂油機構:在塑膠件上涂油,方便安裝到閥體件上。

    再來分析一下其中的末端驅動機構和涂油機構


    1、末端驅動機構


    直接來說一下這個機構的工作步驟:

    1)隨著直線振動器的震動,塑膠件在蓋板下前進(蓋板的作用是為了防止塑膠件出現堆疊現象);

    2)到達驅動盤上方時,伺服/步進電機帶動驅動盤旋轉,從而帶動塑膠件實現精確步進式前進;(注:這個位置其實也可以用輸送帶)

    3)在經過涂油工位的時候,由涂油機構對塑膠件進行涂油;

    4)最后到達末端停止位,等待閥體件和塑膠件組裝機構抓取。


    然后是移動蓋板機構:

    我們可以看到,在涂油工位的前后都有蓋板,作用在前面也說了,就是為了防止塑膠件堆疊,所以,其實在涂油工位上也是有蓋板的。

    首先要知道的是:在擋塊-1和擋塊-2之間應該是有一個彈簧的,模型上沒有顯示出來。工作原理如下:

    ① 在涂油機構沒有涂油時,由于彈簧的作用,蓋板處在涂油工位上;

    ② 而當涂油機構進行涂油時,會頂開擋塊-1,同時也會將涂油工位上的蓋板頂開;

    ③ 涂油完成后,蓋板又恢復原位。


    2、涂油機構


    機構工作步驟如下:

    1)首先,升降氣缸和伸縮氣缸配合將涂油塊放到油盤中浸油(此時末端氣缸處于縮回狀態);

    2)浸油后,升降氣缸帶動整個機構向上;到位后,伸縮氣缸伸出,此時涂油塊從刮油滾輪上經過,將油涂均勻;

    3)伸縮氣缸到位后,末端氣缸下壓,滑塊和涂油塊沿著固定塊內的滑槽向下,將油涂在塑膠件上。


    三、閥體件和塑膠件組裝機構


    從上面的圖,我們可以看到這個機構有點復雜,所以就有點亂,我把這個機構再分成四個,分別是:閥體件機械手、塑膠件機械手、閥體件和塑膠件裝配機構、裝配體上料機構。


    1、閥體件機械手、塑膠件機械手、閥體件和塑膠件裝配機構


    上圖中,我把兩個機械手和相關的機構分開截取了圖片,實際上裝配機械手和裝配位置是需要配合的,具體怎么配合,這個后面會說到。

    首先,介紹一下上面圖中的機構:

    1)閥體件取料機構:

    就是上面分析過的閥體件上料機構的取料機構;


    2)塑膠件末端停止位:

    就是上面分析過的塑膠件上料機構的末端停止位;


    3)閥體件機械手和塑膠件機械手:

    這兩個機械手的運動原理其實是一樣,都是通過兩個氣缸帶動末端兩個夾爪實現上下和左右運動;

    4)旋轉機構:

    它的作用是將塑膠件旋轉90°,以便后面裝配到閥體件上;


    工作原理如下:


    塑膠件機械手將塑膠件放到治具座上 → 這時氣缸伸出,推動齒條 → 齒條帶動齒輪旋轉 → 從而使治具座和塑膠件也跟著旋轉90°。(注:限位塊上的孔是安裝了油壓緩沖器的,只是模型沒有顯示出來,作用就是為了旋轉限位)

    5)裝配機械手和裝配位置


    裝配位置:這個機構可以夾住閥體件,然后在這個位置裝入塑膠件,它的工作原理其實和閥體件取料機構是一樣的,前面已經分析過了,所以這里就不再細說了;

    關于前/后限位和上限位,這里想多嘴說一句,我們都知道氣缸其實是有限位的,這里之所以再加上外置限位,一是為了緩沖,二是為了方便調節氣缸到位的位置,所以建議大家在用到這種工況的時候,也可以使用這樣的限位。


    再來說一下這兩個機構的工作順序:

    → 閥體件機械手將閥體件放到裝配位置上,然后夾;

    → 塑膠件機械手將塑膠件放到放料位置上,伸縮氣缸推動裝配機械手向前;

    → 塑膠件到達閥體件內,然后頂料氣缸將塑膠件頂起,裝在閥體件上。

    以上就是閥體件和塑膠件的裝配順序。


    1)-5)這幾個機構都介紹完了,再來說一下它們的工作順序:

    → 閥體件機械手從取料機構上夾取閥體件,同時從裝配位置上夾取閥體件和塑膠件裝配體;

    然后,將閥體件放到裝配位置上;同時將閥體件和塑膠件裝配體移動到其他位置,等待裝配體上料機構抓取。

    → 塑膠件機械手從末端停止位夾取塑膠件,同時從旋轉機構上夾取旋轉90°后的塑膠件;

    然后,將未旋轉的塑膠件放到旋轉機構上,同時將旋轉90°的塑膠件放到裝配機械手上;

    → 最后由裝配機械手和裝配位置配合,將塑膠件裝在閥體件上。


    2、裝配體上料機構


    還是先說一下這個機構的工作順序:

    → 過渡夾爪從閥體件機械手夾爪氣缸上夾取工件,然后由機構帶動旋轉90°;

    → 上料機械手夾爪氣缸再從過渡夾爪上,夾取工件,放到最開始說到的圓形轉盤上。


    下面再來分析一下部分機構的工作原理:

    1)過渡夾爪是怎么旋轉的

    首先,我們要知道的是:推桿上的銷軸孔和連接板上的長圓孔,通過一個銷軸穿過;推桿可以在固定塊兩側的槽內滑動;連接板和過渡夾爪是連接的。


    所以這個機構的工作原理是這樣的:

    伸縮氣缸推動推桿向前 → 在銷軸的作用下,使得連接板繞著旋轉軸旋轉 → 從而使過渡夾爪也跟著進行旋轉。

    呼~機構最復雜的工序一終于分析完了,大家和我一起加油,把后面的堅持看完。


    No.3

    工序二:連接件裝入工序


    一、先來說一下各個機構的作用:

    1、振動盤和直線振動器:關于這兩個機構的作用在前面已經提過了,所以這里就不再說了;

    2、連接件機械手:作用是為了將連接件從上料處,拿到轉盤的治具上;

    3、蓋板:位于連接件上方,防止連接件在運動時出現傾斜和堆疊現象;

    4、旋轉蓋板:旋轉蓋板可以繞著旋轉軸旋轉;它的作用是為了防止上料處的連接件出現傾斜和堆疊現象,但是在頂桿頂起工件時,又需要避讓位置,所以它做成了可旋轉的。(注:旋轉蓋板和固定塊之間是有彈簧的,用于將旋轉蓋板恢復原位,只是模型上沒有顯示出來)

    5、頂桿:可以看到頂桿中心是做了連接件仿形的中心孔的,是為了將連接件頂起來時,可以精準定位。

    二、這個工序的工作步驟:

    1、隨著直線振動器的震動,連接器到達末端上料位置;

    2、升降氣缸頂出,帶動頂桿將連接件頂出;(連接件頂出后,兩側的旋轉蓋板在彈簧作用下恢復原位)

    3、到位后,連接件機械手從頂桿上將工件取下,放到轉盤的治具上。

    三、這個工序的一個缺點以及解決辦法

    這個工序中的一個機構存在一個致命的缺點,見下圖:

    當頂桿向上頂連接件時,倒數第二個連接件會繼續往前運動,這就會導致頂桿在向上的過程中刮到倒數第二個連接件。


    要解決這個問題,可以這樣:

    將頂桿外徑和連接件臺階外徑做成一樣大;然后將頂桿中心孔的仿形做大,保證頂桿在頂到上圖的位置時,再將連接件頂起來(注:需要在頂桿兩側銑如圖的扁方,為連接件機械手的夾爪避讓位置)。


    No.4

    工序三:連接件壓裝工序


    這個工序很簡單,就是通過壓裝氣缸將連接件和閥體件壓結實。


    No.5

    工序四:O型圈裝入工序


    把這個工序分為了三個機構:O型圈上料機構、O型圈機械手、過渡機構


    我們先來分析一下這些機構,然后再看一下它們之間是怎么工作的。


    一、機構原理

    1、O型圈上料機構

    這個機構的工作步驟如下:

    1) 振動盤將O型圈送到停止位;

    2) 然后推料氣缸帶動推料塊,將停止位的O型圈推到導料孔中;

    3) O型圈落到導料柱上后(上圖右側可以看到O型圈的位置),然后導料柱升起等待O型圈機械手取料。


    2、過渡機構


    1)可以看到上圖右側的四個刮料爪,它們的作用是帶動O型圈在料柱上移動;

    2)油槽的作用是當刮料爪將O型圈刮到下面時,將O型圈上浸油。


    3、O型圈機械手


    1)整個機械手的運動就是通過升降/伸縮氣缸實現上/下、左/右運動;

    2)可以看到:接料柱是連接在固定板上的;放料柱和連接桿通過銷軸穿過銷軸孔連接,然后銷軸又可以在接料柱上的長圓槽內滑動。根據以上的連接關系可以得出:當放料氣缸伸縮時,放料柱可以在接料柱上滑動,這個功能的作用是將接料柱上的O型圈推到閥體件上,這個后面會說到。

    下面就來說說O型圈機械手具體是怎么取料、放料的。


    二、機構工作原理


    首先來看一下工作順序:

    → 取料柱從O型圈上料機構上取料;同時放料機構從過渡機構上取料;→ O型圈機械手將取料柱移動到過渡機構處;同時將放料機構移動到閥體件處;

    → 取料柱將O型圈放到過渡機構上;同時放料機構將O型圈放到閥體件上;

    → 重復以上動作。

    再來看一下具體是怎么取料的:


    1、取料柱從O型圈上料機構取料的原理


    先解釋一下導向柱和導料柱的工作關系:

    導向柱的限位銷可以在導料柱的長圓槽內滑動;且在導向柱的下面,也就是彈簧孔中有一個彈簧,模型上沒有顯示出來。

    所以,取料柱的取料原理如下:

    1) O型圈上料機構將O型圈推到導料柱上后,導料柱向上;

    2) 這時,取料柱下壓,接觸到導向柱后,將導向柱往下壓,直到取料柱插入導料柱中,這時O型圈已經到了取料柱上面;

    3) 取料柱縮回,O型圈就被轉移到了取料柱上。


    2、取料柱將O型圈放到過渡機構上的原理


    工作步驟如下:

    1) O型圈機械手將取料柱移動到過渡機構上,然后下壓(狀態見左圖);

    2) 夾爪氣缸夾緊,然后往下,這時刮料爪會帶著O型圈向下,將O型圈刮到料柱上(狀態見右圖);

    3) 這樣,O型圈就被移動到了過渡機構上。


    3、放料機構從過渡機構上取料的原理


    工作步驟如下:

    1) O型圈機械手將放料機構移動到過渡機構上,然后下壓(狀態見左圖);

    2) 夾爪氣缸往上,刮料爪將O型圈帶到放料機構上(狀態見右圖);

    3) 然后夾爪氣缸松開;放料機構向上。


    4、放料機構將O型圈放到閥體件上的原理


    工作步驟如下:

    1) O型圈機械手將放料機構移動到閥體件上,然后下壓(狀態見左圖);

    2) 放料氣缸下壓,帶動放料柱向下,將O型圈從接料柱上推到閥體件上;

    3) 這樣O型圈的上料就算是完成了。


    No.6

    工序五:下料工序


    關于機械手怎么工作的,我想這里就不用多說了,這里說一下阻料氣缸的作用:可以看到在機械手的下面有一個抽檢盒,正常情況下機械手下料到其他機構上;而當人工按下抽檢按鈕的時候,阻料氣缸推出阻料塊,機械手在移動時會被阻料塊擋住,這時機械手就可以將閥體件放到抽檢盒中。

    OK,以上就是整個閥體非標組裝設備的分析,還是那句話,如果有沒說到的或者說錯的地方,歡迎大家補充指正。

    按照慣例,我把三維模型打包放在公眾號里,大家回復:O型圈,就可以拿到下載鏈接了。

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