行星齒輪組件自動組裝機

賈英來

（中國重汽大同齒輪公司， 山西 大同 037305）

引言

在變速箱裝配中，行星變速機構中的5組行星齒輪組件在裝入行星機構之前需由人工組裝，組裝的難點在于行星齒輪內孔的兩排24粒圓柱滾子的裝填。本組裝機是基于對行星齒輪及其內孔的上下兩排共24粒圓柱滾子及3個小墊片、2個大墊片的自動裝配。人工只需要將散亂的圓柱滾子放入排序機構，將行星齒輪、5個墊片放入各自的儲料倉（筒）內即可，按動自動裝配機循環按紐，機器即可自動進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間約16 s，是人工組裝的1.5倍，只需1人即可完成生產節拍要求。行星齒輪組件組裝機由機械系統、氣動系統、電氣系統組成[1]。

1 行星齒輪組件組裝機的構成

1）自動排序機構，能夠對散亂無序的圓柱滾子進行自動排序的裝置；

2）定量分送機構，能夠將排序后的一列圓柱滾子變成等量的兩列或兩列以上的裝置；

3）自動裝填機構，能夠將排序后的圓柱滾子裝填到行星齒輪內孔里的裝置；

4）行星齒輪定位機構，裝填圓柱滾子時對行星齒輪進行定位的裝置；

5）行星齒輪儲送料倉，具有儲存行星齒輪、料倉間歇轉位以及逐個抬升行星齒輪的送料功能；

6）墊片儲、送料及齒輪定位機構，5個大小墊片的儲料和送料機構和行星齒輪定位裝置；

7）裝配工位的間歇傳送機構，將各工位部裝后的行星齒輪組件移送到下一工位。

2 行星齒輪組裝機的組裝過程

如圖1，行星齒輪組件結構圖。組裝過程分為8步，組裝順序從序號1—8。

首先由人工將適量的圓柱滾子放入圓柱滾子自動排序送料裝置的料倉內，將56個行星齒輪放入行星齒輪料倉，將裝配所需的5個墊片分別放入墊片儲料筒中，按動循環按紐開始組裝，隨時將組裝好的組件移開，并適時補充料倉、料筒中零件即可[2]。

圖1 行星齒輪組件

3 行星齒輪組裝機的結構和工作原理

行星齒輪組件組裝機由7個機械機構構成，可歸納為4個工作單元，按順序完成4個單元的動作即可完成一個行星齒輪組件組裝。4個單元的工作過程簡述如下：

3.1 Ⅰ單元

如下頁2圖所示，Ⅰ單元是由行星齒輪儲料倉、料倉轉位機構、行星齒輪逐級抬升送料機構組成。

工作過程：行星齒輪料倉可以料倉儲料情況自動轉位并逐級抬升行星齒輪到裝配預備工位等待3單元送料機構推送到組裝工位（輸送帶上）：

齒輪料倉設計為圓形分布的8個分料倉，每個分料倉可垂直儲存7個行星齒輪，在料倉清空并轉到非工作位置后，即可補充料倉。

齒輪料倉轉位機構是由往復運動的氣缸、返回式轉位棘爪和到位彈性定位鎖組成。分料倉轉到工作位置時其下端的逐級抬升機構即可對行星齒輪向上抬升到送料位置由另外的送料機構將行星齒輪推送到組裝工位。逐級抬升機構是由全行程返回氣缸、逐級抬升氣缸和上升鎖止氣缸以及返回式棘爪、復位彈簧、返回擋鐵和抬升高度控制桿等組成（如圖2所示）。當抬升到設計最高位后，抬升鎖止氣缸帶動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返回至初始位置，待行星齒輪料倉轉到下一位置后逐級抬升機構重復上述動作，循環往復。

圖2 行星齒輪儲料倉（Ⅰ單元）

3.2 Ⅱ單元

如圖3所示：Ⅱ單元由圓柱滾子排序機構、定量分送料機構、圓柱滾子裝填機構組成[3]，其工作過程如下：

1）如圖3所示，首先由手工將散亂無序的圓柱滾子倒入自動排序機構的料槽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按正確位置順利地沿著滑槽滑下，一部分無序的圓柱滾子在下滑過程中，被無序料回送板3回送到料槽內，等待再次被喂料板2推升送料。與此同時無序送料板3回送無序料的過程中會有一部分無序料被無序料回送板前端的導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，落入接料器內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構的料槽內。如此循環往復圓柱滾子由無序狀態到有序的被送入圓柱滾子定量分送機構的料槽內。

圖3 圓柱滾子自動排序機構（Ⅱ單元）

2）如圖4所示，經排序后的圓柱滾子沿送料槽送至定量分送機構，定量分送機構將一列排序后的圓柱滾子按設定的數量分成兩列分別推送到圓柱滾子自動裝填機構工位1、工位內。定量分送料裝置工作原理如圖4所示，圓柱滾子由料槽14進入兩段長度相同的料槽13，到位開關9發訊后，料槽13各自繞轉軸3、8轉動到料槽12的（水平）位置分別與料槽2、6對接，在各自的推料頭的作用下推入自動裝填裝置1、5的滾子腔體內（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又轉回到與料槽14對接的位置等待下次送料[4]。

圖4 圓柱滾子定量分送機構

3）如下頁圖5所示，圓柱滾子被定量分送機構分別送到圓柱滾子自動裝配機構后等待3單元的齒輪定位機構將齒輪與圓柱滾子自動裝配裝置對中定位后完成裝填動作。圓柱滾子自動裝填機構分為下排和上排裝填機構，裝填下排滾子時滾子移動距離長，滾子中心軸隨壓環向下移動一段距離后壓環繼續向下直至滾子脫離中心軸，落到下頁圖5所示位置，作用是護送滾子向下移動一段距離，確保滾子不會散開。裝填上排滾子時滾子移動距離短，不需要護送動作，所以滾子中心軸是固定不動的。

圖5 圓柱滾子動裝配機構

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構；3、5工位行星齒輪定位、圓柱滾子送料托板機構和4工位墊片送料機構組成的。

圖6 墊片、齒輪送料及定位機構（Ⅲ單元）俯視圖

工作過程：Ⅰ單元齒輪料倉的行星齒輪在逐級抬升氣缸作用下抬升至送料位置發出到位信號給“1、2、6、7工位墊片和2工位齒輪送料機構”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 1、2、6、7工位墊片被推送到傳送帶上或行星齒輪內孔中。與此同時“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構”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孔里，對3、5工位的行星齒輪進行定位并將兩個工位的圓柱滾子送料托板打開，這時2單元的圓柱滾子自動裝填機構將圓柱滾子裝填到行星齒輪內孔，待Ⅱ單元的圓柱滾子裝填動作完成后，“3、5工位行星齒輪定位、圓柱滾子送料托板機構和4工位墊片送料機構”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個組裝工位移送的工作過程：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ單元按程序要求完成一個工作循環后，Ⅳ單元將各個組裝工位的部裝件移送到下一個工位進行部裝，經過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構（Ⅳ單元）

4 氣動系統簡述

行星齒輪組件組裝機由壓縮空氣作為動力，動力執行元件全部為內置磁環緩沖氣缸，外部安裝磁性開關，便于電氣控制信號的輸出使用氣動控制使整機結構簡單成本低。

5 組裝機的作用效果與改進

行星齒輪組裝機使用簡單，在開機前只需將各料倉按要求放入，檢查各工位狀態正常，即可開機自動組裝，在組裝過程中要及時補充各料倉儲料。各料倉設有報警裝置對材料消耗情況進行報警提示操作者及時補充材料或停止組裝。行星齒輪成品組件被移送到傳送帶末端時限位開關觸發機器自動停止，人工移開后機器自動恢復運行。

現在組裝機每16 s可組裝一件，是人工組裝效率的1.5倍，但仍有很大的改進空間，下一步我們將對其進行全面的優化改進，使組裝效率縮短至10 s或更短的時間，加大儲料倉減少人工放料次數，延長傳送帶長度使成品組件工位達到5個減少人工取走成品的次數，這樣就可以擺放在裝配線內使行星齒輪組件的組裝由專人集中部裝變為自動組裝隨裝隨取。