一种活塞自动装配机器人以及装配方法

本发明涉及活塞装配技术，具体是涉及一种活塞销自动装配机器人以及装配方法。

背景技术：

活塞是汽车发动机的“心脏”，承受交变的机械负荷和热负荷，是发动机中工作条件最恶劣的关键零部件之一，活塞的功用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转，活塞顶部还是燃烧室的组成部分；

活塞包括活塞头和活塞杆，两者之间通过活塞销组装连接，传统的活塞主要依靠人工操作，组装效率比较低下，在组装的过程中，活塞销压入的深度不好控制，经常出现活塞销安装过深的情况。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，提供一种活塞自动装配机器人以及装配方法，能够实现对活塞的自动装配，解决了人工操作效率低下。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种活塞自动装配机器人，活塞包括活塞头、活塞杆和活塞销，活塞头上设置有第一连接孔，活塞杆上具有第二连接孔，活塞销插在第一连接孔和第二连接孔中以实现活塞杆与活塞头的铰接，其特征在于，所述机器人包括：

机架，包括水平放置的安装板和设置在安装板的下表面上的多个支撑腿，支撑腿对安装板进行支撑；

活塞头上料机构，设置在机架上，用于对待装配的活塞头上料到装配工位处；

活塞杆上料机构，设置在机架上，用于将待装配的活塞杆上料到装配工位处并将所述活塞杆的设置有第二连接孔的一端插入到处于装配工位的活塞头中且将第一连接孔与第二连接孔对齐；

活塞销上料机构，设置在机架上，用于将活塞销上料到装配工位处并将活塞销插入到处于装配工位处的第一连接孔和第二连接孔中。

优选地，活塞头上料机构包括：

底部框架，设置在机架上且位于安装板的下方；

第一气缸，其缸体设置在底部框架的底部，气缸杆竖直向上延伸且从底部框架的顶部穿出；

顶升板，水平设置在第一气缸的气缸杆的上端端面上，其下表面设置有两竖直延伸的导向杆，底部中空架的顶部开设有供每个导向杆穿过的限位穿孔；

第一电机，其壳体设置在顶升板的上表面，其输出端为一圆盘，设置在其壳体的上方；

承载筒，设置在圆盘的上表面且其轴线与所述圆盘的旋转轴线共线；

放置盘，可拆卸地设置在所述承载筒的上端面，放置盘的轴线与所述承载筒的轴线共线；

第一夹块，具有两个，设置在放置盘的上表面且相对于放置盘的轴线相对设置，两第一夹块能够做相向或者背离运动以初步夹紧或者松开所述活塞头；

在所述安装板上对应承载筒的位置处设置有圆形通孔，所述圆形通孔的直径大于承载筒的直径以使得位于放置盘上的活塞头能够从安装板的上方露出。

优选地，在所述承载筒内设置有第一夹爪气缸，其缸体设置在所述圆盘的上表面，其夹爪朝上伸出，在所述放置盘上设置有两滑槽，两所述滑槽沿着所述第一夹块的滑动方向延伸且相对于所述放置盘的轴线对称设置，第一夹爪气缸的两夹爪分别穿过对应的滑槽与对应的第一夹块连接。

优选地，所述活塞杆上料机构包括：

支撑板，其宽度方向竖向延伸，长度方向水平延伸，支撑在机架上且位于安装板的正上方；

同步轮，具有两个，分别设置在支撑板的沿长度方向的两端，两同步轮通过同步带传动连接；

第二滑轨，具有两个，设置在支撑板上，两第二滑轨上下排列且均沿着所述支撑板的长度方向延伸；

移料板，移料板上设置有两第二滑块，两第二滑块分别与两第二滑轨滑动配合，并且所述移料板通过固定夹板与同步带传动连接；

第四气缸，其缸体设置在移料板上，其气缸杆朝下延伸；

第二夹爪气缸，其缸体设置在第四气缸的气缸杆的下端，其夹爪朝下设置，用于对活塞杆进行夹持。

优选地，所述机器人还包括定位机构，所述定位机构包括：

顶部矩形框架，嵌在安装板上；

第一滑轨，具有两个，设置在顶部矩形框架内，两第一滑轨沿着垂直于夹持在第二夹爪气缸上的活塞杆的第二连接孔的轴线的水平方向布置；

往复平板，在其下表面设置有多个第一滑块，多个第一滑块分别与两第一滑轨滑动配合；

对准传感器，设置在所述往复平板上，其检测端的检测方向朝向所述圆形通孔的方向，且检测方向平行于夹持在第二夹爪气缸上的活塞杆的第二连接孔的轴线方向，用于检测位于装配工位处的活塞头的第一连接孔是否到位以及检测第一连接孔和第二连接孔是否对齐。

优选地，所述活塞销上料机构包括：

进给座，设置在所述安装板的上表面，在其上形成有通孔和开口朝上的暂存腔，所述通孔的轴线与到位后的第一连接孔和第二连接孔的轴线共线，所述通孔的直径与所述活塞销的直径相当，所述暂存腔的位于穿过所述通孔的轴线的第一竖向平面的两侧的两侧面为斜面，且两斜面从上到下逐渐靠近，所述暂存腔在下端与所述通孔连通；

第五气缸，设置在机架上且相对于进给座位于与圆形通孔相反的一侧，其气缸杆的轴线与所述通孔的轴线共线，当气缸杆伸出时，能够将通孔中的活塞销推入到第一连接孔和第二连接孔中，所述第五气缸的气缸杆在缩回时，活塞销能够从暂存腔顺利地进入到所述通孔中，所述暂存腔沿通孔的轴线方向上的尺寸与所述活塞销的长度相当。

优选地，所述活塞销上料机构还包括：

储料盒，具有内部空间，用于存储待装配的活塞销，所述内部空间沿着通孔的轴线方向上的尺寸等于或者略大于活塞销的长度，所述活塞销在内部空间中沿着通孔的轴线方向放置，所述储料盒的下端具有下开口，所述下开口允许同时至少一根活塞销通过；

导料盒，呈两端封闭的筒状结构，导料盒的轴线平行于所述通孔的轴线且位于所述第一竖向平面上，导料盒的上侧与所述储料盒的下开口连通，所述导料盒的下侧与所述暂存腔连通；

转盘，可旋转地设置在所述导料盒内，所述转盘与导料盒同轴且转盘的旋转轴线位于所述导料盒的轴线上，在转盘的圆周面上等间距地设置有多个移料槽，所述移料槽的横截面为半圆形，且半圆形的直径等于或者略大于活塞销的直径，移料槽的轴线平行于所述通孔的轴线，所述转盘的直径配置为仅仅允许落入到移料槽中的活塞销能够跟随转盘的转动在导料盒中转动，当所述活塞销移动到所述转盘的轴线的正下方时，活塞销落入到暂存腔内并且同时只能有一个活塞销落入到暂存腔内。

优选地，在所述往复平板上设置有第六气缸，所述第六气缸的缸体固定往复平板上，气缸杆的轴线沿着垂直于所述第一滑轨的水平方向延伸且朝向所述圆形通孔，所述往复平板通过第二气缸驱动，所述第二气缸的缸体固定在安装板的下表面，其气缸杆沿着所述往复平板的移动方向延伸且自由端与所述往复平板连接，当所述第二气缸的气缸杆伸出和缩回时，所述对准传感器和第六气缸的气缸杆交替地与处于装配工位且到位的活塞头的第一连接孔对准。

优选地，所述机器人还包括活塞头夹紧机构，所述活塞头夹紧机构包括设置在所述安装板的上表面的两第二夹块，所述第二夹块相对于所述第一竖直平面对称设置，且能够相互靠近或者远离，两所述第二夹块相互靠近的一端的端面为与活塞头的表面相吻合的弧面。

本发明还提供一种活塞自动装配方法，采用上述机器人，具体包括如下步骤：

步骤一：将待装配的活塞头移动到所述放置盘上；

步骤二：第一夹块将放置盘上的活塞头夹紧；

步骤三：第一气缸的气缸杆向上伸出，活塞头移动到装配工位；

步骤四：对准传感器移动到指定位置，对位于装配工位处的活塞头上的第一连接孔进行检测；

步骤五：如果检测到活塞头上的第一连接孔未到位，第一电机开始旋转，直到第一连接孔到位；

步骤六：在第一连接孔到位后，活塞杆上料机构对活塞杆进行上料，并且通过对准传感器检测第一连接孔与活塞杆上的第二连接孔是否对齐，如果未对齐，活塞杆上料机构调整活塞杆的位置，直到第一连接孔与第二连接孔对齐；

步骤七：将第六气缸移动到所述指定位置，并将其气缸杆伸出；

步骤八：转盘旋转设定角度，使一根活塞销落入到通孔中；

步骤九：第五气缸的气缸杆伸出，将通孔中的活塞销推入到第一连接孔和第二连接孔中；

步骤十：活塞杆移料机构将处于装配工位处的装配好的活塞移出。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

该机器人能够实现活塞的自动装配。

附图说明

图1-3为本发明的整体结构图；

图4为图1中的a处放大图；

图5为图3中的b处放大图；

图6为本发明的局部立体结构图；

图7为本发明的活塞头上料机构的局部立体结构示意图；

图8为本发明的活塞头上料机构的局部分解图；

图9为本发明的活塞销上料机构的局部分解图；

图10为本发明的活塞杆上料机构的局部立体结构图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

参照图1至图10所示，一种活塞自动装配机器人，活塞包括活塞头101、活塞杆102和活塞销103，活塞头101上设置有第一连接孔，活塞杆上具有第二连接孔，活塞销插在第一连接孔和第二连接孔中以实现活塞杆102与活塞头101的铰接，包括：机架1，包括安装板49和设置在安装板49的下表面上的多个支撑腿50，支撑腿50对安装板49进行支撑；活塞头上料机构2，设置在机架1上，用于对待装配的活塞头101上料到装配工位处；活塞头夹紧机构3，设置在机架1上，用于将处于装配工位粗的活塞头夹紧；活塞杆上料机构4，设置在机架1上，用于将待装配的活塞杆102上料到装配工位处并将活塞杆102的待装配的一端插入到活塞头101中且将第一连接孔与第二连接孔对齐；活塞销上料机构5，设置在机架1上，用于将活塞销103上料到装配工位处并将活塞销103插入到第一连接孔和第二连接孔中。

活塞头上料机构2包括：底部框架7，设置在机架1上且位于安装板49的下方；第一气缸8，其缸体设置在底部框架7的底部，气缸杆竖向向上延伸且从底部框架7的顶部穿出；顶升板9，水平设置在第一气缸8的气缸杆的上端端面上，其下表面设置有两竖直延伸的导向杆10，底部中空架7的顶部开设有供每个导向杆10穿过的限位穿孔，通过导向杆10能够提高顶升板9上下移动时的稳定性；第一电机11，其壳体设置在顶升板9的上表面，其输出端为一圆盘，设置在其壳体的上方；承载筒12，设置在所述承载筒12的上表面且其轴线与所述圆盘的旋转轴线共线；放置盘15，可拆卸地设置在所述承载筒12的上端面，放置盘15的轴线与所述承载筒12的轴线共线；第一夹块13，具有两个，设置在放置盘15的上表面且相对于放置盘15的轴线相对设置，两第一夹块13能够做相向或者背离运动以初步夹紧或者松开所述活塞头101。在使用时，将待装配的活塞头101放置在放置盘15的上表面的中间位置，两第一夹块13相向移动，将活塞头101夹紧，第一气缸8的气缸杆伸出，将活塞头101向上移动到高于安装板49的上表面的位置，然后第一电机11旋转，对活塞头101上第一连接孔的朝向进行调整。在所述安装板49上对应承载筒12的位置处设置有圆形通孔51，所述圆形通孔51的直径大于承载筒12和放置盘15的直径，以使得承载筒12和放置盘15能够穿过所述圆形通孔51，进而使活塞头101从安装板49的上表面露出。

进一步，在所述承载筒12内设置有第一夹爪气缸14，其缸体设置在所述圆盘的上表面，其夹爪朝上伸出。在所述放置盘15上设置有两滑槽151，两所述滑槽151沿着所述第一夹块13的滑动方向延伸且相对于所述放置盘15的轴线对称设置，第一夹爪气缸14的两夹爪分别穿过对应的滑槽151与对应的第一夹块13连接，通过第一夹爪气缸14能够带动两第一夹块13来回移动。

进一步，所述活塞上料机构2还包括支撑在机架1上的活塞头输送台16，所述活塞头输送台16用于将活塞头101输送到放置盘15上。所述活塞头输送台16可以采用皮带传输，也可以采用现有技术中的其它方式进行传输。

所述活塞杆上料机构4包括：支撑板26，其宽度方向竖向延伸，长度方向水平延伸，支撑在机架1上且位于安装板49的正上方；同步轮27，具有两个，分别设置在支撑板26的沿长度方向的两端，两同步轮27采用同步带48传动连接；第二滑轨28，具有两个，设置在支撑板26上，两第二滑轨28上下排列且均沿着所述支撑板26的长度方向延伸；移料板29，移料板29上设置有两第二滑块31，两第二滑块31分别与两第二滑轨28滑动配合，并且所述移料板29通过固定夹板30与同步带48传动连接，当同步带48在同步轮27的带动下转动时，能够带动移料板29往复运动；第四气缸31，其缸体设置在移料板29上，其气缸杆朝下延伸；第二夹爪气缸33，其缸体设置在第四气缸31的气缸杆的下端，其夹爪朝下设置，用于对活塞杆102进行夹持。所述活塞杆上料机构4能够带动活塞杆102移动到放置盘15的正上方，将活塞杆102的待装配的一端移动到与位于放置盘15上的活塞头101装配的位置。所述同步轮27由第二电机36驱动。

所述活塞杆上料机构4还包括支撑在机架1上的活塞杆输送台35，用于将活塞杆102输送到第二夹爪气缸33能够夹到的位置处。所述活塞杆输送台35可以采用现有技术。

所述机器人还包括定位机构6，所述定位机构6包括：顶部矩形框架17，嵌在安装板49上；第一滑轨18，具有两个，设置在顶部矩形框架17内，两第一滑轨18沿着垂直于夹持在第二夹爪气缸33上的活塞杆102的第二连接孔的轴线的水平方向布置；往复平板19，在其下表面设置有多个第一滑块20，多个第一滑块20分别与两第一滑轨18滑动配合，以使得往复平板19能够沿着第一滑轨18的布置方向做往复运动；对准传感器22，设置在所述往复平板19上，其检测端的检测方向朝向所述圆形通孔的方向，且检测方向平行于夹持在第二夹爪气缸33上的活塞杆102的第二连接孔的轴线方向，用于检测位于装配工位处的活塞头101的第一连接孔是否到位，当检测到第一连接孔到位后，活塞杆上料机构4带动一个活塞杆102移动到装配工位，对准传感器22再次进行检测以判断第一连接孔和第二连接孔是否对齐，并且在未对齐时进行调整。

所述活塞销上料机构5包括：进给座37，设置在所述安装板49的上表面，在其上形成有通孔和开口朝上的暂存腔39，所述通孔的轴线与到位后的第一连接孔和第二连接孔的轴线共线，所述通孔的直径与所述活塞销的直径相当以保证活塞销能够顺利地通过通过进入到第一连接孔和第二连接孔，所述暂存腔39的位于穿过所述通孔的轴线的第一竖向平面的两侧面为斜面，且两斜面从上到下逐渐靠近，所述暂存腔39在下端与所述通孔连接，当将所述活塞销103沿着通孔的轴线方向放入到暂存腔39内时，会顺着两斜面向下滚动，直到落入到通孔内；第五气缸40，设置在机架1上且相对于进给座37位于与圆形通孔相反的一侧，其气缸杆的轴线与所述通孔的轴线共线，当气缸杆伸出时，能够将通孔中的活塞销103推入到第一连接孔和第二连接孔中以实现活塞头101与活塞杆102的连接，进而完成装配。所述第五气缸40的气缸杆在缩回时，活塞销103能够从暂存腔39顺利地进入到所述通孔中。所述暂存腔39沿通孔的轴线方向上的尺寸与所述活塞销103的长度相当。进一步，在进给座37的靠近圆形通孔的一侧设置有进给管38，所述进给管38的轴线与所述通孔的轴线共线，所述进给管38的内径与所述通孔直径相同，所述进给管38的长度配置为使其远离进给座37的一端尽可能地靠近位于装配工位且到位的活塞头101。

所述活塞销上料机构5还包括：储料盒41，具有内部空间，用于存储待装配的活塞销103，所述内部空间沿着通孔的轴线方向上的尺寸等于或者略大于活塞销103的长度，所述活塞销103在内部空间中沿着通孔的轴线方向放置，所述储料盒41的下端具有下开口，所述下开口允许同时至少一根活塞销通过；导料盒42，呈两端封闭的筒状结构，导料盒42的轴线平行于所述通孔的轴线且位于所述第一竖向平面上，导料盒42的上侧与所述储料盒41的下开口连接以使得储料盒41与导料盒42连通，以使得活塞销在自身重力的作用下能够从储料盒41进入到导料盒42中，所述导料盒42的下侧与所述暂存腔39连通；转盘45，可旋转地设置在所述导料盒42内，所述转盘45与导料盒42同轴且转盘45的旋转轴线位于所述导料盒42的轴线上，在转盘45的圆周面上等间距地设置有多个移料槽46，所述移料槽46的横截面为半圆形，且半圆形的直径等于或者略大于活塞销103的直径，移料槽46的轴线平行于所述通孔的轴线，所述转盘45的直径配置为仅仅允许落入到移料槽46中的活塞销103能够跟随转盘45的转动在导料盒42中转动，当所述活塞销103移动到所述转盘45的轴线的正下方时，活塞销103落入到暂存腔39内并且同时只能有一个活塞销103落入到暂存腔39内。所述转盘45由第三电机47驱动。

进一步，在所述往复平板19上设置有第六气缸23，所述第六气缸23的缸体固定往复平板19上，气缸杆的轴线沿着垂直于所述第一滑轨18的水平方向延伸且朝向所述圆形通孔。所述往复平板19通过第二气缸21驱动，所述第二气缸21的缸体固定在安装板49的下表面，其气缸杆沿着所述往复平板19的移动方向延伸且自由端与所述往复平板19连接。当所述第二气缸21的气缸杆伸出和缩回时，所述对准传感器22和第六气缸23的气缸杆交替地与处于装配工位且到位的活塞头101的第一连接孔对准。当第六气缸23的气缸杆与第一连接孔对准时，第六气缸23的气缸杆伸出，气缸杆的自由端所在的位置配置为当第五气缸40的气缸杆将活塞销103推入到第一连接孔和第二连接孔时且抵靠到第六气缸23伸出的气缸杆的端面上时活塞销103到位，即第六气缸23起到对活塞销103定位的作用。

进一步，活塞头夹紧机构3包括设置在所述安装板49的上表面的两第二夹块25，所述第二夹块25相对于所述第一竖直平面对称设置，且能够相互靠近或者远离，两所述第二夹块25相互靠近的一端的端面为与活塞头101的表面相吻合的弧面，并且在两第二夹块25夹紧活塞头101时，两第二夹块25之间形成有供活塞销103通过的避让通道。两第一夹块13在夹紧活塞头101时，夹持的是活塞头101的下端，由于活塞头101放置到放置盘15上时第一连接孔的位置不确定，因此，两第一夹块13只能夹持在活塞头101的下端，其夹持部分低于第一连接孔，以避免第一夹块13阻挡第一连接孔，在调整好活塞头101的位置处后，再采用第二夹块25将活塞头101进一步夹持活塞头101靠上的部分，能够保证活塞头101的稳定性。两第二夹块25分别由两个第三气缸24驱动。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。