專利名稱：用于活塞頂面及外圓加工的自動(dòng)裝夾定位機(jī)構(gòu)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明具體涉及一種用于活塞頂面及外圓加工的自動(dòng)裝夾定位機(jī)構(gòu)及方法。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)活塞加工基本以手動(dòng)生產(chǎn)模式為主，操作者手動(dòng)裝卸活塞，手動(dòng)檢測(cè)，工序與工序之間的工件周轉(zhuǎn)采用手動(dòng)搬運(yùn)。工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。隨著“用工成本”的增高和“用工荒”的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)活塞加工的自動(dòng)化生產(chǎn)已迫在眉睫，但進(jìn)口自動(dòng)化設(shè)備價(jià)格昂貴，一般企業(yè)無(wú)法承受，而國(guó)內(nèi)目前還沒(méi)有制造出針對(duì)活塞生產(chǎn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線。如圖I所示，目前國(guó)內(nèi)普遍采用以活塞止口定位，將活塞頂面和外圓工序組合，使用拉銷拉緊活 塞銷孔(實(shí)現(xiàn)以活塞銷孔定位)的方式加工活塞的頂面及外圓。手動(dòng)裝夾定位活塞方式不僅勞動(dòng)強(qiáng)度較大，而且存在拉銷掉落和高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中拉銷飛出的安全隱患，采用自動(dòng)化裝夾定位機(jī)構(gòu)可消除此隱患。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明涉及一種用于活塞頂面及外圓加工的自動(dòng)裝夾定位機(jī)構(gòu)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
用于活塞頂面及外圓加工的自動(dòng)裝夾定位機(jī)構(gòu)，包括活塞固定裝置、拉銷、機(jī)械手裝置和卡爪裝置，所述的卡爪裝置一端與機(jī)械手裝置相連，另一端與拉銷配合。所述的卡爪裝置包括卡爪、卡盤和氣缸，所述的卡盤與卡爪相連，所述的氣缸驅(qū)動(dòng)卡盤運(yùn)動(dòng)，所述的卡爪與拉銷配合。所述的機(jī)械手裝置包括機(jī)械手支架、旋轉(zhuǎn)氣缸、取件卡盤和裝件卡盤，所述的旋轉(zhuǎn)氣缸驅(qū)動(dòng)裝件卡盤與取件卡盤，所述的旋轉(zhuǎn)氣缸設(shè)于機(jī)械手支架上。所述的活塞固定裝置包括拉桿、連接盤、止口胎、拉環(huán)，止口胎通過(guò)螺釘固定在連接盤上，拉桿穿過(guò)連接盤的中心孔與拉環(huán)連接。所述的拉環(huán)上設(shè)有防飛緊鎖銷；
所述的拉銷的外壁上設(shè)有垂直導(dǎo)向槽，所述的垂直導(dǎo)向槽的高度只有整個(gè)拉銷高度的
一半;
所述的垂直導(dǎo)向槽的頂部設(shè)有定位鎖緊孔，所述的定位緊鎖孔與防飛緊鎖銷配合。所述的拉銷頂端設(shè)有定位槽，所述的定位槽的形狀為橢圓形。所述的卡爪上設(shè)有定位弧面、限位臺(tái)階和防脫落臺(tái)階，所述的定位弧面與拉銷的定位槽配合，所述的限位臺(tái)階設(shè)于定位弧面的上面，所述的防脫落臺(tái)階設(shè)于定位弧面的下面。用于活塞頂面及外圓加工的自動(dòng)裝夾定位機(jī)構(gòu)的裝夾方法包括如下步驟
第一步機(jī)械手裝置的裝件卡盤將活塞裝到止口胎的止口上；第二步裝件卡盤松開(kāi)活塞，同時(shí)裝件卡盤內(nèi)的彈簧壓板頂住活塞頭部，保證活塞止口緊貼在止口胎的止口上；
第三步穿拉銷氣缸帶動(dòng)拉銷伸出，將拉銷穿入活塞的銷孔內(nèi)；抓拉銷卡盤松開(kāi)拉銷，防飛鎖緊銷將拉銷限制定位鎖緊孔位置，穿拉銷氣缸退回；
第四步拉桿向后移動(dòng)帶動(dòng)拉環(huán)拉緊活塞定位夾緊，同時(shí)防飛鎖緊銷恰好卡進(jìn)拉銷上的定位鎖緊孔內(nèi)，防止活塞高速旋轉(zhuǎn)時(shí)拉銷飛出；
第五步活塞加工完后，機(jī)械手裝置的取件卡盤旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)到位；
第六步穿拉銷氣缸伸出到位，抓拉銷卡盤夾緊拉銷；
第七步拉桿向前移動(dòng)帶動(dòng)拉環(huán)松開(kāi)活塞，防飛鎖緊銷從拉銷的定位鎖緊孔內(nèi)退出； 第八步穿拉銷氣缸退回到位；
第九步機(jī)械手裝置的取件卡盤夾緊活塞頭部，水平移出到位；
第十步機(jī)械手裝置的旋轉(zhuǎn)氣缸旋轉(zhuǎn)180度，將裝件卡盤上的活塞轉(zhuǎn)到主軸止口胎的止口位置，重復(fù)上述動(dòng)作。本發(fā)明的有益效果與手動(dòng)裝夾定位模式相比，本發(fā)明自動(dòng)裝夾定位機(jī)構(gòu)，消除了操作者安裝強(qiáng)度以及活塞夾緊不到位導(dǎo)致的飛銷、掉銷等影響活塞加工精度和操作者人身安全的隱患。機(jī)械手代替操作者裝卸活塞，不僅消除了操作者的安裝強(qiáng)度，而且還大大提高了活塞安裝的精度。


圖I手動(dòng)裝夾定位結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 圖2拉銷結(jié)構(gòu)的三維結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 圖3手動(dòng)裝夾定位結(jié)構(gòu)的剖視圖； 圖4本發(fā)明中拉銷的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 圖5本發(fā)明中拉銷的俯視 圖6本發(fā)明中機(jī)械手裝置、卡爪裝置的結(jié)構(gòu) 圖7本發(fā)明中機(jī)械手裝置、卡爪裝置的結(jié)構(gòu)側(cè)視 圖8本發(fā)明中卡爪與拉銷配合的剖視 圖9自動(dòng)裝夾定位活塞的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 圖10圖9的局部放大 圖中，I拉銷，2防飛槽，3拉桿，4連接盤，5.止口胎，6活塞，7拉環(huán)，8垂直導(dǎo)向槽，9定位鎖緊孔，10定位槽，11限位器，12穿拉銷氣缸，13抓拉銷卡盤，14卡爪，15裝件卡盤，16取件卡盤，17旋轉(zhuǎn)氣缸，18機(jī)械手支架，19限位臺(tái)階，20防滑落臺(tái)階，21定位弧面，22機(jī)械手裝置，23防飛緊鎖銷。

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。從圖I、圖2、圖3中可以看出，手動(dòng)裝夾定位機(jī)構(gòu)主要包括拉桿3，連接盤4，止口胎5，拉銷1，防飛槽2，活塞6，拉環(huán)7。拉銷I上的圓周方向設(shè)有防飛槽2能夠讓拉環(huán)7卡入后，防止拉銷I在活塞6高速旋轉(zhuǎn)時(shí)從活塞6銷孔內(nèi)飛出；拉桿3和拉環(huán)7通過(guò)螺紋連接，向后移動(dòng)可拉緊拉銷1，向前移動(dòng)可松開(kāi)拉銷I ;連接盤4安裝在機(jī)床主軸上，止口胎5安裝在連接盤4上，可通過(guò)更換不同止口胎5來(lái)加工不同的活塞6。加工活塞6頂面及外圓組合工序的手動(dòng)裝夾定位主要?jiǎng)幼魅缦?見(jiàn)圖3)
第一步操作者右手拿活塞6的頭部，將活塞6的止口對(duì)準(zhǔn)止口胎5裝到止口胎5的止
口上；
第二步操作者右手扶住活塞6，同時(shí)右手手指擋住活塞6銷孔的下面，左手拿住拉銷I的頭部將拉銷I拿起，將拉銷I從活塞6銷孔的上面穿入活塞6的銷孔內(nèi)。該步驟易出現(xiàn)拉銷I掉落隱患； 第三步操作者用右手手指觸摸到拉銷I到位后，踩下腳踏按鈕使拉桿3向后拉緊拉環(huán)
7,使拉環(huán)7恰好卡在拉銷I防飛槽2內(nèi)拉緊活塞6，從而保證拉銷I在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)從銷孔內(nèi)飛出；由于拉銷I到位僅靠操作者的觸摸來(lái)決定，存在拉環(huán)7卡不到拉銷I的防飛槽2內(nèi)隱患，會(huì)導(dǎo)致活塞6在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中拉銷I飛出的安全隱患。第四步加工完后操作者右手扶住活塞6，同時(shí)左手手指擋住活塞6銷孔的下面，踩下腳踏按鈕使拉桿3向前松開(kāi)拉環(huán)7左手接住從活塞6銷孔內(nèi)脫落的拉銷1，右手抓住活塞6的頭部將活塞6從止口胎5上取下。該步驟存在拉銷I脫落的安全隱患。本發(fā)明包括機(jī)械手裝置22、卡爪裝置、活塞6固定裝置和拉銷1，所述的卡爪裝置包括卡爪14、抓拉銷卡盤13和穿拉銷氣缸12，所述的抓拉銷卡盤13與卡爪14相連，所述的穿拉銷氣缸12驅(qū)動(dòng)抓拉銷卡盤13運(yùn)動(dòng)，所述的卡爪14與拉銷I配合，所述的機(jī)械手裝置22包括機(jī)械手支架18、旋轉(zhuǎn)氣缸17、取件卡盤16和裝件卡盤15，所述的旋轉(zhuǎn)氣缸17驅(qū)動(dòng)裝件卡盤15與取件卡盤16，所述的旋轉(zhuǎn)氣缸17設(shè)于機(jī)械手支架18上，，所述的活塞6固定裝置包括拉桿3、連接盤4、止口胎5、拉環(huán)7，止口胎5通過(guò)螺釘固定在連接盤4上，拉桿3穿過(guò)連接盤4的中心孔與拉環(huán)7連接。拉環(huán)7上設(shè)有防飛緊鎖銷23 ；拉銷I的外壁上設(shè)有垂直導(dǎo)向槽8，所述的垂直導(dǎo)向槽8的高度只有整個(gè)拉銷I高度的一半；
垂直導(dǎo)向槽8的頂部設(shè)有定位鎖緊孔9，所述的定位緊鎖孔9與防飛緊鎖銷9配合。拉銷I頂端設(shè)有定位槽10，所述的定位槽10的形狀為橢圓形?？ㄗ?4上設(shè)有定位弧面21、限位臺(tái)階19和防脫落臺(tái)階20，所述的定位弧面21與拉銷I的定位槽10配合，所述的限位臺(tái)階19設(shè)于定位弧面21的上面，所述的防脫落臺(tái)階20設(shè)于定位弧面21的下面。抓拉銷卡盤13采用內(nèi)撐的方式將拉銷I夾緊，其卡爪14上的定位弧面21是用來(lái)與拉銷I上的卡爪14定位槽10相配合的，對(duì)拉銷I起到定向作用；卡爪14上的限位臺(tái)階19是為了防止出現(xiàn)誤操作時(shí)撞壞抓拉銷卡盤13，而防脫落臺(tái)階20主要是為了防止抓拉銷卡盤13在工作中突然氣壓不足時(shí)拉銷I脫落。用于活塞6頂面及外圓加工的自動(dòng)裝夾定位機(jī)構(gòu)的裝夾方法包括如下步驟 第一步機(jī)械手裝置22的裝件卡盤15將活塞6裝到止口胎5的止口上；
第二步裝件卡盤15松開(kāi)活塞6，同時(shí)裝件卡盤15內(nèi)的彈簧壓板頂住活塞6頭部，保證活塞6止口緊貼在止口胎5的止口上；
第三步穿拉銷氣缸12帶動(dòng)拉銷I伸出，將拉銷I穿入活塞6的銷孔內(nèi)；抓拉銷卡盤13松開(kāi)拉銷1，防飛鎖緊銷23將拉銷I限制定位鎖緊孔9位置，穿拉銷氣缸12退回；第四步拉桿3向后移動(dòng)帶動(dòng)拉環(huán)7拉緊活塞6定位夾緊，同時(shí)防飛鎖緊銷23恰好卡進(jìn)拉銷I上的定位鎖緊孔9內(nèi)，防止活塞6高速旋轉(zhuǎn)時(shí)拉銷I飛出；
第五步活塞6加工完后，機(jī)械手裝置22的取件卡盤16旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)到位；
第六步穿拉銷氣缸12伸出到位，抓拉銷卡盤13夾緊拉銷I ;
第七步拉桿3向前移動(dòng)帶動(dòng)拉環(huán)7松開(kāi)活塞6，防飛鎖緊銷23從拉銷I的定位鎖緊孔9內(nèi)退出；
第八步穿拉銷氣缸12退回到位；
第九步機(jī)械手裝置22的取件卡盤16夾緊活塞6頭部，水平移出到位；
第十步機(jī)械手裝置22上的旋轉(zhuǎn)氣缸17旋轉(zhuǎn)180度，將裝件卡盤15上的活塞6轉(zhuǎn)到主軸止口胎5的止口位置，重復(fù)上述動(dòng)作?！?br> 機(jī)械手裝置6可代替人手將活塞6自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)止口胎3并將其裝到止口胎3的止口上。抓拉銷卡盤13和穿拉銷氣缸12可代替人手實(shí)現(xiàn)抓住\松開(kāi)拉銷I和穿入\拔出拉銷I動(dòng)作。防飛鎖緊銷23是為了保證拉銷I每次穿入活塞6銷孔時(shí)的位置度，并保證活塞6高速旋轉(zhuǎn)時(shí)拉銷I不會(huì)飛出。拉銷I穿入活塞6的銷孔時(shí)，拉銷I上的垂直導(dǎo)向槽8，對(duì)準(zhǔn)拉環(huán)10上的防飛鎖緊銷23 (否則拉銷9無(wú)法插入活塞6銷孔內(nèi));拉銷I上的定位鎖緊孔9是為了防止活塞6高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，拉銷I從活塞6銷孔內(nèi)飛出而設(shè)計(jì)的，其目的是保證加工時(shí)的安全性；拉銷I上的垂直導(dǎo)向槽8到定位鎖緊孔9只加工一半，是為了防止拉桿3未拉緊時(shí)，拉銷I不會(huì)從活塞6銷孔內(nèi)自由掉落。拉銷I頭部的定位槽10，長(zhǎng)度小于拉銷I的內(nèi)孔直徑，主要是為了與抓拉銷卡盤13的卡爪14連接時(shí)起到對(duì)拉銷I定向和防止拉銷I掉落的作用。機(jī)械手裝置22可實(shí)現(xiàn)上下和水平動(dòng)作，均由伺服電機(jī)控制；旋轉(zhuǎn)氣缸上固定兩氣動(dòng)卡盤，一個(gè)用于裝夾活塞6, —個(gè)用于拆卸活塞6 ;卡爪14固定在抓拉銷卡盤13上主要用于抓取或放松拉銷1，穿拉銷氣缸5主要用于帶動(dòng)拉銷I作拉伸動(dòng)作。本發(fā)明中的機(jī)械手裝置22、卡爪裝置是現(xiàn)有技術(shù)，在此不再詳細(xì)贅述。上面所述的穿拉銷氣缸12是指用于實(shí)現(xiàn)穿拉銷的氣缸，就是常規(guī)的氣缸。上面所述的抓拉銷卡盤13是指用于抓拉銷的常規(guī)卡盤。上面所述的取件卡盤16是指用于取件的卡盤。上面所述的裝件卡盤15是指用于裝件的卡盤。
權(quán)利要求
1.用于活塞頂面及外圓加工的自動(dòng)裝夾定位機(jī)構(gòu)，包括活塞固定裝置和拉銷，所述的拉銷與活塞固定裝置配合，其特征在于還包括機(jī)械手裝置和卡爪裝置，所述的卡爪裝置一端與機(jī)械手裝置相連，另一端與拉銷配合。
2.如權(quán)利要求I所述的用于活塞頂面及外圓加工的自動(dòng)裝夾定位機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的卡爪裝置包括卡爪、卡盤和氣缸，所述的卡盤與卡爪相連，所述的氣缸驅(qū)動(dòng)卡盤運(yùn)動(dòng)，所述的卡爪與拉銷配合。
3.如權(quán)利要求I所述的用于活塞頂面及外圓加工的自動(dòng)裝夾定位機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的機(jī)械手裝置包括機(jī)械手支架、旋轉(zhuǎn)氣缸、取件卡盤和裝件卡盤，所述的旋轉(zhuǎn)氣缸驅(qū)動(dòng)裝件卡盤與取件卡盤，所述的旋轉(zhuǎn)氣缸設(shè)于機(jī)械手支架上。
4.如權(quán)利要求I所述的用于活塞頂面及外圓加工的自動(dòng)裝夾定位機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的活塞固定裝置包括拉桿、連接盤、止口胎、拉環(huán)，止口胎通過(guò)螺釘固定在連接盤上，拉桿穿過(guò)連接盤的中心孔與拉環(huán)連接。
5.如權(quán)利要求4所述的用于活塞頂面及外圓加工的自動(dòng)裝夾定位機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的拉環(huán)上設(shè)有防飛緊鎖銷。
6.如權(quán)利要求I所述的用于活塞頂面及外圓加工的自動(dòng)裝夾定位機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的拉銷的外壁上設(shè)有垂直導(dǎo)向槽，所述的垂直導(dǎo)向槽的高度只有整個(gè)拉銷高度的一半。
7.如權(quán)利要求6所述的用于活塞頂面及外圓加工的自動(dòng)裝夾定位機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的垂直導(dǎo)向槽的頂部設(shè)有定位鎖緊孔，所述的定位緊鎖孔與防飛緊鎖銷配合。
8.如權(quán)利要求I所述的用于活塞頂面及外圓加工的自動(dòng)裝夾定位機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的拉銷頂端設(shè)有定位槽，所述的定位槽的形狀為橢圓形。
9.如權(quán)利要求2所述的用于活塞頂面及外圓加工的自動(dòng)裝夾定位機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的卡爪上設(shè)有定位弧面、限位臺(tái)階和防脫落臺(tái)階，所述的定位弧面與拉銷的定位槽配合，所述的限位臺(tái)階設(shè)于定位弧面的上面，所述的防脫落臺(tái)階設(shè)于定位弧面的下面。
10.用于活塞頂面及外圓加工的自動(dòng)裝夾定位機(jī)構(gòu)的裝夾方法，其特征在于包括如下步驟 第一步機(jī)械手裝置的裝件卡盤將活塞裝到止口胎的止口上； 第二步裝件卡盤松開(kāi)活塞，同時(shí)裝件卡盤內(nèi)的彈簧壓板頂住活塞頭部，保證活塞止口緊貼在止口胎的止口上； 第三步穿拉銷氣缸帶動(dòng)拉銷伸出，將拉銷穿入活塞的銷孔內(nèi)；抓拉銷卡盤松開(kāi)拉銷，防飛鎖緊銷將拉銷限制定位鎖緊孔位置，穿拉銷氣缸退回； 第四步拉桿向后移動(dòng)帶動(dòng)拉環(huán)拉緊活塞定位夾緊，同時(shí)防飛鎖緊銷恰好卡進(jìn)拉銷上的定位鎖緊孔內(nèi)，防止活塞高速旋轉(zhuǎn)時(shí)拉銷飛出； 第五步活塞加工完后，機(jī)械手裝置的取件卡盤旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)到位； 第六步穿拉銷氣缸伸出到位，抓拉銷卡盤夾緊拉銷； 第七步拉桿向前移動(dòng)帶動(dòng)拉環(huán)松開(kāi)活塞，防飛鎖緊銷從拉銷的定位鎖緊孔內(nèi)退出； 第八步穿拉銷氣缸退回到位；第九步機(jī)械手裝置的取件卡盤夾緊活塞頭部，水平移出到位； 第 十步機(jī)械手裝置的旋轉(zhuǎn)氣缸旋轉(zhuǎn)180度，將裝件卡盤上的活塞轉(zhuǎn)到主軸止口胎的止口位置，重復(fù)上述動(dòng)作。
全文摘要
本發(fā)明具體公開(kāi)了一種用于活塞頂面及外圓加工的自動(dòng)裝夾定位機(jī)構(gòu)及方法,包括機(jī)械手裝置、卡爪裝置活塞固定裝置和拉銷,所述的卡爪裝置包括卡爪、卡盤和氣缸，所述的卡盤與卡爪相連，所述的氣缸驅(qū)動(dòng)卡盤運(yùn)動(dòng)，所述的卡爪與拉銷配合，所述的機(jī)械手裝置包括機(jī)械手支架、旋轉(zhuǎn)氣缸、取件卡盤和裝件卡盤，所述的旋轉(zhuǎn)氣缸驅(qū)動(dòng)裝件卡盤與取件卡盤，所述的旋轉(zhuǎn)氣缸設(shè)于機(jī)械手支架上，所述的活塞固定裝置包括拉桿、連接盤、止口胎、拉環(huán)，止口胎通過(guò)螺釘固定在連接盤上，拉桿穿過(guò)連接盤的中心孔與拉環(huán)連接。
文檔編號(hào)B23Q3/00GK102941484SQ20121049967
公開(kāi)日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者林風(fēng)華, 李書(shū)軍, 宋文平, 于志勇, 黃朋 申請(qǐng)人:山東濱州渤?；钊煞萦邢薰?br>