一种缸底定位校准装置的制作方法

1.本实用新型涉及机械自动化技术领域，具体涉及一种缸底定位校准装置，以实现机械手安装放置缸底工件的精确性。


背景技术：

2.起重机、挖掘机等工程机械中使用的油缸缸体部分比较长、比较重，对缸底工件和缸筒工件焊接前的同轴度要求比较高，如果焊接前缸底工件和缸筒工件同轴度不能控制在设计要求范围内，后期应用过程中会存在很大的断裂隐患。如何高效，精确地将缸底工件和缸筒工件在保证精度的情况下组对拼装完成，一直是困扰工厂制造的难题。
3.在现有技术情况下，缸底工件由工人安装，对缸底初始姿态、初始位置要求比较低，无需对其进行准确位置的判断，由工人在安装过程中进行校正安装。
4.但在实施自动化安装方案中，由机械手替代人工进行缸底工件的安装时，缸底工件的初始姿态、初始位置精度将在很大程度上影响到缸底工件是否能够准确安装到位。
5.实际生产现场，缸底工件由工人统一放置在缸底托盘上，再由agv小车输送至待机械手抓取工作区域，由于缸底工件在托盘中无法实现精确定位，造成机械手在抓取缸底工件时，缸底工件与机械手抓手之间的相对位置有很大的随机性，致使机械手无法精确地将缸底工件安装在预定位置。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种缸底定位校准装置，可以很精确地保证缸底工件的相对位置精度。
7.为实现上述目的，本实用新型提供的一种缸底定位校准装置，包括，基座、翻转压紧组件，第一检测开关、三爪定心组件、两爪对中组件、工件缓存支架、第二检测开关、电气控制箱、控制单元，其中，
8.所述翻转压紧组件、所述三爪定心组件和所述工件缓存支架依次设置在基座上；
9.所述第一检测开关设置在所述三爪定心组件的一侧；
10.所述第二检测开关设置在所述工件缓存支架上；
11.所述两爪对中组件设置在所述三爪定心组件的与所述第一检测开关相对的一侧；
12.所述电气控制箱设置在所述基座内部；
13.所述控制单元与所述第一检测开关、所述第二检测开关、所述电气控制箱通信连接。
14.进一步地，所述翻转压紧组件，还包括，翻转机构支架、翻转机构、双导杆气缸和压板，其中，
15.所述翻转机构支架固定在所述基座的上表面；
16.所述翻转机构的一端固定连接在所述翻转机构支架上；
17.所述翻转机构的另一端与所述双导杆气缸的缸体固定连接；
18.所述压板连接所述双导杆气缸的导杆。
19.进一步地，所述三爪定心组件，还包括，托板、三爪卡指、气动三爪卡盘和调压阀，其中，
20.所述托板设置在所述基座上；
21.所述三爪卡指设置在所述气动三爪卡盘上；
22.所述调压阀设置在所述气动三爪卡盘的气路中，用于调节所述气动三爪卡盘气路中压力大小，控制所述气动三爪卡盘撑紧的力度。
23.进一步地，所述两爪对中组件，还包括，两爪卡指、气动两爪卡盘和手轮及导轨丝杠组件，其中，
24.所述两爪卡指安装在所述气动两爪卡盘上；
25.所述气动两爪卡盘安装在所述手轮及导轨丝杠组件的丝杠上，在丝杠驱动下沿所述手轮及导轨丝杠组件的导轨直线滑动。
26.进一步地，所述两爪夹指，在工作时夹紧缸底工件的工艺外圆。
27.进一步地，第一检测开关为接近检测开关，数目为2。
28.进一步地，第二检测开关为对射式检测开关，数目为2。
29.更进一步地，所述控制单元接收到第一检测开关信号之后，控制机械手从所述工件缓存支架抓取缸底工件。
30.本实用新型的缸底定位校准装置，与现有技术相比具有如下有益效果：可以很精确地保证缸底工件的相对位置精度，从而保证机械手再次抓取缸底工件后，抓取位置与缸底工件的相对位置的精度，从而保证了机械手安装放置工件的精确性。
31.本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。
附图说明
32.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本实用新型的实施例一起，用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
33.图1为根据本实用新型的缸底定位校准装置立体示意图；
34.图2a为利用本实用新型的缸底定位校准装置待校准工件的侧视图；
35.图2b为利用本实用新型的缸底定位校准装置待校准工件的正视图；
36.图2c为利用本实用新型的缸底定位校准装置待校准工件的俯视图
37.图3为根据本实用新型的缸底定位校准装置的工作流程示意图。
具体实施方式
38.以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
39.术语解释
40.缸底工件：待加工的工程机械中油缸的底部；
41.缸筒工件：待加工的工程机械中油缸的缸筒主体，呈空心圆柱体形状。
42.图1为根据本实用新型的缸底定位校准装置立体示意图，如图1所示，本实用新型
的缸底定位校准装置，包括，基座1、翻转机构支架2、翻转机构3、双导杆气缸4、压板5、检测开关6、托板7、三爪卡指8、气动三爪卡盘9、两爪卡指10、气动两爪卡盘11、工件缓存支架12、检测开关13、手轮及导轨丝杠组件14、电气控制箱15、调压阀16和控制单元（未示出），其中，
43.翻转机构支架2、翻转机构3、双导杆气缸4和压板5共同组成翻转压紧组件。翻转压紧组件设置在基座1上。翻转机构支架2固定在基座1的上表面。翻转机构3的一端固定连接在翻转机构支架2上，另一端与双导杆气缸4的固定连接。双导杆气缸4的导杆连接有压板5。翻转机构3可以进行翻转运动，进而带动双导杆气缸4进行翻转运动。当翻转机构3翻转到位，则双导杆气缸4给气动作，带动压板6压紧缸底工件的工作面。本实用新型利用翻转压紧组件校准缸底工件上下面相对缸底工件中心的对称度要求。
44.托板7、三爪卡指8、气动三爪卡盘9和调压阀16共同组成了三爪定心组件。三爪定心组件紧邻翻转压紧组件设置在基座1上。托板7设置在基座1上。三爪卡指8设置在气动三爪卡盘9上，三爪气路设计有压力调节阀，可通过对其压力的调节，控制三爪撑紧的力度，避免因三爪内撑力太大而造成工件内表面损伤。
45.利用三爪定心组件校准缸底工件中心位置，保证缸底工件相对缸筒工件组对时的位置精度，使其能够与缸筒工件顺利组对。
46.两爪卡指10、气动两爪卡盘11和手轮及导轨丝杠组件14共同组成了两爪对中组件。两爪对中组件设置在三爪定心组件的一侧，手轮及导轨丝杠组件14的行进方向垂直于翻转机构3运动轨迹所在的平面。两爪对中组件校准缸底工件轴线与工装轴线至平行。手轮及导轨丝杠组件14用于控制气动两爪卡盘11的位置，便于调节，以适应不同工件的校准要求。气动两爪卡盘11安装在手轮及导轨丝杠组件14中的由丝杠驱动可直线滑动的导轨上，导轨沿运动方向的中心线垂直于气动三爪卡盘的中心线。通过手动摇转手轮，调整气动两爪卡盘11的位置，以适应多种工件的生产需求。
47.利用两爪对中组件校准缸底工件轴线位置，保证缸底工件相对缸筒工件轴线的同轴度要求，使其能够与缸筒工件顺利组对。
48.在三爪定心组件与两爪对中组件相对的一侧设置有检测开关6，本实用新型中的检测开关6采用了接近检测开关，用于机械手在将缸底工件放置在三爪定心组件之前的初步找平校准，保证机械手能够将缸底工件顺利地放入到三爪定心组件上，保证不会因为缸底工件的倾斜而造成缸底工件无法放置到三爪定心组件中。检测开关6的数目为2，两个检测开关6的位置处于水平位置，只有缸底工件水平时，两个检测开关6同时有信号，即，如果待测平面没有处于水平状态时，两个检测开关不是同时有信号；两个检测开关6用于微调待测平面的水平状态。
49.在三爪定心组件的与翻转压紧组件相对的一侧设置有工件缓存支架12、检测开关13。工件缓存支架12上放置有待校准的缸底工件，设置在工件缓存支架12上的检测开关13为对射式开关，用于检测缓存位置是否有工件，判断工件有无，可以实时监测工件有无状态，保证机械手作业的准确性及有效性。在每个工件缓存支架12上设置有一对检测开关13。
50.电气控制箱15设置在基座内部。
51.控制单元的输入端与检测开关6和检测开关13通信连接，用于接收检测开关的检测信号。控制单元的输出端与电气控制箱15通信连接。
52.本装置设计有两个接近检测开关，用于机械手在将工件放置在三爪校准机构之前
的初步找平校准，保证机械手能够将工件顺利地放入到三爪校准机构上，保证不会因为缸底的倾斜而造成缸底无法放置到三爪校准机构中。
53.下面结合带校准工件进行进一步说明。图2a为利用本实用新型的缸底定位校准装置待校准工件的侧视图，图2b为利用本实用新型的缸底定位校准装置待校准工件的正视图，图2c为利用本实用新型的缸底定位校准装置待校准工件的俯视图。如图2a-2c可以看出，待校准工件需校准的几何特征包括内圆a、轴线b、平面c和外圆d之间的相对位置精度，其中内圆a为缸底工件转轴用孔；轴线b为用于对准缸底工件和缸筒工件内孔轴线的外部工装轴线，缸底工件和缸筒工件组对是其各自的轴线与工装轴线b的重合；平面c是指缸底工件柱体部分的切平面中两爪爪指夹紧时所处的平面中位于上方的平面，其平行于托板7；外圆d为工艺外圆，主要用于进行缸底工件轴线的校准和机械手抓取。
54.机械手从工件托盘抓取的缸底工件位姿随机性较大，如果缸底工件倾斜，则可能导致缸底工件抓起后放置时与三爪卡指干涉，从而有撞坏装置的可能。为此，在将缸底工件放置到托板7之前通过设置的两个检测开关纠正机械手所把持的缸底的姿态，以便保证能够将缸底工件顺利放置到托板7上。
55.本实用新型中的三爪定心组件通过三爪定心原理对缸底工件的中心内圆a进行精确定位找正。具体地，三爪卡指8在气动三爪卡盘9的带动下开始涨紧，利用三爪调心原理找正放在托板7上的缸底工件的内圆a的位置。
56.在内圆a的位置找正之后，两爪夹指夹紧缸底工件外圆d，找正缸底工件中心轴线位置，通过两爪对中原理对工装轴线b与缸底工件外圆d进行校正校准。
57.本实用新型中的翻转压紧组件中的压板6在翻转机构3和双导杆气缸4的先后作用下压紧缸底工件的平面c，保证缸底工件不倾斜，从而找正缸底工件c与轴线b的对称。通过翻转机构3及双导杆气缸4压紧缸底平面c，实现对缸底工件的平面c相对于工装轴线b平行的校准。
58.图3为根据本实用新型的缸底定位校准装置的工作流程示意图。其中，
59.在序号
①
所示状态下，气动三爪卡盘9、双导杆气缸4均处于缩回状态；翻转机构3打开；气动两爪卡盘11打开。
60.在序号
②
所示状态下，机械手将缸底工件抓取放置在工件缓存支架12上，工件检测开关13检测到缸底工件，工件检测开关13有信号，信号被反馈至控制单元。
61.在序号
③
所示状态下，机械手抓取缸底工件，通过两个检测开关6进行缸底平面c找平：当缸底工件的平面c没有处于水平状态时，两个检测开关不同时有信号，通过机械手姿态调整，直至两个同时检测到缸底工件，均有信号产生并且该信号被反馈至控制单元，此时平面c基本处于设计要求状态，控制单元控制机械手将缸底工件放置到托板7上。
62.在序号
④
所示状态下，机械手将找平缸底工件的平面c后的缸底工件放置在托板7上，机械手移开，气动三爪卡盘9给气，气动三爪卡盘9开始涨紧，三爪卡指8接触缸底工件内圆a，利用三爪调心原理，找正缸底工件内圆a位置；同时，气动两爪卡盘11给气，开始带动两爪卡指10夹紧缸底工件外圆d，找正缸底工件中心轴线位置。
63.在序号
⑤
所示状态下，翻转机构3给气，带动双导杆气缸4翻转，双导杆气缸4给气，带动压板6压紧缸底工件的平面c，保证缸底工件不倾斜，从而找正缸底工件平面c与工装轴线b的对称。
64.通过以上找正过程，缸底工件内圆a、轴线b、平面c、外圆d几个特征相对位置完全找正固定；机械手带动安装在其上的抓手通过外圆d抓取缸底工件，保证能够准确的安装在相应位置，从而保证缸底工件与缸筒组对的精度和成功率。
65.本装置需要同时对内圆a、轴线b、平面c及外圆d进行误差校准，需要对气动三爪卡盘9、气动两爪卡盘11、翻转机构3及双导杆气缸4作业顺序进行分步操作控制，并对气动三爪卡盘9涨紧增加调压设置。通过对气动三爪卡盘气路压力控制，保证三爪卡指8涨紧内圆a的时候，能够通过压紧外圆d和平面c实现调整工装轴线b和外圆d及平面c之间的位置关系，避免因三爪卡指涨紧力太大而导致气动两爪卡盘11和双导杆气缸4无法带动缸底工件进行调整。本装置中设置的调压装置为调压阀16。
66.需要注意的是，为了保持定位精度，在机械手抓取定位后的缸底工件进行下一步工序时，应该按以下顺序工作：首先，两爪卡指10在气动两爪卡盘11带动下打开，机械手在两爪卡指10原作用的位置处夹紧缸底工件外圆d，待机械手夹紧缸底工件外圆d后，压板6在双导杆气缸4作用下离开平面c，然后翻转机构3放气，带动双导杆气缸4以及压板6复位。
67.本实用新型的装置利用两个检测开关同时检测到缸底工件平面的方式，初步校正缸底工件平面c的倾斜，以保证缸底工件能够顺利有效的被放置到三爪托板上；利用三爪定心及两爪对中原理，分别校准缸底工件的内圆a、外圆d和工装轴线b的位置关系；通过翻转机构及双导杆机构压紧工件上平面的方式，校准平面c的位置，整体结构设计简单，安全可靠，实际应用中很大程度地保证了全自动生产过程中后续缸底和缸体组对的精度及成功率。
68.本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种缸底定位校准装置，其特征在于，包括，基座、翻转压紧组件，第一检测开关、三爪定心组件、两爪对中组件、工件缓存支架、第二检测开关、电气控制箱、控制单元，其中，所述翻转压紧组件、所述三爪定心组件和所述工件缓存支架依次设置在基座上；所述第一检测开关设置在所述三爪定心组件的一侧；所述第二检测开关设置在所述工件缓存支架上；所述两爪对中组件设置在所述三爪定心组件的与所述第一检测开关相对的一侧；所述电气控制箱设置在所述基座内部；所述控制单元与所述第一检测开关、所述第二检测开关、所述电气控制箱通信连接。2.根据权利要求1所述的缸底定位校准装置，其特征在于，所述翻转压紧组件，还包括，翻转机构支架、翻转机构、双导杆气缸和压板，其中，所述翻转机构支架固定在所述基座的上表面；所述翻转机构的一端固定连接在所述翻转机构支架上；所述翻转机构的另一端与所述双导杆气缸的缸体固定连接；所述压板连接所述双导杆气缸的导杆。3.根据权利要求1所述的缸底定位校准装置，其特征在于，所述三爪定心组件，还包括，托板、三爪卡指、气动三爪卡盘和调压阀，其中，所述托板设置在所述基座上；所述三爪卡指设置在所述气动三爪卡盘上；所述调压阀设置在所述气动三爪卡盘的气路中，用于调节所述气动三爪卡盘气路中压力大小，控制所述气动三爪卡盘撑紧的力度。4.根据权利要求1所述的缸底定位校准装置，其特征在于，所述两爪对中组件，还包括，两爪卡指、气动两爪卡盘和手轮及导轨丝杠组件，其中，所述两爪卡指安装在所述气动两爪卡盘上；所述气动两爪卡盘安装在所述手轮及导轨丝杠组件的丝杠上，在丝杠驱动下沿所述手轮及导轨丝杠组件的导轨直线滑动。5.根据权利要求4所述的缸底定位校准装置，其特征在于，所述两爪夹指，在工作时夹紧缸底工件的工艺外圆。6.根据权利要求1所述的缸底定位校准装置，其特征在于，第一检测开关为接近检测开关，数目为2。7.根据权利要求1所述的缸底定位校准装置，其特征在于，第二检测开关为对射式检测开关，数目为2。8.根据权利要求1所述的缸底定位校准装置，其特征在于，所述控制单元接收到第一检测开关信号之后，控制机械手从所述工件缓存支架抓取缸底工件。

技术总结
一种缸底定位校准装置，包括，基座、翻转压紧组件，第一检测开关、三爪定心组件、两爪对中组件、工件缓存支架、第二检测开关、电气控制箱、控制单元，其中，所述翻转压紧组件、所述三爪定心组件和所述工件缓存支架依次设置在基座上；所述第一检测开关设置在所述三爪定心组件的一侧；所述第二检测开关设置在所述工件缓存支架上；所述两爪对中组件设置在所述三爪定心组件的与所述第一检测开关相对的一侧；所述电气控制箱设置在所述基座内部；所述控制单元与所述第一检测开关、所述第二检测开关、所述电气控制箱通信连接。本实用新型可以精确地保证缸底工件的相对位置精度。证缸底工件的相对位置精度。证缸底工件的相对位置精度。


技术研发人员：单鸿超 王铁 吴诗文 蒋忠军 许洪亮 周文 刘道洪 王晓琳 王卓 寇利国 杨树银 赵贵福
受保护的技术使用者：安川首钢机器人有限公司
技术研发日：2021.11.29
技术公布日：2022/5/25