用工业机器人安装发动机活塞的方法和装置的制作方法

专利名称：用工业机器人安装发动机活塞的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及发动机中活塞的安装，也公知为填充，更具体地涉及4吏用 机器人来进行活塞安装。
背景技术：
可编程机器人常用于各种重复性的工业应用。涂漆、焊接、分配和材 料处理都是典型的应用示例。对于如发动机活塞填充的具有高度复杂性和 精确度要求的过程，手动作业和使用专用自动化设备仍占主导。
在手动发动机活塞填充中，在过程中通常需要两个人协作。 一个人将 引导销插入穿过发动;Mu体中的气缸孔，以寻找活塞连杆上孔的位置并对 准所述孔；另一个人拿住具有活塞环压缩装置的活塞并接近气缸孔，以用 活塞连杆接收导向销。经常使用气动推动器将活塞填充到气缸孔内。还放 置连杆盖和螺钉，然后釆用手工工具或者专用工作台用螺钉手动地将盖紧 固到连杆上。手动的活塞填充工作劳动强度大且单调乏味，并且由于需要 施力以及工作任务的重复性本质而易使工人受伤。组装质量完全取决于工 人的技能和专注度。
已经使用特殊建造的M进行了发动机活塞插入的自动化，常称为"硬 自动化"。这些专用机械很大、成本高、速度慢并且不灵活。在不同发动 机型号或类型之间的转换困难、费时且成本高，使其非常不实用。
美国专利No. 6，047，472公开了在发动机活塞填充中使用工业机器人的
一种方法和一种装置，在该专利中，用所述机器人通过连杆运送活塞，将 盖放在连杆上，并用螺钉柠紧盖。然而，该活塞插入过程仍然要通过要求 一定的精确度和Z厶差的专用自动化M来进行，这限制了它的应用。
在上述的两种现有活塞填充技术中，没有主动搜索动作来找到气缸孔。 虽然有时使用被动式浮动工具或者工作台来对准活塞裙和气缸孔，但是， 活塞填充的成功基本上取决于操作者的技能(在手动进行填充时)或者机 械的精确度(在釆用专用机械进行填充时)、气缸孔与活塞裙之间的实际 间距、以及在活塞裙和气缸孔两者上的导角。
为了改进排放控制和发动机效率，对减小气釭孔与活塞裙之间间距、 以及最小化或者消除导角的要求逐渐增加，对于手动和自动活塞填充两种 过程的挑战和困难也随之在逐渐增加。可以预计，由于上述要求，活塞填 充失败率将由于现有活塞填充自动化技术的限制而增加。而且，当前可用 的自动活塞填充过程仅能用于某些发动机类型，而本发明能应用于任何发
动机或者机体构造，亦即直列式、v型机体、w型机体等。

发明内容
一种用于将活塞组件填充到发动M体的相关孔的装置。所述活塞组
件包括
连杆盖；以及
活塞子组件，所述活塞子组件包括适于耦接所述连杆盖的连杆和活塞 头。所述装置包括
第一机器人，所述第一机器人抓起所述活塞子组件，并将所述活塞子 组件插入所述发动;WL体的相关孔中；以及
一个或多个工具，用于将所述连杆盖插入所述孔中，并允许所述连杆 盖被紧固到所述连杆。
一种用于将活塞组件填充到发动M体的相关孔中的方法。所述活塞 组件包括连杆盖和活塞子组件，所述活塞子组件包括适于耦接到所述连杆 盖的连杆和活塞头。所述方法包括
由第 一机器人抓起所述活塞子组件并将所述活塞子组件插入所述发动
WL体的相关孔中；以及
将所述连杆盖插入所述孔中并允许所述连杆盖被紧固到所述连杆。


图1在两个视图中示出了使用三个机器人的活塞填充。
图2在两个视图中示出了使用两个机器人和一组固定工具的活塞填充。
图3示出用于活塞填充的一组固定工具。
图4示出使用三个机器人的活塞填充的流程图。
图5示出使用两个机器人和一组固定工具的活塞填充的流程图。
图6示出活塞组件。
图7示出发动^体及其夹具。
图8示出在第二机器人中用于抓住活塞组件的4^器以及通过所述抓 取器对这种組件的抓住状态。
图9示出图8的4^器中的推动器组件。
图IO示出活塞安装过程。
图11示出g器卡爪中用于检测相关活塞凹槽中活塞环存在与否的 装置。
具体实施例方式
参照附图，公开了通过使用工业机器人来填充发动机活塞的一种方法 和一种装置，图中的标号在全部几个图中指示同样或者相应的部件。在此 示出的活塞填充用于V-6型发动^体。对于其它类型的发动机可以得到 类似的结果。
为了清楚而详细地说明本发明，包括以下四个子部分
1) 活塞安装过程的说明，分别阐述使用三个机器人以及使用两个机器 人与 一组固定工具的机器人活塞填充方案；
2) 独特设计的抓取器的结构及其设计的创新性、抓取器卡爪构造、环 检测及它们的详细操作顺序；
3) 活塞环检测装置及其操作；以及
4 )使用将活塞组件插入发动WL体的相关气缸孔内的力控制机器人来 搜索气缸孔。
1)活塞填充过程i兌明
a使用三个机器人的活塞填充
如图1的两个视图所示的使用三个机器人的活塞填充构造中，第一机 器人100通过其夹具101 (也在图7中更详细地以702示出)从托盘上抓 ^L动;^L体102 (也在图7中更详细地以701示出)。虽然图1中未示出 托盘，但是它与图2中示出的托盘400相似，并且可以是在传送带系统上 的或者由机器人或其它装置运送的托盘。机器人100将抓起的发动^体 102移动到靠近第二机器人200的位置，并确定发动^体102的取向使 得如后面描述的，第二机器人200和第三机器人300能分别进行活塞填充。 发动;M^体102和夹具101的组合体在图10中示为1002。
由机器人控制器控制的图7中马达702a形式的外部轴^f吏发动^体 102的曲轴(未示出)转动到正确的取向，以<更^使活塞填充到发动#体 102气缸孔中在图7中第一排701a的三个气缸孔701c的相关一个中，所 述外部轴没有在图1中示出但;1A本领域技术人员熟知的。
现参考图6，该图示出了典型的活塞组件600。组件600具有环601、 活塞裙602、带有凹槽605的连杆603、连杆盖604和活塞头606。在活塞 填充到气缸孔701c中的一个内之前，环601、活塞裙602、连杆603和头 606在别处组装，并与未附接的相关连杆盖604 —起被运送至填充工作台。 填充操作包括将环、裙、连杆和头的组合体(以下称为子组件607)填充
到气缸孔701c中的一个中，然后将相关的连杆盖604附接到子组件607。
具有力控制的机器人200将其独特设计的抓取器201(在图8中以800 详细示出)移到活塞子组件607上，所述活塞子组件607在图6中详细示 出并且在图8中'I^在抓取器之下。如后面更详细描述的，抓取器201具 有用于抓住活塞子组件607的卡爪801。在卡爪801闭合以抓住活塞子组 件607之前，抓取器201利用在图9的推动器卯l上的吸杯卯2吸住活塞 头606的上表面而^L^活塞子组件607。
同时，如同机器人200的上述操作，机器人300使用图3中所示的用 于引导销和盖的放置g器301抓起活塞组件600的连杆盖604，将其移 到发动;ML体102下方，并使导向销301伸出发动^M^体102的曲轴和气 缸孔用以接收活塞连杆604。机器人200将活塞子组件607插入其中的抓 取器201 (参看图8和图10中的该组合体)移到要填充的气缸孔701c上 方，然后将活塞子组件607移入孔701c中以接合连杆603，使导向销301 的尖端i^在连杆603的上半支承室上的螺钉孔中，所述螺钉孔在图8中 最清楚地示出为806。图8中的稳定指部803用于在将活塞子组件607从 托盘(活塞子组件从此处被机器人200抓取)运送到气缸孔701c的过程中 将连杆603保持在适当的位置。
机器人200与机器人300协同移动，直到图6中活塞裙602的下表面 接近活塞子组件607将要插入到其中的气缸孔701c的上表面701b。然后， 机器人200启动其主动搜索功能(即其力控制功能)来移动子组件607， 使得活塞裙602找到该气缸孔701c，并且活塞子组件607被插入该孔中，直 到图8中抓取器卡爪801的下表面807接触气缸孔的上表面701b。接下来， 活塞组件600被进一步推入气缸孔中。第三机器人300通过其连杆盖放置 和拧紧装置302 (也在图10中以1001详细示出)将图6的连杆盖604和 螺钉放置到插入的活塞子组件607上，并将盖604紧固到连杆603上。对 该V-6型发动;Wi体102在图7中第一排701a的三个气釭孔701c中的随 后的气缸孔重复同样的过程。
在对第一排701a的气缸孔701c的填充结束后，机器人100重新确定 发动;M^体102的取向，使其它排的三个气釭孔(在V6型发动机的附图 中未示出)的上表面能够被填充。重复对第一排701a进行的上述活塞填充过程，以将活塞组件600填充到第二排的各气釭孔701c中。后面描述的图 4示出了使用三个机器人的本发明活塞填充技术的流程图。
b使用两个机器人的活塞填充
当如图2的两个视图所示，两个机器人100和200以及一组固定工具 300用于活塞填充时，第二机器人200抓起由活塞和连杆盖604组成的活 塞子组件607,并将盖604放入图3的送盖器303中。
机器人100通过其工具702从图2的托盘400 (该托盘可以在传送带 上或者由机器人或其它装置运送)中抓起发动;M^体102/701，并将其移 到图3中固定工具的导向销301上方，且确定发动;^体的取向，使得机 器人200能进行活塞填充。在发动机机体102被确定取向后，外部轴4吏用 曲轴转动马达702a将曲轴转动到对于要填充的气釭孔701c来说正确的取 向，以填充第一排701a的气釭孔701c中三个气缸孔701c中的相关一个孔。 导向销301向上移动并伸出曲轴和气釭孔701c以接收活塞连杆603，同时 机器人200将其抓取器和活塞子组件607 —起移到要填充的气缸孔701c 上方，再竖直向下移动以将连杆上半支承部与导向销301相#^，让导向 销尖端iiX连杆603上的螺钉孔806中。图8的稳定指部803用于在将活 塞子组件607从托盘400 (活塞子组件607从此处被机器人100抓起)运 送到气缸孔701c的过程中将连杆603保持在适当的位置。
机器人200以及导向销组件301向下移动，直到活塞裙602的下表面 位于气釭孔的上表面701b上方但非常接近该上表面701b。然后，机器人 200启动其主动搜索功能(亦即其力控制功能)来移动子组件607，使活塞 裙602找到气釭孔701c，并将活塞子组件607插入该孔中，直到该抓取器 卡爪801的下表面接触气缸孔701c的上表面701b。
此后，将活塞子组件607进一步推入气釭孔701c中。然后，抓取器 800缩回其推动器，离开发动;IMfL体102,并移动到托盘400以4^下一个 活塞子组件607及其盖604，并将盖604放在送盖器303上，同时机器人 100将填充好的气釭孔移动到盖拧紧台302。在所述工具放置盖604和紧固 螺钉期间，固定工具组300上的推动器304 (其在图3示出)降下来以保 持活塞子组件607在气釭孔内的位置。
当拧紧过程完成时，机器人100将第二气釭孔701c移动到导向销301 上方。对发动^4^体102第一排701a中的第二和第三气釭孔701c重复以 上对第一气缸孔701c进行的相同的活塞填充过程。使用与上^J"发动;^ 体102的第一排701a气釭孔701c进行的相同的上述过程，来将活塞填充 到发动4M^体102中的第二排气缸孔701c中。后面描述的图5示出4吏用两 个机器人和图3所示的一组固定工具300来进行活塞填充的流程图。
2)独特设计的g器的结构
图8和图9所示的活塞填充抓取器800包括抓取器卡爪801; 器卡爪驱动单元805，其由来自在机器人控制器控制之下的合适源(未示 出)的空气压力驱动；加强环和驱动单元802;杆稳定指部组件(图8中 的803，图9中的卯4);图9中的推/吸单元卯l和卯2;以及活塞环检测 单元，活塞环检测单元的一种实施方式在图11中示出并在后面描述。当抓 起活塞子组件607时，抓取器800中带有吸杯902的内置推动器卯0将活 塞裙上表面吸引到抵靠推动器表面，所述吸杯的吸引装置没有在图9中示 出。当活塞子组件607处于具有限定空间的位置时，如果有必要，推动器 缸体901能够伸出来以抓起活塞子组件607,然后返回初始位置。
当子组件处于合适的位置时， 01卡爪801闭合并夹紧活塞子组件 607。加强环802滑下以将4^器卡爪801锁定在合适的位置。然后，杆稳 定指部803/卯4降下来并且其指部末端803a/卯4a将从一侧推入到连杆603 上的凹槽605中以稳住连杆603，防止连杆在活塞子组件607被^从托盘400 运送至发动^*体102的气釭孔701c的过程中摆动。在连杆603的上半支 承室上的螺钉孔806与导向销301 M之后或者在没有导向销的情况下插 入连杆603之前，指部803/卯4向上移动从而离开，使得连杆603能够进 一步插入气缸孔701c中。
在运送与搜索期间，卡爪801夹住图6所示的活塞环601和裙602两 者，以确保活塞子组件607被牢固地夹住。在将活塞子组件607推入气釭 孔701c中之前，卡爪801术^开。加强环802限制卡爪801的向外运动，并 在活塞裙外表面与卡爪内表面之间留出很小但必需的间距，使活塞子组件 607被容易地推动穿过气缸孔701c。在使用三个机器人的活塞填充方案中， 在放置连杆盖604和拧紧螺钉时，推动器901将处于伸出的位置。在使用
一组固定工具300的两个机器人的方案中，在将活塞子组件607推至合适 的位置后推动器卯l将缩回，并且在放置盖与拧紧螺钉期间，用图3中固 定工具300上的锁定推动器304将活塞600保持在合适的位置。
3) 活塞环检测
为了确保在活塞填充前所有活塞环601都位于活塞子组件607上的合 适位置，在抓取器卡爪801中内置有图11的环检测单元1100。图11示出 了环检测单元1100及其操作原理。用诸如接近开关1103和1104的环检测 传感器**测环1102是否存在，环1102通常由l5t^材料制成。
当卡爪801夹住通常由铝基材料制成的活塞1101时，如果环1102存 在于特定的环凹槽中，则相关的接近开关1103、 1104被触发，并且与该开 关相关的灯打开，如图11中通过开关1103示例性示出的。如果如图11中 通过活塞1101中最低凹槽的示例所示的，该凹槽中没有环，则接近开关 1104保持关闭ibf目关的灯也是关闭的。按照该方式，在活塞子组件607填 充到孔701c中之前，传感器1103和1104确定凹槽中是否存在环1102。
环检测电路1100可作为数字输入连接到机器人200的控制器用于指示 环是否存在。图1105示出了典型接近传感器的感测距离和感测物体尺寸之 间的相互关系。
4) 使用力控制机器人的活塞填充
公开号为20050113971的已授权美国专利申请，简称为"，971公开专 利"，公开了使用力控制机器人用于组装,在此通过引用将该申请的公开 内容包含在本文中。如，971公开专利所述，转矩/力传感器安装在机器人的 腕部上，用于对机器人控制器提供力测量。作为响应，可作为机器人控制 器一部分的速度控制器即力控制器产生吸引力矢量，该吸引力矢量在优选 的方向和取向上叠加在测量的力上。
力矢量也可以是排斥力矢量，因为在活塞子组件607与气缸孔701c的 相关一个配合期间可能需要所述排斥力矢量，并且由所述矢量提供的力不 论是吸引力还是排斥力都不需要是恒定的。
吸引力矢量施加在机器人驱动器上，使得夹持活塞子组件607的机器
人填充抓取器800受到可能为恒定值的力，所述恒定值即该矢量的绝对值。 当抓取器800没有建立起与其中具有气缸孔701c的发动机机体102的表面 的接触时，该吸引力800将一直朝该位置吸拉抓取器800，直到活塞裙602 下表面与发动;WL体上表面701b之间建立适当的接触。在与该表面建立 起接触后，速度控制器调节机器人驱动器，使活塞子组件607与该表面之 间的接触力保持恒定值。
如果活塞子组件607与其中具有气釭孔701c的发动;WL体102的表面 接触，但是将要接收子组件的特定孔701c的位置不为机器人所知，则 如，971公开专利中所述的，通过对机器人抓取器800的速度力命令，控制 器在平行于该表面的平面上叠加搜索速度力模式。搜索模式的示例可以是 在平行于该表面的平面上的圆形运动或者螺旋形运动，以覆盖将要接收子 组件607的钻孔701c的可能位置。
只要孔位置的不确定度在搜索模式的可能范围之内，活塞子组件607 都将找到孔701c，并且吸引力将吸拉抓取器800从而4吏子组件607向下， 使得子组件能无缝地插入到相关的孔701c中，并且#器卡爪的下表面 708抵靠发动;WL体的上表面701b。如，971公开专利所述，所述搜索范围 应选择为覆盖其中具有气缸孔701c的发动;^L体102表面上相关孔701c 位置的最大可能不确定度。
在活塞填充过程中，当活塞裙602的下表面接近^ii未接触气缸孔上 表面701b时，力控制被启动。设定值为大约40N的向下保持力，并且可 使用诸如螺旋形和圆形的特定搜索模式。将第 一搜索结束M设定为活塞 子组件607被插入到气缸孔701c中特定的距离，例如3毫米。然后，向下 保持力增加到更高的值，例如260N。该力会进一步将活塞子组件607 "拉" 到孔701c中，直到抓取器卡爪801的下表面接触气缸孔701c的上表面 701b。然后，活塞子组件607由推动器缸体卯l进一步推入气缸孔701c 中以与曲轴备^。在推动的过程中，同样为260N的保持力保持4f^器爪 801的下表面与气缸孔701c的上表面701b接触。当完成连杆盖604的组 装后，施加排斥力，该排斥力将抓取器800平滑地移离发动^体102, 然后力控制被接触并且机器人恢复到其位置控制模式。
图4和图5的流程图
a) 图4
图4示出了使用三个机器人的本发明活塞填充技术的流程图。该过程 在步骤402开始，在该步骤402机器人100装载发动^体102。在步骤 404,机器人200装载活塞子组件607,并且机器人300抓起活塞组件600 的连杆盖604和用于将盖604附接到组件600上部的螺钉。在步骤406, 内置在抓取器卡爪801中的环检测单元1100确定活塞子组件607上是否有 任何环缺失。如果有任何环缺失，则在步骤408过程停止。
如果没有环缺失，则在步骤410，机器人200将活塞子组件607置于 发动;ML体102中所述子组件将要填充到其中的孔701c上方，并接收导向 销301。同时，在步骤412，机器人300接合导向销301,并与机器人200 协同移动。在步骤413,机器人100将发动^L体102的曲轴转动到正确 的取向，以便使活塞子组件607填充到发动;M^体102中第一排701a气缸 孔的三个气釭孔701c中的相关一个孔中。
在机器人200向下移动直到活塞裙602的下表面位于气釭孔上表面 701b上方树艮靠近该上表面701b后，在步骤414，机器人200启动其主 动搜索功能(即其力控制功能)来移动子组件607, 4吏得活塞裙602找到 气缸孔701c，并将活塞子组件607插入该孔中直到抓取器卡爪801的下表 面接触气缸孔的上表面701b。在步骤416,机器人300将盖604放在活塞 组件600的上部上，并通过柠紧螺钉将盖604紧固在合适的位置。
在步骤418,所述方法确定该示例的V6型发动机^L体102中第一排 701a孔中所有孔701c是否都已如上所述用活塞组件600填充。如果答案 为否，则所述方法返回到步骤404，使得活塞子组件607能被填充到排701a 中各剩余的气釭孔701c中。如果答案为是，则在步骤420，重新确定发动 ;WL体102的取向，使得能用活塞子组件607填充下一排气缸孔701c。在 步骤422，所述方法确定发动;ML体102中所有的排是否都填充了活塞组 件600。如果所有排都已填充，则在步骤424,机器人100卸下其所有气釭 孔都已填充活塞组件600的发动^体102。如果不是，则所述方法返回 到步骤404,使得活塞子组件607能填充到该排中各剩余的气釭孔701c中。
b) 图5
图5示出了使用两个机器人100和200以及一组固定工具300的本发 明的活塞填充技术的流程图。该过程在步骤502步开始，在该步骤中，机 器人200装载活塞组件600的活塞子组件607以及连杆盖604。在步骤504, 机器人100装载发动^L体102。在步骤506，内置在抓取器卡爪801中的 环检测单元1100确定活塞子组件607是否缺失任何环。如果有任何环缺失， 则在步骤508过程停止。
如果未缺失环，则在步骤510，机器人200将盖604放在送盖器303 上，并且在步骤512，机器人100将发动#体102置于用于导向销301 的台之上，并将发动枳^L体102的曲轴转动到正确的取向，以便使得活塞 子组件607填充到发动^U体的气缸孔701c中的相关一个孔中。在步骤 514，送盖器303将盖604送给到拧紧台302。
在机器人200和导向销组件301向下移动、直到活塞裙602的下表面 位于气釭孔上表面701b上方倒艮靠近该上表面701b后，在步骤516，机 器人200启动其主动搜索功能(亦即其力控制功能)来移动子组件607, 使活塞裙602找到气釭孔701c,并将活塞子组件607插入该孔中，直到该 抓取器卡爪801的下表面接触气缸孔701c的上表面701b。在步骤518,机 器人100将已填充的气缸孔701c移动到盖拧紧台302。在步骤520，在放 置盖604并紧固螺钉的过程中，固定工具组300上的推动器304降下来以 保持活塞子组件607在气釭孔内的位置。
在步骤522，所述方法确定发动^体102中所有的孔701c是否都已 如上所述用活塞组件600填充。如果答案为否，则所述方法返回到步骤502, 但是由于当前发动^体102未将其所有气釭都用活塞组件600填充，所 以在步骤504机器人100不必装载另 一个发动机机体102。如果答案为是， 则在步骤524,机器人100卸下发动;W^体102。
如可以通过上面的说明了解的，本发明l)使用力控制的机器人进行 力控制搜索，并将具有压缩环的活塞子组件插入(亦即填充)到发动^WL 体的气缸孔中，从而消除了在机体或活塞定位中对极高精确度的要求；将 连杆盖和螺4r放在所述子组件的连杆上并拧紧所述螺钉，且可4吏用另 一个 机器人来定位发动^体，而可以使用又一个机器人来安装用于连杆盖和 销的放置4^器,所述放置4H^器用于引导连杆盖与连杆之间的耦接；2)
具有机器人抓取器，该抓取器抓起活塞、压缩环、稳定连杆并将活塞进一
步推入到其最终位置；3 )能够通过使用内置在机器人g器中的检测器容 易#测活塞环是否存在；以及4)能够应用于任何机体构造，即直列式、 V型机体和深裙V型机体发动机，以通过在同一单元中增加机器人来适应 不同的产率，以及线上或者线下安装活塞，并能够用于填充机体中一个或 多个或全部的活塞。
应了解，上述示例性实施方式旨的描述只是对本发明的说明而非穷举。 本领域技术人员将能够对所公开主题的实施方式进行某些增加、删除和/ 或修改，而不脱离如所附权利要求限定的本发明的精神或其范围。
权利要求
1. 一种用于将活塞组件填充到发动机机体的相关孔中的装置，所述活塞组件包括:连杆盖；以及活塞子组件，所述活塞子组件包括活塞头和适于耦接到所述连杆盖的连杆，所述装置包括:第一机器人，所述第一机器人抓起所述活塞子组件，并将所述活塞子组件插入到所述发动机机体的相关孔中；以及一个或多个工具，用于将所述连杆盖插入到所述孔中，并允许所述连杆盖被紧固到所述连杆上。
2. 如权利要求l所述的装置，其中，所述第一机器人包括g器，所 述g器设有用于抓住所述活塞子组件的一个或多个卡爪。
3. 如权利要求2所述的装置，其中，所述活塞头设有一个或多个环， 并且所述抓取器包括用于检测所述一个或多个环的存在的检测单元。
4. 如权利要求3所述的装置，其中，所述检测单元内置在所述一个 或多个卡爪中。
5. 如权利要求2所述的装置，其中，所述检测单元包括与检测指示 器相关联的至少 一个环检测传感器。
6. 如权利要求5所述的装置，其中，所述至少一个环检测传感器包 括接近开关。
7. 如权利要求2所述的装置，其中，所述g器包括稳定器，所述稳 定器适于与所述活塞子组件相互作用以在移动过程中使连杆的位置保持稳定o
8. 如权利要求2所述的装置，其中，所述4i^取器包括用于抓起所述活 塞子组件的推/吸单元。
9. 如权利要求2所述的装置，其中，所述推/吸单元包括安装在推动 器上的p及杯。
10. 如权利要求2所述的装置，其中，所述抓取器包括加强环和驱动 单元，用于在抓住所述活塞子组件时将所述卡爪锁定在合适的位置。
11. 如权利要求l所述的装置，其中，所述第一机器人包括力控制器， 所述力控制器用于调节在活塞子组件移动过程中施加的力。
12. 如权利要求ll所述的装置，其中，所述力控制器使所述第一机器 人在活塞子组件移动的过程中进行对所述孔的搜索。
13. 如权利要求l所述的装置，还包括第二机器人，所述第二机器人 将所述发动^L体保持在适合于接收所述活塞组件的位置。
14. 如权利要求13所述的装置，其中，所述第二机器人包括控制器， 所述控制器设计成用于使所述发动^体的取向确定为适于接收所述活 塞组件的所述位置。
15. 如权利l要求所述的装置，其中，所述一个或多个工具包括用于 导向销和连杆盖的放置g器，用于引导所述连杆盖与连杆之间的耦接。
16. 如权利要求15所述的装置，其中，所述用于导向销和连杆盖的放 置抓取器安装在第三机器人上并由所述第三机器人移动。
17. 如权利要求15所述的装置，其中，所述一个或多个工具还包括 送盖器，所述送盖器适于接收连杆盖；以及推动器，所述推动器用于在连杆盖与连杆的连接过程中将活塞子组件 保持在进入孔的合适位置，所述送盖器、所述推动器以及所述导向4^器 安装在固定底座上。
18. —种用于将活塞组件填充到发动枳4^体的相关孔内的方法，所述 活塞组件包括连杆盖和活塞子组件，所述活塞子组件包括活塞头和适于耦 接到所述连杆盖的连杆，所述方法包括U)由第一机器人抓起所述活塞子组件，并将其插入到所述发动机 机体的相关孔中；以及(b)将所述连杆盖插入到所述孔中，并允许所述连杆盖被紧固到所 述连杆。
19. 如权利要求18所述的方法，还包括(c )由第二机器人将所述发动^体保持在适合于接收所述活塞子组 件的位置。
20. 如权利要求19所述的方法，其中，所述步骤(c)包括抓起所述 发动;WL体，将所^动#体移到靠近所述第一机器人，并将所iL复动 ^体定向在适于接收活塞组件的所述位置。
21. 如权利要求18所述的方法，其中，所述步骤(a)包括^所述 活塞子组件并抓住所述活塞子组件。
22. 如权利要求20所述的方法，其中，所述活塞头设有一个或多个环， 并且所述步骤(a)包括检测所述一个或多个环的存在。
23. 如权利要求18所述的方法，其中，所述步驟(a)包括在移动过 程中稳定所述连杆的位置。
24. 如权利要求18所述的方法，其中，所述步骤(a)包括当所述 活塞组件靠近所述孔时，启动第一机器人的力控制单元以控制由所述力控 制单元施加的力。
25. 如权利要求24所述的方法，还包括在将所述活塞组件插入所述 孔中时调节由所述第 一机器人施加的力。
26. 如权利要求24所述的方法，还包括:当所述活塞组件与所述孔所 在的所属为发动机机体的表面接触时，启动搜索功能用于确定所述孔的位 置。
27. 如权利要求18所述的方法，其中，所述步骤(b)包括抓起所述 连杆盖，通过安装在第三机器人上并由第三机器人移动的用于导向销和连 杆盖的放置g器在所述孔内引导所述连杆盖以与所述连杆耦接，以及将 所述连杆盖紧固到所述连杆。
28. 如权利18所述的方法，其中所述步骤(b)包括通过所述第一机 器人抓起所述连杆盖，并将所述连杆盖放到位于固定底座上的送盖器中， 将所述连杆与安装在所述固定底座上的用于导向销和连杆盖的放置抓取器耦接，从第一机器人松开活塞子组件、并通过设于所述固定底座上的 推动器将所述活塞子组件保持在合适的位置，将所述连杆盖紧固到所述连 杆。
全文摘要
本发明公开了用于发动机活塞安装的一种方法和一种装置，其中使用机器人来进行整个发动机活塞安装过程。设有填充抓取器和力控制的第一机器人(900)抓起带有连杆的活塞，检测活塞环是否存在，挤压所述活塞环，找到发动机气缸孔，并将活塞填充到所述气缸孔中。第二机器人(100)能用于装载和卸下发动机机体(102)，保持所述机体并将其定位到合适的位置，并将曲轴指引到对于各气缸孔来说正确的取向。固定在固定工作台上或者固定在第三机器人(300)上的一组工具被用于引导所述活塞连杆，运送所述连杆并将其放在连杆盖上，并且将盖紧固到连杆上。对于某些类型发动机，在活塞填塞中可省略活塞连杆引导过程。
文档编号B25J15/00GK101389445SQ200780002436
公开日2009年3月18日 申请日期2007年1月17日 优先权日2006年1月18日
发明者丹尼尔·W·麦吉利斯, 布鲁诺·巴里, 晖 张, 张启毅, 杨言华 申请人:Abb研究有限公司