专利名称：用于活塞顶面及外圆加工的自动装夹定位机构及方法
技术领域：
本发明具体涉及一种用于活塞顶面及外圆加工的自动装夹定位机构及方法。
背景技术：
目前国内活塞加工基本以手动生产模式为主，操作者手动装卸活塞，手动检测，工序与工序之间的工件周转采用手动搬运。工人劳动强度大，生产效率低。随着“用工成本”的增高和“用工荒”的出现，实现活塞加工的自动化生产已迫在眉睫，但进口自动化设备价格昂贵，一般企业无法承受，而国内目前还没有制造出针对活塞生产的自动化生产线。如图I所示，目前国内普遍采用以活塞止口定位，将活塞顶面和外圆工序组合，使用拉销拉紧活 塞销孔(实现以活塞销孔定位)的方式加工活塞的顶面及外圆。手动装夹定位活塞方式不仅劳动强度较大，而且存在拉销掉落和高速旋转过程中拉销飞出的安全隐患，采用自动化装夹定位机构可消除此隐患。
发明内容
为解决现有技术存在的缺点，本发明涉及一种用于活塞顶面及外圆加工的自动装夹定位机构。本发明采用的技术方案如下
用于活塞顶面及外圆加工的自动装夹定位机构，包括活塞固定装置、拉销、机械手装置和卡爪装置，所述的卡爪装置一端与机械手装置相连，另一端与拉销配合。所述的卡爪装置包括卡爪、卡盘和气缸，所述的卡盘与卡爪相连，所述的气缸驱动卡盘运动，所述的卡爪与拉销配合。所述的机械手装置包括机械手支架、旋转气缸、取件卡盘和装件卡盘，所述的旋转气缸驱动装件卡盘与取件卡盘，所述的旋转气缸设于机械手支架上。所述的活塞固定装置包括拉杆、连接盘、止口胎、拉环，止口胎通过螺钉固定在连接盘上，拉杆穿过连接盘的中心孔与拉环连接。所述的拉环上设有防飞紧锁销；
所述的拉销的外壁上设有垂直导向槽，所述的垂直导向槽的高度只有整个拉销高度的
一半;
所述的垂直导向槽的顶部设有定位锁紧孔，所述的定位紧锁孔与防飞紧锁销配合。所述的拉销顶端设有定位槽，所述的定位槽的形状为椭圆形。所述的卡爪上设有定位弧面、限位台阶和防脱落台阶，所述的定位弧面与拉销的定位槽配合，所述的限位台阶设于定位弧面的上面，所述的防脱落台阶设于定位弧面的下面。用于活塞顶面及外圆加工的自动装夹定位机构的装夹方法包括如下步骤
第一步机械手装置的装件卡盘将活塞装到止口胎的止口上；第二步装件卡盘松开活塞，同时装件卡盘内的弹簧压板顶住活塞头部，保证活塞止口紧贴在止口胎的止口上；
第三步穿拉销气缸带动拉销伸出，将拉销穿入活塞的销孔内；抓拉销卡盘松开拉销，防飞锁紧销将拉销限制定位锁紧孔位置，穿拉销气缸退回；
第四步拉杆向后移动带动拉环拉紧活塞定位夹紧，同时防飞锁紧销恰好卡进拉销上的定位锁紧孔内，防止活塞高速旋转时拉销飞出；
第五步活塞加工完后，机械手装置的取件卡盘旋转、移动到位；
第六步穿拉销气缸伸出到位，抓拉销卡盘夹紧拉销；
第七步拉杆向前移动带动拉环松开活塞，防飞锁紧销从拉销的定位锁紧孔内退出； 第八步穿拉销气缸退回到位；
第九步机械手装置的取件卡盘夹紧活塞头部，水平移出到位；
第十步机械手装置的旋转气缸旋转180度，将装件卡盘上的活塞转到主轴止口胎的止口位置，重复上述动作。本发明的有益效果与手动装夹定位模式相比，本发明自动装夹定位机构，消除了操作者安装强度以及活塞夹紧不到位导致的飞销、掉销等影响活塞加工精度和操作者人身安全的隐患。机械手代替操作者装卸活塞，不仅消除了操作者的安装强度，而且还大大提高了活塞安装的精度。
图I手动装夹定位结构简 图2拉销结构的三维结构简 图3手动装夹定位结构的剖视图； 图4本发明中拉销的结构简 图5本发明中拉销的俯视 图6本发明中机械手装置、卡爪装置的结构 图7本发明中机械手装置、卡爪装置的结构侧视 图8本发明中卡爪与拉销配合的剖视 图9自动装夹定位活塞的结构简 图10图9的局部放大 图中，I拉销，2防飞槽，3拉杆，4连接盘，5.止口胎，6活塞，7拉环，8垂直导向槽，9定位锁紧孔，10定位槽，11限位器，12穿拉销气缸，13抓拉销卡盘，14卡爪，15装件卡盘，16取件卡盘，17旋转气缸，18机械手支架，19限位台阶，20防滑落台阶，21定位弧面，22机械手装置，23防飞紧锁销。
下面结合附图，对本发明进行详细说明。从图I、图2、图3中可以看出，手动装夹定位机构主要包括拉杆3，连接盘4，止口胎5，拉销1，防飞槽2，活塞6，拉环7。拉销I上的圆周方向设有防飞槽2能够让拉环7卡入后，防止拉销I在活塞6高速旋转时从活塞6销孔内飞出；拉杆3和拉环7通过螺纹连接，向后移动可拉紧拉销1，向前移动可松开拉销I ;连接盘4安装在机床主轴上，止口胎5安装在连接盘4上，可通过更换不同止口胎5来加工不同的活塞6。加工活塞6顶面及外圆组合工序的手动装夹定位主要动作如下(见图3)
第一步操作者右手拿活塞6的头部，将活塞6的止口对准止口胎5装到止口胎5的止
口上；
第二步操作者右手扶住活塞6，同时右手手指挡住活塞6销孔的下面，左手拿住拉销I的头部将拉销I拿起，将拉销I从活塞6销孔的上面穿入活塞6的销孔内。该步骤易出现拉销I掉落隐患； 第三步操作者用右手手指触摸到拉销I到位后，踩下脚踏按钮使拉杆3向后拉紧拉环
7,使拉环7恰好卡在拉销I防飞槽2内拉紧活塞6，从而保证拉销I在高速旋转时不会从销孔内飞出；由于拉销I到位仅靠操作者的触摸来决定，存在拉环7卡不到拉销I的防飞槽2内隐患，会导致活塞6在高速旋转过程中拉销I飞出的安全隐患。第四步加工完后操作者右手扶住活塞6，同时左手手指挡住活塞6销孔的下面，踩下脚踏按钮使拉杆3向前松开拉环7左手接住从活塞6销孔内脱落的拉销1，右手抓住活塞6的头部将活塞6从止口胎5上取下。该步骤存在拉销I脱落的安全隐患。本发明包括机械手装置22、卡爪装置、活塞6固定装置和拉销1，所述的卡爪装置包括卡爪14、抓拉销卡盘13和穿拉销气缸12，所述的抓拉销卡盘13与卡爪14相连，所述的穿拉销气缸12驱动抓拉销卡盘13运动，所述的卡爪14与拉销I配合，所述的机械手装置22包括机械手支架18、旋转气缸17、取件卡盘16和装件卡盘15，所述的旋转气缸17驱动装件卡盘15与取件卡盘16，所述的旋转气缸17设于机械手支架18上，，所述的活塞6固定装置包括拉杆3、连接盘4、止口胎5、拉环7，止口胎5通过螺钉固定在连接盘4上，拉杆3穿过连接盘4的中心孔与拉环7连接。拉环7上设有防飞紧锁销23 ；拉销I的外壁上设有垂直导向槽8，所述的垂直导向槽8的高度只有整个拉销I高度的一半；
垂直导向槽8的顶部设有定位锁紧孔9，所述的定位紧锁孔9与防飞紧锁销9配合。拉销I顶端设有定位槽10，所述的定位槽10的形状为椭圆形。卡爪14上设有定位弧面21、限位台阶19和防脱落台阶20，所述的定位弧面21与拉销I的定位槽10配合，所述的限位台阶19设于定位弧面21的上面，所述的防脱落台阶20设于定位弧面21的下面。抓拉销卡盘13采用内撑的方式将拉销I夹紧，其卡爪14上的定位弧面21是用来与拉销I上的卡爪14定位槽10相配合的，对拉销I起到定向作用；卡爪14上的限位台阶19是为了防止出现误操作时撞坏抓拉销卡盘13，而防脱落台阶20主要是为了防止抓拉销卡盘13在工作中突然气压不足时拉销I脱落。用于活塞6顶面及外圆加工的自动装夹定位机构的装夹方法包括如下步骤 第一步机械手装置22的装件卡盘15将活塞6装到止口胎5的止口上；
第二步装件卡盘15松开活塞6，同时装件卡盘15内的弹簧压板顶住活塞6头部，保证活塞6止口紧贴在止口胎5的止口上；
第三步穿拉销气缸12带动拉销I伸出，将拉销I穿入活塞6的销孔内；抓拉销卡盘13松开拉销1，防飞锁紧销23将拉销I限制定位锁紧孔9位置，穿拉销气缸12退回；第四步拉杆3向后移动带动拉环7拉紧活塞6定位夹紧，同时防飞锁紧销23恰好卡进拉销I上的定位锁紧孔9内，防止活塞6高速旋转时拉销I飞出；
第五步活塞6加工完后，机械手装置22的取件卡盘16旋转、移动到位；
第六步穿拉销气缸12伸出到位，抓拉销卡盘13夹紧拉销I ;
第七步拉杆3向前移动带动拉环7松开活塞6，防飞锁紧销23从拉销I的定位锁紧孔9内退出；
第八步穿拉销气缸12退回到位；
第九步机械手装置22的取件卡盘16夹紧活塞6头部，水平移出到位；
第十步机械手装置22上的旋转气缸17旋转180度，将装件卡盘15上的活塞6转到主轴止口胎5的止口位置，重复上述动作。·
机械手装置6可代替人手将活塞6自动对准止口胎3并将其装到止口胎3的止口上。抓拉销卡盘13和穿拉销气缸12可代替人手实现抓住\松开拉销I和穿入\拔出拉销I动作。防飞锁紧销23是为了保证拉销I每次穿入活塞6销孔时的位置度，并保证活塞6高速旋转时拉销I不会飞出。拉销I穿入活塞6的销孔时，拉销I上的垂直导向槽8，对准拉环10上的防飞锁紧销23 (否则拉销9无法插入活塞6销孔内);拉销I上的定位锁紧孔9是为了防止活塞6高速旋转时，拉销I从活塞6销孔内飞出而设计的，其目的是保证加工时的安全性；拉销I上的垂直导向槽8到定位锁紧孔9只加工一半，是为了防止拉杆3未拉紧时，拉销I不会从活塞6销孔内自由掉落。拉销I头部的定位槽10，长度小于拉销I的内孔直径，主要是为了与抓拉销卡盘13的卡爪14连接时起到对拉销I定向和防止拉销I掉落的作用。机械手装置22可实现上下和水平动作，均由伺服电机控制；旋转气缸上固定两气动卡盘，一个用于装夹活塞6, —个用于拆卸活塞6 ;卡爪14固定在抓拉销卡盘13上主要用于抓取或放松拉销1，穿拉销气缸5主要用于带动拉销I作拉伸动作。本发明中的机械手装置22、卡爪装置是现有技术，在此不再详细赘述。上面所述的穿拉销气缸12是指用于实现穿拉销的气缸，就是常规的气缸。上面所述的抓拉销卡盘13是指用于抓拉销的常规卡盘。上面所述的取件卡盘16是指用于取件的卡盘。上面所述的装件卡盘15是指用于装件的卡盘。
权利要求
1.用于活塞顶面及外圆加工的自动装夹定位机构，包括活塞固定装置和拉销，所述的拉销与活塞固定装置配合，其特征在于还包括机械手装置和卡爪装置，所述的卡爪装置一端与机械手装置相连，另一端与拉销配合。
2.如权利要求I所述的用于活塞顶面及外圆加工的自动装夹定位机构，其特征在于所述的卡爪装置包括卡爪、卡盘和气缸，所述的卡盘与卡爪相连，所述的气缸驱动卡盘运动，所述的卡爪与拉销配合。
3.如权利要求I所述的用于活塞顶面及外圆加工的自动装夹定位机构，其特征在于所述的机械手装置包括机械手支架、旋转气缸、取件卡盘和装件卡盘，所述的旋转气缸驱动装件卡盘与取件卡盘，所述的旋转气缸设于机械手支架上。
4.如权利要求I所述的用于活塞顶面及外圆加工的自动装夹定位机构，其特征在于所述的活塞固定装置包括拉杆、连接盘、止口胎、拉环，止口胎通过螺钉固定在连接盘上，拉杆穿过连接盘的中心孔与拉环连接。
5.如权利要求4所述的用于活塞顶面及外圆加工的自动装夹定位机构，其特征在于所述的拉环上设有防飞紧锁销。
6.如权利要求I所述的用于活塞顶面及外圆加工的自动装夹定位机构，其特征在于所述的拉销的外壁上设有垂直导向槽，所述的垂直导向槽的高度只有整个拉销高度的一半。
7.如权利要求6所述的用于活塞顶面及外圆加工的自动装夹定位机构，其特征在于所述的垂直导向槽的顶部设有定位锁紧孔，所述的定位紧锁孔与防飞紧锁销配合。
8.如权利要求I所述的用于活塞顶面及外圆加工的自动装夹定位机构，其特征在于所述的拉销顶端设有定位槽，所述的定位槽的形状为椭圆形。
9.如权利要求2所述的用于活塞顶面及外圆加工的自动装夹定位机构，其特征在于所述的卡爪上设有定位弧面、限位台阶和防脱落台阶，所述的定位弧面与拉销的定位槽配合，所述的限位台阶设于定位弧面的上面，所述的防脱落台阶设于定位弧面的下面。
10.用于活塞顶面及外圆加工的自动装夹定位机构的装夹方法，其特征在于包括如下步骤 第一步机械手装置的装件卡盘将活塞装到止口胎的止口上； 第二步装件卡盘松开活塞，同时装件卡盘内的弹簧压板顶住活塞头部，保证活塞止口紧贴在止口胎的止口上； 第三步穿拉销气缸带动拉销伸出，将拉销穿入活塞的销孔内；抓拉销卡盘松开拉销，防飞锁紧销将拉销限制定位锁紧孔位置，穿拉销气缸退回； 第四步拉杆向后移动带动拉环拉紧活塞定位夹紧，同时防飞锁紧销恰好卡进拉销上的定位锁紧孔内，防止活塞高速旋转时拉销飞出； 第五步活塞加工完后，机械手装置的取件卡盘旋转、移动到位； 第六步穿拉销气缸伸出到位，抓拉销卡盘夹紧拉销； 第七步拉杆向前移动带动拉环松开活塞，防飞锁紧销从拉销的定位锁紧孔内退出； 第八步穿拉销气缸退回到位；第九步机械手装置的取件卡盘夹紧活塞头部，水平移出到位； 第 十步机械手装置的旋转气缸旋转180度，将装件卡盘上的活塞转到主轴止口胎的止口位置，重复上述动作。
全文摘要
本发明具体公开了一种用于活塞顶面及外圆加工的自动装夹定位机构及方法,包括机械手装置、卡爪装置活塞固定装置和拉销,所述的卡爪装置包括卡爪、卡盘和气缸，所述的卡盘与卡爪相连，所述的气缸驱动卡盘运动，所述的卡爪与拉销配合，所述的机械手装置包括机械手支架、旋转气缸、取件卡盘和装件卡盘，所述的旋转气缸驱动装件卡盘与取件卡盘，所述的旋转气缸设于机械手支架上，所述的活塞固定装置包括拉杆、连接盘、止口胎、拉环，止口胎通过螺钉固定在连接盘上，拉杆穿过连接盘的中心孔与拉环连接。
文档编号B23Q3/00GK102941484SQ20121049967
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者林风华, 李书军, 宋文平, 于志勇, 黄朋 申请人:山东滨州渤海活塞股份有限公司