基于机器人的自动化柔性装配成套装备的制作方法

本发明涉及工业自动化装备流水线，更具体地说，涉及一种用于制造机动车部件的自动化装配设备。

背景技术：

转向节(steeringknuckle)又称“羊角”，是汽车转向桥中的重要零件之一，能够使汽车稳定行驶并灵敏传递行驶方向。

转向节的功用是传递并承受汽车前部载荷，支承并带动前轮绕主销转动而使汽车转向。在汽车行驶状态下，它承受着多变的冲击载荷，因此，要求其具有很高的强度要求和综合性能要求。

现阶段，转向节和轴承的装配多为手工装配，由于无法实时掌握轴承和转向节之间的挤压力，从而导致装配质量不高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供了一种机基于机器人的自动化柔性装配成套装备，在机动车部件的自动化装配生产过程中，利用转盘机构实现多个工位的自动化转换、利用润滑系统降低装配过程内部摩擦阻力、利用带柔性的夹具可以有效避免挤压过程中对转盘机构的压力、利用挤压机构实现将轴承压入到转向节中；本发明机基于机器人的自动化柔性装配成套装备，实现了对轴承和转向节的自动化精密装配，保证了装配过程的顺畅、可控。

一种机基于机器人的自动化柔性装配成套装备，包括：用于输送轴承的输送链、用于抓取所述轴承的机器人机构、机器底座、用于装载转向节的夹具、用于驱动所述夹具进行工位转换的转盘机构、对所述转向节的轴承孔进行润滑处理的润滑系统、将所述轴承挤压进入到所述轴承孔中的挤压机构，所述转盘机构、润滑系统、挤压机构、机器人机构固连于所述机器底座，所述夹具固连于所述转盘机构，所述润滑系统、挤压机构设置于所述转盘机构的周围；所述输送链位于所述机器底座的侧部，所述输送链和夹具位于所述机器人机构的工作范围之内；在所述机器底座上设置有托力轴，所述托力轴位于所述挤压机构的下部，所述托力轴和所述夹具的芯轴相匹配；

所述夹具包括：法兰盘、轴套、芯轴、间隙、二次雾化轴、小导柱、托力弹簧，所述法兰盘固连于所述转盘，所述轴套固连于所述法兰盘的内部，所述芯轴活动连接于所述轴套；所述小导柱固连于所述芯轴，所述小导柱活动连接于所述法兰盘，在所述法兰盘和芯轴之间设置有托力弹簧，所述托力弹簧套于所述小导柱上；在所述芯轴的顶部固连有所述二次雾化轴，所述二次雾化轴的中心部位设置主进油孔，在所述二次雾化轴的径向表面设置有和所述主进油孔相连通的横向出油孔；

所述机器人机构包括腕部、气动手爪、手指，所述气动手爪的缸体固连于所述腕部，所述手指固连于所述气动手爪；所述手指和所述轴承的外形相匹配。

当所述挤压机构未向所述夹具上的所述轴承进行挤压的时候，所述芯轴在所述托力弹簧的作用下具有向上运动的趋势，所述托力轴和芯轴之间存在间隙。

优选地，当所述挤压机构向所述夹具上的所述轴承进行挤压的时候，所述托力轴和芯轴处于相互接触的状态。

优选地，所述挤压机构包括：挤压电动缸、挤压支架、直线导轨、滑动座、压力头，所述挤压支架固连于所述机器底座，所述挤压电动缸的缸体固连于所述挤压支架的上部，所述挤压电动缸的下压活塞杆的末端固连于所述滑动座；所述直线导轨固连于所述挤压支架，所述滑动座通过滑块活动连接于所述直线导轨；在所述滑动座的下方固连有压力传感器，所述压力传感器的下部固连有所述压力头。

优选地，所述润滑系统包括：雾化支架、滑台气缸、横板、喇叭盖板，所述雾化支架固连于所述机器底座，所述滑台气缸的气缸体固连于所述雾化支架，所述雾化支架的活塞杆的末端固连有所述横板，在所述横板上固连有所述喇叭盖板，在所述喇叭盖板的中心设置有喷油嘴；所述喷油嘴上设置有注油孔、雾化口，所述注油孔连通于所述雾化口，所述雾化口位于所述喷油嘴的径向圆周表面。

优选地，所述转盘机构包括转盘、分割器、驱动电机，所述转盘固连于所述分割器的输出轴，所述驱动电机的输出轴通过联轴器固连于所述分割器的输入轴。

优选地，所述雾化口的直径为五十丝至八十丝。

优选地，所述转盘机构上设置有四个工位，每个所述工位固连有所述夹具；所述转盘机构每次转动九十度，所述润滑系统、挤压机构分别和所述工位相对应；所述工位包括：上料工位、润滑工位、挤压工位、下料工位，所述润滑工位位于所述润滑系统的下部，所述挤压工位位于所述挤压机构的下部，所述上料工位位于放置所述转向节，所述下料工位用于取下装配好的所述转向节和轴承。

优选地，所述压力头和所述轴承相匹配。

优选地，所述喇叭盖板和所述轴承孔相匹配。

和传统技术相比，本发明机基于机器人的自动化柔性装配成套装备具有以下积极作用和有益效果：

本发明机基于机器人的自动化柔性装配成套装备，主要包括：输送链、机器人机构、机器底座、夹具、转盘机构、润滑系统、挤压机构。所述输送链用于长距离地输送所述轴承；所述机器人机构从所述输送链上抓取到所述轴承，并将所述轴承放置于所述转向节中；所述转盘机构将所述夹具在多个工位之间快速转换；所述润滑系统降低装配过程中所述转向节和轴承之间的摩擦阻力；所述挤压机构实现将所述轴承压入到所述转向节中，同时实时监控挤压过程中的压力值的大小，从而可以间接检测所述轴承孔的尺寸，保证所述轴承和转向节之间的可靠连接；所述夹具具有一定的柔性特性，可以将挤压过程中出生的压力传递到机器底座上，从而避免了对所述转盘机构的压力。本发明机基于机器人的自动化柔性装配成套装备，实现了将所述轴承自动化地装配到所述转向节中，装配精度高、效率高、装配质量全程监控、装配过程力学性能优良。

本发明机基于机器人的自动化柔性装配成套装备，主要包括以下步骤：

1)所述轴承放置于所述输送链上向所述机器人机构所在方向进行输送；

2)所述机器人机构从所述输送链上抓取到所述轴承；

3)在所述上料工位处，将所述转向节套于所述夹具上；在所述转盘机构的驱动下，所述转向节到达所述润滑工位处，所述转向节位于所述润滑系统的下部；

4)所述滑台气缸的活塞杆伸出，所述喷油嘴进入到所述注油孔中，所述喇叭盖板盖在所述轴承孔上，润滑油经过所述润滑系统的雾化后，喷射到所述轴承孔上，所述润滑系统对所述轴承孔的内部进行润滑处理；接着所述滑台气缸的活塞杆缩回；

5)所述机器人机构将所述轴承放置于所述转向节上，所述滑台气缸的活塞杆伸出，所述喇叭盖板盖在所述轴承上并对所述轴承施加一定的压力，使所述轴承的部分结构压入于所述轴承孔中；

6)所述润滑系统对所述轴承的内壁进行润滑处理；接着所述滑台气缸的活塞杆缩回；

7)所述轴承和转向节在所述转盘机构的驱动下转动至所述挤压工位处，所述挤压机构下压，由所述压力头将所述轴承挤压进入所述轴承孔中；

8)在挤压的同时，对所述压力传感器采集到的压力值进行实时监控，从而分析所述轴承和轴承孔的配合质量，并且遵从如下判据：如果所述压力值小于正常值，则判定所述轴承的尺寸偏大，所述轴承和轴承孔处于松配合状态，装配质量不合格；如果所述压力值高于正常值，则马上中断挤压过程，所述轴承的尺寸偏小，所述轴承和轴承孔的装配太紧，装配质量不合格，所述转向节需要返工修配。

接下来描述所述夹具的工作过程和工作原理：

所述法兰盘固连于所述转盘，所述芯轴通过所述轴套活动连接于所述法兰盘，由于所述轴套采用耐磨材料制作，例如黄铜材料，所述芯轴可以顺畅地沿所述轴套的轴向做上下运动。

所述小导柱固连于所述芯轴，所述小导柱活动连接于所述法兰盘，在所述法兰盘和芯轴之间设置有托力弹簧，所述托力弹簧套于所述小导柱上，所述芯轴在所述托力弹簧的作用下具有向上运动的趋势。在正常情况下，或者说，未在所述挤压机构挤压所述轴承的状态下，所述托力弹簧将所述芯轴向上托起；当所述夹具处于所述挤压工位处时，所述脱离周和芯轴相匹配，并且所述托力轴和芯轴之间存在间隙。

当所述挤压机构向所述夹具上的所述轴承进行挤压的时候，所述托力轴和芯轴处于相互接触的状态。此时，所述挤压机构对所述轴承的压力，将通过所述芯轴、托力轴传递到所述机器底座上，从而有效避免了对所述转盘机构的压力，使所述转盘机构的受力状态优良。

接下来描述所述挤压机构的工作过程和工作原理：

所述挤压电动缸的下压活塞杆的末端固连于所述滑动座，所述直线导轨固连于所述挤压支架，所述滑动座通过滑块活动连接于所述直线导轨。所述挤压电动缸推动所述滑动座在所述直线导轨的引导下做直线运动，在所述滑动座和压力头之间设置有所述压力传感器。当所述下压活塞杆向下伸出，所述压力头对准所述轴承并将所述轴承挤压进入所述轴承孔中，所述压力传感器采集挤压过程中的压力变化。从而对所述轴承和转向节的装配质量做到严格把控。当所述轴承装配到位后，所述下压活塞杆缩回。

接下来描述所述润滑系统的工作过程和工作原理：

所述润滑系统在所述润滑工位处对所述轴承孔喷射润滑油，接着，对所述轴承的内壁喷射润滑油进行润滑处理，从而减少装配过程中的摩擦阻力，保证装配的顺畅。

对所述轴承孔做润滑处理：所述滑台气缸的活塞杆伸出，所述喷油嘴进入到所述注油孔中，润滑油经过所述润滑系统的雾化后进入到所述注油孔中，接着通过所述横向出油孔，润滑油喷射到所述轴承孔上，所述润滑系统对所述轴承孔的内部进行润滑处理。在润滑的过程中，所述喇叭盖板盖在所述轴承孔上，防止润滑油飞溅到外部大气中。

对所述轴承的内壁做润滑处理：将所述轴承放置于所述转向节上后，所述滑台气的活塞杆伸出，所述喇叭盖板盖在所述轴承上。润滑油经过所述注油孔后从所述雾化口喷出，润滑油喷射到所述轴承的内壁。

附图说明

图1、2是本发明机基于机器人的自动化柔性装配成套装备的结构示意图；

图3、4、5是本发明机基于机器人的自动化柔性装配成套装备的部分结构示意图；

图6、7是本发明机基于机器人的自动化柔性装配成套装备的润滑系统的结构示意图；

图8是转向节和轴承的拆装结构示意图。

1机器底座、2转盘机构、3夹具、4润滑系统、5挤压机构、6转向节、7轴承、8轴承孔、9转盘、10分割器、11托力轴、12法兰盘、13轴套、14芯轴、15间隙、16二次雾化轴、17小导柱、18托力弹簧、19挤压电动缸、20下压活塞杆、21挤压支架、22直线导轨、23滑块、24滑动座、25压力头、26主进油孔、27横向出油孔、28雾化支架、29滑台气缸、30横板、31喇叭盖板、32喷油嘴、33雾化口、34注油孔、35压力传感器、37润滑工位、38挤压工位、39下料工位、69输送链、70机器人机构、71腕部、72气动手爪、73手指。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步地详细说明，但不构成对本发明的任何限制，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，本发明提供了一种机基于机器人的自动化柔性装配成套装备，在机动车部件的自动化装配生产过程中，利用机器人结构从输送链上抓取到轴承并将其放置于转向节上，利用转盘机构实现多个工位的自动化转换、利用润滑系统降低装配过程内部摩擦阻力、利用带柔性的夹具可以有效避免挤压过程中对转盘机构的压力、利用挤压机构实现将轴承压入到转向节中；本发明机基于机器人的自动化柔性装配成套装备，实现了对轴承和转向节的自动化精密装配，保证了装配过程的顺畅、可控。

图1、2是本发明机基于机器人的自动化柔性装配成套装备的结构示意图，图3、4、5是本发明机基于机器人的自动化柔性装配成套装备的部分结构示意图，图6、7是本发明机基于机器人的自动化柔性装配成套装备的润滑系统的结构示意图，图8是转向节和轴承的拆装结构示意图。

一种机基于机器人的自动化柔性装配成套装备，包括：用于输送轴承7的输送链69、用于抓取所述轴承7的机器人机构70、机器底座1、用于装载转向节6的夹具3、用于驱动所述夹具3进行工位转换的转盘机构2、对所述转向节6的轴承孔8进行润滑处理的润滑系统4、将所述轴承7挤压进入到所述轴承孔8中的挤压机构5，所述转盘机构2、润滑系统4、挤压机构5、机器人机构70固连于所述机器底座1，所述夹具3固连于所述转盘机构2，所述润滑系统4、挤压机构5设置于所述转盘机构2的周围；所述输送链69位于所述机器底座1的侧部，所述输送链69和夹具3位于所述机器人机构70的工作范围之内；在所述机器底座1上设置有托力轴11，所述托力轴11位于所述挤压机构5的下部，所述托力轴11和所述夹具3的芯轴14相匹配；

所述夹具3包括：法兰盘12、轴套13、芯轴14、间隙15、二次雾化轴16、小导柱17、托力弹簧18，所述法兰盘12固连于所述转盘9，所述轴套13固连于所述法兰盘12的内部，所述芯轴14活动连接于所述轴套13；所述小导柱17固连于所述芯轴14，所述小导柱17活动连接于所述法兰盘12，在所述法兰盘12和芯轴14之间设置有托力弹簧18，所述托力弹簧18套于所述小导柱17上；在所述芯轴14的顶部固连有所述二次雾化轴16，所述二次雾化轴16的中心部位设置主进油孔26，在所述二次雾化轴16的径向表面设置有和所述主进油孔26相连通的横向出油孔27；

所述机器人机构70包括腕部71、气动手爪72、手指73，所述气动手爪72的缸体固连于所述腕部71，所述手指73固连于所述气动手爪72；所述手指73和所述轴承7的外形相匹配。

当所述挤压机构5未向所述夹具3上的所述轴承7进行挤压的时候，所述芯轴14在所述托力弹簧18的作用下具有向上运动的趋势，所述托力轴11和芯轴14之间存在间隙15。

更具体地，当所述挤压机构5向所述夹具3上的所述轴承7进行挤压的时候，所述托力轴11和芯轴14处于相互接触的状态。

更具体地，所述挤压机构5包括：挤压电动缸19、挤压支架21、直线导轨22、滑动座24、压力头25，所述挤压支架21固连于所述机器底座1，所述挤压电动缸19的缸体固连于所述挤压支架21的上部，所述挤压电动缸19的下压活塞杆20的末端固连于所述滑动座24；所述直线导轨22固连于所述挤压支架21，所述滑动座24通过滑块23活动连接于所述直线导轨22；在所述滑动座24的下方固连有压力传感器35，所述压力传感器35的下部固连有所述压力头25。

更具体地，所述润滑系统4包括：雾化支架28、滑台气缸29、横板30、喇叭盖板31，所述雾化支架28固连于所述机器底座1，所述滑台气缸29的气缸体固连于所述雾化支架28，所述雾化支架28的活塞杆的末端固连有所述横板30，在所述横板30上固连有所述喇叭盖板31，在所述喇叭盖板31的中心设置有喷油嘴32；所述喷油嘴32上设置有注油孔34、雾化口33，所述注油孔34连通于所述雾化口33，所述雾化口33位于所述喷油嘴32的径向圆周表面。

更具体地，所述转盘机构2包括转盘9、分割器10、驱动电机，所述转盘9固连于所述分割器10的输出轴，所述驱动电机的输出轴通过联轴器固连于所述分割器10的输入轴。

更具体地，所述雾化口33的直径为五十丝至八十丝。

更具体地，所述转盘机构2上设置有四个工位，每个所述工位固连有所述夹具3；所述转盘机构2每次转动九十度，所述润滑系统4、挤压机构5分别和所述工位相对应；所述工位包括：上料工位36、润滑工位37、挤压工位38、下料工位39，所述润滑工位37位于所述润滑系统4的下部，所述挤压工位38位于所述挤压机构5的下部，所述上料工位36位于放置所述转向节6，所述下料工位39用于取下装配好的所述转向节6和轴承7。

更具体地，所述压力头25和所述轴承7相匹配。

更具体地，所述喇叭盖板31和所述轴承孔8相匹配。

以下结合图1至6，进一步描述本发明机基于机器人的自动化柔性装配成套装备的工作原理和工作过程：

本发明机基于机器人的自动化柔性装配成套装备，主要包括：输送链69、机器人机构70、机器底座1、夹具3、转盘机构2、润滑系统4、挤压机构5。所述输送链69用于长距离地输送所述轴承7；所述机器人机构70从所述输送链69上抓取到所述轴承7，并将所述轴承7放置于所述转向节6中；所述转盘机构2将所述夹具3在多个工位之间快速转换；所述润滑系统4降低装配过程中所述转向节6和轴承7之间的摩擦阻力；所述挤压机构5实现将所述轴承7压入到所述转向节6中，同时实时监控挤压过程中的压力值的大小，从而可以间接检测所述轴承孔8的尺寸，保证所述轴承7和转向节6之间的可靠连接；所述夹具3具有一定的柔性特性，可以将挤压过程中出生的压力传递到机器底座1上，从而避免了对所述转盘机构2的压力。本发明机基于机器人的自动化柔性装配成套装备，实现了将所述轴承7自动化地装配到所述转向节6中，装配精度高、效率高、装配质量全程监控、装配过程力学性能优良。

本发明机基于机器人的自动化柔性装配成套装备，主要包括以下步骤：

1)所述轴承7放置于所述输送链69上向所述机器人机构70所在方向进行输送；

2)所述机器人机构70从所述输送链69上抓取到所述轴承7；

3)在所述上料工位36处，将所述转向节6套于所述夹具3上；在所述转盘机构2的驱动下，所述转向节6到达所述润滑工位37处，所述转向节6位于所述润滑系统4的下部；

4)所述滑台气缸29的活塞杆伸出，所述喷油嘴32进入到所述注油孔34中，所述喇叭盖板31盖在所述轴承孔8上，润滑油经过所述润滑系统4的雾化后，喷射到所述轴承孔8上，所述润滑系统4对所述轴承孔8的内部进行润滑处理；接着所述滑台气缸29的活塞杆缩回；

5)所述机器人机构70将所述轴承7放置于所述转向节6上，所述滑台气缸29的活塞杆伸出，所述喇叭盖板31盖在所述轴承7上并对所述轴承7施加一定的压力，使所述轴承7的部分结构压入于所述轴承孔8中；

6)所述润滑系统4对所述轴承7的内壁进行润滑处理；接着所述滑台气缸29的活塞杆缩回；

7)所述轴承7和转向节6在所述转盘机构2的驱动下转动至所述挤压工位38处，所述挤压机构5下压，由所述压力头25将所述轴承7挤压进入所述轴承孔8中；

8)在挤压的同时，对所述压力传感器35采集到的压力值进行实时监控，从而分析所述轴承7和轴承孔8的配合质量，并且遵从如下判据：如果所述压力值小于正常值，则判定所述轴承7的尺寸偏大，所述轴承7和轴承孔8处于松配合状态，装配质量不合格；如果所述压力值高于正常值，则马上中断挤压过程，所述轴承7的尺寸偏小，所述轴承7和轴承孔8的装配太紧，装配质量不合格，所述转向节6需要返工修配。

接下来描述所述夹具3的工作过程和工作原理：

所述法兰盘12固连于所述转盘9，所述芯轴14通过所述轴套13活动连接于所述法兰盘12，由于所述轴套13采用耐磨材料制作，例如黄铜材料，所述芯轴14可以顺畅地沿所述轴套13的轴向做上下运动。

所述小导柱17固连于所述芯轴14，所述小导柱17活动连接于所述法兰盘12，在所述法兰盘12和芯轴14之间设置有托力弹簧18，所述托力弹簧18套于所述小导柱17上，所述芯轴14在所述托力弹簧18的作用下具有向上运动的趋势。在正常情况下，或者说，未在所述挤压机构5挤压所述轴承7的状态下，所述托力弹簧18将所述芯轴14向上托起；当所述夹具3处于所述挤压工位38处时，所述脱离周11和芯轴14相匹配，并且所述托力轴11和芯轴14之间存在间隙15。

当所述挤压机构5向所述夹具3上的所述轴承7进行挤压的时候，所述托力轴11和芯轴14处于相互接触的状态。此时，所述挤压机构5对所述轴承7的压力，将通过所述芯轴14、托力轴11传递到所述机器底座1上，从而有效避免了对所述转盘机构2的压力，使所述转盘机构2的受力状态优良。

接下来描述所述挤压机构5的工作过程和工作原理：

所述挤压电动缸19的下压活塞杆20的末端固连于所述滑动座24，所述直线导轨22固连于所述挤压支架21，所述滑动座24通过滑块23活动连接于所述直线导轨22。所述挤压电动缸19推动所述滑动座24在所述直线导轨22的引导下做直线运动，在所述滑动座24和压力头25之间设置有所述压力传感器35。当所述下压活塞杆20向下伸出，所述压力头25对准所述轴承7并将所述轴承7挤压进入所述轴承孔8中，所述压力传感器35采集挤压过程中的压力变化。从而对所述轴承7和转向节6的装配质量做到严格把控。当所述轴承7装配到位后，所述下压活塞杆20缩回。

接下来描述所述润滑系统4的工作过程和工作原理：

所述润滑系统4在所述润滑工位37处对所述轴承孔8喷射润滑油，接着，对所述轴承7的内壁喷射润滑油进行润滑处理，从而减少装配过程中的摩擦阻力，保证装配的顺畅。

对所述轴承孔8做润滑处理：所述滑台气缸29的活塞杆伸出，所述喷油嘴32进入到所述注油孔34中，润滑油经过所述润滑系统4的雾化后进入到所述注油孔34中，接着通过所述横向出油孔27，润滑油喷射到所述轴承孔8上，所述润滑系统4对所述轴承孔8的内部进行润滑处理。在润滑的过程中，所述喇叭盖板31盖在所述轴承孔8上，防止润滑油飞溅到外部大气中。

对所述轴承7的内壁做润滑处理：将所述轴承7放置于所述转向节6上后，所述滑台气缸29的活塞杆伸出，所述喇叭盖板31盖在所述轴承7上。润滑油经过所述注油孔34后从所述雾化口33喷出，润滑油喷射到所述轴承7的内壁。

最后，应当指出，以上实施例仅是本发明机基于机器人的自动化柔性装配成套装备较有代表性的例子。显然，本发明机基于机器人的自动化柔性装配成套装备不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明机基于机器人的自动化柔性装配成套装备的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明机基于机器人的自动化柔性装配成套装备的保护范围。