一种油缸和活塞杆的装配方法与流程

1.本发明涉及液压缸装配，尤其是涉及一种油缸和活塞杆的装配方法。


背景技术：

2.液压油缸是液压支架的核心执行元件，其主要由具有缸筒和活塞杆两大部分组成，在装配时先在精加工的活塞杆安装密封件，然后将带有密封件的活塞杆推入缸筒内部，以实现缸筒和活塞杆的密封装配，并确保各腔室以及缸筒的密封性。
3.在液压油缸装配线中，油缸合装机是影响装配效率和产品品质的重要设备之一，按油缸装配状态可分为卧式合装机和立式合装机两种，立式合装机是将竖向的活塞杆插装在缸筒内，然而液压支架配套的油缸的总长度往往在两米以上甚至长达6米以上，立式合装机对应需要6米的高度，安全性差。因而，现有多采用卧式合装机来装配液压支架的液压油缸。
4.目前，液压支架配套的油缸多采用卧式油缸合装机，在装配时需要人工辅助找正对中，对中效率低，严重影响油缸的合装效率；另外，人工找正对中对工人要求高，在装配时往往需要经验丰富的师傅来完成对中作业，导致人员紧张，进一步影响合装效率；再者，在装配过程中不可避免地出现缸筒和活塞杆的同心度超过设计误差的情况，容易损坏活塞杆的密封件，从而影响油缸的性能。因而，如何实现缸筒和活塞杆的快速对中和装配仍然是困扰行业的难题。


技术实现要素：

5.本发明目的在于提供一种油缸和活塞杆的装配方法，可实现缸筒和活塞杆的自动对中和合装，不仅提高了自动化程度和装配效率，还能避免密封件在装配过程中被切伤，保证成品质量。
6.为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：本发明所述的油缸和活塞杆的装配方法，包括s1，调整至少两个缸筒支撑机构的间距，以及至少两个活塞杆支撑机构的间距，使架设在缸筒支撑机构上的缸筒和架设在活塞杆支撑机构的活塞杆间隔设置，以便于后述的利用定心机构获取缸筒中心的高度信息；其中，每个所述缸筒支撑机构均具有一对第一夹持块、驱动所述第一夹持块开合的第一开合机构和带动第一夹持块升降的升降机构；每个所述活塞杆支撑机构具有一对第二夹持块和驱动第二夹持块开合的第二开合机构，每对第一夹持块和每对第二夹持块的初始状态为张开状态；s2，将缸筒水平吊设在每对第一夹持块之间，同时或先后启动每个第一开合机构，使每对第一夹持块同时或先后闭合以抱紧缸筒；将活塞杆水平吊设在每对第二夹持块之间，同时或先后启动每个第二开合机构，使每对第二夹持块同时或先后闭合以抱紧活塞杆；
s3，以活塞杆的中轴线所在高度为基准，利用定心机构获取缸筒中轴线的高度，缸筒和活塞杆的高度差即为升降机构的上升高度或下降高度，利用升降机构调整第一夹持块的高度使缸筒和活塞杆同轴；s4，将缸筒尾部固定，用活塞杆推动机构将活塞杆水平推入缸筒内部。
7.在上述方案中：本发明以经过精加工的活塞杆中心的高度为基准，由于活塞杆和缸筒的中心在水平面的投影重合，即只需调整缸筒的高度即可实现缸筒和活塞杆的对中，减少对中工作量；在对中时，利用定心机构获取缸筒的中心高度信息，确定缸筒中心和活塞杆中心的高度差，进而精准控制升降机构的动作行程，以实现第一夹持块升降高度的精准调整，对中精度高，进而减少对活塞杆上密封件带来的损伤；在上述技术方案中，第一夹持块和第二夹持块均竖向设置，且第一夹持块和第二夹持块的夹持槽均具有第一夹持面和第二夹持面，第一夹持面和第二夹持面的夹角为钝角，可满足不同规格缸筒和活塞杆的装配需求。
8.在本发明的优选实施方式中，在所述s4中，将缸筒的尾部抵在缸筒止退机构上，且靠近活塞杆推动机构的一个活塞杆支撑机构在处于张开状态以使活塞杆向缸筒方向移动，以确保能够推动活塞杆向缸筒方向移动，进而将活塞杆推入缸筒，实现缸筒和活塞杆的高质量装配。
9.在本发明的优选实施方式中，每个所述缸筒支撑机构、每个活塞杆支撑机构和活塞杆推动机构上均设置有行走机构；在所述s4中，处于夹持状态的活塞杆支撑机构通过行走机构随活塞杆同步移动，保证装配初期活塞杆处于抱紧状态，以避免活塞杆在此时间段内出现倾斜而影响装配。
10.在本发明的优选实施方式中，所述行走机构包括固定在机架上的第一齿条和由第一动力源驱动的第一齿轮，所述第一齿轮与所述第一齿条啮合，第一动力源带动第一齿轮沿着第一齿条直线运动；在s1中，以活塞杆支撑机构位置的调整为例：活塞杆支撑机构的第二滑动座滑动设置在油缸装配线的机架上，第一齿条沿机架的长度方向设置并固定在机架上，第一动力源设置在第二滑动座上。当第一动力源转动时带动第一齿轮同步转动，由于第一齿轮和第一齿条啮合且第一齿条固定安装，使得第一齿轮沿着第一齿条直线运动，继而实现活塞杆支撑机构位置的调整。
11.在本发明的优选实施方式中，所述缸筒止退机构和活塞杆推动机构的结构相同，均包括具有竖板的第三滑动座，由第二动力源驱动的第一推手，且所述第二动力源水平设置在所述第三滑动座上；在s4中，所述将缸筒尾部固定的具体方法包括：利用缸筒止退机构的第二动力源带动其第一推手移动至缸筒尾部，使缸筒尾部抵在缸筒止退机构的第一推手上，避免装配过程中缸筒因受到活塞杆的推力而倒退；在s4中，所述用活塞杆推动机构将活塞杆水平推入缸筒内部包括：活塞杆推动机构的第二动力源推动活塞杆推动机构的第一推手，该第一推手作用于活塞杆的端部使活塞杆进入缸筒。
12.在本发明的优选实施方式中，所述缸筒止退机构和活塞杆推动机构均包括锁定结
构，所述锁定结构具有一水平设置的推杆，所述推杆与所述竖板螺纹连接且推杆的一端连接有第二推手，推杆和第二推手转动连接（如推杆和第二推手通过轴承转动连接）以确保推杆的直线运动；在s4中，所述将缸筒尾部固定还包括将所述缸筒止退机构的第二推手抵在尾部的缸筒支撑机构上；所述用活塞杆推动机构将活塞杆水平推入缸筒内部还包括将活塞杆推动机构的第二推手抵在头部的活塞杆支撑机构上。
13.在上述方案中，推杆为螺纹杆且另一端部具有手轮和锁止按钮，可通过旋转手轮带动推杆移动至并抵在活塞杆支撑机构或缸筒止退机构上。
14.在本发明的优选实施方式中，所述第一开合机构和第二开合机构的结构相同，均包括第三动力源驱动的齿轮齿条传动副或丝杠螺母传动副；所述齿轮齿条传动副包括第二齿轮和一对与所述第二齿轮啮合的第二齿条，所述第三动力源与第二齿轮传动连接，或与其中一个或两个所述第二齿条传动连接；所述丝杠螺母传动副包括水平设置的第一丝杠和螺连在所述第一丝杠上的一对第一螺母，所述第三动力源与第一丝杠传动连接，且第一丝杠的两段螺纹的旋向相反使两所述第一螺母反向移动。
15.在本发明的优选实施方式中，所述升降机构包括由第四动力源驱动的第二丝杠，升降机构或者是竖向设置的气缸或液压缸；其中，所述第二丝杠上螺接有第二螺母，且所述第二螺母固定在缸筒支撑机构的第一滑动座上，且所述第二丝杠的底部与缸筒支撑机构的升降座转动连接。在实际工作时，第四动力源带动第二丝杠以第二螺母为支撑点转动，并上升或下降，进而实现升降座及升降座上第一夹持块的升降。
16.在本发明的优选实施方式中，所述第四动力源的固定座和所述升降座之间设置有使升降座平稳升降的导向组件。在实际安装时，导向组件可以至少两组，可采用竖向设置的导向柱和直线轴承，将直线轴承固定使导向柱沿着直线轴承升降，以确保升降座的稳定升降。
17.在本发明的优选实施方式中，所述定心机构具有由第五动力源驱动的水平轴和设置在所述水平轴上的、用于检测缸筒内中心位置的激光传感器；在s3中，所述利用定心机构获取缸筒中轴线的高度包括：第五动力源带动水平轴上激光传感器移动至缸筒的内部，获取缸筒的中轴线高度信息，将信息传输至装配线的控制系统，以确定缸筒中心和活塞杆中心的高度差。
附图说明
18.图1是本发明装配设备的结构示意图。
19.图2是图1的主视图。
20.图3是本发明所述缸筒支撑机构的示意图。
21.图4是图3的主视图。
22.图5是本发明所述活塞杆支撑机构和活塞杆推动机构的位置关系图。
23.图6是图5中活塞杆支撑机构的主视图。
24.图7是本发明所述活塞杆支撑机构的另一种示意图。
25.图8是图2中活塞杆推动机构的放大示意图。
26.图9是图1中a部的结构示意图。
27.图10是本发明所述定心机构的示意图。
具体实施方式
28.下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
29.在本实施方式中活塞杆的头部即为图2中活塞杆的右部，活塞杆的内部即为图2中活塞杆的左部。
30.本发明提供了一种实现油缸和活塞杆快速对中和合装的装配方法，该装配方法采用了专用的装配设备，包括机架6，横向设置在机架6上的缸筒支撑机构1、活塞杆支撑机构2、缸筒止退机构4、活塞杆推动机构5，以及设置在机架6中部的位置处的定心机构3，实现了缸筒和活塞杆的快速装配；其中，本实施方式的装配方法具体包括以下内容：s1，调整三个缸筒支撑机构1的间距，以及两个活塞杆支撑机构2的间距，使架设在缸筒支撑机构1上的缸筒和架设在活塞杆支撑机构2的活塞杆间隔设置，以便于后述的利用定心机构3获取缸筒中心的高度信息；另外，三个缸筒支撑机构1分别对应缸筒的尾部、中部和前部，活塞杆支撑机构2分别对应活塞杆的头部和尾部（活塞杆的尾部即为推入缸筒的一端部）其中，如图3-4所示，每个缸筒支撑机构1均具有第一滑动座1.1，设置在第一滑动座1.1上的升降座和设置在升降座上的一对第一夹持块1.2和驱动第一夹持块1.2开合的第一开合机构，第一滑动座1.1的下方设置有设置驱动升降座和第一夹持块1.2升降的升降机构；如图5-7所示，每个活塞杆支撑机构2具有第二滑动座2.1，设置在第二滑动座2.1上的安装结构，设置在安装结构上的第二开合机构和由第二开合机构驱动的第二夹持块2.2；如图3-4和图5-7所示，第一夹持块1.2和第二夹持块2.2的夹持槽均具有第一夹持面和第二夹持面，第一夹持面和第二夹持面的夹角为钝角，能够满足不同规格缸筒和活塞杆的装配需求；每对第一夹持块1.2和每对第二夹持块2.2的初始状态为张开状态，便于夹持缸筒和活塞杆；每对第一夹持块1.2的夹持中心和每对第二夹持块2.2的夹持中心在水平面的投影重合，进而只需调整高度差即可实现对中，实现了快速对中；s2，利用机器人通过夹具将缸筒起吊至第一夹持块1.2之间，同时或先后启动每个第一开合机构，使每对第一夹持块1.2同时或先后闭合以抱紧缸筒，待每对第一夹持块1.2均处于抱紧状态时通过机器人将夹具移开；利用机器人通过夹具将活塞杆起吊至第二夹持块2.2之间同时或先后启动每个第二开合机构，使每对第二夹持块2.2同时或先后闭合以抱紧活塞杆，待每对第二夹持块2.2均处于抱紧状态时通过机器人将夹具移开；
s3，以活塞杆的中轴线所在高度为基准，利用定心机构3获取缸筒中轴线的高度，缸筒和活塞杆的高度差即为升降机构的上升高度或下降高度，利用升降机构调整第一夹持块1.2的高度使缸筒和活塞杆同轴；其中，如图10所示，定心机构3具有由第五动力源3.1驱动的水平轴3.2和设置在水平轴3.2上的、用于检测缸筒内中心位置的激光传感器3.3；利用定心机构3获取缸筒中轴线的高度包括：第五动力源3.1带动水平轴3.2上激光传感器3.3移动至缸筒的内部，获取缸筒的中轴线高度信息，将信息传输至装配线的控制系统，以确定缸筒中心和活塞杆中心的高度差；s4，将缸筒尾部抵在缸筒止退机构4上以避免缸筒在装配过程中因受缸缸筒和密封件的摩擦力而倒退，用活塞杆推动机构5将活塞杆水平推入缸筒内部，且靠近活塞杆推动机构5的一个活塞杆支撑机构2在处于张开状态而另一个活塞杆支撑机构2处于抱紧状态，确保活塞杆向缸筒方向移动且还能保证活塞杆的平稳移动，确保活塞杆和缸筒始终同心。
31.采用本发明技术方案，本发明以经过精加工的活塞杆中心的高度为基准，由于第一夹持块1.2的夹持中心和第二夹持块2.2的夹持中心在水平面的投影重合，使得活塞杆和缸筒的中心在水平面的投影重合，即只需调整缸筒的高度即可实现缸筒和活塞杆的对中，减少对中工作量；在对中时，利用定心机构3获取缸筒的中心高度信息，确定缸筒中心和活塞杆中心的高度差，进而精准控制升降机构的动作行程，以实现第一夹持块1.2升降高度的精准调整，对中精度高，进而减少对活塞杆上密封件带来的损伤，为实现液压油缸的自动化装配打下基础。
32.在上述技术方案，为提高本发明的自动化装配程度，每个缸筒支撑机构1、每个活塞杆支撑机构2、活塞杆推动机构5和缸筒止退机构4上均设置有行走机构；如图1和图3所示，行走机构包括固定在机架6上的第一齿条7.1（第一齿条7.1为一对，分别设置在机架6的两侧，每条第一齿条7.1沿机架6的长度方向设置且可以是分体式结构还可以是一体式结构）和由第一动力源（即第一电机7.3）驱动的第一齿轮7.2，第一齿轮7.2与第一齿条7.1啮合，第一电机7.3带动第一齿轮7.2沿着第一齿条7.1直线运动；在s1中，以活塞杆支撑机构2位置的调整为例：活塞杆支撑机构2的第二滑动座2.1滑动设置在机架6的一对第一滑轨上，第一齿条7.1沿机架6的长度方向设置并固定在机架6上，第一电机设置在第二滑动座2.1上。当第一电机转动时带动第一齿轮7.2同步转动，由于第一齿轮7.2和第一齿条7.1啮合且第一齿条7.1固定安装，使得第一齿轮7.2沿着第一齿条7.1直线运动，继而实现活塞杆支撑机构2位置的调整。
33.为确保每个机构的稳定移动，第一滑动座、第二滑动座2.1和后述的第三滑动座5.1上均设置有与机架6上的一对第一滑轨6.1配合的滑块。
34.如图3-4所示，升降座包括底板1.3和架设在底板1.3上的上安装板1.4，第一夹持块1.2通过滑动组件滑动设置在上安装板1.4的第二滑轨1.14上，滑动组件与第一开合机构传动连接；如图3-4所示，升降机构包括由第四动力源1.5（优选电机，也可以是同步带传动机构）驱动的第二丝杠1.6，第四动力源1.5设置在第二滑动座下方的固定座1.7上，第二丝杠1.6上螺接有第二螺母，第二螺母固定在缸筒支撑机构1的第一滑动座1.1上，第二丝杠1.6
的底部与底板1.3转动连接。在实际工作时，第四动力源1.5带动第二丝杠1.6以第二螺母为支撑点转动并上升或下降，进而实现升降座及升降座上第一夹持块1.2的升降。
35.在实际安装时，上述升降机构也可以替换为气缸、液压缸或可实现直线运动的同步带传动机构。本实施方式中的升降机构并不局限于此。
36.可选地，在固定座1.7和底板1.3之间安装使升降座平稳升降的导向组件，导向组件为四组，均包括竖向设置的导向柱1.8和直线轴承1.9，将直线轴承1.9固定在第一滑动座1.1上使导向柱1.8沿着直线轴承1.9滑动，实现升降座的稳定升降。当然，导向组件也是竖向固定在第一滑动座1.1上的滑轨和设置在固定座1.7或底板1.3上的滑块，具体如图3-4所示。
37.在本实施方式中，缸筒支撑机构1的第一开合机构和活塞杆支撑机构2的第二开合机构的结构相同，以缸筒支撑机构1的第一开合机构为例：如图3-4所示，第一开合机构包括第三动力源1.10a驱动的齿轮齿条传动副，齿轮齿条传动副包括第二齿轮1.11a和一对与第二齿轮1.11a啮合的第二齿条1.12a，其中一个第二齿条1.12a与第二齿轮1.11a上部的齿啮合而另一个第二齿轮1.11a下部的齿啮合，使两第二齿条1.12a的移动方向始终相反；第三动力源1.10a优选为气缸，每个滑动组件上设置一个气缸，气缸的活塞杆通过连接件与一个第二齿条1.12a连接，工作时两气缸同时动作实现第一夹持块1.2的张开和闭合（当然也可以是一个气缸，即气缸通过带动其中一个第二齿条1.12a，利用第二齿条1.12a和第二齿轮1.11a的啮合带动另一个第二齿条1.12a的移动。
38.当然，在实际安装时，第三动力源1.10a也可是与第二齿轮传动连接的电机（如步进电机、伺服电机等），还可以是与其中一个或两个第二齿条1.12a传动连接的液压缸，还可以是与其中一个或两个第二齿条1.12a传动连接的电机和丝杠，或同步带传动机构驱动的丝杠等，本实施方式的第三动力源1.10a不局限于气缸。
39.在本实施方式中，如图3-4所示，滑动组件包括呈l形结构的第一连接座1.13，第一连接座1.13的水平部具有与第二滑轨1.14配合的滑块，第一连接座1.13的竖直部与第二齿条1.12a连接，进而实现了气缸和第一夹持块1.2的传动连接。
40.如图5-7所示，本实施方式的安装结构包括第二滑动座2.1，设置在第二滑动座2.1上的下安装座2.3和上安装座2.4，第二开合机构设置在上安装座2.4和下安装座2.3之间，第二夹持块2.2通过连接组件滑动设置在上安装座2.4上的第三滑轨2.5上，且连接组件与第二开合机构连接，继而实现第二夹持块2.2和第二开合机构的连接；为便于区分，本发明的第二开合机构的第三动力源记作第三动力源1.10b，第二开合机构的第二齿轮记作第二齿轮1.11b、第二开合机构的第二齿条记作第二齿条1.12b，具体结构如图5-6所示。
41.如图5-6所示，活塞杆支撑机构2的连接组件包括呈l形结构的第二连接座2.6，第二连接座2.6的水平部具有与第三滑轨2.5配合的滑块，且第二连接座2.6的竖向部与第二齿条1.12b连接，以实现第二齿条1.12b和第三动力源1.10b的传动连接。
42.当然，在实际安装时，本发明的第二开合机构还可以采用如下结构：第二开合机构包括由驱动电机f驱动的丝杠螺母传动副，其包括水平设置的第一丝杠2.7和螺连在第一丝杠2.7上的一对第一螺母2.8，第三动力源1.10a与第一丝杠2.7传动连接，第二连接座2.6与
第一螺母2.8一一对应连接，进而实现驱动电机f与第二夹持块2.2的传动连接；另外，第一丝杠2.7的两段螺纹的旋向相反使两第一螺母2.8反向移动，以实现第二夹持块2.2的张开和抱紧，具体如7所示。
43.在本发明的优选实施方式中，缸筒止退机构4和活塞杆推动机构5的结构相同，以活塞杆推动机构5为例：如图5、8-9所示，活塞杆推动机构5包括具有竖板的第三滑动座5.1，由第二动力源5.2（即气缸）驱动的第一推手5.3，且第二动力源5.2水平设置在第三滑动座5.1上。工作时，活塞杆推动机构5的第二动力源5.2推动活塞杆推动机构5的第一推手5.3（为竖向设置的座体），该第一推手5.3作用于活塞杆的端部使活塞杆进入缸筒。而缸筒止退机构4的第一推手5.3作用于缸筒尾部，有效避免装配过程中缸筒因受到活塞杆的推力而倒退。
44.如图5、8-9所示，活塞杆推动机构5包括锁定结构，锁定结构具有一水平设置的推杆5.4，推杆5.4与竖板上的第三螺母5.5螺纹连接且推杆5.4的一端连接有第二推手5.8，且第二推手5.8设置在头部的活塞杆支撑机构2的第二滑动座上，推杆5.4和第二推手5.8通过轴承转动连接，当推杆5.4旋转时确保第二推手5.8直线运动；推杆5.4为螺纹杆且另一端部具有手轮5.6和锁止按钮5.7，可通过旋转手轮5.6带动推杆5.4移动至并抵在活塞杆支撑机构2上，锁止按钮5.7可实现推杆5.4的解锁和锁定；以活塞杆推动机构5为例：工作时，第二动力源5.2驱动第一推手5.3作用于活塞杆的头部，活塞杆受力向缸筒方向移动进而将活塞杆逐渐推入缸筒内部；在此过程中可通过手轮5.6调整推杆5.4使其前端的第二推手抵在头部的活塞杆支撑机构2上，确保受力平衡。
45.优选地，定心机构3可升降地安装在机架6的中部，并位于缸筒支撑机构1和活塞杆支撑机构2之间，当使用时利用气缸等将水平轴3.2顶升一定高度，使其能够进入缸筒；在对中后调整其高度位于机架6内，确保缸筒和活塞杆的装配作业正常进行，具体如图10所示。
46.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
47.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
48.最后还需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。因而，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。