CN105328630A - 一种发动机活塞自动安装及控制装置及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机活塞自动安装及控制装置机器设计方法，该方法采用控制系统驱动执行机构完成对活塞的抓取和空间位置定位，带定位完成后再采用驱动系统将定位后的活塞推送到机械设备的指定位置，本发明原理简单，操作方便，精度高，可实现流水化作业。

Description

一种发动机活塞自动安装及控制装置及其设计方法

技术领域

本发明涉及控制技术即自动化技术领域备，尤其是一种发动机活塞自动安装及控制装置及其设计方法。

背景技术

随着电子技术的发展，机械与电子相结合已经日益深入到工业化领域甚至到我们的日常生活中。自从1969年第一台可编程控制器在美国问世以来，它在工业控制领域得到了广泛的应用。近些年来，国在机械、石油、化工、轻工业、发电、电子、橡胶和塑料加工等行业的工艺设备的电气控制中，越来越多地采用PLC来进行控制，并已经取得了非常显著的效果，深受各个行业的欢迎。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机等相关技术的迅速发展及其向机械工业方面的渗透所形成的机电一体化，已经使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式以及管理体系都发生了巨大的变化，使工业生产由“机械电气化”进入了“机电一体化”的发展阶段。所以不管是重工业领域还是轻工业领域，对其自动化的要求都是越来越高，同时，也只有当设备的自动化程度提高，其工作效率与其带来的效益才会更可能的越来越高。而发动机活塞的自动安装问题在国内一直是一个死角，目前在我国发动机活塞的安装还限于人工操作，这样的手工作业不仅效率极低，而且容易造成人的疲劳作业，影响安装精度。本次设计就着眼于这一问题，旨在解决人手工作业的一系列弊端。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供种一种发动机活塞自动安装及控制装置及其设计方法，操作方便，精度高，可实现流水化工作，以克服现有技术的不足。

本发明是这样实现的：一种发动机活塞自动安装及控制装置的设计方法，该方法采用控制系统驱动执行机构完成对活塞的抓取和空间位置定位，带定位完成后再采用驱动系统将定位后的活塞推送到机械设备的指定位置。

前述的一种发动机活塞自动安装及控制装置的设计方法中，所述控制系统采用PLC实现，执行机构采用机械夹持器实现，通过PLC控制机械夹持器完成对活塞抓取及空间位置定位。

前述的一种发动机活塞自动安装及控制装置的设计方法中，所述驱动系统采用气压驱动技术，通过将驱动系统安装在活塞的正上方，实现带活塞定位后将活塞推送到机械设备的指定位置。

本发明对工业上的传统机械装置进行了改进与创新，将“机电一体化、机器人控制技术”等新思想充分应用于传统机械，实现现代化的自动生产设备；发动机活塞的自动安装及系统控制是指能够进行自动或手动抓取并夹紧发动机的活塞然后进行准确安装（即首先从抓取活塞到将活塞定位到机械设备外的指定位置，然后将活动在指定位置处通过气压方式推动活塞到机械设备所需位置完成安装），它包括执行系统、驱动系统和控制系统；其驱动系统是受控制系统控制从而驱动执行机构完成预想的动作；而控制系统是整个系统的指挥部分，它通过控制驱动系统，从而让执行机构按照规定的要求进行工作，从而高效的实现了对汽车发动机活塞的自动安装及其控制。

一种发动机活塞自动安装及控制装置，包括基座，支撑台固定在基座上，定位杆垂直固定在支撑台中央，中转装置的左端套在定位杆，中转装置的右端固定设有机械夹持器，设有气缸的压头通过连接板固定在中转装置的右端，且该压头位于机械夹持器中加持片的正上方，该中转装置左右端间通过滚珠导轨活动连接，中转装置的设置实现了机械夹持器上下方向和里外方向的位置确定（上下方向移动通过中转装置在定位杆上移动，里外移动通过中转装置中的滚子导轨实现），通过该两种方向完成对活塞抓取和移动活塞到机械设备外的指定位置，待到了之后通过设有气缸的压头推动活塞到机械设备内完成安装。

前述的一种发动机活塞自动安装及控制装置中，在机械夹持器中部设置无杆气缸，加持片由两片夹片构成且夹片通过铰链连接，无杆气缸连接在铰链位置实现无杆气缸驱动加持片的开闭，通过设置无杆气缸和可开闭和夹持片，能完成对不同型号大小的活塞进行抓取和移位，实用范围广。

前述的一种发动机活塞自动安装及控制装置中，在夹片的工作面上设置半六边形的挡块，通过设置挡块，当两挡块配合形成六边形结构，对活塞的抓取和固定更稳定。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）由于通过传统机械设备来完成发动机活塞的安装需要大量的劳动力，这样不仅需要耗费大量的人力物力，而且人还易于疲劳，所以此装置避免了传统机械的手工重复作业，易疲劳，节省了劳动力，从而大大的降低了人力物力的消耗，解决了人工操作的很多缺点和问题；

（2）安装机的驱动系统中采用的是气压驱动技术。其气压技术是以压缩空气作为介质，以气源作为动力的能源传递技术，它的可靠性高，器件使用寿命长，而且对环境没有一点污染；

（3）安装机的控制系统采用日前应用非常广泛的PLC来实现。其与继电器的控制线路相比，PLC具有可靠性高、抗干扰能力强；编程简单、易于使用、扩展能力强；功能完善、通用性强；体积小、能耗低、易于实现机电一体化、高度自动化等优点；

（4）此装置由多个独立单元组成，可调节各单元模块精度从而使装置达到更高的精度；

（5）便于拆卸安装，受工作环境限制小。

附图说明

附图1是本发明结构示意图；

附图2是本发明中机械夹持器的结构示意图；

附图3是本发明中控制原理图。

具体实施方式

本发明的实施例：一种发动机活塞自动安装及控制装置的设计方法，其特征在于：该方法采用控制系统驱动执行机构完成对活塞的抓取和空间位置定位，带定位完成后再采用驱动系统将定位后的活塞推送到机械设备的指定位置。

其中该控制系统采用PLC实现，执行机构采用机械夹持器实现，通过PLC控制机械夹持器完成对活塞抓取及空间位置定位，该动系统采用气压驱动技术，通过将驱动系统安装在活塞的正上方，实现带活塞定位后将活塞推送到机械设备的指定位置。

根据上述方式所需的一种发动机活塞自动安装及控制装置，如附图所示，包括基座1，支撑台2固定在基座上1，定位杆9垂直固定在支撑台1中央，中转装置10的左端套在定位杆9，中转装置10的右端固定设有机械夹持器5，设有气缸3的压头4通过连接板11固定在中转装置10的右端，且该压头4位于机械夹持器5中加持片8的正上方，该中转装置10左右端间通过滚珠导轨6活动连接。

在机械夹持器5中部设置无杆气缸7，加持片8由两片夹片12构成且夹片通过铰链连接，无杆气缸7连接在铰链位置实现无杆气缸7驱动加持片8的开闭，在夹片12的工作面上设置半六边形的挡块13。

具体使用方法

发动机活塞的自动安装及系统控制是指能够进行自动或手动抓取并夹紧发动机的活塞然后进行准确安装的设备，其可多用于生产线上直列四缸发动机活塞的安装。它由执行系统、驱动系统和控制系统组成。驱动系统是受控制系统控制从而驱动执行机构完成预想的动作。而控制系统是整个系统的指挥部分，它通过控制驱动系统，从而让执行机构按照规定的要求进行工作。本装置的设计是将发动机活塞自动安装机的原点（即安装机的初始状态）定在左位，高位，放松状态。在初始状态下，当光电开关检测到工作台上有工件时，安装机自动下降到低位，将活塞夹紧，然后上升回到高位，向右移动到右位，然后再下降到低位，将活塞放松，之后压头下压，下压一定时间之后返回，此时安装机上升回高位，左移回到初始位置。其动作逻辑关系如图3所示。其安装机执行的全部动作都由气缸来驱动，气缸则由电磁阀来控制。本次设计中对于安装机的所有动作都由双线圈两位五通电磁阀来控制，即上升线圈得电的时侯机构执行上升动作，下降线圈得电的时侯机构执行下降动作。左移线圈得电的时侯机构执行左移动作，右移线圈得电的时侯机构执行右移动作。夹紧和放松，下压和下压返回动作的执行也是如此。最后为了方便整个系统的维护和调试和检修，在本次设计的控制系统中加有手动控制功能和显示功能。当“手动/自动”转换开关打到手动档时，按下相应的操作按钮，可实现左移、右移、上升、下降、夹紧、放松、下压、下压返回的手动控制。此外，还设有相应的动作指示灯，手动控制时，“手动”状态指示灯亮，在进行各动作时，相应的动作指示会灯亮。当安装机处于初始状态时，将“手动/自动”转换开关打到自动档时，“自动”状态指示灯亮，进入自动工作状态，这时各手动控制动作按钮将无效。本次设计的逻辑关系比较简单，因此，可以选用OMRON公司的CPM2A可编程控制器来完成此项任务。

本次设计初步完成了发动机活塞自动安装机的机械结构以及控制系统的设计。机械部分传动机构采用气缸来带动横向、纵向运动；导向机构采用滚珠导轨来完成；执行机构的夹持器也由气缸来带动，实现对活塞的夹紧、放松；向下压紧也由气缸带动，实现对活塞的向下压紧。控制系统是整个安装机的指挥部分，它通过控制驱动系统，从而让执行机构能够按照规定的要求进行动作。同时，通过此装置的设计，也充分的阐述了气动与PLC技术相结合，实现“机电一体化”、“自动化”的控制过程。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此为限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等同变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种发动机活塞自动安装及控制装置的设计方法，其特征在于：该方法采用控制系统驱动执行机构完成对活塞的抓取和空间位置定位，带定位完成后再采用驱动系统将定位后的活塞推送到机械设备的指定位置。

2.根据权利要求1所述的一种发动机活塞自动安装及控制装置的设计方法，其特征在于：所述控制系统采用PLC实现，执行机构采用机械夹持器实现，通过PLC控制机械夹持器完成对活塞抓取及空间位置定位。

3.根据权利要求1所述的一种发动机活塞自动安装及控制装置的设计方法，其特征在于：所述驱动系统采用气压驱动技术，通过将驱动系统安装在活塞的正上方，实现带活塞定位后将活塞推送到机械设备的指定位置。

4.一种发动机活塞自动安装及控制装置，包括基座（1），其特征在于：支撑台（2）固定在基座上（1），定位杆（9）垂直固定在支撑台（1）中央，中转装置（10）的左端套在定位杆（9），中转装置（10）的右端固定设有机械夹持器（5），设有气缸（3）的压头（4）通过连接板（11）固定在中转装置（10）的右端，且该压头（4）位于机械夹持器（5）中加持片（8）的正上方，该中转装置（10）左右端间通过滚珠导轨（6）活动连接。

5.根据权利要求4所述的一种发动机活塞自动安装及控制装置，其特征在于：在机械夹持器（5）中部设置无杆气缸（7），加持片（8）由两片夹片（12）构成且夹片通过铰链连接，无杆气缸（7）连接在铰链位置实现无杆气缸（7）驱动加持片（8）的开闭。

6.根据权利要求5所述的一种发动机活塞自动安装及控制装置，其特征在于：在夹片（12）的工作面上设置半六边形的挡块（13）。