CN110640437A - 一种多o型圈零件的压装装置及压装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多O型圈零件的压装装置及压装方法，涉及工业自动化装配技术领域，包括：压入机构，包括一机架；导向组件，设置于机架下方；活动板，安装于导向组件的底部；若干压头，安装于活动板上；压装气缸，安装于机架上；自对中连接件，分别连接压装气缸和活动板。夹紧机构，设置于压入机构的侧下方，包括底架，底架上安装有一定位工装板；定位夹紧装置和夹紧气缸，安装于定位工装板上；铰链连接头，分别连接夹紧气缸和定位夹紧装置；第一调节组件，连接压装气缸；第二调节组件，连接夹紧气缸；位移传感器，穿设于机架上；控制器，连接第一调节组件、第二调节组件和位移传感器。解决了O型圈在装配过程中易发生破损导致密封失效的问题。

Description

一种多O型圈零件的压装装置及压装方法

技术领域

本发明涉及工业自动化装配技术领域，尤其涉及一种多O型圈零件的压装装置及压装方法。

背景技术

在产品设计中，涉及使用O型圈轴孔密封形式的场合非常广泛，而自动化装配生产过程中，装有O型圈的零件与对手件配合装配造成 O型圈切破的情况时有发生，从而可能对产品的密封功能造成重大失效，比如产品漏油、漏气、漏液等现象。目前常用的压装工艺大体上主要有3种：

1、在O型圈和对手零件孔内采用大量润滑油润滑的方式，降低接触面的摩擦系数，然后使用大的压装力，将装有O型圈的轴类零件压入对手件孔内；

2、设计具有较长锥面导向孔的预压缩工装，将装有O型圈的零件提前按入工装孔内，保持较长时间使O型圈提前受到预压缩，经过润滑，然后使用大的压装力，慢速地将装有O型圈的轴类零件压入对手件孔内；

3、零件设计时具有较长锥面导向孔，经过润滑，然后使用大的压装力，慢速地将装有O型圈的轴类零件压入对手件孔内。

其缺点为：

1、三种工艺都无法完全解决O型圈在装配过程中破损的问题，大批量生产过程中发生破损的情况依然极为普遍；2、三种工艺都对润滑的依赖性强，消耗大量润滑油；3、适用范围有限，较多的生产和产品设计中无法采用长锥面导向的工装或设计。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种多O型圈零件的压装装置，具体包括：

压入机构，所述压入机构包括一机架，还包括：

导向组件，设置于所述机架下方并与所述机架固定连接；

活动板，固定安装于所述导向组件的底部；

若干压头，各所述压头的顶端位于所述活动板的朝向所述导向组件一侧，且各所述压头的底端穿过所述活动板并朝向所述活动板的背离所述导向组件一侧伸出；

压装气缸，安装于所述机架的背离所述导向组件一侧，且所述压装气缸的活塞杆穿过所述机架并朝向所述导向组件的方向延伸；

自对中连接件，所述自对中连接件一端与所述活塞杆螺纹连接，另一端与所述活动板螺纹连接。

夹紧机构，设置于所述压入机构的侧面下方，所述夹紧机构包括：

底架，所述底架上安装有一定位工装板；

定位夹紧装置，安装于所述定位工装板上；

夹紧气缸，安装于所述定位工装板上；

铰链连接头，所述铰链连接头的一端与所述夹紧气缸的活塞杆螺纹连接，另一端与所述定位夹紧装置铰接；

第一调节组件，安装于所述底架上，且所述第一调节组件连接所述压装气缸；

第二调节组件，安装于所述底架上，且所述第二调节组件连接所述夹紧气缸；

若干位移传感器，穿设于所述机架上且对应设置于每个所述压头的顶端上方；

控制器，通过电缆分别连接所述第一调节组件、所述第二调节组件和各所述位移传感器。

优选的，所述导向组件包括：

导向杆，设置于所述机架下方，且所述导向杆与所述机架固定连接；

导向轴承，设置于所述导向杆的下方，所述导向轴承与所述导向杆滑动连接且同轴安装。

优选的，所述第一调节组件具体包括：

压装换向电磁阀，设置于所述底架上；

第一电磁阀接头，连接所述压装换向电磁阀；

压力调节阀，通过一第一气管连接所述第一电磁阀接头；

先导单向节流接头，安装于所述压装气缸的气接口上，且所述先导单向节流接头通过一第二气管连接所述压力调节阀。

优选的，所述压装换向电磁阀为两位五通电磁阀。

优选的，所述第二调节组件包括：

夹紧换向电磁阀，设置于所述底架上；

第二电磁阀接头，连接所述夹紧换向电磁阀；

调速接头，安装于所述夹紧气缸的气接口上，且所述调速接头通过一第三气管连接所述第二电磁阀接头。

优选的，所述夹紧换向电磁阀为两位五通电磁阀。

优选的，还包括一保护板，架设于所述机架的上方，且所述保护板与所述机架之间的距离大于所述压装气缸的垂直高度。

优选的，还包括两重力平衡气缸，分别安装于所述保护板的上方两侧。

优选的，还包括一阀岛防护罩，安装于所述底架上，且所述第一调节组和所述第二调节组件设置于所述阀岛防护罩内。

一种多O型圈零件的压装方法，应用于以上任意一项所述的多O 型圈零件的压装装置，所述压装方法具体包括以下步骤：

步骤S1，所述压装装置控制所述第二调节组件的一夹紧换向电磁阀切换气路方向，以控制所述夹紧气缸伸出夹紧待压装多O型圈零件；

步骤S2，所述压装装置控制所述第一调节组件的一压装换向电磁阀切换气路方向，并通过控制所述第一调节组件的一压力调节阀降低压缩空气的压强控制所述压装气缸伸出，以带动所述压头朝向所述待压装零件方向运动并与所述待压装多O型圈零件抵接，从而对所述待压装多O型圈零件施加压装力；

步骤S3，所述压装装置实时检测所述位移传感器采集得到的所述位移传感器与所述压头顶端之间的距离信息，在检测到所述距离信息时开始计时，并持续输出实时计时结果；

步骤S4，所述压装装置将所述实时计时结果与预设的装配工艺时间进行比较：

若所述实时计时结果小于所述装配工艺时间，则转向步骤S5；

若所述实时计时结果不小于所述装配工艺时间，则转向步骤S6；

步骤S5，所述压装装置控制所述压头继续向所述待压装多O型圈零件施加所述压装力，随后返回所述步骤S4；

步骤S6，所述压装装置获取所述实时计时结果不小于所述装配工艺时间时对应的所述距离信息，并控制所述压装换向电磁阀切回气路方向控制所述压装气缸缩回，以带动所述压头背离所述待压装多O 型圈零件方向运动并与所述被压装多O型圈零件脱离；

步骤S7，所述压装装置将所述距离信息与预设的间距阈值进行比较：

若所述距离信息小于所述间距阈值，则返回所述步骤S2；

若所述距离信息不小于所述间距阈值，则转向步骤S8；

步骤S8，所述压装装置控制所述夹紧换向电磁阀切换气路方向，控制所述夹紧气缸收缩以释放所述待压装多O型圈零件，完成所述待压装多O型圈零件的压装工艺。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

1)解决了O型圈在装配过程中易发生破损导致密封失效的问题；

2)能够对多个O型圈的单个零件或者多个装有O型圈的零件同时进行压装，压装结构更简洁，同时有效提升生产效率；

3)压装过程中对孔壁润滑依赖小，能够减少大量润滑油消耗，更节能环保；

4)压装力极小，结构轻巧耐用；

5)通过设置位移传感器，压装工艺状态能够自动监控。

附图说明

图1为本发明的较佳的实施例中，一种多O型圈零件的压装装置的结构示意图；

图2为本发明的较佳的实施例中，一种多O型圈零件的压装装置的侧视图；

图3为本发明的较佳的实施例中，一种多O型圈零件的压装装置的侧视图；

图4为本发明的较佳的实施例中，一种多O型圈零件的压装装置的控制器连接示意图；

图5为本发明的较佳的实施例中，一种多O型圈零件的压装装置的压装气缸的气动回路示意图；

图6为本发明的较佳的实施例中，一种多O型圈零件的压装装置的夹紧气缸的气动回路示意图；

图7为本发明的较佳的实施例中，一种多O型圈零件的压装方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。

本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种多O型圈零件的压装装置，如图1至图4所示，具体包括：

压入机构，压入机构包括一机架11，还包括：

导向组件12，设置于机架11下方并与机架11固定连接；

活动板13，固定安装于导向组件12的底部；

若干压头14，各压头14的顶端位于活动板13的朝向导向组件12一侧，且各压头14的底端穿过活动板13并朝向活动板13的背离导向组件12一侧伸出；

压装气缸15，安装于机架11的背离导向组件12一侧，且压装气缸15的活塞杆151穿过机架11并朝向导向组件12的方向延伸；

自对中连接件16，自对中连接件16一端与活塞杆151螺纹连接，另一端与活动板13螺纹连接。

夹紧机构，设置于压入机构的侧面下方，夹紧机构包括：

底架21，底架21上安装有一定位工装板211；

定位夹紧装置22，安装于定位工装板211上；

夹紧气缸23，安装于定位工装板211上；

铰链连接头24，铰链连接头24的一端与夹紧气缸23的活塞杆151螺纹连接，另一端与定位夹紧装置22铰接；

第一调节组件3，安装于底架21上，且第一调节组件3连接压装气缸15；

第二调节组件4，安装于底架21上，且第二调节组件4连接夹紧气缸15；

若干位移传感器5，穿设于机架11上且对应设置于每个压头14 的顶端上方；

控制器6，通过电缆分别连接第一调节组件3、第二调节组件4 和各位移传感器3。

具体地，本实施例中，上述机架11为压入机构内部安装位置基准，且上述定位工装板211为夹紧机构的内部安装位置基准。上述压入机构包括一个与多O型零件接触并能够对其施加压装力的若干压头14，以及限制各压头14自由度，以确保各压头14能够实现直线运动的导向组件12，从而使得活动板13和各压头14仅有一个直线运动的运动副。本实施例中，设置多个压头14，使得被压装的多O 型圈零件，可以是单个轴类零件上装有多个O型圈，并与配对的对手件以轴孔密封形式装配；也可以是多个轴类零件上装有单个或多个O 型圈，并与配对的对手件以轴孔密封形式同时装配。上述轴孔密封形式，即多O型圈零件与配对的对手件之间为孔轴间隙配合，且O型圈零件在间隙处实现密封。

本发明的多O型圈零件的压装装置在使用时，上述压入机构和夹紧机构各自与一套伺服运动装置固定连接，两套伺服运动装置根据预调试设定的坐标位置，实现压入机构和夹紧机构之间相对位置关系的定位，该定位方式为自动化成熟技术，此处不再赘述。本实施例中，夹紧机构的底架21固定连接在上述伺服运动装置上，夹紧机构的定位夹紧装置22为气动夹紧装置，该定位夹紧装置22与定位工装板 211固定连接，能够使与多O型圈零件配对的对手件准确定位，且夹紧机构与压入机构的初始位置相对固定不变，并对对手件提供支反力，以承受压入机构对待压装多O型圈零件所施加的极小的压装力。

上述夹紧气缸23用于驱动夹紧机构执行相应的工艺动作，以对待压装多O型圈零件进行夹紧固定，上述压装气缸15用于驱动压入机构执行相应的工艺动作，对夹紧固定后的待压装多O型圈零件进行压装。

进一步地，本实施例中，位移传感器5能够获取活动板的实时位移值，该实时位移值与待压装多O型圈零件的压入深度相同，因此根据该实时位移值可以判断待压装多O型圈零件是否达到特定装配位置。

本实施例中，上述控制器6包括但不限于可编程逻辑控制器、单片机以及电路板，该控制器6集成有控制模块和通讯模块，优选通过在控制模块中预先写入预设的程序，实现通讯模块上相应I/O点输入、输出信号与外部的交互。上述通讯模块通过电缆分别连接第一调节组件3的压装换向电磁阀31的电信号口，以及第二调节组件4的夹紧换向电磁阀41的电信号口，从而控制压装换向电磁阀31和夹紧换向电磁阀41的换向切换。

本发明的优选的实施例中，在本发明的压装装置断电状态或手动调试阶段，可以进行工作状态位置的模拟，通过控制压头14下探，压住外部一个固定的压力传感器以读取产生压力的大小，从而调节和确认重力平衡气缸是否正常工作，以及压装力是否合理。

本发明的较佳的实施例中，导向组件12包括：

导向杆121，设置于机架11下方，且导向杆121与机架11固定连接；

导向轴承122，设置于导向杆121的下方，导向轴承122与导向杆121滑动连接且同轴安装。

具体地，本实施例中，导向组件12在压装气缸15的驱动下，带动压头14跟随活动板13沿着导向轴承122轴向做竖直方向的直线运动，从而使得压头14与待压装多O型圈零件的端面接触，从而施加压装力。

本发明的较佳的实施例中，第一调节组件3具体包括：

压装换向电磁阀31，设置于底架21上；

第一电磁阀接头32，连接压装换向电磁阀31；

压力调节阀33，通过一第一气管34连接第一电磁阀接头32；

先导单向节流接头35，安装于压装气缸15的气接口上，且先导单向节流接头35通过一第二气管36连接压力调节阀33。

具体地，本实施例中，上述压装换向电磁阀31为两位五通电磁阀，由控制器6输出的电信号进行控制，以切换压缩空气的气路方向。如图5所示，通过第一电磁阀接头32、第一气管34、压力调节阀33、第二气管36以及先导单向节流接头35，完成与压装气缸15的气动回路连接；所述先导单向节流接头35安装在所述压装气缸34的气接口上，实现气缸动作的简单调速和竖直安装的安全回路。进一步地，通过调节压力调节阀33，能够实现对压入机构的压头对待压装多O 型圈零件施加的压装力进行调节。

本发明的较佳的实施例中，压装换向电磁阀31为两位五通电磁阀。

本发明的较佳的实施例中，第二调节组件4包括：

夹紧换向电磁阀41，设置于底架21上；

第二电磁阀接头42，连接夹紧换向电磁阀41；

调速接头43，安装于夹紧气缸23的气接口上，且调速接头43 通过一第三气管44连接第二电磁阀接头42。

具体地，本实施例中，上述夹紧换向电磁阀41由控制器6输出的电信号进行控制，以切换气路方向。如图6所示，通过夹紧换向电磁阀41、第二电磁阀接头42、第三气管44和调速接头43，完成与夹紧气缸23的气动回路连接，并通过调节调速接头43实现夹紧气缸 23动作的简单调速。

本发明的较佳的实施例中，夹紧换向电磁阀41为两位五通电磁阀。

本发明的较佳的实施例中，还包括一保护板6，架设于机架11 的上方，且保护板6与机架11之间的距离大于压装气缸15的垂直高度。

本发明的较佳的实施例中，还包括两重力平衡气缸7，分别安装于保护板6的上方两侧。

具体地，本实施例中，上述重力平衡气缸7用于抵消压入机构中运动机构的自重，相当于一个恒力的气弹簧。

本发明的较佳的实施例中，还包括一阀岛防护罩8，安装于底架 21上，且第一调节组3和第二调节组件4设置于阀岛防护罩8内。

一种多O型圈零件的压装方法，应用于以上任意一项的多O型圈零件的压装装置，如图7所示，压装方法具体包括以下步骤：

步骤S1，压装装置控制第二调节组件的一夹紧换向电磁阀切换气路方向，以控制夹紧气缸伸出夹紧待压装多O型圈零件；

步骤S2，压装装置控制第一调节组件的一压装换向电磁阀切换气路方向，并通过控制第一调节组件的一压力调节阀降低压缩空气的压强控制压装气缸伸出，以带动压头朝向待压装零件方向运动并与待压装多O型圈零件抵接，从而对待压装多O型圈零件施加压装力；

步骤S3，压装装置实时检测位移传感器采集得到的位移传感器与压头顶端之间的距离信息，在检测到距离信息时开始计时，并持续输出实时计时结果；

步骤S4，压装装置将实时计时结果与预设的装配工艺时间进行比较：

若实时计时结果小于装配工艺时间，则转向步骤S5；

若实时计时结果不小于装配工艺时间，则转向步骤S6；

步骤S5，压装装置控制压头继续向待压装多O型圈零件施加压装力，随后返回步骤S4；

步骤S6，压装装置获取实时计时结果不小于装配工艺时间时对应的距离信息，并控制压装换向电磁阀切回气路方向控制压装气缸缩回，以带动压头背离待压装多O型圈零件方向运动并与被压装多O型圈零件脱离；

步骤S7，压装装置将距离信息与预设的间距阈值进行比较：

若距离信息小于间距阈值，则返回步骤S2；

若距离信息不小于间距阈值，则转向步骤S8；

步骤S8，压装装置控制夹紧换向电磁阀切换气路方向，控制夹紧气缸收缩以释放待压装多O型圈零件，完成待压装多O型圈零件的压装工艺。

具体地，本实施例中，通过控制压装装置按照工艺要求，控制压头以循环往复形式运动，每次运动均对待压装多O型圈零件施以极小的压装力，并直至待压装多O型圈零件的多O型圈到达特定位置，该特定位置为符合装配要求的深度或位移。上述循环往复形式运动是指，压入机构向下运动，并以极小的压装力对多O型圈零件施以作用力，在到达预设的装配工艺时间后，控制压入机构向上运动释放作用力，然后再次向下运动施加作用力，并以极小的压装力对多O型圈零件施以作用力，循环往复，直至待压装多O型圈零件到达预设的装配位置。上述极小的压装力是指在多O型圈零件压装过程中，任意O型圈所受的分力不足以使其受压破损的力，且上述受压破损的力与不同O型圈尺寸与材料特性有关。上述预设的装配工艺时间是指根据上述极小的压装力计算得到的能够O型圈产生形变的最短时间，该最短时间根据待压装多O型圈零件的材质和尺寸等的不同设定为不同的值。

本实施例中，每次压入机构向下运动过程中，控制器在检测到位移传感器输出的距离信息时开始计时，并通过实时计时结果控制单次施加压装力的时间，在达到预设装配工艺时间后，统计达到装配工艺时间时的距离信息，以通过该距离信息判断在压入机构向上运动脱离被压装多O型圈零件后，是否需要再次向下运动。

上述待压装多O型圈零件包括多O型圈以及与其配对的对手件。

本实施例中，在对待压装多O型圈零件进行压装之前，优选预先对多O型零件的O型圈或对手件内孔喷涂少量润滑油进行润滑操作。

本发明的一个优选的实施例中，通过计时器延时的方式代替位移传感器反馈距离信息，以控制压入机构循环往复运动。

本发明的一个优选的实施例中，通过电动执行件替代压装气缸和夹紧气缸的气动回路，以驱动压装气缸和夹紧气缸动作。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多O型圈零件的压装装置，其特征在于，具体包括：

压入机构，所述压入机构包括一机架，还包括：

导向组件，设置于所述机架下方并与所述机架固定连接；

活动板，固定安装于所述导向组件的底部；

若干压头，各所述压头的顶端位于所述活动板的朝向所述导向组件一侧，且各所述压头的底端穿过所述活动板并朝向所述活动板的背离所述导向组件一侧伸出；

压装气缸，安装于所述机架的背离所述导向组件一侧，且所述压装气缸的活塞杆穿过所述机架并朝向所述导向组件的方向延伸；

自对中连接件，所述自对中连接件一端与所述活塞杆螺纹连接，另一端与所述活动板螺纹连接。

夹紧机构，设置于所述压入机构的侧面下方，所述夹紧机构包括：

底架，所述底架上安装有一定位工装板；

定位夹紧装置，安装于所述定位工装板上；

夹紧气缸，安装于所述定位工装板上；

铰链连接头，所述铰链连接头的一端与所述夹紧气缸的活塞杆螺纹连接，另一端与所述定位夹紧装置铰接；

第一调节组件，安装于所述底架上，且所述第一调节组件连接所述压紧气缸；

第二调节组件，安装于所述底架上，且所述第二调节组件连接所述夹紧气缸；

若干位移传感器，穿设于所述机架上且对应设置于每个所述压头的顶端上方；

控制器，通过电缆分别连接所述第一调节组件、所述第二调节组件和各所述位移传感器。

2.根据权利要求1所述的多O型圈零件的压装装置，其特征在于，所述导向组件包括：

导向杆，设置于所述机架下方，且所述导向杆与所述机架固定连接；

导向轴承，设置于所述导向杆的下方，所述导向轴承与所述导向杆滑动连接且同轴安装。

3.根据权利要求1所述的多O型圈零件的压装装置，其特征在于，所述第一调节组件具体包括：

压装换向电磁阀，设置于所述底架上；

第一电磁阀接头，连接所述压装换向电磁阀；

压力调节阀，通过一第一气管连接所述第一电磁阀接头；

先导单向节流接头，安装于所述压装气缸的气接口上，且所述先导单向节流接头通过一第二气管连接所述压力调节阀。

4.根据权利要求1所述的多O型圈零件的压装装置，其特征在于，所述压装换向电磁阀为两位五通电磁阀。

5.根据权利要求1所述的多O型圈零件的压装装置，其特征在于，所述第二调节组件包括：

夹紧换向电磁阀，设置于所述底架上；

第二电磁阀接头，连接所述夹紧换向电磁阀；

调速接头，安装于所述夹紧气缸的气接口上，且所述调速接头通过一第三气管连接所述第二电磁阀接头。

6.根据权利要求5所述的多O型圈零件的压装装置，其特征在于，所述夹紧换向电磁阀为两位五通电磁阀。

7.根据权利要求1所述的多O型圈零件的压装装置，其特征在于，还包括一保护板，架设于所述机架的上方，且所述保护板与所述机架之间的距离大于所述压装气缸的垂直高度。

8.根据权利要求7所述的多O型圈零件的压装装置，其特征在于，还包括两重力平衡气缸，分别安装于所述保护板的上方两侧。

9.根据权利要求1所述的多O型圈零件的压装装置，其特征在于，还包括一阀岛防护罩，安装于所述底架上，且所述第一调节组和所述第二调节组件设置于所述阀岛防护罩内。

10.一种多O型圈零件的压装方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9中任意一项所述的多O型圈零件的压装装置，所述压装方法具体包括以下步骤：

步骤S1，所述压装装置控制所述第二调节组件的一夹紧换向电磁阀切换气路方向，以控制所述夹紧气缸伸出夹紧待压装多O型圈零件；

步骤S2，所述压装装置控制所述第一调节组件的一压装换向电磁阀切换气路方向，并通过控制所述第一调节组件的一压力调节阀降低压缩空气的压强控制所述压紧气缸伸出，以带动所述压头朝向所述待压装零件方向运动并与所述被压装零件抵接，从而对所述待压装多O型圈零件施加压装力；

步骤S3，所述压装装置实时检测所述位移传感器采集得到的所述位移传感器与所述压头顶端之间的距离信息，在检测到所述距离信息时开始计时，并持续输出实时计时结果；

步骤S4，所述压装装置将所述实时计时结果与预设的装配工艺时间进行比较：

若所述实时计时结果小于所述装配工艺时间，则转向步骤S5；

若所述实时计时结果不小于所述装配工艺时间，则转向步骤S6；

步骤S5，所述压装装置控制所述压头继续向所述待压装多O型圈零件施加所述压装力，随后返回所述步骤S4；

步骤S6，所述压装装置获取所述实时计时结果不小于所述装配工艺时间时对应的所述距离信息，并控制所述压装换向电磁阀切回气路方向控制所述压装气缸缩回，以带动所述压头背离所述待压装多O型圈零件方向运动并与所述被压装多O型圈零件脱离；

步骤S7，所述压装装置将所述距离信息与预设的间距阈值进行比较：

若所述距离信息小于所述间距阈值，则返回所述步骤S2；

若所述距离信息不小于所述间距阈值，则转向步骤S8；

步骤S8，所述压装装置控制所述夹紧换向电磁阀切换气路方向，控制所述夹紧气缸收缩以释放所述待压装多O型圈零件，完成所述待压装多O型圈零件的压装工艺。

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