CN111015158B - 一种汽车水泵叶轮装配智能工业机器人装置 - Google Patents

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Abstract

一种汽车水泵叶轮装配智能工业机器人装置，在基座上设置机器臂并固定在基座上，在机器臂上部前端设置夹爪，在基座上右部设置叶轮上料工位夹具、水泵壳体上料工位夹具、叶轮预装工位夹具，在基座上设置叶轮压装工位夹具，在基座上左部设置下料工位夹具；在驱动器的右部设置压力传感器和连接板，在驱动器分别的左部设置上夹爪和下夹爪；在第一底板上分别设置四个第一立柱，在第一立柱上设置第一叶轮预装板定位销。该发明具有智能性，可靠性：高效性，节能性，通过六自由度工业机器臂实现全过程无人操作，自动通过叶轮压装辅助夹具将叶轮压装在水泵壳体的轴连轴承上，应用于汽车零部件装配设备技术领域中。

Description

一种汽车水泵叶轮装配智能工业机器人装置
技术领域
本发明涉及汽车零部件装配设备技术领域中的一种汽车水泵叶轮装配智能工业机器人装置。
背景技术
汽车水泵是汽车发动机冷却系统的主要组成部分，其作用是强制性使发动机内的冷却液在冷却系统中循环流动，降低发动机工作过程中高温对发动机的影响。汽车水泵一般由水泵壳体、连接盘、轴连轴承、水封、叶轮等组成。
叶轮是水泵工作的核心，水泵工作时叶轮在水泵轴的带动下旋转，由于叶片的作用，水泵中液体产生很复杂的运动，一方面液体随叶轮旋转作牵连运动，一方面在叶片的驱驶下不断地从旋转着的叶轮中甩出，即相对叶轮的运动，叶轮的外径大小，叶轮叶片的高低及角度，以及叶轮与水泵壳体的间隙，直接影响着水泵的性能。汽车水泵结构紧凑，工况较为恶劣，稳定性及寿命要求高，叶轮装配的精度直接影响水泵的性能和使用寿命。
叶轮的装配工艺要点是必须保证叶轮轴向中心线与装配孔对中，如果叶轮压装倾斜，将会产生不平衡载荷，导致叶轮异常磨损甚至损坏。水泵叶轮与水泵的轴连轴承为过盈配合，使用液压或者气动压力机压装，为监控压装情况，一般在设备上有压力监控仪器，当压装力超出设定范围，监控仪器就会自动报警，提示压装力异常，这种情况可能是压装过盈量太大，也可能是叶轮在压装过程中发生倾斜，但因该方法的压力设定范围较大，以及设备压力检测精度等问题，对于一般的压装偏差设备很难发现，在实际生产中，压装过盈量靠叶轮的加工精度保证，而压装对中要靠工装夹具保证。
尽管本领域的技术人员设计制造了叶轮压装的自动装置，但是也不理想。叶轮自动压装装置均为专用设备，未运用六自由度工业机器人，导致叶轮自动压装装置的柔性较差，适应性不强，对应新品种水泵需要对现有设备进行改造重或新购置设备。
专利申请中也能完成汽车水泵叶轮的自动装配功能，但是设计方案中并未使用工业机器人，其定位和压装等机构均采用专机形式，只能对应某特定种类的水泵。该专利申请存在两个问题，首先，工艺参数调整比较困难，一旦需要较大幅度的工艺调整，如提高压力和改变压装深度等，专机设备可能无法对应，必须进行大规模的设备改造，导致长时间的设备停用和高额的改造费用，其次，该专利不具备扩展功能，一旦出现新品种的水泵，专机设备将无法对应，可能需要重新购置类似的设备，导致投资增加和生产面积利用率低下。
现有技术中还存在上述问题，无法应对多品种、小批量、短节拍的市场需求，因此，研制开发一种汽车水泵叶轮装配智能工业机器人装置一直是急待解决的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车水泵叶轮装配智能工业机器人装置，该发明采用机械臂及专用夹具，可实现汽车水泵叶轮的全自动抓取、预装、压装、下料等动作，显著地提高汽车水泵叶轮装配的效率、减轻人力劳动强度，运用六自由度机械臂提升水泵叶轮装配装置的灵活性、适应性，该发明具有全自动完成水泵叶轮装配功能，通过七个步骤的操作，完成水泵叶轮装配的全过程，全过程无需人工干预，高效、可靠、安全，除机器臂以外，各工位均为机械式结构，无需额外的能源动力，各工位夹具采用300mm×300mm的统一模块化底板，可以快速安装，并方便工位调整，具有很好的扩展型，如需变更汽车水泵型号，仅更换相应工位的夹具并调整机械臂的程序即可，无需重新布线和改造。
本发明的目的是这样实现的：一种汽车水泵叶轮装配智能工业机器人装置，包括基座、机器臂、夹爪、叶轮上料工位夹具、水泵壳体上料工位夹具、叶轮预装工位夹具、叶轮压装工位夹具、下料工位夹具，在基座上设置机器臂并固定在基座上，在机器臂上部前端设置夹爪，在基座上右部设置叶轮上料工位夹具、水泵壳体上料工位夹具、叶轮预装工位夹具，在基座上设置叶轮压装工位夹具，在基座上左部设置下料工位夹具；夹爪由连接板、压力传感器、驱动器、上夹爪、下夹爪组成，在驱动器的右部设置压力传感器和连接板，在驱动器分别的左部设置上夹爪和下夹爪；叶轮上料工位夹具由第一底板、叶轮预装板、第一叶轮、第一叶轮定位销、第一叶轮预装板定位销、第一立柱组成，在第一底板上分别设置四个第一立柱，在第一立柱上设置第一叶轮预装板定位销，四个第一立柱顶部分别与叶轮预装板连接，两个第一叶轮预装板定位销分别与叶轮预装板连接，叶轮预装板上设置四个第一叶轮定位销，在四个第一叶轮定位销上安装第一叶轮；水泵壳体上料工位夹具由第二底板、第二立柱、轴连轴承、第一水泵壳体定位销、水泵壳体、第一水封组成，在第二底板上分别设置四个第二立柱，在第二立柱上设置两个第一水泵壳体定位销，在四个第二立柱顶部分别与水泵壳体连接，两个第一水泵壳体定位销分别与水泵壳体连接，轴连轴承安装在水泵壳体内，第一水封安装在轴连轴承上；叶轮预装工位夹具由第三底板、第三水泵壳体定位销、安装板、第二叶轮定位销、第一安装板定位销、第四水泵壳体定位销、推杆、第二安装板定位销、第三立柱、弹簧、调整螺钉、压板、保持架、叶轮压装辅助夹具、第二叶轮组成，在第三底板上分别设置四个第三立柱，在第三立柱上设置第一安装板定位销、第二安装板定位销，在四个第三立柱顶部分别与叶轮预装辅助夹具和安装板连接，第一安装板定位销、第二安装板定位销与安装板连接，在安装板上部设置第三水泵壳体定位销和第四水泵壳体定位销，在安装板下部设置保持架，在保持架上部设置第二叶轮定位销，保持架的下部与弹簧连接，保持架与推杆连接，在推杆下部设置压板，在压板上部设置弹簧、调整螺钉，弹簧两端分别与保持架和压板连接，第二叶轮安装在第二叶轮定位销上；叶轮压装工位夹具由第四底板、第四立柱、第五水泵壳体定位销、水泵壳体、第六水泵壳体定位销、轴连轴承、第二水封、叶轮压装辅助夹具、第三叶轮组成，在第四底板上分别设置四个第四立柱，在第四立柱上设置第五水泵壳体定位销和第六水泵壳体定位销，在四个第四立柱顶部分别与水泵壳体连接，第五水泵壳体定位销、第六水泵壳体定位销分别与水泵壳体连接，轴连轴承安装在水泵壳体内，第二水封安装在轴连轴承上，将第三叶轮安装到轴连轴承上，在第三叶轮外部设置叶轮压装辅助夹具；下料工位夹具由第五底板、第七水泵壳体定位销、第五立柱、水泵壳体、第八水泵壳体定位销、第四叶轮、轴连轴承组成，在第五底板上分别设置四个第五立柱，在第五立柱上设置第七水泵壳体定位销和第八水泵壳体定位销，在四个第五立柱顶部分别与水泵壳体连接，第七水泵壳体定位销、第八水泵壳体定位销分别安装在水泵壳体内，轴连轴承安装在水泵壳体内，第四叶轮安装在轴连轴承上；
所述的叶轮上料工位夹具中心线与水泵壳体上料工位夹具中心线之间夹角为45°；所述的水泵壳体上料工位夹具与叶轮预装工位夹具中心线之间夹角为45°；所述的叶轮预装工位夹具中心线与叶轮压装工位夹具中心线之间夹角为45°；所述的叶轮压装工位夹具中心线与下料工位夹具中心线之间夹角为45°；
所述的一种汽车水泵叶轮装配智能工业机器人装置的工作原理是，（1）实现零件上料精确定位功能：在叶轮上料工位夹具，叶轮预装板放置在四个第一立柱顶部，两个第一叶轮预装板定位销分别插入叶轮预装板相应的定位销孔内，实现叶轮预装板的精确定位，叶轮预装板上设置四个第一叶轮定位销，每个第一叶轮定位销上安装一个第一叶轮，实现第一叶轮上料精确定位功能；在水泵壳体上料工位夹具，水泵壳体放置在四个第二立柱顶部，两个第一水泵壳体定位销分别插入水泵壳体相应的定位销孔内，实现水泵壳体上料精确定位功能；（2）实现叶轮预装功能：在叶轮预装工位夹具，机器臂及夹爪将第一叶轮由叶轮上料工位夹具抓取后，搬运至叶轮预装工位夹具到达第二叶轮所在的位置，然后将第二叶轮由上至下安装在第二叶轮定位销上，由于第二叶轮定位销上部为倒角结构，第二叶轮可以很容易地以正确的姿态安装在第二叶轮定位销上，为后工位叶轮压装做好准备，实现叶轮预装功能；（3）实现叶轮精确压装功能：在叶轮压装工位夹具，机器臂及夹爪由叶轮预装工位夹具抓取叶轮压装辅助夹具，将预装叶轮后的叶轮压装辅助夹具搬运至叶轮压装工位夹具，然后将叶轮压装辅助夹具翻转180度，到达叶轮压装辅助夹具所示位置，使安装板由顶面向上姿态变成顶面向下姿态，使第三水泵壳体定位销、第四水泵壳体定位销垂直向下，然后将第三水泵壳体定位销、第四水泵壳体定位销对准水泵壳体相应的定位孔并插入定位孔内，使安装板顶面与水泵壳体顶面接触，由第三水泵壳体定位销、第四水泵壳体定位销、安装板顶面共同实现安装板相对壳体的精确定位，同时实现了第二叶轮定位销与轴连轴承的精确定位，机器臂及夹爪松开叶轮压装辅助夹具，机器臂及夹爪下压压板，压板带动推杆下压第三叶轮，将第三叶轮由第二叶轮定位销压装到轴连轴承上，当达到行程终点时调整螺钉与保持架接触，通过调节调整螺钉可调节第三叶轮压装深度，通过压力传感器可控制第三叶轮的压装压力，实现叶轮精确压装功能；
所述的一种汽车水泵叶轮装配智能工业机器人装置的使用及操作方法是，一种汽车水泵叶轮装配智能工业机器人装置具有全自动完成水泵叶轮的抓取、预装、压装、下料功能，通过一台六自由度工业机器臂，通过七个步骤完成水泵叶轮的装配，每个步骤完成一项工作内容，第一步在叶轮上料工位夹具完成，叶轮预装板放置在四个第一立柱顶部，使叶轮安装板下平面与四个第一立柱顶部接触，使两个第一叶轮预装板定位销分别插入叶轮安装板相应的销孔内，叶轮安装板精确定位，同时使安装在第一叶轮定位销上的第一叶轮精确定位，为后续步骤机器臂抓取叶轮做好准备；第二步在水泵壳体上料工位夹具完成，水泵壳体水平放置在四个第二立柱顶部，使水泵壳体下平面与四个第二立柱顶部接触，使两个第一壳体定位销分别插入水泵壳体相应的销孔内，实现水泵壳体的精确定位，为后续步骤机器臂抓取水泵壳体做好准备；第三步在叶轮预装工位夹具完成，机器臂及夹爪将第一叶轮由叶轮上料工位夹具抓取后，搬运至叶轮预装工位夹具，然后将第二叶轮由上至下安装在第二叶轮定位销上；第四步在叶轮压装工位夹具完成，机器臂及夹爪将水泵壳体由水泵壳体上料工位夹具抓取后，搬运至叶轮压装工位夹具，使水泵壳体下平面与四个第四立柱顶面接触，使第五水泵壳体定位销、第六水泵壳体定位销分别插入水泵壳体定位销孔内，实现水泵壳体的精确定位，为后续叶轮压装做好准备；第五步在叶轮压装工位夹具完成，机器臂及夹爪将预装叶轮后的叶轮压装辅助夹具搬运至叶轮压装工位夹具，然后将叶轮压装辅助夹具翻转180度，到达叶轮压装辅助夹具所示位置，使安装板由顶面向上姿态变成顶面向下姿态，使安装板由顶面向上姿态翻转180度变成顶面向下姿态，使第三水泵壳体定位销、第四水泵壳体定位销垂直向下，将第三水泵壳体定位销、第四水泵壳体定位销对准水泵壳体相应的定位孔并插入定位孔内，使安装板顶面与壳体顶面接触，由第三水泵壳体定位销、第四水泵壳体定位销、安装板顶面共同实现安装板相对水泵壳体的精确定位，同时实现了第二叶轮定位销与轴连轴承的精确定位，机器臂及夹爪松开叶轮压装辅助夹具，机器臂及夹爪下压压板，压板带动推杆下压第三叶轮，将第三叶轮由第二叶轮定位销压装到轴连轴承上，当达到行程终点时调整螺钉与保持架接触，通过调节调整螺钉可调节第三叶轮压装深度，通过压力传感器可控制第三叶轮的压装压力，将第三叶轮精确压装到轴连轴承上；第六步在叶轮预装工位夹具完成，机器臂及夹爪将叶轮压装辅助夹具由叶轮压装工位夹具抓取后，搬运至叶轮预装工位夹具，将叶轮压装辅助夹具翻转180度，使安装板由顶面向下姿态翻转180度变成顶面向上姿态，使安装板相应的定位孔对准第一安装板定位销、第二安装板定位销，将安装板放置在第三立柱上，使安装板下平面与第三立柱顶面接触；第七步在下料工位夹具完成，机器臂及夹爪将压装了叶轮的水泵壳体由叶轮压装工位夹具抓取后，搬运至下料工位夹具，将水泵壳体水平放置在第五立柱顶部，使水泵壳体下平面与第五立柱顶部接触，使第七壳体定位销、第八壳体定位销分别插入水泵壳体相应的销孔内，实现水泵壳体的精确定位，实现压装叶轮后水泵壳体的下料功能。
本发明的要点在于它的结构、工作原理、使用及操作方法。
一种汽车水泵叶轮装配智能工业机器人装置与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）智能性：通过六自由度工业机器臂实现全过程无人操作，从叶轮上料工位夹具抓取叶轮，从水泵壳体上料工位夹具抓取水泵壳体，自动将叶轮预装在叶轮压装辅助夹具上，实现叶轮与叶轮压装辅助夹具的精定位，自动将叶轮压装辅助夹具安装在水泵壳体上，实现叶轮压装辅助夹具与水泵壳体的精定位，自动通过叶轮压装辅助夹具将叶轮压装在水泵壳体的轴连轴承上；
（2）可靠性：在叶轮预装工位夹具，机器臂及夹爪将叶轮由叶轮上料工位夹具抓取后，搬运至叶轮预装工位夹具，然后将叶轮由上至下安装在第二叶轮定位销上，通过第二叶轮定位销的倒角，叶轮可以很轻松的安装在定位销上，并实现叶轮与叶轮压装辅助夹具的精确定位；在叶轮压装工位夹具，由第三水泵壳体定位销、第四水泵壳体定位销、安装板顶面共同实现叶轮压装辅助夹具的安装板相对壳体的精确定位，同时实现了第二叶轮定位销与轴连轴承的精确定位；在叶轮压装工位夹具，机器臂及夹爪下压压板，压板带动推杆下压叶轮，将叶轮由第二叶轮定位销压装到轴连轴承上，当达到行程终点时调整螺钉与保持架接触，通过调节调整螺钉可调节叶轮压装深度，通过压力传感器可控制叶轮的压装压力，确保叶轮压装力和压装深度符合工艺要求；
（3）高效性：装置全程无人操作，自动完成水泵叶轮的抓取、预装、压装、下料等装配的全过程，装置设计了上料工位和下料工位，可作为一个功能模块嵌入自动化生产线中；
（4）节能性：除机器臂外，各工位夹具均无主动机械动作，无需额外能源动力，通过机器臂的优化编程，确保无多余动作，缩短节拍同时节约能源消耗。
将广泛应用于汽车零部件装配设备技术领域中。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是本发明夹爪部分的结构示意图。
图4是图3的俯视图。
图5是本发明叶轮上料工位夹具部分的结构示意图。
图6是图5的俯视图。
图7是本发明水泵壳体上料工位夹具部分的结构示意图。
图8是图7的俯视图。
图9是本发明叶轮预装工位夹具部分的结构示意图。
图10是图9的俯视图。
图11是本发明叶轮压装工位夹具部分的结构示意图。
图12是图11的俯视图。
图13是本发明下料工位夹具部分的结构示意图。
图14是图13的俯视图。
具体实施方式
参照附图，一种汽车水泵叶轮装配智能工业机器人装置，包括基座1、机器臂2、夹爪3、叶轮上料工位夹具4、水泵壳体上料工位夹具5、叶轮预装工位夹具6、叶轮压装工位夹具7、下料工位夹具8，在基座1上设置机器臂2并固定在基座上1，在机器臂2上部前端设置夹爪3，在基座1上右部设置叶轮上料工位夹具4、水泵壳体上料工位夹具5、叶轮预装工位夹具6，在基座上设置叶轮压装工位夹具7，在基座上左部设置下料工位夹具8；夹爪3由连接板3-1、压力传感器3-2、驱动器3-3、上夹爪3-4、下夹爪3-5组成，在驱动器3-3的右部设置压力传感器3-2和连接板3-1，在驱动器分别3-3的左部设置上夹爪3-4和下夹爪3-5；叶轮上料工位夹具4由第一底板4-1、叶轮预装板4-2、第一叶轮4-3、第一叶轮定位销4-4、第一叶轮预装板定位销4-5、第一立柱4-6组成，在第一底板4-1上分别设置四个第一立柱4-6，在第一立柱4-6上设置第一叶轮预装板定位销4-5，四个第一立柱4-6顶部分别与叶轮预装板4-2连接，两个第一叶轮预装板定位销4-5分别与叶轮预装板4-2连接，叶轮预装板4-2上设置四个第一叶轮定位销4-4，在四个第一叶轮定位销4-4上安装第一叶轮4-3；水泵壳体上料工位夹具5由第二底板5-1、第二立柱5-2、轴连轴承5-3、第一水泵壳体定位销5-4、水泵壳体5-5、第一水封5-6组成，在第二底板5-1上分别设置四个第二立柱5-2，在第二立柱5-2上设置两个第一水泵壳体定位销5-4，在四个第二立柱5-2顶部分别与水泵壳体5-5连接，两个第一水泵壳体定位销5-4分别与水泵壳体5-5连接，轴连轴承5-3安装在水泵壳体5-5内，第一水封5-6安装在轴连轴承5-3上；叶轮预装工位夹具6由第三底板6-1、第三水泵壳体定位销6-2、安装板6-3、第二叶轮定位销6-4、第一安装板定位销6-5、第四水泵壳体定位销6-6、推杆6-7、第二安装板定位销6-8、第三立柱6-9、弹簧6-10、调整螺钉6-11、压板6-12、保持架6-13、叶轮压装辅助夹具6-14、第二叶轮6-15组成，在第三底板6-1上分别设置四个第三立柱6-9，在第三立柱6-9上设置第一安装板定位销6-5、第二安装板定位销6-8，在四个第三立柱6-9 顶部分别与叶轮预装辅助夹具6-14和安装板6-3连接，第一安装板定位销6-5、第二安装板定位销6-8与安装板6-3连接，在安装板6-3上部设置第三水泵壳体定位销6-2和第四水泵壳体定位销6-6，在安装板6-3下部设置保持架6-13，在保持架6-13上部设置第二叶轮定位销6-4，保持架6-13的下部与弹簧6-10连接，保持架6-13与推杆6-7连接，在推杆6-7下部设置压板6-12，在压板6-12上部设置弹簧6-10、调整螺钉6-11，弹簧6-10两端分别与保持架6-13和压板6-12连接，第二叶轮6-15安装在第二叶轮定位销6-4上；叶轮压装工位夹具7由第四底板7-1、第四立柱7-2、第五水泵壳体定位销7-3、水泵壳体7-4、第六水泵壳体定位销7-5、轴连轴承7-6、第二水封7-7、叶轮压装辅助夹具7-8、第三叶轮7-9组成，在第四底板7-1上分别设置四个第四立柱7-2，在第四立柱7-2上设置第五水泵壳体定位销7-3和第六水泵壳体定位销7-5，在四个第四立柱7-2顶部分别与水泵壳体7-4连接，第五水泵壳体定位销7-3、第六水泵壳体定位销7-5分别与水泵壳体7-4连接，轴连轴承7-6安装在水泵壳体7-4内，第二水封7-7安装在轴连轴承7-6上，将第三叶轮7-9安装到轴连轴承7-6上，在第三叶轮7-9外部设置叶轮压装辅助夹具7-8；下料工位夹具8由第五底板8-1、第七水泵壳体定位销8-2、第五立柱8-3、水泵壳体8-4、第八水泵壳体定位销8-5、第四叶轮8-6、轴连轴承8-7组成，在第五底板8-1上分别设置四个第五立柱8-3，在第五立柱8-3上设置第七水泵壳体定位销8-2和第八水泵壳体定位销8-5，在四个第五立柱8-3顶部分别与水泵壳体8-4连接，第七水泵壳体定位销8-2、第八水泵壳体定位销8-5分别安装在水泵壳体8-4内，轴连轴承8-7安装在水泵壳体8-4内，第四叶轮8-6安装在轴连轴承8-7上。
所述的叶轮上料工位夹具4中心线与水泵壳体上料工位夹具5中心线之间夹角为45°；所述的水泵壳体上料工位夹具5与叶轮预装工位夹具6中心线之间夹角为45°；所述的叶轮预装工位夹具6中心线与叶轮压装工位夹具7中心线之间夹角为45°；所述的叶轮压装工位夹具7中心线与下料工位夹具8中心线之间夹角为45°。
所述的一种汽车水泵叶轮装配智能工业机器人装置的工作原理是，（1）实现零件上料精确定位功能：在叶轮上料工位夹具4，叶轮预装板4-2放置在四个第一立柱4-6顶部，两个第一叶轮预装板定位销4-5分别插入叶轮预装板4-2相应的定位销孔内，实现叶轮预装板4-2的精确定位，叶轮预装板4-2上设置四个第一叶轮定位销4-4，每个第一叶轮定位销4-4上安装一个第一叶轮4-3，实现第一叶轮4-3上料精确定位功能；在水泵壳体上料工位夹具5，水泵壳体5-5放置在四个第二立柱5-2顶部，两个第一水泵壳体定位销5-4分别插入水泵壳体5-5相应的定位销孔内，实现水泵壳体5-5上料精确定位功能；（2）实现叶轮预装功能：在叶轮预装工位夹具6，机器臂2及夹爪3将第一叶轮4-3由叶轮上料工位夹具4抓取后，搬运至叶轮预装工位夹具6到达第二叶轮6-15所在的位置，然后将第二叶轮6-15由上至下安装在第二叶轮定位销6-4上，由于第二叶轮定位销6-4上部为倒角结构，第二叶轮6-15可以很容易地以正确的姿态安装在第二叶轮定位销6-4上，为后工位叶轮压装做好准备，实现叶轮预装功能；（3）实现叶轮精确压装功能：在叶轮压装工位夹具7，机器臂2及夹爪3由叶轮预装工位夹具6抓取叶轮压装辅助夹具6-14，将预装叶轮后的叶轮压装辅助夹具6-14搬运至叶轮压装工位夹具7，然后将叶轮压装辅助夹具6-14翻转180度，到达叶轮压装辅助夹具7-8所示位置，使安装板6-3由顶面向上姿态变成顶面向下姿态，使第三水泵壳体定位销6-2、第四水泵壳体定位销6-6垂直向下，然后将第三水泵壳体定位销6-2、第四水泵壳体定位销6-6对准水泵壳体7-4相应的定位孔并插入定位孔内，使安装板6-3顶面与水泵壳体7-4顶面接触，由第三水泵壳体定位销6-2、第四水泵壳体定位销6-6、安装板6-3顶面共同实现安装板6-3相对壳体7-4的精确定位，同时实现了第二叶轮定位销6-4与轴连轴承7-6的精确定位，机器臂2及夹爪3松开叶轮压装辅助夹具7-8，机器臂2及夹爪3下压压板6-12，压板6-12带动推杆6-7下压第三叶轮7-9，将第三叶轮7-9由第二叶轮定位销6-4压装到轴连轴承7-6上，当达到行程终点时调整螺钉6-11与保持架6-13接触，通过调节调整螺钉6-11可调节第三叶轮7-9压装深度，通过压力传感器3-2可控制第三叶轮7-9的压装压力，实现叶轮精确压装功能。
所述的一种汽车水泵叶轮装配智能工业机器人装置的使用及操作方法是，一种汽车水泵叶轮装配智能工业机器人装置具有全自动完成水泵叶轮的抓取、预装、压装、下料功能，通过一台六自由度工业机器臂，通过七个步骤完成水泵叶轮的装配，每个步骤完成一项工作内容，第一步在叶轮上料工位夹具4完成，叶轮预装板4-2放置在四个第一立柱4-6顶部，使叶轮安装板4-2下平面与四个第一立柱4-6顶部接触，使两个第一叶轮预装板定位销4-5分别插入叶轮安装板4-2相应的销孔内，叶轮安装板4-2精确定位，同时使安装在第一叶轮定位销4-4上的第一叶轮4-3精确定位，为后续步骤机器臂抓取叶轮做好准备；第二步在水泵壳体上料工位夹具5完成，水泵壳体5-5水平放置在四个第二立柱5-2顶部，使水泵壳体5-5下平面与四个第二立柱5-2顶部接触，使两个第一壳体定位销5-4分别插入水泵壳体5-5相应的销孔内，实现水泵壳体5-5的精确定位，为后续步骤机器臂抓取水泵壳体做好准备；第三步在叶轮预装工位夹具6完成，机器臂2及夹爪3将第一叶轮4-3由叶轮上料工位夹具4抓取后，搬运至叶轮预装工位夹具6，然后将第二叶轮6-15由上至下安装在第二叶轮定位销上6-4；第四步在叶轮压装工位夹具7完成，机器臂2及夹爪3将水泵壳体5-5由水泵壳体上料工位夹具5抓取后，搬运至叶轮压装工位夹具7，使水泵壳体7-4下平面与四个第四立柱7-2顶面接触，使第五水泵壳体定位销7-3、第六水泵壳体定位销7-5分别插入水泵壳体7-4定位销孔内，实现水泵壳体的精确定位，为后续叶轮压装做好准备；第五步在叶轮压装工位夹具7完成，机器臂2及夹爪3将预装叶轮后的叶轮压装辅助夹具6-14搬运至叶轮压装工位夹具7，然后将叶轮压装辅助夹具6-14翻转180度，到达叶轮压装辅助夹具7-8所示位置，使安装板6-3由顶面向上姿态变成顶面向下姿态，使安装板6-3由顶面向上姿态翻转180度变成顶面向下姿态，使第三水泵壳体定位销6-2、第四水泵壳体定位销6-6垂直向下，将第三水泵壳体定位销6-2、第四水泵壳体定位销6-6对准水泵壳体7-4相应的定位孔并插入定位孔内，使安装板6-3顶面与壳体7-4顶面接触，由第三水泵壳体定位销6-2、第四水泵壳体定位销6-6、安装板6-3顶面共同实现安装板6-3相对水泵壳体7-4的精确定位，同时实现了第二叶轮定位销6-4与轴连轴承7-6的精确定位，机器臂2及夹爪3松开叶轮压装辅助夹具7-8，机器臂2及夹爪3下压压板6-12，压板6-12带动推杆6-7下压第三叶轮7-9，将第三叶轮7-9由第二叶轮定位销6-4压装到轴连轴承7-6上，当达到行程终点时调整螺钉6-11与保持架6-13接触，通过调节调整螺钉6-11可调节第三叶轮7-9压装深度，通过压力传感器3-2可控制第三叶轮7-9的压装压力，将第三叶轮7-9精确压装到轴连轴承7-6上；第六步在叶轮预装工位夹具6完成，机器臂2及夹爪3将叶轮压装辅助夹具7-8由叶轮压装工位夹具7抓取后，搬运至叶轮预装工位夹具6，将叶轮压装辅助夹具7-8翻转180度，使安装板6-3由顶面向下姿态翻转180度变成顶面向上姿态，使安装板6-3相应的定位孔对准第一安装板定位销6-5、第二安装板定位销6-8，将安装板放置在第三立柱6-9上，使安装板6-3下平面与第三立柱6-9顶面接触；第七步在下料工位夹具8完成，机器臂2及夹爪3将压装了叶轮的水泵壳体7-4由叶轮压装工位夹具7抓取后，搬运至下料工位夹具8，将水泵壳体8-4水平放置在第五立柱8-3顶部，使水泵壳体8-4下平面与第五立柱8-3顶部接触，使第七壳体定位销8-2、第八壳体定位销8-5分别插入水泵壳体8-4相应的销孔内，实现水泵壳体8-4的精确定位，实现压装叶轮后水泵壳体8-4的下料功能。

Claims (2)

1.一种汽车水泵叶轮装配智能工业机器人装置，包括基座、机器臂、夹爪、叶轮上料工位夹具、水泵壳体上料工位夹具、叶轮预装工位夹具、叶轮压装工位夹具、下料工位夹具，其特征在于：在基座上设置机器臂并固定在基座上，在机器臂上部前端设置夹爪，在基座上右部设置叶轮上料工位夹具、水泵壳体上料工位夹具、叶轮预装工位夹具，在基座上设置叶轮压装工位夹具，在基座上左部设置下料工位夹具；夹爪由连接板、压力传感器、驱动器、上夹爪、下夹爪组成，在驱动器的右部设置压力传感器和连接板，在驱动器分别的左部设置上夹爪和下夹爪；叶轮上料工位夹具由第一底板、叶轮预装板、第一叶轮、第一叶轮定位销、第一叶轮预装板定位销、第一立柱组成，在第一底板上分别设置四个第一立柱，在第一立柱上设置第一叶轮预装板定位销，四个第一立柱顶部分别与叶轮预装板连接，两个第一叶轮预装板定位销分别与叶轮预装板连接，叶轮预装板上设置四个第一叶轮定位销，在四个第一叶轮定位销上安装第一叶轮；水泵壳体上料工位夹具由第二底板、第二立柱、轴连轴承、第一水泵壳体定位销、水泵壳体、第一水封组成，在第二底板上分别设置四个第二立柱，在第二立柱上设置两个第一水泵壳体定位销，在四个第二立柱顶部分别与水泵壳体连接，两个第一水泵壳体定位销分别与水泵壳体连接，轴连轴承安装在水泵壳体内，第一水封安装在轴连轴承上；叶轮预装工位夹具由第三底板、第三水泵壳体定位销、安装板、第二叶轮定位销、第一安装板定位销、第四水泵壳体定位销、推杆、第二安装板定位销、第三立柱、弹簧、调整螺钉、压板、保持架、叶轮压装辅助夹具、第二叶轮组成，在第三底板上分别设置四个第三立柱，在第三立柱上设置第一安装板定位销、第二安装板定位销，在四个第三立柱顶部分别与叶轮预装辅助夹具和安装板连接，第一安装板定位销、第二安装板定位销与安装板连接，在安装板上部设置第三水泵壳体定位销和第四水泵壳体定位销，在安装板下部设置保持架，在保持架上部设置第二叶轮定位销，保持架的下部与弹簧连接，保持架与推杆连接，在推杆下部设置压板，在压板上部设置弹簧、调整螺钉，弹簧两端分别与保持架和压板连接，第二叶轮安装在第二叶轮定位销上；叶轮压装工位夹具由第四底板、第四立柱、第五水泵壳体定位销、水泵壳体、第六水泵壳体定位销、轴连轴承、第二水封、叶轮压装辅助夹具、第三叶轮组成，在第四底板上分别设置四个第四立柱，在第四立柱上设置第五水泵壳体定位销和第六水泵壳体定位销，在四个第四立柱顶部分别与水泵壳体连接，第五水泵壳体定位销、第六水泵壳体定位销分别与水泵壳体连接，轴连轴承安装在水泵壳体内，第二水封安装在轴连轴承上，将第三叶轮安装到轴连轴承上，在第三叶轮外部设置叶轮压装辅助夹具；下料工位夹具由第五底板、第七水泵壳体定位销、第五立柱、水泵壳体、第八水泵壳体定位销、第四叶轮、轴连轴承组成，在第五底板上分别设置四个第五立柱，在第五立柱上设置第七水泵壳体定位销和第八水泵壳体定位销，在四个第五立柱顶部分别与水泵壳体连接，第七水泵壳体定位销、第八水泵壳体定位销分别安装在水泵壳体内，轴连轴承安装在水泵壳体内，第四叶轮安装在轴连轴承上；所述的叶轮上料工位夹具中心线与水泵壳体上料工位夹具中心线之间夹角为45°；所述的水泵壳体上料工位夹具与叶轮预装工位夹具中心线之间夹角为45°；所述的叶轮预装工位夹具中心线与叶轮压装工位夹具中心线之间夹角为45°；所述的叶轮压装工位夹具中心线与下料工位夹具中心线之间夹角为45°；所述的一种汽车水泵叶轮装配智能工业机器人装置的使用及操作方法是，一种汽车水泵叶轮装配智能工业机器人装置具有全自动完成水泵叶轮的抓取、预装、压装、下料功能，通过一台六自由度工业机器臂，通过七个步骤完成水泵叶轮的装配，每个步骤完成一项工作内容，第一步在叶轮上料工位夹具完成，叶轮预装板放置在四个第一立柱顶部，使叶轮安装板下平面与四个第一立柱顶部接触，使两个第一叶轮预装板定位销分别插入叶轮安装板相应的销孔内，叶轮安装板精确定位，同时使安装在第一叶轮定位销上的第一叶轮精确定位，为后续步骤机器臂抓取叶轮做好准备；第二步在水泵壳体上料工位夹具完成，水泵壳体水平放置在四个第二立柱顶部，使水泵壳体下平面与四个第二立柱顶部接触，使两个第一壳体定位销分别插入水泵壳体相应的销孔内，实现水泵壳体的精确定位，为后续步骤机器臂抓取水泵壳体做好准备；第三步在叶轮预装工位夹具完成，机器臂及夹爪将第一叶轮由叶轮上料工位夹具抓取后，搬运至叶轮预装工位夹具，然后将第二叶轮由上至下安装在第二叶轮定位销上；第四步在叶轮压装工位夹具完成，机器臂及夹爪将水泵壳体由水泵壳体上料工位夹具抓取后，搬运至叶轮压装工位夹具，使水泵壳体下平面与四个第四立柱顶面接触，使第五水泵壳体定位销、第六水泵壳体定位销分别插入水泵壳体定位销孔内，实现水泵壳体的精确定位，为后续叶轮压装做好准备；第五步在叶轮压装工位夹具完成，机器臂及夹爪将预装叶轮后的叶轮压装辅助夹具搬运至叶轮压装工位夹具，然后将叶轮压装辅助夹具翻转180度，到达叶轮压装辅助夹具所示位置，使安装板由顶面向上姿态变成顶面向下姿态，使安装板由顶面向上姿态翻转180度变成顶面向下姿态，使第三水泵壳体定位销、第四水泵壳体定位销垂直向下，将第三水泵壳体定位销、第四水泵壳体定位销对准水泵壳体相应的定位孔并插入定位孔内，使安装板顶面与壳体顶面接触，由第三水泵壳体定位销、第四水泵壳体定位销、安装板顶面共同实现安装板相对水泵壳体的精确定位，同时实现了第二叶轮定位销与轴连轴承的精确定位，机器臂及夹爪松开叶轮压装辅助夹具，机器臂及夹爪下压压板，压板带动推杆下压第三叶轮，将第三叶轮由第二叶轮定位销压装到轴连轴承上，当达到行程终点时调整螺钉与保持架接触，通过调节调整螺钉可调节第三叶轮压装深度，通过压力传感器可控制第三叶轮的压装压力，将第三叶轮精确压装到轴连轴承上；第六步在叶轮预装工位夹具完成，机器臂及夹爪将叶轮压装辅助夹具由叶轮压装工位夹具抓取后，搬运至叶轮预装工位夹具，将叶轮压装辅助夹具翻转180度，使安装板由顶面向下姿态翻转180度变成顶面向上姿态，使安装板相应的定位孔对准第一安装板定位销、第二安装板定位销，将安装板放置在第三立柱上，使安装板下平面与第三立柱顶面接触；第七步在下料工位夹具完成，机器臂及夹爪将压装了叶轮的水泵壳体由叶轮压装工位夹具抓取后，搬运至下料工位夹具，将水泵壳体水平放置在第五立柱顶部，使水泵壳体下平面与第五立柱顶部接触，使第七壳体定位销、第八壳体定位销分别插入水泵壳体相应的销孔内，实现水泵壳体的精确定位，实现压装叶轮后水泵壳体的下料功能。
2.根据权利要求1所述的一种汽车水泵叶轮装配智能工业机器人装置，其特征在于：所述的一种汽车水泵叶轮装配智能工业机器人装置的工作原理是，（1）实现零件上料精确定位功能：在叶轮上料工位夹具，叶轮预装板放置在四个第一立柱顶部，两个第一叶轮预装板定位销分别插入叶轮预装板相应的定位销孔内，实现叶轮预装板的精确定位，叶轮预装板上设置四个第一叶轮定位销，每个第一叶轮定位销上安装一个第一叶轮，实现第一叶轮上料精确定位功能；在水泵壳体上料工位夹具，水泵壳体放置在四个第二立柱顶部，两个第一水泵壳体定位销分别插入水泵壳体相应的定位销孔内，实现水泵壳体上料精确定位功能；（2）实现叶轮预装功能：在叶轮预装工位夹具，机器臂及夹爪将第一叶轮由叶轮上料工位夹具抓取后，搬运至叶轮预装工位夹具到达第二叶轮所在的位置，然后将第二叶轮由上至下安装在第二叶轮定位销上，由于第二叶轮定位销上部为倒角结构，第二叶轮可以很容易地以正确的姿态安装在第二叶轮定位销上，为后工位叶轮压装做好准备，实现叶轮预装功能；（3）实现叶轮精确压装功能：在叶轮压装工位夹具，机器臂及夹爪由叶轮预装工位夹具抓取叶轮压装辅助夹具，将预装叶轮后的叶轮压装辅助夹具搬运至叶轮压装工位夹具，然后将叶轮压装辅助夹具翻转180度，到达叶轮压装辅助夹具所示位置，使安装板由顶面向上姿态变成顶面向下姿态，使第三水泵壳体定位销、第四水泵壳体定位销垂直向下，然后将第三水泵壳体定位销、第四水泵壳体定位销对准水泵壳体相应的定位孔并插入定位孔内，使安装板顶面与水泵壳体顶面接触，由第三水泵壳体定位销、第四水泵壳体定位销、安装板顶面共同实现安装板相对壳体的精确定位，同时实现了第二叶轮定位销与轴连轴承的精确定位，机器臂及夹爪松开叶轮压装辅助夹具，机器臂及夹爪下压压板，压板带动推杆下压第三叶轮，将第三叶轮由第二叶轮定位销压装到轴连轴承上，当达到行程终点时调整螺钉与保持架接触，通过调节调整螺钉可调节第三叶轮压装深度，通过压力传感器可控制第三叶轮的压装压力，实现叶轮精确压装功能。
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