CN113134717A - 一种多用途o型密封圈自动装配设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多用途O型密封圈自动装配设备及方法。密封圈的安装通常由人工完成，安装精度低，效率低。本发明的升降机构驱动旋转机构、机械臂和抓取机构升降，旋转机构驱动机械臂和抓取机构旋转；抓取机构包括壳体、旋转电机、驱动块、卡爪组件和顶推组件；旋转电机经驱动块带动卡爪组件水平移动；卡爪组件的卡爪可相对卡板上下移动；顶推组件包括套筒、滑板和圆弧推板；套筒与壳体固定；圆弧推板与套筒通过滑板连接；滑板穿过卡爪；圆弧推板的底面高于卡爪底面；卡爪组件和顶推组件的数量且均为3、4或5个。本发明适用于不同内径O型密封圈的装配，以及零件不同水平、高度位置的待装配环形槽上安装密封圈。

Description

一种多用途O型密封圈自动装配设备及方法
技术领域
本发明属于密封圈装配技术领域，具体涉及一种多用途O型密封圈自动装配设备及方法。
背景技术
密封圈具有良好的密封效果，在工业设备领域都有着广泛的应用，在工业设备应用中，密封圈的种类很多，其中使用最多的就是O型密封圈。通常情况下，密封圈的安装由人工来完成，不仅安装精度低，而且效率低下，劳动强度大，降低了产品的生产效率和装配质量，安装成本高。
发明内容
本发明提供一种多用途O型密封圈自动装配设备及方法，其目的是解决现有零件密封圈装配采用人工安装的方式、劳动强度大、安装效率低下、装配质量差、装配成本偏高的问题。
本发明一种多用途O型密封圈自动装配设备，包括升降机构、旋转机构、机械臂和抓取机构；所述的升降机构同时驱动旋转机构、机械臂和抓取机构升降，所述的旋转机构同时驱动机械臂和抓取机构旋转。所述的抓取机构包括壳体、旋转电机、驱动块、卡爪组件和顶推组件；旋转电机的底座固定在机械臂上；所述的壳体与旋转电机的底座固定；所述的驱动块置于壳体内，并与旋转电机的输出轴固定；驱动块的底面开设有平面螺纹；壳体开设有沿周向均布的n个水平滑槽，n取值为3、4或5；所述的卡爪组件包括卡板、卡爪、剪叉杆一、剪叉杆二和弹簧；所述的卡爪位于卡板正下方，且卡板与卡爪通过间距设置的两根弹簧连接；剪叉杆一的两端分别与卡板和卡爪铰接；剪叉杆二的一端与卡板铰接，中部与剪叉杆一中部铰接，另一端与卡爪构成滑动副；所述卡板的顶面设有一体成型的三个以上竖直圆弧板；所述的卡爪开设有槽口；n个卡爪组件沿壳体周向均布；每个卡爪组件的卡板与壳体对应的一个水平滑槽构成滑动副，且每个卡爪组件的卡板上的各竖直圆弧板均与壳体的平面螺纹构成螺旋副。所述的顶推组件包括连接杆、套筒、滑板和圆弧推板；所述的连接杆固定在壳体底部；所述的套筒固定在连接杆上，n根滑板沿套筒周向均布，且n根滑板的内端均固定在套筒上；每根滑板嵌入对应一个卡爪组件的卡爪的槽口内；各滑板外端均固定有圆弧推板，圆弧推板的底面高于卡爪底面。
优选地，所述的控制器固定在机架上，所述的升降机构、旋转机构和旋转电机均由控制器控制。
优选地，所述的升降机构包括伺服电机一、锥齿轮副和丝杆升降机；所述的伺服电机一由控制器控制；伺服电机一的输出轴与丝杆升降机经锥齿轮副连接；伺服电机一的底座固定在机架上；所述的锥齿轮副包括主动锥齿轮和从动锥齿轮；所述的主动锥齿轮与伺服电机一的输出轴固定，从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合；所述的丝杆升降机包括丝杆和螺母块；所述的丝杆与机架构成转动副，并与从动锥齿轮固定。
优选地，所述的旋转机构包括伺服电机二和圆柱齿轮副；所述的伺服电机二由控制器控制；伺服电机二的底座由升降机构固定；所述的圆柱齿轮副包括主动圆柱齿轮和从动圆柱齿轮；所述的主动圆柱齿轮与伺服电机二的输出轴固定；所述的从动圆柱齿轮与连接臂固定，并与主动圆柱齿轮啮合。
优选地，所述的壳体顶部固定有盖板。
该多用途O型密封圈自动装配设备的O型密封圈装配方法，具体如下：
步骤一、在工作台上固定密封圈安置块，密封圈安置块开设有密封圈安置孔，使得密封圈安置孔的中心轴线位于抓取机构旋转时所在的圆周上；然后，在工作台上固定夹具。
步骤二、将O型密封圈置于密封圈安置块的密封圈安置孔内；然后，将待装配零件装夹在夹具上，使得待装配零件的待装配环形槽的中心轴线位于抓取机构旋转时所在的圆周上。
步骤三、旋转机构同时驱动机械臂和抓取机构旋转，使得抓取机构位于O型密封圈正上方；然后，升降机构同时驱动旋转机构、机械臂和抓取机构下降，直至卡爪与密封圈安置孔底部接触时，升降机构停止，此时，卡爪位于圆弧推板底部的部分嵌入O型密封圈的内孔内。
步骤四、伺服电机带动驱动块旋转，从而带动卡板沿壳体的水平滑槽向外滑动，直到卡板外表面与圆弧推板内表面接触时，伺服电机停止工作，O型密封圈被卡板撑开，O型密封圈由于向内的弹力被固定在卡板位于圆弧推板底部的部分处。
步骤五、升降机构同时驱动旋转机构、机械臂、抓取机构和O型密封圈上升到抓取机构的初始高度。
步骤六、旋转机构同时驱动机械臂、抓取机构和O型密封圈旋转到待装配零件的待装配环形槽位置。
步骤七、升降机构同时驱动旋转机构、机械臂、抓取机构和O型密封圈下降；当卡板与夹具接触时，O型密封圈的高度与待装配零件的待装配环形槽的高度对齐；卡板与夹具接触后，抓取机构保持继续下降，此时卡板受夹具阻力作用上移，剪叉杆一和剪叉杆二的倾斜角变小，同时弹簧被压缩，而O型密封圈受到圆弧推板阻力作用不跟随卡板上移，从而被圆弧推板推出，且O型密封圈由于自身向内的弹力固定在至待装配零件的待装配环形槽内。
步骤八、升降机构同时驱动旋转机构、机械臂和抓取机构上升，卡板在弹簧回复力作用下被向下推出至卡板底部低于圆弧推板的状态，同时，剪叉杆一和剪叉杆二的倾斜角变大，且伺服电机带动驱动块旋转，从而带动卡板沿壳体的水平滑槽向内滑动复位；抓取机构上升到初始高度后升降机构停止工作。
步骤九、取下装配好的零件。
优选地，步骤八和步骤九之间还有如下步骤：①将O型密封圈置于密封圈安置块的密封圈安置孔内；然后，松开夹具，使得待装配零件的下一个待装配环形槽的中心轴线位于抓取机构旋转时所在的圆周上；接着，将待装配零件装夹紧在夹具上；再接着，重复步骤二至步骤八；②若待装配零件还有下一个待装配环形槽，则重复步骤①。
本发明具有的有益效果如下：
由于本发明的抓取机构直径可变，结合密封圈具有一定的弹性，所以本发明适用于一定范围内不同内径的O型密封圈装配。另外，对于安装工况相对较复杂的零件，可以通过升降机构和旋转机构来调整位置，实现在零件不同水平位置和不同高度的待装配环形槽上安装密封圈。因此，本发明适用范围广，且结构简单，移动方便，提升了安装效率，降低了劳动强度，节省了成本，装配质量高。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中抓取机构的结构立体图；
图3为本发明中驱动块与卡板的装配立体图；
图4为本发明中卡爪组件的结构立体图；
图5为本发明中壳体、驱动块、卡板和连接杆的装配剖视图；
图中：1-机架；2-丝杆升降机；3-伺服电机一；4-旋转机构；5-机械臂；6-抓取机构；7-控制器；8-壳体；9-卡爪；10-连接杆；11-套筒；12-盖板；13-驱动块；14-弹簧；15-剪叉杆二；16-伺服电机二；17-旋转电机；18-卡板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案做进一步解释。
如图1、2、3和4所示，一种多用途O型密封圈自动装配设备，包括升降机构、旋转机构、机械臂5和抓取机构6；升降机构同时驱动旋转机构、机械臂5和抓取机构6升降，旋转机构同时驱动机械臂5和抓取机构6旋转。抓取机构6包括壳体8、旋转电机17、驱动块13、卡爪组件和顶推组件；旋转电机17的底座固定在机械臂5上；壳体8与旋转电机17的底座固定；驱动块13置于壳体8内，并与旋转电机17的输出轴固定；驱动块13的底面开设有平面螺纹；壳体8开设有沿周向均布的n个水平滑槽，n取值为3、4或5；卡爪组件包括卡板18、卡爪9、剪叉杆一、剪叉杆二15和弹簧14；卡爪9位于卡板18正下方，且卡板18与卡爪9通过间距设置的两根弹簧14连接；剪叉杆一的两端分别与卡板18和卡爪9铰接；剪叉杆二15的一端与卡板18铰接，中部与剪叉杆一中部铰接，另一端与卡爪9构成滑动副；卡板18顶面设有一体成型的三个以上竖直圆弧板；卡爪9开设有槽口；n个卡爪组件沿壳体8周向均布；每个卡爪组件的卡板18与壳体8对应的一个水平滑槽构成滑动副，且每个卡爪组件的卡板18上的各竖直圆弧板均与壳体8的平面螺纹构成螺旋副。如图2和5所示，顶推组件包括连接杆10、套筒11、滑板和圆弧推板；连接杆10固定在壳体8底部；套筒11固定在连接杆10上，n根滑板沿套筒11周向均布，且n根滑板的内端均固定在套筒11上；每根滑板嵌入对应一个卡爪组件的卡爪9的槽口内；各滑板外端均固定有圆弧推板，圆弧推板的底面高于卡爪9底面。
作为一个优选实施例，控制器7固定在机架上，升降机构、旋转机构和旋转电机17均由控制器控制。
作为一个优选实施例，升降机构包括伺服电机一3、锥齿轮副和丝杆升降机2；伺服电机一3由控制器控制；伺服电机一3与丝杆升降机2经锥齿轮副连接；伺服电机一3的底座固定在机架1上；锥齿轮副包括主动锥齿轮和从动锥齿轮；主动锥齿轮与伺服电机一3的输出轴固定，从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合；丝杆升降机2包括丝杆和螺母块；丝杆与机架构成转动副，并与从动锥齿轮固定。
作为一个优选实施例，旋转机构4包括伺服电机二16和圆柱齿轮副；伺服电机二16由控制器控制；伺服电机二16的底座由升降机构固定；圆柱齿轮副包括主动圆柱齿轮和从动圆柱齿轮；主动圆柱齿轮与伺服电机二16的输出轴固定；从动圆柱齿轮与连接臂5固定，并与主动圆柱齿轮啮合。
作为一个优选实施例，壳体8顶部固定有盖板12。
该多用途O型密封圈自动装配设备的O型密封圈装配方法，具体如下：
步骤一、在工作台上固定密封圈安置块，密封圈安置块开设有密封圈安置孔，使得密封圈安置孔的中心轴线位于抓取机构6旋转时所在的圆周上；然后，在工作台上固定夹具。
步骤二、将O型密封圈置于密封圈安置块的密封圈安置孔内；然后，将待装配零件装夹在夹具上，使得待装配零件的待装配环形槽的中心轴线位于抓取机构6旋转时所在的圆周上。
步骤三、旋转机构同时驱动机械臂5和抓取机构6旋转，使得抓取机构6位于O型密封圈正上方；然后，升降机构同时驱动旋转机构、机械臂5和抓取机构6下降，直至卡爪9与密封圈安置孔底部接触时，升降机构停止，此时，卡爪9位于圆弧推板底部的部分嵌入O型密封圈的内孔内。
步骤四、伺服电机17带动驱动块13旋转，从而带动卡板18沿壳体8的水平滑槽向外滑动，直到卡板18外表面与圆弧推板内表面接触时，伺服电机17停止工作，O型密封圈被卡板18撑开，O型密封圈由于向内的弹力被固定在卡板18位于圆弧推板底部的部分处。
步骤五、升降机构同时驱动旋转机构、机械臂5、抓取机构6和O型密封圈上升到抓取机构6的初始高度。
步骤六、旋转机构同时驱动机械臂5、抓取机构6和O型密封圈旋转到待装配零件的待装配环形槽位置。
步骤七、升降机构同时驱动旋转机构、机械臂5、抓取机构6和O型密封圈下降；当卡板与夹具接触时，O型密封圈的高度与待装配零件的待装配环形槽的高度对齐；卡板与夹具接触后，抓取机构6保持继续下降，此时卡板受夹具阻力作用上移，剪叉杆一和剪叉杆二15的倾斜角变小，同时弹簧14被压缩，而O型密封圈受到圆弧推板阻力作用不跟随卡板上移，从而被圆弧推板推出，且O型密封圈由于自身向内的弹力固定在至待装配零件的待装配环形槽内。
步骤八、升降机构同时驱动旋转机构、机械臂5和抓取机构6上升，卡板在弹簧14回复力作用下被向下推出至卡板底部低于圆弧推板的状态，同时，剪叉杆一和剪叉杆二15的倾斜角变大，且伺服电机17带动驱动块13旋转，从而带动卡板18沿壳体8的水平滑槽向内滑动复位；抓取机构6上升到初始高度后升降机构停止工作。
步骤九、取下装配好的零件。
重复步骤二至步骤九，便能对同一批待装配零件逐个进行O型密封圈的装夹。
作为一个优选实施例，步骤八和步骤九之间还有如下步骤：①将O型密封圈置于密封圈安置块的密封圈安置孔内；然后，松开夹具，使得待装配零件的下一个待装配环形槽的中心轴线位于抓取机构6旋转时所在的圆周上；接着，将待装配零件装夹紧在夹具上；再接着，重复步骤二至步骤八；②若待装配零件还有下一个待装配环形槽，则重复步骤①。
由于抓取机构6直径可变，结合密封圈具有一定的弹性，所以本发明适用于一定范围内不同内径的O型密封圈装配。另外，对于安装工况相对较复杂的零件，可以通过升降机构和旋转机构来调整位置，实现在零件不同水平位置和不同高度的待装配环形槽上安装密封圈。
以上所述是本发明的实施方式，对于本领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明的一些结构进行优化，这些优化也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种多用途O型密封圈自动装配设备，包括升降机构、旋转机构、机械臂和抓取机构，其特征在于：所述的升降机构同时驱动旋转机构、机械臂和抓取机构升降，所述的旋转机构同时驱动机械臂和抓取机构旋转；所述的抓取机构包括壳体、旋转电机、驱动块、卡爪组件和顶推组件；旋转电机的底座固定在机械臂上；所述的壳体与旋转电机的底座固定；所述的驱动块置于壳体内，并与旋转电机的输出轴固定；驱动块的底面开设有平面螺纹；壳体开设有沿周向均布的n个水平滑槽，n取值为3、4或5；所述的卡爪组件包括卡板、卡爪、剪叉杆一、剪叉杆二和弹簧；所述的卡爪位于卡板正下方，且卡板与卡爪通过间距设置的两根弹簧连接；剪叉杆一的两端分别与卡板和卡爪铰接；剪叉杆二的一端与卡板铰接，中部与剪叉杆一中部铰接，另一端与卡爪构成滑动副；所述卡板的顶面设有一体成型的三个以上竖直圆弧板；所述的卡爪开设有槽口；n个卡爪组件沿壳体周向均布；每个卡爪组件的卡板与壳体对应的一个水平滑槽构成滑动副，且每个卡爪组件的卡板上的各竖直圆弧板均与壳体的平面螺纹构成螺旋副；所述的顶推组件包括连接杆、套筒、滑板和圆弧推板；所述的连接杆固定在壳体底部；所述的套筒固定在连接杆上，n根滑板沿套筒周向均布，且n根滑板的内端均固定在套筒上；每根滑板嵌入对应一个卡爪组件的卡爪的槽口内；各滑板外端均固定有圆弧推板，圆弧推板的底面高于卡爪底面。
2.根据权利要求1所述的一种多用途O型密封圈自动装配设备，其特征在于：所述的控制器固定在机架上，所述的升降机构、旋转机构和旋转电机均由控制器控制。
3.根据权利要求1所述的一种多用途O型密封圈自动装配设备，其特征在于：所述的升降机构包括伺服电机一、锥齿轮副和丝杆升降机；所述的伺服电机一由控制器控制；伺服电机一的输出轴与丝杆升降机经锥齿轮副连接；伺服电机一的底座固定在机架上；所述的锥齿轮副包括主动锥齿轮和从动锥齿轮；所述的主动锥齿轮与伺服电机一的输出轴固定，从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合；所述的丝杆升降机包括丝杆和螺母块；所述的丝杆与机架构成转动副，并与从动锥齿轮固定。
4.根据权利要求1所述的一种多用途O型密封圈自动装配设备，其特征在于：所述的旋转机构包括伺服电机二和圆柱齿轮副；所述的伺服电机二由控制器控制；伺服电机二的底座由升降机构固定；所述的圆柱齿轮副包括主动圆柱齿轮和从动圆柱齿轮；所述的主动圆柱齿轮与伺服电机二的输出轴固定；所述的从动圆柱齿轮与连接臂固定，并与主动圆柱齿轮啮合。
5.根据权利要求1所述的一种多用途O型密封圈自动装配设备，其特征在于：所述的壳体顶部固定有盖板。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的一种多用途O型密封圈自动装配设备的O型密封圈装配方法，其特征在于：该方法具体如下：
步骤一、在工作台上固定密封圈安置块，密封圈安置块开设有密封圈安置孔，使得密封圈安置孔的中心轴线位于抓取机构旋转时所在的圆周上；然后，在工作台上固定夹具；
步骤二、将O型密封圈置于密封圈安置块的密封圈安置孔内；然后，将待装配零件装夹在夹具上，使得待装配零件的待装配环形槽的中心轴线位于抓取机构旋转时所在的圆周上；
步骤三、旋转机构同时驱动机械臂和抓取机构旋转，使得抓取机构位于O型密封圈正上方；然后，升降机构同时驱动旋转机构、机械臂和抓取机构下降，直至卡爪与密封圈安置孔底部接触时，升降机构停止，此时，卡爪位于圆弧推板底部的部分嵌入O型密封圈的内孔内；
步骤四、伺服电机带动驱动块旋转，从而带动卡板沿壳体的水平滑槽向外滑动，直到卡板外表面与圆弧推板内表面接触时，伺服电机停止工作，O型密封圈被卡板撑开，O型密封圈由于向内的弹力被固定在卡板位于圆弧推板底部的部分处；
步骤五、升降机构同时驱动旋转机构、机械臂、抓取机构和O型密封圈上升到抓取机构的初始高度；
步骤六、旋转机构同时驱动机械臂、抓取机构和O型密封圈旋转到待装配零件的待装配环形槽位置；
步骤七、升降机构同时驱动旋转机构、机械臂、抓取机构和O型密封圈下降；当卡板与夹具接触时，O型密封圈的高度与待装配零件的待装配环形槽的高度对齐；卡板与夹具接触后，抓取机构保持继续下降，此时卡板受夹具阻力作用上移，剪叉杆一和剪叉杆二的倾斜角变小，同时弹簧被压缩，而O型密封圈受到圆弧推板阻力作用不跟随卡板上移，从而被圆弧推板推出，且O型密封圈由于自身向内的弹力固定在至待装配零件的待装配环形槽内；
步骤八、升降机构同时驱动旋转机构、机械臂和抓取机构上升，卡板在弹簧回复力作用下被向下推出至卡板底部低于圆弧推板的状态，同时，剪叉杆一和剪叉杆二的倾斜角变大，且伺服电机带动驱动块旋转，从而带动卡板沿壳体的水平滑槽向内滑动复位；抓取机构上升到初始高度后升降机构停止工作；
步骤九、取下装配好的零件。
7.根据权利要求6所述的一种多用途O型密封圈自动装配设备的O型密封圈装配方法，其特征在于：步骤八和步骤九之间还有如下步骤：①将O型密封圈置于密封圈安置块的密封圈安置孔内；然后，松开夹具，使得待装配零件的下一个待装配环形槽的中心轴线位于抓取机构旋转时所在的圆周上；接着，将待装配零件装夹紧在夹具上；再接着，重复步骤二至步骤八；②若待装配零件还有下一个待装配环形槽，则重复步骤①。
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