龍裕嘉 賴玉活黃 艷林偉健

(①廣西科技大學機械與交通工程學院，廣西 柳州 545616；②柳州工學院，廣西 柳州 545616)

液壓油缸為液壓鉸鏈的開合起到了緩沖作用，使相連的門板達到了靜音關門的效果[1]，是液壓鉸鏈必不可少的儲能元件。

現(xiàn)階段，由于缺少液壓油缸自動裝配機構，其裝配還依靠人工來完成。如圖1所示，裝配過程中，主要依靠人工將兩端銷孔調整準確，并將其放入治具中；由穿釘機構完成銷釘裝配后，再通過鉚接機構鉚接，實現(xiàn)與三角片和直臂組件的裝配。這不僅影響了液壓鉸鏈的生產效率和裝配質量，也增大了工人的勞動強度和安全隱患[2]。為此，設計了一種新型液壓油缸裝配機構，應用于液壓鉸鏈生產線中，以代替人工裝配實現(xiàn)液壓油缸的自動化裝配。

1 液壓油缸裝配機構整體設計

本文所研究液壓油缸如圖2所示，由缸體、活塞桿和膠粒所組成。缸體末端開有φ3 mm銷孔；活塞桿一端安裝在缸體中，另一端裝有膠粒；膠粒上端面為平面，下端面為曲面，側面開有φ2.2 mm銷孔；其中活塞桿與缸體可發(fā)生相對轉動。裝配前液壓油缸兩端銷孔的朝向是隨機的，要求通過裝配機構將兩銷孔調整至水平朝向，并確保膠粒圓弧面朝下后，再將其放置在傳輸線上的治具中。

因此，在液壓油缸裝配機構的設計中，設計上料機構，來實現(xiàn)液壓油缸的自動上料；設計檢測調整機構，來實現(xiàn)液壓油缸銷孔的調整和膠粒圓弧面朝向的調整；設計夾取機構，來夾持液壓油缸并將其安放在治具上，其整體裝配圖如圖3所示。

為了提高裝配效率，上料機構與檢測調整機構分別設置有兩副，對稱設置在治具兩側，裝配過程中并行工作且交替向治具上安放。選用了PLC作為機構的控制系統(tǒng)，選用氣缸和伺服電機作為驅動元件，通過傳感器對各個機構進行檢測。

2 上料機構

上料裝置如圖4所示，主要由振動盤、進料槽、直振器、擋塊、傳感器、氣缸以及定位氣缸所構成。氣缸固定在安裝板上，其活塞桿與擋塊相連接，擋塊上側以液壓油缸為輪廓設有凹槽，凹槽左側裝有傳感器，右側與進料槽端口對接。上料過程中，由振動盤篩選出的液壓油缸以相同朝向流入進料槽；經直振器輸送至進料槽端口后，依靠自身重力滾落至擋塊凹槽中；擋塊攜帶液壓油缸上升；將液壓油缸交給夾取機構夾持后立即下降，實現(xiàn)了液壓油缸的逐一分離和上料。

考慮到液壓油缸滾落至凹槽時前后位置會出現(xiàn)偏差，導致上料后的位置無法統(tǒng)一。對此，在擋塊后側增設了定位氣缸，當液壓油缸落入凹槽后將其推動到位。此外，為了避免液壓油缸落入凹槽時彈出，以及擋塊上升時液壓油缸發(fā)生移動，在擋塊凹槽下部增加了磁鐵以吸附液壓油缸。

3 檢測調整機構

檢測調整機構如圖5所示，主要由步進電機、夾手氣缸、法蘭、光纖夾手、對射光纖、傳感器以及金屬環(huán)所構成。其中光纖夾手夾取面分別以液壓缸為輪廓設有凹槽，并在對應銷孔出設有φ2.2 mm通孔。

裝有對射光纖的光纖夾手安裝在夾手氣缸上，夾手氣缸側面裝有氣缸傳感器，并通過法蘭水平固定在電機軸上，實現(xiàn)了光纖夾手圍繞液壓油缸的轉動和夾緊。

對銷孔位置檢測時，光纖夾手在伺服電機的驅動下分別圍繞液壓油缸順時針轉動，直至光纖夾手找到銷孔，光纖光束穿過銷孔導通對射光纖使夾手停止轉動，從而實現(xiàn)對銷孔位置的檢測。由于銷孔圓心始終在一個固定截面圓周上運動[3]，因此當對射光纖沿其截面圓周轉動檢測時總能找到銷孔；而光纖傳感器具有靈敏度高、響應速度快的特點[4]，使光纖夾手檢測到銷孔后能夠快速停止轉動。

完成銷孔檢測后，缸體光纖夾手可夾緊缸體，而膠粒光纖夾手則對膠粒圓弧面朝向進行判斷。判斷過程中，膠粒光纖夾手首先嘗試夾緊膠粒，若夾手凹槽與膠粒輪廓一致，夾手能夠夾緊到位，則氣缸傳感器有感應，保持加緊狀態(tài)即可；若夾手輪廓與膠粒輪廓相反，夾手無法運動到位，則氣缸傳感器無感應，夾手立即張開，并逆時針旋轉180°后夾緊，完成膠粒圓弧面朝向的判斷。

待光纖夾手均夾緊液壓油缸后，夾取機構夾手張開，光纖夾手根據(jù)PLC程序所記錄的旋轉角度退會初始狀態(tài)，并交給夾取機構夾持，從而完成銷孔調整和膠粒圓弧面朝向調整。

由于PLC程序在對伺服電機旋轉角度計算時無法記錄其角度正負，會導致夾手無法準確退回原位。對此在法蘭上增加了半圓型金屬環(huán)以及用于檢測金屬環(huán)的傳感器，夾手退回原位時可根據(jù)傳感器的感應情況判斷其角度正負。

4 夾取機構

夾取機構設置有兩對獨立運動的夾手，來分別參與兩側液壓油缸的裝配，如圖6所示，上下氣缸1固定在安裝板1上，其活塞桿與安裝板2相連；安裝板2上安裝有上下氣缸2，其活塞桿與裝有夾手的夾手氣缸相連，使夾手在豎直方向實現(xiàn)了兩次不同行程的移動。

完成銷孔調整的液壓油缸最終交給夾取機構夾持，當傳輸線上的治具運動到位后，夾手攜帶液壓油缸上升，并由橫移氣缸推動至治具上方，將其安放在治具上，實現(xiàn)裝配。

5 結語

本文設計的液壓油缸裝配機構，實現(xiàn)了液壓油缸的自動化裝配，降低了員工的工作強度，提高了生產效率，降低了生產成本。如圖7所示，該機構現(xiàn)已應用于液壓緩沖鉸鏈生產線上，裝配速度能夠保持在1.5 s/件，工作質量穩(wěn)定，有較大推廣價值。