CN114770016B - 一种缸体加工***及方法 - Google Patents

Abstract

一种缸体加工***，包括，缸体组对及焊接装置、机器人，以及***控制装置，所述缸体组对及焊接装置，其用于将缸底工件和缸筒工件进行组对、焊接，以生产加工缸体；所述机器人，其对缸底工件和缸筒工件以及油嘴进行位置移动，以进行不同工序处理；所述***控制装置，其对缸体组对及焊接装置和机器人的工作进行控制。本发明完全实现无人化作业，消除人工干预，大大提高生产效率，为工厂带来极大的经济效益。

Description

一种缸体加工***及方法

技术领域

本发明涉及自动化机械技术领域，特别涉及一种缸体加工***及方法。

背景技术

液压油缸(以下简称油缸)是一种液压执行元件，它将液压泵供给的液压能转换为直线运动的机械能。广泛应用于工程机械、机床设备、汽车制造、冶金矿山、航空航天等。

油缸缸体主要由缸底、缸筒、油嘴及固定柱等部分组成，缸底和缸筒组对后通过焊接成为一体，之后再将油嘴焊接到缸筒和缸底上形成缸体。组对和焊接是油缸生产过程中非常重要的一道工序，其对缸底和缸筒组对精度要求非常高，如果出现缸底和缸筒组对不同轴或角度偏差超差进而将引起焊接焊缝存在质量缺陷，在后期应用过程中会存在很大的断裂隐患，导致油缸漏油甚至发生重大质量事故。如何高效、精确地将缸底和缸筒在保证精度的情况下组对，一直是困扰工厂制造的难题。

为便于理解，图1示出了油缸缸筒总成4，其包括缸底41、缸筒42、油嘴A 43、固定柱44、油嘴B 45。在现有技术情况下，缸底夹持采用普通两爪卡盘，夹持精度比较低；缸筒采用顶尖方式及V型托架支撑定位，定位精度较低，无法实现自动化组对要求。

缸底工件由人工手持安装，油缸缸底与缸体的组对主要是在机械设备上通过人工辅助的方式进行校准组对，每次组对需要人工干预，利用铜棒敲击缸底以适应缸体完成组对；现场作业人员劳动强度大，组对精度差，生产效率很低。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种缸体加工***和方法，完全实现无人化作业，消除人工干预，大大提高生产效率，为工厂带来极大的经济效益。

为实现上述目的，本发明提供缸体加工***，包括，缸体组对及焊接装置、机器人，以及***控制装置，

所述缸体组对及焊接装置，其用于将缸底工件和缸筒工件进行组对、焊接，以生产加工缸体；

所述机器人，其对缸底工件和缸筒工件以及油嘴进行位置移动，以进行不同工序处理；

所述***控制装置，其对缸体组对及焊接装置和机器人的工作进行控制。

进一步地，所述缸体组对及焊接装置，还包括，缸底物料托架、油嘴物料滑台、缸底定位校准装置、变位机、抓手组件、加热控制器、清枪装置、水冷装置，其中，

所述缸底物料托架，其承载待加工的缸底工件；

所述油嘴物料滑台，其承载待加工的油嘴物料；

所述缸底定位校准装置，其对缸底工件的摆放位置进行定位校准；

所述变位机，其对于缸底工件和缸筒工件进行组对和变位焊接；

所述抓手组件，其抓取缸底工件并将工件放置至缸底定位校准装置上；

所述加热控制器，其用于控制加热温度及加热时间，加热工件。

所述清枪装置，其用于清洁焊枪喷嘴内部，并向喷嘴内部喷防飞溅液。

所述水冷装置，通过其内部水循环制冷***，降低高频加热元件工作时所产生的热量。

进一步地，所述变位机包括，缸底定位夹紧装置、飞溅防护翻转装置、除渣组件、缸筒支撑夹紧组件、基座、滑台组件、加热头、缸底辅助定位校准装置、相机组件、缸筒定位夹紧装置，其中，

所述缸底定位夹紧装置，其用于对缸底工件进行精确定位、夹紧；

所述飞溅防护翻转装置，其包括气动翻转机构和防飞溅护板，用于焊接飞溅的防护；

所述除渣组件，其用于焊缝焊渣的清理；

所述缸筒支撑夹紧组件，包括V型辅助支撑单元和液压中心架单元，其中，V型辅助支撑单元中的V型支撑块由气缸驱动，用于缸筒工件上件时的辅助支撑；

所述滑台组件，由伺服电机驱动，实现缸筒支撑夹紧组件及缸筒定位夹紧装置的滑动；

所述加热头，安装在缸底定位校准装置上，用于在加热控制器的控制下对焊接焊缝位置进行预热作业；

所述缸底辅助定位校准装置，其用于对缸底定位夹紧装置夹紧的缸底工件进行再次校准；

所述相机组件，其用于拍照采集缸筒工件上的特征点位置；

所述缸筒定位夹紧装置，其用于对缸筒工件进行定位和夹紧。

进一步地，所述特征点包含缸筒工件上的油嘴或者端面的工艺孔。

进一步地，所述缸底定位夹紧装置，还包括，支撑基座、电机组件、顶尖伸缩机构、高精度两爪卡盘、卡盘滑环支架组件、检测开关，以及导向轴，其中，

所述支撑基座包括底座和支撑侧壁；

所述电机组件，固定在所述支撑侧壁上，并与所述高精度两爪卡盘相连接；

所述顶尖伸缩机构，安装在所述支撑侧壁上；

所述卡盘滑环支架组件与所述高精度两爪卡盘连接；

所述检测开关设置在支撑基座上部；

所述导向轴，设置在支撑基座上。

进一步地，缸底辅助定位校准装置，还包括，顶升机构、支撑结构、校准接触轮。

进一步地，所述缸筒定位夹紧装置，还包括，三爪卡盘组件、导轨丝杠自动润滑***、行程开关、拖链组件、护罩、移动组件支撑座、移动滑板、导轨丝杠装置，其中，

所述三爪卡盘组件包括为三爪卡盘旋转运动提供动力源的电机，并且三爪卡盘组件中的三爪卡盘动力装置为三爪卡盘的伸缩提供动力源；

所述缸筒工件支撑组件包括顶升气缸及导向组件、V型支撑块、液压中心架、液压中心架润滑***；

所述移动组件支撑座可沿缸筒纵向移动。

更进一步地，所述机器人包括搬运机器人和焊接机器人。

为实现上述目的，本发明还提供一种利用上述的缸体加工***进行缸体加工的方法，包括以下步骤：

1)进行缸筒上料作业：

搬运机器人将缸筒从输送线搬运放置至变位机上的缸筒支撑夹紧组件；

2)进行缸筒定位夹紧作业：

缸筒定位夹紧装置上的三爪卡盘端面推动缸筒端面至***设定位置，缸筒定位夹紧装置退回至程序设定位置；

安装在变位机上的相机组件拍照采集缸筒工件上的特征点位置，相机组件摆动回至原位；

缸底定位夹紧装置与缸筒定位夹紧装置共同作用，定位缸筒工件；

3)进行缸底上料作业：

缸底工件预先位于缸底物料托架上；

4)进行缸底定位夹紧作业：

搬运机器人将缸底工件放置至缸底定位校准装置上；

缸底定位校准装置通过安装在其上的三爪组件、两爪组件及翻转压紧等机构对缸底工件进行精确地位置定位，从而精确地识别缸底工件的位置；

搬运机器人再次从缸底定位校准装置抓取缸底工件，将缸底工件放置至变位机上缸底定位夹紧装置上的两爪卡盘定位块上，两爪卡盘夹紧工件；

对缸底工件进行校准步骤；

5)进行缸底和缸筒组对作业：

缸筒侧伺服电机驱动缸筒定位夹紧装置直线滑动，带动缸筒工件向缸底工件移动，进行缸筒与缸底的组对作业；

6)进行缸底和缸筒焊接作业：

加热头在气缸驱动下伸出，对焊接焊缝位置进行预热作业；

飞溅防护翻转装置动作，进行焊接飞溅防护；

焊接机器人动作进行焊接作业。

更进一步地，所述步骤4)中的所述对缸底工件进行校准步骤进一步包括以下步骤：

a)缸底定位夹紧装置上的伺服电机带动缸底工件旋转，搬运机器人携带抓手组件上的数字式跳动测量表与缸底工件外圆接触，在缸底工件旋转一周过程中，检测提取外圆跳动数值并将数值反馈至PLC控制***，***根据反馈数值计算出校准单元校准补偿值；

b)缸底辅助定位校准装置上的校准单元上升，其上的接触轮与工件接触，根据***计算校准补偿值对缸底进行校正；

c)校正完成后再次进行a)，进行跳动数值测量确认，直至跳动数值满足组对精度要求。

本发明的一种缸体加工***和方法，与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)将油缸缸底及缸筒自动进行组对装配，并进行自动焊接；

(2)本***实现油缸缸底、缸筒、油嘴及固定柱部分的自动焊接；

(3)本发明的***柔性化程度很高，可通过程序设定及特定卡爪快换，实现多种规格产品切换生产；

(4)本发明的***配套有MES***，可将测量数据及所生产产品相关信息记录并上传至工厂产品管理***，实时跟踪产品品质或追溯各工序工艺数据。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为油缸缸筒总成；

图2为根据本发明的缸体加工***示意图；

图3为根据本发明的实施方式的缸体组对及焊接装置的示意图；

图4为根据本发明的实施方式的缸体组对及焊接装置的另一示意图；

图5为根据本发明的实施方式的缸底定位校准装置示意图；

图6为根据本发明的实施方式的变位机的示意图；

图7为根据本发明的实施方式的缸底定位夹紧装置的立体图；

图8为根据本发明的实施方式的缸底定位夹紧装置的剖视图；

图9为根据本发明的实施方式的缸筒定位夹紧装置的剖视图；

图10为根据本发明的实施方式的抓手组件的示意图；

图11为根据本发明的一种用于缸体组对及焊接的方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图2为根据本发明的缸体加工***示意图，如图2所示，本发明的缸体加工***，包括，缸体组对及焊接装置10、机器人20，以及***控制装置30，其中，

缸体组对及焊接装置10，其将缸底工件和缸筒工件进行组对焊接，以生产加工缸体。

机器人20，对缸底工件和缸筒工件以及油嘴进行位置移动，以进行不同工序处理。

***控制装置30，对缸体组对及焊接装置10和机器人20的工作进行控制。

本发明实施例中，***控制装置30控制缸体组对及焊接装置10进行缸底工件和缸筒工件的组对、焊接并控制机器人20在需要对缸底工件和缸筒工件进行移位时相应地动作。

图3为根据本发明的实施方式的缸体组对及焊接装置的示意图，图4为根据本发明的实施方式的缸体组对及焊接装置的另一示意图，由图3和图4可以看出，本发明的缸体组对及焊接装置10包括缸底物料托架101、油嘴物料滑台102、缸底定位校准装置104、变位机15、抓手组件106、加热控制器109、清枪装置110、水冷装置111，其中，

缸底物料托架101包括支撑平台、支撑腿和支撑横梁，支撑平台为钢板，支撑腿和支撑横梁为角钢。

油嘴物料滑台102包括油嘴滑台1021和支撑座1022，油嘴滑台1021可由电机或气动元件驱动直线滑动，油嘴滑台上设计有油嘴定位单元，用于将油嘴工件从人工上件位置滑动到***设定位置，方便自动化作业；支撑座1022由角钢焊接而成。

缸底定位校准装置

图5为根据本发明的实施方式的缸底定位校准装置示意图，如图5所示，缸底定位校准装置104利用三爪定心组件校准缸底工件的中心位置，保证缸底工件相对缸筒工件组对时的位置精度，使其能够与缸筒工件顺利组对。

缸底工件包括两处位置需要进行校准，其一处为缸底工件与缸筒工件组对啮合用外圆柱面，其二处为油缸缸体转轴用内圆柱面，其中，外圆柱面中心轴线与内圆柱面中心轴线相互垂直。据此设计本发明中的缸底定位校准装置104包括翻转压紧组件1041，三爪定心组件1042、两爪对中组件1043、工件缓存支架1044，其中，

三爪定心组件1042通过三爪定心原理对缸底工件的中心内圆进行精确定位找正。

翻转压紧组件1041包括翻转机构和压紧组件，其中压紧组件安装在翻转机构上，能够随着翻转机构的翻转运动而移动，当翻转机构移动到位以后，压紧组件动作，压紧缸底工件的平面，保证缸底工件不倾斜，从而找正缸底工件与工装轴线的对称。

在中心内圆的位置通过三爪定心组件1042找正且通过翻转压紧组件压紧之后，两爪对中组件1043中的两爪夹指夹紧缸底工件外圆，找正缸底工件中心轴线位置，通过两爪对中原理对工装轴线与缸底工件外圆进行校正校准。

工件缓存支架1044用于存放待定位校准的缸底工件。

变位机

如图6所示，变位机15包括缸底定位夹紧装置1501、飞溅防护翻转装置1502、除渣组件1503、缸筒支撑夹紧组件1504、基座1505、滑台组件1506、加热头1507、缸底辅助定位校准装置1508、相机组件1509、缸筒定位夹紧装置1510。

变位机15可以实现如下功能：

a)对缸筒工件进行视觉拍照并进行缸筒角度找正；

b)对缸筒工件进行中心找正并定位夹紧；

c)对缸底工件进行中心找正并定位夹紧；

d)对缸筒、缸底工件进行组对作业；

e)组对完成后，对工件焊接位置进行焊前高频预热；

f)进行焊接作业时，实现工件无限回转功能；

g)焊接完成后，对焊缝位置进行焊接飞溅打渣清理；

h)通过定位块快换及滑台，满足多品种、多规格系列产品柔性化生产。

缸底定位夹紧装置

图7为根据本发明的实施方式的缸底定位夹紧装置的立体图，图8为根据本发明的实施方式的缸底定位夹紧装置的剖视图，如图7和图8所示，缸底定位夹紧装置1501包括支撑基座1501.1、电机组件1501.2、顶尖伸缩机构1501.3、高精度两爪卡盘1501.4、卡盘滑环支架组件1501.5、导向轴1501.6以及检测开关1501.7，其中，支撑基座1501.1包括底座和支撑侧壁；电机组件1501.2，固定在支撑侧壁上，并与高精度两爪卡盘1501.4相连接；顶尖伸缩机构1501.3，安装在支撑侧壁上；卡盘滑环支架组件1501.5与高精度两爪卡盘1501.4连接；检测开关设置在支撑基座1501.1上部；导向轴1501.6，设置在支撑基座1501.1上。

电机组件1501.2中包括电机和减速机，减速机为中空减速机，电机带动减速机、两爪卡盘1501.4及缸底工件旋转过程中，中心伸缩顶尖处于相对静止状态，减小伸缩顶尖伸缩轴与导向套之间的磨损，延长其使用寿命；

在中空减速机及中空两爪卡盘1501.4内设计了轴环及导向套做支撑，改善了伸缩顶尖伸出的刚性，保证顶尖精度。

两爪卡盘设置有固定部分和转动部分，因而可以实现在无限回转的过程中气路管线不跟随卡盘回转缠绕。

两爪卡盘的转动部分和固定部分之间的间隙可通过调节机构调整，从而实现设计的间隙精度。

在支撑基座1501.1的竖直的支撑侧壁上还设置有导电滑块组件，用于在焊接时形成焊接电路。导电滑块组件的一端通过螺栓连接固定在支撑基座的支撑侧壁上，另一端与减速机输出连接盘摩擦接触。减速机输出连接盘转动工作时，导电滑块组件不发生转动，仅与减速机输出连接盘的侧面摩擦。导电滑块组件的材质选用石墨铜材料，兼具导电和耐磨特性。

缸底工件依靠两爪卡盘1501.4夹紧，缸底工件由安装在卡盘上的定位元件定位并加紧，电机带动减速机带动卡盘，可实现工件的无限回转，设计简单，结构可靠。

在支撑基座的外侧设置有导向轴1501.6，通过一个防转的连接板与伸缩轴连接，其用于防止伸缩顶尖在伸出和缩回过程中发生旋转。

飞溅防护翻转装置1502包括气动翻转机构、防飞溅护板，可以起到防止焊接过程中焊接飞溅落到缸筒及缸底加工表面的作用。

除渣组件1503，包括双导向气动滑台，气动针式除锈枪。气动针式除锈枪安装在双导向气动滑台上。焊接完成后，双导向气动滑台伸出，***给气动针式除锈枪通气，气动针式除锈枪产生高频冲击振动，进行焊接飞溅清理。除渣完成后，双导向气动滑台缩回，等待下次作业。

缸筒支撑夹紧组件1504，包含V型辅助支撑单元和液压中心架单元；V型辅助支撑单元由气缸驱动V型支撑块，用于缸筒工件上件时的辅助支撑，保持工件稳定，不倾斜；液压中心架单元用于缸筒工件找正中心后辅助加持定位支撑。

加热头1507安装在缸底定位校准装置1508上，由气动滑台驱动直线滑动，作为高频加热***的一部分，直接作用于工件，在工件中感生高频电流，实现对工件迅速加热的目的。

缸底辅助定位校准装置

缸底辅助定位校准装置1508包括顶升机构、支撑结构、校准接触轮。

缸底辅助定位校准装置1508在工作时利用机械手将数字式跳动测量表移至与缸底工件接触，然后缸底定位夹紧装置中的电机旋转带动缸底工件绕轴旋转，数字式跳动测量表根据工件旋转时圆跳动数值变化，实时反馈测量数值至控制单元，随后伺服顶升机构根据测量后数值经过***计算后的补偿值进行顶升量校正并顶升到位；完成测量校准后机械手将数字式测量跳动表移走；完成校准后伺服校准机构(伺服顶升机构和校准接触轮)回位至零位(初始位置)。

顶升机构为伺服电机。

校准接触轮的在上下方向的位置可以通过气缸进行调节。

缸筒定位夹紧装置

图9为根据本发明的实施方式的缸筒定位夹紧装置的剖视图，如图9所示，缸筒定位夹紧装置1510包括三爪卡盘组件1510.1、缸筒工件支撑组件1510.2、拖链组件1510.3、移动组件支撑座1510.4、移动滑板1510.5、导轨丝杠装置、行程开关、护罩、导轨丝杠自动润滑***，其中，

三爪卡盘组件1510.1中的电机为三爪卡盘旋转运动提供动力源，三爪卡盘组件中的三爪卡盘动力装置为三爪卡盘的伸缩提供动力源。另外，在三爪卡盘组件中还设置有中空减速机，使得三爪卡盘驱动轴通过中空减速机与电机的输出轴动力连接，实现三爪卡盘在电机驱动下带动缸筒工件绕中心轴的无限回转运动，有利于实现工件的多层连续焊接。

缸筒工件支撑组件1510.2包括顶升气缸及导向组件、V型支撑块、液压中心架、液压中心架润滑***。

V型支撑块设置在液压中心架的两侧并且通过气缸驱动，用于缸筒工件的粗定位。液压中心架用于在工作时夹紧缸筒工件。

移动组件支撑座可在滑台电机的驱动下运动。

相机组件

本发明还设置有相机组件1509，用于对缸筒进行拍照。

所述相机组件1509安装在所述移动组件支撑座的侧面的下部。

抓手组件

图10为根据本发明的实施方式的抓手组件的示意图，如图10所示，抓手组件106安装在焊接机器人107上，用于对缸底视觉拍照、抓取缸底工件、油嘴工件，携带数字式跳动测量表进行缸底跳动检测。

抓手组件106包括安装板1061、数字式跳动测量表1062、缸底夹爪1063、视觉***1064、油嘴夹爪1065。缸底夹爪1063和油嘴夹爪1065分别设置在安装板1061的两端。

加热控制器109包括整流单元、逆变单元、谐振输出单元和感应器，主要作用为将工频三相交流电压转换成强大的高频电流，使感应器在工件中感生高频电流，通过对加热温度及加热时间的控制，达到工件被迅速加热的目的。

清枪装置

清枪装置用于清洁焊枪喷嘴内部飞溅，并向喷嘴内部喷防飞溅液，从而延长焊枪的使用寿命。清枪装置为标准外购设备，在此不再赘述。

水冷装置

水冷装置111设置在装置的一侧，通过其内部水循环制冷***，降低高频加热元件工作时所产生的热量，保护高频加热***。

机器人20包括搬运机器人103和焊接机器人107。

为了容纳本发明的缸体加工***，还可以设置有焊接房、液压站、除尘设备、焊接电源、机器人控制柜、电气控制柜、显示器、操作盘、支撑结构等辅助设施，其可以根据实际需要进行设计，在此不再赘述。

图11为根据本发明的一种用于缸体加工的方法流程图，下面结合图11对本发明利用缸体加工***进行缸体加工的方法进行说明。

首先在步骤1101，进行缸筒上料。

在该步骤中缸筒搬运机器人将缸筒从输送线搬运放置至变位机15上的缸筒支撑夹紧组件1504上。

然后，在步骤1102，进行缸筒定位夹紧。

在该步骤中，伺服电机驱动缸筒定位夹紧装置1510直线滑动，缸筒定位夹紧装置1510上的三爪卡盘端面推动缸筒端面至***设定位置后，缸筒定位夹紧装置1510退回至程序设定位置；

然后，安装在变位机15上的相机组件1509由气缸驱动将安装在其上的相机摆动至拍照位置(相机中心处于缸筒中心位置)，相机拍照采集缸筒工件上的特征点位置，特征点包含缸筒工件上的油嘴或者端面的工艺孔；

虽然本实施例中采用了气缸驱动的方式，但本领域技术人员可以理解的是，也可以采用电动或者液压驱动方式。

拍照完成后，相机组件1509上的相机摆动回原位；

伺服电机驱动缸筒定位夹紧装置1510直线滑动，同时，变位机上缸底定位夹紧装置1501上的伸缩顶尖伸出，缸筒定位夹紧装置1510上的三爪卡盘端面推动缸筒工件内圆与伸缩顶尖接触，直至滑台滑动电机达到设定扭矩值，缸筒定位夹紧装置1510上的三爪卡盘打开，涨紧缸筒工件内圆，通过三爪与顶尖结合找正缸筒工件轴心；安装在缸筒支撑夹紧组件1504的液压中心架夹紧工件，伸缩顶尖缩回，缸筒定位夹紧装置1510上的电机驱动三爪卡盘旋转，带动工件旋转一定角度，该旋转角度由***通过相机拍照结果计算得出。

最后，伺服电机驱动缸筒定位夹紧装置1510直线滑动，带动缸筒工件返回至程序设定位置。

此设定位置使变位机上预留了空间为接下来缸底安装在变位机上时用。

在步骤1103，进行缸底上料。

在该步骤中，缸底工件由人工把工件放置在工件托盘上，由AGV小车输送至本***的缸底物料托架101上；

在步骤1104，进行缸底定位夹紧。

搬运机器人103携带抓手组件106上的视觉***1064对缸底托盘进行拍照，采集缸底工件摆放位置及角度，搬运机器人103根据采集的数据通过抓手组件106上的缸底夹爪1063抓取工件；并将缸底工件放置至缸底定位校准装置104上；

然后，缸底定位校准装置104通过安装在其上的三爪组件、两爪组件及翻转压紧等机构对缸底工件进行精确的位置定位；

缸底工件的位置校准后，由搬运机器人103再次从缸底定位校准装置104抓取缸底工件，将缸底工件放置至变位机15上缸底定位夹紧装置1501上的两爪卡盘定位块上，两爪卡盘夹紧工件；

之后，进行缸底工件的校准步骤：

a)缸底定位夹紧装置1501上的伺服电机带动缸底工件旋转，搬运机器人103携带抓手组件106上的数字式跳动测量表1062与缸底工件外圆接触，在缸底工件旋转一周过程中，检测提取外圆跳动数值并将数值反馈至PLC控制***，***根据反馈数值计算出校准单元校准补偿值；

b)缸底辅助定位校准装置1508上的校准单元上升，使其上的接触轮与缸底接触并撑起，单元的上升距离d可以表示为：

d＝d1+d2

其中d1为程序预定的上升距离，d2为前述a)步得出的校准单元校准补偿值。

c)校正完成后再次进行a)，进行跳动数值测量确认，接下来进行b)步骤时d值的算式变为：

d＝d2

d2定义同前步表述，如此重复多次直至跳动数值满足组对精度要求，在设定次数范围内如依然未达到组对精度要求，则PLC控制***给出报警信号，人工干预。

在步骤1105，进行缸底和缸筒组对。

在该步骤中，缸筒侧伺服电机驱动缸筒定位夹紧装置1510直线滑动，带动缸筒工件向缸底工件移动，进行缸筒与缸底的组对作业。

组对完成后，再进行a)b)c)中所述流程，对缸筒外圆进行跳动数值测量，如果满足要求，即表示组对完成。

在步骤1106，进行缸底和缸筒焊接作业。

在该步骤中，加热头在气缸驱动下伸出，对焊接焊缝位置进行预热作业。

预热完成后，加热头缩回至原位，并进行以下步骤

1)飞溅防护翻转装置1502上的翻转机构驱动防飞溅护罩至焊接位置，进行焊接飞溅防护。

2)焊接机器人107动作进行焊接作业；

3)焊接完成后，飞溅防护翻转装置1502翻转回至原位，除渣组件1503在气缸驱动下伸出至焊缝位置，进行焊缝焊渣清理。

4)夹紧缸底工件的两爪卡盘打开，缸筒侧伺服电机驱动缸筒定位夹紧装置1510直线滑动，带动缸筒缸底焊接完成后的工件移动至程序设定位置，三爪卡盘打开，搬运机器103人抓取工件，液压中心架打开，搬运机器人103将工件搬运至下工位。

至此，缸体组对及焊接全部完成。

通过上述描述不难看出，本发明的缸体组对及焊接***具有以下技术特点：

(1)利用视觉***，结合相应的定位校准装置及机构，对工件进行来料状态扫描识别，并对缸底工件进行初始摆放状态校准，保证了搬运机器人将缸底工件能够比较精确地安装到变位机上的缸底定位夹紧装置上，从而实现替换人工安装工件的作业方式，大大减轻人工作业的负担；

(2)缸底工件安装到位后，通过数字式跳动测量表测量，实时反馈缸底工件跳动偏差数据至***控制单元，***控制单元通过相应计算后，驱动伺服校准装置进行对应数值的补偿校准，实现对缸底位置的校准，从而保证了缸底与缸筒组对的成功率及组对后的精度；

(3)油缸缸底与缸筒组对有相对角度要求，本***利用相机对缸筒特征点进行拍照识别并经***控制单元计算得出实际角度与期望角度的偏差值，再由变位机上缸筒定位夹紧单元上的电机驱动工件旋转至期望角度，从而实现缸底与缸筒组对过程中的角度要求；

(4)本***利用电机双驱功能控制，实现两侧电机同步作业，从而保证缸底和缸筒焊接时的同步旋转；

(5)本***利用变位机滑台结构行程控制，及卡爪快换模式，结合***程序设定，可实现多产品切换加工，完美地实现了***柔性化需求；

(6)本***配套有MES***，可将测量数据及所生产产品相关信息记录并上传至工厂产品管理***，实时跟踪产品品质或追溯各工序工艺数据等；

(7)本***通过多方面设计考虑，完全实现无人化作业，消除人工干预，大大提高生产效率，为工厂带来极大的经济效益。

(8)本***缸底工件放置在物料托盘内，物料托盘由AGV自动物流车输送至本***内；工件由人工放置在物料托盘内，码放位置不固定，码放姿态不固定，甚至可能会出现少料，错料的情况，应用视觉***，识别工件来料的位置及状态，从而解决物料来料无序状态的难题，从而保证本***的成功实施。

本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种缸体加工***，包括，缸体组对及焊接装置、机器人，以及***控制装置，其特征在于，

所述缸体组对及焊接装置，其用于将缸底工件和缸筒工件进行组对、焊接，以生产加工缸体；

所述机器人，其对缸底工件和缸筒工件以及油嘴进行位置移动，以进行不同工序处理；

所述***控制装置，其对缸体组对及焊接装置和机器人的工作进行控制；

其中，所述缸体组对及焊接装置包括变位机，其对于缸底工件和缸筒工件进行组对和变位焊接；

所述变位机包括相机组件，所述相机组件用于拍照采集缸筒工件上的特征点位置，所述***控制装置配置为根据所述特征点的位置控制所述变位机对所述缸筒工件的旋转，所述旋转使得所述缸底工件和所述缸筒工件之间的相对角度关系满足角度要求；

所述缸体组对及焊接装置还包括缸底定位校准装置，所述缸底定位校准装置用于校准缸底工件的中心位置，其中，所述缸底定位校准装置，包括，翻转压紧组件、三爪定心组件、两爪对中组件，其中，所述三爪定心组件用于对缸底工件的中心内圆进行定位找正；所述翻转压紧组件包括翻转机构和安装在翻转机构上的压紧组件，所述翻转机构用于对压紧组件进行翻转操作，当翻转机构移动到位后，所述压紧组件动作，压紧缸底工件的平面；所述两爪对中组件在缸底工件被压紧之后利用其两爪夹指夹紧缸底工件外圆，找正所述缸底工件中心轴线位置，保证所述缸底工件相对所述缸筒工件组对时的位置精度。

2.根据权利要求1所述的缸体加工***，其特征在于，所述缸体组对及焊接装置，还包括，缸底物料托架、油嘴物料滑台、抓手组件、加热控制器、清枪装置、水冷装置，其中，

所述缸底物料托架，其承载待加工的缸底工件；

所述油嘴物料滑台，其承载待加工的油嘴物料；

所述抓手组件，其抓取工件并将缸底工件放置至缸底定位校准装置上；

所述加热控制器，其用于控制加热温度及加热时间，加热工件；

所述清枪装置，其用于清洁焊枪喷嘴内部，向喷嘴内部喷防飞溅液；

所述水冷装置，通过其内部水循环制冷***，降低高频加热元件工作时所产生的热量。

3.根据权利要求1所述的缸体加工***，其特征在于，所述变位机包括，缸底定位夹紧装置、飞溅防护翻转装置、除渣组件、缸筒支撑夹紧组件、基座、滑台组件、加热头、缸底辅助定位校准装置、缸筒定位夹紧装置，其中，

所述缸底定位夹紧装置，其用于对缸底工件进行精确定位、夹紧；

所述飞溅防护翻转装置，其包括气动翻转机构和防飞溅护板，用于焊接飞溅的防护；

所述除渣组件，其用于焊缝焊渣的清理；

所述缸筒支撑夹紧组件，包括V型辅助支撑单元和液压中心架单元，其中，V型辅助支撑单元中的V型支撑块由气缸驱动，用于缸筒工件上件时的辅助支撑；

所述滑台组件，由伺服电机驱动，实现缸筒支撑夹紧组件及缸筒定位夹紧装置的滑动；

所述加热头，安装在缸底辅助定位校准装置上，用于在加热控制器的控制下对焊接焊缝位置进行预热作业；

所述缸底辅助定位校准装置，其用于对缸底定位夹紧装置夹紧的缸底工件进行再次校准；

所述缸筒定位夹紧装置，其用于对缸筒工件进行定位和夹紧。

4.根据权利要求1所述的缸体加工***，其特征在于，所述特征点包含缸筒工件上的油嘴或者端面的工艺孔。

5.根据权利要求3所述的缸体加工***，其特征在于，所述缸底定位夹紧装置，还包括，支撑基座、电机组件、顶尖伸缩机构、高精度两爪卡盘、卡盘滑环支架组件、检测开关，以及导向轴，其中，

所述支撑基座包括底座和支撑侧壁；

所述电机组件，固定在所述支撑侧壁上，并与所述高精度两爪卡盘相连接；

所述顶尖伸缩机构，安装在所述支撑侧壁上；

所述卡盘滑环支架组件与所述高精度两爪卡盘连接；

所述检测开关设置在支撑基座上部；

所述导向轴，设置在支撑基座上。

6.根据权利要求3所述的缸体加工***，其特征在于，缸底辅助定位校准装置，还包括，顶升机构、支撑结构、校准接触轮。

7.根据权利要求3所述的缸体加工***，其特征在于，所述缸筒定位夹紧装置，还包括，三爪卡盘组件、导轨丝杠自动润滑***、行程开关、拖链组件、护罩、移动组件支撑座、移动滑板、导轨丝杠装置，其中，

所述三爪卡盘组件包括为三爪卡盘旋转运动提供动力源的电机，并且三爪卡盘组件中的三爪卡盘动力装置为三爪卡盘的伸缩提供动力源；

所述缸筒工件支撑组件包括顶升气缸及导向组件、V型支撑块、液压中心架、液压中心架润滑***；

所述移动组件支撑座可沿缸筒纵向移动。

8.根据权利要求1所述的缸体加工***，其特征在于，所述机器人包括搬运机器人和焊接机器人。

9.一种利用根据权利要求1-8中任一项所述的缸体加工***进行缸体加工的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）进行缸筒上料作业：

搬运机器人将缸筒从输送线搬运放置至变位机上的缸筒支撑夹紧组件；

2）进行缸筒定位夹紧作业：

缸筒定位夹紧装置上的三爪卡盘端面推动缸筒端面至***设定位置，缸筒定位夹紧装置退回至程序设定位置；

安装在变位机上的相机组件拍照采集缸筒工件上的特征点位置，相机组件摆动回至原位；

缸底定位夹紧装置与缸筒定位夹紧装置共同作用，定位缸筒工件；

3）进行缸底上料作业：

缸底工件放置于缸底物料托架上；

4）进行缸底定位夹紧作业：

搬运机器人将缸底工件放置至缸底定位校准装置上；

缸底定位校准装置通过翻转压紧组件、三爪定心组件和两爪对中组件对缸底工件进行精确的位置定位，从而精确地识别缸底工件的位置；

搬运机器人再次从缸底定位校准装置抓取缸底工件，将缸底工件放置至变位机上缸底定位夹紧装置上的两爪卡盘定位块上，两爪卡盘夹紧工件；

对缸底工件进行校准步骤；

5）进行缸底和缸筒组对作业：

缸筒侧伺服电机驱动缸筒定位夹紧装置直线滑动，带动缸筒工件向缸底工件移动，进行缸筒与缸底的组对作业；

6）进行缸底和缸筒焊接作业：

加热头在气缸驱动下伸出，对焊接焊缝位置进行预热作业；

飞溅防护翻转装置动作，进行焊接飞溅防护；

焊接机器人动作进行焊接作业。

10.根据权利要求9所述的缸体加工方法，其特征在于，所述步骤4）中的所述对缸底工件进行校准步骤进一步包括以下步骤：

a）缸底定位夹紧装置上的伺服电机带动缸底工件旋转，搬运机器人携带抓手组件上的数字式跳动测量表与缸底工件外圆接触，在缸底工件旋转一周过程中，检测提取外圆跳动数值并将数值反馈至PLC控制***，***根据反馈数值计算出校准单元校准补偿值；

b）缸底辅助定位校准装置上的校准单元上升，其上的接触轮与工件接触，根据***计算校准补偿值对缸底位置进行校正；

c）校正完成后再次进行a），进行跳动数值测量确认，直至跳动数值满足组对精度要求。