基于模糊定位的彈性軸孔自動化裝配裝置及其裝配方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于模糊定位的彈性軸孔自動化裝配裝置及其裝配方法，包括芯軸、連接座、套筒以及軸套；連接座、軸套的內(nèi)壁分別通過第一移動副、錐面配合連接副與芯軸的外壁可滑動連接，且連接座的外壁與軸套的外壁之間通過彈性連接；軸套與連接座相鄰的端面上嵌裝有導(dǎo)電環(huán)a，軸套與連接座相背的端面周向設(shè)置三個以上的夾爪，而連接座與軸套相鄰的端面對應(yīng)于導(dǎo)電環(huán)a的位置嵌裝導(dǎo)電環(huán)b;套筒的內(nèi)壁通過移動副與軸套可滑動連接，通過錐面配合活動連接副與夾爪連接，且套筒的內(nèi)壁與軸套的外壁之間形成驅(qū)動氣缸；因此，本發(fā)明定位精度可以遠低于軸孔的裝配間隙，只要大致位置正確即可，定位精度達到0.lmm數(shù)量級即可。
【專利說明】基于模糊定位的彈性軸孔自動化裝配裝置及其裝配方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于模糊定位的彈性軸孔自動化裝配裝置，屬于機械工程中，軸孔自動化裝配領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著裝備制造業(yè)自動化程度的不斷提升，軸孔自動化裝配逐漸引起人們的關(guān)注，在實際生產(chǎn)中，高效、高精的軸孔自動化裝配已經(jīng)成為迫切需要解決的技術(shù)難題。在軸孔自動化裝配過程中，通常通過關(guān)節(jié)機器人、直線軸運動機構(gòu)等外部驅(qū)動機構(gòu)夾持軸(工件)運動到相應(yīng)位置進行精確定位后，再通過驅(qū)動機構(gòu)沿軸線方向的運動將軸插入孔中，完成裝配操作。隨著軸孔精度的提高，這種完全“剛性”的裝配方法存在的問題就顯現(xiàn)出來了。很多場合其軸孔的精度達到5、6級精度，軸孔裝配的間隙達到um級，為此，實際應(yīng)用當(dāng)中多采用提高外部驅(qū)動機構(gòu)的定位精度的方法提高定位的準確性，這種方法即便大幅增加了成本，但是收效甚微。原因在于外部驅(qū)動機構(gòu)定位精度受到制造、裝配、熱變形等種種不確定性因素的影響，同時軸孔的裝配與工件尺寸公差、形位公差等因素存在復(fù)雜的相關(guān)性，因此機械定位稍有偏差，就會引起軸與孔之間的剛性碰撞，不僅會使安裝失敗，同時可能引發(fā)機械設(shè)備故障。實踐證明，想通過這種完全機械的“剛性”的定位方法成功完成高精度軸孔的自動化裝配實現(xiàn)的難度極大。
[0003]針對此問題，申請?zhí)?201010034357.3“一種在軸孔裝配中零件內(nèi)孔方位誤差的校正”；201110118174 “一種利用機器人的柔順性實現(xiàn)軸孔裝配的裝置和方法”將攝像頭作為圖像采集裝置，通過機器人視覺方法對軸孔位置進行識別，然后反饋給數(shù)控系統(tǒng)，進行定位和軸孔裝配操作。此方法存在的問題與不足:1、機器人視覺技術(shù)的精度有限，目前軸孔間的間隙達到um級別，另外對軸孔裝配不僅僅是尺寸偏差、形位公差等都存在復(fù)雜的聯(lián)系，機器人視覺方法解決此問題存在技術(shù)難度；2、成本高，機器人視覺技術(shù)的精度取決于高速高分辨率的圖像采集裝置，該裝置基本依賴進口，價格昂貴，另外配合相應(yīng)的機器人使用，價格同樣昂貴。上述技術(shù)隨著機器人視覺技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域會得以擴展，但就目前而言由于其自身精度與價格等方面的問題，還僅僅適用于精度不高、配合間隙較大的應(yīng)用場合，其實用價值還不大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于模糊定位的彈性自動化軸孔裝配裝置。與上述技術(shù)相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、工作可靠等諸多優(yōu)點。依據(jù)本發(fā)明，在軸孔裝配的定位階段采用“剛性”連接，確保定位的準確；在隨后的裝配過程中采用“彈性”連接，避免軸孔剛性碰撞，加之外部驅(qū)動機構(gòu)的激勵,使得工件夾持部位產(chǎn)生小幅高頻的垂直于軸(工件)軸線方向的“扭動”與沿軸軸線方向的“振動”，保證軸能夠柔順地插入孔中；在裝配失敗時可以出發(fā)故障報警，確保裝配過程的安全可靠。采用本發(fā)明，其定位精度可以遠低于軸孔的裝配間隙，只要大致位置正確即可，定位精度達到0.1mm數(shù)量級即可，即所謂的模糊定位，無需價格昂貴的外部運動控制與視覺識別系統(tǒng)可以極大降低設(shè)備的制造成本，極具實用推廣價值。
[0005]為實現(xiàn)以上的技術(shù)目的，本發(fā)明將采取以下的技術(shù)方案:
一種基于模糊定位的彈性軸孔自動化裝配裝置，包括芯軸、連接座、套筒以及軸套；連接座、軸套分別套接在芯軸的外圍，且連接座的內(nèi)壁通過第一移動副與芯軸的外壁可滑動連接，軸套的內(nèi)壁與芯軸的外壁之間通過相配合的錐面活動連接，而連接座的外壁與軸套的外壁之間通過彈性連接部件連接；軸套與連接座相鄰的端面上嵌裝有導(dǎo)電環(huán)a，軸套與連接座相背的端面周向設(shè)置三個以上的夾爪，而連接座與軸套相鄰的端面對應(yīng)于導(dǎo)電環(huán)a的位置嵌裝導(dǎo)電環(huán)b ;套筒的內(nèi)壁通過第二移動副套接在軸套的外圍，且套筒的內(nèi)壁與軸套的外壁之間形成驅(qū)動氣缸，同時該部分內(nèi)壁與軸套的外壁之間配合連接形成第二移動副；所述驅(qū)動氣缸在其活塞體兩側(cè)的缸體壁面上分別開設(shè)有一個氣孔；另外，套筒的內(nèi)壁通過錐面配合活動連接副與夾爪的外側(cè)面連接。
[0006]所述芯軸，中空結(jié)構(gòu)，芯軸的外壁分為兩段，包括外圓柱面和外圓錐面，外圓柱面與外圓錐面的最小直徑端連接；所述連接座，中空結(jié)構(gòu)，具有與芯軸的外圓柱面配合的圓柱形內(nèi)壁；連接座的圓柱形內(nèi)壁與芯軸的外圓柱面形成第一移動副；所述軸套，具有與芯軸的外圓錐面配合的錐形內(nèi)壁；軸套的錐形內(nèi)壁與芯軸的外圓錐面形成活動的錐面配合連接；所述夾爪，包括固定連接部以及工件夾持部，所述工件夾持部包括水平定位面以及與水平定位面外側(cè)連接的周向夾緊部，而水平定位面內(nèi)側(cè)則與固定連接部連接；周向夾緊部的內(nèi)側(cè)為豎直圓周夾緊面，而外側(cè)設(shè)置錐形外圓面；所述套筒，內(nèi)壁包括兩個部分，其中一部分內(nèi)壁與軸套的外壁之間形成驅(qū)動氣缸，且該部分內(nèi)壁與軸套的外壁之間配合連接形成第二移動副；另一部分內(nèi)壁則具有與夾爪的錐形外圓面相配合的錐形內(nèi)壁面；所述夾爪通過其錐形外圓面與套筒的錐形內(nèi)壁面配合連接所形成的錐面配合活動連接副與套筒連接。
[0007]所述夾爪為3個。
[0008]所述驅(qū)動氣缸包括缸體以及與缸體內(nèi)壁旋合的活塞體；所述活塞體為軸套外壁設(shè)置的環(huán)形突起a;所述套筒內(nèi)壁開設(shè)環(huán)形凹槽，所述缸體為軸套外壁封接環(huán)形凹槽槽口形成的空腔；第二移動副由環(huán)形凹槽兩側(cè)的套筒內(nèi)壁與環(huán)形突起a兩側(cè)的軸套外壁之間的配合連接以及活塞體與環(huán)形凹槽槽底之間的配合連接而形成。
[0009]所述軸套的外壁設(shè)置彈性件限位凸臺a，而連接座的外壁設(shè)置彈性件限位凸臺b ；彈性連接部件的兩端分別與彈性件限位凸臺a、彈性件限位凸臺b連接。
[0010]所述彈性件限位凸臺a、彈性件限位凸臺b均為環(huán)形凸臺。
[0011]所述導(dǎo)電環(huán)a通過絕緣環(huán)嵌裝在軸套端面開設(shè)的溝槽中。
[0012]所述的彈性軸孔自動化裝配裝置為立式結(jié)構(gòu)，其中:連接座位于軸套的上方；連接座緊靠著上端面的外壁設(shè)置有連接法蘭，而導(dǎo)電環(huán)b嵌裝在連接座下端面所開設(shè)的環(huán)形嵌槽中；導(dǎo)電環(huán)a通過絕緣環(huán)嵌裝在軸套上端面所開設(shè)的環(huán)形凹槽中，而夾爪則設(shè)置在軸套的下端面；套筒內(nèi)壁所包括的兩個部分分別為靠著上端面的內(nèi)壁部分、靠著下端面的內(nèi)壁部分，其中:靠著上端面的內(nèi)壁部分與軸套的外壁之間形成驅(qū)動氣缸，而套筒靠著下端面的內(nèi)壁部分具有與夾爪的錐形外圓面相配合的錐形內(nèi)壁面，與夾爪可滑動連接；驅(qū)動氣缸缸體上的兩個氣孔分別位于活塞體的上、下兩側(cè)。
[0013]一種采用上述基于模糊定位的彈性軸孔自動化裝配裝置的軸孔裝配方法，用于將配裝有鍵的工件軸裝配至軸孔中，包括以下步驟:1)采用外部驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動所述的芯軸，使得夾爪所夾持的工件軸運動至軸孔上方，并進行初步定位；此時芯軸承擔(dān)向上的作用力F，壓緊連接座和軸套，芯軸外圓錐面與軸套錐形內(nèi)壁之間的錐面配合具有自動定心作用；驅(qū)動氣缸缸體上側(cè)的氣孔排氣，下側(cè)的氣孔進氣，促使套筒帶動其錐形內(nèi)壁面壓緊夾爪的錐形外圓面，以夾緊工件軸；2)將作用在錐形軸上的力F逐漸減小為O，且錐形軸下行一段距離，在彈性連接部件的彈力作用下，連接座和軸套分離，而軸套、套筒、套筒上端面嵌裝的絕緣環(huán)、導(dǎo)電環(huán)以及軸套下端夾爪夾持住的工件軸作為一個整體，通過彈性連接部件與連接座彈性連接；此時，芯軸外圓錐面與軸套錐形內(nèi)壁之間存在的間隙，可以保證工件軸尋找到最合適于軸孔的裝配角度和裝配位置，同時，連接座在外部驅(qū)動機構(gòu)的作用下產(chǎn)生幅度相當(dāng)于芯軸外圓錐面與軸套錐形內(nèi)壁之間所存在間隙的垂直于軸向的扭動以及沿軸向方向的振動；此過程中，驅(qū)動氣缸缸體上側(cè)的氣孔排氣，下側(cè)的氣孔進氣，促使套筒帶動其錐形內(nèi)壁面壓緊夾爪的錐形外圓面，以夾緊工件軸；3)待工件軸進入軸孔后，驅(qū)動氣缸缸體下側(cè)的氣孔排氣，上側(cè)的氣孔進氣，使得套筒向上抬起，夾爪與工件軸之間的夾緊荷載減小為O ;此時，芯軸上部施加向下的作用力F，錐形軸在作用力F的作用下下行，直至芯軸的下部與工件軸接觸，將工件軸壓入軸孔，完成工件軸與軸孔的裝配。
[0014]根據(jù)以上的技術(shù)方案，相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下的優(yōu)點:
本發(fā)明所述彈性軸孔自動化裝配裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、工作可靠等諸多優(yōu)點。依據(jù)本發(fā)明，在軸孔裝配的定位階段采用“剛性”連接，確保定位的準確；在隨后的裝配過程中采用“彈性”連接,避免軸孔剛性碰撞,加之外部驅(qū)動機構(gòu)的激勵,使得工件夾持部位產(chǎn)生小幅高頻的垂直于軸(工件)軸線方向的“扭動”與沿軸軸線方向的“振動”，保證軸能夠柔順地插入孔中；在裝配失敗時可以出發(fā)故障報警，確保裝配過程的安全可靠。采用本發(fā)明，其定位精度可以遠低于軸孔的裝配間隙，只要大致位置正確即可，定位精度達到0.1mm數(shù)量級即可，即所謂的模糊定位，無需價格昂貴的外部運動控制與視覺識別系統(tǒng)可以極大降低設(shè)備的制造成本，極具實用推廣價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明所述彈性自動化軸孔裝配裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖(剖分)；
圖1a是圖1中導(dǎo)電環(huán)安裝部位的局部放大圖；
圖2是本發(fā)明所述彈性自動化軸孔裝配裝置的軸向剖視圖；
圖3是本發(fā)明所述錐形軸套的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是圖3的軸向剖視圖；
圖5是本發(fā)明所述錐形套筒的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是本發(fā)明所述錐形軸的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7是本發(fā)明所述連接座的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8是本發(fā)明的用于軸孔安裝的示意圖；
圖9是本發(fā)明的定位原理示意圖(剛性連接)；
圖10是本發(fā)明的定位原理示意圖(彈性連接)；
圖11是工件軸安裝到位的示意圖；
圖12是安裝失敗的示意圖； 圖中:錐形軸套I ;夾爪101 ;活塞體102 ;彈性件限位凸臺al03 ;環(huán)形溝槽104 ;錐形內(nèi)孔105 ;錐形外圓面106 ;水平定位面107 ;豎直圓周夾緊面108 ;錐形套筒2 ;環(huán)形凹槽201 ;第一氣孔202 ;第二氣孔203 ;錐形內(nèi)孔204 ;錐形軸3 ;外圓錐面301 ;連接座4 ;環(huán)形嵌槽401 ;彈性件限位凸臺b402 ;連接法蘭403 ;彈性連接部件5 ;絕緣環(huán)6 ;導(dǎo)電環(huán)7 ;導(dǎo)電環(huán)a71 ;導(dǎo)電環(huán)b72 ;工件軸8 ;鍵9 ;軸孔10。

【具體實施方式】
[0016]附圖非限制性地公開了本發(fā)明所涉及優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；以下將結(jié)合附圖詳細地說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0017]如圖1、2所示，本發(fā)明所述的基于模糊定位的彈性自動化軸孔裝配裝置，整體為立式結(jié)構(gòu)，包括芯軸、連接座、套筒、軸套、彈性連接部件、絕緣環(huán)以及導(dǎo)電環(huán)，其中，所述芯軸為錐形軸，套筒采用錐形套筒，軸套采用錐形軸套，彈性連接部件為一采用彈性材料匕如橡膠等)制成的環(huán)狀部件，導(dǎo)電環(huán)包括兩個，分別為配合使用的導(dǎo)電環(huán)a、導(dǎo)電環(huán)b ;各組件的具體結(jié)構(gòu)如下:
所述的錐形軸套，如圖3、4所示，為筒狀結(jié)構(gòu)，其上端面的內(nèi)徑小于下端面的內(nèi)徑，且錐形軸套的內(nèi)孔形狀分兩段設(shè)置，其中，靠近上端面的一段為錐形內(nèi)孔，而靠近下端面的一段為圓柱形內(nèi)孔；該錐形軸套的外壁間隔地設(shè)置兩個環(huán)形突起，其中，靠近錐形軸套上端面的環(huán)形突起作為彈性連接件下端的限位凸臺使用，而靠近下端面的環(huán)形突起則作為活塞體使用；另外，所述錐形軸套的上端面開設(shè)環(huán)形溝槽，用于嵌裝絕緣環(huán)，該絕緣環(huán)上設(shè)置有導(dǎo)電環(huán)a ;而錐形軸套的下端面則在外緣周向均布多個夾爪，附圖中為3個；所述的夾爪，包括固定連接部以及工件夾持部，固定連接部用于連接在錐形軸套下端面的外緣，而工件夾持部用于夾持工件(軸)，包括設(shè)置在固定連接部下方的水平定位面以及與水平定位面外側(cè)連接的周向夾緊部，該周向夾緊部的內(nèi)側(cè)為豎直圓周夾緊面，外側(cè)則為錐形外圓面；
所述錐形套筒，套接在錐形軸套的外圍，其結(jié)構(gòu)如圖5所示，沿內(nèi)壁開設(shè)環(huán)形凹槽，并僅靠著下端面設(shè)置錐形內(nèi)孔；該環(huán)形凹槽的槽底與錐形軸套的活塞體旋合，而與該環(huán)形凹槽相鄰的上、下兩內(nèi)壁面則分別和活塞體兩側(cè)的錐形軸套外壁面緊密配合，使得環(huán)形凹槽與錐形軸套外壁之間圍成的部分能夠形成一氣缸，所述環(huán)形凹槽的槽底開設(shè)有兩個氣孔，其中，位于上側(cè)的為排氣孔，下側(cè)的則為進氣孔；另外，所述錐形內(nèi)孔的內(nèi)壁與夾爪的錐形外圓面相配合；
所述錐形軸，如圖6所示，為中空軸，該錐形軸上端的外徑小于下端的外徑，且其外壁形狀分兩段設(shè)置，分別為順序連接的外圓柱面和外圓錐面，所述外圓柱面和外圓錐面之間存在一槽口向外的環(huán)形槽，同時錐形軸的外圓柱面與連接座的內(nèi)壁配合，以形成一移動副，而錐形軸的外圓錐面則與錐形套筒的錐形內(nèi)孔配合，也形成一移動副；
所述連接座，如圖7所示，呈空心圓柱體結(jié)構(gòu)，套接在錐形軸外圍，緊靠著上端面的外壁安裝連接法蘭，而在下端面開設(shè)環(huán)形嵌槽，其中嵌裝導(dǎo)電環(huán)b，以與導(dǎo)電環(huán)a配合使用，作為判斷錐形套筒、連接座端面壓緊、分離的開關(guān)量，通過此開關(guān)量的“導(dǎo)通”與“斷開”即可判斷錐形套筒、連接座是否通過端面壓緊(或者部分壓緊)；而在外壁設(shè)置環(huán)形突起，作為彈性連接件上端的限位凸臺使用。
[0018]本發(fā)明工作原理: 如圖8所示，通常在軸孔的邊緣及軸的端面上進行倒角處理，一般軸與軸孔間的安裝精度要求很高，并通常有健進行圓周方向定位，防止轉(zhuǎn)動，有時安裝精度要求達到H6/h5精度等級，間隙很小，或者是過度配合、過贏配合等負公差裝配也很常見；因此，假如采用完全的剛性連接，極有可能弓I起裝配失敗。
[0019]步驟1:如圖9所示，在外部驅(qū)動機構(gòu)的帶動下，該機構(gòu)夾持軸(軸上裝有健)運動至安裝孔的上方進行初步定位。存在定位角度偏差a和定位位置偏差d。此時在錐形軸3上有向上作用力F，將錐形軸套I與連接座4之間壓緊，整個機構(gòu)為一個整體能夠?qū)崿F(xiàn)精確定位，錐形內(nèi)孔105與外圓錐面301間的錐面配合能夠起到自動定心的作用；進氣孔203進氣，排氣孔202出氣，錐形套筒2向下運動帶動錐形內(nèi)孔204壓緊錐形外圓面106，通過水平定位面107定位，豎直圓周夾緊面108對軸進行夾緊。此過程為剛性連接；
步驟2:如圖10所示，此過程為“彈性”連接。避免軸孔剛性碰撞，扭動與振動確保軸可以柔順地插入孔中。
[0020]實現(xiàn)圖9的定位后，作用在錐形軸3上的力F減小為0，且錐形軸3向下運動一段距離，此時在彈性連接件5的彈力作用下，錐形軸套I和連接座4分離，下部的錐形軸套1、錐形套筒2、絕緣環(huán)6、導(dǎo)電環(huán)7、工件軸8作為一個整體通過彈性連接部件5與上部連接座4彈性連接。錐形內(nèi)孔105與外圓錐面301間存在較小間隙。由于上部與下部之間是通過彈性部件5連接的，此時即便存在一定定位偏差“a”和“d”(通常很小，0.0lmm級別的，0.0ldeg級別)，整個機構(gòu)也會順著軸、孔上的倒角，自動尋找到最合適的裝配角度和位置。另外連接座4可以在外部驅(qū)動作用產(chǎn)生微小幅度(幅度與外圓錐面301、錐形內(nèi)孔105之間的間隙相當(dāng))垂直于軸線的“扭動”以及沿軸線防線的上下方向的小幅振動，確保將軸柔順地插入孔中。
[0021]外圓錐面301與錐形內(nèi)孔105間僅存在很小間隙，因此即便是上部、下部間實現(xiàn)了彈性連接，但是其運動幅度依舊很小。
[0022]自始至終，第二氣孔203進氣，第一氣孔202出氣，錐形套筒2向下運動帶動錐形內(nèi)孔204壓緊錐形外圓面106，通過水平定位面107定位，豎直圓周夾緊面108對軸進行夾緊；
步驟3，如圖11所示，在步驟2所述的“入孔”動作完成后，第一氣孔202進氣，第二氣孔203出氣，錐形套筒2被向上抬起，錐形外圓面106與錐形內(nèi)孔204脫離，依靠夾爪101自身的彈性，豎直圓周夾緊面108與工件軸8間的加緊載荷減小為零。此時在錐形軸3的上部作用有力F，錐形軸3在力F的作用下向下運動，直至其下部與工件軸8上端面接觸，將軸壓入孔中；
另外，如圖12所示，當(dāng)軸、孔的加工精度、溫度變化引起的熱變形等不確定的外部擾動因素引起安裝失敗時，即工件軸8沒能夠插入進軸孔10中，軸與孔發(fā)生碰撞，隨著連接座4的持續(xù)向下運動，安裝在錐形軸套I上部端面上的導(dǎo)電環(huán)a與安裝在連接座4的導(dǎo)電環(huán)b全部接觸或者局部接觸，上下導(dǎo)電環(huán)“導(dǎo)通”形成一個開關(guān)量，提高給數(shù)控系統(tǒng)，產(chǎn)生故障報警，避免機械設(shè)備的損壞。
【權(quán)利要求】
1.一種基于模糊定位的彈性軸孔自動化裝配裝置，其特征在于，包括芯軸、連接座、套筒以及軸套；連接座、軸套分別套接在芯軸的外圍，且連接座的內(nèi)壁通過第一移動副與芯軸的外壁可滑動連接，軸套的內(nèi)壁與芯軸的外壁之間通過相配合的錐面活動連接，而連接座的外壁與軸套的外壁之間通過彈性連接部件連接；軸套與連接座相鄰的端面上嵌裝有導(dǎo)電環(huán)a，軸套與連接座相背的端面周向設(shè)置三個以上的夾爪，而連接座與軸套相鄰的端面對應(yīng)于導(dǎo)電環(huán)a的位置嵌裝導(dǎo)電環(huán)b ;套筒的內(nèi)壁通過第二移動副套接在軸套的外圍，且套筒的內(nèi)壁與軸套的外壁之間形成驅(qū)動氣缸，同時該部分內(nèi)壁與軸套的外壁之間配合連接形成第二移動副；所述驅(qū)動氣缸在其活塞體兩側(cè)的缸體壁面上分別開設(shè)有一個氣孔；另外，套筒的內(nèi)壁通過錐面配合活動連接副與夾爪的外側(cè)面連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于模糊定位的彈性軸孔自動化裝配裝置，其特征在于， 所述芯軸，中空結(jié)構(gòu)，芯軸的外壁分為兩段，包括外圓柱面和外圓錐面，外圓柱面與外圓錐面的最小直徑端連接； 所述連接座，中空結(jié)構(gòu)，具有與芯軸的外圓柱面配合的圓柱形內(nèi)壁；連接座的圓柱形內(nèi)壁與芯軸的外圓柱面形成第一移動副； 所述軸套，具有與芯軸的外圓錐面配合的錐形內(nèi)壁；軸套的錐形內(nèi)壁與芯軸的外圓錐面形成活動的錐面配合連接； 所述夾爪，包括固定連接部以及工件夾持部，所述工件夾持部包括水平定位面以及與水平定位面外側(cè)連接的周向夾緊部，而水平定位面內(nèi)側(cè)則與固定連接部連接；周向夾緊部的內(nèi)側(cè)為豎直圓周夾緊面，而外側(cè)設(shè)置錐形外圓面； 所述套筒，內(nèi)壁包括兩個部分，其中一部分內(nèi)壁與軸套的外壁之間形成驅(qū)動氣缸，且該部分內(nèi)壁與軸套的外壁之間配合連接形成第二移動副；另一部分內(nèi)壁則具有與夾爪的錐形外圓面相配合的錐形內(nèi)壁面；所述夾爪通過其錐形外圓面與套筒的錐形內(nèi)壁面配合連接所形成的錐面配合活動連接副與套筒連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于模糊定位的彈性軸孔自動化裝配裝置，其特征在于，所述夾爪為3個。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于模糊定位的彈性軸孔自動化裝配裝置，其特征在于，所述驅(qū)動氣缸包括缸體以及與缸體內(nèi)壁旋合的活塞體；所述活塞體為軸套外壁設(shè)置的環(huán)形突起a ;所述套筒內(nèi)壁開設(shè)環(huán)形凹槽，所述缸體為軸套外壁封接環(huán)形凹槽槽口形成的空腔；第二移動副由環(huán)形凹槽兩側(cè)的套筒內(nèi)壁與環(huán)形突起a兩側(cè)的軸套外壁之間的配合連接以及活塞體與環(huán)形凹槽槽底之間的配合連接而形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于模糊定位的彈性軸孔自動化裝配裝置，其特征在于，所述軸套的外壁設(shè)置彈性件限位凸臺a，而連接座的外壁設(shè)置彈性件限位凸臺b ;彈性連接部件的兩端分別與彈性件限位凸臺a、彈性件限位凸臺b連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述基于模糊定位的彈性軸孔自動化裝配裝置，其特征在于，所述彈性件限位凸臺a、彈性件限位凸臺b均為環(huán)形凸臺。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于模糊定位的彈性軸孔自動化裝配裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電環(huán)a通過絕緣環(huán)嵌裝在軸套端面開設(shè)的溝槽中。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于模糊定位的彈性軸孔自動化裝配裝置，其特征在于，所述的彈性軸孔自動化裝配裝置為立式結(jié)構(gòu)，其中:連接座位于軸套的上方；連接座緊靠著上端面的外壁設(shè)置有連接法蘭，而導(dǎo)電環(huán)b嵌裝在連接座下端面所開設(shè)的環(huán)形嵌槽中；導(dǎo)電環(huán)a通過絕緣環(huán)嵌裝在軸套上端面所開設(shè)的環(huán)形凹槽中，而夾爪則設(shè)置在軸套的下端面；套筒內(nèi)壁所包括的兩個部分分別為靠著上端面的內(nèi)壁部分、靠著下端面的內(nèi)壁部分，其中:靠著上端面的內(nèi)壁部分與軸套的外壁之間形成驅(qū)動氣缸，而套筒靠著下端面的內(nèi)壁部分具有與夾爪的錐形外圓面相配合的錐形內(nèi)壁面，與夾爪連接；驅(qū)動氣缸缸體上的兩個氣孔分別位于活塞體的上、下兩側(cè)。
9.一種采用權(quán)利要求8所述基于模糊定位的彈性軸孔自動化裝配裝置的軸孔裝配方法，用于將配裝有鍵的工件軸裝配至軸孔中，其特征在于，包括以下步驟:1)采用外部驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動所述的芯軸，使得夾爪所夾持的工件軸運動至軸孔上方，并進行初步定位；此時芯軸承擔(dān)向上的作用力F，壓緊連接座和軸套，芯軸外圓錐面與軸套錐形內(nèi)壁之間的錐面配合具有自動定心作用；驅(qū)動氣缸缸體上側(cè)的氣孔排氣，下側(cè)的氣孔進氣，促使套筒帶動其錐形內(nèi)壁面壓緊夾爪的錐形外圓面，以夾緊工件軸；2)將作用在錐形軸上的力F逐漸減小為O，且錐形軸下行一段距離，在彈性連接部件的彈力作用下，連接座和軸套分離，而軸套、套筒、套筒上端面嵌裝的絕緣環(huán)、導(dǎo)電環(huán)以及軸套下端夾爪夾持住的工件軸作為一個整體，通過彈性連接部件與連接座彈性連接；此時，芯軸外圓錐面與軸套錐形內(nèi)壁之間存在的間隙，可以保證工件軸尋找到最合適于軸孔的裝配角度和裝配位置，同時，連接座在外部驅(qū)動機構(gòu)的作用下產(chǎn)生幅度相當(dāng)于芯軸外圓錐面與軸套錐形內(nèi)壁之間所存在間隙的垂直于軸向的扭動以及沿軸向方向的振動；此過程中，驅(qū)動氣缸缸體上側(cè)的氣孔排氣，下側(cè)的氣孔進氣，促使套筒帶動其錐形內(nèi)壁面壓緊夾爪的錐形外圓面，以夾緊工件軸；3)待工件軸進入軸孔后，驅(qū)動氣缸缸體下側(cè)的氣孔排氣，上側(cè)的氣孔進氣，使得套筒向上抬起，夾爪與工件軸之間的夾緊荷載減小為O ;此時，芯軸上部施加向下的作用力F，錐形軸在作用力F的作用下下行，直至芯軸的下部與工件軸接觸，將工件軸壓入軸孔，完成工件軸與軸孔的裝配。
【文檔編號】B23P19/027GK104209731SQ201410459606
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】徐豐羽, 王志惠 申請人:南京郵電大學(xué)