一种具有连续位置反馈的可重构柔性装配夹具的制作方法

1.本发明涉及柔性装配，特别是涉及一种具有连续位置反馈的可重构柔性装配夹具。


背景技术：

2.随着市场中新产品的出现频率加快、产品设计修改和更新换代更加频繁、产品家族系列和个性化定制的变体增多等一系列趋势的出现，传统的大批量生产模式正受到剧烈冲击，目前刚性流水线模式很难应对新的个性化市场环境。cn110238621b公开了一种可重构柔性装配系统，可以根据不同零件装配工艺的不同配置不同工具和夹具。
3.夹具是指机械制造过程中用来固定加工或装配对象，将其定位在正确位置的装置。大部分夹具由于在夹紧时，其自身的夹紧装置所能夹紧的工件大小型号尺寸限制较大，使得单一夹具所能夹紧的工件尺寸范围往往十分有限。可重构柔性装配可以装配跨品类的零件，当装配产品对象发生较大变化时，需要根据零件的形状、尺寸及装配工艺来进行夹具的选择和更换。为了提高效率，需要夹具能够进行快速更换；为了节省产线进行调整的成本，需要夹具具有较大的调整范围，实现更多的功能。进一步的，为了配合可重构柔性中机器人自动装配技术，要求夹具有更广泛的重构能力，装夹不同尺寸、类型的零件。
4.可重构柔性装配夹具的此类需求在阀类产品上表现较为迫切。现有的阀类产品基本通过人工装配，工作坏境恶劣，产品质量参差不齐，亟需高柔性的自动化装配方案。阀类零件体积小，装配零件、装配工艺动作多，针对阀体的装配夹具设计中，现有方案仅能完成很少装配操作，所能适用的零件尺寸范围往往限制较大，几乎不具备可重构能力。针对个性化定制生产需求及快速变化的市场，迫切需要可编程控制的柔性装配夹具。
5.cn206839956u公开了一种螺纹装配的安全阀解体组装用夹具，通过滑轨和定位销等组件的组合实现阀类零件的高效装配，但是该组件内部不具备快速调整能力，调整自由度小。cn101053933公开了一种柔性可重构的汽车焊装夹具，能够在一定大小范围内适应不同工件的新型汽车焊装夹具，具有适应面广、重构速度快、生产成本低的特点，但是其xy方向通过可更换的过渡板调节，z方向通过改变固定孔的间距调节，不具有位置反馈和在线调整。cn107088890a公开了一种柔性自适应可容差式新型机械手机构，通过自适应机械手实现阀门配件的柔性抓取，但是仅能实现各个零件的输送和搬运，不能在位的分段调整和装配。cn111482749a公开了一种柔性快换夹具底座，应用于汽车的自动焊接领域，体积较大，可以实现夹具的上下浮动，翻转和快速定位，但并没实现真正意义的快速切换功能。cn108406355a公开了一种电气自动化夹具，通过控制安装有夹具的滑台移动，实现在三个方向上的位置控制，但是其夹具不具有重构能力。


技术实现要素：

6.为了弥补上述现有技术的不足，本发明提出一种具有连续位置反馈的可重构柔性装配夹具。
7.为此，本发明提出的具有连续位置反馈的可重构柔性装配夹具包括夹紧定位组件、翻转组件、直线移动组件、快速换接组件；所述翻转组件包括具有旋转功能的气动摆台，所述夹紧定位组件安装在气动摆台上；所述气动摆台安装在所述直线移动组件上；所述夹紧定位组件包括有薄型气爪，该薄型气爪通过连接件与夹紧定位组件中的夹块相连，而夹块是通过快拆卡扣安装到连接件之上的，可快速拆装。
8.在一些实施例中，本发明还具有如下可选特征：
9.夹紧定位组件包括薄型气爪、连接件和夹块；所述薄型气爪通过连接件与两个滑块连接；所述连接件分为左右两部分，结构对称；每个连接件通过快换卡扣连接一个所述夹块，左右夹块结构同样对称。
10.所述翻转组件还包括输出轴连接件；所述气动摆台与输出轴连接件连接，输出轴连接件连接夹紧定位组件。
11.还包括固定组件，所述固定组件包括固定板和夹具载板；所述固定板通过螺钉与夹具载板连接。
12.所述直线移动组件包括电动滑台和连接板；所述电动滑台与连接板连接；连接板连接翻转组件，电动滑台连接在固定组件上。
13.所述快速换接组件包括气路接头固定座、电路接头固定座、主拉钉、辅拉钉；所述气路接头固定座、电路接头固定座、主拉钉、辅拉钉连接在所述固定组件的夹具载板对应位置上；所述气路接头固定座设四个气嘴；所述电路接头固定座与针电接头连接。
14.还包括夹具底座，所述夹具底座包括气路接头支撑座、电路接头支撑座、底座安装板和快速换接模块；电、气路接头支撑座和快速换接模块固定在底座安装板上，电、气路接头支撑座在底座安装板两端，板中间为快速换接模块。
15.还包括有可快拆的电气接口，能够快速实现整套夹具的快速切换。
16.本发明与现有技术对比的有益效果包括：
17.本发明中，夹爪可以更换不同夹具夹块，可以实现较大范围的尺寸、形状兼容。由此，可以实现常见阀类零件的夹取。所述夹紧定位组件在具有旋转功能的气动摆台上，因此可以将零件进行180
°
翻转，满足装配过程中常见的翻转操作。所述气动摆动(比如由旋转气缸实现)安装在具有高度闭环调节的直线移动组件上，可以连接plc等控制单元实现行程范围内任意高度位置的无级闭环调节。本发明结构紧凑，功能丰富，能够提高自动装配生产线的柔性，模块化程度高，复用性好，成本低。
18.在一些实施例中，还具有如下效果：
19.所述电动滑台安装在快换底座上，底座配置有电气接口的快换装置，可以快速地实现夹具与底座分离切换。
附图说明
20.图1是本发明实施例的一种具有连续位置反馈的分段可重构柔性阀体装配夹具示意图。
21.图2是本发明实施例的快速换接组件概略示意图。
22.图3是本发明实施例的直线移动组件示意图。
23.图4是本发明实施例的夹紧定位组件示意图。
24.图5是本发明实施例的翻转组件示意图。
25.图6是本发明实施例的固定组件示意图。
26.图7是本发明实施例的快速换接组件内部示意图。
27.图8是本发明实施例的夹具底座示意图。
具体实施方式
28.下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
29.需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下、顶、底等方位用语，仅是互为相对概念，或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
30.本实施例大概技术要点概述如下：
31.1.提出一种可重构的阀类零件装配夹具，输入多个零件，用同一个夹具完成多个装配操作，得到较复杂的装配部件。但本发明并不限于阀类零件，仅仅是用阀类零件来做说明。
32.2.该夹具可以完成一定尺寸范围内同类零件的夹取，更进一步的，可以通过更换执行末端，扩展兼容尺寸和形状范围，以降低重构成本。
33.3.该夹具具有一定的形状包容性，可以夹取常见阀类零件外形如圆柱面，棱柱面，更进一步的，可以通过更换定位夹具组件，兼容更广泛的形状类型。
34.4.该夹具可以在高度方向无级调节，并带有位置反馈以实现准确、合适的位置夹取。
35.5.该夹具可以实现翻转功能，以满足特殊装配操作需要。
36.6.该夹具具有自动化快拆功能，以实现成套的夹具快速重构。
37.7.该夹具配置有电气接口，可以满足夹具上一定的电气扩展需求。
38.具体描述如下：
39.如图1所示，公开了一种具有连续位置反馈的分段可重构柔性阀体装配夹具，包括夹紧定位组件3、翻转组件2、直线移动组件1、固定组件4和快速换接组件5和夹具底座6。“可重构”体现在：a)夹紧定位组件中的夹块是可以更换的；b)整个夹具有个快换组件，支持整个夹具在可重构的柔性装配系统中使用。
40.如图3所示，具体的，所述直线移动组件包括电动滑台11和连接板12。电动滑台滑块一侧有六个螺纹孔，与连接板的螺纹孔对应，通过螺钉将连接板固定在电动滑台的滑块上，滑块能够在内部伺服电机的驱动下运动，因此，固定在滑块上的连接板能够随滑块运动。所述直线移动组件1的电动滑台11通过螺钉连接到固定组件4的固定板41上，所述快速换接组件5的气路接头固定座51、电路接头固定座52、主拉钉53、辅拉钉54通过螺钉连接到固定组件4的夹具载板42上，夹具载板42放置在夹具底座上6。
41.如图4所示，具体的，所述夹紧定位组件包括薄型气爪31、连接件32和夹块33。连接件上的螺钉孔与薄型气爪的连接孔对应，通过螺钉将连接件固定在气爪上，夹块通过快换卡扣固定在连接件上。所述连接件分为左右两部分，结构对称。每个连接件通过快换卡扣连接一个夹块，左右夹块结构同样对称。气爪通气，两个滑块相对运动带动连接件和夹块相对运动，实现夹具夹紧和松开。
42.如图5所示，具体的，所述翻转组件包括气动摆台21(由旋转气缸实现)和输出轴连接件22。摆台通过螺钉和与输出轴连接件连接，摆台通气能够旋转180度，带动输出轴连接件及与其固定的零件旋转相同角度，实现零件翻转的功能。所述翻转组件2的气动摆台21通过螺钉连接到直线移动组件1的连接板12上。所述夹紧定位组件3的薄型气爪31通过螺钉连接到翻转组件2的输出轴连接件22上。夹具底座6通过安装板63和螺栓安装到工作台上。
43.如图6所示，具体的，所述固定组件包括固定板41和夹具载板42。固定板上的螺钉孔和夹具载板上的螺钉孔对应，通过螺钉将固定板和夹具载板固定。另外，固定板和夹具载板上设有螺纹孔用于连接上述其他组件。
44.如图2、7所示，具体的，所述快速换接组件包括气路接头固定座51、电路接头固定座52、主拉钉53、辅拉钉54。气路、电路接头固定座通过螺钉固定在夹具载板42底部。气路接头固定座设四个气嘴56用于气路换接。电路接头固定座连接15针电插头57。主拉钉用螺钉固定在夹具载板中心的孔中，辅拉钉与夹具载板背面孔配合。
45.如图8所示，具体的，所述夹具底座包括气路接头支撑座61、电路接头支撑座62、底座安装板63和快速换接模块64。电、气路接头支撑座和快速换接模块通过螺钉固定在底座安装板上，电、气路接头支撑座在底座安装板两端，板中间为快速换接模块(注：夹具通过快速换接组件和底座的快速换接模块连接实现实现夹具更换，而与定位夹紧组件的夹块无关)。夹具除底座外的所有部分通过螺钉连接为一个整体，放置在夹具底座上。通过向底座快速换接模块的气嘴通放气，底座主拉钉孔内的锁紧滑块进行打开和锁紧。先将锁紧滑块打开，夹具正对放置于底座上，夹具底部的快速换接组件5主拉钉53和辅拉钉54分别与快速换接模块64的主拉钉孔641和辅拉钉槽642形成配合，实现夹具在底座的定位。再通过锁紧滑块将主拉钉牢牢卡住，将夹具固定于底座上，底座与夹具的气路、电路接口接通，实现电气路换接。从而，夹具除底座外的部分与底座成为一个整体。配合机器人等自动化设备，可以实现将底座固定在工作台上，而底座外的整个部分通过换接组件5和模块64进行快速的、自动的更换，体现出夹具和装配生产线的柔性。
46.由于以上区别，本实施例可达到如下效果：所述夹具快速换接组件与夹具底座上的快速换接模块对应，夹具放置在底座后，通过所述主拉钉、辅拉钉定位并牢牢固定在底座上，气路接头和电路接头与底座处接头接通，实现电路、气路的换接。零件放置到夹具上，所述直线移动组件的电动滑台通过驱动器控制在竖直方向上调整合适的高度位置，使夹紧定位组件夹紧零件合适的部位。所述夹紧定位组件的两个夹块通过薄型气爪相互靠近和分离，实现夹紧和松开操作。夹块能够根据零件的形状分别设计不同的类别，采用快换卡扣结构实现更换。夹具夹紧零件后，通过直线移动组件移动到最高位置，零件悬空，所述翻转组件气动摆台旋转180
°
，将零件翻转，再由直线移动组件调整高度位置，将翻转后的零件放到夹具上。夹具与底座能够自动化快速换接，替换底座上的夹具部分，实现装配产线的重构。
47.综上，本实施例可以连续实现夹取，翻转，带有位置反馈的高度调整功能。
48.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。