一種柔順夾持機構的製作方法

2024-01-29 04:14:15

專利名稱：一種柔順夾持機構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種柔順夾持結構，屬於精密裝配技術領域，用於精密裝配技術中零 件的夾持和裝配。
背景技術：
精密裝配是通過準確地操縱、定位等方法將多個微零件組裝裝配成複雜系統的技 術。隨著工業生產和科學研究中對該類裝配需求的快速增長，研發自動化、半自動化的裝配 系統將操作者從強度大、枯燥繁瑣的微作業中解脫出來成為一個重要的研究領域。同時還 可以提高裝配精度、裝配效率和產品穩定性，降低人為因素影響。零件的精密裝配要求夾持機構結構緊湊，外形尺寸小，能夠輸出足夠的夾持力。由 於被裝配零件實際尺寸和幾何精度的不同以及裝配設備的定位誤差，需要該裝置能夠適應 被操作的零件，具有一定的容錯性。由於精密裝配中的零件通常較小，Z方向的尺寸及其變 化不大，因此夾持機構具有X和Y方向的柔順性就可以實現容錯。Diatest公司的小型測量臺架通過浮動夾頭(SH-T)與測頭配合。浮動夾頭採用兩 自由度的迴轉關節將兩瓣式的側頭夾緊在測量臺架上，使其在水平面內有一個微小的浮動 量，浮動範圍從0-1. 5mm連續可調，使測頭在進入孔時可以很容易找到正確的軸線。另一種 基於柔性鉸鏈變形原理的壓電驅動的兩自由度柔順機構微動精密定位平臺，為雙層嵌套式 結構，內層(y方向)工作檯嵌套在外層(χ方向)工作檯內，分別用兩個壓電陶瓷驅動器驅 動，以實現兩個自由度上的運動。兩個自由度上的平臺都採用雙柔性平行四連杆對稱結構， 從而克服了單柔性平行四連杆結構存在的交叉耦合位移。通過四個對稱設計的柔性鉸鏈， 將平臺與固定基座相連。基於柔順機構的兩自由度微動精密平臺的分析與設計，田俊，張 憲民，機械設計與製造，2009(5)，205-207另一種採用壓電致動的微夾鉗採用一種基於雙 邊和單邊直圓柔性鉸鏈的柔順機構實現微位移傳遞/放大功能，同時保證微夾鉗夾持臂平 行移動。微夾鉗的單片柔順機構利用微放電加工技術加工，壓電疊堆執行器伸長，推動單片 柔順機構的槓桿機構，進而帶動平行四邊形機構變形使夾爪閉合；當壓電疊堆執行器恢復 原狀時，在柔性鉸鏈彈力作用下兩夾爪張開以釋放物體。一種壓電驅動微夾鉗及其開環位 移特性，王代華，楊群，納米技術與精密工程，2010 (1)，47-53綜上所述，已有的柔順夾持機構結構較複雜，夾持功能通常由多個組件構成，且結 構尺寸較大而夾持結構的工作距離較小。而精密裝配通常需要夾持機構結構緊湊，不容易 在裝配作業時產生幹涉，因此已有方法不適應於自動化的精密裝配。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種具有柔順性的夾持機構，用於在裝配孔中進 行的精密裝配作業。本發明的技術方案如下該柔順夾持結構包括彈性夾鉗、夾鉗固定筒和導向軸。彈性夾鉗是一個雙懸臂結構，通過夾鉗固定筒安裝在導向軸的凹槽內，彈性夾鉗的厚度小於導向軸的凹槽的縫寬 0. 05-0. 2mm ；彈性夾鉗的工作區域由頂端，夾持作用區域和受擠壓區域組成；彈性夾鉗的 兩個懸臂的夾持作用區域高出導向軸上端面的距離值與被裝配零件的厚度相同；彈性夾 鉗的受擠壓區域的寬度大於夾持作用區域的寬度，頂端的寬度大於夾持作用區域的寬度
0.2-0. 8mm，受擠壓區域進入裝配孔後受到孔壁限制產生收縮，由於懸臂結構較長而實際收 縮距離較短，所以可以認為頂端也收縮該距離，收縮後的頂端的寬度要小於被裝配零件的 內徑。工作時，首先擠壓受擠壓區域，將被裝配零件套在彈性夾鉗上，夾持作用區域與被 裝配零件的內壁接觸，受懸臂的彈性反作用力被頂緊，實現水平方向的定位，彈性夾鉗的頂 端限制了被裝配零件的頂面位置，被裝配零件的底面與導向軸的上端面接觸，實現Z方向 的定位；夾緊被裝配零件的彈性夾鉗在進入裝配孔時，會受力自動變形收縮，實現水平面內 X個方向上的柔順，凹槽縫寬與彈性夾鉗厚度的差實現水平面內Y方向的柔順。裝配時，彈 性夾鉗接觸裝配孔孔壁後向中心壓縮一距離，夾持作用區域和頂端也收縮該距離，此時頂 端的寬度要小於被裝配零件的內徑。被裝配零件與彈性夾鉗末端脫離夾持，僅由零件的底 面與導向軸的上端面接觸，實現圓環片被裝配零件在Z方向的定位與運動。本發明的效果和益處是提供了一種可以在水平面內實現柔順，而Z方向上實現剛 性定位的柔性夾持機構。該夾持機構結構簡單、緊湊，工作距離大，可以在狹小的裝配作業 空間內工作，且不易發生幹涉；利用該柔性夾持機構進行裝配作業，其在水平面內具有一定 的容錯性，可適當降低對裝配系統導軌運動精度的要求，提高裝配經濟性；在Z方向上可以 實現剛性加載及精確定位，提高了裝配柔性和精度。


圖1是本發明的柔順夾持機構結構剖面圖。圖2是本發明的彈性夾鉗結構示意圖。圖3是本發明的柔順夾持機構的俯視圖。圖4是本發明的柔順機構夾持零件示意圖。圖中1是彈性夾鉗，2是夾鉗固定件，3是導向軸，4是導向軸軸承；A是頂端，B是 夾持作用區域，C是受擠壓區域，D是安裝固定部。
具體實施例方式下面結合技術方案和附圖詳細敘述本發明專利的具體實施例。針對外徑是5. 2mm,內徑是4mm，厚度是0. 2mm的圓環片零件5設計柔性夾持機構。 該夾持機構由彈性夾鉗1、夾鉗固定筒2、導向軸3組成。彈性夾鉗1是一個雙懸臂結構， 通過夾鉗固定筒2安裝在導向軸3的凹槽內，凹槽的寬度為1. 2mm。彈性夾鉗1的厚度為
1.Omm,在凹槽內彈性夾鉗1兩側各有0. Imm的定位間隙。懸臂的夾持作用區域B末端高於 導向軸上端面0. 2mm,與圓環片零件5厚度相同。彈性夾鉗1的頂端A寬度是5. 4mm,夾持作 用區域B寬度是5mm，受擠壓區域C的寬度是7mm，兩懸臂之間的距離為4mm。首先擠壓受擠 壓區域C，將圓環片零件5套在彈性夾鉗1的懸臂末端，夾持作用區域B與圓環片零件5的 內壁接觸，受懸臂的彈性反作用力被頂緊，實現水平方向的定位，彈性夾鉗1的頂端A限制了圓環片零件5的頂面位置，圓環片零件5的底面與導向軸3的上端面接觸，實現Z方向的 定位。導向軸3通過導向軸軸承4固定在軸承固定筒6內，軸承固定筒6及導向軸3固定 在固定底座7上。導向軸3的外徑是5mm，安裝在固定底座7上後，其上端面高出軸承固定 筒6上端面50mm，故該夾持機構的實際工作距離可達50mm。裝配作業時，該夾持機構帶動 圓環片零件5伸入孔類裝配區域，將圓環片零件5裝入內孔孔徑為5. 2mm的裝配孔內。圓 環片零件5與裝配孔孔壁接觸，即將進入裝配孔內部時，若圓環片零件5位置與裝配孔位置 在水平方向上存在偏差，夾緊圓環片零件5的彈性夾鉗1會受力自動變形收縮，實現水平面 內一個方向上的柔順，與其垂直方向上的柔順由彈性夾鉗厚度與凹槽的定位間隙0. Imm實 現，因此圓環片零件5可實現水平面內X和Y方向的柔順。當圓環片零件5進入裝配孔後， 彈性夾鉗1的兩懸臂的受擠壓區域C首先接觸孔壁，壓縮向中間收縮2. 8mm,圓環片零件5 內壁與彈性夾鉗1末端脫離夾持，僅由圓環片零件5的底面與導向軸3的上端面接觸，實現 圓環片零件5在Z方向的運動，繼續裝配作業，因此圓環片零件5在水平面內不受夾持機構 約束，在Z方向上則實現剛性定位，可被精確移動至預設高度位置。裝配作業結束，彈性夾 鉗1退出裝配孔時，由於此時彈性夾鉗1與圓環片零件5無夾持，故退出時，夾持機構不會 對已裝配好的圓環片零件5產生幹涉、破壞。
權利要求
一種柔順夾持結構，包括彈性夾鉗(1)、夾鉗固定筒(2)和導向軸(3)；其特徵在於彈性夾鉗(1)是一個雙懸臂結構，通過夾鉗固定筒(2)安裝在導向軸(3)的凹槽內，彈性夾鉗(1)的厚度小於導向軸(3)的凹槽的縫寬0.05 0.2mm；彈性夾鉗(1)的工作區域由頂端(A)，夾持作用區域(B)和受擠壓區域(C)組成；彈性夾鉗(1)的兩個懸臂的夾持作用區域(B)高出導向軸上端面的距離值與被裝配零件的厚度相同；彈性夾鉗(1)的受擠壓區域(C)的寬度大於夾持作用區域(B)的寬度，頂端(A)的寬度大於夾持作用區域(B)的寬度0.2 0.8mm，受擠壓區域(C)進入裝配孔後受到孔壁限制產生收縮，收縮後的頂端(A)的寬度小於被裝配零件的內徑。
全文摘要
本發明公開了一種柔順夾持機構，用於精密裝配技術中零件的夾持和裝配。包括彈性夾鉗、夾鉗固定筒和導向軸。彈性夾鉗是一個雙懸臂結構，通過夾鉗固定筒安裝在導向軸的凹槽內，彈性夾鉗的厚度小於導向軸的凹槽的縫寬；彈性夾鉗的工作區域由頂端，夾持作用區域和受擠壓區域組成；彈性夾鉗的兩個懸臂的夾持作用區域高出導向軸上端面的距離值與被裝配零件的厚度相同；彈性夾鉗的受擠壓區域的寬度大於夾持作用區域的寬度，頂端的寬度大於夾持作用區域的寬度，受擠壓區域進入裝配孔後受到孔壁限制產生收縮，收縮後的頂端的寬度小於被裝配零件的內徑。柔順夾持機構可在水平面內實現柔順，而Z方向上實現剛性定位。
文檔編號B25B11/02GK101947757SQ201010286659
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月19日 優先權日2010年9月19日
發明者張濤, 王密信, 王曉東, 羅怡, 薛小星 申請人:大連理工大學