CN101487686B - 用于薄板件装配工装的检测调整装置及其方法 - Google Patents
用于薄板件装配工装的检测调整装置及其方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于薄板件装配工装的检测调整装置，该装置包括柔性安装装置(100)及在线实时检测调整机构(200)，在线实时检测调整机构(200)通过销钉螺钉安装在柔性安装装置(100)上；本发明还涉及一种用于薄板件装配工装的检测调整方法。本发明可以根据生产要求，在空间任意方位，对检测装置进行定位，以满足薄板零件空间位置安装的要求。本发明装置柔性大，安装简便、体积小、结构简单，能够在薄板件装配时对工件进行实时检测，方便调整和快速重构。
Description
技术领域
本发明涉及薄板件装配工装领域，特别是一种用于薄板件装配工装的检测调整装置及其方法。
背景技术
当今时代是一个快速变革的时代，顾客需求的快速变化和多样性，以及对产品重量的要求，使人们对薄板件装配质量和成本提出更高要求。装配薄板件的工装是影响产品质量的关键因素之一。
现代许多机电产品如汽车、整流罩等一般由多块复杂形状的薄板件组合而成的，装配工装是对薄板件进行组合(焊接装配、铆接装配)的基本工艺装备，它主要由不同工位上的工装保证薄板件的正确定位及其相互位置。但由于薄板件的刚性较差，因此在制造过程、搬运过程中产生的形状和尺寸变化，大大影响工件安装精度，使最后的装配质量不能得到稳定控制。
目前，薄板件装配制造厂家，大多采用抽检方式检测工件在工装上的安装情况，通过阶段性的检查，对工装进行调整和维护，如增加或减少定位点处垫片以减少工件安装误差，及对工件的相互位置进行调整，由此带来的问题是：
①定期检查工装的关键控制点或者进行抽检，都需要停机检测，需要花费较长时间。
②产品规格的变化，导致工装的调整非常困难，如夹紧点调整，导致检测位置的变化，使得工装的维护成本很高，费时费力，且精度不易保证，同时稳定性不高。
③由于是批量生产和阶段检测，故很难实现单个工件安装状况的跟踪，不能及时发现工件安装误差，进行补偿，从而造成工件次品增多。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是薄板件在空间任意位置进行装配时，基于工件形状、尺寸及位置误差的工装调整装置及方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种用于薄板件装配工装的检测调整装置，包括柔性安装装置(100)及在线实时检测调整机构(200)，其特点是：在线实时检测调整机构(200)通过销钉螺钉安装在柔性安装装置(100)上，在线实时检测调整机构(200)，与柔性安装装置(100)整体上构成了空间检测调整装置；
柔性安装装置(100)由支架底板(1)、T型支架(2)、圆周阵列孔支架(3)、直角支架(4)组成，在线实时检测调整机构(200)安装在直角支架(4)上，直角支架(4)通过定位孔连接到圆周阵列孔支架(3)上，圆周阵列孔支架(3)通过定位连接孔与T型支架(2)相连接，T型支架(2)通过定位连接孔与支架底板(1)相连接；
在线实时检测调整机构(200)由底座(5)、电机(6)、联轴器(7)、支撑座(8)、螺母(9)、过渡支架(10)、支撑块(11)、电涡流传感器(12)和导轨(13)组成，通过底座(5)与柔性安装装置(100)的直角支架(4)连接，电机(6)安装在底座(5)端面，底座(5)上面固定支撑座(8)，电机(6)通过联轴器(7)与滚珠丝杠连接，滚珠丝杠上安装有螺母(9)，螺母(9)与导轨(13)连接，同时，螺母(9)与支撑块(11)之间通过过渡支架(10)连接。
在线实时检测调整机构(200)铰接在直角支架(4)上，直角支架(4)通过定位孔铰接到圆周阵列孔支架(3)上，圆周阵列孔支架(3)通过定位连接孔与T型支架(2)铰接，T型支架(2)通过定位连接孔与支架底板(1)铰接。
通过支架底板(1)可实现在线实时检测调整机构(200)水平角的变化；通过T型支架(一类支架)(2)可实现在线实时检测调整机构(200)垂直方向高度的变化，从而确定检测调整机构(200)基本的方位；通过圆周阵列孔支架(二类支架)(3)可实现在线实时检测调整机构(200)俯仰角的变化，在T型支架(一类支架)(2)的基础上确定检测调整机构(200)的基本位姿；通过直角支架(三类支架)(4)可实现另一个垂直角度的变化，从而确定检测调整机构(200)的精确位置。
支架底板(1)上分布有环形阵列的定位孔(1201)。
支架底板(1)上分布有两个通槽(1202)。
T型支架(2)上分布有矩形阵列的定位孔(1101)。
圆周阵列孔支架(3)上分布有环形阵列的定位孔(1001)。
圆周阵列孔支架(3)上分布有两个通槽(1002)。
直角支架(4)上分布有环形阵列的定位孔(1301)。
直角支架(4)上分布有两个通槽(1302)
过渡支架(10)上分布有特殊排布的定位孔(301)及连接孔(302)。
一种用于薄板件装配工装的调整装置，包括在线实时检测机构、调整机构及柔性安装装置。
在线实时检测机构由电涡流传感器(位置传感器)、传感器控制器等组成，电涡流传感器嵌入汽车车身流水线上的焊装夹具中，并通过高频电缆线与传感器控制器相连；
调整机构由电机、导轨、滑块、传动螺母、支撑块、过渡支架(四类支架)、支撑座、联轴器和底座组成。调整机构通过信号传输线与运动控制器相连；电机输出轴与滚珠丝杠通过联轴器相连；传动螺母通过滑块与导轨滑动连接；支撑块通过过渡支架(四类支架)与传动螺母连接。运动控制器根据检测信号，获得夹具所需调整的量化值，发出指令驱动步进电机，步进电机带动滚珠丝杠正反转，并经传动螺母、滑块，使支撑块沿着直线导轨往复直线运动，用于工装的调整。
其中过渡支架(四类支架)上分布有若干按一定规律排布的定位孔及连接孔，可以实现支撑块在两个方向内按一定规律的调整，使支撑块具有一定的柔性。
柔性安装装置由支架底板、T型支架(一类支架)、圆周阵列孔支架(二类支架)、和直角支架(三类支架)组成。支架底板上分布有环形阵列的定位孔，通过该孔可以使上面的机构在水平面内以一定的角度旋转，该支架底板可单独使用，也可安装在其他柔性工装的基台上。T型支架(一类支架)上分布有一定的矩形阵列孔，使其上的检测调整机构、圆周阵列孔支架(二类支架)和直角支架(三类支架)一起在竖直方向以一定的步长进行调节。圆周阵列孔支架(二类支架)上分布有环形阵列的定位孔，通过该孔使检测调整机构和直角支架(三类支架)可以在竖直方向内以一定的角度旋转，以适应空间结构的多样性。直角支架(三类支架)上分布有环形阵列的定位孔，通过该孔可以使检测调整机构增加一个转动的方向，同时当检测调整机构利用原有工装体系时，在只通过圆周阵列孔支架(二类支架)和直角支架(三类支架)时，可以完成基本的水平角和俯仰角的变化，大大的提高了检测调整机构的柔性，使其可以在空间多种情况下得到充分的利用。
一种用于薄板件装配工装的检测调整方法：首先将检测调整及其柔性安装装置嵌入薄板件装配工装中，当装配工装对工件进行定位时，电涡流传感器采集工件的位置信息，然后通过高频电缆线将该位置信息传送给与传感器相连的传感器控制器，传感器控制器对位置信息进行转化，并将转化后的信息传递给电脑，进行误差识别和判断，之后电脑给工装调整装置的运动控制器下达指令，运动控制器对信号进行处理，发出指令驱动电机，电机带动丝杆正反转，并经传动螺母、滑块，使支撑块沿着直线导轨实现往复直线运动，完成工装的调整，同时将结果输出并保存。
本发明是针对空间位置进行检测调整的，通过多个电涡流传感器对多个定位点的实时检测，并利用多个关键点检测的结果来调整一个位置，使之综合误差最小。
与现有技术相比，本发明的优越性在于：
1、本发明是针对将薄板工件安装在工装上的时候对工件进行的位置误差的调整，是针对工件进行检测，是根据原始工件的模型及其上的关键点位置，对现有工件进行测量分析，得出误差，并进行误差补偿，同时，是空间多点位置的测量，不是简单的一个方向的检测。
2、本发明通过空间多点在线实时监测，即是通过多个传感器相互协调，并对多点误差实现调整，有效控制了工件关键点的安装精度，从而达到控制工件装配精度的需求，并且对工件的实时在线测量，代替了检具的测量目的。
3、本发明通过支架底板(1)上的环形阵列孔系结构实现了整个检测调整机构水平角按照一定角度在360°范围内的调节。
4、本发明通过T型支架(一类支架)(2)上的矩形阵列孔系结构实现了整个检测调整机构在竖直方向按照一定步长在一定范围内进行调节。
5、本发明通过圆周阵列孔支架(二类支架)(3)上的环形阵列孔系结构实现了整个检测调整机构俯仰角按照一定角度在360°范围内的调节。
6、本发明通过直角支架(三类支架)(4)可实现整个检测调整机构在一个垂直角度的变化，同时该支架上的环形阵列孔系结构实现了整个检测调整装置多角度的调节。
7、本发明通过过渡支架(四类支架)(10)可实现支撑块在检测调整机构上一定角度的变化。
附图说明
图1是本发明自适应检测调整及其柔性安装装置的结构示意图；
图2是本发明柔性安装装置(100)的结构示意图；
图3是本发明在线实时检测调整机构(200)的结构示意图；
图4是本发明支架底板(1)的结构示意图；
图5是本发明T型支架(一类支架)(2)的结构示意图；
图6是本发明圆周阵列孔支架(二类支架)(3)的结构示意图；
图7是本发明直角支架(三类支架)(4)的结构示意图；
图8是本发明过渡支架(四类支架)(10)的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如图1所示，本发明的用于薄板件装配工装的检测调整装置包括：柔性安装装置(100)及在线实时检测调整机构(200)。
在线实时检测调整机构(200)通过销钉螺钉安装在柔性安装装置(100)上。
如图2所示，柔性安装装置(100)由支架底板(1)、T型支架(一类支架)(2)、圆周阵列孔支架(二类支架)(3)和直角支架(三类支架)(4)组成。
在线实时检测调整机构(200)安装在直角支架(三类支架)(4)上，直角支架(三类支架)(4)通过定位孔连接到圆周阵列孔支架(二类支架)(3)上，圆周阵列孔支架(二类支架)(3)通过定位连接孔与T型支架(一类支架)(2)相连接，T型支架(一类支架)(2)通过定位连接孔与支架底板(1)相连接。
如图3所示，在线实时检测调整机构(200)由底座(5)、电机(6)、联轴器(7)、支撑座(8)、螺母(9)、过渡支架(四类支架)(10)、支撑块(11)、电涡流传感器(12)和导轨(13)组成。
电机(6)安装在底座(5)端面，底座(5)上面固定支撑座(8)，电机(6)通过联轴器(7)与滚珠丝杠连接，滚珠丝杠上安装有螺母(9)，螺母(9)与导轨(13)连接，同时，螺母(9)与过渡支架(四类支架)(10)连接，过渡支架(四类支架)(10)连接了支撑块(11)。电机(6)在运动控制器的指令下运动，通过联轴器(7)带动滚珠丝杠运动，驱使螺母(9)沿导轨(13)做直线往复运动，从而通过过渡支架(四类支架)(10)带动支撑块(11)实现自适应调整过程。
如图4所示，支架底板(1)上分布有环形阵列的定位孔(1201)，每两个孔的间距成一定的角度，可使其上安装的T型支架(一类支架)(2)在水平面内旋转一定的角度，在支架底板(1)上还分布有两个通槽(1202)，用于锁紧T型支架(一类支架)(2)。
如图5所示，T型支架(一类支架)(2)上分布有矩形阵列的定位连接孔(1101)，定位连接孔在竖直方向有一定的间距，便于圆周阵列孔支架(二类支架)(3)在竖直方向以一定的步长进行调整。
如图6所示，圆周阵列孔支架(二类支架)(3)上分布有环形阵列的定位孔(1001)，每两个孔的间距成一定的角度，可使其上安装的直角支架(三类支架)(4)在竖直面内旋转一定的角度，在圆周阵列孔支架(二类支架)(3)上还分布有两个通槽(1002)，用于锁紧直角支架(三类支架)(4)。
如图7所示，直角支架(三类支架)(4)上分布有环形阵列的定位孔(1301)，每两个孔的间距成一定的角度，可使其上的在线实时检测调整机构(200)旋转一定的角度，在直角支架(三类支架)(4)上还分布有两个通槽(1302)，用于锁紧在线实时检测调整机构(200)。
如图8所示，过渡支架(四类支架)(10)上分布有定位孔(301)和连接孔(302)，通过图示排布结构可使支撑块(11)在一定范围内进行调节，提高了支撑块(11)的柔性。
本发明的主要作用是：
①通过构造对工件安装关键位置(控制点)的自适应检测装置，可以得到任意点理论安装位置与现实安装位置的误差，从而可以由计算机根据多个检测点状况，分析综合后，对夹具定位点进行实时调整，减少调整时间，减少工件变形，提高产品质量。
②通过柔性安装装置，可以对不同规格(如新产品)的汽车冲压工件的安装检测位置(控制点)进行快速重构和调整，可以满足不同规格的复杂形状工件在空间任意检测位置设置检测控制点的需要，大大减少了由于产品规格变化而进行的夹具的研发周期。
③可以通过对工件实时安装状况的监测，采集产品安装状况的大量数据，从而为夹具和产品质量优化准备条件。
Claims (5)
1.一种用于薄板件装配工装的检测调整装置，包括柔性安装装置(100)及在线实时检测调整机构(200)，其特征在于：在线实时检测调整机构(200)通过销钉螺钉安装在柔性安装装置(100)上；
所述柔性安装装置(100)由支架底板(1)、T型支架(2)、圆周阵列孔支架(3)、直角支架(4)组成，在线实时检测调整机构(200)安装在直角支架(4)上，直角支架(4)通过定位孔连接到圆周阵列孔支架(3)上，圆周阵列孔支架(3)通过定位连接孔与T型支架(2)相连接，T型支架(2)通过定位连接孔与支架底板(1)相连接；
所述支架底板(1)上分布有环形阵列的定位孔(1201)，
所述T型支架(2)上分布有矩形阵列的定位孔(1101)，
所述圆周阵列孔支架(3)上分布有环形阵列的定位孔(1001)，
所述直角支架(4)上分布有环形阵列的定位孔(1301)，
所述在线实时检测调整机构(200)由底座(5)、电机(6)、联轴器(7)、支撑座(8)、螺母(9)、过渡支架(10)、支撑块(11)、电涡流传感器(12)和导轨(13)组成，电机(6)安装在底座(5)端面，底座(5)上面固定支撑座(8)，电机(6)通过联轴器(7)与滚珠丝杠连接，滚珠丝杠上安装有螺母(9)，螺母(9)与导轨(13)连接，同时，螺母(9)与支撑块(11)之间通过过渡支架(10)连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于薄板件装配工装的检测调整装置，其特征在于，在线实时检测调整机构(200)铰接在直角支架(4)上，直角支架(4)通过定位孔铰接到圆周阵列孔支架(3)上，圆周阵列孔支架(3)通过定位连接孔与T型支架(2)铰接，T型支架(2)通过定位连接孔与支架底板(1)铰接。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于薄板件装配工装的检测调整装置，其特征在于，所述支架底板(1)上分布有两个通槽(1202)。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于薄板件装配工装的检测调整装置，其特征在于，所述圆周阵列孔支架(3)上分布有两个通槽(1002)。
5.根据权利要求1所述的一种用于薄板件装配工装的检测调整装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)首先将检测调整装置嵌入薄板件装配工装中；
(2)当装配工装对工件进行定位时，电涡流传感器采集工件的位置信息；
(3)通过高频电缆线将该位置信息传送给与电涡传感器相连的传感器控制器，传感器控制器对位置信息进行转化，并将转化后的信息传递给电脑，进行误差识别和判断；
(4)电脑给检测调整装置的运动控制器下达指令，运动控制器对信号进行处理，发出指令驱动电机，电机带动滚珠丝杠正反转，并经螺母、滑块，使支撑块沿着导轨实现往复直线运动，完成工装的调整，同时将结果输出并保存。
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