CN103341861A - 一种用于超薄壁深筒零件夹持的多工位硅胶气囊夹持器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于超薄壁深筒零件夹持的多工位硅胶气囊夹持器，属于微操作与微机电技术领域。具体包括气囊夹持头、锥面快插接头、多工位回转台和气路系统。其中气囊夹持头包括气囊、中心保持架、紧圈垫片和连接过渡件；锥面快插接头包括快换接头插头和快换接头插座；多工位回转台包括360°手动回转台和转接板；气路系统包括气源、过滤器、调压阀、调速阀、电磁换向阀和气管接头。本发明有效解决了刚度小、强度差，容易出现变形失效甚至发生损坏的薄壁类零件的夹持，快换接头和多工位转台的使用，能够有效解决同类型不同尺寸零件的快速、柔性夹持和装配，操作方便，提高了装配精度和装配效率。

Description

一种用于超薄壁深筒零件夹持的多工位硅胶气囊夹持器

技术领域

本发明涉及一种用于超薄壁深筒零件夹持的多工位硅胶气囊夹持器，属于微操作与微机电技术领域。

背景技术

目前，易变形薄壁类零件越来越多地被应用在高新微小型科技领域中，对于例如壁厚0.1mm，内径4mm的金质腔体类零件，无损夹持是亟待解决的问题。此外，对于多种类型微小零件，例如薄壳球类零件，薄膜类柔性零件，微米级玻璃管，平面薄壁零件等需要装配的复杂微小零件，夹持和装配工艺复杂，为快速高效完成多种零件的装配，亟须研制一种柔性多工位夹持器。

现有技术有一种将橡胶气囊内置于四周开有长条孔的管壁内，带压气体进入气囊中，气囊膨胀，未受管壁压迫的气囊从长条孔凸出，从而夹取零件。但此方案无法夹取微小零件，且气囊在长条孔伸缩极易磨损，且该夹持器仅适合夹取一种类型、一种尺寸的零件，效率低下。

发明内容

本发明针对现有技术对于超薄壁腔类零件没有有效的无损夹持和装配技术的问题，提出了一种用于超薄壁深筒类零件夹持的多工位硅胶气囊夹持器。

一种用于超薄壁深筒类零件夹持的多工位硅胶气囊夹持器，包括气囊夹持头、锥面快插接头、多工位回转台和气路系统。其中气囊夹持头包括气囊、中心保持架、紧圈垫片和连接过渡件；锥面快插接头包括快换接头插头和快换接头插座；多工位回转台包括360°手动回转台和转接板；气路系统包括气源、过滤器、调压阀、调速阀、电磁换向阀和气管接头。

所述360°手动回转台能旋转实现气囊夹持头与待夹持零件的对准；具体包括释放按钮、粗调和精调按钮、锁紧按钮、工作台面。工作台面上制作多个螺纹孔和多个安装孔，用螺钉通过螺纹孔将转接板固定到工作台面上，用螺栓通过安装孔将360°手动回转台安装到控制夹持器的机械手臂上。360°手动回转台具有粗调和精调功能，按下释放按钮，在外部视觉系统下对位，将转台调到期望位置，然后旋转粗调和精调按钮，保证气囊夹持头与待夹持零件同轴度在允许误差范围内，按下360°手动回转台的锁紧按钮，锁紧位置。

所述转接板用于连接360°手动回转台和锥面快插接头。转接板上有多个插座孔。插座孔下端为气管接头安装孔。

本发明的组成的位置及连接关系为：气囊粘贴在连接过渡件顶面、中心保持架上端圆柱面及顶面，紧圈垫片位于气囊除夹持部分之外的顶面上，通过螺栓压紧紧圈垫片，保证气囊的密封性。连接过渡件套在锥面快插接头上，通过锥螺纹与锥面快插接头连接，快换接头插头插在快换接头插座中，连接过渡件、锥面快插接头、快换接头插座共中心轴；中心保持架沿中心轴和连接过渡件螺纹连接。快换接头插座通过锥螺纹与转接板连接，转接板通过螺栓固定在360°手动回转台上，360°手动回转台安装在外部的机械手臂上。通过气管依次连接气源、过滤器、调压阀，电磁换向阀，调速阀、转接板上的气管接头，形成的气路穿过快换接头和连接过渡件，最终连通到中心保持架上的通气槽中。

所述气囊的材料为硅胶，气囊形状与待夹持的超薄壁深筒零件相配合，能充放气；中心保持架起连接固定和气路导通作用，下端为螺纹，与连接过渡件螺纹连接，上部为与气囊配合的圆柱体，沿圆柱面轴向均布多个通气槽，贯通下端螺纹部分，保证快换接头插头和气囊间气流通畅。连接过渡件端面开有螺纹孔，用螺钉通过螺纹孔固定紧圈垫片，沿中心轴开有中心螺纹通孔，用于安装中心保持架，中心螺纹通孔的内侧面凿有锥螺纹，用于连接快换接头插头。

所述锥面快插接头包括快换接头插头、快换接头插座和阀芯。快换接头插头和快换接头插座的中心轴向均为中空的气体通道，阀芯位于快换接头插头和快换接头插座气体通道的交界处。快换接头插头能相对快换接头插座上下移动，使得气体通道连通或者关闭。

所述气路系统由气管依次连接气源、过滤器、调压阀、电磁换向阀、调速阀、气管接头形成，气管接头安装在转接板下端。气源产生的带压气体通过过滤器、调压阀、电磁换向阀、调速阀、气管接头进入夹持器内部气路。调压阀用来控制系统压力，调速阀用来调节流量，电磁换向阀用来控制气囊的充气和排气。

所述夹持器内部气路为从气管接头，经锥面快插接头的气体通道以及中心保持架通气槽，到达气囊内部。

针对不同尺寸零件，采用柔性夹持方案：气囊夹持头针对不同直径的零件设计和加工，安装在快换接头插头上，当需要夹持不同直径的零件时，快速更换适用于不同尺寸零件的夹持头，实现柔性夹持，提高了夹持效率。

本发明的多工位硅胶气囊夹持器的工作流程为：机械手臂到位，调整好调压阀和调速阀，使其在合适的气压值下工作，调速阀调节流量，将多个夹持器安装到多工位回转台的转接板上，旋转多工位回转台到相应工位，利用视觉系统对位，粗调和精调360°手动回转台，保证气囊夹持头与待夹持零件同轴度在许用误差范围内，此时气囊位于零件正上方，气囊未充气，机械手臂动作，多工位硅胶气囊夹持器下移，气囊插入待夹持零件，与零件呈间隙配合，机械手臂停止下移，此时，电磁换向阀动作，带压气体经调速阀，转接台上的气管接头，穿过夹持器内部气路，使气囊膨胀，气囊与薄壁深筒零件挤压配合，此时，气囊与零件接触面积增大，一定程度上接触力减小，成功实现无损夹持，机械手臂动作，将零件夹持到相应工位，在视觉系统的帮助下定位，由机械手臂动作，将零件插入待装配零件中，完成装配。此时，电磁换向阀动作，排气口打开，零件释放。安装有多工位硅胶气囊夹持器的机械手臂移出，快速更换安装有不同直径气囊的夹持头的快插接头，重复上述流程，夹持和装配不同直径的薄壁深筒类零件。当需要一次装夹多个零件时，多工位回转台转到分别对应的夹持器来夹持和装配对应零件。

有益效果

多工位转台的使用，能够精确调整夹持器的位姿，能够精确无损地一次性夹持不同类型的待装配的零件，例如薄壳球类零件，薄膜类柔性零件，微米级玻璃管，平面薄壁零件等需要装配零件，减小装夹次数，提高定位精度，实现工序集中，极大提高提高装配精度和效率。

本发明有效解决了刚度小、强度差，容易出现变形失效甚至发生损坏的薄壁类零件的夹持，快换接头和多工位转台的使用，能够有效解决同类型不同尺寸零件的快速、柔性夹持和装配，操作方便，提高了装配精度和装配效率。

附图说明

图1为本发明的一种用于超薄壁深筒零件夹持的多工位硅胶气囊夹持器结构图；

图2为本发明的一种用于超薄壁深筒零件夹持的多工位硅胶气囊夹持器动作流程图；

图3为具体实施方式中待夹持超薄壁深筒类零件；

图4为具体实施方式中气囊结构图；

图5为具体实施方式中中心保持架结构图；

图6为具体实施方式中快插接头剖面示意图；

图7为具体实施方式中气路系统示意图；

标号说明：

图1：1－气囊、2－紧圈垫片、3－中心保持架、4－M1.6螺栓、5－连接过渡件、6－快换接头插头、7－快换接头插座、8－转接板、9－360°手动回转台、10－气管接头、11－插头支持体、12－密封粘圈、13－插头体、14-第一弹簧、15－止动钢球、16-第二弹簧、17－套筒、18－插座体、19－套环、20－第三弹簧、21-阀芯、22－插座支持体、23－阀芯支架、24－气源、25－过滤器、26－减压阀、27-电磁换向阀、28－调速阀。

具体实施方式

本发明的多工位硅胶气囊夹持器结构如图1和图7所示，包括气囊夹持头、锥面快插接头、多工位回转台和气路系统。其中气囊夹持头包括气囊1、中心保持架3、紧圈垫片2和连接过渡件5；锥面快插接头包括快换接头插头6和快换接头插座7；多工位回转台包括360°手动回转台9和转接板8；气路系统包括气源、过滤器、调压阀、调速阀、电磁换向阀和气管接头10。

本实施例的气囊的材料为硅胶，气囊形状与待夹持的超薄壁深筒零件相配合，如图4所示，能充放气；中心保持架起连接固定和气路导通作用，如图5所示，下端为螺纹，与连接过渡件螺纹连接，上部为与气囊配合的圆柱体，沿圆柱面轴向均布6个通气槽，贯通下端螺纹部分，保证快换接头插头和气囊间气流通畅。连接过渡件端面开有螺纹孔，用螺钉通过螺纹孔固定紧圈垫片，沿中心轴开有中心螺纹通孔，用于安装中心保持架，中心螺纹通孔的内侧面凿有锥螺纹，用于连接快换接头插头。

本实施例的锥面快插接头如图6所示，包括插头体13、插座体18、插头支持体11、插座支持体22、阀芯21、阀芯支架23、套筒17、两个止动钢球15、三对弹簧（第一弹簧14、第二弹簧16、第三弹簧20）和多个密封粘圈12。插头体13和插头支持体11连接，插座体18和插座支持体22连接，阀芯通过阀芯支架支撑、安装在快换接头插头和快换接头插座气体通道的交接处；两个止动钢球分别位于插座体外侧U型槽内，第一弹簧14支撑阀芯支架和插座支持体，第二弹簧16支撑套筒和插座体，第三弹簧20用来支撑套环19和插座支持体22，套筒17位于插座体18外侧，能相对插座体侧面滑动，可以压下和松开止动钢球15。当快换接头插头插入快换接头插座时，插头体13前端和插座体内侧的套环19前端相碰，迫使阀芯21离开插座体18，使快换接头插头和快换接头插座的中空的气体通道相通，套筒把钢球压在插座体外侧U型槽内，使插头体13和插座体18的连接锁紧。插头体13和插座体18分离时，阀芯21在弹簧作用下外伸，并顶压在插座体的套环19内壁上，使插座内部通路关闭，气流不能流出。快插接头内部多个密封粘圈，保证密封。

本实施例中360°手动回转台9能旋转实现气囊夹持头与待夹持零件的对准；具体包括释放按钮、粗调和精调按钮、锁紧按钮、工作台面。工作台面上制作多个螺纹孔和多个安装孔，用螺钉通过螺纹孔将转接板固定到工作台面上，用螺栓通过安装孔将360°手动回转台安装到控制夹持器的机械手臂上。360°手动回转台9具有粗调和精调功能，按下释放按钮，在外部视觉系统下对位，将转台调到期望位置，然后旋转粗调和精调按钮，保证气囊夹持头与待夹持零件同轴度在允许误差范围内，按下360°手动回转台9的锁紧按钮，锁紧位置。

本实施例的气路系统如图7所示，用气管依次连接气源24、过滤器25、调压阀26、电磁换向阀27、调速阀28、气管接头10，气管接头10安装在转接板8下端。气源24产生的带压气体通过过滤器25、调压阀26、电磁换向阀27、调速阀28、经锥面快插接头的气体通道以及中心保持架3通气槽，到达气囊1内部。调压阀用来控制系统压力，调速阀用来调节流量，电磁换向阀27用来控制气囊的充气和排气，气源提供带压气体。

本实施例工作流程：机械手臂到位，调整好调压阀26和调速阀28，使其在额定的气压值下工作，调速阀28调节流量，将多个夹持器安装到多工位回转台的转接板8上，旋转多工位回转台到相应工位，利用视觉系统对位，粗调和精调360°手动回转台9，保证气囊夹持头与待夹持零件同轴度在许用误差范围内，此时气囊1位于零件正上方，气囊未充气，机械手臂动作，多工位硅胶气囊夹持器下移，气囊插入待夹持零件3，与零件呈间隙配合，机械手臂停止下移，此时，电磁换向阀27动作，带压气体经调速阀28，转接台上的气管接头10，气路穿过快换接头和连接过渡件5中，最终连通到中心保持架上的通气槽中使气囊膨胀，气囊与薄壁深筒零件挤压配合，此时，气囊与零件接触面积增大，一定程度上接触力减小，成功实现无损夹持，机械手臂动作，将零件夹持到相应工位，在视觉系统的帮助下定位，由机械手臂动作，将零件插入待装配零件中，完成装配。此时，电磁换向阀27动作，排气口打开，零件释放。安装有多工位硅胶气囊夹持器的机械手臂移出，快速更换安装有不同直径气囊的夹持头的快插接头，重复上述流程，夹持和装配不同直径的薄壁深筒类零件。当需要一次装夹多个零件时，多工位回转台转到分别对应的夹持器来加持和装配对应零件，顺序完成装配，实现工序集中，提高装配精度效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (4)

1.一种用于超薄壁深筒零件夹持的多工位硅胶气囊夹持器，其特征在于：包括气囊夹持头、锥面快插接头、多工位回转台和气路系统；其中气囊夹持头包括气囊、中心保持架、紧圈垫片和连接过渡件；锥面快插接头包括快换接头插头和快换接头插座；多工位回转台包括360°手动回转台和转接板；气路系统包括气源、过滤器、调压阀、调速阀、电磁换向阀和气管接头；

所述360°手动回转台能旋转实现气囊夹持头与待夹持零件的对准；

所述转接板用于连接360°手动回转台和锥面快插接头；转接板上有多个插座孔；插座孔下端为气管接头安装孔；

本发明组成部分的位置及连接关系为：气囊粘贴在连接过渡件顶面、中心保持架上端圆柱面及顶面，紧圈垫片紧压于气囊除夹持部分之外的顶面上；连接过渡件套在锥面快插接头上，通过锥螺纹与锥面快插接头连接，快换接头插头插在快换接头插座中，连接过渡件、锥面快插接头、快换接头插座共中心轴；中心保持架沿中心轴和连接过渡件螺纹连接；快换接头插座与转接板螺纹连接，转接板固定在360°手动回转台上，360°手动回转台安装在外部的机械手臂上；通过气管依次连接气源、过滤器、调压阀，电磁换向阀，调速阀、转接板上的气管接头，形成的气路穿过夹持器内部气路，连通气囊；

所述气囊的材料为硅胶，气囊形状与待夹持的超薄壁深筒零件相配合，能充放气；中心保持架起连接固定和气路导通作用，下端为螺纹，与连接过渡件螺纹连接，上部为与气囊配合的圆柱体，沿圆柱面轴向均布多个通气槽，贯通下端螺纹部分，快换接头插头和气囊间气流通畅；连接过渡件端面开有螺纹孔，用螺钉通过螺纹孔固定紧圈垫片，沿中心轴开有中心螺纹通孔，用于安装中心保持架，中心螺纹通孔的内侧面凿有锥螺纹，用于连接快换接头插头；

所述锥面快插接头包括快换接头插头、快换接头插座和阀芯；快换接头插头和快换接头插座的中心轴向均为中空的气体通道，阀芯位于快换接头插头和快换接头插座气体通道的交界处；快换接头插头能相对快换接头插座上下移动，使得气体通道连通或者关闭。

2.根据权利要求1所述的一种用于超薄壁深筒零件夹持的多工位硅胶气囊夹持器，其特征在于：所述360°手动回转台具体包括释放按钮、粗调和精调按钮、锁紧按钮、工作台面；工作台面上制作多个螺纹孔和多个安装孔，用螺钉通过螺纹孔将转接板固定到工作台面上，用螺栓通过安装孔将360°手动回转台安装到控制夹持器的机械手臂上；360°手动回转台具有粗调和精调功能，按下释放按钮，在外部视觉系统下对位，将转台调到期望位置，然后旋转粗调和精调按钮，保证气囊夹持头与待夹持零件同轴度在允许误差范围内，按下360°手动回转台的锁紧按钮，锁紧位置。

3.根据权利要求1所述的一种用于超薄壁深筒零件夹持的多工位硅胶气囊夹持器，其特征在于：所述夹持器内部气路为从气管接头，经锥面快插接头的气体通道以及中心保持架通气槽，到达气囊内部。

4.根据权利要求1所述的一种用于超薄壁深筒零件夹持的多工位硅胶气囊夹持器，其特征在于：针对不同尺寸零件，采用柔性夹持方案：气囊夹持头针对不同直径的零件设计和加工，安装在快换接头插头上，当需要夹持不同直径的零件时，快速更换适用于不同尺寸零件的夹持头。

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