CN104555403A - 一种定位机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定位机构，包括底座，底座的上方设有固定平台，底座与固定平台之间设有至少三根平行且不全部共面的弹性铰链杆,每弹性铰链杆的两端分别万向铰接在底座与固定平台上，弹性铰链杆在轴向上弹性可伸缩且具有相同的最大长度；底座与固定平台之间还设有若干用于对固定平台进行上顶的第一弹性元件；初始状态，在第一弹性元件的作用下，各弹性铰链杆均达到最大长度且呈竖直状态，固定平台相对于底座位于基准位置；固定平台的上方设有由第一动力装置驱动的移动平台，移动平台与固定平台之间设有第一定心定向机构。该定位机构能够快速找正和定位，同时还可补偿定位偏差，而且该定位机构成本低，结构更加简单、可靠和实用。

Description

一种定位机构

技术领域

本发明涉及定位机构技术领域。

背景技术

目前，传统的定位机构例如定位供给平台装置功能的实现，一般有两种方法：

1.定位供给平台和取料平台(安装在X-Y-Z三轴机械手上，实现工件转移)底座之间用刚性连接和固定，采用该装置无法进行实时偏差补偿，只能靠轴和套的配合间隙来弥补取料偏差，一旦定位供给平台位置意外产生变动，将导致取料平台无法完成取料动作，甚至会损伤设备；同时，定位供给平台的找正工作十分繁琐，并且对安装调试人员的技能要求比较高，在日常大批量的生产工作条件下，容易产生位置变动和零件形变，导致定位供给平台无法稳定工作，从而给稳定生产带来停机隐患。

2.定位供给平台和取料平台底座之间无法用刚性连接的情况下，需要在取料平台上加装视觉相机来确认定位供给平台的实际位置，将补偿值输出给三、四轴机械手，带动取料平台完成取、放料动作；采用该装置需要配备四轴机械手才能补偿角度偏差和平移偏差，如需补偿平行偏差还需要更多轴的机械手和视觉相机，设备成本高，机构安装空间可能受限，调试人员的技能水平要求较高。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题是：提供一种定位机构，在保证设备正常工作和实现定位偏差补偿功能的前提下，达到结构简单、耐用可靠和成本低的目的。

为解决上述技术问题，本发明实施例的技术方案是：一种定位机构，包括底座，所述底座的上方设有固定平台，所述底座与所述固定平台之间设有至少三根平行且不全部共面的弹性铰链杆,每所述弹性铰链杆的两端分别万向铰接在所述底座与所述固定平台上，所述弹性铰链杆在轴向上弹性可伸缩且具有相同的最大长度；所述底座与所述固定平台之间还设有若干用于对所述固定平台进行上顶的第一弹性元件；初始状态，在所述第一弹性元件的作用下，各所述弹性铰链杆均达到最大长度且呈竖直状态，所述固定平台相对于所述底座位于基准位置；

所述固定平台的上方设有由第一动力装置驱动的移动平台，所述移动平台与所述固定平台之间设有用于实现将所述固定平台相对于所述移动平台精定位的第一定心定向机构。

作为一种改进，所述弹性铰链杆包括万向铰接在所述底座上的缸体，所述缸体内滑动安装有万向铰接在所述固定平台上的活塞杆，所述活塞杆与所述缸体之间设有压缩弹簧，所述缸体的开口端设有限制所述活塞杆位移的第一限位件。

作为进一步的改进，所述弹性铰链杆设有呈矩形排列的四根，每所述弹性铰链杆的两端通过球铰链分别与所述底座和所述固定平台连接。

作为一种改进，所述第一弹性元件为压缩弹簧。

作为再进一步的改进，所述底座与所述固定平台之间设有用于实现将所述固定平台相对于所述底座精定位的第二定心定向机构。

作为又进一步的改进，所述第一定心定向机构包括设置于所述移动平台上并靠近所述固定平台一侧的两个带有锥形导向部的定位销,与所述定位销对应位置的所述固定平台上设有圆形的第一导正孔。

作为又进一步的改进，所述第二定心定向机构包括设置在所述固定平台上的第二导正孔，与所述第二导正孔对应位置的所述底座上竖向滑动有由第二动力装置驱动的带有锥形导向部的定位轴，所述锥形导向部上设有十字形排列的导向凸起，每个所述导向凸起上窄下宽，所述第二导正孔的形状与所述锥形导向部的外形相适配。

作为又进一步的改进，所述第二定心定向机构包括设置在所述固定平台上的一个圆形的第三导正孔和一个沿所述第三导正孔的径向延伸的长槽形的第四导正孔，与所述第三导正孔、所述第四导正孔对应位置的所述底座上竖向滑动有由所述第二动力装置驱动的带所述锥形导向部的所述定位轴。

作为更进一步的改进，位于所述固定平台和所述底座之间的所述定位轴上设有挡圈，所述挡圈与所述底座之间的所述定位轴上套装有复位用的第二弹性元件。

作为更进一步的改进，与所述定位轴对应位置的所述底座上设有限位套，位于所述底座下方的所述定位轴上设有限制所述定位轴位移的第二限位件。

由于采用了上述技术方案，本发明实施例的有益效果是：

由于底座与固定平台之间设有至少三根平行且不全部共面的弹性铰链杆，从而依靠第一弹性元件的作用，使固定平台相对于底座位于基准位置的前提下，当移动平台向固定平台靠近时，通过第一定心定向机构进行精定位，在精定位的过程中，依靠均万向铰接在底座和固定平台上的弹性铰链杆的摆动，实现找正和定位偏差的补偿；当移动平台与固定平台脱离后，通过第一弹性元件和弹性铰链杆的作用使固定平台复位，为下一工序的循环作业打下了基础。与传统的方式相比，该定位机构能够快速找正和定位，同时还可补偿定位偏差，而且该机构成本低，结构更加简单、可靠和实用。

由于缸体与活塞杆之间设有压缩弹簧，从而通过简单的结构实现弹性铰链杆在轴向上的弹性伸缩功能，并通过第一限位件实现将各弹性铰链杆调整至统一的最大长度。

由于底座与固定平台之间设有第二定心定向机构，从而通过第二定心定向机构保证固定平台的相对位置的稳定性和固定性；同时，通过第二定心定向机构能将固定平台快速恢复至初始状态，大大提高了工作效率。

由于第一定心定向机构包括设置于移动平台上的两个带有锥形导向部的定位销,与定位销对应位置的固定平台上设有圆形的第一导正孔，结构简单，使用方便，便于快速实现固定平台相对于移动平台的精定位。

由于第二定心定向机构包括设置在固定平台上的第二导正孔和带有锥形导向部的定位轴，锥形导向部上设有十字形排列的导向凸起，从而通过具有上窄下宽且为十字形导向凸起的锥形导向部与第二导正孔配合，实现既定心又定向，以保证固定平台相对位置的稳定性和固定性。

由于第二定心定向机构包括设置在固定平台上的一个圆形的第三导正孔和一个沿第三导正孔的径向延伸的长槽形的第四导正孔，从而通过定位轴与圆形的第三导正孔实现定心，通过定位轴与长槽型的第四导正孔实现X、Y方向的定向，以保证固定平台相对位置的稳定性和固定性。

由于定位轴上设有第二限位件，从而通过第二限位件与限位套的配合，限制定位轴的位移，防止位移过大而对移动平台造成损伤。

附图说明

图1是本发明实施例中移动平台水平偏移后的结构示意图；

图2是图1另一工作状态的结构示意图；

图3是图1又一工作状态的结构示意图

图4是本发明实施例中移动平台倾斜一角度后的结构示意图；

图5是图4另一工作状态的结构示意图；

图6是本发明实施例中移动平台旋转一角度后的结构示意图；

图7是图6的仰视图；

图8是图7另一工作状态的结构示意图；

图9是弹性铰链杆的结构示意图；

图10是定位轴的结构示意图；

图11是图10的俯视图；

图12是定位轴与固定平台的结构示意图；

图13是定位销与固定平台的结构示意图；

图中：1、第一动力装置，2、移动平台，201、定位销，3、固定平台，301、第一导正孔，302、第二导正孔，303、第三导正孔，304、第四导正孔，4、底座，401、限位套，5、第二动力装置，501、第二弹性元件，502、挡圈，503、定位轴，504、第二限位件，6、弹性铰链杆，601、铰接座，602、缸体，603、活塞杆，604、压缩弹簧，605、第一限位件，7、第一弹性元件，8、锥形导向部，801、导向凸起。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图3共同所示，一种定位机构包括底座4，该底座4的上方设有固定平台3，该底座4与固定平台3上均设有若干不全部共面的铰接座601，上下相对应设置的两铰接座601之间通过球铰链万向铰接有弹性铰链杆6,作为优选，该弹性铰链杆6设有呈矩形排列的四根；该弹性铰链杆6在轴向上弹性可伸缩且具有相同的最大长度；该底座4与固定平台3之间还设有若干用于对固定平台3进行上顶的第一弹性元件7；初始状态，在第一弹性元件7的作用下，各弹性铰链杆6均达到最大长度且呈竖直状态，该固定平台3相对于底座4位于基准位置。

位于固定平台3的上方设有由第一动力装置1驱动的移动平台2，该移动平台2与固定平台3之间设有用于实现将固定平台3相对于移动平台2精定位的第一定心定向机构；该底座4与固定平台3之间设有用于实现将固定平台3相对于底座4精定位的第二定心定向机构。

如图9所示，该弹性铰链杆6包括万向铰接在底座4上铰接座601的缸体602，该缸体602内滑动安装有万向铰接在固定平台3上铰接座601的活塞杆603，该活塞杆603与缸体602之间设有压缩弹簧604，该缸体602的开口端设有限制活塞杆603位移的第一限位件605，从而通过简单的结构实现弹性铰链杆6在轴向上的弹性伸缩功能，并通过第一限位件605实现将各弹性铰链杆6调整至统一的最大长度；同时，在第一定心定向机构定位的过程中，若对固定平台3施加下压、平移、倾斜以及旋转的外力，进而通过竖向滑动的活塞杆603和压缩弹簧604为下压、复位提供了保证，并通过分别铰接的活塞杆603与缸体602以及第一弹性元件7的配合作用，补偿工作中外力带来的平移、倾斜以及旋转的位移偏差，最终实现精确定位。

该第一定心定向机构包括设置于移动平台2上并靠近固定平台3一侧的两个带有锥形导向部8的定位销201,与定位销201对应位置的固定平台3上设有圆形的第一导正孔301(参见图13)，结构简单，使用方便，便于快速实现固定平台3相对于移动平台2的精定位。

该第二定心定向机构包括设置在固定平台3上的第二导正孔302，与第二导正孔302对应位置的底座4上竖向滑动有由第二动力装置5驱动的带有锥形导向部8的定位轴503，该锥形导向部8上设有十字形排列的导向凸起801，每个导向凸起801上窄下宽，该第二导正孔302的形状与锥形导向部8的外形相适配(参见图10和图11)，从而通过具有上窄下宽且为十字形导向凸起801的锥形导向部8与第二导正孔302配合，实现既定心又定向，以保证固定平台3相对位置的稳定性和固定性。

该第二定心定向机构还可以为：包括设置在固定平台3上的一个圆形的第三导正孔303和一个沿第三导正孔303的径向延伸的长槽形的第四导正孔304，与第三导正孔303、第四导正孔304对应位置的底座4上竖向滑动有由第二动力装置5驱动的带锥形导向部8的定位轴503(参见图12)，从而通过定位轴503与圆形的第三导正孔303实现定心，通过定位轴503与长槽型的第四导正孔504实现X、Y方向的定向，以保证固定平台3相对位置的稳定性和固定性。

该第一动力装置1和第二动力装置5均与电控单元相连。

上述所述的两种第二定心定向机构的结构也可以应用至第一定心定向机构上。

位于固定平台3和底座4之间的定位轴503上设有挡圈502，该挡圈502与底座4之间的定位轴503上套装有复位用的第二弹性元件501；与定位轴503对应位置的底座4上设有限位套401，位于底座4下方的定位轴503上设有限制定位轴503位移的第二限位件504。从而通过第二限位件504与限位套401的配合，限制定位轴503的位移，防止位移过大而对移动平台2造成损伤。

该第一弹性元件7和第二弹性元件501均为压缩弹簧，或者为，作为本领域的技术人员能够实现的其他弹性件。

图1至图3共同所述的是该定位机构在工作中常见的工作状态：移动平台2相对于固定平台3水平偏移一定距离，同时，在工作中也会出现：移动平台2相对于固定平台3倾斜一角度的工作状态(如图4和图5共同所示)，或者，移动平台2相对于固定平台3旋转一角度的工作状态(如图6至图8共同所示)。

为了便于理解，下述给出了本发明实施例提供的定位机构的工作原理：

电控单元控制第一动力装置1驱动移动平台2动作并向固定平台3靠近，依靠锥形导向部8的导向使定位销201顺利进入第一导正孔301，在定位销201进入第一导正孔301的同时，电控单元控制第二动力装置5带动定位轴503脱离第二导正孔302，之后，移动平台2继续向固定平台3移动，最终实现固定平台3相对于移动平台2的精定位，在精定位的过程中，依靠铰接在底座4和固定平台3上弹性铰链杆6的摆动及第一弹性元件7的上顶作用，即使出现图1至图8所示的移动平台2相对固定平台3出现位置偏差的一种或多种情况，固定平台3均能够随移动平台2实现平移、倾斜或旋转，最终实现找正和定位偏差的补偿，为精定位奠定了基础。

当移动平台2与固定平台3脱离后，在第一弹性元件7的上顶作用下，所有弹性铰链杆6均伸长至最大长度进而使得固定平台3位于水平状态，同时结合第一弹性元件7的上顶作用，共同使固定平台3复位至基准位置，在该过程中，第二弹性元件501带动定位轴503回位，依靠具有上窄下宽且为十字形导向凸起801的锥形导向部8与第二导正孔302配合，实现快速定心和定向，或者，依靠与第三导正孔303和第四导正孔304相配合的定位轴503，实现快速定心和定向，将固定平台3快速恢复至初始状态，为下一工序的循环作业打下了基础。

综上所述，与传统的方式相比，该定位机构能够快速找正和定位，同时还可补偿一种、多种或多种组合定位偏差，而且该定位机构成本低，结构更加简单、可靠和实用。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种定位机构，包括底座，其特征在于：所述底座的上方设有固定平台，所述底座与所述固定平台之间设有至少三根平行且不全部共面的弹性铰链杆,每所述弹性铰链杆的两端分别万向铰接在所述底座与所述固定平台上，所述弹性铰链杆在轴向上弹性可伸缩且具有相同的最大长度；所述底座与所述固定平台之间还设有若干用于对所述固定平台进行上顶的第一弹性元件；初始状态，在所述第一弹性元件的作用下，各所述弹性铰链杆均达到最大长度且呈竖直状态，所述固定平台相对于所述底座位于基准位置；

所述固定平台的上方设有由第一动力装置驱动的移动平台，所述移动平台与所述固定平台之间设有用于实现将所述固定平台相对于所述移动平台精定位的第一定心定向机构。

2.根据权利要求1所述一种定位机构，其特征在于：所述弹性铰链杆包括万向铰接在所述底座上的缸体，所述缸体内滑动安装有万向铰接在所述固定平台上的活塞杆，所述活塞杆与所述缸体之间设有压缩弹簧，所述缸体的开口端设有限制所述活塞杆位移的第一限位件。

3.根据权利要求2所述一种定位机构，其特征在于：所述弹性铰链杆设有呈矩形排列的四根，每所述弹性铰链杆的两端通过球铰链分别与所述底座和所述固定平台连接。

4.根据权利要求1所述一种定位机构，其特征在于：所述第一弹性元件为压缩弹簧。

5.根据权利要求1至4任一权利要求所述一种定位机构，其特征在于：所述底座与所述固定平台之间设有用于实现将所述固定平台相对于所述底座精定位的第二定心定向机构。

6.根据权利要求5所述一种定位机构，其特征在于：所述第一定心定向机构包括设置于所述移动平台上并靠近所述固定平台一侧的两个带有锥形导向部的定位销,与所述定位销对应位置的所述固定平台上设有圆形的第一导正孔。

7.根据权利要求5所述一种定位机构，其特征在于：所述第二定心定向机构包括设置在所述固定平台上的第二导正孔，与所述第二导正孔对应位置的所述底座上竖向滑动有由第二动力装置驱动的带有锥形导向部的定位轴，所述锥形导向部上设有十字形排列的导向凸起，每个所述导向凸起上窄下宽，所述第二导正孔的形状与所述锥形导向部的外形相适配。

8.根据权利要求5所述一种定位机构，其特征在于：所述第二定心定向机构包括设置在所述固定平台上的一个圆形的第三导正孔和一个沿所述第三导正孔的径向延伸的长槽形的第四导正孔，与所述第三导正孔、所述第四导正孔对应位置的所述底座上竖向滑动有由所述第二动力装置驱动的带所述锥形导向部的所述定位轴。

9.根据权利要求7所述一种定位机构，其特征在于：位于所述固定平台和所述底座之间的所述定位轴上设有挡圈，所述挡圈与所述底座之间的所述定位轴上套装有复位用的第二弹性元件。

10.根据权利要求9所述一种定位机构，其特征在于：与所述定位轴对应位置的所述底座上设有限位套，位于所述底座下方的所述定位轴上设有限制所述定位轴位移的第二限位件。