CN105643267A - 一种机械手力控制装配装置及装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机械手力控制装配装置及装配方法，其中机械手力控制装配装置包括：带有完整活动机构的机械手主体、控制系统、力传感器、夹手和设有夹具的装配平台；控制系统安装于机械手主体的内部；力传感器安装于机械手主体的端部且与控制系统连接；夹手安装于力传感器上；装配平台设于机械手主体的侧方，位于夹手的正下方。本发明利用压力识别装配，保证轴与孔的高精度装配。

Description

一种机械手力控制装配装置及装配方法

技术领域

本发明涉及机械装配领域，具体涉及一种机械手力控制装配装置及装配方法。

背景技术

机械领域中，轴与孔的装配是常见的装配类型。在现代生产中，轴与孔的装配一般采用机械手来完成。

现有技术中，使用机械手进行轴类零件与孔类零件的装配都是利用机械手本身的精度实现，现有的机械手重复定位精度一般最高能达到±0.01mm，而绝大多数精度都低于±0.01mm，这就使得现有的依靠机械手本身精度的装配方法很难实现高精度的轴孔装配。

不难看出，现有技术还存在一定的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种机械手力控制装配装置及装配方法，利用压力识别装配，保证轴与孔的高精度装配。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种机械手力控制装配装置，包括带有完整活动机构的机械手主体、控制系统、力传感器、夹手和设有夹具的装配平台；控制系统安装于机械手主体的内部；力传感器安装于机械手主体的端部且与控制系统连接；夹手安装于力传感器上；装配平台设于机械手主体的侧方，位于夹手的正下方。

进一步的，所述机械手主体具有至少三轴以上的自由度。

进一步的，所述控制系统包括：压力信号处理单元、二轴运动坐标处理单元和控制器。

进一步的，所述夹手上的夹爪数量至少为3只。

一种机械手力控制装配方法，包括以下步骤：

S01、将孔类工件固定于装配平台上，机械手主体带动夹手抓取并夹稳轴类工件，使轴类工件轴向上正对于孔类工件；

S02、机械手主体带动轴类工件进行轴向试装，如果力传感器检测到试装时的接触力为零，则直接进行装配；

S03、如果力传感器检测到试装时的接触力不为零，则经控制系统分析，命令机械手主体带动轴类工件寻找孔类工件的孔心位置重新装配。

进一步的，所述步骤S03包括以下步骤：

S031、如果力传感器检测到试装时的接触力不为零，经控制系统分析，命令机械手主体带动轴类零件沿螺旋线轨迹自中心向外运动，并在螺旋线轨迹上设定足够多个装配点，并在螺旋线轨迹上经过的每个装配点位置逐一进行轴向试装；

S032、如果力传感器检测到试装时的接触力不为零，则机械手主体带动轴类零件继续沿螺旋线轨迹运行到下一个装配点位置，并再次进行试装；

S033、重复步骤S032，直至力传感器检测到试装时的接触力为零，则在该装配点位置直接进行装配。

本发明所提供的一种机械手力控制装配装置及装配方法，具有以下优点：

通过接触力判别轴类工件和孔类工件的位置是否匹配，满足高精度装配需求；

结构简单，可靠性强，有效防止工件装配过程中的刮擦损坏；

螺旋线轨迹和装配点可自由设定，可控性强；

大幅提高装配效率，降低生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，

下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种机械手力控制装配装置的结构示意图。

图2为螺旋线轨迹的示意图。

附图标记说明：

1、轴类工件2、孔类工件

3、机械手主体4、力传感器

5、夹手6、装配平台

7、螺旋线轨迹8、装配点

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1，本实施例公开了一种机械手力控制装配装置，包括带有完整活动机构的机械手主体3、控制系统(未图示)、力传感器4、夹手5和设有夹具的装配平台6；控制系统安装于机械手主体3的内部；力传感器4安装于机械手主体3的端部且与控制系统连接；夹手5安装于力传感器4上；装配平台6设于机械手主体3的侧方，位于夹手5的正下方。

机械手主体3承担整体的运动功能，带动轴类工件1作装配运动。控制系统则相当于设备的“大脑”，用于进行数据信息的处理分析，并命令机械手主体3进行相应的运动。力传感器4用于试装时对轴类工件1与孔类工件2之间的接触力进行检测，如果接触力不为零，说明孔类工件2与轴类工件1发生了轴向的接触，轴与孔没有对准。夹手5用于夹持轴类工件1。装配平台6用于夹持孔类工件2。

作为优选，所述机械手主体3具有至少三轴以上的自由度。三轴的自由度分别为水平方向上的两轴自由度以及竖直方向上的自由度。水平方向上的两轴自由度确保能带动轴类工件1在水平面内自有移动；竖直方向上的自由度则用于进行轴向装配。

作为优选，所述控制系统包括：压力信号处理单元、二轴运动坐标处理单元和控制器。压力信号处理单元用于接收并分析处理来自力传感器4的压力信号。二轴运动坐标处理单元可存储并计算机械手在水平面内的运动轨迹。使用者可利用编程控制技术对运动轨迹进行设定控制。控制器则用于对机械手主体3输出控制命令，控制机械手主体3的运动。

为了确保轴类工件1的夹持稳定，作为优选，所述夹手5上的夹爪数量至少为3只。

本发明提供的机械手力控制装配装置的工作原理如下：

先将孔类工件2固定在装配平台6上，夹手5夹持轴类工件1，由机械手主体3带动轴类工件1运动到轴向正对于孔类工件2的位置。控制系统的控制器控制机械手主体3进行试装，试探力传感器4是否检测到信号。如果力传感器4检测到信号并反馈至控制系统的压力信号处理单元，说明轴类工件1与孔类工件2没有对准，此时轴类工件1与孔类工件2在轴向上是相碰的，不能直接进行装配。压力信号处理单元会进行分析，并由控制器对机械手主体3发出调整命令，控制机械手主体3按照特定的轨迹调整装配位置，寻找孔类工件2的孔心，使轴类工件1与孔类工件2同心对准，从而进行装配。

实施例二

本发明还提供一种机械手力控制装配方法，包括以下步骤：

S01、将孔类工件2固定于装配平台6上，机械手主体3带动夹手5抓取并夹稳轴类工件1，使轴类工件1轴向上正对于孔类工件2；

S02、机械手主体3带动轴类工件1进行轴向试装，如果力传感器4检测到试装时的接触力为零，则直接进行装配；

S03、如果力传感器4检测到试装时的接触力不为零，则经控制系统分析，命令机械手主体3带动轴类工件1寻找孔类工件2的孔心位置重新装配。

请参阅图2，进一步的，所述步骤S03包括以下步骤：

S031、如果力传感器4检测到试装时的接触力不为零，经控制系统分析，命令机械手主体3带动轴类零件沿螺旋线轨迹7自中心向外运动，并在螺旋线轨迹7上设定足够多个装配点8，并在螺旋线轨迹7上经过的每个装配点8位置逐一进行轴向试装；

S032、如果力传感器4检测到试装时的接触力不为零，则机械手主体3带动轴类零件继续沿螺旋线轨迹7运行到下一个装配点8位置，并再次进行试装；

S033、重复步骤S032，直至力传感器4检测到试装时的接触力为零，则在该装配点8位置直接进行装配。

需要说明的是，以上实施例均以孔类工件2作为固定件，并抓取轴类工件1进行装配。采用这个设计的原因在于孔类工件2一般较为单薄脆弱，容易因夹持、运动过程中的刮擦而产生损伤，因而在技术上更倾向于固定孔类工件2并抓取轴类工件1进行装配的方案。但两者本质上并无较大差异，即使反其道而行之，采用固定轴类工件1，抓取孔类工件2进行装配的技术方案，在没有脱离本发明构思的前提下，仍属于本发明的保护范围。

本发明提供的一种机械手力控制装配装置及装配方法，通过接触力判别轴类工件1和孔类工件2的位置是否匹配，满足高精度装配需求。且设备结构简单，可靠性强，能有效防止工件装配过程中的刮擦损坏，对工件本身具有一定的保护作用。螺旋线轨迹和装配点可自由设定，可控性强。同时大幅提高装配效率，降低生产成本，减轻作业人员的劳动强度。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种机械手力控制装配装置，其特征在于：包括带有完整活动机构的机械手主体、控制系统、力传感器、夹手和设有夹具的装配平台；控制系统安装于机械手主体的内部；力传感器安装于机械手主体的端部且与控制系统连接；夹手安装于力传感器上；装配平台设于机械手主体的侧方，位于夹手的正下方。

2.根据权利要求1所述的机械手力控制装配装置，其特征在于：所述机械手主体具有至少三轴以上的自由度。

3.根据权利要求1所述的机械手力控制装配装置，其特征在于，所述控制系统包括：压力信号处理单元、二轴运动坐标处理单元和控制器。

4.根据权利要求1所述的机械手力控制装配装置，其特征在于，所述夹手上的夹爪数量至少为3只。

5.一种机械手力控制装配方法，其特征在于，包括以下步骤：

S01、将孔类工件固定于装配平台上，机械手主体带动夹手抓取并夹稳轴类工件，使轴类工件轴向上正对于孔类工件；

S02、机械手主体带动轴类工件进行轴向试装，如果力传感器检测到试装时的接触力为零，则直接进行装配；

S03、如果力传感器检测到试装时的接触力不为零，则经控制系统分析，命令机械手主体带动轴类工件寻找孔类工件的孔心位置重新装配。

6.根据权利要求5所述的机械手力控制装配方法，其特征在于，所述步骤S03包括以下步骤：

S031、如果力传感器检测到试装时的接触力不为零，经控制系统分析，命令机械手主体带动轴类零件沿螺旋线轨迹自中心向外运动，并在螺旋线轨迹上设定足够多个装配点，并在螺旋线轨迹上经过的每个装配点位置逐一进行轴向试装；

S032、如果力传感器检测到试装时的接触力不为零，则机械手主体带动轴类零件继续沿螺旋线轨迹运行到下一个装配点位置，并再次进行试装；

S033、重复步骤S032，直至力传感器检测到试装时的接触力为零，则在该装配点位置直接进行装配。