CN106466818B - 具有受控保持力的膨胀定位销 - Google Patents

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Abstract

一种膨胀定位销组件配置成定位和保持零部件，该零部件包括壳体、定位销、致动机构和控制器。壳体配置有多个径向钳夹导向件和零部件支承面；定位销具有多个钳夹，每个钳夹连接到径向钳夹导向件中的一个，并能在该径向钳夹导向件中径向移动，且延伸穿过零部件支承面。致动机构将钳夹同步地移动到径向位置且将保持力施加到零部件。控制器控制钳夹的径向位置和保持力。壳体的零部件支承面和定位销的钳夹配置成将零部件接纳在定位位置。定位销的钳夹配置成经由保持力和由保持力产生的摩擦力将零部件保持在定位位置。

Description

具有受控保持力的膨胀定位销
技术领域
本发明涉及一种具有受控保持力的膨胀定位销。
背景技术
一般情况下，制造系统在必须被精确定位和保持在适当位置的零部件、子组件和/或组件上操作，以进行制造和装配操作。例如，在车辆装配车间的车身车间，金属板零部件、子组件或组件可能需要被精确定位和保持在适当位置，以进行装配、焊接和检查操作。
零部件定位固定件通常被用于这一目的。零部件定位固定件通常包括多个固定销，其被配置成装配到零部件的多个定位孔以及被配置成将该零部件保持在适当位置的一个或者多个夹持件中。该定位孔可以有不同尺寸和/或形状。零部件定位固定件通常可用于仅一个特定零部件尺寸和/或形状，并且通常需要进行改进或改造以定位和保持不同尺寸和/或形状的零部件。通常，制造车间里不同零部件和不同装配和制造操作需要多个零部件定位固定件。
发明内容
本文提供了一种膨胀定位销组件和柔性制造系统。该膨胀定位销组件被配置成用于定位具有不同尺寸定位孔的零部件。该膨胀定位销组件包括壳体、定位销、致动机构以及控制器。该壳体被配置成具有多个径向钳夹导向件和零部件支承面。该定位销具有多个钳夹。每个钳夹连接到该径向钳夹导向件中的一个并能在其中径向地移动，并且从该零部件支承面延伸。该致动机构连接至该壳体和钳夹，并且被配置成将该钳夹同步地移动到径向位置。该控制器连接至该致动机构，并且被配置成控制该钳夹的径向位置。该壳体的零部件支承面和该定位销的钳夹被配置成将该零部件接纳在定位位置。该壳体可以被配置成具有三个钳夹导向件，并且该定位销可以具有三个钳夹。
该膨胀定位销组件的第二实施例被配置成定位具有不同尺寸的定位孔的零部件，并以受控保持力保持该零部件。该膨胀定位销组件包括壳体，定位销，致动机构以及控制器。该壳体被配置成具有多个径向钳夹导向件以及零部件支承面。该定位销具有多个钳夹。每个钳夹连接到该径向钳夹导向件中的一个并可在其中径向地移动，并且从该零部件支承面延伸。该致动机构连接至该壳体和钳夹，并且被配置成将该钳夹同步地移动到径向位置并向该零部件施加保持力。该控制器连接至该致动机构，并且被配置成控制该钳夹的径向位置以及钳夹在该零部件上的保持力。该壳体的零部件支承面和该定位销的钳夹被配置成将该零部件接纳在定位位置。该定位销的钳夹被配置成通过该保持力和该保持力产生的摩擦力将该零部件保持在定位位置。该壳体可以被配置成具有三个钳夹导向件，并且该定位销可以具有三个钳夹。
该柔性制造系统被配置成用于制造零部件、子组件和组件中的一个或多个，其每个都具有不同配置和不同尺寸的定位孔。该柔性制造系统包括膨胀定位销组件，其被配置成将该零部件、子组件和组件中的一个定位并保持在定位位置。该膨胀定位销组件包括壳体、定位销、致动机构以及控制器。该壳体被配置成具有多个径向钳夹导向件和零部件支承面。该定位销具有多个钳夹。每个钳夹连接到该径向钳夹导向件中的一个并可在其中径向地移动，并且从该零部件支承面延伸。该致动机构连接至该壳体和钳夹，并且被配置成将该钳夹同步地移动到径向位置并向该零部件、子组件和组件中的一个施加保持力。该控制器连接至该致动机构，并且被配置成控制该钳夹的径向位置以及该钳夹的保持力。该定位销的零部件支承面和钳夹被配置成在定位位置接纳该零部件、子组件和组件中的一个。该定位销的钳夹被配置成通过该保持力和该保持力产生的摩擦力将该零部件、子组件和组件中的一个保持在定位位置。该壳体可以被配置成具有三个钳夹导向件，并且该定位销可以具有三个钳夹。
该膨胀定位销组件和柔性制造系统使得具有不同构造和不同形状定位孔的零部件、子组件和/或组件被定位及保持在适当位置，以进行制造和装配操作。本发明适用于任何机器或制品，对任何物品进行定位，包括但不限于，用于任何目的的零部件、子组件和组件。本发明适用于任何制造系统，包括但不限于，用于车辆和其它交通产品、工业产品、建筑产品、消费产品和政府产品的制造系统。
从以下结合附图对实施本发明的最佳方式进行的详细描述中能够很容易了解到本发明教导的上述特征和优点和其它特征和优点。
附图说明
图1A是具有多个位于最小直径径向位置处的钳夹的膨胀定位销组件的透视示意图。
图1B是图1A的膨胀定位销组件的透视示意图，该膨胀定位销组件包括零部件，其通过该膨胀定位销组件该被定位并保持在定位位置。
图2是图1A的膨胀定位销组件的侧示意图，其具有该多个位于最小直径径向位置处的钳夹并包括被定位和保持的该零部件。
图3A是图1A的膨胀定位销组件沿图2线3-3的部分正视的切面示意图，其具有该多个位于最小直径径向位置处的钳夹。
图3B是图1A的膨胀定位销组件沿图2中线3-3的部分正视的切面示意图，其具有该多个位于最大直径径向位置处的钳夹。
图4A是图1A的膨胀定位销组件沿图2中线4-4的部分正视的切面示意图，其具有该多个位于最小直径径向位置处的钳夹。
图4B是图1A的膨胀定位销组件沿图2中线4-4的部分正视的切面示意图，其具有该多个位于最大直径径向位置处的钳夹。
图5是图1A的膨胀定位销组件的局部透视示意图，为清楚起见壳体上部被移除。
图6是图1A的膨胀定位销组件的另一个实施例的局部透视示意图。
具体实施方式
参照附图，其中所有视图中相同参考标号表示相同零部件，图1A-1B显示用于柔性制造系统(未示出)的膨胀定位销组件10。该柔性制造系统被配置成用于制造和/或装配零部件，子组件或组件12中的一个或多个，其每个都具有不同尺寸和形状配置，并且每个都被配置成具有一个或多个不同尺寸的定位孔14。该定位孔14具有边缘18。该零部件，子组件或组件12具有定位面15。该零部件12可能需要被精确定位并保持在适当位置，以进行制造和装配操作。例如，在车辆装配车间的车身车间，金属板零部件、子组件或组件可能需要被精确定位和保持在适当位置，以进行装配、焊接和检查操作。
膨胀定位销组件10被配置成经由定位孔14和定位面15将零部件12定位在定位位置16中。膨胀定位销组件还可以被配置成利用受控保持力(箭头HF)将零部件12保持在定位位置16中。定位在本文被定义为将定位位置16中的零部件12定位在3维空间中。保持在本文被定义为经由法向于定位孔14的边缘18作用并且作用在定位孔14的边缘18上的保持力(箭头HF)和/或经由保持力(箭头HF)引起并且平行于定位孔14的边缘18作用和作用在定位孔14的边缘18上的摩擦力(箭头FF)将零部件12保持在定位位置16中。如本文所使用的保持不包括夹持。夹持在本文被定义为利用夹持力(未示出)将零部件12压缩在两个表面之间使得通过夹持力并且通过两个表面12与零部件12的干涉防止零部件12的移动。
膨胀定位销组件10可以连接至不可移动结构(未示出)或可移动装置(未示出)，包括但不限于机器人、传送器或导向车辆。柔性制造系统和/或柔性制造系统中的特定制造或组装操作中可以包括多个膨胀定位销组件10。
膨胀定位销组件10包括壳体20、定位销22、致动机构24和控制器26。壳体20配置有多个径向钳夹导向件28和零部件支承面30。
定位销22具有多个钳夹32。每个钳夹32连接至其中一个径向钳夹导向件28并且可在该径向钳夹导向件28中移动，且从壳体20中向外延伸经过支承面30。定位销22在其对称中心处具有定位销轴(轴LP)。每个钳夹32具有钳夹32中离定位销轴(轴LP)最远的径向外缘处具有零部件保持功能部33。钳夹32的零部件保持功能部33可以是如所示般平行于定位销轴(轴LP)的表面。钳夹32的零部件保持功能部33可以是如所示的圆柱形表面的部段。钳夹32的零部件保持功能部33可以是用于垂直于定位孔14的边缘18的表面施加保持力(箭头HF)的任何其它合适的特征。
当定位孔14是如所示的圆形孔时，壳体20可以配置有三个径向钳夹导向件28，且定位销22可以具有三个钳夹32用于定位零部件12。替代地，当定位孔14是凹槽(未示出)时，壳体20可以配置有两个径向钳夹导向件28，且定位销22可以具有两个钳夹32用于定位零部件12。
继续参考图1A至1B，致动机构24连接至壳体20和钳夹32。致动机构24被配置成将钳夹32同步地移动至界定定位销周长31和定位销直径35的径向位置34，并且使钳夹32施加法向于零部件12的定位孔14的边缘18的表面保持力(箭头HF)。径向在本文被定义为垂直于定位销轴(轴LP)的方向。致动机构包括致动器25。致动器25可以是气动致动器、液压致动器和电动伺服马达中的一种。
控制器26连接至致动机构24并且被配置成控制钳夹32的运动和径向位置34，且控制钳夹32在零部件12的定位孔14的边缘18上的保持力(箭头HF)。保持力(箭头HF)的大小可以取决于多种因素(包括但不限于零部件12的材料类型、材料厚度、大小和形状)酌情地控制。
零部件12定位在零部件支承面30和定位销22的钳夹32上的定位位置16中。当零部件12在定位位置16中时，零部件12的定位面15与壳体20的零部件支承面30接触。另外，当零部件12在定位位置16中时，钳夹32的零部件保持功能部33紧靠定位孔14的边缘18。例如，当零部件12在定位位置16中时，钳夹32的零部件保持功能部33可以位于定位孔14的边缘18的1mm之内。零部件12可以通过将膨胀定位销组件10的钳夹32进一步膨胀以在零部件12位于定位位置16中之后施加保持力(箭头HF)而保持，使得保持力(箭头HF)和由保持力(箭头HF)引起的摩擦力(箭头FF)二者均将零部件12保持在定位位置16中。
现在参考图2至3B，定位销22的钳夹32可以从最小直径径向位置36径向地移动至最大直径径向位置38。定位销22的钳夹32可以径向地移动以定位并且保持具有从最小直径径向位置36处的6mm直径至最大直径径向位置38处的20mm直径的范围中的定位孔14的零部件12。替代地，定位销22的钳夹32可以径向地移动以定位并且保持具有从最小直径径向位置36处的20mm直径至最大直径径向位置38处的40mm直径的范围中的定位孔14的零部件12。定位销22的钳夹32可以径向地移动以定位并且保持具有任何其它适当的直径范围(例如，16mm至32mm或6mm至40mm)的定位孔14的零部件12。
现在参考图4A至5，每个钳夹32可以包括钳夹定位销40。致动机构24可以包括旋转板42，所述旋转板42配置有用于每个钳夹定位销40的同时径向和周向地延伸的相应钳夹定位凹槽44。每个钳夹定位销40可以连接至相应的钳夹定位凹槽44使得沿第一径向方向(箭头R1)旋转所述旋转板42升高钳夹32的径向位置34并且施加保持力(箭头HF)，且沿与第一旋转方向(箭头R1)相反的第二旋转方向(箭头R2)旋转所述旋转板42，降低钳夹32的径向位置34并且释放保持力(箭头HF)。
致动机构24可以包括连接至旋转板42的曲柄臂46和连接至曲柄臂46和致动器25的连接杆48。致动器25经由连接杆48和曲柄臂46可以使旋转板42沿第一旋转方向(箭头R1)旋转以升高钳夹32的径向位置34并且施加保持力(箭头HF)，且沿与第一旋转方向(箭头R1)相反的第二旋转方向(箭头R2)旋转以降低钳夹32的径向位置34并且释放保持力(箭头HF)。
现在参考图6，致动器25可以是具有附接至旋转板42的输出轴(未示出)的电动伺服马达50。电动伺服马达50可以使旋转板42沿第一旋转方向(箭头R1)旋转以升高钳夹32的径向位置34并且施加保持力(箭头HF)，且沿与第一旋转方向(箭头R1)相反的第二旋转方向(箭头R2)旋转以降低钳夹32的径向位置34并且释放保持力(箭头HF)。
虽然已详细地描述了用于实行本教导的许多方面的一些最佳模式，但是本领域技术人员将认识到用于实践随附权利要求书的范围内的本教导的各种替代方面。

Claims (9)

1.一种被配置成定位具有不同大小的定位孔的零部件的膨胀定位销组件，其包括：
壳体，其配置有多个径向钳夹导向件和零部件支承面；
具有多个钳夹的定位销，每个钳夹连接至所述径向钳夹导向件的一个并且能在所述一个径向钳夹导向件中径向移动且延伸经过所述零部件支承面；
致动机构，其连接至所述壳体和所述钳夹并且被配置成将所述钳夹同步地移动至径向位置；以及
控制器，其连接至所述致动机构并且配置成控制所述钳夹的所述径向位置；
其中所述零部件支承面以及所述定位销的所述钳夹被配置成将所述零部件接纳在定位位置中；
其中每个钳夹包括钳夹定位销；
其中所述致动机构包括旋转板，所述旋转板配置有同时径向和周向地延伸的用于每个钳夹定位销的相应钳夹定位凹槽；且
其中每个钳夹定位销连接至所述相应钳夹定位凹槽，使得旋转所述旋转板将所述径向钳夹导向件中的所述定位销的所述钳夹移动到所述径向位置并施加保持力。
2.根据权利要求1所述的膨胀定位销组件，其中所述壳体配置有三个钳夹导向件；以及
其中所述定位销具有三个钳夹。
3.一种被配置成定位具有不同大小的定位孔的零部件并且利用受控保持力保持所述零部件的膨胀定位销组件，其包括：
壳体，其配置有多个径向钳夹导向件和零部件支承面；
具有多个钳夹的定位销，每个钳夹连接到所述径向钳夹导向件中的一个，并能在所述一个径向钳夹导向件中径向移动，且延伸穿过所述零部件支承面；
致动机构，其连接至所述壳体和所述钳夹并配置成将所述钳夹同步地移动到径向位置且将所述保持力施加到所述零部件；和
控制器，其连接至所述致动机构并配置成控制所述钳夹的所述径向位置和所述保持力；
其中所述零部件支承面和所述定位销的所述钳夹配置成将所述零部件接纳在定位位置；且
其中所述定位销的所述钳夹配置成经由所述保持力和由所述保持力产生的摩擦力将所述零部件保持在所述定位位置；
其中每个钳夹包括钳夹定位销；
其中所述致动机构包括旋转板，所述旋转板配置有同时径向和周向地延伸的用于每个钳夹定位销的相应钳夹定位凹槽；且
其中每个钳夹定位销连接至所述相应钳夹定位凹槽，使得旋转所述旋转板将所述径向钳夹导向件中的所述定位销的所述钳夹移动到所述径向位置并施加所述保持力。
4.根据权利要求3所述的膨胀定位销组件，其中所述定位销的所述钳夹能径向地移动，以定位和保持具有6mm至20mm直径的定位孔的所述零部件。
5.根据权利要求3所述的膨胀定位销组件，其中所述定位销的所述钳夹径向地移动以定位和保持具有20mm至40mm直径的定位孔的所述零部件。
6.根据权利要求3所述的膨胀定位销组件，其中所述壳体配置有三个钳夹导向件；且
其中所述定位销具有三个钳夹。
7.根据权利要求3所述的膨胀定位销组件，其中所述定位销具有定位销轴；
其中所述定位销的所述钳夹各自配置有零部件保持功能部；且
其中所述钳夹的所述零部件保持功能部为平行于所述定位销轴的表面。
8.根据权利要求7所述的膨胀定位销组件，其中所述钳夹的所述零部件保持功能部为圆柱形表面的部段。
9.一种配置为制造各自具有各种配置和各种大小的定位孔的零部件、子组件和组件中的一个或多个的柔性制造系统，其包括：
膨胀定位销组件，其配置成将所述零部件、所述子组件和所述组件定位和保持在定位位置，其包括：
壳体，其配置有多个径向钳夹导向件和零部件支承面；
具有多个钳夹的定位销，每个钳夹连接到所述径向钳夹导向件中的一个，并能在所述一个径向钳夹导向件中径向移动，且延伸穿过所述零部件支承面；
致动机构，其连接至所述壳体和所述钳夹并配置成将所述钳夹同步地移动到径向位置且将保持力施加到所述零部件、所述子组件和所述组件中的所述一个；和
控制器，其连接至所述致动机构并配置成控制所述钳夹的所述径向位置和在所述零部件、所述子组件和所述组件中的一个上的所述保持力；
其中所述零部件支承面和所述定位销的所述钳夹配置成将所述零部件、所述子组件和所述组件中的所述一个接纳在定位位置；且
其中所述定位销的所述钳夹配置成经由所述保持力和由所述保持力产生的摩擦力将所述零部件、所述子组件和所述组件中的一个来保持在所述定位位置；
其中每个钳夹包括钳夹定位销；
其中所述致动机构包括旋转板，所述旋转板配置有同时径向和周向地延伸的用于每个钳夹定位销的相应钳夹定位凹槽；且
其中每个钳夹定位销连接至所述相应钳夹定位凹槽，使得旋转所述旋转板将所述径向钳夹导向件中的所述定位销的所述钳夹移动到所述径向位置并施加所述保持力。
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