CN107598802B - 一种用于精密装配的柔性保护夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于精密装配的柔性保护夹具，属于精密制造技术领域，包括：转台连接板、托板、夹具转接板、夹具、中心弹簧、力传感器、弹簧调整套、力传感器连接杆及滑动调节组件；夹具转接板通过两个滑动调节组件与转台连接板同轴连接；夹具安装在夹具转接板上；两个托板的上端面与夹具转接板的下端面留有设定距离；力传感器下端安装在转台连接板上；力传感器的上端与力传感器连接杆的下端连接；中心弹簧套在力传感器连接杆的外部，弹簧调整套套装在力传感器连接杆的上端；中心弹簧的另一端抵触在力传感器的上端面；本发明使精密制造单元能够承接产生较大装配力或铆接力的加工工艺，不会对力传感器造成破坏。

Description

一种用于精密装配的柔性保护夹具

技术领域

本发明属于精密制造技术领域，具体涉及一种用于精密装配的柔性保护夹具。

背景技术

精密制造领域，一个明显特征是产品转型快，研发周期短，符合单件小批量特征。任何产品加工都离不开夹具，夹具柔性化程度直接制约产品的生产周期。

精密制造领域，尤其是精密装配领域，需要对装配力进行监控，需要集成力传感器。力传感器是敏感和脆弱单元，在较大的载荷下，力传感器会遭到破坏。为保护力传感器，需对较大的装配力或铆接力隔断，使较大的力不会直接作用在力传感器上。

精密制造领域，尤其是精密装配领域，为实现工序集中提高生产效率，完成装配工艺后会实施铆接。为满足精密装配工艺需求，需要三自由度的精密调整机构，该机构中的精密运动平台负载小，颠覆力矩小。产品装配后，需要对产品进行铆接，但铆接力一般在400N以上，而精密调整机构在载荷较大条件下易变形，运动精度遭到破坏。

近年来，由于很多精密制造单元都集成力传感器来监控力，但是该单元只能进行简单的、力比较小的加工工艺，不能承受较大力的加工工艺，更不能进行铆接，难以满足工序集中的原则，严重制约了制造业的快速发展。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于精密装配的柔性保护夹具，使精密制造单元能够承接产生较大装配力或铆接力的加工工艺，不会对力传感器造成破坏。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种用于精密装配的柔性保护夹具，包括：转台连接板、托板、夹具转接板、夹具、中心弹簧、力传感器、弹簧调整套、力传感器连接杆及滑动调节组件；

所述夹具转接板的下端面安装有第一调整螺钉；

所述弹簧调整套为一端开口、一端封闭的筒状结构；

整体连接关系如下：夹具转接板通过两个滑动调节组件与转台连接板同轴连接；其中，两个滑动调节组件用于实现夹具转接板沿其轴向的直线运动；夹具安装在夹具转接板上；两个托板分别固定在外部的支撑结构上，托板的上端面与夹具转接板的下端面留有设定距离；当夹具转接板所承受装配力或铆接力大于设定值时，下移抵触在托板上；

力传感器下端安装在转台连接板上；力传感器的上端与力传感器连接杆的下端连接；中心弹簧套在力传感器连接杆的外部，弹簧调整套套装在力传感器连接杆的上端，且弹簧调整套的内底面与力传感器连接杆的上端面具有设定距离；弹簧调整套的开口端端面抵触在中心弹簧的一端，封闭端端面抵触在夹具转接板下端面的第一调整螺钉上；中心弹簧的另一端抵触在力传感器的上端面；初始时，中心弹簧处于压缩状态，通过调整第一调整螺钉的旋入长度来调整中心弹簧的压缩量。

进一步的，所述滑动调节组件包括：弹簧调整板、第二调整螺钉、直线轴承、导杆及调节弹簧；直线轴承穿过夹具转接板，并与夹具转接板固定连接；弹簧调整板通过第二调整螺钉安装在转台连接板上，通过调节第二调整螺钉可以调节弹簧调整板与转台连接板之间的间隙；导杆上端部的圆周面加工有台阶面，导杆的一端依次穿过直线轴承和弹簧调整板后，安装在转台连接板上，导杆的另一端的台阶面与直线轴承相接触，并通过该台阶面对夹具转接板进行单向轴向限位；调节弹簧套在导杆的外部，其一端抵触在弹簧调整板的上端面，另一端抵触在直线轴承的下端面上，初始时，调节弹簧处于压缩状态，通过调整第二调整螺钉的旋入长度来调整调节弹簧的压缩量。

进一步的，还包括力监控组件，力监控组件通过线缆与力传感器电性连接，实现对夹具工作时产生的装配力或铆接力进行监控；所述力监控组件包括：顺序电性连接的放大器、数据采集卡及主机；放大器用于给力传感器提供工作电压，并将力传感器的原始应变信号经过放大后转换为电压信号；数据采集卡用于采集放大器输出的电压信号，并将采集到的电压信号进行A/D转换，得到A/D转换值后，储存在自身的内部寄存器中；主机通过线缆与数据采集卡连接，并读取数据采集卡中储存的A/D转换值后，通过标定文件将所述A/D转换值换算为力信息。

进一步的，还包括转台，转台连接板固定在转台的上端面，用于给夹具提供精密运动的动力。

进一步的，所述力传感器的上下端面均设有螺柱。

进一步的，所述夹具与夹具转接板为可拆卸的连接，在针对不同类型零件时，可实现快速更换。

有益效果：(1)本发明解决了精密制造领域精密运动平台和力传感器没有保护的问题，能够有效保护待装配零件、力传感器和精密运动平台，使精密制造单元能够继承铆接等产生较大加工力的加工工艺，可实现工序集中，完成精密装配工艺后实施铆接工艺，可有效解决工序分散带来的精度损失等问题。

(2)本发明能够满足多品种的精密加工需求，可大幅提高产品研发速度，并将夹具的准备时间缩短2/3，可大幅提高产品研发速度和节省夹具的研发制造准备周期，可以大大节省研发和成本。

附图说明

图1为本发明的结构组成的轴侧图；

图2为本发明的结构组成的主视图；

图3为本发明的结构组成的侧视图；

图4为本发明的去掉夹具的俯视图；

图5为本发明的力监控组件的电性连接关系图；

其中，1-转台，2-转台连接板，3-弹簧调整板，4-第二调整螺钉，6-托板，7-夹具转接板，8-夹具，10-直线轴承，11-导杆，13-中心弹簧、14-力传感器，16-调节弹簧，17-弹簧调整套，18-力传感器连接杆，19-第一调整螺钉，21-放大器，22-数据采集卡，24-主机。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种用于精密装配的柔性保护夹具，参见附图1-3，包括：转台1、转台连接板2、托板6、夹具转接板7、夹具8、中心弹簧13、力传感器14、弹簧调整套17、力传感器连接杆18、滑动调节组件及力监控组件；

所述转台1为精密运动平台；

所述力传感器14的上下端面均设有螺柱；

所述弹簧调整套17为一端开口、一端封闭的圆柱筒；

所述转台连接板2的中心加工有用于连接力传感器14下端螺柱的螺纹孔，端面上加工有用于连接滑动调节组件的螺纹孔；

参见附图4，所述夹具转接板7的下端面中心安装有第一调整螺钉19，端面上加工有用于连接滑动调节组件的螺纹孔；

整体连接关系如下：转台连接板2通过螺钉固定在转台1的上端面；夹具转接板7通过两个滑动调节组件与转台连接板2同轴连接；其中，两个滑动调节组件沿转台连接板2的中心对称分布；夹具8通过螺钉安装在夹具转接板7的上端面中心，所述夹具8在针对不同类型零件时，可实现快速更换，进而能够适应不同工件的装配和铆接；

两个托板6分别固定在外部的支撑结构上，且两个托板6沿两个滑动调节组件的中心连线对称分布，托板6的上端面与夹具转接板7的下端面留有设定距离；当夹具转接板7在承受装配力和铆接力时，会下移抵触在托板6上；

力传感器14下端面的螺柱与转台连接板2的中心螺纹连接；力传感器14上端面的螺柱与力传感器连接杆18的下端螺纹连接；中心弹簧13套在力传感器连接杆18的外部，弹簧调整套17套装在力传感器连接杆18的上端，且弹簧调整套17的封闭端内底面与力传感器连接杆18的上端面具有设定距离；弹簧调整套17的开口端端面抵触在中心弹簧13的一端，封闭端端面抵触在夹具转接板7下端面的第一调整螺钉19上，弹簧调整套17能够沿力传感器连接杆18轴向移动；中心弹簧13的另一端抵触在力传感器14的上端面；初始时，中心弹簧13处于压缩状态，通过调整第一调整螺钉19的旋入长度，可以调整中心弹簧13的压缩量；

其中，所述滑动调节组件用于连接转台连接板2和夹具转接板7，及实现夹具转接板7沿其轴向的直线运动；滑动调节组件包括：弹簧调整板3、第二调整螺钉4、直线轴承10、导杆11及调节弹簧16；直线轴承10穿过夹具转接板7，并通过螺钉与夹具转接板7固定连接；弹簧调整板3通过第二调整螺钉4安装在转台连接板2上，通过调节第二调整螺钉4可以调节弹簧调整板3与转台连接板2之间的间隙；导杆11上端部的圆周面加工有一个台阶面，导杆11的一端依次穿过直线轴承10和弹簧调整板3后，安装在转台连接板2上，导杆11的另一端的台阶面与直线轴承10相接触，并通过该台阶面对夹具转接板7进行单向轴向限位；调节弹簧16套在导杆11的外部，其一端抵触在弹簧调整板3的上端面，另一端抵触在直线轴承10的下端面上，初始时，调节弹簧16处于压缩状态，通过调整第二调整螺钉4的旋入长度来调整调节弹簧16的压缩量；

力监控组件通过线缆与力传感器14电性连接，实现对夹具工作时产生的装配力或铆接力进行监控；参见附图5，所述力监控组件包括：顺序电性连接的放大器21、数据采集卡22及主机23；放大器21用于给力传感器14提供工作电压，并将力传感器14的原始应变信号经过放大后转换为电压信号；数据采集卡22用于采集放大器21输出的电压信号，并将采集到的电压信号进行A/D转换，得到A/D转换值后，储存在自身的内部寄存器中；主机23通过线缆与数据采集卡22连接，并读取数据采集卡22中储存的A/D转换值后，通过标定文件将所述A/D转换值换算为力信息。

工作原理：初始时，通过第一调整螺钉19调整所述弹簧调整套17的高度，进而调整中心弹簧13的压缩量到设定值；通过第二调整螺钉4调整所述弹簧调整板3的高度，使得调节弹簧16的压缩量增大到设定值，此时，调节弹簧16的压缩量较大，起到对夹具转接板7和夹具8的支撑作用，使得中心弹簧13基本不受力；

工作时，通过第二调整螺钉4调整所述弹簧调整板3的高度，使得调节弹簧16的压缩量减小到设定值，使得调节弹簧16基本不受力，夹具转接板7能够沿导杆11向下滑动；此时，通过夹具8进行装配的装配力或铆接力能够通过中心弹簧13传递到力传感器14；

通过标定力监控组件采集的夹具8的装配力的数值，使所述柔性保护夹具能够监控较小的装配力，满足精密装配的需求；所述夹具转接板7在承受较大装配力或铆接力时能够抵触在托板6上，从而使装配力被托板6隔断，保护了力传感器14和转台1。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (6)

1.一种用于精密装配的柔性保护夹具，其特征在于，包括：转台连接板(2)、托板(6)、夹具转接板(7)、夹具(8)、中心弹簧(13)、力传感器(14)、弹簧调整套(17)、力传感器连接杆(18)及滑动调节组件；

所述夹具转接板(7)的下端面安装有第一调整螺钉(19)；

所述弹簧调整套(17)为一端开口、一端封闭的筒状结构；

整体连接关系如下：夹具转接板(7)通过两个滑动调节组件与转台连接板(2)同轴连接；其中，两个滑动调节组件用于实现夹具转接板(7)沿其轴向的直线运动；夹具(8)安装在夹具转接板(7)上；两个托板(6)分别固定在外部的支撑结构上，托板(6)的上端面与夹具转接板(7)的下端面留有设定距离；当夹具转接板(7)所承受装配力或铆接力大于设定值时，夹具转接板(7)下移抵触在托板(6)上；

力传感器(14)下端安装在转台连接板(2)上；力传感器(14)的上端与力传感器连接杆(18)的下端连接；中心弹簧(13)套在力传感器连接杆(18)的外部，弹簧调整套(17)套装在力传感器连接杆(18)的上端，且弹簧调整套(17)的内底面与力传感器连接杆(18)的上端面具有设定距离；弹簧调整套(17)的开口端端面抵触在中心弹簧(13)的一端，封闭端端面抵触在夹具转接板(7)下端面的第一调整螺钉(19)上；中心弹簧(13)的另一端抵触在力传感器(14)的上端面；初始时，中心弹簧(13)处于压缩状态，通过调整第一调整螺钉(19)的旋入长度来调整中心弹簧(13)的压缩量。

2.如权利要求1所述的一种用于精密装配的柔性保护夹具，其特征在于，所述滑动调节组件包括：弹簧调整板(3)、第二调整螺钉(4)、直线轴承(10)、导杆(11)及调节弹簧(16)；直线轴承(10)穿过夹具转接板(7)，并与夹具转接板(7)固定连接；弹簧调整板(3)通过第二调整螺钉(4)安装在转台连接板(2)上，通过调节第二调整螺钉(4)调节弹簧调整板(3)与转台连接板(2)之间的间隙；导杆(11)上端部的圆周面加工有台阶面，导杆(11)的一端依次穿过直线轴承(10)和弹簧调整板(3)后，安装在转台连接板(2)上，导杆(11)的另一端的台阶面与直线轴承(10)相接触，并通过该台阶面对夹具转接板(7)进行单向轴向限位；调节弹簧(16)套在导杆(11)的外部，其一端抵触在弹簧调整板(3)的上端面，另一端抵触在直线轴承(10)的下端面上，初始时，调节弹簧(16)处于压缩状态，通过调整第二调整螺钉(4)的旋入长度来调整调节弹簧(16)的压缩量。

3.如权利要求1所述的一种用于精密装配的柔性保护夹具，其特征在于，还包括力监控组件，力监控组件通过线缆与力传感器(14)电性连接，实现对夹具工作时产生的装配力或铆接力进行监控；所述力监控组件包括：顺序电性连接的放大器(21)、数据采集卡(22)及主机(23)；放大器(21)用于给力传感器(14)提供工作电压，并将力传感器(14)的原始应变信号经过放大后转换为电压信号；数据采集卡(22)用于采集放大器(21)输出的电压信号，并将采集到的电压信号进行A/D转换，得到A/D转换值后，储存在自身的内部寄存器中；主机(23)通过线缆与数据采集卡(22)连接，并读取数据采集卡(22)中储存的A/D转换值后，通过标定文件将所述A/D转换值换算为力信息。

4.如权利要求1所述的一种用于精密装配的柔性保护夹具，其特征在于，还包括转台(1)，转台连接板(2)固定在转台(1)的上端面，用于给夹具提供精密运动的动力。

5.如权利要求1所述的一种用于精密装配的柔性保护夹具，其特征在于，所述力传感器(14)的上下端面均设有螺柱。

6.如权利要求1所述的一种用于精密装配的柔性保护夹具，其特征在于，所述夹具(8)与夹具转接板(7)为可拆卸的连接，在针对不同类型零件时，可实现快速更换。