CN109093432A - 一种点火器微型环形零件连级抓取机构 - Google Patents

Abstract

一种点火器微型环形零件连级抓取机构，包括至少两级吸盘、分级板；一级吸盘固装在安装板的中心位置；二级吸盘内孔与一级吸盘外圆形成轴孔配合，二级吸盘向外每级吸盘的内孔均与安装在安装板上的分级板配合，壳体套装在最外侧；除一级吸盘外的每级吸盘均通过与之接触的外圆面上设置的台阶进行轴向限位；安装板上的喷嘴与每级吸盘的气孔相通，通过在每级吸盘的外端面形成负压实现吸附；安装在安装板上的汽缸用于推动除一级吸盘外其余吸盘的伸出，通过向吸盘与相邻结构件之间形成的活动行腔内通正压实现吸盘的回缩，进而能够逐级改变机构的工作吸附面积。该装置实现了同一机头完成多种尺寸环形零件拾取，设备柔性高、控制能量源单一、兼容性好，可有效减少自动设备开发中零件拾取装置的体积及数量，降低设备研制成本。

Description

一种点火器微型环形零件连级抓取机构

技术领域

本发明用于实现点火器微型环形零件拾取装配，属于火工品装配领域。

背景技术

第二代火工点火器以玻璃封接或锥形插塞作为载体，金属膜片作为发热元件，金属壳体约束点火能量输出方向，实现起爆点火。具有对电磁信号不敏感、起爆稳定等优点，被广泛应用作战略、战术导弹武器系统、运载火箭、卫星、战斗机等领域，是尾罩分离、级间分离、整流罩分离、头体分离、姿态控制、助推器分离、星箭分离等装置的启动点火元件。

长期以来，由于多品种、小批量、装配精度高等特点，火工点火器主要以手工装配为主。为适应自动化提升生产能力的需求，行业内已逐步开始研制自动装配设备。点火器自动装配过程中，环形零件较多，尺寸变化范围大，拾取设备需要安装多种不同尺寸的吸盘，造成设备体积过大。为提高火工点火器自动装配设备的柔性，急需一种能够适应不同尺寸范围的吸盘作为拾取装置。

发明内容

本发明解决的技术问题是：实现点火器自动装配过程中微型环形零件的拾取，具有尺寸分级可调、适应性广的特点，解决现行技术中拾取范围小，无法自动调节等问题。

本发明的技术解决方案是：一种点火器微型环形零件连级抓取机构，包括至少两级吸盘、分级板；

一级吸盘固装在安装板的中心位置；二级吸盘内孔与一级吸盘外圆形成轴孔配合，二级吸盘向外每级吸盘的内孔均与安装在安装板上的分级板配合，壳体套装在最外侧；除一级吸盘外的每级吸盘均通过与之接触的外圆面上设置的台阶进行轴向限位；安装板上的喷嘴与每级吸盘的气孔相通，通过在每级吸盘的外端面形成负压实现吸附；安装在安装板上的汽缸用于推动除一级吸盘外其余吸盘的伸出，通过向吸盘与相邻结构件之间形成的活动行腔内通正压实现吸盘的回缩，进而能够逐级改变机构的工作吸附面积。

进一步的，所述的一级吸盘主体为阶梯圆柱形结构；圆柱小端与安装板固连；圆柱内部设置两条气道，分别为正压气道与负压气道，正压气道与负压气道在圆柱小端内部沿轴向平行，其中负压气道穿过圆柱大端并与贯通大端端面的气孔连通；正压气道从小端端面延伸至外圆台阶面位置然后径向引出；。

进一步的，安装板与一级吸盘气孔连接部分内部具有U形孔道，将一级吸盘正压、负压两条气道分别引致安装板外沿。

进一步的，所述的二级吸盘及其向外的每级吸盘均为带有中心阶梯孔的圆柱结构，中心阶梯孔用于套装位于其内部的吸盘，中心阶梯孔的外壁均布轴向贯通气孔。

进一步的，所述的二级吸盘及其向外的每级吸盘中心阶梯孔的内圆台棱边设置倒角。

进一步的，所述的倒角应根据其所在级吸盘的重量、各级吸盘间摩擦系数及吸盘回缩行程综合确定，对于直径小于φ20mm的吸盘，为C0.2～C0.5，直径大于φ20mm的吸盘，为吸盘回缩长度尺寸的1％～5％左右；

进一步的，每级吸盘吸附面上的气孔在满足结构强度的条件下尽可能多的均布。

进一步的，从位于安装板中心的一级吸盘开始，从内之外，吸盘上的气孔直径逐渐变大。

进一步的，所述的分级板为薄壁圆柱筒形结构，一端与安装板连接，另一端设置外圆台阶；其中薄壁圆筒内部具有轴向非贯穿性孔道，外圆台阶面位置具有径向出气孔，将气体引出。

进一步的，壳体与分级板之间、一级吸盘与分级板之间形成的两个型腔被作为负压缓冲区，弥补零件配合间隙导致的气体泄露。

进一步的，所述的壳体、二级吸盘、三级吸盘、分级板均使用四氟乙烯材料制作，一级吸盘及安装板使用航空铝合金制造，配合面均需涂覆精密仪表脂，保证各级吸盘能够顺畅伸缩。

进一步的，每级汽缸均安装在安装板与分级板间空腔上，共两组，成对称分布。

进一步的，所述的汽缸使用航空铝合金制造，耐压强度需高于1Mpa，产生推力不小于60N。

本发明与现有技术相比的优点在于：一种组合式多级吸盘，可以按一定数量规模排列组合成不同直径的吸盘，适应不同直径环形零件的拾取需求；除第一级外每级均具备伸缩功能，可降低非使用级在深孔环境下的干涉，具有较高的适应性。

1)单个机头便可实现了多种尺寸范围环形零件的拾取，在装配零件种类较多，尺寸范围较大的情况下能够最大限度的降低设备种类及数量；

2)具有分级收缩结构，可组合成不同的吸附面，不同层级吸盘可进行组合，构建出不同尺寸，不同平面形状的吸附面，具备较高的适应性；

3)全机使用气体作为控制源，控制能量源单一，满足防爆环境下使用要求；

4)充分利用零部件工艺性特征，降低了装置复杂程度，利用各级吸盘锐边倒角作为初始充压通道，有效保证了装置可靠性；

附图说明

图1为本发明一二级气缸结构示意图；

图2为本发明一级吸盘气道示意图；

图3为本发明二级吸盘气道示意图；

图4为本发明三级吸盘气道示意图；

图5a-5c为本发明连级抓取机构结构示意图；

图6为本发明分级板示意图。

具体实施方式

本发明通过各级吸盘内部气道构成气动活塞结构，各级吸盘均可实现伸缩，构成不同直径的吸盘组合，实现了单个机头拾取多种尺寸范围的环形零件。

一级吸盘6固装在安装板7的中心位置；二级吸盘(5)内孔与一级吸盘(6)外圆形成轴孔配合，二级吸盘向外每级吸盘的内孔均与安装在安装板7上的分级板10配合，壳体1套装在最外侧；除一级吸盘6外的每级吸盘均通过与之接触的外圆面上设置的台阶进行轴向限位；安装板7上的喷嘴与每级吸盘的气孔相通，通过在每级吸盘的外端面形成负压实现吸附；安装在安装板上的汽缸用于推动除一级吸盘外其余吸盘的伸出，通过向吸盘与相邻结构件之间形成的活动行腔内通正压实现吸盘的回缩，进而能够逐级改变机构的工作吸附面积。

下面结合附图说明对本发明结构和工作原理作进一步描述：本例中给出的为三级吸盘的结构形式。

按图2所示，一级吸盘6具有两条气道，负压气道从安装端贯通至吸附端环形槽后通过12个均布小孔(直径0.5mm)与吸盘面连通，正压气道从安装端贯通至外圆台阶面根部后引出；

按图3所示二级吸盘5内圆台棱边具有C0.5倒角，12个直径为0.5mm的小孔轴向贯通；

按图4所示三级吸盘5内圆台阶棱边具有C0.5倒角，12个直径为0.5mm的小孔轴向贯通；

按图5所示，一级吸盘6通过螺钉9固定在安装板7中心位置，接触面使用环氧密封胶密封，保持一级吸盘6气孔道与安装板7内部气孔连通，一级吸盘6负压气道经安装板7内部孔道与5号气嘴15连通，将负压贯通至一级吸盘6吸附面；

按图5所示，二级吸盘5内孔与一级吸盘6外圆形成轴孔配合，一级吸盘6外圆台阶对二级吸盘5轴向限位，6号气嘴14将压缩空气经一级吸盘6正压通道通入二级吸盘5内圆台与一级吸盘6外圆构成的活塞型腔，推动二级吸盘5回缩，二级吸盘5内圆台棱边C0.5倒角与一级吸盘6圆台面形成微三角型腔，避免气体封闭在一级吸盘6正压通道；

按图5所示，分级板10固定在安装板7上，接触面使用环氧密封胶密封，三级吸盘4内孔与分级板10配合，外圆与壳体1配合，分级板10外圆台阶对三级吸盘4限位；

按图5所示，3号气嘴11、4号气嘴13依靠螺纹固定在安装板7上，3号气嘴11与4号气嘴13依靠安装板7上的内部孔道连通，3号气嘴11、4号气嘴13通入压缩空气经分级板10内部气道通入二级吸盘5外圆面与三级吸盘4内圆面形成的活塞型腔，推动三级吸盘回缩；

按图5所示，三级吸盘5内圆台阶棱边C0.5倒角与分级板10圆台面构成三角型腔，避免气体封闭在分级板10气道内；

按图1所示，活塞杆3外圆面与缸体2内圆面配合形成活塞腔体，气嘴1通过螺纹与缸体2连接，压缩空气通过气嘴1通入活塞型腔，推动活塞杆3伸出；

按图5所示，一级气缸2、二级气缸3安装在安装板7与分级板10间空腔上，共两组，成对称分布，一级气缸2工作推动二级吸盘5伸出，二级气缸3工作推动三级吸盘4伸出；

按图5所示，1号气嘴8安装于安装板7上，与一级吸盘6和二级吸盘5形成的活动型腔连通，2号气嘴12安装于安装板7上，与分级板10和三级吸盘4形成的活动型腔连通；

按图6所示分级板10内壁具有轴向非贯通的孔道，外圆台阶面位置根部具有径向出气孔，将正压空气通入三级吸盘4活塞型腔。

按图5所示，负压通过1号气嘴8通入一级吸盘6和二级吸盘5形成的活动型腔，通过二级吸盘5上的小孔传递到吸附面，产生二级吸盘吸力；

按图5所示，负压通过2号气嘴12通入分级板10和三级吸盘4形成的活动型腔，通过三级吸盘4上的小孔传递到吸附面，产生三级吸盘吸力；

壳体1、一级吸盘6、分级板10形成的两个型腔被作为负压缓冲区，弥补零件配合间隙导致的气体泄露；

壳体1、二级吸盘5、三级吸盘4、分级板10均使用四氟乙烯材料制作，配合面均需涂覆特12精密仪表脂；

一级气缸2、二级气缸3使用航空铝合金7075制造，耐压强度高于1Mpa，产生推力不小于60N。

本发明工作原理是：

按图5所示，5号气嘴15通入负压，通过安装板7内部孔道和一级吸盘6内部负压通道将负压传递到一级吸盘6吸附面，一级吸盘6工作吸取零件；

按图5所示，当一级吸盘6工作面吸附面积不满足要求时，二级气缸3工作，推动二级吸盘5伸出，与一级吸盘6吸附面组成更大的吸附面，1号气嘴8通入负压，二级吸盘5、分级板10和一级吸盘6组成的型腔和二级吸盘5均布的12个小孔将负压传到二级吸盘5吸附面；

按图5所示，6号气嘴14通入压缩空气，通过安装板7和一级吸盘6的正压气道将气压传递到二级吸盘5与一级吸盘6形成的活塞型腔，推动二级吸盘5回缩；

按图5所示，2号气嘴12通入负压，分级板10、壳体1、三级吸盘5组成的型腔和三级吸盘5均布的12各小孔将负压传递到三级吸盘5吸附面；

按图5所示，当一级吸盘6、二级吸盘5组合吸附面面积仍然不满足要求时，一级气缸2工作，推动三级吸盘5伸出，与一级吸盘6和二级吸盘5组成更大的吸附面；

按图5所示，3号气嘴11与4号气嘴13同时通入压缩空气，通过安装板7和分级板10正压气道将气压传递到三级吸盘5和分级板10形成的活塞型腔，推动三级吸盘5回缩；

按图5所示，通过1号气嘴8、2号气嘴12、5号气嘴15通入负压，3号气嘴11、4号气嘴13、6号气嘴14通入正压，配合一级气缸2、二级气缸3做功，实现三级吸附界面的组合。

该装置实现了同一机头完成多种尺寸环形零件拾取，设备柔性高、控制能量源单一、兼容性好，可有效减少自动设备开发中零件拾取装置的体积及数量，降低设备研制成本。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (13)

1.一种点火器微型环形零件连级抓取机构，其特征在于包括至少两级吸盘、分级板(10)；

一级吸盘(6)固装在安装板(7)的中心位置；二级吸盘(5)内孔与一级吸盘(6)外圆形成轴孔配合，二级吸盘向外每级吸盘的内孔均与安装在安装板(7)上的分级板(10)配合，壳体(1)套装在最外侧；除一级吸盘(6)外的每级吸盘均通过与之接触的外圆面上设置的台阶进行轴向限位；安装板(7)上的喷嘴与每级吸盘的气孔相通，通过在每级吸盘的外端面形成负压实现吸附；安装在安装板上的汽缸用于推动除一级吸盘外其余吸盘的伸出，通过向吸盘与相邻结构件之间形成的活动行腔内通正压实现吸盘的回缩，进而能够逐级改变机构的工作吸附面积。

2.根据权利要求1所述的机构，其特征在于：所述的一级吸盘(6)主体为阶梯圆柱形结构；圆柱小端与安装板(7)固连；圆柱内部设置两条气道，分别为正压气道与负压气道，正压气道与负压气道在圆柱小端内部沿轴向平行，其中负压气道穿过圆柱大端并与贯通大端端面的气孔连通；正压气道从小端端面延伸至外圆台阶面位置然后径向引出。

3.根据权利要求2所述的机构，其特征在于：安装板(7)与一级吸盘(6)气孔连接部分内部具有U形孔道，将一级吸盘正压、负压两条气道分别引致安装板(7)外沿。

4.根据权利要求1所述的机构，其特征在于：所述的二级吸盘(5)及其向外的每级吸盘均为带有中心阶梯孔的圆柱结构，中心阶梯孔用于套装位于其内部的吸盘，中心阶梯孔的外壁均布轴向贯通气孔。

5.根据权利要求4所述的机构，其特征在于：所述的二级吸盘(5)及其向外的每级吸盘中心阶梯孔的内圆台棱边设置倒角。

6.根据权利要求5所述的机构，其特征在于：所述的倒角应根据其所在级吸盘的重量、各级吸盘间摩擦系数及吸盘回缩行程综合确定，对于直径小于φ20mm的吸盘，为C0.2～C0.5，直径大于φ20mm的吸盘，为吸盘回缩长度尺寸的1％～5％左右。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的机构，其特征在于：每级吸盘吸附面上的气孔在满足结构强度的条件下尽可能多的均布。

8.根据权利要求1或2或3或4所述的机构，其特征在于：从位于安装板中心的一级吸盘开始，从内之外，吸盘上的气孔直径逐渐变大。

9.根据权利要求1或2或3或4所述的机构，其特征在于：所述的分级板(10)为薄壁圆柱筒形结构，一端与安装板(7)连接，另一端设置外圆台阶；其中薄壁圆筒内部具有轴向非贯穿性孔道，外圆台阶面位置具有径向出气孔，将气体引出。

10.根据权利要求1所述的机构，其特征在于：壳体(1)与分级板(10)之间、一级吸盘(6)与分级板(10)之间形成的两个型腔被作为负压缓冲区，弥补零件配合间隙导致的气体泄露。

11.根据权利要求1所述的机构，其特征在于：所述的壳体(1)、二级吸盘(5)、三级吸盘(4)、分级板(10)均使用四氟乙烯材料制作，一级吸盘及安装板使用航空铝合金制造，配合面均需涂覆精密仪表脂，保证各级吸盘能够顺畅伸缩。

12.根据权利要求1所述的机构，其特征在于：每级汽缸均安装在安装板(7)与分级板(10)间空腔上，共两组，成对称分布。

13.根据权利要求1或12所述的机构，其特征在于：所述的汽缸使用航空铝合金制造，耐压强度需高于1Mpa，产生推力不小于60N。