CN111618494A - 浮动定心组装连接设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种浮动定心组装连接设备及方法，用于包括第一圆孔的第一件体以及包括第二圆孔的第二件体的圆心上下对齐连接，浮动定心组装连接设备包括固定座、浮动定位件以及弹性件。第一件体以及第二件体固定于固定座上，固定座包括中部空腔以及与中部空腔上端连通的座孔，浮动定位件设置于中部空腔，弹性件连接在固定座和浮动定位件之间，其中，浮动定位件包括锥形部，锥形部于座孔穿出后穿入于第一圆孔以及第二圆孔，用以促使所述第一圆孔与所述第二圆孔的圆心上下对齐。本发明的浮动定心组装连接设备及方法采用具有锥形部的浮动定位件的浮动定心方式，保证第一件体和第二件体同心的同时实现两者的紧密贴合，成本低且速度快。

Description

浮动定心组装连接设备及方法

技术领域

本发明涉及一种定心连接设备，具体地说，是涉及一种用于需要实现有定心连接要求的两零件的定位、组装的自动化设备。本发明还涉及一种浮动定心组装连接设备及方法。

背景技术

目前电子产品的生产组装工艺中，经常需要将两零件进行同心定位以及连接组装(连接包括焊接、螺纹连接、粘接等固结方式)。如图1所示，在保持薄片11上的圆孔111和壳体12上的圆孔121的圆心对齐的前提下，实现薄片11的下表面112和壳体12的表面122的紧密贴合，并于薄片11的四个顶角处实现对薄片11和壳体12的焊接。之后，保持壳体12固定的前提下，再于已完成焊接的薄片11和壳体12上组装入另一组件。现有技术实现该过程的定位方式采用的是视觉补偿的方式来实现薄片11的圆孔111和壳体12的圆孔 121的圆心对齐。具体过程为：先将壳体12放置于固定位置，再于放置薄片 11的位置利用相机确定薄片11的圆孔111的中心位置，相机将数据传输给控制器后控制器计算出薄片11的圆孔111的圆心和壳体12的圆孔121的圆心的偏差，再由三轴搬运模组对薄片11进行搬运至壳体12附近并进行焊接。

现有技术主要有以下两处不足：

1、视觉系统和三轴搬运模组价格相对较高，故实现该动作的成本也相对较高。

2、先需确定薄片位置再由三轴搬运薄片，该过程花费时间较长，故实现单次动作的循环时间较长，造成生产效率较低。

发明内容

针对现有技术解决零件同心定位以及组装存在的成本较高、生产率较低的问题，本发明提供一种浮动定心组装连接设备及方法，实现了有相对位置要求的零件的定位以及组装，且成本低、速度快。

为了实现上述目的，本发明的浮动定心组装连接设备用于包括第一圆孔的第一件体以及包括第二圆孔的第二件体的圆心上下对齐连接，其包括固定座、浮动定位件以及弹性件。第一件体以及第二件体固定于固定座上，固定座包括中部空腔以及与中部空腔上端连通的座孔，浮动定位件设置于中部空腔，弹性件连接在固定座和浮动定位件之间，其中，浮动定位件包括锥形部，锥形部于座孔穿出后穿入于第一圆孔以及第二圆孔，用以促使所述第一圆孔与所述第二圆孔的圆心上下对齐。

上述的浮动定心组装连接设备的一实施方式中，固定座包括上固定座和下固定座，中部空腔形成于上固定座和下固定座之间，座孔形成于上固定座。

上述的浮动定心组装连接设备的一实施方式中，上固定座包括用于支撑第一件体的上定位面及用于穿入第一圆孔的定位凸环，定位凸环形成于上定位面且设置于座孔的周缘，且定位凸环的中心轴线与锥形部的中心轴线重合。

上述的浮动定心组装连接设备的一实施方式中，座孔的中心轴线与锥形部的中心轴线重合。

上述的浮动定心组装连接设备的一实施方式中，还包括设置于下固定座上的用于将浮动定位件吸附于下固定座的磁吸件。

上述的浮动定心组装连接设备的一实施方式中，还包括复位组件，复位组件对应浮动定位件的底部设置，于复位组件工作时，浮动定位件脱离下固定座。

上述的浮动定心组装连接设备的一实施方式中，复位组件包括气缸以及与气缸连接的顶块，下固定座包括连通中部空腔的过孔，顶块通过过孔作用于浮动定位件。

上述的浮动定心组装连接设备的一实施方式中，浮动定位件呈倒T字型，锥形部形成于倒T字型的顶部。

上述的浮动定心组装连接设备的一实施方式中，浮动定位件于中部空腔具有上下移动的一行程。

本发明的浮动定心组装方法包括如下步骤：

S100，第一件体固定于固定座上，锥形部于座孔穿出后穿入第一圆孔；

S200，将第二件体穿设在锥形部上；

S300，施加向下的第一外力于第二件体，使第二件体以及浮动定位件向下运动直至第二件体与第一件体相接触，此时第一件体的第一圆孔与第二件体的第二圆孔的圆心上下对齐，施加连接工艺使第一件体与第二件体成为一整体。

上述的浮动定心组装方法的一实施例中，还包括如下步骤：

S400，施加向下的第二外力于锥形部使其向下运动，直至浮动定位件的下表面磁吸附于固定座上，此时锥形部脱离第二件体；

S500，待连接成整体的第一件体以及第二件体搬离固定座时，施加向上的第三外力使浮动定位件的下表面脱离固定座。

本发明的有益功效在于，本发明的浮动定心组装连接设备采用具有圆锥面的浮动定位件的浮动定心方式，保证第一件体和第二件体同心的同时实现两者的紧密贴合。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为薄片和壳体的结构示意图；

图2为本发明的浮动定心组装连接设备的零件爆炸图；

图3为本发明的剖视图(一)；

图4为本发明的剖视图(二)；

图5为本发明的剖视图(三)；

图6为本发明的剖视图(四)。

其中，附图标记

30：第一件体

31：第一圆孔

40：第二件体

41：第二圆孔

20：浮动定心组装连接设备

100：固定座

100a：上固定座

100b：下固定座

110：中部空腔

120：座孔

130：上定位面

140：定位凸环

150：过孔

200：浮动定位件

210：锥形部

210a：锥形面

300：弹性件

400：磁吸件

500：复位组件

510：气缸

520：顶块

530：气缸固定板

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。

说明书中针对“实施例”、“另一实施例”、“本实施例”等的引用，指的是描述的该实施例可包括特定的特征、结构或特性，但是不是每个实施例必须包含这些特定特征、结构或特性。此外，这样的表述并非指的是同一个实施例。进一步，在结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，不管有没有明确的描述，已经表明将这样的特征、结构或特性结合到其它实施例中是在本领域技术人员的知识范围内的。

在说明书及后续的权利要求书中使用了某些词汇来指称特定组件或部件，本领域普通技术的员应可理解，技术使用者或制造商可以不同的名词或术语来称呼同一个组件或部件。本说明书及后续的权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件或部件的方式，而是以组件或部件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求项中所提及的“包括”和“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。以外，“连接”一词在此包含任何直接及间接的连接手段。

需要说明的是，在本发明的描述中，如出现术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。为便于清楚说明，本文述及的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等次序用语是用于将元件、区域、部分与另一个相同或相似的元件、区域、部分区分开来，而非用以限定特定的元件、区域、部分。

本发明的浮动定心组装连接设备用于两件体的同心定位以及连接组装，其中，第二件体的第二圆孔的孔径小于第一件体的第一圆孔的孔径，本发明采用具有圆锥面的浮动定位件的浮动定心方式，保证第一件体和第二件体同心的同时实现两者的紧密贴合。

详细地，如图2以及图4所示，第一件体30包括第一圆孔31，第二件体 40包括第二圆孔41。第二件体40连接在第一件体30之上，本发明的浮动定心组装连接设备20用于将第一件体30与第二件体40同心组装连接，或者说是用于第一件体30的第一圆孔31与第二件体40的第二圆孔41的圆心上下对齐连接。本实施例中，第二圆孔41的孔径小于第一圆孔31的孔径。

本发明的浮动定心组装连接设备20包括固定座100、浮动定位件200以及弹性件300。固定座100为整个设备的支撑以及固定基础，包括中部空腔110 以及与中部空腔110上端连通的座孔120，其中，第一件体30以及第二件体 40固定于固定座100上。浮动定位件200设置于固定座100的中部空腔110 内，用以实现和保持第一件体30的第一圆孔31与第二件体40的第二圆孔41 的浮动重合定位。弹性件300连接在固定座100和浮动定位件200之间，用于提供竖直向上的力以使第二件体40始终与浮动定位件200锥形部210保持接触。

浮动定位件200通过弹性件300浮动设置于固定座100的中部空腔110，或者是说，浮动定位件200于中部空腔110具有上下浮动的一行程。浮动定位件200包括锥形部210，锥形部210于固定座100的座孔120穿出且对应穿入第一件体30的第一圆孔31以及第二件体40的第二圆孔41。本实施例中，弹性件300为对称设置的两个弹簧。

本发明将第一件体30以及第二件体40重叠设置于固定座100上，且第一件体30的第一圆孔31与第二件体40的第二圆孔41对应固定座100的座孔 120所在的位置设置，浮动定位件200的锥形部210从固定座100的座孔120 穿出并随即穿入第一圆孔31以及第二圆孔41中，使第一圆孔31以及第二圆孔41与锥形部210均保持中心轴线重合，进而，对第一件体30与第二件体 40实现了同心定位。

本实施例中，较佳地，座孔120的中心轴线与锥形部210的中心轴线设置为重合，而第一件体30同心固定于座孔120所在的位置，即第一圆孔31的中心轴线与座孔120的中心轴线重合，则锥形部210与第一件体30的第一圆孔 31在初始时即中心轴线重合。于锥形部210穿过第二件体30的第二圆孔41 时，第二圆孔41通过锥形部210的锥形面210a支撑，通过锥形面210a的浮动定心作用，第二件体40与锥形部210形成中心轴线重合，进而，第一件体 30与第二件体40实行了同心定位。

一实施例中，固定座100包括上固定座100a和下固定座100b，中部空腔 110形成于上固定座100a和下固定座100b之间，座孔120形成于上固定座100a 上。弹性件300设置于下固定座100b与浮动定位件200之间。

一实施例中，上固定座100a还包括上定位面130和定位凸环140，上定位面130形成于上固定组100a的上表面，用于放置以及固定第一件体30以及第二件体40。定位凸环140形成于上定位面130，且定位凸环140凸出设置于座孔120的周缘，定位凸环140的中心轴线与锥形部210的中心轴线重合。定位凸环140的外径与第一件体30的第一圆孔31的孔径相对应，即定位凸环 140的中心轴线与第一圆孔31的中心轴线重合。

当第一件体30通过定位凸环140定位固定于上固定面130时，由于定位凸环140中心轴线与锥形部210以及第一圆孔31的中心轴线分别重合，则第一圆孔31的中心轴线与锥形部210的中心轴线重合。

本发明中，浮动定位件200呈倒T字型，锥形部210形成于倒T字型的顶部。

本发明的浮动定心组装连接设备20的浮动定位件200具有初始位置、第一工作位置和第二工作位置，初始位置为第一件体与第二件体同心定位完成之前的工作前位置，第一工作位置为第一件体与第二件体进行同心定位以及进行连接工艺时的定位及连接用工作位置，第二工作位置为第一件体与第二件体进行连接工艺后的组装用工作位置。以下将详细进行说明。

本发明的浮动定心组装连接设备20还包括磁吸件400，磁吸件400设置于下固定座100b上，用于将浮动定位件200吸附定位于下固定座100b。本实施例中，磁吸件400设置于两个弹性件之间，其中，磁性件400提供吸附浮动定位件200的磁力大于浮动定位件200与下固定座100b接触时两个弹性件所产生弹力之和，以确保浮动定位件200可以克服弹力作用而吸附在下固定座 100b上。在其他实施例中，磁吸件400还可设置为电磁铁，本发明不以为限。磁吸件400的设置使浮动定位件200由第一工作位置转换至第二工作位置。

本发明的浮动定心组装连接设备20还包括复位组件500，复位组件500 对应浮动定位件200的底部设置，于复位组件500工作时，浮动定位件200 脱离下固定座100b。复位组件500的设置使浮动定位件200由第二工作位置回复至初始位置。

其中，复位组件500包括气缸510以及与气缸510连接的顶块520，下固定座100b包括连通中部空腔110的过孔150，气缸510的工作轴伸缩状态输出至顶块520，顶块520通过过孔150作用于位于中部空腔110的浮动定位件 200，使相接触的浮动定位件200和下固定座100b克服磁吸件400的吸引力而相分离。另，气缸510可通过气缸固定板530固定在下固定座100b上。

以及就本发明的工作过程进行详细说明。

如图3所示，于初始位置，浮动定位件200在弹性件300的作用下贴附在上固定座100a上，浮动定位件200的锥形部210穿过上固定座100a的座孔 120而伸出至固定座100a之外，此时锥形部210的轴线与定位凸环140的中心轴线重合。

如图4所示，首先，将第一件体30放置于上固定座100a的上定位面130 上，且第一件体30通过定位凸环140而定位，由于定位凸环140的中心轴线与锥形部210以及第一圆孔31的中心轴线分别重合，故此时第一件体30的第一圆孔31的中心轴线与锥形部210的轴线重合。之后将第二件体40放置于浮动定位件200的锥形部210上，第二件体40的第二圆孔41与锥形部210上的圆锥面210a相接触(结合图2)，此时，第二件体40与第一件体30于竖直方向上具有一距离。此时，浮动定位件200仍处于初始位置。

如图5所示，对第二件体40的上表面施加一个竖直向下的力F1，直至第二件体40与第一件体30相接触，即直至第二件体40的下表面与第一件体30 的内表面相贴合，第一件体30的第一圆心31与第二件体40的第二圆心41 实现圆心上下对齐。在所施加的竖直向下的力F1和弹性件300的弹性力的共同作用下，此时的浮动定位件200保持锥形部210与第二件体40贴合的同时整体沿竖直方向向下移动，于中部空腔110内，浮动定位件200的倒T字型的底部脱离上固定座100a。此时浮动定位件200位于第一工作位置。

如图6所示，外部连接设备(例如焊接设备)对第二件体40以及第一件体30进行连接(例如焊接)操作后，使第一件体30与第二件体40固结为一个整体。此时，若直接撤销施加于第二件体40上的竖直向下的力F1，则弹性件300所提供的弹力会顶起浮动定位件200，使浮动定位件200立即回复至初始位置，同时会顶起第一件体30与第二件体40固结为的整体脱离上固定座 100a的上定位面130，进而对后续组装工艺造成影响。为避免该不良影响产生，在第一件体30与第二件体40固结为整体之后，对浮动定位件200的锥形部 210的顶部施加一个竖直向下的力F2之后再撤销力F1。竖直向下的力F2使浮动定位件200整体向下运动而与第二件体40相分离，并直至与下固定座 100b接触，即使浮动定位块200由第一工作位置转换至第二工作位置，并在磁吸件400的作用下维持在该第二工作位置。

在后续的组装工艺完成且上部所有产品相关部件搬离本发明的浮动定心组装连接设备20后，如图3所示，气缸510向上伸出，促使顶块520向上运动，顶块520推动浮动定位件200竖直向上的力大于磁吸件400的吸附力，浮动定位件200竖直向上运动从而与下固定座100b分离，并在弹性件300的作用下贴附在上固定座100a上。至此，浮动定位件200回复至初始位置，本发明的浮动定心组装连接设备20的单次循环动作结束。

根据上述，本发明的浮动定心组装方法包括如下步骤：

S100，第一件体固定于固定座上，锥形部于座孔穿出后穿入第一圆孔。

S200，将第二件体穿设在锥形部上。

S300，施加向下的第一外力于第二件体，使第二件体以及浮动定位件向下运动直至第二件体与第一件体相接触，此时第一件体的第一圆孔与第二件体的第二圆孔的圆心上下对齐，施加连接工艺使第一件体与第二件体成为一整体。

以及

S400，施加向下的第二外力于锥形部使其向下运动，直至浮动定位件的下表面磁吸附于固定座上，此时锥形部脱离第二件体。

S500，待连接成整体的第一件体以及第二件体搬离固定座时，施加向上的第三外力使浮动定位件的下表面脱离固定座。

本发明采用圆锥面浮动定心方式，成本低、速度快，同时，本发明利用弹簧能在较大距离范围内提供弹力以及磁铁在较小间隙范围内提供较大吸附力的特性，实现竖直方向上提供浮动定位功能及撤销浮动定位这两种状态的切换，解决件体固结成整体后浮动定心轴对所形成整体的抬升作用造成对后续组装产生影响的问题。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种浮动定心组装连接设备，用于包括第一圆孔的第一件体以及包括第二圆孔的第二件体的圆心上下对齐连接，其特征在于，包括：

固定座，所述第一件体以及第二件体固定于所述固定座上，所述固定座包括中部空腔以及与所述中部空腔上端连通的座孔；

浮动定位件，设置于所述中部空腔；以及

弹性件，连接在所述固定座和浮动定位件之间；

其中，所述浮动定位件包括锥形部，所述锥形部于所述座孔穿出后穿入于所述第一圆孔以及第二圆孔，用以促使所述第一圆孔与所述第二圆孔的圆心上下对齐。

2.根据权利要求1所述的浮动定心组装连接设备，其特征在于，所述固定座包括上固定座和下固定座，所述中部空腔形成于所述上固定座和下固定座之间，所述座孔形成于所述上固定座。

3.根据权利要求2所述的浮动定心组装连接设备，其特征在于，所述上固定座包括用于支撑所述第一件体的上定位面及用于穿入所述第一圆孔的定位凸环，所述定位凸环形成于所述上定位面且设置于所述座孔的周缘，且所述定位凸环的中心轴线与所述锥形部的中心轴线重合。

4.根据权利要求2所述的浮动定心组装连接设备，其特征在于，还包括设置于所述下固定座上的用于将所述浮动定位件吸附于所述下固定座的磁吸件。

5.根据权利要求4所述的浮动定心组装连接设备，其特征在于，还包括复位组件，所述复位组件对应所述浮动定位件的底部设置，于所述复位组件工作时，所述浮动定位件脱离所述下固定座。

6.根据权利要求5所述的浮动定心组装连接设备，其特征在于，所述复位组件包括气缸以及与气缸连接的顶块，所述下固定座包括连通所述中部空腔的过孔，所述顶块通过所述过孔作用于所述浮动定位件。

7.根据权利要求1所述的浮动定心组装连接设备，其特征在于，所述浮动定位件呈倒T字型，所述锥形部形成于所述倒T字型的顶部。

8.根据权利要求1所述的浮动定心组装连接设备，其特征在于，所述浮动定位件于所述中部空腔具有上下移动的一行程。

9.一种浮动定心组装方法，用于权利要求1至8任一项所述的浮动定心组装连接设备的第一件体以及第二件体的圆心上下对齐连接，其特征在于，包括如下步骤：

S100，第一件体固定于固定座上，锥形部于座孔穿出后穿入第一圆孔；

S200，将第二件体穿设在锥形部上；

S300，施加向下的第一外力于第二件体，使第二件体以及浮动定位件向下运动直至第二件体与第一件体相接触，此时第一件体的第一圆孔与第二件体的第二圆孔的圆心上下对齐，施加连接工艺使第一件体与第二件体成为一整体。

10.根据权利要求9所述的浮动定心组装方法，其特征在于，还包括如下步骤：

S400，施加向下的第二外力于锥形部使其向下运动，直至浮动定位件的下表面磁吸附于固定座上，此时锥形部脱离第二件体；

S500，待连接成整体的第一件体以及第二件体搬离固定座时，施加向上的第三外力使浮动定位件的下表面脱离固定座。

Images