CN112719857B - 一种用于拉力连杆装配的装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种用于拉力连杆装配的装置，包括底座，以及垂直设置于底座上的立柱；所述底座上包括有用以承载拉力连杆的载台；与载台上的拉力连杆对应配置的转换机构，该转换机构位于立柱上且可沿立柱上下移动；转换机构包括有：与立柱结合固定的主体，以及通过一转轴连接固定在主体上的呈V型结构的支架；转轴的轴线垂直于转换机构的移动方向；支架包括两个支臂，一个支臂的端部包括有用以将轴承压装入拉力连杆上的轴承孔的压接件；另一个支臂上包括有用以带动螺母旋转进行定力矩拧紧的力矩螺丝刀；转换机构还包括有用以驱动支架绕所述转轴转动的驱动装置，驱动装置被配置为可使压接件以及力矩螺丝刀之一与载台上的拉力连杆对应。

Description

一种用于拉力连杆装配的装置

技术领域

本发明涉及零件装配技术领域。更具体地，涉及一种用于拉力连杆装配的装置。

背景技术

连杆机构是指由若干刚性构件用低副联接而成的机构，其特征是有一作平面运动的构件，称为连杆。连杆机构又称为低副机构，其应用十分广泛，从日常的生产生活机械例如内燃机、搅拌机、输送机、椭圆仪、机械手爪、牛头刨床、开窗、车门、机器人、折叠伞，到高档的航空航天精密仪器例如导航仪、太阳能折叠板、探测仪器手爪、舱体机械手等，都能看到连杆机构的巧妙应用。拉力连杆是指在机构运行过程中，杆件主要是受拉力作用，对于细长杆件来说，受拉力比受压力时具有更好的稳定性。拉力连杆最小单位是两根杆件相连接，连杆的相对运动精度取决于其连接方式，连杆铰链间隙很大程度上影响连杆运动精度，在较为重要的场所中，所用连杆机构必须有较好的运动精度，因此其连接方式也变成了轴承—连接轴的形式。此类连接形式有较明显的优势，其一是轴承的摩擦系数小，连杆相对转动更顺滑，运动误差更小；其二是机构长期工作时对连杆的磨损相对铰链来说更小，磨损的轴承便于更换；其三是引入轴承标准件，使得连杆机构具有更好的互换性。

在航空航天等高精尖技术领域中应用的拉力连杆机构，对连杆的运动精度、装配精度具有较高的要求，此类连杆的装配质量对于机构功能实现的影响很大，而且人工装配劳动强度大效率低，随着机电一体化的不断发展，如何设计一种拉力连杆装配设备，具有重要的意义。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种用于拉力连杆装配的装置以解决现有的连杆机构在装配时，装配精度较低，装配质量差以及装配效率低的问题。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明提供一种用于拉力连杆装配的装置，包括：

底座，以及

垂直设置于底座上的立柱；

所述底座上包括有用以承载拉力连杆的载台；

与载台上的拉力连杆对应配置的转换机构，该转换机构位于立柱上且可沿立柱上下移动；

所述转换机构包括有：

与所述立柱结合固定的主体，以及通过一转轴连接固定在主体上的呈V型结构的支架；所述转轴的轴线垂直于所述转换机构的移动方向；

所述支架包括两个支臂，一个支臂的端部包括有用以将轴承压装入拉力连杆上的轴承孔的压接件；另一个支臂上包括有用以带动螺母旋转进行定力矩拧紧的力矩螺丝刀；

所述转换机构还包括有用以驱动支架绕所述转轴转动的驱动装置，所述驱动装置被配置为可使压接件以及力矩螺丝刀之一与载台上的拉力连杆对应。

此外，优选地方案是，所述转换机构还包括有由主体向外延伸出的固定架，所述固定架上配置有气缸，所述气缸的缸杆端部与所述支架两个支臂中的任意一个支臂铰接固定。

此外，优选地方案是，所述压接件包括有：

压接气缸；

套设在压接气缸缸杆上的卡爪台；以及

套设在压接气缸缸杆上的弹性件；弹性件被固定于压接气缸缸体的底面与卡爪台的顶面之间；

所述卡爪台的中心包括有贯穿所述卡爪台的镂空，所述压接气缸的缸杆端部穿过所述镂空，并由卡爪台的下端面暴露出，所述卡爪台的下端面的內缘包括有若干用以夹持轴承的卡爪，任意两卡爪形成的夹角均相同。

此外，优选地方案是，所述卡爪包括具有容纳腔的块体，位于容纳腔内的压簧以及与压簧一端抵接的钢珠，所述钢珠的部分表面由所述块体的内侧面暴露出。

此外，优选地方案是，所述卡爪还包括有用以调整卡爪夹持轴承力度的调整螺栓，所述调整螺栓位于所述压簧的背离块体内侧面的一侧，该调整螺栓螺接于所述块体上，调整螺栓的一端位于容纳腔内并与压簧抵接。

此外，优选地方案是，所述载台与底座之间包括有在水平面上沿X方向设置的第一驱动副，以及配置于第一驱动副移动部上的沿Y方向设置的第二驱动副；所述载台与第二驱动副的移动部结合固定；所述第一驱动副以及第二驱动副可驱动载台在水平面上沿X方向以及Y方向移动以调整拉力连杆的位置。

此外，优选地方案是，所述装置还包括有位于载台上的用以固定拉力连杆的夹具；所述夹具包括：

与载台结合固定的基板，基板上包括有容纳拉力连杆的夹持槽，以及

对称穿设于夹持槽两对侧壁上用于夹紧拉力连杆的夹紧杆。

此外，优选地方案是，所述装置还包括有用以将轴承与拉力连杆上的轴承孔对准的视觉对位装置，所述视觉对位装置的对位镜头位于载台与转换机构之间。

此外，优选地方案是，当所述压接件处于与拉力连杆对应配合状态时，所述力矩螺丝刀处于非与拉力连杆对应配合状态，压接件可将轴承压装入拉力连杆上的轴承孔；当所述力矩螺丝刀处于与拉力连杆对应配合状态时，所述压接件处于非与拉力连杆对应配合状态，力矩螺丝刀可对用于拉力连杆上的螺母进行定力矩拧紧。

此外，优选地方案是，所述支架上包括有用以驱动所述力矩螺丝刀旋转的驱动电机。

本发明的用于拉力连杆装配的装置的有益效果为：

本发明通过支架上的压接件与力矩螺丝刀的配合，将拉力连杆装配过程连续化，将轴承精准压配入轴承孔，压配后通过力矩螺丝刀自动拧紧螺母，减少多个装配工序环节中的装配误差，精度和效率都有了较大的提升，且本用于拉力连杆装配的装置结构简单，设计合理、使用方便。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的压接件的结构示意图。

图3是本发明的拉力连杆的装配示意图。

图4是本发明的压接件处于与拉力连杆对应配合状态时示意图。

图5是本发明的力矩螺丝刀处于与拉力连杆对应配合状态时示意图。

图6是本发明的夹具的结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了解决现有连杆机构在装配时，装配精度较低，装配质量差以及装配效率低的问题。本发明提供一种用于拉力连杆装配的装置，结合图1至图6所示，具体地所述用于拉力连杆装配的装置包括：

底座1，以及

垂直设置于底座1上的立柱2；

所述底座1上包括有用以承载拉力连杆的载台3；

与载台3上的拉力连杆对应配置的转换机构4，该转换机构4位于立柱2上且可沿立柱2上下移动；

所述转换机构4包括有：

与所述立柱2结合固定的主体，以及通过一转轴连接固定在主体上的呈V型结构的支架；所述转轴的轴线垂直于所述转换机构4的移动方向；

所述支架包括两个支臂，一个支臂的端部包括有用以将轴承压装入拉力连杆上的轴承孔的压接件5；另一个支臂上包括有用以带动螺母旋转进行定力矩拧紧的力矩螺丝刀6；

所述转换机构4还包括有用以驱动支架绕所述转轴转动的驱动装置7，所述驱动装置7被配置为可使压接件5以及力矩螺丝刀6之一与载台3上的拉力连杆对应。

拉力连杆的装配过程主要有：轴承对位、压装轴承、装入连接轴、施加预紧力。目前，对于拉力连杆中的轴承部件来说，在压装进入轴承孔时，一般采用手动压装，这种操作不仅费时费力、压装效率低、压装准确度不高，而且装配不当将导致轴承孔壁破损变形，同轴度不达标，严重时零件报废，虽然现在有一些顶杆压入设备，但这类设备一般还是依靠手动操作，需要人手一个一个将轴承进行手动放到轴承孔，效率依然比较低，待轴承压入后，还需要人工拧紧连接轴螺母，其施加的预紧力不精准不统一，降低了装配的可靠性。本发明为了解决以上问题，将夹持动作、对准动作、压装动作、预紧动作连续化，减少因装配过程中的操作不连续而引入的误差，提高装配精度、装配质量和装配效率，减少人工劳动量，通过支架上的压接件5与力矩螺丝刀6的配合，将拉力连杆装配过程连续化，将轴承精准压配入轴承孔，压配后通过力矩螺丝刀6自动拧紧螺母，减少多个装配工序环节中的装配误差，精度和效率都有了较大的提升，且本用于拉力连杆装配的装置结构简单，设计合理，使用方便。

对于转换机构4，具体的，所述立柱2上包括有沿竖直方向设置的直线导轨26，所述转换机构4包括有与直线导轨26的移动部结合固定的的主体，上端与主体铰接用以将轴承压装入拉力连杆上的轴承孔的压接件5，以及上端与主体铰接的用以带动螺母旋转进行定力矩拧紧的力矩螺丝刀6，压接件5与力矩螺丝刀6均可绕Y轴旋转；转换机构4还包括有用以驱动压接件5与力矩螺丝刀6绕Y轴旋转并可使压接件5与力矩螺丝刀6固定于竖直方向的驱动装置7，在力矩螺丝刀6的左侧和压接件5的右侧设置有限位凸柱，用以限制其转动的角度。

需要说明的是，参照图3所示，装配好的拉力连杆结构包括拉力杆21、螺母22、垫片23、轴承24以及连接轴25，拉力杆通过连接轴25与下一根连杆连接，这里为了便于介绍，省去通过连接轴配合的下一根杆件。

在一种实施方式中，所述转换机构4还包括有由主体向外延伸出的固定架，所述固定架上配置有气缸，所述气缸的缸杆端部与所述支架两个支臂中的任意一个支臂铰接固定。本发明将压装、拧紧一体化，参照图5所示，图5为拧紧模式，力矩螺丝刀6处于竖直状态，对下方的螺母进行定力矩拧紧；参照图4所示，图4为压装模式，压接件5处于竖直状态，夹持轴承并压入拉力连杆上的轴承孔内；两种模式之间通过气缸进行切换。具体的，例如当气缸的缸杆端部与设置有压接件5的支臂铰接时，气缸充气，缸杆外伸，将压接件5推向竖直处于与拉力连杆对应配合状态，此时装置处于压装模式，可将轴承压装入拉力连杆上的轴承孔。当气缸放气，缸杆缩回，将力矩螺丝刀6拉向竖直处于与拉力连杆对应配合状态，此时装置处于拧紧模式，可以带动螺母旋转进行定力矩拧紧。所述的力矩螺丝刀6、压接件5以及气缸组成的转换机构4通过立柱2导轨传递装配力至立柱2，夹具16通过载台3传递装配力至立柱2，使之组成L型组合，将装配力转化为立柱2内力，更有利于轴承的压装。

参照图2所示，在一种实施方式中，所述压接件5包括有：压接气缸8；套设在压接气缸8缸杆上的卡爪台9；以及套设在压接气缸8缸杆上的弹性件10；弹性件10被固定于压接气缸8缸体的底面与卡爪台9的顶面之间；所述卡爪台9的中心包括有贯穿所述卡爪台9的镂空，所述压接气缸8的缸杆端部穿过所述镂空，并由卡爪台9的下端面暴露出，所述卡爪台9的下端面的內缘包括有若干用以夹持轴承的卡爪，任意两卡爪形成的夹角均相同。所述的压接件5可通过驱动压接气缸8的缸杆使缸杆端部从卡爪台9的下端面突出实现将卡爪11夹持好的轴承推入轴承孔内压配，对于卡爪台9上卡爪的数量及分布，可以是三个卡爪11两两之间呈120°均匀布置于卡爪台9上，用以夹持住轴承外圈。

为了防止轴承在被夹持过程中会留下划痕，所述卡爪11包括具有容纳腔的块体12，位于容纳腔内的压簧13以及与压簧13一端抵接的钢珠14，所述钢珠14的部分表面由所述块体12的内侧面暴露出。在夹持的状态下，此类设计更便于视觉对位装置20将轴承孔和轴承外壁进行对位调整；同时通过钢珠14与轴承的外径表面接触夹持轴承而不对轴承外径表面造成划痕损伤。在压配轴承时，缸杆的端部顶出轴承后，在压簧13的回弹力作用下，块体12内的钢珠14恢复原位置。

另外，在其他实施方式中，所述卡爪11还包括有用以调整卡爪11夹持轴承力度的调整螺栓15，所述调整螺栓15位于所述压簧13的背离块体12内侧面的一侧，该调整螺栓15螺接于所述块体12上，调整螺栓15的一端位于容纳腔内并与压簧13抵接。通过拧动螺栓调整其位于容纳腔内的长度进而调整压簧13的压缩量来调整卡爪11夹持轴承时的松紧度。

在一种实施方式中，所述载台3与底座1之间包括有在水平面上沿X方向设置的第一驱动副，以及配置于第一驱动副移动部上的沿Y方向设置的第二驱动副；所述载台3与第二驱动副的移动部结合固定；所述第一驱动副以及第二驱动副可驱动载台3在水平面上沿X方向以及Y方向移动以调整拉力连杆的位置。其优势在于，通过控制第一驱动副与第二驱动副带动载台3在X方向以及Y方向上移动用以微调整拉力连杆的位置，使夹持在卡爪11内的轴承与拉力连杆上的轴承孔对位更准确。

参照图6所示，结合图示结构，所述装置还包括有位于载台3上的用以固定拉力连杆的夹具16；所述夹具16包括：与载台3结合固定的基板17，基板17上包括有容纳拉力连杆的夹持槽18，以及对称穿设于夹持槽18两对侧壁上用于夹紧拉力连杆的夹紧杆19。进一步的，在夹紧杆19外圈设有螺纹，夹紧杆19穿过夹持槽18的侧壁顶住拉力连杆，通过拧动夹紧杆19，实现对拉力连杆的定位夹紧功能。夹紧杆19的端部以及夹持槽18的端部均设有压紧结构，通过旋转夹紧杆19可实现对拉力连杆正反两种状态夹紧。并且在夹持槽18的两端包括有和拉力连杆的两端匹配的V型缺口，V型缺口能够辅助夹紧杆19将拉力连杆夹紧定位更牢固。

在一种实施方式中，如图1所示，所述装置还包括有用以将轴承与拉力连杆上的轴承孔对准的视觉对位装置20，所述视觉对位装置20的对位镜头位于载台3与转换机构4之间。其优势在于，利用视觉对位装置20的对位镜头实现轴承与拉力连杆上的轴承孔之间的更准确的对位，能够有效的降低装配过程中的误差。

在一种实施过程中，当所述压接件5处于与拉力连杆对应配合状态时，所述力矩螺丝刀6处于非与拉力连杆对应配合状态，压接件5可将轴承压装入拉力连杆上的轴承孔；当所述力矩螺丝刀6处于与拉力连杆对应配合状态时，所述压接件5处于非与拉力连杆对应配合状态，力矩螺丝刀6可对用于拉力连杆上的螺母进行定力矩拧紧。也就是说处于竖直状态下的压接件5完成轴承压装工作后，转换为力矩螺丝刀6处于竖直状态对拉力连杆进行螺母拧紧操作，实现依次连续的完成拉力连杆的装配操作，减小装配过程中的误差提高产品质量。

在一种实施方式中，所述支架上包括有用以驱动所述力矩螺丝刀6旋转的驱动电机。通过驱动电机的驱动，所述力矩螺丝刀6带动螺母旋转，本领域技术人员可以理解的是，可以按照预先设定的扭力值大小对螺母施加预紧力将连接轴与螺母配合拧紧，实现装配预紧力的统一。

在一种具体的实施过程中，参照图1-图6所示，在所述装置开启准备阶段，将待装的拉力连杆构件装入夹具16中并夹紧，保证载台3移动时工件不晃动；然后将装有轴承的连接轴25手动放入卡爪11中卡紧，启动所述装置，气缸充气，转为压装模式，当压接件5竖直后，视觉对位装置20将连接轴25上的轴承与下方夹具16上的拉力连杆构件的轴承孔对准，对准后压接件5下移，压接气缸8的缸杆伸出，将连接轴25上的轴承顶入轴承孔，气缸排气，压接件5回归原位；暂停所述装置，将夹具16松开，翻转拉力连杆，再次调节夹具16夹紧拉力连杆；将轴承24手动放入卡爪11中卡紧，所述装置运行下一步，气缸充气，再次转为压装模式，压接件5竖直后，视觉对位装置20将轴承24与下方轴承孔对准，对准后压接件5下移，压接气缸8的缸杆伸出，将轴承24顶入轴承孔，气缸排气，压接件5回归原位，力矩螺丝刀6竖直与拉力连杆对应，在已经装配好的轴承24上放置垫片23，在力矩螺丝刀6上配置螺母22，所述装置运行下一步，按照设定的扭力值大小对螺母22施加预紧力，拧紧结束后，暂停所述装置，从夹具16中取出装配好的拉力连杆，进行下一组拉力连杆压配。

本发明提供的一种用于拉力连杆装配的装置将夹持动作、对准动作、压装动作、预紧动作连续化，减少因装配过程不连续而引入的误差，提高装配效率，减少人工劳动量，尤其是实现了拉力连杆高精度装配和高质量装配。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种用于拉力连杆装配的装配方法，其特征在于，包括：用于拉力连杆装配的装置；该装置包括：

底座，以及

垂直设置于底座上的立柱；

所述底座上包括有用以承载拉力连杆的载台；

与载台上的拉力连杆对应配置的转换机构，该转换机构位于立柱上且可沿立柱上下移动；

所述转换机构包括有：

与所述立柱结合固定的主体，以及通过一转轴连接固定在主体上的呈V型结构的支架；所述转轴的轴线垂直于所述转换机构的移动方向；

所述支架包括两个支臂，一个支臂的端部包括有用以将轴承压装入拉力连杆上的轴承孔的压接件；另一个支臂上包括有用以带动螺母旋转进行定力矩拧紧的力矩螺丝刀；

所述转换机构还包括有用以驱动支架绕所述转轴转动的驱动装置，所述驱动装置被配置为可使压接件以及力矩螺丝刀之一与载台上的拉力连杆对应；

所述压接件包括有：

压接气缸；

套设在压接气缸缸杆上的卡爪台；以及

套设在压接气缸缸杆上的弹性件；弹性件被固定于压接气缸缸体的底面与卡爪台的顶面之间；

所述卡爪台的中心包括有贯穿所述卡爪台的镂空，所述压接气缸的缸杆端部穿过所述镂空，并由卡爪台的下端面暴露出，所述卡爪台的下端面的內缘包括有若干用以夹持轴承的卡爪，任意两卡爪形成的夹角均相同；

所述装配方法包括：

将待装的拉力连杆构件装入夹具中并夹紧，保证载台移动时工件不晃动；然后将装有轴承的连接轴手动放入卡爪中卡紧，启动所述装置，气缸充气，转为压装模式，当压接件竖直后，视觉对位装置将连接轴上的轴承与下方夹具上的拉力连杆构件的轴承孔对准，对准后压接件下移，压接气缸的缸杆伸出，将连接轴上的轴承顶入轴承孔，气缸排气，压接件回归原位；暂停所述装置，将夹具松开，翻转拉力连杆，再次调节夹具夹紧拉力连杆；将轴承手动放入卡爪中卡紧，所述装置运行下一步，气缸充气，再次转为压装模式，压接件竖直后，视觉对位装置将轴承与下方轴承孔对准，对准后压接件下移，压接气缸的缸杆伸出，将轴承顶入轴承孔，气缸排气，压接件回归原位，力矩螺丝刀竖直与拉力连杆对应，在已经装配好的轴承上放置垫片，在力矩螺丝刀上配置螺母，所述装置运行下一步，按照设定的扭力值大小对螺母施加预紧力，拧紧结束后，暂停所述装置，从夹具中取出装配好的拉力连杆，进行下一组拉力连杆压配。

2.根据权利要求1所述的用于拉力连杆装配的装配方法，其特征在于，所述转换机构还包括有由主体向外延伸出的固定架，所述固定架上配置有气缸，所述气缸的缸杆端部与所述支架两个支臂中的任意一个支臂铰接固定。

3.根据权利要求1所述的用于拉力连杆装配的装配方法，其特征在于，所述卡爪包括具有容纳腔的块体，位于容纳腔内的压簧以及与压簧一端抵接的钢珠，所述钢珠的部分表面由所述块体的内侧面暴露出。

4.根据权利要求3所述的用于拉力连杆装配的装配方法，其特征在于，所述卡爪还包括有用以调整卡爪夹持轴承力度的调整螺栓，所述调整螺栓位于所述压簧的背离块体内侧面的一侧，该调整螺栓螺接于所述块体上，调整螺栓的一端位于容纳腔内并与压簧抵接。

5.根据权利要求1所述的用于拉力连杆装配的装配方法，其特征在于，所述载台与底座之间包括有在水平面上沿X方向设置的第一驱动副，以及配置于第一驱动副移动部上的沿Y方向设置的第二驱动副；所述载台与第二驱动副的移动部结合固定；所述第一驱动副以及第二驱动副可驱动载台在水平面上沿X方向以及Y方向移动以调整拉力连杆的位置。

6.根据权利要求1所述的用于拉力连杆装配的装配方法，其特征在于，所述装置还包括有位于载台上的用以固定拉力连杆的夹具；所述夹具包括：

与载台结合固定的基板，基板上包括有容纳拉力连杆的夹持槽，以及

对称穿设于夹持槽两对侧壁上用于夹紧拉力连杆的夹紧杆。

7.根据权利要求1所述的用于拉力连杆装配的装配方法，其特征在于，所述装置还包括有用以将轴承与拉力连杆上的轴承孔对准的视觉对位装置，所述视觉对位装置的对位镜头位于载台与转换机构之间。

8.根据权利要求1所述的用于拉力连杆装配的装配方法，其特征在于，当所述压接件处于与拉力连杆对应配合状态时，所述力矩螺丝刀处于非与拉力连杆对应配合状态，压接件可将轴承压装入拉力连杆上的轴承孔；当所述力矩螺丝刀处于与拉力连杆对应配合状态时，所述压接件处于非与拉力连杆对应配合状态，力矩螺丝刀可对用于拉力连杆上的螺母进行定力矩拧紧。

9.根据权利要求1所述的用于拉力连杆装配的装配方法，其特征在于，所述支架上包括有用以驱动所述力矩螺丝刀旋转的驱动电机。

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