CN114030007A - 一种平衡装置及装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种平衡装置及装配方法，涉及机械装配技术领域，所述平衡装置包括：驱动结构、传动结构、支撑结构和控制单元；其中，传动结构分别连接驱动结构和支撑结构，通过传动结构，驱动结构能够带动支撑结构沿竖直方向移动；支撑结构包括支撑面，支撑面上设置有压力传感器，支撑面用于放置待装配产品工装；控制单元用于获取压力传感器所检测的压力信号，根据压力信号向驱动结构输入控制信号，使驱动结构驱动传动结构运动，支撑结构向上或向下移动。本发明的方案能够实现使用人力轻松调整待装配产品工装的位置，并保持位置自平衡。

Description

一种平衡装置及装配方法

技术领域

本发明属于机械装配技术领域，尤其是涉及一种平衡装置及装配方法。

背景技术

目前大、中型产品在装配过程中，多采用固定式支撑装置，以及使用航车或者机械臂进行位姿调整。然而，使用航车调整装配产品工装位姿存在手工调整精确性差和危险度高的问题；使用机械臂调整装配产品工装存在过程复杂和效率低的问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种平衡装置及装配方法，从而解决现有技术中大中型产品装配时依靠航车或机械臂调整位姿存在精准性差、危险度高、调整复杂以及效率低的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种平衡装置，包括：驱动结构、传动结构、支撑结构和控制单元；

其中，所述传动结构分别连接所述驱动结构和所述支撑结构，通过所述传动结构，所述驱动结构能够带动所述支撑结构沿竖直方向移动；

所述支撑结构包括支撑面，所述支撑面上设置有压力传感器，所述支撑面用于放置待装配产品工装；

所述控制单元用于获取所述压力传感器所检测的压力信号，根据所述压力信号向所述驱动结构输入控制信号，使所述驱动结构驱动所述传动结构运动，所述支撑结构向上或向下移动。

可选地，所述传动结构包括：

蜗杆，与所述驱动结构连接；

蜗轮，与所述蜗杆啮合连接；

连接结构，用于连接所述蜗轮和所述支撑结构；其中，通过所述驱动结构驱动所述蜗杆和所述蜗轮转动，所述连接结构带动所述支撑结构向上或向下移动。

可选地，所述平衡装置还包括：

导向结构，与所述支撑结构连接，且所述支撑结构能够沿所述导向结构向上或向下移动。

可选地，所述连接结构包括：

滚珠丝杠结构，所述滚珠丝杠结构的滚珠螺母与所述支撑结构连接，用于带动所述支撑结构沿所述导向结构向上或向下移动。

可选地，所述支撑结构包括：

支撑架，所述支撑架呈四边形结构；

所述支撑架相对的第一顶端和第二顶端上分别设置有凹槽，所述凹槽与所述导向结构滑动连接；其中，所述第一顶端和所述第二顶端所在直线平行于水平方向。

可选地，所述支撑架在第三顶端上设置有所述压力传感器；

所述支撑架在第四顶端与所述连接结构固定连接；

其中，所述第三顶端和所述第四顶端所在直线平行于竖直方向；所述第三顶端位于所述第四顶端的上方。

可选地，所述传动结构还包括：

第一联轴器、两个第一轴承以及第一轴承支座；

所述蜗杆通过所述第一联轴器与所述驱动结构连接；

两个所述第一轴承分别套设于所述蜗杆的两侧；

所述第一轴承与所述第一轴承支座固定连接。

可选地，所述连接结构还包括：

沿竖直方向设置的蜗轮支撑杆和第二联轴器；

所述蜗轮套设于所述蜗轮支撑杆，且与所述蜗轮支撑杆键连接；

所述蜗轮支撑杆的顶端通过所述第二联轴器与所述滚珠丝杠结构连接。

可选地，所述传动结构还包括：

第二轴承和第二轴承支座；

所述蜗轮支撑杆的底端与所述第二轴承配合连接；

所述第二轴承固定于所述第二轴承支座上。

可选地，所述平衡装置还包括：

安装板，所述驱动结构和所述传动结构分别固定设置于所述安装板上。

可选地，所述导向结构包括：

两个沿竖直方向设置的滑杆；

两个所述滑杆分别设置于所述连接结构的两侧，且两个所述滑杆和所述连接结构在安装板上的固定连接处位于同一条直线上。

可选地，所述平衡装置还包括：

工装转接板，所述工装转接板设置于所述压力传感器的上方，且所述工装转接板用于放置所述待装配产品工装。

本发明实施例还提供一种装配方法，应用于如上述的平衡装置，所述方法包括：

获取压力传感器所检测的压力信号；

将所述压力信号与预设阈值范围进行比较，获取比较结果；

在所述比较结果为所述压力信号未位于所述预设阈值范围内时，输入控制信号至驱动结构；所述控制信号用于使所述驱动结构驱动传动结构运动，支撑结构向上或向下移动。

本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果：

上述方案中，包括驱动结构、传动结构、支撑结构和控制单元；其中，所述传动结构分别连接所述驱动结构和所述支撑结构，通过所述传动结构，所述驱动结构能够带动所述支撑结构沿竖直方向移动；所述支撑结构包括支撑面，所述支撑面上设置有压力传感器，所述支撑面用于放置待装配产品工装；所述控制单元用于获取所述压力传感器所检测的压力信号，根据所述压力信号向所述驱动结构输入控制信号，使所述驱动结构驱动所述传动结构运动，所述支撑结构向上或向下移动，从而达到使用人力竖直移动较重产品的目的，调整过程简单，且调整准确度高，操作安全可靠。

附图说明

图1为本发明实施例的平衡装置的立体图；

图2为本发明实施例的平衡装置的侧视图；

图3为本发明实施例的平衡装置的剖视图；

图4为本发明实施例的装配方法的流程图。

附图标记说明：

1-压力传感器；

2-步进-蜗轮减速电机；

3-蜗杆；

4-蜗轮；

5-滚珠丝杠结构；

501-滚珠螺母；

6-支撑架；

601-凹槽；

602-加强筋；

7-第一联轴器；

8-第一轴承；

9-第一轴承支座；

10-蜗轮支撑杆；

11-第二联轴器；

12-第二轴承；

13-第二轴承支座；

14-安装板；

15-电机固定支架；

16-滑杆；

17-工装转接板。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明实施例针对现有技术中大中型产品装配时依靠航车或机械臂调整位姿存在精准性差、危险度高、调整复杂以及效率低的问题，提供一种平衡装置及装配方法。

如图1至图3所示，本发明实施例提供了一种平衡装置，包括：驱动结构、传动结构、支撑结构和控制单元；

其中，传动结构分别连接驱动结构和支撑结构，通过传动结构，驱动结构能够带动支撑结构沿竖直方向移动；

支撑结构包括支撑面，支撑面上设置有压力传感器1，所述支撑面用于放置待装配产品工装；

控制单元用于获取压力传感器1所检测的压力信号，根据压力信号向驱动结构输入控制信号，使驱动结构驱动传动结构运动，支撑结构向上或向下移动。

这里，驱动结构可以为电机，例如步进-蜗轮减速电机2，该步进-蜗轮减速电机2的驱动轴与传动结构连接。

本发明实施例，包括驱动结构、传动结构、支撑结构和控制单元；其中，传动结构分别连接驱动结构和所述支撑结构，通过传动结构，所述驱动结构能够带动支撑结构沿竖直方向移动；支撑结构包括支撑面，支撑面上设置有压力传感器，支撑面用于放置待装配产品工装；控制单元用于获取压力传感器1所检测的压力信号，根据压力信号向驱动结构输入控制信号，使驱动结构驱动所述传动结构运动，支撑结构向上或向下移动，从而达到使用人力竖直移动较重产品的目的，调整过程简单，且调整准确度高，操作安全可靠。

进一步地，对本发明实施例的平衡装置的应用场景进行说明：在对待装配产品工装连续施加方向向上或者向下的作用力(即压力或拉力)的情况下，压力传感器1检测压力值，发送压力信号至控制单元，控制单元对该压力信号进行分析判断，在压力信号指示压力传感器1当前承受的压力值小于或者大于预设阈值范围时，输入控制信号至驱动结构，使驱动结构对应正转或者反转，从而驱动传动结构运动，带动支撑结构和待装配产品工装向上或者向下移动，实现位置自平衡功能，从而达到仅依靠人力轻松调整大中型产品位姿的效果。

需要说明的是，在压力信号指示压力传感器1当前承受的压力值位于预设阈值范围内时，控制单元向驱动结构输入停止转动信号，或者不再向驱动结构输入控制信号，支撑结构支撑待装配产品工装平衡在当前位置。这里，压力值位于预设阈值范围，可能是未施加作用力，或者施加作用力消失时。

还需要说明的是，预算阈值范围由控制单元根据实际需求或者待装配产品工装进行调整。

可选地，传动结构包括：

蜗杆3，与驱动结构连接；

蜗轮4，与蜗杆3啮合连接；

连接结构，用于连接蜗轮4和支撑结构；其中，通过驱动结构驱动蜗杆3和蜗轮4转动，连接结构带动支撑结构向上或向下移动。

需要说明的是，蜗杆3与步进-蜗轮减速电机2的驱动轴连接。驱动结构带动蜗杆3正转或者反转，蜗轮4与蜗杆3啮合连接，蜗杆3与蜗轮4通过蜗轮蜗杆副将小力矩横向转动转化为大力矩竖直方向转动。

可选地，本发明实施例的平衡装置还包括：

导向结构，与支撑结构连接，且支撑结构能够沿导向结构向上或向下移动。

需要说明的是，导向结构限制支撑结构水平方向的转动。

可选地，连接结构包括：

滚珠丝杠结构5，滚珠丝杠结构5的滚珠螺母501与支撑结构连接，用于带动支撑结构沿导向结构向上或向下移动。

需要说明的是，本发明实施例通过蜗杆3、蜗轮4以及滚珠丝杠结构5，将步进-蜗轮减速电机2的低力矩旋转运动转化为竖直方向上较大力的直线运动，以及通过支撑结构实现待装配产品工装和待装配产品的竖直向上或向下移动，实现位置自平衡功能。

还需要说明的是，导向结构将滚珠丝杠结构5的转动，转换为滚珠丝杠结构5带动支撑结构沿竖直方向的直线移动，防止支撑结构与滚珠丝杠结构5一同水平转动。

可选地，支撑结构包括：

支撑架6，支撑架6呈四边形结构；

支撑架6相对的第一顶端和第二顶端上分别设置有凹槽601，凹槽601与导向结构滑动连接；其中，第一顶端和第二顶端所在直线平行于水平方向。

这里，通过凹槽601，支撑架6能够沿导向结构向上或向下滑动。

需要说明的是，为了提高支撑架6的连接强度，该支撑架6设置有加强筋602，例如图1中，支撑架6沿水平方向设置有至少两条加强筋602，其中靠近滚珠丝杠结构5的加强筋602设置有容纳滚珠丝杠结构5穿过的圆形空隙结构，避免支撑架6在向下移动过程中与滚珠丝杠结构5发生干涉碰撞。

另外，支撑架还可以沿竖直方向设置有至少两条加强筋602，加强筋602的具体设置数量和设置形式根据实际需求设置，在此不进行对比。

还需要说明的是，支撑结构还可以包括两个支撑架6，两个支撑架6均呈三角形结构，两个支撑架6上下颠倒放置呈四边形结构。

可选地，支撑架6在第三顶端上设置有压力传感器1；

支撑架6在第四顶端与连接结构固定连接；

其中，第三顶端和第四顶端所在直线平行于竖直方向；第三顶端位于第四顶端的上方。

需要说明的是，支撑架6在第三顶端上设置有凹槽，该凹槽内安装有压力传感器1。以及支撑架6在第四顶端与滚珠丝杠结构5的滚珠螺母501螺接。

可选地，传动结构还包括：

第一联轴器7、两个第一轴承8以及第一轴承支座9；

蜗杆3通过第一联轴器7与驱动结构连接；

两个第一轴承8分别套设于蜗杆3的两侧；

第一轴承8与第一轴承支座9固定连接。

这里，通过第一联轴器6，步进-蜗轮减速电机2的驱动轴旋转带动蜗杆3正转或者反转。

需要说明的是，第一轴承7可以为推力球轴承，两个推力球轴承分别套设于蜗杆3螺旋齿段两侧的圆柱段上，消除传动过程中产生的轴向力。

两个第一轴承8与两个第一轴承支座9通过过盈配合进行固定连接。

可选地，连接结构还包括：

沿竖直方向设置的蜗轮支撑杆10和第二联轴器11；

蜗轮4套设于蜗轮支撑杆10，且与蜗轮支撑杆10键连接；

蜗轮支撑杆10的顶端通过第二联轴器11与滚珠丝杠结构5连接。

需要说明的是，蜗轮4的内键与蜗轮支撑杆10的外键配合连接，由键传动。

可选地，传动结构还包括：

第二轴承12和第二轴承支座13；

蜗轮支撑杆10的底端与第二轴承12配合连接；

第二轴承12固定于第二轴承支座13上。

需要说明的是，第二轴承12可以为推力球轴承，该推力球轴承与蜗轮支撑杆10的底端过盈配合，消除传动过程中产生的轴向力，且该推力球轴承的下方配合于第二轴承支座13，这里，第二轴承支座13的具体结构形式不进行限制。

可选地，本发明实施例的平衡装置还包括：

安装板14，驱动结构和传动结构分别固定设置于安装板14上。

需要说明的是，在驱动结构为步进-蜗轮减速电机2的情况下，本发明实施例的平衡装置还包括电机固定支架15，步进-蜗轮减速电机2通过电机固定支架15固定于安装板14上。

第二轴承12、蜗轮4、蜗轮支撑杆10、第二联轴器11、滚珠丝杠结构5以及支撑结构通过第二轴承支座13固定于安装板14上。蜗杆3和两个第一轴承8通过第一轴承支座9固定于安装板14上。以及，导向结构的底端固定于安装板14上。

可选地，导向结构包括：

两个沿竖直方向设置的滑杆15；两个滑杆15分别设置于连接结构的两侧，且两个滑杆15和连接结构在安装板14上的固定连接处位于同一条直线上。

需要说明的是，支撑架6相对的第一顶端和第二顶端上的凹槽601套设在两个滑杆15上，两个滑杆15的底端固定于安装板14上，从而限制支撑架6由滚珠丝杠结构5带动转动。

可选地，本发明实施例的平衡装置还包括：

工装转接板16，工装转接板16设置于压力传感器1的上方，且工装转接板16用于放置待装配产品工装。

需要说明的是，压力传感器1的上方使用过盈配合安装工装转接板16，该工装转接板16用于与待装配产品工装固定连接。

如图4所示，本发明实施例还提供一种装配方法，应用于如上述的平衡装置，方法包括：

步骤401，获取压力传感器所检测的压力信号；

步骤402，将压力信号与预设阈值范围进行比较，获取比较结果；

步骤403，在比较结果为压力信号未位于预设阈值范围内时，输入控制信号至驱动结构；控制信号用于使驱动结构驱动传动结构运动，支撑结构向上或向下移动。

本发明实施例，通过获取压力传感器所检测的压力信号；将压力信号与预设阈值范围进行比较，获取比较结果；在比较结果为压力信号未位于预设阈值范围内时，输入控制信号至驱动结构；控制信号用于使驱动结构驱动传动结构运动，支撑结构向上或向下移动，从而达到使用人力竖直移动较重产品的目的，调整过程简单，且调整准确度高，操作安全可靠。

需要说明的是，预算阈值范围由控制单元根据实际需求或者待装配产品工装进行调整。在比较结果为压力信号未位于预设阈值范围内时，即压力信号指示压力传感器当前承受的压力值小于或大于预设阈值范围，输入控制信号至驱动结构，使驱动结构对应正转或者反转，从而驱动传动结构运动，带动支撑结构和待装配产品工装向上或者向下移动，实现位置自平衡功能，从而达到仅依靠人力轻松调整大中型产品位姿的效果。

还需要说明的是，在比较结果为压力信号位于预设阈值范围内时，停止输入控制信号，或者发送停止转动信号至驱动结构。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种平衡装置，其特征在于，包括：驱动结构、传动结构、支撑结构和控制单元；

其中，所述传动结构分别连接所述驱动结构和所述支撑结构，通过所述传动结构，所述驱动结构能够带动所述支撑结构沿竖直方向移动；

所述支撑结构包括支撑面，所述支撑面上设置有压力传感器，所述支撑面用于放置待装配产品工装；

所述控制单元用于获取所述压力传感器所检测的压力信号，根据所述压力信号向所述驱动结构输入控制信号，使所述驱动结构驱动所述传动结构运动，所述支撑结构向上或向下移动。

2.根据权利要求1所述的平衡装置，其特征在于，所述传动结构包括：

蜗杆，与所述驱动结构连接；

蜗轮，与所述蜗杆啮合连接；

连接结构，用于连接所述蜗轮和所述支撑结构；其中，通过所述驱动结构驱动所述蜗杆和所述蜗轮转动，所述连接结构带动所述支撑结构向上或向下移动。

3.根据权利要求2所述的平衡装置，其特征在于，所述平衡装置还包括：

导向结构，与所述支撑结构连接，且所述支撑结构能够沿所述导向结构向上或向下移动。

4.根据权利要求3所述的平衡装置，其特征在于，所述连接结构包括：

滚珠丝杠结构，所述滚珠丝杠结构的滚珠螺母与所述支撑结构连接，用于带动所述支撑结构沿所述导向结构向上或向下移动。

5.根据权利要求3所述的平衡装置，其特征在于，所述支撑结构包括：

支撑架，所述支撑架呈四边形结构；

所述支撑架相对的第一顶端和第二顶端上分别设置有凹槽，所述凹槽与所述导向结构滑动连接；其中，所述第一顶端和所述第二顶端所在直线平行于水平方向。

6.根据权利要求5所述的平衡装置，其特征在于，

所述支撑架在第三顶端上设置有所述压力传感器；

所述支撑架在第四顶端与所述连接结构固定连接；

其中，所述第三顶端和所述第四顶端所在直线平行于竖直方向；所述第三顶端位于所述第四顶端的上方。

7.根据权利要求2所述的平衡装置，其特征在于，所述传动结构还包括：

第一联轴器、两个第一轴承以及第一轴承支座；

所述蜗杆通过所述第一联轴器与所述驱动结构连接；

两个所述第一轴承分别套设于所述蜗杆的两侧；

所述第一轴承与所述第一轴承支座固定连接。

8.根据权利要求4所述的平衡装置，其特征在于，所述连接结构还包括：

沿竖直方向设置的蜗轮支撑杆和第二联轴器；

所述蜗轮套设于所述蜗轮支撑杆，且与所述蜗轮支撑杆键连接；

所述蜗轮支撑杆的顶端通过所述第二联轴器与所述滚珠丝杠结构连接。

9.根据权利要求8所述的平衡装置，其特征在于，所述传动结构还包括：

第二轴承和第二轴承支座；

所述蜗轮支撑杆的底端与所述第二轴承配合连接；

所述第二轴承固定于所述第二轴承支座上。

10.根据权利要求1所述的平衡装置，其特征在于，所述平衡装置还包括：

安装板，所述驱动结构和所述传动结构分别固定设置于所述安装板上。

11.根据权利要求3所述的平衡装置，其特征在于，所述导向结构包括：

两个沿竖直方向设置的滑杆；

两个所述滑杆分别设置于所述连接结构的两侧，且两个所述滑杆和所述连接结构在安装板上的固定连接处位于同一条直线上。

12.根据权利要求1所述的平衡装置，其特征在于，所述平衡装置还包括：

工装转接板，所述工装转接板设置于所述压力传感器的上方，且所述工装转接板用于放置所述待装配产品工装。

13.一种装配方法，其特征在于，应用于如权利要求1至12中任一项所述的平衡装置，所述方法包括：

获取压力传感器所检测的压力信号；

将所述压力信号与预设阈值范围进行比较，获取比较结果；

在所述比较结果为所述压力信号未位于所述预设阈值范围内时，输入控制信号至驱动结构；所述控制信号用于使所述驱动结构驱动传动结构运动，支撑结构向上或向下移动。

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