CN115008175B - 一种恒力对中浮动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种恒力对中浮动装置，包括底座及位于底座上方的顶盖，顶盖与底座之间设有内导条、上导条、下导条和浮动组件，浮动组件的一端安装在顶盖上，另一端穿过内导条浮动设置在底座上，上导条设有两个，两个上导条安装在顶盖上且分别位于内导条的左右两侧，上导条与内导条之间设有滚动组件一，下导条设有两个，两个下导条安装在底座上且分别位于内导条的前后两侧，下导条与内导条之间有滚动组件二，上导条与下导条在高度方向上相互错开。通过浮动组件与滚动组件配合实现顶盖与底座之间可以在XY平面上相对移动，使零件与工件对正，保证零件能够顺利压入工件内，避免装配过程中损伤工件或零件，降低了工件报废率。

Description

一种恒力对中浮动装置

技术领域

本发明涉及自动化装配技术领域，具体涉及一种恒力对中浮动装置。

背景技术

在工业生产环节中存在着大量使用机械手装配及压装的工作，比如机械手将零件摆放到托盘当中，又或者将销钉压入工件中等。目前市场加工的国外品牌的工件，具有价格高、结构复杂和向心复位力不是恒定的等特点，因此工件浮动的行程比较小，机械手与需要被安装零件的工件之间存在位置偏差，导致零件安装不进去或者会对零件有损伤，导致工件的报废率较高。因此，需要恒力对中浮动装置增加机械手与工件之间的柔性，保证零件正常安装在工件上，降低工件报废率。

发明内容

本发明针对现有技术中机械手与工件之间存在位置偏差导致零件不能正常安装的问题，提供一种恒力对中浮动装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种恒力对中浮动装置，包括底座及位于所述底座上方的顶盖，所述顶盖与所述底座之间设有内导条、上导条、下导条和浮动组件，所述浮动组件的一端安装在所述顶盖上，另一端穿过所述内导条浮动设置在所述底座上，所述上导条设有两个，两个所述上导条安装在所述顶盖上且分别位于所述内导条的左右两侧，所述上导条与所述内导条之间设有滚动组件一，所述下导条设有两个，两个所述下导条安装在所述底座上且分别位于所述内导条的前后两侧，所述下导条与所述内导条之间有滚动组件二，所述上导条与所述下导条在高度方向上相互错开。

在上述技术方案的基础上，本发明为了达到使用的方便以及装备的稳定性，还可以对上述的技术方案作出如下的改进：

进一步，所述浮动组件包括套筒、调节杆、弹簧、定位球和定位盘，所述套筒的一端安装在所述顶盖上，所述调节杆和所述弹簧安装在所述套筒内，所述弹簧位于所述调节杆的下方，所述定位盘安装在所述底座上，所述定位盘上设有弧形槽，所述定位球一端与所述弹簧配合，另一端与所述弧形槽配合，所述弧形槽的表面为向上凸起的曲面。

进一步，还包括压板，所述压板位于所述弹簧与所述定位球之间。

进一步，所述内导条的左右侧壁上设有凹槽一，所述滚动组件一沿着所述凹槽一移动，所述内导条的前后侧壁上设有凹槽二，所述滚动组件二沿着所述凹槽二移动。

进一步，所述滚动组件一包括保持架一及多个球体一，所述保持架一的长度小于所述内导条左右侧壁的长度，所述保持架一上设有多个兜孔一，所述球体一滚动设置在所述兜孔一内，所述上导条与所述内导条左右侧壁之间设有容纳所述球体一的容纳空间一。

进一步，还包括两个挡板一，两个所述挡板一安装在所述内导条的前后侧壁上，所述挡板一位于所述下导条的上方，所述挡板一用于限定所述保持架一的位置。

进一步，还包括上调节螺钉，所述上调节螺钉安装在所述顶盖的侧壁上，所述上调节螺钉与所述上导条相接触。

进一步，所述滚动组件二包括保持架二及多个球体二，所述保持架二的长度小于所述内导条前后侧壁的长度，所述保持架二上设有多个兜孔二，所述球体二滚动设置在所述兜孔二内，所述下导条与所述内导条前后侧壁之间设有容纳所述球体二的容纳空间二。

进一步，还包括两个挡板二，两个所述挡板二安装在所述内导条的左右侧壁上，所述挡板二位于所述上导条的下方，所述挡板二用于限定所述保持架二的位置。

进一步，还包括下调节螺钉，所述下调节螺钉安装在所述底座的侧壁上，所述下调节螺钉与所述下导条相接触。

本发明的有益效果是：本发明的恒力对中浮动装置，当外部对顶盖施加的力超过浮动组件提供的恒定对中回复力时，顶盖就会相对底座移动，使零件与工件对正，保证零件能够顺利压入工件内，当外力撤销时，顶盖又会回到与底座同心的初始位置。因此，本发明的通过浮动组件与滚动组件配合实现顶盖相对于底座可以在XY平面上相对移动，从而对机械手与工件之间的偏差进行自动补偿，提高机械手与工件之间的柔性，保证将零件顺利装入工件内，避免装配过程中损伤工件或零件，降低了工件报废率，降低加工成本。

附图说明

图1为本发明的立体示意图；

图2为本发明图1中F-F处的剖视图；

图3为本发明图1中G-G处的剖视图；

图4为本发明去除顶盖和底座时的示意图；

图5为本发明内导条的结构示意图；

图6为本发明定位球受力的示意图；

图7为本发明使用时的示意图。

附图标记记录如下：1、顶盖；2、底座；3、内导条；31、凹槽一；32、凹槽二；4、上导条；5、球体一；6、保持架一；7、定位盘；8、定位球；9、套筒；10、调节杆；11、弹簧；12、压板；13、挡板一；14、上调节螺钉；15、下导条；16、下调节螺钉；17、挡板二；18、球体二；19、保持架二；20、工作台；21、工装；22、工件；23、销钉。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1至图7所示，本发明公开了一种恒力对中浮动装置，包括底座2及位于所述底座2上方的顶盖1，所述顶盖1与所述底座2之间设有内导条3、上导条4、下导条15和浮动组件，所述浮动组件的一端安装在所述顶盖1上，另一端穿过所述内导条3浮动设置在所述底座2上，所述上导条4设有两个，两个所述上导条4安装在所述顶盖1上且分别位于所述内导条3的左右两侧，所述上导条4与所述内导条3之间设有滚动组件一，所述下导条15设有两个，两个所述下导条15安装在所述底座2上且分别位于所述内导条3的前后两侧，所述下导条15与所述内导条3之间有滚动组件二，所述上导条4与所述下导条15在高度方向上相互错开。

具体的，所述顶盖1上设有上通孔，上通孔的尺寸略大于上导条4上螺纹孔的尺寸，螺钉或螺栓将所述上导条4与所述顶盖1可拆卸连接；所述底座2上设有下通孔，下通孔的尺寸略大于下导条15上螺纹孔的尺寸，所述下导条15通过螺钉或螺栓可拆卸的安装在底座2上，结构简单、方便安装和维护。

在本实施例中，所述上导条4的高度大于下导条15的高度。

所述浮动组件包括套筒9、调节杆10、弹簧11、定位球8和定位盘7，所述套筒9的一端安装在所述顶盖1上，所述调节杆10和所述弹簧11安装在所述套筒9内，所述弹簧11位于所述调节杆10的下方，所述定位盘7安装在所述底座2上，所述定位盘7上设有弧形槽，所述定位球8一端与所述弹簧11配合，另一端与所述弧形槽配合，所述弧形槽的表面为向上凸起的曲面。

调节杆10与套筒9螺纹配合，通过控制调节杆10的深度，对弹簧11的预紧力进行调整，从而调节顶盖1与底座2之间的柔性，满足不同压力下的使用需求，通过弹簧11弹力使定位球8与定位盘7紧密接触，从而实现定位球8沿着弧形槽滚动。

如图6所示，所述弧形槽的表面为向上凸起的曲面，弧形槽的曲面形状与弹簧的初始压力、弹簧的弹性系数一一对应，在定位球8与弧形槽曲面的切点处做垂线，垂线与水平面的夹角为θ，当定位球8在外力的作用下向弧形槽的外沿移动时，定位球8压缩弹簧11，弹簧11的弹力增大，则定位球8受到曲面的反作用力F₁增大，夹角θ增大，定位球8受到的对中回复力F=F₁×cosθ，夹角θ增大时，cosθ的值减小，因此使得定位球8在任意位置的对中回复力始终是恒定的。定位盘7与定位球8为滚动摩擦，减少了两者之间的摩擦力，保证顶盖1相对底座2在XY平面顺利移动。

所述内导条3的中部设有通孔，所述套筒9滑动穿过通孔与定位球8接触，当定位球8位于初始位置时，定位球8至少部分位于套筒9内，实现对定位球8进行定位，避免定位球8脱出。

进一步，当弧形槽的形状固定之后，定位球8的大小和弹簧11的弹性系数决定了顶盖1的浮动范围。当弹簧11的弹性系数一定时，定位球8的直径越大，顶盖1的浮动范围越大，因此可通过更换不同尺寸的定位球8，实现满足不同浮动范围的使用需求，提高利用率，降低加工成本。

进一步，所述弧形槽的底部设有通孔，既能降低弧形槽加工的难度，同时灰尘可通过通孔排出，不会积留在弧形槽的滑动面上，从而保证定位球8正常滚动。

恒力对中浮动装置还包括压板12，所述压板12位于所述弹簧11与所述定位球8之间。通过设置压板12可避免弹簧11端部卡住定位球8，保证定位球8顺利转动。

所述滚动组件一包括保持架一6及多个球体一5，所述保持架一6的长度小于所述内导条3左右侧壁的长度，所述保持架一6上设有多个兜孔一，所述球体一5滚动设置在所述兜孔一内，所述上导条4与所述内导条3左右侧壁之间设有容纳所述球体一5的容纳空间一。保持架一6对球体一5起到定位的作用，避免球体一5滚出，保持架一6的长度小于内导条3侧壁的长度，保持架一6和上导条4在球体一5的滚动下沿着侧壁在Y方向移动，从而实现顶盖1相对底座2在Y方向移动。通过加工不同长度的保持架一6，可实现顶盖1在Y方向移动不同的距离，满足不同场景的使用需求。

所述内导条3的左右侧壁上设有凹槽一31，所述滚动组件一沿着所述凹槽一31移动。

在本实施例中，所述凹槽一31为V形槽，所述上导条4上也设有相应的V形槽，两个V形槽配合形成容纳球体一5的容纳空间一，既能保证球体一5顺利滚动，同时V形槽加工方便，降低加工成本。

可选的，所述凹槽一31也可以为半圆形，所述半圆形的半径大于球体一5的半径，从而增加球体一5所受的力。

恒力对中浮动装置还包括两个挡板一13，两个所述挡板一13安装在所述内导条3的前后侧壁上，挡板一13通过螺钉可拆卸的安装在内导条3上，所述挡板一13位于所述下导条15的上方，所述挡板一13用于限定所述保持架一6的位置。在工作过程中，球体一5与上导条4之间不能保证只有理想的滚动，还有微小的滑动，时间久了球体一5就有可能掉出，挡板一13可防止保持架一6和球体一5超出行程后掉出，保证该浮动装置正常使用。

恒力对中浮动装置还包括上调节螺钉14，所述上调节螺钉14安装在所述顶盖1的侧壁上，所述上调节螺钉14与所述上导条4相接触。在上导条4与顶盖1安装之前，先调整上调节螺钉14旋入的深度对上导条4的位置进行微调，通过上调节螺钉14调节上导条4与内导条3之间的距离，从而调节球体一5的预紧力，使顶盖1能够相对底座2稳定移动。

所述上调节螺钉14至少设有一个，在本实施例中，所述上调节螺钉14优选为三个，从而保证上导条4受力均匀，避免发生倾斜。

所述滚动组件二包括保持架二19及多个球体二18，所述保持架二19的长度小于所述内导条3前后侧壁的长度，所述保持架二19上设有多个兜孔二，所述球体二18滚动设置在所述兜孔二内，所述下导条15与所述内导条3前后侧壁之间设有容纳所述球体二18的容纳空间二。通过加工不同长度的保持架二19，可实现顶盖1在X方向移动不同的距离，满足不同场景的使用需求,提高使用范围。

其中，以图3为例，所述内导条3的左右侧壁所在位置即保持架一6移动方向为Y方向，前后侧壁所在位置即保持架二19移动方向为X方向。

所述内导条3的前后侧壁上设有凹槽二32，所述滚动组件二沿着所述凹槽二32移动。

在本实施例中，所述凹槽二32为V形槽，所述下导条15上也设有相应的V形槽，两个V形槽配合形成容纳球体二18的容纳空间二，既能保证球体二18顺利滚动，同时V形槽加工方便，降低加工成本。

恒力对中浮动装置还包括两个挡板二17，两个所述挡板二17安装在所述内导条3的左右侧壁上，所述挡板二17通过螺钉可拆卸的安装在内导条3上，所述挡板二17位于所述上导条4的下方，所述挡板二17用于限定所述保持架二19的位置。挡板二17可防止保持架二19和球体二18超出行程后掉出，保证该浮动装置正常使用。

恒力对中浮动装置还包括下调节螺钉16，所述下调节螺钉16安装在所述底座2的侧壁上，所述下调节螺钉16与所述下导条15相接触。在下导条15与底座2安装之前，先调整下调节螺钉16旋入的深度对下导条15的位置进行微调，通过下调节螺钉16调节下导条15与内导条3之间的距离，从而调节球体二18的预紧力，使顶盖1能够相对底座2稳定移动。

所述下调节螺钉16至少设有一个，在本实施例中，所述下调节螺钉16优选为三个，从而保证下导条15受力均匀，避免发生倾斜。

如图7所示，将销钉23装入工件22中心处的盲孔内为例，该恒力对中浮动装置的使用过程如下：

首先将底座2固定在工作台20上，将工装21固定在顶盖1上，其中工装21上设有两个定位销（图中未示出），工件22的下部有两个相应的定位孔，定位销插入定位孔内，实现对工件22的固定。

机械手夹持销钉23并将销钉23移动至工件22的盲孔的上方（机械手未画出），然后机械手将销钉23压入工件22上的盲孔内。由于销钉23的中心线与盲孔中心线之间有偏差，销钉23下压的过程中，销钉23与盲孔的工艺倒角先接触，继续下压会产生径向的分力，顶盖1被动在XY平面移动，使得销钉23与盲孔的中心对正，实现销钉23顺利压入工件22的盲孔中。

当机械手移开后，该恒力对中浮动装置又回到初始位置。

现有技术中销钉23与安装孔之间偏移的距离越大，则销钉23受到的力越大，导致销钉23表面易受到损伤，影响销钉23的质量。本发明通过曲面弧形槽、弹簧11和定位球8配合，实现定位球8在任意位置的对中回复力始终是相同的，既能保证工件22不受损伤，同时保证定位球8正常复位。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (9)

1.一种恒力对中浮动装置，包括底座（2）及位于所述底座（2）上方的顶盖（1），其特征在于，所述顶盖（1）与所述底座（2）之间设有内导条（3）、上导条（4）、下导条（15）和浮动组件，所述浮动组件的一端安装在所述顶盖（1）上，另一端穿过所述内导条（3）浮动设置在所述底座（2）上，所述上导条（4）设有两个，两个所述上导条（4）安装在所述顶盖（1）上且分别位于所述内导条（3）的左右两侧，所述上导条（4）与所述内导条（3）之间设有滚动组件一，所述下导条（15）设有两个，两个所述下导条（15）安装在所述底座（2）上且分别位于所述内导条（3）的前后两侧，所述下导条（15）与所述内导条（3）之间有滚动组件二，所述上导条（4）与所述下导条（15）在高度方向上相互错开；

所述浮动组件包括套筒（9）、调节杆（10）、弹簧（11）、定位球（8）和定位盘（7），所述套筒（9）的一端安装在所述顶盖（1）上，所述调节杆（10）和所述弹簧（11）安装在所述套筒（9）内，所述弹簧（11）位于所述调节杆（10）的下方，所述定位盘（7）安装在所述底座（2）上，所述定位盘（7）上设有弧形槽，所述定位球（8）一端与所述弹簧（11）配合，另一端与所述弧形槽配合，所述弧形槽的表面为向上凸起的曲面，所述弧形槽的曲面形状与所述弹簧（11）的初始压力、所述弹簧（11）的弹性系数一一对应，使得定位球（8）在任意位置的对中回复力始终是恒定的。

2.根据权利要求1所述的恒力对中浮动装置，其特征在于，还包括压板（12），所述压板（12）位于所述弹簧（11）与所述定位球（8）之间。

3.根据权利要求1所述的恒力对中浮动装置，其特征在于，所述内导条（3）的左右侧壁上设有凹槽一（31），所述滚动组件一沿着所述凹槽一（31）移动，所述内导条（3）的前后侧壁上设有凹槽二（32），所述滚动组件二沿着所述凹槽二（32）移动。

4.根据权利要求1所述的恒力对中浮动装置，其特征在于，所述滚动组件一包括保持架一（6）及多个球体一（5），所述保持架一（6）的长度小于所述内导条（3）左右侧壁的长度，所述保持架一（6）上设有多个兜孔一，所述球体一（5）滚动设置在所述兜孔一内，所述上导条（4）与所述内导条（3）左右侧壁之间设有容纳所述球体一（5）的容纳空间一。

5.根据权利要求4所述的恒力对中浮动装置，其特征在于，还包括两个挡板一（13），两个所述挡板一（13）安装在所述内导条（3）的前后侧壁上，所述挡板一（13）位于所述下导条（15）的上方，所述挡板一（13）用于限定所述保持架一（6）的位置。

6.根据权利要求4所述的恒力对中浮动装置，其特征在于，还包括上调节螺钉（14），所述上调节螺钉（14）安装在所述顶盖（1）的侧壁上，所述上调节螺钉（14）与所述上导条（4）相接触。

7.根据权利要求1所述的恒力对中浮动装置，其特征在于，所述滚动组件二包括保持架二（19）及多个球体二（18），所述保持架二（19）的长度小于所述内导条（3）前后侧壁的长度，所述保持架二（19）上设有多个兜孔二，所述球体二（18）滚动设置在所述兜孔二内，所述下导条（15）与所述内导条（3）前后侧壁之间设有容纳所述球体二（18）的容纳空间二。

8.根据权利要求7所述的恒力对中浮动装置，其特征在于，还包括两个挡板二（17），两个所述挡板二（17）安装在所述内导条（3）的左右侧壁上，所述挡板二（17）位于所述上导条（4）的下方，所述挡板二（17）用于限定所述保持架二（19）的位置。

9.根据权利要求7所述的恒力对中浮动装置，其特征在于，还包括下调节螺钉（16），所述下调节螺钉（16）安装在所述底座（2）的侧壁上，所述下调节螺钉（16）与所述下导条（15）相接触。

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