CN115265593A - 高精度自动定位的粘环设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种高精度自动定位的粘环设备，包括操作台，操作台上设有第一定位机构，第一定位机构用于定位粘环壳体，第一定位机构上方设有可横向移动的第二定位机构，第二定位机构用于定位光纤环，光纤环与粘环壳体中心轴重合布置，第二定位机构上方设有可竖向移动的光纤环抓取机构，光纤环抓取机构下端设有多个气吸盘，气吸盘用于吸紧光纤环端面；光纤环抓取机构包括多个可相对光纤环抓取机构中心滑动的吸盘支架，各气吸盘设在各吸盘支架上，解决了手动操作光纤环粘接时，光纤环与壳体难以水平接触，无法保证压力水平且稳定的问题。

Description

高精度自动定位的粘环设备

技术领域

本发明涉及光纤陀螺领域，尤其是涉及一种高精度自动定位的粘环设备。

背景技术

光纤陀螺具有全固态结构、动态范围宽、启动时间短、抗冲击能力强、抗干扰能力强的特点，光纤陀螺仪为火箭、空间探测器、卫星、导弹，飞机等飞行器提供导航和姿态等信息，所以对光纤陀螺仪的零漂、精度、线性度等性能要求较高。而光纤环是光纤陀螺中重要器件，光纤环精度的高低直接影响光纤陀螺的精度。早期光纤环多为带骨架的半包围结构，骨架多为铝合金材料，环体则为保偏光纤，二者通过胶水粘接，由于两者的温度敏感性不同，对精度有较大影响。为了减小热膨胀系数不同造成的精度下降，光纤环结构由带骨架演变为脱骨架，然后全脱下来的光纤环单面在使用胶水与陀螺结构件—壳体，进行粘接，由三面接触减少为1个面。但一个面的粘接差异性，也会影响光模块性能的一致性。

目前光纤环粘环大多采用人员手工操作，光纤环与壳体的定位为人员目视或使用简单的辅助工装，很难保证同心度的同时，也无法保证光纤环进入壳体时，光纤环接触面与壳体底面是水平接触的，就会造成底部胶水侧向挤压，导致胶水分布不均匀。且光纤环与壳体之间的胶水需要人工施加压力，无法保证压力水平且稳定，最终影响光纤环粘接后光模块的性能一致性。

发明内容

本发明提供了一种高精度自动定位的粘环设备，解决了手动操作光纤环粘接时，光纤环与壳体难以水平接触，无法保证压力水平且稳定的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高精度自动定位的粘环设备，包括操作台，操作台上设有第一定位机构，第一定位机构用于定位粘环壳体，第一定位机构上方设有可横向移动的第二定位机构，第二定位机构用于定位光纤环，光纤环与粘环壳体中心轴重合布置，第二定位机构上方设有可竖向移动的光纤环抓取机构，光纤环抓取机构下端设有多个气吸盘，气吸盘用于吸紧光纤环端面；

光纤环抓取机构包括多个可相对光纤环抓取机构中心滑动的吸盘支架，各气吸盘设在各吸盘支架上。

针对于不同直径的光纤环，可调节气吸盘的位置，适应不同的直径。

优选的方案中，第一定位机构下端设有压力检测模块，压力检测模块一端接触操作台。

优选的方案中，第一定位机构和第二定位机构为卡盘机构，卡盘机构沿周向设有多个可相对卡盘机构中心滑动的夹爪块，夹爪块卡住粘环壳体或光纤环。

优选的方案中，光纤环抓取机构中部设有贯通孔，光纤环抓取机构的贯通孔中设有伞式架，伞式架可相对于光纤环抓取机构的贯通孔轴线方向滑动，伞式架上沿周向设有多个顶紧头，顶紧头用于顶住光纤环。

优选的方案中，伞式架沿周向设有多个第二滑槽，第二滑槽长度方向与气吸盘移动方向平行，顶紧头一端依次设有第一卡块和第二卡块，还设有导滑架，导滑架一端与气吸盘连接，第一卡块卡在导滑架中上下滑动，第二卡块卡在第二滑槽中滑动。

优选的方案中，第一卡块和第二卡块之间设有压力传感器。

优选的方案中，伞式架一端设有第一滑槽，第二底板设有固定块，固定块设有凸卡部，凸卡部卡在第一滑槽中滑动，固定块一端还设有转动螺套，伞式架还设有螺纹轴段，转动螺套与螺纹轴段套接。

优选的方案中，光纤环抓取机构还包括第二底板，第二底板上端设有第二上基块，还设有第二锥齿轮盘，第二锥齿轮盘与第二上基块转动套接，第二锥齿轮盘上端设有第二螺旋盘槽，吸盘支架下端设有第二槽齿，第二槽齿卡在第二螺旋盘槽中，第二底板中还设有可转动的第二锥齿轮，第二锥齿轮与第二锥齿轮盘啮合。

优选的方案中，伞式架为中空结构，还设有相机，相机设在伞式架靠近气吸盘的一端的内部，伞式架靠近气吸盘的一端设有补光灯。

优选的方案中，卡盘机构还包括第一底板，第一底板上端设有第一上基块，还设有第一锥齿轮盘，第一锥齿轮盘与第一上基块转动套接，第一锥齿轮盘上端设有第一螺旋盘槽，夹爪块下端设有第一槽齿，第一槽齿卡在第一螺旋盘槽中，第一底板中还设有可转动的第一锥齿轮，第一锥齿轮与第一锥齿轮盘啮合。

本发明的有益效果为：采用定位机构定位光纤环和粘接壳体，并采用吸盘替代人手执行下压过程，提高了粘接过程光纤环和粘接壳体相对平面度，防止光纤环卡死或接触不水平，提高了粘接一致性；采用自动化模块作为各执行机构，配置有触摸屏和按钮方便工作人员操作；设有压力检测模块，实时监测光纤环下压过程中的压力，控制组装过程中的压力，压力达到时能及时停止下压动作，提高系统的可控性和可靠性；采用顶紧头改善软质吸盘易变形的问题，进一步提高抓取光纤环时的水平度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的正视图。

图2是本发明的侧视图。

图3是本发明的第一定位机构俯视图。

图4是本发明的第二定位机构俯视图。

图5是本发明的光纤环安装示意。

图6是本发明的卡盘机构示意图。

图7是本发明的卡盘机构分解示意图。

图8是本发明的光纤环抓取机构示意图。

图9是本发明的光纤环抓取机构俯视图。

图10是本发明的光纤环抓取机构剖视图。

图11是本发明的伞式架及其组件示意图。

图12是本发明的伞式架端部放大图。

图13是本发明的顶紧头相关组件示意图。

图中：操作台1；触摸屏101；操作按钮102；急停按钮103；竖架板104；第一定位机构2；粘环壳体201；第一粘接面202；第一底板203；第一上基块204；夹爪块205；第一锥齿轮盘206；第一槽齿207；第一螺旋盘槽208；第一锥齿轮209；调节旋钮210；第二定位机构3；光纤环301；第二粘接面302；光纤环抓取机构4；气吸盘401；顶紧头402；第二底板403；第二上基块404；吸盘支架405；第二锥齿轮盘406；第二槽齿407；第二螺旋盘槽408；伞式架409；相机410；补光灯411；第二锥齿轮412；固定块413；转动螺套414；限位挡盖415；螺纹轴段416；第一滑槽417；凸卡部418；第二滑槽419；压力传感器420；第一转接块421；第二转接块422；第一卡块423；第二卡块424；端块425；导滑架426；竖向直线结构5；横向直线机构6；压力检测模块7。

具体实施方式

如图1-13中，一种高精度自动定位的粘环设备，包括操作台1，操作台1上设有第一定位机构2，第一定位机构2用于定位粘环壳体201，第一定位机构2上方设有可横向移动的第二定位机构3，第二定位机构3用于定位光纤环301，光纤环301与粘环壳体201中心轴重合布置，第二定位机构3上方设有可竖向移动的光纤环抓取机构4，光纤环抓取机构4下端设有多个气吸盘401，气吸盘401用于吸紧光纤环301端面；

光纤环抓取机构4包括多个可相对光纤环抓取机构4中心滑动的吸盘支架405，各气吸盘401设在各吸盘支架405上。

针对于不同直径的光纤环301，可调节气吸盘401的位置，适应不同的直径。

操作台1上设有触摸屏101，触摸屏101一侧设有急停按钮103和多个操作按钮102，触摸屏101用于与人机交互，结合操作按钮102可控制各机构的运转。

第一定位机构2、第二定位机构3和光纤环抓取机构4安装调试时需要保证同心布置，操作台1设有竖架板104，竖架板104上设有竖向直线结构5和横向直线机构6，竖向直线结构5和横向直线机构6均为伺服电机、丝杠、导轨组合而成，横向直线机构6得滑动板通过第一支架与第二定位机构3连接，竖向直线结构5得滑动板通过第二支架与光纤环抓取机构4连接。

初始时，将光纤环301放置在第二定位机构3上，将粘环壳体201放置在第一定位机构2上，由于第一定位机构2和第二定位机构3同心布置，光纤环301和粘环壳体201也被对正，此时光纤环抓取机构4下降后气吸盘401吸住光纤环301端面，第二定位机构3松开，光纤环抓取机构4将光纤环301抬升一小段距离，随后横向直线机构6工作，第二定位机构3横移撤走， 粘环壳体201的安装槽内已经涂上胶，光纤环抓取机构4再次下降将光纤环301按入粘环壳体201的安装槽中，使得第二粘接面302和第一粘接面202紧密接触。

优选的方案中，第一定位机构2下端设有压力检测模块7，压力检测模块7一端接触操作台1。

压力检测模块7内含压力传感器，用于检测光纤环301与粘环壳体201接触后得压力值，达到设定压力值后，光纤环抓取机构4停止运动。

优选的方案中，第一定位机构2和第二定位机构3为卡盘机构，卡盘机构沿周向设有多个可相对卡盘机构中心滑动的夹爪块205，夹爪块205卡住粘环壳体201或光纤环301。

下压吸取光纤环301时，吸盘被压缩排出内部空气，等到第二定位机构3松开并撤走后，受光纤环301自重影响，吸盘会被下拉产生形变，由于吸盘为橡胶或硅胶材质，且结构为锥盘状，具有一定的弹性，多个气吸盘401产生的形变具有一定的差异，导致光纤环301还是存在一定的倾斜角，虽然与手动相比水平度有所提高，但是与粘环壳体201任然有一定的不平行。

优选的方案中，光纤环抓取机构4中部设有贯通孔，光纤环抓取机构4的贯通孔中设有伞式架409，伞式架409可相对于光纤环抓取机构4的贯通孔轴线方向滑动，伞式架409上沿周向设有多个顶紧头402，顶紧头402用于顶住光纤环301。

在各气吸盘401一旁，设置一个刚性的顶紧头402，并且通过伞式架409统一连接，各顶紧头402端部构成的平面与粘环壳体201平行，当气吸盘401吸取光纤环301后，伞式架409下降使顶紧头402顶住光纤环301端面，强制使光纤环301平行于粘环壳体201，减小安装时光纤环301卡住的可能性，使安装更加顺畅。

优选的方案中，伞式架409沿周向设有多个第二滑槽419，第二滑槽419长度方向与气吸盘401移动方向平行，顶紧头402一端依次设有第一卡块423和第二卡块424，还设有导滑架426，导滑架426一端与气吸盘401连接，第一卡块423卡在导滑架426中上下滑动，第二卡块424卡在第二滑槽419中滑动。

第二卡块424一端设有端块425，二者结合形成卡槽卡住伞式架409但留有公差间隙，不影响沿着第二滑槽419滑动，顶紧头402可跟随气吸盘401离心或向心运动，同时跟随伞式架409上下运动。

优选的方案中，第一卡块423和第二卡块424之间设有压力传感器420。

压力传感器420两端设有第一转接块421和第二转接块422，便于与第二卡块424和第一卡块423连接，当顶紧头402顶住光纤环301端面时，压力传感器420的数值反馈给控制器，当所有压力传感器420均反馈回数值时说明各顶紧头402都与光纤环301接触，此时说明光纤环301被顶平，可以将光纤环301安装入粘环壳体201中。

另外，从各压力传感器420的读数大小，可以反馈出各气吸盘401是否调整平齐，可以将气吸盘401调整至压力传感器420数值一致，此时说明气吸盘401平齐。

优选的方案中，伞式架409一端设有第一滑槽417，第二底板403设有固定块413，固定块413设有凸卡部418，凸卡部418卡在第一滑槽417中滑动，固定块413一端还设有转动螺套414，伞式架409还设有螺纹轴段416，转动螺套414与螺纹轴段416套接。

限位挡盖415限位转动螺套414的台阶面，防止转动螺套414轴向窜动，转动螺套414转动时，伞式架409轴向滑动但不自转。

转动螺套414套接同步轮，驱动电机通过同步带机构驱动转动螺套414转动。

优选的方案中，光纤环抓取机构4还包括第二底板403，第二底板403上端设有第二上基块404，还设有第二锥齿轮盘406，第二锥齿轮盘406与第二上基块404转动套接，第二锥齿轮盘406上端设有第二螺旋盘槽408，吸盘支架405下端设有第二槽齿407，第二槽齿407卡在第二螺旋盘槽408中，第二底板403中还设有可转动的第二锥齿轮412，第二锥齿轮412与第二锥齿轮盘406啮合。

其中一个第二锥齿轮412可连接驱动电机。

优选的方案中，伞式架409为中空结构，还设有相机410，相机410设在伞式架409靠近气吸盘401的一端的内部，伞式架409靠近气吸盘401的一端设有补光灯411。

相机410识别光纤环301直径大小，自动智能调节气吸盘401的位置，无需手动调节。

优选的方案中，卡盘机构还包括第一底板203，第一底板203上端设有第一上基块204，还设有第一锥齿轮盘206，第一锥齿轮盘206与第一上基块204转动套接，第一锥齿轮盘206上端设有第一螺旋盘槽208，夹爪块205下端设有第一槽齿207，第一槽齿207卡在第一螺旋盘槽208中，第一底板203中还设有可转动的第一锥齿轮209，第一锥齿轮209与第一锥齿轮盘206啮合。

第一上基块204上设有导向槽，给各夹爪块205导向。

第一锥齿轮209沿第一底板203周向设有多个，其中一个第一锥齿轮209一端设有调节旋钮210或驱动电机。

旋转调节旋钮210，第一锥齿轮209跟随转动，驱动第一螺旋盘槽208水平转动，由于第一槽齿207卡在第一螺旋盘槽208中，多个夹爪块205同步开始对中移动或相反方向移动，起到夹紧或松开粘环壳体201或光纤环301内壁或外壁的作用。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高精度自动定位的粘环设备，其特征是：包括操作台（1），操作台（1）上设有第一定位机构（2），第一定位机构（2）用于定位粘环壳体（201），第一定位机构（2）上方设有可横向移动的第二定位机构（3），第二定位机构（3）用于定位光纤环（301），光纤环（301）与粘环壳体（201）中心轴重合布置，第二定位机构（3）上方设有可竖向移动的光纤环抓取机构（4），光纤环抓取机构（4）下端设有多个气吸盘（401），气吸盘（401）用于吸紧光纤环（301）端面；

光纤环抓取机构（4）包括多个可相对光纤环抓取机构（4）中心滑动的吸盘支架（405），各气吸盘（401）设在各吸盘支架（405）上。

2.根据权利要求1所述高精度自动定位的粘环设备，其特征是：第一定位机构（2）下端设有压力检测模块（7），压力检测模块（7）一端接触操作台（1）。

3.根据权利要求1所述高精度自动定位的粘环设备，其特征是：第一定位机构（2）和第二定位机构（3）为卡盘机构，卡盘机构沿周向设有多个可相对卡盘机构中心滑动的夹爪块（205），夹爪块（205）卡住粘环壳体（201）或光纤环（301）。

4.根据权利要求1所述高精度自动定位的粘环设备，其特征是：光纤环抓取机构（4）中部设有贯通孔，光纤环抓取机构（4）的贯通孔中设有伞式架（409），伞式架（409）可相对于光纤环抓取机构（4）的贯通孔轴线方向滑动，伞式架（409）上沿周向设有多个顶紧头（402），顶紧头（402）用于顶住光纤环（301）。

5.根据权利要求4所述高精度自动定位的粘环设备，其特征是：伞式架（409）沿周向设有多个第二滑槽（419），第二滑槽（419）长度方向与气吸盘（401）移动方向平行，顶紧头（402）一端依次设有第一卡块（423）和第二卡块（424），还设有导滑架（426），导滑架（426）一端与气吸盘（401）连接，第一卡块（423）卡在导滑架（426）中上下滑动，第二卡块（424）卡在第二滑槽（419）中滑动。

6.根据权利要求5所述高精度自动定位的粘环设备，其特征是：第一卡块（423）和第二卡块（424）之间设有压力传感器（420）。

7.根据权利要求6所述高精度自动定位的粘环设备，其特征是：伞式架（409）一端设有第一滑槽（417），第二底板（403）设有固定块（413），固定块（413）设有凸卡部（418），凸卡部（418）卡在第一滑槽（417）中滑动，固定块（413）一端还设有转动螺套（414），伞式架（409）还设有螺纹轴段（416），转动螺套（414）与螺纹轴段（416）套接。

8.根据权利要求7所述高精度自动定位的粘环设备，其特征是：光纤环抓取机构（4）还包括第二底板（403），第二底板（403）上端设有第二上基块（404），还设有第二锥齿轮盘（406），第二锥齿轮盘（406）与第二上基块（404）转动套接，第二锥齿轮盘（406）上端设有第二螺旋盘槽（408），吸盘支架（405）下端设有第二槽齿（407），第二槽齿（407）卡在第二螺旋盘槽（408）中，第二底板（403）中还设有可转动的第二锥齿轮（412），第二锥齿轮（412）与第二锥齿轮盘（406）啮合。

9.根据权利要求8所述高精度自动定位的粘环设备，其特征是：伞式架（409）为中空结构，还设有相机（410），相机（410）设在伞式架（409）靠近气吸盘（401）的一端的内部，伞式架（409）靠近气吸盘（401）的一端设有补光灯（411）。

10.根据权利要求3所述高精度自动定位的粘环设备，其特征是：卡盘机构还包括第一底板（203），第一底板（203）上端设有第一上基块（204），还设有第一锥齿轮盘（206），第一锥齿轮盘（206）与第一上基块（204）转动套接，第一锥齿轮盘（206）上端设有第一螺旋盘槽（208），夹爪块（205）下端设有第一槽齿（207），第一槽齿（207）卡在第一螺旋盘槽（208）中，第一底板（203）中还设有可转动的第一锥齿轮（209），第一锥齿轮（209）与第一锥齿轮盘（206）啮合。

Images