一種面向自動化裝配或?qū)拥谋粍尤犴樠b置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機械自動化裝配技術(shù)領(lǐng)域，是一種用于自動化裝配或自動化對接的被動柔順裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在機械自動化裝配過程中或自動化對接過程中，由于自動化執(zhí)行器或者機器人的精度(位姿準(zhǔn)確度與重復(fù)性)誤差，零件尺寸、形位公差以及傳送夾緊等周邊輔助設(shè)備誤差等因素綜合形成的裝配定位誤差往往要比裝配對象的配合間隙高出一至兩個數(shù)量級。若裝配時剛性強行進行裝配會對自動化執(zhí)行器或機器人產(chǎn)生較大的反作用力，可能會損壞自動化執(zhí)行器或機器人以及目標(biāo)零組件，以至裝配無法順利完成。作為高度非線性、高度耦合的機械自動化系統(tǒng)，自動化執(zhí)行器或機器人的精確位置控制問題較為復(fù)雜。單純依靠提高自動化執(zhí)行器、機器人、零件以及周邊輔助設(shè)備精度來解決此類問題，在技術(shù)上實現(xiàn)難度很高，實施上也不經(jīng)濟，而且很難達到理想的實施效果。然而，使自動化執(zhí)行器或機器人具有一定的被動柔順能力是實現(xiàn)可靠有效的精密裝配的一種經(jīng)濟實用的途徑。這種被動柔順能力一般是借助于自動化執(zhí)行器或機器人外部附加的柔順系統(tǒng)，根據(jù)裝配零組件間相互作用力的情況，被動的調(diào)整其相對位姿，減小甚至消除裝配誤差，從而達到限制裝配或?qū)舆^程中最大裝配力，使裝配或?qū)舆^程順利完成的目的。這種方式一般具有工作可靠性高、響應(yīng)快等優(yōu)點。
[0003]目前類似被動柔順裝置被廣泛應(yīng)用并由ATI公司系列化生產(chǎn)，其名稱為RemoteCenter Compliance Device (RCC)，S卩遠中心柔順裝置。RCC最重要的特征為:該裝置的下端空間存在一個柔順中心點，且可以根據(jù)裝配力產(chǎn)生適當(dāng)側(cè)向位移和角位移。但這種柔順裝置因為采用了由金屬片和橡膠片交替固化組合而成柔性單元，這種單元具有較大的軸向剛度和較小的側(cè)向剛度，但其柔順特性是不可調(diào)節(jié)的，無法適應(yīng)與多種不同的環(huán)境。且無力傳感器設(shè)備，無法監(jiān)測裝配或?qū)舆^程中的裝配阻力。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004](一 )要解決的技術(shù)問題
[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有自動化裝配或?qū)又惺褂玫降谋粍尤犴樠b置存在柔順特性不可調(diào)節(jié)的問題，提供一種用于自動化裝配或?qū)拥谋粍尤犴樠b置。
[0006]( 二 )技術(shù)方案
[0007]本發(fā)明的第一方面，提供一種面向自動化裝配或?qū)拥谋粍尤犴樠b置，該裝置包括:一本體、多個頂銷、多個力傳感器、多個彈簧、多個螺塞、一個活動體，其中:本體，具有四個側(cè)平面、一底平面和一凹體部；在本體的中心位置設(shè)有一凹體部，在本體的每個側(cè)平面上設(shè)有兩個通孔；每個頂銷、力傳感器、彈簧依序置于相對應(yīng)的通孔中，在每個通孔的末端旋入相對應(yīng)的螺塞，活動體放置于凹體部中，活動體的底面與凹體部的底面接觸，活動體的每個側(cè)平面與相對應(yīng)的頂銷接觸，在活動體上連接裝夾待裝配零組件的工裝；力傳感器，用于檢測裝置在裝配或?qū)舆^程中的裝配阻力。
[0008]本發(fā)明的第二方面，提供一種面向自動化裝配或?qū)拥谋粍尤犴樂椒ǎú襟E如下:
[0009]步驟S1:當(dāng)被動柔順裝置在不同平動方向?qū)崿F(xiàn)柔順功能時，利用面向自動化裝配或?qū)拥谋粍尤犴樠b置，使用部分頂銷壓縮對應(yīng)彈簧，對應(yīng)彈簧受壓力縮短，活動體向不同方向平移，其余頂銷與彈簧保持原位置不變，通過檢測對應(yīng)的力傳感器，得到裝配或?qū)舆^程中的裝配阻力的值，直至實現(xiàn)在不同平動方向的裝配或?qū)?，則結(jié)束平動方向柔順；
[0010]步驟S2:當(dāng)被動柔順機構(gòu)在不同旋轉(zhuǎn)方向及不同位置實現(xiàn)被動柔順功能時；活動體上裝夾待裝配零組件工裝的裝配或?qū)幼枇D壓不同的多個頂銷，各頂銷分別壓縮對應(yīng)的多個彈簧，使各彈簧受壓力縮短，活動體發(fā)生順/逆時針旋轉(zhuǎn)，完成不同旋轉(zhuǎn)方向及不同位置被動柔順過程，通過檢測對應(yīng)的多個力傳感器，得到對應(yīng)的頂銷所受的力的值，再測出裝配或?qū)舆^程的角位移，能得出對應(yīng)頂銷作用于活動體的力臂，該力臂與力的乘積乘以參與接觸的頂銷的數(shù)量即為該次裝配過程或?qū)舆^程中的裝配阻力矩的值，直至被動柔順裝置在不同旋轉(zhuǎn)方向及不同位置的裝配或?qū)尤犴樈Y(jié)束。
[0011](三)技術(shù)效果
[0012]實踐證明，本發(fā)明與傳統(tǒng)被動柔順裝置相比，本發(fā)明具有可調(diào)整范圍大，柔順特性可調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)簡單可靠，壽命長等特點，在一定程度上克服了傳統(tǒng)被動柔順裝置的局限性。
[0013]本發(fā)明可以在多個自由度方向上實現(xiàn)一定范圍的被動柔順功能。由于裝夾待裝配零組件的工裝安裝在活動體上，在裝配或?qū)舆^程中，裝配或?qū)幽┒?，即需要裝配或?qū)拥牧憬M件出現(xiàn)“錯位”情況時，所夾持的零組件受到裝配阻力，該阻力會使本發(fā)明裝置的活動體受力，并使頂銷受力，壓縮彈簧，活動體完成相應(yīng)自由度方向的相應(yīng)位移，即發(fā)生平動、旋轉(zhuǎn)或者既發(fā)生平動也發(fā)生旋轉(zhuǎn)。由此可實現(xiàn)多個自由度方向的一定范圍的被動柔順功能。且可以根據(jù)裝配或?qū)拥那闆r，調(diào)整螺塞的旋入深度，對不同方向的彈簧的預(yù)緊力進行調(diào)整，更好地適應(yīng)實際的工況。
[0014]本發(fā)明中每個頂銷與彈簧之間安裝有力傳感器，通過八個力傳感器，可以精確的得到彈簧的初始預(yù)緊力，調(diào)節(jié)不同的預(yù)緊力，可以適應(yīng)更多不同的復(fù)雜的工況。另外我們還能對裝配中的最大裝配力進行監(jiān)測和控制，防止整個裝配系統(tǒng)或?qū)酉到y(tǒng)過載。這在實際的自動化生產(chǎn)線或者對接系統(tǒng)中具有非常重要的意義和作用。
【附圖說明】
[0015]圖1a是本發(fā)明結(jié)構(gòu)剖視示意圖；
[0016]圖1b是本發(fā)明頂銷、彈簧、螺塞實施實例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明在平面位移方向?qū)崿F(xiàn)被動柔順的示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明在角位移方向?qū)崿F(xiàn)被動柔順的示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0020]請配合參閱圖1a示出本發(fā)明面向自動化裝配或?qū)拥谋粍尤犴樠b置實施例的結(jié)構(gòu)剖視示意圖；該裝置包括:一本體1，八個頂銷2、八個力傳感器3、八個彈簧4、八個螺塞5、一個活動體6，其中:
[0021]一本體I，具有四個側(cè)平面11、一個底平面和一凹體部；在本體I的中心位置設(shè)有一凹體部12，在本體I的每個側(cè)平面11上分別設(shè)有兩個通孔13 ;每個頂銷2、力傳感器3、彈簧4依序置于相對應(yīng)的通孔13中，在每個通孔13的末端旋入相對應(yīng)的螺塞5，活動體6放置于凹體部12中，活動體6的底面與凹體部12的底面接觸，活動體6的每個側(cè)平面與相對應(yīng)的頂銷2接觸，在活動體6上連接裝夾待裝配零組件的工裝；力傳感器3，用于檢測裝置在裝配或?qū)舆^程中的裝配阻力。活動體6在本體I的法向方向上沒有相對運動。圖1為被動柔順裝置的活動體6不受力的理想情況的示意，每個頂銷2接觸活動體6，但彼此之間沒有作用力，此時活動體6處于本體I的中心位置。
[0022]本體I需要進行精確的機械加工成一體結(jié)構(gòu)。事先加工出凹體部12的內(nèi)壁空間作為活動體6的活動空間，凹體部12的內(nèi)壁組成的空間尺寸大于活動體6的外部尺寸；在每個通孔13靠近凹體部12的一端內(nèi)部設(shè)有內(nèi)凹臺階，在每個通孔13靠近本體I的側(cè)平面11的一端的位置設(shè)有內(nèi)螺紋。每個頂銷2的一端為一臺階，頂銷2的另一端制作成半球型結(jié)構(gòu)，并進行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，產(chǎn)生高硬度和高耐磨性的表面，臺階位于通孔13的內(nèi)凹臺階上面，每個頂銷2與對應(yīng)的通孔13之間為間隙配合。頂銷2本身具有單向限位功能，只能向本體I的側(cè)平面11方向運動。頂銷2與通孔13為間隙配合(配合公差Hll/h9)，可自由運動，但又不會產(chǎn)生明顯的徑向晃動。在每個頂銷2和對應(yīng)的彈簧4之間配置一個力傳感器3。通孔13放入彈簧4后，可以旋入每個螺塞5將對應(yīng)的頂銷2、力傳感器3、彈簧4固定在本體I的對應(yīng)的通孔13之中，且每個內(nèi)螺紋的長度大于對應(yīng)彈簧4可壓縮的長度，內(nèi)螺紋旋入螺塞5，通過持續(xù)旋入螺塞5調(diào)整螺塞5在通孔13中的深度，來調(diào)節(jié)每個彈簧4的預(yù)緊力，用以調(diào)整裝置的剛度系數(shù)?；顒芋w6在不受裝配力的情況下，被八個頂銷2接觸、但不受力?；顒芋w6的一端與裝夾待裝配的零組件的工裝相連?；顒芋w6能在凹體部13內(nèi)實現(xiàn)平動位移和旋轉(zhuǎn)位移。
[0023]彈簧4的可壓縮長度大于本發(fā)明裝置設(shè)定的可補償長度。彈簧4可選擇不同的彈性系數(shù)。彈性系數(shù)k = N/s，N為裝配或?qū)訒r系統(tǒng)所允許的裝配力的最大值，s為本發(fā)明裝置的設(shè)定的調(diào)整范圍的最大值。
[0024]所述的頂銷2分布在凹體部12的內(nèi)壁中，且始終有一部分頂銷2與活動體6相接觸。
[0025]頂銷2與彈簧4之間安裝有力傳感器3，能檢測裝配或?qū)舆^程中的裝配阻力。力傳感器3為單向力傳感器。
[0026]活動體6上連接的裝夾待裝配零組件工裝的裝配阻力使彈簧4受壓變形，使活動體6產(chǎn)生相對本體I多個方向的平動位移、轉(zhuǎn)動位移或相互疊加的平動和轉(zhuǎn)動位移。
[0027]請配合參閱圖1b是八個頂銷2、八個力傳感器3、八個彈簧4