一种自适应柔性装配工装及其使用方法与流程

本发明涉及机械生产辅助设备，更具体地，涉及一种自适应柔性装配工装及其使用方法。

背景技术：

1、装配件与被装配件之间位置误差是装配自动化是否可行的主要影响因素。纠正装配位置误差的解决办法主要有机械定位、视觉定位、柔性补偿等。机械定位是通过专用工装对产品进行定位；视觉定位是通过视觉扫描确定产品位置信息，并将信息反馈至装配系统；补偿单元是通过在装配件的夹持端安装自动补偿单元，在装配过程中碰到阻力时，可实现柔性的位置纠偏。

2、当产品接口尺寸差异较大时，机械定位工装难以兼容所有产品，工装成本高，换模时间长；视觉定位对环境照度、产品表面质量要求高；现有柔性补偿单元只适用质量较小的产品。因此，当装配件结构尺寸差异大、定位精度高、配件尺寸较大时，以上解决方法并不适用。例如，以下两个专利都属于机械定位：

3、申请号为201920583151.2，专利名称为汽车减振器外筒上托架和底盖的装配工装的实用新型专利，包括：底座，底座上设有托架放置台，托架放置台的中间设有托架定位台，托架定位台的中间设有底盖放置槽，底座上还设有卡柱和带靠背的靠背架，靠背上设有靠背槽，靠背槽的两侧分别设有球头柱塞，靠背上还穿设有定位杆，定位杆的杆身上设有环形凸台，环形凸台和靠背之间的定位杆上套装有弹簧，定位杆的顶端上设有定位头，底座的上方还设有下部带压头的压装上模。上述的装配工装能快速、可靠且准确的将托架和底盖装配于外筒上，从而能大大提高装配效率，装配的准确性也能大大提高；工人只需将底盖、托架、外筒放置于装配工装上，装配工装就能自动装配，从而能大大降低工人劳动强度。 该工装提高了装配效率和装配的准确性，但结构较为复杂，也存在难以兼容所有产品的技术问题。

4、申请号为201720148393.x，专利名称为一种无人机柔性装配工装结构的实用新型专利，采用可重组、模块化的工装组件，仅需要设计制造少量工装零件，组装完成满足不同机型或同一机型不同结构所需的装配工装。其中，支撑底座为各部件提供支撑；转动机构固定在支撑底座的两侧支架上，标准框架位于支撑底座上的转动机构之间并通过转动轴与转动机构安装连接；外形卡板、接头定位器通过连接件安装在标准框架上，横卡板和钻模板分别通过连接件固紧在外形卡板上。柔性装配工装结构缩短了无人机装配工装设计制造周期，减少了工装种类和数量，降低了制造成本，为无人机制造生产需求提供了一种切实有效地装配工装；实现无人机装配工装“一型多用”的设计、制造和使用模式。该专利所述的工装适用于无人机不同零部件的装配，减少了工装种类，降低了制造成本，但述及装配件与被装配件之间位置误差的问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题设计一种自适应柔性装配工装，解决现有技术装配工装兼容性差、装配工装在装配装配件与被装配件时存在位置误差的技术问题。

2、本发明的上述目的通过以下技术方案予以实现：

3、一种自适应柔性装配工装，包括依次设置的固定部分、下顶板以及连接于固定部分和下顶板之间的转动机构；所述固定部分与装配机构连接，所述下顶板与被装配件连接；所述转动机构包括相互固定连接的连杆和转动接头，连杆与所述固定部分固定连接，转动接头与下顶板连接，所述转动接头带动下顶板x、y方向上摆动和在z方向上旋转；在所述固定部分和下顶板之间还设置有升降装置，升降装置安装于下顶板，升降装置具有输出端，输出端朝向所述固定部分。

4、本发明所述的自适应柔性装配工装能在柔性和刚性之间切换，具体是指，在升降装置的输出端未与固定部分接触时，转动接头连接的下顶板能在x、y、z方向自由运动；在升降装置的输出端伸出支撑于固定部分和下顶板之间时，整个工装为刚性，简单的结构和操作就能实现工装在柔性和刚性之间的切换，实现产品定位时自适应的柔性装配，提升自动化装配精度及装配效率。并且能适应不同尺寸的产品装配，减少了工装数量，降低了生产成本，无需换模提高了生产效率。

5、进一步地，所述固定部分包括依次固定连接的上过渡法兰盘、下过渡法兰盘和上顶板；所述上过渡法兰盘与装配机构连接；所述下过渡法兰盘为t形，t形下过渡法兰盘较细的一端穿过所述上顶板与所述连杆固定连接。

6、所述连杆也可以与下过渡法兰盘固定连接，本发明中设置t形的下过渡法兰盘，t形结构一方面对上顶板的z向有限位作用，另一方面便于上顶板的定位安装。本发明中，下过渡法兰盘与上顶板之间通过紧固件连接。所述连杆与下过渡法兰盘螺纹连接。

7、进一步地，所述转动接头为球面轴承，所述球面轴承的轴承座安装于所述下顶板。通过所述球面轴承能实现所述工装在x、y方向上自由摆动、z方向上自由旋转。本发明中所述转动接头还可以为浮动接头。

8、进一步地，所述升降装置为气缸、电缸、液压装置或丝杆副。

9、进一步地，在所述上顶板和下顶板之间还连接有具有弹性的弹性结构，增加所述上顶板和下顶板之间的阻尼，减少整个机构在运动过程中的失稳状态，提升装配作业节拍。

10、进一步地，所述工装应用于盘类零件，所述上顶板和所述下顶板均为圆柱形。

11、本发明还提供一种以上所述自适应柔性装配工装的使用方法，所述升降装置的输出端收缩，输出端不与固定部分接触，所述转动接头能在x、y方向上自由摆动、z方向上自由旋转，实现装配机构的柔性定位；升降装置输出端伸出，使升降装置支撑于所述上顶板和下顶板之间，使转动接头不能自由转动，实现装配机构的刚性定位；通过调节升降装置输出端的行程实现装配机构在柔性定位与刚性定位之间的切换。

12、进一步地，通过调节所述升降装置的输出端行程，确保所述上顶板和下顶板之间的平行度。

13、本发明具有以下有益效果：

14、本发明提供了一种自适应柔性装配工装及其使用方法，所述工装包括依次设置的固定部分、下顶板以及连接于固定部分和下顶板之间的转动机构，固定部分与装配机构连接，下顶板与被装配件连接，所述转动机构能带动下顶板上的被装配件在x、y方向上摆动和在z方向上旋转，从而实现产品装配定位时自适应柔性装配。并且在固定部分和下顶板设置有升降装置（例如气缸），升降装置伸出支撑于固定部分和下顶板之间，又能使整个自适应柔性装配工装为刚性。通过简单的升降装置调节，就能使整个工装在柔性和刚性之间切换。能使被装配件精准定位，并能适应尺寸差异大的不同产品的装备，兼容性高。

技术特征：

1.一种自适应柔性装配工装，其特征在于，包括依次设置的固定部分、下顶板（5）以及连接于固定部分和下顶板（5）之间的转动机构；所述固定部分与装配机构连接，所述下顶板（5）与被装配件连接；所述转动机构包括相互固定连接的连杆（7）和转动接头（6），连杆（7）与所述固定部分固定连接，转动接头（6）与下顶板（5）连接，所述转动接头（6）带动下顶板（5）x、y方向上摆动和在z方向上旋转；在所述固定部分和下顶板（5）之间还设置有升降装置（4），升降装置（4）安装于下顶板（5），升降装置（4）具有输出端，输出端朝向所述固定部分。

2.根据权利要求1所述的一种自适应柔性装配工装，其特征在于，所述固定部分包括依次固定连接的上过渡法兰盘（1）、下过渡法兰盘（2）和上顶板（3）；所述上过渡法兰盘（1）与装配机构连接；所述下过渡法兰盘（2）为t形，t形下过渡法兰盘（2）较细的一端穿过所述上顶板（3）与所述连杆（7）固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种自适应柔性装配工装，其特征在于，所述转动接头（6）为球面轴承，所述球面轴承的轴承座安装于所述下顶板（5）。

4.根据权利要求1所述的一种自适应柔性装配工装，其特征在于，所述升降装置（4）为气缸、电缸、液压装置或丝杆副。

5.根据权利要求2所述的一种自适应柔性装配工装，其特征在于，在所述上顶板（3）和下顶板（5）之间还连接有具有弹性的弹性结构，增加所述上顶板（3）和下顶板（5）之间的阻尼。

6.根据权利要求1所述的一种自适应柔性装配工装，其特征在于，所述工装应用于盘类零件，所述上顶板（3）和所述下顶板（5）均为圆柱形。

7.一种权利要求1～6任一项所述一种自适应柔性装配工装的使用方法，其特征在于，所述升降装置（4）的输出端收缩，输出端不与固定部分接触，所述转动接头（6）能在x、y方向上自由摆动、z方向上自由旋转，实现装配机构的柔性定位；升降装置（4）输出端伸出，使升降装置（4）支撑于所述上顶板（3）和下顶板（5）之间，使转动接头（6）不能自由转动，实现装配机构的刚性定位；通过调节升降装置（4）输出端的行程实现装配机构在柔性定位与刚性定位之间的切换。

8.根据权利要求7所述的种自适应柔性装配工装的使用方法，其特征在于，通过调节所述升降装置（4）的输出端行程，确保所述上顶板（3）和下顶板（5）之间的平行度。

技术总结
本发明提供了一种自适应柔性装配工装及其使用方法，所述工装包括依次设置的固定部分、下顶板以及连接于固定部分和下顶板之间的转动机构，固定部分与装配机构连接，下顶板与被装配件连接，所述转动机构能带动下顶板上的被装配件在X、Y方向上摆动和在Z方向上旋转，从而实现产品装配定位时自适应柔性装配。并且在固定部分和下顶板设置有升降装置（例如气缸），升降装置伸出支撑于固定部分和下顶板之间，又能使整个自适应柔性装配工装为刚性。通过简单的升降装置调节，就能使整个工装在柔性和刚性之间切换。能使被装配件精准定位，并能适应尺寸差异大的不同产品的装备，兼容性高。

技术研发人员：郑宇华,杨振中,杨学军,凌翠平,石江,朱树鹏,文志敏,龙文,胡威,夏铭,易长松,石顶
受保护的技术使用者：中车株洲电机有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22