[發明專利]高精度位移伺服薄形零件裝配導向槽

有效

• 申請號: 201410614980.4
• 申請日: 2014-11-05
• 公開（公告）號: CN104476153A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 李政;陸利新;趙巖;陳榮蓮
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B23P19/00
• 分類號: B23P19/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本發明涉及一種精密機械裝配裝置，尤其是一種高精度位移伺服薄形零件裝配導向槽。

背景技術

薄形零件由于其特有的機械結構，其軸向尺寸的尺度非常小，通常是在0.2mm以下，在這種尺度下若要保證其具有較好的精度，則需要高精度機械加工設備，將會產生昂貴的生產成本。國內許多中小型機加工廠商仍只能做到0.01mm的加工精度，因此生產出來的同一批薄形零件，必然會有±0.01mm的公差，這種尺度的偏差會使薄形零件在裝配時由于尺寸的變化而使得自動裝配變得困難。傳統的導向槽，尺寸固定，當薄形零件軸向尺寸小于槽高度時，薄形零件與導向槽存在較大間隙，會使薄形零件在槽內移動時在軸向發生偏移、變向，不能實現真正的導向；反之，薄形零件與導向槽接觸過緊，擠壓力過大，使得薄形零件在導向槽內無法移動。因而目前此類薄形零件的裝配都是通過人工操作，利用特殊的夾具，手工裝配，耗費巨大的人力。

壓電陶瓷是一種新型的功能陶瓷材料，具有壓電效應，即指某些壓電材料，例如鋯鈦酸鉛壓電陶瓷（PZT），具有從機械能轉變成電能，或者由電能轉變成機械能的物理效應。前者稱為正壓電效應；后者稱為逆壓電效應，即壓電陶瓷施加一直流電場，改變其極化強度，將會產生機械變形。這種奇妙的效應已經被科學家應用在與人們生活密切相關的許多領域，以實現能量轉換、傳感、驅動、頻率控制等功能。利用壓電陶瓷的逆壓電效應，可以制成高精度（可達0.1μm）微位移機構，這種機構可以消除由零件加工時造成的機械誤差，而且具有結構簡單、尺寸小、發熱少和便于自動控制等諸多優點。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明的目的是提供一種高精度位移伺服薄形零件裝配導向槽，能實現高精度（0.1μm）位移伺服，輔助薄形零件進行準確自動裝配。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種高精度位移伺服薄形零件裝配導向槽，包括蓋板、框體、疊片式壓電陶瓷、壓頭、導向槽、應變式力傳感器；所述蓋板與框體上底板連接；所述疊片式壓電陶瓷一端粘貼在蓋板底部的定位槽內，另一端粘貼壓頭，所述壓頭底部連接應變式力傳感器；所述框體底部設有導向槽。通過應變式力傳感器測得壓頭與薄形零件的接觸力，形成閉環反饋，根據測得的力值實時驅動疊片式壓電陶瓷位移，調整接觸力大小，直至接觸力達到最優值，完成閉環的伺服控制；最優的接觸力可通過實驗測得，測得的最優值應使薄形零件在導向槽內軸向的位移完全限制，而橫向的移動順暢。

框體三面封閉，用于對疊片式壓電陶瓷限位；一面開放，便于其安裝。

框體上底板與蓋板配作定位銷孔。

框體底部設有進料口，進料口下表面設為坡口，便于薄形零件進入導向槽。

導向槽與壓頭一端伸出框體，用于薄形零件裝配時導向槽與其它設備的空間配合。

與現有技術比較，本發明的有益效果在于：

本發明可以有效的限制薄形零件在導向槽內發生軸向偏移與變形，利用微機控制疊片式壓電陶瓷進行高精度位移伺服，使應變式力傳感器測得的薄形零件與導向槽的接觸力達到最優，可精確的對薄形零件在導向槽內移動進行軸向導向。

附圖說明

圖1是高精度位移伺服薄形零件裝配導向槽的結構示意圖。

圖2是高精度位移伺服薄形零件裝配導向槽的主視圖。

圖3是高精度位移伺服薄形零件裝配導向槽的左視剖視圖。

圖4是高精度位移伺服薄形零件裝配導向槽的后視圖。

圖5是蓋板示意圖。

圖6是本發明控制框圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明的具體實施例做進一步的說明。

如圖1~圖5所示一種高精度位移伺服薄形零件裝配導向槽的具體構造是：

一種高精度位移伺服薄形零件裝配導向槽，包括蓋板1、框體2、疊片式壓電陶瓷3、導向槽9、壓頭5、應變式力傳感器6；所述蓋板1與框體2上底板連接；所述疊片式壓電陶瓷3一端粘貼在蓋板1底部的定位槽7內，另一端粘貼壓頭5，所述壓頭5底部連接應變式力傳感器6；所述框體2底部設有導向槽9。

框體2三面封閉，用于對疊片式壓電陶瓷3限位；一面開放，便于其安裝。

框體2上底板與蓋板1配作定位銷孔11。

框體2底部設有進料口10，進料口10下表面設為坡口8，便于薄形零件進入導向槽9。

導向槽9與壓頭5一端伸出框體2，用于薄形零件裝配時導向槽9與其它設備的空間配合。

如圖6所示，一種高精度位移伺服薄形零件裝配導向槽的控制方法是：

將薄形零件從進料口10置入導向槽9后，微機控制疊片式壓電陶瓷3在軸向的形變來精確的控制壓頭5的位移。壓頭5底部連接應變式力傳感器6，通過應變式力傳感器6測得壓頭5與薄形零件的接觸力，形成閉環反饋，根據測得的力值實時驅動疊片式壓電陶瓷3位移，調整接觸力大小，直至接觸力達到最優值，完成閉環的伺服控制。最優的接觸力可通過實驗測得，測得的最優值應使薄形零件在導向槽9內軸向的位移完全限制，而橫向的移動順暢。