[發明專利]一種軸孔零件批量化裝配裝置

有效

• 申請號: 201811336052.0
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109108613B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 楊毅;張娟;吳文榮;畢列;戴曦;楊宏剛;王紅蓮;溫明;彭博;魏紅
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: B23P19/02
• 分類號: B23P19/02;B25J9/16
• 代理公司: 中國工程物理研究院專利中心 51210
• 代理人: 翟長明;韓志英

本發明公開了一種軸孔零件批量化裝配裝置。該裝置包括：上位機、隔震平臺，以及水平放置在隔震平臺上的上料機構、夾持手放置平臺、軸零件操作機構、六自由度機械臂、兩路顯微視覺觀測裝置。其中，上料機構包括旋轉平臺、零件托盤，用于軸孔零件的連續、自動上料；軸零件操作機構包括零件姿態調整機構、零件定位臺，用于裝配過程中軸零件初始姿態調整；六自由度機械臂包括六個串聯旋轉軸和安裝在六自由度機械臂末端的微力傳感器、快換手基座、視覺觀測裝置，用于軸孔零件大范圍運輸和裝配過程中孔零件的位姿調整；兩路顯微視覺觀測裝置水平正交布置，用于軸孔零件相對位姿的精密檢測。該裝置可實現軸孔零件的全自動、批量化柔性精密裝配。

技術領域

本發明屬于微裝配技術領域，具體涉及一種軸孔零件批量化裝配裝置。

背景技術

在精密微裝配領域，孔和軸的裝配是最典型的裝配模式，應用廣泛。由于孔和軸的裝配過程存在軸孔配合誤差、非線性接觸及零件弱剛性等問題，使孔和軸的精密裝配面臨巨大挑戰?；陲@微視覺和微力覺反饋是目前常用的裝配方案。中國科學院自動化研究所研制的孔和軸的微裝配機器人系統（李海鵬，邢登鵬，張正濤等，宏微結合的多機械手微裝配機器人系統，機器人，2015,37（1）：35-42），采用基于顯微視覺伺服的多機械手并行操作，針對不同結構的孔和軸零件，設計了專用的異形零件夾持器，實現了毫米級孔與軸零件的過盈裝配。但該微裝配機器人系統的機械手行程較小，裝配空間狹窄，無法實現大范圍內的零件自動取放和輸送操作，且只能專機專用。

牛津儀器（上海）有限公司研制的微小型軸孔類零件裝配系統（魏維君，基于機器視覺與被動柔順機構的軸孔精密裝配研究，機械工程師，2015,6:138-141），在孔和軸零件裝配的非接觸階段采用機器視覺來進行位置檢測；在孔和軸零件裝配的接觸階段，設計了被動柔順機構補償零件位姿偏差，實現了軸孔間隙大于9?μm，初始軸孔位置偏差小于100?μm的軸孔零件裝配。但該裝置無法滿足孔和軸零件過盈或過渡裝配的檢測精度和位姿調整要求，裝配效率較低。

當前，亟需發展一種軸孔零件批量化裝配裝置，用于實現軸孔零件的全自動、批量化柔性精密裝配。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種軸孔零件批量化裝配裝置。

本發明的軸孔零件批量化裝配裝置，其特點是，所述的裝配裝置包括上位機、隔震平臺和安裝在隔震平臺上的上料機構、夾持手放置平臺、軸零件操作機構、六自由度機械臂以及兩路顯微視覺觀測裝置；

所述的上料機構包括旋轉平臺和安裝在旋轉平臺上的零件托盤，零件托盤隨旋轉平臺同角速度轉動，裝配作業前的孔零件和軸零件固定在零件托盤上；

所述的夾持手放置平臺包括夾持手支架和固定在夾持手支架上的夾持手Ⅰ、夾持手Ⅱ，夾持手Ⅰ夾持軸零件，夾持手Ⅱ夾持孔零件；

所述的軸零件操作機構包括零件姿態調整機構和安裝在零件姿態調整機構上的零件定位臺，裝配作業時軸零件固定在零件定位臺上；零件姿態調整機構調整軸零件繞X軸、Y軸和Z軸的姿態；

所述的六自由度機械臂的末端布置有微力傳感器、快換手基座和視覺觀測裝置，快換手基座上端與微力傳感器固定連接，下端與夾持手Ⅰ和夾持手Ⅱ分別配對吸合，實現夾持手Ⅰ和夾持手Ⅱ的更換；所述的微力傳感器實時檢測裝配過程中孔零件和軸零件的接觸力，將力覺信息反饋至上位機上，上位機發送信號給六自由度機械臂調整孔零件與軸零件的相對位姿，實現孔零件和軸零件的裝配；所述的視覺觀測裝置用于引導六自由度機械臂末端運動，分別實現換手時快換手基座與夾持手Ⅰ或夾持手Ⅱ的對準，上料時夾持手Ⅰ與軸零件的對準、夾持手Ⅱ與孔零件的對準，以及裝配過程中孔零件和軸零件的一次對準；