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CN104816119B - 一种直线式柔性定位装置 - Google Patents

一种直线式柔性定位装置 Download PDF

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CN104816119B
CN104816119B CN201510218331.7A CN201510218331A CN104816119B CN 104816119 B CN104816119 B CN 104816119B CN 201510218331 A CN201510218331 A CN 201510218331A CN 104816119 B CN104816119 B CN 104816119B
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何庆平
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许正仁
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Guangzhou Mino Equipment Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种直线式柔性定位装置，包括X轴定位部、Y轴定位部和Z轴定位部，X轴定位部包括X轴底座、X轴滑轨、X轴滑台以及X轴动力单元，Y轴定位部包括Y轴底座、Y轴滑轨、Y轴滑台以及Y轴动力单元，Z轴定位部包括与立柱、Z轴丝杆轴、装在Z轴丝杆轴上的Z轴丝杆螺母以及驱动Z轴丝杆轴转动的Z轴伺服电机，Z轴丝杆轴垂直于X轴滑轨和Y轴滑轨竖向设置，与Z轴丝杆螺母固定连接设有套装在Z轴丝杆轴外侧的花键轴，立柱上在导向内腔的顶部装有供花键轴穿过的花键母，所述花键轴的顶端伸出所述导向内腔并在所述立柱的上方装有安装面板。本直线式柔性定位装置承载能力大，精度高，防护性好，能完成对空间一定范围内任意点定位。

Description

一种直线式柔性定位装置
技术领域
本发明用于白车身制造领域，特别是涉及一种直线式柔性定位装置。
背景技术
多车型混线生产能适应市场对车型多样化的需求，减小研发费用，节约成本，是汽车制造业的主流趋势。柔性定位装置能完成对各种车型的定位，在车型切换时节省大量时间，满足多车型混线生产对车身定位的要求。目前市面的定位装置柔性较差，承载能力低，定位精度差，整体尺寸庞大，质量重且占用空间范围太大，对白车身柔性生产带来一定限制。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种承载能力大，精度高，防护性好，能完成对空间一定范围内任意点定位的直线式柔性定位装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种直线式柔性定位装置，包括X轴定位部、Y轴定位部和Z轴定位部，所述X轴定位部包括X轴底座、设在所述X轴底座上的X轴滑轨、装在所述X轴滑轨上的X轴滑台以及驱动所述X轴滑台沿X轴滑轨前后运动的X轴动力单元，所述Y轴定位部包括与所述X轴滑台连接的Y轴底座、设在所述Y轴底座上并垂直于所述X轴滑轨的Y轴滑轨、装在所述Y轴滑轨上的Y轴滑台以及驱动所述Y轴滑台沿Y轴滑轨左右运动的Y轴动力单元，所述Z轴定位部包括与所述Y轴滑台连接且在内部设有导向内腔的立柱、装在所述导向内腔中的Z轴丝杆轴、装在所述Z轴丝杆轴上的Z轴丝杆螺母以及驱动所述Z轴丝杆轴转动的Z轴伺服电机，所述Z轴丝杆轴垂直于X轴滑轨和Y轴滑轨竖向设置，与所述Z轴丝杆螺母固定连接设有套装在所述Z轴丝杆轴外侧的花键轴，所述立柱上在导向内腔的顶部装有供所述花键轴穿过的花键母，所述花键轴的顶端伸出所述导向内腔并在所述立柱的上方装有安装面板。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述Z轴丝杆轴通过位于导向内腔底部的Z轴安装座装在所述立柱上，所述立柱上在所述导向内腔的下方形成传动腔，在所述传动腔内装有与所述Z轴丝杆轴连接的从动带轮，所述Z轴伺服电机通过电机安装板装在所述立柱上，所述Z轴伺服电机的输出轴上在所述传动腔内装有与所述从动带轮通过同步带连接的主动带轮。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述X轴动力单元包括平行于所述X轴滑轨装在所述X轴底座上的X轴丝杆轴、装在所述X轴丝杆轴上且与所述X轴滑台连接的X轴丝杆螺母以及驱动所述X轴丝杆轴转动的X轴伺服电机。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述X轴丝杆轴通过端部的X轴安装座装在X轴底座上，X轴丝杆轴通过联轴器与X轴伺服电机的输出轴相连，所述X轴底座上设有X轴限位块，所述X轴滑台上设有可与所述限位块配合以限制所述X轴滑台行程的撞块。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述X轴滑轨在X轴丝杆轴的两侧各设一根，所述X轴滑台通过X轴滑块装在X轴滑轨上，所述X轴底座在两X轴滑轨的外侧装有X轴侧护板，X轴底座在X轴侧护板的顶部装有X轴上护板，所述X轴滑台的截面呈中部设有过孔的“回”字形，所述X轴上护板从所述X轴滑台内部穿过。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述X轴底座上设有指示Y轴底座位置的标尺，所述X轴底座上装有X轴对位座和装在所述X轴对位座上的X轴对位块。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述Y轴动力单元包括平行于所述Y轴滑轨装在所述Y轴底座上的Y轴丝杆轴、装在所述Y轴丝杆轴上且与所述Y轴滑台连接的Y轴丝杆螺母以及驱动所述Y轴丝杆轴转动的Y轴伺服电机。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述Y轴丝杆轴通过端部的Y轴安装座装在Y轴底座上，Y轴丝杆轴通过联轴器与Y轴伺服电机的输出轴相连，所述Y轴底座上设有Y轴限位块，所述Y轴滑台上设有可与所述限位块配合以限制所述Y轴滑台行程的撞块。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述Y轴滑轨在Y轴丝杆轴的两侧各设一根，所述Y轴滑台通过Y轴滑块装在Y轴滑轨上，所述Y轴底座在两Y轴滑轨的外侧装有Y轴侧护板，Y轴底座在Y轴侧护板的顶部装有Y轴上护板，所述Y轴滑台的截面呈中部设有过孔的“回”字形，所述Y轴上护板从所述Y轴滑台内部穿过。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述Y轴底座上设有指示立柱位置的标尺，所述Y轴底座上装有Y轴对位座和装在所述Y轴对位座上的Y轴对位块。
本发明的有益效果：本直线式柔性定位装置工作时，X轴定位部、Y轴定位部和Z轴定位部，共同组成空间笛卡尔坐标系，完成安装面板对一定范围内任意点的定位。X轴定位部、Y轴定位部和Z轴定位部为相互独立的模块，能拆分重组，快速构建不同行程的定位单元。其中Z轴定位部中Z轴伺服电机运转并驱动立柱中的Z轴丝杆轴做回转运动，Z轴丝杆轴将Z轴伺服电机的回转运动转换为Z轴丝杆螺母的竖直升降运动，Z轴丝杆螺母推动安装于花键轴上的安装面板做竖直升降运动。安装面板做升降运动时，直接通过花键轴和花键母的配合进行导向，占用空间小，刚性好、载荷高，满足重载高精度的定位要求。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明实施例轴测图；
图2是本发明实施例X轴定位部结构示意图；
图3是本发明实施例Z轴定位部结构示意图。
具体实施方式
参照图1至图3，其显示出了本发明之较佳实施例的具体结构。以下将详细说明本发明各元件的结构特点，而如果有描述到方向( 上、下、左、右、前及后) 时，是以图1所示的结构为参考描述，但本发明的实际使用方向并不局限如此。
本发明提供了一种直线式柔性定位装置，包括X轴定位部1、Y轴定位部2和Z轴定位部3，所述X轴定位部1包括X轴底座11、设在所述X轴底座11上的X轴滑轨12、装在所述X轴滑轨12上的X轴滑台13以及驱动所述X轴滑台13沿X轴滑轨12前后运动的X轴动力单元，所述X轴动力单元包括平行于所述X轴滑轨12装在所述X轴底座11上的X轴丝杆轴14、装在所述X轴丝杆轴14上且与所述X轴滑台13连接的X轴丝杆螺母15以及驱动所述X轴丝杆轴14转动的X轴伺服电机16。所述X轴丝杆轴14通过端部的X轴安装座141装在X轴底座11上，X轴丝杆轴14通过联轴器142与X轴伺服电机16的输出轴相连，所述X轴滑轨12在X轴丝杆轴14的两侧各设一根，所述X轴滑台13通过X轴滑块17装在X轴滑轨12上，X轴伺服电机16运转时，X轴丝杆轴14的回转运动转换为X轴丝杆螺母15的直线运动，X轴丝杆螺母15推动X轴滑台13滑动。
所述X轴底座11上设有X轴限位块18，所述X轴滑台13上设有可与所述限位块18配合以限制所述X轴滑台13行程的撞块19。在电气系统出故障时，实现X向的机械限位。X轴底座11采用开模铸造，通过合理布置结构，增加加强筋，有效提高整个装置的刚性，减轻重量。所述X轴底座11在两X轴滑轨12的外侧装有X轴侧护板111，X轴底座11在X轴侧护板111的顶部装有X轴上护板112，所述X轴滑台13的截面呈中部设有过孔的“回”字形，所述X轴上护板112从所述X轴滑台13内部穿过。X轴侧护板111和X轴上护板112一起组成不完全封闭系统，防止焊渣损伤内部元件。电线气管在有防护的拖链4中运动，提高柔性定位单元的可靠性。
Y轴定位部2与X轴定位部1结构相似，所述Y轴定位部包括与所述X轴滑台13连接的Y轴底座21、设在所述Y轴底座21上并垂直于所述X轴滑轨的Y轴滑轨、装在所述Y轴滑轨上的Y轴滑台22以及驱动所述Y轴滑台沿Y轴滑轨左右运动的Y轴动力单元，所述Y轴动力单元包括平行于所述Y轴滑轨装在所述Y轴底座上的Y轴丝杆轴、装在所述Y轴丝杆轴上且与所述Y轴滑台22连接的Y轴丝杆螺母以及驱动所述Y轴丝杆轴转动的Y轴伺服电机。所述Y轴丝杆轴通过端部的Y轴安装座装在Y轴底座21上，Y轴丝杆轴通过联轴器与Y轴伺服电机的输出轴相连，Y轴伺服电机运转时，Y轴丝杆轴的回转运动转换为Y轴丝杆螺母的直线运动，Y轴丝杆螺母推动Y轴滑台22滑动。
所述Y轴底座21上设有Y轴限位块，所述Y轴滑台上设有可与所述限位块配合以限制所述Y轴滑台行程的撞块。在电气系统出故障时，实现Y向的机械限位。Y轴底座21采用开模铸造，通过合理布置结构，增加加强筋，有效提高整个装置的刚性，减轻重量。所述Y轴滑轨在Y轴丝杆轴的两侧各设一根，所述Y轴滑台通过Y轴滑块装在Y轴滑轨上，所述Y轴底座21在两Y轴滑轨的外侧装有Y轴侧护板，Y轴底座21在Y轴侧护板的顶部装有Y轴上护板，所述Y轴滑台22的截面呈中部设有过孔的“回”字形，所述Y轴上护板从所述Y轴滑台内部穿过。Y轴侧护板和Y轴上护板一起组成不完全封闭系统，防止焊渣损伤内部元件。电线气管在有防护的拖链中运动，提高柔性定位单元的可靠性。
所述X轴底座11上设有指示Y轴底座位置的标尺113，所述X轴底座11上装有X轴对位座114和装在所述X轴对位座114上的X轴对位块115。X轴对位块115通过X轴对位座114安装于X轴底座11，实现X方向的对位，对位结束后取走X轴对位块115，同X轴定位部相似，所述Y轴底座上设有指示立柱位置的标尺，所述Y轴底座上装有Y轴对位座和装在所述Y轴对位座上的Y轴对位块。X轴定位部1、Y轴定位部2中伺服电机为高分辨率电机，丝杆为高精度丝杆，滑台与底座之间有导轨导向，因而能实现X向，Y向的高精度定位。
所述Z轴定位部3包括与所述Y轴滑台连接且在内部设有导向内腔31的立柱32、装在所述导向内腔31中的Z轴丝杆轴33、装在所述Z轴丝杆轴33上的Z轴丝杆螺母34以及驱动所述Z轴丝杆轴33转动的Z轴伺服电机35，所述Z轴丝杆轴33垂直于X轴滑轨12和Y轴滑轨竖向设置，与所述Z轴丝杆螺母34固定连接设有套装在所述Z轴丝杆轴33外侧的花键轴310，所述立柱32上在导向内腔31的顶部装有供所述花键轴310穿过的花键母36，所述花键轴310的顶端伸出所述导向内腔31并在所述立柱32的上方装有安装面板5。所述Z轴丝杆轴33通过位于导向内腔31底部的Z轴安装座37装在所述立柱32上，所述立柱32上在所述导向内腔31的下方形成传动腔38，在所述传动腔38内装有与所述Z轴丝杆轴33连接的从动带轮39，所述Z轴伺服电机35通过电机安装板装在所述立柱32上，所述Z轴伺服电机35的输出轴上在所述传动腔38内装有与所述从动带轮39通过同步带连接的主动带轮。Z轴伺服电机35运转时，Z轴伺服电机35带动主动带轮，主动带轮带动从动带39轮，使与其连接的Z轴丝杆轴33做回转运动。Z轴丝杆轴33将Z轴伺服电机35的回转运动转换为Z轴丝杆螺母34的竖直升降运动，Z轴丝杆螺母34推动安装于花键轴310上的安装面板5做竖直升降运动。安装面板5做升降运动时，直接通过花键轴310和花键母36的配合进行导向，占用空间小，刚性好、载荷高，满足重载高精度的定位要求。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种直线式柔性定位装置，其特征在于：包括X轴定位部、Y轴定位部和Z轴定位部，所述X轴定位部包括X轴底座、设在所述X轴底座上的X轴滑轨、装在所述X轴滑轨上的X轴滑台以及驱动所述X轴滑台沿X轴滑轨前后运动的X轴动力单元，所述Y轴定位部包括与所述X轴滑台连接的Y轴底座、设在所述Y轴底座上并垂直于所述X轴滑轨的Y轴滑轨、装在所述Y轴滑轨上的Y轴滑台以及驱动所述Y轴滑台沿Y轴滑轨左右运动的Y轴动力单元，所述Z轴定位部包括与所述Y轴滑台连接且在内部设有导向内腔的立柱、装在所述导向内腔中的Z轴丝杆轴、装在所述Z轴丝杆轴上的Z轴丝杆螺母以及驱动所述Z轴丝杆轴转动的Z轴伺服电机，所述Z轴丝杆轴垂直于X轴滑轨和Y轴滑轨竖向设置，与所述Z轴丝杆螺母固定连接设有套装在所述Z轴丝杆轴外侧的花键轴，所述立柱上在导向内腔的顶部装有供所述花键轴穿过的花键母，所述花键轴的顶端伸出所述导向内腔并在所述立柱的上方装有安装面板。
2.根据权利要求1所述的直线式柔性定位装置，其特征在于：所述Z轴丝杆轴通过位于导向内腔底部的Z轴安装座装在所述立柱上，所述立柱上在所述导向内腔的下方形成传动腔，在所述传动腔内装有与所述Z轴丝杆轴连接的从动带轮，所述Z轴伺服电机通过电机安装板装在所述立柱上，所述Z轴伺服电机的输出轴上在所述传动腔内装有与所述从动带轮通过同步带连接的主动带轮。
3.根据权利要求1或2所述的直线式柔性定位装置，其特征在于：所述X轴动力单元包括平行于所述X轴滑轨装在所述X轴底座上的X轴丝杆轴、装在所述X轴丝杆轴上且与所述X轴滑台连接的X轴丝杆螺母以及驱动所述X轴丝杆轴转动的X轴伺服电机。
4.根据权利要求3所述的直线式柔性定位装置，其特征在于：所述X轴丝杆轴通过端部的X轴安装座装在X轴底座上，X轴丝杆轴通过联轴器与X轴伺服电机的输出轴相连，所述X轴底座上设有X轴限位块，所述X轴滑台上设有可与所述限位块配合以限制所述X轴滑台行程的撞块。
5.根据权利要求4所述的直线式柔性定位装置，其特征在于：所述X轴滑轨在X轴丝杆轴的两侧各设一根，所述X轴滑台通过X轴滑块装在X轴滑轨上，所述X轴底座在两X轴滑轨的外侧装有X轴侧护板，X轴底座在X轴侧护板的顶部装有X轴上护板，所述X轴滑台的截面呈中部设有过孔的“回”字形，所述X轴上护板从所述X轴滑台内部穿过。
6.根据权利要求5所述的直线式柔性定位装置，其特征在于：所述X轴底座上设有指示Y轴底座位置的标尺，所述X轴底座上装有X轴对位座和装在所述X轴对位座上的X轴对位块。
7.根据权利要求1或2所述的直线式柔性定位装置，其特征在于：所述Y轴动力单元包括平行于所述Y轴滑轨装在所述Y轴底座上的Y轴丝杆轴、装在所述Y轴丝杆轴上且与所述Y轴滑台连接的Y轴丝杆螺母以及驱动所述Y轴丝杆轴转动的Y轴伺服电机。
8.根据权利要求7所述的直线式柔性定位装置，其特征在于：所述Y轴丝杆轴通过端部的Y轴安装座装在Y轴底座上，Y轴丝杆轴通过联轴器与Y轴伺服电机的输出轴相连，所述Y轴底座上设有Y轴限位块，所述Y轴滑台上设有可与所述限位块配合以限制所述Y轴滑台行程的撞块。
9.根据权利要求8所述的直线式柔性定位装置，其特征在于：所述Y轴滑轨在Y轴丝杆轴的两侧各设一根，所述Y轴滑台通过Y轴滑块装在Y轴滑轨上，所述Y轴底座在两Y轴滑轨的外侧装有Y轴侧护板，Y轴底座在Y轴侧护板的顶部装有Y轴上护板，所述Y轴滑台的截面呈中部设有过孔的“回”字形，所述Y轴上护板从所述Y轴滑台内部穿过。
10.根据权利要求9所述的直线式柔性定位装置，其特征在于：所述Y轴底座上设有指示立柱位置的标尺，所述Y轴底座上装有Y轴对位座和装在所述Y轴对位座上的Y轴对位块。
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