本发明公开了一种模块化的柔性夹具，属于精密装配领域。该柔性夹具包括检测模块、力平衡模块、夹持模块及吸附模块。一种模块化的柔性夹具可通过不同模块组合，实现多品种微小型零件的柔性夹持。其中检测模块包括力传感器、调整螺钉和弹簧，可实时检测零件夹持和装配过程中力的大小。力平衡模块包括夹具底座、微型直线滑台、滑台连接板、限位块、固定板、平衡轴、弹簧调节螺母、连接板、弹簧和直线气缸，实现夹具自重平衡，保证零件夹持和装配过程中力的准确检测。夹持模块包括平行气缸和夹持器，可实现不同类型零件的夹持。吸附模块包括导向座、导向轴、弹簧、气路接头、吸盘转接板和吸盘，更换不同吸附模块，可实现不同微小型零件的吸附。
1.一种模块化的柔性夹具，其特征在于，该柔性夹具采用模块化设计，包括检测模块、力平衡模块、夹持模块及吸附模块；
所述的检测模块包括力传感器(4)、调整螺钉(6)和弹簧I(7)；其中，力传感器(4)和调整螺钉(6)安装在一起，调整螺钉(6)通过弹簧I(7)与下面的气缸固定板(8)相连，夹持零部件过程中通过弹簧的压缩传递力的大小，保证夹取力的平稳变化，实现夹取力的实时监测；
所述的力平衡模块包括夹具底座(1)、微型直线滑台(2)、滑台连接板(3)、限位块(5)、固定板(8)、平衡轴(18)、弹簧调节螺母(19)、连接板(20)、弹簧III(21)和直线气缸(22)，其中，2个微型直线滑台(2)对称安装在夹具底座(1)的两侧，实现导向作用；2个滑台连接板(3)侧面分别安装在2个微型直线滑台(2)的台面上，底面都固定在固定板(8)上；2个限位块(5)都安装在夹具底座(1)上，分别位于2个滑台连接板(3)的上方和下方，实现夹持过程中的运动限位；直线气缸(22)安装在夹具底座(1)的下表面上，通气时可作用到固定板(8)上；
连接板(20)固定在夹具底座(1)的底面；弹簧调节螺母(19)通过螺纹与连接板(20)连接在一起；平衡轴(18)直径小于弹簧调节螺母(19)，将平衡轴(18)通过弹簧调节螺母(19)的中心孔与固定板(8)固定在一起，并在弹簧调节螺母(19)与平衡轴(18)之间安装弹簧III(21)，使用前调节弹簧调节螺母以改变弹簧压缩量，用于平衡夹具自身重力；
所述的夹持模块包括平行气缸(9)和夹持器(17)，其中，夹持器(17)与平行气缸(9)的移动块相连，随移动块运动而实现张开和夹紧功能；
所述的吸附模块包括导向座(10)、导向轴(11)、弹簧II(12)、气路接头(13)、吸盘转接板(14)和吸盘(15)，其中，2个导向轴(11)与2个导向座(10)分别装配在一起；2个导向轴(11)分别穿过弹簧II(12)与吸盘转接板(14)固定在一起；气路接头(13)和吸盘(15)通过吸盘转接板(14)连接在一起，配合吸附头(16)可实现微小型零部件的吸附。
一种模块化的柔性夹具
技术领域
[0001] 本发明属于精密装配技术领域，涉及一种模块化的柔性夹具。
背景技术
[0002] 随着精密微小型装配技术的不断发展，传统的手工装配和人机协同半自动装配技术越来越无法满足高效生产效率和产品一致性的需求。全自动化装配技术不仅能大幅提高产品生产效率，而且能有效保证产品的一致性和可靠性。要想实现微小型脆性易碎零部件的全自动化装配，传统的夹持技术无法实现有效的无损夹持，需要采用柔性夹持技术，设计适用的柔性夹具。
[0003] 此外，精密装配领域进行的往往是多品种、变批量生产，面对不同的装配对象需要设计不同的夹具，费时费力。需要合理设计夹具，使之尽可能满足多种零部件的夹持要求，扩大夹具的适用范围。
发明内容
[0004] 本发明主要针对上述问题提供一种模块化的柔性夹具。
[0005] 本发明的技术方案：
[0006] 一种模块化的柔性夹具，包括检测模块、力平衡模块、夹持模块及吸附模块。
[0007] 检测模块主要用于实时检测夹具夹持零件和零件装配过程中力的变化，通过压缩弹簧将受到的力传递给力传感器，实现力的检测。柔性夹具完成吸附头的夹持后，进行微小型零部件的吸附。吸附头与待吸附对象接触后，检测模块的弹簧被压缩，并将力传递给力传感器，实现吸附头与待夹持对象之间接触力的实时检测，保证吸附头接触零部件的过程中不对其造成损伤。
[0008] 力平衡模块由力平衡部分、导向部分和直线气缸构成。其中，力平衡部分主要用于平衡夹持模块和吸附模块的自重，调节弹簧调节螺母可改变弹簧的压缩量，避免夹具自重对检测模块产生影响，同时实现零部件的柔性夹持。导向部分采用微型直线滑台实现导向，两侧的微型直线滑台分别设置上限位和下限位，保证夹持吸附头和吸附零部件时力平衡模块和检测模块的弹簧沿轴向方向压缩，受力方向不变，且接触力大小不超过力传感器量程。直线气缸主要用于夹具旋转过程中的定位，夹具旋转之前，直线气缸动作并顶住固定板，保证力平衡模块在夹具旋转过程中不发生运动。
[0009] 夹持模块由平行气缸和夹持器构成，通过平行气缸的运动实现夹持器的夹持动作。夹持器安装在平行气缸的移动块上，平行气缸通气后，夹持器随移动块张开，可进行夹持。平行气缸断气后，夹持器随移动块合拢，实现随行夹具或一般零部件的夹持。
[0010] 吸附模块由导向部分和吸附部分构成。其中，导向部分主要采用导向座和导向轴实现导向。吸附部分主要用于吸附微小型零部件，为保证良好的吸附效果，在导向座和吸盘转接板之间的导向轴上安装压缩弹簧，对吸盘施加压力以保证良好的吸附效果。
[0011] 本发明的特点：
[0012] 本发明采用力平衡模块取代传统的刚性连接，并通过检测模块实时检测夹持过程中的夹持力大小，实现微小型脆性易碎零部件的无损夹持。
[0013] 本发明采用模块化设计，通过更换不同模块组合，可实现多种零部件的夹持，扩大了夹具的适用范围。
附图说明
[0014] 图1模块化柔性夹具示意图
[0015] 图2检测模块示意图
[0016] 图3力平衡模块示意图
[0017] 图4夹持模块示意图
[0018] 图5吸附模块示意图
具体实施方式
[0019] 下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
[0020] 以一种平板类微小型脆性易碎硅片的夹取为例，结合技术方案与附图叙述本发明具体实施步骤。
[0021] 一种模块化的柔性夹具，其特征在于，该柔性夹具采用模块化设计，包括检测模块、力平衡模块、夹持模块及吸附模块；
[0022] 检测模块主要由力传感器(4)、调整螺钉(6)和弹簧1(7)组成。其中力传感器(4)和调整螺钉(6)安装在一起，调整螺钉(6)通过弹簧1(7)与下面的气缸固定板(8)相连，夹持零部件和装配过程中通过弹簧的压缩传递力的大小，保证力的平稳变化，实现夹持力和装配力的实时检测；
[0023] 力平衡模块主要由夹具底座(1)、微型直线滑台(2)、滑台连接板(3)、限位块(5)、固定板(8)、平衡轴(18)、弹簧调节螺母(19)、连接板(20)、弹簧3(21)和直线气缸(22)组成。其中，2个微型直线滑台(2)对称安装在夹具底座(1)的两侧，实现导向作用；2个滑台连接板(3)侧面分别安装在2个微型直线滑台(2)的台面上，底面都固定在固定板(8)上；2个限位块(5)都安装在夹具底座(1)上，分别位于2个滑台连接板(3)的上方和下方，实现夹持过程中的限位；直线气缸(22)安装在夹具底座(1)的下表面上，通气时可作用到固定板(8)上；连接板(20)固定在夹具底座(1)的底面；弹簧调节螺母(19)通过螺纹与连接板(20)连接在一起；
平衡轴(18)直径小于弹簧调节螺母(19)，将平衡轴(18)通过弹簧调节螺母(19)的中心孔与连接板(20)固定在一起，并在弹簧调节螺母(19)与平衡轴(18)之间安装弹簧3(21)，使用前调节调节弹簧螺母以改变弹簧压缩量，用于平衡夹具自重；
[0024] 夹持模块主要由平行气缸(9)和夹持器(17)组成。其中夹持器(17)与平行气缸(9)的移动块相连，随移动块运动而运动，实现随行夹具或一般零部件的夹持和放置；
[0025] 吸附模块主要由导向座(10)、导向轴(11)、弹簧2(12)、气路接头(13)、吸盘转接板(14)和吸盘(15)组成。其中，2个导向轴(11)与2个导向座(10)分别装配在一起；2个导向轴(11)分别穿过弹簧2(12)与吸盘转接板(14)固定在一起；气路接头(13)和吸盘(15)通过吸盘转接板(14)连接在一起，配合吸附头(16)可实现微小型零部件的吸附。
[0026] 柔性夹具主要操作步骤如下：
[0027] 步骤一，检测模块标定：
[0028] 安装完柔性夹具后，进行力传感器标定，调节弹簧调节螺母，使力传感器示数为零。对夹具施加指定大小的正压力，观察力传感器示数并设置成相应力的大小。重复进行几次传感器标定，保证传感器示数与力大小相对应。
[0029] 步骤二，吸附头夹持：
[0030] 柔性夹具运动至吸附头正上方，平行气缸通气带动夹持器张开，夹具下降至指定位置，平行气缸断气使夹持器合拢，实现吸附头的夹紧，同时保证吸盘和吸附头之间具有良好的气密性。
[0031] 步骤三，接触力实时检测：
[0032] 柔性夹具夹持吸附头后，移动至硅片正上方，夹具下降并实时检测接触力的变化情况，当接触力发生变化时夹具停止运动，此时吸附头已经和和硅片表面接触，保证硅片不被压坏。
[0033] 步骤四，硅片吸附：
[0034] 气路接头和吸盘对应气路通气，吸附头吸附硅片。
[0035] 步骤五，硅片装配：
[0036] 夹具吸附硅片后运动至待装配零部件正上方，夹具下降进行硅片装配，通过实时检测硅片与待装配零部件之间的接触力大小，可以保证装配力的大小。也可根据需求通过装配力变化判断待装配零部件是否对准。
[0037] 当然，以上说明仅为本发明的一种实施案例，并非是对本发明的限制。本技术领域的技术人员应当理解，在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的权利要求保护范围。
[0038] 综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
