专利名称：一种微型零件定位装置及其定位方法
技术领域：
本发明涉及机械自动化领域，特别涉及一种微型零件定位装置及其定位方法。
背景技术：
随着精密机械的不断发展，对微小型系统的需求越来越大，例如:微装配系统和微型检测系统，微装配首先需解决的问题是装配时的定位精度，而微型检测系统中的工件定位也是需要考虑的重要环节。微、小、薄和软是微尺寸零件的四个显著特点，这种特点导致了微型零件精确定位的困难。目前的定位方法总结如下:1)机械手定位:机械手具有动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境等优点而被广泛应用，但其自身存在局限性。按照与物件接触的形式不同可分为夹持式和吸附式。夹持式机械手容易损伤工件，且不适合微小工件的抓取；吸附式机械手靠真空吸盘抓取工件，因此，镂空的工件是无法抓取的。2)自然停止定位:自然停止定位的方法就是靠工件和接触表面的摩擦使工件停止，微小零件具有轻薄的特点，极易受到周围环境的干扰，因此，自然停止定位的方法具有随机性，很难达到较高的定位精度。3)利用挡块使工件停止定位:利用挡块使工件停止定位的方法也存在各种各样的问题，比如由于冲击而使工件反跳，由于推压力会使工件产生接触变形。
发明内容
本发明提供了一种微型零件定位装置及其定位方法，本发明避免了对微型零件造成损伤，提高了定位精度，实现了对镂空工件的定位，详见下文描述:一种微型零件自动定位装置，所述微型零件自动定位装置包括:滑道，所述滑道一端和传送带连接，所述滑道的另一端嵌入到底板中；在所述底板上开设有槽料道，所述槽料道和所述滑道的另一端相接，在所述槽料道上且与所述滑道相接处设置有接近式传感器；所述底板的一端设置有微型气缸，在所述微型气缸上分别设置有第一行程开关传感器和第二行程开关传感器；在所述底板上由所述微型汽缸的最大行程确定零件检测位所在的位置；在所述底板的另一端设置有定位气嘴，所述定位气嘴的设置位置和所述零件检测位的位置相应；所述微型气缸上固定设置有推料V型叉，所述推动推料V型叉沿所述槽料道运动将所述微型零件传输至所述零件检测位。所述推料V型叉包括:固定件和V型叉，所述固定件和所述微型气缸固定连接，所述V型叉和所述固定件一体成型。所述定位气嘴包括:气嘴，所述气嘴通过连接件连接气管，所述气管上依次设置有电磁阀和气流调速阀。所述气嘴一端设置有外螺纹，用于与所述底板固定连接，所述气嘴另一端设置有内螺纹，用于与所述连接件连接。一种微型零件自动定位装置的定位方法，所述方法包括以下步骤:(I)所述微型零件经过所述传动带从所述滑道上滑落至所述槽料道，所述接近式传感器向微控制器传输微型零件到达信号，所述微控制器接收所述微型零件到达信号后，控制所述微型气缸推动所述推料V型叉沿所述槽料道运动，将所述微型零件传输至所述零件检测位，同时所述微控制器通过所述电磁阀打开所述气管，所述气嘴开始向所述微型零件吹气；(2)当所述微型气缸运动至最大行程后，所述第一行程开关传感器发送微型零件到位信号至所述微控制器，所述微控制器收到所述微型零件到位信号后延时timS后，通过所述电磁阀关闭所述气管，停止向所述微型零件吹气；(3)关闭所述定位气嘴后延时t2ms，所述微控制器控制所述微型气缸退回到原位置后，所述第二行程开关传感器向所述微控制器传输微型汽缸归位信号，所述微控制器停止工作，流程结束。
本发明提供的技术方案的有益效果是:本发明通过推料V型叉实现微型零件定向推送，推料V型叉到位停止，利用气嘴反向吹拂微型零件，形成气阻尼，克服微型零件的惯性前冲，从而实现微型零件的精确定位；本方法定位快捷、准确，采用气动配合推料V型叉的定位方法可以避免对微型零件造成损伤。
图1为本发明提供的微型零件自动定位装置的结构示意图；图2为本发明提供的推料V型叉的结构示意图；图3为本发明提供的定位气嘴的结构示意图；图4为本发明提供的微型零件、微控制器和定位装置之间的示意图；图5为本发明提供的圆形薄片零件图；图6为本发明提供的定位方法的流程图。附图中，各标号所代表的部件列表如下:1:传送带；2:滑道；3:微型汽缸；4:推料V型叉；5:槽料道；6:零件检测位；7:定位气嘴；8:底板；9:接近式传感器；10:微控制器；11:第一行程开关传感器；12:第二行程开关传感器；41:固定件；42:V型叉；71:气嘴；72:气管；73:连接件；74:气流调速阀；75:电磁阀。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。为了避免对微型零件造成损伤，提高定位精度，实现对镂空工件的定位，本发明实施例提供了一种微型零件定位装置及其定位方法，详见下文描述:参见图1，微型零件自动定位装置包括:滑道2，滑道2 —端和传送带I连接，滑道2的另一端嵌入到底板8中；在底板8上开设有槽料道5，槽料道5和滑道2的另一端相接，在槽料道5上且与滑道2相接处设置有接近式传感器9 ;在底板8上由微型汽缸3的最大行程确定零件检测位6所在的位置，在底板8的一端设置有定位气嘴7，定位气嘴7的设置位置和零件检测位6的位置相应；底板8的另一端设置有微型气缸3，在微型气缸3上分别设置有第一行程开关传感器11和第二 行程开关传感器12，微型气缸3上固定设置有推料V型叉4，推动推料V型叉4沿槽料道5运动将微型零件传输至零件检测位6。具体实现时，微型汽缸3推动推料V型叉4运动最大行程后，停在底板8上的位置为零件检测位6所在的位置。具体实现时，本发明实施例对传送带1、微型气缸3、接近式传感器9、第一行程开关传感器11和第二行程开关传感器12的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。其中，本发明实施例对滑道2、槽料道5和底板8的形状和材料不做限制。其中，参见图2，推料V型叉4包括:固定件41和V型叉42，固定件41和微型气缸3固定连接(可以通过螺栓连接或其他的连接方式)，V型叉42和固定件41 一体成型。V型叉42为一端加工成V型的工件，本发明实施例对V型的角度不做限制，30度、60度等。其中，参见图3，定位气嘴7包括:气嘴71，气嘴71通过连接件73连接气管72，气管72上依次设置有电磁阀75和气流调速阀74。气嘴71 —端设置有外螺纹，用于与底板8固定连接，气嘴71另一端设置有内螺纹，用于与连接件73连接。具体实现时，不同规格的微型零件质量不同，在移动过程中受到的摩擦力不同，用来定位的气流也不同，因此，在连接定位气嘴7的气管72上安装有气流调速阀74，通过调节气流调速阀74来控制气流大小，来实现多种不同规格的微型零件定位。而且气嘴71的气流可以调到很小，使得微型零件在气阻尼的作用下与V型叉42的接触力很小，不会对微型零件造成损伤，且能克服惯性运动，停在零件检测位6上。一种微型零件定位方法，参见图4和图6，该方法包括以下步骤:101:微型零件经过传动带I从滑道2上滑落至槽料道5，接近式传感器9向微控制器10传输微型零件到达信号，微控制器10接收微型零件到达信号后，控制微型气缸3推动推料V型叉4沿槽料道5运动，将微型零件传输至零件检测位6，同时微控制器10通过电磁阀75打开气管72，气嘴71开始向微型零件吹气；其中，微型零件在气阻尼的作用下始终与推料V型叉4紧密接触，通过定位气嘴7消除惯性运动对微型零件的影响。102:当微型气缸3运动至最大行程后，第一行程开关传感器11发送微型零件到位信号至微控制器10，微控制器10收到微型零件到位信号后延时tims后，通过电磁阀75关闭气管72，停止向微型零件吹气；103:关闭定位气嘴7后延时t2ms,微控制器10控制微型气缸3退回到原位置后，第二行程开关传感器12向微控制器10传输微型汽缸归位信号,微控制器10停止工作,流程结束。
微控制器10发出关闭定位气嘴7命令后，定位气嘴7实际动作会有10-20ms的延时，因此，关闭定位气嘴7后延时t2ms。以上h和t2的取值可以根据实际情况确定，本发明实施例对此不做限制。下面以具体的实验来验证本发明的可行性，详见下文描述:将微型圆片作为微型零件，从滑道2滑落至槽料道5中，微型气缸3前进，推料V型叉4将微型圆片送至零件检测位6，微型气缸3前进同时开启定位气嘴7，微型气缸3到达零件检测位6后延时IOms关闭定位气嘴7，定位气嘴7关闭后延时50ms，待残余气流消失后微型气缸3退回到原位置。定位完毕用固定在零件检测位6上方的CCD相机采像。对这种微型圆片进行多次定位，获得多个微型圆片的定位图片，通过图像处理的方法获得各次微型圆片中心的坐标，参见图5。其中(X，y)表示定位后圆形薄片的坐标，i和？分别是X和y坐标的平均值，可以认为是理想定位坐标，L表示点(X，y)和理想定位坐标( V)的距离，在本坐标系中的基本单位是一个像素。本次实验采用的微型圆片半径R=2.375_，通过图像处理可以得出2.375_所占像素个数是251.7159个，则每一个像素大小为9.4352um。从表I可知L最大值为4.2100，则最大偏离为4.21*9.4352um,即39.7um，说明本次实验达到了 40um的定位精度。表I
权利要求
1.一种微型零件自动定位装置，其特征在于，所述微型零件自动定位装置包括:滑道， 所述滑道一端和传送带连接，所述滑道的另一端嵌入到底板中；在所述底板上开设有槽料道，所述槽料道和所述滑道的另一端相接，在所述槽料道上且与所述滑道相接处设置有接近式传感器；所述底板的一端设置有微型气缸，在所述微型气缸上分别设置有第一行程开关传感器和第二行程开关传感器；在所述底板上由所述微型汽缸的最大行程确定零件检测位所在的位置；在所述底板的另一端设置有定位气嘴，所述定位气嘴的设置位置和所述零件检测位的位置相应；所述微型气缸上固定设置有推料V型叉，所述推动推料V型叉沿所述槽料道运动将所述微型零件传输至所述零件检测位。
2.根据权利要求1所述的一种微型零件自动定位装置，其特征在于，所述推料V型叉包括:固定件和V型叉， 所述固定件和所述微型气缸固定连接，所述V型叉和所述固定件一体成型。
3.根据权利要求1所述的一种微型零件自动定位装置，其特征在于，所述定位气嘴包括:气嘴， 所述气嘴通过连接件连接气管，所述气管上依次设置有电磁阀和气流调速阀。
4.根据权利要求3所述的一种微型零件自动定位装置，其特征在于，所述气嘴一端设置有外螺纹，用于与所述底板固定连接，所述气嘴另一端设置有内螺纹，用于与所述连接件连接。
5.一种用于权利要求1至4中任一权利要求所述的一种微型零件自动定位装置的定位方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: (1)所述微型零件经过所述传动带从所述滑道上滑落至所述槽料道，所述接近式传感器向微控制器传输微型零件到达信号，所述微控制器接收所述微型零件到达信号后，控制所述微型气缸推动所述推料V型叉沿所述槽料道运动，将所述微型零件传输至所述零件检测位，同时所述微控制器通过所述电磁阀打开所述气管，所述气嘴开始向所述微型零件吹气； (2)当所述微型气缸运动至最大行程后，所述第一行程开关传感器发送微型零件到位信号至所述微控制器，所述微控制器收到所述微型零件到位信号后延时tims后，通过所述电磁阀关闭所述气管，停止向所述微型零件吹气； (3)关闭所述定位气嘴后延时t2ms，所述微控制器控制所述微型气缸退回到原位置后，所述第二行程开关传感器向所述微控制器传输微型汽缸归位信号，所述微控制器停止工作，流程结束。
全文摘要
本发明公开了一种微型零件定位装置及其定位方法，滑道一端和传送带连接，滑道的另一端嵌入到底板中；在底板上开设有槽料道，槽料道和滑道的另一端相接，在槽料道上且与滑道相接处设置有接近式传感器；底板的一端设置有微型气缸，在微型气缸上分别设置有第一行程开关传感器和第二行程开关传感器；在底板上由微型汽缸的最大行程确定零件检测位所在的位置；在底板的另一端设置有定位气嘴，定位气嘴的设置位置和零件检测位的位置相应；微型气缸上固定设置有推料V型叉，推动推料V型叉沿槽料道运动将微型零件传输至零件检测位。本方法定位快捷、准确，采用气动配合推料V型叉的定位方法可以避免对微型零件造成损伤。
文档编号B65G47/82GK103231912SQ20131013417
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月16日 优先权日2013年4月16日
发明者王仲, 李云利, 陈佳, 刘文静, 郭有为 申请人:天津大学