膨胀定位夹紧销的制作方法

本公开涉及一种具有受控的夹紧力的膨胀定位销。

背景技术：

制造系统通常运行在需要在适当位置准确定位并紧固地夹紧以进行制造和装配操作的部件、子组件和/或组件上。例如，可能需要在适当位置准确地定位并紧固地夹紧金属板部件、子组件或组件以在车辆装配厂的车身车间进行组装、焊接和检查操作。

通常将部件定位夹具用于此目的。部件定位夹具通常包括多个配置成装配入部件中的多个定位孔的固定销以及一个或多个配置成将部件夹紧在适当位置的夹子。部件定位夹具通常可仅用于一种特定部件尺寸和/或形状，通常需要改造或再造以定位和夹紧不同尺寸和/或形状的部件。在制造工厂，通常需要将多个部件定位夹具用于多种部件和多种组装和制造操作。

技术实现要素：

本文提供了一种膨胀定位夹紧销组件和柔性制造系统。膨胀定位夹紧销组件配置成定位具有不同尺寸的定位孔的部件，并利用受控的夹紧力将部件夹紧。膨胀定位夹紧销组件包括壳体、定位销、致动机构和控制器。壳体配置有多个径向爪部引导件和部件搁置面。定位销具有多个爪部，每个爪部连接至径向爪部引导件中的一个并可在其中径向移动，所述每个爪部从部件搁置面延伸并配置有部件夹紧特征件。致动机构连接至壳体和爪部，并配置成将爪部同步移动至径向位置并施加夹紧力。控制器连接至致动机构，并配置成控制爪部的径向位置和夹紧力。部件搁置面和定位销的爪部配置成将部件接收在定位位置定位位置。部件搁置面和定位销的部件夹紧特征件配置成经由夹紧力将部件夹紧在定位位置。壳体可配置有三个爪部引导件，并且定位销可具有三个爪部。

柔性制造系统用于制造各自具有各种配置和各种尺寸的定位孔的部件、子组件和组件中的一个或多个。柔性制造系统包括配置成将部件、子组件和组件中的一个定位并夹紧在定位位置的膨胀定位夹紧销组件。膨胀定位夹紧销组件包括壳体、定位销、致动机构和控制器。壳体配置有多个径向爪部引导件和部件搁置面。定位销具有多个爪部，每个爪部连接至径向爪部引导件中的一个并可在其中径向移动，所述每个爪部从部件搁置面延伸并配置有部件夹紧特征件。致动机构连接至壳体和爪部，配置成将爪部同步移动至径向位置并施加夹紧力。控制器连接至致动机构，配置成控制爪部的径向位置和夹紧力。部件搁置面和定位销的爪部配置成将部件、子组件和组件中的一个接收在定位位置。部件搁置面和定位销的部件夹紧特征件配置成经由夹紧力将部件、子组件和组件中的一个夹紧在定位位置。壳体可配置有三个爪部引导件，并且定位销可具有三个爪部。

膨胀定位夹紧销组件和柔性制造系统可将具有不同配置和不同尺寸的定位孔的部件、子组件和/或组件定位并夹紧在适当位置以进行制造和装配操作。本公开适用于定位并夹紧任何物品的任何机器或产品，包括但不限于：用于任何目的的部件、子组件、组件。本公开适用于任何制造系统，包括但不限于：用于制造车辆和其它运输产品、工业产品、建筑产品、消费型产品和政府产品的制造系统。

结合附图，从以下用于实施本教义的最佳方式的详细描述中能够很容易了解到本教义的以上特征和优点以及其它特征和优点。

附图说明

图1A为具有多个位于最小直径径向位置的爪部的膨胀定位夹紧销组件的透视示意图。

图1B为具有多个位于最大直径径向位置的爪部的图1A的膨胀定位夹紧销组件的透视示意图。

图2为具有位于定位位置的部件的图1A的膨胀定位夹紧销组件的示意性俯视图。

图3A为沿图2的线3-3截取的具有多个位于最小直径径向位置的爪部的图1A的膨胀定位夹紧销组件的部分截面示意图。

图3B为沿图2的线3-3截取的具有多个位于最大直径径向位置的爪部的图1A的膨胀定位夹紧销组件的部分截面示意图。

图4为具有位于最小直径径向位置的爪部和位于定位位置的部件的图1A的膨胀定位夹紧销组件的示意性侧视图。

图5A为沿图4的线5-5截取的具有多个位于最小直径径向位置的爪部的图1A的膨胀定位夹紧销组件的截面示意图(部分为正视图)。

图5B为沿图4的线5-5截取的具有多个位于最大直径径向位置的爪部的图1A的膨胀定位夹紧销组件的截面示意图(部分为正视图)。

图6为出于清楚起见去除了壳体的上部的图1A的膨胀定位销的可替换实施例的部分示意性透视图。

具体实施方式

参照附图，其中贯穿各图同样的附图标记指代同样的部件，图1A-1B示出了用于柔性制造系统(未示出)中的膨胀定位夹紧销组件10。柔性制造系统用于制造和/或组装部件、子组件和组件12中的一个或多个，如在图2-4中所最佳展示，其各具有不同尺寸和形状的配置并配置有一个或多个不同尺寸的定位孔14。定位孔14具有边缘18。部件、子组件或组件12具有定位表面15和外表面17。部件12可能需要在适当位置准确地定位并夹紧以进行制造和组装操作。例如，金属板部件、子组件或组件12可能需要在适当位置准确地定位并夹紧以在车辆装配厂的车身车间进行组装、焊接和检查操作。

现在参照图2-3B，如图3B所最佳展示，膨胀定位夹紧销组件10配置成经由定位孔14和定位表面15将部件12定位在定位位置16。膨胀定位夹紧销组件10还配置成利用受控的夹紧力(箭头CF)将部件12夹紧在定位位置16。本文中定义的定位是指：将部件12定位在三维空间中的定位位置16。本文中定义的夹紧是指：利用夹紧力(箭头CF)将部件12压紧在两个表面之间，从而通过夹紧力(箭头CF)并通过两个表面与物体的干涉，防止部件12的移动。

膨胀定位夹紧销组件10可连接至固定结构(未示出)，或连接至可移动装置(为示出)，包括但不限于：机械手、传送机和引导车辆。在柔性制造系统中以及/或者在柔性制造系统中的特定制造或组装操作中，可包括多个膨胀定位夹紧销组件10。

再次参照图1A-1B，膨胀定位夹紧销组件10包括壳体20、定位销22、致动机构24和控制器26。壳体20配置有多个径向爪部引导件28和部件搁置面30。

定位销22具有多个爪部32。每个爪部32连接至径向爪部引导件28中的一个并可在其中径向移动，每个爪部32延伸通过搁置面30从壳体20延伸出。定位销22具有处于其对称中心的定位销轴线(轴线LP)。爪部32中的每一个具有部件夹紧特征件33。如所示，爪部32的部件夹紧特征件33可为一表面，其随着到部件搁置面30的距离增加而从定位销轴线(轴线LP)斜向向外。如所示，爪部32的部件夹紧特征件33可为截头圆锥表面的一段，其随着到部件搁置面30的距离的增加而从定位销轴线(轴线LP)斜向向外。如图3B中所最佳展示，爪部32的部件夹紧特征件33可为用于施加夹紧力(箭头CF)的任何其它适合构件，该夹紧力垂直于位于定位孔14的边缘18之上或附近的部件12的外表面17。

再次参照图1A-1B，壳体20可配置有三个径向爪部引导件28，定位销22可具有三个爪部32，如所示，其在定位孔14为圆孔时配置成将部件12定位并夹紧。或者，壳体20可配置有两个径向爪部引导件28，定位销22可具有两个爪部32，其在定位孔14为狭槽(未示出)时配置成将部件12定位并夹紧。

致动机构24连接至壳体20和爪部32。致动机构24配置成将爪部32同步移动至限定出定位销直径35的径向位置34，并配置成施加夹紧力(箭头CF)，该夹紧力垂直于部件12的定位孔14的边缘18。本文中定义的径向是指：垂直于定位销轴线(轴线LP)的方向。致动机构包括致动器25。如所示，致动器25可为电动伺服马达50。或者，致动器25可为气动致动器、液压致动器或任何其它适合致动器其中之一。

控制器26连接至致动机构24，配置成控制爪部32的运动和径向位置34并控制夹紧力(箭头CF)。夹紧力(箭头CF)的大小可根据多种因素适当地控制，多种因素包括但不限于：材料类型、材料厚度、和部件12的尺寸和形状。

现在具体参照图3B，部件12位于部件搁置面30和定位销22的爪部32上的定位位置16处。当部件12处于定位位置16时，部件12的定位表面15与壳体20的部件搁置面30接触。另外，当部件12位于定位位置16时，爪部32的部件夹紧特征件33在定位孔14的边缘18附近。例如，当部件12I位于定位位置16时，爪部32的部件夹紧特征件33可在定位孔14的边缘18的1mm的范围内。可以通过将膨胀定位夹紧销组件10的爪部32进行进一步膨胀，以在部件12位于定位位置16之后施加夹紧力(箭头CF)，使得夹紧力(箭头CF)将部件12压紧在爪部32的夹紧特征件33和部件搁置面30之间，从而将部件12夹紧，并且通过夹紧力(箭头CF)以及通过爪部32的夹紧特征件33和部件搁置面30与部件12的干涉，来防止部件12移动。爪部32还可以在部件12的定位孔14的边缘18上施加垂直的向外的力(箭头OF)。

再次参照图1A-3B，定位销22的爪部32可以从最小直径径向位置36径向移动到最大直径径向位置38。定位销22的爪部32可以径向移动，以便将范围在从最小直径径向位置36处直径为6mm到最大直径径向位置38处直径为20mm的定位孔14的部件12定位并夹紧。或者，定位销22的爪部32可以径向移动，以便将范围在从最小直径径向位置36处直径为20mm到最大直径径向位置38处直径为40mm的定位孔14的部件12定位并夹紧。定位销22的爪部32可以径向移动，以便将具有任何其它合适范围的直径(例如，16mm到32mm，或者6mm到40mm)的定位孔14的部件12定位并夹紧。

现在参照图5A-5B，每个爪部32可包括爪部定位销40。致动机构24可以包括转板42，其配置有对于每个爪部定位销40而言均径向和周向延伸的相应的爪部定位槽44。每个爪部定位销40可连接至相应的爪部定位槽44，使得转板42在第一旋转方向(箭头R1)上的旋转增加爪部32的径向位置34并施加夹紧力(箭头CF)，转板42在与第一旋转方向(箭头R1)相反的第二旋转方向(箭头R2)上旋转时，减少爪部32的径向位置34并释放夹紧力(箭头CF)。

现在参照图3B-5B，致动器25可以具有附接至转板42的输出轴(未示出)。致动器25可以使转板42在第一旋转方向(箭头R1)上旋转，以增加爪部32的径向位置34并施加夹紧力(箭头CF)，并使转板42在与第一旋转方向(箭头R1)相反的第二旋转方向(箭头R2)上旋转，以减少爪部32的径向位置34并释放夹紧力(箭头CF)。

现在参照图6，致动机构24可以包括连接至转板42的曲臂(未示出)以及连接至曲臂46并连接至致动器25的连接杆48。致动器25可以经由连接杆和曲臂使转板42在第一旋转方向(箭头R1)上旋转，以增加爪部32的径向位置34并施加夹紧力(箭头CF)，并使转板42在与第一旋转方向(箭头R1)相反的第二旋转方向(箭头R2)上旋转，以减少爪部32的径向位置34并释放夹紧力(箭头CF)。

虽然已经详细描述了用于实施本发明教导的许多方面的最佳方式，但是这些教导所涉及领域的技术人员将认识到在所附权利要求的范围内可实践本发明教导的各种替代方面。