一种自适应的轴承抓取安装末端执行器的制作方法

本发明涉及一种自适应的轴承抓取安装末端执行器，该系统可用于轴承对心抓取与装配，属于自动化装配技术领域。

背景技术

轴承作为一种常见的机械零件，在具有回转运动的轴系结构设计中大量使用，能够有效降低转动中的摩擦系数并保证回转精度。轴承装配好坏与否，将影响到轴承的精度、寿命和性能，进而影响整个机构的精度、寿命、性能以及效率等，因此，轴承安装在零件装配的过程中十分重要。

轴承在安装中需要注意其与孔的对心、安装位置等问题，现有的轴承安装机构一般只能安装一种轴承尺寸，而在机构中会有经常出现尺寸相近的轴承装配，现有的轴承安装机构缺乏对不同尺寸轴承的适应性，并且在拾取过程中很难对其进行对心。

技术实现要素：

针对上述情况，本发明提出一种自适应的轴承抓取安装末端执行器，不仅可对一定尺寸内的轴承进行抓取安装，还可在抓取安装轴承时对其进行定心，在保证精度的前提下大大提高了通用性。

本发明自适应的轴承抓取安装末端执行器，包括丝杠滑台组件与气动轴承抓取爪；丝杠滑台组件上具有两个安装位，两个安装位上通过连接架用来安装气动轴承抓取爪，驱动气动轴承抓取抓移动。

所述气动轴承抓取爪为气动手指，气动手指的指端部安装有板状卡边，卡边一端与指端部固定；同时气动手指的指上固定套接有滚动轴承。

本发明自适应的轴承抓取安装末端执行器，在进行轴承抓取时，首先，控制气动抓取抓的指位于被抓取轴承处，并朝向被抓取轴承内圈；控制气动手指的卡边外端间距离小于被抓取轴承内圈直径；随后，通过丝杠滑台组件控制气动轴承抓取爪移动，使气动手指的卡边穿过被抓取轴承内圈；此时控制两指反向移动张开，使滚动轴承与被抓取轴承内圈贴合，完成抓取动作；最后，控制气动轴承抓取爪反向移动，使卡边将被抓取轴承由轴系结构中拉出。

在进行轴承安装时,首先，将待安装轴承置于气动手指的两指上支撑；随后，通过丝杠滑台组件控制气动轴承抓取爪移动，使带安装轴承慢慢靠近轴承安装位置，直至将轴承置于轴承安装位置内；最后，在轴承安装到位时，通过控制气动轴承抓取爪，使两指同相移动闭合，使滚动轴承与被抓取轴承内圈分离，并通过控制气动轴承抓取爪反向移动，使气动轴承抓取爪离开轴承安装位置，完成一次轴承安装。

本发明的优点在于：

1、本发明自适应的轴承抓取安装末端执行器，既可完成轴承的抓取又可进行轴承安装。

2、本发明自适应的轴承抓取安装末端执行器，轴承的抓取过程中可对轴承进行自对心。在轴承抓取的过程中，即使抓取爪与轴承中心有偏差，在气动手指张开后由于滚动轴承的作用，气动手指会自动张开滑动到轴承内圈最大径即直径位置上，完成对轴承的对心。

3、本发明自适应的轴承抓取安装末端执行器，由于气动元件具有一定柔性，对一定尺寸范围内的轴承均可进行抓取安装，对气动手指闭合可以穿过内圈、气动手指张开可撑住直径这个范围内的轴承本发明均可进行抓取安装。

4、本发明自适应的轴承抓取安装末端执行器，对于待安装轴承的零件尺寸有一定的适应性，由于丝杠滑台可控制调节，对一定厚度范围内的零件均可进行安装。

附图说明

图1为本发明自适应的轴承抓取安装末端执行器整体结构示意图；

图2为本发明自适应的轴承抓取安装末端执行器中丝杠滑台组件结构示意图；

图3为本发明自适应的轴承抓取安装末端执行器中气动轴承抓取爪结构示意图；

图4为本发明自适应的轴承抓取安装末端执行器轴承抓取时与轴承间位置关系示意图；

图5为本发明自适应的轴承抓取安装末端执行器轴承抓取时运动方式示意图；

图6为本发明自适应的轴承抓取安装末端执行器轴承抓取时抓取方式示意图；

图7为本发明自适应的轴承抓取安装末端执行器中三指气动手指结构示意图。

图中：

1-丝杠滑台组件2-连接架3-气动轴承抓取爪101-滑台

102-滑块103-丝杠104-电机支座105-联轴器

106-伺服电机107-光栅编码器201-凹槽301-气动执行器

302-支撑手303-卡边304-滚动轴承

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明自适应的轴承抓取安装末端执行器，包括丝杠滑台组件1、连接架2、气动轴承抓取爪3，如图1所示。

所述丝杠滑台组件1包含滑台101、滑块102、丝杠103、电机支座104、联轴器105、伺服电机106与光栅编码器107，如图2所示。其中，滑台101左右两侧及中部具有轴承座，用于安装丝杠103。滑台101两侧安装有电机支座104，用来固定安装伺服电机106；电机支座104上需留出足够的空间进行联轴器105的装配。滑台101上左部与右部安装有丝杠103，其中左部丝杠103两端与滑台101左侧轴承座及中部轴承座相连；右部丝杠103两端与滑台101右侧轴承座及中部轴承座相连。左部与右部丝杠103分别通过联轴器103与滑台101两侧的伺服电机102电机轴相连。上述左部与右部丝杠上螺纹套接有滑块102，滑块102两侧还与滑台101间滑动配合连接。由此通过滑台101两侧伺服电机102驱动左部与右部丝杠103进行转动，由丝杠103将自身旋转运动转化为滑块102直线运动。上述两个伺服电机106末端安装有光栅编码器107，可进行伺服电机106的位置控制与速度控制，保证在轴承抓取与安装的过程中位置的精确。

所述气动轴承抓取爪3为两个，用于待安装轴承的抓取。如图1所示，两个气动轴承抓取爪3分别通过连接架2安装于左部与右部丝杠107上的滑块105上。该连接架2为矩形筒状结构，实现对气动轴承抓取爪3的稳固支撑。连接架2侧面刻有s型凹槽201，凹槽201内可安装应变片作为力传感器，实时检测轴承安装过程中的受力以对安装过程进行调整，且力传感器便于安装及更换，同时凹槽201也保证了应变片测量的精度。

所述气动轴承抓取爪3主体为气动执行器301，如图3所示，固定于连接架2顶端。气动执行器301为两指气动手指，具有两个指爪作为支撑手302，对气动手指通气，即可实现两个支撑手302在竖直平面内的反向和同相移动；由此通过控制两个支撑手302反向打开，可由被抓取轴承内圈施加支撑力。支撑手302端部安装有卡边303，卡边303为条形板状结构，一端固定安装于气动手指的输出端上；当支撑手302将被抓取轴承支撑后，由卡边可将被抓取轴承拉出其所在轴系结构，完成抓取动作。支撑手302上还固定套接有滚动轴承304，通过滚动轴承304减小支撑手302与待抓取轴承内圈间的摩擦；且可保证支撑手302自动张开到最大，使支撑手302支撑住被抓取轴承直径，完成自对心。

上述结构的自适应的轴承抓取安装末端执行器，通过控制左右两个气动轴承抓取爪3，可实现轴系结构两侧轴承的同时抓取以及安装；若轴系结构只有一面需要抓取及安装轴承时，则将其中气动轴承抓取爪3换为固定工装，如需单边安装轴承的轴系结构，将一端的气动轴承抓取爪3换为挡板，安装时控制挡板紧贴轴系结构的轴承座外侧，由另一端的丝杠滑台组件1进行轴承的压装。

本发明自适应的轴承抓取安装末端执行器可实现轴承的抓取与安装作业，具体为：

a、轴承的抓取。

首先，移动自适应的轴承抓取安装末端执行器到达轴承位置，使两个支撑手位于被抓取轴承两侧，并使支撑手302朝向被抓取轴承内圈，如图4所示；控制气动手指调节两个支撑手302间距，使两个支撑手302上卡边303外端间距离小于被抓取轴承内圈直径，如图5所示。

随后通过丝杠滑台组件1控制气动轴承抓取爪3移动，使气动手指的两个支撑手302穿过被抓取轴承内圈；此时通过控制气动手指，使两个支撑手302反向移动张开，使滚动轴承303与被抓取轴承内圈贴合，完成抓取动作，如图6所示。

最后，控制气动轴承抓取爪3反向移动，使支撑手302端部卡边303将被抓取轴承由轴系结构中拉出。

由于前述气动执行器301的安装方式，通过连接架2侧壁结合支撑手302端部的卡边303共同实现被抓取轴承在支撑手上的轴向定位。

b、轴承的安装。

首先，将待安装轴承置于支撑手302上，由支撑手302支撑。

随后，通过丝杠滑台组件1控制气动轴承抓取爪3移动，使带安装轴承慢慢靠近轴承安装位置，直至将轴承置于轴承安装位置内。在轴承开始安装后，连接架2上力传感器能实时检测到受力变化，根据受力控制伺服电机102的运动，防止在压装过程中出现意外，比如轴承压装歪后，继续压装就会损坏轴承；因此通过受力变化即可判断轴承是否正常压装，并且在压装到位后轴承会与轴系结构上轴承安装孔的孔肩接触限位，此时压装力会突增，通过受力检测即可判断轴承是否压装完成。

最后，在轴承安装到位时，通过控制气动轴承抓取爪3，使两个支撑手302同相移动闭合，使滚动轴承303与被抓取轴承内圈分离，并通过丝杠滑台组件1控制气动轴承抓取爪3反向移动，使气动轴承抓取爪3离开轴承安装位置，完成一次轴承安装。

本发明中气动轴承抓取爪3主体也可采用三指气动手指，如图7所示，其具有周向均布的三个指爪作为支撑手302，其余轴承的安装与卡边的设计与前述具有两指气动手指的气动轴承抓取爪3安装方式相同。由此，对三指气动手指，即可实现三个支撑手302在竖直平面内的反向和同相移动；通过控制三个支撑手302反向打开，向被抓取轴承内圈施加支撑力。三指气爪一般体积较两爪更大，但其具有的三爪结构在轴承的抓取过程中可进行自动定心，更适合于对安装空间更充足的场合。