微距位移调整机构的制作方法

本实用新型涉及工艺设备技术领域，尤其涉及一种微距位移调整机构。

背景技术：

在多种产品的生产工序中需要使用位移调整机构，用于调整工件之间的距离等。例如，智能手机的中板用于支撑固定PCB电路板等电器元件，在中板结构件的生产过程中有中板螺母焊接工序，将中板螺母固定于中板上的特定孔内，中板螺母焊接后用于PCB等电器元件的螺丝紧固。在中板螺母焊接工序中，需要结合CCD检测装置分析的位移误差值，通过位移调整机构微动调整中板螺母的位移(0.1μm级)，实现中板螺母与中板孔的精准对位。但是现有的位移调整机构无法实现如此高精度位移调整，影响产品质量和生产效率。因此，需要一种新型的位移调整机构。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种微距位移调整机构，能够对工件的位置进行微动调整。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供一种微距位移调整机构，包括：位移执行机构、偏心轮机构和电机；所述偏心轮机构包括驱动偏心轮，所述驱动偏心轮的旋转轴心与所述电机连接；在所述位移执行机构上安装有工件；所述电机驱动所述驱动偏心轮进行偏心转动，通过所述驱动偏心轮驱动所述位移执行机构运动，以使所述工件到达预定位置。

可选地，还包括：控制装置；所述控制装置与所述电机电连接，所述控制装置向所述电机发送控制指令控制所述电机运行，接收所述电机发送的运行反馈信号，用以对所述电机的运行进行闭环控制。

可选地，所述电机包括：闭环步进电机；所述闭环步进电机包括：驱动器、与闭环步进电机的输出轴同轴转动的编码器；所述控制装置分别与所述驱动器与所述编码器连接；所述控制装置向所述驱动器发送脉冲和方向信号；所述控制装置接收所述编码器发送的位置反馈脉冲信号，基于位置反馈脉冲信号获得位移执行机构的实际位移值。

可选地，所述控制装置与检测装置电连接；所述控制装置接收所述检测装置发送的工件位置信息，根据所述工件位置信息以及实际位移值生成所述脉冲和方向信号；其中，所述检测装置包括：CCD检测装置。

可选地，所述驱动偏心轮的旋转轴心与所述闭环步进电机的输出轴直接连接。

可选地，所述位移执行机构包括：滑杆和复位单元；所述复位单元驱使所述滑杆的第一端始终与所述驱动偏心轮相配合，在所述滑杆的第二端安装有所述工件，所述驱动偏心轮驱动所述滑杆进行往复运动。

可选地，所述位移执行机构包括：固定滑座；所述固定滑座与所述滑杆滑动配合。

可选地，在所述固定滑座上设置有通孔；所述滑杆与所述通孔滑动配合，以使所述滑杆沿所述通孔进行直线往复移动。

可选地，在所述滑杆的第一端安装有横杆，所述横杆与所述驱动偏心轮的外圆接触。

可选地，所述复位单元包括至少一个弹簧；所述弹簧设置在所述横杆与所述固定滑座之间并且所述弹簧的两端分别与所述横杆与所述固定滑座固定连接。

可选地，所述工件包括：中板螺母；其中，在所述中板螺母到达预定位置时，所述中板螺母与中板螺纹孔为对位状态。

本实用新型的微距位移调整机构，利用偏心轮的位移可控性，基于实际位移值实现全闭环控制，可以实现偏心轮式的微米级位移调整机构，能够进行高精度位移移动；可以减少现场装配人力，降低位移调整机构的成本，提升装配的自动化程度，便于批量化生产，能提高生产效率，并可以降低生产成本。

本实用新型实施例附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图：

图1为根据本实用新型的微距位移调整机构的一个实施例的结构示意图；

图2为根据本实用新型的微距位移调整机构的一个实施例的滑杆和横杆的结构示意图；

图3为根据本实用新型的微距位移调整机构的另一个实施例的结构示意图；

图4为根据本实用新型的微距位移调整机构的偏心轮式位移原理示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本实用新型进行更全面的描述，其中说明本实用新型的示例性实施例。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合图和实施例对本实用新型的技术方案进行多方面的描述。

下文为了叙述方便，下文中所称的“左”、“右”、“上”、“下”与附图本身的左、右、上、下方向一致。

如图1-3所示，本实用新型提供一种微距位移调整机构，包括：位移执行机构、偏心轮机构和电机6。偏心轮机构包括驱动偏心轮2，驱动偏心轮2的旋转轴心与电机6连接，可以直接连接也可以通过传动机构连接。位移执行机构可以为多种具体的结构，在位移执行机构上安装有工件5。电机8驱动驱动偏心轮2进行偏心转动，通过驱动偏心轮2驱动位移执行机构运动，以使工件到达预定位置。工件可以有多种，例如工件包括中板螺母等，在中板螺母到达预定位置时，中板螺母与中板螺纹孔为对位状态。

控制装置7与电机6电连接，控制装置7向电机6发送控制指令控制电机8运行并接收电机6发送的运行反馈信号，用以对电机6的运行进行闭环控制。电机6发送的运行反馈信号可以有多种，控制装置7基于运行反馈信号可以获得实际位移值，控制装置7可以基于实际位移值对电机6实现全闭环控制。控制装置7与电机6等可以设置在机箱9中，以使微距位移调整机构的结构紧凑。本实用新型的微距位移调整机构，利用偏心轮的位移可控性，基于实际位移值实现全闭环控制，能够使工件进行高精度位移移动。

在一个实施例中，电机6可以有多种。例如，电机6为闭环步进电机，闭环步进电机包括驱动器、与闭环步进电机的输出轴同轴转动的编码器。控制装置7分别与驱动器与编码器连接，控制装置7向驱动器发送脉冲和方向信号，控制闭环步进电机运行。控制装置7接收编码器发送的位置反馈脉冲信号，位置反馈脉冲信号为运行反馈信号。控制装置7基于位置反馈脉冲信号可以获得位移执行机构的实际位移值，能够对电机6实现全闭环控制。

控制装置7与检测装置8电连接，控制装置7接收检测装置8发送的工件位置信息，根据工件位置信息生成控制指令，控制指令可以为脉冲和方向信号等。检测装置可以有多种，例如检测装置为CCD检测装置等。

驱动偏心轮2的旋转轴心可以与闭环步进电机的输出轴直接连接，通过驱动偏心轮2与闭环步进电机共轴固定，在传动中无其他活动机构，驱动偏心轮2的旋转角度严格等于闭环步进电机的编码器旋转角度。控制装置7基于编码器发送的位置反馈脉冲信号获得的位移执行机构的实际位移值精确，能够对电机6实现实时闭环控制。

在一个实施例中，位移执行机构包括滑杆1和复位单元。复位单元驱使滑杆1的第一端始终与驱动偏心轮2相配合，滑杆1的第一端与驱动偏心轮2可以有多种配合方式。在滑杆1的第二端安装有工件5，驱动偏心轮2驱动滑杆1进行往复运动。

位移执行机构包括固定滑座4，固定滑座4与滑杆1滑动配合。例如，可以在固定滑座4上设置有通孔，滑杆1设置在通孔内并与通孔滑动配合，以使滑杆1沿通孔进行直线往复移动。可以在滑杆1的第一端安装横杆10，横杆10与驱动偏心轮2的外圆接触。复位单元可以有多种，例如复位单元包括至少一个弹簧3，弹簧3设置在横杆10与固定滑座4之间并且弹簧3的两端分别与横杆10与固定滑座4固定连接。

通过弹簧3的压力，保证横杆10与驱动偏心轮2的边缘面始终接触，从而保证滑杆1的移动量与驱动偏心轮2的位移量保持一致。设置在闭环步进电机尾端的编码器可以检测驱动偏心轮2的实际角度△θ，并实时传送到控制装置7，保证了控制装置7对闭环步进电机的全闭环控制。

在一个实施例中，驱动偏心轮2的移动量的计算公式为：

S＝h/2*(1-cosθ) (1-1)；

如图4所示，θ的起始位为驱动偏心圆圆心通过转轴的连线与顶板法线的夹角；h/2＝e，为偏心距，可以设e＝1；如果以偏心连线与位移方向的垂直位置作为运动零点，则公式1-1中的θ＝π/2+△θ，在公式1-1中，△θ为闭环步进电机相对运动零点的角度变化量，正负符号表示旋转方向；位移变化量△S表示为：

△S＝S-S90＝e[1-cos(π/2+△θ)]-e[1-cos(π/2)]＝e*sin(△θ) (1-2)；

从公式1-2中可以看出，通过CCD检测装置测量出△S情况下，可以反求解出电机旋转角度△θ(正负表示方向)：

△θ＝arcsin(△S)(单位：弧度) (1-3)；

闭环步进电机的编码器分辨率采用2000puls/R(每转2000个脉冲)，转换成闭环步进电机的控制脉冲数为：

P＝△θ*2000/π＝arcsin(△S)*2000/π(单位：个) (1-4)；

通过此公式1-4可以实现CCD检测装置检测出的位置△S与闭环步进电机旋转脉冲P的转换，即实现了CCD检测值通过闭环步进电机实现微动。

微距位移调整机构的精度分析：闭环步进电机每转2000个脉冲的分辨精度，则1个脉冲对应的角度△为：△θ＝1*π/2000，转换成微动位移值为：△S＝e*sin(△θ)＝e*sin(1*π/2000)＝0.0274μm，大于CCD检测装置的检测精度分辨率0.1μm。

上述实施例提供的微距位移调整机构，利用偏心轮的位移可控性，基于实际位移值实现全闭环控制，可以实现偏心轮式的微米级位移调整机构，能够进行高精度位移移动；可以减少现场装配人力，降低位移调整机构的成本，提升装配的自动化程度，便于批量化生产，能提高生产效率，并可以降低生产成本。

上述本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。

同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。