[发明专利]一种薄壁圆柱筒形零件的内壁手动夹持装置和方法

权利要求书

1.一种薄壁圆柱筒形零件内壁夹持装置，其特征在于，该装置包括左固定座(2)，硅胶垫(3)，微力传感器(4)，移动夹持端(5)，固定夹持端(6)，右固定座(7)，差动测微头固定座(8)，差动测微头(9)，支撑轴A(10)，支撑轴B(11)，顶柱(12)，其中：

所述左固定座(2)和右固定座(7)上分别开设有多个螺纹孔，用于安装顶丝(15)，所述顶丝(15)用于固定支撑轴A(10)和支撑轴B(11)；

硅胶垫(3)安装在左固定座(2)和微力传感器(4)之间，用于利用其自身的弹性使得移动夹持端(5)与固定夹持端(6)紧密接触；

微力传感器(4)安装在硅胶垫(3)与移动夹持端(5)之间，用于检测零件夹持过程中移动夹持端(5)对微力传感器(4)的挤压作用力；

移动夹持端(5)用于沿支撑轴A(10)和支撑轴B(11)移动时夹持薄壁圆柱筒形零件的内壁并移动所述薄壁圆柱筒形零件；

所述移动夹持端(5)上开有两个通孔，用于安装轴套A(16)和轴套B(18)，相应形成支撑孔A(17)和支撑孔B(19)；所述固定夹持端(6)通过螺钉固定在右固定座(7)上，所述固定夹持端(6)上开有两个通孔，用于安装轴套C(22)和轴套D(25)，相应形成支撑孔C(23)和支撑孔D(26)；所述支撑轴A(10)依次插入移动夹持端(5)的支撑孔A(17)和固定夹持端(6)的支撑孔C(23)，支撑轴B(11)依次插入移动夹持端(5)的支撑孔B(19)和固定夹持端(6)的支撑孔D(26)，并通过四个顶丝(15)将支撑轴A(10)和支撑轴B(11)相对于左固定座(2)和右固定座(7)固定；

移动夹持端(5)上位于轴套A(16)和轴套B(18)之间开设有顶柱安装孔(21)，用于安装顶柱(12)，固定夹持端(6)上位于轴套C(22)和轴套D(25)之间开设有光孔(24)，所述顶柱(12)穿过光孔(24)；

差动测微头固定座(8)用于安装差动测微头(9)，其通过螺钉与右固定座(7)相连；差动测微头(9)用于推动移动夹持端(5)沿着支撑轴A(10)和支撑轴B(11)运动，为夹持装置提供动力，其通过手动转动对零件进行夹持，其通过螺钉安装在差动测微头固定座(8)上。

2.根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于，所述夹持装置还包括底座(1)，所述底座(1)通过螺钉(14)与放置所述夹持装置的隔振平台相连，用于固定所述夹持装置。

3.根据权利要求2所述的夹持装置，其特征在于，所述左固定座(2)和右固定座(7)均通过螺钉(13)与底座(1)相连。

4.根据权利要求2所述的夹持装置，其特征在于，所述固定夹持端(6)和所述差动测微头固定座(8)还通过螺钉固定在底座(1)上。

5.根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于，所述移动夹持端(5)和固定夹持端(6)顶部用于夹持零件的部位(20)均为半圆柱，两个半圆柱结构的顶部组成一圆柱。

6.根据权利要求5所述的夹持装置，其特征在于，所述圆柱的直径小于被夹持零件的内径，以在夹持零件时该圆柱插入薄壁圆柱筒形零件的内部。

7.根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于，所述顶柱(12)一端插入移动夹持端(5)的顶柱安装孔(21)内，另一端和差动测微头(9)的顶端相接触，用于将差动测微头(9)的进给传递给移动夹持端(5)。

8.根据权利要求7所述的夹持装置，其特征在于，所述顶柱(12)与顶柱安装孔(21)之间为间隙配合。

9.根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于，所述硅胶垫(3)进一步为夹持操作完成后移动夹持端(5)的退回提供弹性力，硅胶垫(3)利用其弹性将移动夹持端(5)沿支撑轴A(10)和支撑轴B(11)推出，使得移动夹持端(5)放松对零件的夹持。

10.一种使用权利要求1所述的夹持装置夹持薄壁圆柱筒形零件内壁的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1，在所述夹持装置的上方固定显微视觉摄像头，将摄像头对准移动夹持端和固定夹持端的顶部；

步骤2，将被夹持零件放置在移动夹持端和固定夹持端顶部组成的圆柱上，通过显微视觉摄像头采集移动夹持端和固定夹持端的顶部图像，并根据所述图像分别提取移动夹持端和固定夹持端顶部夹持部位半圆柱的圆弧轮廓；

步骤3，根据所述步骤2提取到的移动夹持端和固定夹持端夹持部位的外侧圆弧和被夹持零件的内径尺寸，计算移动夹持端和被夹持零件之间的间隙，作为移动夹持端需要移动的位移量；

步骤4，将所述步骤3确定的移动夹持端需要移动的位移量作为目标值，手动转动差动测微头，通过顶柱将差动测微头的移动传递到移动夹持端，使移动夹持端顶部的半圆柱结构逐渐靠近所述薄壁圆柱筒形零件的内壁；

步骤5，通过移动夹持端顶部布置的显微视觉摄像头采集的图像确定移动夹持端移动的位移量，当移动的位移量达到目标值时即判定移动夹持端顶部的半圆柱结构接触到所述薄壁圆柱筒形零件的内壁，然后通过微力传感器实时检测移动夹持端对微力传感器的挤压作用力，当所述挤压作用力达到某一特定值后停止差动测微头的进给；

步骤6，移动所述夹持装置以操控被夹持零件进行精密装配，完成装配后，反向转动差动测微头以放松移动夹持端对被夹持零件的夹持；同时硅胶垫提供的弹性力使得移动夹持端沿着支撑轴反向运动，由此将所述夹持装置的移动夹持端和固定夹持端从所述薄壁圆柱筒形零件内取出。