[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

说明书

技术领域

本发明涉及精密装配技术领域，尤其是一种薄壁圆柱筒形零件的内壁手动夹持装置和方法。

背景技术

精密装配领域中存在一类薄壁圆柱筒形零件，装配时零件外壁需要和其它零件接触，因此需要夹持装置从内壁夹持零件；零件装配完成后，夹持装置应该能从零件中顺利取出。由于此类零件属于薄壁类(通常壁厚10-1000微米)，传统的夹持装置或方法在夹持位移和夹持力控制方面无法满足精密装配要求，夹持过程中极易损坏零件，因此亟需一种新型的基于显微视觉和力觉控制的夹持装置和方法来实现零件的无损夹持。

发明内容

本发明针对薄壁圆柱筒形零件夹持方面的不足，提出一种基于显微视觉和力觉信息的零件内壁手动夹持装置和方法，以实现零件的无损夹持，提高零件夹持的可靠性。

为达到上述目的，根据本发明的一方面，提出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A10，支撑轴B11，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A10和支撑轴B11；

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A10和支撑轴B11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A16和轴套B18，相应形成支撑孔A17和支撑孔B19；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C22和轴套D25，相应形成支撑孔C23和支撑孔D26；所述支撑轴A10依次插入移动夹持端5的支撑孔A17和固定夹持端6的支撑孔C23，支撑轴B11依次插入移动夹持端5的支撑孔B19和固定夹持端6的支撑孔D26，并通过四个顶丝15将支撑轴A10和支撑轴B11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A16和轴套B18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C22和轴套D25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A10和支撑轴B11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。

根据本发明的另一方面，提出一种一种使用所述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。