[发明专利]一种弱钢性框架式结构的跨尺度零件自动装配装置及方法

说明书

本发明属于航天惯性器件精密装配技术领域，涉及一种弱钢性框架式结构的跨尺度零件自动装配装置及方法，是一种用于微小型加速度计惯性摆组件的自动装配技术。所述的装置主要由视觉测量模块、上装调模块、下装调模块和穿丝调心模块组成；中部为上装调模块和下装调模块，穿丝调心模块位于下装调模块的两侧，视觉测量模块位于前侧。本发明克服目前摆组件装配工艺所带来的精度与效率缺陷，可以实现涡流片的对准定位、摆框架与接线片、玻璃管相对位置的自动调整与装配、悬丝相对于玻璃管的自动穿入、对中调整与固定，且张紧力可控、夹具工装可整体拆卸，拆卸后零件保持装配位置。装置由视觉测量模块、上装调模块，下装调模块和穿丝调心模块构成。

技术领域

本发明属于航天惯性器件精密装配技术领域，涉及一种弱钢性框架式结构的跨尺度零件自动装配装置及方法，是一种用于微小型加速度计惯性摆组件的自动装配技术。

背景技术

加速度计是惯性导航和惯性制导系统的核心敏感元件，被广泛用于航空、航天等领域的导航系统。悬丝摆式加速度计体积小、重量轻、量程大，有较高的精度并能够承受较大的加速度和冲击。力矩器作为悬丝摆式加速度计伺服回路中的反馈元件，其主要功能是使加速度计闭路系统工作在力矩平衡状态，力矩器的性能对加速度计的精度影响较大。摆组件是加速度计力矩器的核心组件，其制造和装配精度都会对加速度计性能产生很大影响。因此，摆组件的精密装配对提高摆式加速度计的测量精度有重要意义。

惯性摆零件定位结构有限，定位精度需依靠装配保证，而装配完成后对已装配零件的烘胶过程需要有良好的精度保持性。此过程增加了装配难度，因此装配工艺成为制约加速度计生产效率提高的主要因素。目前惯性摆组件的装配，主要为结合专用夹具工装和显微镜等工具的人工装配，如路永乐论文《小型悬丝摆式加速度传感器原理及关键技术研究》中摆组件的装配，关键步骤有：涡流片在摆框架上的装配、接线片在摆框架上的装配，悬丝穿入两个同轴放置的玻璃管中并在玻璃管内对中的装配以及玻璃管在摆框架上的对中装配；装配过程分步完成，装配工艺复杂费时。且现有的装配方法依赖于工人的技术水平、操作习惯、工作经验等，装配精度低、废品率高且耗时较长。针对上述问题，提高工人的操作水平来达到很高的装配精度已经很难，产出投入比很小。针对悬丝的穿入及调心过程，发明专利号201110178911.X，黄文斌发明了一种在石英管中穿入铂金丝的装置，该装置采用对轧辊导入铂金丝，这种方法会对铂金丝表面造成一定的损伤，且没有调心定位；发明专利号201410855198.1，李娟等人发明了一种微通道穿丝装置可实现对准穿丝，其所述调心方式只是将穿丝前完成对准，穿丝完成后的再无法进行调心。

综上所述可知，现有的装配方法对工人的依赖较大，并且自动化程度较低。制定合理可行，方便高效的加工工艺流程并研制开发自动化的装配设备，才能满足目前装配效率和装配精度的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服目前摆组件装配工艺所带来的精度与效率缺陷，发明一种惯性摆组件自动装配装置及方法，可以实现涡流片的对准定位、摆框架与接线片、玻璃管相对位置的自动调整与装配、悬丝相对于玻璃管的自动穿入、对中调整与固定，且张紧力可控、夹具工装可整体拆卸，拆卸后零件保持装配位置。摆组件装配完成后的示意图如图1所示。

本发明的技术方案如下：

一种弱钢性框架式结构的跨尺度零件自动装配装置，主要由视觉测量模块、上装调模块、下装调模块和穿丝调心模块组成，四个模块的底部均安装在光学平台1上；装置的中部为上装调模块和下装调模块，下装调模块位于上装调模块的下方，穿丝调心模块位于下装调模块的两侧，视觉测量模块位于下装调模块的前侧，用于获取待装配零件的位姿信息。

所述的视觉测量模块，主要由工业相机4和三轴精密位移滑台a3组成；所述的三轴精密位移滑台a3的底部安装在光学平台1上，其z轴上设有水平安装座，所述的工业相机4固定在水平安装座上，通过三轴精密位移滑台a3在三个位移自由度的移动，调整工业相机4的位置，获取待装配零件的位姿信息并进行调整，以实现装配精度要求。