载具的单方向链条传送时的精密4D定位方案制造技术

本发明专利技术公开了一种载具的单方向链条传送时的4D定位方案，整个系统包括一个箱梁支撑链条，包括步进电机驱动链条，包括箱梁支撑载具，包括箱梁和载具之间的约束机构实现YZW方向初始定位，包括链条和载具之间的约束机制实现XY方向初始定位；初始定位后，载具在XYZW四维方向上仍然有可精细定位调节的净空间隙，通过定位元件和载具之间形成的4D几何约束定位副来精密二次定位载具。特别适用于电子产品生产技术领域，尤其是数据连接线与端子进行自动焊接、铆压、插入、装配等工序实现传送和精密定位。

Precision 4D positioning scheme for single direction chain transmission of carrier

The present invention discloses a 4D positioning scheme for carrying a single direction chain. The whole system includes a box beam supporting chain, including a stepping motor drive chain, including a box beam supporting carrier, including the constraint mechanism between the box beam and the carrier to realize the initial positioning of the YZW direction, including the constraint mechanism between the chain and the carrier. The initial positioning of the current XY direction; after the initial positioning, the carrier still has a clear clearance clearance in the direction of the XYZW four dimension, and the two positioning gear is precise by the 4D geometric constraint positioning pair formed between the positioning element and the carrier. It is especially suitable for the production technology of electronic products, especially in the process of automatic welding, riveting, inserting and assembling of data connection lines and terminals to achieve transmission and precision positioning.

【技术实现步骤摘要】
载具的单方向链条传送时的精密4D定位方案
本专利技术涉机械传输和定位应用
，特别是电子产品生产设备
，尤其是涉及用于数据连接线与端子进行自动焊接、铆压、插入、装配等电子产品生产设备中的链条传送精确定位装置。
技术介绍
链条或皮带传送的最大好处就是能够实现载具或治具的回流，这在很多场合使用带来方便。链条传动相对于皮带传动通常是用于传递大扭矩和大牵引力的场合，但现有的链条传送系统，由于传输电机定位控制的偏差，以及链条传送系统机械部分本身存在链条节距分布离散性等，因而不能够保证一次传送就可以实现精密4D定位目的。而在电子产品、数据连接线等生产装配、焊接过程中，经常遇到定位的精度偏差小于0.1毫米的情况，而且要求精密定位的方向不止单个方向，一旦多维定位时，还没有一种相对简洁的结构能够获得满意的效果。同时由于在生产过程中长期受力及机械磨损等原因，导致定位偏差越来越大，导致出现如连接线焊接中的焊接错位和焊接短路，连接线铆压端子时无法铆对，插胶芯插不准，装铁壳装不进等不良现象，使得设备生产的合格率成品率低，质量不稳定。
技术实现思路
本专利技术目的主要解决的技术问题是设计提供一种系统性全面解决方案，实现经济实用而且具有四维（简称4D）精密定位效果的链条传送及其定位系统。以此提高生产制程的稳定性和稳定产品质量。此处，所述4D定义：取XYZ直角坐标系，链条传送方向为X方向，重力方向为Z方向，Y方向置于水平面内，由XYZ组成直角坐标系的3D，绕Z轴的旋转方向定义为第四维W方向。为了解决上述问题，本专利技术提出一种技术构思，实现直线3D+角度1D的XYZ+W之4D定位技术方案，由步进电机驱动链条拖动载具在一个载具托架上单方向移动，实现传输载具和工件到指定工站、并初步相对精确定位的功能要求，基于载具托架的运动约束，就可以实现载具的4D初始相对精确定位，这种相对精确的位置是说位置偏差在0.5-2mm范围的偏差水平而言，然后仅由一个Z方向单方向移动的定位机构对载具实施二次定位，并且仅依靠这一个定位机构可实现对载具的精密4D定位，二次定位机构是一个沿Z方向移动但限定绕Z轴扭转的4Ｄ定位移动机构，包括动作元件、直线运动副和定位元件，定位元件具有4D几何约束定位副的调校侧几何体，调校侧几何体耦合载具侧几何体来校正载具的XYW方向位置，和依靠括动作元件Z方向精确行程定位载具的Z方向位置，定位元件有Z方向运动自由度但没有沿Z轴旋转自由度。因此4D定位校正是依靠可直线运动的定位机构推动移动的定位元件和相对静止的载具之间的定位型面精密间隙配合实现机械定位的。因此，直线运动的定位机构相当于校准机构，其动作元件推动定位元件移动幅度较大比如超过10mm以上，而载具本身起初处于静止但不够精确的位置上，载具被校准移动微小位移到精确的4Ｄ位置上，这种位移通常在0.1-2mm的范围内。当然，实际应用中，四个维度方向上可以约定不等的间隙配合精度误差。由此，整个系统结构需要提供载具可以4D微调的配合间隙。进一步地，需要有一个载具托架配合传输系统来实现载具的初始相对精确的4Ｄ定位功能，这个传输托架需要有一个X方向的滑道，用于在滑道顶面实现Ｚ方向承托载具、Ｘ方向载具自由滑移、Ｙ方向和W方向有限约束载具，同时传输托架可用于布局和支撑链条；进一步地，载具托架可以是一个箱梁结构，是一个内置链条的箱梁结构，箱梁置顶配置载具滑道。进一步地，所述4Ｄ定位移动机构的定位元件在W方向的旋转自由度约束是通过一套滑轨滑块直线运动副，或者，2组平行阵列的导柱导套直线运动副构成的，直线运动副的轴线为Z方向。进一步地，所述载具托架和载具的配合构成一个可使载具沿X方向移动的直线运动副，其结构形式是，由载具托架提供键式滑道由载具提供槽式滑道，或者，由载具托架提供槽式滑道由载具提供键式滑道。进一步地，所述4D几何约束定位副是通过设置键和槽配合的结构、或者销钉和孔配合的结构实现的，在４维方向上，定位元件和载具分别要有凸起的几何体和相应的凹陷的几何体。这种几何体配置设计肯定是多样性的。进一步地，由步进电机提供相对精确的载具传输初始的X方向位置，使得载具位于定位元件能够校正载具的收容空间范围内。因为一个设备可能有多达10个以上的作业工站，这就需要载具频繁的移位和定位，这种动作，属于是由电机提供的位移控制，允许有位移偏差但不允许偏差过多积累，采用步进电机开环控制可以实现目标。特别说明：本专利技术讲述的是精密定位载具的情况，因为工件在载具上有确切的定位，所以，就等同于对工件实现确切定位。有时候载具上会增加治具来定位复杂工件，但载具-治具-工件三者也是固定连接的，各自都有确切的定位。附图说明和具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是载具获得初始相对精确4D位置的链条传送系统图2是载具获得精确二次4D定位示意图图3是载具能够获得X方向和W方向精确二次定位的局部结构示意图图4是载具能够获得Y方向和W方向精确二次定位的局部结构示意图图5是载具能够获得Z方向精确二次定位的局部结构示意图图6是载具托架箱梁结构示意图图7是载具结构示意图（工程三视图）图8是定位元件结构示意图图1-8中，XYZ-直角坐标系，X方向为链条移动方向，1-有连接翼片的链条，2-载具托架，3-步进电机拖动系统，4-载具，5-定位元件，6-动作元件，7-滑轨滑块，8-工件，11-连接翼片，12-翼片连接孔，21-链板，22-间隔连扳，23-滑道，24-载具托架滑道顶面，31-链条和载具通过翼片连接形成的活动间隙装配结构，32-载具和定位元件构成的定位副X方向以及W方向精密配合结构，L-表示定位配合面Y向长度，４1-载具托架和载具通过T型滑槽连接形成的活动间隙装配结构，４2-载具和定位元件构成的定位副Y方向精密配合结构，410-载具托架和载具通过滑道的间隙配合中Y向和W向约束面，411-定位配合中X向以及W向定位面，412-载具和链条连接翼片间隙配合中的约束孔，413-定位键槽，414-载具Z向定位底面，415-载具Z向定位顶面。载具托架滑道顶面定位载具Z向位置，52-载具顶面和定位元件构成的定位副Z方向精密配合结构。510-定位配合中Y向定位键，511-定位配合中X向以及W向定位面，512-定位配合中Z向定位面。先假设链条传送方向为Ｘ方向，同时为水平方向，Ｙ方向定义在工作台平面上，Ｚ方向就是设备的上下方向，W为绕Z轴的旋转方向。本专利技术实施例图1展示了一种载具的单方向链条传送时的4D定位方案，整个系统包括一个箱梁支撑链条，包括步进电机驱动链条，包括箱梁支撑载具，包括箱梁和载具之间的约束机构实现YZW方向初始定位，包括链条和载具之间的约束机制实现XY方向初始定位；在X方向，链条连接载具的翼片和载具之间活动连接并间隙限位，链条连接载具的翼片和载具之间活动连接并间隙限位。由此可实现初始粗定位。当载具由步进电机传送到设备某工站时初始定位，该工站有一个4Ｄ定位移动机构可以沿Ｚ方向伸出定位元件5来精密二次定位载具4。如图2示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单方向链条传送载具时的载具4D定位方案，其特征在于:所述4D定位方案定义为链条传送方向为X方向，重力方向为Z方向， Y方向置于水平面内，由XYZ组成直角坐标系的3D，绕Z轴的旋转方向定义为第四维W方向； 4D定位方案包括，一个有连接翼片的链条，用于提供Ｘ方向的运动以拖动载具传送工件；一个载具托架，所述载具托架有一个和载具适配的滑道，用于在滑道顶面实现Ｚ方向承托载具、Ｘ方向载具自由滑移、Ｙ方向和W方向约束载具有限的位移和旋转，同时可用于支撑链条；一个载具，用于定位，用于承载和定置加工工件，所述载具具有4D几何约束定位副的载具侧几何体；一套步进电机拖动系统，用于载具初始定位，提供载具初等精度的传送位移；一个沿Z方向直线运动的4Ｄ定位移动机构，包括动作元件、直线运动副和定位元件，定位元件具有4D几何约束定位副的调校侧几何体，该调校侧几何体耦合载具侧几何体来校正载具的XYW方向位置，依靠动作元件Z方向精确行程定位载具的Z方向位置，定位元件有Z方向运动自由度但没有XYW方向自由度；所述4D几何约束定位副是指在XYZW四维方向上通过几何型面的凹凸配合形成的装配约束机制，这包括4D几何约束定位副调校侧和4D几何约束定位副载具侧两个配对耦合的几何体；步进电机驱动链条拖动载具沿Ｘ方向移动到设备某工站停止，获得初等精度的载具4D位置，该工站有一个4Ｄ定位移动机构沿Ｚ方向伸出定位元件，通过定位元件和载具结合形成了4D几何约束定位副，实现XYZW四维精密二次定位；为此，载具和链条翼片之间在Ｘ方向、载具托架滑道和载具之间在Ｙ方向和W方向均存在有可微调移动载具的净空间隙，而在和4Ｄ定位移动机构移动方向重合的Z方向上，依靠精确的定位元件运动行程来定位载具的Z方向位置。...

【技术特征摘要】
1.一种单方向链条传送载具时的载具4D定位方案，其特征在于:所述4D定位方案定义为链条传送方向为X方向，重力方向为Z方向，Y方向置于水平面内，由XYZ组成直角坐标系的3D，绕Z轴的旋转方向定义为第四维W方向；4D定位方案包括，一个有连接翼片的链条，用于提供Ｘ方向的运动以拖动载具传送工件；一个载具托架，所述载具托架有一个和载具适配的滑道，用于在滑道顶面实现Ｚ方向承托载具、Ｘ方向载具自由滑移、Ｙ方向和W方向约束载具有限的位移和旋转，同时可用于支撑链条；一个载具，用于定位，用于承载和定置加工工件，所述载具具有4D几何约束定位副的载具侧几何体；一套步进电机拖动系统，用于载具初始定位，提供载具初等精度的传送位移；一个沿Z方向直线运动的4Ｄ定位移动机构，包括动作元件、直线运动副和定位元件，定位元件具有4D几何约束定位副的调校侧几何体，该调校侧几何体耦合载具侧几何体来校正载具的XYW方向位置，依靠动作元件Z方向精确行程定位载具的Z方向位置，定位元件有Z方向运动自由度但没有XYW方向自由度；所述4D几何约束定位副是指在XYZW四维方向上通过几何型面的凹凸配合形成的装配约束机制，这包括4D几何约束定位副调校侧和4D几何约束定位副载具侧两个配对耦合的几何体；步进电机驱动链条拖动载具沿Ｘ方向移动到设备某工站停止，获得初等精度的载具4D位置，该工站有一个4Ｄ定位移动机构沿Ｚ方...

【专利技术属性】
技术研发人员：张向增，
申请(专利权)人：张向增，
类型：发明
国别省市：广东,44