由伺服控制的柔性定位夹具的制作方法

专利名称：由伺服控制的柔性定位夹具的制作方法
技术领域：
本发明是一种机械工程技术领域的夹具，具体是一种适用于现代各种类型轿车 车身零件或总成的由伺服控制的柔性定位夹具。
技术背景随着汽车产品的多样化、混线生产、快速投产和质量要求的不断提高，车身制 造装配过程越来越要求柔性化、高效率和高精度。在汽车车身焊接装配生产线上， 开发适应多种车型的柔性装配夹具从而实现各种相似车型的混线生产，能够为汽车 公司节约生产场地和减少投资，是当前汽车公司的迫切要求。目前在柔性夹具研究 方面，组合式夹具已经是成熟技术，并在机床、汽车等行业得到了广泛应用。经对现有技术的文献检索发现，中国专利号200520009120. 4提出了一种焊接 用组合夹具。该组合夹具由底座和夹持块组成，底座上设有多组夹持定位孔，夹持 块的端头设有与夹持定位孔对应的凸起或连接孔，夹持块通过其上的凸起或连接孔 与底座固定，在底座中部为便于焊接的通心空腔。相比传统的焊接夹具，该设计可 以根据不同的夹持块组合在一套底座上实现不同产品的焊接。组合夹具在汽车车身 零件测量中也得到了广泛的应用，主要是根据不同检测零件定位基准的不同，应用 组合夹具为三坐标测量时提供测量支架。组合夹具通常是根据夹具系统各部分功能 的不同划分为各个功能模块，每一种功能模块实现系列化，通过多种功能模块的组 合实现不同零件的定位夹紧。但是组合夹具每组合一次比较耗时，通过手工操作来 完成，适合汽车车身离线检测测量支架使用，但是无法满足焊装生产线上多种车型 混线生产的要求。多种车型的混线生产是目前汽车发展的趋势，在混线生产的生产线上要求夹具 系统能够在产品转换时根据产品的定位要求实现快速调整，而目前的柔性夹具设计 无法实现这一需求。发明内容本发明针对现有技术的不足，提供一种由伺服控制的柔性定位夹具，使其实现多自由度调整，并符合多种相似车型混线生产柔性夹具的特点要求，能根据不同产 品定位位置的变化，快速准确自动调整定位销的三维空间位置和姿态，实现不同定 位方式的空间定位。本发明是通过以下技术方案实现的，本发明夹具装置从下部到上部依次为第一 水平方向移动伺服控制机构、第一转动方向伺服控制机构、垂直方向移动伺服控制 机构、第二水平方向移动伺服控制机构、第二转动方向伺服控制机构、第三转动方 向伺服控制机构和定位销机构。其中第一水平方向移动伺服控制机构安装在工作 台上，与第一转动方向伺服控制机构连接，带动第一转动方向伺服控制机构及其上 面的垂直方向移动伺服控制机构、第二水平方向移动伺服控制机构、第二转动方向 伺服控制机构、第三转动方向伺服控制机构和定位销机构沿第一水平方向移动；第 一转动方向伺服控制机构与垂直方向移动伺服控制机构固连，带动垂直方向移动伺 服控制机构及其上面的第二水平方向移动伺服控制机构、第二转动方向伺服控制机 构、第三转动方向伺服控制机构和定位销机构沿第一转动方向转动；垂直方向移动 伺服控制机构与第二水平方向移动伺服控制机构固连，带动第二水平方向移动伺服 控制机构及其上面的第二转动方向伺服控制机构、第三转动方向伺服控制机构和定 位销机构沿垂直方向移动；第二水平方向移动伺服控制机构与第二转动方向伺服控 制机构连接，带动第二转动方向伺服控制机构及其上面的第三转动方向伺服控制机 构和定位销机构沿第二水平方向移动；第三转动方向伺服控制机构固定安装在第二 转动方向伺服控制机构上，第二转动方向伺服控制机构带动第二转动方向和第三转 动方向伺服控制机构一起沿第二转动方向转动；定位销机构固定安装在第三转动方 向伺服控制机构上，由第三转动方向伺服控制机构控制第三转动方向的转动。本发明中，所述第一水平方向与整车车身坐标系一水平坐标轴方向相同，x轴 或Y轴，代表了定位销机构最大调整方向，第二水平方向与第一水平方向垂直的整 车车身坐标系的另一水平方向一致，第一转动方向表示绕整车车身坐标系垂直轴转动的方向，通过第一水平方向移动伺服控制机构、第二水平方向移动伺服控制机构 与第一转动方向伺服控制机构的组合控制，决定了定位销机构在水平面内的位置； 垂直方向移动伺服控制机构实现定位销机构在整车车身坐标系垂直轴方向的移动， 与第一水平方向移动伺服控制机构、第二水平方向移动伺服控制机构和第一转动方 向伺服控制机构的组合，实现了定位销机构在三维空间的位置定位；第二转动方向也是绕整车车身坐标系垂直轴转动，第三转动方向表示绕整车车身坐标系一水平轴 的转动，通过第二转动方向伺服控制机构和第三转动方向伺服控制机构实现定位销 机构在空间的姿态；定位销机构是整个夹具的执行机构，对工件装配起定位作用， 它的位置精度是由各移动方向和转动方向的伺服控制机构实现。所述的第一水平方向移动伺服控制机构包括第一伺服电机、第一电机支架、 第一联轴器、第一轴承及轴承座、第二轴承及轴承座、第一滚珠丝杠、第一丝杠螺 母、第一导轨及第一筒体。第一伺服电机通过第一电机支架安装在第一筒体上，并 通过第一联轴器与第一滚珠丝杠连接，第一轴承及轴承座、第二轴承及轴承座与第 一滚珠丝杠连接，起固定支撑作用，第一滚珠丝杠上第一丝杠螺母及第一导轨与第 一转动方向伺服控制机构连接，带动第一转动方向伺服控制机构及其上面的垂直方 向移动伺服控制机构、第二水平方向移动伺服控制机构、第二转动方向伺服控制机 构、第三转动方向伺服控制机构和定位销机构在第一导轨上沿第一水平方向移动。 第一轴承及轴承座、第二轴承及轴承座和第一导轨均安装在第一筒体上，第一筒体 安装在工作台上。所述的第一转动方向伺服控制机构包括第二伺服电机、第二联轴器、第一小 直齿轮、第一大直齿轮、第一输入轴、第一输出轴、第三轴承、第四轴承、第五轴 承及第二筒体。第二伺服电机通过第二联轴器与第一输入轴连接，第一小直齿轮与 第一输入轴固连，第一大直齿轮与第一输出轴固连，第一输入轴和第一输出轴分别 通过第三轴承和第四轴承与第二筒体连接，第一输出轴与垂直方向移动伺服控制机 构固连，第二筒体通过第五轴承与垂直方向移动伺服控制机构的第一外筒体连接， 第一输出轴带动垂直方向移动伺服控制机构及其上面的第二水平方向移动伺服控 制机构、第二转动方向伺服控制机构、第三转动方向伺服控制机构和定位销机构沿 第一转动方向转动。所述的垂直方向移动伺服控制机构包括第三伺服电机、第三联轴器、第六轴 承及轴承座、第二滚珠丝杠、第二丝杠螺母、第一外筒体、第一内筒体及滑动齿形 槽组。第一外筒体与第一转动方向伺服控制机构连接，第三伺服电机固定安装在第 一外筒体上，通过第三联轴器与第二滚珠丝杠连接，第二滚珠丝杠上的第二丝杠螺 母与第一内筒体连接，第一内筒体通过滑动齿形槽组与第一外筒体连接，从而第二 滚珠丝杠带动第一内筒体沿滑动齿形槽上下垂直移动，第一内筒体上端与第二水平方向伺服控制机构连接，带动第二水平方向伺服控制机构及其上面的第二转动方向 伺服控制机构、第三转动方向伺服控制机构和定位销机构沿垂直方向的移动。所述的第二水平方向移动伺服控制机构包括第四伺服电机、第二电机支架、 第四联轴器、第七轴承及轴承座、第八轴承及轴承座、第三滚珠丝杠、第三丝杠螺 母、第二导轨及第三筒体。第四伺服电机通过第二电机支架安装在第三筒体上，并 通过第四联轴器与第三滚珠丝杠连接，第七轴承及轴承座、第八轴承及轴承座与第 三滚珠丝杠连接，起固定支撑作用，第三滚珠丝杠上第三丝杠螺母及第二导轨与第 二转动方向伺服控制机构连接，带动第二转动方向伺服控制机构及其上面的第三转 动方向伺服控制机构和定位销机构在第二导轨上沿第二水平方向移动。第七轴承及 轴承座、第八轴承及轴承座和第二导轨均安装在第三筒体上，第三筒体与垂直方向 移动伺服控制机构的第一内筒体固连。所述的第二转动方向和第三转动方向伺服控制机构控制定位销机构的转动，调 整定位销机构在空间的姿态。所述的第二转动方向伺服控制机构包括第五伺服电机、第五联轴器、第二小 直齿轮、第二大直齿轮、第二输入轴、第二输出轴、第九轴承、第十轴承、第十一 轴承、第二外筒体和第二内筒体。第五伺服电机通过第五联轴器与第二输入轴连接， 第二小直齿轮与第二输入轴固连，第二输入轴通过第九轴承与第二内筒体连接，第 二大直齿轮通过第十轴承与第二输出轴连接，第二大直齿轮固连到第二内筒体上， 第二内筒体通过第十一轴承与第二外筒体连接，从而通过第五伺服电机的转动带动第二内筒体的整体转动。所述的第三转动方向伺服控制机构包括第六伺服电机、第六联轴器、第三输 入轴、第三小直齿轮、第三大直齿轮、小伞齿轮、大伞齿轮、第三输出轴及第十二 轴承、第十三轴承、第十四轴承。第六伺服电机固定安装在第二转动方向伺服控制 机构的第二内筒体内，通过第六联轴器与第三输入轴连接，第三小直齿轮与第三输 入轴固连，第三大直齿轮与第二转动方向伺服控制机构的第二输出轴固连，第二转 动方向伺服控制机构的第二输出轴的另一端与小伞齿轮固连，与小伞齿轮啮合的大 伞齿轮与第三输出轴固连，第三输出轴两端与定位销机构固连，带动定位销机构转 动，第三输入轴和第三输出轴分别通过第十二轴承和第十三轴承、第十四轴承连接 到第二转动方向伺服控制机构的第二内筒体上。所述的定位销机构包括定位销支架和定位销。定位销支架两端固定连接到第 三转动方向伺服控制机构的第三输出轴两端，定位销安装到定位销支架上，可根据 不同零件定位要求的定位销尺寸的不同进行更换。本发明可根据不同零件的定位位置的不同，通过数字控制系统快速调整定位夹 具定位销机构空间位置，然后将待焊接零件放置在定位夹具定位销机构上。整个定 位夹具系统调整快速，精度高，适合于结构相似车型混线生产相似焊接工位的应用， 不仅节约了制造场地和成本，更主要的是按照工件定位设计要求实现精确定位，具 有目前各类夹具系统所不具有的柔性特征。在实际应用中，可根据相似车型焊接工 位设计定位夹具定位销机构的空间调整范围。


图l本发明总体结构示意图 图2本发明各机构结构示意图 图3本发明各机构结构示意中第一水平方向移动伺服控制机构1、第一转动方向伺服控制机构2、垂 直方向移动伺服控制机构3、第二水平方向移动伺服控制机构4、第二转动方向伺 服控制机构5、第三转动方向伺服控制机构6、定位销机构7;第一伺服电机8、第一电机支架9、第一联轴器10、第一轴承及轴承座11和 第二轴承及轴承座15、第一丝杠螺母12、第一滚珠丝杠13、第一导轨14、第一筒 体16;第二伺服电机17、第二联轴器18、第一小直齿轮20、第一大直齿轮23、 第一输入轴19、第一输出轴24、第三轴承22、第四轴承25、第五轴承26、第二 筒体21;第三伺服电机27、第三联轴器28、第六轴承及轴承座29、第二滚珠丝杠 31、第二丝杠螺母30、第一外筒体34、第一内筒体33及滑动齿形槽组32;第四 伺服电机35、第二电机支架36、第四联轴器37、第七轴承及轴承座38和第八轴 承及轴承座41、第三丝杠螺母39、第三滚珠丝杠42、第二导轨43、第三筒体40; 第五伺服电机44、第五联轴器48、第二小直齿轮52、第二大直齿轮51、第二输入 轴49、第二输出轴50、第九轴承53和第十轴承54、第i^一轴承46、第二外筒体 47和第二内筒体45;第六伺服电机55、第六联轴器56、第三输入轴57、第三小 直齿轮58、第三大直齿轮59、小伞齿轮61、大伞齿轮62、第三输出轴64及第十 二轴承60、第十三轴承63和第十四轴承65;定位销支架66、定位销67。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为 前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围 不限于下述的实施例。如图1所示，本实施例包括第一水平方向移动伺服控制机构l、第一转动方 向伺服控制机构2、垂直方向移动伺服控制机构3、第二水平方向移动伺服控制机 构4、第二转动方向伺服控制机构5、第三转动方向伺服控制机构6和定位销机构 7。它们之间的连接关系为从下部到上部依次为第一水平方向移动伺服控制机构1、第一转动方向伺服控制机构2、垂直方向移动伺服控制机构3、第二水平方向移 动伺服控制机构4、第二转动方向伺服控制机构5、第三转动方向伺服控制机构6 和定位销机构7。第一水平方向移动伺服控制机构1在整个夹具的最下部，安装在工作台上，与 第一转动方向伺服控制机构2连接，并带动第一转动方向伺服控制机构及其上面的 垂直方向移动伺服控制机构3、第二水平方向移动伺服控制机构4、第二转动方向 伺服控制机构5、第三转动方向伺服控制机构6和定位销机构7沿第一水平方向移 动；第一转动方向伺服控制机构2与垂直方向移动伺服控制机构3固连，带动垂直 方向移动伺服控制机构3及其上面的第二水平方向移动伺服控制机构4、第二转动 方向伺服控制机构5、第三转动方向伺服控制机构6和定位销机构7沿第一转动方 向转动；垂直方向移动伺服控制机构3与第二水平方向移动伺服控制机构4固连，带动 第二水平方向移动伺服控制机构4及其上面的第二转动方向伺服控制机构5、第三 转动方向伺服控制机构6和定位销机构7沿垂直方向移动；第二水平方向移动伺服控制机构4与第二转动方向伺服控制机构5连接，带动 第二转动方向伺服控制机构5及其上面的第三转动方向伺服控制机构6和定位销机 构7沿第二水平方向移动；第三转动方向伺服控制机构6固定安装在第二转动方向伺服控制机构5上，第 二转动方向伺服控制机构5带动第二转动方向和第三转动方向伺服控制机构6—起 沿第二转动方向转动；定位销机构7安装在第三转动方向伺服控制机构6上，由第三转动方向伺服控 制机构6控制第三转动方向的转动。如图2所示，第一水平方向移动伺服控制机构l包括第一伺服电机8、第一电机支架9、第一联轴器IO、第一轴承及轴承座ll、第二轴承及轴承座15、第一 丝杠螺母12、第一滚珠丝杠13、第一导轨14及第一筒体16。第一伺服电机8通 过第一电机支架9安装在第一筒体16上，并通过第一联轴器10与第一滚珠丝杠 13连接，第一轴承及轴承座ll、第二轴承及轴承座15与第一滚珠丝杠13两端连 接，起固定支撑作用，第一滚珠丝杠13上第一丝杠螺母12及第一导轨14与第一 转动方向伺服控制机构2连接，带动第一转动方向伺服控制机构2及其上面的垂直 方向移动伺服控制机构3、第二水平方向移动伺服控制机构4、第二转动方向伺服 控制机构5、第三转动方向伺服控制机构6、定位销机构7在第一导轨14上沿第一 水平方向移动。第一轴承及轴承座11、第二轴承及轴承座15和第一导轨14均安 装在第一筒体16上，第一筒体16安装在工作台上。如图2所示，第一转动方向伺服控制机构2包括第二伺服电机17、第二联 轴器18、第一小直齿轮20、第一大直齿轮23、第一输入轴19、第一输出轴24、 第三轴承22、第四轴承25、第五轴承26及第二筒体21。第二伺服电机17通过第 二联轴器18与第一输入轴19连接，第一小直齿轮20与第一输入轴19固连，第一 大直齿轮23与第一输出轴24固连，第一输入轴19和第一输出轴24通过第三轴承 22、第四轴承25分别与第二筒体21连接，第一输出轴24与垂直方向移动伺服控 制机构3固连，第二筒体21通过第三轴承26与垂直方向移动伺服控制机构3的第 一外筒体34连接，第一输出轴24带动垂直方向移动伺服控制机构3及其上面的第 二水平方向移动伺服控制机构4、第二转动方向伺服控制机构5、第三转动方向伺 服控制机构6、定位销机构7沿第一转动方向转动。如图2所示，垂直方向移动伺服控制机构3包括第三伺服电机27、第三联 轴器28、第六轴承及轴承座29、第二丝杠螺母30、第二滚珠丝杠31、第一外筒体 34、第一内筒体33及滑动齿形槽组32。第一外筒体34与第一转动方向伺服控制 机构2连接，第三伺服电机27固定安装在第一外筒体34上，通过第三联轴器28 与第二滚珠丝杠31连接，第六轴承及轴承座29与第二滚珠丝杠31连接并安装到 第一外筒体34上，对第二滚珠丝杠31起支撑作用，第二滚珠丝杠31上的第二丝杠螺母30与第一内筒体33连接，第一内筒体33通过滑动齿形槽组32与第一外筒 体34连接，从而第二滚珠丝杠31带动第一内筒体33沿滑动齿形槽32上下垂直移 动，第一内筒体33上端与第二水平方向伺服控制机构4连接，带动第二水平方向 伺服控制机构4及其上面的第二转动方向伺服控制机构5、第三转动方向伺服控制 机构6、定位销机构7沿垂直方向的移动。如图2所示，第二水平方向移动伺服控制机构4包括第四伺服电机35、第 二电机支架36、第四联轴器37、第七轴承及轴承座38、第八轴承及轴承座41、第 三滚珠丝杠42、第三丝杠螺母39、第二导轨43及第三筒体40。第四伺服电机35 通过第二电机支架36安装在第三筒体40上，并通过第四联轴器37与第三滚珠丝 杠42连接，第七轴承及轴承座38、第八轴承及轴承座41与第三滚珠丝杠42连接， 起固定支撑作用，第三滚珠丝杠42上第三丝杠螺母39及第二导轨43与第二转动 方向伺服控制机构5连接，带动第二转动方向伺服控制机构5及其上面的第三转动 方向伺服控制机构6和定位销机构7在第二导轨43上沿第二水平方向移动。第七 轴承及轴承座38、第八轴承及轴承座41和第二导轨43均安装在第三筒体40上， 第三筒体40与垂直方向移动伺服控制机构3的第一内筒体33固连。如图3所示，第二转动方向伺服控制机构5包括第五伺服电机44、第二内 筒体45、第十一轴承46、第二外筒体47、第五联轴器48、第二输入轴49、第二 输出轴50、第二大直齿轮51、第二小直齿轮52、第九轴承53、第十轴承54。第 五伺服电机44通过第五联轴器48与第二输入轴49连接，第二小直齿轮52与第二 输入轴49固连，第二输入轴49通过第九轴承53与第二内筒体45连接，第二大直 齿轮51通过第十轴承54与第二输出轴50连接，第二大直齿轮51固连到第二内筒 体45上，第二内筒体45通过第十一轴承46与第二外筒体47连接，从而通过第五 伺服电机44的转动带动第二内筒体45的整体转动。如图3所示，第三转动方向伺服控制机构6包括第六伺服电机55、第六联 轴器56、第三输入轴57、第三小直齿轮58、第三大直齿轮59、小伞齿轮61、大 伞齿轮62、第三输出轴64及第十二轴承60、第十三轴承63和第十四轴承65。第 六伺服电机55固定安装在第二转动方向伺服控制机构5的第二内筒体45内，通过 第六联轴器56与第三输入轴57连接，第三小直齿轮58与第三输入轴57固连，第 三大直齿轮59与第二转动方向伺服控制机构5的第二输出轴50固连，第二转动方向伺服控制机构5的第二输出轴50的另一端与小伞齿轮61固连，与小伞齿轮61 啮合的大伞齿轮62与第三输出轴64固连，第三输出轴64两端与定位销机构7固 连，带动定位销机构7转动，第三输入轴57和第三输出轴64分别通过第十二轴承 60、第十三轴承63和第十四轴承65连接到第二转动方向伺服控制机构5的第二内 筒体45上。如图3所示，定位销机构7包括定位销支架66和定位销67。定位销支架66 两端固定连接到第三转动方向伺服控制机构6的第三输出轴64两端，定位销67安 装到定位销支架66上，可根据不同零件定位要求的定位销67尺寸的不同进行更换。本实施例柔性定位夹具在使用之前，各运动控制机构初始状态为第一水平移 动伺服控制机构1移动方向与整车车身坐标系所需调整量最大的某一水平轴方向 一致，第二水平移动伺服控制机构4移动方向与第一水平移动伺服控制机构1移动 方向相垂直的整车车身坐标系另一水平轴方向一致；第一水平方向移动伺服控制机 构1上第一丝杠螺母12和垂直方向移动伺服控制机构3上的第二丝杠螺母30均处 于各自运动行程范围的中间位置，第二水平方向移动伺服控制机构4的第三丝杠螺 母39处于离伺服电机距离最近的位置，即行程为零的位置。利用三坐标测量机或 激光测量仪器在装配工位上建立整车坐标0t，并测量本发明柔性定位夹具的定位销 67初始坐标02;由零件或总成CAD确定定位销67理论设计坐标。将定位销67初 始坐标值和理论设计坐标值输入控制系统，计算本发明柔性定位夹具各运动控制机 构的运动行程并进行运动控制，使定位夹具定位销67运动到理论设计位置。本实施例通过将自动控制与车身零部件定位夹具相结合，能够根据不同车身零 件定位位置的变化，快速和准确地实现车身零件的三维空间定位，可适用于车身焊 装生产线多种相似车型焊接工位定位夹具和车身零件的离线三坐标测量的测量支 架。
权利要求
1、一种由伺服控制的柔性定位夹具，其特征在于，整个夹具从下部到上部依次为第一水平方向移动伺服控制机构、第一转动方向伺服控制机构、垂直方向移动伺服控制机构、第二水平方向移动伺服控制机构、第二转动方向伺服控制机构、第三转动方向伺服控制机构和定位销机构，其中第一水平方向移动伺服控制机构安装在工作台上，与第一转动方向伺服控制机构连接，带动第一转动方向伺服控制机构及其上面的垂直方向移动伺服控制机构、第二水平方向移动伺服控制机构、第二转动方向伺服控制机构、第三转动方向伺服控制机构和定位销机构沿第一水平方向移动；第一转动方向伺服控制机构与垂直方向移动伺服控制机构固连，带动垂直方向移动伺服控制机构及其上面的第二水平方向移动伺服控制机构、第二转动方向伺服控制机构、第三转动方向伺服控制机构和定位销机构沿第一转动方向转动；垂直方向移动伺服控制机构与第二水平方向移动伺服控制机构固连，带动第二水平方向移动伺服控制机构及其上面的第二转动方向伺服控制机构、第三转动方向伺服控制机构和定位销机构沿垂直方向移动；第二水平方向移动伺服控制机构与第二转动方向伺服控制机构连接，带动第二转动方向伺服控制机构及其上面的第三转动方向伺服控制机构和定位销机构沿第二水平方向移动；第三转动方向伺服控制机构固定安装在第二转动方向伺服控制机构上，第二转动方向伺服控制机构带动第二转动方向和第三转动方向伺服控制机构一起沿第二转动方向转动；定位销机构固定安装在第三转动方向伺服控制机构上，由第三转动方向伺服控制机构控制第三转动方向的转动。
2、 根据权利要求l所述的由伺服控制的柔性定位夹具，其特征是，所述的 第一水平方向移动伺服控制机构包括第一伺服电机、第一电机支架、第一联轴 器、第一轴承及轴承座、第二轴承及轴承座、第一滚珠丝杠、第一丝杠螺母、第 一导轨及第一筒体，第一伺服电机通过第一电机支架安装在第一筒体上，并通过 第一联轴器与第一滚珠丝杠连接，第一轴承及轴承座、第二轴承及轴承座与第一滚珠丝杠连接，起固定支撑作用，第一滚珠丝杠上第一丝杠螺母及第一导轨与第 一转动方向伺服控制机构连接，带动第一转动方向伺服控制机构及其上面的垂直 方向移动伺服控制机构、第二水平方向移动伺服控制机构、第二转动方向伺服控 制机构、第三转动方向伺服控制机构和定位销机构在第一导轨上沿第一水平方向 移动，第一轴承及轴承座、第二轴承及轴承座和第一导轨均安装在第一筒体上， 第一筒体安装在工作台上。
3、 根据权利要求l所述的由伺服控制的柔性定位夹具，其特征是，所述的 第一转动方向伺服控制机构包括第二伺服电机、第二联轴器、第一小直齿轮、 第一大直齿轮、第一输入轴、第一输出轴、第三轴承、第四轴承、第五轴承及第 二筒体，第二伺服电机通过第二联轴器与第一输入轴连接，第一小直齿轮与第一 输入轴固连，第一大直齿轮与第一输出轴固连，第一输入轴和第一输出轴分别通 过第三轴承和第四轴承与第二筒体连接，第一输出轴与垂直方向移动伺服控制机 构固连，第二筒体通过第五轴承与垂直方向移动伺服控制机构的第一外筒体连 接，第一输出轴带动垂直方向移动伺服控制机构及其上面的第二水平方向移动伺 服控制机构、第二转动方向伺服控制机构、第三转动方向伺服控制机构和定位销 机构沿第一转动方向转动。
4、 根据权利要求l所述的由伺服控制的柔性定位夹具，其特征是，所述的 垂直方向移动伺服控制机构包括第三伺服电机、第三联轴器、第六轴承及轴承 座、第二滚珠丝杠、第二丝杠螺母、第一外筒体、第一内筒体及滑动齿形槽组， 第一外筒体与第一转动方向伺服控制机构连接，第三伺服电机固定安装在第一外 筒体上，通过第三联轴器与第二滚珠丝杠连接，第二滚珠丝杠上的第二丝杠螺母 与第一内筒体连接，第一内筒体通过滑动齿形槽组与第一外筒体连接，从而第二 滚珠丝杠带动第一内筒体沿滑动齿形槽上下垂直移动，第一内筒体上端与第二水 平方向伺服控制机构连接，带动第二水平方向伺服控制机构及其上面的第二转动 方向伺服控制机构、第三转动方向伺服控制机构和定位销机构沿垂直方向的移 动。
5、 根据权利要求1所述的由伺服控制的柔性定位夹具，其特征是，所述的 第二水平方向移动伺服控制机构包括第四伺服电机、第二电机支架、第四联轴 器、第七轴承及轴承座、第八轴承及轴承座、第三滚珠丝杠、第三丝杠螺母、第 二导轨及第三筒体，第四伺服电机通过第二电机支架安装在第三筒体上，并通过第四联轴器与第三滚珠丝杠连接，第七轴承及轴承座、第八轴承及轴承座与第三 滚珠丝杠连接，起固定支撑作用，第三滚珠丝杠上第三丝杠螺母及第二导轨与第 二转动方向伺服控制机构连接，带动第二转动方向伺服控制机构及其上面的第三 转动方向伺服控制机构和定位销机构在第二导轨上沿第二水平方向移动，第七轴 承及轴承座、第八轴承及轴承座和第二导轨均安装在第三筒体上，第三筒体与垂 直方向移动伺服控制机构的第一内筒体固连。
6、 根据权利要求l所述的由伺服控制的柔性定位夹具，其特征是，所述的 第二转动方向伺服控制机构包括第五伺服电机、第五联轴器、第二小直齿轮、 第二大直齿轮、第二输入轴、第二输出轴、第九轴承、第十轴承、第十一轴承、 第二外筒体和第二内筒体，第五伺服电机通过第五联轴器与第二输入轴连接，第 二小直齿轮与第二输入轴固连，第二输入轴通过第九轴承与第二内筒体连接，第 二大直齿轮通过第十轴承与第二输出轴连接，第二大直齿轮固连到第二内筒体 上，第二内筒体通过第十一轴承与第二外筒体连接，从而通过第五伺服电机的转 动带动第二内筒体的整体转动。
7、 根据权利要求1所述的由伺服控制的柔性定位夹具，其特征是，所述的 第三转动方向伺服控制机构包括第六伺服电机、第六联轴器、第三输入轴、第 三小直齿轮、第三大直齿轮、小伞齿轮、大伞齿轮、第三输出轴及第十二轴承、 第十三轴承、第十四轴承，第六伺服电机固定安装在第二转动方向伺服控制机构 的第二内筒体内，通过第六联轴器与第三输入轴连接，第三小直齿轮与第三输入 轴固连，第三大直齿轮与第二转动方向伺服控制机构的第二输出轴固连，第二转 动方向伺服控制机构的第二输出轴的另一端与小伞齿轮固连，与小伞齿轮啮合的 大伞齿轮与第三输出轴固连，第三输出轴两端与定位销机构固连，带动定位销机 构转动，第三输入轴和第三输出轴分别通过第十二轴承和第十三轴承、第十四轴 承连接到第二转动方向伺服控制机构的第二内筒体上。
8、 根据权利要求1所述的由伺服控制的柔性定位夹具，其特征是，所述的 定位销机构包括定位销支架和定位销，定位销支架两端固定连接到第三转动方 向伺服控制机构的第三输出轴两端，定位销安装到定位销支架上。
全文摘要
一种由伺服控制的柔性定位夹具，整个夹具从下部到上部依次为第一水平方向移动伺服控制机构、第一转动方向伺服控制机构、垂直方向移动伺服控制机构、第二水平方向移动伺服控制机构、第二转动方向伺服控制机构、第三转动方向伺服控制机构和定位销机构，定位销机构是整个夹具的执行机构，对工件装配起定位作用，它的位置精度由各移动方向和转动方向的伺服控制机构实现。本发明实现多自由度调整，并符合多种相似车型混线生产柔性夹具的特点要求，能根据不同产品定位位置的变化，快速准确自动调整定位销的三维空间位置和姿态，实现不同定位方式的空间定位。
文档编号B23K37/053GK101249597SQ20081003486
公开日2008年8月27日 申请日期2008年3月20日 优先权日2008年3月20日
发明者于奎刚, 来新民, 林忠钦, 隼 金 申请人:上海交通大学