一种对接式光学组件同轴度保持精密自动装配夹具

技术领域

本发明涉及光学组件自动化精密装配技术领域，尤其涉及一种对接式光学组件同轴度保持精密自动装配夹具。

背景技术

随着科学技术的不断发展，光学组件的种类也越来越多，高端光学组件的需求也越来越大，精密对接式光学组件就是其中一种，但这种光学组件对上下两部分组件的同轴度要求较高，极其依赖人工装配，从而导致产品的一致性不高，生产效率低下。

在现有的精密对接式光学组件的装配中，对上下两部分组件的同轴度要求很高，一旦上下两部分组件的同轴度不达标就会导致通过光学组件的光路分散。现有的装配工艺为，在人工装配时工作人员都是在加热台上通过肉眼来分辨光路的集中程度，光路集中程度达标后开启加热台，使得光学组件中的胶水固化将上下两部分组件粘接到一起，在操作过程中，对人工的熟练程度以及眼力等要求非常高，人工操作的不稳定性将导致产品聚光程度不一。同时精密对接式光学组件由于是采用胶粘的形式，一旦胶液固化，且产品未达到要求，就会导致整个组件的报废。综上，由于精密对接式光学组件对同轴度要求较高，对光路有着较为苛刻的要求，故需要光学精密装配领域的高精尖人才才能够稳定的生产，从而现有的对接工艺存在生产效率低、产品一致性较差、生产成本高的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种对接式光学组件同轴度保持精密自动装配夹具，其采用对接机构与同轴度保持机构的联动对光学组件的上下两部分进行同轴度约束，提高了装配效率，降低了人工成本，保证产品装配的一致性，减少报废成本。

本发明的技术方案是一种对接式光学组件同轴度保持精密自动装配夹具，包括壳体、对接机构和同轴度保持机构；

所述对接机构包括竖直设置在壳体内的运动丝杠和丝杠滑轨，所述运动丝杠和丝杠滑轨套设有丝杠滑块，所述丝杠滑块与丝杠滑轨滑动连接，所述丝杠滑块通过螺纹与运动丝杠转动连接，所述丝杠滑块下部竖直设置有顶柱活塞，所述顶柱活塞下部设置有可更换压头；

所述同轴度保持机构包括水平设置在壳体下部的联动滑轨，所述联动滑轨上滑动设置有联动滑块，所述联动滑块前端连接有连杆，所述连杆两侧分别连接有平面手爪和V面手爪，所述平面手爪与V面手爪相对滑动设置在手爪滑轨上，所述手爪滑轨固定设置在壳体上。

进一步的，所述运动丝杠顶部连接有联轴器，所述联轴器顶部设置有扭力传感器，所述扭力传感器固定安装在壳体内顶部，所述运动丝杠底部通过轴承设置在壳体内底部。

进一步的，所述丝杠滑块顶部安装有压力传感器，所述丝杠滑块内安装有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧与顶柱活塞同轴设置，所述缓冲弹簧上端与压力传感器接触设置，所述缓冲弹簧下端与顶柱活塞接触设置。

进一步的，所述壳体内设置有驱动电机，所述驱动电机输出轴连接有主动齿轮，所述运动丝杠上固定套设有从动齿轮，所述联动滑块一侧固定安装有从动齿条，所述从动齿轮、从动齿条均与主动齿轮啮合。

进一步的，所述连杆两侧分别通过转轴与平面手爪和V面手爪转动连接。

进一步的，所述壳体内还设置有电源模块，所述电源模块与电机电连接，所述电机为直流无刷电机。

进一步的，所述壳体内还设置有嵌入式控制板，所述嵌入式控制板用于控制电机的正反转。

进一步的，所述顶柱活塞下方设置有工作平台，所述工作平台固定安装在壳体下部。

进一步的，所述顶柱活塞下方的工作平台上设置有加热陶瓷片。

进一步的，所述可更换压头通过螺纹与顶柱活塞下端固定连接。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过对接机构对需要对接的光学组件施加Z方向的压力，限制需要对接的光学组件Z方向的自由度，同时采用同轴度保持机构将需要对接的光学组件抱紧，通过平面手爪与V面手爪的挤压，使需要对接的光学组件向V面手爪内移动，使需要对接的光学组件上下部均位于V面内，通过V面的约束保持需要对接的光学组件的同轴度，在Z方向的压力加持下，使需要对接的光学组件在V面内进行对接，保证了光学组件对接时的同轴度，改变了现有的通过人工对接判断对接同轴度的对接工艺，提高了装配效率，降低了人工成本，保证产品装配的一致性，减少报废成本；

2、对接机构和同轴度保持机构通过同一个电机提供动力，同时通过同一个主动齿轮的转动进行联动，使光学组件的向下压紧和同轴度约束进行联动，使下压与同轴度约束同步进行同时完成，进一步提高了对接的效率；

3、压力传感器对施加在光学组件上的压力进行实时监控，同时采用加热陶瓷片对放置在其上的光学组件进行加热，使需要对接的光学组件之间的胶液可以在恒定的压力下进行快速的固化，保证了对接的效果，提高了对接的效率。

附图说明

图1为本发明的内部结构示意图；

图2为本发明的立体结构示意图；

图3为本发明中对接机构的部分结构示意图；

图4为本发明中同轴度保持机构的结构俯视图；

图5为本发明的另一视角立体结构示意图；

图6为本发明需要对接的光学组件的结构示意图；

图7为本发明连杆的受力简图示意图；

图中：1、壳体；11、便携式提手；2、对接机构；21、运动丝杠；22、丝杠滑轨；23、丝杠滑块；24、顶柱活塞；25、可更换压头；26、联轴器；27、扭力传感器；28、压力传感器；29、缓冲弹簧；210、从动齿轮；3、同轴度保持机构；31、联动滑轨；32、联动滑块；33、连杆；34、平面手爪；35、V面手爪；36、手爪滑轨；37、从动齿条；4、驱动电机；41、主动齿轮；42、电源模块；5、嵌入式控制板；6、工作平台；61、加热陶瓷片；7、状态显示界面；8、启动按钮。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一：如图1-7所示，本发明提供了一种对接式光学组件同轴度保持精密自动装配夹具，包括壳体1、对接机构2和同轴度保持机构3；所述对接机构2包括竖直设置在壳体1内的运动丝杠21和丝杠滑轨22，所述运动丝杠21和丝杠滑轨22套设有丝杠滑块23，所述丝杠滑块23与丝杠滑轨22滑动连接，所述丝杠滑块23通过螺纹与运动丝杠21转动连接，所述丝杠滑块23下部竖直设置有顶柱活塞24，所述顶柱活塞24下部设置有可更换压头25；所述同轴度保持机构3包括水平设置在壳体1下部的联动滑轨31，所述联动滑轨31上滑动设置有联动滑块32，所述联动滑块32前端连接有连杆33，所述连杆33两侧分别连接有平面手爪34和V面手爪35，所述平面手爪34与V面手爪35相对滑动设置在手爪滑轨36上，所述手爪滑轨36固定设置在壳体1上。

即本发明通过对接机构2对需要对接的光学组件施加Z方向的压力，限制需要对接的光学组件Z方向的自由度，同时采用同轴度保持机构3将需要对接的光学组件抱紧，通过平面手爪34与V面手爪35的挤压，使需要对接的光学组件向V面手爪35内移动，使需要对接的光学组件上下部均位于V面内，通过V面的约束保持需要对接的光学组件的同轴度，在Z方向的压力加持下，使需要对接的光学组件在V面内进行对接，保证了光学组件对接时的同轴度，改变了现有的通过人工对接判断对接同轴度的对接工艺，提高了装配效率，降低了人工成本，保证产品装配的一致性，减少报废成本。

在运动丝杠21的转动下，丝杠滑块23可以在丝杠滑轨22上进行上下移动，从而带动顶柱活塞24进行上下移动，对光学组件在Z方向的远离或者下压，对其进行约束。而联动滑块32可以在联动滑轨31上移动，进而带动连杆33前后移动，从而拉动平面手爪34和V面手爪35在手爪滑轨36上靠近或者远离。如图7所示，所述连杆33两侧分别通过转轴与平面手爪34和V面手爪35转动连接。平面手爪34与V面手爪35相对设置，平面手爪34与V面手爪在连杆33的拉动下，可以同时在手爪滑轨36上向中心滑动，使放置在两者之间的光学组件向中心靠拢，同时在V面手爪35两侧的约束下，使需要对接的光学组件保持良好的同轴度。连杆33为现有常见的连动机构，连杆33一端与联动滑块32前端铰接，连杆33的另一端包括两个连接杆，两个连接杆分别与平面手爪34和V面手爪35铰接，联动滑块32在联动滑轨31上前后移动时，通过连杆33带动平面手爪34和V面手爪35在手爪滑轨36上相互靠近或者远离。联动滑轨31与手爪滑轨36相互垂直。图7中箭头方向为对应部件可运动的方向。

所述壳体1内设置有驱动电机4，所述驱动电机4输出轴连接有主动齿轮41，所述运动丝杠21上固定套设有从动齿轮210，所述联动滑块32一侧固定安装有从动齿条37，所述从动齿轮210、从动齿条37均与主动齿轮41啮合。主动齿轮41与从动齿轮210和从动齿条37均进行啮合，使电机转动可以同步带动对接机构2和同轴度保持机构3，使其在Z轴方向上以及光学组件轴向进行同步约束。对接机构2和同轴度保持机构3通过同一个电机提供动力，同时通过同一个主动齿轮41的转动进行联动，使光学组件的向下压紧和同轴度约束进行联动，使下压与同轴度约束同步进行同时完成，进一步提高了对接的效率。所述壳体1内还设置有电源模块42，所述电源模块42与电机电连接，所述电机为直流无刷电机。电源模块42为电机提供能源，使电机根据需要进行正反转，带动对接机构2和同轴度保持机构3同步对光学组件进行约束或者远离。

实施例二：在实施例一的基础上，所述运动丝杠21顶部连接有联轴器26，所述联轴器26顶部设置有扭力传感器27，所述扭力传感器27固定安装在壳体1内顶部，所述运动丝杠21底部通过轴承设置在壳体1内底部。所述丝杠滑块23顶部安装有压力传感器28，所述丝杠滑块23内安装有缓冲弹簧29，所述缓冲弹簧29与顶柱活塞24同轴设置，所述缓冲弹簧29上端与压力传感器28接触设置，所述缓冲弹簧29下端与顶柱活塞24接触设置。

压力传感器28用于检测光学组件受到的下压力。若下压力过大或者过小夹具将自动暂停，需要用扭力传感器27对压力传感器28进行标定，保证光学组件受到合适的下压力。

实施例三：在实施例一或二的基础上，所述顶柱活塞24下方设置有工作平台6，所述工作平台6固定安装在壳体1下部。所述顶柱活塞24下方的工作平台6上设置有加热陶瓷片61。工作平台6用于放置光学组件，同轴度保持机构3使光学组件在工作平台6上移动。二加热陶瓷片61用于对放置在工作平台6上的光学组件进行加热，使需要对接的光学组件之间的胶液可以在恒定的压力下进行快速的固化，保证了对接的效果，提高了对接的效率。

实施例四：在实施例一的基础上，所述可更换压头25通过螺纹与顶柱活塞24下端固定连接。即可更换压头25通过螺纹连接在顶柱活塞24上，其根据对接的光学组件尺寸的不同，可以选用不同高度的可更换压头25，只需要旋转可更换压头25，将合适的可更换压头25拧到顶柱活塞24上即可。可更换压头25的设计，增加了本发明夹具的适用范围，使其可以对不同高度的光学组件进行对接。

实施例五：在实施例二的基础上，所述壳体1内还设置有嵌入式控制板5，所述嵌入式控制板5用于控制电机的正反转。同时嵌入式控制板5还能实时接收压力传感器28、扭力传感器27监测到的信息，对施加在光学组件上的压力进行实时监控，控制电机的转动。使对接式光学组件同轴度保持精密自动化装配夹具更加智能，也保证了使用的安全。壳体1顶部还设置有便携式提手11，方便夹具的整体移动转移。壳体1前部还设置有状态显示界面7，用以显示夹具的工作状态等信息。壳体1前部还设置有启动按钮8，启动按钮8与嵌入式控制板5控制连接，用于启动夹具，使其工作。

如图6所示，使用时，人工将光学组件P1以及涂抹了胶液的光学组件P2扣合并将其组合件放置到夹具工作平台6上，按下启动按键，直流无刷电机启动，从动齿轮210与从动齿条37通过主动齿轮41的啮合同时启动，首先会由可更换式压头先接触光学组件，提供Z方向的下压力，限制光学组件P1与光学组件P2的Z方向的自由度。随后，压力传感器28检测到下压力达标，同轴度保持机构3在光学组件轴向运动将光学组件P1与光学组件P2抱紧，且由于平面手爪34以及V面手爪35产生的定心作用，会迫使光学组件P1与光学组件P2同轴，同轴精度与手爪加工精度有关。平面手爪34以及V面手爪35将光学组件P1与光学组件P2抱紧后,夹具工作平台6上的加热陶瓷片61启动，将光学组件加热到指定温度，使得光学组件内部胶液固化，达到指定固化时间后，直流无刷电机反转，使得平面手爪34、V面手爪35远离，松开光学组件，可更换压头25抬起，人工将装配好的光学组件拿出。

本发明采用对接机构2与同轴度保持机构3的联动对光学组件的上下两部分进行同轴度约束，提高了装配效率，降低了人工成本，保证产品装配的一致性，减少报废成本。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。