CN106272155A - 自动夹持套件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于固定光机模块的自动夹持套件。该自动夹持套件包括；基体；导向机构，其置于所述基体；其中，所述导向机构和所述基体形成有安装空间，光机模块能够通过所述导向机构容纳于所述安装空间内；以及夹持组件，其包括气缸以及与所述气缸的活塞杆相连接的动作件；其中，所述气缸的缸体固定于所述基体；其中，所述动作件能够随着所述活塞杆的运动以接近/远离所述导向机构的方式移动。本发明的自动夹持套件能够实现对光机模块的稳定夹持。

Description

自动夹持套件

技术领域

本发明涉及一种夹装工具，尤其涉及一种尤其适用于大口径类光机模块的自动夹持套件。

背景技术

在对光机模块进行转运、装配等自动化作业的过程中，往往需要将光机模块牢固、稳定地夹持。尤其对于光机模块的装配作业而言，由于其往往属于批量作业，因此不仅要求夹持稳定，还要求夹持光机模块的装置必须具备相当程度的作业一致性，以保证装配作业的可靠性、光机模块的完好性以及装配完成后产品的质量。

发明内容

技术问题

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，如何实现对待转运、装配的光机模块进行可靠地夹持。

以及在转运过程中能充分保证光机模块的完好性。

解决方案

为了解决上述技术问题，根据本发明的一实施例，提供了一种用于固定光机模块的自动夹持套件。该自动夹持套件包括：

基体；

导向机构，其置于所述基体；

其中，所述导向机构和所述基体形成有安装空间，光机模块能够通过所述导向机构容纳于所述安装空间内；

以及夹持组件，其包括气缸以及与所述气缸的活塞杆相连接的动作件；

其中，所述气缸的缸体固定于所述基体；

其中，所述动作件能够随着所述活塞杆的运动以接近/远离所述导向机构的方式移动。

对于上述自动夹持套件，在一种可能的实现方式中，所述导向机构包括至少一对第一导向套，设于所述光机模块上的第一导向销能够匹配插入所述第一导向套；

且所述第一导向套的沿径向设有夹持结构，所述动作件能够通过所述夹持结构预留出的空间将所述第一导向销夹持。

对于上述自动夹持套件，在一种可能的实现方式中，所述导向机构还包括至少一对第二导向套，设于所述光机模块上的第二导向销能够匹配插入所述第二导向套。

对于上述自动夹持套件，在一种可能的实现方式中，所述至少一对第一导向套与所述至少一对第二导向套交叉分布于所述基体外缘的安装位处。

对于上述自动夹持套件，在一种可能的实现方式中，所述第一导向套的轴向长度大于所述第二导向套。

对于上述自动夹持套件，在一种可能的实现方式中，所述动作件的外端具有叉状结构，所述叉状结构能够将所述第一导向销沿径向夹持。

对于上述自动夹持套件，在一种可能的实现方式中，所述第一导向销沿径向设有环槽，所述叉状结构的内侧能够匹配插入所述环槽。

对于上述自动夹持套件，在一种可能的实现方式中，所述缸体上设有至少一个位置传感器，用于检测所述活塞杆的位置。

对于上述自动夹持套件，在一种可能的实现方式中，所述第一导向套通过法兰底面固定于所述基体；

且在所述法兰底面上设有电涡流传感器，用于检测所述第一导向销的顶部是否已经到达该法兰底面。

对于上述自动夹持套件，在一种可能的实现方式中，所述第一导向销的顶部为锥台。

有益效果

本发明的自动夹持套件通过气源驱动气缸推进活塞杆，使其带动动作件推进导向机构，进而在导向机构处将待运转、装配的光机模块得以夹持。并且即使在失去气源的情况下，本发明的自动夹持套件也可以维持对所述光机模块的夹紧状态，提高了夹持的可靠性。此外，本发明的自动夹持套件具有结构简单的优点。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本发明的原理。

图1a示出本发明一实施例的自动夹持套件的结构示意图一(背面)；图1b示出本发明一实施例的自动夹持套件的结构示意图二(轴测，背面可视)；图2a示出本发明一实施例的自动夹持套件的结构示意图三(正面，即安置光机模块的一面)；图2b示出本发明一实施例的自动夹持套件的结构示意图四(轴测，正面可视)。

图3a示出本发明一实施例的自动夹持套件的第一导向套的爆炸图；图3b示出本发明一实施例的自动夹持套件的第一导向套的装配图；图4a示出本发明一实施例的自动夹持套件的第二导向套的爆炸图；图4b示出本发明一实施例的自动夹持套件的第二导向套的装配图。

图5示出本发明一实施例的自动夹持套件的夹持组件的结构示意图；图6示出安装于本发明一实施例的自动夹持套件光机模块的结构示意图。

附图标记列表

100、基体；11、第一导向套(长导向套)；111、夹持结构；12、第二导向套(短导向套)；200、夹持组件；21、底座；22、压板；23、气缸；24、动作件；25、位置传感器；26、调速阀转接头；27、卡环；300、光机模块；31、第一导向销(长导向销)；32、第二导向销(短导向销)。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法和手段未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

实施例1

图1a示出本发明一实施例的自动夹持套件的结构示意图一(背面)。图1b示出本发明一实施例的自动夹持套件的结构示意图二(背面轴测)。图2a示出本发明一实施例的自动夹持套件的结构示意图三(正面)。图2b示出本发明一实施例的自动夹持套件的结构示意图四(正面轴测)。图5示出本发明一实施例的自动夹持套件的夹持组件的结构示意图。图6示出安装于本发明一实施例的自动夹持套件光机模块的结构示意图。

如图(1a、1b、2a、2b)所示的一种自动夹持套件，主要用于可靠地固定待转运或者装配作业的对象(即光机模块)。该自动夹持套件主要包括基体100、夹持组件200和导向机构。其中：

基体100主要用于安装夹持套件200和导向机构，夹持套件200和导向机构与基体100的正面形成有安装腔体，该安装腔体用于容纳光机模块300，尤其是大口径的光机模块300。基体100的结构可以大致为板状或者盘状，且可以在基体100靠近外缘的位置设有第一导向套11的安装位。

在一种可能的事实方式中，导向机构可以包括第一导向套11，第一导向套11安装于基体100。参照图6，待安装的部件，即光机模块300的对应位置处设有与该第一导向套11相匹配的第一导向销31，通过将第一导向销31插入对应位置的第一导向套11，即可以确定光机模块300放置于安装腔体的确定位置处。

在一种可能的事实方式中，第一导向套11为可以是有带有法兰的空心圆柱体，空心圆柱体上分布有夹持结构111，如可以是分布于空心圆柱体周向的两个对称、相向的矩形弧段槽，通过与夹持组件200的配合，夹持组件200可以通过矩形弧段槽与光机模块300的第一导向销31的径向紧密接触，从而将光机模块300夹持。为了将光机模块300可靠地夹持，第一导向套11可以成对地、呈中心对称式布置于基体100，并通过法兰固定于相应位置的安装位。如当基体100为圆形板时，可以在基体100的至少一条直径的两端分别安装有第一导向套11。

在一种可能的实施方式中，在通过第一导向套11已经将光机模块300放置于安装腔体的确定位置处的基础上，可以通过增设第二导向套12，对光机模块300进行辅助导向，从而增加光机模块300在安装空间内的位置准确性和安装稳定性，当然，在光机模块300的对应位置处也应设有与该第二导向套12相匹配的第二导向销32。作为一种优选，第二导向套12也可以成对地、呈中心对称式布置于基体100，其结构形式和安装方式可以与第一导向套11类似。如仍然以圆形板的基体100为例，可以在与安装有第一导向套11的直径相垂直的另一条直径的两端分别安装有第二导向套12。通过导向套(31、32)的结合，保证了光机模块300在安装空间内的位置的准确性和可靠性。此外，第二导向套12的规格可以与第一导向套11大致相同，也可以有所区别，如第二导向套12的轴向长度、空心圆柱体部分的内径等参数可以不完全相同。

夹持组件200主要是通过与第一导向套11以及第一导向销31的配合，将放置于安装腔体内的光机模块300可靠地夹持于安装腔体内。参照图5，夹持组件200的结构主要包括：

气缸23；

固定件，用于将气缸23固定于基体100；

以及动作件24，其一端与气缸23相连接，另一端伸至第一导向套11，用于夹持第一导向销31。

可双向动作的气缸23的缸体外轮廓大致呈圆柱形，在其前部有分布有两个用于安装的圆柱形凸体部，气缸23主要是以气源作为动力源，将固定于缸体前端的动作件24相对于第一导向套11向前推进或者向后退出，以实现对光机模块的夹持或者释放。

固定件则主要用于将气缸23固定于基体100。在一种可能的实施方式中，其结构可以包括分布设于缸体径向两侧的一对“底座21和压板22”套件，底座21和压板22的接触面扣合形成有安装孔结构，卡环27两侧的凸出圆柱匹配式固定于该安装孔结构中，气缸23匹配式容纳于卡环27的内侧，并在卡环27的导向下推进或者后退。

在一种可能的实施方式中，底座21可以大致为T型结构，T型结构的顶部有一个半圆柱凹槽。压板22大致为板状结构，板状结构的中部内侧(接触面一侧)具有与该凹槽匹配的另一半的半圆柱凹槽，板状结构的两侧设有安装孔，T型结构的上部平面上(凹槽两侧)也设有对应的安装孔，借助于螺栓实现底座21与压板22的固定。T型结构的下部平面上也设有安装孔，基体100也设有对应的安装孔，借助于螺栓实现底座21与基体100的固定。此外，T型结构的外侧(远离气缸的一侧)的一面可以为平面，而T型结构的内侧(与气缸23接触的一侧)则为了在结构上迎合气缸23，如可以是与缸体外轮廓相匹配的弧形面，如可以是紧密抵接于缸体的四分之一圆弧面。

动作件24则主要用于夹持第一导向套11。在一种可能的实施方式中，动作件24可以大致呈U型结构或者Y型结构。以U型结构为例，其内端与气缸23相固连，其外端的叉状结构则能够与第一导向套11的位置相对应，通过第一导向套11上的矩形环槽111预留出的空间，与第一导向销31接触并将其沿径向夹紧，即通过夹持的方式将光机模块300可靠地置于基体100的安装空间内。

动作件24的下部可以设有一个螺纹孔，用于与气缸活塞杆头部的螺纹匹配连接。叉状结构的上表面(靠近基体100的一侧)为平面，下表面则为朝基体100外侧的方向向下倾斜的结构，便于在靠近第一导向套11时能逐渐夹紧光机模块300上的第一导向销31作为一种优选，叉状结构的上表面与基体100的倾斜程度实际是以光机模块300上控制第一导向销31的位置来决定的。倾斜结构的叉状结构的最厚端的位置为控制第一导向销31的位置，而最薄端的厚度较之于最厚端，厚度可以缩减1～3mm。

通过夹持组件200的气缸23的动作件24的配合，使得动作件24前端的叉状结构能够推进到达或者退出离开第一导向套11的夹持结构111，并通过夹持结构111预留的空间使得叉状结构与匹配插设于第一导向套11内的第一导向销31接合夹持或者脱开释放。通过控制气缸23的气源，即可将转运、装配作业过程中的光机模块300得以牢固、稳定地夹持。而且由于气缸23的成对布置方式，使得本发明的自动夹持套件在对光机模块300进行批量装配作业过程中，能够保证良好的夹持一致性。而且本发明的夹持套件即使在气缸23失去气源的情况下，也可以维持其对光机模块300的夹持状态，这是因为：使光机模块300从夹持套件中掉出的作用力是与第一导向套11的轴向一致的，而此时动作件24需要垂直于第一导向套11的轴向的作用力才能够退出第一导向销31，两个互相“矛盾”的作用力保证了动作件24不会在失去气源的情形下释放光机模块300，有效提高了夹持可靠性。此外，本发明的夹持套件还具有结构简单、操作容易的优点。

此外，在一种可能的实施方式中，夹持组件200还包括位置传感器25，位置传感器25可以安装在气缸23的缸体上，主要用于检测气缸23的活塞位置，通过气缸的位置得出动作件24的位置，根据动作件24的位置进一步得出动作件24与第一导向套11的位置关系为推进可夹持第一导向销31或者退出不可夹持第一导向销31的状态。在确定动作件24位置的基础上，在需要夹持操作时，可以确保动作件24的操作有效性。作为一种优选，可以在气缸23的缸体上沿轴向分布有两个位置传感器25。因为简单气缸在使用过程中，主要包含活塞杆伸出和缩回两个状态，位置传感器25的工作原理主要是通过检测活塞上的磁性体来确定活塞的位置的，因此使用两个位置传感器。当然为了保证可靠性，可以在每个位置设置大于一个的位置传感器。

此外，在一种可能的实施方式中，夹持组件200还包括调速阀转接头26，调速阀转接头26的结构大致呈L型结构，L型结构的一端设有螺纹段，并通过该螺纹段匹配接入气缸23的缸体内，L型结构的另一端则为气管接头，通过将气源的气管插入气管接头即可为气缸23的推进或者退出动作提供有效的动力源，并可以通过旋转调速阀转接头26来改变气流的流速等参数。如可以在气缸23的缸体上沿轴向分布两个节流阀转接头26。

此外，进一步参照图2，在一种可能的实施方式中，第一导向套11的法兰底面上安装有电涡流传感器，主要用于检测抵接至该法兰底面的光机模块300上的第一导向销31的位置。已确定第一导向销31的顶部是否已经到达该法兰底面。在确定到达之后，即可启动气缸23，使得夹持结构111前端的叉状结构对第一导向销31进行径向夹紧。

实施例2

进一步参照图1和图2，在一种可能的实施方式中，基体100大致为矩形平板(如正方形)。矩形平板上布置有两对导向套，包括一对第一导向套11和一对第二导向套12，参照图(3a、3b、4a、4b)，本实施例中的第二导向套12的轴向长度小于第一导向套11。两对导向套分别布置于矩形平板的两条对角线的大致端点的位置处。较长的第一导向套11作为主固定套，较短的第二导向套12则作为辅固定套。每个主固定套配设一个夹持组件200。夹持组件200通过底座21固定于基体100(如背面)，夹持组件200的前端设有大致为U型结构的动作件24，气缸23以及U型结构前端的叉状结构通过矩形平板上的挖空结构伸至基体100的正面，并可以在活塞的作用下在卡环内活动，推进到达或者退出离开第一导向套11的位置处。并在推进到达第一导向套11的情形下，能够通过设于第一导向套11上的两个矩形弧槽预留出的空间将第一导向销31径向夹紧。

与上述两对导向套的内径、轴向长度以及位置相对应，在光机模块靠近基体100的一侧分布有对应的以长、短区分的两对导向销，即光机模块300的四个导向销能够匹配插入于之对应的导向套中。如参照图6，光机模块300具有大致为矩形的金属边框，在金属边框大致四个顶点的位置分布有上述两对导向销。

矩形平板上用于安装导向套(31、32)的安装位可以包括圆形孔以及均匀分布于圆形孔周围的若干个螺纹孔(如四个)。圆形孔用于容纳空心圆柱，而螺纹孔则用于安装空心圆柱的法兰。

矩形平板的中部设有一圆柱形的凸体，凸体周围均匀分布有若干个圆形孔(如六个)，在圆形孔与凸体之间还分布有一个相对较小的圆形孔，用于与机械臂上的法兰匹配安装。用于安装如机械臂等工作机器人，使得本发明的安装套件能够以接近/远离光机模块的方式移动。

此外，在一种可能的实施方式中，可以在矩形平板上设有若干个挖空结构，用于实现夹持套件的轻量化。如在中部的凸体和用于安装第二导向套12的安装位之间设有长条状的挖空结构，在靠近安装位的位置留有板结构，板结构上也可以留有孔，便于为今后的结构改进预留出安装位置。以及在中部的凸体和用于安装第一导向套11的安装位之间设有两部分的挖空结构，这两部分的挖空结构之间留有一段板结构，板结构上分布有四个螺纹孔用于安装夹持组件200的底座21。以及在由两条对角线隔开的区域设有三角形的挖空结构。

在一种可能的实施方式中，本发明的自动夹持套件对光机模块300的夹持过程可以包括：

在机械臂的作用下，将基体100以靠近光机模块300的方式移动，使得导向套(11、12)套入对应的导向销。作为一种优选，导向套(11、12)的内径可以大于与之匹配的导向销(31、32)，如比对应的导向销的外径大2mm左右，以便将导向套顺利地套入导向销。由于有轴向长度的区别，因此在将夹持套件的导向套(11、12)套入光机模块300的导向销(31、32)时，两个较长的第一导向销31先进入第一导向套11，随着较长的第一导向销31的插入，相对较短的第二导向销32也进入第二导向套12，以进一步限制光机模块300在基体100上的位置。直至电涡流传感器检测到较长的第一导向套11的法兰已经接触到第一导向销31的前端(顶部)时，即可启动夹持组件200的气缸23，气缸23带动其前端的动作件24靠近第一导向套11，并通过插入第一导向套11的矩形弧槽预留出的空间将较长的第一导向销31径向夹紧，如动作件24的叉状结构的相向内侧的尺寸与第一导向销31为过盈配合或者二者之间的接触面之间设有能够将第一导向销31夹紧的结构，如可以是，在第一导向销31上沿径向设有与叉状结构的内侧匹配的环状槽结构。通过叉状结构对第一导向销31的夹紧，完成了本发明的自动夹装套件对光机模块300的最后一个自由度的限制，至此，自动夹持套件即将光机模块300可靠地限制并固定于基体100的安装空间内，并通过机械臂的动作将对光机模块300进行转运或者装配作业。

作为一种优选，可以将光机模块300上的导向销(31、32)的顶部制作大致为锥台的形状(参照图3a和图4a)，在将导向销(31、32)与导向套(11、12)对准的过程中如果存在偏差，在导向套(11、12)接触到锥台范围时便会对锥台产生反作用力，使之自动导正。

在第一导向套11的法兰底面安装有电涡流传感器，用以检测第一导向销31在第一导向套11内的位置，判断第一导向销31的顶部是否到位(即抵至第一导向套11的法兰底面)。若检测到第一导向销31已到位，则启动气缸23使得动作件24夹持第一导向销31；若检测到第一导向销31尚未到位，则继续将基体100接近光机模块直至第一导向销31到位。

沿气缸23的缸体轴向分布有两个位置传感器25，通过检测气缸23内的活塞位置，用以确认夹持组件200前端的动作件24是否已插入第一导向套11的矩形弧槽中。在需要推进动作件24前，先通过位置传感器检测气缸23内的活塞位置，若位置传感器检测出的活塞位置表明动作件24未伸出，则启动气缸23，执行动作件24的推进动作。若检测到动作件24已伸出，则通过推进动作件使其完成对第一导向销31的夹持动作。进一步地，在执行夹持动作后，通过位置传感器25检测动作件24是否到位(通过矩形弧形槽预留的空间已将第一导向销31卡紧)，若已到位则完成夹持过程；若未到位则驱动气缸23退回后重新推进使得动作件24伸出，直至夹持到位。

通过引入位置传感器25以及电涡流传感器对本发明的自动夹持套件的夹持过程进行检测，使本发明的夹持套件能够“智慧”地判断出当前的夹持进程，并根据当前的夹持进程作出相应的动作，直至将光机模块300可靠地夹持于安装套件的安装空间内。完成夹持后，通过与如机械臂等工业机器人的配合，使得光机模块300完成相应的自动化运转、装配作业。

在一种具体的实施方式中，基体100可以采用6061T6(6系变形铝合金的一种)航空铝合金整体加工成型，且重点保证矩形结构的四角上的圆形孔的相对距离。导向套(11、12)、底座21、压板22以及动作件24均可以采用0Cr18Ni9(奥氏体不锈钢的一种)优质不锈钢加工成型，该材料可以有效地防止锈蚀，且与其他零件接触摩擦时也不易产生碎屑。气缸23可以选用SMC公司的、型号为CDM2U25-25Z-M9B的气缸，调速阀转接头26选用SMC公司的、型号为AS2201F-01-06SA的调速阀转接头。位置传感器25应与气缸23的型号配套，电涡流传感器的型号选用eddyNCDT3010。

此外，采用0Cr18Ni9的结构，也可以采用防腐性能于与之相似且焊接性能良好的其他奥氏体不锈钢。采用6061T6的结构，也可以采用强度与之接近且加工性能良好的其他6系变形铝合金。

需要说明的是，尽管以大致为矩形的基体100以及对角式分布的导向套(11、12)作为示例介绍了光机模块的自动夹持套件如上，但本领域技术人员能够理解，本发明应不限于此。事实上，用户完全可根据光机模块的形状以及实际应用场景等情形灵活地设定基体100的结构形式，以及相应的导向套(11、31)的对数及其在基体100上的布置形式等。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动夹持套件，其特征在于，用于固定光机模块；该自动夹持套件包括：

基体；

导向机构，其置于所述基体；

其中，所述导向机构和所述基体形成有安装空间，光机模块能够通过所述导向机构容纳于所述安装空间内；

以及夹持组件，其包括气缸以及与所述气缸的活塞杆相连接的动作件；

其中，所述气缸的缸体固定于所述基体；

其中，所述动作件能够随着所述活塞杆的运动以接近/远离所述导向机构的方式移动。

2.根据权利要求1所述的自动夹持套件，其特征在于，所述导向机构包括至少一对第一导向套，设于所述光机模块上的第一导向销能够匹配插入所述第一导向套；

且所述第一导向套的沿径向设有夹持结构，所述动作件能够通过所述夹持结构预留出的空间将所述第一导向销夹持。

3.根据权利要求2所述的自动夹持套件，其特征在于，所述导向机构还包括至少一对第二导向套，设于所述光机模块上的第二导向销能够匹配插入所述第二导向套。

4.根据权利要求3所述的自动夹持套件，其特征在于，所述至少一对第一导向套与所述至少一对第二导向套交叉分布于所述基体外缘的安装位处。

5.根据权利要求4所述的自动夹持套件，其特征在于，所述第一导向套的轴向长度大于所述第二导向套。

6.根据权利要求2～5所述的自动夹持套件，其特征在于，所述动作件的外端具有叉状结构，所述叉状结构能够将所述第一导向销沿径向夹持。

7.根据权利要求6所述的自动夹持套件，其特征在于，所述第一导向销沿径向设有环槽，所述叉状结构的内侧能够匹配插入所述环槽。

8.根据权利要求1～5中任一项所述的自动夹持套件，其特征在于，所述缸体上设有至少一个位置传感器，用于检测所述活塞杆的位置。

9.根据权利要求2～5中任一项所述的自动夹持套件，其特征在于，所述第一导向套通过法兰底面固定于所述基体；

且在所述法兰底面上设有电涡流传感器，用于检测所述第一导向销的顶部是否已经到达该法兰底面。

10.根据权利要求9所述的自动夹持套件，其特征在于，所述第一导向销的顶部为锥台。