JP2011031389A

JP2011031389A - クランプ取換装置

Info

Publication number: JP2011031389A
Application number: JP2010160425A
Authority: JP
Inventors: Shen-Chun Li; 昇軍李; Shou-Kuo Hsu; 壽国許
Original assignee: Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2009-07-30
Filing date: 2010-07-15
Publication date: 2011-02-17
Also published as: CN101987455A; US20110023650A1; US8534154B2; CN101987455B

Abstract

【課題】本発明は、操作し易いクランプ取換装置を提供する。
【解決手段】本発明に係るクランプ取換装置は、機械アーム及びクランプを連接することに用いられ、前記機械アームに固定され、且つ第一ホルダーを備え、前記第一ホルダーから前記機械アームに対して背離する方向に向って第一フランジが延在し、前記第一フランジの外周面から前記第一フランジの直径方向に沿って少なくとも１つの第一係合部が延在する第一回転部と、一端が前記クランプに固定され、他端が前記第一回転部に活動接続し、且つ前記クランプに固定される第二ホルダーを備え、前記第二ホルダーの中心から前記第一回転部に向って第二フランジが延在し、第二フランジの外周面から第二フランジの直径方向に沿って少なくとも１つの第二係合部が延在する第二回転部と、を備え、前記第一回転部及び第二回転部が相対的に回転する時、第一係合部と第二係合部とが互いに係合されるか又は解除される。
【選択図】図１

Description

本発明は、生産装置に関するものであり、特にクランプ取換装置に関するものである。

工業生産において、機械アームは、作業員を代わって、環境が悪く、労働強度が大きく、危険性が高く、且つ重複性が大きい作業に従事する。機械アームは、作業過程において、異なる作業内容及び異なる製品によってクランプを取り換えなければならない。

従来の技術において、通常スパナ、スクリュー・ドライバーなどの工具によって機械アームからクランプを取り外してから、必要とするクランプを取り付ける。このような方式は、時間がかかるため、工業領域の自動化生産を制約し、特に組立ラインで生産する場合、生産の中断を招き、生産効率を下げる。

本発明の目的は、前記課題を解決し、操作し易いクランプ取換装置を提供することである。

前記目的を達成するために、本発明に係るクランプ取換装置は、機械アーム及びクランプを連接することに用いられるクランプ取換装置であって、前記機械アームに固定され、且つ第一ホルダーを備える第一回転部であって、前記第一ホルダーから前記機械アームに対して背離する方向に沿って第一フランジが延在し、前記第一フランジの外周面から前記第一フランジの直径方向に沿って少なくとも１つの第一係合部が延在する第一回転部と、一端が前記クランプに固定され、他端が前記第一回転部に動作可能に接続される第二回転部であって、前記クランプに固定される第二ホルダーを備え、前記第二ホルダーの中心から前記第一回転部に向って第二フランジが延在し、前記第二フランジの外周面から前記第二フランジの直径方向に沿って少なくとも１つの第二係合部が延在する第二回転部と、を備え、前記第一回転部及び前記第二回転部が相対的に回転する時、前記第一係合部と前記第二係合部とが互いに係合されるか又は解除される。

本発明に係るクランプ取換装置によって、クランプを機械アームに動作可能に連接するために、使用者はクランプを容易に取り換えることができる。

本発明の実施形態に係わるクランプ取換装置の立体分解図である。図１に示すクランプ取換装置の立体組立図である。図１に示すクランプ取換装置の第一回転部及び第二回転部の立体分解図である。図１に示すクランプ取換装置を取り付けた機械アームの制御回路の機能ブロック図である。

図１〜図３を参照すると、本発明の実施形態に係わる機械アーム１００は、クランプ２００を制御して移動させる。前記機械アーム１００は、制御軸１０を備え、前記クランプ２００は、クランプ取換装置２０によって前記制御軸１０に動作可能に連接する。

前記制御軸１０は、前記クランプ２００に対向する端部１１を有し、前記端部１１には、複数の第一ねじ穴１２が形成されている。本実施形態において、前記端部１１は、円盤状である。

前記クランプ取換装置２０は、第一回転部２１及び該第一回転部２１に動作可能に接続する第二回転部２３を備え、前記第一回転部２１は、前記機械アーム１００に固定され、前記第二回転部２３は、前記クランプ２００に装着される。

前記第一回転部２１は、前記端部１１に固定的に接続される第一ホルダー２１１を備える。本実施形態において、前記第一ホルダー２１１は、円盤状であり、その寸法は前記端部１１の寸法と略同一である。前記第一ホルダー２１１には、前記複数の第一ねじ穴１２に対応する複数の第二ねじ穴２１１ａが開設される。それぞれ対応する前記第一ねじ穴１２及び前記第二ねじ穴２１１ａに複数の第一ねじ１３を螺合することにより、前記第一回転部２１を前記制御軸１０に固定する。

前記第一ホルダー２１１の中心から前記制御軸１０に対して背離する方向に沿って第一フランジ２１３が延在し、前記第一フランジ２１３の外周面からその直径方向に沿って少なくとも１つの第一係合部２１５が延在する。本実施形態において、前記第一フランジ２１３の外周面から２つのアーチ形の前記第一係合部２１５が延在し、各第一係合部２１５の内部には、アーチ形の収容部２１７が開設される。

前記第二回転部２３は、前記クランプ２００に螺合する第二ホルダー２３１を備える。本実施形態において、前記第二ホルダー２３１は、円盤状である。前記第二ホルダー２３１及び前記クランプ２００には別々に、互いに対応する第三ねじ穴２５及び第四ねじ穴２６が開設されており、それぞれ対応する前記第三ねじ穴２５及び前記第四ねじ穴２６に複数の第二ねじ２７を螺合することにより、前記第二回転部２３を前記クランプ２００に固定する。前記第二回転部２３は、螺合方式によって前記クランプ２００に結合するので、前記クランプ２００に複数の第四ねじ穴２６を開設さえすれば、前記クランプ２００の構造を大きく改変する必要がない。

前記第二ホルダー２３１の中心から前記第一回転部２１に向って第二フランジ２３３が延在し、前記第二フランジ２３３の外周面からその直径方向に沿って少なくとも１つの第二係合部２３５が延在する。前記第二係合部２３５は、前記第二フランジ２３３と一体成型されるアーチ形部２３５ａ及び該アーチ形部２３５ａの片側から延在するプラグ２３５ｂを備える。前記プラグ２３５ｂの寸法は、前記第一係合部２１５の収容部２１７の寸法と略同一であり、前記第一回転部２１及び前記第二回転部２３が相対的に回転する際、前記プラグ２３５ｂは、前記収容部２１７内に収容されるか又は前記収容部２１７から抜脱される。本実施形態において、前記第二係合部２３５の数量は２つである。

前記第一係合部２１５及び前記第二係合部２３５の材料は、より大きい摩擦係数を有するプラスチック又は金属であり、使用過程において、前記第二係合部２３５のプラグ２３５ｂが前記第一係合部２１５の収容部２１７から抜脱されることを防ぐ。前記第一回転部２１には、弾性柱２２が設置されており、前記弾性柱２２は、前記第一ホルダー２１１に固定されているスプリング２２１及び該スプリング２２１の端部に固定される柱状ピン２２３を備える。前記第一係合部２１５には、前記弾性柱２２に対応する第一貫通孔２１５ａが開設されており、前記第一貫通孔２１５ａは、前記収容部２１７に連通される。前記柱状ピン２２３の一部分は、前記第一貫通孔２１５ａによって前記収容部２１７内に収容される。前記プラグ２３５ｂには、第二貫通孔２３５ｃが開設されている。前記プラグ２３５ｂが前記第一係合部２１５内に収容されると、先ず前記柱状ピン２２３を押圧して、前記スプリング２２１を弾性変形させ、次いで前記スプリング２２１が弾性回復することにより、前記柱状ピン２２３は、前記第一貫通孔２１５ａ及び前記第二貫通孔２３５ｃ内に収容され、前記第二係合部２３５は、前記第一係合部２１５に位置決めされる。

前記クランプ２００を前記機械アーム１００に装着する場合、先ず前記クランプ２００の位置を固定せずに、前記クランプ２００によって前記第二回転部２３を前記第一回転部２１に相対して回転させて、前記第二係合部２３５を前記第一係合部２１５に係合する。前記クランプ２００を取り換える時、前記第二回転部２３を相反方向へ回転させて、前記弾性柱２２が前記第一貫通孔２１５ａ及び前記第二貫通孔２３５ｃから脱出することにより、前記クランプ２００を前記機械アーム１００から遊離させて、前記機械アーム１００から前記クランプ２００を取り外し、必要とするクランプ２００に取り換えることができる。又、先ず前記クランプ２００の位置を固定してから、前記制御軸１０の制御によって前記第一回転部２１を前記第二回転部２３に相対的に回転させて、前記第一係合部２１５を前記第二係合部２３５に係合し、前記クランプ２００を取り換える時、前記第一回転部２１を相反方向へ回転させて、前記クランプ２００を前記機械アーム１００から遊離させて、前記クランプ２００が非常に重いので、手動操作できないことを防ぐ。

前記第一係合部２１５及び前記第二係合部２３５の数量及び相対的な位置は、具体的な要求によって設置することができる。例えば、前記第一フランジ２１３に１つの第一係合部２１５及び１つの第二係合部２３５を設置し、前記第二フランジ２３３に１つの第二係合部２３５及び１つの第一係合部２１５を設置することができる。前記第一回転部２１がちょうど前記第二回転部２３に対面する際に、前記第二係合部２３５と前記第一係合部２１５とは交互に配置され、且つ前記第二係合部２３５のプラグ２３５ｂは、ちょうど前記第一係合部２１５の収容部２１７に対面する。

図３及び図４に示したように、前記機械アーム１００をさらに知能化させるために、前記第二フランジ２３３の中心には、光発射器２３３ａが設置され、前記機械アーム１００には、スキャンレンズ３０及び制御回路４０が設置される。前記第一回転部２１と対向する前記第二ホルダー２３１の表面には、第一感知素子２３１ａが設置され、前記第一係合部２１５には、第二感知素子２１５ｂが設置される。本実施形態において、前記スキャンレンズ３０は、前記第一フランジ２１３の中心に取り付けられ、前記第一感知素子２３１ａは、複数の第二係合部２３５の間に設置され、前記第二感知素子２１５ｂは、前記第一貫通孔２１５ａにちょうど対応する位置に設置される。

前記光発射器２３３ａは、コリメーション光線を発射することに用いられる。前記スキャンレンズ３０は、前記第一フランジ２１３の中心位置を原点として三次元座標軸を生成し、前記三次元座標軸は、水平方向と、垂直方向と、前記水平方向及び前記垂直方向に対して同時に直交する方向とを座標軸方向とする。前記スキャンレンズ３０は、所定範囲内で前記機械アーム１００の周囲のイメージの輝度をスキャンし、前記イメージの輝度は、前記コリメーション光線の輝度を備える。

前記制御回路４０は、収集モジュール４１、比較モジュール４３、及び駆動モジュール４５を備える。前記収集モジュール４１は、前記スキャンレンズ３０がスキャンしたイメージ輝度及び前記イメージ輝度に対応する座標位置を収集することに用いられる。前記比較モジュール４３は、各々のイメージ輝度値を比較して、最大のイメージ輝度を獲得する。前記駆動モジュール４５は、前記比較モジュール４３が最大のイメージ輝度を獲得した場合、前記第一フランジ２１３の中心が前記最大のイメージ輝度に対応する座標位置に到着するまでに、前記機械アーム１００を駆動して、前記第一フランジ２１３の中心がちょうど前記第二フランジ２３３の中心に対応するように、前記最大のイメージ輝度に対応する座標位置に移動させる。本実施形態において、前記駆動モジュール４５は、計算ユニット４５０を備え、前記計算ユニット４５０は、前記座標原点、座標位置、及び予め設定したスケールによって、前記機械アーム１００の三次元移動距離を計算し、前記機械アーム１００は、前記三次元移動距離及び座標方向に基づいて移動する。

前記第一フランジ２１３の中心がちょうど前記第二フランジ２３３の中心に対応する場合、前記制御回路４０は、前記機械アーム１００を制御して、前記第二回転部２３に相対して回転させ、前記第一感知素子２３１ａがちょうど前記第二感知素子２１５ｂに対面する時、前記制御回路４０は、再び前記機械アーム１００を駆動して設定方向に沿って前記第二回転部２３に相対して所定角度だけ回転させて、前記第一係合部２１５が前記第二係合部２３５に係合する。本実施形態において、前記第一感知素子２３１ａが前記第二感知素子２１５ｂから発射する信号を感知した時、前記第一感知素子２３１ａはちょうど前記第二感知素子２１５ｂに対面する。前記設定方向は、前記プラグ２３５ｂが前記第一係合部２１５に相対する方向であり、具体的な状況によって該方向を設定することができる。前記第一係合部２１５が前記第二係合部２３５に係合してから、前記機械アーム１００は、前記クランプ２００を制御して生産動作を行うことができる。

本発明において、前記クランプ取換装置２０によって、前記クランプ２００を前記機械アーム１００に動作可能に連接することができ、従って、使用者は、前記クランプ２００を容易に取り換えることができる。なお、前記光発射器２３３ａ、前記スキャンレンズ３０、及び制御回路４０、第一感知素子２３１ａ及び第二感知素子２１５ｂの数を増加することにより、前記機械アーム１００は、前記クランプ２００の所在位置を自動的に捜索することができ、且つ前記クランプ２００に係合して作業するために、さらに知能化させることができる。

以上、本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることは勿論であり、本発明の権利範囲は、以下の特許請求の範囲により定められる。

１０制御軸
１１端部
１２第一ねじ穴
１３第一ねじ
２０クランプ取換装置
２１第一回転部
２２弾性柱
２３第二回転部
２５第三ねじ穴
２６第四ねじ穴
２７第二ねじ
３０スキャンレンズ
４０制御回路
４１収集モジュール
４３比較モジュール
４４駆動モジュール
１００機械アーム
２００クランプ
２１１第一ホルダー
２１３第一フランジ
２１５第一係合部
２１７収容部
２２１スプリング
２２３柱状ピン
２３１第二ホルダー
２３３第二フランジ
２３５第二係合部
２１１ａ第二ねじ穴
２１５ａ第一貫通孔
２１５ｂ第二感知素子
２３１ａ第一感知素子
２３３ａ光発射器
２３５ａアーチ形部
２３５ｂプラグ
２３５ｃ第二貫通孔
４５０計算ユニット

Claims

機械アーム及びクランプを連接することに用いられるクランプ取換装置であって、
前記機械アームに固定され、且つ第一ホルダーを備える第一回転部であって、前記第一ホルダーから前記機械アームに対して背離する方向に沿って第一フランジが延在し、前記第一フランジの外周面から前記第一フランジの直径方向に沿って少なくとも１つの第一係合部が延在する第一回転部と、
一端が前記クランプに固定され、他端が前記第一回転部に動作可能に接続される第二回転部であって、前記クランプに固定される第二ホルダーを備え、前記第二ホルダーの中心から前記第一回転部に向って第二フランジが延在し、前記第二フランジの外周面から前記第二フランジの直径方向に沿って少なくとも１つの第二係合部が延在する第二回転部と、
を備えてなるクランプ取換装置において、
前記第一回転部及び前記第二回転部が相対的に回転する時、前記第一係合部と前記第二係合部とが互いに係合されるか又は解除されることを特徴とするクランプ取換装置。
前記第一係合部の内部には、収容部が開設され、前記第二係合部はプラグを備え、前記プラグの寸法は前記収容部の寸法と略同一であり、前記第一回転部及び前記第二回転部が相対的に回転する時、前記プラグは、前記収容部に収容されるか又は前記収容部から抜脱されることを特徴とする請求項１に記載のクランプ取換装置。
前記第二係合部の内部には、収容部が開設され、前記第一係合部はプラグを備え、前記プラグの寸法は前記収容部の寸法と略同一であり、前記第一回転部及び前記第二回転部が相対的に回転する時、前記プラグは、前記収容部に収容されるか又は前記収容部から抜脱されることを特徴とする請求項１に記載のクランプ取換装置。
前記第一ホルダーには、弾性柱が設置され、前記第一係合部には、前記弾性柱に対応する第一貫通孔が開設され、前記弾性柱の一部分は前記第一貫通孔内に収容され、前記プラグには、第二貫通孔が開設され、前記プラグが前記第一係合部の前記収容部内に収容される時、前記弾性柱は、前記第一貫通孔及び前記第二貫通孔内に同時に収容されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のクランプ取換装置。
前記弾性柱は、前記第一ホルダーに固定されるスプリング及び前記スプリングの端部に固定される柱状ピンを備え、前記柱状ピンの一部分は、前記第一貫通孔内に収容されることを特徴とする請求項４に記載のクランプ取換装置。
前記第二フランジの中心には、コリメーション光線を発射する光発射器が設置され、前記機械アームには、スキャンレンズ及び制御回路が設置され、前記スキャンレンズは、前記第一フランジの中心位置を原点として三次元座標軸を生成し、且つ所定範囲内で前記機械アーム周囲のイメージの輝度をスキャンすることを特徴とする請求項１に記載のクランプ取換装置。
前記制御回路は、前記スキャンレンズがスキャンしたイメージ輝度及び前記イメージ輝度に対応する座標位置を収集する収集モジュールと、各々のイメージ輝度値を比較して、最大のイメージ輝度を獲得する比較モジュールと、前記比較モジュールが最大のイメージ輝度を獲得した場合、前記第一フランジの中心が前記最大のイメージ輝度に対応する座標位置に到着するまで、前記機械アームを駆動して、前記最大のイメージ輝度に対応する座標位置に移動させる駆動モジュールと、を備える請求項６に記載のクランプ取換装置。
前記駆動モジュールは、前記座標原点、座標位置、及び予め設定したスケールによって、前記機械アームの三次元移動距離を計算する計算ユニットを備え、前記機械アームは、前記三次元移動距離及び座標方向に基づいて移動することを特徴とする請求項７に記載のクランプ取換装置。
前記第二ホルダーの前記第一回転部に対向する表面には、第一感知素子が設置され、前記第一係合部には、第二感知素子が設置され、前記第一フランジの中心が前記最大のイメージ輝度に対応する座標位置に到着した時、前記駆動モジュールは、前記機械アームを駆動して前記第二回転部に相対して回転させ、前記第一感知素子がちょうど前記第二感知素子に対面する時、再び前記機械アームを駆動して設定方向に沿って前記第二回転部に相対して所定角度だけ回転させて、前記第一係合部が前記第二係合部に係合することを特徴とする請求項８に記載のクランプ取換装置。