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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Klemmeinrichtungsaufbau und insbesondere eine innovative Klemmvorrichtungsanordnung mit Erkennungs- und Ausrichtungsfunktion.
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Stand der Technik
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Bei der herkömmlichen Klemmvorrichtungsanordnung ist die Kameralinse seitlich an der Basis angebracht und die Kameraachse der Kameralinse liegt parallel zur Klemmachse/Abstellachse der Klemmeinrichtung. Da die Kameraachse der Kameralinse und die Klemmachse/Abstellachse der Klemmeinrichtung unveränderlich sind, wird nach Bestimmung der Klemmposition/Abstellposition durch die Kameralinse vom mechanischen Arm eine bestimmte Versatzgröße entsprechend dem Abstand zwischen der Kameraachse und der Klemmachse/Abstellachse der Klemmeinrichtung bereitgestellt, um dadurch eine genaue Klemmbetätigung/Abstellbetätigung zu ermöglichen. Allerdings muss nach der durch den mechanischen Arm ausgeführten Drehbetätigung der Drehwinkel zur Bestimmung des Kreismittelpunkts (Projektionspunkts der Klemmachse/Abstellachse) berechnet werden. Diese Betriebsart erfordert zur Erzielung einer genauen Betätigung des Klemmeinrichtungsaufbaus daher auch die Montage einer Recheneinheit.
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Der Schnittpunkt zwischen der Kameraachse und der Bewegungsachse der Klemmeinrichtung ist festgelegt. Wenn die Höhe der Montagefläche des Werkstücks verändert wird, muss der Winkel zwischen der Kameraachse und der Bewegungsachse der Klemmeinrichtung mittels einer trigonometrischen Funktion neu berechnet und eingestellt werden. Jede Einstellung kann nur für einen einzigen Bewegungsmodus verwendet werden. Daher gibt es noch Raum für Verbesserungen.
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Aufgabe der Erfindung
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Die technischen Merkmale der Erfindung zur Lösung der Probleme bestehen hauptsächlich in der Bereitstellung einer Klemmvorrichtungsanordnung mit Erkennungs- und Ausrichtungsfunktion, umfassend eine an einem mechanischen Arm angebrachte Übertragungseinrichtung, eine in der Übertragungseinrichtung untergebrachte Kameralinsengruppe und eine mit der Übertragungseinrichtung verbundene Klemmeinrichtung, wobei die Übertragungseinrichtung die Klemmeinrichtung wahlweise in eine Klemmposition/Abstellposition oder eine Spurverfolgungsposition bewegt.
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Durch diese innovative und einzigartige Konstruktion kann im Vergleich zum Stand der Technik in der vorliegenden Erfindung bei der Spurverfolgung und Ausrichtung die die Kameraachse der Kameralinsengruppe verdeckende Klemmeinrichtung mittels der Übertragungseinrichtung entfernt werden, wobei die Kameraachse der Kameralinsengruppe, wenn sich die Klemmeinrichtung in der Klemmposition/Abstellposition befindet, mittels der von der Kameralinsengruppe aufgenommenen Bilder koaxial auf die Klemmachse/Abstellachse der Klemmeinrichtung abgestimmt wird. Durch diese erfindungsgemäßen strukturellen Merkmale können die Vorteile der gewerblichen Anwendbarkeit und der industriellen Wirtschaftlichkeit, genauer gesagt eine präzise axiale Ausrichtung des Werkstücks und der Montageposition des Werkstücks und eine Erhöhung der Genauigkeit bei der Klemmbetätigung/Abstellbetätigung der Klemmeinrichtung, erzielt werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren in schematischer Darstellung näher im Detail beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der sich die Klemmeinrichtung in der Klemmposition/Abstellposition befindet;
- 2 eine perspektivische Explosionsansicht gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 3 eine Vorderansicht gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der sich die Klemmeinrichtung in der Klemmposition/Abstellposition befindet;
- 4 eine Vorderansicht gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der sich die Klemmeinrichtung in der Spurverfolgungsposition befindet;
- 5 eine schematische Ansicht gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der die Linse die Spur eines Werkstücks verfolgt und es ausrichtet;
- 6 bis 8 eine schematische Ansicht der Betätigung gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der die Klemmeinrichtung ein Werkstück einklemmt;
- 9 eine schematische Ansicht der Betätigung gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der die Klemmeinrichtung nach dem Klemmen in die Spurverfolgungsposition bewegt wird;
- 10 eine schematische Ansicht gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der die angegebene Position eines Werkstücks verfolgt und ausgerichtet wird;
- 11 bis 13 eine schematische Ansicht der Betätigung gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der die Klemmeinrichtung ein Werkstück genau an der angegebenen Position platziert;
- 14 eine schematische Ansicht der Betätigung gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der nach der Platzierung eines Werkstücks die Vorrichtung in die Spurverfolgungsposition zurückgesetzt wird.
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Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Siehe die 1, 2, 3 und 4, die das bevorzugte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Klemmvorrichtungsanordnung mit Erkennungs- und Ausrichtungsfunktion zeigen. In der nachfolgenden Beschreibung wird nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, wobei dieses nicht die Schutzansprüche beschränken soll. Die Klemmvorrichtungsanordnung mit Erkennungs- und Ausrichtungsfunktion umfasst primär eine an einem mechanischen Arm (nicht gezeigt) angebrachte Übertragungseinrichtung 10, eine in der Übertragungseinrichtung 10 untergebrachte Kameralinsengruppe 20 und eine mit der Übertragungseinrichtung 10 verbundene Klemmeinrichtung 30, wobei die Übertragungseinrichtung 10 die Klemmeinrichtung 30 wahlweise in eine Klemmposition/Abstellposition oder eine Spurverfolgungsposition bewegt. Wenn sich die Klemmeinrichtung 30 in der Klemmposition/Abstellposition befindet, ist die Kameraachse 200 der Kameralinsengruppe 20 koaxial auf die Klemmachse/Abstellachse der Klemmeinrichtung 30 abgestimmt. Wenn die Klemmeinrichtung 30 in die Spurverfolgungsposition bewegt wird, befindet sich die Klemmeinrichtung 30 außerhalb des Sichtfelds der Kameralinsengruppe 20. Durch die von der Kameralinsengruppe 20 aufgenommenen Bilder kann sowohl die Position eines zu klemmenden Werkstücks 40 genau bestimmt als auch nach dem Klemmen die Montageposition 50 des Werkstücks 40 genau bestimmt werden, um dadurch die Genauigkeit der Klemmbetätigung/Abstellbetätigung der Klemmeinrichtung 30 zu erhöhen.
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Die Übertragungseinrichtung 10 umfasst Folgendes: einen am mechanischen Arm befestigten Basiskörper 11; eine Drehwelle 12, die durch den Basiskörper 11 hindurchgeht und relativ zum Basiskörper 11 hin- und hergedreht wird, wobei die Außenfläche der Drehwelle 12 mit einem Zahnrad 121 versehen ist; mindestens eine Zahnstange 13, die im Basiskörper 11 untergebracht und mit der Zahnstange 13 des Zahnrads 121 in Eingriff ist, wobei die Zahnstange 13 axial relativ zum Basiskörper 11 hin- und herbewegt wird, um die Drehwelle 12 so anzutreiben, dass sie relativ zum Basiskörper 11 hin- und hergedreht wird. Die zwei Enden der Drehwelle 12 sind jeweils mit einem Schwenkarm 14 fest verbunden. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt die Anzahl der Zahnstangen 13 zwei, wobei die zwei Zahnstangen 13 synchron gegenläufig bewegbar sind.
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Die Kameralinsengruppe 20 ist am Basiskörper 11 angebracht. Ein Schutzrahmen 21 ist am Basiskörper 11 angebracht, wobei eine Aufnahmeaussparung 22 im Schutzrahmen 21 vorgesehen ist, wobei die untere Oberfläche der Aufnahmeaussparung 22 mit einem Durchgangsloch 23 versehen ist, wobei die Kameralinsengruppe 20 in der Aufnahmeaussparung 22 untergebracht ist, wobei das freie Ende der Kameralinsengruppe 20 koaxial auf das Durchgangsloch 23 abgestimmt ist. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung geht das freie Ende der Kameralinsengruppe 20 durch das Durchgangsloch 23 hindurch.
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Die Klemmeinrichtung 30 umfasst eine an den freien Enden der zwei Schwenkarme 14 angebrachte Montagebasis 31, wobei mehrere Klemmelemente 32 gleitbar auf der Montagebasis 31 angeordnet sind, wobei die freien Enden der Klemmelemente 32 radial zur Kameraachse 200 der Kameralinsengruppe 20 äquidistant sind. Gemäß den 8 und 13 werden die freien Enden der mehreren Klemmelemente 32 synchron relativ zur Kameraachse 200 der Kameralinsengruppe 20 radial hin- und herbewegt, um ein Einklemmen des Werkstücks 40 oder ein Freigeben des Werkstücks 40 zu bewirken.
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Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind ferner mindestens eine erste Begrenzungs- und Stoppstruktur 15 und mindestens eine zweite Begrenzungs- und Stoppstruktur 16 am Basiskörper 11 der Übertragungseinrichtung 10 angebracht. Gemäß 1 liegt einer der Schwenkarme 14, wenn sich die Klemmeinrichtung 30 in der Klemmposition/Abstellposition befindet, an der zweiten Begrenzungs- und Stoppstruktur 16 an, wobei die Montagebasis 31 der Klemmeinrichtung 30, wenn sich die Klemmeinrichtung 30 in der Spurverfolgungsposition befindet, an der ersten Begrenzungs- und Stoppstruktur 15 anliegt. Dadurch kann ferner sichergestellt werden, dass sich die Klemmeinrichtung 30 vor dem Bewegen oder vor dem Klemmen bzw. Abstellen in der richtigen Position befindet, um so Fehlfunktionen zu vermeiden. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die mindestens eine erste Begrenzungs- und Stoppstruktur 15 und die mindestens eine zweite Begrenzungs- und Stoppstruktur 16 jeweils mindestens ein Sensor und jeweils elektrisch mit einer Steuereinheit (nicht gezeigt) verbunden.
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Nachfolgend werden gemäß dem oben beschriebenen Aufbau und den technischen Merkmalen die Anwendungen und Betätigungen der Erfindung beschrieben: Gemäß 4 befindet sich die Klemmeinrichtung 30 im Ausgangszustand in der Spurverfolgungsposition. Wie bei der in 4 gezeigten Richtung zu sehen ist, liegt die Klemmeinrichtung 30 in horizontaler Richtung und an der mindestens einen ersten Begrenzungs- und Stoppstruktur 15 an. Wie in 3 gezeigt, kann sich die Klemmeinrichtung 30 im Ausgangszustand selbstverständlich auch in vertikaler Richtung befinden, weil die Kameraachse 200 der Kameralinsengruppe 20 noch nicht vom Werkstück 40 verdeckt wird. Nachdem eine mit der Erfindung ausgestattete Werkzeugmaschine (nicht gezeigt) mittels der mindestens einen ersten Begrenzungs- und Stoppstruktur 15 bestätigt hat, dass die Klemmeinrichtung 30 die Spurverfolgungsposition erreicht hat, wird die Klemmeinrichtung 30 durch den mechanischen Arm zusammen mit der Übertragungseinrichtung 10 und der Kameralinsengruppe 20 im Spurverfolgungsmodus bewegt, wobei die Übertragungseinrichtung 10 und die Klemmeinrichtung 30 horizontal entlang einer Ebene bewegt werden. Gemäß 5 wird die Kameralinsengruppe 20, nachdem das zu klemmende Werkstück 40 in das Sichtfeld der Kameralinsengruppe 20 gelangt ist, durch die Bewegung des mechanischen Arms mittels der von der Kameralinsengruppe 20 übertragenen Bilder von der Werkzeugmaschine koaxial auf das zu klemmende Werkstück 40 abgestimmt. Nachdem die Kameralinsengruppe 20 tatsächlich koaxial auf das zu klemmende Werkstück 40 abgestimmt ist, stellt der mechanische Arm vorübergehend alle horizontalen Bewegungen ein. Wie in 6 gezeigt, wird die Drehwelle 12 mittels der bei der Übertragungseinrichtung 10 gleitbar angeordneten Zahnstangen 13 in Übereinstimmung mit dem Zahnrad 121 gedreht, anschließend wird die Klemmeinrichtung 30 mittels der Schwenkarme 14 in die Klemmposition/Abstellposition bewegt. Gemäß 1 liegen die Schwenkarme 14 zu diesem Zeitpunkt an der mindestens einen zweiten Begrenzungs- und Stoppstruktur 16 an. Nachdem die Werkzeugmaschine mittels der mindestens einen zweiten Begrenzungs- und Stoppstruktur 16 bestätigt hat, dass die Klemmeinrichtung 30 die Klemmposition/Abstellposition erreicht hat (siehe die 7 und 8), wird die Klemmeinrichtung 30 durch einen Befehl der Werkzeugmaschine mittels des mechanischen Arms entlang der Kameraachse 200 der Kameralinsengruppe 20 in Richtung des Werkstücks 40 bewegt, anschließend werden die mehreren Klemmelemente 32 so betätigt, dass sie sich synchron radial nach innen bewegen, um das Werkstück 40 zu klemmen. Gemäß 9 wird die Kameralinsengruppe 20 zusammen mit der Klemmeinrichtung 30, nachdem das Werkstück 40 von den mehreren Klemmelementen 32 stabil geklemmt wurde, in die Spurverfolgungsposition zurückgesetzt, wie im in 2 gezeigten Zustand. Gleichzeitig wird die Klemmeinrichtung 30 durch einen Befehl der Werkzeugmaschine mittels des mechanischen Arms zusammen mit der Übertragungseinrichtung 10 und der Kameralinsengruppe 20 erneut im Spurverfolgungsmodus bewegt, wobei die Übertragungseinrichtung 10 und die Klemmeinrichtung 30 zum Auffinden der Montageposition 50 des Werkstücks 40 horizontal entlang einer Ebene bewegt werden, wobei die Montageposition 50 ein Loch ist, wie in 10 gezeigt. Gemäß 10 wird die Kameralinsengruppe 20, nachdem die Montageposition 50 in das Sichtfeld der Kameralinsengruppe 20 gelangt ist, durch die Bewegung des mechanischen Arms mittels der von der Kameralinsengruppe 20 übertragenen Bilder von der Werkzeugmaschine koaxial auf die Montageposition 50 abgestimmt. Nachdem die Kameralinsengruppe 20 tatsächlich koaxial auf die Montageposition 50 abgestimmt ist, stellt der mechanische Arm vorübergehend alle horizontalen Bewegungen ein. Wie in 11 gezeigt, wird die Drehwelle 12 mittels der bei der Übertragungseinrichtung 10 gleitbar angeordneten Zahnstangen 13 in Übereinstimmung mit dem Zahnrad 121 gedreht, anschließend wird die Klemmeinrichtung 30 mittels der Schwenkarme 14 in die Klemmposition/Abstellposition bewegt. Gemäß 1 liegen die Schwenkarme 14 zu diesem Zeitpunkt an der mindestens einen zweiten Begrenzungs- und Stoppstruktur 16 an. Nachdem die Werkzeugmaschine mittels der mindestens einen zweiten Begrenzungs- und Stoppstruktur 16 bestätigt hat, dass die Klemmeinrichtung 30 die Klemmposition/Abstellposition erreicht hat (siehe die 12 und 13), wird die Klemmeinrichtung 30 durch einen Befehl der Werkzeugmaschine mittels des mechanischen Arms entlang der Kameraachse 200 der Kameralinsengruppe 20 in Richtung des Werkstücks 40 bewegt. Nachdem das Werkstück 40 genau an der Montageposition 50 angebracht wurde, werden die mehreren Klemmelemente 32 so betätigt, dass sie sich synchron radial nach außen bewegen, um das Werkstück 40 freizugeben und somit den Betätigungsvorgang des Klemmens, des Bewegens und der Montage des Werkstücks 40 abzuschließen. Gemäß 13 wird bei der Übertragungseinrichtung 10 die Kameralinsengruppe 20 zusammen mit der Klemmeinrichtung 30, nachdem die Klemmeinrichtung 30 das Werkstück 40 freigegeben hat und nach oben zurückgesetzt wurde, in die Spurverfolgungsposition zurückgesetzt, um den nächsten Betätigungsvorgang des Klemmens, des Bewegens und der Montage des Werkstücks 40 vorzubereiten.
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Im obigen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Montageposition 50 ein flaches Loch. In der vorliegenden Erfindung wird die Kameraachse 200 der Kameralinsengruppe 20 koaxial auf die Klemmachse/Abstellachse der Klemmeinrichtung 30 abgestimmt. Selbst wenn die Montageposition 50 und das Werkstück 40 jeweils durch tiefes Loch und Welle ersetzt werden, kann die vorliegende Erfindung weiterhin exakt koaxial auf die Montageposition 50 abgestimmt werden. Die Montagegenauigkeit wird durch die Konfiguration der Montageposition 50 und des Werkstücks 40 nicht beeinträchtigt.
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Zusammenfassend wird in der Erfindung als Ausrichtungsmethode das erfindungsgemäße strukturelle Merkmal, nämlich dass die Kameraachse 200 der Kameralinsengruppe 20 koaxial auf die Klemmachse/Abstellachse der Klemmeinrichtung 30 abgestimmt wird, verwendet. Es besteht somit keine Notwendigkeit zur Berechnung der Versatzgröße oder zur Verwendung einer Recheneinheit mit trigonometrischer Funktion. Daher kann bei der Montage zur Senkung der Herstellungskosten auf die Montage einer Recheneinheit verzichtet werden. Da im tatsächlichen Betrieb für die Berechnung der Versatzgröße der Bewegung keine Zeit aufgewendet zu werden braucht, kann die für den gesamten Prozess benötigte Zeit verringert und die Produktivität erhöht werden.