專利名稱：夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可在臂的幫助下夾持工件的夾具，該臂可根據(jù)驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動作用而旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度。
通常，例如當(dāng)對汽車或類似物的結(jié)構(gòu)部件進行焊接時，采用夾具氣缸以便夾持該結(jié)構(gòu)部件。例如，該夾具氣缸如美國專利No.4458889所述。
如圖8和9所示，在美國專利No.4458889所述的夾具氣缸中，可根據(jù)氣缸1c的驅(qū)動作用而前后運動的活塞桿2布置于一對分開體1a、1b之間。接合器3與該活塞桿2的第一端相連。一對連接件5a、5b和一對滾子6a、6b通過第一軸4分別可旋轉(zhuǎn)地安裝在接合器3的兩側(cè)?？尚D(zhuǎn)預(yù)定角度的臂8通過第二軸7連接在該對連接件5a、5b之間。
這時，該對滾子6a、6b可借助于安裝在孔中的多個滾針9a而滑動。活塞桿2可與滾子6a、6b一起根據(jù)滾子6a、6b的導(dǎo)引作用而移動，該滾子6a、6b可沿分別形成于該分開體1a、1b上的軌道槽9b而滑動。
不過，對于上述現(xiàn)有技術(shù)中美國專利No.4458889所述的夾具氣缸，例如當(dāng)臂8處于未示出的工件沒有被夾持的松開狀態(tài)時，且當(dāng)供給氣缸1c的壓力流體由于某種原因而切斷時，由于傳給該臂的驅(qū)動力消失，該臂8處于自由狀態(tài)。可怕的是該臂8可能例如由于臂8的慣性力或者由于安裝有該夾具氣缸的機器人或類似物的操作而自然產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。
因此，可以想象該臂8的松開狀態(tài)可以通過由于可沿氣缸內(nèi)腔滑動的活塞的滑阻而產(chǎn)生的摩擦力來保持，或者可以通過增加由于連接機構(gòu)的滑阻而產(chǎn)生的摩擦力來保持該臂8的松開狀態(tài)。不過，這引起了下面的缺點，即，由于夾具氣缸長期使用而引起的滑動部分的磨損將會使摩擦阻力改變。這不能可靠保持臂8的松開狀態(tài)。
本發(fā)明的總目的是提供一種夾具，該夾具即使在向臂傳遞的驅(qū)動力被截斷時也能可靠地使臂保持在松開狀態(tài)。
通過下面的說明并聯(lián)系附圖，可以更清楚本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點，在附圖中，本發(fā)明的優(yōu)選實施例以圖示實例的方式表示。


圖1為表示本發(fā)明實施例的夾具的主要部件的分解透視圖；圖2所示為沿本發(fā)明實施例的夾具的軸向的局部垂直剖視圖；圖3為表示圖2中的鎖定機構(gòu)的局部放大圖；圖4為表示臂從圖1所示初始位置開始旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)的側(cè)視圖，其中局部進行了省略，且夾持有一個工件；圖5為表示臂從圖4所示狀態(tài)開始沿順時針方向旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度時的狀態(tài)的側(cè)視圖，其中局部進行了省略；圖6為表示臂從圖5所示狀態(tài)開始沿順時針方向再旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度時的狀態(tài)的側(cè)視圖，其中局部進行了省略；圖7為表示臂從圖6所示狀態(tài)開始沿順時針方向再旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度時的狀態(tài)的側(cè)視圖，其中局部進行了省略，且該臂保持在處于松開狀態(tài)的初始位置；圖8為表示現(xiàn)有技術(shù)的夾具氣缸的主要部件的分解透視圖；以及圖9為表示圖8所示夾具氣缸的局部剖視側(cè)視圖。
在圖1和2中，參考標(biāo)號10表示本發(fā)明實施例的夾具。
夾具10包括一本體12；一氣缸部分(驅(qū)動機構(gòu))14，該氣缸部分以氣密方式與本體12的下端相連；一臂20，該臂20與支承部分18相連，該支承部分18具有穿過一對基本圓形的開口(未示出)而向外部凸出的矩形截面，該圓形開口穿過本體12形成；以及一鎖定機構(gòu)22，該鎖定機構(gòu)22在本體12的內(nèi)部，并使臂20在處于松開狀態(tài)時保持在初始位置。
氣缸部分14包括一端塊24和一有角的桶形缸筒26，該桶形缸筒26的第一端以氣密方式與端塊24的凹口相連，其第二端以氣密方式與本體12相連。
如圖2所示，氣缸部分14還包括一活塞30，該活塞30裝于缸筒26內(nèi)，并能沿氣缸內(nèi)腔28往復(fù)運動；以及一桿件32，該桿件32與活塞30的中心部分相連，并可與活塞30一體移動?；钊?0的、基本垂直于桿件32軸線的橫截面基本成橢圓形形狀。氣缸內(nèi)腔28的橫截面形狀也基本成與活塞30相符的橢圓形。
活塞密封件36安裝在活塞30的外周表面。
穿過端塊24的四角部分而鉆出未示出的安裝孔。端塊24、缸筒26和本體12通過四個插入安裝孔內(nèi)的軸(未示出)分別以氣密方式組裝起來。一對用于將壓力流體(例如壓縮空氣)引入/排出氣缸內(nèi)腔28的壓力流體進口/出口孔42a、42b形成于本體12和端塊24上。
通過將第一殼體46和未示出的第二殼體裝配成一體而構(gòu)成本體12。并通過分別在第一殼體46和未示出的第二殼體上形成凹形部分而在本體12內(nèi)形成腔體44。桿件32的自由端朝向腔體44的內(nèi)部。
在桿件32的第一端有用于通過肘接頭62而將桿件32的直線運動轉(zhuǎn)換成臂20的旋轉(zhuǎn)運動的肘桿機構(gòu)64。該肘接頭62包括一肘接塊56，該肘接塊56有具有分支的叉形部分，該分支彼此分開預(yù)定的間隔距離，且該分支基本彼此平行；以及一關(guān)節(jié)銷70，該關(guān)節(jié)銷可旋轉(zhuǎn)地安裝在穿過分支形成的孔內(nèi)。配合部分54形成于肘接塊56的第一側(cè)表面上(見圖3)，該配合部分有與滾子件48配合的第一傾斜表面50和第二傾斜表面52，這將在后面說明。
肘桿機構(gòu)64包括一連接板(連接件)72，該連接板通過關(guān)節(jié)銷70連接于肘接頭62的叉形部分的分支之間；以及一支承桿74，該支承桿74可旋轉(zhuǎn)地由穿過第一殼體46和未示出的第二殼體而形成的一對基本圓形的開口而支承(見圖4)。
連接板72插入肘接頭62和支承桿74之間，它起到連接肘接頭62和支承桿74的作用。
也就是，連接板72有形成于第一端側(cè)的第一孔(未示出)和形成于第二端側(cè)的第二孔(未示出)。該連接板72通過肘接頭62和與第一孔配合的關(guān)節(jié)銷70而與桿件32的自由端相連。連接板72通過可旋轉(zhuǎn)地安裝在第二孔內(nèi)的連接銷(未示出)而與支承桿74的叉形部分相連。在連接板72的第一端形成有曲面81(見圖4和5)，該曲面81與導(dǎo)引滾子79接觸，這將在后面說明。
支承桿74包括帶有分支的叉形部分，該分支形成有孔，以便可旋轉(zhuǎn)地將未示出的連接銷安裝于該孔內(nèi)；以及具有矩形截面的支承部分18，該支承部分18以基本垂直于桿件32軸線的方向(基本垂直于紙平面的方向)凸出，并穿過未示出的開口暴露在本體12外部。用于夾持未示出的工件的臂20可拆卸地安裝在支承部分18上。因此，支承桿74與臂20成一體旋轉(zhuǎn)。
如圖1和3所示，鎖定機構(gòu)22包括支承點銷58，該支承點銷58布置于腔體44內(nèi)并由第一殼體46和未示出的第二殼體支承；一鎖定板60，該鎖定板60可繞支承點銷58的支承點旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度，該支承點銷可旋轉(zhuǎn)地安裝在第一端側(cè)上；一滾子件48，該滾子件48通過銷釘件66可旋轉(zhuǎn)地支承于鎖定板60的分支突片61a、61b之間；一配合部分54，該配合部分54在前述肘接塊56上，并有第一傾斜表面50、第二傾斜表面52和在第一傾斜表面50和第二傾斜表面52之間的分界部分上形成的脊部分53，這樣，滾子件48可以與它們配合；以及一彈簧件68，該彈簧件68的第一端通過形成于鎖定板60端側(cè)的、在支承點銷58的相對側(cè)的凹口67而固定。
彈簧件68的第二端固定在形成于第一殼體46內(nèi)壁面上的凹口71上。由于提供有彈簧件68，因此，根據(jù)彈簧件的彈性力，鎖定板60總是繞支承點銷58的支承點以箭頭B所示方向受壓。換句話說，由于為克服彈簧件68的彈性力而施加在滾子件48上的壓力的作用，鎖定板60可繞支承點銷58的支承點以箭頭A所示方向旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度。
如圖3所示，分別將第一傾斜表面50和第二傾斜表面52相對于垂直平面的傾斜角α、β設(shè)定為滿足α＞β。這時，優(yōu)選是，傾斜角α為大約30至45度，傾斜角β為大約10至20度。
假設(shè)，以支承點銷58的中心點為基點，L1表示支承點銷58和使?jié)L子件48與配合部分54鄰接的鄰接點(銷釘件66的中心點)之間的間隔距離，L2表示支承點銷58和彈簧件68產(chǎn)生的壓力所作用的壓力點之間的間隔距離。根據(jù)該假設(shè)，通過使L2/L1的值變大，就可以增加鎖定機構(gòu)22的夾持力。
如圖4所示，各有圓弧形截面的凹口78分別形成于構(gòu)成本體12的第一殼體46和未示出的第二殼體的內(nèi)壁面的上側(cè)。在凹口78內(nèi)有一導(dǎo)引滾子79，該導(dǎo)引滾子79在與連接板72的曲面81接觸的同時還能旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度。用于可旋轉(zhuǎn)地支承導(dǎo)引滾子79的銷釘件82固定在形成于第一殼體46和未示出的第二殼體上的孔中。多個滾針軸承84安裝在導(dǎo)引滾子79的通孔的周向上。該導(dǎo)引滾子79可根據(jù)滾針軸承84的滾轉(zhuǎn)作用而光滑旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明實施例的夾具10的基本結(jié)構(gòu)如上所述。下面將介紹其操作、功能和作用。
首先，夾具10通過未示出的安裝裝置固定在預(yù)定位置。管道例如未示出的管子的第一端頭分別與該對壓力流體進口/出口孔42a、42b相連。管道的第二端與未示出的壓力流體供給源相連。
完成上述準(zhǔn)備工作后，起動未示出的壓力流體供給源以便將壓力流體(例如壓縮空氣)從第一壓力流體進口/出口孔42b引入位于活塞30下側(cè)的氣缸內(nèi)腔28內(nèi)。該活塞30根據(jù)引入氣缸內(nèi)腔28內(nèi)的壓力流體的作用而受壓，且活塞30沿氣缸內(nèi)腔28向上運動。
活塞30的直線運動通過桿件32和肘接頭62傳遞給肘桿機構(gòu)64，且該直線運動由于構(gòu)成肘桿機構(gòu)64的支承桿74的旋轉(zhuǎn)作用而轉(zhuǎn)換成臂20的旋轉(zhuǎn)運動。
也就是，由于活塞30的直線運動(向上運動)，作用有向上壓連接板72和與桿件32的自由端接合的肘接頭62的作用力。施加在連接板72上的壓力使連接板72繞關(guān)節(jié)銷70的支承點而旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度，且該壓力還使支承桿74根據(jù)連接板72的連接作用而旋轉(zhuǎn)。
因此，臂20繞支承桿74的支承部分18的支承點沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度。
在臂20如上所述以逆時針方向旋轉(zhuǎn)的過程中，連接板72的曲面81與導(dǎo)引滾子79接觸。該導(dǎo)引滾子79在保持與曲面81接觸的狀態(tài)的同時繞銷釘件82的中心旋轉(zhuǎn)(見圖4)。
當(dāng)臂20進一步旋轉(zhuǎn)而緊靠工件W時，臂20的旋轉(zhuǎn)動作停止。由此形成夾持狀態(tài)，其中工件W被臂20夾持。
當(dāng)臂20的旋轉(zhuǎn)動作停止以形成夾持狀態(tài)后，活塞30和桿件32稍微再向上運動一點。這樣，活塞30和桿件32停止，從而形成位移終點位置(見圖4)。
隨后，當(dāng)臂20與工件分離以解除夾持狀態(tài)時，壓力流體根據(jù)未示出的方向控制閥的開關(guān)作用而從布置于對側(cè)的第二壓力流體進口/出口孔42a引入位于活塞30上側(cè)的氣缸內(nèi)腔28中?；钊?0由于引入氣缸內(nèi)腔28內(nèi)的壓力流體的作用而受壓。活塞30沿氣缸內(nèi)腔28向下運動。
活塞30的直線運動通過肘桿機構(gòu)64轉(zhuǎn)換成臂20的旋轉(zhuǎn)運動。該臂20順時針方向旋轉(zhuǎn)。
在臂20順時針方向旋轉(zhuǎn)而使活塞30到達最下限的位置之前，與肘接塊56一體向下運動的配合部分54的第二傾斜表面52與由鎖定板60可旋轉(zhuǎn)地支承的滾子件48配合(見圖5)。
在該狀態(tài)下，鎖定板60以箭頭A所示方向逆著彈簧件68的彈性力而受壓。由鎖定板60可旋轉(zhuǎn)地支承的滾子件48分別跨過配合部分54的第二傾斜表面52和形成于第二傾斜表面52和第一傾斜表面50之間的分界部分處的脊部分53(見圖6)。該滾子件48與第一傾斜表面50配合。因此，臂20鎖定在處于松開狀態(tài)的初始位置(見圖7)。
在該實施例中，初始位置是指活塞30到達活塞內(nèi)腔28的最下限位置時的狀態(tài)，如圖2所示。
在上述鎖定狀態(tài)中，第二壓力流體進口/出口孔42b也處于向大氣開放的狀態(tài)。因此，即使當(dāng)臂20處于松開狀態(tài)且在初始位置時由于某種原因使得壓力流體的供給停止，那么由于該鎖定機構(gòu)22沒有被釋放，因此能可靠地保持該松開狀態(tài)。
如上所述，在本發(fā)明的實施例中，由于有鎖定機構(gòu)22，即使當(dāng)壓力流體向起到驅(qū)動機構(gòu)作用的氣缸部分14的供給停止且驅(qū)動力向臂20的傳遞被截斷時，臂20的松開狀態(tài)也能夠可靠保持。
必要的是，將使臂20通過鎖定機構(gòu)22而保持松開狀態(tài)的力(保持力)設(shè)定為合適的保持力，通過該保持力，例如即使在安裝有該夾具10的機器人或類似物進行操作時，也不會由于慣性力而引起位移。而且，必要的是，將該力(保持力)設(shè)定為這樣大小的保持力，即，當(dāng)壓力流體再次從壓力流體進口/出口孔42b供給時，該松開保持狀態(tài)可以通過活塞30的移動力而釋放。這時，優(yōu)選是配合部分54的第一傾斜表面50相對于垂直平面的傾斜角α大于第二傾斜表面52的傾斜角β。而且，優(yōu)選是，第一傾斜表面50的傾斜角α設(shè)定為大約30至45度，而第二傾斜表面52的傾斜角β設(shè)定為約10至20度。
在本發(fā)明的實施例中，氣缸部分14用作驅(qū)動機構(gòu)。不過，這并不限定于此。例如，桿件32可以通過用未示出的線性驅(qū)動器或電馬達驅(qū)動而移動。
權(quán)利要求
1．一種夾具，包括一本體(12)；一驅(qū)動機構(gòu)(14)，該驅(qū)動機構(gòu)(14)用于使所述本體(12)內(nèi)部的桿件(32)沿所述本體(12)的軸向移動；一肘桿機構(gòu)(64)，該肘桿機構(gòu)包括與所述桿件(32)相連的連接件(72)，用于將所述桿件(32)的直線運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動；一臂(20)，該臂(20)與所述肘桿機構(gòu)(64)相連，以便根據(jù)所述驅(qū)動機構(gòu)(14)的驅(qū)動作用而旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度；以及一鎖定機構(gòu)(22)，該鎖定機構(gòu)在所述本體(12)的內(nèi)部，用于在由所述驅(qū)動機構(gòu)(14)向所述臂(20)傳遞的驅(qū)動力被截斷時使所述臂(20)保持松開狀態(tài)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾具，其中所述鎖定機構(gòu)(22)包括由所述本體(12)支承的支承點銷(58)；可繞所述支承點銷(58)的支承點旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度的鎖定板(60)；滾子件(48)，該滾子件(48)通過銷釘件(66)可旋轉(zhuǎn)地由所述鎖定板(60)支承；配合部分(54)，該配合部分形成于構(gòu)成所述肘桿機構(gòu)(64)的肘接塊(56)上，用于與所述滾子件(48)配合；以及一彈簧件(68)，用于將所述滾子件(48)壓向所述配合部分(54)。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的夾具，其中所述配合部分(54)包括第一傾斜表面(50)、第二傾斜表面(52)和在所述第一傾斜表面(50)和所述第二傾斜表面(52)之間的交界部分處形成的脊部分(53)，所述滾子件(48)可與它們配合。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的夾具，其中所述第一傾斜表面(50)相對于垂直平面的傾斜角α設(shè)定為大于所述第二傾斜表面(52)的傾斜角β。
5．根據(jù)權(quán)利要求2所述的夾具，其中倘若以支承點銷(58)的中心點為基點，L1表示所述支承點銷(58)和使所述滾子件(48)與配合部分(54)鄰接的鄰接點之間的間隔距離，L2表示支承點銷(58)和彈簧件(68)產(chǎn)生壓力作用的壓力點之間的間隔距離，那么，根據(jù)L2/L1設(shè)定所述鎖定機構(gòu)(22)的保持力。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾具，其中所述驅(qū)動機構(gòu)包括氣缸部分(14)，該氣缸部分(14)包括活塞(30)，該活塞(30)可根據(jù)通過一對壓力流體進口/出口孔(42a、42b)供給氣缸內(nèi)腔(28)的壓力流體的作用而移動。
全文摘要
一種夾具,包括:一肘桿機構(gòu)(64),該肘桿機構(gòu)(64)將桿件(32)的直線運動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動;一臂(20),該臂(20)可根據(jù)氣缸部分(14)的驅(qū)動作用而旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度;以及一鎖定機構(gòu)(22),該鎖定機構(gòu)(22)使得臂(20)即使在氣缸部分(14)的傳遞給臂(20)的驅(qū)動力被截斷時也能保持松開狀態(tài)。
文檔編號B25B5/08GK1325781SQ0112131
公開日2001年12月12日 申請日期2001年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月31日
發(fā)明者高橋一義 申請人:Smc株式會社