專利名稱：夾緊裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用夾緊臂來夾緊工件的夾緊裝置，該夾緊臂是按照驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)作用來操作的。
傳統(tǒng)上，例如在焊接汽車之類的零件時(shí)曾使用夾緊裝置來夾緊零件(例如，請(qǐng)閱日本專利公報(bào)9-192968號(hào))。
在該日本專利公報(bào)9-192968號(hào)中，如

圖10所示，夾緊裝置具有一個(gè)外筒2和兩個(gè)夾緊臂3a、3b。外筒2在頂端有一接觸表面1用來接觸工件(未示出)。夾緊臂3a和3b將工件夾緊在接觸表面1上。在外筒2的一端有一定位銷4被安排插入到一個(gè)未被示出的在工件上形成的定位孔內(nèi)。
在外筒2的另一端分別設(shè)有定位銷的驅(qū)動(dòng)缸5和夾緊臂的驅(qū)動(dòng)缸6。定位銷的驅(qū)動(dòng)缸5在使定位銷4沿軸向移動(dòng)時(shí)改變定位銷4相對(duì)于定位孔的外直徑，夾緊臂的驅(qū)動(dòng)缸6使夾緊臂3a和3b在軸向上移動(dòng)。
上述這種傳統(tǒng)的夾緊裝置需要兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元，即，使定位銷4移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)缸5及使夾緊臂3a和3b操作的驅(qū)動(dòng)缸6。因此，在上述夾緊裝置中存在著整個(gè)裝置尺寸大和生產(chǎn)費(fèi)用高的缺點(diǎn)。另外，當(dāng)上述夾緊裝置被設(shè)在機(jī)器人的手臂內(nèi)時(shí)，缺點(diǎn)是，機(jī)器人的手臂由于整個(gè)夾緊裝置的尺寸大、重量重而要承受重大的載荷。
本發(fā)明的一般目的是要提供一種夾緊裝置，該裝置可用一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元來分別操作定位銷和夾緊臂，從而整個(gè)夾緊裝置可具有緊湊的形狀和小的重量。
本發(fā)明的主要目的是要提供一種夾緊裝置，該裝置可用一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元來分別操作定位銷和夾緊臂，從而可降低其制造費(fèi)用。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的只是作為示例的較優(yōu)實(shí)施例作出說明，閱后當(dāng)可對(duì)本發(fā)明的上述這些和其他一些目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)有清楚的了解。
圖1為按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的夾緊裝置沿軸向的縱長(zhǎng)剖視圖；圖2為夾緊裝置的工件夾緊單元的透視圖；圖3、圖4均為工件夾緊單元的分解透視圖；圖5為圖1中沿V-V線切開的縱長(zhǎng)剖視圖；圖6為用來示出操作的說明圖，本圖示出夾緊裝置的未夾緊狀態(tài)的初始位置；圖7為用來示出操作的說明圖，本圖示出夾緊臂從圖6所示狀態(tài)轉(zhuǎn)過一個(gè)預(yù)定的角度；圖8為用來示出操作的說明圖，本圖示出夾緊臂從圖7所示狀態(tài)再轉(zhuǎn)過一個(gè)預(yù)定的角度；圖9為一部分的縱長(zhǎng)剖視圖示出工件的夾緊狀態(tài)；及圖10為傳統(tǒng)的夾緊裝置的縱長(zhǎng)剖視圖。
按照本發(fā)明的夾緊裝置將用較優(yōu)實(shí)施例來舉例并將在下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明。
圖1示出按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的夾緊裝置。夾緊裝置10具有一個(gè)工件夾緊單元20和一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元(驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu))22。夾緊單元包括一個(gè)定位銷16用來插入到工件12(見圖9)上形成的一個(gè)定位孔14內(nèi)以資確定工件12被夾緊時(shí)的位置，和兩個(gè)用來夾緊工件12的夾緊臂18a、18b；驅(qū)動(dòng)單元22用來使定位銷16和夾緊臂18a、18b基本上在同一時(shí)間內(nèi)互鎖在一起。
驅(qū)動(dòng)單元22包括一個(gè)圓筒形狀的筒管(筒體)24，一個(gè)活塞30帶有裝在其外周表面上環(huán)形槽內(nèi)的活塞密封墊26，以便沿著筒管24內(nèi)形成的筒室28位移，一根以其一端固緊在活塞30上的活塞桿(桿件)32，和一個(gè)圓筒形軸承件36被筒管24的一個(gè)增厚段34夾持著。在筒管24上還制有多個(gè)壓力流體輸入/輸出口(未示出)，它們被連接到一個(gè)未被示出的壓力流體供源上，以便用來將壓力液體分別供應(yīng)給由活塞30分隔而成的上筒室28a和下筒室28b內(nèi)。
有一桿密封墊38被裝在軸承件36的內(nèi)周表面上，該密封墊38可滑動(dòng)地與活塞桿32的外周表面接觸以便起到密封作用。有一用來封閉筒室28的覆蓋件40借助于一個(gè)保持環(huán)42被安裝在筒管24的第一端。有一用來保持筒室28的氣密狀態(tài)的O形環(huán)44被安裝在覆蓋件40外周表面上的環(huán)形槽內(nèi)。
有一擋止塊46被固定在活塞桿32的外周表面上。有一傳感器48被布置著，通過檢測(cè)與活塞30一起整體移動(dòng)的擋止塊46，從而檢測(cè)活塞30的位置。該傳感器48借助于夾持件50被固定在筒管24上。
如圖3和4所示，工件夾緊單元20包括一個(gè)階梯的環(huán)形件56，在其中心部有一圓孔，而圓孔的四周有多個(gè)安裝孔54，將圖上未示出的螺釘件插入到這些孔54內(nèi)，可使夾緊單元20連接到筒管24的端頭上；而定位銷16則可在軸向上位移地通過所說圓孔52而被設(shè)置。
定位銷16具有一個(gè)表面58帶錐度的銷段64，其直徑逐漸向第一端縮小，有一個(gè)圓周表面60接在所說帶錐度表面之后，有一個(gè)接納孔62用來接納一對(duì)夾緊臂18a、18b；還有一對(duì)閉合件66a、66b，它們被成為整體地連接到銷段64的下端，方向相背，并且互相離開一個(gè)預(yù)定的距離。每一閉合件66a、66b各有一長(zhǎng)孔72用來插入一個(gè)在軸向上延伸的固定銷70，該銷可旋轉(zhuǎn)地被一對(duì)軸承件68a、68b支承著，這將在下面說明。此外還有基本上在與軸線垂直的方向上延伸的接合孔76，用來分別與一對(duì)第一活動(dòng)銷74a和第二活動(dòng)銷74b接合，這將在下面說明。
階梯的環(huán)形件56制有一個(gè)環(huán)形接觸表面80用來與工件12接觸以便與夾緊臂18a、18b的卡爪78合作將工件12夾緊。借助于固緊在筒管24上的螺栓，成對(duì)軸承件68a、68b被插置在階梯的環(huán)形件56和筒管24之間(見圖5)。通過這對(duì)軸承件68a、68b的上部分別制有孔84用來可旋轉(zhuǎn)地支承固定銷70。成對(duì)夾緊臂18a、18b被這樣設(shè)置使它們被連結(jié)到作為軸的固定銷70上而可環(huán)繞其旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)一個(gè)預(yù)定的角度。這對(duì)軸承件68a、68b制有形狀基本上為半橢圓形的凹槽88以便與連接銷86接合，這將在下面說明。凹槽88與連接銷86的接合使它們起到這樣的作用，一是防止連接銷86脫離接合，二是防止夾持夾具旋轉(zhuǎn)，這將在下面說明。
借助于連接銷86，夾持夾具90被連接到活塞桿32的另一端上。夾持夾具90被這樣設(shè)置使它可與活塞桿32連結(jié)成為整體一起在軸向上位移。在夾持夾具90的基本上為中心的部分上制有凹腔，用來操作一對(duì)可旋轉(zhuǎn)地被固定銷70支承著的夾緊臂。在凹腔92的兩側(cè)上各制有一對(duì)接合長(zhǎng)槽94a、94b，它們按預(yù)定的角度向下傾斜并分別向右和向左傾斜。第一活動(dòng)銷74a和第二活動(dòng)銷74b分別與接合長(zhǎng)槽94a、94b接合。第一活動(dòng)銷74a和第二活動(dòng)銷74b被這樣設(shè)置使它們可沿著接合長(zhǎng)槽94a、94b滾動(dòng)。
借助于階梯段，定位銷16的閉合件66a、66b被安裝在夾持夾具90上。在這個(gè)配置中，第一活動(dòng)銷74a和第二活動(dòng)銷74b被這樣設(shè)置，使它們同時(shí)被閉合件66a、66b上制出的接合孔76、在夾持夾具90上制出的接合長(zhǎng)槽94a、94b、和夾緊臂18a、18b上制出的長(zhǎng)槽96支承著。
成對(duì)夾緊臂18a、18b分別具有完全相同的形狀。每一夾緊臂18a、18b都有用來夾緊工件12的卡爪78，設(shè)在卡爪78的對(duì)側(cè)用來與第一活動(dòng)銷74a和第二活動(dòng)銷74b接合的長(zhǎng)槽96，和用來使固定銷70穿透通過的孔98，從而使固定銷70成為一根軸而被支承在該孔內(nèi)。
夾持夾具90、第一活動(dòng)銷74a、第二活動(dòng)銷74b、和閉合件66a、66b的功能就好象驅(qū)動(dòng)力的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)那樣。
按照本發(fā)明實(shí)施例的夾緊裝置10基本上如同上面所說明的那樣構(gòu)成。接下來，我們將說明其操作、功能和效果。
首先，借助于未被示出的連結(jié)設(shè)施，夾緊裝置被連結(jié)到機(jī)器人(未示出)的一個(gè)臂上。未被示出的管件如管路的第一端被分別連結(jié)到成對(duì)的壓力流體輸入/輸出口(未示出)上，而管路的第二端被連接到未被示出的壓力流體的供源上。
圖6示出未被夾緊的狀態(tài)，而圖8示出已被夾緊的狀態(tài)。下面作出的說明假定圖6所示的未被夾緊的狀態(tài)為初始位置。
在這個(gè)配置中，在圖6所示的初始位置上，一對(duì)夾緊臂18a、18b被接納在接納孔62內(nèi)，在此狀態(tài)，它們沒有從銷段64的帶錐度的表面58內(nèi)向外突出。第一活動(dòng)銷74a和第二活動(dòng)銷74b都分別被定位在接合長(zhǎng)槽94a、94b的上側(cè)靠近基本上設(shè)置在中心部的固定銷70。
如圖9所示，要被固定的工件12由具有定位孔14的握手形緊固件組成，工件12用按照本發(fā)明的實(shí)施例的夾緊裝置10定位并固定在一個(gè)平板件100的下表面上，然后借助于未被示出的焊接設(shè)施將平板件100和工件12的連結(jié)表面焊接在一起。
在完成上述的預(yù)備操作后，操作未被示出的機(jī)器人的臂，使夾緊臂10的定位銷16接近工件12的緊固件定位孔14，將夾緊裝置10移動(dòng)到定位孔14與定位銷16對(duì)應(yīng)的位置上。
在工件12的定位孔14對(duì)應(yīng)于定位銷16的初始位置上，啟動(dòng)未被示出的壓力流體供應(yīng)源，使壓力流體(例如壓縮空氣)從第一壓力流體輸入/輸出口進(jìn)入到設(shè)在活塞30下側(cè)的筒室28b內(nèi)。由于引入下筒室28b內(nèi)壓力流體的作用，活塞30被壓，于是沿著筒室28向上移動(dòng)。
在這配置中，借助于連接銷86而連接在一起的活塞桿32和夾持夾具90就與活塞30成為一體地向上移動(dòng)。定位銷16沿著在其閉合件66a、66b內(nèi)形成的長(zhǎng)孔72向上移動(dòng)一個(gè)預(yù)定的距離。因此，定位銷16以其帶錐度的表面58被插入到工件12的定位孔14內(nèi)，進(jìn)入定位狀態(tài)。
被連接銷86互相連接的活塞桿32和夾持夾具90隨同活塞30一起向上移動(dòng)。因此，第一活動(dòng)銷74a和第二活動(dòng)銷74b沿著以預(yù)定角度傾斜的接合長(zhǎng)槽94a、94b向下移動(dòng)，并且它們還沿著基本上在水平方向上延伸的接合孔76移動(dòng)。換句話說，第一活動(dòng)銷74a和第二活動(dòng)銷74b一面向下移動(dòng)，一面分別沿著向下斜向左方和右方的接合長(zhǎng)槽94a、94b滾動(dòng)，它們從中心沿著基本上水平設(shè)置的接合孔互相分開(見圖7)。而固定銷70處在固定狀態(tài)，因?yàn)樗恢С屑?8a、68b支承著。
在這配置中，第一活動(dòng)銷74a和第二活動(dòng)銷74b分別與一對(duì)夾緊臂18a、18b的長(zhǎng)槽96接合。因此，這對(duì)夾緊臂18a、18b被轉(zhuǎn)動(dòng)并環(huán)繞固定銷70的旋轉(zhuǎn)中心位移，使卡爪78分別在向接觸面80接近的方向上轉(zhuǎn)動(dòng)并位移。
如上所述，由于單一驅(qū)動(dòng)單元22的驅(qū)動(dòng)作用，定位銷16向上移動(dòng)而被插入到工件12的定位孔14內(nèi)，同時(shí)夾緊臂18a、18b在向接觸面80接近的方向上轉(zhuǎn)動(dòng)并位移，從而與定位銷16互鎖。
定位銷16向上移動(dòng)的位移量被設(shè)定為小于活塞30的位移量。即，定位銷16的位移量取決于在夾持夾具90內(nèi)形成的接合長(zhǎng)槽94a、94b的傾斜角。相對(duì)于水平軸線的傾斜角越大，定位銷16的位移量也就越大。
如圖8所示，第一活動(dòng)銷74a和第二活動(dòng)銷74b到達(dá)以預(yù)定角度傾斜的接合長(zhǎng)槽94a、94b的下終端時(shí)，它們也就到達(dá)基本上水平設(shè)置的接合孔76的端頭。因此，工件12被夾緊在夾緊臂18a、18b的卡爪78和階梯環(huán)形件56的接觸表面80之間。這樣，借助于夾緊臂18a、18b，工件12就被插入到定位孔14內(nèi)的定位銷16(見圖9)定位在預(yù)定位置上并固定在該狀態(tài)。
活塞30在上端的停止位置可借助于擋止塊46由傳感器48檢測(cè)出來。
在該工件12被夾緊的狀態(tài)下，可完成所需的操作，例如用未示出的焊接設(shè)施來進(jìn)行焊接。在此之后，通過一個(gè)未被示出的轉(zhuǎn)換閥的轉(zhuǎn)換作用，將壓力流體供到上筒室28a使活塞30向下移動(dòng)。從而，定位銷16在離開工件12定位孔14的方向上向下移動(dòng)。于是，夾緊臂18a、18b就在與以前和定位銷16互鎖時(shí)相反的方向上被轉(zhuǎn)動(dòng)并位移。這樣夾緊的狀態(tài)就被松弛。
那就是說，由于連接銷86而被互相連接的活塞桿32和夾持夾具90將與活塞30成為一體而向下移動(dòng)。因此，定位銷16將連同長(zhǎng)孔72一起向下移動(dòng)?；旧吓c此同時(shí)，第一活動(dòng)銷74a和第二活動(dòng)銷74b將向上移動(dòng)并分別沿著傾斜成預(yù)定角度的接合長(zhǎng)槽94a、94b滾動(dòng)，它們?cè)诨ハ嘟咏姆较蛏衔灰?，從兩端沿著基本上水平設(shè)置的接合孔76移向中心。因此，定位銷16被位移使它離開定位孔14，與此同時(shí)，這對(duì)夾緊臂18a、18b分別在離開工件12的方向上被轉(zhuǎn)動(dòng)并位移。夾緊臂18a、18b被接納在定位銷16內(nèi)所形成的接納孔62內(nèi)。這樣就恢復(fù)到圖6所示的初始位置。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，定位銷16在軸向上的位移和夾緊臂18a、18b的環(huán)繞固定銷70的旋轉(zhuǎn)中心的旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度能夠按照單一驅(qū)動(dòng)單元22的驅(qū)動(dòng)作用基本上在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行操作。
因此使用單一的驅(qū)動(dòng)單元就可使定位銷16與夾緊臂18a、18b互鎖。因此不需要分別為定位銷和夾緊臂設(shè)置各別的驅(qū)動(dòng)源。這樣就可能使整個(gè)裝置得到緊湊的形狀而可降低生產(chǎn)費(fèi)用。另外，由于整個(gè)裝置具有小的重量，機(jī)器人手臂上的載荷就可減輕，這樣就有可能提高機(jī)器人手臂的操作能力。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，定位銷16在其上、下移動(dòng)時(shí)的位移量被設(shè)定為不同于活塞30的位移量。即在本發(fā)明的實(shí)施例中，定位銷16的位移量是由在夾持夾具90上制出的接合長(zhǎng)槽94a、94b的傾斜角度決定的。定位銷16的位移量被設(shè)定為約為活塞30位移量的一半。本裝置即使在平板件100和工件12的定位孔14之間具有較小的間隔距離D(見圖9)時(shí)也能較好地使用，只要如上所述，將定位銷16的位移量設(shè)定得比活塞30的位移量小得多即可。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，本裝置被這樣設(shè)計(jì)，使當(dāng)氣動(dòng)筒被用作驅(qū)動(dòng)源而活塞30到達(dá)頂死點(diǎn)時(shí)工件12被夾緊在夾緊狀態(tài)。當(dāng)活塞30的接受壓力區(qū)域達(dá)到最大時(shí)，亦即當(dāng)氣動(dòng)筒的驅(qū)動(dòng)力為最大時(shí)，工件12被夾緊，因此在工件12上的夾緊力能達(dá)到最大。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，氣動(dòng)筒被用作驅(qū)動(dòng)單元22。但并不限定是這樣，例如電驅(qū)動(dòng)器或電動(dòng)機(jī)也可較好地使用。另外在說明中雖然使用的是一對(duì)夾緊臂18a、18b，但并不限定是這樣，也可能使用單個(gè)或多個(gè)夾緊臂。
按照本發(fā)明，可取得如下效果即，可只用單個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來在基本上同一時(shí)間操作定位銷和夾緊臂。因此不需要為夾緊臂和定位銷相應(yīng)地設(shè)置各自的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。于是整個(gè)裝置能制造得尺寸緊湊、重量輕。結(jié)果零件數(shù)和生產(chǎn)費(fèi)用都可減少。
權(quán)利要求
1.一種用夾緊臂(18a、18b)來夾緊工件(12)的夾緊裝置，工件(12)的定位由一個(gè)定位銷(16)插入到工件(12)上形成的定位孔(14)內(nèi)來完成，該裝置具有一個(gè)本體(24)；一個(gè)單一的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(22)，可用來使設(shè)在所說本體(24)內(nèi)的一個(gè)桿件(32)沿所說本體(24)的軸向位移；所說夾緊臂(18a、18b)可按照所說桿件(32)的位移作用旋轉(zhuǎn)預(yù)定的角度；所說定位銷(16)，可按照所說桿件(32)的位移作用沿所說本體(24)的軸向位移；及驅(qū)動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(66a、66b、77a、74b、90)，可用來將所說驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(22)的驅(qū)動(dòng)力分別傳送給所說夾緊臂(18a、18b)和所說定位銷(16)，從而分別但差不多同時(shí)操作這兩者。
2.按照權(quán)利要求1的夾緊裝置，其特征為，所說驅(qū)動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有與所說桿件連接的夾持夾具(90)，在所說夾持夾具上制出并傾斜預(yù)定角度的接合長(zhǎng)槽(94a、94b)，在所說定位銷(16)上制出基本上水平延伸的接合孔(76)，設(shè)在夾緊臂(18a、18b)上的長(zhǎng)槽(96)，以及分別與所說接合長(zhǎng)槽(94a、94b)、所說接合孔(76)和所說長(zhǎng)槽(96)接合的活動(dòng)銷(74a、74b)。
3.按照權(quán)利要求2的夾緊裝置，其特征為，所說夾持夾具(90)被一連接銷(86)連接到所說桿件(32)上，所說連接銷(86)被這樣設(shè)置使它與支承件(68a、68b)上制出的凹槽(88)接合，而所說支承件則通過一個(gè)固定銷(70)可旋轉(zhuǎn)地支承著所說夾緊臂(18a、18b)。
4.按照權(quán)利要求1的夾緊裝置，其特征為，所說驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有至少一個(gè)筒管。
5.按照權(quán)利要求2的夾緊裝置，其特征為，所說定位銷(16)的位移量是由所說接合長(zhǎng)槽(94a、94b)的相對(duì)于水平軸線的傾斜角度決定的。
6.按照權(quán)利要求5的夾緊裝置，其特征為，所說定位銷(16)的位移量被設(shè)定為約為活塞(30)的位移量的一半。
7.按照權(quán)利要求1的夾緊裝置，其特征為，所說本體(24)設(shè)有傳感器(48)，通過對(duì)固定在所說桿件(32)上的擋止塊(46)的檢測(cè)，用來檢測(cè)所說桿件(32)的位置。
全文摘要
一種夾緊裝置具有:一個(gè)單一的驅(qū)動(dòng)單元,可用來使活塞桿(32)在軸向上位移;兩個(gè)夾緊臂(18a、18b),可按照活塞桿(32)的位移作用旋轉(zhuǎn)預(yù)定的角度;一個(gè)定位銷(16),可按照活塞桿(32)的位移作用在軸向上位移;以及一個(gè)驅(qū)動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu),可用來將驅(qū)動(dòng)單元(22)的驅(qū)動(dòng)力分別傳送給夾緊臂(18a、18b)和定位銷(16),從而在差不多同時(shí)操作這兩者。
文檔編號(hào)B23B31/12GK1274657SQ0010896
公開日2000年11月29日 申請(qǐng)日期2000年5月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月24日
發(fā)明者喜多一志 申請(qǐng)人:Smc株式會(huì)社