CN100537150C - 夹具装置 - Google Patents

Abstract

一种夹具装置，包括底座、对工件进行X向定位的X向定位销、及对工件进行Y向定位的Y向定位销。X向臂将工件移向X向定位销。Y向臂将工件移向Y向定位销。臂驱动机构进行X向臂的移动驱动和Y向臂的移动驱动。X向臂和Y向臂构造成使臂驱动机构以设置的时间差进行X向臂的移动驱动和Y向臂的移动驱动，该时间差是将工件压靠在Y向定位销和将工件压靠在X向定位销之间的时间差。

Description

夹具装置

技术领域

本发明一般涉及夹具装置，更具体地，涉及通过沿底座X方向和Y方向将工件压向定位销来定位工件的夹具装置。

背景技术

一般地，在各种电子电气设备(例如硬盘驱动单元)的装配线中，必须在产品正确定位的状态下将正在装配的产品(工件)固定到装配设备上。

由此，在每一装配设备中，都设有将工件定位和夹持至预定位置的夹具装置。

已有各种结构的夹具装置。在许多情况下提出如图1所示的夹具装置，其使用在底座1上设置的三个定位销2A-2C。参见日本公开专利申请No.06-218695。图1的夹具装置包括两个在Y方向定位工件的Y向定位销2A和2B和一个在X方向定位工件的X向定位销2C。

为了使用定位销2A-2C来定位工件3，首先通过将工件3压靠在Y向定位销2A和2B上进行工件3的Y向定位。接着，在维持工件3处于压靠在Y向定位销2A和2B状态的同时，沿着X1方向移动工件3，使得将工件3压靠在X向定位销2C上。因此，图1的夹具装置构造成可以对工件3进行X向和Y向的定位。

图2示出了夹具装置的第一常规示例的组成，图3A至图3C示出了夹具装置的第二常规示例的组成。

在图2和图3A至图3C中，与图1的相应元件基本相同的元件使用相同的标号来指示，并略去其说明。

图2所示的夹具装置包括两个柱体4和5。Y向柱体4用来将工件3压靠在Y向定位销2A和2B上。X向柱体5用来将工件3压靠在X向定位销2C上。

下面将对该夹具装置的具体操作进行说明。在工件3置于底座1上之后，通过驱动Y向柱体4，首先将工件3压靠在Y向定位销2A和2B上。然后，在维持工件3处于被Y向柱体4压靠在Y向定位销2A和2B上状态的同时，驱动X向柱体5使得工件3压靠在X向定位销2C上。因此，工件3可以通过使用各个定位销2A—2C定位在底座1的预定位置上。

图3A至3C所示的夹具装置包括单个柱体6。该柱体6用来将工件3压靠在Y向定位销2A和2B上，同时用来将工件3压靠在X向定位销2C上。柱体6具有上述两个功能(该柱体6将称为多用柱体6)。

多用柱体6设有压紧元件，该元件前缘具有直角槽，当多用柱体6压紧工件3时，该直角槽与工件3的角部接合。

下面将对该夹具装置的具体操作进行说明。在工件3置于底座1上之后，通过驱动多用柱体6，工件3的左上角部沿工件3的对角线方向受压。多用柱体6压紧工件3的压力分解成X向分力和Y向分力。因此，工件3通过Y向分力压靠在Y向定位销2A和2B上，通过X向分力压靠在X向定位销2C上。

因而，如图3A所示，工件3可以通过各个定位销2A—2C定位在底座1上的预定位置处。

然而，对于图2的夹具装置，需要两个柱体4和5以将工件3压靠在每个定位销2A—2C上，部件的数量将增加。而且，由于在将工件3压靠在Y向定位销2A和2B上和将工件3压靠在X向定位销2C上之间必须设置时间差，所以在驱动Y向柱体4和X向柱体5时必须设置时间差。

由此，需要分别驱动Y向柱体4和X向柱体5的控制电路，并且存在夹具装置的结构复杂化的问题。

另一方面，对于图3A至图3C所示的夹具装置，只使用了一个多用柱体6，从而可以减少夹具装置的部件数量并简化结构。然而，如果多用柱体6推向工件3的驱动力和角度偏离预定的力和预定方向，则不可能进行正确的定位。

特别地，在图3B所示的示例中，多用柱体6推向工件3的驱动力和角度是不正确的，产生了使工件3如图3B中的箭头所示逆时针转动的力矩。在这种情况下，工件3与Y向定位销2A分离，难以进行正确的定位。

在图3C所示的示例中，多用柱体6推向工件3的驱动力和角度是不正确的，产生了使工件3如图3C中的箭头所示顺时针转动的力矩。在这种情况下，工件3与Y向定位销2B分离，也难以进行正确的定位。

发明内容

本发明的目的是提供一种消除了上述问题的改进的夹具装置。

本发明的另一目的是提供一种具有简单结构并能稳定地进行正确定位的夹具装置。

为了实现上述目的，本发明提供一种夹具装置，其包括底座、设置在底座上对底座上的工件进行X向定位的X向定位销，和设置在底座上对底座上的工件进行Y向定位的Y向定位销，该夹具装置通过将工件压靠在X向定位销和Y向定位销上夹持工件以进行工件的定位，该夹具装置包括：将工件移向X向定位销的X向臂；将工件移向Y向定位销的Y向臂；以及进行X向臂的移动驱动和Y向臂的移动驱动的臂驱动机构，其中X向臂和Y向臂构造成使臂驱动机构以设置的时间差进行X向臂的移动驱动和Y向臂的移动驱动，该时间差是将工件压靠在Y向定位销和将工件压靠在X向定位销之间的时间差。

根据上述发明，由X向臂进行工件向X向定位销的移动驱动，由Y向臂进行工件向Y向定位销的移动驱动，X向臂和Y向臂构造成使臂驱动机构以设置的时间差进行X向臂的移动驱动和Y向臂的移动驱动，该时间差是将工件压靠在Y向定位销和将工件压靠在X向定位销之间的时间差。可以稳定地对工件进行正确的定位。

而且，在将工件压靠在Y向定位销和将工件压靠在X向定位销之间设置时间差，没有必要使用对臂驱动机构进行复杂控制处理的控制电路。可以首先通过使用相应的X向臂和Y向臂其中之一对工件进行X向和Y向其中之一的定位，然后通过使用另一方向臂对工件进行X向和Y向中另一方向的定位。因此，可以用简单的结构安全地对工件进行正确的定位。

而且，本发明的上述夹具装置可以构造成在每个X向定位销和Y向定位销上设置可自由转动的滚柱。

根据上述发明，在每个X向定位销和Y向定位销上设置可自由转动的滚柱，工件可以平稳地移向各个销，并可获得定位精度的提高。

而且，本发明的上述的夹具装置可以构造成X向臂可转动地设置在底座上，Y向臂可转动地设置在底座上，臂驱动机构进行各个X向臂和Y向臂的边缘的移动驱动，并进行各个X向臂和Y向臂的相对边缘的移动驱动，其中每个X向臂和Y向臂上在所述边缘处设有滚柱，所述相对边缘与设有各个臂的滚柱的边缘相对。

根据上述发明，臂驱动机构进行各个X向臂和Y向臂的设有滚柱的边缘的移动驱动，并进行各个X向臂和Y向臂的相对边缘的移动驱动。每个臂的转动中心可以适当地进行选择，即使相对边缘的移动量小，边缘的移动量也可以变大。因此，可以在确保各个X向臂和Y向臂移动的同时获得小型化的臂驱动机构。

而且，本发明的上述夹具装置可以构造成使臂驱动机构包括：与X向臂的相对边缘接合的X向啮合销；与Y向臂的相对边缘接合的Y向啮合销；设有X向啮合销和Y向啮合销的支架；沿直线移动支架的驱动单元。

根据上述发明，设有X向啮合销和Y向啮合销的支架通过臂驱动机构的驱动单元沿直线移动，X向臂和Y向臂可以通过各个啮合销驱动。可以在将工件压靠在Y向定位销和将工件压靠在X向定位销之间设置时间差，通过使用简单结构的臂驱动机构可以确切地驱动X向臂和Y向臂。

而且，本发明的上述夹具装置可以构造成夹具装置还包括设置在底座和X向臂之间驱动X向臂转动以使工件向X向定位销移动的X向弹簧；设置在底座和Y向臂之间驱动Y向臂转动以使工件向Y向定位销移动的Y向弹簧。

根据上述发明，由X向弹簧驱动X向臂转动以使工件向X向定位销移动，由Y向弹簧驱动Y向臂转动以使工件向Y向定位销移动。臂驱动机构没有必要产生使各个臂向工件移动的力，可获得简单结构的臂驱动机构。

而且，本发明的上述夹具装置可以构造成在工件压靠X向定位销的X向臂的边缘设置第一滚柱，并在工件压靠Y向定位销的Y向臂的边缘设置第二滚柱。而且，本发明的上述夹具装置可以构造成臂驱动机构的驱动单元包括气缸。

根据本发明的夹具装置，可以使用少数部件即可稳定地进行工件的正确定位。

附图说明

当与附图结合理解时，根据下面的详细说明，本发明的其他目的、特征和优点将变得清楚。

图1是说明定位工件的基本原理的图示。

图2是说明夹具装置第一常规示例的图示。

图3A、图3B和图3C是说明夹具装置第二常规示例的图示。

图4是示出本发明实施例中夹具装置的透视图。

图5是说明本发明实施例中X臂和Y臂都与工件分离的状态下夹具装置操作的图示。

图6是说明本发明的实施例中由Y臂对工件进行了Y向定位的状态下夹具装置操作的图示。

图7是说明本发明实施例中由X臂和Y臂对工件进行了X向和Y向定位的状态下夹具装置操作的图示。

具体实施方式

现在参照附图对本发明的优选实施例进行说明。

图4和图5示出本发明的一种实施例的夹具装置10。图4是示出夹具装置10的整体组成的透视图，图5是图4夹具装置10的俯视图。图5示出了正在被定位的部件即工件14置于夹具装置10上的状态。

夹具装置10一般包括底座11、X向臂15(称为X臂15)、Y向臂16(称为Y臂16)、X向弹簧17、Y向弹簧18、X向定位销19(称为X定位销19)、Y向定位销20A和20B(称为Y定位销20A和20B)，以及臂驱动机构30。

底座11是片状的板并置于工作台12的上部。在底座11上，在承载工件14的部位形成开口。由此，底座11的俯视图示出一般的U形构型。

在下面的说明中，假设图5的右/左方向分别是X1/X2方向，图5的上/下方向分别是Y2/Y1方向。

X臂15可转动地置于底座11上，使得X臂15可以在底座11上绕支承轴26转动，该支承轴嵌入底座11中并用作转动的支承点。X滚柱28置于X臂15的一条边缘处，该滚柱28被构造使其朝向置于底座11上的工件14在X2方向一侧的侧面。

通过臂驱动机构30来进行X臂15的滚柱28所置于的边缘及其相反侧的边缘33的移动驱动，这将在以后说明。

Y臂16可转动地置于底座11上，使得Y臂16可以在底座11上绕支承轴27转动，该支承轴嵌入底座11中并用作转动的支承点。Y滚柱29置于Y臂16的一条边缘处，该滚柱29被构造使其朝向置于底座11上的工件14在Y2方向一侧的侧面。

通过臂驱动机构30来进行Y臂16的滚柱29所置于的边缘及其相反侧的边缘34的移动驱动，这将在以后说明。

X向弹簧17以拉紧状态置于底座11和X臂15之间。该X向弹簧17进行X臂15绕支承轴26顺时针的转动驱动。然而，当边缘33接触到设置在臂驱动机构30中的X啮合销24时，X臂15停止转动。

Y向弹簧18以拉紧状态置于底座11和Y臂16之间。该Y向弹簧18进行Y臂16绕支承轴27顺时针的转动驱动。然而，当边缘34接触到设置在臂驱动机构30中的Y啮合销25时，Y臂16停止转动。

X定位销19嵌入底座11。该X定位销19置于这样的位置处，即当工件14置于底座11上时，其朝向工件14在X1方向一侧的侧面。可以自由转动的滚柱31置于X定位销19与工件14的侧面接触的部位。

在该实施例中，考虑的是只设置了一个X定位销19的结构。或者，也可以设置两个或更多的X定位销19。

Y定位销20A和20B嵌入底座11，这些定位销布置成在X1/X2方向上以预定距离互相间隔开。Y定位销20A和20B设置在这样的位置处，即当工件14置于底座11上时，其在Y1方向一侧朝向工件14的侧面。可以自由转动的滚柱32A和32B分别置于Y定位销20A和20B与工件14的侧面接触的部位。

通过使用上述三个定位销19、20A和20B可以对工件14进行X向和Y向的定位。底座销13A、13B和13C设置在定位销20A、20B和19的位置附近。

底座销13A至13C嵌入底座11，它们以高精度构造使得它们在底座11上具有同样的高度。工件14的背面置于底座销13A-13C上，通过使用底座销13A至13C对工件14进行垂直方向(与底座11的X和Y表面垂直)的定位，即工件14在高度方向上对底座11的定位。工件14可以在底座销13A至13C上移动。

臂驱动机构30一般包括气缸21、支架23、X啮合销24和Y啮合销25。气缸21用作驱动X臂15和Y臂16的动力源，支架23固定在气缸21的输出轴上。

气缸21的输出轴沿图4中箭头指示的X1/X2方向进行直线移动。当来自空气压缩机(未示出)的压缩空气供至气缸21时，气缸21的输出轴沿X2方向移动，通过从气缸21释放压缩空气，气缸21的输出轴沿X1的方向移动。

在空气压缩机和气缸21之间设置未示出的控制阀，通过使用控制阀进行气缸21的驱动控制。

支架23安装在设置在工作台12上的直线导向件22上。通过使用直线导向件22，可以使支架23沿X1/X2方向进行高精度的直线移动。因此，当气缸21进行驱动时，支架23由直线导向件进行22导向并沿X1/X2方向平稳地高精度移动。

X啮合销24和Y啮合销25嵌入支架23的顶表面。X啮合销24设置使其朝向X臂15的边缘33。特别地，如上所述通过X向弹簧17使X臂15进行顺时针转动，X啮合销24设置在能使这种转动停止的位置处(图5中边缘33的左侧)。

在该实施例中，啮合销24和25都设置在支架23上，可以同时进行啮合销24和25的直线移动。臂驱动机构30的结构可以简化。

Y啮合销25设置使其朝向Y臂16的边缘34。特别地，如上所述通过Y向弹簧18使Y臂16进行顺时针转动，Y啮合销25设置在能使这种转动停止的位置处(图5中边缘34的左侧)。

假定工件14处于没有置于夹具装置10上的状态。换句话说，假定X臂15的滚柱28和Y臂16的滚柱29作为自由端。在该状态下，X向弹簧17的驱动导致X臂15的边缘33接触X啮合销24，Y向弹簧18的驱动导致Y臂16的边缘34接触Y啮合销25。气缸21的驱动导致X啮合销24和Y啮合销25沿X1/X2方向通过支架23而移动，因而X臂15和Y臂16随着各啮合销24和25移动而转动。

接下来，参照图5至图7，说明通过上述夹具装置10对工件14进行的定位操作。

图5示出了当工件14刚刚置于夹具装置10上，但是工件14的定位还没有进行时，夹具装置10的状态。

工件14置于嵌入底座11的底座销13A—13C上。这意味着工件14在垂直于底座11顶表面的垂直方向的定位已完成。然而，紧接在工件14置于底座13A—13C之后，工件14在X方向和Y方向的定位没有进行。

构成臂驱动机构30一部分的气缸21处于这样的状态，即支架23沿箭头X1指示的X1方向移至尽头，同时气缸21的输出轴收缩。因而，在该情况下，固定到支架23的各啮合销24和25也沿箭头X1指示的X1方向移至尽头。

而且，在该状态下，通过各个啮合销24和25沿X1方向移动至尽头，X臂15和Y臂16以逆时针方向转至尽头。

如前所述，当臂15和16以逆时针方向转至尽头，设置在臂15和16上的各个滚柱28和29与工件14分离。

如前所述，当工件14置于夹具装置10上以后，臂驱动机构30开始操作，气缸21的输出轴扩张，使得支架23沿X2的方向移动。与此相连，固定到支架23的各个啮合销24和25也沿X2方向移动。

而且，由于各啮合销24和25沿X2方向移动，X臂15和Y臂16由弹簧17和18驱动，使得X臂15和Y臂16可以进行顺时针转动。

随着各个臂15和16的转动，设置在臂15和16边缘处的滚柱28和29被移近工件14。

通过改变布置在臂15和16上的支承轴26和27各自的位置，以及改变支承轴26和27与臂15和16的边缘各自之间的距离，可以调节臂15和16的边缘(滚柱28和29)相对于各啮合销24和25移动量的移动量。

在该实施例中，布置在臂15和16上的支承轴26和27的位置，以及支承轴26和27与臂15和16的边缘之间的距离可以调节，使得设置在Y臂16的滚柱29接触工件14在Y2方向一侧的侧面的时间早于设置在X臂15的滚柱28接触工件14在X2方向一侧的侧面的时间。

因此，当气缸21的驱动使啮合销24和25沿X2方向移动，以及X臂15和Y臂16如前所述进行顺时针转动时，设置在Y臂16上的滚柱29在较早的时间接触工件14在Y2方向一侧的侧面，使得工件14压靠在Y定位销20A和20B上。因而，工件14在Y方向的定位完成了。

图6示出通过Y臂16将工件14压靠在Y定位销20A和20B时夹具装置10的状态。在该情况下，X臂15与工件14分离并保持该状态。

当Y啮合销25沿X2方向移动时，Y啮合销25与Y臂16的边缘34分离。即使Y臂16与Y啮合销25分离，滚柱29仍与工件14的侧面接触。因此，Y臂16通过Y向弹簧18进行的顺时针转动停止。此外，Y向弹簧18的弹性力作用将工件14压靠在Y定位销20A和20B上，并可维持工件14在Y1/Y2方向的定位。

当气缸21的驱动使啮合销24和25进一步沿X2方向移动，设置在X臂15的滚柱28接触工件14在X2方向一侧的侧面，使得工件14压靠在X定位销19上。从而实现工件14在X方向的定位。

图7示出通过X臂15将工件14压靠在X定位销19上时夹具装置10的状态。

在该情况下，Y臂16将工件14压靠在Y定位销20A和20B上，并维持该状态。因此，工件14处于工件14在X方向和Y方向的定位都完成的状态。

当X啮合销24沿X2方向移动，X啮合销24与X臂15的边缘33分离。即使X臂15与X啮合销24分离，滚柱28仍与工件14的侧面接触。因此，X臂15通过X向弹簧17进行的顺时针转动停止。

X向弹簧17的弹性力作用将工件14压靠在X定位销19上，并维持工件14在X1/X2方向的定位。

如上所述，通过Y向弹簧18的弹性力，将工件压靠在Y定位销20A和20B上的状态得以维持。在啮合销24和25与臂15和16分离之后，X向弹簧17的弹性力和Y向弹簧18的弹性力使臂15和16将工件14压靠在定位销19、20A和20B上。因此，工件14在维持其定位状态的同时由臂15和16夹持。

在上述实施例中，臂15和16不仅用来定位工件14，而且用来夹持工件14，在臂驱动机构30中没有必要包括夹持工件14的夹具装置。因此，可以获得简单结构的臂驱动机构。

为了解除由臂15和16对工件14进行的定位，只需以相反的方式进行夹具装置10的上述操作。

根据上述实施例的夹具装置10，首先由Y臂16完成工件14的移动驱动，使得工件14压靠在Y定位销20A和20B上。其后，在经过一段预定时间后，由X臂15完成工件的移动驱动，使得工件14压靠在X定位销19上，从而对工件进行X向和Y向的定位。由于在将工件14压靠在定位销20A和20B以及将工件14压靠在定位销19之间设置的时间差，工件14的定位在工件14压靠在定位销19、20A和20B的状态下完成。因此，可以稳定地对工件14进行正确定位。

根据上述实施例的夹具装置10，工件14在设置的时间差下进行X向和Y向的定位，没有必要使用控制电路。因此，可以用简单的结构对工件14稳定地进行定位。

此外，臂15和16转动的中心即支承轴26和27的位置可以适当地选择，即使边缘33和34的移动量小，滚柱28和29的移动量也可能变大。可以获得小型化的臂驱动机构30，并可以适当地调节臂15和16的移动量。

本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明范围的情况下可以进行各种变型和修改。

本申请以2005年6月8日提交的日本专利申请NO.2005-168898为基础，并主张其优先权，其全部内容以参照的方式体现于此。

Claims (5)

1.一种夹具装置，其包括底座、设置在所述底座上用于对所述底座上的工件进行X向定位的X向定位销、和设置在所述底座上用于对所述底座上的所述工件进行Y向定位的Y向定位销，所述夹具装置通过将所述工件压靠在所述X向定位销和Y向定位销上来夹持所述工件，以进行工件的定位，所述夹具装置包括：

X向臂，其将所述工件移向所述X向定位销；

Y向臂，其将所述工件移向所述Y向定位销；和

臂驱动机构，其进行所述X向臂的移动驱动和所述Y向臂的移动驱动，

其中所述X向臂和所述Y向臂构造成使所述臂驱动机构以设置的时间差进行所述X向臂的移动驱动和所述Y向臂的移动驱动，所述时间差是将所述工件压靠在所述Y向定位销和将所述工件压靠在所述X向定位销之间的时间差，

其中所述X向臂可转动地设置在所述底座上，所述Y向臂可转动地设置在所述底座上，且所述臂驱动机构进行每个所述X向臂和Y向臂的端部的移动驱动，和进行每个X向臂和Y向臂的相对端部的移动驱动，其中每个所述X向臂和Y向臂上在所述端部处设有滚柱，所述相对端部与设有各个臂的所述滚柱的所述端部相对；

所述臂驱动机构包括：

X向啮合销，其与所述X向臂的所述相对端部接合；

Y向啮合销，其与所述Y向臂的所述相对端部接合；

支架，在其上设置所述X向啮合销和所述Y向啮合销；和

驱动单元，其沿直线移动所述支架。

2.根据权利要求1所述的夹具装置，其中在每个所述X向定位销和所述Y向定位销上设置可自由转动的滚柱。

3.根据权利要求1的夹具装置，还包括：

X向弹簧，其设置在所述底座和所述X向臂之间以进行所述X向臂的转动驱动，以使所述工件向所述X向定位销移动；和

Y向弹簧，其设置在所述底座和所述Y向臂之间以进行所述Y向臂的转动驱动，以使所述工件向所述Y向定位销移动。

4.根据权利要求1所述的夹具装置，其中所述滚柱设置在所述X向臂上的将所述工件压向所述X向定位销的端部处和所述Y向臂上的将所述工件压向所述Y向定位销的端部处。

5.根据权利要求1所述的夹具装置，其中所述臂驱动机构的所述驱动单元包括气缸。

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