CN101668609B - 具有相同框架的用于夹住板的钳子组及来自该组中的钳子 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种夹住板(1)的与操作臂关联使用的钳子，包括：连接到诸如刚性底座或机械手的支撑元件的刚性框架(10)，以及连接到框架(10)的联接子组件(12)并且联接子组件(12)包括：固定臂(3)、移动臂(8)和主制动器(4)；主制动器(4)用于将移动臂(8)相对于固定臂(3)平移或旋转地放置，以闭合或打开钳子，并分别夹住臂(3，8)之间的板组件(1)或释放所述板组件(1)，其中所述钳子属于包括C-和X-形钳子的钳子组，对于所述钳子组中的所有钳子而言框架的形状和外观类似。本申请主要在于具有类似的和优选地相同的框架的C-和X-形电阻焊接钳子组。

Description

具有相同框架的用于夹住板的钳子组及来自该组中的钳子
本发明涉及用于抓紧金属片和与被称为机械手的操作臂关联使用的任何类型的夹具。所述机械手既可以用来围绕待制造的片状组件移动夹具，也可以相反地，用来在夹具前面移动组件，然后组件本身会附接到刚性底座。 
更具体地，本发明涉及一种一般类型的电阻焊接夹具，其包括：与诸如刚性底座或操作机械手的支撑件关联的刚性框架；与框架关联的所谓的联接子组件，并且联接子组件本身包括：第一所谓的固定端部所固定到的第一所谓的固定臂，第二所谓的移动端部所固定到的第二所谓的移动臂，以及主或焊接制动器，其支承在所述固定臂上以使移动臂(和端部)根据平移或旋转中的第一自由度相对于固定臂(和端部)移动，从而闭合或打开夹具，以分别抓紧待装配在固定臂和移动臂(和端部)(通过制动器靠拢在一起)之间的金属片组件或者通过制动器使臂(和端部)彼此间分离而释放金属片组件。 
以下描述不具有以ARO公司名义提交的法国专利申请0604384中所描述的平衡/缓和功能的焊接夹具的原理。 
不管怎样，在用于抓紧金属片组件并在框架和固定臂之间集成或未集成附加自由度以执行平衡和缓和操作的任何类型的夹具中存在同样的问题。 
在现有技术的电阻焊接夹具中，根据待执行的工作，移动臂和端部可能存在两种运动学： 
--第一自由度是移动臂和端部通过焊接制动器所提供的线性导轨相对于用于保持固定端部的固定臂的平移，所述焊接制动器是任何适当的已知类型的线性制动器，即，水压的、气压的、机械的或者电动的制动器，其直接地移动移动臂和端部，如附图1中所示，其中的夹具被认为是C-或J-夹具，或者， 
--第一自由度是移动臂和端部围绕框架上的销而相对于用于保持固定端部的固定臂的旋转，然后其中夹具被认为是X-或剪刀形-夹具，并且其中焊接制动器可以是汽缸型的线性制动器，其既可以通过框架(附图2a)上的制动器主体围绕与移动臂和端部的枢转销平行的销可枢转地安装，也可以是刚性地 附接到同样的框架(附图2b)，其中具有二自由度的适当的机械连接装置使汽缸的杆能够线性地移动以跟随移动臂的围绕枢转销的枢转运动。如附图2a和2b中所示，移动臂和端部的枢转力通过移动臂所固定到的杠杆从制动器传递到移动臂，所述杠杆围绕枢转销枢转，并且制动器的杆的端部在所述杠杆上枢转。 
在图1-11中，相同的参考标号指代C-和X-夹具中相同或等效的构件。 
为了确保金属片组件1的电点(electric spot)焊接，与根据图3、4和5的本发明类似的根据图1的现有技术的C-夹具主要包括安装在固定臂3的端部的固定端部电极2，该固定臂3固定至诸如气压缸型的焊接制动器4的支撑框架10，该焊接制动器4的活塞6和杆7通过杆7的延伸可移动地固定移动臂8，并且杆7的自由端部支撑移动端部电极9。这些构件形成了刚性地连接到被称为支撑元件的操作机械手或刚性底座30的所谓的联接子组件12。 
类似地，在与根据图6、7和8的本发明类似的根据图2a的现有技术的X-夹具中，固定端部电极2和固定臂3固定至安装有枢转销13的框架10，支撑移动臂8和移动端部电极9的刚性杠杆14围绕枢转销13枢转，其中也是线性的焊接制动器4通过框架10上的制动器主体5围绕与销13平行的销15枢转，同时制动器4的杆7的自由端部驱动杠杆14，在杠杆14上杆7围绕也与销13平行并连接到杠杆臂14的销16枢转，以控制围绕销13旋转着移动的臂8和电极9相对于臂3和端部2的枢转，其中臂3和端部2相对于工具的框架10固定。对于上述C-夹具而言，这些构件形成了刚性地连接到被称为支撑元件的操作机械手或者刚性底座30的所谓的联接子组件12。 
在根据现有技术和根据本发明的X-夹具的变型中，分别如图2b和10中所示，支撑移动臂8和移动端部9的刚性杠杆14围绕枢转销13的旋转受总是为线形的焊接制动器4所控制，该焊接制动器4通过制动器主体5及诸如螺丝钉的附接装置4’而刚性地附接到框架10。诸如连杆系统18的具有二自由度的适当的机械连接装置17安装在杆7的自由端部并通过与销13平行的第一销19以及也与销13平行并位于杠杆臂14上的第二销16在所述杆7上旋转，以在焊接制动器4的杆7的平移运动期间，控制围绕销13旋转着移动的臂8和端部9的相对于臂3和端部2的枢转，其中臂3和端部2相对于工具的框架10固定。对于上述2个C-和X-夹具的变型而言，这些构件形成了刚性地连接 到被称为支撑元件的操作机械手或刚性底座30的所谓的联接子组件12。 
联接子组件12和支撑元件30之间的机械连接可以如下般产生： 
既可以直接地如图2a和2b中那样； 
也可以借助于形成刚性组件并且可以是(也可以不是)工具的一部分的一个或多个构件。图1示出了借助可以作为(也可以不作为)夹具的一部分的至少一个其他刚性构件20的一种连接的可能性。 
该构件20可以是诸如(但不限于)当集成在夹具中时的焊接变压器、工具转换器(tool changer)或者如以ARO公司名义提交的法国专利申请0604384中所描述的平衡盒。 
根据现有技术，取决于所使用的联接子组件，焊接夹具的设计为框架提供了很大的多样性。然而，对于包括C-和X-夹具的夹具组，没有设计能够利用具有类似设计的框架来使根据不同尺寸和/或运动学模型(C-或X-夹具)获得在提供和管理所述构件时的协同作用成为可能。 
本发明的目的在于克服这个缺点，并提供一种制造用于抓紧金属片的夹具和夹具组的装置，其比现有技术的类似夹具和夹具组更适于本领域中的各种要求。 
因此，本发明提出了一种用于抓紧上述一般类型的金属片并与操作臂或机械手关联使用的夹具，包括：刚性框架，与诸如刚性底座或所述机械手的支撑元件连接；联接子组件，其包括：第一所谓的固定臂和第二所谓的移动臂，以及主制动器，支承在用以支撑所述固定臂的所述框架上，并能够使移动臂根据平移或旋转中的第一自由度相对于固定臂移动，从而闭合或打开夹具，以分别抓紧固定臂和移动臂之间的金属片组件或者释放金属片组件；以及其特征在于，所述夹具属于包括具有C-型运动学的夹具和具有X-型运动学的夹具的夹具组，并且所述框架对于所述的夹具组中的所有夹具具有类似的形状和外观。 
有利地，框架可以用作为附接能够确保所述框架和诸如操作臂或固定刚性底座的支撑元件之间的刚性连接的支撑件或任何其他构件或机械构件的组件的装置。 
按照实质上已知的方式，夹具可以不具有平衡/缓和功能。 
当夹具是X-夹具时，其中用以支撑移动臂及其移动端部的刚性杠杆围绕枢转销的旋转受线性的所述制动器控制，根据第一变型，所述主制动器可通过 框架上的制动器主体围绕与枢转销平行的销枢转，而所述制动器的杆的自由端部驱动杠杆，在所述杠杆上杆围绕也与枢转销平行并连接到杠杆臂的另一销枢转，以控制围绕枢转销旋转着移动的臂和端部的相对于臂和端部的枢转，所述臂和端部相对于所述X-夹具的框架固定。 
根据该X-夹具的第二变型，主线性制动器通过制动器主体及诸如螺丝钉的附接装置刚性地附接到框架，其中诸如连杆系统的具有二自由度的机械连接装置依靠与枢转销平行的第一销旋转着安装到杆的自由端部并依靠也与所述枢转销平行的第二销旋转着安装在杠杆臂上，所述机械连接装置能够在主制动器的杆的平移运动期间控制围绕枢转销旋转着移动的臂和端部的相对于臂和端部的枢转，所述臂和端部相对于夹具的框架固定。 
另外，在X-夹具的情况下，旋转销中的至少一个销(刚性杠杆和框架上的制动器的)可以按照悬臂组件的形式通过其端部中的一个端部附接到框架。 
无论夹具是C-夹具还是X-夹具，框架都可以由多个部件的刚性组件构成或者可选地制成一体。 
对于具有C-和X-型运动学的多个夹具，框架可以用于安置和附接联接子组件的构件，并且在夹具不具有平衡/缓和功能的情况下，框架本身可以形成为联接子组件的一部分。 
另外，框架可以用于安置和附接夹具的不属于联接子组件的其他构件。 
在关于模块性和简化性的另一有利实施方式中，框架是侧翼的形式。 
实际上，在这种情况下，夹具可以是除了框架之外具有对于所述的夹具组中的各种夹具共用的多个构件和/或子组件的模制夹具， 
在这些各个实施方式中，具体的优点在于所述框架对于所述的夹具组中的所有夹具是相同的。 
夹具可以有利地是电阻焊接夹具，并且在这种情况下固定臂和移动臂的端部分别是焊接电极，并且其中焊接变压器优选地集成在夹具中并且还附接到框架。 
本发明还涉及一种用于抓紧金属片的夹具组，其特征在于，包括上述多个夹具，所述多个夹具中的至少一个夹具是C-夹具，并且所述夹具中的至少另一夹具是X-夹具，其中所述的夹具组中的所有夹具具有类似的框架，并且框架优选地具有相同的形状和外观。 
本发明更具体地涉及如上所述的X-和C-夹具组，其中框架在形状、外观、尺寸、抓紧负荷能力和/或移动臂的运动学(C-或X-夹具)彼此不同的多个夹具模型之间具有类似的设计和结构，以实现提供和管理框架时的协同作用。 
本发明非常特别地涉及其中的框架对于包括X-和C-运动学的多个夹具的整个电阻焊接夹具组是共用的(相同的构件参考标号)的设计。 
利用类似的并且优选为相同的框架来进行设计具有很多优点。因此，以非限制性方式，这样的设计实现了夹具组中的构件的提供、管理和存储上的显著的协同和简化作用。此外，本发明促进了在不同的夹具尺寸中的多个其他的共用构件的使用并实现了夹具的优良模块性。 
此外，对于所考虑的夹具组中的所有夹具或部分夹具，该设计易于实现共同的组件操作、站点以及组件装备，并且非常特别地不依赖于夹具的运动学(C-或X-夹具)。 
由出于非限制性目的而提供的参照附图所述的实施方式的实例的下列说明，本发明的其他优点和特征将变得清楚，其中： 
图1是以上已经描述的现有技术的C-夹具的概略的横向正视图； 
图2a和2b是与图1类似的上述现有技术的X-夹具的两个可选方案的视图； 
图3-11是表示根据本发明的夹具的实例的视图，其中： 
图3、4和5是局部示图，分别为根据本发明的夹具组中的C-夹具的横向正视、平面和前视图； 
图6、7和8是与图3、4和5类似的X-夹具的局部示图，其基于与图3、4和5的C-夹具类似的(理想为相同)的框架，并属于相同的夹具组；以及 
图9、10和11是立体图，在图9和10中分别示出了不同的C-和X-运动学的夹具的实例，根据本发明，所述C-和X-夹具使用根据图11的对于相同的夹具组中的多个夹具相同和共用的框架和部件的子组件。 
图3从侧视角度示出了为确保金属片组件1的电点焊接而具有固定端部电极2的C-夹具，固定端部电极2安装在固定臂3的端部，固定臂3依靠装配支撑件11刚性地连接到以侧翼形式制造的框架10，所述侧翼以支撑件11上方的悬臂支撑焊接制动器4的主体5，焊接制动器4的杆7通过所述杆7的延伸而移动地固定到移动臂8，并且杆7的自由端部支撑移动端部电极9，从而 使得框架10获取夹具的抓紧或焊接力。这些构件形成图5中所示的刚性连接到支撑元件30的所谓的联接子组件12。 
图4从顶视角度示出了与图3相同的C-夹具，其清楚地示出了制动器4的主体5的位于框架10的相同面上的悬臂支撑件，以及位于制动器4之下和支撑件11之后的焊接变压器20。 
图5示出了从前方所见的与图3和4相同的C-夹具，在该图中，联接子组件12依靠角形板支撑件21刚性地连接到支撑元件30，角形板支撑件21在与支撑该支撑件11、焊接变压器20和制动器4的面相对的那个面上横向地附接到框架10。 
图3、4和5还示出了在框架10中产生的两个口或者钻孔13’和15’，它们分别在支撑件11的附接装置和框架10上的制动器4的主体5之间以及框架10的上方和后方的延伸部10’中，并且它们对于如下参照图6、7和8所述的相同夹具组中的X-夹具上的这种相同的框架10的使用而言是必要。 
图6从侧视角度示出了具有固定端部电极2和固定臂3的X-夹具，固定端部电极2和固定臂3依靠装配支撑件11刚性地连接到框架10(与图3、4和5的夹具的框架相同)，其中枢转销13安装在框架10中(容纳在口13’中)，用以支撑移动臂8和移动端部电极9的刚性杠杆14围绕枢转销13枢转，其中也是线性的焊接制动器4通过框架10上的制动器主体5围绕容纳在延伸部10’的口15’中并与销13平行的销15枢转，而制动器4的杆7的自由端部驱动杠杆14，在杠杆14上杆7围绕也与销13平行的销16枢转，以控制随着杠杆14围绕销13的旋转而移动的臂8和端部电极9相对于臂3和端部电极2的枢转，其中臂3和端部电极2相对于框架10固定，框架10获取焊接力并附接到支撑元件30(固定底座或操作机械手)。 
图7和8示出了分别从顶视角度和前方角度所视的与图6相同的X-夹具，在图8中，联接子组件12依靠刚性角形板支撑件21刚性地连接到支撑元件30，刚性角形板支撑件21横向地附接到框架10的与以悬臂形式安装支撑件11、焊接变压器20和制动器4的那个面相对的面。因此，如图7和8中所示，杠杆14的枢转销13和X-夹具的框架10上的制动器4的主体5的枢转销15可以以悬臂形式安装在框架10上(销13和15通过它们端部中的一个端部保持在框架10上)。可选地，在根据本发明的另一夹具组中，这些销13和15 可以通过U-形框架的两个端部安装，还能够用于图3、4和5的C-夹具的联接子组件12的组装。 
框架10对于图3、4和5以及6、7和8的C-和X-夹具是共用的这样一个事实具体地可以通过存在的口13’和15’看出，图3的C-夹具的框架10中的口13’和15’使得能够在图6、7和8的X-夹具上放置所示的X-夹具的运动学情况下必要的旋转销13和15。 
图9、10和11示出了电阻焊接夹具的模制设计的另一实例，其基于相同或类似的框架(图11)，使得能够在两个不同的夹具运动学(图10中的X-夹具和图9中的C-夹具)之间发现多个共用的构件。 
图9以等比例视图示出了具有固定端部电极2的焊接C-夹具，固定端部电极2安装在固定臂3的端部，固定臂3依靠装配支撑件11刚性地连接到侧翼形式的框架10，焊接制动器4通过诸如螺丝钉的附接装置4’也刚性地连接到框架10，并且焊接制动器4的杆7通过所述杆的延伸移动地固定至移动臂8，且杆7的自由端部支撑移动电极9。如图5中所示，这些构件形成刚性地连接到支撑元件30的所谓的联接子组件12。如同支撑件11和制动器4一样，焊接变压器20以悬臂形式螺接或拴接到形成框架10的翼部的侧面，这样获取夹具的抓紧或焊接力。 
图10以等比例视图示出了具有焊接电极的焊接X-夹具，在该实例中，焊接电极在固定臂3的固定端部2上，固定臂3依靠与图9情况相同的装配支撑件11刚性地连接到与图9情况相同的框架10。在该相同的框架10中，枢转销13(容纳在穿通框架10的口13’中，见图9)被安装成使支撑移动臂8和移动端部电极9的刚性杠杆14围绕其枢转，其中也是线性的焊接制动器4通过制动器主体5和诸如螺丝钉的附接装置4’刚性地附接到框架10的侧面。诸如参照图2b所述的连杆系统的具有二自由度的适当的机械连接装置17旋转着安装在与销13平行的第一销19上、制动器4的杆7的自由端部以及通过也与销13平行的第二销16安装在杠杆臂14上，以在焊接制动器4的杆7的平移运动期间，控制随着杠杆14围绕销13的旋转而移动的臂8和端部电极9的相对于臂3和端部电极2的枢转，其中臂3和端部电极2相对于工具的框架10固定。 
在图9和10中，夹具可以依靠框架10或者焊接变压器20附接到支撑元 件。 
图11是示出共用的框架10的等比例视图，其基于该框架，示出了涉及相同夹具组中的具有不同运动学的夹具模型(图9的C-夹具和图10的X-夹具)中的多个其他共用部件或者共用子组件40的可以实现的模块性、简化性和协同作用。 
因此，除了焊接变压器20之外，我们具有如以ARO公司名义提交的法国专利申请0602073所描述的固定臂(未示出)的装配支撑件11以及其他部件(例如，连接到变压器20并确保所述变压器的次级端子与焊接电极2、9之间的电连续性的导体41)作为共用部件。 
类似地，当框架10共用时，使支撑件21或在工具与其支撑元件30之间的连接中能够涉及到的其他机械构件的标准化变得更加容易。 

Claims (17)

1.一种用于抓紧金属片并与被称为机械手的操作臂关联使用的夹具，包括：
刚性框架(10)，其与支撑元件(30)关联；
联接子组件(12)，包括：
第一固定臂(3)；
第二移动臂(8)；以及
主制动器(4)，其支承在用以支撑所述固定臂(3)的所述框架(10)上，并能够使移动臂(8)根据平移或旋转中的第一自由度相对于固定臂(3)移动，从而闭合或打开夹具，以分别抓紧固定臂(3)和移动臂(8)之间的金属片组件(1)或者释放金属片组件(1)；以及
其特征在于，所述夹具属于包括具有C-型运动学的夹具和具有X-型运动学的夹具的夹具组，并且所述框架(10)对于所述夹具组中的所有夹具是相同的，并且
在所述框架（10）中产生第一钻孔（13’），所述第一钻孔适用于将枢转销（13）安装在所述第一钻孔（13’）中，其中用以支撑所述移动臂(8)的刚性杠杆(14)能够围绕枢转销(13)枢转。
2.根据权利要求1所述的用于抓紧金属片的夹具，其特征在于，所述框架(10)被用作用于附接支撑件(21)或至少一个其他刚性构件(20)的装置，所述支撑件(21)或至少一个其他刚性构件(20)能够确保所述框架(10)和所述支撑元件(30)之间的刚性连接。
3.根据权利要求1或2所述的用于抓紧金属片的夹具，其特征在于，所述支撑元件（30）是操作臂或固定刚性底座。
4.根据权利要求1或2所述的用于抓紧金属片的夹具，其特征在于，所述夹具不具有平衡/缓和功能。
5.根据权利要求1所述的用于抓紧金属片的夹具，其特征在于，所述夹具是X-夹具，所述X-夹具包括用以支撑移动臂(8)及其移动端部(9)的刚性杠杆(14)，其中所述刚性杠杆(14)围绕安装在所述第一钻孔（13’）中的枢转销(13)的旋转受线性的所述主制动器（4）控制，所述主制动器（4）通过框架(10)上的制动器主体（5）而围绕安装到所述框架的第二钻孔（15’）中并与枢转销(13)平行的销(15)枢转，而所述制动器(4)的杆(7)的自由端部驱动杠杆(14)，在所述杠杆(14)上杆(7)围绕也与枢转销(13)平行并连接到杠杆臂（14）的另一销(16)枢转，以控制围绕枢转销(13)旋转着移动的移动臂(8)和移动端部(9)的相对于固定臂（3）和固定端部（2）的枢转，所述固定臂（3）和固定端部（2）相对于所述X-夹具的框架(10)固定。
6.根据权利要求1所述的用于抓紧金属片的夹具，其特征在于，所述夹具是X-夹具，所述X-夹具包括用以支撑移动臂(8)及其移动端部(9)的刚性杠杆(14)，其中所述刚性杠杆(14)围绕安装在所述第一钻孔（13’）中的枢转销(13)的枢转受线性的所述主制动器（4）控制，所述主制动器（4）通过制动器主体(5)及附接装置(4’)刚性地附接在框架(10)上，其中具有二自由度的机械连接装置(17)能够在主制动器(4)的杆(7)的平移运动期间控制围绕枢转销(13)旋转着移动的移动臂(8)和移动端部(9)的相对于固定臂（3）和固定端部（2）的枢转，所述固定臂（3）和固定端部（2）相对于夹具的框架(10)固定。
7.根据权利要求6所述的用于抓紧金属片的夹具，其特征在于，所述机械连接装置(17)是依靠与枢转销(13)平行的第一销(19)旋转着安装到杆(7)的自由端部并依靠也与所述枢转销(13)平行的第二销(16)旋转着安装在杠杆臂(14)上的连杆系统（18）。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的用于抓紧金属片的夹具，其特征在于，X-夹具的旋转销(13,15)中的至少一个销按照悬臂组件的形式通过其端部中的一个端部附接到框架(10)。
9.根据权利要求1或2所述的用于抓紧金属片的夹具，其特征在于，所述框架(10)由多个部件的刚性组件构成。
10.根据权利要求1或2所述的用于抓紧金属片的夹具，其特征在于，所述框架(10)形成为一体。
11.根据权利要求1或2所述的用于抓紧金属片的夹具，其特征在于，所述框架(10)用于安置和附接联接子组件(12)的构件，在夹具不具有平衡/缓和功能的情况下，所述框架本身可以形成为联接子组件（12）的一部分。
12.根据权利要求1或2所述的用于抓紧金属片的夹具，其特征在于，所述框架(10)用于安置和附接夹具的不形成联接子组件(12)的一部分的其他构件。
13.根据权利要求1或2所述的用于抓紧金属片的夹具，其特征在于，所述框架(10)是侧翼的形式。
14.根据权利要求1或2所述的用于抓紧金属片的夹具，其特征在于，所述夹具是除了所述框架(10)之外具有对于所述的夹具组中的各个夹具共用的多个构件和/或子组件(40)的模制夹具。
15.根据权利要求1或2所述的用于抓紧金属片的夹具，其特征在于，所述夹具是电阻焊接夹具，并且所述固定臂(3)和移动臂(8)的端部分别是焊接电极(2,9)。
16.根据权利要求15所述的用于抓紧金属片的夹具，其特征在于，所述夹具包括焊接变压器(20)，所述焊接变压器(20)集成在所述夹具中并附接到所述框架(10)。
17.一种用于抓紧金属片的夹具组，其特征在于，包括根据权利要求1至14任一项的多个夹具，所述多个夹具中的至少一个夹具是C-夹具，并且所述夹具中的至少另一夹具是X-夹具，其中所述的夹具组中的所有夹具具有相同的框架(10)。
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