CN103341778A - 自动找正夹持装置和包括它的机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及自动找正夹持装置和包括它的步进式机械手，所述自动找正夹持装置包括夹钳，所述夹钳安装在所述机械手上，用于夹持具有正交对称轴线的工件（11），所述夹钳具有至少两个夹爪（1），每个夹爪（1）具有夹头（8）。所述自动找正夹持装置包括滚动元件（2），并且所述滚动元件（2）具有滚动表面，其中，所述滚动元件（2）这样布置在所述夹头（8）上：当所述夹钳沿夹紧方向（F）靠近所述工件（11）时，所述滚动表面与所述工件（11）接触；当所述工件（11）处于被夹紧状态时，所述滚动元件（2）始终与所述工件（11）保持接触。所述自动找正夹持装置结构简单、动作可靠，可以有效的使椭圆形片料工件自动找正，并将其牢靠夹持住。
Description
技术领域
本发明涉及机械手尤其是步进式机械手技术领域，尤其涉及包括自动找正夹持装置的步进式机械手。
背景技术
目前市场上应用于圆片料和圆壳类工件的步进式机械手的夹爪结构五花八门，但基本原理类似。现就将市场上应用于圆片料和圆壳类工件的步进式机械手夹爪分为两种。第一种夹爪的夹头为V形，这是目前市场上绝大多数夹爪所采用的一种结构。因为V形块非常适合用于圆片料和圆壳类工件的夹取工作，V形块式的夹头可以使夹紧牢靠，并且对于圆片料这种规整外形的工件有自动导正的功能。另外V形块式的夹爪加工简单方便，成本较低。这种夹爪的缺点是自动找正效果不理想，特别对于椭圆形的料片，很难靠V形面使工件自动摆正。因为V面和料片接触时，如果料片一周的毛刺较多，粗糙度较低，就会和V形面产生加较大摩擦力，因此不会被完全导正，只能歪着被夹持到下一工位。第二种夹爪为仿形式夹头的夹爪，该类夹爪的夹头外形不再是简单的V形，而是和所夹工件外形一模一样，完全吻合。这样的夹爪能够最大限度的包裹着所夹工件，夹持面大，因此它有很好的夹持性。但该类夹爪的加工要求较高，如果与工件的外形不吻合就起不到效果，且不易找正工件，对片料的上料精度要求较高。
专利文献CN201110301216.8公开锻压工业用多工位步进式机械手，其使用夹爪夹持坯件，但没有公开对坯件的找正措施。
专利文献CN98247370.2公开U形弯管环缝焊变位机，其使用V型压头实现自动对中。专利文献CN200720015940.3公开半导体晶片自动对中机构，其使用仿形式夹头的夹爪。
专利文献CN201020673371.3公开一种卸套筒及卸残卷装置，其中抱夹辊内安装有滚动轴承，使抱夹辊在抱夹过程中可随开卷机转动。显然的是，该专利文献没有提出自动对中的解决方案。
专利文献CN201110342144.1公开圆管工件自动找正夹紧机构，其中，所述夹紧机构用到滚动轴承，但是自动对中功能由锥形帽完成。
专利文献CN201120331626.2公开棒料自动对中装置，其中，滚轮用于棒料的定位。
因此，在步进式机械手技术领域，提出自动化程度更好的自动找正夹持装置依然是值得解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供步进式机械手使用的自动找正夹持装置，该自动找正夹持装置结构简单、动作可靠，可以有效的使椭圆形片料工件自动找正，并将其牢靠夹持住。
本发明的目的通过提出机械手的自动找正夹持装置实现，所述自动找正夹持装置包括夹钳，所述夹钳安装在所述机械手上，用于夹持具有正交对称轴线的工件，所述夹钳具有至少两个夹爪，每个夹爪具有夹头，其特征在于，
所述自动找正夹持装置包括滚动元件，并且所述滚动元件具有滚动表面，其中，所述滚动元件这样布置在所述夹头上：当所述夹钳沿夹紧方向靠近所述工件时，所述滚动表面与所述工件接触，并且，所述工件能够在所述滚动元件的推动下借助于滚动摩擦力进行位置调整并找正位置；当所述工件处于被夹紧状态时，所述滚动元件始终与所述工件保持接触，并且所述工件处于希望的夹紧位置。
由于椭圆片料人工堆料垛时难度大，一堆料垛上椭圆形片料的长短轴不可能完全重合，再加上片料上料机本身的上料精度不是很高，因此等待夹爪夹取的椭圆片料很可能是歪的。当该夹持装置夹取椭圆片料时，在夹头部位的多个轴承会先后与工件接触，先接触的轴承会对片料产生力作用，使片料往正确的位置移动，直到所述多个轴承都能与工件接触，都产生力作用，这时工件就被准确的导正了。若同时使用这样的夹持装置若干组，则效果会大大提高。
附图说明
参照附图，本发明的特征、优点和特性通过下文的具体实施方式的描述得以更好的理解，附图中：
图1：本发明的步进式机械手的自动找正夹持装置示意图。
图2：本发明的自动找正夹持装置的夹爪按图1的线A-A的局部剖视图。
图3：本发明的自动找正夹持装置的夹爪按图1的线B-B的剖视图。
在图中，同一的元件使用同一数字标记，不同的元件使用不同的数据标记，其中：
| 1 | 夹爪 |
| 2 | 滚动轴承 |
| 3 | 探针安装块 |
| 4 | 夹爪安装底板 |
| 5 | 检测开关 |
| 6 | 探针 |
| 7 | 调节块 |
| 8 | 夹头 |
| 9 | 销轴 |
| 10 | 托料板 |
| 11 | 椭圆形片料 |
并且，为便于理解和描述本发明，如图2所示，用箭头F标记夹钳的夹紧方向。
具体实施方式
参照图1，根据本发明的主要实施例，步进式机械手的自动找正夹持装置包括用于夹持工件11的夹钳，所述夹钳安装在所述机械手上，所述夹钳具有至少两个夹爪1，其中在图1中示出两个夹爪1，每个夹爪1具有夹头8。
并且，所述自动找正夹持装置包括滚动元件2，并且所述滚动元件2具有滚动表面，其中，所述滚动元件2这样布置在所述夹头8上：当所述夹钳沿夹紧方向F靠近所述工件11时，所述滚动表面与所述工件11接触，并且，所述工件11能够在所述滚动元件2的推动下借助于滚动摩擦力进行位置调整并找正位置；当所述工件11处于被夹紧状态时，所述滚动元件2始终与所述工件11保持接触，并且所述工件11处于希望的夹紧位置。
由于所述工件11在被夹紧之前，与所述自动找正夹持装置之间是滚动摩擦接触关系，因而，在被夹紧之前，所述工件11的位置容易被调整。这要远比已有技术中的工件与夹持装置之间的滑动摩擦接触关系下进行位置调整要容易得多。
本发明的所述自动找正夹持装置特别适合对具有至少两条正交对称轴线的工件的夹持，更为适合的是对具有曲线光滑的外轮廓的工件的夹持。有利的是，所述工件具有类偶花瓣的形状、椭圆形、圆形等。
在图1的具体实施例中，所述自动找正夹持装置具有两个夹爪1，当然，如需要，例如在图1的椭圆形工件的短轴位置安置第三个夹爪或第四个夹爪。这对具有正交的两对称轴线的工件都是可行的。同地也有利于迅速按正交的对称轴线找正工件的位置。
根据本发明的一有利实施变型，每个所述夹头8具有至少两个所述滚动元件2，所述滚动元件2能够绕销轴8转动。例如图1的具体实施例，两个夹爪1的两个夹头8共有四个滚动元件2，且彼此对称分布。所述夹持装置沿夹紧方向F向机床中心移动。所述工件11被置于托料板10上，随着夹紧动作的继续，首先夹钳的底板会与工件11接触。夹钳的底板贴着工件11的下平面移动，然后夹钳的夹爪1的夹头8的四个滚动元件2与工件11接触，从而夹持住工件11。若此时工件11摆放位置不正，则四个滚动元件2与工件11不可能同时都接触，只有两个或三个滚动元件2与工件11接触，这时滚动元件2会推动工件11移动，且工件11会产生转动。滚动元件2受力后绕销轴9转动，由于工件11与滚动元件2之间产生的摩擦力是滚动摩擦力，所以力很小。工件11会很轻松的转到正确的角度，直到工件11与四个滚动元件2之间完全接触。在夹紧过程中工件11会推动探针6穿过两个探针安装块3往后移动，探针6移动到一定位置会进入到检测开关4的检测距离内，检测开关4指示灯亮，代表机械手夹爪夹紧动作可靠，已夹持住工件。当然，每个夹爪1可以仅具有一个滚动元件2，这样与已有技术相比，仍然具有较好的自动找正技术效果。可以理解的是，如需要，本领域技术人员能够在每个夹爪上安装三个、四个或更多的滚动元件。
优先选地，所述滚动元件2是滚动轴承。滚动轴承是工业标准件，因此成本较合理，而且，滚动轴承的滚动摩擦力较小，非常适合本发明的技术方案。可以理解的是，其它滚动元件例如滚轮、滑轮、滚柱等都可以使用。
如图1所示，所述工件11是椭圆形片料，具有正交的对称轴，曲线平滑的外轮廓。而且，椭圆形片料的长轴和短轴可以是比较接近。
参照图1，所述夹头具有类U形的凹口，在所述类U形的两分支的自由端部处对称地安置有滚动元件2。所述凹口的存在保证滚动元件2首先接触工件11的外周边，并且工件11的外周边不会碰到夹头的其它部位，从而保证发挥滚动摩擦力的位置调节作用的优势。
有利地，所述夹钳具有两个对称布置的所述夹爪1，在所述夹紧过程中，所述两个对称的夹爪1沿所述夹紧方向F同时移动。夹爪1的同时移动有利于快速找正工件11的位置。
根据本发明的另一实施变型，参照图1，所述夹爪1被安装在所述机械手的夹爪安装底板4上，并且，所述夹爪1包括位置调整装置，所述位置调整装置包括长形孔，借助于穿过所述长形孔的螺栓，所述夹爪1按位置可调节的方式被固定在所述夹爪安装底板4上。本发明的自动找正夹持装置因此适用于各种尺寸规格的工件。
如上文提到，所述夹钳具有底板，其中，当所述夹钳沿夹紧方向F靠近所述工件11时，所述底板先于所述滚动元件2接触所述工件11，并且所述底板贴着所述工件11的下平面移动。在关紧过程中，所述底板对工件11形成有效支承，从而保证夹紧的可靠性。
根据本发明的另一优选实施方式，参照图1，所述自动找正夹持装置包括夹紧检测装置，所述夹紧检测装置包括探针6和检测开关5；在所述工件11的夹紧过程中，所述工件11推动所述探针6朝向所述检测开关5移动，并且，当所述探针6被移动到一确定位置时，所述探针6触发所述检测开关4，所述检测开关4发出信号，确认所述工件11被可靠夹紧。所述机械手因而可以进行下一工序的处理。
有利地，所述夹紧检测装置包括复位部件，所述复位部件包括压缩弹簧，在所述自动找正夹持装置松开所述工件11后，所述压缩弹簧推动所述探针6回到其初始位置。所述机械手可以稳定可靠地进行下一轮工件夹持工作。
根据本发明的另一方面，本发明涉及机械手，其特征在于：所述机械手包括自动找正夹持装置，所述自动找正夹持装置包括夹钳，所述夹钳安装在所述机械手上，用于夹持具有正交对称轴线的工件11，优选地，所述工件是椭圆形片料，所述夹钳具有至少两个夹爪1，每个夹爪1具有夹头8。所述自动找正夹持装置包括滚动元件2，并且所述滚动元件2具有滚动表面，其中，所述滚动元件2这样布置在所述夹头8上：当所述夹钳沿夹紧方向F靠近所述工件11时，所述滚动表面与所述工件11接触，并且，所述工件11能够在所述滚动元件2的推动下借助于滚动摩擦力进行位置调整并找正位置；当所述工件11处于被夹紧状态时，所述滚动元件2始终与所述工件11保持接触，并且所述工件11处于希望的夹紧位置。
在下文中，参照图1，根据本发明的具体实施例来阐明本发明的工作原理。
机械手的夹持控制部分驱动机械臂开始进行夹持动作，所述自动找正夹持装置包括夹钳，所述夹钳安装在所述机械臂上，该夹持装置在垂直于机械臂的方向上也就是夹紧方向F向机床中心移动。椭圆形片料被置于托料板10上，随着夹持动作的继续，首先夹钳的底板会与片料接触。夹钳的底部贴着片料的下平面移动，然后夹钳头部的四个滚动轴承2与片料接触，从而夹持住片料。若此时片料摆放位置不正，则四个滚动轴承2与片料不可能同时都接触，只有两个或三个滚动轴承2与片料接触，这时滚动轴承2会推动片料移动，且片料会产生转动。滚动轴承2受力后绕销轴9转动，由于片料与滚动轴承2之间产生的摩擦力是滚动摩擦力，所以力很小。片料会很轻松的转到正确的角度，直到片料与四个滚动轴承2之间完全接触。在夹紧过程中片料会推动探针6穿过两个探针安装块3往后移动，探针6移动到一确定位置会进入到检测开关4的检测距离内，检测开关4指示灯亮，代表机械手的夹爪的夹紧动作可靠，已夹持住工件。
使用所述自动找正夹持装置可以实现通过机械手夹爪自身来自动找正所夹取的片料工件，该工件可以是非规整外形的椭圆形片料。通过采用两对滚动轴承与所夹取工件所接触的四点之间的力作用，使得摆放位置并不准确的片料自动找正，从而能够顺利完成夹持动作。采用该自动找正夹持装置的优势是大大降低了生产线对上料精度的要求，特别是对于一些椭圆形的片料。椭圆形片料不规则，因此堆料垛的难度大，特别是对于长短轴比较接近的椭圆形片料堆料垛难度大，要求高。该夹持装置可以有效减轻人工堆料垛的工作强度，降低对上料机上料精度的要求，从而节约成本。
以上详细描述了本发明的优选的具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的设计构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的设计构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内和/或由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.自动找正夹持装置，所述自动找正夹持装置包括夹钳，所述夹钳安装在所述机械手上，用于夹持具有正交对称轴线的工件（11），优选地，所述工件是椭圆形片料，所述夹钳具有至少两个夹爪（1），每个夹爪（1）具有夹头（8），其特征在于，
所述自动找正夹持装置包括滚动元件（2），并且所述滚动元件（2）具有滚动表面，其中，所述滚动元件（2）这样布置在所述夹头（8）上：当所述夹钳沿夹紧方向（F）靠近所述工件（11）时，所述滚动表面与所述工件（11）接触，并且，所述工件（11）能够在所述滚动元件（2）的推动下借助于滚动摩擦力进行位置调整并找正位置；当所述工件（11）处于被夹紧状态时，所述滚动元件（2）始终与所述工件（11）保持接触，并且所述工件（11）处于希望的夹紧位置。
2.按照权利要求1所述的自动找正夹持装置，其特征在于：每个所述夹头（8）具有至少两个所述滚动元件（2），所述滚动元件（2）能够绕销轴（9）转动。
3.按照权利要求1所述的自动找正夹持装置，其特征在于：所述滚动元件（2）是滚动轴承。
4.按照权利要求2所述的自动找正夹持装置，其特征在于：所述夹头具有类U形的凹口，在所述类U形的两分支的自由端部处对称地安置有所述滚动元件。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的自动找正夹持装置，其特征在于：所述夹钳具有两个对称布置的所述夹爪（1），在所述夹紧过程中，所述两个对称的夹爪（1）沿所述夹紧方向（F）同时移动。
6.按照权利要求1至4中任一项所述的自动找正夹持装置，其特征在于：所述夹爪（1）被安装在所述机械手的夹爪安装底板（4）上，并且，所述夹爪（1）包括位置调整装置，所述位置调整装置包括长形孔，借助于穿过所述长形孔的螺栓，所述夹爪（1）按位置可调节的方式被固定在所述夹爪安装底板（4）上。
7.按照权利要求1至4中任一项所述的自动找正夹持装置，其特征在于：所述夹钳具有底板，其中，当所述夹钳沿夹紧方向（F）靠近所述工件（11）时，所述底板先于所述滚动元件（2）接触所述工件（11），并且所述底板贴着所述工件（11）的下平面移动。
8.按照权利要求1至4中任一项所述的自动找正夹持装置，其特征在于：所述自动找正夹持装置包括夹紧检测装置，所述夹紧检测装置包括探针（6）和检测开关（5）；在所述工件（11）的夹紧过程中，所述工件（11）推动所述探针（6）朝向所述检测开关（5）移动，并且，当所述探针（6）被移动到一确定位置时，所述探针（6）触发所述检测开关（4），所述检测开关（4）发出信号，确认所述工件（11）被可靠夹紧。
9.按照权利要求8所述的自动找正夹持装置，其特征在于：所述夹紧检测装置包括复位部件，所述复位部件包括压缩弹簧，在所述自动找正夹持装置松开所述工件（11）后，所述压缩弹簧推动所述探针（6）回到其初始位置。
10.机械手，其特征在于：所述机械手包括按照权利要求1至9中任一项所述的自动找正夹持装置。
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