CN104044888A - 一种自动双夹爪以及一种双工位自动上料机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动双夹爪，其中包括动力装置、定夹爪连接装置、动夹爪连接装置、第一定夹爪、第二定夹爪、第一动夹爪、第二动夹爪以及动力连接块。所述动力装置带动第一动夹爪和第二动夹爪分别与第一定夹爪和第二定夹爪配合，抓取工装。本发明的自动双夹爪仅用一套动力装置驱动了两组夹爪。另一方面，本发明还提供了一种双工位自动上料机构，其中包括工作台、工装双流道、X轴工作板、Y轴滑轨、工作手、加工机固定架、夹爪固定板以及上述的两套自动双夹爪。所述双工位自动上料机构能够同时抓取两个未加工工装和两个已加工工装，同时完成上料和下料。并利用搬运工装的运动部件对工装进行加工。本发明节省了空间，显著提高了运动部件的利用率，相对的简化了结构的复杂度，并且减少了工作人员的劳动量，提高了生产效率和产品质量。

Description

一种自动双夹爪以及一种双工位自动上料机构

技术领域

本发明属于半导体及精密材料自动加工的技术领域，具体地，涉及一种自动双夹爪，以及一种包括所述自动双夹爪的能够同时自动取料上料多个工装、并完成加工的自动上料机构。

背景技术

目前，在半导体加工以及精密材料加工领域，常常使用三轴机械手对大量工装进行加工。常见的三轴机械手如图1所述，包括工作台4、X轴工作板3、Y轴滑轨2以及工作手1。工作手1能够沿竖直的Z轴上下移动，也可以沿Y轴滑轨2左右移动，X轴工作板3可以沿X轴前后移动。在工业生产以及试验加工时，通常在工作手1上安装有一个特定的加工机，工作人员需要将工装放置在X轴工作板3上，之后启动机械手。根据编辑的指令，工作手1会将加工机与X轴工作板3上的工装定位，并对工装上的多个加工点进行加工。加工完成后，工作人员需将工装从X轴工作板3上取下，放到流水线或者试验台，等待下一步处理。有时，为了节省人力，会在三轴机械手旁边安放自动上下料搬运手。

但是，由于外加的上下料搬运手结构复杂，成本高，且占用了较大空间，这种自动上下料并没有被广泛采用。常见的三轴机械手加工生产线，仍然是由人工将工装放置在X轴工作板3上，加工完成后再由人工取下。而人工取放工装不仅动作频繁、劳动强度很大，生产效率低，而且人工取放容易造成工装上料位置不准确，造成产品质量下降。

所以，需要提供一种能够自动取放料、自动加工的装置，而且装置的结构应尽量简洁，利用已有的活动部件完成自动取放料的功能。另外，利用已有的活动部件，在保证加工质量的前提下，应尽量提高生产效率、同时加工多个工装。

发明内容

本发明为解决上述问题，提出一种能够同时抓取两个工装的自动双夹爪，提高生产效率。所述自动双夹爪包括：动力装置61，所述动力装置包括动力机611和传动杆612；安装在所述动力机612底部的定夹爪连接装置62；间隔固定在所述定夹爪连接装置62底部的第一定夹爪621和第二定夹爪622；设置在所述定夹爪连接装置62下方的动夹爪连接装置63，所述动夹爪连接装置63延伸至所述第一定夹爪621和第二定夹爪622之间；间隔固定在所述动夹爪连接装置63底部的第一动夹爪631和第二动夹爪632，所述第二动夹爪632位于第一定夹爪621和第二定夹爪622之间；连接所述传动杆612与动夹爪连接装置63的动力连接块64。

所述传动杆612通过动力连接块64驱动动夹爪连接装置63，使第一动夹爪631与第一定夹爪621配合以及第二动夹爪632与第二定夹爪622配合，同时抓取两个工装。

所述第二动夹爪632与第二定夹爪622之间的最大距离以及第一动夹爪631与第一定夹爪622之间的最大距离大于工装的宽度。

所述第一动夹爪631和第二动夹爪632之间的距离与第一定夹爪621和第二定夹爪622之间的距离相同。

所述第一定夹爪621、第二定夹爪622以及第一动夹爪631、第二动夹爪632上具有用于固定工装的镶嵌销65。

所述第一定夹爪621上具有通过轴承杆安装的、用于支撑所述动夹爪连接装置63的轴承623。

所述定夹爪连接装置62为定夹爪连接板，所述动夹爪连接装置63为动夹爪连接板。

所述动力装置61为气缸，所述动力机611为缸体，传动杆612为缸杆。

另一方面，本发明还提供了一种双工位自动上料机构，这种机构能够自动上料下料，并同时完成加工工作。

所述双工位自动上料机构包括：工作台4；安装在所述工作台4上的工装双流道5和X轴工作板3；Y轴滑轨2；用于上下移动并且沿Y轴滑轨2滑动的工作手1；安装在所述工作手1的前壁上的加工机固定架8；本发明上述的自动双夹爪；安装在所述工作手1底部的夹爪固定板7；沿Y轴滑轨方向平行安装在夹爪固定板7底部的第一自动双夹爪16和第二自动双夹爪26。

所述工作手1底部具有工作头11，所述夹爪固定板7安装在工作头11底部。

所述双工位自动上料机构包括安装在所述工作手1的前壁上的、用于固定两个加工机的加工机固定架8。

所述加工机固定架8上包括与所述工作手1的前壁固定连接的固定板81和位于固定板上的微调装置82。

所述微调装置82包括：安装在固定板81上的导轨821；沿导轨821滑动的滑动板822；安装在滑动板822侧面的调节螺丝固定块823；与调节螺丝固定块823螺纹连接且底部接触固定板81侧面、用于调整所述固定板81与所述滑动板822相对位置的微调螺丝824，所述微调螺丝824与导轨821平行；用于恢复滑动板822与所述固定板81之间相对位移的回位弹簧825，所述回位弹簧825一端连接于所述滑动板822，另一端连接于所述固定板81；安装在所述滑动板822上、用于固定加工机的加工机固定块826。

所述微调装置82的导轨821与Y轴滑轨2平行。

所述微调装置82的导轨821与Y轴滑轨2垂直。

所述加工机固定架8中包括两个微调装置，第一微调装置182的导轨与Y轴滑轨平行，第二微调装置282的导轨与Y轴滑轨垂直。

所述调节螺丝固定块823上安装有用于锁紧微调螺丝824位置的锁紧螺丝827。

本发明提供的双工位自动上料机构能够同时抓取两个未加工工装和两个已加工工装，同时进行未加工工装的上料和已加工工装的下料。并且，本发明机构巧妙的利用了搬运工装的运动部件，在其上安装加工机，并对工装进行加工。本发明节省了空间，显著提高了运动部件的利用率，相对的简化了结构的复杂度，并且减少了工作人员的劳动量，提高了生产效率和产品质量。

附图说明

本发明上述技术方面的优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解。其中：

图1为现有技术中的三轴机械手结构示意图；

图2为本发明第一实施例中提出的自动双夹爪结构示意图；

图3为本发明第二实施例中提出的双工位自动上料机构示意图；

图4为本发明第二实施例提出的双工位自动上料机构的动作示意图；

图5为本发明第二实施例提出的双工位自动上料机构的动作示意图；

图6为本发明第二实施例提出的双工位自动上料机构的动作示意图；

图7为本发明第二实施例提出的加工机固定架及微调装置结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的组件或具有相同或类似功能的组件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

第一实施例

如图2所示，本发明提供一种自动双夹爪6，所述自动双夹爪6包括动力装置61、定夹爪连接装置62、动夹爪连接装置63、动力连接块64以及定夹爪和动夹爪。

所述动力装置61包括动力机611和传动杆612，所述定夹爪连接装置62安装在动力机611的底部。定夹爪连接装置62的底部安装有第一定夹爪621和第二定夹爪622，所述第一定夹爪621与第二定夹爪622之间间隔一段距离。

定夹爪连接装置62下方设置有动夹爪连接装置63，所述动夹爪连接装置63可以与所述传动杆612平行，其底部安装了具有一定间隔的第一动夹爪631和第二动夹爪632。所述第二动夹爪632安装在位于第一定夹爪621与第二定夹爪622之间的动夹爪连接装置63上。为了保证第二动夹爪632安装在上述位置，所述动夹爪连接装置63应延伸至第一定夹爪621和第二定夹爪622之间的位置。动力连接块64将传动杆612与动夹爪连接装置62固定连接在一起。

所述动力装置61通过传动杆612向外传递动力，传动杆612通过动力连接块64带动动夹爪连接装置63运动。由于第二动夹爪632位于第一定夹爪621和第二定夹爪622之间，所以，第一动夹爪631能够与第一定夹爪621配合抓取工装，第二动夹爪632能够与第二定夹爪622配合抓取工装。即，在一套动力装置61的驱动下，自动双夹爪6就能够同时抓取两个工装。所述定夹爪连接装置62可以是定夹爪连接板，所述动夹爪连接装置63也可以是动夹爪连接板。

在已经确定了所要抓取的工装的宽度时，应调整两个定夹爪之间的距离。第一定夹爪621与第二定夹爪622之间的距离应确保传动杆612伸出时，即自动双夹爪6张开时，第二动夹爪632与第二定夹爪622之间的距离大于工装的宽度。即，第二动夹爪632与第二定夹爪622之间的最大距离以及第一动夹爪631与第一定夹爪621之间的距离大于工装宽度。

另外，如果两个第一夹爪配合所要抓取的工装与两个第二夹爪配合抓取的工装规格是相同的，那么，所述第一动夹爪631和第二动夹爪632之间的距离应与第一定夹爪621和第二动夹爪622之间的距离相同。

特别的，为了保证自动双夹爪能够准确稳定的抓取工装，所述第一动夹爪631、第二动夹爪632、第一定夹爪621以及第二定夹爪622上可以具有用于固定工装的镶嵌销65。而工装的两侧具有凹槽，能够与夹爪上的镶嵌销65配合。

特别的，所述第一定夹爪621上可以用轴承杆安装轴承623。由于动夹爪连接装置63仅由动力连接块64连接，结构类似于悬臂梁。而动夹爪抓取工装时需要与定夹爪精确配合，并承受工装的重力。所以，在第一定夹爪621上可以安装用于支撑动夹爪连接装置63的轴承，能够提高夹爪抓取工装的可靠性。当动夹爪连接装置63穿过第一定夹爪621时，轴承可以安装在第一定夹爪621中间的开口上。当动夹爪连接装置63绕过第一定夹爪621时，轴承可以安装在第一定夹爪621的侧面。

所述动力装置61可以选择能够提供平稳动力的机构，例如气缸或液压缸。相应的，动力机611为缸体，传动杆612为缸杆。

以上，是本发明第一实施例中提供的自动双夹爪。这种双夹爪能够同时抓取两个工装，有效提高了抓取工装的效率。而且，本发明的自动双夹爪仅具有一套动力装置，在提高抓取效率的同时节省了资源，相对降低了结构的复杂性。在精度要求允许的范围内，本领域技术人员还可以将本发明所述的自动双夹爪扩展为自动三夹爪甚至自动多夹爪。定夹爪连接装置和动夹爪连接装置上分别间隔固定有n个定夹爪和动夹爪，动夹爪连接装置一直延伸到第n-1和第n个定夹爪之间。其中部分或者全部定夹爪上可以安装用于支撑动夹爪连接装置的轴承。动夹爪连接装置上的第n个动夹爪与定夹爪连接装置上的第n个定夹爪配合完成抓取。第n-1个定夹爪与第n个定夹爪之间的距离应保证夹爪打开时第n个动夹爪与第n个定夹爪之间的距离大于工装的宽度。本领域技术人员可以在本实施例的基础上对夹爪数量进行变换。

第二实施例

本发明还提供了一种包括第一实施例的自动双夹爪的双工位自动上料机构。所述自动上料机构通过一套活动部件，能够完成自动上料、自动下料以及加工的全部工作，节省了空间，提高了设备的利用率。不需要像现有技术中在用于加工的三轴机械手旁边另外加设搬运设备。为了方便对本实施例的结构进行说明，以下描述引入一空间直角坐标系，包括竖直的Z轴，与Z轴垂直的Y轴，以及垂直于Z轴和Y轴的X轴。

如图3所示，所述双工位自动上料机构包括工作手1、与Y轴平行的Y轴滑轨2、X轴工作板3、工作台4、工装双流道5、第一自动双夹爪16、第二自动双夹爪26、夹爪固定板7以及加工机固定架8。

所述工作手1自身能够沿Z轴方向上下运动，也可以在Y轴滑轨上沿Y轴方向左右运动。所述工作台4上安装有X轴工作板3，所述X轴工作板3能够沿X轴方向前后运动。所述工作台4上还安装有工装双流道5，工装双流道5与X轴工作板3应沿着Y轴滑轨的方向分布在工作台4上。所述加工机固定架8安装在所述工作手1的前壁上，所述夹爪固定板7安装在工作手1的底部。

在所述夹爪固定板7的底部，沿着与Y轴滑轨2平行的方向，安装两个第一实施例中提供的自动双夹爪，由左至右分别为第一自动双夹爪16和第二自动双夹爪26。

加工机固定架8上可以安装不同的加工机，例如点胶针筒、焊接机等装置，用于完成不同的加工工艺。

下面对本发明第二实施例的工作原理进行说明。

首先，如图4所示，工作手停留在取料位，此时，安装在工作手1上的第一自动双夹爪16位于工装双流道的上方，而第二自动双夹爪26位于X轴工作板3的上方。此时X轴工作板3停留的位置为搬运位。工作人员将工装放在工装双流道5上，推入工装双流道的尾端。工装双流道的每个流道中都可以放入多个工装，X轴工作板3上可以还放有之前已加工的工装。

之后，工作人员启动所述双工位自动上料机构，机构进入工作状态，按照事先编辑的指令运作。计算机控制第一自动双夹爪16在工装双流道的尾端抓取两个工装，同时，第二自动双夹爪26从X轴工作板3上抓取两个已加工工装，即，工作手1上的两个自动双夹爪同时抓取了四个工装。

如图5所示，工作手1带动第一自动双夹爪16和第二自动双夹爪26沿X轴和Y轴组成的平面移动到放料位。此时，位于放料位，所述第一自动双夹爪16位于X轴工作板3的上方，而第二自动双夹爪26位于X轴工作板右侧的位置上方。

接下来，如图6所示，第一自动双夹爪16将两个未加工工装放置在X轴工作板3上，第二自动双夹爪26可以将两个已加工工装放置在传送带等装置上。所述X轴工作板3沿着X轴运动，将两个工装从搬运位移动到加工位。此时，位于加工位，两个工装位于安装在加工机固定架8的加工机的下方，工作手1带动安装在其上的加工机对工装进行加工。

加工完成后，工作手返回到取料位，X轴工作板也带动已加工工装返回搬运位。此时，第一自动双夹爪再次位于工装双流道的上方，而第二自动双夹爪也再次位于X轴工作板的上方。由于两个自动双夹爪以及工作机都是安装在工作手上的，所以在整个运动过程中，自动双夹爪与工作机是同步运动的。

最后，工作人员只需将工装双流道中的工装推入流道尾端，填补之前的空缺，自动上料机构就会继续工作。第一自动双夹爪再次抓取工装时，第二双夹爪也会抓取X轴工作板的上已加工工装。如此，本实施例提供的双工位自动上料机构能够反复进行从流道中取料、移走已加工工装、放置未加工工装在X轴工作板上加工的步骤。

特别的，在工作手处在放料位时第二双夹爪下方的位置上，可以设置传送带等装置。当工作手移动到放料位时，第二双夹爪可以将已加工工装放在传送带上，输送到生产线。

本实施例的双工位自动上料机构大大降低了工作人员的劳动强度，也避免了由于人工因素造成的质量问题。工作人员只需要将工装推入工装双流道的尾端，机构就能够自动上料加工并输送至随后的处理环节。另一方面，本实施例仅使用现有的一组机械手，同时完成了上下料和加工的工作，提高了机械手的利用效率，相对的节省了空间、简化了结构。在工艺精度允许的情况下，本实施例的自动上料机构还可以使用具有更多夹爪的自动夹爪，从而进一步提高生产效率。

本实施例的机构还至少包括以下的变化形式，可以进一步提高生产效率和加工精度。

如图3所示，所述工作手1的底部具有工作头11，工作头11可以用于调整自动双夹爪与工作手之间的相对位置，也可在其中设置控制线、电缆等辅助设备。所述夹爪固定板7安装在所述工作头11的底部。

安装在工作手1前壁上的加工机固定架8可以固定两个或多个加工机。如图7所示，所述加工机固定架8上还可以包括固定在所述工作手1的前壁上的固定板81，以及安装在固定板81上的微调装置82。所述微调装置82包括导轨821、滑动板822、调节螺丝固定块823、微调螺丝824、回位弹簧825以及加工机固定块826。

所述导轨821固定在固定板81上，所述滑动板822能够在导轨821上滑动。滑动板822的侧面安装有调节螺丝固定块823，调节螺丝固定块823上螺纹连接一个微调螺丝824。所述微调螺丝824平行于导轨821安装，并穿过调节螺丝固定块823，底部与固定板81的侧面相接处。由于底部顶住固定板81的侧面，所以当转动微调螺丝824时，会使滑动板822与固定板81之间产生位移、沿导轨821滑动。所述回位弹簧825的一端连接在固定板81上，另一端连接在滑动板822，用于恢复固定板81与滑动板822之间产生的相对位移。所述滑动板822上还可以安装有加工机固定块826，用于将加工机固定在滑动板822上。所述微调装置82的导轨821可以平行于Y轴，也可以垂直于Y轴，微调装置能够对其上的加工机的位置进行细微的调整。

特别的，当加工机固定架8安装了两个加工机时，可以在将加工机都固定在微调装置82上，两个微调装置的导轨相互垂直的安装在固定板81上。如图3所示，第一微调装置182的导轨平行于Y轴滑轨，第二微调装置282的导轨垂直于Y轴滑轨。这样，两个加工机可以根据工作需要，调整为任意的排列姿态。本领域技术人员可以根据加工需要，选择是否将工作机安装在微调装置上以及微调装置导轨安装的方向。

另外，如图7所示，在所述调节螺丝固定块823上可以安装锁紧螺丝827。当微调螺丝824调整好滑动板822与固定板81之间的相对位移后，锁紧螺丝827可以将微调螺丝824锁紧，从而防止滑动板822与固定板81之间的相对位置发生改变。

本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例，本领域技术人员可以根据工作需要，对自动双夹爪的夹爪数量、双工位自动上料机构的加工机数量以及工位数量等特征进行修改和变换。对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明所附权利要求旨在将这些变型、替换等结构包含在其保护范围内。

Claims (10)

1.一种自动双夹爪，其特征在于，包括：

动力装置(61)，包括动力机(611)和传动杆(612)；

安装在所述动力机(612)底部的定夹爪连接装置(62)；

间隔固定在所述定夹爪连接装置(62)底部的第一定夹爪(621)和第二定夹爪(622)；

设置在所述定夹爪连接装置(62)下方的动夹爪连接装置(63)，所述动夹爪连接装置(63)延伸至所述第一定夹爪(621)和第二定夹爪(622)之间；

间隔固定在所述动夹爪连接装置(63)底部的第一动夹爪(631)和第二动夹爪(632)，所述第二动夹爪(632)位于第一定夹爪(621)和第二定夹爪(622)之间；

连接所述传动杆(612)与动夹爪连接装置(63)的动力连接块(64)；

所述传动杆(612)通过动力连接块(64)驱动动夹爪连接装置(63)，使第一动夹爪(631)与第一定夹爪(621)配合以及第二动夹爪(632)与第二定夹爪(622)配合，同时抓取两个工装。

2.根据权利要求1所述的自动双夹爪，其特征在于，所述第二动夹爪(632)与第二定夹爪(622)之间的最大距离以及第一动夹爪(631)与第一定夹爪(622)之间的最大距离大于工装的宽度。

3.根据权利要求1所述的自动双夹爪，其特征在于，所述第一动夹爪(631)和第二动夹爪(632)之间的距离与第一定夹爪(621)和第二定夹爪(622)之间的距离相同。

4.根据权利要求1所述的自动双夹爪，其特征在于，所述第一定夹爪(621)、第二定夹爪(622)以及第一动夹爪(631)、第二动夹爪(632)上具有用于固定工装的镶嵌销(65)。

5.根据权利要求1所述的自动双夹爪，其特征在于，所述第一定夹爪(621)上具有通过轴承杆安装的、用于支撑所述动夹爪连接装置(63)的轴承(623)。

6.根据权利要求1所述的自动双夹爪，其特征在于，所述定夹爪连接装置(62)为定夹爪连接板，所述动夹爪连接装置(63)为动夹爪连接板。

7.一种双工位自动上料机构，其特征在于，包括：

工作台(4)；

安装在所述工作台(4)上的工装双流道(5)和X轴工作板(3)；

Y轴滑轨(2)；

用于上下移动并且沿Y轴滑轨(2)滑动的工作手(1)；

安装在所述工作手(1)的前壁上的加工机固定架(8)；

安装在所述工作手(1)底部的夹爪固定板(7)；

沿Y轴滑轨方向平行安装在夹爪固定板(7)底部的如权利要求1-6任意之一所述的第一自动双夹爪(16)和第二自动双夹爪(26)。

8.根据权利要求7所述的双工位自动上料机机构，其特征在于，所述工作手(1)底部具有工作头(11)，所述夹爪固定板(7)安装在工作头(11)底部。

9.根据权利要求7所述的双工位自动上料机构，其特征在于，包括安装在所述工作手(1)的前壁上的、用于固定两个加工机的加工机固定架(8)。

10.根据权利要求9所述的双工位自动上料机构，其特征在于，所述加工机固定架(8)上包括与所述工作手(1)的前壁固定连接的固定板(81)和位于固定板上的微调装置(82)，所述微调装置(82)包括：

安装在固定板(81)上的导轨(821)；

沿导轨(821)滑动的滑动板(822)；

安装在滑动板(822)侧面的调节螺丝固定块(823)；

与调节螺丝固定块(823)螺纹连接且底部接触固定板(81)侧面、用于调整所述固定板(81)与所述滑动板(822)相对位置的微调螺丝(824)，所述微调螺丝(824)与导轨(821)平行；

用于恢复滑动板(822)与所述固定板(81)之间相对位移的回位弹簧(825)，所述回位弹簧(825)一端连接于所述滑动板(822)，另一端连接于所述固定板(81)；

安装在所述滑动板(822)上、用于固定加工机的加工机固定块(826)。