CN107433314A - 把持机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种把持机构，在工件被平坦面和V形槽在三点处支撑时，即使改变工件的外径，该把持机构也能够很好地防止工件的错位。另外，本发明提供一种运送设备的把持机构，该运送设备的把持机构能够稳定地检测把持爪对工件的夹持错误。

Description

把持机构
技术领域
本发明涉及把持机构，并且具体地涉及用于在三点处把持工件的把持机构。本发明还涉及运送设备的把持机构，并且尤其涉及能够检测工件的夹持错误的把持机构。
背景技术
在设置在多级锻压机(其中，沿水平方向并排设置有具有凹模和凸模(冲头)的多个锻造部分)中的运送设备中，通过使用位于每个锻造部分中的把持爪来把持外周具有圆形形状的工件，并且工件被传送至下一锻造部分。
将各种形状用作用于把持外周具有圆形形状的工件的把持爪的形状。
图6A示出了一对把持爪的把持面形成为弧形形状的实例。根据实例，当工件的外形与形成在每个把持面中的弧形形状一致时，可以预期放心的把持作用。然而，当改变工件的外径时，不得不更换把持爪。在这种情况下，由于把持爪的更换以及更换之后的调节而不得不暂停设备，因此导致设备运转率的降低。
图6B示出了这样的实例：在竖直布置的臂中的每一个的前端设置两个把持爪，使得工件可以在四点处被把持。对于在四点处支撑工件的把持爪，下把持爪以固定方式被定位而仅上把持爪可以移动。当改变工件的外径时，也改变了工件的中心位置。因此，需要更换把持爪或调节把持爪的位置，这导致了与图6A的情况相同的问题。
图6C示出了这样的实例：对于布置为在工件的水平方向上的两侧上彼此对置的一对把持爪的把持表面，一个把持表面形成为平坦面并且另一个把持表面形成为V形槽，使得工件可以在三点处被把持。根据把持爪在三点处支撑工件的实例，当改变要把持的工件的直径时也会出现工件的中心位置移位(在下文中也被称作“错位”)的问题。将参考图7A至图7C对该问题进行描述。
假设图7A所示的大直径工件W1被把持面形成为平坦面的把持爪110以及把持面形成为V形槽的把持爪112把持，并且在这种情况下工件W1具有工件中心O1。
在这之后，把持爪110和112分别沿靠近(闭合)方向移动一个相同的量，从而把持图7B所示的小直径工件W2。假设在该情况下工件W2具有工件中心O2。如图7B所示，工件中心O1和O2之间出现位置移位(错位)δ。
把持工件所存在的错位δ导致工件的传送位置精度降低。因此，降低了要制造的制品的加工精度。
顺便提及，在例如以下专利文献1和专利文献2中已披露了用于把持圆形工件的把持爪的形状。
以下专利文献1披露了这样的关于“机械手”的发明：使用于把持工件的每个把持爪的前端部可以沿把持爪的纵向膨胀和收缩，从而当改变工件的外径时把持爪的前端部可以根据工件的外径的改变而膨胀和收缩。
然而，根据把持爪在四点处支撑工件的专利文献1，没有关于把持爪在三点处支撑工件的前述实例的问题的建议。另外，把持爪的打开/靠近机构与本发明不同。
以下专利文献2披露了这样的关于“工件传送设备”的发明：通过平坦面和V形槽使工件可以在三点处被支撑。
然而，在专利文献2中，没有关于工件在三点处被支撑的前述实例的问题(即，当改变工件的外径时发生错位的问题)的建议。另外，没有关于用于打开/靠近把持爪的机构的具体建议。
在设置在多级锻压机(其中，沿水平方向并排设置有具有凹模和凸模的多个锻造部分)中的运送设备中，当工件被一对把持爪把持时可能产生所谓的夹持错误。夹持错误包括例如工件坠落的故障或工件被把持在比正常状态更加倾斜的状态的故障。
这种夹持错误使得难以形成预定形状的制品。另外，夹持错误可能干扰设备从而导致设备故障。因此，一旦发生夹持错误就需要立即对夹持错误进行检测。
作为用于检测夹持工件的错误的具体方法，以下专利文献3披露了这样的实例：将电压施加于一对把持爪，使得当工件不在把持爪之间时(即，当存在夹持错误时)，可以基于出现在检测电路中的电压变化电检测出夹持错误。
在专利文献3所披露的实例中，可以检测工件的有无，但存在这样的问题：不能检测出在工件被倾斜地把持的状态下的夹持错误。
另一方面，以下专利文献4披露了这样的实例：当把持工件的三个把持爪(指)被操作为打开/靠近时，将检测板附接到沿竖直方向移动的操作杆的中间部分上，并且通过涡流型传感器对检测板的移动量进行检测，使得可以将由传感器所获得的波形数据视作等同于把持爪的打开量，并且可以基于波形数据检测异常。
然而，根据专利文献4所披露的实例，将传感器附接在要被锻造的工件的附近。通常在约1200℃至1000℃的高温下加工工件。设置在工件附近的传感器受氧化皮飞散或热的影响，使得传感器不能稳定地检测把持爪的打开程度。
另外，操作杆的附接有检测板的一端竖直地移动，同时操作杆的另一端沿圆周移动。因此，在把持爪的打开/靠近运动期间，检测板的运动复杂。因此，能被操作杆检测到的位置的范围被限制在较窄的范围。
专利文献1：日本专利No.5544946
专利文献2：JP-A-2013-43228
专利文献3：JP-A-2000-94070
专利文献4：JP-A-2013-78791
发明内容
在工件在三点处被支撑的实例中，由于以下原因而产生了前述错位。
在如图7A所示把持爪把持具有大直径的工件W1的状态下，在工件W1两侧上的把持爪分别沿靠近方向移动一个相同的量，以便把持具有小直径并且具有与工件W1相同的中心位置O1的工件W2。在这种情况下，如图7C所示，仅具有平坦面的把持爪110首先抵靠在工件W2上。在此时，在工件W2与具有V形槽的把持爪112之间留有间隙。当在两侧上的把持爪110和112在该状态下沿靠近方向进一步移动时，工件W2被具有平坦面的把持爪110如图所示地向右侧移动。最终，如图7B所示，工件W2被两个把持爪110和112把持，并且工件W2的工件中心在不同于图7A的位置O2处。
由此还可以理解的是，当改变工件的直径时产生错位。即，由于把持爪各自抵靠在工件上的水平方向上的位置是非对称的，因此两个把持爪为了抵靠在工件上而需移动的移动量彼此不同。因此，在不改变工件的中心位置的情况下，具有V形槽的把持爪112的移动量不足以把持工件。
考虑到前述情况而开发出本发明。本发明的目的在于提供用于把持工件的机构，使得在工件被平坦面和V形槽在三点处支撑时即使改变工件的外径也能够很好地防止工件的错位。
另外，考虑到前述状况而开发的本发明的另一目的在于提供这样的运送设备的把持机构：其能够稳定地检测把持爪对工件的夹持错误。
即，本发明涉及以下构造(1)至(5)。
(1)一种把持机构，其包括：
一对把持爪，其布置为沿水平方向在工件的两侧上彼此对置，把持爪中的一个的把持面形成为平坦面，另一把持爪的把持面形成为V形槽；
驱动单元，其使输出轴进行前进和后退移动；以及
连杆机构，其将所述输出轴的前进/后退移动转换为沿所述水平方向的打开/靠近运动，并且将所述打开/靠近运动传递到所述一对把持爪，
其中，当使所述一对把持爪沿所述水平方向打开/靠近时，具有所述V形槽的把持爪比具有所述平坦面的把持爪移动得更多。
(2)根据(1)所述的把持机构，其中，所述连杆机构包括：
(a)驱动连杆，其连接至所述输出轴以与所述输出轴一起进行前进/后退移动；
(b)打开/靠近运动生成单元，其包括一对倾斜连杆、连接销和滑动销，所述一对倾斜连杆被分开以沿彼此相反的方向延伸，所述倾斜连杆的一端通过所述连接销以可旋转方式彼此连接，所述倾斜连杆通过所述连接销以可旋转方式连接至所述驱动连杆，所述滑动销分别设置在所述倾斜连杆的另一端处，使得所述滑动销沿形成在基体中并沿所述水平方向延伸的引导槽移动；以及
(c)一对输出连杆，其连接至所述打开/靠近运动生成单元的所述滑动销以及所述把持爪，从而使所述把持爪根据所述滑动销的位置而沿所述水平方向移动，并且
当使所述把持爪沿靠近方向移动时，所述打开/靠近运动生成单元的连接销沿朝向具有所述平坦面的把持爪倾斜的倾斜方向而不是沿垂直于所述水平方向的竖直方向移动。
(3)根据(2)所述的把持机构，其中，用于引导所述打开/靠近运动生成单元的所述连接销的移动的引导槽形成在所述基体中，并且所述引导槽设置为沿所述倾斜方向倾斜。
(4)根据(2)或(3)所述的把持机构，其中，沿所述驱动连杆在所述竖直方向上设置多个所述打开/靠近运动生成单元。
(5)根据(1)至(4)中任一项所述的把持机构，还包括：
位置检测单元，其设置在所述输出轴的相对于所述把持爪的相反端部(所述输出轴的与所述把持爪相反的端部)中从而检测所述输出轴的位置，所述位置检测单元包括由检测杆和配合在所述检测杆上的套管构成的检测部分，使得所述检测杆或所述套管与所述输出轴一起移动；以及
异常检测单元，其基于所述位置检测单元的输出而检测所述把持爪对工件的夹持错误。
在如之前描述的工件被平坦面和V形槽在三点处支撑的情况下，在具有大外径的工件和具有小外径的工件之间产生错位。这是因为当工件的直径变化时两个把持爪为抵靠在工件上所必须移动的量彼此不同，使得不能确保具有V形槽的把持爪的足够移动量。
因此，为了在即使当改变工件的直径时也不改变工件的中心位置的情况下把持工件，在移动一对把持爪时，必须使具有V形槽的把持爪的移动量大于具有平坦面的把持爪的移动量。
根据基于该发现的本发明，使用用于将驱动单元的输出轴的前进/后退运动转换为沿水平方向的打开/靠近运动的连杆机构，使得在沿打开/靠近方向移动一对把持爪时具有V形槽的把持爪可以比具有平坦面的把持爪移动得更多。
以这种方式，当移动一对把持爪时，增加了具有V形槽的把持爪的移动量，使得可以有效地防止工件由于具有V形槽的把持爪的移动量少而产生的错位。
具有V形槽的把持爪应当比具有平坦面的把持爪多移动的具体量取决于抵靠在工件上的V形槽的每个斜面的角度。当图7A所示的形成在把持爪112中的V形槽的斜面与沿水平方向的假想线的角度θ为例如60°时，如果使具有V形槽的把持爪112的移动量为具有平坦面的把持爪110的移动量的1.15倍，则可以有效地防止工件的错位。
以这种方式，根据本发明，当改变工件的外径时可以省去把持爪的更换和调节作业，从而可以提高目标设备的设备运转率。
根据前述构造(2)，用于使输出轴的前进/后退运动转换为沿水平方向的打开/靠近运动的连杆机构构造为包括打开/靠近运动生成单元，打开/靠近运动生成单元包括一对倾斜连杆、连接销和滑动销。倾斜连杆被分开以沿彼此相反的方向延伸。倾斜连杆的一端通过连接销以可旋转方式彼此连接，同时倾斜连杆通过连接销以可旋转方式连接至驱动连杆。滑动销分别设置在倾斜连杆的另一端处，使得滑动销可以沿形成在基体中并沿水平方向延伸的引导槽移动。当使所述把持爪沿靠近方向移动时，所述打开/靠近运动生成单元的连接销沿朝向具有所述平坦面的把持爪倾斜的倾斜方向而不是沿垂直于所述水平方向的竖直方向移动。
由于该构造，当沿靠近方向移动把持爪时，打开/靠近运动生成单元作为整体随打开/靠近运动生成单元的连接销朝向具有平坦面的把持爪移动。因此，根据打开/靠近生成单元的移动量，具有V形槽的把持爪可以比具有平坦面的把持爪移动得更多。
顺便提及，为了防止错位，连接销应当移动的倾斜角度取决于构成打开/靠近运动生成单元的倾斜连杆的长度，或者把持爪中的V形槽的每个斜面的角度。因此，可以根据需要适当地使用最佳倾斜角度。
根据本发明，用于引导连接销的移动的引导槽可以形成在基体中，并且引导槽可以设置为沿所述倾斜方向(前述构造(3))倾斜。
利用该构造，可以容易地限定连接销在倾斜方向上移动的轨迹。
另外，当必须改变具有V形槽的把持爪的移动量时，可以改变引导槽的倾斜角度。因此，可以容易地调节连接销的轨迹。
另外，根据本发明，沿所述驱动连杆(前述构造(4))在所述竖直方向上可以设置多个所述打开/靠近运动生成单元。
利用该构造，用于根据滑动销的位置使把持爪沿水平方向移动的输出连杆中的每一个可以与多个滑动销连接并且支撑在多个滑动销上。因此，可以防止输出连杆倾斜，从而可以提高把持爪的定位精度。
另外，优选地，根据本发明而如此构造的把持机构还包括：位置检测单元，其设置在所述输出轴的相对于所述把持爪的相反端部中从而检测所述输出轴的位置；以及异常检测单元，其基于所述位置检测单元的输出而检测所述把持爪对工件的夹持错误。
要锻造的工件通常处于约1200℃至1000℃的高温。即使将用于检测把持爪的开口程度的传感器设置在工件或把持工件的把持爪附近，传感器也可能受氧化皮飞散或热的影响。因此，难以稳定地检测把持爪的开口程度。
另一方面，在前述构造(5)中，对驱动单元的以与把持爪的打开/靠近运动连动的方式移动的输出轴的位置进行检测以检测夹持错误。
具体地，在前述构造(5)中，位置检测单元设置在输出轴的相对于把持爪的相反端部中。由于该构造，在不受氧化皮飞散或热的影响的情况下可以稳定地检测与把持爪的开口程度对应的输出轴位置。可以基于所检测到的输出轴位置来检测夹持错误。
另外，要被检测位置的输出轴的运动是输出轴沿其轴向前进和后退移动的简单运动。因此，通过使用诸如套管传感器或差动变压器型传感器等常用的位移传感器，可以在沿轴向的宽的范围里检测输出轴的位置。因此，可以对宽范围的工件(从具有小外径的工件到具有大外径的工件)进行夹持错误检测。
另外，在前述构造(5)中，位置检测单元可以具有由检测杆和配合在检测杆上的套管构成的检测部分，使得检测杆或套管可以与输出轴一起移动。
利用该构造，即使当输出轴需要沿轴向移动很长距离时，也可以沿轴向增加检测部分的可检测长度。因此，可以容易地检测输出轴的位置。
在该情况下，由于检测部分设置在输出轴的相对于把持爪的相反端部中，因此在检测部分与构成把持机构的其它构件之间不产生干涉。
另外，前述构造(5)特别地适于这样的情况：当改变把持爪的打开程度时，分别移动一对把持爪，以防止抵靠在把持爪的一对把持面上的工件的中心位置的移位。
在背景技术中，当改变工件的外径时，会出现在把持工件时工件的中心位置移位的问题。因此，不得不更换把持爪。然而，在分别移动一对把持爪以防止当改变把持爪的开口程度时抵靠在一对把持面上的工件的中心位置的移位的构造中，可以不理会工件的外径的变化而在不更换把持爪的情况下使用把持爪。因此，可以省去把持爪的更换作业以及更换之后的对把持爪的调节。因此，可以提高目标设备的设备运转率。
在这种情况下，当在从具有小外径的工件到具有大外径的工件的范围中使用相同的把持爪时，所使用的把持爪具有从小程度到大程度的宽的开口程度。据此，还增加了输出轴的移动距离。然而，可以在根据本发明的把持机构中的长的移动距离上检测输出轴的位置。因此，可以对具有不同外径的工件(从具有小外径的工件到具有大外径的工件)进行夹持错误检测。
根据本发明的如此构造，可以提供这样的把持机构：在工件被平坦面和V形槽在三点处支撑时，即使改变工件的外径也能够很好地防止工件的错位。
另外，根据本发明的如此构造，可以提供运送设备的这样的把持机构：其能够稳定地检测把持爪对工件的夹持错误。
附图说明
图1A和图1B是示出具有根据本发明的实施例的把持机构的把持设备的构造的视图。
图2是沿图1A的线II-II截取的剖视图。
图3是沿图1A的线III-III截取的剖视图。
图4A和图4B是用于说明获得引导槽的倾角的方法的视图。
图5是用于说明把持设备的把持操作的视图。
图6A至图6C是示出背景技术中的把持爪的形状的视图。
图7A至图7C是用于说明三点支撑中的问题的视图。
图8是设置有根据本发明的实施例的把持机构的多级锻压机的俯视图。
图9是示出图8中的运送设备的示意性构造的视图。
图10A和图10B是示出图1A中的气缸的主体部分及主体部分的周围部分的放大视图。
附图标记说明
1 多级锻压机
10 把持设备
16 气缸(驱动单元)
12 壳体
18 连杆机构
20、22 把持爪
21、23 把持面
25 输出轴
26 第一驱动连杆
28 第二驱动连杆
29、48 连接销
30 第一打开/靠近运动生成单元
32、34、50、52 倾斜连杆
36、38、54、56 滑动销
43、60 引导槽
46 第二打开/靠近运动生成单元
62、64 输出连杆
98 套管传感器(位置检测单元)
100 检测杆
101 套管
300 运送设备
380 控制部分(异常检测单元)
具体实施方式
接下来，将参考附图详细描述本发明的实施例。
图1A和图1B是示出具有根据本发明的实施例的把持机构的把持设备的构造。图2是沿图1A的线II-II截取的剖视图。图3是沿图1A的线III-III截取的剖视图。
在图1A中，附图标记10表示把持设备，把持设备附接在多级锻压机的运送设备上，在多级锻压机中，具有凹模和凸模的多个锻造部分沿水平方向并排排列。把持设备用于在工件从一级被传送到下一级时把持工件。
附图标记12表示形成把持设备10的基体的壳体。壳体12由壳主体14和盖15构成。顺便提及，图1A示出了已将盖15移除的壳体12。
在图1A中，附图标记16表示作为驱动单元的气缸；附图标记18表示被接纳在壳体12内部的连杆机构；并且附图标记20和22表示一对把持爪。
在本实施例中，通过连杆机构18将气缸16沿竖直方向的前进/后退运动转换为在水平方向上的打开/靠近(闭合)运动，并且将打开/靠近运动传递到与连杆机构18的输出端连接的把持爪20和22。
气缸16的主体部分24附接并固定在壳体12的上端面上。输出轴25从主体部分24沿所示的向下方向延伸进壳体12。输出轴25由于被导入主体部分24内的空气而沿所示的上/下方向(竖直方向)进行前进/后退移动。
在输出轴25的前端处，构成连杆机构18的一部分的第一驱动连杆26的一端通过连接销27以可旋转方式连接至输出轴25。第二驱动连杆28通过连接销29以可旋转方式连接至第一驱动连杆26的另一端。
顺便提及，在本实施例中，如图2所示，两个第一驱动连杆26和两个第二驱动连杆28分别分开设置在相对于输出轴25的中心线的对称位置。
因此，当气缸16的输出轴25沿竖直方向进行前进/后退移动时，第一驱动连杆26和第二驱动连杆28也相应地沿竖直方向进行前进/后退移动。
在本实施例中，与输出轴25一起移动的驱动连杆由第一驱动连杆26和第二驱动连杆28构成。
在本实施例中，第一驱动连杆26中的每一个设置在输出轴25与相应的一个第二驱动连杆28之间，以便吸收在输出轴25与第二驱动连杆28之间产生的水平方向上的位移。因此，当第二驱动连杆28沿图1A中的竖直方向进行前进/后退移动时，第二驱动连杆28还可以沿图1A中的水平方向移动。
用于将每个第二驱动连杆28的前进/后退运动转换为沿水平方向的打开/靠近运动的第一打开/靠近运动生成单元30通过连接销29以可旋转方式与第二驱动连杆28的一端侧连接。
第一打开/靠近运动生成单元30包括一对倾斜连杆32和34、连接销29以及滑动销36和38。倾斜连杆32和34被分开以沿彼此相反的方向延伸。倾斜连杆32和34的一端通过连接销29以可旋转方式彼此连接。滑动销36和38分别设置在倾斜连杆32和34的另一端处。
顺便提及，在本实施例中，如图3所示，两个倾斜连杆32和两个倾斜连杆34分别分开设置在相对于输出轴25的中心线的对称位置。
在平面视图中均具有四边形形状的凸缘部分39分别形成在滑动销36和38中的每一个的两端部中。凸缘部分39以可滑动和可移动方式与引导槽40接合，引导槽40形成在壳主体14和盖15中并且沿水平方向延伸。
另外，在平面视图中具有四边形形状的另一凸缘部分42形成在连接销29的一个端部(在盖15侧)中。凸缘部分42以可滑动方式与形成在盖15中的引导槽43接合。
在第一打开/靠近运动生成单元30中，当向上提升连接销29时，滑动销36和38沿水平方向彼此靠近地移动。相反，当向下推动连接销29时，滑动销36和38沿水平方向彼此打开(远离)地移动。
用于将第二驱动连杆28的前进/后退运动转换为沿水平方向的打开/靠近运动的第二打开/靠近运动生成单元46以可旋转方式与第二驱动连杆28的另一端侧连接。
用于将每个第二驱动连杆28的前进/后退运动转换为沿水平方向的打开/靠近运动的第二打开/靠近运动生成单元46通过连接销48以可旋转方式与第二驱动连杆28的另一端侧连接。
第二打开/靠近运动生成单元46包括一对倾斜连杆50和52、连接销48以及滑动销54和56。倾斜连杆50和52被分开以沿彼此相反方向延伸。倾斜连杆50和52的一端通过连接销48以可旋转方式彼此连接。滑动销54和56分别设置在倾斜连杆50和52的另一端处。
在平面视图中均具有四边形形状的凸缘部分57分别形成在滑动销54和56中的每一个的两端部中。凸缘部分57以可滑动和可移动方式与引导槽58接合，引导槽40形成在壳主体14和盖15中并且沿水平方向延伸。
另外，在平面视图中具有四边形形状的另一凸缘部分49形成在连接销48的一个端部(在盖15侧)中。凸缘部分49以可滑动方式与形成在盖15中的引导槽60接合。
同样，在第二打开/靠近运动生成单元46中，以与第一打开/靠近运动生成单元30相同的方式，当向上提升连接销48时，滑动销54和56沿水平方向彼此靠近地移动。相反，当向下推动连接销48时，滑动销54和56沿水平方向彼此打开地移动。
将沿第二驱动连杆28在竖直方向上设置的第一打开/靠近运动生成单元30和第二打开/靠近运动生产单元46设定为：使得它们的在图1A的左侧的倾斜连杆32和50可以具有相同的连杆长度，并且它们的在图1A的左侧的滑动销36和54可以在水平方向上位于相同位置。
以相同的方式，将第一打开/靠近运动生成单元30和第二打开/靠近运动生产单元46设定为：使得它们的在图1A的右侧的倾斜连杆34和52可以具有相同的连杆长度，并且它们的在图1A的右侧的滑动销38和56可以在水平方向上位于相同位置。
附图标记62和64分别表示沿竖直方向延伸的一对输出连杆。
图1A的左侧的输出连杆62与第一打开/靠近运动生成单元30的滑动销36以及第二打开/靠近运动生产单元46的滑动销54连接，并且图1A的右侧的输出连杆64与第一打开/靠近运动生成单元30的滑动销38以及第二打开/靠近运动生产单元46的滑动销56连接。当一对输出连杆62和64沿水平方向打开/靠近地移动时，输出连杆62和64在保持彼此平行的同时根据滑动销的位置而沿水平方向移动。
顺便提及，在本实施例中，如由图3中的输出连杆64所示，两对输出连杆62和64分别设置在相对于输出轴25的中心线的对称位置。
一对输出连杆62和64的下端分别连接有把持爪20和22。
如图1A所示，一对把持爪20和22布置为在水平方向上彼此对置，使得它们的用于把持工件的把持面看起来向里。在本实施例中，图1A的左侧的把持爪20的把持面21形成为平坦面，并且图1A的右侧的把持爪22的把持面23形成为V形槽。
形成在把持面23中的每个斜面在竖直方向上相对于沿水平方向的假想线倾斜角度θ。在本实施例中，角度θ被设定为60°。
在本实施例中，外周为圆形的工件被一对把持爪20和22在三点处支撑。
如图1B和图2所示，用于引导第一打开/靠近运动生成单元30的连接销29的移动的引导槽43以及用于引导第二打开/靠近运动生产单元46的连接销48的移动的引导槽60形成在盖15中。
如图1B所示，引导槽43设置为相对于沿与水平方向垂直的竖直方向的假想线而朝向具有平坦面的把持爪20(在图1B的左侧)倾斜角度α。连接销29的凸缘部分42以可滑动和可移动方式与引导槽43接合。
另一方面，设置在引导槽43下方的引导槽60以与引导槽43相同的方式也设置为相对于在竖直方向上的假想线倾斜角度α。连接销48的凸缘部分49以可滑动和可移动方式与引导槽60接合。
在本实施例中，当一对把持爪20和22彼此靠近地移动时，第一和第二打开/靠近运动生成单元30和46的连接销29和48朝向具有平坦面的把持爪20倾斜地移动而不是沿竖直方向移动。因此，具有V形槽的把持爪22比具有平坦面的把持爪20移动得更多，从而在改变工件W的外径时有效地防止工件W的错位。
引导槽43和60设置为使得连接销29和48可以沿前述倾斜方向移动。
接下来，将参考图4A和图4B对获得引导槽60的适当倾角以便防止工件错位的方法进行描述。顺便提及，图4A和图4B示意性地示出了每个部件。
图4A示出了被根据本实施例的把持设备10把持的具有最大直径(r1)的工件W1已被把持的状态。假设将O1指定为在该状态下的工件的中心位置。
在该状态下，使用倾斜连杆50的连杆长度作为半径绘制虚拟圆。连杆长度是倾斜连杆50的一端侧上的连接销48的中心与另一端侧上的滑动销54的中心之间的长度。此外，使用倾斜连杆52的连杆长度作为半径绘制另一虚拟圆。连杆长度是倾斜连杆52的一端侧上的连接销48的中心与另一端侧上的滑动销56的中心之间的长度。将所获得的两个虚拟圆的交点作为连接销48的位置P1。
接下来，如图4B所示，一对把持爪20和22在将工件的中心位置O1保持在原位的同时，彼此靠近地移动。从而，绘制被根据本实施例的把持设备10把持的具有最小直径(r2)的工件W2已被把持的状态。
在该状态下，使用倾斜连杆50的连杆长度作为半径绘制虚拟圆。连杆长度是倾斜连杆50的一端侧上的连接销48的中心与另一端侧上的滑动销54的中心之间的长度。此外，使用倾斜连杆52的连杆长度作为半径绘制另一虚拟圆。连杆长度是倾斜连杆52的一端侧上的连接销48的中心与另一端侧上的滑动销56的中心之间的长度。将所获得的两个虚拟圆的交点作为连接销48的位置P2。
如图4B的局部放大视图所示，将所获得的点P1和P2连接起来的线相对于沿与水平方向垂直的竖直方向的假想线而朝向具有平坦表面的把持爪20倾斜角度α。
在如此获得的连接销48的两个位置P1和P2，工件中心都在位置O1处。因此，如果连接销48位于将点P1和P2连接起来的线上，则即使当由把持设备10把持的工件具有任何尺寸时，由把持设备10把持的任何工件的中心都可以被一直设定在位置O1处或位置O1附近。因此，当改变工件的直径时，可以有效地防止如背景技术中那样发生错位。
因此，将用于引导连接销48的引导槽60设置为相对于沿竖直方向的假想线倾斜角度α，使得连接销48可以以与前述连接销48的轨迹相同的方式在将点P1和P2连接起来的线上移动。
尽管已对用于引导连接销48的引导槽60进行描述，但相同的情况可以应用于用于引导连接销29的引导槽43。
接下来，将对具有根据本实施例的把持机构的把持设备10中的把持工件的操作进行描述。
在把持爪20和22在水平方向上位于工件W的两侧的状态下(图1A所示的状态)，驱动气缸16以使第一驱动连杆26和第二驱动连杆28连同输出轴25一起提升。因此，如图5所示，连接至第二驱动连杆28的连接销29和连接销48分别被引导槽43和60引导从而在图5中向上(或者具体地说，倾斜地朝向左上方)移动。
结果，第一打开/靠近运动生成单元30的滑动销36和38以及第二打开/靠近运动生产单元46的滑动销54和56全都沿靠近方向朝向它们的中央部分移动。连接至这些滑动销的输出连杆62和64以及附接在输出连杆62和64的端部上的把持爪20和22也沿靠近方向朝向它们的中央部分移动。
在本实施例中，第一打开/靠近运动生成单元30的连接销29的轨迹以及第二打开/靠近运动生产单元46的连接销48的轨迹分别由引导槽43和60限定，从而分别与成角度α倾斜并且在图4A和图4B中所获得的轨迹重合。当把持爪20和22沿靠近方向移动时，第一打开/靠近运动生成单元30和第二打开/靠近运动生产单元46分别根据引导槽43和60的倾角朝向具有平坦面的把持爪20(在每个附图的左侧)移动。因此，具有V形槽的把持爪22的移动量大于具有平坦面的把持爪20的移动量。
因此，可以防止由具有V形槽的把持爪22的移动量少而引起的工件W的错位，使得无论被把持的工件W具有任何尺寸时，都可以将工件W把持在工件中心保持固定位置的状态。
已关于把持爪20和22沿靠近方向移动的操作作出描述。当把持爪20和22沿打开方向移动时，第一驱动连杆26和第二驱动连杆28连同输出轴25从图5的状态一起被向下推动。因此，连接至第二驱动连杆28的连接销29和连接销48分别被引导槽43和60引导从而移动至图5的下侧(或者具体地说，斜右下侧)。
因此，第一打开/靠近运动生成单元30的滑动销36和38以及第二打开/靠近运动生产单元46的滑动销54和56全都沿打开方向移动，并且连接至这些滑动销的输出连杆62和64以及把持爪20和22也沿打开方向移动。
另外，在沿打开方向的移动中，第一打开/靠近运动生成单元30的连接销29的轨迹以及第二打开/靠近运动生产单元46的连接销48的轨迹分别由引导槽43和60限定。当把持爪20和22沿打开方向移动时，第一打开/靠近运动生成单元30和第二打开/靠近运动生产单元46分别根据引导槽43和60的倾角朝向具有V形槽的把持爪22(在每个附图的右侧)移动。因此，具有V形槽的把持爪22的移动量大于具有平坦面的把持爪20的移动量。
以这种方式，根据本实施例，当一对把持爪沿靠近方向移动时，或者相反地，当一对把持爪沿打开方向移动时，具有V形槽的把持爪22可以比具有平坦面的把持爪20移动得更多。因此，可以有效地防止背景技术中由三点支撑引起的问题(即由具有V形槽的把持爪22的移动量少而引起的工件的错位)。
因此，根据本实施例，可以省去当改变工件的外径时把持爪20和22的更换及其调节作业。因此，可以提高目标设备的设备运转率。
另外，在本实施例中，沿第二驱动连杆28在竖直方向上设置两组打开/靠近运动生成单元30和46，使得输出连杆62和64中的每一个可以通过在竖直方向上的两个位置处的滑动销而连接和支撑。因此，可以防止输出连杆62和64倾斜。因此，可以提高把持爪20和22的定位精度。
图8是示出这样的多级锻压机的视图：其设置有根据本实施例的运送设备的把持机构。在图8中，附图标记1表示多级锻压机(在下文中也被称作锻压机)，其中，用于锻造工件的多个(这里为三级)锻造部分沿水平方向以预定间隔并排设置在具有盒状形状的机架120的内部。
每个锻造部分由固定在机架120上的凹模以及布置为与凹模对置的凸模160构成。这种凸模160附接至压头180的前端部，通过使压头180进行前进移动，可以在每个锻造部分中同时地形成材料(工件)。
在本实施例中，在锻压机1中设置有用作压头180的动力源的主电动机200。主电动机200通过带220连接至飞轮240。飞轮240通过曲柄轴260连接至压头180。
具体地说，设置在飞轮轴250的位于飞轮240的相反侧的端部处的小齿轮270与设置在曲柄轴260的端部处的大齿轮280以彼此啮合的方式连接。
因此，在本实施例中，随着飞轮240在主电动机200的动力作用下旋转，压头180由于飞轮240的动力而进行前进和后退移动。即，附接于压头180的前端侧的凸模160相对于凹模进行前进和后退移动，从而实施锻造。
在如此构造的锻压机1中，从外部供应的材料(工件W)依次地穿过三级锻造部分。因此，工件W形成预定形状。在该情况下，工件W被运送设备300传送至每个锻造部分。
已完成锻造的制品通过未示出的传送设备被传送到机器的外部。
如图8所示，在根据本实施例的锻压机1中，使机架120上方布置有锻造部分的部分的空间敞开。在该敞开空间中，运送设备300的主体部分布置在凹模上方的位置。
图9是示出运送设备300的示意性构造的视图。
在图9中，附图标记10表示设置有用于把持工件的一对把持爪20和22的把持设备。这种把持设备10以等间距附接在传送板31的纵向安装表面上。
顺便提及，图9中的附图标记390表示用于向气缸16供应高压空气以使每个把持设备10中的把持爪20和22打开和靠近的电磁阀。
传送板31连接有伺服电机33，使得传送板31和把持设备10可以沿并排设置锻造部分的水平方向移动。
在某些情况下，除了用于沿水平方向移动传送板31的伺服电机33外，还可以将用于沿竖直方向移动传送板31的伺服电机附接到传送板31上。根据该构造，传送板31还可以沿竖直方向移动。
附图标记380表示用于控制运送设备300中的工件传送操作的控制部分。控制部分380基于来自曲柄轴260侧的使压头180进行前进/后退移动的编码器信号，对使传送板31沿水平方向移动的操作以及使每个把持设备10中的把持爪20和22打开/靠近的操作进行控制。
另外，在控制部分380，如在后文中所描述，可基于来自附接在每个把持设备10上的套筒传感器98的输出判断是否发生每个把持设备10的把持爪20和22对工件的夹持错误。
接下来，图10A和图10B是示出气缸16的主体部分24及主体部分24的周围部分的视图。
如图10A所示，在气缸16的主体部分24内部滑动的活塞95附接在气缸16的输出轴25的基端侧上。
由活塞95以及主体部分24的容器部限定的操作腔室96和97沿竖直方向形成在活塞95的两侧。
在本实施例中，将预定压力的空气供应至操作腔室中的一个，并且从另一操作腔室排出空气。从而，活塞95和输出轴25沿竖直方向进行前进和后退移动。
另外，作为用于检测输出轴25的位置的位置检测单元的套管传感器98设置在输出轴25的相对于把持爪的相反端部中。
本实施例中的套管传感器98由传感器主体99、检测杆100以及配合在检测杆100上的套管101构成。套管101由金属制成并且形成为筒形。
检测杆100内部接纳有用于生成高频磁场的细线圈。从传感器主体99输出的电压值根据作用在检测杆100与套管101之间的电磁耦合的强度而变化。当配合在检测杆100上的套管101沿轴向相对移动时，发生电磁耦合。
图10B是示出检测杆100和套管101的放大视图。
在图10B中，附图标记103表示附接在气缸16的主体部分24上的托架。托架103支撑套管传感器98的检测杆100以固定检测杆100。
另一方面，附图标记102表示附接在输出轴25的端部上并且沿轴向向上延伸的连接部件。在连接部件102的轴部分中形成有向上开口的引导孔104。套管101附接在引导孔104的内周表面上。
因此，根据本实施例，当输出轴25沿轴向直线地前进/后退移动以使把持爪20和22作打开/靠近运动时，附接在输出轴25上的套管101也沿轴向直线移动。结果，套管101与检测杆100的相对位置发生变化，从而可以从套管传感器98输出与输出轴25的位置对应的电压值。
该输出值还对应于把持爪20和22的打开程度。因此，可以在控制部分380中基于来自套管传感器98的输出检测出把持爪20和22的打开程度。
顺便提及，在当把持工件时产生夹持错误的情况下，与输出轴25的位置对应的输出从本实施例中的套管传感器98供应至控制部分380。因此，控制部分380可以基于来自套管传感器98的输出来检测夹持错误。
例如，在通过把持爪20和22来把持具有小外径的工件W2的情况下，为在正常地把持工件W2时来自套管传感器98的输出值F2预先设定上限值和下限值。
当来自套管传感器98的输出值超过上限值时，无论把持爪20和22是否在进行靠近操作，都判定把持爪20和22的打开程度大于正常状态，即，工件W2被倾斜地把持。从而，控制部分380暂停运送设备300的运转。
相反，当来自套管传感器98的输出值低于下限值时，判定把持爪20和22的打开程度小于正常状态，即，工件W2不存在(未被把持)。在这种情况下，控制部分380也暂停运送设备300的运转。
在把持具有大外径的工件W1的情况下，为在正常地把持工件W1时来自套管传感器98的输出值F1预先设定上限值和下限值。
以这种方式，对于要被把持的工件的外径中的每一个，为在正常地把持工件时来自套管传感器98的输出值预先设定用于检测夹持错误的上限值和下限值。因此，基于来自套管传感器98的输出，可以对具有不同尺寸的工件检测夹持错误。
如已在上文中描述的那样，根据本实施例，将套管传感器98设置在输出轴25的相对于把持爪的相反端部中，使得可以在不受氧化皮飞散或热的影响的情况下稳定地检测与把持爪20和22的打开程度对应的输出轴25位置。因此，可以基于所检测到的输出轴25的位置检测夹持错误。
另外，在本实施例中，输出轴25(其位置应当被检测)的运动是输出轴25沿其轴向进行前进和后退移动的简单运动。因此，可以使用套管传感器98在沿轴向的宽的范围里检测输出轴25的位置。因此，可以对宽范围的工件(从具有小外径的工件到具有大外径的工件)进行夹持错误检测。
根据本实施例的构造，套管传感器98具有由检测杆100和配合在检测杆100上的套管101构成的检测部分，使得套管101可以与输出轴25一起移动。因此，即使当输出轴25需要沿轴向移动很长距离时，也可以沿轴向增加检测部分(检测杆100和套管101)的可检测长度。因此，可以容易地处理长距离移动。
在该情况下，由于检测部分设置在输出轴25的相对于把持爪20和22的相反端部中，因此在检测部分与构成把持机构的其它构件之间不产生干涉。
在本实施例中，当改变把持爪20和22的打开程度时，分别移动一对把持爪20和22，以防止抵靠在把持爪20和22的一对把持面21和23上的工件的中心位置的移位。因此，可以不理会工件的外径的变化而在不更换把持爪20和22的情况下使用把持爪20和22。因此，根据本实施例，可以省去把持爪的更换作业以及更换之后的对把持爪的调节。因此，可以提高锻压机1的运转率。
在这种情况下，当在从具有小外径的工件到具有大外径的工件的范围中使用相同的把持爪20和22时，所使用的把持爪20和22具有从小程度到大程度的宽的开口程度。据此，增加了输出轴25的移动距离。然而，在本实施例中，可以在长的移动距离上检测输出轴25的位置。因此，可以对具有不同外径的工件(从具有小外径的工件到具有大外径的工件)进行夹持错误检测。
上文已详细描述了本发明的实施例。然而，该实施例仅仅是实例。尽管前述实施例具有将输出轴25沿每个附图的向上方向的运动转换为把持爪沿靠近方向的运动的构造，但与之相反，在某些情况下可以使用这样的连杆机构：通过该连杆机构可以将输出轴25沿每个附图的向下方向的运动转换为把持爪沿靠近方向的运动。
另外，尽管在前述实施例中通过引导槽限定连接销沿倾向方向的轨迹，但输出轴本身可以沿倾斜方向倾斜以使连接销沿倾斜方向进行前进和后退移动。
此外，根据本发明的把持机构还可以应用于除运送设备的把持设备以外的各种把持设备。另外，作为用于检测输出轴的位置的检测单元的传感器不限于前述套管传感器，还可以使用诸如差动变压器型传感器等其它位移传感器。以这种方式，可以在不背离本发明的要旨的情况下，以对本发明作出不同变型的各种形式来实施本发明。
本申请基于2016年5月26日提交的日本专利申请No.2016-105671以及2016年5月26日提交的日本专利申请No.2016-105672，这些专利申请的内容以引用的方式并入本文。

Claims (5)

1.一种把持机构，其包括：
一对把持爪，其布置为沿水平方向在工件的两侧彼此对置，所述把持爪中的一个的把持面形成为平坦面，另一把持爪的把持面形成为V形槽；
驱动单元，其使输出轴进行前进和后退移动；以及
连杆机构，其将所述输出轴的前进/后退移动转换为沿所述水平方向的打开/靠近运动，并且将所述打开/靠近运动传递到所述一对把持爪，
其中，当使所述一对把持爪沿所述水平方向打开/靠近时，具有所述V形槽的把持爪比具有所述平坦面的把持爪移动得更多。
2.根据权利要求1所述的把持机构，其中，所述连杆机构包括：
(a)驱动连杆，其连接至所述输出轴以与所述输出轴一起进行前进/后退移动；
(b)打开/靠近运动生成单元，其包括一对倾斜连杆、连接销和滑动销，所述一对倾斜连杆被分开以沿彼此相反的方向延伸，所述倾斜连杆的一端通过所述连接销以可旋转方式彼此连接，所述倾斜连杆通过所述连接销以可旋转方式连接至所述驱动连杆，所述滑动销分别设置在所述倾斜连杆的另一端处，使得所述滑动销沿形成在基体中并沿所述水平方向延伸的引导槽移动；以及
(c)一对输出连杆，其连接至所述打开/靠近运动生成单元的所述滑动销以及所述把持爪，从而使所述把持爪根据所述滑动销的位置而沿所述水平方向移动，并且
当使所述把持爪沿靠近方向移动时，所述打开/靠近运动生成单元的连接销沿朝向具有所述平坦面的把持爪倾斜的倾斜方向而不是沿垂直于所述水平方向的竖直方向移动。
3.根据权利要求2所述的把持机构，其中，用于引导所述打开/靠近运动生成单元的所述连接销的移动的引导槽形成在所述基体中，并且所述引导槽设置为沿所述倾斜方向倾斜。
4.根据权利要求2或3所述的把持机构，其中，沿所述驱动连杆在所述竖直方向上设置多个所述打开/靠近运动生成单元。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的把持机构，还包括：
位置检测单元，其设置在所述输出轴的相对于所述把持爪的相反端部中从而检测所述输出轴的位置，所述位置检测单元包括由检测杆和配合在所述检测杆上的套管构成的检测部分，使得所述检测杆或所述套管与所述输出轴一起移动；以及
异常检测单元，其基于所述位置检测单元的输出而检测所述把持爪对工件的夹持错误。
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