CN110636925B - 工件夹持装置 - Google Patents

Abstract

一种工件夹持装置(10)包括：夹持体部分(14)，其包括工件(W)的板形部分(Wp)能够插入的狭缝(25)；和定位机构(16)，其包括接合部分(28)，该接合部分(28)构造成与夹持体部分(14)的狭缝(25)内的工件(W)的板形部分(Wp)接合，以便定位工件(W)。

Description

工件夹持装置

技术领域

本发明涉及一种工件夹持装置，该工件夹持装置附接到机器人并使用。

背景技术

常规上，为了提高生产效率，生产线中每个过程的至少一部分已被自动化，并且机器人执行某些工作。例如，为了将工件从预定地点取出并将工件运送到另一地点，机器人具有工件夹持装置(所谓的机械手)(例如，参见日本特开专利公报No.2013-000857)。

发明内容

传统的工件夹持装置已经不能夹持包括板形构件(例如钣金部件)的各种形状的工件。例如，根据日本特开专利公报No.2013-000857的工件夹持装置能够夹持各种尺寸的工件，但是不能夹持各种形状的工件。

考虑到上述问题做出了本发明，并且目的是提供一种工件夹持装置，其能够夹持在其至少一部分中包括板形部分的各种形状的工件。

为了实现上述目的，提供了一种工件夹持装置，该工件夹持装置附接至机器人并用于夹持工件，该工件在其至少一部分中包括板形部分。该装置包括：夹持体部分，其包括狭缝，工件的板形部分构造成插入到狭缝中；和定位机构，其具有接合部分，该接合部分构造成与夹持体部分的狭缝中的工件的板形部分接合，从而对工件进行定位。

在具有上述结构的工件夹持装置中，使夹持体部分移动，以使工件的板形部分插入到夹持体部分的狭缝中，并且定位机构对插入到狭缝中的工件进行定位。因此，能够适当地夹持包括板形部分的各种形状的工件。因此，附接有工件夹持装置的机器人能够自动地运送工件。

在工件夹持装置中，优选的是：夹持体部分可以包括基部分和从该基部分延伸并彼此面对的两个臂部分，并且该夹持体部分整体上可以具有细长条形状；并且在两个臂部分之间形成狭缝。

因此，可以减小夹持体部分的尺寸。

优选的是，两个臂部分中的至少一个的末端可以具有楔形形状。

当多个工件彼此重叠放置时，上述结构可以将具有楔形末端的臂部分插入到重叠工件之间的空间中，从而可以容易地夹持重叠工件中的一个。

优选地，定位机构可以包括定位销和定位致动器，定位销构造成在狭缝的厚度方向上移动，定位致动器构造成驱动定位销。

通过该结构，定位销与设置到工件W的特定形状的部分(例如，孔，凹口或弯曲部分)接合，从而可以更适当地定位工件。

优选地，定位致动器可以包括输出部分和定位销，输出部分构造成在狭缝的厚度方向上操作，定位销可以插入设置在夹本体部分中的销插入孔中，并固定到输出部分的末端部分。

因此，可以通过简单的结构来实现具有适当的定位能力的定位机构。

优选地，工件夹持装置还可以包括：稳定器，其构造成抑制插入到狭缝中的工件的移动；稳定器，其可以包括接触部分，接触部分构造成接触工件的边缘部分；以及致动器，其构造成使接触部分移动。

这种结构可以防止被工件夹持装置夹持的工件摆动。

优选的是，接触部分可以布置在狭缝中。

因此，由于接触部分在狭缝中与工件接触，所以可以以较小的结构抑制工件的摆动。

优选地，定位机构可以包括定位销，定位销构造成在狭缝的厚度方向上移动；接触部分可以相对于定位销布置在狭缝的内侧。

由于该结构将工件保持在定位销和接触部分之间，因此可以更稳定地夹持工件。

优选地，工件夹持装置还可以包括突出到狭缝中的按压构件，并且该按压构件可以被构造成在工件的厚度方向上按压插入到狭缝中的工件。

该结构提高了夹持工件的稳定性。

优选地，按压构件可以相对于定位机构的接合部分布置在狭缝的内侧。

该结构进一步提高了夹持工件的稳定性。

优选地，按压构件可以是球形柱塞，球形柱塞包括球状物和构造成弹性地激励球状物的弹簧。

该结构减小了将工件插入到夹持体部分的狭缝中时的插入阻力；因此，可以平稳地夹持工件。

优选地，可以将按压构件插入设置在夹持体部分中的孔部分中。

通过这种结构，可以容易地将按压构件设置到夹持体部分。

优选地，工件夹持装置还可以包括稳定器，稳定器被构造成抑制插入狭缝中的工件的移动；稳定器可包括构造成接触工件的边缘部分的接触部分和构造成使接触部分移动的致动器；按压构件可以包括至少两个按压构件，并且两个按压构件可以被布置成彼此分离，从而接触部分被构造成插入在两个按压构件之间。

通过该结构，接触部分可以在按压构件上方移动至狭缝的末端侧，而在接触部分和按压构件之间没有干扰。

根据本发明的工件夹持装置可以夹持在其至少一部分中包括板形部分的各种形状的工件。

通过结合附图进行的以下描述，本发明的上述和其他目的，特征和优点将变得更加显而易见，其中，通过说明性示例示出了本发明的优选实施例。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的工件夹持装置的立体图；

图2是工件夹持装置的部分省略的横截面视图；

图3是按压部件及其周边的放大横截面视图；

图4是沿着图1的IV-IV线截取的横截面视图；

图5A是工件的立体图，图5B是另一形状的工件的立体图，图5C是又一形状的工件的立体图；

图6是用于说明工件夹持装置夹持图5A所示的工件的情况的立体图；

图7是用于说明工件夹持装置夹持图5A所示的工件的情况的横截面视图；

图8是用于说明工件夹持装置夹持图5B所示的工件的情况的立体图；和

图9是用于说明工件夹持装置夹持图5C所示的工件的情况的立体图。

具体实施方式

下面将参照附图描述根据本发明的工件夹持装置的优选实施例。

图1所示的根据本实施例的工件夹持装置10是附接到机器人12并使用的所谓的机械手。通过使用附接有工件夹持装置10的机器人12，将工件W(参见图5A等)从预定地点(例如，容纳或放置多个工件W的托盘)中取出，然后运送到另一地点(例如，工件W所组装的其他部件)。

附接有工件夹持装置10的机器人12是例如包括具有多个关节的臂的关节臂式机器人或包括两个或三个正交滑动轴的笛卡尔坐标机器人(称为龙门式机器人)。在图1中，工件夹持装置10附接到机器人12的末端部分12a。

工件夹持装置10被构造成夹持工件W，该工件W至少在其一部分中包括平坦的板形部分Wp(参见图5A等)。工件夹持装置10包括：夹持体部分14，其具有能够插入工件W的板形部分Wp的狭缝25；定位机构16，其对工件W进行定位；稳定器18，其用于抑制插入到狭缝25中的工件W的移动；和按压构件20，其突出到狭缝25中。

夹持体部分14包括基部分22和从基部分22延伸并彼此面对的两个臂部分24a，24b。夹持体部分14整体上具有细长杆形状。在两个臂部分24a，24b之间形成狭缝25。狭缝25是朝向夹持体部分14的末端方向开口并且也朝向臂部分24a，24b的宽度方向(箭头C方向)上的两侧开口的空间。各个臂部分24a，24b呈板状，并且能够在狭缝25的厚度方向(箭头A方向)上弹性变形。

每个臂部分24a，24b的末端具有楔形形状，并且在下文中称为楔形部分26。如图2所示，在本实施例中，楔形部分26具有相对于臂部分24a，24b的延伸方向(箭头B方向)具有两个倾斜表面26a的字母V的形状。注意，楔形部分26可以具有仅包括一个倾斜表面的形状。楔形部分26可以仅设置到两个臂部分24a，24b中的一个上。

为了定位工件W，定位机构16包括接合部分28，该接合部分28被构造为与夹持体部分14的狭缝25中的工件W的板形部分Wp接合。具体地，定位机构16包括在狭缝25的厚度方向上可移动的定位销30和驱动定位销30的定位致动器32。定位销30的末端部分形成接合部分28。

定位销30插入到设置在夹持体部分14的一个臂部分24a中的销插入孔29中。定位销30具有细长的直条形状。支撑定位销30，使得定位销30可在狭缝25的厚度方向上移位。具体地，支撑构件31固定到臂部分24a，并且定位销30由布置在支撑构件31中的衬套27支撑，使得定位销30可在定位销30的轴向方向上移位。

定位致动器32通过支撑构件31固定至夹持体部分14。定位致动器32包括在狭缝25的厚度方向上操作的输出部分34。定位销30固定在输出部分34的末端部分。在本实施例中，定位致动器32是具有活塞杆36的缸单元33。输出部分34是缸单元33的活塞杆36。活塞38设置到活塞杆36的基端部分。当向形成在缸单元33的缸体40中的压力室41供给压力流体(例如，压缩空气)或从压力室41排出压力流体时，活塞杆36在活塞杆36的轴向方向(箭头A方向)上操作。

随着活塞杆36的操作，定位销30在相同方向上操作。定位致动器32的驱动可使定位销30在接合部分28前进到狭缝25中的位置(前进位置)和接合部分28从狭缝25中后退的位置(后退位置)之间移动。图2示出了接合部分28从狭缝25中后退的状态。注意，定位致动器32不限于缸单元33，并且可以是例如线性马达。

稳定器18包括能够与工件W的边缘部分76(参见图5A等)接触的接触部分44和使接触部分44在臂部分24a，24b的延伸方向(箭头B方向)上移动的致动器46。在本实施例中，致动器46是缸单元47，其包括在基端部分设置有活塞48的活塞杆50以及活塞48在轴向方向上可滑动地布置的缸体52。活塞杆50的末端部分形成接触部分44。注意，固定至活塞杆50的末端部分的其他构件可以形成接触部分44。

致动器46固定至夹持体部分14的基部分22上。当向形成在缸单元47的缸体52中的压力室53供给压力流体(例如，压缩空气)或从压力室53排出压力流体时，活塞杆50在活塞杆50的轴向方向上操作。活塞杆50与夹持体部分14的臂部分24a，24b的延伸方向平行地布置。

接触部分44布置在狭缝25中。接触部分44相对于定位销30布置在狭缝25的内侧。致动器46的驱动使接触部分44在缝隙25中在缝隙25的纵向方向(箭头B方向)上前进或后退。致动器46的结构和布置使得当致动器46已伸出最长时(当活塞杆36已前进最多时)，接触部分44在按压构件20上方到达狭缝25的末端侧。

在本实施例中，活塞杆36布置成使得活塞杆50的轴线的延长线穿过狭缝25中的接合部分28的移动路径25a。注意，活塞杆36可以布置成使得活塞杆36的轴线的延长线穿过偏离接合部分28的移动路径25a的位置。注意，致动器46不限于缸单元47，并且可以是例如线性马达。

按压构件20在工件W的厚度方向上按压插入到狭缝25中的工件W。按压构件20被固定到夹持体部分14。如图1所示，在本实施例中，两个按压构件20被布置为彼此分离。

如图3所示，将按压构件20插入设置在夹持体部分14(一个臂部分24a)中的孔部分56中。孔部分56是在厚度方向上贯通臂部分24a的螺孔，在该孔部分56的内周部分形成内螺纹57。形成在按压构件20的外周部分上的外螺纹21与孔部分56的内螺纹57螺合。固定螺母58在夹持体部分14的外表面侧与按压构件20螺合。在本实施例中，按压部件20相对于定位机构16的接合部分28布置在狭缝25的内侧。

按压构件20是球形柱塞66，球形柱塞66包括球状物60，弹性地激励球状物60的弹簧62和容纳球状物60和弹簧62的外壳64。球形柱塞66的轴线平行于狭缝25的厚度方向(箭头A方向)。在初始状态下，球状物60的一部分从外壳64的末端开口突出并且暴露于狭缝25。当预定的力或更大的力作用在球状物60上并到达外壳64的内部时，球状物60抵抗弹簧62的弹力而移动到外壳64的内部。

如图4所示，两个按压构件20布置成彼此分离，从而可以将接触部分44插入其间。具体而言，两个按压部件20布置成在与狭缝25的厚度方向和夹持体部分14的延伸方向(箭头B方向)正交的方向(箭头C方向)上相互分离。当活塞杆36前进时，接触部分44经过两个按压构件20之间的空间，以在按压构件20上方移动至狭缝25的末端侧。

接下来，将描述如上构造的根据本实施例的工件夹持装置10的操作。

以下，以通过工件夹持装置10夹持不同形状的工件W的示例为例进行说明。示例在图5A至图5C中示出(每个工件W可以被称为“工件W1”，“工件W2”或“工件W3”)。例如，工件W1，W2和W3是通过钣金加工形成的板状构件。如图所示，工件W1，W2和W3至少包括平坦形状的板形部分Wp。然而，工件W1，W2和W3还可以包括除了板形部分Wp之外的部分Wr(例如，螺栓68)。部分Wr不限于螺栓68，并且可以是块形部分。板形部分Wp的厚度例如为0.8至2.2mm。

图5A所示的工件W1包括在厚度方向上贯通板形部分Wp的通孔70。图5B所示的工件W2在板形部分Wp的边缘部分76上具有凹口72。图5C所示的工件W3在板形部分Wp上包括V状的弯曲部分74。

当夹持工件W1时，如图6和图7所示，工件夹持装置10可以通过使用工件W1的通孔70夹持工件W1。在这种情况下，具体而言，首先，机器人12(参照图1)使工件夹持装置10移动，以使工件W1的板形部分WP插入到夹持体部分14的狭缝25内。通过该移动，工件W1的板形部分Wp被夹持或保持在按压构件20和臂部分24b之间。如图7所示，当工件W1被夹持时，臂部分24a，24b可弹性变形以根据板形部分Wp的厚度向外稍微弯曲。

接下来，驱动定位致动器32以将定位销30从后退位置移动到前进位置。随着定位销30的移动，设置到定位销30的末端部分的接合部分28移动到狭缝25中，并且定位销30插入设置在工件W1中的通孔70中。因此，定位销30与工件W1接合。

接着，使稳定器18的接触部分44移动而与工件W1的边缘部分76接触。具体而言，使致动器46的活塞杆50前进，从而使设置到活塞杆50的末端部分的接触部分44在垂直于工件W1的厚度方向的方向(箭头B方向)上向工件W1的边缘部分76被按压。结果，工件W1的在边缘部分76和通孔70之间的部分被接触部分44和接合部分28保持。

因此，在工件夹持装置10夹持工件W1之后，附接有工件夹持装置10的机器人12(见图1)将工件W1运送到预定地点。在运送目的地，定位销30后退以释放与工件W1的接合。然后，工件W1被输送到运送目的地。当工件W1在运送目的地被配合部件，工具(夹具)等夹持时，在定位销30后退的状态下，工件夹持装置10向从工件W1后退的方向移动。然后，工件W1从狭缝25释放。也就是说，工件W1的夹持被释放。注意，当工件W1在运送目的地被配合部件，工具等夹持时，可以在活塞杆50从工件W1后退之后使定位销30从工件W1后退。

注意，当工件W1在运送目的地没有被配合部件，工具等夹持时，工件W1可以被活塞杆50(接触部分44)按压，以便从狭缝25释放。

当夹持工件W2时，如图8所示，工件夹持装置10可以通过使用工件W2的凹口72夹持并运送工件W2。在这种情况下，除了将定位销30插入凹口72中而不是将定位销30插入通孔70中之外，工件夹持装置10的操作与工件W1的夹持大致相似。

例如，当夹持工件W3时，如图9所示，工件夹持装置10可以夹持工件W3的弯曲部分74附近的端部分78，弯曲部分74具有V形形状。在这种情况下，定位销30的接合部分28朝向工件W3被按压，稳定器18的接触部分44朝向工件W3的边缘部分76被按压。因此，可以适当地夹持工件W3。注意，如果可能的话，定位机构16的接合部分28与弯曲部分74的凹部侧(谷侧)接合。

在这种情况下，根据本实施例的工件夹持装置10具有如下有益效果。

如图1和图2所示，工件夹持装置10包括：夹持体部分14，其包括狭缝25，工件W的板形部分Wp被构造成插入狭缝25中；和定位机构16，其包括接合部分28，该接合部分28构造成与夹持体部分14的狭缝25中的工件W的板形部分Wp接合，从而对工件W进行定位。因此，使夹持体部分14移动，以使工件W的板形部分Wp插入到夹持体部分14的狭缝25内，定位机构16对插入到狭缝25内的工件W进行定位。因此，能够适当地夹持包括板形部分Wp的各种形状的工件W(工件W1，W2，W3)。因此，附接有工件夹持装置10的机器人12能够自动地运送各种形状的工件W。

夹持体部分14包括基部分22和从基部分22延伸并彼此面对的两个臂部分24a，24b，并且夹持体部分14整体上具有细长条形状。然后，在两个臂部分24a，24b之间形成狭缝25。因此，可以减小夹持体部分14的尺寸。

两个臂部分24a，24b中的至少一个的末端具有楔形形状。当工件W彼此重叠放置时，上述结构可以将具有楔形末端的臂部分24a(或臂部分24b)插入到重叠工件W之间的空间中，从而重叠工件W中的一个可以容易地被夹持。

如图2所示，定位机构16包括构造为在狭缝25的厚度方向上移动的定位销30和构造为驱动定位销30的定位致动器32。通过这种结构，定位销30与设置到工件W的特定形状的部分(例如，通孔70，凹口72或弯曲部分74)接合，从而可以更适当地定位工件W。

定位致动器32包括输出部分34，该输出部分34构造成在狭缝25的厚度方向上操作。然后，将定位销30插入设置在夹持体部分14中的销插入孔29中，并将其固定到输出部分34的末端部分。因此，可以通过简单的结构来实现具有适当的定位能力的定位机构16。

工件夹持装置10还包括稳定器18，该稳定器18被构造成抑制插入到狭缝25中的工件W的移动。稳定器18包括构造成与工件W的边缘部分76接触的接触部分44和构造成使接触部分44移动的致动器46。这种结构可以防止被工件夹持装置10夹持的工件W摆动(防止工件W围绕接合部分28摇摆)。

接触部分44布置在狭缝25中。因此，由于接触部分44在狭缝25内与工件W接触，因此能够以较小的结构抑制工件W的摆动。

接触部分44相对于定位销30布置在狭缝25的内侧。由于该结构将工件W保持在定位销30和接触部分44之间，因此可以更稳定地夹持工件W。

工件夹持装置10还包括突出到狭缝25中的按压构件20。在工件夹持装置10中，按压构件20被构造成在工件W的厚度方向上按压插入到狭缝25中的工件W。这种结构提高了夹持工件W的稳定性。

按压构件20相对于定位机构16的接合部分28布置在狭缝25的内侧。这种结构进一步提高了夹持工件W的稳定性。

如图3所示，按压构件20是球形柱塞66，其包括球状物60和构造成弹性地激励球状物60的弹簧62。这种结构减小了将工件W插入到夹持体部分14的狭缝25中时的插入阻力；因此，可以平稳地夹持工件W。

按压构件20插入设置在夹持体部分14中的孔部分56中。通过该结构，可以相对于夹持体部分14容易地布置按压构件20。

如图4所示，两个按压构件20布置成彼此分离，从而使接触部分44被构造成插入其间。通过这种结构，接触部分44可以在按压构件20上方移动到狭缝25的末端侧，而在接触部分44和按压构件20之间没有干扰。

注意，以上实施例已经描述了包括定位销30和定位致动器32作为定位机构16的结构。然而，定位机构16的结构不限于该示例。在定位机构16的修改例中，例如，可以在夹持体部分14的内表面上在狭缝25侧设置突起。在这种情况下，突起用作与工件W接合的接合部分28。

仅可以设置单个按压构件20。根据工件夹持装置10所需的规格，可以省略按压构件20。

本发明不限于上述实施例，并且在不脱离本发明的主旨的情况下可以采用各种修改例。

Claims (12)

1.一种工件夹持装置(10)，其特征在于，所述工件夹持装置(10)附接到机器人(12)并用于夹持工件(W)，所述工件(W)在其至少一部分中包括板形部分(Wp)，所述工件夹持装置(10)包括：

夹持体部分(14)，所述夹持体部分包括狭缝(25)，所述工件(W)的所述板形部分(Wp)构造成插入所述狭缝中；和

定位机构(16)，所述定位机构包括接合部分(28)，所述接合部分构造成与所述夹持体部分(14)的所述狭缝(25)中的所述工件(W)的所述板形部分(Wp)接合，以便定位所述工件(W)，

其中所述定位机构(16)包括定位销(30)以及定位致动器(32)，所述定位销构造成在所述狭缝(25)的厚度方向上移动，所述定位致动器构造成驱动所述定位销(30)。

2.根据权利要求1所述的工件夹持装置(10)，其特征在于，其中：

所述夹持体部分(14)包括基部分(22)和从所述基部分(22)延伸并且彼此面对的两个臂部分(24a，24b)，并且所述夹持体部分(14)在整体上具有细长条形状；并且

在所述两个臂部分(24a，24b)之间形成所述狭缝(25)。

3.根据权利要求2所述的工件夹持装置(10)，其特征在于，其中所述两个臂部分(24a，24b)中的至少一个的末端具有楔形形状。

4.根据权利要求1所述的工件夹持装置(10)，其特征在于，其中：

所述定位致动器(32)包括输出部分(34)，所述输出部分构造成在所述狭缝(25)的所述厚度方向上操作；并且

所述定位销(30)插入设置在所述夹持体部分(14)中的销插入孔(29)中，并且固定至所述输出部分(34)的末端部分。

5.根据权利要求1所述的工件夹持装置(10)，其特征在于，进一步包括稳定器(18)，所述稳定器(18)构造成抑制插入到所述狭缝(25)中的所述工件(W)的移动，

其中所述稳定器(18)包括接触部分(44)和致动器(46)，所述接触部分构造成接触所述工件(W)的边缘部分(76)，所述致动器构造成使所述接触部分(44)移动。

6.根据权利要求5所述的工件夹持装置(10)，其特征在于，其中所述接触部分(44)布置在所述狭缝(25)中。

7.根据权利要求5所述的工件夹持装置(10)，其特征在于，其中：

所述定位机构(16)包括定位销(30)，所述定位销构造成在所述狭缝(25)的厚度方向上移动；并且

所述接触部分(44)相对于所述定位销(30)布置在所述狭缝(25)的内侧。

8.根据权利要求1所述的工件夹持装置(10)，其特征在于，进一步包括突出到所述狭缝(25)中的按压构件(20)，

其中所述按压构件(20)构造成在所述工件(W)的厚度方向上按压插入所述狭缝(25)中的所述工件(W)。

9.根据权利要求8所述的工件夹持装置(10)，其特征在于，其中所述按压构件(20)相对于所述定位机构(16)的所述接合部分(28)布置在所述狭缝(25)的内侧。

10.根据权利要求8所述的工件夹持装置(10)，其特征在于，其中所述按压构件(20)是球形柱塞(66)，所述球形柱塞(66)包括球状物(60)和构造成弹性激励所述球状物(60)的弹簧(62)。

11.根据权利要求8所述的工件夹持装置(10)，其特征在于，其中所述按压构件(20)插入设置在所述夹持体部分(14)中的孔部分(56)中。

12.根据权利要求8所述的工件夹持装置(10)，其特征在于，进一步包括稳定器(18)，所述稳定器(18)构造成抑制插入到所述狭缝(25)中的所述工件(W)的移动，其中：

所述稳定器(18)包括接触部分(44)和致动器(46)，所述接触部分构造成接触所述工件(W)的边缘部分(76)，所述致动器构造成使所述接触部分(44)移动；并且

所述按压构件(20)包括至少两个按压构件(20)，并且所述两个按压构件(20)被布置成彼此分离，使得所述接触部分(44)构造成插入在所述两个按压构件之间。

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