CN1164392C

CN1164392C - 电夹具

Info

Publication number: CN1164392C
Application number: CNB011174374A
Authority: CN
Inventors: 永井茂和; 男; 齐藤昭男; 弓场浩
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2001-04-28
Publication date: 2004-09-01
Anticipated expiration: 2021-04-28
Also published as: US20010038175A1; KR100388960B1; CN1321563A; JP2001310225A; DE60127338D1; EP1149665B1; EP1149665A3; EP1149665A2; US6471199B2; DE60127338T2; KR20010098877A

Abstract

齿轮机构(34)包括：一第一齿轮(38)，该第一齿轮(38)与旋转驱动源(16)的驱动轴(20)共轴连接；一第二齿轮(44)，其与第一齿轮(38)啮合，以及一第三齿轮(45)，其与第二齿轮(44)啮合，且与丝杠螺母(48)成一体地互锁。第一至第三齿轮(38、44、45)的直径小于上夹具体(12a)的宽度(C)和下夹具体(12b)的宽度(B)。

Description

电夹具

技术领域

本发明涉及一种电夹具，它能够夹持要在例如自动装配线的载体上定位和输送的工件。

背景技术

通常，工件如发动机由汽车自动装配线上的载体来输送。并在各个工位进行各种加工步骤或装配步骤。

在各个工位需要进行定位，以获得预定的位置，从而将工件装在夹具上。近年来采用了这样的系统，在该系统中，载体自身有夹具。在运输工件的同时将其夹持在载体上，因此只需要使载体在各工位处定位。

在该系统中，流体压力控制缸例如气压缸用作驱动该夹具的驱动源。

如前所述，本申请提出了一种电夹具，其中，能进一步增大夹持力，可以取消空气管或类似物的复杂结构，同时能够有效利用安装空间(见日本专利申请No.11-282195)

发明内容

本发明涉及上述提议，本发明的总目的是提供一种电夹具，该电夹具通过使整个装置具有较窄的扁平形状从而可以使尺寸较小，且该电夹具能通过简单的结构而平稳调节臂的旋转范围。

根据本发明，提供了一种能够通过利用可旋转的夹持臂而夹持工件的电夹具，所述电夹具包括：一主体部分，该主体部分包括一个上部主体和一个下部主体；一旋转驱动源，该旋转驱动源根据电信号而被驱动旋转；一齿轮机构，该齿轮机构传递所述旋转驱动源的旋转驱动力；一滚珠丝杠机构，该滚珠丝杠机构包括滚珠丝杠，用于将由所述齿轮机构传递的旋转运动转换成直线运动；以及一肘杆机构，该肘杆机构将由所述滚珠丝杠机构传递的所述直线运动转换成所述夹持臂的旋转运动，其中：所述齿轮机构包括：一第一齿轮，该第一齿轮与所述旋转驱动源的驱动轴共轴连接；一第二齿轮，该第二齿轮设有用于与所述第一齿轮的第一齿啮合的第二齿，且该第二齿轮基本平行于所述驱动轴的轴线布置；以及一第三齿轮，该第三齿轮设有用于与所述第二齿轮的所述第二齿啮合的第三齿，且该第三齿轮与丝杠螺母成一体地互锁，所述第一至第三齿轮的直径小于所述上部主体和下部主体的宽度。

附图说明

通过下面结合附图进行的说明，可以更好地了解本发明的上述和其它目的、特征和优点，该附图以示例方式表示本发明的优选实施例。

图1所示为根据本发明一个实施例的电夹具的透视图；

图2所示为沿图1所示电夹具的轴向的垂直剖视图；

图3所示为表示图2所示电夹具的局部放大的垂直剖视图；

图4所示为表示图1所示电夹具的侧视图。

具体实施方式

参考图1，参考标号10表示根据本发明一个实施例的电夹具。

该电夹具10包括：一上部主体12a，该上部主体12a具有较窄的扁平形状；一扁平的下部主体12b，该下部主体12b通过螺纹件13而与上部主体12a连成一体；一旋转驱动部分14，该旋转驱动部分14与下部主体12b的下部相连并偏向一边；制动器机构15，该制动器机构15平行于与下部主体12b的下部相连的旋转驱动部分14；以及一夹持臂18，该夹持臂18与支承部分17相连(见图2)，该支承部分17具有矩形横截面，并通过一对穿过上部主体12a而形成的基本圆形开口(未示出)而向外伸出。下面将介绍的盖体件22安装在上部主体12a的顶部。

上部主体12a和下部主体12b起到主体部分的作用。

如图2所示，旋转驱动部分14有旋转驱动源16，该旋转驱动源16例如包括一感应马达或一无刷马达，其根据输入的电信号而驱动旋转。如图4所示，基本呈柱形形状的旋转驱动源16的直径A稍微小于下部主体12b的宽度B。

如图3所示，在下部主体12b内有将旋转驱动源16的旋转驱动力传递给肘杆机构30的旋转驱动力传递机构32。该旋转驱动力传递机构32包括一齿轮机构34和一滚珠丝杠(ball screw)机构36。

如图3所示，齿轮机构34包括：一第一齿轮38，该第一齿轮38与旋转驱动源16的驱动轴20共轴连接；一第二齿轮44，该第二齿轮44形成有用于与第一齿轮38的第一齿40啮合的第二齿42，且该第二齿轮44由基本平行于驱动轴20的轴线布置的销钉件46可旋转地支承；以及一第三齿轮45，该第三齿轮45形成有用于与第二齿轮44的第二齿42啮合的第三齿43，且设计成其直径大于第一和第二齿轮38、44的直径。

在该结构中，第一至第三齿轮38、44、45的直径小于上部主体12a的宽度C和下部主体12b的宽度B。这样就可以减小整个装置的宽度，且该装置可以形成扁平形状。

通过进行表面处理能够提高表面硬度和表面粗糙度，该表面处理例如是对第一至第三齿轮38、44、45的第一至第三齿40、42、43的表面进行的喷射硬化和液体研磨。该步骤优选是为了使润滑油和油膜保持在第一至第三齿轮38、44、45的第一至第三齿40、42、43的表面上。

另一方面，如图3所示，滚珠丝杠机构36包括一个通过连接销47而共轴连接的并可旋转地与第三齿轮45成一体的滚珠丝杠螺母48和一个滚珠丝杠52，该滚珠丝杠52通过与滚珠丝杠螺母48的螺纹通孔(未示出)螺纹配合而可沿轴向移动。该滚珠丝杠螺母48和第三齿轮45分别由第一轴承件54a和第二轴承件54b可旋转地支承。第三轴承54c用于可旋转地支承第二齿轮44。因此，该第二齿轮44平稳旋转，从而能减小噪音。

滚珠丝杠螺母48有多个滚珠(未示出)，这些滚珠沿未示出的循环轨道滚转。该滚珠丝杠52布置成可随滚珠的滚转运动而轴向移动。

在该结构中，第三齿轮45和滚珠丝杠螺母48通过未示出的连接销彼此连接成一体。该第三齿轮45和滚珠丝杠螺母48可借助于第一和第二轴承件54a、54b而成一体地绕滚珠丝杠52的轴线旋转。因此，滚珠丝杠52可随第三齿轮45和滚珠丝杠螺母48的转动而向上和向下运动。

如图2所示，制动器机构15与滚珠丝杠52的下侧的第一端头相连。该制动器机构15包括：一管子56，该管子56内部有通过板53封闭的腔室55，且该管子形成宽度较窄的扁平形状；一制动器板58，该制动器板58与滚珠丝杠52的第一端头相连，且该制动器板58抵靠在腔室55的上侧的内壁面；以及一制动器块60，该制动器块60通过固定螺母而与滚珠丝杠52的第一端头相连，并可沿腔室55滑移。制动器板58和制动器块60起到制动器的作用。

在该结构中，制动器块60在水平方向有基本成六边形的横截面。腔室55的横截面形状与制动器块60的横截面形状相对应。因此，当制动器块60沿腔室55滑移时，制动器块60既有引导作用，又有防止滚珠丝杠52周向旋转的作用。制动器块60在水平方向的横截面的形状并不局限为基本成六边形。制动器块60的横截面形状可以是一种能够起到防止旋转的作用的非圆形状，例如包括花键形状。

如图4所示，管56的宽度基本与下部主体12b的宽度B相同。上部主体12a、下部主体12b、旋转驱动源16和管56整体形成宽度较窄的扁平形状。

肘杆机构30通过叉形接头62将滚珠丝杠52的直线运动转换成夹持臂18的旋转运动，该肘杆机构设置在滚珠丝杠52上侧的第二端头处。

叉形接头62包括关节销68和关节块70，该关节销68基本成T形截面，并与滚珠丝杠52的第二端头相连，该关节块70具有叉形部分，该叉形部分有与关节销68的头部配合的分支。

稍微从上部主体12a的开口71中凸出的释放凸起73与关节块70的上面部分成一体。盖体件22安装在上部主体12a上，该盖体件22例如由柔性材料制成，例如橡胶。通过用盖体件22向下压释放凸起73的手动操作，可以松开锁定状态。

如图2所示，肘杆机构30包括连接板74和支承杆76，该连接板74通过第一销钉件72而与关节块70的上面部分相连，该支承杆76由一对基本圆形的开口(未示出)可旋转地支承，该对基本圆形的开口分别穿过上部主体12a而形成。

连接板74安装在关节块70和支承杆76之间，它的作用是使叉形接头62和支承杆76相连。也就是，连接板74形成有一对孔78a、78b，该对孔彼此分开预定间距。连接板74通过可旋转地安装在第一孔78a内的第一销钉件72而与关节块70相连，并通过可旋转地安装在第二孔78b内的第二销钉件80而与支承杆76相连。

支承杆76包括具有矩形截面的支承部分17，该支承部分沿基本垂直于滚珠丝杠52轴线的方向(基本垂直于纸面的方向)凸出形成。该支承部分17通过未示出的开口暴露在上部主体12a外。用于夹持未示出的工件的夹持臂18可拆卸地安装在支承部分17上。在该结构中，支承杆76与夹持臂18一起旋转。

滚珠丝杠52的直线运动通过叉形接头62和连接板74传递给支承杆76。支承杆76可绕支承部分17的旋转中心旋转预定角度，该支承部分17从穿过上部主体12a而形成的一对开口(未示出)中凸出。

用于引导关节块70的引导槽(未示出)以垂直方向在上部主体12a的内壁面上延伸形成。具有半圆形截面的凹口形成于上部主体12a的内壁面的上部。如图2所示，该凹口内有滚针件86，该滚针件86可通过与连接板74的圆弧形侧表面部分84配合而旋转。该滚针件86包括：销钉件88，该销钉件88安装在上部主体12a的侧面；环形滚子90，该环形滚子90可绕销钉件88的旋转中心以预定方向旋转；以及多个滚针(未示出)，该滚针沿周向布置在销钉件88的外圆周表面和滚子90的内圆周表面之间。

金属检测件94通过卡爪92而与关节块70相连。在上部主体12a的外壁面上设有一对未示出的传感器，该传感器通过利用随金属检测件94的接近作用而产生的阻抗变化来检测金属检测件94的位置。通过利用未示出的第一传感器来检测金属检测件94，从而可以检测夹持臂18的旋转位置。

根据本发明实施例的电夹具10的基本结构如上所述。下面将解释其操作、功能和效果。

首先，该电夹具10通过未示出的固定机构而安装在预定位置。在下面的说明中，假定当制动器块60位于如图2中虚线所示的下死点时处于未夹持状态的初始位置。

在完成上述准备工作后，未示出的电源向处于初始位置的系统供能，以便驱动该旋转驱动源16旋转。与旋转驱动源16的驱动轴20啮合的第一齿轮38绕驱动轴20的旋转中心旋转。与第一齿轮38啮合的第二齿轮44以与第一齿轮38的旋转方向相反的方向旋转。

由销钉件46可旋转地支承的第二齿轮44与第三齿轮45啮合。该第三齿轮45与滚珠丝杠螺母48一起整体旋转。与滚珠丝杠螺母48螺纹配合的滚珠丝杠52随多个未示出的滚珠的滚转运动而向上运动。因此，与滚珠丝杠52下部相连的制动器板58和制动器块60也与滚珠丝杠52一起整体向上运动。

在该结构中，制动器块60可沿管子56的腔室55滑移，从而起到沿直线方向引导滚珠丝杠52的引导作用。

通过在上述的旋转驱动源16和滚珠丝杠机构36之间插入齿轮机构34，可以增加旋转驱动源16的旋转驱动力。由于提供有齿轮机构34，因此也可以采用具有较小旋转驱动力的小型马达。从而可以使整个电夹具10减至最小。

滚珠丝杠52的直线运动通过叉形接头62传递给肘杆机构30。该直线运动通过构成肘杆机构30的支承杆76的旋转运动而转换成夹持臂18的旋转运动。

也就是，随滚珠丝杠52的直线运动而施加有向上压叉形接头62和连接板74的力。通过施加在连接板74上的压力，连接板74绕第一销钉件72的支承点而旋转预定角度，支承杆76根据连接板74的连接作用而顺时针旋转。

因此，夹持臂18绕支承杆76的支承部分17的支承点而旋转预定角度，从而形成夹持状态，在该夹持状态，夹持臂18夹持工件(未示出)。当夹持臂18停止旋转运动后，滚珠丝杠52稍微向上运动，从而形成夹持状态。因此，与滚珠丝杠52的下部相连的制动器板58抵靠着腔室55上侧的内壁面，以控制其移动，并到达上死点，在该上死点，滚珠丝杠52达到位移终点位置(见图2)。通过用未示出的第一传感器来探测金属检测件94，可以确认到达上死点。

在该夹持状态，旋转驱动源16继续处于供能状态。因此，通过夹持臂18夹住工件的夹持力可以基本保持恒定。

为了通过结束夹持状态而形成未夹持状态，使旋转驱动源16的电流极性反向。因此，第一齿轮38以与前述方向相反的方向旋转，滚珠丝杠52向下运动。这样，夹持臂18以离开工件的方向运动。在该步骤中，与滚珠丝杠52的下部相连的制动器块60顶靠着构成腔室55下侧的内壁面的板53。因此，对移动进行控制，并回到初始位置。

根据本发明的实施例，直径小于上部主体12a的宽度C和下部主体12b的宽度B的第一至第三齿轮38、44、45相互啮合形成齿轮机构34。因此，可以在旋转驱动源16的驱动轴20的轴线和滚珠丝杠52的轴线之间形成足够距离。而且，上下部主体12a、12b的宽度C、B分别被限制，因此，整个装置可以形成宽度较窄的扁平结构，并能获得较小的尺寸。

为了使整个装置减至最小，例如还可考虑使未示出的、安装在旋转驱动源16的驱动轴20上的齿轮直接与未示出的、与滚珠丝杠螺母48连接的齿轮相啮合。不过，当两齿轮如上所述直接彼此啮合时，如果希望使两轴线之间的距离与前述的两轴线之间的距离相同，那么齿轮的直径将分别加大。这时出现的缺点是使得宽度也增加。

在本发明的实施例中，包括制动器板58和制动器块60的制动器机构15设在滚珠丝杠52的第一端。因此，夹持臂18的转动范围能可靠地进行调节。而且，宽度可减小，因此整个装置能形成宽度较窄的扁平形状。

在该结构中，制动器块60起到线性引导滚珠丝杠52的引导作用和防止滚珠丝杠52沿周向旋转的防旋转作用。

这样的制动器机构15使得夹持臂18的转动范围可以通过取下安装在管56中的板53并将制动器块60更换成另一个有不同轴向壁厚的制动器块(未示出)而改变。

本发明的实施例是通过用滚珠丝杠机构36作为驱动力传递机构来介绍的。不过，本发明并不局限于此。当然，未示出的丝杠机构可以包括滑动丝杠(slide screw)等。

而且，例如可以用由运动粘度不小于1000(St)的基础油组成的高粘度油脂作为润滑油。因此，油膜在压力极高的部位也能保持，例如在齿轮机构34、滚珠丝杠机构36和肘杆机构30中。高粘度的油脂有消声或降噪音的效果。这样的优点是可以降低由驱动部分如齿轮机构34和滚珠丝杠机构36所产生的噪音。

这时，通过用毡或PVD将油供给滑动部分，例如滚珠丝杠52，可以除去由于磨损而产生的粉末。

Claims

1.一种能够通过利用可旋转的夹持臂而夹持工件的电夹具，所述电夹具包括：

一主体部分，该主体部分包括一个上部主体(12a)和一个下部主体(12b)；

一旋转驱动源(16)，该旋转驱动源(16)根据电信号而被驱动旋转；

一齿轮机构(34)，该齿轮机构(34)传递所述旋转驱动源(16)的旋转驱动力；

一滚珠丝杠机构(36)，该滚珠丝杠机构(36)包括滚珠丝杠(52)，用于将由所述齿轮机构(34)传递的旋转运动转换成直线运动；以及

一肘杆机构(30)，该肘杆机构(30)将由所述滚珠丝杠机构(36)传递的所述直线运动转换成所述夹持臂(18)的旋转运动，其中：

所述齿轮机构(34)包括：一第一齿轮(38)，该第一齿轮(38)与所述旋转驱动源(16)的驱动轴(20)共轴连接；一第二齿轮(44)，该第二齿轮(44)设有用于与所述第一齿轮(38)的第一齿(40)啮合的第二齿(42)，且该第二齿轮(44)基本平行于所述驱动轴(20)的轴线布置；以及一第三齿轮(45)，该第三齿轮(45)设有用于与所述第二齿轮(44)的所述第二齿(42)啮合的第三齿(43)，且该第三齿轮(45)与丝杠螺母(48)成一体地互锁，所述第一至第三齿轮(38、44、45)的直径小于所述上部主体(12a)和下部主体(12b)的宽度(C、B)。

2.根据权利要求1所述的电夹具，其中：用于调节所述夹持臂(18)的转动范围的制动器机构(15)设在所述滚珠丝杠(52)的第一端。

3.根据权利要求1所述的电夹具，其中：所述第三齿轮(45)的直径设置为大于所述第一齿轮(38)和所述第二齿轮(44)的直径。

4.根据权利要求2所述的电夹具，其中：所述制动器机构(15)的宽度基本与所述下部主体(12b)的宽度(B)相同，所述旋转驱动源(16)和所述制动器机构(15)平行布置于所述下部主体(12b)的第一端。

5.根据权利要求2所述的电夹具，其中：所述制动器机构(15)包括管子(56)和制动器部件(58、60)，该管子(56)与所述下部主体(12b)的一端相连，该制动器部分(58、60)可沿形成于所述管子(56)内的腔室(55)滑动。

6.根据权利要求5所述的电夹具，其中：所述制动器部件包括一制动器板(58)和一制动器块(60)，所述制动器块(60)的横截面具有非圆形的形状，以便起到防止旋转的作用，所述制动器块(60)可沿形成非圆形形状的所述腔室(55)滑动，从而起到引导的作用。

7.根据权利要求6所述的电夹具，其中：所述制动器块(60)可由另一制动器块替换，通过将所述制动器块(60)更换成另一个具有不同轴向壁厚的制动器块而改变所述夹持臂(18)的旋转范围。