CN1197686C - 夹紧装置 - Google Patents

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Abstract

一种夹紧装置具有：一个单一的驱动单元，可用来使活塞杆(32)在轴向上位移；两个夹紧臂(18a、18b)，可按照活塞杆(32)的位移作用旋转预定的角度；一个定位销(16)，可按照活塞杆(32)的位移作用在轴向上位移；以及一个驱动力传动机构，可用来将驱动单元(22)的驱动力分别传送给夹紧臂(18a、18b)和定位销(16)，从而在差不多同时操作这两者。

Description

夹紧装置
技术领域
本发明涉及一种用夹紧臂来夹紧工件的夹紧装置，该夹紧臂是按照驱动单元的驱动作用来操作的。
背景技术
传统上，例如在焊接汽车之类的零件时曾使用夹紧装置来夹紧零件(例如，请阅日本专利公报9-192968号)。
在该日本专利公报9-192968号中，如图10所示，夹紧装置具有一个外筒2和两个夹紧臂3a、3b。外筒2在顶端有一接触表面1用来接触工件(未示出)。夹紧臂3a和3b将工件夹紧在接触表面1上。在外筒2的一端有一定位销4被安排插入到一个未被示出的在工件上形成的定位孔内。
在外筒2的另一端分别设有定位销的驱动缸5和夹紧臂的驱动缸6。定位销的驱动缸5在使定位销4沿轴向移动时改变定位销4相对于定位孔的外直径，夹紧臂的驱动缸6使夹紧臂3a和3b在轴向上移动。
上述这种传统的夹紧装置需要两个驱动单元，即，使定位销4移动的驱动缸5及使夹紧臂3a和3b操作的驱动缸6。因此，在上述夹紧装置中存在着整个装置尺寸大和生产费用高的缺点。另外，当上述夹紧装置被设在机器人的手臂内时，缺点是，机器人的手臂由于整个夹紧装置的尺寸大、重量重而要承受重大的载荷。
发明内容
本发明的一般目的是要提供一种夹紧装置，该装置可用一个驱动单元来分别操作定位销和夹紧臂，从而整个夹紧装置可具有紧凑的形状和小的重量。
本发明的主要目的是要提供一种夹紧装置，该装置可用一个驱动单元来分别操作定位销和夹紧臂，从而可降低其制造费用。
下面结合附图对本发明的只是作为示例的较优实施例作出说明，阅后当可对本发明的上述这些和其他一些目的、特点和优点有清楚的了解。
附图说明
图1为按照本发明的一个实施例的夹紧装置沿轴向的纵长剖视图；
图2为夹紧装置的工件夹紧单元的透视图；
图3、图4均为工件夹紧单元的分解透视图；
图5为图1中沿V-V线切开的纵长剖视图；
图6为用来示出操作的说明图，本图示出夹紧装置的未夹紧状态的初始位置；
图7为用来示出操作的说明图，本图示出夹紧臂从图6所示状态转过一个预定的角度；
图8为用来示出操作的说明图，本图示出夹紧臂从图7所示状态再转过一个预定的角度；
图9为一部分的纵长剖视图示出工件的夹紧状态；及
图10为传统的夹紧装置的纵长剖视图。
具体实施方式
按照本发明的夹紧装置将用较优实施例来举例并将在下面结合附图详细说明。
图1示出按照本发明的一个实施例的夹紧装置。夹紧装置10具有一个工件夹紧单元20和一个驱动单元(驱动机构)22。夹紧单元包括一个定位销16用来插入到工件12(见图9)上形成的一个定位孔14内以资确定工件12被夹紧时的位置，和两个用来夹紧工件12的夹紧臂18a、18b；驱动单元22用来使定位销16和夹紧臂18a、18b基本上在同一时间内互锁在一起。
驱动单元22包括一个圆筒形状的筒管(筒体)24，一个活塞30带有装在其外周表面上环形槽内的活塞密封垫26，以便沿着筒管24内形成的筒室28位移，一根以其一端固紧在活塞30上的活塞杆(杆件)32，和一个圆筒形轴承件36被筒管24的一个增厚段34夹持着。在筒管24上还制有多个压力流体输入/输出口(未示出)，它们被连接到一个未被示出的压力流体供源上，以便用来将压力液体分别供应给由活塞30分隔而成的上筒室28a和下筒室28b内。
有一杆密封垫38被装在轴承件36的内周表面上，该密封垫38可滑动地与活塞杆32的外周表面接触以便起到密封作用。有一用来封闭筒室28的覆盖件40借助于一个保持环42被安装在筒管24的第一端。有一用来保持筒室28的气密状态的O形环44被安装在覆盖件40外周表面上的环形槽内。
有一挡止块46被固定在活塞杆32的外周表面上。有一传感器48被布置着，通过检测与活塞30一起整体移动的挡止块46，从而检测活塞30的位置。该传感器48借助于夹持件50被固定在筒管24上。
如图3和4所示，工件夹紧单元20包括一个阶梯的环形件56，在其中心部有一圆孔，而圆孔的四周有多个安装孔54，将图上未示出的螺钉件插入到这些孔54内，可使夹紧单元20连接到筒管24的端头上；而定位销16则可在轴向上位移地通过所说圆孔52而被设置。
定位销16具有一个表面58带锥度的销段64，其直径逐渐向第一端缩小，有一个圆周表面60接在所说带锥度表面之后，有一个接纳孔62用来接纳一对夹紧臂18a、18b；还有一对闭合件66a、66b，它们被成为整体地连接到销段64的下端，方向相背，并且互相离开一个预定的距离。每一闭合件66a、66b各有一长孔72用来插入一个在轴向上延伸的固定销70，该销可旋转地被一对轴承件68a、68b支承着，这将在下面说明。此外还有基本上在与轴线垂直的方向上延伸的接合孔76，用来分别与一对第一活动销74a和第二活动销74b接合，这将在下面说明。
阶梯的环形件56制有一个环形接触表面80用来与工件12接触以便与夹紧臂18a、18b的卡爪78合作将工件12夹紧。借助于固紧在筒管24上的螺栓，成对轴承件68a、68b被插置在阶梯的环形件56和筒管24之间(见图5)。通过这对轴承件68a、68b的上部分别制有孔84用来可旋转地支承固定销70。成对夹紧臂18a、18b被这样设置使它们被连结到作为轴的固定销70上而可环绕其旋转中心旋转一个预定的角度。这对轴承件68a、68b制有形状基本上为半椭圆形的凹槽88以便与连接销86接合，这将在下面说明。凹槽88与连接销86的接合使它们起到这样的作用，一是防止连接销86脱离接合，二是防止夹持夹具旋转，这将在下面说明。
借助于连接销86，夹持夹具90被连接到活塞杆32的另一端上。夹持夹具90被这样设置使它可与活塞杆32连结成为整体一起在轴向上位移。在夹持夹具90的基本上为中心的部分上制有凹腔，用来操作一对可旋转地被固定销70支承着的夹紧臂。在凹腔92的两侧上各制有一对接合长槽94a、94b，它们按预定的角度向下倾斜并分别向右和向左倾斜。第一活动销74a和第二活动销74b分别与接合长槽94a、94b接合。第一活动销74a和第二活动销74b被这样设置使它们可沿着接合长槽94a、94b滚动。
借助于阶梯段，定位销16的闭合件66a、66b被安装在夹持夹具90上。在这个配置中，第一活动销74a和第二活动销74b被这样设置，使它们同时被闭合件66a、66b上制出的接合孔76、在夹持夹具90上制出的接合长槽94a、94b、和夹紧臂18a、18b上制出的长槽96支承着。
成对夹紧臂18a、18b分别具有完全相同的形状。每一夹紧臂18a、18b都有用来夹紧工件12的卡爪78，设在卡爪78的对侧用来与第一活动销74a和第二活动销74b接合的长槽96，和用来使固定销70穿透通过的孔98，从而使固定销70成为一根轴而被支承在该孔内。
夹持夹具90、第一活动销74a、第二活动销74b、和闭合件66a、66b的功能就好象驱动力的传动机构那样。
按照本发明实施例的夹紧装置10基本上如同上面所说明的那样构成。接下来，我们将说明其操作、功能和效果。
首先，借助于未被示出的连结设施，夹紧装置被连结到机器人(未示出)的一个臂上。未被示出的管件如管路的第一端被分别连结到成对的压力流体输入/输出口(未示出)上，而管路的第二端被连接到未被示出的压力流体的供源上。
图6示出未被夹紧的状态，而图8示出已被夹紧的状态。下面作出的说明假定图6所示的未被夹紧的状态为初始位置。
在这个配置中，在图6所示的初始位置上，一对夹紧臂18a、18b被接纳在接纳孔62内，在此状态，它们没有从销段64的带锥度的表面58内向外突出。第一活动销74a和第二活动销74b都分别被定位在接合长槽94a、94b的上侧靠近基本上设置在中心部的固定销70。
如图9所示，要被固定的工件12由具有定位孔14的握手形紧固件组成，工件12用按照本发明的实施例的夹紧装置10定位并固定在一个平板件100的下表面上，然后借助于未被示出的焊接设施将平板件100和工件12的连结表面焊接在一起。
在完成上述的预备操作后，操作未被示出的机器人的臂，使夹紧臂10的定位销16接近工件12的紧固件定位孔14，将夹紧装置10移动到定位孔14与定位销16对应的位置上。
在工件12的定位孔14对应于定位销16的初始位置上，启动未被示出的压力流体供应源，使压力流体(例如压缩空气)从第一压力流体输入/输出口进入到设在活塞30下侧的筒室28b内。由于引入下筒室28b内压力流体的作用，活塞30被压，于是沿着筒室28向上移动。
在这配置中，借助于连接销86而连接在一起的活塞杆32和夹持夹具90就与活塞30成为一体地向上移动。定位销16沿着在其闭合件66a、66b内形成的长孔72向上移动一个预定的距离。因此，定位销16以其带锥度的表面58被插入到工件12的定位孔14内，进入定位状态。
被连接销86互相连接的活塞杆32和夹持夹具90随同活塞30一起向上移动。因此，第一活动销74a和第二活动销74b沿着以预定角度倾斜的接合长槽94a、94b向下移动，并且它们还沿着基本上在水平方向上延伸的接合孔76移动。换句话说，第一活动销74a和第二活动销74b一面向下移动，一面分别沿着向下斜向左方和右方的接合长槽94a、94b滚动，它们从中心沿着基本上水平设置的接合孔互相分开(见图7)。而固定销70处在固定状态，因为它被支承件68a、68b支承着。
在这配置中，第一活动销74a和第二活动销74b分别与一对夹紧臂18a、18b的长槽96接合。因此，这对夹紧臂18a、18b被转动并环绕固定销70的旋转中心位移，使卡爪78分别在向接触面80接近的方向上转动并位移。
如上所述，由于单一驱动单元22的驱动作用，定位销16向上移动而被插入到工件12的定位孔14内，同时夹紧臂18a、18b在向接触面80接近的方向上转动并位移，从而与定位销16互锁。
定位销16向上移动的位移量被设定为小于活塞30的位移量。即，定位销16的位移量取决于在夹持夹具90内形成的接合长槽94a、94b的倾斜角。相对于水平轴线的倾斜角越大，定位销16的位移量也就越大。
如图8所示，第一活动销74a和第二活动销74b到达以预定角度倾斜的接合长槽94a、94b的下终端时，它们也就到达基本上水平设置的接合孔76的端头。因此，工件12被夹紧在夹紧臂18a、18b的卡爪78和阶梯环形件56的接触表面80之间。这样，借助于夹紧臂18a、18b，工件12就被插入到定位孔14内的定位销16(见图9)定位在预定位置上并固定在该状态。
活塞30在上端的停止位置可借助于挡止块46由传感器48检测出来。
在该工件12被夹紧的状态下，可完成所需的操作，例如用未示出的焊接设施来进行焊接。在此之后，通过一个未被示出的转换阀的转换作用，将压力流体供到上筒室28a使活塞30向下移动。从而，定位销16在离开工件12定位孔14的方向上向下移动。于是，夹紧臂18a、18b就在与以前和定位销16互锁时相反的方向上被转动并位移。这样夹紧的状态就被松弛。
那就是说，由于连接销86而被互相连接的活塞杆32和夹持夹具90将与活塞30成为一体而向下移动。因此，定位销16将连同长孔72一起向下移动。基本上与此同时，第一活动销74a和第二活动销74b将向上移动并分别沿着倾斜成预定角度的接合长槽94a、94b滚动，它们在互相接近的方向上位移，从两端沿着基本上水平设置的接合孔76移向中心。因此，定位销16被位移使它离开定位孔14，与此同时，这对夹紧臂18a、18b分别在离开工件12的方向上被转动并位移。夹紧臂18a、18b被接纳在定位销16内所形成的接纳孔62内。这样就恢复到图6所示的初始位置。
在本发明的实施例中，定位销16在轴向上的位移和夹紧臂18a、18b的环绕固定销70的旋转中心的旋转预定角度能够按照单一驱动单元22的驱动作用基本上在同一时间内进行操作。
因此使用单一的驱动单元就可使定位销16与夹紧臂18a、18b互锁。因此不需要分别为定位销和夹紧臂设置各别的驱动源。这样就可能使整个装置得到紧凑的形状而可降低生产费用。另外，由于整个装置具有小的重量，机器人手臂上的载荷就可减轻，这样就有可能提高机器人手臂的操作能力。
在本发明的实施例中，定位销16在其上、下移动时的位移量被设定为不同于活塞30的位移量。即在本发明的实施例中，定位销16的位移量是由在夹持夹具90上制出的接合长槽94a、94b的倾斜角度决定的。定位销16的位移量被设定为约为活塞30位移量的一半。本装置即使在平板件100和工件12的定位孔14之间具有较小的间隔距离D(见图9)时也能较好地使用，只要如上所述，将定位销16的位移量设定得比活塞30的位移量小得多即可。
在本发明的实施例中，本装置被这样设计，使当气动筒被用作驱动源而活塞30到达顶死点时工件12被夹紧在夹紧状态。当活塞30的接受压力区域达到最大时，亦即当气动筒的驱动力为最大时，工件12被夹紧，因此在工件12上的夹紧力能达到最大。
在本发明的实施例中，气动筒被用作驱动单元22。但并不限定是这样，例如电驱动器或电动机也可较好地使用。另外在说明中虽然使用的是一对夹紧臂18a、18b，但并不限定是这样，也可能使用单个或多个夹紧臂。
按照本发明，可取得如下效果：
即，可只用单个驱动机构来在基本上同一时间操作定位销和夹紧臂。因此不需要为夹紧臂和定位销相应地设置各自的驱动机构。于是整个装置能制造得尺寸紧凑、重量轻。结果零件数和生产费用都可减少。

Claims (6)

1.一种夹紧装置，包括：
本体(24)；
与所述本体(24)的端部相连结，形成有与工件(12)接触而进行定位的环状接触面(80)的阶梯形环形件(56)；
使设置在所述本体(24)内部的杆件(32)沿该本体(24)的轴线方向位移的驱动机构(22)；
通过在所述杆件(32)的位移作用下旋转规定的角度，在所述阶梯形环形件(56)之间夹紧工件(12)的夹紧臂(18a、18b)；
从所述阶梯形环形件(56)的孔部(52)向外部突出，在所述杆件(32)的位移作用下，沿所述本体(24)的轴线方向位移的定位销(16)；
通过把所述驱动机构(22)的驱动力分别传递到所述夹紧臂(18a、18b)以及定位销(16)，使所述夹紧臂(18a、18b)以及定位销(16)分别大致同时动作的驱动力传递机构，
借助所述驱动力传递将所述定位销(16)插入工件(12)上形成的定位用孔部(14)，据此，将被定位的工件(12)通过夹紧臂(18a、18b)夹紧，其特征在于，
所述驱动机构(22)是由单一体构成，
所述驱动力传递机构(66a、66b、74a、74b、90)包括：
连结在所述杆件(32)上的夹持夹具(90)；
形成在所述夹持夹具(90)上，相对于水平方向以规定的角度延伸的结合用长槽(94a、94b)；
形成在所述定位销(16)上，在大致水平方向延伸的结合用孔部(76)；
形成在所述夹紧臂(18a、18b)上的长槽(96)；
分别与所述结合用长槽(94a、94b)、结合用孔部(76)以及长槽(96)结合的移动销(74a、74b)。
2.按照权利要求1的夹紧装置，其特征为，所说夹持夹具(90)被一连接销(86)连接到所说杆件(32)上，所说连接销(86)被这样设置使它与支承件(68a、68b)上制出的凹槽(88)接合，而所说支承件则通过一个固定销(70)可旋转地支承着所说夹紧臂(18a、18b)。
3.按照权利要求1的夹紧装置，其特征为，所说驱动机构具有至少一个筒管。
4.按照权利要求1的夹紧装置，其特征为，所说定位销(16)的位移量是由所说接合长槽(94a、94b)的相对于水平轴线的倾斜角度决定的。
5.按照权利要求4的夹紧装置，其特征为，所说定位销(16)的位移量被设定为约为活塞(30)的位移量的一半。
6.按照权利要求1的夹紧装置，其特征为，所说本体(24)设有传感器(48)，通过对固定在所说杆件(32)上的挡止块(46)的检测，用来检测所说杆件(32)的位置。
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