CN1325781A - 夹具 - Google Patents

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Abstract

一种夹具,包括:一肘杆机构(64),该肘杆机构(64)将杆件(32)的直线运动转换成旋转运动;一臂(20),该臂(20)可根据气缸部分(14)的驱动作用而旋转预定角度;以及一锁定机构(22),该锁定机构(22)使得臂(20)即使在气缸部分(14)的传递给臂(20)的驱动力被截断时也能保持松开状态。

Description

夹具
本发明涉及一种可在臂的帮助下夹持工件的夹具，该臂可根据驱动机构的驱动作用而旋转预定角度。
通常，例如当对汽车或类似物的结构部件进行焊接时，采用夹具气缸以便夹持该结构部件。例如，该夹具气缸如美国专利No.4458889所述。
如图8和9所示，在美国专利No.4458889所述的夹具气缸中，可根据气缸1c的驱动作用而前后运动的活塞杆2布置于一对分开体1a、1b之间。接合器3与该活塞杆2的第一端相连。一对连接件5a、5b和一对滚子6a、6b通过第一轴4分别可旋转地安装在接合器3的两侧。可旋转预定角度的臂8通过第二轴7连接在该对连接件5a、5b之间。
这时，该对滚子6a、6b可借助于安装在孔中的多个滚针9a而滑动。活塞杆2可与滚子6a、6b一起根据滚子6a、6b的导引作用而移动，该滚子6a、6b可沿分别形成于该分开体1a、1b上的轨道槽9b而滑动。
不过，对于上述现有技术中美国专利No.4458889所述的夹具气缸，例如当臂8处于未示出的工件没有被夹持的松开状态时，且当供给气缸1c的压力流体由于某种原因而切断时，由于传给该臂的驱动力消失，该臂8处于自由状态。可怕的是该臂8可能例如由于臂8的惯性力或者由于安装有该夹具气缸的机器人或类似物的操作而自然产生旋转。
因此，可以想象该臂8的松开状态可以通过由于可沿气缸内腔滑动的活塞的滑阻而产生的摩擦力来保持，或者可以通过增加由于连接机构的滑阻而产生的摩擦力来保持该臂8的松开状态。不过，这引起了下面的缺点，即，由于夹具气缸长期使用而引起的滑动部分的磨损将会使摩擦阻力改变。这不能可靠保持臂8的松开状态。
本发明的总目的是提供一种夹具，该夹具即使在向臂传递的驱动力被截断时也能可靠地使臂保持在松开状态。
通过下面的说明并联系附图，可以更清楚本发明的上述和其它目的、特征和优点，在附图中，本发明的优选实施例以图示实例的方式表示。
图1为表示本发明实施例的夹具的主要部件的分解透视图；
图2所示为沿本发明实施例的夹具的轴向的局部垂直剖视图；
图3为表示图2中的锁定机构的局部放大图；
图4为表示臂从图1所示初始位置开始旋转的状态的侧视图，其中局部进行了省略，且夹持有一个工件；
图5为表示臂从图4所示状态开始沿顺时针方向旋转预定角度时的状态的侧视图，其中局部进行了省略；
图6为表示臂从图5所示状态开始沿顺时针方向再旋转预定角度时的状态的侧视图，其中局部进行了省略；
图7为表示臂从图6所示状态开始沿顺时针方向再旋转预定角度时的状态的侧视图，其中局部进行了省略，且该臂保持在处于松开状态的初始位置；
图8为表示现有技术的夹具气缸的主要部件的分解透视图；以及
图9为表示图8所示夹具气缸的局部剖视侧视图。
在图1和2中，参考标号10表示本发明实施例的夹具。
夹具10包括：一本体12；一气缸部分(驱动机构)14，该气缸部分以气密方式与本体12的下端相连；一臂20，该臂20与支承部分18相连，该支承部分18具有穿过一对基本圆形的开口(未示出)而向外部凸出的矩形截面，该圆形开口穿过本体12形成；以及一锁定机构22，该锁定机构22在本体12的内部，并使臂20在处于松开状态时保持在初始位置。
气缸部分14包括一端块24和一有角的桶形缸筒26，该桶形缸筒26的第一端以气密方式与端块24的凹口相连，其第二端以气密方式与本体12相连。
如图2所示，气缸部分14还包括：一活塞30，该活塞30装于缸筒26内，并能沿气缸内腔28往复运动；以及一杆件32，该杆件32与活塞30的中心部分相连，并可与活塞30一体移动。活塞30的、基本垂直于杆件32轴线的横截面基本成椭圆形形状。气缸内腔28的横截面形状也基本成与活塞30相符的椭圆形。
活塞密封件36安装在活塞30的外周表面。
穿过端块24的四角部分而钻出未示出的安装孔。端块24、缸筒26和本体12通过四个插入安装孔内的轴(未示出)分别以气密方式组装起来。一对用于将压力流体(例如压缩空气)引入/排出气缸内腔28的压力流体进口/出口孔42a、42b形成于本体12和端块24上。
通过将第一壳体46和未示出的第二壳体装配成一体而构成本体12。并通过分别在第一壳体46和未示出的第二壳体上形成凹形部分而在本体12内形成腔体44。杆件32的自由端朝向腔体44的内部。
在杆件32的第一端有用于通过肘接头62而将杆件32的直线运动转换成臂20的旋转运动的肘杆机构64。该肘接头62包括：一肘接块56，该肘接块56有具有分支的叉形部分，该分支彼此分开预定的间隔距离，且该分支基本彼此平行；以及一关节销70，该关节销可旋转地安装在穿过分支形成的孔内。配合部分54形成于肘接块56的第一侧表面上(见图3)，该配合部分有与滚子件48配合的第一倾斜表面50和第二倾斜表面52，这将在后面说明。
肘杆机构64包括：一连接板(连接件)72，该连接板通过关节销70连接于肘接头62的叉形部分的分支之间；以及一支承杆74，该支承杆74可旋转地由穿过第一壳体46和未示出的第二壳体而形成的一对基本圆形的开口而支承(见图4)。
连接板72插入肘接头62和支承杆74之间，它起到连接肘接头62和支承杆74的作用。
也就是，连接板72有形成于第一端侧的第一孔(未示出)和形成于第二端侧的第二孔(未示出)。该连接板72通过肘接头62和与第一孔配合的关节销70而与杆件32的自由端相连。连接板72通过可旋转地安装在第二孔内的连接销(未示出)而与支承杆74的叉形部分相连。在连接板72的第一端形成有曲面81(见图4和5)，该曲面81与导引滚子79接触，这将在后面说明。
支承杆74包括：带有分支的叉形部分，该分支形成有孔，以便可旋转地将未示出的连接销安装于该孔内；以及具有矩形截面的支承部分18，该支承部分18以基本垂直于杆件32轴线的方向(基本垂直于纸平面的方向)凸出，并穿过未示出的开口暴露在本体12外部。用于夹持未示出的工件的臂20可拆卸地安装在支承部分18上。因此，支承杆74与臂20成一体旋转。
如图1和3所示，锁定机构22包括：支承点销58，该支承点销58布置于腔体44内并由第一壳体46和未示出的第二壳体支承；一锁定板60，该锁定板60可绕支承点销58的支承点旋转预定角度，该支承点销可旋转地安装在第一端侧上；一滚子件48，该滚子件48通过销钉件66可旋转地支承于锁定板60的分支突片61a、61b之间；一配合部分54，该配合部分54在前述肘接块56上，并有第一倾斜表面50、第二倾斜表面52和在第一倾斜表面50和第二倾斜表面52之间的分界部分上形成的脊部分53，这样，滚子件48可以与它们配合；以及一弹簧件68，该弹簧件68的第一端通过形成于锁定板60端侧的、在支承点销58的相对侧的凹口67而固定。
弹簧件68的第二端固定在形成于第一壳体46内壁面上的凹口71上。由于提供有弹簧件68，因此，根据弹簧件的弹性力，锁定板60总是绕支承点销58的支承点以箭头B所示方向受压。换句话说，由于为克服弹簧件68的弹性力而施加在滚子件48上的压力的作用，锁定板60可绕支承点销58的支承点以箭头A所示方向旋转预定角度。
如图3所示，分别将第一倾斜表面50和第二倾斜表面52相对于垂直平面的倾斜角α、β设定为满足α＞β。这时，优选是，倾斜角α为大约30至45度，倾斜角β为大约10至20度。
假设，以支承点销58的中心点为基点，L1表示支承点销58和使滚子件48与配合部分54邻接的邻接点(销钉件66的中心点)之间的间隔距离，L2表示支承点销58和弹簧件68产生的压力所作用的压力点之间的间隔距离。根据该假设，通过使L2/L1的值变大，就可以增加锁定机构22的夹持力。
如图4所示，各有圆弧形截面的凹口78分别形成于构成本体12的第一壳体46和未示出的第二壳体的内壁面的上侧。在凹口78内有一导引滚子79，该导引滚子79在与连接板72的曲面81接触的同时还能旋转预定角度。用于可旋转地支承导引滚子79的销钉件82固定在形成于第一壳体46和未示出的第二壳体上的孔中。多个滚针轴承84安装在导引滚子79的通孔的周向上。该导引滚子79可根据滚针轴承84的滚转作用而光滑旋转。
本发明实施例的夹具10的基本结构如上所述。下面将介绍其操作、功能和作用。
首先，夹具10通过未示出的安装装置固定在预定位置。管道例如未示出的管子的第一端头分别与该对压力流体进口/出口孔42a、42b相连。管道的第二端与未示出的压力流体供给源相连。
完成上述准备工作后，起动未示出的压力流体供给源以便将压力流体(例如压缩空气)从第一压力流体进口/出口孔42b引入位于活塞30下侧的气缸内腔28内。该活塞30根据引入气缸内腔28内的压力流体的作用而受压，且活塞30沿气缸内腔28向上运动。
活塞30的直线运动通过杆件32和肘接头62传递给肘杆机构64，且该直线运动由于构成肘杆机构64的支承杆74的旋转作用而转换成臂20的旋转运动。
也就是，由于活塞30的直线运动(向上运动)，作用有向上压连接板72和与杆件32的自由端接合的肘接头62的作用力。施加在连接板72上的压力使连接板72绕关节销70的支承点而旋转预定角度，且该压力还使支承杆74根据连接板72的连接作用而旋转。
因此，臂20绕支承杆74的支承部分18的支承点沿逆时针方向旋转预定角度。
在臂20如上所述以逆时针方向旋转的过程中，连接板72的曲面81与导引滚子79接触。该导引滚子79在保持与曲面81接触的状态的同时绕销钉件82的中心旋转(见图4)。
当臂20进一步旋转而紧靠工件W时，臂20的旋转动作停止。由此形成夹持状态，其中工件W被臂20夹持。
当臂20的旋转动作停止以形成夹持状态后，活塞30和杆件32稍微再向上运动一点。这样，活塞30和杆件32停止，从而形成位移终点位置(见图4)。
随后，当臂20与工件分离以解除夹持状态时，压力流体根据未示出的方向控制阀的开关作用而从布置于对侧的第二压力流体进口/出口孔42a引入位于活塞30上侧的气缸内腔28中。活塞30由于引入气缸内腔28内的压力流体的作用而受压。活塞30沿气缸内腔28向下运动。
活塞30的直线运动通过肘杆机构64转换成臂20的旋转运动。该臂20顺时针方向旋转。
在臂20顺时针方向旋转而使活塞30到达最下限的位置之前，与肘接块56一体向下运动的配合部分54的第二倾斜表面52与由锁定板60可旋转地支承的滚子件48配合(见图5)。
在该状态下，锁定板60以箭头A所示方向逆着弹簧件68的弹性力而受压。由锁定板60可旋转地支承的滚子件48分别跨过配合部分54的第二倾斜表面52和形成于第二倾斜表面52和第一倾斜表面50之间的分界部分处的脊部分53(见图6)。该滚子件48与第一倾斜表面50配合。因此，臂20锁定在处于松开状态的初始位置(见图7)。
在该实施例中，初始位置是指活塞30到达活塞内腔28的最下限位置时的状态，如图2所示。
在上述锁定状态中，第二压力流体进口/出口孔42b也处于向大气开放的状态。因此，即使当臂20处于松开状态且在初始位置时由于某种原因使得压力流体的供给停止，那么由于该锁定机构22没有被释放，因此能可靠地保持该松开状态。
如上所述，在本发明的实施例中，由于有锁定机构22，即使当压力流体向起到驱动机构作用的气缸部分14的供给停止且驱动力向臂20的传递被截断时，臂20的松开状态也能够可靠保持。
必要的是，将使臂20通过锁定机构22而保持松开状态的力(保持力)设定为合适的保持力，通过该保持力，例如即使在安装有该夹具10的机器人或类似物进行操作时，也不会由于惯性力而引起位移。而且，必要的是，将该力(保持力)设定为这样大小的保持力，即，当压力流体再次从压力流体进口/出口孔42b供给时，该松开保持状态可以通过活塞30的移动力而释放。这时，优选是配合部分54的第一倾斜表面50相对于垂直平面的倾斜角α大于第二倾斜表面52的倾斜角β。而且，优选是，第一倾斜表面50的倾斜角α设定为大约30至45度，而第二倾斜表面52的倾斜角β设定为约10至20度。
在本发明的实施例中，气缸部分14用作驱动机构。不过，这并不限定于此。例如，杆件32可以通过用未示出的线性驱动器或电马达驱动而移动。

Claims (6)

1．一种夹具，包括：
一本体(12)；
一驱动机构(14)，该驱动机构(14)用于使所述本体(12)内部的杆件(32)沿所述本体(12)的轴向移动；
一肘杆机构(64)，该肘杆机构包括与所述杆件(32)相连的连接件(72)，用于将所述杆件(32)的直线运动转换为旋转运动；
一臂(20)，该臂(20)与所述肘杆机构(64)相连，以便根据所述驱动机构(14)的驱动作用而旋转预定角度；以及
一锁定机构(22)，该锁定机构在所述本体(12)的内部，用于在由所述驱动机构(14)向所述臂(20)传递的驱动力被截断时使所述臂(20)保持松开状态。
2．根据权利要求1所述的夹具，其中：所述锁定机构(22)包括：由所述本体(12)支承的支承点销(58)；可绕所述支承点销(58)的支承点旋转预定角度的锁定板(60)；滚子件(48)，该滚子件(48)通过销钉件(66)可旋转地由所述锁定板(60)支承；配合部分(54)，该配合部分形成于构成所述肘杆机构(64)的肘接块(56)上，用于与所述滚子件(48)配合；以及一弹簧件(68)，用于将所述滚子件(48)压向所述配合部分(54)。
3．根据权利要求2所述的夹具，其中：所述配合部分(54)包括第一倾斜表面(50)、第二倾斜表面(52)和在所述第一倾斜表面(50)和所述第二倾斜表面(52)之间的交界部分处形成的脊部分(53)，所述滚子件(48)可与它们配合。
4．根据权利要求3所述的夹具，其中：所述第一倾斜表面(50)相对于垂直平面的倾斜角α设定为大于所述第二倾斜表面(52)的倾斜角β。
5．根据权利要求2所述的夹具，其中：倘若以支承点销(58)的中心点为基点，L1表示所述支承点销(58)和使所述滚子件(48)与配合部分(54)邻接的邻接点之间的间隔距离，L2表示支承点销(58)和弹簧件(68)产生压力作用的压力点之间的间隔距离，那么，根据L2/L1设定所述锁定机构(22)的保持力。
6．根据权利要求1所述的夹具，其中：所述驱动机构包括气缸部分(14)，该气缸部分(14)包括活塞(30)，该活塞(30)可根据通过一对压力流体进口/出口孔(42a、42b)供给气缸内腔(28)的压力流体的作用而移动。
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