TW201841704A - 夾頭機構 - Google Patents

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TW201841704A
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智也 廣本
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日商北川鐵工所股份有限公司
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Abstract

在基爪(11)與上爪(12)上形成有彼此接合的凸部(11A)與凹部(12A)。在基爪(11)內設置有能夠沿軸向移動的活動銷(20)與能夠沿徑向移動的軸(30)，活動銷(20)與軸接合，保證活動銷(20)藉由軸(30)旋轉而能夠沿軸向移動。在上爪(12)上形成有可供活動銷(20)插入的銷孔(12c)，藉由讓軸(30)做預定量的轉動，活動銷(20)被鎖緊在插在銷孔(12c)內的第一位置或者脫離銷孔(12c)的第二位置上。從而提供一種易於更換上爪的夾頭機構。

Description

夾頭機構
本發明係關於一種夾持工作物(工件)的夾頭機構。
夾持工件的夾頭機構具有複數個基爪與複數個上爪，複數個基爪設置在夾頭本體的前表面上且能夠沿徑向移動，複數個上爪分別安裝在複數個基爪中相對應的基爪的前表面上且能夠自由裝卸。
專利文獻1中公開了一種能夠迅速地安裝或者拆卸上爪的夾頭機構。如圖10所示，該專利文獻1中所公開的夾頭機構在設置在夾頭本體100的前表面上的基爪110與上爪120上分別形成有彼此接合的凸部110A與凹部120A。凸部110A與凹部120A分別具有由圓錐體的一部分構成的側面(圓錐面)，藉由讓上爪120以圓錐體的中心線為中心旋轉來裝卸上爪120。
在凸部110A的圓錐面與凹部120A的圓錐面之間形成有上爪120能夠旋轉的間隙。因此，如果讓夾頭機構在不 夾持工件的狀態下旋轉，上爪120就有可能脫離基爪110而從基爪110上飛出去。為防止發生上述現象，在夾頭機構上設置有止動手段，利用該止動手段防止上爪120相對於基爪110旋轉。
具體而言，如圖11所示，藉由讓插在自基爪110的軸向外側形成的孔110B內之定位銷130嵌入形成在上爪120上的孔120B內來防止上爪120相對於基爪110旋轉。此時，定位銷130以利用設置在孔110B內的彈簧140沿著軸向前方對其施力的狀態嵌入孔120B中。
再者，如圖11所示，缺口銷(notch pin)150插在自基爪110的徑向外側形成的孔110C中，在定位銷130上形成有與缺口銷150接合的斜槽130A。是以，藉由推入缺口銷150，讓定位銷130脫離孔120B，即能夠從基爪110上將自由旋轉的上爪120卸下來。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本特開平1-306106號公報。
在專利文獻1所公開的夾頭機構中，防止上爪120旋 轉的定位銷130總是由彈簧140朝著上爪120一側施力。因此，拆卸或者安裝上爪120時，為維持定位銷130脫離孔120B這樣的狀態，需要持續地推缺口銷150。
因此，在自動更換上爪120的情況下，則需要具有持續地推缺口銷150之作用的裝置(機器人)與具有更換上爪120之作用的裝置(機器人)這樣的兩台裝置(機器人)。因此，所存在的問題就是推行自動化時，成本會升高。而且，在手動更換上爪120的情況下，需要同時進行持續地推缺口銷150的作業與更換上爪120的作業。因此，作業性、安全性方面存在問題。除此以外，難以藉由目測由缺口銷150的推入量確認是否處於定位銷130脫離孔120B的狀態。
本發明正是為解決上述問題而完成者。其主要目的在於：提供一種易於對上爪進行更換的夾頭機構，在前述夾頭機構中，在基爪上與上爪上形成有彼此接合的凸部與凹部。前述夾頭機構藉由讓基爪或者上爪沿著凸部與凹部的圓錐面相對轉動來進行上爪的裝卸。
本發明之夾頭機構包括夾頭本體、複數個基爪以及複數個上爪，複數個基爪設置在夾頭本體的前表面上且能夠沿徑向移動，複數個上爪分別安裝在複數個基爪中相對應的基爪的前表面上且能夠自由裝卸。在基爪上形成有具有 由圓錐體的一部分構成的側面且彼此接合的凸部與凹部中之一方，上爪在和凸部與凹部中之一方在軸向上相對的部位形成有凸部與凹部中的另一方。基爪內設置有能夠沿軸向移動的活動銷與能夠沿徑向移動的軸，活動銷與軸接合，保證活動銷藉由軸旋轉而能夠沿軸向移動，在上爪上形成有可供活動銷插入的銷孔，前述夾頭機構還包括鎖緊機構，前述鎖緊機構藉由讓軸做預定量的轉動將活動銷鎖緊在插在銷孔內的第一位置或者脫離銷孔的第二位置上。
根據本發明之夾頭機構，在基爪上與上爪上形成有彼此接合的凸部與凹部，藉由讓基爪或者上爪沿著凸部與凹部的圓錐面相對轉動來進行上爪的裝卸。故本發明之夾頭機構易於對上爪進行更換。
1‧‧‧夾頭機構
10、100‧‧‧夾頭本體
10a、42、60‧‧‧螺栓
11、110‧‧‧基爪
11A、110A‧‧‧凸部
11a、12a‧‧‧圓錐面
11b‧‧‧傾斜槽
12、120‧‧‧上爪
12A、120A‧‧‧凹部
12b‧‧‧夾持面
12c‧‧‧銷孔
20‧‧‧活動銷
30‧‧‧軸
30A‧‧‧突条部
30B‧‧‧鎖銷
30C‧‧‧軸端部
30D‧‧‧圓筒部
30E‧‧‧槽部
31A、40A‧‧‧第一槽
31B、40B‧‧‧第二槽
32‧‧‧O型環
32A、32B、41A、41B‧‧‧部位
40‧‧‧軸套
50、140‧‧‧彈簧
70‧‧‧牽引螺帽
80‧‧‧柱塞
90‧‧‧楔形柱塞
90A‧‧‧楔部
110B、110C、120B‧‧‧孔
130‧‧‧定位銷
130A‧‧‧斜槽
150‧‧‧缺口銷
D‧‧‧距離
W1、W2‧‧‧外徑
圖1係示意地顯示本發明的一實施方式中夾頭機構的構造的立體圖。
圖2係示意地顯示本發明的一實施方式中夾頭機構的構造的剖視圖。
圖3係放大地顯示圖2所示的夾頭機構中基爪與上爪的構造的剖視圖。
圖4係示意地顯示軸的構造的立體圖。
圖5係顯示鎖銷與第一槽接合的狀態的放大圖。
圖6係顯示活動銷在脫離銷孔的狀態下被鎖緊的狀態的示意圖。
圖7係示意地顯示本發明的變形例中軸與軸套的構造的部分剖視圖。
圖8係示意地顯示本發明的其它變形例中基爪與上爪的構造的剖視圖。
圖9(a)係示意地顯示軸的構造的俯視圖，圖9(b)係說明鎖緊機構的立體圖。
圖10係顯示習知夾頭機構的剖視圖。
圖11係顯示習知夾頭機構中上爪的止動手段的構造的示意圖。
下面，參照圖式對本發明的實施形態做詳細的說明。需要說明的是，本發明並不限於以下實施形態。能夠在不脫離獲得本發明之効果的範圍內進行適當的變更。
圖1與圖2係示意地顯示本發明的一實施形態中夾頭機構的構造的圖，圖1為立體圖，圖2為剖視圖。需要說明的是，在本實施形態的說明中，將與夾頭本體的旋轉軸心J平行的方向X定為「軸向」，將以旋轉軸心J為中心的半徑方向Y定為「徑向」。
如圖1所示，本實施形態中的夾頭機構1包括夾頭本 體10、複數個(本實施形態中為三個)基爪(master joe(b)11以及複數個上爪(top joe)12。其中，複數個前述基爪11設置在夾頭本體10的前表面上且能夠沿徑向移動，複數個前述上爪12分別安裝在複數個前述基爪11中相對應的基爪11的前表面上且能夠自由裝卸。上爪12的中央側端面形成為夾持工件的夾持面12b。
如圖2所示，夾頭本體10利用複數個螺栓10a固定在工作機械(未圖示)上，以旋轉軸心J為中心旋轉。
牽引螺帽(draw nut)70以能夠沿軸向移動的狀態被收納在夾頭本體10的內部。楔形柱塞(wedge plunger)90經柱塞80與牽引螺帽接合。楔形柱塞90上形成有傾斜於軸向的楔部90A，在基爪11的內部形成有供楔部90A嵌合的傾斜槽11b。是以，楔形柱塞90伴隨著牽引螺帽70的軸向移動而沿軸向移動，藉此控制基爪11在徑向上的移動。
在本實施形態中，基爪11與上爪12在軸向相對的部位分別形成有彼此接合的凸部11A與凹部12A。凸部11A與凹部12A具有由圓錐體的一部分構成的側面(圓錐面)11a與12a，藉由讓上爪12以圓錐體的中心線為中心旋轉，即能夠進行上爪12的裝卸。
在凸部11A的圓錐面11a與凹部12A的圓錐面12a之 間形成有上爪12能夠旋轉的間隙。因此，為了防止在將上爪12安裝到基爪11上以後且不夾持工件的狀態下讓夾頭機構1旋轉時上爪12脫離基爪11，在夾頭機構1上設置有止動手段，利用前述止動手段防止上爪12相對於基爪11旋轉。
圖3係示意地顯示圖2所示的夾頭機構1中基爪11與上爪12的構造的剖視圖。
如圖3所示，在基爪11內設置有能夠沿軸向移動的活動銷20與能夠沿徑向移動的軸30。而且，上爪12上形成有可供活動銷20插入的銷孔12c。
如圖4所示，在軸30的外周上形成有沿徑向(軸30的軸向)延伸的突条部30A。另一方面，在活動銷20的外周上形成有與前述突条部30A接合的槽部(未圖示)。亦即，活動銷20與軸30接合，保證活動銷20藉由軸30旋轉而能夠沿軸向移動。是以，活動銷20利用軸30的旋轉動作而能夠進出銷孔12c。
如圖4所示，在軸30的外周上設置有沿著軸30的徑向朝外突出的鎖銷(lock pin)30B。另一方面，在基爪11內繞著軸30的外周整個一周設置有軸套40，在軸套40的外周上形成第一槽40A與第二槽40B，前述第一槽40A與第 二槽40B在沿著圓周方向且不在同一圓周上的位置(徑向錯開的位置)處彼此間留有一定的距離。是以，藉由讓軸30做預定量的轉動而讓鎖銷30B與第一槽40A或者第二槽40B接合。其結果是，活動銷20被鎖緊在插在銷孔12c內的第一位置或者脫離銷孔12c的第二位置上。
需要說明的是，在基爪11的徑向外端部，利用螺栓42等將軸套40固定在基爪11上。
這裡，利用彈簧50沿著徑向(軸30的軸向)朝外對軸30施力。是以，一邊抵抗彈簧50的作用力而沿著徑向朝內推軸30，一邊讓軸30做預定量的轉動，由此活動銷20被鎖緊在第一位置(第一槽40A)或者第二位置(第二槽40B)上。
是以，在凸部11A與凹部12A彼此接合的狀態下，在第一位置以將活動銷20插在銷孔12c內的狀態鎖緊活動銷20，藉此便能夠制止上爪12相對於基爪11轉動。其結果是，如果在將上爪12安裝到基爪11上以後且不夾持工件的狀態下讓夾頭機構旋轉，即能夠防止上爪12脫離基爪11。
圖5係顯示鎖銷30B與第一槽40A接合的狀態的放大圖。這裡，如果設第一槽40A與第二槽40B在徑向上錯開 的距離為D，那麼，針對供鎖銷30B接合的第一槽40A與供鎖銷30B接合的第二槽40B而言，軸30上的軸端部30C沿著基爪11的徑向朝外突出的突出量相差一個距離D。是以，藉由目測軸端部30C的突出量的變化情況，很容易地即能夠對活動銷20的兩個位置(插在銷孔12c內的第一位置與脫離銷孔12c的第二位置)進行確認。而且，因為突出量分兩個階段變化，所以能夠用感知器等可靠地檢測突出量的變化情況。
以上所示的圖3係顯示以下狀態：藉由鎖銷30B與第一槽40A接合，活動銷20以插在銷孔12c內的狀態被鎖緊。另一方面，圖6係顯示以下狀態：藉由鎖銷30B與第二槽40B接合，活動銷20以脫離銷孔12c的狀態被鎖緊。
因為總是由彈簧50沿著徑向朝外對軸30施力，所以鎖銷30B與第一槽40A或者第二槽40B接合。結果是，前述鎖緊機構能夠維持上述任一種鎖緊狀態。要想解除上述鎖緊狀態，則必須推入軸30且讓軸30轉動。因此，藉由讓鎖銷30B與第二槽40B接合，維持著活動銷20脫離銷孔12c的狀態，即能夠安裝或者拆卸上爪12。是以，無需持續地推軸30，即能夠對上爪12進行更換，故用一台裝置(機器人)便能夠自動地對上爪12進行更換。而且，在手動更換上爪12的情況下，也不需要同時進行持續地推軸30的作業與更換上爪12的作業，故能夠提高作業性、安 全性。
這裡所公開的夾頭機構具有鎖緊機構，由此而易於對上爪12進行更換。其中，前述鎖緊機構藉由讓軸30做預定量的轉動，將活動銷20鎖緊在插在銷孔12c內的第一位置或者脫離銷孔12c的第二位置上。
由彈簧50沿著徑向(軸30的軸向)朝外對軸30施力，一邊抵抗彈簧50的作用力而沿著徑向朝內推軸30，一邊讓軸30做預定量的轉動，由此即能夠將活動銷20鎖緊在第一位置或者第二位置上。
而且，將軸套40設置在軸30的外周上，在軸套40的外周且不在同一圓周上的位置處形成第一槽40A與第二槽40B且第一槽40A與第二槽40B彼此間留有一定的距離，讓軸30做預定量的轉動，由此即能夠讓設置在軸30的外周上的鎖銷30B與第一槽40A或者第二槽40B接合。其結果是，能夠將活動銷20鎖緊在第一位置或者第二位置上。
在上述構造下，藉由讓鎖銷30B與第二槽40B接合，維持著活動銷20脫離銷孔12c的狀態，即能夠對上爪12進行更換。是以，無需持續地推軸30，即能夠對上爪12進行更換，故用一台裝置(機器人)便能夠自動地對上爪12進行更換。而且，在手動更換上爪12的情況下，也不需要 同時進行持續地推軸30的作業與更換上爪12的作業，故能夠提高作業性、安全性。
而且，軸30的端部(軸端部30C)在活動銷20插在銷孔12c內的第一位置與活動銷20脫離銷孔12c的第二位置上沿著基爪11的徑向朝外突出的突出量不同，故藉由目測軸端部30C的突出量的變化情況，很容易地即能夠對活動銷20的兩個位置進行確認。而且，因為突出量分兩個階段變化，所以能夠用感知器等可靠地檢測突出量的變化情況。
(變形例1)
如圖3所示，即使由彈簧50沿著徑向朝外對軸30施力，突出設置在軸30的外周上的鎖銷30B也會被軸套40的包括第一槽40A與第二槽40B的端面止住不動，故即使離心力沿著徑向朝外起作用，也能夠限制軸30從基爪11上飛出去。
然而，萬一鎖銷30B破損等，上述限制便不再起作用，故會出現軸30從基爪11上飛出去的情況。
圖7為示意地顯示包括防止發生上述現象之機構的軸30與軸套40的構造的部分剖視圖。
如圖7所示，軸30在徑向朝外的位置具有外徑為W1 的部位32A與外徑為大於W1的W2的部位32B。而且，軸套40具有內徑大致與W1相等的部位41A與內徑大致與W2相等的部位41B。在上述構造下，即使萬一鎖銷30B破損等，接受沿著徑向朝外的力的軸30中之外徑為W2的部位32B也會被軸套40的內徑為W1的部位41A止住不動，故能夠防止軸30從基爪11沿著徑向朝外飛出去。
(變形例2)
在上述本實施形態中，如圖3等所示，將活動銷20鎖緊在插在銷孔12c內的第一位置或者脫離銷孔12c的第二位置上的鎖緊機構，係在軸套40上形成第一槽40A與第二槽40B(限制槽)，讓設置在軸30的外周上的鎖銷30B與前述限制槽接合這樣的一種構造，當然並不限於此，還能夠採用其它鎖緊機構。
圖8、圖9(a)以及圖9(b)係顯示本變形例中鎖緊機構之一例的示意圖。圖8係示意地顯示基爪11與上爪12的構造的剖視圖。圖9(a)係示意地顯示軸30的構造的俯視圖。圖9(b)係說明本變形例中的鎖緊機構的立體圖。需要說明的是，本變形例中，基爪11、上爪12、活動銷20等的構造與上述實施形態中所顯示的構造相同，故省略說明。
如圖8與圖9(a)所示，本變形例的特徵為：形成有限制槽的軸套40沒有了，在軸30上形成了限制槽。
如圖9(a)所示，本變形例中的軸30具有外徑比其它部位大的圓筒部30D，在圓筒部30D的外周上形成有第一槽31A與第二槽31B，前述第一槽31A與第二槽31B在沿著圓周方向且不在同一圓周上的位置處彼此間留有一定的距離。需要說明的是，與上述實施形態一樣，在軸30的外周上形成有能夠讓活動銷20沿軸向移動的突条部30A。而且，在軸30的外周上形成有槽部30E，O型環32嵌入在前述槽部30E中。
如圖8所示，將螺栓60埋設在基爪11的後表面中。如圖9(b)所示，螺栓60的軸向端部與形成在軸30上的第一槽31A或者第二槽31B接合。
由彈簧50沿著徑向(軸30的軸向)朝外對軸30施力。一邊抵抗彈簧50的作用力而沿著徑向朝內推軸30，一邊讓軸30做預定量的轉動，螺栓60的軸向端部即會與第一槽31A或者第二槽31B接合。是以，藉由讓軸30做預定量的轉動，即能夠將活動銷20鎖緊在插在銷孔12c內的第一位置或者脫離銷孔12c的第二位置上。
需要說明的是，利用螺栓60來防止軸30從基爪11上沿著徑向朝外飛出去。
以上利用較佳實施形態對本發明做了說明，但以上所述並非限定事項，當然可以對本發明做各種各樣的改變。例如，在上述實施方式中，將鎖銷30B設置成從軸30的外周開始朝著兩個方向突出，但是，還可以將鎖銷設置成僅朝著一個方向突出。在前者的情況下，第一槽31A與第二槽31B設置在軸套40的徑向上對稱的兩個位置處，故能夠分散加在鎖銷30B上的負荷。是以，能夠縮小鎖銷30B的外徑。另一方面，在後者的情況下，只要在軸套40的外周一個位置處設置第一槽31A與第二槽31B即可。
在上述實施形態中，採用的是在基爪11與上爪12上分別形成有彼此接合的凸部11A與凹部12B這樣的構造，但只要是藉由讓基爪11或者上爪12沿著凸部11A與凹部12A的圓錐面在圓周方向上相對轉動來進行上爪12的裝卸這樣的構造即可，因此其構造並不限於此。
在上述變形例中，使用螺栓60作與形成在軸30上的第一槽31A或者第二槽31B接合的部件，但並不限於此，例如還可以使用銷等。

Claims (6)

  1. 一種夾頭機構，其包括夾頭本體、複數個基爪以及複數個上爪，複數個前述基爪設置在前述夾頭本體的前表面上且能夠沿徑向移動，複數個前述上爪分別安裝在複數個前述基爪中相對應的前述基爪的前表面上且能夠自由裝卸；在前述基爪上形成有具有由圓錐體的一部分構成的側面且彼此接合的凸部與凹部中之一方，前述上爪在和前述凸部與前述凹部中之一方在軸向上相對的部位形成有前述凸部與前述凹部中的另一方；在前述基爪內設置有能夠沿軸向移動的活動銷與能夠沿徑向移動的軸，前述活動銷與前述軸接合，保證前述活動銷藉由前述軸旋轉而能夠沿軸向移動；在前述上爪上形成有可供前述活動銷插入的銷孔；前述夾頭機構還包括鎖緊機構，前述鎖緊機構藉由讓軸做預定量的轉動將活動銷鎖緊在插在銷孔內的第一位置或者脫離銷孔的第二位置上。
  2. 如請求項1所記載之夾頭機構，其中由彈簧沿著徑向朝外對前述軸施力，一邊抵抗前述彈簧的作用力而沿著徑向朝內推入前述軸，一邊讓前述軸做預定量的轉動，由此前述活動銷被鎖緊在前述第一位置或者前述第二位置上。
  3. 如請求項1所記載之夾頭機構，其中在前述軸上形成有沿著前述基爪的徑向朝外突出的軸端部；前述軸端部在前述第一位置與前述第二位置處沿著前述基爪的徑向朝外突出的突出量不同。
  4. 如請求項1至3中任一項所記載之夾頭機構，其中前述鎖緊機構包括軸套與鎖銷，在前述基爪內繞著前述軸的外周整個一周設置有前述軸套；前述鎖銷在前述軸的外周上朝外突出；在前述軸套的外周上沿著圓周方向且不在同一圓周上的位置處形成有第一槽與第二槽，且前述第一槽與前述第二槽彼此間留有一定的距離；前述鎖銷藉由讓前述軸做預定量的轉動而與前述第一槽或者前述第二槽接合，由此前述活動銷被鎖緊在前述第一位置或者前述第二位置上。
  5. 如請求項1至3中任一項所記載之夾頭機構，其中在前述凸部與前述凹部彼此接合的狀態下，在前述第一位置以將前述活動銷插在前述銷孔內的狀態鎖緊前述活動銷，由此制止前述上爪相對於前述基爪轉動。
  6. 如請求項1至3中任一項所記載之夾頭機構，其中在前述第二位置以前述活動銷脫離前述銷孔的狀態將前述活動銷鎖緊，讓前述基爪或者前述上爪沿著前述凸部與前述凹部的側面在圓周方向上相對轉動，由此來進行上爪的裝卸。
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