TW505553B - Clamp apparatus - Google Patents

Description

505553 A7 ，經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（1 ) [發明背景] [發明領域] +發月關於夾持裝置（clamp apparatus )，其以夾持 # (clamp arm)夾持加工件，夾持裝置之操作與驅動單元 的驅動動作相一致。 [相關技藝說明] 傳統上，在焊接例如汽車等的零件，夾持裝置業已使 用來夾持零件（請參閱日本Laid_〇pen專利公開公報第9_ 192968號之示例）。 如第10圖所示之該日本Laid-open專利公開公報第9_ 192968號’一夹持裝置包括一外圓柱體（〇以61>〇^1111(^1)2 及夾持臂3a、3b。外圓柱體2在頂端處具有一接觸表面 (contact surface ) i，用以與加工件（未圖示）接觸。夾 持臂3a、3b在接觸表面1上夾持加工件。一定位銷 (positioning ρίη) 4設置在外圓柱體2的一端，定位銷4插 入至加工件上所形成之未圖示的定位孔。 在外圓柱體2的另一端，分別設有用於定位銷的驅動圓 柱體（driving Cyiinder) 5及用於夹持臂的驅動圓柱體 (driving cylinder) 6。藉由在軸向方向上移動（displacing) 定位銷4 ’用於定位的驅動圓柱體5相對於定位孔而改變定 位銷4的外徑。用於夾持臂的驅動圓柱體6則在軸向方向上 移動夾持臂3a、3b。 如曰本Laid-open專利公開公報第9-192968號所揭露之 傳統夹持裝置，其需要有兩個驅動單元，亦即，用於移動 裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· --線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 311454 A7 五、發明說明（2 ) 定位銷4的驅動圓柱體5及用於操 驅 柱體6。因此，在上述之 3b的驅^ 、置，八存在著整個裝置的體 + ^ 迨成本阿叩等缺點。甚且，當上述的 夾持裝置應用在機器人的手臂 一 其存在著機器人手臂承 又 篁負擔之缺點，因為整個裝置 调衣罝的體積龐大而變得很 重〇 [發明概要] 本發明的-般目的係提供一夾持裝置，藉由一驅動單 元操作定位銷及夹持臂，藉此，使整個裝置具有緊敏的 (compact)外形及輕重量。 訂 本發明的主要目的係提供一夹持裝置，藉由一驅 元操作定位銷及夹持臂，藉此降低製造成本。 上述之目的及本發明其它目的、特徵與優點，將由下 述之說明更加明顯’下述之說明係配合相關之圖式，經由 說明示例之圖式以顯示本發明之較佳實施例。 [圖式簡單說明] 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第1圖為依據本發明之實施例，沿軸方向之爽持裝置的 縱斷面圖； 第2圖為夾持裝置的加工件夾持單元之透視圖·， 第3圖為加工件夾持單元之爆炸透視圖； 第4圖為加工件夾持單元之爆炸透視圖； 第5圖為沿第1圖的切割線v-V之縱斷面圖； 第ό圖為圖解說明夾持裝置在未夾持散態的最初位置 之解說圖； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 311454 A7 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（3 ) 第7圖為圖解說明從第6圖的狀態以一預定角度旋動夾 持臂之解說圖； 萆8圖為圖解說明從第7圖的狀態再施以一預定角度旋 動夾持臂之解說圖； 第9圖為加工件之夾持狀態的部分縱斷面圖； 第10圖為傳統夾持裝置的縱斷面圖。 較佳實施例說明 依據本發明的夾持裝置會以較佳實施例作為示例，並 且將以參見相關圖式之說明予以詳述。 第1圖顯示依據本發明實施例之夾持裝置1 0。夾持裝置 匕括 加工件夾持單元（workpiece clamp unit) 20， 加工件夾持單元20包含定位銷16，用以插入形成於加工件 12 (參見第9圖）的定位孔丨4，以決定加工件丨2被夾持時的 位置；及夾持臂18a、18b，用以夾持加工件12 ;及一驅動 單元（驅動機構）22，用以定位銷16及夾持臂i8a、18b大 致同時聯動（interlock)。 驅動單元22包含：一個具有圓柱形構造（cylindTical configuration )的圓柱管（體）24 ; 一個具有活塞襯墊（pist〇n packing ) 26而沿著形成於圓柱管24内的圓筒室2 8移動的活 塞30’活塞襯墊26係安裝在活塞30外周圍表面上的環形 槽；一個一端固定於活塞30的活塞桿（桿件）32 ;及一個 由圓柱管24的擴張段34所支持的圓柱形軸承件36。複數個 加壓流體入/出口（圖中未顯示）係設於圓柱管24，加壓流 體入/出口連接至未圖示之加壓流體供應源，此加壓流體供 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐 311454 -------^---I----1 ^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 505553 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（4 ) 應源係用以將加壓流體分別供庙$ f、，义命， 刀刎供應至以活塞30隔開的上 室28a及下圓筒室28b。 同 安裝於圓柱形轴承件36内周圍表面的桿襯墊（rod packmg) 38’係滑動地與活塞桿32外周圍表面接觸，以 為抢封之用。一個用以關閉圓筒室28的蓋件4〇，係藉固a 環42安裝於圓柱管24的第一端部。一個用於維持圓^室ς 氣密狀態的Ο型環44，則安裝於蓋件4〇外周圍表面的環 槽。 " 一感測標的（dog) 46固定於活塞桿32的外周圍表面。 再配置一感測器48偵測與活塞3〇一起移動的感測標的乜， 以偵測活塞30的位置。感測器48藉支撐件5〇的辅助而固定 於圓柱管24。 如第3圖及第4圖所示，加工件夾持單元2〇包含：一個 具有在中央部位形成一圓形開口 52的階狀環件（hepped nng member) 56,其係藉插入孔54之未圖示的螺絲構件的 輔助而連接至圓柱管24的一端；及一定位銷16，其係設成 可在軸向上移動地穿過圓形開口 52。 定位銷16包含：銷部64，其設有一個直徑向第一端部 漸縮的錐形表面58，一個與錐形表面58連續的圓周表面 6〇，及一個用以容置一對夾持臂18a、18b的容置孔62 ;及 一體連接於銷部64的下端且相對同時相互間隔開預定距離 之一對塊件66a、66b。各塊件66a、66b均具有用以插入固 定銷70之長形孔72，其中之固定銷70係在軸向延伸且藉由 一對之後將詳述的軸承件68a、68b支持著，及一個接合孔 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐 311454 閱 讀 背 面 之 意 事 項 再 填I場 頁· 叮 線- 505553 A7

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JJJ A7 B7 五、發明說明（6 ) …此配f中，帛一可動銷？4a及第二可動銷7朴係由 形成於塊件66a、66b'的接合孔76、形成於支持固定器9〇之 接合長槽94a、94b，及形成於夹持臂⑻、m之長槽_ 支持。 對夾持臂18a、18b具有相同的外形。各夾持臂18a、 18b皆具有用以夾持加工件的爪部78，設於與爪部π相反的 一側，以與第一可動銷74a及第二可動銷74b接合之長槽 96，及用以讓固定銷74穿過，以支持固定銷”使之成為軸 之圓孔70。 支持固定器90、第一可動銷74a、第二可動銷74b及塊 件66a、66b執行驅動力量傳送機構（drivingf〇rce- transmitting mechanism)的功能。 依據本發明實施例的夾持裝置丨〇，其基本之構成如上 述之的說明。接著，將說明夾持裝置1〇的操作、功能及作 用。 首先’夾持裝置10藉由未圖示之連結裝置而附接至機 器人（圖未顯示）的手臂。未圖示管件的第一端部係分別 連接至一對加壓流體入/出口（圖未顯示），而管件的第二 端部則連接至未圖示之加壓流體供應源。 第6圖顯示未夾持的狀態，第8圖顯示夾持的狀態。之 後的說明將假定第6圖所顯示之未夾持狀態為最初的位 置。 此一配置中，在第6圖顯示的最初位置，一對夾持臂 18a、18b係放容在容置孔62中，這個狀態是該對夾持臂 請 意 事 項 再 填 本 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 6 311454 505553 A7 B7 五、發明說明（7 ) 18a、18b未伸出錐形表面58的狀態。第一可動銷74a及第二 可動銷74b分別位於接合長槽94a、94b的上側鄰近大致配置 於中心之固定銷70處。 如第9圖所示，欲予以固定的加工件12，係由具有定位 孔14的把手开> 固定件（grjp_shaped fasten member)所組成。 加工件12藉由使用依據本發明實施例的夾持裝置丨〇，而被 疋位及固疋至一平的面板件（planar panel meinber) 1〇〇的 下表面，並且面板件100及加工件12的交接表面，係藉由未 圖示的焊接裝置予以焊接。 上述預備操作之後，接著操作未圖示的機器人手臂， 使得夾持裝置10的定位銷16接近例如加工件12之固定件的 定位孔14，再移動夾持裝置1〇至定位孔14與定位銷“相合 的位置。 在加工件12的定位孔14與定位銷16相合的位置上，未 圖不之加壓流體供應源運作，從第一加壓流體入/出口引進 加壓流體（例如，經壓縮的空氣）至圓筒室28b，圓筒室2扑 係配置於活塞30的下側。活塞3〇隨著引進圓筒室28b之加壓 流體的動作而受到推壓，於是沿著圓筒室28向上移動。 此一配置中，藉由耦接銷86而互相接合之活塞桿32及 支持固疋器90’係與活塞30整體一起向上移動。定位銷16 沿形成於定位銷16之塊件66a、66b之長形孔72而向上移動 預定距離。於是，在定位的狀態，定位銷16沿著錐形表面 58而插入加工件12的定位孔〗4。 藉由耦接銷86而互相接合之活塞桿32及支持固定3| 9〇 % i 背 面 之 注 意 h 頁 訂 -經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） 7 311454 505553 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

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A7 五、發明說明（9 ) —可動銷74a及第二可動銷7仆到達大地水平的接合孔冗之 末端。於是，加工件12被夾在夾持臂18a、18b與階狀環件 56的接觸表面8〇間。因此，加工件12即在藉定位銷w插入一 定位孔14而被固定在預定位置的狀態下由夹持臂i8a、 所固定（請參見第9圖）。 | 活塞30的向上端的停止位置，藉由感測標的杆的輔助| 以感測器4 8加以偵測。 奋 在加工件12被夾持的狀態中，進行希望之操作，例如，丨寫 使用未圖示的焊接裝置。然後隨著未圖示之變換閥的切換g 動作，供應加壓流體至上圓筒室28a，以向下推動活塞3〇。 於是，定位銷16朝與加工件12的定位孔14分開的方向向下 移動。夾持臂18a、l8b則與定位銷16聯動而朝與上述相反 的方向轉動，因此，解除夾持的狀態。 亦即，猎由耦接銷86而互相接合的活塞桿32及支持固 疋益90,係與活塞3〇整體地一起向下移動。於是，定位銷 沿著長形孔72向下移動。大致同時間，第一可動銷74& 及第二可動銷74b在分別沿以預定角度傾斜的接合長槽 94a、94b滚動的同時向上移動，並且第一可動銷及第二 可動銷74b沿著大致水平的接合孔76而從兩端向中央朝著 互相接近的方向移動。因此，帶動定位銷16使其自定位孔 14分開，同時地該對夾持臂18a、18b朝離開加工件的方 向轉動。最後，夾持臂18a、18b放容於形成於定位銷16的 谷置孔62。因此，回復如第6圖所示的最初位置。 本發明實施例中，隨著單一驅動單元22的驅動動作， Μ氏張尺度適用中_家標準（CNS)A4規巧別χ挪公爱） 9 311454 A7 _B7 五、發明說明（^ ::乎同時使定位銷16在軸向上移動，及使夾持臂…、J 繞者固定銷70之旋轉中心轉動預定角度。 因此’使用第-驅動單元22可使定位銷16與夹持臂 =、陶動。於是’無須提供各別的用於定位销及用於雲 夾持臂的驅動源（drivings贿ces)。因此達到整個裝置的? 緊緻（compact)外形及製造成本的降低係可能的。甚者，| 藉整個裝置具輕重晉，嫉哭|塞 、 衣1 /、各篁$機器人手臂的負荷能夠減輕，而使| 增進機器人手臂的操作性成為可能。 | 本^明實施例中’定位銷16向上或向下移動時所帶來g 之位移量’係設定成不同於活塞30的位移量。亦即，本發 明實施例中，定位銷16的位移量係由形成於支持固定器90 =接合長槽94a、94b的傾斜角度所決的位移 量係設定為約活塞30的位移量的一半。藉由如上所述設定 定位鎖16的位移量比活塞3〇的位移量小，可使夹持裝置更 適合應用在面板件1〇〇及加工件的定位孔14之間距D (如第 9圖所示）很小的情形中。 本發明實施例中’當使用工作紅（cylinder)作為驅動 源時’係將夾持裝置設計成使加工件12被夾持❾夹持狀態 發生在活塞30到達上死點時’在活塞3〇的壓力接收面積 (pressure-receiving area )最大時，亦即圓筒的驅動力量 最大時夾持加工件12。因此，可使加工件12的夾持力量達 到最大。 本發明實施例中’使用圓筒作為驅動單元22，然而， I並不限疋於此。其亦可合適的使用例如未圖示之電動致動 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 311454 肩 tr 10 a/, //- / j

505553 五、發明說明（11 ) 斋(electric actuator)，或去同；夕番 ι ^ 飞未圖不之電動馬達。本發明實施 例中，經由使用一對夾持臂1 R 】 、 亏貧18a 18b的說明業已釋明，然 而此並不限定於此，使用單一 早的爽持I或複數個夾持臂亦 為可能。 依據本發明，可以獲得下列的功效。 亦即，可使用單一驅動機構幾乎同時操作定位銷及夾 持臂。因此，無須提供分別相應於夾持臂及定位銷的驅動 機，’因而，整個裝置的外形能夠得以緊緻，並且達到輕 重篁成為可能。結果，零件的數量能夠減少，並且製造成 本能夠降低。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 元件符號說明] ' 80 接觸表面 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

3a、3b 5 > 6 12 20 24 28 28b 32 38 42 46 C A 18a、1 8b夾持臂 驅動圓柱體 加工件 加工件夹持單元 圓柱管 圓筒室 下圓筒室 活塞桿 桿襯墊 固定環 感測標的 2 4、 10 14 22 26 28a 30 34 40 44 48 16 外圓柱體 定位銷 夾持裝置 定位孔 驅動单元 活塞襯塾 上圓筒室 活塞 擴張段 蓋件 〇型環 感測器 圓形開口

11 (修正頁）311454 505553 五、發明說明（11-1 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 f%?, !>/_B7 56 階狀環件 58 錐形表面 60 圓周表面 62 容置孔 64 銷部 66a ' 6 6b塊件 68a ' 6 8 b轴承件 70 固定銷 72 長形孔 74a 第一可動銷 74b 第二可動銷 76 接合孔 78 爪部 82 螺栓 84 孔 86 耦接銷 88 槽 90 支持固定器 92 凹部 94a〜 94b接合長槽 96 長槽 100 面板件 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 11-1 (修正頁）311454

Claims (1)

1. 、申請專利範圍 I 種夾持裝置’其係以夾持臂（1 8a、1 8b )夾持加工件 (12)，該加工件（12)藉一定位銷（16)插入形成於 該加工件（12)之定位孔（14)而定位，該夾持裝置包括： 主體（24 ); 單一驅動機構（22 )，用以沿該主體（24 )的軸方 向移動設於該主體（24)之桿件（32); 該夾持臂（18a、18b)可隨著該桿件（32)的移動動 作而轉動預定角度； — 該定位銷（16)可隨著該桿件（32)的移動動作而沿 主體（24 )的轴方向移動；及 驅動力 f 傳送機構（66a、66b、74a、74b、90)， 用以將驅動機構（22)的驅動力量分別傳送至該支持臂 (18a、18b)及該定位銷（丨6)而大致同時地操作該支持臂 (18a、18b)及該定位銷（16)。 2·如申睛專利範圍第1項之夹持裝置，其中該驅動力量傳 送機構包括接合至該桿件的支持固定器（9〇 )，形成在 該支持固疋斋且以預定角度傾斜的接合長槽，形成在該 定位銷（16 )且大致水平延伸的接合孔（76 )，設於該. 夾持臂（18a、18b)上的長槽（96)，以及分別與該接 合接合長槽（94a、94b)、該接合孔（76)及該長槽（96 接合之可動銷（74a、74b)。 製 六 3·如申請專利範圍第2項之夾持裝置，其中該支持固定器 (9〇)藉輕接銷（86)與該桿件（32)相接合，該耦接 銷（86)係設成與形成在軸承件（68a、68b)的槽（88 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G χ 297公髮） 12 311454 A8 B8 C8 D8

   505553 τ、申請專利範圍 接合，該轴承件（68a、68b)經由一固定銷（7〇)而可柩 轉地支持該夾持臂（18a、i8b)。 4.如申請專利範圍第！項之夾持裝置，其中該驅動機構包 括至少一個工作缸。 5·如申請專利範圍第2項之夾持裝置，其中該定位銷… 的位移量係由該接合長槽（94a、94b)相對於水平軸之 傾斜角度決定。 6.如申請專利範圍第5項之夾持裝置，其中該^位銷（16: 的位移量係設定為約該活塞（3〇)的位移量的二分之 〇 7·如申請專利範圍第1項之夾持裝置，其中該主體（24 ) 设有一感測器（48 )，用以藉偵測固定在該桿件（32 ) 的感測標的（46 )，而偵測該桿件（32 )的位置。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 13 311454