CN101772399B - 接收夹具设备及使用该设备的工作机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种接收夹具设备和使用该接收夹具设备的工作机，其中，所述接收夹具设备可降低装备成本和减小安装空间，并且其还可便于诸如焊点的工作点的示教。所述接收夹具设备包括：基台；支承构件；由支承构件支撑的转轴；用于使转轴旋转的旋转装置；具有固定至转轴的支撑臂的第一接收夹具；具有以可旋转的方式连接至转轴的支撑臂的第二接收夹具；以及用于使第一接收夹具的支撑臂与第二接收夹具的支撑臂成为连接和断开状态的接合装置。所述接收夹具设备还设置了控制装置，该控制装置以协作运动的方式控制旋转装置和接合装置的驱动，并且将第一接收夹具和第二接收夹具相对于紧邻基台的工作装置交替保持在竖直位置中，和将第一接收夹具和第二接收夹具交替保持在位于准备侧的倾斜位置中。

Description

接收夹具设备及使用该设备的工作机

技术领域

本发明涉及一种接收夹具设备及使用该设备的工作机。更具体地，针对例如用于焊接汽车的内部部件或通过卷曲上紧螺钉或连接件的接收夹具设备及使用该设备的工作机。

背景技术

诸如门内饰的汽车内部部件是通过将表面蒙皮焊接至由树脂材料制成的基板的表面制造而成。用于这种焊接的焊机是一种使用夹具的焊机，所述夹具专门用于焊接待加工物体且设计成与物体的形状相配(例如，见专利文献1)。

此外，还有一种焊机，比如：水平滑动焊机，其通过使用设在滑动机构上的两个夹具依次对待加工的物体进行安置和焊接；以及，旋转焊机，其通过使用设在可转动机构上的两个夹具依次对待加工的物体进行安置和焊接。

专利文献：特开平No.2000-202913的公报。

发明内容

所要解决的问题

然而，对于使用专用夹具的焊机而言，存在的问题是待加工的物体的种类不能轻易改变。同样，对于水平滑动焊机而言，更换夹具的机制太复杂，为此，装备的成本变得很高。对于旋转焊机而言，因为两个接收夹具旋转，因此需要很大的空间来安装装备。水平滑动焊机和旋转焊机还存在一个问题就是示教焊点很难。这是因为示教焊点一定在夹具保持水平时进行，其中在离操作员较远的位置处，无法从竖直方向看见焊点。而且，这些传统焊机被设计成专用于特定的待加工物体。因此，它们不能用于通用目的的焊接。所以，还存在装备成本将提高的问题。

鉴于上述问题，本发明提供了能够降低装备自身的成本并且还能够使用于安装它的空间最小化的接收夹具设备及使用该设备的工作机。该接收夹具设备及使用该设备的工作机使示教工作点、例如示教焊点能够更容易实现。

要解决的问题

本发明的接收夹具设备是一种接收夹具设备，所述接收夹具设备使装载有待加工物体的接收夹具朝执行预定工作的工作装置移动，所述接收夹具设备包括：

基台，其所述基台具有竖直站立直立放置在其所述基台上并彼此相对的一对支撑装置；

支承构件，其所述支承构件分别设置在所述一对支撑装置上；

转轴，其由所述支承构件支撑的转轴；

旋转装置，其使所述转轴旋转旋转装置；

第一接收夹具，其所述第一接收夹具具有固定于所述转轴的支撑臂；

第二接收夹具，所述第二接收夹具其具有以可旋转的方式连接至所述转轴的支撑臂；

接合装置，其所述接合装置使所述第一接收夹具的支撑臂和所述第二接收夹具的支撑臂处于连接或断开连接的状态；以及

控制装置，其所述控制装置控制所述第一接收夹具和所述第二接收夹具的位置，其中，所述控制装置通过以协作运动的方式驱动所述旋转装置和所述接合装置而将所述第一接收夹具和所述第二接收夹具依次保持在抵着靠近所述基台设置的所述工作装置的直立位置中，并且所述控制装置还将所述第一接收夹具和所述第二接收夹具依次保持在位于安置所述待加工物体用于工作的一侧(准备侧)上的倾斜位置中。

本发明的所述工作机包括：

所述接收夹具设备；

框体，所述框体设置在所述接收夹具设备的所述基台的边缘处；以及

安装在所述框体上的X轴驱动机构、Y轴驱动机构以及Z轴驱动机构，所述机构分别沿X轴、Y轴以及Z轴方向移动所述工作装置。

本发明的效果

本发明的接收夹具设备可通过以协作运动的方式驱动旋转装置和接合装置而围绕转轴将第一接收夹具和第二接收夹具依次保持在直立位置中或将第一接收夹具和第二接收夹具依次保持在倾斜位置中。通过该运动，所述接收夹具设备可在从保持在倾斜位置中的第二接收夹具B取出工作已经完成的物体之后在第二接收夹具B上准备和安置新的待加工物体(安置和重新安置材料)，同时所述接收夹具设备对装载在保持于直立位置中的第一接收夹具上的待加工物体实施必要的工作(焊接或堵缝)。然后在完成工作之后，通过将第一接收夹具的支撑臂与第二接收夹具的支撑臂断开(脱开)，使第一接收夹具旋转，将第一接收夹具的支撑臂与第二接收夹具的支撑臂连接，使第一接收夹具和第二接收夹具旋转，以及协同第一接收夹具的旋转将第一接收夹具与第二接收夹具的(一个或多个)支撑臂断开(脱开)，所述接收夹具设备能够将第二接收夹具移至将加工物体的一侧(工作侧)并将第一接收夹具移至准备侧。

因此，本发明的接收夹具设备具有其中第一接收夹具和第二接收夹具能够绕一个转轴旋转的结构，由此使位于工作侧的接收夹具与位于安置待加工物体用于工作的准备侧上的接收夹具的位置关系简化。所以本发明的接收夹具设备能够降低装备的成本并使用于安装装备的空间最小化。

此外，通过能够在加工操作中将接收夹具保持在直立位置中，本发明的接收夹具设备使操作员能够更好地看到全部工作点，因此使工作点的示教更容易。

附图说明

图1示出本发明一个实施方式中的工作机的主视图，该工作机的一部分未示出。

图2是图1的工作机的平面图。

图3是图1的工作机的后视图。

图4是示出第一接收夹具和第二接收夹具的位置变化以及示出止动缸体的打开和闭合的时间安排的示意图。

符号名称

A   第一接收夹具

B   第二接收夹具

M1  支承构件

M2  旋转装置

M3  接合装置

M4  驱动机构

M4a X轴驱动机构

M4b Y轴驱动机构

M4c Z轴驱动机构

W   待加工物体

1   基台

1a  支撑装置

2   转轴

3   轴枕单元

4   驱动马达

31  基部

32  用于待加工物体的接收构件

33  保持构件

34  开合杆

35a、35b  框架

36a、36b  支撑臂

37   轴承

38、39  止动件

41   止动缸体

41a  杆

42a、42b  定位孔

42c  定位孔

51  焊接装置

52  框体

53、58、62  盖

54、57、61  马达

55、59、63  滚珠丝杠

56  连接板

60L 形角部

64  托架构件

65  气筒

66  轨道构件

具体实施方式

本发明提供了一种接收夹具设备，其使装载有待加工物体的接收夹具朝执行预定工作的工作装置移动，其中，接收夹具设备可通过一个旋转装置和一个接合装置围绕转轴将第一接收夹具和第二接收夹具各自保持在直立位置中或各自保持在倾斜位置中。本发明还提供了一种使用该设备的工作机。

工作装置包括超声焊接装置或振动焊接装置或热焊接装置或通过螺钉拧紧的装置。因此，取决于工作方式，工作机可以是焊机或卷曲装置。如果工作装置是焊接装置，那么示教工作点是指识别每个部件的凸出部中的位置的过程，这些位置将通过焊接装置连结在一起。

现在基于附图说明本发明的接收夹具设备和使用该设备的工作机。如图1至3所示，本发明一个实施方式中的工作机包括：(1)接收夹具设备，其包括为框架结构的基台1、支承构件M1、转轴2、旋转装置M2、第一接收夹具A、第二接收夹具B、接合装置M3以及控制装置(未示出)；以及，(2)用于门内饰并包括驱动机构M4的焊机，该焊机包括作为工作装置的焊接装置51。图1是图2在线I-I上的剖视图，其中，第一接收夹具A位于工作侧，在工作侧焊机执行工作，并且第二接收夹具B位于准备侧，在准备侧装载待加工物体并取出工作已经完成的物体。在图2中，为了示出了工作机的内部，第二接收夹具B仅以其轮廓线示出。

不局限于本实施方式中所使用的本发明的第一接收夹具A和第二接收夹具B包括：基部31；接收构件32，其接收待加工物体W并设置在基部31上；保持构件33，其设置在与将要放置于接收构件32中的待加工物体W的预定边缘部(未示出)相对的位置中；以及开合杆34，其打开和闭合保持构件33。保持构件33的框架具有栅格结构，以便减轻保持构件33的重量。

操作员可通过操作开合杆34打开和闭合保持构件33，或者可以采用接合开合杆34并且打开和闭合保持构件33的驱动机构(未示出)。此外，操作员还可以通过操作作为机器人的臂的致动件来打开和闭合保持构件33。第一接收夹具A的基部31设置有固定于基部31的框架35a和一对具有紧固至转轴2的基部的支撑臂36a。此外，第二接收夹具B的基部31设置有固定于基部31的框架35b和一对经由轴承37以可旋转的方式连接至转轴2的支撑臂36b。为了保持第一接收夹具A和第二接收夹具B围绕转轴的稳定运动，每组支撑臂36a和36b都具有一对(两个)支撑臂。但是每组支撑臂36a和36b可以具有三个支撑臂，或者如果每个臂足够厚的话(厚壁)则支撑臂36a和36b的数目甚至可以是在每组中为一个。

在安装(直立)于基台1的两个边缘上的支撑装置1a的上方，固定有作为支承构件M1的轴枕单元3。在一个轴枕单元3的外侧安装有作为使转轴2旋转的旋转装置M2的驱动马达4。驱动马达4是伺服马达，其具有能够检测接收夹具的旋转位置的编码器。转轴2连接驱动马达4和轴枕单元3。此外，第二接收夹具B的宽度制成大于第一接收夹具A的宽度。用于框架35b的固定止动件38、39设置在位于基台1的支撑装置1a上的、并处于转轴2的周边上的位置处。当未进行通过接合装置M3的定位时，固定止动件38、39将第二接收夹具B保持在适当位置。

在本实施方式中，采用轴枕单元3作为支承构件M1。但是支承构件M1并不限于轴枕单元。其还能够包括含油轴承。此外，采用驱动马达4作为旋转装置M2。但是旋转装置M2还可包括缸体及通过缸体的推力操作的齿轮-小齿条，或者其可包括缸体与链接机构的组合。

本发明的接合装置M3不局限于任意具体类型，只要其具有使得第一接收夹具的支撑臂36a和第二接收夹具的支撑臂36b能够处于连接状态或者处于断开状态的结构即可。在本实施方式中，在支撑臂36b的外侧设置有止动缸体41，所述止动缸体41针对支撑臂36a。

在第一接收夹具A和第二接收夹具B中，在转轴2的周边上形成有三个定位孔42a、42b和42c，止动缸体41的杆41a可插入到这些定位孔中，以便使第一接收夹具A和第二接收夹具B处于图4的四个位置P1至P4中的任何一个。

在本实施方式中，接合装置M3是由止动缸体41和定位孔42a、42b和42c形成的。但是接合装置M3不限于这种结构。其还能够由电磁离合器等形成。

控制装置也不限于任意具体装置，假定：(1)其包括能够通过驱动马达4调节旋转位置的至少一个回路；以及，(2)其能够通过驱动马达4与止动缸体41的协作驱动而依次将第一接收夹具A和第二接收夹具B保持在抵着焊接装置51的竖直位置，并且能够依次将第一接收夹具A和第二接收夹具B保持在位于安置待加工物体W一侧上的倾斜位置。此外，在本发明中，可通过各自检测第一接收夹具A和第二接收夹具B的旋转位置的传感器来调节旋转位置，替代用作能够调节旋转位置的回路的驱动马达4。

驱动机构M4包括：安装在基台1的边缘处的框体52；沿X轴方向驱动焊接装置51的X轴驱动机构M4a；沿Y轴方向驱动焊接装置51的Y轴驱动机构M4b；以及沿Z轴方向驱动焊接装置51的Z轴驱动机构M4c，这些机构设置在框体52的背部处并邻近基台1。

X轴驱动机构M4a可包括围在盖53内的滚珠丝杠55和马达54。Y轴驱动机构M4b可包括经由连接板56连接至滚珠丝杠55的螺母的马达57和围在盖58内的滚珠丝杠59。同样，Z轴驱动机构M4c可包括：经由角部60连接至滚珠丝杠59的螺母的马达61；围在盖62内的滚珠丝杠63；以及气筒65，其经由托架构件64连接至滚珠丝杠63的螺母并抵着待加工物体W的表面上下(前后)移动焊接装置51。滚珠丝杠59的下部连接至沿X轴方向延伸的轨道构件66。Y轴驱动机构M4b和Z轴驱动机构M4c也是这样构造的，使得它们都能够在滑动运动中沿X轴方向运动。

下面，基于图1和4说明具有上述公开结构的设备的运动。图4(a)中所示的位置与图1中所示的位置相同，该位置称为“P1”。从该位置P1，通过止动缸体41的收缩(打开位置)能够将杆41a从定位孔42a中取出。此时，因为第二接收夹具B由止动件39保持以免旋转，所以其不会因其自重而向下旋转。接着，如图4(a)和4(b)所示，驱动马达4沿逆时针方向R1旋转。通过该运动，第一接收夹具A旋转然后停止在第二位置P2。随后通过展开止动缸体41(闭合位置)将杆41a插入到定位孔42b中。接着如图4(b)和4(c)所示，驱动马达4沿逆时针方向R2旋转。通过该运动，第一接收夹具A和第二接收夹具B旋转，然后当第二接收夹具B接触止动件38时其停在位置P3。

接着如图4(c)和4(d)所示，在通过止动缸体41的收缩(打开位置)将杆41a从定位孔42b中取出之后，驱动马达4沿逆时针方向R3旋转。通过该运动，第一接收夹具A倾斜并停止在位置P4。然后止动缸体展开(闭合位置)从而将杆41a插入到定位孔42c中。对安置在保持于竖直位置P4的第二接收夹具B上的待加工物体进行焊接，同时将工作已经完成的物体取出第一接收夹具A并将新的待加工物体装载至第一接收夹具A上(安置和重新安置材料)。

在物体的工作完成之后，进行沿逆时针方向的操作，即，从位置P4至位置P1的操作。也就是说，将止动缸体41的杆41a取出定位孔42c并将第一接收夹具A从位置P4移至位置P3然后保持在该位置。接着，将止动缸体41的杆41a插入到定位孔42b中。然后通过使驱动马达4沿顺时针方向旋转，将第一接收夹具A和第二接收夹具B从位置P3移至位置P2并保持在该位置。接着，将止动缸体41的杆41a取出定位孔42b，并通过使驱动马达4沿正向方向旋转而将第一接收夹具A移至位置P1然后保持在该位置P1。然后将止动缸体41的杆41a插入到定位孔42b中。然后对装载在第一接收夹具A上的待加工物体实施焊接工作，同时进行准备侧上的在第二接收夹具B上的材料安置和重新安置。焊接工作首先通过焊接装置51进行，通过单轴驱动机构中的X轴驱动机构M4a、Y轴驱动机构M4b以及Z轴驱动机构M4c、然后通过降低气缸使焊接装置51在待焊接的点上方移动。

在本实施方式中，装载在第一接收夹具A上的待加工物体在直立位置进行焊接，同时在处于倾斜位置的第二接收夹具B上安置和重新安置材料。在焊接工作完成之后，通过轴的逆时针旋转，将第二接收夹具设备B移至工作侧，在工作侧对物体进行加工，并且将第一接收夹具A移至准备侧，在准备侧安置材料。这样，重复对装载在第一接收夹具A上的物体和装载在第二接收夹具B上的物体的焊接。能够通过一个驱动马达和一个止动缸体以围绕一个转轴的转动运动实现将第一接收夹具A移动至工作侧并将第二接收夹具B移动至准备侧。因此，能够简化机器结构，并且能够使安装机器所需的面积最小化。此外，因为准备侧上的第二接收夹具B处于倾斜位置，因此能够提高安置和重新安置材料的效率。进一步地，因为在焊接中，接收夹具在工作时能够处于直立位置，所以操作员可采取舒服的姿势，而且还能够更好地看见工作点。因此能够容易进行焊点的示教。

在此通过参引将2007年7月25日提交的基础日本专利申请No.2007-193507的全文结合在本申请中。

从本说明书的详细描述中，本发明将变得能够被更充分地理解。但是，这些详细描述和具体实施方式示出了本发明的期望实施方式并且仅为了说明的目的给出。对于本领域技术人员而言，基于这些详细描述各种可能的改变和修改将是显而易见的。

申请人并不打算将任何公开的实施方式贡献给公众。因此，在所公开的改变和变型中，从字面上看可能未落入本发明权利要求范围内的那些改变和变型在等同原则的意义上构成本发明的一部分。

说明书和权利要求书中的冠词“一”、“一个”及“所述”等类似指代应当解释为涵盖单数和复数，除非文中另有所指或上下文明显矛盾。本文提供的任何和全部示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅仅意在更好地阐明本发明而不是限制本发明的范围，除非另外指出。

Claims (2)

1.一种接收夹具设备，所述接收夹具设备使装载有待加工物体的接收夹具朝执行预定工作的工作装置移动，其特征在于，所述接收夹具设备包括：

基台，所述基台具有直立放置在所述基台上并彼此相对的一对支撑装置；

支承构件，所述支承构件分别设置在所述一对支撑装置上；

由所述支承构件支撑的转轴；

使所述转轴旋转的旋转装置；

第一接收夹具，所述第一接收夹具具有固定于所述转轴的支撑臂；

第二接收夹具，所述第二接收夹具具有以可旋转的方式连接至所述转轴的支撑臂；

接合装置，所述接合装置使所述第一接收夹具的支撑臂和所述第二接收夹具的支撑臂处于连接或断开的状态；以及

控制装置，所述控制装置控制所述第一接收夹具和所述第二接收夹具的位置，其中，所述控制装置通过以协作运动的方式驱动所述旋转装置和所述接合装置，而将所述第一接收夹具和所述第二接收夹具依次保持在抵着靠近所述基台设置的所述工作装置的直立位置中，并且所述控制装置还将所述第一接收夹具和所述第二接收夹具依次保持在位于安置所述待加工物体用于工作的准备侧上的倾斜位置中。

2.一种工作机，包括如权利要求1所述的接收夹具设备；以及

框体，所述框体设置在所述接收夹具设备的所述基台的边缘处；以及

安装在所述框体上的X轴驱动机构、Y轴驱动机构以及Z轴驱动机构，所述机构分别沿X轴、Y轴以及Z轴方向移动所述工作装置。 

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