CN109956318A - 工件固定夹具、工件输送装置及机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不使用驱动装置而能够迅速地实施工件的固定及解除固定的工件固定夹具、工件输送装置以及机器人系统。工件固定夹具(1)包括：一对把持构件(61、62)，其被配置为沿近似水平方向相互对置，并能够在对置方向上打开和关闭，在关闭状态下工件(W)被把持于其间；以及施力构件(71、72)，其向关闭方向推动一对把持构件(61、62)，一对把持构件(61、62)具有相互对置的倾斜面(61a、62a)，倾斜面(61a、62a)以对置方向的间隔从上侧向下侧逐渐变窄的方式彼此形成角度。

Description

工件固定夹具、工件输送装置及机器人系统

技术领域

本发明涉及一种工件固定夹具、工件输送装置及机器人系统。

背景技术

以往，已知一种利用输送装置将工件从一个位置向其他位置输送并通过机器人在各个位置对工件实施作业的机器人系统。需要对工件进行固定，以使工件在输送装置进行的输送中、在机器人实施的作业中不发生移动。对于这样的工件的固定，通常使用能够打开和关闭的卡盘式的夹具、以及对夹具进行打开和关闭驱动的电动气缸或气缸。

另一方面，已知一种卡盘式的机械手，该机械手在不使用气缸那样的驱动装置的情况下，利用弹簧的施加力对工件进行把持和释放(例如，参照专利文献1、2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-196071号公报

专利文献2：日本特开平08-197474号公报

发明内容

发明所要解决的问题

然而，搭载有气缸那样的驱动装置的夹具存在构造复杂化及大型化这样的问题。在向输送装置供给工件和从输送装置排出工件时，需要使气缸工作来进行夹具打开和关闭，因此存在生产节拍时间变长这样的问题。

专利文献1、2中没有公开使用弹簧的施加力来打开和关闭输送装置的夹具这一点。

本发明是鉴于上述的实际情况而完成的，其目的在于提供一种不使用驱动装置而能够迅速地实施工件的固定和解除固定的工件固定夹具、工件输送装置以及机器人系统。

用于解决问题的方案

为了实现上述目的，本发明提供以下方案。

本发明的一个方面为一种工件固定夹具，其用于固定沿近似水平的直线方向输送的工件，所述工件固定夹具包括：一对把持构件，其被配置为沿近似水平方向相互对置，并能够在对置方向上打开和关闭，在关闭状态下所述工件被把持于其间；以及施力构件，其向关闭方向推动该一对把持构件，所述一对把持构件具有相互对置的倾斜面，所述倾斜面以所述对置方向的间隔从上侧向下侧逐渐变窄的方式彼此形成角度。

根据本方面的工件固定夹具与具有机械手的机器人组合使用，通过把持工件的机械手在一对把持构件之间下降和上升，从而向一对把持构件之间供给工件以及从一对把持构件之间排出工件。此时，通过机械手的下降抵抗施力构件的施加力而打开一对把持构件，通过机械手的上升，一对把持构件随着施力构件的施加力而关闭。

具体而言，机械手在一对把持构件之间下降的中途抵靠于一对把持构件的倾斜面，之后，沿着倾斜面下降。倾斜面之间的间隔从上侧向下侧逐渐变窄，因而机械手一边推开一对把持构件一边下降。之后，在机械手沿着倾斜面上升时，一对把持构件在施力构件的施加力的作用下关闭。

如此，通过机械手的下降和上升、以及施力构件的施加力来驱动一对把持构件打开和关闭，因而无需气缸那样的驱动装置。一对把持构件在机械手下降的同时打开，并在机械手上升的同时关闭，因而能够迅速地实施工件的固定及解除固定。

在上述方面中，所述一对把持构件也可以被配置为沿所述直线方向相互对置。

在沿着直线方向高速地输送工件的情况下，在移动开始时和移动停止时，工件会因急剧的加减速而被作用有直线方向的较大的惯性力。利用在直线方向上配置于工件的两侧的一对把持构件把持工件，从而能够有效地防止因惯性力引起的工件的移动及倾斜。

本发明的其他方面为一种工件输送装置，包括：直线状的轨道，其被配置为近似水平；滑块，其沿着所述轨道移动；以及设置于所述滑块上的上述任意方式所述的工件固定夹具。

本发明的其他方面为一种机器人系统，包括：所述的工件输送装置；以及机器人，其被配置于所述工件输送装置的所述轨道附近，并且具有对所述工件进行把持的机械手，所述机器人通过使所述机械手在所述一对把持构件之间沿着所述倾斜面下降，从而打开所述一对把持构件，所述机器人通过使所述机械手在所述一对把持构件间上升，从而使所述一对把持构件在所述施力构件的施加力的作用下关闭。

发明效果

根据本发明，可起到不使用驱动装置而能够迅速地实施工件的固定以及解除固定的效果。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的机器人系统的结构图。

图2是图1的机器人系统中的工件固定夹具的侧视图，并且是对机器人向工件输送装置的工件固定夹具供给工件的动作进行说明的图。

图3是图1的机器人系统中的工件固定夹具的侧视图，并且是对机器人向工件输送装置的工件固定夹具供给工件的动作进行说明的图。

具体实施方式

下面，参照附图对根据本发明的一个实施方式的工件固定夹具1、工件输送装置2以及机器人系统100进行说明。

如图1所示，本实施方式的机器人系统100包括：工件输送装置2，其沿近似水平的直线方向A输送工件固定夹具1所保持的工件W；以及多台机器人3，其被配置于工件输送装置2的轨道4的附近。多台机器人3被配置于沿直线方向A隔开间隔的多个位置。图1中仅示出了多台机器人3内的一台机器人。

在参照附图中，作为一个示例示出了圆柱状的工件W，但工件W的形状并不限定于此。

机器人系统100包括对整个系统100的动作进行控制的控制装置(省略图示)。工件输送装置2通过控制装置实施控制，以便根据需要使工件W在机器人3的位置临时停止并从上游侧朝向下游侧输送工件W。多台机器人3按顺序对工件输送装置2所输送的工件W实施预定的作业。

工件输送装置2包括：直线状的轨道4，其被配置为近似水平；滑块5，其沿轨道4移动；以及工件固定夹具1，其设置于滑块5。滑块5具有近似水平的上表面5a，在上表面5a上设置有工件固定夹具1。工件输送装置2通过使滑块5在作为轨道4的长边方向的直线方向A上移动，从而沿直线方向A输送滑块5上的工件W。

工件固定夹具1包括：一对把持构件61、62，其被配置为在滑块5的上表面5a上沿直线方向A相互对置，并能够沿直线方向A打开和关闭；以及一对施力构件71、72，其沿直线方向A配置于一对把持构件61、62的两侧，并向关闭方向推动一对把持构件61、62。

各把持构件61、62以可沿直线方向A移动的方式支承于上表面5a上。一对把持构件61、62通过在相互分离的方向上的移动而打开，通过在相互接近的方向上的移动而关闭。

具体而言，如图2和图3所示，在第一把持构件61设置有两根轴81，所述两根轴81相互平行并朝向与第二把持构件62相反侧而沿直线方向A延伸。两根轴81通过固定于上表面5a的固定部91而被支承为可沿直线方向A移动。同样地，在第二把持构件62设置有两根轴82，所述两根轴82相互平行并朝向与第一把持构件61相反侧而沿直线方向A延伸。两根轴82通过固定于上表面5a的固定部92而被支承为可沿直线方向A移动。

把持构件61、62在其他方式中也可以被支承为可沿直线方向A移动。

施力构件71、72例如为沿直线方向A配置的螺旋弹簧。第一施力构件71被配置于第一把持构件61与固定部91之间，并朝向第二把持构件62推动第一把持构件61。第二施力构件72被配置于第二把持构件62与固定部92之间，并朝向第一把持构件61推动第二把持构件62。一对把持构件61、62利用施力构件71、72的施加力把持配置于一对把持构件61、62之间的工件W，从而将工件W固定于滑块5。

一对把持构件61、62的相互对置的面61a、62a为彼此成角度的倾斜面。直线方向A的倾斜面61a、62a之间的间隔从上侧向下侧逐渐变窄。倾斜面61a、62a为从上端到下端平滑连续的平面或曲面。在参照的附图中，倾斜面61a、62a为平面，但倾斜面61a、62a也可以是曲面。在参照的附图中，两者的倾斜面61a、62a以相对于铅直方向的同一角度而沿彼此相反方向倾斜，但两者的倾斜面61a、62a也可以以互不相同的角度倾斜。或者，也可以为一对倾斜面61a、62a内的一方沿着铅直方向配置，另一方相对于铅直方向倾斜。

符号61b、62b为对工件W的外表面进行支承的支承部。支承部61b、62b设置于倾斜面61a、62a的下侧。支承部61b、62b被构成为具有供工件W沿直线方向A嵌合的凹部，在直线方向A的两侧以及与直线方向A正交的方向的两侧对工件W进行支承。

机器人3包括：臂3a；以及机械手3b，其安装于臂3a的顶端并能够沿直线方向A打开和关闭。在参照的附图中示出了六轴多关节的机器人3，但机器人3也可以是其他种类的机器人。

臂3a能够使机械手3b沿大致铅直方向上升及下降。

机械手3b具有一对把持爪，该一对把持爪沿直线方向A对置，并在其间把持工件W。一对把持爪通过沿相互分离的方向移动而使机械手3b打开，并通过沿相互接近的方向移动而使机械手3b关闭。

一对把持构件61、62的关闭状态下的倾斜面61a、62a的上端之间的沿直线方向A的间隔比打开状态下的机械手3b的沿直线方向A的尺寸大，从而使得打开的状态的机械手3b能够从上侧插入到关闭的一对把持构件61、62之间。

接着，对如上所述构成的机器人系统100的作用进行说明。

首先，利用上游侧的机器人3将工件W供给给工件输送装置2的工件固定夹具1。如图2所示，在工件W的供给动作中，机器人3利用机械手3b把持工件W，并使机械手3b从一对把持构件61、62的上侧下降并插入到一对把持构件61、62之间。

一对把持构件61、62的倾斜面61a、62a之间的间隔从上侧向下侧逐渐变窄，因此机械手3b在下降的中途抵靠于一对倾斜面61a、62a、或向打开方向按压一对把持构件61、62。机器人3使机械手3b下降的力足够大于施力构件71、72的施加力。因而，机械手3b一边抵抗施力构件71、72的施加力而将一对把持构件61、62推开，一边使工件W沿着倾斜面61a、62a下降至与上表面5a接触或接近的位置。

接着，机器人3一边进一步推开一对把持构件61、62，一边打开机械手3b来释放工件W，并将工件W配置于一对把持构件61、62之间。接着，机器人3使打开状态下的机械手3b上升至一对把持构件61、62的上侧。在机械手3b在一对把持构件61、62之间上升的过程中，一对把持构件61、62在施力构件71、72所产生的施加力的作用下逐渐关闭，并在机械手3b远离倾斜面61a、62a时，通过一对把持构件61、62把持工件W而将工件W固定于滑块5。

在利用工件固定夹具1将工件W固定于滑块5之后，利用工件输送装置2输送工件W，利用其他机器人3实施加工等作业。之后，利用下游侧的机器人3从工件输送装置2的工件固定夹具1排出工件W。

在工件W的排出动作中，机器人3使打开状态下的机械手3b从一对把持构件61、62的上侧下降并插入到一对把持构件61、62之间。机械手3b在下降的中途抵靠于一对倾斜面61a、62a，之后，一边抵抗施力构件71、72的施加力而将一对把持构件61、62推开，一边下降至能够把持工件W的位置。此时，通过打开一对把持构件61、62，解除由一对把持构件61、62实施的对工件W的固定。

接着，机器人3关闭机械手3b而把持工件W，并使关闭状态下的机械手3b上升至一对把持构件61、62的上侧。在机械手3b在一对把持构件61、62之间上升的过程中，一对把持构件61、62在施力构件71、72所产生的施加力的作用下关闭。

机器人3也可以将关闭状态下的机械手3b插入到一对把持构件61、62之间，然后在一对把持构件61、62之间打开机械手3b。

如此，根据本实施方式，通过设置于一对把持构件61、62的倾斜面61a、62a和向关闭方向推动一对把持构件61、62的施力构件71、72，从而使一对把持构件61、62被构成为随着机械手3b的下降而打开，随着机械手3b的上升而关闭。由此，与使用气缸那样的驱动装置的情况相比，具有能够利用简单且小型的机构实施工件W的固定及解除固定这样的优点。由此，具有能够实现工件固定夹具1的轻量化及低成本化这样的优点。由于一对把持构件61、62随着机械手3b的下降和上升而同时打开和关闭，因此与利用驱动装置驱动一对把持构件61、62打开和关闭的情况相比，具有能够缩短工件W的供给及排出所需的生产节拍时间这样的优点。

在利用工件输送装置2高速地输送工件W的情况下，固定工件W以防止因直线方向A的惯性力而导致工件W的移动及倾斜变得重要。即，在移动开始时，由于急剧的加速，朝向直线方向A的下游侧的较大的惯性力作用于工件W，在移动停止时，由于急剧的减速，朝向直线方向A的上游侧的较大的惯性力作用于工件W。另一方面，与直线方向A正交的方向的惯性力几乎不作用于工件W。

根据本实施方式，一对把持构件61、62沿直线方向A把持在直线方向A上配置于工件W的两侧的工件W，因此工件W被稳定地固定在直线方向A上。因而，具有能够有效防止急剧的加减速导致的工件W的移动及倾斜这样的优点。

在图2和图3中，机械手3b的外表面与倾斜面61a、62a面接触，但也可能以机械手3b的外表面与倾斜面61a、62a线接触或点接触的方式设计机械手3b的外表面的形状及倾斜面61a、62a的形状。

也可以构成为，在机械手3b的外表面设置有能够绕与直线方向A正交的旋转轴旋转的辊，辊与倾斜面61a、62a接触。通过设置辊，能够降低机械手3b的下降时的摩擦力。

在本实施方式中，一对把持构件61、62的双方能够沿直线方向A移动并能够利用施力构件71、72而将其向关闭方向推动，替代于此，也可以只有一对把持构件61、62中的一个把持构件能够沿直线方向A移动并能够利用施力构件71或72而将其向关闭方向推动。

在本实施方式中，一对把持构件61、62被配置为沿直线方向A相互对置，但在工件输送装置2实施的工件W的输送速度较慢、移动开始和移动停止时的加减速缓慢的情况等中，也可以沿与直线方向A交叉的方向相互对置地配置一对把持构件61、62。

附图标记说明

1：工件固定夹具

2：工件输送装置

3：机器人

3a：臂

3b：机械手

4：轨道

5：滑块

61、62：把持构件

61a、62a：倾斜面

71、72：施力构件

100：机器人系统

A：直线方向

W：工件

Claims (4)

1.一种工件固定夹具，用于固定沿近似水平的直线方向输送的工件，所述工件固定夹具的特征在于，包括：

一对把持构件，其被配置为沿近似水平方向相互对置，并能够在对置方向上打开和关闭，在关闭状态下所述工件被把持于其间；以及

施力构件，其向关闭方向推动该一对把持构件，

所述一对把持构件具有相互对置的倾斜面，所述倾斜面以所述对置方向的间隔从上侧向下侧逐渐变窄的方式彼此形成角度。

2.根据权利要求1所述的工件固定夹具，其特征在于，

所述一对把持构件被配置为沿所述直线方向相互对置。

3.一种工件输送装置，其特征在于，包括：

直线状的轨道，其被配置为近似水平；

滑块，其沿所述轨道移动；以及

设置于所述滑块上的权利要求1或2所述的工件固定夹具。

4.一种机器人系统，其特征在于，包括：

权利要求3所述的工件输送装置；以及

机器人，其被配置于所述工件输送装置的所述轨道附近，并且具有对所述工件进行把持的机械手，

所述机器人通过使所述机械手在所述一对把持构件之间沿着所述倾斜面下降，从而打开所述一对把持构件，

所述机器人通过使所述机械手在所述一对把持构件之间上升，从而使所述一对把持构件在所述施力构件的施加力的作用下关闭。