[发明专利]夹持设备及包括该夹持设备的系统

说明书

技术领域

本发明涉及夹持设备，所述夹持设备附接至例如工业机器人臂的 前端以夹持和组装各种部件。更特别地，本发明涉及这样一种夹持设 备：其检测在部件装配期间的装配反作用力，并在控制所述装配反作 用力的同时执行装配，并且所述夹持设备能够用于借助工业机器人进 行的自动装配。

背景技术

近些年来，对于具有复杂结构的产品(例如相机)的自动制造的 需求日益增加。对于此种产品，需要借助小型工业机器人在精细的力 度控制下执行高速和精确的装配。

日本专利申请特开昭61-241083号公报公开了在借助设置于机 器人臂和手之间的位移传感器检测装配力的同时控制机器人臂和手以 精确和可靠地装配所夹持的部件的技术。

图7示出在上述公报中所公开的基本设备构造和信号传输系统。 参见图7，部件“a”由设置在夹持部G中的指状件夹持，并且被装配至 工件“b”。诸如马达的驱动单元23操作机器人臂A。控制单元24将用 于机器人臂A的运行信号和位置控制信号输入至驱动单元23。

计算单元25基于来自传感器单元10中所提供的位移传感器的检 测信号而计算机器人臂A和夹持部G之间的在六个轴向上的相对位 移。计算单元25带有允许值设定单元用于设定允许部件“a”适当地装 配至工件“b”中的允许值。比较器27将从计算单元25获得的位移与所 设定的允许值相比较，将比较结果输出至驱动单元23，并且操作机器 人臂A，使得实际位移在所述允许值范围之内。

图8是传感器单元10的详细视图，图9是沿图8的IX-IX线剖切 的剖视平面图。参见图8，传感器单元10包括：待附接至机器人臂A 的前端的臂侧板11、待附接至夹持部G的夹持部侧板12、以及连接 并支撑板11和12的弹性构件13。传感器单元10还包括设置在板11 和12之间的位移检测机构。位移检测机构包括从臂侧板11朝夹持部 侧板12延伸且具有十字形前端部的梁14。

如图9所示，梁14的十字形前端部具有：设置在与Y轴线平行 的相对两侧面上的X方向位移传感器15和16，以及设置在与X轴线 平行的相对两侧面上的Y方向位移传感器17和18。在十字形前端部 的朝向夹持部侧板12的表面上，位移传感器19、20、21和22朝向夹 持部侧板12设置，且在其间具有预定的间隙。夹持部侧板12设有分 别朝向X方向位移传感器15和16以及Y方向位移传感器17和18的 突出件33、34、35以及36，且在其间具有预定的间隙。

借助这些结构，驱动单元23根据从控制单元24输入的预定程序 而操作机器人臂A，从而，由夹持部G夹持的部件“a”被装配(插入) 至工件“b”。在此情况下，当部件“a”和工件“b”之间有相对位置偏差 时，弹性构件13因为部件“a”与工件“b”接触而弯曲，并且基于所述弯 曲来检测夹持部G相对于机器人臂A的位移。通过在相对位移处在预 定允许值范围内的情况下执行插入操作，在防止部件“a”、工件“b”以 及夹持设备损坏的同时实现了适当的装配。

在上述的现有技术夹持设备中，传感器单元10串联地连接在机器 人臂A和夹持部G之间。当夹持设备和传感器单元10的尺寸减小时， 难以既确保传感器单元10的高的力检测敏感度又确保高速运行，这将 在下文中说明。

传感器单元10的在臂的纵向上的尺寸只能通过缩短臂侧板11和 夹持部侧板12之间的距离来减小，其原因在于弹性构件13设置在臂 侧板11和夹持部侧板12之间。然而，当所述距离缩短时，不仅弹性 构件13的长度减小，而且梁14的长度也减小。结果，在梁14的支撑 点和位移传感器之间只有很小的距离，并且由检测器所检测的位移的 量减小。进而，检测灵敏度(由位移传感器所检测的位移量与作用力 的比)减小。

另一方面，通过以更柔性的构件替代弹性构件13来降低弹性构件 13的刚度能够增加检测灵敏度。然而，当弹性构件13的刚度降低时， 夹持部G容易相对于机器人臂A摆动。为此，在驱动机器人臂期间， 需要较多的时间来使夹持设备的位置稳定。