本發(fā)明涉及用于部件堆疊系統(tǒng)的柔性夾持裝置、部件堆疊系統(tǒng)和用于定位部件堆疊系統(tǒng)的夾持元件的定位方法。

背景技術(shù)：

已知將機器人用于包括多個桿和多個吸盤的夾持裝置，吸盤布置在所述桿中，用于堆疊部件。為了堆疊不同形狀和大小的部件，夾持裝置必須適應(yīng)部件的形狀。

已知必須為待操縱的每種類型的部件提供夾持裝置，并且必須根據(jù)待操縱的部件來改變臂。

另外，已知夾持裝置包括用于每個桿或吸盤的驅(qū)動件，使得可利用所述驅(qū)動件來移動桿或吸盤。這樣的夾持裝置的缺陷在于，臂非常重，因此不能高速工作。

de3504586a1公開了一種柔性操縱器臂，該柔性操縱器臂包括兩個桿和具有布置在所述桿上的相應(yīng)吸盤的多個夾持元件。每個夾持元件均包括阻擋/解除阻擋元件，該阻擋/解除阻擋元件將所述夾持元件保持在所期望位置并且釋放夾持元件，使得當(dāng)夾持元件將被定位時，它可在對應(yīng)桿中移動。為了將夾持元件定位在桿中，定位系統(tǒng)包括用于保持待定位夾持元件的裝置。

us2009/0194922a1公開了一種柔性夾持裝置，該柔性夾持裝置聯(lián)接到機器人操縱器，該機器人操縱器包括多個支撐臂和附接于所述支撐臂的多個夾持元件，每個夾持元件均包括相應(yīng)的吸盤。夾持元件能相對于相應(yīng)的支撐臂移動，每個支撐臂均包括至少一個導(dǎo)軌，并且每個能移動夾持元件均包括能在對應(yīng)導(dǎo)軌中移動的支架。柔性夾持裝置包括阻擋/解除阻擋螺栓，為了將夾持元件定位在對應(yīng)導(dǎo)軌中，必須松動該螺栓，并且為了將夾持元件保持在對應(yīng)導(dǎo)軌中，必須擰緊該螺栓。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供柔性夾持裝置、部件堆疊系統(tǒng)和用于定位夾持元件的定位方法。

本發(fā)明的第一方面涉及一種用于部件堆疊系統(tǒng)的柔性夾持裝置，該柔性夾持裝置包括多個支撐臂和附接于所述支撐臂的多個夾持元件，所述夾持元件中的至少一些能相對于相應(yīng)的所述支撐臂移動。每個支撐臂均包括至少一個導(dǎo)軌，并且每個能移動夾持元件均包括能在對應(yīng)的所述導(dǎo)軌中移動的支架。

每個支架和相應(yīng)的導(dǎo)軌之間的靜態(tài)摩擦力使得在部件堆疊處理期間利用所述靜態(tài)摩擦力將所述能移動夾持元件相對于所述支撐臂保持固定，并且所述能移動夾持元件克服所述靜態(tài)摩擦力相對于相應(yīng)的所述支撐元件定位。

本發(fā)明的第二方面涉及一種部件堆疊系統(tǒng)，該部件堆疊系統(tǒng)包括機器人操縱器和與所述機器人操縱器聯(lián)接的柔性夾持裝置，所述柔性夾持裝置具有上述特征。

本發(fā)明的第三方面涉及一種用于定位堆疊系統(tǒng)(諸如，上述的堆疊系統(tǒng))的夾持元件的定位方法。

柔性夾持裝置允許定位夾持元件，從而適應(yīng)于不同形狀和大小的部件。由于不需要用于將夾持元件阻擋/解除阻擋的裝置，因此用于定位夾持元件的定位方法更簡單更快速。

憑借本發(fā)明的附圖和詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些和其他優(yōu)點和特征將變得顯而易見。

附圖說明

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的部件堆疊系統(tǒng)的一個實施方式的立體圖。

圖2示出圖1的部件堆疊系統(tǒng)的柔性夾持裝置的第一立體圖。

圖3示出圖1的部件堆疊系統(tǒng)的柔性夾持裝置的第二立體圖。

圖4示出圖1的部件堆疊系統(tǒng)的柔性夾持裝置的細(xì)節(jié)的立體圖。

圖5示出圖1的部件堆疊系統(tǒng)的柔性夾持裝置的一部分的立體圖。

圖6示出圖1的部件堆疊系統(tǒng)的定位裝置的一個實施方式的立體圖。

圖7示出圖6的定位裝置的定位工具的立體圖。

圖8示出圖1的部件堆疊系統(tǒng)的一部分的平面圖。

圖9示出圖1的部件堆疊系統(tǒng)的細(xì)節(jié)的立體圖，其中，夾持元件被保持在定位裝置中。

圖10示出圖1的部件堆疊系統(tǒng)的一部分的立體圖，其中，支撐臂被保持在定位裝置中。

具體實施方式

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的部件堆疊系統(tǒng)1的一個實施方式。

部件堆疊系統(tǒng)1包括機器人操縱器5和聯(lián)接至所述機器人操縱器5的柔性夾持裝置2。

在這個實施方式中，機器人5是人形機器人。在其他實施方式中，機器人可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的可用于移動柔性夾持裝置2的線性臂或任何其他類型的機器人。

圖2和圖3詳細(xì)地示出柔性夾持裝置2，柔性夾持裝置2包括多個支撐臂20和附接于所述支撐臂20的多個夾持元件23。在這個實施方式中，每個夾持元件23均包括相應(yīng)的吸盤32。在這個實施方式中，所有夾持元件23都能相對于將它們布置在其中的支撐臂20移動。在其他可能的實施方式中，每個夾持元件均包括電磁體、抽吸元件或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何其他夾持裝置。其他可能的實施方式可包括被固定于供布置的支撐臂的夾持元件和能相對于供布置的支撐臂移動的夾持元件。

每個支撐臂20均包括導(dǎo)軌21，并且每個能移動夾持元件23均包括能在對應(yīng)導(dǎo)軌21中移動的支架24。在這個實施方式中，每個支撐臂20和相應(yīng)導(dǎo)軌21是例如用螺釘相互固定的兩個不同元件。在其他實施方式中，每個支撐臂和相應(yīng)導(dǎo)軌可以是單個元件。

每個支架24和相應(yīng)導(dǎo)軌21之間的靜態(tài)摩擦力使得在部件堆疊處理期間能移動夾持元件23相對于支撐臂20保持固定。換句話講，基于柔性夾持裝置2將要操縱的一些類型的部件的特性，調(diào)節(jié)每個支架24和對應(yīng)導(dǎo)軌21之間的靜態(tài)摩擦力，使得靜態(tài)摩擦力等于或大于所述組件在部件堆疊處理期間必須耐受的最大力。具體地，這考慮到了將堆疊的所述類型的部件的重量和形狀以及堆疊處理中的工作速度。

每個支架24和對應(yīng)導(dǎo)軌21之間的靜態(tài)摩擦力因此將在堆疊處理期間將夾持元件23相對于支撐臂20保持固定。在不改變每個支架24和對應(yīng)導(dǎo)軌21之間的所述靜態(tài)摩擦力的情況下，僅僅克服所述靜態(tài)摩擦力，就可以將夾持元件23相對于支撐臂20定位。

因此，所述靜態(tài)摩擦力允許在每個支架24和對應(yīng)導(dǎo)軌21之間省掉阻擋/解除阻擋元件，因為每個支架24和對應(yīng)導(dǎo)軌21之間的靜態(tài)摩擦力高得足以在堆疊處理期間將夾持元件23相對于支撐臂20保持固定，而低得足以允許定位所述夾持元件23。由于待定位夾持元件不需要被阻擋/解除阻擋，因此用于定位夾持元件23的定位處理更簡單。

圖4詳細(xì)地示出根據(jù)這個實施方式的附接于支撐臂20的夾持元件23。每個夾持元件23均包括支撐件30，夾持元件23的支架24被固定于支撐件30中。此外，夾持元件23包括阻尼軸31，阻尼軸31的第一端被固定于支撐件30而阻尼軸31的第二端被固定于吸盤32。當(dāng)阻尼軸31抵靠在待堆疊部件上時以及當(dāng)它釋放所述部件時，阻尼軸31吸收吸盤32的沖擊。

在這個實施方式中，支架24和導(dǎo)軌21二者都由金屬(特別地，鋁)制成。支架24包括與對應(yīng)導(dǎo)軌21聯(lián)接的外殼。多個滑動元件(附圖中未示出)布置在支架24的外殼內(nèi)部，與導(dǎo)軌21的外殼接觸。在每個滑動元件和相應(yīng)支架24之間布置調(diào)節(jié)元件(附圖中未示出)?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)對應(yīng)支架24的調(diào)節(jié)元件，在預(yù)定極限內(nèi)手動地改變每個支架24和對應(yīng)導(dǎo)軌21之間的靜態(tài)摩擦力。

在附圖中未示出的另一個實施方式中，每個支架24和對應(yīng)導(dǎo)軌21之間的能移動附接件可包括固定在對應(yīng)支架中的、用于向支架-導(dǎo)軌組件提供更大靜態(tài)摩擦力的附加靜態(tài)摩擦裝置。

柔性夾持裝置2包括具有多個固定臂26的固定結(jié)構(gòu)25。在這個實施方式中，支撐臂20能相對于所述固定臂26移動。為此目的，每個固定臂26均包括導(dǎo)軌27，并且每個能移動支撐臂20均包括兩個支架22。每個支架均能在對應(yīng)固定臂26的導(dǎo)軌27中移動。圖5詳細(xì)地示出利用兩個支架22以能移動方式附接于固定臂26的支撐臂20。在這個實施方式中，支撐臂20相互平行并且垂直于固定臂26。

每個支架22和相應(yīng)導(dǎo)軌27之間的靜態(tài)摩擦力使得在部件堆疊處理期間支撐臂20相對于固定臂26保持固定。換句話講，基于柔性夾持裝置2將要操縱的一些類型的部件的特性，調(diào)節(jié)每個支架22和對應(yīng)導(dǎo)軌27之間的靜態(tài)摩擦力，使得靜態(tài)摩擦力等于或大于所述組件在部件堆疊處理期間必須耐受的最大力。每個支架22和對應(yīng)導(dǎo)軌27之間的靜態(tài)摩擦力因此將在堆疊處理期間保持支撐臂20固定。如以上說明的，在沒有改變每個支架22和對應(yīng)導(dǎo)軌27之間的所述靜態(tài)摩擦力的情況下，僅僅克服所述靜態(tài)摩擦力，就可以將支撐臂20相對于對應(yīng)的支撐臂26定位。該靜態(tài)摩擦力允許在每個支架22和對應(yīng)導(dǎo)軌27之間省掉阻擋/解除阻擋元件。

在這個實施方式中，支撐臂20的支架22和固定臂26的導(dǎo)軌27的特征與針對夾持元件23的支架24和支撐臂20的導(dǎo)軌21描述的那些特征相同，所以不必考慮再描述它們。

在這個實施方式中，固定結(jié)構(gòu)25包括相互平行的兩個中心臂28。在所述中心臂28中布置適于被固定于機器人操縱器5的支撐件29。固定結(jié)構(gòu)25還包括相互平行的兩個固定臂26。固定臂26附接于中心臂28，固定臂26和中心臂28相互垂直。支撐臂20垂直于固定臂26。

在這個實施方式中，吸盤23是真空吸盤。此外，吸盤23可優(yōu)選地被獨立啟用，使得它們可更好地適應(yīng)待堆疊的部件的不同形狀。

在這個實施方式中，部件堆疊系統(tǒng)包括用于定位夾持元件4(諸如，圖6中詳細(xì)示出的夾持元件)的裝置。

用于定位夾持元件4的裝置包括圖7中詳細(xì)示出的定位工具40，定位工具40包括適于保持能移動夾持元件23的外殼41，從而允許柔性夾持裝置2相對于被保持的能移動夾持元件23移動，以便將所述夾持元件23移至相應(yīng)支撐臂20中的新位置。圖9示出被容納在外殼41中的夾持元件。具體地，其是夾持元件23的支撐件30的被容納在外殼41中的部分。外殼41具有與夾持元件23的支撐件30的外部形狀互補的形狀但具有一定容差，使得當(dāng)將夾持元件23的支撐件30容納在外殼41中時存在用于進(jìn)行操縱的小空間，從而降低兩者元件撞擊彼此的可能性。

在這個實施方式中，定位工具40包括第二外殼42，第二外殼42適于保持能移動支撐臂20，從而允許柔性夾持裝置2相對于被保持的能移動支撐臂20移動，以便將所述支撐臂20移至固定結(jié)構(gòu)25中的新位置。

此外，在這個實施方式中，用于定位夾持元件4的裝置包括第二定位工具43，第二定位工具43包括外殼44，外殼44適于保持能移動支撐臂20，從而允許柔性夾持裝置2相對于被保持的能移動支撐臂20移動，以便將所述支撐臂20移至固定結(jié)構(gòu)25中的新位置。

在這個實施方式中，第一定位工具40和第二定位工具43被布置成，使得支撐臂20可同時被容納在第一定位工具40的第二外殼42中和第二定位工具43的外殼44中。

在這個實施方式中，用于定位夾持元件4的裝置包括一對傳感器45，這一對傳感器45是針對定位工具40、43的每個外殼41、42和44，用于檢測待保持的柔性夾持裝置2的夾持元件23或支撐臂20的位置。所使用的傳感器45優(yōu)選地是激光傳感器。利用所述傳感器45，可驗證待保持的夾持元件23或支撐臂20在被容納在相應(yīng)外殼41、42和44中之前，相對于所述外殼41、42和44布置在合適位置。在其他實施方式中，用于定位夾持元件4的裝置可包括用于定位工具的每個外殼的一個傳感器或多個傳感器。

以下，描述根據(jù)本實施方式的用于定位堆疊系統(tǒng)1的夾持元件23的定位方法。

所述方法包括用于保持能移動夾持元件23的保持步驟，在保持步驟中，柔性夾持裝置將夾持元件23容納在定位工具的外殼41中。

該方法還包括定位步驟，在定位步驟中，柔性夾持裝置2克服被保持的夾持元件23的支架24和供在其中布置支架24的支撐臂20的導(dǎo)軌21之間的靜態(tài)摩擦力而移動，兩個元件之間產(chǎn)生相對移動直到夾持元件23移至所期望位置。如以上說明的，由于沒有阻擋元件，因此不必進(jìn)行用于將被保持的夾持元件23解除阻擋的解除阻擋步驟。夾持元件23在夾持元件23的支架24和對應(yīng)導(dǎo)軌21之間存在的靜態(tài)摩擦力的作用下被保持在對應(yīng)的支撐臂20中。因此，當(dāng)夾持元件23將相對于供布置的支撐臂20定位時，唯一要做的事情是克服夾持元件23的支架24和對應(yīng)導(dǎo)軌21之間存在的所述靜態(tài)摩擦力。如以上說明的，不必改變夾持元件23的支架24和對應(yīng)導(dǎo)軌21之間的靜態(tài)摩擦力。當(dāng)調(diào)節(jié)所述靜態(tài)摩擦力時，將靜態(tài)摩擦力設(shè)置成高得足以將夾持元件23在對應(yīng)支撐臂20中保持固定，但低得足以允許其定位。用于定位夾持元件的定位方法因此更簡單并且可在更短時間內(nèi)執(zhí)行，因為可省掉阻擋步驟和另一解除阻擋步驟。

所述方法包括用于釋放被保持的能移動夾持元件23的釋放步驟，在釋放步驟中，從定位工具的外殼41中去除夾持元件。

堆疊系統(tǒng)1的該實施方式允許同時移動兩個夾持元件23，使得夾持元件可在更短時間內(nèi)定位。為此目的，用于定位上述夾持元件23的定位方法中的定位步驟包括子步驟，在該子步驟中，柔性夾持裝置2一直移動，直到定位工具40繼而保持第二夾持元件23，尤其是，直到外殼41的外部部分到達(dá)第二夾持元件23的支撐件30。在另一個子步驟中，柔性夾持裝置2相對于被保持的夾持元件23和第二夾持元件23移動。在下一個子步驟中，當(dāng)?shù)诙A持元件23到達(dá)所期望位置時，柔性夾持裝置2停止，并且在最后的子步驟中，定位被保持的夾持元件23。

另外，堆疊系統(tǒng)1的該實施方式允許將柔性夾持裝置2的支撐臂20相對于所述柔性夾持裝置2的固定臂26定位，從而定位與所述支撐臂附接的夾持元件23。對于可定位支撐臂20的這個實施方式，本發(fā)明的方法包括：用于保持能移動支撐臂20的保持步驟，其中將支撐臂20容納在定位工具40的第二外殼42中和第二定位工具的外殼44中。定位步驟，其中柔性夾持裝置2克服被保持的支撐臂20的支架22和供在其中布置支架22的固定臂26的導(dǎo)軌27之間的靜態(tài)摩擦力而移動，兩個元件之間產(chǎn)生相對移動直到支撐臂20移至所期望位置；以及用于釋放能移動支撐臂20的釋放步驟，其中從外殼42和44中去除支撐臂。如以上說明的，不必改變支架22和對應(yīng)導(dǎo)軌27之間的靜態(tài)摩擦力。當(dāng)調(diào)節(jié)所述靜態(tài)摩擦力時，將靜態(tài)摩擦力設(shè)置成高得足以將支撐臂在對應(yīng)支撐臂20中保持固定，但低得足以允許其定位。