專利名稱：鑷子支架的制作方法
背景技術(shù)：
愈來愈多的裝卸操作、定位操作、以及所有一般的手動(dòng)操作趨向于自動(dòng)化及機(jī)器人化。在許多應(yīng)用中，如鐘表業(yè)、醫(yī)療、科研等應(yīng)用中手工操作需借助鑷子來實(shí)現(xiàn)。為了能使借助鑷子的這些手動(dòng)操作自動(dòng)化或機(jī)器人化，將如同設(shè)置工具支架的許多工具那樣，應(yīng)該設(shè)置鑷子支架，以允許在機(jī)器人與一個(gè)或多個(gè)鑷子之間建立機(jī)械連接及允許由機(jī)器人操作這些鑷子。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)一種攫握器或鑷子支架，它用于安裝在機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)上并可接收一對鑷瓣，及致動(dòng)它們用于在由鑷子操作前攫握、定位、傳送及保持物體。實(shí)際上這種攫握器由機(jī)器人與一對鑷瓣之間的機(jī)械接口構(gòu)成，它允許當(dāng)前借助鑷子手動(dòng)進(jìn)行的各種操作可以自動(dòng)化及機(jī)器人化。
本發(fā)明還旨在一種攫握器或鑷子支架，它用于安裝在機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)上并適合接收一對鑷瓣及致動(dòng)它們，但不同于權(quán)利要求中所列舉的特征。


附圖概要地及以例子方式表示出根據(jù)本發(fā)明的鑷子支架的實(shí)施形式。
圖1是該鑷子支架的一個(gè)透視圖；圖2是該鑷子支架的一個(gè)縱向截面圖；圖3以沿圖2中線A-A的剖面形式表示鑷子支架中一個(gè)鑷子的固定裝置；圖4是鑷子致動(dòng)裝置的工作原理圖；圖5及5a表示被鑷子支架抓住前接收鑷子的儲(chǔ)存架；圖6表示設(shè)計(jì)用于鑷子支架的一個(gè)鑷子。
具體實(shí)施例方式
作為本發(fā)明對象的攫握器或鑷子支架用于安裝在一個(gè)機(jī)器人的臂上及用于根據(jù)被握物體接收不同的鑷子，及使鑷子致動(dòng)用于攫握及擺放所述物體。
該攫握器包括一個(gè)框架或殼體1，該殼體包括固定在機(jī)器人臂上的裝置及包括鑷子3的固定或定位裝置2、以及使該鑷子致動(dòng)的裝置，該致動(dòng)裝置包括控制一個(gè)鉗子5運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)4，該鉗子作用在鑷子的各分支上。
在圖示的例子中，鑷子的固定或定位裝置2由一個(gè)借助螺絲7固定在殼體1的底部8上的部件6組成。部件6具有一個(gè)平行于殼體1的縱軸方向設(shè)置的及向著殼體1的前端開口方向張開的縫隙9。該縫隙9的尺寸，即長度、寬度及厚度適配于固定在該攫握器前的鑷子3的后部的尺寸。
該固定裝置還包括穿透部件6的一分支11的兩個(gè)透孔10，及在這些孔中受一疊片彈簧13作用地放置著滾珠12，而該疊片彈簧借助一個(gè)螺絲14固定在部件6上。當(dāng)在該固定裝置中無鑷子時(shí)，這些滾珠12在彈簧13的作用下靠壓在部件6的另一分支的內(nèi)表面上。
待固定到攫握器中的鑷子在其將各鑷瓣連接成整體的后部上包括兩個(gè)孔，它們的中心距相應(yīng)于部件6的分支11的兩透孔10的中心距。
當(dāng)鑷子用其后部導(dǎo)入固定裝置中時(shí)，滾珠12被向后推及然后落入到鑷子的孔中及將鑷子保持在其工作位置上。與鑷子的孔相互配合的滾珠12可極佳地將鑷子定位在攫握器中及用一個(gè)力保持鑷子，該力足夠使鑷子執(zhí)行各個(gè)預(yù)定操作。
所述及所示的固定裝置僅是多種可能性中的一種。該固定裝置不需要任何外部作用，但顯然，這些定位機(jī)構(gòu)，即滾珠12及鑷子上相應(yīng)的孔可以是不同的，只要能允許精確定位及可更換鑷子。這些相應(yīng)的定位機(jī)構(gòu)可在不偏離本發(fā)明范圍內(nèi)用所有其它公知的方式實(shí)現(xiàn)。
同樣，我們可以考慮由外部作用控制的固定及定位裝置，鑷子后部在部件6中的夾持可以由到達(dá)該鑷子定位行程的終點(diǎn)來控制。
該固定及定位裝置的主要特征是相對攫握器將鑷子精確地定位在其工作位置上及該固定是可逆的，即該鑷子可被更換。
攫握器還包括一個(gè)定位在上述固定及定位裝置中的鑷子3的致動(dòng)裝置。該致動(dòng)裝置包括一個(gè)電動(dòng)機(jī)4，它被放置在殼體1后部的且固定在呈U形截面的支承15上，后者被放置在殼體1中。電動(dòng)機(jī)4的軸16穿過支承15的一個(gè)側(cè)翼及通過一個(gè)聯(lián)軸器16連接到一個(gè)軸17的后端，該軸17的后端借助支承15的另一側(cè)翼中的滾珠軸承18可以轉(zhuǎn)動(dòng)。平行于殼體1的縱軸向著固定裝置延伸的軸17的部分與一個(gè)螺母19形成絲扣連接及相互配合，該螺母形成包括兩個(gè)臂20a，20b的一個(gè)鉗子的后部，這兩個(gè)臂在殼體1內(nèi)部從固定裝置的一端延伸到另一端，并且各使軸終止而伸到殼體1外面的推鈕21a，21b上，每個(gè)推鈕靠壓在定位在固定裝置中的鑷子的各一分支上。
于是，當(dāng)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)4在一個(gè)方向或另一方向上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將使鉗子向前或向后移動(dòng)，該移動(dòng)在推鈕21a，21b的作用下使鑷子的各分支接近或通過其本身的彈性作用各分支離開，鑷子的這些分支總是與所述推鈕21a，21b保持接觸。
當(dāng)然所述的致動(dòng)裝置的實(shí)施形式是一個(gè)非限制性的例子。在其它的實(shí)施形式中，電動(dòng)機(jī)4的軸與推鈕21a，21b之間的運(yùn)動(dòng)連接可以是不同的，如鉗子可由鉸接的桿取代等。同樣，電動(dòng)機(jī)4可由液壓泵或電磁鐵取代。
重要的是，動(dòng)力機(jī)構(gòu)例如步進(jìn)型的電動(dòng)機(jī)、液壓泵或電磁鐵使推鈕致動(dòng)，后者引起鑷子分支的閉合運(yùn)動(dòng)并用作當(dāng)鑷子張開時(shí)鑷子分支停靠在其上的止擋。
動(dòng)力機(jī)構(gòu)4的控制可根據(jù)由機(jī)器人執(zhí)行的前置程序電子地或使用計(jì)算機(jī)地實(shí)現(xiàn)。但不管該動(dòng)力機(jī)構(gòu)的控制方式如何，該動(dòng)力機(jī)構(gòu)應(yīng)該跟隨鑷子的夾緊力，以免超過由鑷子分支之間的物體的夾緊力預(yù)先確定的值。
電動(dòng)機(jī)對鑷子夾緊力的跟隨可借助固定在夾持鉗的臂20a，20b內(nèi)表面上的四個(gè)應(yīng)變片22來實(shí)現(xiàn)。這些應(yīng)變片22連接成惠斯頓電橋，以便當(dāng)這些臂20a，20b響應(yīng)它們對鑷子分支的靠壓向外彎曲時(shí)輸出一個(gè)正的測量電壓。該電壓將隨著鑷子的閉合及繼而由它施加給一個(gè)物體的夾緊力而增大。該正的測量電壓值與一個(gè)相應(yīng)于所需夾緊力的參考電壓值的比較將可以輸出一個(gè)控制電動(dòng)機(jī)4停止的信號。
為了釋放物體及張開鑷子，將使該電動(dòng)機(jī)在相反方向上轉(zhuǎn)動(dòng)，并引起鉗子在殼中后退，鑷子張開，及當(dāng)鑷子完全張開時(shí)這些臂20a，20b不再彎曲，測量電壓將等于零，并通過與另一參考電壓值的比較引起電動(dòng)機(jī)4的停止。
為了以最佳的方式使用這種鑷子攫握器，被固定在機(jī)器人臂上的該攫握器應(yīng)該能自動(dòng)地在一個(gè)鑷子存儲(chǔ)裝置或儲(chǔ)存架中來選擇一個(gè)預(yù)定的鑷子，及在用后再將其放回到儲(chǔ)存架中。
可以設(shè)計(jì)出多種的存儲(chǔ)裝置或儲(chǔ)存架，其中的一種將作為例子描述于下。
圖5及5a所示的存儲(chǔ)裝置包括一個(gè)帶有兩個(gè)面對著的基塊23，24的基座。這里第一基塊23由兩個(gè)彼此平行并相對固定它們的基塊23的表面平行的銷25構(gòu)成的固定保持機(jī)構(gòu)。第二基塊24包括同樣由兩個(gè)彼此平行并相對固定它們的基塊24的表面平行的銷26構(gòu)成的移動(dòng)保持機(jī)構(gòu)。這些銷26被固定在兩個(gè)邊撐27之間，這些邊撐被固定在一個(gè)芯體28上，該芯體則可滑動(dòng)地安裝在基塊24的一個(gè)鏜孔29中。該芯體28受到一個(gè)靠壓在用螺絲固定在基塊24中的塞板31上的彈簧30的作用。芯體28在前部位置上靠壓在鏜孔29的一個(gè)臺(tái)肩上。
該存儲(chǔ)裝置或存儲(chǔ)架指定用于保持圖中所示類型的鑷子。該鑷子包括兩個(gè)整體固定在它們的一個(gè)端部上的分支32。該端部包括兩個(gè)透孔33，它們允許該鑷子由兩個(gè)滾珠12固定在攫握器的固定裝置中。
在鑷子分支32的中間部分上，每個(gè)分支包括開設(shè)在它們相對的邊上的半圓形凹口34。每個(gè)分支32的每邊設(shè)有兩個(gè)凹口34，這兩個(gè)凹口的中心距離相應(yīng)于存儲(chǔ)架的銷25及26的中心距離。
為了將鑷子放置在存儲(chǔ)架上，使鑷子定位在與支承銷25，26的基塊23，24的表面平行的一個(gè)平面中，然后將鑷子尖端導(dǎo)入所述銷25，26之間，直到凹口34面對著銷時(shí)為止。接著使鑷子轉(zhuǎn)動(dòng)四分之一圈，銷25，26將配合在凹口34中。芯體28先后退而后向前，以便將銷26壓在鑷子分支的邊上。
這時(shí)鑷子可被帶有攫握器的機(jī)器人抓獲。攫握器這樣地被引導(dǎo)，以使得鑷子的后部被插入到固定裝置中，并且滾珠12與鑷子的孔33相互配合。鑷子以及攫握器被轉(zhuǎn)動(dòng)四分之一圈，銷25，26將釋放凹口34，鑷子可被取出存儲(chǔ)架。
應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)鑷子的凹口34配合在存儲(chǔ)架的銷25，26上時(shí)，攫握器的回抽由于超過滾珠12的壓力將引起鑷子與固定裝置分離。
裝有一個(gè)攫握器的機(jī)器人將可以在存儲(chǔ)架中選擇一個(gè)所需的鑷子，以便進(jìn)行給定操作而后再將其放回。
圖示的實(shí)施形式僅是一個(gè)具體的實(shí)施例子，在不脫離本發(fā)明保護(hù)范圍的可對其作出改變。
在一個(gè)變型中，鑷子可包括兩個(gè)不對稱的兩個(gè)分支。一個(gè)分支是既平且厚，而且實(shí)際上不可變形的；而另一分支是既薄且有柔性，而且可彈性變形的。
在本發(fā)明中保持不變的是，鑷子包括固定用的構(gòu)型或裝置，它與固定裝置中的相應(yīng)部分相互配合，這允許鑷子可拆卸地被固定在攫握器的預(yù)定位置上。
此外，鑷子還可包括用于與存儲(chǔ)架或存儲(chǔ)裝置相應(yīng)構(gòu)型相配合的構(gòu)型，鑷子可被存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)架中以等待連接到攫握器中。
權(quán)利要求
1.用于鑷子的攫握器，其特征在于它包括一個(gè)用于安裝在機(jī)器人臂上的殼體(1)，該殼體一方面包括鑷子(3)的固定及定位裝置(6-14)，及另一方面包括使該鑷子的分支致動(dòng)的裝置，該致動(dòng)裝置包括一個(gè)使作用在所述鑷子的分支上的推鈕(21)致動(dòng)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)(4，17)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的攫握器，其特征在于殼體(1)在其一個(gè)端部上是敞開的，以便使一個(gè)鑷子(3)導(dǎo)入到固定及定位裝置(6-14)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的攫握器，其特征在于固定及定位裝置(6-14)包括相對殼體(1)定位鑷子后部的裝置(9)及暫時(shí)固定裝置(10，12，13)，后者與鑷子上的相應(yīng)裝置(33)相互配合，以便用預(yù)定的力將鑷子保持在固定裝置中。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的攫握器，其特征在于當(dāng)鑷子被固定及定位在固定及定位裝置中時(shí)，鑷子基本上沿著攫握器的縱向軸延伸。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的攫握器，其特征在于鑷子在攫握器中的連接及分離通過這些元件的軸向相對運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的攫握器，其特征在于推鈕(21)由一個(gè)鉗子的兩個(gè)臂(20)的自由端部構(gòu)成，這些臂(20)被固定在一個(gè)螺母(19)上，后者與一個(gè)由旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)(4)驅(qū)動(dòng)的螺桿(17)相嚙合。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的攫握器，其特征在于它包括一個(gè)動(dòng)力機(jī)構(gòu)(4)的控制電路，該控制電路接收一個(gè)檢測推鈕(21)施加在鑷子(3)上的力的測量電路的指令。
8.用于以可拆卸方式固定在權(quán)利要求1中的攫握器上的鑷子，其特征在于該鑷子的后部包括用于與攫握器的固定及定位裝置的相應(yīng)部分相互配合的連接構(gòu)型。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的鑷子，其特征在于它包括一個(gè)剛性的厚分支及一個(gè)可彈性變形的第二分支。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的鑷子，其特征在于它包括與存放鑷子的存儲(chǔ)裝置的相應(yīng)構(gòu)型相互配合的固定構(gòu)型。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于鑷子的攫握器，它包括用于安裝在機(jī)器人臂上的殼體(1)，該殼體一方面包括鑷子(3)的固定及定位裝置(6－14)，及另一方面包括使該鑷子的分支致動(dòng)的裝置。該致動(dòng)裝置包括一個(gè)使作用在所述鑷子的分支上的推鈕(21)致動(dòng)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)(4，17)。
文檔編號A61B19/00GK1503713SQ02808412
公開日2004年6月9日 申請日期2002年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月19日
發(fā)明者克里斯蒂安·斯戈貝羅, 理查德·斯戈貝羅, 斯戈貝羅, 克里斯蒂安 斯戈貝羅 申請人:德烏蒂斯·杜蒙特制造公司, 德烏蒂斯 杜蒙特制造公司