專利名稱：夾持設(shè)備及包括該夾持設(shè)備的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及夾持設(shè)備，所述夾持設(shè)備附接至例如工業(yè)機器人臂的前端以夾持和組 裝各種部件。更特別地，本發(fā)明涉及這樣一種夾持設(shè)備其檢測在部件裝配期間的裝配反作 用力，并在控制所述裝配反作用力的同時執(zhí)行裝配，并且所述夾持設(shè)備能夠用于借助工業(yè) 機器人進行的自動裝配。
背景技術(shù)：
近些年來，對于具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品(例如相機)的自動制造的需求日益增加。對 于此種產(chǎn)品，需要借助小型工業(yè)機器人在精細(xì)的力度控制下執(zhí)行高速和精確的裝配。
日本專利申請?zhí)亻_昭61-241083號公報公開了在借助設(shè)置于機器人臂和手之間 的位移傳感器檢測裝配力的同時控制機器人臂和手以精確和可靠地裝配所夾持的部件的 技術(shù)。 圖7示出在上述公報中所公開的基本設(shè)備構(gòu)造和信號傳輸系統(tǒng)。參見圖7，部件 "a"由設(shè)置在夾持部G中的指狀件夾持，并且被裝配至工件"b"。諸如馬達的驅(qū)動單元23 操作機器人臂A。控制單元24將用于機器人臂A的運行信號和位置控制信號輸入至驅(qū)動單 元23。 計算單元25基于來自傳感器單元10中所提供的位移傳感器的檢測信號而計算機 器人臂A和夾持部G之間的在六個軸向上的相對位移。計算單元25帶有允許值設(shè)定單元 用于設(shè)定允許部件"a"適當(dāng)?shù)匮b配至工件"b"中的允許值。比較器27將從計算單元25獲 得的位移與所設(shè)定的允許值相比較，將比較結(jié)果輸出至驅(qū)動單元23，并且操作機器人臂A， 使得實際位移在所述允許值范圍之內(nèi)。 圖8是傳感器單元10的詳細(xì)視圖，圖9是沿圖8的IX-IX線剖切的剖視平面圖。 參見圖8，傳感器單元10包括待附接至機器人臂A的前端的臂側(cè)板11、待附接至夾持部G 的夾持部側(cè)板12、以及連接并支撐板11和12的彈性構(gòu)件13。傳感器單元10還包括設(shè)置 在板11和12之間的位移檢測機構(gòu)。位移檢測機構(gòu)包括從臂側(cè)板11朝夾持部側(cè)板12延伸 且具有十字形前端部的梁14。 如圖9所示，梁14的十字形前端部具有設(shè)置在與Y軸線平行的相對兩側(cè)面上的 X方向位移傳感器15和16，以及設(shè)置在與X軸線平行的相對兩側(cè)面上的Y方向位移傳感器 17和18。在十字形前端部的朝向夾持部側(cè)板12的表面上，位移傳感器19、20、21和22朝 向夾持部側(cè)板12設(shè)置，且在其間具有預(yù)定的間隙。夾持部側(cè)板12設(shè)有分別朝向X方向位 移傳感器15和16以及Y方向位移傳感器17和18的突出件33、34、35以及36，且在其間具 有預(yù)定的間隙。 借助這些結(jié)構(gòu)，驅(qū)動單元23根據(jù)從控制單元24輸入的預(yù)定程序而操作機器人臂 A，從而，由夾持部G夾持的部件"a"被裝配(插入)至工件"b"。在此情況下，當(dāng)部件"a" 和工件"b"之間有相對位置偏差時，彈性構(gòu)件13因為部件"a"與工件"b"接觸而彎曲，并 且基于所述彎曲來檢測夾持部G相對于機器人臂A的位移。通過在相對位移處在預(yù)定允許值范圍內(nèi)的情況下執(zhí)行插入操作，在防止部件"a"、工件"b"以及夾持設(shè)備損壞的同時實現(xiàn) 了適當(dāng)?shù)难b配。 在上述的現(xiàn)有技術(shù)夾持設(shè)備中，傳感器單元10串聯(lián)地連接在機器人臂A和夾持部 G之間。當(dāng)夾持設(shè)備和傳感器單元10的尺寸減小時，難以既確保傳感器單元10的高的力檢 測敏感度又確保高速運行，這將在下文中說明。 傳感器單元10的在臂的縱向上的尺寸只能通過縮短臂側(cè)板11和夾持部側(cè)板12 之間的距離來減小，其原因在于彈性構(gòu)件13設(shè)置在臂側(cè)板11和夾持部側(cè)板12之間。然而， 當(dāng)所述距離縮短時，不僅彈性構(gòu)件13的長度減小，而且梁14的長度也減小。結(jié)果，在梁14 的支撐點和位移傳感器之間只有很小的距離，并且由檢測器所檢測的位移的量減小。進而， 檢測靈敏度(由位移傳感器所檢測的位移量與作用力的比)減小。 另一方面，通過以更柔性的構(gòu)件替代彈性構(gòu)件13來降低彈性構(gòu)件13的剛度能夠 增加檢測靈敏度。然而，當(dāng)彈性構(gòu)件13的剛度降低時，夾持部G容易相對于機器人臂A擺 動。為此，在驅(qū)動機器人臂期間，需要較多的時間來使夾持設(shè)備的位置穩(wěn)定。
此點將在下文中詳細(xì)說明。在圖7所示的現(xiàn)有技術(shù)中，由于傳感器單元10串聯(lián)連 接在機器人臂A和夾持部G之間，所以傳感器單元10中的彈性構(gòu)件13的變形支點遠(yuǎn)離夾 持部G的重心。結(jié)果，由于彈性構(gòu)件13的變形支點和夾持部G的重心之間的位置差而導(dǎo)致 的由慣性力所產(chǎn)生的力矩在驅(qū)動機器人臂A期間對夾持部G具有很大的影響，這也花費很 多的時間來使得連接至夾持部G的傳感器單元10的位置穩(wěn)定。使位置穩(wěn)定所需要的時間 隨著彈性構(gòu)件13剛度的降低而增加。 當(dāng)高速驅(qū)動現(xiàn)有技術(shù)的夾持設(shè)備以提高工作效率時，上述的力矩隨著速度增加而 增加，并且用于使位置穩(wěn)定所需的時間增加。盡管需要增加彈性構(gòu)件的剛度來縮短用于使 位置穩(wěn)定的時間，但是，剛度的增加降低了傳感器單元的檢測靈敏度，并且使得難以精確地 檢測所述力。 以此方式，在現(xiàn)有技術(shù)的夾持設(shè)備中，當(dāng)傳感器單元在機器人臂縱向上的尺寸減 小時，難以同時確保高的檢測靈敏度和高的運行速度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種包括力傳感器的夾持設(shè)備，其能實現(xiàn)尺寸減小及速度增加，而不 會降低傳感器單元的檢測靈敏度。 本發(fā)明還提供一種結(jié)合有力傳感器的夾持設(shè)備，其使得由于機器人臂運行期間的 慣性力而導(dǎo)致的額外力矩對傳感器單元的影響最小化，并且實現(xiàn)了較短的定位時間和較高 的運行速度。 本發(fā)明進一步提供一種包括力傳感器的夾持設(shè)備，其增加了彈性構(gòu)件的剛度，使
得力傳感器的檢測軸線之間的靈敏度差異最小化，并且使得能夠進行精確的力檢測。 根據(jù)本發(fā)明一個方面，提供了一種用于夾持部件的夾持設(shè)備，所述夾持設(shè)備包括
夾持部，其具有至少一個構(gòu)造成夾持所述部件的夾持元件以及連接至所述夾持元件以驅(qū)動
所述夾持元件的驅(qū)動機構(gòu)；殼體；設(shè)置在所述殼體和所述驅(qū)動機構(gòu)之間的彈性構(gòu)件；以及
設(shè)置在所述驅(qū)動機構(gòu)的與所述夾持元件相反的端部上以及所述殼體上朝向所述端部的位
置處的力傳感器單元。所述彈性構(gòu)件設(shè)置在位于或靠近所述夾持部的重心的第一位置和位于或靠近所述夾持元件的第二位置之間。 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種機器人臂的控制系統(tǒng)，包括如上所述的夾 持設(shè)備，其中，所述夾持設(shè)備構(gòu)造成用于附連至所述機器人臂；以及控制單元，其構(gòu)造成控 制所述機器人臂和所述夾持設(shè)備。 借助上述構(gòu)造，由于即使在尺寸減小時也能夠確保在所述力傳感器單元和彈性構(gòu) 件的變形支點之間的大的距離，從而一個力傳感器相對于另一力傳感器的位移增加。從而， 無論尺寸減小與否，均能夠確保足夠的檢測靈敏度。此外，不需要將彈性構(gòu)件的剛度降低到 使得夾持部相對于機器人臂搖擺的程度。從而，可以獲得力傳感器單元的高的力檢測靈敏 度以及高速運行。 所述彈性構(gòu)件構(gòu)造為設(shè)置在所述夾持部的重心處或者靠近該重心設(shè)置。 借助上述結(jié)構(gòu)，由于夾持部的重心基本上與彈性構(gòu)件的變形支點重合，從而可以
將由于彈性構(gòu)件的變形支點和夾持部的重心之間的位置差而導(dǎo)致的由慣性力所產(chǎn)生的力 矩對傳感器單元的影響最小化。因此，在附連至機器人臂的力傳感器單元的運行期間由所
述慣性力所產(chǎn)生的額外的力矩不會具有任何影響。這縮短了用于使位置穩(wěn)定的時間，并且
進一步增加了運行速度。 所述彈性構(gòu)件能夠包括多種彈性材料和多個用于所述彈性材料的支撐構(gòu)件。 借助上述結(jié)構(gòu)，通過彈性材料的組合而增加了位移軸線的設(shè)計剛度的靈活性，并
且能夠在使得沿位移軸線(方向)的剛度差最小化的同時設(shè)計所需的剛度。通過將彈性材
料形成為片簧形式，能夠增加彈性構(gòu)件的剛度。由于這樣能夠在增加彈性構(gòu)件剛度的同時
降低力傳感器的檢測軸線之間的靈敏度之差，所以可以進行精確的力檢測。 根據(jù)本發(fā)明，力傳感器單元的尺寸能夠減小，同時獲得力傳感器單元的高的力檢
測靈敏度并且限制在機器人臂高速運動期間的位置穩(wěn)定時間的增加。 此外，根據(jù)本發(fā)明，可以使得由于彈性構(gòu)件的變形支點和夾持部的重心之間的位 置差而導(dǎo)致的由慣性力所產(chǎn)生的力矩對傳感器單元的影響最小化。因此，特別地，能夠縮短 位置穩(wěn)定所需的時間以及實現(xiàn)速度增加。 另外，能夠降低力傳感器的各檢測軸線之間的靈敏度差異。進一步地，當(dāng)借助片簧 形成所述彈性構(gòu)件時，能夠增加彈性構(gòu)件的剛度，并且能夠在增加彈性構(gòu)件的剛度的同時 降低力傳感器的檢測軸線之間的靈敏度差異。這將獲得精確的力檢測。
基于下面結(jié)合附圖對示例實施例所做的說明，本發(fā)明的進一步特征將變得清晰。


圖1是本發(fā)明一實施例的示意性結(jié)構(gòu)圖。 圖2示出在所述實施例的裝配期間一部件由夾持部夾持且施加有力的狀態(tài)。 圖3是沿圖2的III-III線剖視的、所述實施例中位移檢測單元的放大剖視平面 圖。 圖4示出所述實施例的夾持設(shè)備安裝至機器人臂的狀態(tài)。 圖5示出所述實施例中的彈性構(gòu)件。 圖6A和6B分別是沿圖5的箭頭VIA和箭頭VIB的視圖。 圖7是現(xiàn)有技術(shù)的夾持設(shè)備的示意性結(jié)構(gòu)圖。
圖8是現(xiàn)有技術(shù)的夾持設(shè)備中的位移檢測單元的放大視圖。
圖9是位移檢測單元沿圖8的IX-IX線的剖視平面圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合圖1至4說明本發(fā)明一實施例的基本構(gòu)造。本發(fā)明的所述實施例提供包括力傳感器的小型夾持設(shè)備。所述夾持設(shè)備夾持及裝配小型產(chǎn)品(諸如相機)的部件，同時以高的速度對力進行控制。 參見圖l，夾持設(shè)備100包括用于夾持部件的可拆卸的指狀件110，以及諸如馬達的用于驅(qū)動指狀件110的驅(qū)動機構(gòu)120。多個指狀件110和所述驅(qū)動機構(gòu)120連接從而形成夾持部。 夾持設(shè)備100還包括彈性構(gòu)件130，其在夾持部所受到的力的作用下彈性地變形；用于檢測在夾持和裝配部件期間所產(chǎn)生的裝配反作用力的力傳感器單元170 ;以及夾持設(shè)備殼體140，其內(nèi)存放驅(qū)動機構(gòu)120的一部分。連接兩個指狀件110的中點以及力傳感器單元170的中心的直線稱為Z軸線。在圖1中，向上的方向是+Z方向，向右方向是+X方向，朝向該圖平面后側(cè)的方向是+Y方向。 指狀件110的數(shù)量、接頭的數(shù)量以及彈性根據(jù)部件和裝配操作而進行選擇，并且夾持部能夠具有各種形狀。替代性地，各種形狀的指狀件可以互換地附接至驅(qū)動機構(gòu)120而無需改變驅(qū)動機構(gòu)120。在此例子中，優(yōu)選地，與驅(qū)動機構(gòu)相連的連接部是通用的，從而能夠附接各種類型的指狀件。 驅(qū)動機構(gòu)120是與指狀件110相關(guān)聯(lián)地被驅(qū)動的機構(gòu)，并且包括機械構(gòu)件單元(諸如齒輪和連桿、致動器等)。驅(qū)動機構(gòu)120固定至夾持設(shè)備殼體140，且兩者之間設(shè)置有彈性構(gòu)件130，且設(shè)置方式使得彈性構(gòu)件的姿態(tài)是可變化的?？傊?，由于連接至指狀件110的驅(qū)動機構(gòu)120通過彈性構(gòu)件130由夾持設(shè)備殼體140支撐，所以其相對于夾持設(shè)備殼體140的姿態(tài)能夠因為施加至指狀件110或驅(qū)動機構(gòu)120的負(fù)載而改變。
—對位移型力傳感器單元170分別設(shè)置在驅(qū)動機構(gòu)120的與指狀件110相反的端部上、以及夾持設(shè)備殼體140的朝向所述端部的壁表面上。力傳感器單元170包括設(shè)置在驅(qū)動機構(gòu)120上的位移輸出元件150以及設(shè)置在相對的夾持設(shè)備殼體140上的位移檢測元件160。為了調(diào)節(jié)位移輸出元件150和位移檢測元件160之間的距離，驅(qū)動機構(gòu)120可以進一步包括其上安裝所述位移輸出元件150的構(gòu)件。 借助上述構(gòu)造，驅(qū)動機構(gòu)120(諸如馬達)的振動在傳至這些構(gòu)件時衰減。因而，能夠期待實現(xiàn)下述優(yōu)點能夠防止力傳感器單元170所檢測的信號的噪音污染。
示例 參見圖1和圖2，下面將對夾持設(shè)備IOO夾持和裝配部件P的狀態(tài)進行說明。在圖2中，F(xiàn)表示當(dāng)部件P被夾持和裝配時施加至指狀件110的裝配反作用力在XY平面內(nèi)的操作力。驅(qū)動機構(gòu)120相對于夾持設(shè)備殼體140在彈性構(gòu)件130上移位，如圖2中所示。
力傳感器單元170由用于檢測驅(qū)動機構(gòu)120相對于夾持設(shè)備殼體140的位移的霍爾元件與用作磁場產(chǎn)生源的永磁體的組合所形成的機構(gòu)限定。所述機構(gòu)并不特定地限于上述的磁場式位移傳感器，只要能夠檢測位移即可。計算單元(未示出)根據(jù)力傳感器單元170所檢測的位移量來計算操作力F。圖3是沿圖2的III-III線剖視而得到的剖視平面圖。例如，在位移輸出元件150是永磁體以及位移檢測元件160包括用作霍爾元件的位移檢測元件161 、162、 163以及164的情況下，如圖3所示，當(dāng)永磁體和霍爾元件之間的距離改變時，流入霍爾元件的磁通量密度改變，由此能夠檢測驅(qū)動機構(gòu)120相對于夾持設(shè)備殼體140的位移量。 通過將位移檢測元件161 、162、 163以及164 (總共4個)分別設(shè)置在夾持設(shè)備殼體140上的+X、-X、+Y以及-Y位置處，不僅能夠檢測位移量，而且能夠檢測位移方向。當(dāng)假設(shè)在裝配期間的操作力F在XY平面的-X方向和-Y方向上作用時，位移輸出元件150在+X方向和+Y方向上位移。因此，來自+乂位置和+￥位置處的位移檢測元件161和162的輸出增加，并且來自-X位置和-Y位置處的位移檢測元件163和164的輸出減小，由此能夠檢測裝配操作力F的量和方向。 圖4示意性示出附接至機器人臂200的上述夾持設(shè)備100以及用于機器人臂200和夾持設(shè)備100的控制單元。夾持設(shè)備控制單元180連接至夾持設(shè)備100。夾持設(shè)備控制單元180控制夾持設(shè)備100的運行，還執(zhí)行計算以將力傳感器170所檢測的位移信號轉(zhuǎn)換成力。 機器人臂控制單元210連接至機器人臂200。機器人臂控制單元210控制機器人臂200的運行，并且從夾持設(shè)備控制單元180接收關(guān)于施加至夾持設(shè)備100的指狀件110的力的信息，以反映機器人臂200的運行中的信息。 彈性構(gòu)件130定位成支撐驅(qū)動機構(gòu)120的壁表面。更特別地，彈性構(gòu)件130定位成支撐壁表面的位于或靠近夾持部重心的部分。夾持部的重心可以通過特別地設(shè)計驅(qū)動機構(gòu)(例如馬達)的部件使其具有所需的重心來進行調(diào)整(例如使夾持部具有低的或者高的重心)。夾持部的重心還可以通過改變彈性構(gòu)件130相對于殼體140以及驅(qū)動機構(gòu)120的位置來進行調(diào)整。機器人臂200運行期間作用的慣性力主要施加至通過彈性構(gòu)件130連接的驅(qū)動機構(gòu)120以及指狀件110。 只要夾持部相對于夾持設(shè)備殼體140位置穩(wěn)定所花費的時間不過大地增加，彈性構(gòu)件130可以設(shè)置在位于或靠近夾持部重心的位置和指狀件110之間任何位置，例如設(shè)置在位于或者靠近指狀件IIO連接至驅(qū)動機構(gòu)120的位置處。在此情況下，從姿態(tài)變形的支點至力傳感器單元170的距離能夠進一步地增加。例如，當(dāng)夾持部的沿縱向方向的總長度是長度L時，所述彈性構(gòu)件130和所述力傳感器170之間的距離大于或者等于長度L的40% 。因此，即使在相同的操作力F施加至指狀件110時，位移輸出元件150以及位移檢測元件160的位移量能夠大大增加。這允許進行更精確的力感測。 下面將對在力控制下進行的一系列裝配操作進行說明。當(dāng)被夾持的部件P與部件P將要裝配于其上的另一部件開始接觸時，附接至驅(qū)動機構(gòu)120的指狀件IIO受到裝配操作力F作用，彈性構(gòu)件130由此彎曲。如上所述，操作力F由力傳感器單元170檢測。
由力傳感器170檢測的位移信息傳送至夾持設(shè)備控制單元180，并且由夾持設(shè)備控制單元180中的計算裝置計算施加至指狀件110的操作力F的大小和方向。然后，計算結(jié)果傳送至機器人臂控制單元210。基于所傳送的關(guān)于操作力F的信息，機器人臂控制單元210執(zhí)行裝配，同時控制機器人臂200的運行使得所施加的操作力F在預(yù)定的范圍內(nèi)，以防止部件P和機器人臂200損壞。 由于彈性構(gòu)件130設(shè)置在指狀件110和力傳感器單元170之間，從而如前所述即使在力傳感器單元170的尺寸減小時，也能夠確保在力傳感器單元170和用作驅(qū)動機構(gòu)120的變形支點的彈性構(gòu)件130之間的長的距離。 在包括如圖8所示的現(xiàn)有技術(shù)力傳感器的機器人手中，當(dāng)彈性構(gòu)件13的長度減少時，梁14的長度也需要減少。為此，從用作梁14的變形支點的與板11接合的接頭部至梁14的前端的距離變短。在此情況下，如上所述，由于位移傳感器15的由操作力F引起的位移減小，從而檢測靈敏度降低。 在本發(fā)明的實施例中，用作驅(qū)動機構(gòu)120相對于夾持設(shè)備殼體140的變形支點的彈性構(gòu)件130設(shè)置在靠近夾持部重心的位置和指狀件110之間。由于這增加了在力傳感器單元170處的變形，從而能夠確保足夠的檢測靈敏度。此外，由于確保了足夠的檢測靈敏度，所以不再需要降低彈性構(gòu)件130的剛度。進而，夾持部將不會在機器人臂200高速運動期間相對于夾持設(shè)備殼體140搖擺，并且可以同時實現(xiàn)尺寸減小和速度提升。
另外，由于夾持部的重心與彈性構(gòu)件130的變形支點重合，從而可以使得由彈性構(gòu)件130的變形支點和夾持部的重心之間的位置差產(chǎn)生的力矩對力傳感器單元170的影響最小化。通過此種結(jié)構(gòu)，特別地可以縮短在機器人臂200高速運動期間使夾持設(shè)備位置穩(wěn)定所花費的時間，以及可以更簡單地響應(yīng)于高速操作。 下面將描述彈性構(gòu)件130的示例。盡管彈性構(gòu)件130可以由形狀類似于橡膠環(huán)或橡膠帶等的單件式支撐構(gòu)件形成，或者由在多個支點處支撐驅(qū)動機構(gòu)120的壁表面的多個橡膠構(gòu)件形成，還可以是由片簧形成的下述結(jié)構(gòu)，以調(diào)節(jié)力傳感器的各檢測軸線(即X軸線、Y軸線和X軸線)之間的靈敏度差異。 圖5示出當(dāng)力傳感器具有三個檢測軸線(即X軸線、Y軸線和X軸線)時所設(shè)置的彈性構(gòu)件130的特定結(jié)構(gòu)。圖6A是沿圖5的箭頭VIA看時的視圖，圖6B是沿圖5的箭頭VIB看時的視圖。 參見圖5，固定至驅(qū)動機構(gòu)120的上部構(gòu)件133設(shè)置在+Z側(cè)，固定至夾持設(shè)備殼體140的下部構(gòu)件134設(shè)置在-Z側(cè)。片簧132包括在Z方向上疊置的兩個片簧(即上部片簧132a和下部片簧132b)。分開180度的兩個片簧支撐構(gòu)件131a與分開180度的兩個片簧支撐構(gòu)件131b組合。片簧支撐構(gòu)件131a和131b支撐片簧132，并且分別固定至上部構(gòu)件133和下部構(gòu)件134。 當(dāng)操作力F施加至指狀件110時，片簧132彎曲，由此彈性構(gòu)件130彈性地變形。力傳感器的X軸線檢測和Y軸線檢測分別對應(yīng)于繞彈性構(gòu)件130中的Y軸線的旋轉(zhuǎn)軸線"y的檢測和繞彈性構(gòu)件130中的X軸線的旋轉(zhuǎn)軸線"x的檢測。盡管在傳感器單元處的沿"x軸線和"y軸線的位移量比在彈性構(gòu)件130的變形支點處的沿"x軸線和"y軸線的位移量增加得多，但是沿著Z軸線的位移不會增加，因為其位移方向與傳感器單元的位移檢測方向重合。相應(yīng)地，在操作力F沿圖2中的X方向作用時以及在操作力F沿圖2中的Z方向作用時這兩種狀況之間傳感器單元的檢測靈敏度存在差別。 不可能僅僅通過選擇彈性構(gòu)件130的材料來調(diào)節(jié)Z軸線、"x軸線和"y軸線之間的這種靈敏度差異。通過如同在本實施例中那樣將多個片簧(彈性材料)疊置起來，在維持"x軸線和"y軸線方向上的剛度的同時，能夠調(diào)節(jié)位移不增加的Z軸線方向上的剛度。如圖6A和6B中所示，通過調(diào)節(jié)片簧的厚度tl和t2、片簧之間的距離sl、以及片簧支撐構(gòu)件的寬度ul和vl，能夠?qū)⒀豘軸線方向、"x軸線方向和"y軸線方向的剛度調(diào)節(jié)至所需值。在此情況下，片簧支撐構(gòu)件131a和131b的橫截面面積比片簧132a和132b的橫 截面面積大得多，片簧支撐構(gòu)件的位移量比片簧的位移量小得多。這使得可以設(shè)計彈性構(gòu) 件沿各位移軸線的剛度，并且使得可以在增加彈性構(gòu)件剛度的同時減小力傳感器檢測軸線 之間的靈敏度差異。這使得能夠進行精確的力檢測。 上述的實施例僅僅是示例性的，而并不對該結(jié)構(gòu)進行限制。能夠使用任何部件，只 要其能夠被夾持即可。盡管在圖中示出兩個指狀件IIO，但是指狀件110的數(shù)量不限于兩 個，只要指狀件110能夠夾持部件即可。例如，驅(qū)動機構(gòu)120可以由允許以指狀件110進行 夾持的任何驅(qū)動機構(gòu)形成，并且可以包括任何驅(qū)動源(電磁型或壓縮氣體型)和任何機械 部分(例如齒輪、連桿)。盡管在此實施例中具有三個檢測軸線，但是軸線的數(shù)量并沒有限 制。片簧和片簧支撐構(gòu)件的形狀、數(shù)量和位置可以根據(jù)所需的軸線數(shù)量而變化。盡管在此 實施例中力傳感器單元包括霍爾元件，但是能夠使用任何傳感器(例如激光位移計或電渦 流傳感器)——只要其能夠檢測相對位移即可。此外，通過改變檢測元件的數(shù)量和位置，能
夠?qū)崿F(xiàn)沿六個軸線(x、y、z、 ex、 ey、 ez，其中e表示繞x軸線、y軸線和z軸線的旋轉(zhuǎn)軸
線)的檢測。 如上所述，根據(jù)本發(fā)明的包括力傳感器的夾持設(shè)備相對于現(xiàn)有技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)較小
的尺寸和較高的檢測靈敏度，并且能夠在力控制下高速地夾持和裝配小的部件。 本發(fā)明能夠應(yīng)用于高速的小型夾持設(shè)備，用于以工業(yè)機器人進行自動化裝配。
本發(fā)明的實施例可以提供一種用于夾持部件的夾持設(shè)備，所述夾持設(shè)備包括夾 持部，其包括多個構(gòu)造成夾持所述部件的指狀件以及連接至所述指狀件以驅(qū)動所述指狀件 的驅(qū)動機構(gòu)；構(gòu)造成彈性地支撐所述驅(qū)動機構(gòu)的殼體，在所述驅(qū)動機構(gòu)和所述殼體之間設(shè) 置有彈性構(gòu)件，所述殼體容納所述驅(qū)動機構(gòu)的一部分；以及分別設(shè)置在所述驅(qū)動機構(gòu)的與
所述指狀件相反的端部上以及所述殼體上朝向所述端部的位置處的力傳感器單元，其中所 述彈性構(gòu)件設(shè)置在所述夾持部的重心附近位置和所述指狀件之間。 盡管結(jié)合示例性實施例對本發(fā)明進行了說明，但是可以理解的是，本發(fā)明并不限 于所公開的示例性實施例。所附權(quán)利要求的范圍應(yīng)最寬闊地解釋以包括所有的改型和等同 的結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
一種用于夾持部件的夾持設(shè)備，所述夾持設(shè)備包括夾持部，其具有至少一個構(gòu)造成夾持所述部件的夾持元件以及連接至所述夾持元件以驅(qū)動所述夾持元件的驅(qū)動機構(gòu)；殼體；設(shè)置在所述殼體和所述驅(qū)動機構(gòu)之間的彈性構(gòu)件；以及設(shè)置在所述驅(qū)動機構(gòu)的與所述夾持元件相反的端部上以及所述殼體上朝向所述端部的位置處的力傳感器單元，其中，所述彈性構(gòu)件設(shè)置在位于或靠近所述夾持部的重心的第一位置和位于或靠近所述夾持元件的第二位置之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾持設(shè)備，其中，所述彈性構(gòu)件構(gòu)造為設(shè)置在所述夾持部的 重心處或者靠近該重心設(shè)置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾持設(shè)備，其中，所述夾持部的沿縱向方向的總長度是長度 L，而所述彈性構(gòu)件與所述力傳感器單元之間的距離大于或等于所述長度L的40%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾持設(shè)備，其中，所述彈性構(gòu)件構(gòu)造成用作所述夾持部相對 于所述殼體的變形支點。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的夾持設(shè)備，其中，所述夾持部和所述彈性構(gòu)件構(gòu)造成使得所 述夾持部的重心與所述彈性構(gòu)件的變形支點大致重合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾持設(shè)備，其中，所述彈性構(gòu)件通過多個片簧疊置的結(jié)構(gòu)形成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾持設(shè)備，其中，所述彈性構(gòu)件由橡膠環(huán)或橡膠帶形成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾持設(shè)備，其中，所述力傳感器單元包括至少一個霍爾元 件，其構(gòu)造成檢測所述驅(qū)動機構(gòu)相對于所述殼體的位移；以及磁體，其構(gòu)造成用作磁場產(chǎn)生 源。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的夾持設(shè)備，其中，所述驅(qū)動機構(gòu)包括構(gòu)造成連接不同類型的 夾持元件的連接部。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾持設(shè)備，其中，所述殼體構(gòu)造成容納所述驅(qū)動機構(gòu)的一部 分，并且所述夾持元件包括至少一個指狀件。
11. 一種機器人臂的控制系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求1所述的夾持設(shè)備，其中，所述夾持設(shè)備構(gòu)造成用于附連至所述機器人臂；以及控制單元，其構(gòu)造成控制所述機器人臂和所述夾持設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種夾持設(shè)備，其中，位移型力傳感器設(shè)置在驅(qū)動機構(gòu)的與指狀件相反的一側(cè)上，其中所述驅(qū)動機構(gòu)連接至所述指狀件以形成夾持部。所述驅(qū)動機構(gòu)支撐在殼體上，且彈性構(gòu)件設(shè)置在所述驅(qū)動機構(gòu)和所述殼體之間，且所述彈性構(gòu)件的位置更靠近所述指狀件而非所述夾持部的重心。
文檔編號B25J13/00GK101722519SQ20091020909
公開日2010年6月9日 申請日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月30日
發(fā)明者明正謙 申請人:佳能株式會社