CN104684697A - 具有至少一个可控变形弹性元件的操作装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有至少一个可控变形弹性元件(10)的操作装置(100)。为了提高操作精度和灵活性，根据本发明的解决方案提出，将可控变形弹性元件(10)布置在装置的操作区(40)中且被设计用于通过相应的控制选择性地采取初始状态或至少一个变形状态，其中弹性元件(10)中心区域(15)在初始状态下大致上沿着纵轴(60)延伸并在至少一个变形状态下实质上横向于纵轴(60)突出，中心区域在主延伸方向(R)上的位置在改变到纵轴(60)距离(A)的情况下能在操作区(40)中通过控制来确定。

Description

具有至少一个可控变形弹性元件的操作装置

本发明涉及一种具有至少一个可控变形弹性元件的操作装置。

具有大致为螺旋形的延伸部分的操作装置被设计用于置入空心体例如瓶子或类似物的开口中并通过可控地使优选布置在操作装置端侧的弹性元件变形来建立与空心体内壁的联系，这基本上是现有技术已知的。

因此，例如从德国专利申请10 2007 017 662 A1中已知一种操作装置，该操作装置具有可通过向流体腔施加压力来操作的推动活塞，该推动活塞可将布置在操作装置端侧由弹性体构成的可变形元件可控地移动，其中弹性元件在形成凸出部分的情况下根据操作装置螺旋形的主延伸方向改变到中轴线的距离例如可与空心体(如瓶子)的内壁连接，根据可现有技术将操作装置引入所述空心体中。

此类传统的操作装置现在具有这样的缺点，即其在将弹性元件的凸出部分设计所在的位置处仅允许进行不充分的微调。因此，如果敏感对象例如半导体器件或类似物应当移动时，操作装置插入相应的空腔中的深度通常是有限的；但是同时由于稳定性方面的原因通常也不能低于操作装置的最小插入深度，以便不影响操作安全性。上述具有至少一个可控变形弹性元件的传统操作装置现在仅有可能可控地形成弹性元件的凸出部分，而不会对其在操作装置延伸方向上的相对位置产生影响。

因此本发明的任务在于，进一步发展上述类型的操作装置，使得操作特征和定位能力得以改善。

此任务通过具有独立权利要求1所述特征的操作装置得以实现。

特别地，此任务通过具有至少一个可控变形弹性元件的操作装置得以实现，其中该装置具有沿纵轴的主延伸方向，并且其中可控变形弹性元件布置在装置的操作区，并且被设计成根据相应的控制来选择性地采取初始状态或至少一个变形状态。弹性元件的中心区域在初始状态下大致上沿着纵轴延伸并在至少一个变形状态下实质上横向于纵轴突出，所述中心区域在主延伸方向上的位置在改变中心区域到纵轴距离的情况下可在操作区内通过控制来确定。

弹性元件的中心区域在这里被理解成有限的区域，该区域相对于主延伸方向，也就是说相对于操作装置的纵轴在一平面区域中延伸，该平面区域基本上被纵轴垂直通过并且在纵剖面延伸通过弹性元件的中心点。

在从初始状态过渡到变形状态，即使当中心区域到纵轴的距离改变，即形成上述凸出部分时，可通过(例如正交)投影到纵轴上来确定中心区域的位置，在这种情况下继而由于变形所致从初始状态过渡到变形状态时虽然投射到纵轴上时中心区域的延伸会有稍微变化，但基本上可确定投射到操作区内纵轴上时中心区域的中心点。

通过可控地确定变形状态下中心区域的位置，即通过可控地确定弹性元件凸出部分(其应该与要被操作的空心体的内壁接触)的位置，从而产生了特别的优点，即能够使得待移动的空心体(例如电子半导体器件的壳体或类似物)自身稳定安全地移动，特别地，出于稳定性方面的原因，操作装置需要有进入到空心体开口中的最小插入深度。然后在操作区内实质上可自由选择变形状态下的弹性元件所形成的凸出部分与待移动的空心体的内壁之间的接触面。

特别地在自动化技术中产生另一个优点，即当根据本发明的操作装置的插入深度相同时仅通过改变控制弹性元件也可在凸出部分的最佳接触区域检测到不同的空心体，所述空心体具有在高度上不同布置的有利的接触面。

换而言之，例如配备了根据本发明的操作装置的机械手臂也可在不同的待移动空心体上在初始状态下总是按相同的插入深度插入不同结构的空心体中，其中随后对弹性元件进行控制，以便将弹性元件从初始状态置于其至少一个变形状态，然后再根据与凸出部分有利的接触面所在的位置进行控制。由此可特别减少自动化费用并从而显著地减少成本。

当然也有可能的是，使用根据本发明的操作装置不是主动使空心体转动，而是防止空心体意外转动并将其固定在原位。

根据本发明的解决方案有利的改进形式在从属权利要求中进行了描述。

因此例如以如下方式设置，即使得在改变距纵轴的距离的条件下进行控制时，中心区域在主延伸方向上的位置基本上保持不变。

换而言之，能够以如下方式设置，即使得中心区域在主延伸方向上的位置在形成凸出部分(也就是说从初始状态过渡到至少一个变形状态)时不变化。因此，当弹性元件通过控制从其初始状态过渡到至少一个变形状态时，垂直纵轴通过中心区域的中心点的横轴不会相对于操作装置的固定点或固定区域移动。

所以，凸出部分会防止在从初始状态过渡到至少一个变形状态时操作装置的固定区域沿着纵轴“偏移”，这样做特别有利的是，所形成的凸出部分与待移动空心体的内壁所期望的接触区域在空间上受到限制并且例如由于待移动空心体的材料造成的敏感所致不应该离开接触区域。

此外还能够以如下方式设置，即使得至少一个变形状态具有许多变形度，所述变形度优选平滑地过渡并可通过相应的控制来确定。

这样一来，弹性元件所形成的凸出部分的接触压力可灵活改变，而不会破坏对可控制地确定操作区中形成的凸出部分的位置这一根据本发明的有利的影响。因此，需要不同接触压力的不同质量的部件，其在同时考虑到例如由空腔壁厚所预先给定的最大接触压力或类似压力的情况下可被安全地固定或移动。

此外还能够以如下方式设置，即使得弹性元件分别在端侧至少部分地紧靠可沿着纵轴移动的装置的挡块并且所述装置被设置用于在操作区内移动挡块以控制弹性元件。

通过根据本发明的操作装置的此类结构提出了特别简单且有效地操作弹性元件用于可控制地进行变形。

根据本发明的另一方面提出的是，用于移动挡块的装置具有与其中一个挡块有效连接的牵引设备和与另一个挡块有效连接的推送设备。同时通过向装置的第一流体腔施加液动压力或气动压力可选择地使牵引设备移动；相应地通过向装置的第二流体腔施加液动压力或气动压力不可选择地使推送设备移动，虽然这两者都是通过改变相应的压力进行的。

这时要注意的是，有可能彼此独立可控地形成两个流体腔，即施加彼此独立可选择的压力，以便能够在操作区内自由选择挡块的位置，从而也可大致在同时控制接触压力的变化时自由选择操作区内的凸出部分的位置。

当然，相应压力的变化可能不只在一个方向上，也就是说例如不只在压力升高的方向上，但也可设想的是，引入第一或第二腔室的流体也能够被可控制地移除，从而可使其反向移动。

根据本发明的另一方面提出的是，第一和第二流体腔存在与压力相关的连接。有利地，还可将第一和第二流体腔构成一个腔室，其中在这种情况下当然不再彼此独立地借助牵引设备来控制牵拉运动以及借助压力设备来控制推进运动。不过通过此种简化的结构可节约花费和成本。

对于通常是对称结构的弹性元件，这种情况下在对弹性元件进行控制时，即将弹性元件从其初始状态过渡到至少一个变形状态时，中心区域在主延伸方向上的位置，即突出部分的位置，在改变距纵轴的距离的情况下保持不变，也就是说突出部分的中心位置即使在逐步增加施加到流体腔的压力的情况下也基本不变。因此，基本上平滑地改变突出部分在空心体内壁上的接触压力是有可能的，在空心体中引入操作装置，而且在突出部分与内壁之间的接触区域不会有明显移动。

此外还能够以如下方式设置，即将至少一个弹性元件相对于纵轴分散布置并优选端侧地布置到操作装置处。由此一来得出操作装置的有利地节省了空间的结构。

此外还能够以如下方式设置，即将至少一个所述弹性元件基本上构造成管形或环形，并且其至少部分由弹性体构成，优选由橡胶、聚氨酯或硅胶构成。

上述材料具有特别高的接触能力，同时具有较长的使用寿命以及低的磨损度。

此外还能够以如下方式设置，即装置围绕纵轴基本上呈对称结构。通过此类近似理想圆柱形的结构，相对于待固定或待转动的空心体所在位置而言，独立于围绕纵轴的旋转来定位根据本发明的操作装置是可能的。

下面借助附图来详细阐述根据本发明的操作装置的实施例。图中显示：

图1a：示出了根据本发明的一个实施例的操作装置，该操作装置具有在初始状态下的、布置在端侧的弹性元件；以及

图1b：示出了图1a所示实施例的操作装置，该操作装置具有位在变形状态下的弹性元件。

图1a和1b以示意性剖面图示出了根据第一实施例的如本发明所述的操作装置100，其中图1a示出了端侧地布置在操作装置100上的、在其初始状态下的弹性元件10；相应地，图1b示出了在形成凸出部分的情况下的、在变形状态下的弹性元件10。

根据所示实施例的操作装置100具有在活塞内的第一流体腔20和第二流体腔30，可分别对其施加液动压力或气动压力。操作装置100基本上围绕纵轴60呈对称结构，所述纵轴在操作装置100的主延伸方向R上延伸。因此，操作装置100的外圆周面在图1a所示初始状态下近似为圆柱形。

弹性元件10具有基本上为管形的结构，其在主延伸方向R上具有强化过的端部和连接一个此类端部的相对薄的中心区域，并且弹性元件10由适当的弹性体例如橡胶制成。在弹性元件10的外端部处的第一邻接区域11靠近操作装置100的第一挡块23；相应地，第二邻接区域12靠近操作装置100的第二挡块33。

相对于限制了流体腔的操作装置100的壁的相对参考点，在相同操作区40内，在弹性元件10的中心区域15方向上可移动地构造了挡块23、33，其中在进行所述移动时弹性元件10从图1a所示初始状态移动到图1b所示变形状态并且由于增大中心区域15到纵轴60的距离A则会形成凸出部分，该凸出部分例如可紧靠空心体(在图1a和1b中未被示出)的内壁。

这时第一挡块33被构造在端侧的板22上，其中该在端侧的板22与拉杆21有效连接，从而使得在向第二流体腔30施加压力时，会在弹性元件10的中心区域15方向上给第一挡块23施加力。第二挡块33被相应地构造在推动活塞31上，通过从对侧向第一流体腔20施加压力，推动活塞也向弹性元件10的中心区域15施加移动的力。

用这种方法也有可能的是，通过控制流体腔20、30形成的弹性元件10的凸出部分几乎被任意定位在操作区40内。同时通过改变在第一流体腔20和第二流体腔30中的压力，可改变中心区域到纵轴60的距离A，或者当把操作装置100引入到空心体中时，弹性元件10所形成的凸出部分在空心体内壁上的接触压力会改变。

在图1a和1b所示实施例中，中心区域15的、垂直于纵轴60的共同横轴16在从初始状态过渡到变形状态(即从图1所示位置过渡到图1b所示位置)时不会移动。因此，在操作区50内的中心区域15的相对位置P在所示实施例中保持不变。

因此，在把实施例中的操作装置100引入(未被示出)空心体或类似物中时，弹性元件10在(同样未被示出)空心体内壁上的接触压力是可改变的，而中心区域15的相对位置，即中心区域15的横轴16在其位置上不会改变。由此确保均衡且稳定地操作空心体。

在这里还要指出的是，所有上述部件本身可单独使用且可以任何组合形式使用，特别地，附图中所示细节可作为本发明的部分使用。专业人员熟悉对本发明进行的更改。

参考标记列表

10        弹性元件

11        第一邻接区域

12        第二邻接区域

15        中心区域

16        中心区域的横轴

20        第一流体腔

21        拉杆

22        位于端侧的板

23        第一挡块

30        第二流体腔

31        推动活塞

33        第二挡块

35        止动环

40        操作区

60        纵轴

100       操作装置

A         中心区域的距离

P         中心区域的位置

R         主延伸方向

Claims (9)

1.一种操作装置(100)，所述操作装置(100)具有至少一个可控变形的弹性元件(10)，其中所述装置具有沿纵轴(60)的主延伸方向(R)，其中所述可控变形的弹性元件(10)布置在所述装置的操作区(40)中且被设计用于通过相应的控制来选择性地采取初始状态或采取至少一个变形状态，并且其中所述弹性元件(10)的中心区域(15)在初始状态下大致沿着所述纵轴(60)延伸并在至少一个变形状态下实质上横向于所述纵轴(60)突出，所述中心区域在主延伸方向(R)上的位置在改变到所述纵轴(60)的距离(A)的情况下能够在操作区(40)中通过控制来确定。

2.如权利要求1所述的装置，其中在改变到所述纵轴(60)的距离(A)的情况下进行控制时，所述中心区域(15)在主延伸方向(R)上的位置(P)基本上保持不变。

3.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述至少一个变形状态具有许多变形度，所述变形度优选平滑地过渡并能通过相应的控制来确定。

4.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述弹性元件(10)分别在端侧至少部分地紧靠能够沿着纵轴移动的装置的挡块(23、33)，并且其中所述装置被设置用于在所述操作区(40)内移动所述挡块(23、33)以控制所述弹性元件(10)。

5.如权利要求4所述的装置，其中用于移动所述挡块(23、33)的装置具有与其中一个挡块(23)有效连接的牵引设备(21、22)和与另一个挡块(33)有效连接的推送设备(31)，其中通过改变相应的压力，通过向装置的第一流体腔(20)施加液动压力或气动压力能够可选择地使所述牵引设备(21、22)移动，而通过向装置的第二流体腔(30)施加液动压力或气动压力能够可选择地使所述推送设备(31)移动。

6.如权利要求5所述的装置，其中第一流体腔和第二流体腔(20、30)存在与压力相关的连接，并且优选由一个腔室构成。

7.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述至少一个弹性元件(10)相对于所述纵轴(60)分散布置，并且优选布置在端侧。

8.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述至少一个弹性元件(10)基本上被构造成管形或环形，并且至少部分地由弹性体构成，优选是由橡胶、聚氨酯或硅胶构成。

9.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中装置围绕所述纵轴(60)基本上呈对称结构。