CN106170373A - 用于更换用于机器人系统的抓持器指部的抓持器末端的组装装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于更换用于机器人系统的抓持器指部（6）的抓持器末端（5）的组装装置（1），其具有组装轨（2），组装轨（2）包括基部滑块（3）和间隔滑块（4）。基部滑块（3）包括用于紧固抓持器指部（6）的抓持器爪（7）的第一紧固器件（30）并且间隔滑块（4）包括用于紧固抓持器末端（5）的第二紧固器件（40），使得抓持器爪（7）能够相对于纵向方向（L）通过第一紧固器件（30）被紧固在基部滑块（3）上并且抓持器末端（5）能够相对于纵向方向（L）通过第二紧固器件（40）被紧固在间隔滑块（4）上。根据本发明，基部滑块（3）和间隔滑块（4）被布置成能沿着纵向方向（L）在锁定位置（VP）和解锁位置（EP）之间相对于彼此运动，使得在锁定位置（VP）中，抓持器末端（5）被锁定到抓持器爪（7）并且在解锁位置（EP）中，抓持器末端（5）从抓持器爪（7）解锁。

Description

用于更换用于机器人系统的抓持器指部的抓持器末端的组装 装置

本发明涉及根据独立权利要求1的前序部分的用于更换用于机器人系统的抓持器指部的抓持器末端的安装装置。

现有技术中早已知晓了用于机器人系统的抓持指部的许多不同变型。已知的抓持指部通常包括两个抓持器爪，每个抓持器爪均具有一个抓持器末端。例如，抓持器爪能够能移动地紧固到线性引导件，并且被构造成能朝向彼此和远离彼此移动。因此，附接到其的两个抓持器末端也能够恰好朝向彼此和远离彼此移动，使得物体能够具体地被抓紧或再次放下。这样的抓持器系统在术语“平行抓持器”下对于本领域技术人员是已知的。例如，用于抓紧工件的这样的系统从EP 0 2231 B1，EP 0 993 916 B1或EP 2 548 706 A1已知。

存在例如在WO 02/086637 A1中描述的所谓“buckling arm robots（臂弯曲式机器人）”的机器人，其应用更加灵活并且其通常尤其有利地用于移动机器人系统。

当前，抓持器指部不仅是机械抓持工具，而且还是能够通常含有不同类型的传感器（诸如，光学摄像机、超声波传感器或其他声学传感器诸如麦克风、或热传感器、力传感器等）的高度复杂的系统。通过这样的传感器，对应的机器人系统能够利用抓持器指部“感知”其环境或者检测对机器人系统的功能来说重要的其环境的性质。

因此，这样的机器人系统能够例如独立地识别待被抓紧的物体是相当软的物体（诸如塑料瓶）还是相当硬的物体（诸如玻璃瓶），并且其能够然后将对于抓持器指部抓紧物体所必要的力独立且灵活地调整为最佳值。

在这样的机器人系统用于执行带有非常不同的部件的精细组装时或在例如将在各种日常活动中支持人类时，这是尤其重要的。尤其在这样的机器人系统直接与人类相互作用时的情况下，高度敏感的传感器技术当然是至关重要的。

尤其重要的是附接到抓持器指部的抓持器末端，因为一方面，为了抓紧待被移动的物体，抓持器末端必须与该物体触碰接触，并且另一方面，抓持器末端通常含有对于识别环境和识别待被抓紧的物体的性质所必要的传感器。为此，在许多应用中，抓持器末端必须在每种情况下针对待被具体执行的任务或工作环境的性质并且因此最后针对待被抓紧及待被移动的物体的具体性质单独被调整。为了对于多个不同任务使用同一个机器人系统，已知方法是设计能互换的抓持器末端。例如，可提供一组不同的抓持器末端，其例如能够在其抓持几何形状、材料、表面光洁度、传感器技术等等方面不同，每以个最佳地适于待被执行的某些任务。因此，能够通过同一个机器人系统仅通过更换抓持器指部的抓持器末端来执行非常不同的任务。

尤其在机器人系统必须执行高度复杂或非常不同的任务并且因此必须经常更换抓持器末端的应用中，当然，期望的是能够尽可能简单且优选地机械地完成抓持器末端的更换。这是已知系统存在的关键问题之一，因为在复杂程序中，抓持器末端必须经常从抓持器爪移除（例如，旋开）。在更换抓持器末端时，复杂的是在抓持器爪和抓持器末端之间分离和重新安装用于传感器技术的额外可能存在的电气连接线，或者分离和重新安装用于驱动抓持器末端的活动部分的可能存在的驱动单元的液压或气动连接。

因此，申请人已经开发了由抓持器爪和抓持器末端构成的抓持器指部以及对应的机器人系统，其中，现有技术中已知的缺点可靠地得到解决，使得能够以尤其简单、高效且尤其机械的方式、可能地通过对应的机器人系统本身来更换抓持器末端。

尽管上面提及的和由申请人最新开发的抓持器指部原则上最佳适用于抓持器末端的自动更换，但然而变得明显的是，尚不存在用于以可靠、简单并因此高效的方式更换用于机器人系统的抓持器指部的抓持器末端的充分开发的安装装置。

因此，本发明的目标是提供一种用于更换机器人系统的抓持器指部的抓持器末端的安装装置，其允许以可靠、简单并且高效的方式更换用于机器人系统的抓持器指部的抓持器末端。尤其，除此之外，本发明的目标是提出一种允许更换（额外于多个抓持器末端）尤其是图1中所描述的类型的抓持器末端的安装装置。

解决这些问题的本发明的主题的特征在于独立权利要求1的特征。

从属权利要求涉及本发明的尤其有利的实施例。

因此，本发明涉及一种用于更换用于机器人系统的抓持器指部的抓持器末端的安装装置，其具有安装轨，安装轨包括基部滑架和距离滑架。在该方面，基部滑架包括用于紧固抓持器指部的抓持器爪的第一固定媒介并且距离滑架包括用于紧固抓持器末端的第二固定媒介，使得抓持器爪能够关于纵向方向通过第一固定媒介紧固到基部滑架并且抓持器末端能够关于纵向方向通过第二固定媒介紧固到距离滑架。根据本发明，基部滑架和距离滑架被布置成能沿着纵向方向在锁定位置和解锁位置之间相对于彼此运动，使得在锁定位置中抓持器末端被锁定在抓持器爪处并且在解锁位置中抓持器末端从抓持器爪解锁。

因此，本发明的必要特征在于首先安装装置包括能相对于彼此运动的两个接收滑架（即，基部滑架和距离滑架），使得两者能够被布置成在更换程序期间（即，待被分离或待被组装的部分（也就是说，抓持器指部的抓持器爪和抓持器末端）被安装或拆卸时）在纵向方向上在安装滑架上朝向彼此或远离彼此运动。并且其次在于，抓持器末端和抓持器爪能够独立于彼此分别关于纵向方向被紧固到距离滑架和基部滑架，使得在抓持器末端的更换程序期间，仅抓持器末端或仅抓持器爪或两者同时能够关于纵向方向被紧固到安装装置。这不仅允许部分的可靠且高效分离和组装，而且这还相对于待被安装或拆卸的部分向根据本发明的安装装置提供极大灵活性。

在用于实践的尤其重要的实施例中，第一固定媒介是第一固定螺栓和/或第二固定媒介是第二固定螺栓。绝非必要但尤其有利的是，第一固定螺栓关于纵向方向垂直地被布置在基部滑架处，使得抓持器爪能够通过在抓持器爪的第一固定孔中的第一固定螺栓关于纵向方向被紧固在基部滑架处，并且优选地同样第二固定螺栓关于纵向方向垂直地被布置在距离滑架处，使得抓持器末端能够通过在抓持器末端的第二固定孔中的第二固定螺栓关于纵向方向被紧固在距离滑架处。

取决于具体几何形状构造，抓持器末端和抓持器爪通常仅通过第一固定媒介和第二固定媒介仅关于纵向方向被紧固并且能或多或少至少关于垂直于纵向方向的方向自由运动。为了在实践中可靠地更换抓持器末端，然而，很经常建议的是，确保抓持器末端和/或抓持器爪的限定引导沿着纵向方向。因此，在实践中，第一和/或第二固定媒介通常包括用于引导或紧固抓持器末端和抓持器爪的若干部件。例如，第一固定媒介能够有利地同时是第一引导元件，尤其是U形引导元件以在纵向方向上接收并引导抓持器爪，并优选地同时包括第一固定螺栓或如下所述，替代地或额外地还包括阻挡螺栓。当然，这对应地同样适用于第二固定媒介，其能够有利地同时是第二引导元件，尤其是U形引导元件以在纵向方向上接收并引导抓持器末端，或如下所述，替代地或额外地包括阻挡螺栓。

因此，第一引导元件和/或第二引导元件能够同时或替代地包括阻挡螺栓，其能够关于纵向方向垂直地被布置，使得抓持器末端和/或抓持器爪能够通过在抓持器末端和/或抓持器爪的阻挡开口中的阻挡螺栓关于纵向方向被紧固。实际上，锁定元件（尤其是弹簧加载的锁定元件）通常被设置成使得阻挡螺栓能够通过阻挡开口的锁定元件被锁定。甚至更优选地，阻挡螺栓和/或锁定元件能够当然以自身已知的方式电气地、气动地、液压地或以其他方式被操作，从而在更换抓持器末端时进一步增加自动化的程度。

当然，即使原则上对于人来说可以手动地操作根据本发明的安装装置，但实际上优选地的是使根据本发明的安装装置装配有其自己的驱动单元，使得例如距离滑架被设计成能通过驱动杆（尤其是驱动螺钉或蜗杆）关于基部滑架运动，其中，为了使基部滑架和/或距离滑架位移，甚至更优选地的是设置驱动器，尤其是电马达，和/或根据本发明的安装装置包括数据处理系统或连接到这样的系统，使得抓持器指部的更换能够以充分自动化并优选地自由可编程方式来完成。

在下文中，将基于示意性附图对本发明进行更加详细地解释。其在以下附图中示出：

图1 在示意性视图中的抓持器指部的具体实施例；

图2 包括解锁的抓持器指部的根据本发明的安装装置；

图3 包括处于锁定状态的抓持器指部的图2的安装装置。

尽管根据本发明的安装装置不限于组装用于特定类型的抓持器指部的抓持器末端并且本发明不涉及这样的抓持器指部或不涉及这样的待被安装的抓持器末端，但为了更好地理解本发明，下面将简短描述由申请人开发的一种新类型的抓持器指部，根据本发明的安装装置尤其适用于该抓持器指部。

由于图1的抓持器指部不是本发明的一部分而仅是根据本发明的用于更换抓持器末端的安装装置尤其适用的抓持器指部的示例的事实，故为了避免任何模糊，图1中的参考数字每个均具有撇号，而在图2和图3中示出的根据本发明的安装装置的相关特征的参考数字没有撇号。

在该方面，图1通过示例并示意性地示出用于机器人系统的抓持工具的抓持器指部6'，用于以本身已知的方式抓紧物体的该抓持器指部6'包括抓持器爪7'和沿着纵向方向L'延伸的抓持器末端5'。在组装状态下，抓持器末端5'通过两个连接元件V'能拆卸地连接到抓持器爪7'。连接元件V'能够与连接插口以插入式连接的方式被锁定，使得在锁定状态下对于抓持器末端5'来说不可能关于纵向方向L'倾斜远离并且同时通过能预定的纵向锁定力抓持器末端5'关于纵向方向L'抵靠抓持器爪7'被锁定，所述连接插口在纵向方向L'上延伸并且其在图1中不直接可见并隐藏在抓持器爪7'内。

连接元件V'包括呈前部成形为柄部形式的第一锁定元件V1'，并且连接插口包括对应地在几何形状上与第一锁定元件V1'互补的第二锁定元件，其被设计用以产生纵向锁定力F，使得第一锁定元件V1'能够与第二锁定元件锁定。在根据图1的具体实施例中，设置呈塑性O形环形式的弹性力元件O'作为额外的锁定元件，使得能够更好地或最佳地调整期望的锁定力。

实际上，能够在抓持器末端5'中以及在抓持器爪7'中设置不同传感器、各种电子部件或其他部件（诸如机械的、液压的或气动部件），其能够在现代抓持器指部6'中以自身已知的方式实现多个任务。

在图1的本实施例中，连接元件V'同时被设计成用于在抓持器末端5'和抓持器爪7'之间传递电能的电线并且因此其为可能存在的传感器或其他电子部件提供电能。额外地，存在设置用于在抓持器末端5'和抓持器爪7'之间传输传感器信号的插头ST'。

分别设置在抓持器末端5'和抓持器爪7'中的固定孔51'和71'用于接收本文中未示出的固定螺栓，因为他们能够在本发明的具体实施例中被设置以将抓持器末端5'或抓持器爪7'紧固到根据本发明的安装装置。

因此，图1的抓持器指部6'的特征尤其在于：通过沿着纵向方向L'的一个单一线性运动将抓持器末端5'从抓持器爪7'分离或对应地组装其的可能性。

基于图2和图3描述的并在下文中整体上以参见数字1标记的根据本发明的安装装置尤其适用于根据图1的抓持器指部的类型，其中，明确指示的是，根据本发明的安装装置1决不限于根据图1的抓持器指部的应用，而是事实上还能够有利地并成功地用于多个完全不同类型的抓持器指部以更换抓持器末端。

事实上甚至更优选的是根据本发明的安装装置1的实施例基于图2的示意性以处于操作状态的示意图示出。如能够理解的，安装装置1已接收抓持器末端5和抓持器爪7，其然而在图2中示出的过程步骤中仍彼此分离并且仅在图3中示出的更换程序的随后过程步骤中被组装到完整的抓持器指部6。

用于更换用于机器人系统的抓持器指部6的抓持器末端5的在图2或图3中示出的根据本发明的安装装置1包括安装轨2，其具有基部滑架3和距离滑架4。基部滑架3包括用于紧固抓持器指部6的抓持器爪7的第一固定媒介30并且距离滑架4包括用于紧固抓持器末端5的第二固定媒介40，使得抓持器爪7能够关于纵向方向L通过第一固定媒介30紧固到基部滑架3并且抓持器末端5能够关于纵向方向L通过第二固定媒介40紧固到距离滑架4。根据本发明，基部滑架3和距离滑架4被布置成能沿着纵向方向L在锁定位置VP和解锁位置EP之间相对于彼此运动，使得在锁定位置VP中抓持器末端5被锁定在抓持器爪7处并且在解锁位置EP中抓持器末端5从抓持器爪7解锁。

在本具体实施例中，第一固定媒介30是第一固定螺栓31并且第二固定媒介40是第二固定螺栓41，其中，第一固定螺栓31关于纵向方向L垂直地布置在基部滑架3处，使得抓持器爪7通过在抓持器爪7的第一固定孔71中的第一固定螺栓31关于纵向方向L被紧固在基部滑架3处。类似地，第二固定螺栓41关于纵向方向L垂直地布置在距离滑架4处，使得抓持器末端5通过在抓持器末端5的第二固定孔51中的第二固定螺栓41关于纵向方向L上被紧固在距离滑架4处。

为了安装抓持器末端5或抓持器爪7，额外地设置了第一引导元件32作为另一第一固定媒介30，并且第二引导元件42被设置为另一第二固定媒介40，第一引导元件32和第二引导元件42被布置成每个均呈U形引导元件以相应地在基部滑架3和距离滑架4处纵向地安装并引导抓持器末端5和抓持器爪7。

以下详细说明用于更换抓持器末端5的更换程序：首先，安装装置1处于锁定位置VP，使得距离滑架4和基部滑架3之间的距离足以将仍处于锁定状态的（即仍组装的）抓持器指部6插入到两个U形引导元件32,42中，使得第一固定孔71能够接收第一固定螺栓31并且第二固定孔51能够接收第二固定螺栓41。由于第一固定螺栓31和第二固定螺栓41，所以关于轴向方向L抓持器指部6关于距离滑架4与抓持器末端5固定地紧固并且关于基部滑架3与抓持器爪7固定地紧固。额外地，两个引导元件32,42为抓持器指部6提供沿着轴向方向L的必要侧向引导。在抓持器指部5固定地安装在根据本发明的安装装置1中时，安装装置1从锁定位置VP被带到解锁位置EP，以便如在图3中所示，抓持器指部6被拆卸，使得抓持器末端5从抓持器爪7解锁并且与其完全分离。

然后通过为了清晰起见在图2和图3中未示出的装置将抓持器指部5单独地从引导元件42移除，并且此后将另一抓持器指部5相反地插入到引导元件42中。然后再次将安装装置1带到锁定位置VP中，从而将新的抓持器末端5与仍定位在引导元件32中的抓持器爪8重新组装并锁定。因此，再次存在组装的并完全起作用的抓持器指部6，其只需作为整体从安装装置1取出以用于进一步使用。

为了将安装装置1从锁定位置VP带到解锁位置EP中并反之亦然，距离滑架4能够经由驱动杆8（其在该情况下是已知的驱动螺钉）通过电驱动器9关于基部滑架3沿着轴向方向L运动。本领域的技术人员理解，在其他实施例中，基部滑架3和距离滑架4的相对位移还能够另外以本身已知的方式完成，例如不需要电驱动器9或不需要驱动杆；以及替代距离滑架，基部滑架或甚至两者均能够被布置成能在纵向方向上在安装轨上运动。

不言而喻的是，可以以任何组合使用上面所说明的和在附图中示意性地表示的构造以形成其他构造并满足实践中的具体需求。

Claims (11)

1.一种用于更换用于机器人系统的抓持器指部（6）的抓持器末端（5）的安装装置，其具有安装轨（2），所述安装轨（2）包括基部滑架（3）和距离滑架（4），其中，所述基部滑架（3）包括用于紧固所述抓持器指部（6）的抓持器爪（7）的第一固定媒介（30）并且所述距离滑架（4）包括用于紧固所述抓持器末端（5）的第二固定媒介（40），使得所述抓持器爪（7）能够关于纵向方向（L）通过所述第一固定媒介（30）被紧固到所述基部滑架（3）并且所述抓持器末端（5）能够关于所述纵向方向（L）通过所述第二固定媒介（40）被紧固到所述距离滑架（4），其特征在于，所述基部滑架（3）和所述距离滑架（4）被布置成能沿着所述纵向方向（L）在锁定位置（VP）和解锁位置（EP）之间相对于彼此运动，使得在所述锁定位置（VP）中所述抓持器末端（5）被锁定在所述抓持器爪（7）处并且在所述解锁位置（EP）中所述抓持器末端（5）从所述抓持器爪（7）解锁。

2.根据权利要求1所述的安装装置，其中，所述第一固定媒介（30）是第一固定螺栓（31）和/或所述第二固定媒介（40）是第二固定螺栓（41）。

3.根据权利要求1或2中的一项所述的安装装置，其中，所述第一固定螺栓（31）关于所述纵向方向（L）垂直地被布置在所述基部滑架（3）处，使得所述抓持器爪（7）能够通过在所述抓持器爪（7）的第一固定孔（71）中的所述第一固定螺栓（31）关于所述纵向方向（L）被紧固在所述基部滑架（3）处。

4.根据前述权利要求中的一项所述的安装装置，其中，所述第二固定螺栓（41）关于所述纵向方向（L）垂直地被布置在所述距离滑架（4）处，使得所述抓持器末端（5）能够通过在所述抓持器末端（5）的第二固定孔（51）中的所述第二固定螺栓（41）关于所述纵向方向（L）被紧固在所述距离滑架（4）处。

5.根据前述权利要求中的一项所述的安装装置，其中，所述第一固定媒介（30）是第一引导元件（32），尤其是U形引导元件，以用于纵向地接收并引导所述抓持器爪（7）。

6.根据前述权利要求中的一项所述的安装装置，其中，所述第二固定媒介（40）是第二引导元件（42），尤其是U形引导元件，以用于纵向地接收并引导所述抓持器末端（5）。

7.根据权利要求5或6中的一项所述的安装装置，其中，所述第一引导元件（32）和/或所述第二引导元件（42）包括阻挡螺栓，所述阻挡螺栓关于所述纵向方向（L）垂直地布置，使得所述抓持器末端（5）和/或所述抓持器爪（7）能够通过在所述抓持器末端（5）和/或所述抓持器爪（7）的阻挡开口中的所述阻挡螺栓关于所述纵向方向（L）被紧固。

8.根据权利要求7所述的安装装置，其中，设有锁定元件，尤其是弹簧加载的锁定元件，使得所述阻挡螺栓能够通过所述阻挡开口的所述锁定元件被锁定。

9.根据前述权利要求中的一项所述的安装装置，其中，所述距离滑架（4）能通过驱动杆（8），尤其是驱动螺钉或蜗杆，关于所述基部滑架（3）运动。

10.根据前述权利要求中的一项所述的安装装置，其中，设有驱动器（9），尤其是电马达，以用于使所述基部滑架（3）和/或所述距离滑架（4）位移。

11.根据前述权利要求中的一项所述的安装装置，其中，设有数据处理系统，优选地自由可编程数据处理系统，以用于控制所述安装装置。