CN1092596C - 用于拾取和操纵片式柔性物品的装置 - Google Patents

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Abstract

一种拾取和操纵片式柔性物品的装置，该装置的夹取装置包括：第一夹取元件，此夹取元件可通过与准备拾取物件的表面接触而使其粘附；和第二夹取元件，此元件可压住第一夹取元件所夹取的物件，并通过作用在被拾取物件上相反两面的力保持其牢固的夹取状态，其特征在于，第二夹取元件制成一夹钳，以第一夹爪携带第一夹取元件，而第二夹爪可离开和朝向第一夹爪运动。该装置能可靠地在织物的任何部位进行夹取，而不留下痕迹。

Description

用于拾取和操纵片式柔性物品的装置
发明领域
本发明涉及一种用于拾取和操纵片式柔性物品的装置，所述柔性物品可以是织物，特别是昂贵织物。
本发明还涉及一种用上述装置拾取和操纵片式柔性物品的方法。
技术背景
一种包括上述特点的装置，从所公开的日本专利申请已经得知，其专利申请号分别为No.61101351和No.61101343，申请人为Tokyoluki Ind.Co.Ltd.
这些文件叙述了夹取装置的使用，每一装置包括：第一气吸夹取元件，该元件可通过接触拟操纵织物边部的一面而使织物粘附；第二夹取元件，该元件可将织物压在第一夹取元件上，并通过在边部反面的作用力，将织物保持于牢固夹紧状态。
关于这些文献中的夹取装置，需要指出的是，它按照一较冗长而困难的拾取过程运行，此过程要求通过气吸装置将织物提升一定高度，并限制在此状态以等待三个操作步骤的完成(使第二夹取元件下降，使夹取元件旋转以便使其接近在气吸装置区域的织物，然后升起夹取元件使其贴靠织物)，以便夹取织物。此外，织物一经被升起，由于织物的重量，在气吸装置区域内的织物经受局部变形，这种变形倾向于促使织物脱离。再者，需要指出，夹取装置至少需要两个独立的致动器，其中两致动器经受两种截然不同的操作，夹取装置仅仅能在织物件的边缘区域夹取，而不适于在织物的中央区域夹取。基于这一理由，这样操作还占据工作空间，该空间可能侵入被操作件外的空间。
还需要指出，所建议的解决方法主要用于移动整片织物而不是用于升起单片切下的片并将其从余料处移去。
最后，该装置不具有任何使其适于操纵特别精细和昂贵材料的装置，这些材料诸如开士米、丝织物和任何容易留下痕迹标记的材料。
一种拾取和操纵塑料片的装置在所公开的欧洲专利申请No.0111739中给予了说明。由于所操纵的材料包括不透空气的材料，这种装置使用分离的第一和第二夹取元件，其中，第一夹取元件为气吸装置，而第二元件为夹钳(pincer)装置。所介绍的分离的夹取元件不能用于操纵织物，特别是不能用拾取和操纵具有高透气性的物件，特别是这种物件是放在余料之间时。
发明概述
本发明的目的是提供一种新颖的拾取和操纵装置，该装置还能可靠地但轻轻地夹持以拾取十分难于拾取与操纵的材料，特别是拾取昂贵的织物和织物的切下部，可在织物的任何部位进行夹取，而不留下痕迹。
为此，本发明提供了一种拾取和操纵片式柔性物品的装置，该装置包括至少一夹取装置，该夹取装置包括：第一夹取元件，此夹取元件可通过与准备拾取物件的表面接触而使其粘附；和第二夹取元件，此元件可压住第一夹取元件所夹取的物件，并通过作用在被拾取物件上相反两面的力保持其牢固的夹取状态，其特征在于，第二夹取元件制成一夹钳，以第一夹爪携带第一夹取元件，而第二夹爪可离开和朝向第一夹爪运动。
特别是，第二夹爪与一致动装置相联系，该致动装置可使夹爪间实现一种预定的相对运动，包括一种平移运动并同时将第二夹爪闭合于第一夹爪上，且两夹爪保持彼此平行。特别是，所述柔性物品是昂贵织物。
其它的在本发明的主要优点中，需要指出下列各点：
-第一夹取元件是必要的，在第二夹取元件介入之前，只将衣料片的边缘(即最小质量)升起，随后的每一升起操纵是整个由第二夹取元件支承下进行的；
-拾取装置适用于各种材料和不同的几何形状，这是借助于第一夹取元件互换性和第二夹取元件广阔的适应性而实现的；
-装置的运动比已知的关节式臂更为紧凑和简单；
-拾取装置的控制与调整方便，因为安装在同一横梁上的几个夹取装置可以调整；
-既可以用数个设在横梁上相隔一段距离的夹取装置拾取两个大衣料片，还可使用单一的夹取装置拾取数个小衣料片，或沿横梁移动夹取装置逐个拾取；
-可同时拾取两个或更多相对于一直线对称排列的衣料片；
-夹爪关闭的速度是递增的，且对于夹取装置的操作只需最少数量的致动装置；
-可靠的夹取是借助于第二夹取步骤的纯机械作用；
-可靠的夹取是在第一夹取步骤中借助于赋予拾取装置的旋转-平移运动。
-可拾取数个衣料片，即使是在中心区，可将它们折叠成两部分，一部分在另一部分之上。
附图简介
本发明的特点和优点，从下述参考附图对不受局限的推荐实施例的详细说明，将变得更为清楚，其中：
图1为用于操纵柔性物品的装置的透视原理图，该装置包括根据本发明的拾取装置；
图2为透视图，以放大比例详细示出图1所示装置的细节；
图3和4分别为图1所示装置所设置的拾取装置的一透视图和一正视图；
图5和6分别为上述图中所设置拾取装置的夹取装置的一侧视图和一透视图；
图7为图5和6所示装置一个零件的透视图；
图8为图5和6所示装置另一个零件的侧视图；
图9为图5和6所示夹取装置另一替换装置的详细结构的侧视图；
图10至12为本发明装置在不同操作步骤时的原理图。
实施本发明的推荐方法
在图1中，用于操作柔性物品的设备总体表示为1，该设备使用拾取装置2，该装置设置在直角坐标机器人4(Cartesian robot)的垂直滑道3上，其中，没有特意说明的部分是传统类型的。
拾取装置2包括横梁3a(图3)，借助于肘节6安装在滑道3上，该肘节可使横梁绕三个(或多个)轴X、Y、Z处于各种角度方向。肘节装置也是本领域的技术人员所知的类型。
电机8借助于齿轮传动装置11控制滑座10a、10b的运动。滑座10a、10b由滚珠螺旋或其它也属于传统形式的装置驱动，以移动均标注为12的两夹取装置，每一夹取装置安装在齿轮传动装置11两侧相应的滑座10a、10b上，可离开中心和朝向中心移动。
由于夹取装置是相同的，只对其中之一给予详细说明。每一夹取装置包括第一夹取元件13和第二夹取元件14，二者以下述方式协调动作。第二夹取元件制成一种夹钳，具有第一固定夹爪15和第二夹爪16，该第二夹爪可根据由关节式平行四边形机构所限定的运动规律运动，其中，第一夹爪固定在平行四边形机构的一固定杆18上，而第二夹爪固定在平行四边形机构的连杆19上。固定杆18和连杆19借助于第一和第二摇臂20、21彼此连接，摇臂20通过气动动力缸22可相对于固定杆18绕枢轴旋转。
第二夹爪16被一弹性垫25所覆盖，并在所示实施例中，在平面上具有本质上为方形的形状。
第一夹爪15包括由两叉27a、27b和基板28所构成的叉形支承27，其中，形成一大致为方形的开口29，并嵌入第一夹取元件13，最好是可拆卸的和可更换的方式安装。在本发明之一推荐实施例中，第一夹取元件13为一种可互换的气吸装置30或一种机械夹取装置33，例如具有若干针、具有粘接背面、或覆盖以钩形物，诸如通常出现在注册商标为VELCRO(TM)的已知拉紧式装置。气吸装置30具有附件30a，借助于该附件，气吸装置嵌入两叉27a、27b之间并被两叉所引导。一带通孔的吸气表面30b与一导管30c连通，该导管连接在一空气吸气软管上。机械夹取装置33最好是可借助于动力缸致动装置离开和朝向开口29，在操作位置和卸荷位置之间运动，其中，在操作位置时，装置33的作用表面是在叉27a、27b的下表面，在卸荷位置时，夹取装置33运动离开叉27a、27b，该叉起反作用元件的作用，以便当可动夹爪16覆盖在固定夹爪15上时有利于将上述作用表面所夹取的织物卸去。
不过，机械夹取装置的垂直可移动性是多余的，因为在使用气吸装置时，可通过吸气装置30使气流反向而容易地使织物卸荷。
最后，光电池或其它类似的现场检测器34，安装在第一夹爪15上以检测被操纵的物件在夹爪15、16之间的夹持状况。
参看图10至12，在剪切台上剪切成所需要形状的一件衣服的一余料片标注为50。该衣料片50准备从标号为51的织物余料(off-cut)中移去，如果可能，不必移动余料，这样余料上其它处在剪切台上的衣料片，可用本发明拾取装置，只参考它们相对于剪切装置中所储存的原点位置即可识别和发现。
为了夹取并随即操纵衣料片50，在直角坐标机器人4已经定位后，拾取装置2被驱动，使其气吸装置30的带通孔的表面本质上平行于剪切台的平面。横梁3a于是下降，直至气吸装置30接触即将拾取的衣料片。在气吸装置的作用下，衣料片以所希望的轻微接触贴附气吸装置30带通孔的作用表面，并随着横梁3a一起升起。横梁3a的升起是与机械肘节6的旋转运动协调动作的，肘节的旋转如图11示例所示方向，即绕本质上平行于第二夹取元件闭合平面(夹爪15、16共同面对的平面)的轴线旋转，从而使该闭合平面取向于与所夹取衣料片的变形方向一致，这种变形是由于衣料片自身的重量和衣料片被提升时的机械特性所决定的。这就使被夹取的织物产生脱落的倾向减至最小，并与单纯垂直运动提升织物比较，改善了气吸装置夹取的稳固性，保证了织物被正确地夹持，直至第二夹取元件的操作完成为止。
第二夹取元件在提升操作允许夹爪15、16闭合的时刻动作。关节式平行四边形机构的几何学选择，允许可动夹爪16在垂直于第一夹爪15平面方向的一值得注意的小位移，使两夹爪在非常有限地提升衣料片之后闭合。致动装置22使摇臂20运动，于是第二夹爪16覆盖在第一夹爪15上。需要指出，第二夹爪具有较宽的作用表面，因此不会损伤所输送的物件表面。第一夹爪的表面也是宽的，特别是，如果被第一夹取装置所补充，因此，即使最柔软的织物也可以较低的夹爪间闭合压力完全安全地操纵。
夹钳一旦关闭并可使衣料片脱离时，机械夹取装置33借助于动力缸32继续所需要的运动，可随着机械肘节6作旋转-平移运动，结果使两夹取装置12作旋转-平移运动，有利于衣料片50自然地从余料51脱离而不导致余料不必要的位移。
利用此技术从夹钳台收集衣料片，切下的衣料有利地从余料垂直脱离，消除了衣料片和余料的夹带，这根据材料和所切衣料片的几何特点可能具有某种重要意义。

Claims (16)

1.一种拾取和操纵片式柔性物品的装置，该装置包括至少一夹取装置(12)，该夹取装置包括：第一夹取元件(13)，此夹取元件可通过与准备拾取物件的表面接触而使其粘附；和第二夹取元件(14)，此元件可压住第一夹取元件(13)所夹取的物件，并通过作用在被拾取物件上相反两面的力保持其牢固的夹取状态，其特征在于，第二夹取元件(14)制成一夹钳，以第一夹爪(15)携带第一夹取元件，而第二夹爪(16)可离开和朝向第一夹爪(15)运动。
2.如权利要求1所述的装置，其中，第二夹爪(16)与一致动装置相联系，该致动装置可使夹爪(15、16)间实现一种预定的相对运动，包括一种平移运动并同时将第二夹爪(16)闭合于第一夹爪(15)上，且两夹爪保持彼此平行。
3.如权利要求1或2所述的装置，其中，致动装置包括一关节式平行四边形机构，第一夹爪(15)相对于平行四边形机构的固定杆(18)静止，而第二夹爪(16)安装在平行四边形机构的连杆(19)上。
4.如权利要求1或2所述的装置，其中，至少一夹取装置(12)被导向于一横梁(3a)上，从而可沿横梁平移与调整，设有平移运动驱动装置(8，11)以沿横梁(3a)驱动至少一夹取装置(12)。
5.如权利要求4所述的装置，其中，两个或多个夹取装置(12)设置在横梁(3a)上。
6.如权利要求1或2所述的装置，其中，至少一夹取装置(12)安装在一机械肘节(6)上，该肘节绕平行于夹爪(15，16)闭合平面的第一轴线可作铰接运动，肘节被驱动绕所述轴线旋转，从而在被夹取物件被升起时，使闭合平面朝向与被夹取物件在提升时因自身重量而变形的方向一致的方向。
7.如权利要求1或2所述的装置，其中，第一夹爪(15)包括一开口(29)，第一夹取元件(13)通过该开口工作。
8.如权利要求7所述的装置，其中，第一夹爪(15)包括一叉形元件(27)，开口(29)限定于叉(27a，27b)之间。
9.如权利要求7所述的装置，其中，第一夹取元件(13)是气吸装置(30)或机械夹取装置(33)。
10.如权利要求9所述的装置，其中，第一夹取元件具有针或粘接表面。
11.如权利要求9所述的装置，其中，第一夹取元件(13)与第一夹爪为可拆卸连接，为机械夹取装置(33)或气吸元件(30)。
12.如权利要求8所述的装置，其中，第一夹爪的相应工作表面是由叉式元件的至少一叉(27a、27b)和一基面所限定，第二夹爪被迫闭合于该工作面上。
13.一种拾取和操纵片式柔性物品的方法，包括如下步骤：使第一夹取元件(13)通过接触被夹取物件表面以使该表面粘附；借助于第一夹取元件升起该物件，并通过在被拾取件的背面施加作用力，压住该物件使其贴附第一夹取元件(13)，使物件保持被压住于牢可靠取状态，其特征在于，借助于第一夹取元件(13)的提升是局限于被拾取物件的边部，物件的后续提升和/或操纵是在第二夹取元件(14)的操作下实现的。
14.如权利要求13所述的方法，其中，至少一夹取装置(12)安装在机械肘节(6)上，该肘节绕平行于第二夹取元件(14)的夹爪(15、16)的闭合平面的轴线作铰接运动，其特征在于，当至少升起被拾取物件的边部时，肘节(6)绕该轴线旋转，从而使闭合平面朝向与被夹取物件在其被升起时因自身重量和/或机械特性而变形的方向一致的方向。
15.如权利要求1或12所述的装置，其中，所述柔性物品是织物。
16.如权利要求14所述的装置，其中，所述柔性物品是昂贵织物。
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