CN111601688B - 带有对其运行状态的监测的抓取装置 - Google Patents
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Abstract
一种真空抓取装置,包括至少一个吸盘(100),该吸盘包括紧固件主体(110),可弹性变形的裙部(120)从该紧固件主体延伸,且带有自由环形边缘(122),该自由环形边缘旨在与待抓持的物体接触。吸盘包括至少刚性地连接到裙部的至少一个导电轨道(200)。导电轨道由弹性导电且可弹性变形的材料制成,以便随裙部变形。该装置包括电子处理电路(300),其电连接到构成导电轨道的一部分的两个连接区域(210),并且其布置成监测导电轨道的电特性,该电特性随着导电轨道的变形而变化,并且其布置成将电特性与参考数据进行比较,以预测吸盘的失效。
Description
本发明涉及特别是在工业中抓取物体的领域。
背景技术
已知的抓取装置包括吸盘,该吸盘包括紧固件主体,可弹性变形的裙部从该紧固件主体延伸,该裙部具有自由环形边缘,用于与待抓持的物体接触。管状的紧固件主体安装在可动结构上,并且它们单独地或共同地连接到真空源。例如,可动结构安装在机器人的可动端上,该机器人被控制成使物体从初始位置朝向最终位置运动,在初始位置中,真空源启用并且吸盘被施加抵靠于物体,在最终位置中,真空源停用,以便通过吸盘释放物体。可选地,当处于最终位置时,吸盘排出空气,以便加速物体的释放。
在保持住物体的同时,裙部的环形边缘被施加抵靠于物体的外表面,由此限定气密腔室,真空发生器从该气密腔室抽吸空气。然后将物体朝向可动结构拖动,从而导致裙部变形(类似于展平)。在物体被保持住进而被释放的每个周期中,都会重复这种变形。增加的周期数最终导致裙部因疲劳而开裂。这导致难以维持在保持住物体时形成的气密腔室中的真空,由此增加空气的消耗,并且从长远来看可能潜在地妨碍物体被抓持。
发明目的
本发明的目的在于,提供一种用于改善抓取装置的可靠性的手段。
发明内容
为此目的,本发明提供了一种真空抓取装置,包括至少一个吸盘(100),所述吸盘包括紧固件主体(110),可弹性变形的裙部(120)从所述紧固件主体延伸,所述裙部具有用于与待抓持的物体接触的自由环形边缘(122),该装置的特征在于,所述吸盘包括至少固定到所述裙部的至少一个导电轨道(200),所述导电轨道由导电且可弹性变形的材料制成,从而随着所述裙部一起变形,并且所述装置包括电子处理电路(300),所述电子处理电路(300)电连接到属于所述导电轨道的两个连接垫(210),并且所述电子处理电路(300)布置成监测所述导电轨道的电特性,所述电特性随着所述导电轨道的变形而变化,并且所述电子处理电路(300)布置成将所述电特性与参考数据进行比较,以预测所述吸盘的失效。
因此,裙部和导电轨道一起变形,并且电特性随着变形而变化。结果,监测电特性使得可以对周期数进行计数。而且,可以使用测试来确定电特性的正常变化,以使得电特性的任何异常变化都显示出异常,比如是构成导电轨道的材料的老化或磨损。
例如,电特性可以是电阻。
导电轨道的电阻取决于所述轨道的截面。变形导致该截面的减小,并因而导致导电轨道的电阻的减小。
有利地,导电轨道的连接垫固定到主体。
由于主体是吸盘的静止部分,因此连接更容易实现且连接受到的应力相对较小,由此使连接更可靠。
本发明的其他特征和优点将在阅读以下对本发明的具体非限制性实施例的说明时显现。
附图说明
参考附图,附图中:
·图1是本发明的抓取装置的立体示意图;
·图2是该装置的第一实施例中的吸盘的立体图;以及
·图3是该装置的第二实施例中的吸盘的立体示意图。
具体实施方式
参考附图,本发明的真空抓取装置包括搬运机器人10,该搬运机器人10具有可动部分,该可动部分承载气密盒20并限定了连接到真空源30的管道。搬运机器人10和真空源30由电子控制单元40控制。这种类型的布置本身是已知的,在此就不再详细描述了。
盒20设有总地用100表示的吸盘。每个吸盘100包括紧固件主体110,可弹性变形的裙部120从紧固件主体110延伸。紧固件主体110是管状的,并且其接收金属管状插入物,以使得吸盘100能够被紧固到盒子20,并使得吸盘100能够与连接到真空源30的管道流体流连通。裙部120包括主要部分,该主要部分呈大致截头圆锥形的环形波纹管的形式,其由可弹性变形且电绝缘的材料制成,并且具有连接到紧固件主体110的小截面的边缘121和形成裙部120的用以与待抓持的物体接触的自由环形边缘的大截面的边缘122。在该示例中,吸盘100的紧固件主体110和裙部120包括单件弹性体材料,例如丁腈橡胶。
每个吸盘100包括至少一个导电轨道200,该导电轨道200具有固定到紧固件主体110的连接垫210和固定到裙部120的主要部分并且将各连接垫210连接在一起的主要部段220。每个导电轨道200由导电且可弹性变形的材料制成,以随着裙部120一起变形。
在该示例中,导电轨道200包括固附在裙部120的主要部分上和紧固件主体110上的导电材料层。导电材料(其中,术语“导电”还包括半导电材料)以或多或少细薄层的形式沉积在吸盘200的外表面上(然而,附加地或替代地,它也可沉积在内表面上),其厚度可以是恒定的或不恒定的。导电材料层的柔性优选地与构成吸盘的裙部的材料的柔性相同。导电(或半导电)层可以是各种类型的,并且可以使用各种方法沉积,比如:
·沉积或喷涂导电(或半导电)涂料;
·沉积、喷涂、喷镀或转移导电(或半导电)墨水;以及
·沉积或喷涂(等离子轰击)导电颗粒。
该罗列并非穷尽性的,存在其他可能的物质或化合物以及其他可能的沉积方法。
在某些情况下,可以通过添加保护剂(比如清漆等……)的顶层来绝缘和保护沉积在吸盘上的导电层,以免其受到来自环境的化学侵蚀。
该粘合剂层优选地定位在可呈现各种形状的图案的吸盘的具有风险的区域上。
在图2中,导电轨道200的主要部段220呈长窄条带的形式,其在裙部120的主要部分上周向地延伸,从而形成从环形边缘122到环形边缘121的褶皱部。
在图3中,导电轨道200的主要部段220占据表面积,并且更特别地,其形成角扇区。有四个导电轨道:在它们的顶部,四个扇区被电绝缘部分成对地分开,并且它们沿着边缘122连接在一起。
这些形状不是限制性的,它们还取决于要监测的区域和吸盘的几何形状。因此,导电轨道可以同样良好地结合线性形状和占据表面积的形状。
在该示例中,装置的每个吸盘100都包括电子处理电路300,其电连接到属于导电轨道200的两个连接垫210,并且其既布置成监测导电轨道200的电特性,该电特性随着导电轨道200的变形而变化,又布置成将该特性与参考数据进行比较,以便预测吸盘的失效。所监测的电特性是电阻。参考数据包括该电阻值与变形周期数的关系。电子处理电路300包括:用于测量电阻的构件(欧姆表)、包含处理程序、参考数据和测量数据的存储器、执行处理程序并连接到用于测量电流的构件的处理器以及用于供电的电池。处理程序布置成周期性地起到如下作用:测量导电轨道200的电阻,响应于所测电阻值的变化来识别变形周期(或运行周期,该运行周期包括:抽吸期间,从闲置状态变形到已变形状态,之后,在释放期间,通过变形从已变形状态回到闲置状态),确定已经执行的变形周期数,将该变形周期数的电阻测量值与参考数据进行比较,并且当变形周期数达到预定阈值时和/或当所测电阻值与参考数据值不同时发出警告。该处理程序可以被不同地布置,例如,在更简单的型式中,其可以被布置成周期性地起到如下作用:测量导电轨道200的电阻,将所测电阻值及其变化与参考数据进行比较,并且当所测电阻值和/或它们的变化与参考数据的值或变化不同时发出警告。在该示例中,电子处理电路300安装在吸盘100的紧固件主体110上。电子处理电路300还设有用于连接到装置的电子控制单元40的连接构件。连接构件可布置成建立与电子控制装置40的有线连接或无线连接。
当吸盘处于闲置状态(即,未变形状态)时,导电材料层的截面和导电材料本身一起限定电阻值。
在使用吸盘时,在抓取周期期间,在抽吸和机械应力的作用下,吸盘100的裙部120和导电轨道200的主要部段220一起变形。这导致所测电阻实时变化,由此生成周期与时间关系的动态曲线。数千个周期后老化的结果是,吸盘的聚合物退化。有若干种退化的原因,特别是化学原因和机械原因两者,它们的结果是改变了吸盘变形的动态表现,并因此实际上改变了所测电阻曲线。通过将初始周期期间处于新状态时吸盘的导电轨道的电阻曲线(形成参考电阻曲线)与数千个周期后吸盘的导电轨道的电阻曲线进行比较,可能的话,还同时考虑理论上或经验上确定的老化特征,则有可能判断出吸盘疲劳或多或少超前的状态,并因而警告操作员和维修人员临近的失效风险。因此,通过计划安排预防性维护操作,可以避免等到吸盘的严重劣化才对其进行更换。
当然,本发明还使得可以检测到导致导电轨道的截面局部减小的吸盘的任何劣化,比如吸盘被撕裂或吸盘的边缘122的过度磨损。
应指出的是,导电轨道或导电层可以作为压力传感器运行。具体地,在闲置状态下的吸盘与处于真空状态下的同一吸盘之间测得的典型电阻差用于给出关于其中的吸力值的指示。
当然,本发明不限制于所描述的实施例,而是覆盖了由权利要求限定的本发明的范围内所带来的任何变型。
特别地,装置的结构可以与所描述的不同。
例如,该装置可以包括文丘里管喷射器或多个文丘里管喷射器,每个文丘里管喷射器均设有一个或多个吸盘。
导电轨道200可以仅在裙部上延伸。
对于具有多个吸盘的装置,每个吸盘均设有导电轨道,电子处理电路对于多个吸盘可以是共用的,并且因此可以连接到那些吸盘的导电轨道。
电子处理电路300可以集成在装置的电子控制单元中,或者它可以与装置的电子控制单元分离。
电子处理电路可以位于吸盘本身中,也可以位于吸盘的插入物中,或者相反,它可以与吸盘分离。
吸盘可以具有与所描述的形状不同的形状,例如,其可以具有圆形或长圆形截面,其可以形成单个波纹管或多个波纹管,等等。
Claims (11)
1.一种真空抓取装置,包括至少一个吸盘(100),所述吸盘包括紧固件主体(110),可弹性变形的裙部(120)从所述紧固件主体中延伸,所述裙部具有用于与待抓持的物体接触的自由环形边缘(122),所述真空抓取装置的特征在于,所述吸盘包括至少固定到所述裙部的至少一个导电轨道(200),所述导电轨道由导电且可弹性变形的材料制成,从而随着所述裙部一起变形,并且所述真空抓取装置包括电子处理电路(300),所述电子处理电路(300)电连接到属于所述导电轨道的两个连接垫(210),并且所述电子处理电路(300)布置成监测所述导电轨道的电特性,所述电特性随着所述导电轨道的变形而变化,并且所述电子处理电路(300)布置成将所述电特性与参考数据进行比较,以预测所述吸盘的失效,其中,所述裙部(120)包括由可弹性变形且电绝缘的材料制成的环形的主要部分,并且所述导电轨道(200)包括固附在所述主要部分上的导电材料层。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述导电轨道(200)的所述连接垫(210)固定到所述紧固件主体(110)。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述导电材料是导电墨水、导电涂料或导电颗粒。
4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,被监测的电特性是电阻。
5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述电子处理电路(300)安装在所述吸盘的所述紧固件主体(110)上。
6.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述导电轨道(200)呈条带形式。
7.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述导电轨道(200)占据表面积。
8.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,包括多个吸盘(100),每个吸盘均设有导电轨道(200)以及连接到所述吸盘的所述导电轨道的电子处理电路(300)。
9.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述电子处理电路(300)设有用于连接到所述装置的电子控制单元(40)的连接构件。
10.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述电子处理电路(300)布置成通过将所述导电轨道(200)的参考电阻曲线与所述装置运行时测得的所述导电轨道的电阻曲线进行比较来判断所述吸盘的状态。
11.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述电子处理电路(300)布置成周期性地起到如下作用:测量所述导电轨道(200)的电阻,从电阻测量值的变化来识别变形周期,确定已经执行的变形周期数,将所述变形周期数的电阻测量值与参考数据进行比较,并且当变形周期数达到预定阈值时和/或当电阻测量值与参考数据值不同时发出警告。
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