CN113211250B - 套管针磨削机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于工件的固持装置，以及使用该固持装置执行机加工操作的系统和方法。固持装置可以包括一框架、多个保持器、一致动器及一支架。每个保持器可以被配置成接收并固定工件。每个保持器可以旋转联接到框架。致动器可以操作性地联接到所述多个保持器，以驱动保持器相对于框架的旋转。支架可允许将框架安装到被配置为移动所述固持装置的操纵器。该方法可以包括以下步骤：将工件装载到固持装置的保持器上，通过致动器移动和/或旋转工件以对工件执行一个或多个附加操作，以及通过致动器移动/和/或旋转工件以在磨削面上磨削工件。

Description

套管针磨削机

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年2月6日提交的美国临时申请No.62/970,888的申请日的权益，该临时申请的公开内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明总体上涉及一种用于工件的固持装置以及一种用于执行机加工操作的系统，尤其涉及一种用于保持和操纵工件的固持装置以及一种使用该固持装置来执行机加工操作的系统。

背景技术

套管是通过将中空的管抵靠于磨削面进行磨削而制造的(除了其他方式以外)。将套管装载在盒或固持装置中，并抵靠磨削面放置。在磨削过程中，套管必须旋转一次或多次，以实现所需的套管尖端样式。例如，通过将套管旋转至少两次以产生套管针所需的三个平坦斜面来生产套管针。可以使用包括电化学磨削在内的各种磨削方法来进行磨削。

除了磨削操作之外，还需要各种其他操作来完成套管的制造。例如，需要各种预处理操作来准备用于磨削的套管，并且需要各种后处理操作来准备用于在磨削后使用的套管。在进行这些操作期间，必须将一个或多个套管从一个工作站移动到另一个工作站，并牢固地保持在适当的位置，然后在每个工作站中移动和旋转套管，以完成每个工作站的处理步骤。

套管制造中涉及的各个步骤需要大量的时间和精力来使套管移动经过每个工作站并在每个制造步骤中对其进行操纵。因此，需要一种改进的套管制造系统和方法。

发明内容

在某些实施例中，本发明总体涉及一种用于工件的固持装置。在其他实施例中，本发明涉及使用固持装置进行机加工操作的系统。在另外的实施例中，本发明涉及使用固持装置进行机加工操作的方法。

在本发明的一个方面，提供了用于保持多个工件的固持装置。根据该方面，所述固持装置包括：一框架、多个保持器、一致动器，以及一支架。每个保持器可以被配置为接收且固定一工件。每个保持器可以旋转联接至所述框架。所述致动器可以操作性地联接至所述多个保持器，以驱动所述保持器相对于所述框架的旋转。所述支架可以用于将所述框架安装至一被配置为移动所述固持装置的操纵器。

继续根据该方面，所述保持器可以是被配置为能释放地固定所述工件的夹头。

继续根据该方面，所述保持器中的每一个可以联接至一相应的保持器齿轮。所述致动器可以包括轴，所述轴具有轴齿轮。轴齿轮可以操作性地联接至所述保持器齿轮，以驱动所述保持器相对于所述框架的旋转。

继续根据该方面，固持装置可包括支撑结构，该支撑结构远离保持器定位，以最小化或消除机加工操作期间的工件弯曲。轴齿轮可以通过联接器齿轮操作性地联接到保持器齿轮。一方面，联接器齿轮可以是线性致动器。线性致动器可包括由小齿轮驱动的齿条齿轮，所述小齿轮包括所述轴齿轮。致动器可以包括用于驱动所述轴的旋转的马达。在另一方面，联接器齿轮可以是第一螺旋齿轮。第一螺旋齿轮可沿着所述轴延伸。第一螺旋齿轮可以基本平行于所述轴。第一螺旋齿轮的旋转轴线可以平行于所述轴。第一螺旋齿轮可以通过皮带轮驱动器操作性地联接至轴齿轮。皮带轮驱动器可以包括将轴齿轮联接到第一螺旋齿轮的带。

继续根据该方面，固持装置可包括支撑结构，该支撑结构远离保持器定位，以最小化或消除机加工操作期间的工件弯曲。

继续根据该方面，所述操纵器可以是机器人。所述机器人可以包括臂，所述臂具有包括旋转致动器的远端。所述固持装置被配置为联接至所述臂的所述远端，使得所述固持装置的致动器操作性地联接至所述机器人的所述旋转致动器。

在本发明的另一方面，提供了一种用于保持多个工件的机器人终端执行器。根据该方面的终端执行器可以包括：多个保持器、轴、第一联接齿轮和第二联接齿轮。每个保持器可以被配置为接收且固定一工件。每个保持器可以联接至一相应的保持器齿轮。所述轴可以包括轴齿轮。所述轴可以附接至机器人，所述机器人被配置为使所述轴旋转并且使所述机器人终端执行器相对于磨削轮移动和定位。第一联接齿轮可以联接至所述轴齿轮。第二联接齿轮可以联接至所述第一联接齿轮和所述保持器齿轮。由所述机器人引起的所述轴的旋转致使多个工件中的每一个工件经由相应的保持器齿轮、所述第一联接齿轮和所述第二联接齿轮而绕每一个工件轴线同时旋转。

在本发明的另一方面，提供了一种磨削系统。根据该方面的磨削系统可以包括：磨削面、终端执行器，以及机器人。所述终端执行器可以包括具有多个保持器的框架。每个保持器可以被配置为接收且固定一工件。每个保持器可以旋转联接至所述框架。致动器可以操作性地联接至所述多个保持器，以驱动所述保持器相对于所述框架的旋转。机器人可以联接至所述终端执行器的致动器。所述机器人可以被配置为使所述致动器旋转并且使所述终端执行器相对于所述磨削面移动和定位，使得在所述终端执行器的第一位置中，所述工件接触所述磨削面以对工件进行磨削，并且在所述终端执行器的第二位置中，所述工件不接触所述磨削面。所述致动器的旋转致使多个工件中的每一个工件绕每一个工件轴线同时旋转。

继续根据该方面，所述保持器中的每一个可以联接至一相应的保持器齿轮。所述致动器包括轴，所述轴具有轴齿轮。轴齿轮操作性地联接至所述保持器齿轮，以驱动所述保持器相对于所述框架的旋转。所述轴齿轮可以经由一联接器齿轮联接至所述保持器齿轮。所述轴齿轮可以联接至第一联接器齿轮和第二联接器齿轮。所述第二联接器齿轮联接至所述保持器齿轮。

继续根据该方面，由所述机器人引起的所述致动器的旋转可以在所述第二位置执行。

继续根据该方面，所述保持器可以被配置为接收且固定套管针。

继续根据该方面，所述磨削系统可以是电化学磨削系统。

在本发明的另一方面，提供了一种用于对工件进行磨削的方法。根据该方面的方法可以包括步骤：(i)将工件装载到终端执行器的保持器，(ii)由所述致动器使所述工件移动和/或旋转，以在所述工件上执行一个或多个附加操作，以及(iii)由所述致动器使所述工件移动和/或旋转，以抵靠一磨削面而对所述工件进行磨削。所述保持器可以旋转联接至一框架。一致动器可以操作性地联接至所述保持器，以驱动所述保持器相对于所述框架的旋转。

继续根据该方面，所述附加操作可以包括预磨削操作和磨削后操作中的任意一个。所述预磨削操作可以包括取回进料和切割进料中的任意一个。所述磨削后操作可以包括对工件进行去毛刺、喷砂、检查和电解抛光中的任意一个。

继续根据该方面，所述工件是套管针。

继续根据该方面，所述致动器是机器人。所述方法可以包括将所述机器人附接至所述终端执行器的步骤。

继续根据该方面，执行步骤(i)至(iii)的指令经由人机界面传达。

附图说明

通过参照下文的详细描述，可以实现对本发明的主题及其各种优点的更完整的理解，其中该详细描述参照了以下附图：

图1是根据本发明实施例的固持装置的前视立体图；

图2是图1的固持装置的后视立体图；

图3是图1的固持装置的致动器机构的前视立体图；

图4是图3的致动器机构的俯视图；

图5A是图1的固持装置的保持器的分解图；

图5B是用于图5A的保持器的致动机构的部分立体图；

图5C是图5B的致动机构沿着线A-A的部分截面图；

图6是根据本发明另一实施例的磨削系统的立体图；

图7是机器人的立体图，该机器人附接到图6的磨削系统的固持装置；

图8是图7的机器人和固持装置的侧面正视图；

图9是图7的机器人和固持装置的近视侧面正视图；

图10是图6的磨削系统的磨削操作的立体图；

图11是图6的磨削系统的机器人的立体图；

图12是根据本发明另一实施例的机加工系统的示意图；

图13是根据本发明另一实施例的固持装置的前视立体图；

图14是图13的固持装置的前视立体图，该固持装置被部分拆解，以示出致动器机构；

图15是图13的固持装置被部分拆解的后视立体图；

图16是图13的固持装置的致动器机构的前视立体图；

图17是图16的致动器机构的前视立体图，该致动器机构被部分拆解，以示出其部件；

图18是根据本发明另一实施例的固持装置的前视立体图；

图19是图18的固持装置的工具更换器的前视立体图；

图20是图19的工具更换器的后视立体图。

具体实施方式

现在将详细地参阅附图中示出的本发明的各个实施例。在所有附图中，尽可能使用相同或相似的附图标记来指示相同或相似的特征。应当注意，附图是简化形式，并且未按精确比例绘制。另外，在说明书中使用的术语“一”是指“至少一个”。

如本文所用，术语“套管”和“工件”将可互换使用，因此除非另有说明，否则任何术语的明确使用均包括另一术语。类似地，术语“固持装置”，“终端执行器”和“机器人终端执行器”将可互换使用，因此除非另有说明，否则这些术语中任何一个的明确使用都包括另一术语。

图1和图2示出了根据本发明实施例的固持装置100的前视立体图和后视立体图。固持装置100包括保持多个夹头102的框架，夹头102用于接收和固定一个或多个工件200。夹头102可容纳不同厚度和长度的工件，正如下文更充分的描述。每个工件200可被装载到夹头102上并牢固地固定到该夹头。轴110经由链接结构144及一组安装臂112将夹头102连接到操纵器，例如，机器人(未示出)。轴110被支架104围住，支架104包括用于附接到机器人的附接端118。最佳地如图1所示，在轴110上提供了用于对固持装置进行控制和/或供电的一个或多个连接件130。例如，连接件130可控制用于驱动所述轴110旋转的马达156。马达156可以是诸如步进马达或伺服马达之类的电动马达，其被示出为位于支架104内。

固持装置100包括支撑结构116，以在诸如磨削的机加工过程中最小化或消除工件200的弯曲。工件200延伸经过支撑结构116，以允许工件接触磨削面(未示出)。当将工件压靠在磨削面上以磨削工件时，支撑结构116用作后支撑，以最小化或消除磨削期间工件的弯曲。

固持装置100包括多个附接结构132，其允许固持装置100对接或附接到其他结构，例如机加工床或其他工具。多个端口134设置在基部152上，以致动活塞150，从而打开和关闭夹头102，正如下文更全面的解释。附接端118包括凹处136，以接收来自机器人的相应的头部(未示出)。附接端118包括多个紧固件138和销钉122，被配置为与机器人的远端接合，以将固持装置100牢固地附接到机器人。冷却剂端口(未示出)可以设置在固持装置100上，以允许冷却剂流围绕固持装置行进，以将固持装置的操作温度维持在期望的水平。

现在参照图3，示出了固持装置100的致动器机构的前视立体图。轴110包括联接至顶部齿条106的轴齿轮128。轴齿轮128和顶部齿条形成齿条-小齿轮(pinion)布置，其中，轴齿轮128的旋转R2引起齿条106的线性平移L1。轴齿轮128的旋转通过使轴110绕着中心轴线A2旋转而进行，如图3所示。

顶部齿条106附接到底部齿条108，使得顶部齿条和底部齿条一起移动。如图3所示，顶部齿条106的线性平移L1引起底部齿条108的类似的线性平移L2。每个夹头102联接至一夹头齿轮126。夹头齿轮又联接至底部齿条108，形成第二齿条-小齿轮布置，其中，底部齿条的线性平移L2引起绕工件中心轴线A1的旋转R1。因此，旋转轴102引起每个工件200的旋转。可以通过调节传动比来根据需要而控制每个工件相对于轴110的旋转。例如，增加齿条-小齿轮的传动比将提供更高的工件旋转精度，而减小齿条-小齿轮的传动比将提供更快的工件旋转。尽管在该实施例中示出了两个齿条和两个齿条-小齿轮布置，但是其他实施例可以仅具有一个齿条-小齿轮布置来将轴110的旋转R2转换成每个工件的旋转R1。尽管在该实施例中，带有齿条-小齿轮布置的线性平移机构用于将轴110的旋转R2转换为每个工件200的旋转R1，但是其他实施例可以具有其他传动装置，例如人字齿轮、锥齿轮、蜗轮、内齿轮等，以将轴110的旋转R2转换为每个工件200的旋转R1。例如，链式或带驱动器可用于连接轴110和夹头102，例如，这可以通过使轴齿轮128和夹头齿轮126以链轮的形式连接到滚子链的环上来实现。在其他实施例中，轴110的线性平移可用于使每个工件200旋转。

图4示出了固持装置100的致动器机构的俯视图。工件200的远端202与支撑件116之间的距离D1限定了工件经过支撑件的悬伸量。夹头102的远端面与工件200的支撑件116之间的距离D2限定了固定端(夹头102)与自由端(支撑件116上方的工件)之间的距离。因此，当工件不接触支撑件116时，由距离D2限定的工件200的区段用作悬臂。可以通过移动支撑件116来调节距离D1和D2。例如，线性槽158和一个或多个锁定螺栓160可用于将支撑件116滑动到另一位置并锁定该新位置。当磨削由脆性材料和/或较小厚度制成的工件时，可以通过(例如)最小化距离D1以减小磨削期间工件200的弯曲来利用这种可调节性。支撑件116用于改变距离D1和D2的调整可以由诸如机器人的操纵器执行，以根据需要使调整自动进行。因此，机器人可以基于来自操作员的输入来调节这些距离。图2中所示的气动或液压端口166允许对支撑件116进行气动或液压控制。例如，可以降低支撑件116以允许将工件200装载到夹头102上，并且可以将支撑件116再升高回来，以使用气动或液压控制在磨削期间为工件提供防弯曲支撑。

线性导轨140连接夹头102，并经由附接件附接到轴110，最佳地如图4所示。基部152包括连接至u形臂148的活塞150，最佳地如图2所示。端盖114将活塞150固定到基部152，如图1所示。

图5A示出了工件200、夹头102以及夹头齿轮126的分解图。工件200包括远端202和近端204。在本实施例中，远端202是具有三个斜面的套管针。其他实施例可以具有其他套管尖端样式，包括但不限于菱形尖端、环钻、后斜角、Menghini、剃刀边缘等。本发明的固持装置100可以与包括电化学磨削系统的任何磨削系统一起使用。夹头开口154的直径可以增加或减小，以接收并固定工件的近端204。特别地，衬套146与夹头102之间沿着轴线A1的相对平移使得夹头102的锥形端162逐渐被夹持在衬套146内，从而减小了开口154的尺寸以夹持工件200。工件200还可以通过夹头102的后开口(未示出)装载。

图5B和5C示出了用于打开和关闭夹头102的致动机构的立体图。每个活塞150都连接至端口134。端口134可以是液压或气动端口，以分别通过液压或气动的方式实现活塞150的线性平移L3，最佳地如图5C所示。活塞150的远离端盖114的延伸部推动u形臂148，使u型臂绕中枢164枢转，这继而使得夹头齿轮126将夹头102拉回衬套146中，从而关闭开口154。当活塞150朝向端盖114移动时，夹头齿轮126将夹头102从衬套146推出，以打开夹头。在另一实施例中，连接到活塞的刚性链接可用于将夹头直接移入或移出衬套。因此，活塞的线性平移L3使u形臂148实现夹头102和衬套146之间的相对运动，以固定和释放工件200。线性平移L3可以由诸如机器人的操纵器执行，以允许工件200在夹头102内的装载/卸载和调整是全自动的。

虽然这里总体上结合磨削操作描述了固持装置100，但是固持装置100可以用于任何其他机加工操作中，以接收、固定、操纵和释放工件。尽管这里总体上将固持装置100描述为与机器人一起使用，但是在其他实施例中可以使用从手动到全自动装置的任何其他操纵装置。尽管总体上将轴110的旋转描述为由诸如机器人的操纵器执行，但是在另一实施例中，马达156可以独立地使轴110旋转，而不需要操纵器。在其他实施例中，马达156可以与诸如机器人的操纵器结合工作，以实现轴的旋转。

参照图6，示出了根据本发明的另一实施例的机加工系统的立体图。尽管在该实施例中示出了磨削系统300作为示例，但是在其他实施例中可以使用诸如切割系统、焊接系统、钻孔系统等其他机加工系统。磨削系统300包括联接至机器人400的固持装置100。磨削系统包括用于磨削工件的磨削轮302以及为磨削操作供应冷却剂的冷却剂容器304。如图6所示，还提供了具有机床308的机座306。控制面板310提供用于操作员控制的输入和用于监视磨削过程的显示器。操作员可以通过控制面板310监视和控制磨削操作。

图7示出了磨削系统300的磨削轮302的细节。磨削轮302包括磨削面320。在磨削操作期间，磨削轮护罩312保护操作者和周围环境。马达314和各种其他配件位于磨削面320上方。磨削床318位于磨削面320下方。具有预装载的工件的第二固持装置100'位于架子316上，靠近磨削面320并且靠近机器人400。

现在参照图8至图10，示出了根据本发明另一实施例的使用磨削系统300执行磨削操作的方法的多个视图。工件200装载到固持装置100的夹头102中。联接至固持装置100的机器人400将固持装置400定位，使得工件200的远端202接触磨削面320，如图9所示。经由多个注射软管322将冷却剂施加到磨削面320上，以减少热损伤并去除工件上的碎屑。在工件200的远端202上磨削第一斜面之后，机器人400使固持装置100从磨削面320移开，并通过旋转固持装置100的轴110来旋转工件，如上文详细的描述。根据工件样式的类型(例如，套管针、菱形尖端，等等)，重复此过程，直到完成工件磨削并获得所需的形状为止。现在，机器人400可以与具有已完成工件的固持装置100分开，并且选择具有预装载工件的固持装置100'，并对新工件进行磨削操作。

现在参照图11，示出了可以与磨削系统300中的固持装置100一起使用的机器人400的示例。机器人400包括头部402，头部402被配置为容纳在固持装置100的凹处136中。紧固件138和销钉122用于将机器人400经由头部402固定到固持装置100。头部402可以包括致动器，该致动器被配置成绕轴110的轴线A2旋转。机器人400包括关节404、406、408。这些关节中的每一个被配置为绕它们各自的轴线旋转。关节404绕轴线A3旋转以产生旋转R3。类似地，关节406和408绕轴线A4和A5旋转以产生旋转R4和R5，最佳地如图11所示。另外，附接到磨削系统300的机器人400的基部410可绕轴线A6旋转以产生旋转R6。因此，除了轴110绕轴线A2旋转之外，机器人400还可以通过关节提供的多个自由度将头部402定位，以使固持装置100能够360度放置。应当注意，本发明可与具有2个、3个或4个自由度的机器人一起使用，以执行磨削操作。

图12示出了根据本发明另一实施例的使用固持装置100和机器人400的机加工系统500的示意图。尽管机加工系统500描述了全自动套管制造系统，但是本文公开的机加工系统可以用来对任何其他产品进行机械加工。套管制造系统500表示全自动或半自动化的套管制造系统，其中所有或大部分制造步骤由机器人400通过操纵装载在固持装置100上的工件来执行。套管制造系统500包括预磨削操作502、磨削操作504和磨削后操作506。可以在将固持装置100与机器人400联接的同时对固持装置100手动预加载工件200；或者，可以在将固持装置100与机器人400断开连接的同时对固持装置100手动预加载工件200，之后可以将固持装置100联接到机器人400。在另一种选择中，机器人400可以在固持装置100附接到机器人400的同时自动将工件200加载到固持装置100中。

通过将包含工件200的固持装置100联接到机器人400，机器人400可以使工件来到不同的预磨削操作502。机器人400也可以在任何预磨削操作502期间操纵工件，例如通过移动以改变固持装置100的位置和方向，以及/或者通过使工件经由轴110旋转来实现。预磨削操作的示例包括但不限于：通过电化学或磨料切割方法将工件切割成所需的长度，预磨削清洁、预磨削测试等。机器人400被配置为，通过打开夹头并将工件推向止挡器以达到期望的长度来调节工件的延伸经过夹头102的长度。

在完成预磨削操作502之后，机器人400对固持装置100进行定位和操作，使得工件200抵靠磨削面放置以赋予期望的套管远端形状，如上文更加全面的解释。

一旦套管被磨削成期望的形状，机器人400就将固持装置100移动经过一个或多个磨削后操作504。与预磨削操作一样，机器人400可在每个磨削后操作504期间操纵工件，例如通过移动以改变固持装置100的位置和方向，以及/或者通过使工件经由轴110旋转来实现。磨削后操作的示例包括但不限于：喷砂、检查(如果需要，还可以进行额外的磨削以修复缺陷)、电解抛光、包装等。

机加工系统500不仅允许操作员使用人机界面(“HMI”)(例如，图6所示的控制面板310)来控制系统的操作，而且HMI理想地还被配置为允许从HMI本身对机器人400进行编程和重新编程，而不是使用连接至机器人控制器的单独的“示教盒”或“示教器”。此外，由于本发明的固持装置设计允许对工件的完全可操作性，即，工件的完全旋转和放置，所以操作员可以方便地对机器人400进行编程(例如，经由HMI)以执行多种不同的机加工操作。因此，本发明的机加工系统提供了一种全自动的机器人加工过程，该过程可以很容易地被编程，以制造(例如，通过磨削和预处理/后处理)各种不同的部件，例如用于套管或套管针的不同的针样式。相比之下，传统的自动化机器维护过程利用机器人在设置为制造特定部件的机加工操作中主要执行一个或多个指定任务(例如，加载和卸载功能)，并且需要大量的精力来设计和实现制造不同部件所需的不同顺序的处理操作。

现在参照图13，示出了根据本发明另一实施例的固持装置600的前视立体图。固持装置600类似于固持装置100，因此在600系列的附图标记中，相似的元件用相似的附图标记表示。例如，固持装置600包括用于固定工件200的夹头602、用于在诸如磨削的机加工过程中最小化或消除工件200的弯曲的支撑结构616，以及用于对固持装置进行控制和/或供电的一个或多个连接器630。但是，最佳地如图14所示，固持装置600的轴610和马达656沿固持装置600在垂直于图1所示的方向定向。也就是说，期望轴610和马达656正交于在机器人头部402与工件200的端部之间限定的方向。如图14所示，这种定向减小了机器人头部402(图11中所示)与夹头602之间的距离，其中机器人头部402被配置为联接至固持装置600的凹处，夹头602对工件200进行保持。因此，在利用固持装置600进行机加工操作期间，机器人400上加载的力矩减小了。

固持装置600包括位于夹头602上方的各个冷却剂喷嘴613，如图13所示。直接位于工件上方的冷却剂喷嘴613提供了改善的冷却，并因此改善了机加工操作。例如，在磨削过程中产生的毛刺可以通过其各自的喷嘴613引导至每个工件的冷却剂供应来减少或洗去。提供了经过固持装置600的流体通道，以便于连接冷却剂源，从而将冷却剂供应至喷嘴613。由于流体通道位于固持装置600内，所以可以通过各种机加工操作来方便地维持和控制向工件200的冷却剂供应。

图15至图17示出了固持装置600的致动器机构。该致动器机构包括跨过固持装置600延伸的主螺旋齿轮609。每个夹头602具有联接至主螺旋齿轮609的夹头螺旋齿轮611，最佳地如图16、图17所示。主螺旋齿轮609绕旋转轴线A10的旋转将同时使所有夹头螺旋齿轮611绕轴线A11旋转，如图17所示。旋转轴线A10平行于或基本平行于轴610。因此，所有工件200可通过使主螺旋齿轮609旋转而同时旋转。位于主螺旋齿轮609的一端的从动齿轮615连接至驱动齿轮613，该驱动齿轮613是带、链、中间齿轮或类似类型的驱动连接件。齿轮609和齿轮615可以是精密的地面正齿轮(spur gear)，其提供工件的连续且不受约束的旋转，同时消除齿隙以提供精确的工件旋转，但是可以替代地使用其他类型的齿轮(例如，螺旋齿轮)。轴齿轮613由轴610的旋转来控制。因此，轴610的旋转控制每个工件200的同时旋转。皮带轮罩607容纳从动齿轮615和轴齿轮613，如图16所示。可以相信的是：利用类似于图16和17所示的螺旋齿轮布置而不是图3所示的齿条-小齿轮布置的好处是，螺旋齿轮布置在夹头602可沿任一方向旋转的范围上不受限制。有利地，螺旋齿轮布置，再加上对系统进行编程以制造各种不同部件的容易性(如上所述)，可以在可制造的部件类型方面提供更大的灵活性。例如，在任何方向上的无限旋转可使得更容易将工件200磨削出圆锥形的尖端。

现在参照图18，示出了根据本发明另一实施例的、具有工具更换器800的固持装置700。固持装置700类似于固持装置600，因此在700系列的附图标记中，相似的元件用相似的附图标记表示。例如，固持装置700包括用于固定工件200的夹头702、用于在诸如磨削的机加工过程中最小化或消除工件200的弯曲的支撑结构716，以及用于固持装置的控制和/或供电的一个或多个连接器730。联接至固持装置700的工具更换器800能够实现与机器人400快速且容易的连接。

工具更换器800包括固持装置附接端804和机器人附接件802，最佳地分别如图19和20所示。固持装置附接端804附接到固持装置600(图15)上的支架604。机器人附接件802提供了可以方便地附接到机器人的快速更换接口。各种电连接件(例如带有公针和母针808布置的模块806和810)联接到工具更换器800，以经由工具更换器800在固持装置700和机器人400之间提供电接口。工具更换器800上的多个通孔812允许固持装置700和外部源之间经由工具更换器800形成流体通路。例如，冷却剂储存器可以联接至工具更换器800，以在各种机加工操作期间经由固持装置700(例如，经由冷却剂喷嘴713)将冷却剂供应至工件200。机器人400可以被编程为，通过与联接到所选的固持装置的工具更换器对接来自动选择期望的固持装置。

尽管在本发明的各种实施例中通常将套管针描述为套管的示例，但是这些实施例可以用于任何套管类型，例如但不限于：后斜角尖针、偏磨针、菱形尖针、Menghini、探针点针、剃刀边缘针、定型器、三面刺血针等。

此外，尽管已经参照特定的特征描述了本文公开的发明，但是应当理解，这些特征仅是对本发明的原理和应用的说明。因此，应当理解，可以对示例性的实施方式进行多种修改，包括在此描述的各种特征的尺寸的改变，并且可以在不脱离本发明的实质和范围的情况下设计出其他布置方式。在这方面，本发明除了以下段落中阐述的那些具体特征之外，还包含许多附加特征。此外，前文的公开应通过说明而不是限制的方式进行，因为本发明在编有序号的段落的示例中进行定义，这些示例描述了在以下权利要求中阐述的、根据本发明的各种实施例的特征。

Claims (27)

1.一种用于保持多个工件的固持装置，所述固持装置包括：

框架；

多个保持器，具有限定可变直径的基本上为圆形的开口的每个保持器被配置为接收且固定一工件，每个保持器旋转联接至所述框架，所述可变直径被配置为被增加或被减小，从而接收和固定所述工件；

致动器，所述致动器操作性地联接至所述多个保持器，以驱动所述保持器相对于所述框架的旋转；以及

支架，所述支架用于将所述框架安装至一被配置为移动所述固持装置的操纵器，

其中所述保持器中的每一个联接至一相应的保持器齿轮，并且其中所述致动器包括轴，所述轴具有轴齿轮，其中轴齿轮操作性地联接至所述保持器齿轮，以驱动所述保持器相对于所述框架的旋转。

2.根据权利要求1所述的固持装置，其中所述保持器是被配置为能释放地固定所述工件的夹头。

3.根据权利要求1所述的固持装置，其中所述轴齿轮通过线性致动器操作性地联接至所述保持器齿轮。

4.根据权利要求3所述的固持装置，其中所述线性致动器包括由小齿轮驱动的齿条齿轮，所述小齿轮包括所述轴齿轮。

5.根据权利要求1所述的固持装置，其中所述致动器包括用于驱动所述轴的旋转的电动马达。

6.根据权利要求1所述的固持装置，其中所述轴齿轮通过第一螺旋齿轮操作性地联接至所述保持器齿轮。

7.根据权利要求6所述的固持装置，其中所述第一螺旋齿轮平行于所述轴。

8.根据权利要求7所述的固持装置，其中所述第一螺旋齿轮通过皮带轮驱动器操作性地联接至所述轴齿轮。

9.根据权利要求8所述的固持装置，其中所述皮带轮驱动器包括一连续循环件，该连续循环件将所述轴齿轮联接至所述第一螺旋齿轮。

10.根据权利要求1所述的固持装置，其中所述固持装置包括远离所述保持器而定位的支撑结构，以最小化或者消除在机加工过程中工件的弯曲。

11.根据权利要求1所述的固持装置，其中所述操纵器是机器人。

12.根据权利要求11所述的固持装置，其中所述机器人包括臂，所述臂具有包括旋转致动器的远端，并且其中所述固持装置被配置为联接至所述臂的所述远端，使得所述固持装置的致动器操作性地联接至所述机器人的所述旋转致动器。

13.一种用于保持多个工件的机器人终端执行器，所述终端执行器包括：

多个保持器，具有限定可变直径的基本上为圆形的开口的每个保持器被配置为接收且固定一工件，所述可变直径被配置为被增加或被减小，从而接收和固定所述工件，每个保持器联接至一相应的保持器齿轮；

轴，所述轴包括轴齿轮，所述轴附接至机器人，所述机器人被配置为使所述轴旋转并且使所述机器人终端执行器相对于磨削轮移动和定位；

联接至所述轴齿轮的第一联接齿轮；

联接至所述第一联接齿轮和所述保持器齿轮的第二联接齿轮；

其中，由所述机器人引起的所述轴的旋转致使多个工件中的每一个工件经由相应的保持器齿轮、所述第一联接齿轮和所述第二联接齿轮而绕每一个工件轴线同时旋转。

14.一种磨削系统，包括：

磨削面；

终端执行器，所述终端执行器包括具有多个保持器的框架，具有限定可变直径的基本上为圆形的开口的每个保持器被配置为接收且固定一工件，所述可变直径被配置为被增加或被减小，从而接收和固定所述工件，每个保持器旋转联接至所述框架，一致动器操作性地联接至所述多个保持器，以驱动所述保持器相对于所述框架的旋转；以及

联接至所述终端执行器的致动器的机器人，所述机器人被配置为使所述致动器旋转并且使所述终端执行器相对于所述磨削面移动和定位，使得在所述终端执行器的第一位置中，所述工件接触所述磨削面以对工件进行磨削，并且在所述终端执行器的第二位置中，所述工件不接触所述磨削面，

其中所述致动器的旋转致使多个工件中的每一个工件绕每一个工件轴线同时旋转，

其中所述保持器中的每一个联接至一相应的保持器齿轮，并且其中所述致动器包括轴，所述轴具有轴齿轮，其中轴齿轮操作性地联接至所述保持器齿轮，以驱动所述保持器相对于所述框架的旋转。

15.根据权利要求14所述的磨削系统，其中所述轴齿轮经由一联接器齿轮联接至所述保持器齿轮。

16.根据权利要求15所述的磨削系统，其中所述轴齿轮联接至第一联接器齿轮和第二联接器齿轮，所述第二联接器齿轮联接至所述保持器齿轮。

17.根据权利要求14所述的磨削系统，其中由所述机器人引起的所述致动器的旋转在所述第二位置执行。

18.根据权利要求14所述的磨削系统，其中所述保持器被配置为接收且固定套管针。

19.根据权利要求14所述的磨削系统，其中所述磨削系统是电化学磨削系统。

20.一种用于对工件进行磨削的方法，包括步骤：

(i)将工件装载到终端执行器的保持器的基本上为圆形的开口，所述终端执行器具有多个保持器，每个基本上为圆形的开口限定可变直径，所述可变直径被配置为被增加或被减小，从而接收和固定所述工件，所述保持器由保持器齿轮旋转联接至一框架，一致动器经由包括轴齿轮的轴操作性地联接至所述保持器，以驱动所述保持器相对于所述框架的旋转，

(ii)由所述致动器使所述工件移动和/或旋转，以在所述工件上执行一个或多个附加操作，以及

(iii)由所述致动器使所述工件移动和/或旋转，以抵靠一磨削面而对所述工件进行磨削。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述附加操作包括预磨削操作和磨削后操作中的任意一个。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述预磨削操作包括取回进料和切割进料中的任意一个。

23.根据权利要求21所述的方法，其中所述磨削后操作包括对工件进行去毛刺、喷砂、检查和电解抛光中的任意一个。

24.根据权利要求21所述的方法，其中所述工件是套管针。

25.根据权利要求21所述的方法，其中所述致动器是机器人。

26.根据权利要求25所述的方法，包括将所述机器人附接至所述终端执行器的步骤。

27.根据权利要求21所述的方法，其中执行步骤(i)至(iii)的指令经由人机界面传达。