CN113260586B - 用于将工件保持在工作取向的流体操作的夹持设备和方法 - Google Patents

Abstract

提供了用于将具有弯曲侧壁的工件保持在工作取向的流体操作的夹持设备，以及用于夹持和保持工件的相关方法。三个流体操作的致动器围绕工件的周界等距间隔并且接收来自单个加压流体源的流体，每个流体操作的致动器包括致动器杆和布置在缸体内的可移动活塞。流体(例如，液压或气动)线路造成致动器根据力平衡原理在夹持设备的关闭行程期间延伸。每个致动器包括末端执行器，其与致动器杆枢转连接并且被构造成在仅两点处接触工件的表面。被构造用于接触工件的端面的托架与旋转接头连接。

Description

用于将工件保持在工作取向的流体操作的夹持设备和方法

本申请根据35U.S.C.§119，要求2019年1月4日提交的第62/788,437号美国临时申请的优先权权益，其内容通过引用全文纳入本文。

背景技术

本公开一般涉及用于夹持和保持工件的方法和设备，更具体地涉及用于在工作取向上夹持和保持工件的方法和设备，例如，在制造或加工操作期间，可以用于对具有弯曲侧壁的工件进行一种或多种操作。

由液体燃料(例如，柴油或汽油)燃烧产生的废气可通过催化转换器基材和/或微粒过滤器，例如壁流式微粒过滤器得到有效处理。微粒过滤器和催化剂材料的基材可有利地由陶瓷材料制造，陶瓷材料可以是多孔且轻量的，并且可以蜂窝结构来提供，蜂窝结构可以包括多个塞物，其密封多个通道，例如微粒过程器中的多个通道。

图1示出了两种不同尺寸的代表性蜂窝体10、20，每一种具有圆柱形状。每个蜂窝体10、20具有两个端面12、14、22、24，它们相对于在它们之间延伸的圆柱形壁16、26垂直布置。每个端面暴露出延伸通过蜂窝体10、20的内部的多个流动通道18、28，其中，选择性的流动通道18、28经受堵塞。

需要可适应各种形状的工件，尤其是具有薄壁和/或多孔壁结构的工件的夹持设备和方法。

发明内容

本文公开了用于将工件(例如，诸如蜂窝体之类的工件)保持在工作取向的流体操作的夹持设备，以及使用所述设备来夹持和保持工件的相关方法。流体操作的第一、第二和第三致动器各自包括致动器杆，其与布置在缸体内的可移动活塞连接，所述流体操作的第一、第二和第三致动器围绕工件的周界等距间隔，并且被构造成连接到单个加压流体源。提供流体线路(例如，气动或液压线路)，以造成致动器根据力平衡原理延伸(即，在夹持设备的关闭行程中)。由于致动器连接到相同的加压流体源，因此仅经历最小延伸阻力的致动器才移动。在一个致动器端部(例如，末端执行器(effector))与工件接触后，阻止进一步移动的阻力将增加，然后，另一个致动器将移动直到其端部接触工件，并且该过程将继续直到全部的致动器接触了工件，并且全部的三个致动器中的压力均相等。该过程在夹持设备被致动后维持了工件的初始位置。另外，每个致动器端部包括末端执行器，其与致动器杆枢转连接(任选地，使用三自由度旋转接头)，并且被构造成在仅两点处接触工件的表面。这些特征避免了过度约束工件，由此允许在进行夹持时维持工件的取向(例如，工件的轴线相对对准，例如，圆柱形蜂窝体的旋转轴线相对对准)。在某些实施方式中，通过提供被构造成接触工件端面的托架，可以进一步避免过度约束工件，其中，所述托架与三自由度旋转托架接头连接。

在一个方面中，本公开涉及用于将工件保持在工作取向的夹持设备。所述夹持设备包括流体操作的第一、第二和第三致动器，它们围绕工件的周界等距间隔，其中，每个致动器包括与可移动活塞连接的致动器杆，所述可移动活塞被布置成在具有延伸室和回缩室的缸体内移动，并且被构造成与单个加压流体源连接。所述夹持设备还包括流体线路，其被构造成：(i)在夹持设备的闭合行程期间，向每个致动器的延伸室供应加压流体，(ii)抑制加压流体从每个致动器的延伸室向着加压流体源回流，(iii)当工件被夹持设备保持着时，维持每个致动器的延伸室内具有相同的流体压力，(iv)在夹持设备的打开行程期间，从每个致动器的延伸室释放加压流体，以及(v)在夹持设备的打开行程期间，向每个致动器的回缩室供应加压流体。另外，夹持设备包括第一、第二和第三末端执行器，其分别与第一、第二和第三致动器的致动器杆枢转连接，其中，每个末端执行器被构造成在仅两点处接触工件的表面。

在某些实施方式中，工件包括至少一个弯曲侧壁和第一端面，并且其中，夹持设备还包括托架，所述托架被构造成接触第一端面，所述托架与三自由度旋转托架接头连接。在某些实施方式中，三自由度旋转托架接头可以包括球形接头。

在某些实施方式中，每个末端执行器包括分叉端部，其限定了第一弯曲表面，所述第一弯曲表面被构造用于在所述仅两点的第一点处接触工件的表面，并且分叉端部限定了第二弯曲表面，所述第二弯曲表面被构造成在所述仅两点的第二点处接触工件的表面。在某些实施方式中，第一弯曲表面的曲率轴与第二弯曲表面的曲率轴间隔120度布置。在某些实施方式中，每个末端执行器包括三自由度旋转接头。

在某些实施方式中，流体线路包括：第一止回阀，其被构造成抑制加压流体从第一致动器的延伸室向着加压流体源回流；第二止回阀，其被构造成抑制加压流体从第二致动器的延伸室向着加压流体源回流；以及第三止回阀，其被构造成抑制加压流体从第三致动器的延伸室向着加压流体源回流。

在某些实施方式中，流体线路包括：第一旁通阀，其被布置成在夹持设备的打开行程期间，允许加压流体绕过第一止回阀并且允许从第一致动器的回缩室流向加压流体返回路线(return)或流向流体排出口；第二旁通阀，其被布置成在夹持设备的打开行程期间，允许加压流体绕过第二止回阀并且允许从第二致动器的回缩室流向加压流体返回路线或流向流体排出口；第三旁通阀，其被布置成在夹持设备的打开行程期间，允许加压流体绕过第三止回阀并且允许从第三致动器的回缩室流向加压流体返回路线或流向流体排出口。在某些实施方式中，第一旁通阀包括三端口、双位、三通阀，其被布置成将第一致动器的延伸室选择性地连接到(i)第一止回阀或(ii)加压流体返回路线或流体排出口；第二旁通阀包括三端口、双位、三通阀，其被布置成将第二致动器的延伸室选择性地连接到(i)第二止回阀或(ii)加压流体返回路线或流体排出口；和第三旁通阀包括三端口、双位、三通阀，其被布置成将第三致动器的延伸室选择性地连接到(i)第三止回阀或(ii)加压流体返回路线或流体排出口。

在某些实施方式中，夹持设备还包括结构安装环，其中，流体操作的第一、第二和第三致动器被安装到结构安装环，并且托架的至少一部分在结构安装环的开口内或附近居中布置。在某些实施方式中，每个致动器的致动器杆被构造成在基本上水平的平面中行进。

在某些实施方式中，所述夹持设备还包括：可调整的压力调节器，其被构造用于维持加压流体源供应给流体线路的选定压力，由此，加压流体源所供应的选定压力的调整被配置用于调整第一、第二和第三末端执行器施加在工件上的夹持力。

在某些实施方式中，流体线路包括液压线路，并且加压流体包括液体。在某些实施方式中，流体线路包括气动线路，并且加压流体包括气体(例如，压缩空气)。在某些实施方式中，工件包括基本上圆柱的形状。

在某些实施方式中，流体线路包括五端口、双位、四通阀，其被布置在加压流体源与第一、第二和第三致动器之间。

在另一个方面中，本公开涉及一种使用夹持设备将工件夹持和保持在工件取向的方法，所述夹持设备包括流体操作的第一、第二和第三致动器，它们围绕工件的周界等距间隔，并且包括分别与第一、第二和第三致动器的致动器杆连接的第一、第二和第三末端执行器，其中，每个致动器包括(i)缸体，其具有延伸室和回缩室；和(ii)与可移动活塞连接的致动器杆，所述可移动活塞被布置成在缸体内移动。所述方法包括：在夹持设备的闭合行程期间，从单个加压流体源向第一、第二和第三致动器中的每一者的延伸室供应加压流体，同时抑制加压流体从每个延伸室向着加压流体源回流，以造成(i)第一末端执行器仅在第一对点(the first pair of points)处接触工件的表面，(ii)第二末端执行器仅在第二对点(the second pair of points)处接触工件的表面，以及(iii)第三末端执行器仅在第三对点(the third pair of points)处接触工件的表面。所述方法还包括：在夹持设备保持工件时，维持每个致动器的延伸室内的加压流体的相同压力。所述方法还包括：在夹持设备的打开行程期间，从每个致动器的延伸室释放加压流体。所述方法还包括：在夹持设备的打开行程期间，向每个致动器的回缩室供应加压流体。

在某些实施方式中，所述方法还包括：利用托架限制工件的垂直移动，所述托架被构造成接触工件的端面，其中，所述托架包括三自由度旋转托架接头。

在某些实施方式中，所述方法还包括：在所述从单个加压流体源向第一、第二和第三致动器中的每一者的延伸室供应加压流体之前，降低至少一部分的夹持设备，以在夹持设备的枢转安装托架与工件的上表面之间建立接触。

在某些实施方式中，所述方法还包括：调整可调整的压力调节器的输出压力，所述可调整的压力调节器被构造用于维持加压流体源供应给流体线路的压力，由此，加压流体源所供应的选定压力的调整用于调整第一、第二和第三末端执行器施加在工件上的夹持力。

在某些实施方式中，工件包括基本上圆柱的形状。

在另一个方面中，前述任何两个或多个方面或实施方式或本文公开的其他特征可以组合以具有另外的优点。

在下文的具体实施方式中将阐述另外的特征和优点，这些特征和优点对于本领域技术人员应是显而易见的。应理解，上文的一般性描述和下文的具体实施方式以及附图仅仅是示例性的，并且旨在提供理解权利要求书的性质和特点的总体评述或框架。

附图说明

所附附图提供了进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各种实施方式的原理和操作。与所示或所述的任何一个实施方式相关的特征和属性可以应用于所示、所述或基于本公开所理解的其他实施方式。

图1是两种不同尺寸的蜂窝体的透视图，每一种包括圆柱形蜂窝结构，该结构具有在其端面之间延伸的平行流动通道。

图2A是根据本公开的一个实施方式所述的夹持设备的一部分的平面底视图，所述夹持设备包括流体操作的第一、第二和第三致动器，每个致动器具有末端执行器并且被构造用于在其间接收圆柱形工件，并且具有布置在致动器上方的可枢转托架和支承致动器的结构安装环。

图2B是沿着图2A所示的截面线2B-2B截取的图2A的部分夹持设备的截面侧视图。

图3是被布置成在两个接触点处与圆柱形工件接触的图2A和2B所示的致动器的末端执行器的透视图。

图4A是图2A、2B和3所示的致动器的末端执行器的平面顶视图，其中，沿着可见表面提供轮廓线。

图4B是沿着图4A所示的截面线4B-4B截取的图4A的末端执行器的一部分截面图。

图5A是根据本公开的一个实施方式，示出了压力源、阀以及流体操作的第一至第三致动器之间的互连的流体线路的图，该流体线路被构造成与作为夹持设备的一部分的致动器和末端执行器(例如图2A-2B所示)配合，用于将工件保持在工作取向。

图5B例示了在夹持设备的闭合行程期间的图5A的图，其中，加压流体从加压流体源供应给每个致动器的延伸室，并且抑制加压流体从致动器的延伸室回流向加压流体源。

图5C例示了在夹持设备的打开行程期间的图5A的图，其中，加压流体从每个致动器的延伸室释放，并且将加压流体供应给每个致动器的回缩室。

图6是如图2A和2B所示的夹持设备的至少一部分的透视图，其示出了流体操作的第一、第二和第三致动器，其相关末端执行器被构造成在它们之间接收圆柱形工件，该图示出了被布置在致动器上方的可枢转托架，并且示出了支承致动器的结构安装环。

图7是被布置在图6的夹持设备部分内的圆柱形工件的透视图。

具体实施方式

下文阐述的实施方式代表了使本领域技术人员能够实施所述实施方式的必要信息，并且例示了实施所述实施方式的最佳模式。依据附图阅读以下描述后，本领域技术人员将会理解本公开的构思并将认识本文未具体提出的这些构思的应用。应理解，这些构思和应用落在本公开的范围和所附权利要求书内。

应理解，尽管在本文中可以用术语第一、第二等来描述各种要素，但是这些要素不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分各要素。例如，第一要素可以称为第二要素，并且类似地，第二要素可以称为第一要素，而不会偏离本公开的范围。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何一项及所有组合。

相对术语，例如“下方”或“上方”或“上”或“下”或“水平”或“垂直”在本文中可以用于描述一个要素或区域与另一个要素或区域的关系，如附图所例示。应理解，这些术语和上文所述的术语除了附图所述的取向外，还旨在包含装置的不同取向。

本文所用的术语仅仅用来描述具体的实施方式，而不旨在限制本公开。如本文所用，单数形式的“一个”，“一种”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确说明。还应当理解，本书所用的术语“包括”、“包含”、“含有”和/或“含”特指存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加有一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。

除非另外定义，本文中所使用的所有术语(包括技术和科学术语)的含意与本发明所属领域普通技术人员通常所理解的相同。还应理解，本文所用的术语应被解释为具有与其在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应当以理想化或过度正式的意义解释，除非本文明确定义。

本文公开了用于将工件(例如，诸如蜂窝体之类的工件)保持在工作取向的流体操作的夹持设备，以及使用所述设备来夹持和保持工件的相关方法。流体操作的第一、第二和第三致动器各自包括致动器杆，其与布置在缸体内的可移动活塞连接，所述流体操作的第一、第二和第三致动器围绕工件的周界等距间隔，并且被构造成连接到单个加压流体源。提供流体线路(例如，气动或液压线路)，以造成致动器根据力平衡原理延伸(即，在夹持设备的关闭行程中)。流体线路还用于造成致动器回缩(即，在夹持设备的打开行程期间)。每个致动器可以包括延伸室和回缩室，因此，其体现为双作用缸体。每个致动器的端部包括末端执行器，其具有三自由度旋转接头，并且被构造成在仅两点处接触工件的表面(由此用作运动接触)这避免了过度约束工件，由此允许在进行夹持时维持工件的取向(例如，工件轴线相对对准)。在某些实施方式中，通过提供被构造成接触工件端面的托架，可以进一步避免过度约束工件，其中，所述托架与三自由度(3DOF)旋转托架接头连接。所述夹持设备易于容纳各种尺寸(例如，直径)的工件而没有特殊要求。

图2A和2B例示了根据一个实施方式所述的夹持设备30的一部分，其中，图2A提供了平面底视图，并且图2B提供了沿着图2A所示的截面线2B-2B截取的截面侧视图。夹持设备30包括流体操作的第一、第二和第三致动器32A-32C，其彼此隔开120度布置，并且使用布置在中间的安装支架54A-54C由结构安装环50支承(例如，从结构安装环50悬挂)。如图所示，致动器32A-32C被布置在基本上水平的平面中。参考图2A，每个致动器32A-32C包括缸体38A-38C，并且径向向内指向由结构安装环50限定的圆形开口52的中心。每个致动器32A-32C还包括末端执行器44A-44C，其具有接头48A-48C和分叉端部46A-46C。在某些实施方式中，接头48A-48C可以体现为能够相对于单个平面枢转运动的枢转接头。在某些实施方式中，接头48A-48C可以体现为能够相对于多个平面做枢转运动的3DOF接头(例如，球形接头)。托架60具有工件接收表面62，所述托架60在结构安装环50的开口52内居中布置。如图2B所示，托架60具有相关的三自由度(3DOF)旋转托架接头64，以允许相对于上支承元件(未示出)在多个平面中做枢转运动。如图所示，3DOF旋转托架接头64可以包括球形接头，或者可以包括多个枢转接头，每个枢转接头允许在不同的平面中做枢转运动。

继续参考图2B，在该图中示出了第一致动器32A的内部，第一致动器32A包括活塞34A和连接到活塞34A的致动器杆36A，其中活塞34A被构造成在缸体38A内移动。缸体38A包括延伸室40A和回缩室42A，由此，其体现为双作用缸体。延伸室40A的加压造成致动器杆36A相对于缸体38A向外延伸，回缩室42A的加压造成致动器杆36A回缩到缸体38A中。在图2A和2B中，每个致动器32A-32C显示为在回缩位置。继续参考图2B，通过流体线路(例如，下文结合图4A-4C所述)，利用加压流体(例如，液体或气体)，可以对延伸室40A和回缩室42A选择性加压。应理解，第二致动器32B和第三致动器32C可以与第一致动器32A相同，由此包括与结合第一致动器32A所示和所述的元件相对应的元件。

图3是被布置成在两个单接触点68A-1、68A-2处与圆柱形工件20(其可以体现为蜂窝体)接触的图2A和2B所示的末端执行器44A的透视图。末端执行器44A包括分叉端部46A，其限定了第一弯曲接触表面66A-1和第二弯曲接触表面66A-2，每个弯曲接触表面具有凸曲率并且被构造成在单个接触点68A-1、68A-2处接触圆柱形工件20的圆柱形壁26(其在圆柱形工件的端面22、24之间延伸)，因此末端执行器44A整体被构造成仅在两个接触点68A-1、68A-2处接触圆柱形工件20。末端执行器44A还包括轴向主体部分70A，其限定了中心开口72A，致动器杆或杆延伸结构(未示出)可以通过该中心开口72A插入。轴向主体部分70A还包括垂直孔74A，其可以接收将末端执行器44A与枢转接头48A连接的销或其他结构(未示出)。在某些实施方式中，末端执行器44A可以被构造成相对于相关的致动器杆(未示出)在单个(例如，水平)平面中枢转。在某些实施方式中，末端致动器44A可以被构造成相对于相关的致动器杆沿着多个平面枢转，例如，通过提供单个3DOF旋转接头(例如，球形接头)或者多个在其间依次布置的二自由度(2DOF)接头。通过使圆柱形工件仅在两个点处与三个末端执行器中的每一者(例如，末端执行器44A)接触，并且提供与相关的致动器杆枢转连接的末端执行器，工件不会受到过度约束，由此允许在进行夹持时维持工件的取向。

图4A是图2A、2B和3所示的末端执行器44A的平面顶视图，其中，沿着可见表面提供轮廓线。末端执行器44A包括分叉端部46A，其限定了第一弯曲接触表面66A-1和第二弯曲接触表面66A-2，每个弯曲接触表面具有凸曲率。如图所示，第一弯曲接触表面66A-1和第二弯曲接触表面66A-2彼此以120度隔开布置。末端执行器44A包括轴向主体部分70A，其包括垂直孔74A，所述垂直孔74A被布置成接收用于将末端执行器44A与枢转接头(未示出)连接的销或其他结构(未示出)，所述枢转接头允许在末端执行器44A和致动器杆(未示出)之间沿着一个或多个平面做枢转运动(例如，2DOF或3DOF接头)。图4B是沿着图4A所示的截面线4B-4B截取的末端执行器44A的分叉端部46A的区段的截面图，其示出了弯曲接触表面66A-1的曲率。如图所示，弯曲接触表面66A-1的曲率半径R可以超过分叉端部46A的主体厚度。在某些实施方式中，末端执行器可以由聚合材料(例如，聚乙烯、聚氨酯、ABS、聚酰亚胺、硅酮等)制造，所述聚合材料具有在一定范围内的摩擦系数、表面光洁度和硬度性质，所述范围足以有利于夹持工件(例如，陶瓷蜂窝体，完全固化前或完全固化后)而不会对工件的侧表面带来损伤。

图5A是根据本公开的一个实施方式，示出了加压流体源82，阀84、86A-88C、88A-88C，流体管线90和流体操作的第一至第三致动器32A-32C之间的互连的流体线路80的图，该流体线路80被构造成与作为夹持设备的一部分的部件(例如图2A-2B所示)配合，用于将工件保持在工作取向。每个致动器32A-32C包括活塞34A-34C，并且具有与活塞34A-34C连接的致动器杆36A-36C，其中，活塞34A被构造成在缸体38A-38C内移动。每个缸体38A-38C体现为双作用缸体，其包括延伸室40A-40C和回缩室42A-42C，以允许活塞34A-34C进行流体受控移动而用于活塞34A-34C的延伸(即，在夹持设备的闭合行程期间)和回缩(即，在夹持设备的打开行程期间)。压力进入阀84与加压流体源82连接，并且可以与排出口或排放口(未示出)连接。在某些实施方式中，压力进入阀84可以包括五端口、双位、四通阀，但是在某些实施方式中可以使用其他类型和/或组合的阀。在压力进入阀84的下游，并行提供第一至第三致动器特定阀86A-86C，以选择性地(i)允许加压气体进入每个缸体38A-38C的延伸室40A-40C中，和(ii)允许加压气体进入到每个缸体38A-38C的回缩室42A-42C中。在某些实施方式中，每个致动器特定阀86A-86C包括三端口、双位、三通流体引导阀(fluid-pilotedvalve)，但是在另外的实施方式中可以使用其他类型和/或组合的阀。每个缸体38A-38C的延伸室40A-40C具有相关的止回阀88A-88C，以抑制加压流体从一个缸体38A-38C流到另一个缸体38A-38C。止回阀88A-88C能够使压力在夹持设备的闭合行程期间平衡，这进而允许每个致动器32A-32C的末端执行器(未示出)与工件的表面接触，并且在每个缸体38A-38C的延伸室40A-40C中获得相同的压力水平。通过不允许回流，止回阀88A-88C确保维持延伸室压力，由此保持工件被保持就位。由于止回阀88A-88C不允许加压流体回流，因此提供了流体逸出路径的替代路径，以允许致动器32A-32C移动到回缩位置。这是通过致动器特定阀86A-86C提供的，因为当回缩室42A-42C加压时，致动器特定阀86A-86C被触发，从而允许加压流体从回缩室42A-42C排出。

图5B和5C分别例示了根据一个实施方式，在夹持设备的闭合行程期间和打开行程期间，图5A的流体线路80。这些附图将在下文描述，在讨论当夹持设备与堵塞设备一起使用时可以采用的准备步骤之后，所述堵塞设备例如用于堵塞蜂窝体的选定流动通道的垂直塞料杵(pattie plunger)。例如，在蜂窝体的制造期间，通过活塞致动并且用于堵塞选定流动通道的垂直塞料杵，可以进一步加工包括蜂窝结构并且所述蜂窝结构具有内部流动通道的挤出的圆柱形陶瓷体。在这样的过程中，蜂窝体相对于垂直塞料杵的活塞表面的面对准有助于允许插入到蜂窝体的内部流动通道中的塞物具有更均匀的深度。在堵塞材料或塞物被插入到蜂窝体的端面后，可以就地干燥这些塞物，任选地，通过加热到高温来帮助干燥。蜂窝体相对于垂直塞料杵的活塞表面实现充分的面对准可能很麻烦，因为蜂窝体必须通过圆柱形侧壁来夹持(例如，蜂窝体的至少一个端面必须暴露并且不可用于夹持)，并且有利的是，将蜂窝体维持在工作取向而不被夹持过程改变。该夹持任务可能因为需要应对不同尺寸(例如直径)和/或形状的蜂窝体而更加复杂。

在某些实施方式中，蜂窝体可以位于压力活塞的顶部上并且在其上居中。接着，可以降低本文所述的至少一部分夹持设备直到夹持设备的可旋转(例如，可3DOF旋转)的托架接触蜂窝体的顶表面并且在其间施加足够的接触力以承受任何反冲并防止蜂窝体滑移。随后，可以运行例如图5A所述的流体线路，以造成蜂窝体被就地夹持，其中，致动器延伸以造成末端执行器接触蜂窝体的弯曲侧壁。

图5B例示了在夹持设备的闭合行程期间，图5A的流体线路80。如图所示，加压流体通过压力进入阀84和止回阀88A-88C而从加压流体源82流到致动器特定阀86A-86C，致动器特定阀86A-86C被构造用于允许加压流体进入到每个缸体38A-38C的延伸室40A-40C。延伸室40A-40C中加压流体的存在造成活塞34A-34C和相关的致动器杆36A-36C根据夹持设备的闭合行程，在从延伸室40A-40C向回缩室42A-42C的方向(如图5B的空心箭头所示)上移动到延伸位置中，在夹持设备的闭合行程中，与致动器杆36A-36C相关的末端执行器(未示出)向着工件的外表面平移。由于致动器32A-32C并连到相同的加压流体源82，因此仅经历最小延伸阻力的致动器32A-32C将移动，并且通过止回阀88A-88C防止加压流体的回流。在一个致动器端部(例如，与致动器杆36A-36C连接的末端执行器)与工件接触后，阻止该致动器进一步移动的阻力将增加，然后，另一个致动器将移动直到其端部接触工件，并且该过程将继续直到全部的三个致动器32A-32C的末端执行器接触了工件，并且全部的三个致动器32A-32C的延伸室40A-40C中的压力均相等。在该状态时，三个致动器32A-32C向工件的弯曲外表面施加相等的力，并且只要在延伸室40A-40C中维持流体压力，该力就存在。值得注意的是，由致动器32A-32C施加的力与供应给延伸室40A-40C的流体压力成正比，因此，通过简单改变加压流体源82所提供的流体的压力，可以调整所施加的力。在某些实施方式中，加压流体源82可以包括可调整的压力调节器(未示出)，以促进调整致动器32A-32C施加在被包含流体线路80的夹持设备夹持的工件上的力。

图5C例示了在夹持设备的打开行程期间，图5A的流体线路80。压力进入阀84移动到某位置，该位置使得将压力流体供应给每个缸体38A-38C的回缩室42A-42C。同时，将加压流体供应给致动器特定阀86A-86C以通过引导来改变阀位置，由此允许延伸室40A-40C中容纳的加压流体通过致动器特定阀86A-86C排出。通过同时对回缩室42A-42C进行加压以及对延伸室40A-40C进行减压，造成每个活塞34A-34C在从回缩室42A-42C向着延伸室40A-40C的方向上移动，如图5C所示的空心箭头所示。

图6是如图2A和2B所示的夹持设备的至少一部分的透视图，其示出了与末端执行器44A-44C相关的流体操作的第一、第二和第三致动器32A-32C，所述末端执行器44A-44C被构造成在它们之间接收圆柱形工件，该图示出了被布置在致动器32A-32C上方的可旋转托架60，并且示出了支承致动器32A-32C的结构安装环50。结构安装环50限定了开口54，并且至少一部分的托架60(具有工件接收表面62)在开口54内或附近居中布置。致动器32A-32C被布置成围绕工件的周界等距布置(彼此隔开120度)并且利用安装支架54A-54C而由结构安装环50支承(例如，从结构安装环50悬挂)。每个致动器32A-32C包括缸体38A-38C，其接收用于将加压流体供应到缸体38A-38C的延伸室和回缩室的流体管线90。每个致动器32A-32C通过接头48A-48C与相关的末端执行器44A-44C连接，在某些实施方式中，所述接头48A-48C可以包括球形接头。用于结构安装环50的支承结构可以包括螺纹立管94，可使其旋转以改变结构安装环50的垂直位置(例如，其中，在致动器32A-32C的末端执行器44A-44C之间夹持有工件)，例如，在利用垂直塞料杵(未示出)的GPF堵塞过程期间可以有用。

图7是被布置在图6的夹持设备部分内的圆柱形工件(即，蜂窝体)20的透视图。蜂窝体20包括在相对的端面22、24之间延伸的圆柱形壁。如图所示，蜂窝体20具有固定于端面22、24的可移除罩96-1、96-2。在某些实施方式中，罩96-1、96-2可具有限定在其中的多个孔，并且可以用作部分的堵塞步骤，通过堵塞步骤，使用垂直塞料杵(未示出)，堵塞材料经由孔被供应到蜂窝体20的选定流动通道中，并且被压到规定深度的位置。如图所示，蜂窝体20的上端面24靠向托架60的工件接收表面62布置，所述托架60位于结构安装环50的开口52内。蜂窝体20被定位成通过末端执行器44A-44C侧向夹持，所述末端执行器44A-44C通过接头44A-44C连接到致动器32A-32C的致动器杆36A-36C，所述致动器32A-32C利用支架54而由结构安装环50支承。提供流体管线90以向致动器32A-32C供应加压流体，并且提供螺纹立管94以能够调整结构安装环的垂直位置。图7所示的设备的操作根据本文前文列出的步骤来进行。

虽然本文公开的具体实施方式对用于具有相对的圆形端面并且该相对的圆形端面界定了圆柱形侧壁的工件特别有益，但是应理解，本文公开的夹持设备可以用于其他形状的工件，例如：具有一个或多个弯曲侧壁的工件；具有至少一个半圆形或非平面端面并且这些端面界定了圆柱形侧壁的工件；具有一个或多个椭圆形端面并且所述端面界定了圆柱形侧壁的工件；具有基本上多边形端面(例如，具有六个、七个、八个、九个、十个、十一个、十二个或更多个边，任选具有圆化角)以及形状相同或相似的侧壁的工件等。另外，虽然本文公开的具体实施方式涉及包含流体操作的第一、第二和第三致动器及相关末端执行器的夹持设备的使用，但应理解，在某些实施方式中可以提供另外的致动器(例如，四个、五个、六个等)和相关的末端执行器。对此，在某些实施方式中，可以提供至少三个致动器和相关的末端执行器。

通过本文公开的一个或多个实施方式可以实现的技术益处包括：自动化夹持具有弯曲(例如，圆柱形)侧壁的工件的能力增强，尤其是在将工件维持在工件取向时；自动化夹持不同尺寸(例如直径)的工件而不进行调整的能力增强；提高了对向具有弯曲侧壁的工件的侧壁施加夹持力进行调整的容易性；增加了进行GPF堵塞实验的速度和容易性；增加了GPF生产的吞吐量；以及降低了GPF实验和生产的劳力力要求。

本领域技术人员应理解，可以在不偏离本发明的范围或精神的情况下进行其他修改和变动。因为本领域技术人员可以想到融合了本发明精神和实质的所公开的实施方式的各种改良组合、子项组合和变化，因此，应认为本发明包括所附权利要求书范围内的全部内容及其等同内容。

Claims (20)

1.用于将工件保持在工作取向的夹持设备，所述夹持设备包括：

流体操作的第一、第二和第三致动器，它们围绕工件的周界等距间隔，其中，每个致动器包括与可移动活塞连接的致动器杆，所述可移动活塞被布置成在具有延伸室和回缩室的缸体内移动，并且被构造成与单个加压流体源连接；

流体线路，所述流体线路被构造成：(i)在夹持设备的闭合行程期间，向每个致动器的延伸室供应加压流体，(ii)抑制加压流体从每个致动器的延伸室向着加压流体源回流，(iii)当工件被夹持设备保持着时，维持每个致动器的延伸室内的相同流体压力，(iv)在夹持设备的打开行程期间，从每个致动器的延伸室释放加压流体，以及(v)在夹持设备的打开行程期间，向每个致动器的回缩室供应加压流体；

第一、第二和第三末端执行器，其分别与第一、第二和第三致动器的致动器杆枢转连接，其中，每个末端执行器被构造成在仅两点处接触工件的表面；

结构安装环，其中，流体操作的第一、第二和第三致动器被安装到结构安装环；以及

可枢转托架，其居中布置在结构安装环的开口中或者靠近结构安装环的开口，该可枢转托架构造成接触工件的端面。

2.如权利要求1所述的夹持设备，其中，所述可枢转托架与三自由度旋转托架接头连接。

3.如权利要求1所述的夹持设备，其中，三自由度旋转托架接头包括球形接头。

4.如权利要求1所述的夹持设备，其中，每个末端执行器包括分叉端部，其限定了第一弯曲表面，所述第一弯曲表面被构造用于在所述仅两点的第一点处接触工件的表面，并且分叉端部限定了第二弯曲表面，所述第二弯曲表面被构造成在所述仅两点的第二点处接触工件的表面。

5.如权利要求4所述的夹持设备，其中，第一弯曲表面的曲率轴与第二弯曲表面的曲率轴间隔120度布置。

6.如权利要求1所述的夹持设备，其中，每个末端执行器包括三自由度旋转接头。

7.如权利要求1所述的夹持设备，其中，流体线路包括：

第一止回阀，其被构造成抑制加压流体从第一致动器的延伸室向着加压流体源回流；

第二止回阀，其被构造成抑制加压流体从第二致动器的延伸室向着加压流体源回流；以及

第三止回阀，其被构造成抑制加压流体从第三致动器的延伸室向着加压流体源回流。

8.如权利要求7所述的夹持设备，其中，流体线路还包括：

第一旁通阀，其被布置成在夹持设备的打开行程期间，允许加压流体绕过第一止回阀并且允许从第一致动器的回缩室流向加压流体返回路线或流向流体排出口；

第二旁通阀，其被布置成在夹持设备的打开行程期间，允许加压流体绕过第二止回阀并且允许从第二致动器的回缩室流向加压流体返回路线或流向流体排出口；和

第三旁通阀，其被布置成在夹持设备的打开行程期间，允许加压流体绕过第三止回阀并且允许从第三致动器的回缩室流向加压流体返回路线或流向流体排出口。

9.如权利要求8所述的夹持设备，其中：

第一旁通阀包括三端口、双位、三通阀，其被布置成将第一致动器的延伸室选择性地连接到(i)第一止回阀或(ii)加压流体返回路线或流体排出口；

第二旁通阀包括三端口、双位、三通阀，其被布置成将第二致动器的延伸室选择性地连接到(i)第二止回阀或(ii)加压流体返回路线或流体排出口；和

第三旁通阀包括三端口、双位、三通阀，其被布置成将第三致动器的延伸室选择性地连接到(i)第三止回阀或(ii)加压流体返回路线或流体排出口。

10.如权利要求2所述的夹持设备，其中，并且可枢转托架的至少一部分在结构安装环的开口内或附近居中布置。

11.如权利要求1所述的夹持设备，其中，每个致动器的致动器杆被构造成在基本上水平的平面中行进。

12.如权利要求1所述的夹持设备，其还包括：可调整的压力调节器，其被构造用于维持加压流体源供应给流体线路的选定压力，由此，加压流体源所供应的选定压力的调整被配置用于调整第一、第二和第三末端执行器施加在工件上的夹持力。

13.如权利要求1所述的夹持设备，其中，加压流体包含液体。

14.如权利要求1所述的夹持设备，其中，加压流体包含气体。

15.如权利要求1所述的夹持设备，其中，流体线路包括五端口、双位、四通阀，其被布置在加压流体源与第一、第二和第三致动器之间。

16.如权利要求1所述的夹持设备，其中，工件包括基本圆柱的形状。

17.一种使用夹持设备将工件夹持和保持在工件取向的方法，所述夹持设备包括流体操作的第一、第二和第三致动器，它们围绕工件的周界等距间隔，并且包括分别与第一、第二和第三致动器的致动器杆连接的第一、第二和第三末端执行器，其中，每个致动器包括(i)缸体，其具有延伸室和回缩室；和(ii)与可移动活塞连接的致动器杆，所述可移动活塞被布置成在缸体内移动，所述方法包括：

在夹持设备的闭合行程期间，从单个加压流体源向第一、第二和第三致动器中的每一者的延伸室供应加压流体，同时抑制加压流体从每个延伸室向着加压流体源回流，以造成(i)第一末端执行器仅在第一对点处接触工件的表面，(ii)第二末端执行器仅在第二对点处接触工件的表面，以及(iii)第三末端执行器仅在第三对点处接触工件的表面；

在夹持设备保持着工件时，维持每个致动器的延伸室内的加压流体的相同压力；

在夹持设备的打开行程期间，从每个致动器的延伸室释放加压流体；

在夹持设备的打开行程期间，向每个致动器的回缩室供应加压流体；以及

在从单个加压流体源向第一、第二和第三致动器中的每一个的延伸室供应加压流体之前，使得至少一部分的夹持设备下降从而建立起加持设备的枢转安装的托架与工件的上表面之间的接触。

18.如权利要求17所述的方法，其还包括利用托架限制工件的垂直移动，所述托架被构造成接触工件的端面，其中，所述托架包括三自由度旋转托架接头。

19.如权利要求17所述的方法，其中，所述托架包括三自由度旋转托架接头。

20.如权利要求17所述的方法，其还包括：调整可调整的压力调节器的输出压力，所述可调整的压力调节器被构造用于维持加压流体源供应给流体线路的压力，由此，加压流体源所供应的选定压力的调整用于调整第一、第二和第三末端执行器施加在工件上的夹持力。

Images