CN116710242A - 用于提供o形环夹持器模块的装置、系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于提供O形环夹持器的装置、系统和方法。实施例可包括末端执行器，其包括：壳体；与所述壳体机械地相关联的可移动的剥离杆；至少部分地在所述壳体内的多个模块；以及至少两个交错的成角度的夹爪，其中，至少两个所述夹爪中的每一个提供所述至少四个指中的至少两个，并且其中，至少两个所述夹爪之间的角度的增加引起由所述至少四个指中的每一个界定的区域的扩张；其中，所述剥离杆远离所述壳体的移动将所述O形环从所述保持槽剥离以便放置。

Description

用于提供O形环夹持器模块的装置、系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年10月28日递交的题目为：“用于提供O形环夹持器模块的装置、系统和方法”的美国临时申请号63/106,663的优先权权益，其全部内容通过引用并入本文，如同其全部内容被阐述一样。

技术领域

本发明涉及物品的传送和处理，且更具体地涉及一种用于提供O形环夹持器模块的装置、系统和方法。

背景技术

O形环是一种弹性体环，通常具有圆形横截面，其坐落在凹槽中并且在组装期间在两个或更多个部件之间被压缩。O形环通常用于在这两个或多个部件的界面处形成密封。组装部件之间的这种密封可以防止流体或空气通过界面。因此，在没有适当安装O形环的情况下，可能发生泄漏和产品故障。

在O形环安装期间发生的常见问题可包括撕裂、扭曲和转动以及过度拉伸。小的O形环更容易撕裂和扭曲。大的O形环不能提供足够的密封，除非非常精确地被放置。此外，在已知技术中，将O形环安装到具有螺纹、凸片、拐角或边缘的特征上是非常复杂的，因为在这种安装期间撕裂是非常普遍的。

基于其成分、直径等，每个O形环具有最大拉伸点。过度拉伸导致O形环在组装或使用过程中断裂或撕裂。类似地，不均匀拉伸的O形环可能撕裂，或者可能影响较差的密封。因此，每个O形环应该均匀地被拉伸，并且仅达到在放置时实现非常精确的配合所需的程度。

另外，在安装时，简单地将O形环从轴上滚离可能导致O形环的螺旋、扭曲或转动。螺旋或扭曲的O形环导致泄漏和/或对完成的组件的损坏。将O形环滑动就位而不是将其卷起，有助于避免螺旋和扭曲。然而，滑动需要更复杂的安装设备，以及使用大量的昂贵润滑剂。

机器人技术的使用被很好地确立为制造手段，特别是在人的操纵效率低和/或无效的应用中——例如在O形环的精确放置期间。目前使用末端执行器自动安装O形环的实践具有上述所有缺点，即，经常撕裂、螺旋或扭曲O形环的倾向。这是因为当前的末端执行器不提供对末端执行器的尺寸、形状和组成的变化的考虑，并且进一步没有考虑到拾取或放置位置或位置密封需要的变化。

因此，需要一种改进的O形环夹持器。

发明内容

某些实施例是并且包括用于提供O形环夹持器的装置、系统和方法。实施例可包括末端执行器，其包括：壳体；与所述壳体机械关联的可移动的剥离杆；至少部分地在所述壳体内的多个模块；以及至少两个交错的成角度的夹爪，其中，至少两个所述夹爪中的每一个提供所述至少四个指中的至少两个，并且其中，至少两个所述夹爪之间的角度的增加引起由所述至少四个指中的每一个界定的区域的扩张；其中，所述剥离杆远离所述壳体的移动将所述O形环从所述保持槽剥离以便放置。

每个模块可以包括：模块头部，其从所述壳体向远侧至少部分地延伸穿过所述可移动剥离杆，并且包括用于保持所述O形环的至少一个保持槽和至少四个指，所述至少四个指各自提供所述至少一个保持槽的一部分。

因此，本公开提供了至少一种用于提供改进后的O形环夹持器的装置、系统和方法。

附图说明

示例性组合物、系统和方法将在下文中参考附图描述，其仅作为非限制性实例给出，其中：

图1是模块化O形环夹持器的示意图；

图2是模块化O形环夹持器的多个方面的示意图；

图3是模块化O形环夹持器的多个方面的示意图；

图4是模块化O形环夹持器的多个方面的示意图；

图5是模块化O形环夹持器的多个方面的示意图；

图6a是模块化O形环夹持器的多个方面的示意图；

图6b是模块化O形环夹持器的多个方面的示意图。

图6c是模块化O形环夹持器的多个方面的示意图；以及

图6d是模块化O形环夹持器的多个方面的示意图。

具体实施方式

本文提供的附图和描述可能已经被简化以说明与清楚理解本文描述的装置、系统和方法相关的方面，同时为了清楚起见，消除了可以在典型的类似设备、系统和方法中发现的其他方面。因此，本领域技术人员可以认识到，其它元件和/或操作对于实现本文所述的设备、系统和方法可能是期望的和/或必要的。但是因为这样的元件和操作在本领域中是已知的，并且因为它们不促进对本公开的更好理解，所以为了简洁起见，在此可能不提供对这样的元件和操作的讨论。然而，本公开被认为仍然包括本领域普通技术人员已知的对所描述的方面的所有这样的元件、变化和修改。

在全文中提供实施例，使得本公开充分彻底并且将所公开的实施例的范围完全传达给本领域技术人员。阐述了许多具体细节，例如具体组件、设备和方法的示例，以提供对本公开的实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，不需要采用某些具体公开的细节，并且可以以不同的形式来实施例。因此，所公开的实施例不应被解释为限制本公开的范围。如上所述，在一些实施例中，可能不详细描述公知的工艺、公知的器件结构和公知的技术。

本文所用的术语仅是为了描述特定实施例的目的，而不是旨在进行限制。例如，如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”也可旨在包括复数形式，除非上下文另外清楚地指明。术语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”是包含性的，因此指定了所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。除非特别地被确定为优选的或需要的执行顺序，否则这里描述的步骤、过程和操作不应被解释为必须要求它们以所讨论或示出的特定顺序执行。还应理解，可采用额外或替代步骤来代替所揭示方面或与所揭示方面结合。

当元件或层被称为在另一元件或层“上”、“之上”、“连接到”或“耦合到”另一元件或层时，除非另外明确指出，否则其可以直接在另一元件或层上、之上、连接到或耦合到另一元件或层，或者可以存在中间元件或层。相反，当元件或层被称为“直接在另一元件或层上”、“直接连接到”或“直接耦合到”另一元件或层时，可能不存在中间元件或层。用于描述元件之间的关系的其他词语应当以类似的方式解释(例如，“之间”对“直接之间”、“相邻”对“直接相邻”等)。此外，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和所有组合。

此外，尽管术语第一、第二、第三等可以在这里用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应当受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分区分开。因此，除非上下文清楚地指出，否则诸如“第一”、“第二”和其它数字术语的术语当在本文中使用时不暗示顺序或次序。因此，在不脱离实施例的教导的情况下，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分。

实施例提供了一种模块化O形环夹持系统。每个模块可以拾取、拉伸和放置单个O形环，并且可以包括模块头部，该模块头部包括由两个交错的成角度的夹持器提供的多个指。为了提供最佳的手指扩张/缩回，夹持器夹爪基部可以定位在15度和30度之间，例如在它们各自的前表面处分开22度，并且可以竖直地交错，例如5mm-15mm，例如10mm，以允许交错。

这种交错可以提供例如4个指，这些指可以成矩形/椭圆形地展开。作为示例，这4个指可将椭圆形O形环扩展成矩形轮廓，该矩形轮廓最终配合在椭圆形壳体上。

对于拾取和放置的O形环的每个期望轮廓，每个模块的指的设计以及因此角度和交错可以是特定的。例如，可以确定O形环在完全打开时的期望拉伸位置，然后可以将夹爪以及因此指配置成围绕彼此以实现O形环的这种拉伸。

根据应用，模块可以被布置在相似或不相似的类型的簇中。例如，四个、六个或八个模块可以在承载模块的特定末端执行器上布置成一行。

每个模块头部以及相应的其夹持器指具有公共“凹槽”，该凹槽保持O形环不滑动，直到模块壳体的剥离杆下降以剥离并放置O形环。也就是说，为了从指上剥离O形环，剥离杆的剥离板被向下带到模块头上，并且相应地，一旦模块头部处于适当分配的位置，剥离板被向下带到指上，以迫使所有O形环从它们各自的指上脱离。

实施例的一个优点是能够利用非常紧凑的末端执行器一次放置多个O形环，即使它们具有不同的尺寸。因此，实施例节省了额外生产工作站的成本，通过允许一次放置所有有效载荷而减小了装配线长度，并且可在平行托盘工具的许多配置上平移。

实施例允许分配通常形状和尺寸的O形环，以及小的和/或不规则形状的O形环。例如，即使目标部件具有凸缘或凸片以钩在O形环上，所公开的平移也特定地允许O形环剥离。

O形环通常是弹性带，例如由橡胶或聚氨酯形成，其被置于各种制造应用中。分配可以发生在金属或塑料部件上，例如在高速输送机托盘上。在实施例中，作为非限制性示例，这些O形环可以放置成多个，例如一次四个、六个或八个。

实施例可以用在插入O形环和/或O形环密封件的任何生产线上。在这种生产线上生产的产品包括消费品、汽车部件如燃料喷射器等。除了O形环之外，可以使用所公开的实施例来处理任何其它柔性/弹性部件。

图1和2示出了用于O形环放置的多位置模块化末端执行器10，该图示展示了一个六位置模块化结构，但是应当理解，也可以包括其它多个模块。此外，尽管所示的O形环12具有与每个模块相关的相同类型和尺寸，但是应当理解，模块14中的一些可以专用于不同尺寸或类型的O形环12。

如图所示，每个模块14可包括“头部”14a，O形环12放置在该头部上以用于分配。头部14a优选由多个“指”20形成，所述指从每个模块14向外延伸，更具体地，从每个模块14的一个或多个夹爪基座22延伸到每个O形环12中。

每个模块头部14a在延伸穿过O形环12以抓住它的部分可以具有一个“蘑菇形帽”30的结构。该蘑菇形帽30的结构可由指20中的相应指的最远端方面(从末端执行器主壳体)结合形成。

因此，每个模块头部14a可以包括一个或多个“凹槽”36，当拾取时每个O形环12安置在该凹槽中，并且当分配时每个O形环12从该凹槽移除。也就是说，指20可以刚好形成在蘑菇形帽30下方的“凹槽”36处。

这样，每个模块14可具有至少部分地驻留在端部执行器壳体40内的致动动力和其电气、机械和机电(统称为“机电”)方面38。这些机电方面38可包括用于致动每个模块14的致动方面，例如致动指20从其延伸的交错的夹爪22，如下文进一步讨论的。末端执行器壳体40可另外包括用于与可移动和/或驱动末端执行器的生产线机器人50机械关联的特征。

剥离杆52也与端部执行器壳体40相关联，在实施例中，每个模块头部14可以优选地至少部分地延伸穿过该剥离杆52的剥离板52a中的相应专用开口，使得在剥离板52a上的围绕该模块14的紧密配合的开口的向下运动实现被保持的O形环12在蘑菇形帽30上的并滑动到放置位置上的滑动。

更具体地，在拾取O形环12之后并且在将O形环12定位在模块头部14a上以用于适当分配时，末端执行器壳体40可以具有用于执行剥离杆52在模块头部14a的延伸部分上，即模块头部14a的蘑菇形帽30上向下移动的结构。在该向下运动中，每个O形环12从其凹槽36剥离以用于分配。这种剥离可进一步包括例如指20抓住O形环12的收缩，从而减小蘑菇形帽30的周长，并因此更有效地分配O形环12，或者指20的扩张，以便进一步但暂时地将O形环12拉伸成适当的形状或周长以用于分配。

特别地，图2示出了末端执行器壳体40、剥离杆52、延伸的模块头部14a和交错的夹爪22的侧视图，所述交错的夹爪可以呈现用于每个模块头部14a的指20。从图2的实施例可以明显看出，通过各种方法中的任何一种，可以在每个模块头部14a上向下致动剥离杆52，例如机械凸轮、交错滑动、气动等，作为非限制性的例子。

图3示出了所公开的模块化O形环夹持模块10的仰视图，在该图示中，剥离杆52向下延伸以到达并随后越过用于每个O形环12的保持凹槽36，剥离杆52的该延伸实现了O形环12的脱落以用于分配。

图3的实施例中还包括两个交错的夹爪22，每个夹爪具有2个指20，其中用于每个模块的每个夹爪基部22基本上垂直于剥离杆52的纵向轴线轴向向外延伸，尽管在图3中每个模块14的夹爪22被展示为固定在末端执行器壳体40内，但应当理解，模块14和/或其相应的夹爪22可以在末端执行器壳体40内是可移动的和/或浮动的。

更具体地说，通过将每个模块安装到浮动空气轴承上以允许其在x-y-z轴和/或θ轴上“浮动”，可以增加附加的功能。该浮动可以由摄像机监控，例如以提供用于获取O形环(或类似部件)和用于放置O形环的视觉/机器视觉。该摄像机可以与末端执行器壳体相关联，以便调整每个模块头部，以便最佳地拾取和放置。因此，通过补偿模块位置，可以减轻拾取和放置时产品的变化幅度。

图4示出了两个交错的夹爪22，每个夹爪提供了两个指20，这些交错的夹爪22在图中是倾斜的。然后，成角度的夹爪22可以如图所示地重叠，使得在成角度的夹爪基座22中的任一个或两个旋转时，两个夹爪22的指20引起模块头部/蘑菇形帽30的扩张或收缩(取决于夹爪基座相对于彼此的旋转角度)。

更具体地，成角度的夹持器夹爪可提供：横跨总共4个指的长行程，从而能够使保持的O形环基本上拉伸和/或成形；以及提供非常紧的指闭合位置。如本领域技术人员将理解的，这种4个指的构造因此允许O形环在x和y轴上平移，而不是由已知技术提供的简单的单轴平移。

由实施例提供的模块头部的增强的缩回/扩展引起保持在该模块头部的槽中的O形环的相关的缩回/扩展。在图4的示例中，O形环12被展示为处于其完全扩张的形状和从所示的指构造可获得的圆周，而指20被展示为缩回。

图5是图4的实施例的侧视图。显然，如上所述，成角度的夹爪头部22的偏移提供了指20的交错，从而使得当一个或两个夹爪头部22旋转时，由指20提供的蘑菇形帽30能够收缩/扩张。

图6A-6D示出了所公开的模块化O形环夹持系统10的拾取和放置顺序，简而言之，O形环12被呈现，由模块头部14a拾取，根据需要由成角度的夹爪的指20拉伸以放置，被定位以放置，并且通过剥离杆52的延伸放置，在这些步骤之后，模块化夹持器10可以离开并返回到拾取位置以重新拾取O形环12。

更具体地，如图6A所示，通常通过在将预先收缩的模块头部14a插入穿过O形环12时指20的扩张，拾取O形环12，即，通常将收缩的指20插入穿过O形环12以抓住O形环12。

图6B示出了指20在用于O形环12的开槽的产品座600上的定位，图6C示出了将模块头部凹槽36上的O形环12设置在开槽的产品座600的凹槽602上，即，定位模块头部14a和O形环12以最终放置O形环12。

如图6D所示，然后，剥离杆52下降，以便将O形环12从夹爪20上分离到开槽的产品座600上。然后，剥离杆52可以缩回，并且末端执行器10可以离开安装位置。

前述设备、系统和方法还可包括对本文提及的各种机器人和抓取功能的控制。作为非限制性示例，这样的控制可以包括使用一个或多个用户接口的手动控制，所述用户接口诸如控制器、键盘、鼠标、触摸屏等，以允许用户输入指令以由与机器人和本文讨论的系统相关联的软件代码执行。另外，如本领域技术人员所公知的，系统控制也可以是完全自动化的，例如其中手动用户交互仅发生以“设置”和编程所引用的功能，即，用户可以仅初始地编程或上载计算代码以执行贯穿本文所讨论的预定移动和操作序列。在手动或自动实施例或其任何组合中，控制器可被编程，例如，以使衬底的已知位置、机器人、固定点以及其间的相对位置相关联。

应当理解，此处所描述的系统和方法可以根据任何计算环境来操作和/或由任何计算环境来控制，并且因此所采用的计算环境不将此处所描述的系统和方法的实现限于具有不同组件和配置的计算环境。也就是说，本文描述的概念可以使用各种组件和配置中的任何组件和配置在各种计算环境中的任何计算环境中实现。

此外，提供本公开的描述以使得本领域的任何技术人员能够制造或使用所公开的实施例。所属领域的技术人员将容易明白对本发明的各种修改，且本文所界定的一般原理可在不脱离本发明的精神或范围的情况下应用于其它变化。因此，本公开内容并不旨在局限于本文所描述的示例和设计，而是应当符合与本文所公开的原理和新颖特征相一致的最宽范围。

Claims (20)

1.一种O形环夹持末端执行器，包括：

壳体；

与所述壳体机械关联的可移动的剥离杆；

至少部分地在所述壳体内的多个模块，所述模块中的每一个包括：

模块头部，其从所述壳体向远侧至少部分地延伸穿过所述可移动剥离杆，并且包括用于保持所述O形环的至少一个保持槽和至少四个指，所述至少四个指各自提供所述至少一个保持槽的一部分；

至少两个交错的成角度的夹爪，其中至少两个所述夹爪中的每一个提供所述至少四个指中的至少两个，并且其中至少两个所述夹爪之间的角度的增加引起由所述至少四个指中的每一个界定的区域的扩张；

其中，所述剥离杆远离所述壳体的移动将所述O形环从所述保持槽剥离以便放置。

2.根据权利要求1所述的O形环夹持末端执行器，其中，所述剥离杆包括剥离板，所述剥离板中具有多个窗口，并且其中所述窗口中的每一个的尺寸和形状对应于延伸穿过其中的所述模块头部。

3.根据权利要求1所述的O形环夹持末端执行器，其中，至少两个交错的成角度的所述夹爪中的每一个的面与至少两个交错的所述夹爪中的另一个的面偏移15度与30度之间的角度。

4.根据权利要求3所述的O形环夹持末端执行器，其中，所述角度为约22度。

5.根据权利要求3所述的O形环夹持末端执行器，其中，所述角度对应于与所述O形环中的特定一个对应的所需的扩张。

6.根据权利要求1所述的O形环夹持末端执行器，其中，至少两个交错的成角度的所述夹爪中的每个与另一个垂直偏移5mm至15mm的范围。

7.根据权利要求6所述的O形环夹持末端执行器，其中，所述垂直偏移为10mm。

8.根据权利要求6所述的O形环夹持末端执行器，其中，所述垂直偏移对应于特定的一个O形环所需的扩张。

9.根据权利要求1所述的O形环夹持末端执行器，其中，扩张的界定区域是矩形的。

10.根据权利要求1所述的O形环夹持末端执行器，其中，扩张的界定区域是六边形的。

11.根据权利要求1所述的O形环夹持末端执行器，其中，所述多个模块中的一些模块对应于不同类型的所述O形环。

12.根据权利要求1所述的O形环夹持末端执行器，其中，所述指的远离所述壳体的尖端形成邻近所述至少一个保持槽的蘑菇形帽。

13.根据权利要求1所述的O形环夹持末端执行器，其中，所述O形环为不规则形状。

14.根据权利要求1所述的O形环夹持末端执行器，其中，所述O形环由橡胶或聚氨酯中的一种构成。

15.根据权利要求1所述的O形环夹持末端执行器，还包括与所述壳体相对的与所述末端执行器相关联的机器人。

16.根据权利要求15所述的O形环夹持末端执行器，其中，所述机器人是装配线的一部分。

17.根据权利要求16所述的O形环夹持末端执行器，其中，所述装配线是消费品装配线。

18.根据权利要求16所述的O形环夹持末端执行器，其中，所述装配线是汽车零件装配线。

19.根据权利要求1所述的O形环夹持末端执行器，其中，所述多个模块包括六个模块。

20.根据权利要求1所述的O形环夹持末端执行器，其中，所述壳体包括用于至少两个交错的成角度的所述夹爪和所述可移动剥离棒的机电致动装置。