CN1876338A - 用于增量调节模块化工具联接器的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于增量调节模块化工具联接器的装置。本发明提供适于容纳模块化工具的第一部分的第一联接件，其中所述第一联接件具有一成型表面。一间隔件提供用于匹配地接合所述第一联接件的所述成型表面的第一成型表面，以及不与其所述第一成型表面相对准的第二成型表面。第二联接件适于容纳所述模块化工具的第二部分，且该第二联接件具有一成型表面，用于匹配地接合所述间隔件的所述第二成型表面，从而提供所述第一联接件相对于所述第二联接件的增量式角度调节。

Description

用于增量调节模块化工具联接器的装置

本申请涉及并要求2005年6月1日提交的美国临时专利申请序列No.60/686302的优先权权益。

技术领域

本发明涉及一种用于增量调节模块化工具联接器的装置，尤其涉及一种具有放置在一对模块化工具联接件之间的间隔元件的装置，其中，间隔件与模块化工具联接件之间的不对准的匹配成型表面提供了大量的增量式调节。

背景技术

随着机械操纵器和机器人臂的出现，各种模块化工具组件和末端执行器已经被设计用于调节模块化工具或末端执行器的位置，以便减少机械操纵器和机器人臂的故障时间。灵活性和可调节性被优先设计到模块化工具和末端执行器中，以便工具组件可被配置用于各种工件构造。

以前的设计使用了模块化工具联接装置，由此利用相对的锯状齿来提供第一和第二联接件关于轴线的转动调节。该锯状齿提供了第一和第二联接件相对于彼此的快速且预定的转动调节，同时在锯状齿被接合于固紧位置时确保联接件不会相对于彼此转动或滑动。这种锯状齿的缺陷在于联接件被限制在基于匹配齿位置的预定位置上。例如，如果锯状齿以7.5°的角度间隔，那么该锯状齿将允许第一联接件相对于第二联接件具有48个不同的位置。这样，该锯状齿不能允许第一和第二联接件被调节到锯状齿之间的位置，也即除了每隔7.5°之外的其他任何位置。上述在先设计的另一缺陷在于，如果锯状齿承受过度的负载，则该锯状齿可能破裂或变形，由此需要替换整个联接装置。这样会相当的昂贵，由此降低了利用此类工具的操作效率。显然，这种低效率在工业环境中是不期望的。

由此期望提供一种可调节的联接件，它为模块化工具提供大量的可调节位置。还期望提供一种可调节的联接件，它提供锯状齿接合的精细调节。此外，期望提供一种在过度负载时不会完全损坏的可调节联接件。

发明内容

本发明提供一种用于增量式调节模块化工具联接器的装置。该装置包括第一联接件、第二联接件以及用于提供所述第一联接件相对于所述第二联接件的增量式角度调节的间隔件。所述第一联接件和第二联接件可适于分别容纳一模块化工具的第一部分和第二部分，以提供所述模块化工具的第一部分相对于所述第一联接件的线性和转动调节以及所述模块化工具的第二部分相对于所述第二联接件的线性和转动调节。所述第一联接件包括一成型表面，所述间隔件包括用于匹配地接合所述第一联接件的成型表面的第一成型表面。所述间隔件还包括不与所述间隔件的第一成型表面相对准的第二成型表面，用于匹配地接合所述第二联接件的一成型表面。

所述间隔件的第一成型表面以及所述第一联接件的成型表面包括第一数目的齿，其中所述第一联接件可相对于所述间隔件转动调节以提供第一量级的角度调节。所述间隔件的第二成型表面以及所述第二联接件的成型表面包括第二数目的齿，其中所述第二联接件可相对于所述间隔件转动调节以提供第二量级的角度调节。

所述间隔件可以由第一材料制造，该第一材料的屈服点要小于制造所述第一和第二联接件的成型表面的第二材料的屈服点，以防止所述第一和第二联接件的损坏。

为了对准所述第一联接件和第二联接件，可以在第一和第二联接件的每一个上都提供一基准指示符。位于所述第一联接件上的基准指示符可选择性地与第一组标记相对准，该第一组标记对应于所述间隔件的第一成型表面上的离散位置。位于所述第二联接件上的基准指示符可选择性地与第二组标记相对准，该第二组标记对应于所述间隔件的第二成型表面上的离散位置。此外，所述第一组标记可以包括多个字母，这些字母对应于所述间隔件的第一成型表面上的单个齿。类似地，所述第二组标记可以包括多个数字，这些数字对应于所述间隔件的第二成型表面上的单个齿。以此方式，所述第一联接件和第二联接件可相对于所述间隔件转动以将所述基准指示符相对于所述字母和数字对准，从而确定一系列离散的字母-数字组合，其中每个字母-数字组合对应于所述第一联接件与第二联接件之间的不同角度关系。

附图说明

通过参照下列具体描述和附图，本发明的各种其它用途将变得更为清楚，其中：

图1是显示本发明用于增量调节模块化工具联接器的装置的分解透视图；以及

图2A是图表的第一部分，该图表显示本发明用于增量调节模块化工具联接器的装置的各种可能位置；

图2B是图表的第二部分，该图表显示本发明用于增量调节模块化工具联接器的装置的各种可能位置；

图2C是图表的第三部分，该图表显示本发明用于增量调节模块化工具联接器的装置的各种可能位置。

具体实施方式

参照附图，现在将根据所公开的实施例来具体描述本发明。

图1显示了按照本发明用于增量地调节模块化工具联接器12的装置10。模块化工具联接器12提供第一联接件14，它可与花键弦杆15或其它形式的模块化工具相连接，譬如管材、滑轨、真空吸盘、抓具、夹具等。第一联接件14与一间隔件16相接合，该间隔件16又与一个第二联接件18相接合。第二联接件18可与主杆19或其它形式的模块化工具相连接，譬如花键弦杆、管材、滑轨、真空吸盘、抓具、夹具等。间隔件16分别关于第一和第二联接件14、18的可释放性接合，提供了第一联接件14相对于第二联接件18的大量增量式转动调节。

为了提供模块化工具联接器12的调节，第一联接件14和第二联接件18各自提供一对相似的、基本为半圆筒形的夹紧部20、22，该夹紧部被一对链环24铰接在一起。每个半圆筒形的夹紧部20、22分别在其中的一端处具有一凸起部25、27，一对开口槽29设置在每个凸起部25、27中用于容纳链环24。一对枢销26延伸通过各个凸起部25、27以及各个链环24中的孔，以将链环24固定到半圆筒形夹紧部20、22。通过使链环24与各个枢销26相连接，半圆筒形夹紧部20、22保持铰接地连接。

半圆筒形夹紧部20、22在与凸起部25、27相对的一端设有另一组凸起部28、30。凸起部28、30被整体地形成在第一和第二联接件的每一个的半圆筒形夹紧部20、22上，并且每个凸起部28、30具有一个延伸贯穿于其的孔。该孔被同轴地对准以容纳螺纹紧固件31。螺纹紧固件31可以被拧松或拧紧以将主杆19和弦杆15分别紧固到第一和第二联接件14、18上。位于第一和第二联接件14、18的每一个的下部半圆筒形夹紧部22上的凸起部30提供了一个基本为圆筒形的基部32，该基部从凸起部30整体地延伸。圆筒形基部32在其底面上具有成型表面34。成型表面34提供多个整体形成的锯状齿36、37，这些锯状齿从圆筒形基部32的中心径向向外地延伸。位于第一联接件14上的锯状齿36以15°的角度均等地间隔，以提供合计为24的锯状齿36。位于第二联接件18上的锯状齿37以14.4°的角度均等地间隔，以提供总计为25的锯状齿37。

为了提供第一联接件14相对于第二联接件18的增量式调节，间隔件16提供一个基本为圆筒形的段，该段在间隔件16的第一侧40具有第一成型表面38并在间隔件16的第二侧44具有第二成型表面42。间隔件16的第一成型表面38提供多个均等地间隔、整体形成的锯状齿46，该锯状齿从间隔件16的中心径向向外地延伸。间隔件16的第一侧40上的锯状齿46以15°的角度间隔以提供24个齿，这些齿与第一联接件14的锯状齿36相匹配地接合。

为了提供大量的可调节位置，间隔件16的第二侧44上的第二成型表面42提供多个均等地间隔、整体形成的锯状齿48，该锯状齿也从间隔件16的中心径向向外地延伸。然而，间隔件16的第二侧44上的锯状齿48以14.4°的角度间隔，由此在间隔件16的第二侧44上提供了总计为25的锯状齿48。间隔件16的第二侧44上的锯状齿48与提供在第二联接件18的圆筒形基部32上的锯状齿37相匹配地接合。如前所述地，处于第二联接件18的圆筒形基部32上的锯状齿37同样也以14.4°的角度间隔，由此提供25个匹配锯状齿50。

当装置10被组装时，第二联接件18提供一个从第二联接件18的圆筒形基部32向上延伸的柱体52。柱体52延伸通过圆筒形间隔件16的内腔53，以使间隔件16的第二侧44上的锯状齿40与第二联接件18的圆筒形基部32上的锯状齿37相匹配地接合。柱体52被容纳在第一联接件14的凸起部30内部的空腔中，以使间隔件16的第一侧40上的锯状齿46与第一联接件14的圆筒形基部32上的锯状齿36相匹配地接合。第一联接件14中的螺纹紧固件31螺纹接合于延伸贯穿第一联接件14的凸起部28、30以及圆筒形基部32的同轴定位螺纹孔。此外，螺纹紧固件31延伸到第二联接件18的柱体52中的螺纹孔55中，该螺纹孔55与第一联接件14中的所述孔同轴地相对准。通过拧紧和拧松螺纹紧固件31，锯状齿36、37、46、48之间的接合可以被固紧或放松，以提供第一联接件14相对于第二联接件18的径向调节。

为了对第一和第二联接件14、18的位置获得参照，间隔件16具有形成在其外表面的字母数字混编标记48。在间隔件16第一侧40上的锯状齿46的每个根部，字母数字混编标记48提供了不同的字母59。在间隔件16第二侧44上的锯状齿46的每个根部，提供了不同的数字64。在第一和第二联接件14、18的圆筒形基部32的外表面上，分别提供有基准指示符60、68。基准指示符60、68分别由附加在第一和第二联接件14、18的圆筒形基部32的外表面上的一窄块凸起材料制成。

通过将锯状齿36、46以15°的间距在间隔件16的第一侧40上间隔，并将锯状齿37、48以14.4°的间距在间隔件16的第二侧44上间隔，可以以每隔0.6°的转动间距来提供第一联接件14相对于第二联接件18的转动调节。由此，装置10提供了第一联接件14相对于第二联接件18的600个不同的增量式转动调节。例如，通过将第二联接件18上的基准指示符68转向间隔件66的第二侧44上的数字“1”，第一联接件14上的基准指示符60可以被放置在24个字母59的任何一个上(字母“I”和“O”没有使用以免与数字相混淆)，以当第二联接件18上的基准指示符68处在数字“1”上时提供24个不同的增量位置。当第二联接件18上的基准指示符68被放置在间隔件16的第二侧44上的数字“2”上时，第一联接件14上的基准指示符60可以被移至间隔件16的第一侧40上的24个字母59中的任何一个，以提供另外的24个增量位置。这一过程可以继续以获得所有的600个增量式调节的位置。图2A-2C列出了一张表，显示关于基准指示符66、60的每个位置的第一联接件14相对于第二联接件18的不同角度位置。由此，装置10比现有技术提供更高程度的调节，同时还提供了一种可重复且精密的调节方式。

为了分别保护第一和第二联接件14、18的圆筒形基部32上的锯状齿36、37在过度负载期间的工况，较之于制造第一和第二联接件14、18的圆筒形基部32上的锯状齿36、37的材料，可以用屈服点要小于该材料的材料来制造间隔件16。这样，当装置10实行过度负载时，间隔件16会弯曲或损坏，以对抗第一和第二联接件14、18上的锯状齿36、37或者第一和第二联接件14、18上的任何其它部分的弯曲或损坏。间隔件16的弯曲或损坏起着指示已经发生过度负载的作用。如果间隔件16弯曲或损坏，仅仅需要替换间隔件16而不用全部替换第一和第二联接件14、18或两者中的任何一个。这样减少了装置10的替换成本，由此增加了使用装置10时的工艺效率。

在操作中，可以通过拧松第二联接件18上的螺纹紧固件31并安插主杆19通过半圆筒形夹紧部20、22，首先将第二联接件18与主杆19相连接。接着拧紧螺纹紧固件31以使第二联接件18固定于主杆19。将螺纹紧固件31拧松至间隔件16可以相对于第一和第二联接件14、18转动的程度。第一联接件14相对于第二联接件18的精确位置可以通过参照图2A-2C所示的表格来确定。当所述位置被确定时，转动间隔件16以使第二联接件18上的基准指示符68与间隔件16的第二侧44上的适当数字64相对准。接着转动第一联接件14直至基准指示符66与间隔件16的第一侧40上的适当字母59相对准。将锯状齿36、37、46、48安置处于适当的匹配地接合，将花键弦杆15安置在半圆筒形夹紧部20、22之间，并拧紧螺纹紧固件31。装置10由此已准备好使用。

虽然结合了目前认为是最实用的和优选实施例来描述本发明，应当理解本发明并不局限于上述公开的实施例，与此相反，本发明将覆盖包括在其附加权利要求范围之内的各种改变或等效方案。该范围将被赋予最宽泛的解释以包含按照法规执行的所有此类改变和等效构造。

Claims (20)

1、一种用于增量调节模块化工具联接器的装置，包括：

适于接纳模块化工具的第一部分的第一联接件，所述第一联接件具有一成型表面；

间隔件，该间隔件具有用于匹配地接合所述第一联接件的所述成型表面的第一成型表面，以及不与所述间隔件的所述第一成型表面相对准的第二成型表面；以及

适于接纳所述模块化工具的第二部分的第二联接件，并且所述第二联接件具有用于匹配地接合所述间隔件的所述第二成型表面的一成型表面，以提供所述第一联接件相对于所述第二联接件的增量式角度调节。

2、如权利要求1所述的装置，进一步包括：

位于所述间隔件的所述第一成型表面和所述第一联接件的所述成型表面上的第一数目的齿；以及

位于所述间隔件的所述第二成型表面和所述第二联接件的所述成型表面上的第二数目的齿，其中所述第一数目的齿不同于所述第二数目的齿。

3、如权利要求1所述的装置，进一步包括：

所述第一联接件和所述第二联接件分别允许所述模块化工具的所述第一部分和所述第二部分的线性和转动调节。

4、如权利要求1所述的装置，进一步包括：

所述第一联接件可相对于所述间隔件转动地调节以允许第一量级的角度调节；以及

所述第二联接件可相对于所述间隔件转动地调节以允许第二量级的角度调节。

5、如权利要求1所述的装置，进一步包括：

所述间隔件由第一材料制造，该第一材料的屈服点小于制造所述第一和第二联接件的所述成型表面的第二材料的屈服点。

6、如权利要求1所述的装置，进一步包括：

处于所述间隔件上的第一组标记，该标记对应于所述间隔件的所述第一成型表面相对于所述第一联接件的所述成型表面的离散位置；

位于所述第一联接件上的基准指示符，该指示符用于相对于所述第一组标记选择性地对准所述第一联接件；

位于所述间隔件上的第二组标记，该标记对应于所述间隔件的所述第二成型表面相对于所述第二联接件的所述成型表面的离散位置；以及

位于所述第二联接件上的基准指示符，该指示符用于相对于所述第二组标记选择性地对准所述第二联接件。

7、如权利要求6所述的装置，进一步包括：

形成在所述间隔件的所述第一成型表面上的第一多个齿，其中所述第一多个齿的相邻对在根部相交；

所述第一组标记包括对应于各个所述根部的字母；

形成在所述间隔件的所述第二成型表面上的第二多个齿，其中所述第二多个齿的相邻对在根部相交；以及

所述第二组标记包括数字，这些数字对应于所述第二多个齿的所述相邻对的各个所述根部。

8、如权利要求7所述的装置，进一步包括：

所述第一联接件和所述第二联接件可相对于所述间隔件转动地调节，以将所述第一联接件上的所述基准指示符和所述第二联接件上的所述基准指示符分别对准所述间隔件上的所述字母和所述数字，以确定一系列离散的字母-数字组合，其中每个所述字母-数字组合对应于所述第一联接件与所述第二联接件之间的不同角度关系。

9、一种用于增量调节模块化工具联接器的装置，包括：

适于接纳模块化工具的第一部分的第一联接件，所述第一联接件具有一成型表面；

一间隔件，该间隔件具有用于匹配地接合所述第一联接件的所述成型表面的第一成型表面，并且所述间隔件可相对于所述第一联接件转动地调节以允许第一量级的预定角度调节；

所述间隔件具有第二成型表面，该表面不与所述间隔件的所述第一成型表面相对准；以及

适于接纳所述模块化工具的第二部分的第二联接件，并且所述第二联接件具有用于匹配地接合所述间隔件的所述第二成型表面的一成型表面，并且所述第二联接件可相对于所述间隔件转动地调节以允许第二量级的预定角度调节。

10、如权利要求9所述的装置，进一步包括：

位于所述间隔件外表面上的第一组标记，该标记对应于所述间隔件的所述第一成型表面相对于所述第一联接件的所述成型表面的离散位置；

位于所述第一联接件上的基准指示符，该指示符用于相对于所述第一组标记选择性地对准所述第一联接件；

第二组标记，该标记对应于所述间隔件的所述第二成型表面相对于所述第二联接件的所述成型表面的离散位置；以及

位于所述第二联接件上的基准指示符，该指示符用于相对于所述第二组标记选择性地对准所述第二联接件。

11、如权利要求10所述的装置，进一步包括：

所述第一组标记具有沿着所述间隔件的周边间隔的一系列字母；

所述第二组标记包括沿着所述间隔件的周边间隔的一系列数字；以及

所述第一联接件上的所述基准指示符可对准于所述系列字母中的每一个字母，并且所述第二联接件上的所述基准指示符可对准于所述系列数字中的每一个数字以确定一系列离散的字母-数字组合，其中每个所述字母-数字组合对应于所述第一联接件与所述第二联接件之间的不同角度关系。

12、如权利要求10所述的装置，进一步包括：

所述第一联接件的所述成型表面具有第一数目的齿，这些齿以第一角度间距彼此间隔；

所述间隔件的所述第一成型表面具有所述第一数目的齿，这些齿以所述第一角度间距彼此间隔；

所述第二联接件的所述成型表面具有第二数目的齿，这些齿以第二角度间距彼此间隔；以及

所述间隔件的所述第二成型表面具有所述第二数目的齿，这些齿以所述第二角度间距彼此间隔。

13、如权利要求12所述的装置，进一步包括：

所述第一联接件和所述第二联接件提供所述模块化工具的所述第一部分和所述第二部分的线性和转动调节。

14、如权利要求9所述的装置，进一步包括：

所述间隔件由第一材料制造，该第一材料的屈服点小于制造所述第一和第二联接件的所述成型表面的第二材料的屈服点。

15、一种用于增量调节模块化工具联接器的装置，包括：

适于接纳模块化工具的第一部分以进行线性和转动调节的第一联接件，并且所述第一联接件具有一成型表面，该成型表面包括第一数目的径向延伸的V形齿；

具有第一成型表面和第二成型表面的间隔件，该第一成型表面包括第一数目的径向延伸的V形齿用于匹配地接合所述第一联接件的所述成型表面，而该第二成型表面具有第二数目的径向延伸的V形齿，该第二数目的V形齿不与所述间隔件的所述第一成型表面相对准，其中所述第一数目的径向延伸V形齿不同于所述第二数目的径向延伸V形齿；

适于接纳所述模块化工具的第二部分以进行线性和转动调节的第二联接件，并且所述第二联接件具有一成型表面，该成型表面包括第二数目的径向延伸的齿用于匹配地接合所述间隔件的所述第二成型表面，其中所述第一联接件相对于所述间隔件的转动提供第一量级的增量式角度调节，而所述第二联接件相对于所述间隔件的转动提供第二量级的增量式角度调节，从而将所述第一联接件相对于所述第二联接件关于第一轴线转动地调节；

所述间隔件由第一材料制造，该第一材料的屈服点小于制造所述第一和第二联接件的所述成型表面的第二材料的屈服点。

16、如权利要求15所述的装置，进一步包括：

位于所述间隔件的外表面上的第一组标记，该标记对应于所述间隔件的所述第一成型表面的所述第一数目齿中的单个齿；

位于所述间隔件外表面上的第二组标记，该标记对应于所述间隔件的所述第二成型表面的所述第二数目齿中的单个齿；

位于所述第一联接件上的基准指示符，该指示符用于相对于所述第一组标记选择性地对准所述第一联接件；以及

位于所述第二联接件上的基准指示符，该指示符用于相对于所述第二组标记选择性地对准所述第二联接件。

17、如权利要求16所述的装置，进一步包括：

所述第一组标记包括多个字母，其中所述第一联接件上的所述基准指示符与所述多个字母中的每一个字母的对准，对应于所述第一联接件与所述间隔件之间的离散角度关系；

所述第二组标记包括多个数字，其中所述第二联接件上的所述基准指示符与所述多个数字中的每一个数字的选择性对准，对应于所述第二联接件与所述间隔件之间的离散角度关系。

18、如权利要求17所述的装置，进一步包括：

所述间隔件与所述第一联接件和所述第二联接件之间的对准确定了一系列离散的字母-数字组合，其中每个字母-数字组合对应于所述第一联接件与所述第二联接件之间的不同角度关系。

19、如权利要求18所述的装置，进一步包括：

所述第一联接件和所述第二联接件分别允许所述模块化工具的所述第一部分和所述第二部分的线性和转动调节。

20、如权利要求19所述的装置，进一步包括：

所述间隔件基本是圆筒形。

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