专利名称：用于操作机器人的具有吸盘的紧凑型装置的制作方法
用于操作机器人的具有吸盘的紧凑型装置本发明涉及吸盘型夹持装置，所述夹持装置与用于操作产品的机器人相连，例如 将产品装箱的机器人。目前，用于某些产品装箱机的装置包括支撑件，其上通常布置有若干个吸盘，且这 种支撑件固定在操作机器人手臂的端部。吸盘通过软管与单个真空发生器相连，所述真空发生器位于装箱机的支撑结构 上，且有时位于机器人上。由于与大多数被操作的产品例如香袋或钱袋相比，该装置非常重，目前的机器人 对于他们所要操作的净载重量来说，则设计过于精细。的确存在着较多的“轻便型”的机器人，而且它们一般速度很快，却无法利用其最 好的性能，首先是由于所使用的装置的重量，其次是由于它们移动的加速度和速度的性能。问题是这种移动速度所产生的加速度很快就变得有问题，加速度与凭借吸盘来夹 持产品的夹持系统有些不匹配。产品夹持的有效性完全取决于吸盘的有效性，且这种有效性特别地依赖于每个吸 盘的吸力以及普遍存在的泄露水平。当吸盘中的某一个脱离了产品时，其他吸盘的吸力将整体上变得不足，从而整批 产品就分散开了。若吸盘距离真空发生器有一段距离，则通过长度可变的软管向所述吸盘提供压力 降。另外，软管以及联接器在与机器人的各种臂接触时会发生磨损，尤其是在环接处，其结 果是软管和联接器被损坏，并且会引发涉及吸力损失的事故。的确存在着如文献US3716307中所述的吸盘装置，所述吸盘装置被设计成在吸力 损失的情况下能够保持并维护被操作的产品与吸盘之间的连接。这种类型的装置用于操纵例如玻璃板，但并非专门设计用来适于高速下操作的机 器人，以及并非专门设计作为用来封装的抓取工具头。根据本发明的装置简化了吸盘供给线路，并消除了绝大部分的损坏风险。这种线 路的简化在很大程度上也能够减少真空发生器与吸盘之间的压力降。根据本发明的装置得益于重量显著地减少，从而能够使用重量较轻且因而速度非 常高的机器人来高速处理适中尺寸和重量的产品，所述产品的重量为几十克或几百克。使用根据本发明的装置，机器人操作的总载荷，包括所述装置以及待装箱的产品， 所述总载荷相对较轻，不超过5到6千克。该装置提高了装箱速率，例如以及最重要的是，即使不是完全消除但也至少减小 了事故的风险。为了提高夹持重量相对较轻的产品的装置的效率，根据本发明的装置与一高速 型机器人相连，且包括由重量较轻的合适材料制成的成形为压紧块的主体，所述压紧块包 括-用于容纳成形为筒体的所述真空发生器的孔，所述孔构成真空腔，并以液密封的 形式经由所述筒体在压缩空气入口腔与膨胀腔之间延伸，所述筒体的入口通向所述压缩空气入口腔，所述膨胀腔位于所述筒体的出口侧上并作为消声装置，所述气体从所述筒体的 出口侧溢出，-连接所述真空腔与所述吸盘的内部回路，所述回路包括孔和/或腔，-用于容纳筒体的延伸部，以及-至少一个与真空腔相接的横向突出部，该突出部容纳吸盘，该突出部所在的轴线 与筒体所在的轴线的平行。 根据本发明的第一实施例，所述装置成形为一主体，所述主体成形为块体，其设计 成能够被安装在支撑架上，该支撑架包括数个主体，这些主体同所述支撑架装配在一起且 成对地垂直设置在所述突出部上，该突出部用于承载吸盘并位于所述支撑架的下部，该支 撑架覆盖有凿孔的帽体，该帽体构成膨胀腔，所述帽体内装入泡沫型材料从而充当隔音装置。从整体来看，根据本发明的装置可能还更紧凑。因此，根据另一实施例，该装置为一体型主体，所述主体由树脂型材料或复合材料 或热塑材料制成，该主体由预先成型的片层组成，并且所述片层通过粘合组装在一起，其固 有地包括-真空腔以及将这些腔与连接到所述主体上的吸盘连接在一起的回路，_用于向所有各种筒体提供压缩空气的总供给腔，以及-与所述筒体共同的膨胀腔，所述筒体并排设置并相互平行，且所述吸盘连接到所 述主体的下面，并与所述筒体垂直。这种片层形式的设计，意味着所述装置的众多成问题的型号都可以用简单的方式 制造，以便能够提供数量可变的吸盘和筒体，同时也能够选择由单个筒体配备的不同数量 的吸盘。根据本发明的优选实施例，所述块体包括四个筒体，所述筒体容纳在孔中，孔所在 的轴线相互平行并位于同一平面上，以及吸盘的数量也是四个，每一个吸盘各自由一个筒 体单独供给，所述吸盘被居中放置于两个平行的平面内，所述平面垂直于所述筒体所在轴 的所述平面，例如，每一个吸盘所在平面位于分别供给所述吸盘的筒体的中平面。仍然根据本发明的该优选实施例，容纳各种筒体的孔，在一侧通向提供压缩空气 到筒体上游部分的公共压缩空气入口腔，而在另一侧，即在排气侧，通过塞子将所述各孔堵 住，该塞子将相应的筒体封闭在孔中，所述塞子具有径向开口，所述开口通向公共膨胀腔， 该腔内装入合适的材料，从而能减少压缩空气逸出每个筒体时的噪声。然而，本发明将借助于以下说明及附图作更详细地说明，其作为示例给出，其中-
图1以功能图的形式示出了简化装置，其包括将吸盘与其真空发生器组合在一 起的基本块体，所述发生器成形为筒体状；-图2示出了一般用于在吸盘内产生真空的筒体，所述筒体一半以外视图表示，一 半以纵向剖视图表示；-图3以透视图的形式示出了一可能的紧凑型装置的实施例，该装置包括数个基 本块体以形成紧凑头部，该头部例如可以安装在操作机器人手臂上，机器人在此未示出；-图4示出了根据本发明的更加紧凑的装置的另一实施例的透视图，其例如由树 脂制成；
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-图5是图4所示装置的正视图；-图6是图5中经过筒体所在轴线的垂直平面的垂直剖视图；-图7示出了沿图5中7-7线的四块局部剖视图，从而示出了构成该装置的一体型 主体的各种布置。图1描述的装置可以作为基本装置，该装置包括-主体1，其包括由如热塑型或树脂型的轻便材料制成的压紧块，所述压紧块由机 加工和/或模制成型与机加工制成，-至少一个吸盘2，其固定在所述主体1上，-真空发生器，其成形为筒体3，且所述主体包括使所述筒体3与所述吸盘2相连 通的孔。这些孔一方面构成容纳筒体3的真空腔4，而另一方面以孔或腔5的形式构成超短 内部回路，所述孔或腔5将所述腔4直接连接到所述吸盘2。真空腔4以液密封的方式，通过筒体3，在所述筒体3的入口和出口之间延伸，所述 入口构成入口嘴6，而出口则成形为喷嘴7。该入口嘴6与压缩空气入口腔8连通，而喷嘴7通向膨胀腔9，所述腔9成形为凿 孔的帽体，其中充满了泡沫型的吸附材料10，以作为消声装置。筒体3被安置在主体1的延伸部，以及吸盘2被固定在包括腔5的突出部11上， 所述突出部设置在所述主体1延伸部的旁边；所述吸盘2所在的轴12与筒体3所在的轴13 平行。该主体1，由含有筒体3的块体组成，并具有吸盘2，所述主体1形成基本装置，可 以例如在突出部11处使用螺母15将该装置固定到操作机器人的手臂14的端部。该突出部11还包括封闭腔5的端部的塞子16。图2提供了供给吸盘2的筒体3的更详细的视图。所述筒体，为具有两个真空级 的类型，在入口嘴6与喷嘴7之间呈圆柱状，且该柱状具有两对孔17和18，每对孔对应于一
个真空级。这种类型的筒体3还能够根据情况需要供给两个或更多个吸盘2，例如通过将所 有突出部11都连接到真空腔4的若干个突出部，进行星型配置。图3示出了生产由许多个主体1组成的紧凑型装置的一种可能的方式，也就是说 每一个主体包括一个吸盘2，而该吸盘通过一个单独的筒体3供给。各主体1组合安装在支撑架20上，所述支撑架可以借助于安装板21固定在机器 人手臂上，机器人在此未示出。该安装板21位于主体1上部高度的上方，并借助螺纹杆状 的支柱22连接到支撑架20。该支撑架20为弯曲的金属板状，并具有穿孔，主体1的延伸部的上部可以通过这 些穿孔，并借助于与突出部11相配合的螺母25将这些主体安装在所述支撑架上。每个主体1的压缩空气入口位于支撑架20的下方，且这些各个入口被连接在一 起，并通过软管26由一个公共入口来供给，所述软管位于例如所述支撑架20的一端。支撑架20也可以用来支撑用于检测各吸盘2的真空度的仪器。两真空计27如图 所示，它们各自通过软管28连接到主体1的各个真空腔4。主体1的上部露出了对应于筒体3的喷嘴7，所述喷嘴7位于膨胀腔29内，帽体
530界定出所述膨胀腔29，该帽体30的作用与图1所述的腔9的帽体是相同的。该帽体30被打孔，并容纳有起到隔音作用的泡沫材料10，以吸收各个出口 7的噪 声；通过筒体3的压缩空气经由该出口 7逸出。图4示出了特别紧凑的装置的另一实施例，其包括数个吸盘2，且该装置具有由一 体型主体1构成的特点。该主体1成形为块体，其由如树脂型、复合型或热塑型的轻型材料构成，其设计成 组合了能夹持住产品并有效地操作该部件的所有所需部件，通过所述块体内的回路、尤其 是超短回路将各个部分连接在一起。吸盘2位于主体1的下表面31上，且该主体容纳有数个成形为筒体的真空发生 器，其直接供给各个吸盘2，且优选地，每个筒体仅供给一个吸盘2。因此，在图4中，示出的主体具有四个吸盘2，并如前面所详述的，所述四个吸盘2 连接到四个筒体。通过在主体1的后表面32附近延伸的单管26向这些筒体供给压缩空气。所述筒体与图2所示的筒体相同，它们被置于封闭孔内，所述封闭孔通向主体1的 正面33，后面将详述。该四个孔在该正面33处通过四个塞子34被密封。主体1的上部包括开放腔，其形成压缩空气膨胀腔39，且同时由于其整个空腔内 充满泡沫材料10，从而所述开放腔起到消声装置的作用。该腔39通过塞子34与各个筒体 的出口相连通。主体1由复合材料、热塑材料或树脂材料制成。其包括片层组合体，所述片层为三 层或四层，这取决于所要求的装置的形状，具体将在下面的附图中详述。这些片层粘结在一 起，并一起形成一体型主体1。这种使用片层结构来形成主体1的设计能使获得的装置紧凑、轻便，最重要的是， 不再需要包括任何管道或多个管接头从而整个装置非常简洁。主体1的中心部分可以包括一个片层Sc或一对片层Scl和Sc2，其包括-构成筒体3的真空腔44的孔，-压缩空气供给腔的装置，以及-将这些真空腔44一方面连接到吸盘2，而另一方面连接到膨胀腔39的各回路。 片层Scl和Sc2之间的边界线所在的层面与容纳筒体3的孔所在的轴线平面一致。构成主体1下部的片层Si，其具有用于连接吸盘2所需的装置以及用于将真空腔 44连接到各自的吸盘2的装置延长部分。构成主体1上部的片层Ss成形在膨胀腔39的周围。片层Si、Sc、Ss包括两个或 三个排成一线的垂直孔40，所述孔40位于筒体3之间，并能够使主体1连接到机器人手臂 上，机器人在此未示出。图5示出了具有塞子34的主体1的正面33以及吸盘2，尤其是它示出了剖面6_6 和7-7，将分别在图6和图7中详述。图6是通过图5所示筒体3的剖面正视图，以一体型结构示出的主体1具有-其下表面31上的吸盘2，-其上部的膨胀腔39，_以及，位于上述所述吸盘和所述膨胀腔之间的中心部分作为腔44并容纳筒体3 的孔。
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腔44的该孔相对于垂直的吸盘2是水平的，所述吸盘例如成对布置，每对吸盘位 于特别如附图5所示的供给所述吸盘2的两个筒体3之间的垂直中平面内。腔44的该孔在容纳压缩空气的腔48与封闭所述孔的塞子34之间延伸。筒体3 以液密封的方式在腔48与塞子34之间延伸，所述塞子为螺纹塞，其将所述筒体锁定在真空 腔44内。该塞子34具有孔50，所述孔径向地设置在筒体3的喷嘴7的外壳端部。这些孔 50，在主体1中，通过在所述喷嘴和所述膨胀腔之间形成的孔51，使所述筒体3的喷嘴7与 膨胀腔39相连通。还是参照该图6，需注意将筒体3的真空腔44与吸盘2相连通的回路的布置。在主体1厚度范围内，在腔44与吸盘2之间，具有腔和孔。图6可见的腔52和53 分别起到供给前面的和后面的吸盘2的作用。这些腔同样在图7中可见，它们在每个两筒 体组的下方，以及由其供给的两个吸盘的上方延伸。正是这些腔52和53形成了偏离腔44 的孔54和容纳主体1的下表面31上的吸盘2的孔55之间的连接。孔54位于与之相连的筒体3的垂直中平面上，而孔55位于吸盘2的中平面上，其 介于供给这些吸盘的两个筒体3之间。图7以平面的方式，通过各点的剖面给出了主体1的总体结构概况。在第一剖面中，在主体1的左边部分，示出了膨胀腔39和孔51，该孔51使塞子34 的孔50与所述腔39连通。第二剖面是经过筒体3所在轴43的主体1的水平剖面。该筒体3在压缩空气入 口腔48与设置在塞子34上的孔50之间延伸。如前所述，塞子34旋入主体1内，并以液密 封的方式将筒体3锁在孔内。第三剖面示出了孔54，其形成相应的真空腔44与腔52之间的连接，所述腔52将 所述孔54连通到与吸盘2相对应的孔55。第四剖面，在附图的右侧，示出了腔52和53以及两个吸盘2的孔55，如点划线所示。在图7中同样可以看到位于筒体3之间的垂直穿过主体1的孔40，这些孔40能够 使所述主体连接到操作机器人上。
权利要求
使用吸盘来夹持相对较轻的产品的装置，所述装置与高速型操作机器人相连，其特征在于，它包括成形为压紧块的主体(1)，其由热塑型、复合型或树脂型的合适材料制成，所述压紧块被构造成将真空发生器与吸盘(2)组合在一起，并且为了在所述真空发生器与所述吸盘(2)之间设置超短内部回路，所述主体(1)包括 一方面，用于容纳成形为筒体(3)的所述真空发生器的孔，每个孔构成一个真空腔(44)，并且所述孔以液密封的形式经由相应的筒体(3)在压缩空气入口腔(48)与膨胀腔(39)之间延伸，所述膨胀腔位于所述筒体(3)的出口侧上并作为消声装置，以及 另一方面，连接所述真空腔(44)与相应的吸盘(2)的内部回路，所述回路由多个孔和/或腔(52 55)组成，且所述主体(1)包括预先成型的片层，所述片层然后被组装，并固有地包括真空腔(44)，以及将所述腔与连接到所述主体上的所述吸盘(2)连接在一起的孔和/或腔，以及用于供给所有各种筒体(3)的所述总供给腔(48)，以及与所述筒体(3)共有的所述膨胀腔(39)，所述筒体(3)并排设置并相互平行，且所述吸盘(2)连接到所述主体(1)的下面，并与所述筒体(3)垂直。
2.根据权利要求1所述的夹持产品的装置，其特征在于，主体(1)包括容纳在孔中的四 个筒体(3)，所述筒体所在的轴线相互平行，且位于同一平面上；所述吸盘(2)也为四个，每 个吸盘各自由一个筒体(3)单独供给，所述吸盘(2)的轴线与所述筒体(3)的轴线的所述 平面垂直。
3.根据权利要求1所述的夹持产品的装置，其特征在于，对于为了容纳各种筒体(3)而 设计的每一个孔，该装置包括一包含塞子(34)的关断元件，所述塞子(34)具有径向设置的 孔(50)，所述孔通向共同的膨胀腔(39)，该腔(39)里装有合适的隔音泡沫型材料(10)，从 而可以减弱压缩空气从每个筒体(3)中逸出时的噪声。
全文摘要
本发明涉及一种装置，其包括紧凑单元形式的主体(1)，其由热塑树脂类型的合适材料制成，主体(1)适于将真空发生器尽可能靠近吸盘(2)设置，其包括一方面，用于容纳成形为筒体(3)的所述真空发生器的孔，其中所述孔界定出真空腔(44)，并在所述筒体(3)的入口侧，与压缩空气源连通，而在另一侧，即在与所述筒体相对应的出口侧，与作为消声装置的膨胀腔(39)连通；另一方面，所述真空腔(44)与吸盘(2)之间的超短的回路，其包括一个或多个腔和/或开口。
文档编号B25B11/00GK101918180SQ200880125519
公开日2010年12月15日 申请日期2008年12月1日 优先权日2007年12月4日
发明者迪迪埃·穆吉恩 申请人:西德尔公司