本發(fā)明涉及適形于(conforms)不同形狀的夾具。特別地，本發(fā)明涉及一種具有適形的彈簧指部的機器人夾具。

背景技術：

用于安裝在機器人上的操縱器上的常用工具是夾具，其允許機器人抓握和移動物件，以滿足它們的操作要求。然而，沒有單個的夾具設計最佳地適合于所有的任務或所有的物件，這是由于它們的任務以及與它們相互作用的物件的形狀和尺寸可能頻繁地變化。一種為特定的任務或者特定的物件定制化夾具的方式是為了特定地用于該任務或者物件的夾具設計一組指部，也稱為頜(jaws)。例如，需要機器人深入狹窄開口的任務可以受益于具有一組較長并且較窄的指部。然而，長且窄的指部將不會適合于提升或控制大的零件，在這種情形下，較短、較寬的指部將提供最佳的控制。對于涉及抓握小的或易碎的物件的任務，具有順應夾持面部表面的夾具是理想的。

在工廠設定下，其中機器人夾具可能需要與不同的零件相互作用，取決于應用，可能使用各種夾具指部。例如，雖然經(jīng)常使用具有平行的夾持表面的夾具，但具有特定形狀的夾具表面的夾具更適于夾持各種零件。因此，由于必須替換夾具以用于各種部件，必須雇傭技術人員來替換指部。這需要時間、材料和特殊的工具。

因此，有益的是，提供一種夾具，其可以適形于被拾取或接合的零件，從而允許夾具基于零件的形狀以及操縱零件所需的力而改變其夾具表面的形狀。還將有益的是，提供一種夾具，其可以拾取具有不同形狀的多種零件，而無需改變所述夾具。

技術實現(xiàn)要素：

所述問題的解決方案是提供如本文所述的用于自動化設備的夾臂或夾具，其可以拾取或操縱具有不同形狀的各種各樣的物件或零件。夾具區(qū)段包括從基部延伸的多個梁構件，所述多個梁構件中的每一個具有固定端和自由端。所述夾具區(qū)段還包括接近所述自由端的多個夾具表面，每個夾具表面附接至所述多個梁構件中的相應的梁構件。所述多個夾具表面中的每個夾具表面及其相應的梁構件獨立于其他的多個夾具表面和多個梁構件移動。其中所述多個夾具表面和所述多個梁構件適形于將由所述夾具區(qū)段操縱的物件/零件的形狀。

通過下文對優(yōu)選實施例的更詳細的描述，并結合附圖以示例的方式來說明本發(fā)明的構思，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將顯而易見。

附圖說明

圖1是具有可以適形于被操縱的物件的夾持表面的夾臂或者夾具的說明性的實施例的透視圖。

圖2是圖1的夾臂的夾具頭的放大透視圖。

圖3是第一可替代夾具頭的放大透視圖。

圖4是第二可替代夾具頭的放大透視圖。

圖5是第三可替代夾具頭的放大透視圖。

圖6是第四可替代夾具頭的放大透視圖。

圖7是第五可替代夾具頭的放大透視圖。

圖8是具有圖7所示的夾持表面的可替代夾臂或夾具的說明性實施例的透視圖。

具體實施方式

根據(jù)本發(fā)明的構思的說明性實施例的描述意在結合附圖來閱讀，附圖應被視為整個書面描述的部分。在本文所公開的發(fā)明的實施例的描述中，任何關于方向或取向的引用僅是為了便于描述，而非以任何方式限制本發(fā)明的范圍。相對的術語，例如“下面”、“上面”、“水平”、“豎直”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“頂”和“底”以及它們的派生物(例如“水平地”、“向下地”、“向上地”等)應當被解釋為是指如隨后在所討論的附圖中描述或示出的取向。這些術語僅是為了便于描述，并非需要裝置以特定的取向來構造或操作，除非明確地如此指出。例如“附接的”、“粘接的”、“連接的”、“聯(lián)接的”、“互連的”以及類似的術語是指這樣的關系：其中多個結構通過中間結構直接地或間接地彼此固定或附接，以及可移動的或剛性的附接(或關系)兩者，除非另有明確的描述。此外，通過參考優(yōu)選的實施例說明了本發(fā)明的特征和益處。相應地，本發(fā)明顯然不應當限制為這些優(yōu)選的實施例，這些優(yōu)選的實施例說明了一些特征的某些可能的非限定性組合，這些特征可能單獨存在或以特征的其他組合存在，本發(fā)明的范圍由隨附的權利要求限定。

參考圖1和圖2，示出了夾臂或夾具10。夾臂10可以與自動化設備使用，例如但不限于機器人設備。夾臂10可以拾取或操縱具有不同形狀的各種各樣的物件或零件(未示出)。夾臂或夾具10可以適形于被拾取或接合的物件或零件。在所示的說明性實施例中，夾具表面基于物件或零件的形狀和/或操縱物件或零件所需的力而適形于物件或零件，如將更完整地描述的。

夾臂10可以安裝至已知的裝置，以執(zhí)行自動化功能。這樣的裝置可以包括電機、夾臂安裝構件、以及將電機連接至夾臂安裝構件的連桿機構(linkage)。由于這樣的裝置是已知的，將不再對這樣的裝置做進一步的解釋。

在所示的示例性實施例中，每個夾臂10具有安裝區(qū)段12、延伸區(qū)段14和夾具區(qū)段16。在所示的實施例中，安裝區(qū)段12具有通過其延伸的開口18。開口18配置為在其中接收安裝硬件(未示出)，以將安裝區(qū)段12安裝至夾臂安裝構件。然而，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以使用安裝區(qū)段12的其他配置。

在說明性實施例中，通過安裝硬件20將延伸區(qū)段14連接至夾具區(qū)段16。然而，在其他實施例中，可以通過其他方式將夾具區(qū)段16緊固至延伸區(qū)段14，或者可替代地，可以將夾具區(qū)段16與延伸區(qū)段14制作成一個工件。

如圖2最佳地示出的，夾具區(qū)段16包括第一梁構件或彈簧臂30以及從夾具區(qū)段16的基部22延伸的第二梁構件或彈簧臂32。第一彈簧臂30具有固定端34。第一區(qū)段36從固定端34延伸。彎折部38設置在第一區(qū)段36和第二區(qū)段40之間。自由端42設置在第二區(qū)段40的遠離彎折部38的端部處。夾具表面44設置為接近和/或鄰接自由端42。定位構件46設置為接近自由端42。定位構件46設置在夾具區(qū)段16的凹陷48中。第二區(qū)段40具有與夾具區(qū)段16的表面52協(xié)作的接合部分50。

第二彈簧臂32具有固定端54。第一區(qū)段56從固定端54延伸。彎折部58設置在第一區(qū)段56和第二區(qū)段60之間。自由端62設置在第二區(qū)段60的遠離彎折部58的端部處。夾具表面64設置為接近和/或鄰接自由端62。定位構件66設置為接近自由端62。定位構件66設置在夾具區(qū)段16的凹陷48中。第二區(qū)段60具有與夾具區(qū)段16的表面72協(xié)作的接合部分70。

每個夾具表面44、64可以具有設置在其上的凹槽、鋸齒或凸起74。設置凹槽、鋸齒或凸起74以有助于通過夾具表面44、64來夾持物件/零件。

止動表面76設置在夾具區(qū)段16上。相鄰的夾具區(qū)段16的止動表面76彼此協(xié)作，以防止夾具區(qū)段16和夾臂10移動為緊密地在一起，從而防止第一彈簧臂30應力過度。

在操作中，成對的夾臂10移動到一起，以操縱或接合物件/零件。當夾臂10移動到一起時，夾具表面44、64接合物件/零件。當夾具表面44、64分別附接至第一彈簧臂30和第二彈簧臂32時，夾具表面44和第一彈簧臂30獨立于夾具表面46和第二彈簧臂32移動。這允許每個夾具表面46、66移動、樞轉或旋轉，以更好地容納或適形于被操縱的物件/零件的形狀。

當夾具表面44、64遇到物件/零件時，夾具表面44、64可以圍繞定位構件46、66移動、樞轉或旋轉，從而將定位構件46、66保持在凹陷48中。這允許相應的相鄰的夾具表面44、64移動、樞轉或旋轉，同時相對于彼此保持就位，從而防止物件/零件在夾具表面44、64之間無意地移動。

當夾具表面44、64繼續(xù)移動到一起時，第一臂30的第二區(qū)段40的部分50接合夾具區(qū)段16的表面52，以提供增加的夾持力，同時控制第一臂30的過度撓曲(over deflection)。此外，第二臂32的第二區(qū)段60的部分70接合夾具區(qū)段16的表面72，以提供增加的夾持力，同時控制第二臂32的過度撓曲。

在圖1所示的實施例中，夾具表面44、64相對于彼此成角度。這允許夾具表面44、64影響物件/零件向夾具表面44、62的中心的移動，從而提供對物件/零件的更穩(wěn)定的夾持。然而，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，夾具表面44、64可以具有平行的配置。

夾具區(qū)段16可以由具有合適的強度、彈性(良好的彈簧性能)、以及重量(輕量)特性的任意材料形成。這樣的材料包括但不限于，鈦、彈簧鋼、不銹鋼、聚合物和玻璃填充塑料?？梢酝ㄟ^使用機器、電火花線加工(EDM)、激光、水射流或其他已知的方法來移除材料，從而形成第一彈簧臂30和第二彈簧臂32。可替代地，可以通過沖壓、擠壓模制或其他已知的方法來形成第一彈簧臂30和第二彈簧臂32。

參考圖3，示出了夾具區(qū)段316的可替代的示例性實施例。夾具區(qū)段316包括第一梁構件或彈簧臂330以及第二梁構件或彈簧臂332。第一彈簧臂330具有固定端334。第一區(qū)段336從固定端334延伸。彎折部338設置在第一區(qū)段336和第二區(qū)段340之間。自由端342設置在第二區(qū)段340的遠離彎折部338的端部處。夾具表面344設置為接近和/或鄰接自由端342。定位構件346設置為接近自由端342。定位構件346設置為接近夾具區(qū)段316的表面348。

第二彈簧臂332具有固定端354。第一區(qū)段356從固定端354延伸。彎折部358設置在第一區(qū)段356和第二區(qū)段360之間。自由端362設置在第二區(qū)段360的遠離彎折部358的端部處。夾具表面364設置為接近和/或鄰接自由端362。

每個夾具表面344、364可以具有設置在其上的凹槽、鋸齒或凸起374。設置凹槽、鋸齒或凸起374以有助于通過夾具表面344、364夾持物件/零件。

在操作中，成對的夾臂移動到一起，以操縱或接合物件/零件。當夾臂移動到一起時，夾具表面344、364接合物件/零件。當夾具表面344、364分別附接至第一彈簧臂330和第二彈簧臂332時，夾具表面344和第一彈簧臂330獨立于夾具表面346和第二彈簧臂332移動。這允許每個夾具表面344、364移動、樞轉或旋轉，以更好地容納或適形于被操縱的物件/零件的形狀。

當夾具表面344、364繼續(xù)移動到一起時，第一臂330的第一區(qū)段336或彎折部338的部分350接合第二臂332的第一區(qū)段356或彎折部358的部分370，以提供增加的夾持力，同時控制第一臂330的過度撓曲。這允許第一臂330與第二臂332按連續(xù)的前進(serial progression)作用。可以通過改變彈簧臂的寬度、長度或配置來決定或調(diào)整由第一臂330和第二臂332提供的力的量。

在圖3所示的實施例中，夾具表面344、364相對于彼此成角度。這允許夾具表面344、364影響物件/零件向夾具表面344、364的中心的移動，從而提供對物件/零件的更穩(wěn)定的夾持。成角度的夾具表面344、334還有助于保持和操作具有圓形區(qū)段的物件/零件。然而，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，夾具表面344、364可以具有平行的配置。

夾具區(qū)段316可以由具有合適的強度、彈性(良好的彈簧性能)、以及重量(輕量)特性的任意材料形成。這樣的材料包括但不限于，鈦、彈簧鋼、不銹鋼、聚合物和玻璃填充塑料。可以通過使用機器、電火花線加工(EDM)、激光、水射流或其他已知的方法來移除材料，從而形成第一彈簧臂330和第二彈簧臂332。可替代地，可以通過沖壓、擠壓模制或其他已知的方法來形成第一彈簧臂330和第二彈簧臂332。

參考圖4，示出了夾具區(qū)段416的可替代的示例性實施例。夾具區(qū)段416包括第一梁構件或彈簧臂429、第二梁構件或彈簧臂430、第三梁構件或彈簧臂431、第四梁構件或彈簧臂432、以及第五梁構件或彈簧臂433。雖然在每個夾具區(qū)段416上設置有五個彈簧臂，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以設置其他數(shù)量的彈簧臂。每個彈簧臂429、430、431、432、433具有固定端434a—434e。第一區(qū)段436a—436e從固定端434a—434e延伸。彎折部438a—438e設置在第一區(qū)段436a—436e和第二區(qū)段440a—440e之間。自由端442a—442e設置在第二區(qū)段440a—440e的遠離彎折部438a—438e的端部處。夾具表面444a—444e設置為接近和/或鄰接自由端442a—442e。

每個夾具表面444a—444e具有設置在其上的凹槽、鋸齒或凸起474。設置凹槽、鋸齒或凸起474以有助于通過夾具表面444a—444e夾持物件/零件。

在操作中，成對的夾臂移動到一起以操縱或接合物件/零件。當夾臂移動到一起時，每個夾子的夾具表面444a—444e接合物件/零件。當夾具表面444a—444e分別附接至彈簧臂429—433時，夾具表面444a—444e及其相應的彈簧臂429—433獨立于其他的夾具表面444a—444e及其相應的彈簧臂429—433移動。這允許每個夾具表面444a—444e移動、樞轉、或旋轉，以更好地容納或適形于被操縱的物件/零件的形狀。

當夾具表面444a—444e繼續(xù)移動到一起時，臂429—432的第一區(qū)段436a—436d或彎折部438a—438d的部分450a—450d接合第二臂430—433的第一區(qū)段436b—436e或彎折部438b—438e的相應的部分470b—470e，以提供增加的夾持力，同時控制第一臂430的過度撓曲。這允許第一臂430與臂429—432按連續(xù)的前進作用。可以通過改變彈簧臂的寬度、長度或配置來決定或調(diào)整由臂429—432提供的力的量。

在圖4所示的實施例中，夾具表面444a和444e相對于彼此且相對于其他夾具表面444b—444d成角度。這允許夾具表面444a和444e影響物件/零件向夾具表面的中心且朝向平行的夾具表面444b—444d的移動，從而提供對物件/零件的更穩(wěn)定的夾持。然而，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，夾具表面444a和444e可以具有平行的配置，且夾具表面444b—444d可以具有成角度的表面。

夾具區(qū)段416可以由具有合適的強度、彈性(良好的彈簧性能)、以及重量(輕量)特性的任意材料形成。這樣的材料包括但不限于，鈦、彈簧鋼、不銹鋼、聚合物和玻璃填充塑料。可以通過使用機器、電火花線加工(EDM)、激光、水射流或其他已知的方法來移除材料，從而形成彈簧臂429—433?？商娲兀梢酝ㄟ^沖壓、擠壓模制或其他已知的方法來形成彈簧臂429—433。

參考圖5，示出了夾具區(qū)段516可替代的示例性實施例。夾具區(qū)段516與夾具區(qū)段416具有許多相似點。然而，與夾具表面444a相比，夾具表面544a具有改進的配置。

參考圖6，示出了夾具區(qū)段616的可替代的示例性實施例。夾具區(qū)段616包括第一梁構件或彈簧臂627、第二梁構件或彈簧臂628、第三梁構件或彈簧臂629、第四梁構件或彈簧臂630、第五梁構件或彈簧臂631、第六梁構件或彈簧臂632、以及第七梁構件或彈簧臂633。雖然在每個夾具區(qū)段616設置有七個彈簧臂，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以設置其他數(shù)量的彈簧臂。每個彈簧臂627、628、629、630、631、632、633及其操作類似于彈簧臂429至433及其操作。

在圖6所示的實施例中，夾具表面644a—644g基本在一條直線上，并且相對于彼此平行。然而，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，一些或所有的夾具表面644a—644g可以具有成角度的表面。

參考圖7和圖8，示出了夾具區(qū)段716的可替代的示例性實施例。夾具區(qū)段716具有比夾具區(qū)段616更薄的輪廓，以允許夾具區(qū)段716具有更長的伸展。夾具區(qū)段716包括第一梁構件或彈簧臂727、第二梁構件或彈簧臂728、第三梁構件或彈簧臂729、第四梁構件或彈簧臂730、第五梁構件或彈簧臂731、以及第六梁構件或彈簧臂732。雖然在每個夾具區(qū)段716上設置有六個彈簧臂，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以設置其他數(shù)量的彈簧臂。每個彈簧臂727、728、729、730、731、732及其操作類似于彈簧臂429至433及其操作。

在圖7和圖8所示的實施例中，夾具表面744a—744f基本在一條直線上，且相對于彼此平行。然而，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，一些或所有的夾具表面744a—744f可以具有成角度的表面。

在所有的實施例中，夾具表面基于零件或部件的形狀而移動、樞轉或旋轉，以使得能夠更好地夾持零件或物件。夾具區(qū)段的指部/梁/彈簧臂還彈性地或塑性地可變形，以允許通過夾具表面在零件或物件上施加合適的力。這允許夾具表面、指部/梁/彈簧臂以及夾具區(qū)段拾取或操縱具有不同形狀的各種各樣的零件或物件，而無需改變夾具區(qū)段。

雖然已經(jīng)參考優(yōu)選的實施例描述了本發(fā)明，但本領域技術人員應當理解的是，在不脫離如隨附的權利要求中所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以做出各種變化，并以等同來替代其要素。特別地，對本領域技術人員而言清楚的是，在不脫離其精神或本質(zhì)特性的情況下，本發(fā)明可以實現(xiàn)為其他特定形式、結構、布置、比例、尺寸、并具有其他要素、材料和部件。本領域技術人員將理解的是，在不脫離本發(fā)明的構思的情況下，本發(fā)明可以與結構、布置、比例、尺寸、材料和部件的修飾一起使用，并以其他方式用于本發(fā)明的實踐，這尤其適合于特定的環(huán)境和操作要求。當前公開的實施例由此在所有的方面被視為說明性的，而非限制性的，本發(fā)明的范圍由隨附的權利要求限定，而不限于前文的描述或實施例。