夹持工具、夹持装置和夹持方法与流程

本发明涉及具有方法和装置独立权利要求前序部分中的特征的夹持工具、夹持装置和夹持方法。

背景技术：

从实践已知，用于smd构件的装配自动化装置以smd卷来装载，其中，smd构件被布置在卷起的承载带材或承载皮带上。smd卷被手动夹持以及装载和卸载。

技术实现要素：

本发明的目的在于展示一种改进的夹持技术。

本发明的该目的利用方法和装置独立权利要求中的特征来解决。

要求保护的夹持技术，即夹持工具和夹持装置以及夹持方法具有多种优点。

夹持工具可以自动地被处理和操作。该加持工具可引导和优选地在中心夹持以及支撑还有再次释放卷轴状和/或盘状的夹持物件、优选smd卷等。这种夹持物件例如具有大于其厚度的直径。此外，还可以在中心可转动地保持或支承这种夹持物件，并在被夹持状态下实现其旋转。替换地，抗相对转动的夹持和支承是可行的。

为了这些功能，夹持工具具有适合的结构构造，该结构构造可以变化。借助夹持工具上的探测装置可以检测和监视夹持物件的正确的夹持以及必要时夹持物件的给出。夹持工具可借助可编程处理装置、特别是工业机器人来运动，并且被用于自动运输以及用于收纳和给出所述夹持物件。

夹持工具具有带用于可编程处理装置的接口、特别是机器人接口的支架并具有带可控制的调节装置的夹持器。利用该调节装置，夹持器可以以其夹持功能被驱动和控制。夹持器被构造用于在侧面引导以及在中心夹持和支撑以及必要时可转动地支承夹持物件。引导以及夹持、支撑和支承可以单侧地或多侧地、特别是双侧地进行。

要求保护的夹持技术特别对于窄的卷轴状或卷状夹持物件是有利的。这些夹持物件可被自动输送到加工装置、例如装配自动化装置上并被引离。这些夹持物件在那里可被保持或给出。卷轴状或卷状夹持物件可特别是以转动方式被保持或支承，并以需要的方式可在夹持器处的该位姿上被转动。在转动时，布置在夹持物件、特别是卷上的带材可以被绕起或绕开。

在卷起或绕起的带材、特别是用于smd构件的承载带材或承载皮带的端部被相互手动或自动连接时，这点特别有利。例如，这可通过所谓的拼接过程进行，其中，夹持工具或夹持装置为了该连接或拼接过程而使新的带材卷轴或smd卷就位并在这种情况下可转动地保持其。随后，带材卷轴或smd卷可被传递到处理装置、例如架子上所设置的收纳部中并更换终止的空带材卷轴或smd卷。

卷起或绕起的带材可由布置在夹持工具上的输送装置输送并传递给加工装置。该输送和必要时还有拼接过程可自动地、半自动地或手动地进行。该连接过程、特别是拼接过程也可以通过终止的带材端部和被输送的新带材端部的共同运输和形状配合的引导所取代。在这种情况下，带材端部被前后对接地引导或者也可以相互重叠。

在一个设计方案中，夹持器具有带可在端部侧控制的夹持器件的承载臂，该夹持器件被构造用于在中心夹持和支撑夹持物件，以及必要时用于将夹持物件可转动地支承在其中心缺口上。在另一端部上，承载臂可与夹持工具的支架连接。夹持工具适于收纳一个或多个夹持物件。

可单个或多重地存在承载臂。多个平行的承载臂可在两侧引导夹持物件。承载臂可具有长形和拉平的、特别是板状的形状并从支架伸出。由此给出紧凑和节省空间的实施方案，该实施方案也可夹持一排多个并排布置的夹持物件并有针对性地抓住一夹持物件。可调节地支承在工具支架上的承载臂可以实现对夹持物件的不同几何形状(特别是厚度)的适配。

夹持器可在一个或多个承载臂上分别具有可控制的夹持器件，该夹持器件可以实现一个或更多个夹持物件的所述的中心夹持和支撑。特别地，夹持器件可被构造为夹持指。该夹持器件可以是单个夹持指。可多重地存在夹持器件。多个相对置的夹持器件可以共同作用并相互构成用于夹持物件的支撑装置并必要时构成可转动的支承装置。

夹持器件可以是可控制的，其中，其可与夹持工具的调节装置连接。特别地，夹持器件可以被驱动和受控制地在释放位置与夹持物件上的中心夹持位置之间来回运动。该运动学可以变化。例如，该运动学可以是转动运动。替换地，横向于承载臂或斜向于承载臂指向的平移运动或旋转和平移的组合运动是可行的。

在一个设计方案中，夹持器件可分别具有沿着承载臂延伸的和优选地可围绕其纵向轴线转动的、具有端部侧侧面突出部的调节杆，该突出部在接合到夹持物件的中心缺口中时构成支撑轴承和转动轴承。突出部可被构造为支撑和支承突起。突出部通过调节杆运动、特别是通过其转动而运动。在另一实施方案中，侧面突出部通过楔传动装置、流体方式或磁方式的操纵或其它方式、必要时逆着弹动的复位元件进行运动。

用于卷轴状和/或盘状夹持物件、特别是smd卷的夹持装置可以具有单轴或多轴可运动的、可编程的处理装置，该处理装置具有已描述类型的以固定或可松脱方式装配的夹持工具。

在一个设计方案中，处理装置被构造为多轴的、可编程的工业机器人。处理装置、特别是工业机器人可具有接收外载荷的配属传感装置。传感装置可被布置在处于处理装置的从动元件与夹持工具之间的附装部位上。该传感装置可替换地或附加地被集成到处理装置中、特别是集成到多轴工业机器人中。

处理装置或工业机器人可通过传感装置获得敏感性。这些敏感性对于能够查找并有目的地夹持所述夹持物件是有利的。此外，可由此实现夹持物件的精确定位，特别是在其被给出时。特别地，传感装置可以实现：夹持物件的探索式查找、对精确且位置正确的夹持的控制和对夹持物件的支撑以及必要时对该夹持物件的可转动支承。夹持物件的精确位置、特别是给出位置同样可被探索式查找和探测。

在从属权利要求中给出本发明的其它有利的设计方案。

附图说明

在附图中示例性和示意性地示出本发明。细节上：

图1在断开立体图中示出了夹持装置，其具有工业机器人和夹持工具以及被夹持的卷轴状夹持物件；

图2示出了图1的夹持工具和夹持物件的放大的单个立体图；

图3示出了没有夹持物件的图1和图2的打开的夹持工具的立体图；

图4示出了具有根据图1和图2的夹持物件的夹持工具的断开侧视图；

图5和图6示出了根据图4的剖线v-v和vi-vi的处于释放位置和夹持位置中的夹持物件和夹持工具的横截面图；

图7示出了具有根据图1和图2的夹持物件的夹持工具的剖开侧视图；

图8示出了具有夹持装置的加工装置；

图9在立体图中示出了具有用于带材的输送装置的夹持工具；

图10示出了根据图9的箭头x的夹持工具与机器人部件一起的侧视图；以及

图11示出了具有带材的图8和图10的输送装置的立体图。

具体实施方式

本发明涉及一种用于卷轴状和/或盘状夹持物件(4)的夹持工具(2)以及一种夹持方法。本发明连同方法还涉及一种具有处理装置(3)和由该处理装置引导的夹持工具(2)的夹持装置(1)。

所示夹持物件(4)被构造为卷轴状和卷状。其例如根据图1和图4至图6具有圆盘状形状。其可具有圆形的周边和大体上平坦的侧表面。其直径大于其厚度。替换地，盘形状可具有另外的外形。

夹持物件(4)具有柱体形主体(5)，其在用于绕起的带材(6)或皮带的外周边上具有收纳槽。带材例如可以是用于smd构件的承载带材。例如，带材可以是用于装配作为表面安装器件(smd)的电路板等的电子构件。主体(5)构成卷轴本体。

优选地，盘状主体(5)的直径明显大于其厚度。在中部，夹持物件(4)或卷轴本体的轮毂在一侧或两侧具有优选中心的缺口(7)。缺口(7)可被构造为槽或者说盲孔或根据图5和图6被构造为穿过主体(5)的贯通开口。该缺口可具有任意形状，例如柱体形具有边缘侧的径向缺口。该缺口可由此收纳具有径向携动件的驱动轮毂。

夹持工具(2)可自动地被处理和操作。为此，该夹持工具可被装配到可编程的处理装置(3)上。这可以是可松脱的连接，例如借助交变耦合器。后者可具有用于传递运转介质(例如流体、电信号流和/或电功率流等)的介质耦合器。优选地，可编程的处理装置(3)被构造为多轴的可编程工业机器人。在这种情况下，夹持工具(2)被装配在处理装置(3)或工业机器人的优选旋转式的从动元件(28)上。

夹持工具(2)具有支架(8)，该支架具有用于处理装置(3)的接口(9)。优选地，该接口被构造为机器人接口。接口可以具有机械连接器件，并且必要时还具有用于所述运转介质的连接器件。支架(8)还具有夹持器(10)，该夹持器具有可控制的调节装置(16)。

夹持器(10)被构造为，在侧面引导以及在中心夹持和支撑一个或多个卷轴状或卷状的夹持物件(4)。此外，夹持器(10)可以以需要的方式在中心可转动地支承夹持物件(4)。该夹持物件可在被夹持的状态下旋转，其中，支承装置可在夹持器(10)上自由转动，并且进行转动的驱动力来自外部。

针对上述功能，夹持器(10)可具有不同的结构构造。在图1至图7中示出了优选的实施方式。

夹持器(10)具有承载臂(11，12)，该承载臂具有端部侧的可控制夹持器件(15)，该夹持器件被构造用于在中心夹持和支撑并必要时在夹持物件的中心缺口(7)上可转动地支承夹持物件(4)。

替换地，多个夹持物件(4)可并排和/或前后地以及共同或单个地被夹持、支撑和可能地可转动地被支承。下面描述的用于单个夹持物件(4)的实施方案可相应地进行适配。

夹持器(10)可具有带端部侧夹持器件(15)的单个承载臂(11，12)，该承载臂在一侧上引导、夹持和支撑以及必要时可转动地支承夹持物件(4)。优选地，夹持器(10)具有多个、特别是两个承载臂(11，12)，它们平行地延伸并在它们之间构成自由空间(14)，夹持物件(4)可被收纳在该自由空间中。平行布置方案可以精确平行或略微成锥形。(多个)承载臂(11，12)和夹持物件(4)的主平面在夹持姿势中平行地取向。

在另一变型中，特别是两个承载臂(11，12)可被构造为不同长度，从而可以较容易地夹持或“串起”夹持物件(4)。例如，夹持物件(4)可以利用前导的承载臂(11或12)，与敏感的机器人或被设计为敏感的夹持工具(2)相结合地触碰这些卷并随后较容易地被带入或引入或“串入”到两个承载臂(11，12)之间的中间间隙中。

一个或多个承载臂(11，12)具有长形且拉平的形状。在侧视图中，优选板状构造的承载臂可具有楔形构型，该构型朝向一端逐渐变细，夹持器件(15)被布置在该端部上。一个或多个承载臂从支架(8)伸出。较宽的臂端部指向支架(8)。一个或多个承载臂(11，12)位置固定地或借助支承装置(13)可调节地被支承在支架(8)上。例如，支架(8)可被构造为法兰状或板状，其中，在其前侧，夹持器(10)被布置具有一个或多个承载臂(11，12)并在其后侧上布置接口(9)。

承载臂(11，12)被长形构造，使得可收纳各种夹持物件(4)、特别是卷或盘。优选地，这点与直径无关地进行。

支承装置(13)可被不同地构造。例如可以是滑动支承装置，其可以实现横向于承载臂(11，12)纵向延伸的调节。就此可设置臂距离或自由空间(14)的宽度。替换地或额外地，支承装置(13)可例如被构造为摆动支承装置，摆动支承装置可以实现承载臂(11，12)的展开和合上或者说打开和关闭，并且摆动支承装置必要时与调节装置(16)连接。为了构成支承装置(13)，一个或多个承载臂(11，12)例如可以在后向端部(2)处具有带长孔的被分开的支承附件，这些支承附件跨接支架(8)上的向前伸出的支承法兰并在此通过销栓和必要时夹持器件固定地或可松脱地或者说可调节地进行连接。

此外，支承装置(13)还可设有致动器(例如行程缸、马达-丝杠组合)，从而可以自动调节一个或两个承载臂(11，12)。由此可附加实现平行夹持功能。

一个或多个承载臂(11，12)分别具有可控制的夹持器件(15)，该夹持器件可与调节装置(16)连接。夹持物件(4)由一个或多个承载臂(11，12)在一个或两个顶端侧面上侧面包围接合和引导。可受控运动的夹持器件(15)引起中心夹持和支撑以及必要时在夹持器(10)上可转动地支承夹持物件(4)。

夹持器件(15)可以以不同的方式构造并可具有不同的运动学。在示出的实施例中，其被构造为夹持指。在这种情况下，两个承载臂(11，12)可分别具有夹持器件(15)或夹持指。多重的夹持器件(15)相互地引起夹持物件(4)的中心夹持、支撑且必要时可转动的支承。替换地，仅一个承载臂(11，12)可具有夹持器件(15)。

调节装置(16)加载单个或多个夹持器件(15)。在这种情况下，该调节装置引起夹持器件被驱动并控制夹持器件的运动。

夹持器件(15)可不同地构造和布置。在示出的实施例中，其分别具有沿着承载臂(11，12)延伸的调节杆(19，20)，该调节杆具有端部侧的侧面突出部(17，18)。突出部(17，18)被构造为支撑和支承突起。该突出部优选地被构造为楔形并被适配夹持物件(4)的中心缺口(7)的尺寸。突出部(17，18)从外部机械地接合到缺口(7)中。这点例如可通过转动运动进行。例如法兰状或板状的突出部(17，18)具有适合于此的几何形状。

调节杆(19，20)可转动地被支承在夹持器(10)上，特别是被支承在对应的承载臂(11，12)上。为此设置杆支承装置(21)，该杆支承装置例如具有位于承载臂(11，12)的后向和变宽的端部上的后支承半壳以及具有位于前臂端部上的用于前侧杆突起的轴向插入开口。图3、4和7示出了该构造。调节杆(19，20)通过杆轴承(21)例如围绕其纵向轴线可转动地和沿着轴向方向固定地或有限可移位地被保持。一个或多个承载臂(11，12)可在前端部上在内侧具有用于收纳突出部(17，18)的留空部。图3和4示出了该构造方案。

(多个)调节杆(19，20)在另外的和背对突出部(17，18)的端部上与调节装置(16)连接。调节装置(16)驱动(多个)调节杆(19，20)，并且将对应的突出部(17，18)一方面转动到夹持和支撑位置中，另一方面转动到释放位置中。

调节装置(16)被布置在夹持工具(2)的支架(8)上。该调节装置具有可控制的调节驱动器(22)，该调节驱动器具有用于操纵一个或多个夹持器件15(特别是一个或多个调节杆(19，20))的传动装置(23)。例如，可控制的调节驱动器(22)具有流体缸、以电方式的丝杠驱动器或齿杆驱动器或者另外的驱动器件。例如根据图3，传动装置(23)被构造为齿杆传动装置并将调节驱动器(22)的线性驱动运动转换为(多个)调节杆(19，20)的转动运动。在这种情况下，在一个或多个调节杆(19，20)上，在端部侧分别布置齿轮(26)，该齿轮与齿杆(25)啮合，该齿杆被布置在与调节驱动器(22)连接的轭梁(24)上。在示出的实施方案中，调节驱动器(22)可以同步以反向转动控制地驱动两个调节杆(19，20)。例如，调节装置(16)或调节驱动器(22)可具有步进马达或伺服马达，从而可实现准确的角度设置。

例如，单轴或多轴可运动且可编程的处理装置(3)被以上述方式构造为根据图8的多轴可编程工业机器人。该工业机器人可具有多个平移的和/或旋转的机器人轴以及多个机器人节肢。在图1和图3中，处理装置(3)或工业机器人的末端节肢(27)被显示为具有优选转动式的从动元件(28)，其与接口(9)成装配连接。

处理装置(3)或工业机器人引导夹持工具(2)并由此运输被收纳的夹持物件(4)。在这种情况下，处理装置(3)可被布置为静止或被布置在手动或自动进行运动的运输器件(30)上。该处理装置将夹持物件(4)进给到图8中示出的加工装置(31)。后者例如可以是用于smd构件的装配自动化装置。夹持物件(4)可以被放入或定位在例如盆状的卷轴保持器(32)中。绕开的带材(6)可被引入到加工装置(31)中。

处理装置(3)具有配属的传感装置(29)，该传感装置接收并评估外部载荷，以及将其传输给控制器、特别是机器人控制器。传感装置可以是单件式或多件式的，并且可具有一个或更多个接收载荷的传感器，例如力传感器和/或力矩传感器。处理装置还可具有一个或多个其它传感器，例如用于路径测量、角度测量等的传感器。

传感装置(29)可以以不同的方式被配属给处理装置(3)。例如，该传感装置可被布置在接口(9)与处理装置(3)的从动元件(28)之间。该传感装置还可被集成到夹持工具(2)中。在示出和优选的实施方式中，传感装置(29)被集成到工业机器人(3)中。在此情况下，在一个或多个机器人轴上、特别是在其支承装置上，可分别存在以适合数量和布置方案的接收载荷的传感器以及必要时另一传感器。

优选地，处理装置(3)被构造为具有敏感性并具有所述集成的传感装置(29)的触感工业机器人。敏感性可被用于查找和夹持夹持物件(4)并在其在加工装置(31)上进给或者说定位时使用。这些敏感性还可对于其它工艺例如在拼接带材(6)时是有利的。

在图9至图11的实施方式中，夹持工具(2)具有用于带材(6)的输送装置(33)。输送装置(33)被布置在支架(8)上。该输送装置优选地位于夹持器(10)的后侧上并且被布置为与夹持物件(4)或者说夹持器件(15)间隔开。支架(8)具有弯角的形状，其中，与第一实施例相比，机器人接口(9)被布置在例如转动90°的位置上。夹持工具(2)在其它情况下可如图1至图8的第一实施例中那样构造。

输送装置(33)用于将带材(6)从夹持物件(4)输送到加工装置(31)。由此，带材(6)可被精确地引导、固定和定位在给出部位上。输送装置(33)还可用于操纵加工装置(31)的部件，例如用于操纵将用于带材(6)的处于那里的引导和驱动装置关闭。在这种情况下，输送装置(33)可以由优选触感的处理装置(3)引导并在其功能上受控制。

输送装置(33)可具有一个或多个组件。

这种组件可以是用于带材(6)的引导器(34)。例如，该引导器可在输送装置(33)的主体上具有引导床架。也可设置用于带材(6)的形状配合和可运动的引导器件用于该引导器(34)，例如根据图10的钉辊。根据图11，带材可具有用于形状配合引导的孔或另一配合元件。引导器(34)还可具有伸出的导引器件，例如导引舌。该导引器件可用于相对于加工装置(31)的带材入口定位所述输送装置(33)并用于在传递时安全地引导带材(6)。

输送装置的另一组件可以是固定装置(37)，利用该固定装置，被放入的带材(6)可在引导器(34)上被固定或松脱。固定装置(37)可以是可控制的。该固定装置可具有例如滑架状的夹紧器件，该夹紧器件具有缸或另一驱动器件。在固定装置(37)上、特别是夹紧器件上，还可布置前述的可运动引导器件、特别是钉辊。因此，可运动的引导器件、特别是钉辊可以附加地具有固定功能，其方式是，该引导器件将带材(6)夹紧在引导床架上。钉可以接合并附加地固定在带材(6)的孔上。

输送装置(33)的另一组件可以是推进装置(35)，利用该推进装置，带材(6)可在输送装置(33)上被驱动并进行运动。推进装置(35)可与可运动的引导器件、特别是钉辊连接。该推进装置可为了手动操纵而具有根据图9的旋钮等或者具有根据图11的可控制的驱动器。

输送装置(33)还可具有操纵器(36)形式的组件。利用该操纵器可操纵外部装置。例如，可打开和关闭加工装置(31)的带材传送器上的带材入口。为此，夹持工具(2)和例如刚性的操纵器(36)可以通过前述处理装置(3)而相应地进行运动，优选地在使用其敏感性的情况下。该敏感性也可用于功能检查，例如用于带材入口的打开姿态和关闭姿态，和/或用于形状配合地收纳和运输带材入口处的新的带材端部。

此外，图9至图11的夹持工具的第二变型示出了夹持工具(2)利用用于夹持器(10)的稳定装置(38)的补充。该稳定装置可造成所收纳的夹持物件(4)被安全地保持在夹持器(10)上。该稳定装置尤其对于平的承载臂(11，12)是有利的。该稳定装置使其绕横向轴线的弯曲弹性被平衡，并将承载臂(11，12)保持在夹持物件(4)上的夹持姿态上。例如，稳定装置(38)可具有示出的磁体组，其中，两侧的磁体相互牵拉处于夹持姿态中的承载臂(11，12)。

示出和描述的实施方式的变型以多种方式是可能的。特别地，前述实施例和所述变型的特征可相互任意组合，特别是还可交换。

夹持物件(4)可以以另一种方式构造，例如被构造为实心主体。替代所示出的具有旋转对称周边和平坦侧表面的盘形状，可存在任意其它侧面轮廓和/或周边轮廓。例如，盘状夹持物件(4)可以具有椭圆形或棱柱形的周边。该夹持物件还可具有一个或多个非平坦的侧表面。缺口(7)可被布置在另一部位上，并且必要时偏离中心地布置。利用夹持物件(4)执行的工艺并且必要时已有的加工装置(31)也是可变的。

夹持器(10)可具有另一且必要时单个的夹持器件(15)。例如，其可具有横向于臂平面或者说主体平面平移地移入和移出的夹持指。指状的夹持器件(15)也可通过使主体变形来构造和操纵。调节装置(16)可相应地在结构上和功能上被改变。例如，该调节装置可具有流体驱动器，该流体驱动器使活塞状夹持器件(15)受控制地运动。调节装置(16)可将夹持器件(15)进给到夹持姿态中并复位到释放姿态中。替换地，复位可通过另一复位元件进行，例如可压缩或弹动地构造该另一复位元件。调节装置(16)的传动装置(23)可省略或以其它方式被构造用于力传递和运动传递。

附图标记列表

1.夹持装置

2.夹持工具

3.处理装置、工业机器人

4.夹持物件、带材卷轴、smd卷

5.主体、卷轴体

6.带材、承载带材

7.缺口

8.支架

9.接口、机器人接口

10.夹持器

11.承载臂

12.承载臂

13.可调节支承装置

14.自由空间

15.夹持器件、夹持指

16.调节装置

17.突出部、支撑和支承突起

18.突出部、支撑和支承突起

19.调节杆

20.调节杆

21.杆支承装置

22.调节驱动器、缸

23.传动装置

24.轭梁

25.齿杆

26.齿轮

27.末端节肢

28.从动元件

29.传感装置

30.运输器件

31.加工装置、装配装置

32.保持器、卷轴保持器

33.输送装置

34.引导器

35.推进装置

36.操纵器

37.固定装置

38.稳定装置