用于工业机械手的电动抓持器的制作方法

本发明涉及一种用于工业机械手的电动抓持器，特别是用于制药业容器检测装置的电动抓持器。

背景技术：

1、在工业自动化领域，抓持器与机械手相结合用于抓取、移动和释放物体是众所周知的。

2、用于工业机械手的抓持器一般都设有一个主体和两个或两个以上的夹爪，或在其上安装的抓持器爪指。夹爪可以在打开位置(或释放位置)和关闭位置(或抓持位置)之间相互移开或靠近，在打开位置，夹爪不会对要操作的物品施加任何压力，在关闭位置，夹爪对要操作的物品施加足够的压力，以确保物品在搬运过程中不会被意外释放。

3、夹爪移动是通过电动致动器(如容纳在抓持器主体内的电动马达)或气动致动器(如也容纳在抓持器主体内并提供压缩空气的气缸-活塞系统)来实现的。

4、在制药行业中，用于对容器进行质量控制的检测装置的抓持器是一个特殊的例子。这些是用于检测放置在生产线上的透明或半透明小瓶、瓶子和容器的光学检测装置，以便对生产的容器进行100％的质量控制，包括容器和相应封口的完整性，以及内容物的数量和纯度。在这些检测装置中，多个抓持器排成一排，或按照转盘结构(carouselconfiguration)排成一圈，抓持器之间彼此相邻。每个抓持器夹起一个容器，将其放在摄像头前，摄像头捕捉容器本身的一张或多张图像；图像由计算机处理，以检测任何异常。通常使用频闪灯来捕捉图像。

5、通常，在这类检测装置中，抓持器被布置在一个转盘结构上，除了抓持器传统的打开和关闭运动外，抓持器还需要围绕其自身的纵向轴线旋转，这也对应于部件被夹持所沿着的轴线，以便在要检测的液体的容器内暂时形成一个漩涡。通过检测装置捕捉到的容器和漩涡图像，可以检测到异常情况，如内容物中的杂质、液体过量或不足等。

6、由于抓持器彼此相邻，且可用空间极小，因此在上述检测装置中，抓持器优选没有自己的致动器，这正是因为致动器会对每个抓持器的尺寸产生不利影响，并最终影响检测装置的整体尺寸。

7、一般来说，安装在检测装置中的抓持器包括一个滑动地安装在抓持器主体的特殊座中的阀杆；阀杆可在由检测装置其他部件控制的凸轮施加的力的作用下沿纵向轴线在远端位置和近端位置之间移动。特别是，所有抓持器都有一个凸轮。阀杆相对于阀体的位置单一地决定抓持器夹爪的位置，即机械地控制抓持器夹爪的打开和关闭。换句话说，容器的抓取和释放是由作用在每个抓持器的滑动阀杆上的凸轮控制的；适当的弹簧或其他反作用力使阀杆回到夹爪的初始关闭位置。

8、通过旋转耦合将抓持器安装在检测装置的转盘结构上，在转盘结构上安装电动马达，并通过驱动带将一个或多个抓持器连接到同一电动马达上，从而实现抓持器绕纵向轴线旋转。电动马达的皮带轮的旋转通过皮带驱动到各个抓持器的主体，使其绕纵向轴线旋转。转速通常在400rpm到800rpm之间，也可以达到3000rpm。

9、归根结底，容器检测装置中使用的抓持器与传统的抓持器的不同之处在于，它们没有自己的插入抓持器主体中以驱动夹爪的致动器，并且其操作取决于凸轮和电动马达(它们通过皮带相连接)，这些凸轮和电动马达位于装置上，特别是位于转盘结构上，不属于抓持器的一部分。

10、检测装置的示例可参见以下链接中的视频：https://youtu.be/xc2ed0tu2nu。

11、it202019000002871于2019年08月27日以申请人的名义提交，描述了一种用于工业机械手的抓持器，特别是用于检测透明或半透明容器的光学检测装置的抓持器，包括：

12、-主体，其可连接到外部结构，具有纵向轴线；

13、-上部，其受限于主体并且可相对于主体绕纵向轴线旋转；

14、-使上部围绕纵向轴线旋转的装置；以及

15、-夹爪，安装在上部且可相对于上部相互靠近或远离地移动，以便拾取和释放物体，如容器，即，可移动地打开和关闭；

16、-控制夹爪打开和关闭运动的装置。

17、上部的旋转不是由抓取器外部的皮带或其他装置传递的，而是由容纳在抓取器本身的致动器，特别是电动马达传递的。更详细地说，抓持器包括一个在抓持器纵向轴线上布置的空心驱动轴。空心驱动轴与上部相连，这样，电动马达传递给驱动轴的相对于纵向轴线的旋转就会传递给夹爪。因此，抓取器的纵向轴线也是夹爪的旋转轴。夹爪的控制杆可伸缩地(即滑动地)容纳在驱动轴内，其功能正是使夹爪打开。

18、控制杆相对于驱动轴的位移是由抓持器外部的致动器(例如安装了抓持器的小瓶检测装置的凸轮)来实现的。当凸轮施加在控制杆上的应力停止时，弹性元件会自动使夹爪复位关闭。

19、it102009901732640(it pr20 090 040)于2009年5月15日以pharmamech公司的名义提交，描述并要求保护获得抓持器的两个实施方式，该抓持器设计用于在专用于质量控制的机器中操作试管或小瓶。参照相关附图，这两个实施方式均配有电动马达和与抓持器轴线同轴的致动器，该致动器控制同轴布置的外轴8和控制杆10。外轴8是空心的，控制杆10插入其中以便伸缩滑动。在第一个实施方式中，外轴8是一个驱动轴，当抓持器关闭时，驱动轴通过致动器旋转，以使试管或药瓶旋转并能用光学系统进行检查。当抓持器静止时，控制杆10被驱动，即相对于驱动轴8转动，以打开夹爪并释放试管/小瓶。在第二个实施方式中，致动器被称为"旋转致动器装置"14，仅作用于控制杆10，控制杆10既可相对于驱动轴8平移以打开和关闭抓持器，也可旋转以转动试管/小瓶，而驱动轴8保持空转。

20、cn1111353描述了一种抓持器，其打开和关闭由轴向杆控制，但轴向杆由偏置致动器控制，旋转由皮带和滑轮系统传递。

21、us6544799描述了一种带纵向杆的抓持器系统，用于打开和关闭夹爪，但没有提供用于抓持器旋转。

22、us20080085507描述了一种带有3个夹爪的旋转式抓取器：夹爪的打开和关闭由控制抓取器旋转的同一轴向马达控制，但夹爪的移动是通过正齿轮使夹爪绕与抓取器轴线平行的轴线旋转来实现的。

23、us20090179445描述了一种装有两个马达的抓持器，第一个旋转马达将旋转传给空心驱动轴(图中用20表示)，从而使夹爪旋转；第二个线性马达(图中用22表示)容纳在驱动轴20中，作为伸缩推杆来打开和关闭夹爪。

24、de10120939a描述了一种带有两个平行夹爪和电动致动器的抓持器。抓持器的上部(容纳夹爪)不会相对于抓持器主体旋转，而是固定在抓持器主体上。固定容纳在抓持器主体中的电动致动器配有一个可沿抓持器纵向轴线平移的驱动轴，以实现夹爪的打开和关闭运动。

25、wo2015/07083和us460787公开了其他已知的解决方案。

26、申请人认为，所述检测装置可加以改进，使其结构更加简单。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于工业机械手的抓持器，该抓持器是电动的，即配备有自己的电动马达来传递上部的旋转，其结构比已知的解决方案更简单。

2、因此，本发明涉及根据权利要求1所述的抓持器。

3、具体而言，本发明涉及一种用于工业机械手的抓持器，特别是用于检测透明或半透明容器的光学检测装置的抓持器，包括：

4、-主体，其具有纵向轴线，且可连接到外部设备，特别是连接到光学检测装置；

5、-上部，其受限于主体并且可相对于主体绕纵向轴线旋转；

6、-夹爪，其安装在上部并且可相对于上部移动，相互靠近或远离，以便拾取和释放物体，特别是要检查的容器，以及

7、-致动器，其包括受限于主体上的单个电动马达，以及一个与纵向轴线同轴的驱动轴，该驱动轴将电动马达与上部和夹爪连接起来。电动马达和抓持器的主体是不同的部件，这意味着抓持器在机器上的固定是意图在主体上而非在马达上。

8、驱动轴具有双重功能：为夹爪提供旋转动力，并使夹爪相互靠近或远离，从而实现打开和关闭。

9、关于夹爪绕纵向轴线的旋转，驱动轴通过电动马达绕纵向轴线旋转，进而使上部旋转，从而实现夹爪的旋转。

10、关于夹爪相互靠近或远离的运动，电动马达和驱动轴形成的组件在抓持器外部施加的应力作用下，特别是在检测装置施加的应力作用下，例如在凸轮的作用下，容易沿纵向轴线相对于主体发生位移。

11、有了这种结构，就可以制造出更简单的检测装置，不需要抓持器驱动带，结构也更紧凑，因为转盘结构上不再需要安装连接多个抓持器的电动马达和驱动带。

12、此外，通过在机械手或检测装置(容器)上安装根据本发明的多个抓持器，可以有选择地启动每个抓持器，也就是说，一个抓持器可以独立于其他抓持器旋转；如果使用抓持器外部的并且由两个、三个或更多抓持器共用的电动马达，则无法实现这一点。

13、所提出的解决方案使机械手或(容器)检测装置上抓持器的更换变得更容易，因为不再需要皮带驱动系统，例如迄今为止用于旋转抓持器和夹爪上部的皮带驱动系统。

14、此外，由于没有了驱动带，可以保持更好的清洁度，因为驱动带随着时间的推移容易磨损，从而释放出沉积在机械手或检测装置上的颗粒。

15、本文介绍的抓持器结构极其简单，易于组装和维护，而且成本较低。与已知技术中的其他解决方案一样，夹爪的旋转功能由电动马达执行，但夹爪相互靠近/远离的运动不需要第二个致动器，即专用马达。这种运动实际上是由控制旋转的同一电动马达引起的。马达可相对于夹爪主体作轴向移动，以便将相应的行程传递给驱动轴，从而控制夹爪的位移。马达的轴向移动由安装了抓持器在其上的检测装置(例如通过特殊的凸轮推动元件)来传递。这样可以最大限度地减小抓持器的尺寸，从而最大限度地增加可安装在检测装置转盘上的抓持器数量。

16、与某些已知的解决方案不同，本发明的抓持器采用单根驱动轴，而不是两根同轴的轴，其中一根用于驱动抓持器旋转，另一根用于控制抓持器打开。在本发明的抓持器中，单驱动轴可同时执行这两种功能。

17、优选的是，抓持器包括下部，其受限于主体上且位于相对于上部的相对侧，电动马达容纳在下部。驱动轴穿过主体，并可滑动地容纳在主体上的对应底座。这种结构可将抓持器安装在检测装置上，从而在相对于抓持器的夹爪的相对侧，凸轮推动元件根据电动马达的驱动而动作。

18、优选的是，电动马达的径向尺寸小于或等于主体的径向尺寸；特别是，对于抓持器而言，优选的是抓持器的主体构成抓持器所有部件中直径最大的部件。

19、在一个优选的实施方式中，抓持器的主体至少部分是空心的，电动马达通过伸缩式或活塞式耦合受限于主体，能够在进入主体的最大插入位置(对应于驱动轴缩回和夹爪的第一位置，例如分隔开/打开)和进入主体的最小插入位置(也可定义为部分抽出位置，对应于驱动轴抽出和夹爪的第二位置，例如闭合一起/关闭)之间切换。在这种结构中，电动马达和夹爪的主体基本上形成了气缸-活塞耦合。

20、优选的是，驱动轴在上端包括楔形部分，也称为滑块。抓持器可相对于纵向轴线径向移动，每个抓持器都包括斜面，该斜面意图保持与驱动轴的楔形部抵靠，并随着驱动轴的轴向位移在其上滑动。通过这种方式，即通过斜面耦合，驱动轴的轴向位移引起夹爪的径向位移。

21、上述夹爪结构并不是唯一可能的结构。事实上，根据工业自动化抓持器领域的已知结构，抓持器也可以采用可在关闭位置和间隔位置之间平移的夹爪，或者在这两个位置之间旋转的夹爪。

22、例如，夹爪可以是凸轮，在电动马达移动的对应推力元件施加的推力作用下，可在打开位置和关闭位置之间转动，反之亦然。换句话说，夹爪的运动可以是角度运动，而不一定是线性运动。

23、可选地，抓持器也可以采用齿轮齿条机构来线性移动夹爪，或者采用杠杆机构，例如由电动马达驱动的四杆连杆机构。

24、优选的是，抓持器包括一个弹性元件，用于抵消电动马达相对于主体的位移，从而使夹爪自动返回到制造商选择的一个位置(间隔、关闭)。通常情况下，弹性预加载元件最好能持续施加一个推动夹爪关闭到拾取的工件上的力。例如，抓持器可以被制造成，弹簧将电动马达不断推向到从主体中抽出的位置(反之亦然)，如果该位置与夹爪相互靠近并关闭在工件上的位置相对应的话。

25、优选地，为了减小尺寸和结构简单，弹性元件是螺旋弹簧，安装在驱动轴上，并容纳在主体衬套内，该衬套也可作为驱动轴的导向装置。因此，在这种结构中，驱动轴、螺旋弹簧和导向套是同轴的。

26、在优选的实施方式中，驱动轴是中空的，以便将光纤或电线插入其中，为附件供电。驱动轴穿过抓持器，在两端开口，即，具有可从电动马达底部进入的下部第一开口和可从夹爪之间的上部进入的上部开口。