本发明专利技术涉及一种用于操作装置的平衡装置，平衡装置可以布置在操纵器和末端执行器之间并且平衡装置设置用于平衡在末端执行器和对象之间的位置不准确性。在此以如下方式实现通过平衡装置的位置平衡，即，在优选套筒形的平衡装置壳体中，布置在操纵器连接部位的区域中的第一弹簧包沿着壳体的纵向在Z轴线的方向上平移地将预紧力施加到能枢转的执行器连接部位上，与之串行布置的第二弹簧包围绕X和Y轴线旋转地将预紧力施加到末端执行器连接部位上，并且与之串行布置的第三弹簧包沿着X和Y方向平移地并且围绕Z轴线旋转地将预紧力施加到执行器连接部位上。由此能根据空间内的全部六个自由度实现位置平衡。自由度实现位置平衡。自由度实现位置平衡。
【技术实现步骤摘要】
带有串行的弹簧布置和可选的不同的弹簧刚性的操作平衡装置
[0001]本公开文本涉及一种例如在机器人处的用于操作装置的平衡装置。平衡装置具有用于操纵器的第一接口区段和用于末端执行器的第二接口区段，因而平衡装置可以布置在操纵器和末端执行器之间，以便平衡在操纵器和末端执行器之间的位置不准确性。
技术介绍
[0002]在自动化技术中，机器人多次用于对工件的不同方式的操作。操作过程在此例如包括以极高的定位准确性抓取、搬运和定位工件。视应用情形而定，可能例如在抓摸、定位或接合任务中，由于工件的未知的或者对末端执行器而言无法有利地达到的或不准确的定位而出现了功能故障。为了能够补偿这种功能故障，使用最为不同的平衡装置，平衡装置可以布置在机器人的操纵器和末端执行器之间。
[0003]这种平衡装置的任务是，实现在机器人的末端执行器、例如抓具和操纵器之间的相对移动，由此可以在限定的范围内补偿在操纵器和工件之间由于抓具的相对移动造成的不利的位置公差。结果是通过这种平衡装置降低了对工件的定位的公差要求，并且通过机器人实施的操作过程相对定位不准确更为稳健。
[0004]DE 10 2015 214 003 A1形成了关于本专利技术最为接近的现有技术并且公开了一种安装平衡装置，该安装平衡装置同样能布置在操纵器和末端执行器之间。在DE 10 2015 214 003 A1中公开的安装平衡装置大致由两个铰链搭档组成，其中，第一铰链搭档具有到操纵器的第一接口区段并且第二铰链搭档具有到末端执行器的第二接口区段。铰链搭档中的其中一个铰链搭档在此具有球形区段，另一个铰链搭档则具有用于球形区段的锥形的容纳部。此外，两个铰链搭档中的其中一个铰链搭档沿Z方向通过弹簧以能移动的方式被支承。两个铰链搭档共同形成了球形移动铰链，其实现了三个平移的和三个旋转的运动自由度，因此平衡装置可以朝任意空间方向执行公差平衡。
[0005]在DE 10 2015 214 003 A1中公开的结构虽然是紧凑的，但每个球形移动铰链具有仅惟一一个弹簧并且因此针对所有的运动自由度也具有仅惟一一个弹簧刚性特性。由此产生的缺点是，球形移动铰链能以相同的弹簧刚性或敏感度朝着所有的空间方向移动。但在极为特殊和复杂的操作过程，如抓摸、定位或接合任务时，正好经常需要的是，平衡装置朝不同的空间方向具有不同的弹簧刚性特性并且朝特定的空间方向要比朝其它空间方向能移动得更为轻微。换句话说，针对一定的要求，需要这样的平衡装置，其例如朝特定的优先方向能更为轻微地移动并且朝不是优先方向的其它空间方向则相对较难移动。
[0006]此外，末端执行器的特殊的操作任务可能要求必须闭锁平衡装置的特定的自由度，同时针对保留的未被闭锁的自由度则一如既往地应当实现有特殊的弹簧刚性的弹簧行程，以便在与特殊的操作相关的运动方向上能够实现能移动的弹簧行程，这就是说在末端执行器和操纵器之间的平衡机制。
[0007]因此由现有技术产生的缺点是，球形移动铰链无法专门针对特定的优先方向以不
同的弹簧刚性特性设定，并且无法在为剩余的运动方向保持弹簧行程的同时选择性地闭锁自由度。
[0008]DE 10 2015 214 003 A1的另一个缺点在于，没有测量由在此所使用的平衡装置实现的在操纵器和末端执行器之间的相对移动。由此使确定末端执行器的最终位置和其在空间中的轴承明显更为困难。
技术实现思路
[0009]基于之前所述的现有技术和其缺点，本专利技术的技术任务是，提供一种能布置在操纵器和执行器或末端执行器之间的平衡装置，该平衡装置被这样设置，使得平衡装置针对不同的运动自由度可以具有不同的弹簧刚性特性，因而比起朝其它空间方向，平衡装置朝特定的空间方向更易发生移动。
[0010]总体上可以模块化地、以尽可能小的耗费实现这种平衡装置的安装并且也允许了简单地替换或更换用于平衡装置的弹簧包。
[0011]所述技术任务通过一种按照权利要求1所述的带有多个弹簧包的模块化的平衡装置解决。有利的扩展设计方案在此是从属权利要求的主题。
[0012]按照本专利技术的第一个方面，用于平衡定位不准确性的平衡装置布置在操纵器和执行器或末端执行器之间并且具有优选套筒形的平衡装置壳体，平衡装置壳体具有面朝操纵器的、带有操纵器连接部位的末端区段，并且在相反的末端区段处具有能相对壳体转动和移动的末端执行器连接部位。此外，平衡装置具有：布置在操纵器连接部位的区域中的第一弹簧包，该第一弹簧包将预紧力沿着壳体的纵向平移地沿Z轴线的方向施加到能转动和移动的末端执行器连接部位上；与第一弹簧包串行布置的第二弹簧包，该第二弹簧包将预紧力旋转地围绕X和Y轴线地施加到末端执行器连接部位上；和与之串行布置的第三弹簧包，该第三弹簧包将预紧力平移地沿着X和Y方向并且旋转地围绕Z轴线地施加到末端执行器连接部位上。
[0013]按照本专利技术的第二个方面，平衡装置具有：容纳在套筒形的平衡装置壳体中的、优选套筒形的活塞，活塞通过第一弹簧包和其弹簧座以能相对平衡装置壳体纵向移动的方式支撑；和摆动板，摆动板能枢转地支承在活塞中或活塞处并且借助撑靠到弹簧座上的第二弹簧包预紧到优选垂直于弹簧座取向的结构位置中；和末端执行器连接部位，其以能旋转的以及能沿着摆动板移动的方式支承在这个摆动板上并且通过第三弹簧包相对摆动板支撑和优选预紧。
[0014]在串行布置的弹簧包上特别有利的是，这些弹簧包由此可以在一定程度上容纳在平衡装置壳体中的自己的逻辑的分离平面中并且为了朝着特定的自由度的预紧而可以分别使用特殊的弹簧刚性，例如通过第一弹簧包确保了末端执行器连接部位朝着平移的Z方向的特定的预紧。由此可以不同地影响平衡装置朝相应的自由度的平衡行为，这在带有仅用于预紧的弹簧的平衡装置中是不可能的。
[0015]此外，通过将各个弹簧包容纳到自己的分离平面中，例如在平衡装置壳体的面朝操纵器的末端区段和弹簧座之间的第一弹簧包，在一定程度上创造出了功能块。这些功能块分别承担特定的运动学，换句话说，这些功能块设置用于将末端执行器连接部位朝着特定的自由度预紧。由此能从各个相对彼此布置的功能块中一定程度上创造出一种串行的积
木式方案，用该积木式方案能将形式为功能块的不同的较小的运动学单元接合成一个复杂的、串行的运动学单元。因此又能够在要求改变时，在特定的运动学区段中，能够个性化地通过更换功能块作出反应，而不必创造一种全新的、复杂的运动学。
[0016]此外，通过功能块的串行的方案，总体上降低了平衡装置的复杂度并且简化了安装和保养。因为通过划分成功能块使得一定程度上实现了较小的不那么复杂的模块，此外还能更为有利地制造和安装部件。
[0017]按照本专利技术的第三个方面，可以这样来设置平衡装置，使得活塞的内壁朝着其与平衡装置壳体的纵轴线平行延伸的外侧半圆形凸出地构造并且容纳在活塞中的摆动板用其与活塞内壁互补的部分圆形地凸出的摆动板边缘能相对活塞枢转地以如下方式支承，即，第二弹簧包支撑在弹簧座和面朝弹簧座的摆动板上侧之间并且施加预紧力。
[0018]在内壁的半圆本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.用于平衡在操纵器(4)和执行器(3)之间的定位不准确性的平衡装置(1)，带有优选套筒形的平衡装置壳体(13)，平衡装置壳体具有带操纵器连接部位(15)的面朝操纵器(4)的末端区段并且在相反的末端区段处具有能相对壳体(13)转动和移动的执行器连接部位(14)，其特征在于，布置在操纵器连接部位(15)的区域中的第一弹簧包(17)沿着壳体(13)的纵向在Z轴线(Z)的方向上平移地将预紧力施加到能转动和移动的执行器连接部位(14)上，与之串行布置的第二弹簧包(19)围绕X和Y轴线(RX、RY)旋转地将预紧力施加到执行器连接部位(14)上，并且与之串行布置的第三弹簧包(37)沿着X和Y方向(X、Y)平移地并且围绕Z轴线(RZ)旋转地将预紧力施加到执行器连接部位(14)上。2.根据权利要求1所述的用于平衡定位不准确性的平衡装置(1)，其特征在于
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容纳在所述套筒形的平衡装置壳体(13)中的、优选套筒形的活塞(21)，所述活塞通过所述第一弹簧包(17)和其弹簧座(16)相对所述平衡装置壳体(13)能纵向移动地支撑，
‑
摆动板(20)，其以能枢转的方式支承在活塞(21)中或处并且借助撑靠到弹簧座(16)上的第二弹簧包(19)预紧到优选垂直于弹簧座(16)取向的结构位置中，和
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执行器连接部位(14)，其能旋转地以及能沿着摆动板(20)移动地支承在所述摆动板处并且通过所述第三弹簧包(37)相对摆动板(20)支撑。3.根据权利要求2所述的用于平衡定位不准确性的平衡装置(1)，其特征在于，所述活塞(21)的内壁(26)相对活塞(21)的与所述平衡装置壳体(13)的纵轴线平行延伸的外侧半圆形地或球冠形地凸出构造，并且容纳在所述活塞(21)中的摆动板(20)用其与活塞内壁(26)互补的部分圆形或部分球形凸出的摆动板边缘(27)能相对活塞枢转地以如下方式支承，即，将所述第二弹簧包(19)支撑在弹簧座(16)和面朝弹簧座(16)的摆动板上侧(20)之间，并且导引元件(28)、优选导引销(28)，在侧向突出于摆动板边缘(27)并且沿着所述活塞(21)的纵轴线嵌接到中间空间(29)中以及因此防止了所述摆动板(20)围绕Z轴线(RZ)转动。4.根据权利要求3所述的用于平衡定位不准确性的平衡装置(1)，其特征在于，在所述执行器连接部位(14)中或处容纳有带有头部区段(32)和销区段(33)的优选T形的锚栓(31)，其中，销区段(33)从所述执行器连接部位(14)突出并且与所述摆动板(20)在轴向止动地连接，以便将所述执行器连接部位(14)保持在所述摆动板(20)处，并且其中，所述执行器连接部位(14)以能相对所述摆动板(20)横向移动的并且围绕Z轴线(RZ)旋转的方式支承在所述锚栓(31)处。5.根据权利要求4所述的用于平衡定位不准确性的平衡装置(1)，其特征在于，所述第三弹簧包(37)具有至少两个弹簧，所述弹簧分别在凹部(36)中、优选盲孔钻孔(...
【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：
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