[发明专利]用于操纵柔性元件的夹持装置

说明书

技术领域

本发明涵盖于在工业机器人中用作末端执行器的装置的技术领域中，并且尤其适用于从由多个柔性织物制成的预成型件中模制而成的材料或零件的制造。

背景技术

通常用于复合物制造的技术始于由若干织物层形成的预成型件，所述织物层包括强化纤维材料（碳化纤维、玻璃纤维等）。这些安置在成形模具上的织物或层通过涂在确定点处的粘合剂逐渐彼此粘合，随后该模具闭合，而后，在确定的时间段内，通过施加热和压力将形成具有最终形状的预成型件。

不同的织物层为具有二维几何形状的柔性织物，即，它们所具有的形状和大小适用于将获得的复合零件。在工业实践中，二维织物层通常手动地安置在模具上，因为需要正确安置这些织物层，并且使它们逐渐彼此固定。

如果此过程是自动的，那么可以用操纵器来抓取不同的二维织物层或图案，并且将这些织物层或图案放置在成形模具上，但是在这种情况下，所述操纵器必须要让这些织物层或图案落到模具上，因此无法确保能较好地安置所述层，尤其当所述模具几何形状较复杂时。

如今已知一些通过真空吸盘或类似元件来抓取并且传送柔性元件的操纵器，但是它们都具有以下问题：它们无法确保将织物较好地安置在模具中或者无法自动地在不同织物层之间涂覆粘合剂。因此，专利申请案US2010007065A1描述了一种含有框架的夹持装置，在所述框架中包括一种经配置以抓取并维持至少一个碳纤维织物的装置。此框架进一步含有用于将碳纤维织物披覆在模具上的另一装置。另一方面，专利申请案US2008080962A1描述了用于传送碳纤维织物或类似物等的柔软物体的另一类似装置，该装置包括一个表面，通过该表面能抓取织物。所述表面由不同元件组成，根据要抓取的织物的形状和尺寸，这些元件开始运行或不运行。尽管这些装置能够抓取不同形状的碳纤维织物，并且将这些碳纤维织物安置在模具上，但是这仅可能在模具形状比较简单的情况下实现。固持元件不会相对于彼此作相对运动，因此织物将通过在模具上释放固持元件而披覆到模具上，因此无法确保织物会很好地适应模具的形状。同样地，由塔西·科蒂（Tarsha Kordi）先生等人（亚琛TWTH大学机械原理和机械动力学系（IGM），德国-http://www.igm.rwth-aachen.de/）所写且标题为：“用于自动制造纺织品预成型件的多功能机器人末端执行器系统的发展（Development of a Multifunctional Robot End-Effector System for Automated Manufacture of Textile Preforms）”，在会议“高级智能机电学（Advanced intelligent mechatronics），2007IEEE/ASME”出版的文章（ISBN:978-1-4244-1263-1，第1至第6页（2007年））中描述了一种包括支撑结构的夹持装置，在所述支撑结构中具有铰接式相应缩放仪型的侧架和抽吸型、冷型或针状夹持元件载体，这样能够抓取二维平面中的织物并将织物安置在三维模具上。一些夹持元件被组装在可以相对于支撑结构枢转的臂上，从而使纺织品预成型件在其末端弯曲，从而与纺织品预成型件的中心部分形成一个角度。同样在这种情况下，织物适合于模具仅可能在简单的三维形状情况下实现。

发明内容

本发明的目标在于通过用于操纵柔性元件的夹持装置来克服上述现有技术的缺点，所述夹持装置可耦接到机器人臂上以作为末端执行器，并且包括主要支架和多个夹持元件，所述多个夹持元件通过相应的操作机构耦接在主要支架中，用于在不同点处夹持并操纵柔性元件，所述夹持装置的特征在于，

它包括至少四个用于夹持柔性元件的夹持元件；

至少一个夹持元件是多位夹持元件，其通过至少一个位移系统相对于其他夹持元件在平行于所述平面的至少一个方向上可独立地发生位移，所述平面由三个其他夹持元件构成，以及通过垂直操作机构在所述平面的垂直方向上可独立地发生位移；

构成上述平面的三个夹持元件中的至少两个元件通过组装在主要支架中的双向位移系统在所述平面内的任何方向上可独立地发生位移；

夹持元件在其相应的位置是可自动调节的，使得所有夹持元件都布置在一个且相同的平面中，用于获取平坦二维配置的柔性元件，并且获取之后，所述夹持元件能够移动，使得它们可以在柔性元件中产生三维形状，而同时有，夹持元件的移动不会在柔性元件上生成拉力，其中例如，“复杂”三维形状等，“复杂”形状理解为三维表面，其包括至少一个凹面区域以及另一个凸面区域。