CN103140331A - 操控装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于操控和/或处理工件的操控装置，该操控装置包括用于产生第一部件（22a）的线性运动（B1）的第一运动单元（12a）和用于产生第二部件（22b）的线性运动（B2）的第二运动单元（12b）。运动单元（12a、12b）相对于彼此布置，使得可以通过运动单元（12a、12b）产生的运动（B1、B2）相互平行地对准，其中第一部件（22a）经由第一铰接接头（24a、26a）连接并且第二部件（22b）经由第二铰接接头（24b、26b）连接到适于接收工件和/或工具的紧固件（29、29'）。第一铰接接头包括通过旋转接头耦接到第一部件的第一引导臂，并且第二铰接接头包括通过旋转接头耦接到第二部件的第二引导臂（26b）。第一引导臂与第二引导臂通过至少一个旋转接头（24c、24c1）直接地或间接地相互连接以便相对于彼此可枢转。

Description

操控装置

本发明涉及一种用于操纵和/或处理工件的操控装置（manipulation apparatus）。 

操控装置是用于操纵、装配和/或处理工件的可程序化装置。操控装置通常使用在工业环境中。这种设备能够通过适当地编程而可靠地且自发地执行特定的工作例程。在可靠性与程序化工作例程的精确再现性方面，对操控装置做出了高要求。此外，这种装置应该是紧凑且稳健的。此外，这种装置（也称作工业机器人）的商业成功实质上是取决于根据能够快速地执行的工作例程，即通过操控装置产生的运动应该具有高的动态性。 

本发明的一个目的是提供一种上面提及类型的操控装置，其满足所描述的要求并且其同时地在制造与维护上也不太昂贵。 

本发明的目的通过具有权利要求1的特征的操控装置而满足。 

根据本发明，用于操纵和/或处理工件的操控装置包括用于产生第一部件的线性运动的第一运动单元和用于产生第二部件的线性运动的第二运动单元。所述运动单元相对于彼此布置成使得可以通过所述运动单元产生的运动彼此平行地对准。第一和第二部件中的每个均分别经由第一或第二枢转连接件连接到适于抓住（take up）工件和/或工具的紧固件。第一枢转连接件包括通过枢转接头耦接到第一部件的第一引导臂，并且第二枢转连接件包括通过枢转接头耦接到第二部件的第二引导臂。第一引导臂与第二引导臂以通过至少一个枢转接头相对于彼此可枢转的方式直接地或间接地彼此耦接。 

换句话说，操控装置具有两个部件，每个部件均可沿着直线运动以产生紧固件的运动。为了不在这个方面产生仅一维的平移运动，而且还允许在平面中的运动或者枢轴运动，紧固件经由对应的枢转连接件连接到第一与第二部件。紧固件的位置变化可以通过运动单元的单独控制来实现，由于通过枢轴连接来提供紧固件到两个部件的耦接，所述运动单元产生平行于彼此偏移布置的相应部件的运动。例如，两个运动单元沿相反方向的同步启动导致紧固件的纯粹平移运动。相对地，如果所述运动单元被启动以使得可以产生对应部分的沿相同方向的运动或者运动的量不同的运动和/或不同速度的运动，则紧固件的合成运动可以例如具有枢转分量和/或横向运动。因此，上述的操控装置处在借助两个平行可运动的部件来产生紧固件的二维运动。即，所述紧固件（例如，设置有用以拿住工件或者工具以便处理工件的夹持器）可以在平面中运动而不需要两个线性运动轴或者垂直于彼此布置的枢转驱动器。 

由于两个部件的运动方向的平行布置而形成了稳健设计，其允许操控相对于运动单元的设计来考虑的相对大的质量。基于所述部件的平行对准，所述部件在抓住要运动的质量时彼此相互支撑。相反地，这表示设计用于特定最大负载的操控装置必须制成为与传统工业机器人相比不那么结实。运动单元的线性地可运动部件因此可以特别地是比已知装置的相应部件轻的设计，其对运动动力学具有积极的作用。此外，操控装置可以整体上设计为“更纤薄”并且更紧凑。 

优选地，使用允许操控装置的对称结构的相同类型的运动装置。此外，由于使用相同的运动单元，在生产中并且在操控装置的维护中成本效益会上升。 

从构造的方面来看，具有引导臂的枢轴连接的设计很简单，并且允许通过两个部件的运动来允许紧固件的可靠引导。在两个已提到的部件之间的几何形状改变可以通过相应部件与引导臂之间的枢转接头取得。引导臂 可以总体上包括主动地和/或被动地相互可枢轴的多个部件。然而，通常规定引导臂是刚性部件。 

此外，第一引导臂与第二引导臂耦接至彼此。所述部件的运动由此经由引导臂转换成紧固件的运动。紧固件的合成运动因此通过两个部件的几何形状布置以及引导臂的设计与相互作用来限定。两个引导臂之间的耦接包括至少一个枢转接头，所述枢转接头将第一与第二枢转连接以可枢转至彼此的方式直接地或者间接地连接到彼此。 

根据一个实施方式，第一引导臂与第二引导臂通过分离的枢转接头耦接到紧固件。即，两个引导臂不是彼此直接接触，从而经由紧固件实现了引导臂的间接耦接。 

第一枢转连接件可以包括通过枢转接头耦接到第一部件的第三引导臂，并且第二枢转连接件可以包括通过枢转接头耦接到第二部件的第四引导臂。一方面，紧固件与第一和第二部件之间的耦接的稳定设计通过另外的引导臂提供。此外，通过第三和第四引导臂的设计，可以响应于第一和/或第二部件的运动而影响紧固件的运动。 

紧固件可以包括基板（base plate）和工作板，第一引导臂和第二引导臂通过独立的枢转接头耦接到基板，并且第三引导臂与第四引导臂通过独立的枢转接头耦接到工作板。例如，在紧固件侧的第一和第三引导臂的枢转接头位于平行于所述部件的运动方向布置的一条线上。同样的情况可以类似地应用于在紧固件侧的第二与第四引导臂的枢转接头。还可能的是将引导臂的枢转接头相应地定位在部件侧。 

基板与工作板可以固定地连接至彼此以形成将引导臂枢转地紧固的刚性紧固件。 

如果第一引导臂与第三引导臂具有相等的长度并且如果第二引导臂与第四引导臂具有相同的长度，那么在多种情形中是有利的。还可以规定所有的引导臂都具有相同长度。引导臂形成平行四边形，所述平行四边形通过引导臂的长度以及在部件侧的枢转接头的间隔限定。部件的相对运动导致平行四边形的扭曲，然而，紧固件的对准保持不变。仅紧固件在被部件横跨的平面中的位置改变。 

根据另一个实施方式，第一引导臂与第二引导臂通过共用枢转接头以相对于彼此可枢转的方式耦接到彼此。换句话说，与上述实施方式对反，第一和第二引导臂经由枢转接头彼此直接接触。该结构在构造上是简单的并且由于相对小的运动质量而允许高的运动动力性。 

为了增加操控装置的灵活性，紧固件布置成主动地或者被动地相对于枢转连接件或引导臂可旋转。在各种情形中，紧固件优选地直接地或者间接地可旋转地耦接到引导臂，特别地在连接引导臂的枢转接头的区域中或者通过枢转接头自身耦接到引导臂。 

一种旋转装置，通过该旋转装置可以改变紧固件相对于引导臂中的至少一个的对准，所述旋转装置可以与紧固件关联。例如，可以提供一种通过控制装置可控制的枢轴驱动装置，所述枢转驱动装置改变紧固件的对准以及因此改变如所要求的那样布置在那里的工件和/或工具的对准。还可能的是使旋转装置与紧固件相关联，所述旋转装置设计为使得可以独立于所述部件的相对位置而保持紧固件相对于运动单元的运动方向对准，特别是自动地对准。从而，这可以防止紧固件在两个部件相对运动时旋转。即，工件或工具布置在紧固件处，然后确定地在两个部件进行不同运动时的空间中执行运动，但是没有围绕自身的旋转；所述工件或工具还相对于运动单元的运动方向或者环境保持其对准。 

为此目的，旋转装置可以包括传送装置，通过该传送装置，第一引导臂相对于第一部件或者第二引导臂相对于第二部件的角位置的改变可以 被传送到紧固件，传送装置特别地包括有齿带，该有齿带与可旋转地固定连接到或者可固定到第一或第二部件的带齿轮配合并且与可旋转地固定连接到或者固定到紧固装置的带齿轮配合。因此，所述带补偿相应引导臂的枢转，这会导致紧固件相对于其环境以固定角度关系在紧固件与引导臂之间旋转。分离的传送装置特别地与每个引导臂相关联，以增加整个装置的动态刚度。 

为了解决引导臂相对于彼此以180°对准（重叠）的情形，提供重叠单元，通过该重叠单元可以对所述部件的至少一个的运动产生影响，并且对由此产生的引导臂的构造产生影响。这不总是仅通过以下情况中的运动单元的运动来确保，即，使导臂达到期望构造，即到特定的相对位置中。重叠单元允许引导臂的直接或间接的影响，以确保实现引导臂的期望运动，并且由此实现紧固件的期望运动。 

例如，重叠单元设计为使得，在运动单元的部件中的至少一个（特别地两个部件）与紧固件之间的相对运动可以选择性地产生。该相对运动特别地是紧固件的相对旋转。例如，重叠件可以包括有齿带，该有齿带与可以被驱动以做出旋转运动并且布置在第一部件或第二部件处的带齿轮配合并且与同紧固件关联的带齿轮配合。相应的有齿带特别地与两个部件相关联。 

力通过有齿轮的旋转而施加到紧固件上，并且，例如朝向或远离基部推动所述紧固件。由此，该重叠可以以可控制的方式解决。通常，甚至很小的旋转量也足以施加所需要的力。对于对称布置的重叠单元，即当紧固件经由相应的带与两个部件直接连接时，形成重叠的期望重叠力可以以有效的方式通过与所述部件相关联的带齿轮的相反旋转而实现。 

可以容易地看出的是，重叠单元的上述设计也可以接管旋转装置的补偿功能。为此目的，只有布置在所述部件处的带齿轮需要旋转地且固定地可固定。这例如通过驱动带齿轮的单元的适当的设计而成为可能。此外或 另选地，可以提供适当的锁定装置。重叠单元与旋转装置也可以是分离组件。 

根据重叠单元的另一个实施方式，其设计为使得可以在引导臂中的至少一个与紧固件之间选择性地建立耦接。该耦接优选地是磁耦接。重叠单元例如包括线圈，在施加电流时，通过该线圈可以产生与磁体配合的磁场。线圈优选地布置在紧固件处，然而磁体与引导臂中的一个相关联。 

可以规定，线圈与磁体布置在紧固件处或者布置在引导臂中的一个处，以使得所述线圈和磁体在直线布置的引导臂上采用最小的间隔。换句话说，线圈与磁体应该定位为使得它们定位为在重叠状态中尽可能靠近彼此，以实现所提及部件的有效耦接。由于，引导臂和紧固件以可能的重叠相对于彼此不同地布置，因此对于每个重叠可以提供至少一个磁体/线圈对。应该理解的是，在使用其他耦接机构时，所述引导臂和紧固件可以同样地设计为使得可以影响全部的重叠。 

为了增加操控装置的稳定性，可以提供耦接件，除了经由枢转连接件和紧固件的耦接以外，该耦接件在第一部件与第二部件之间建立进一步的耦接。换句话说，提供了另外的耦接路径，所述另外的耦接路径将第一与第二部件连接在一起，并且不包括紧固件和/或枢转连接件。两个部件通过耦接件直接地连接到彼此以便相互稳定。对于具有适当设计的耦接件，例如，防止横向于运动方向作用的力将两个部件推动分离或者推动在一起，当两个部件处于“移出”状态时，即当紧固件相对远离运动单元时，这是特别有问题的。 

根据一个实施方式，耦接件可活动地布置在第一部件与第二部件处。耦接件特别地可平行于运动方向和/或部件的纵向延度运动。因此，耦接件可以沿着所述部件运动，以便确保（例如）它们保持基本恒定的间隔。 

耦接件可以包括带齿轮，该带齿轮与布置在第一部件处的有齿装置啮合并且与布置在第二部件的有齿装置啮合。所述有齿装置特别地布置在部件侧的枢转接头的区域中。对于适当设计的部件，带齿轮与有齿装置的相互作用导致耦接件总是处于期望区域中，即，在有齿装置的区域中，在那里最大的横向负载作用在部件上。换句话说，通过所述的机构以简单的方式确保了耦接件总是处于期望位置中，以便有效地促成操控装置的稳定性。最终重要的是，在操控装置的操作过程中，耦接件不会“迁移”出最大负载发生并且耦接件因此也实现最大优点的区域。应该同时确保的是，耦接件对操控装置的动力性不具有不利影响。 

根据一个有利的实施方式，第一与第二运动单元布置在在操控装置的使用位置中基本水平布置的平面中。然而，应该理解的是，通常可以构想任何期望定向的平面，诸如平面在空间中的竖直或倾斜布置。 

运动单元可以可运动地布置在共用基部处，运动单元的行进装置（travel device）相对于操控装置的使用位置延伸，特别地垂直于可以由运动单元产生的第一和第二部件的线性运动而眼神。操控装置的这种设计允许工件的三轴操控，并且因此增加了其使用可能性。还可能的是将运动单元可运动地布置在分开的基部单元处。运动单元可以机械地彼此耦接以确保同步行进。如果用于竖直行进的独立机构与运动单元中的每个相关联，可以另外地或者另选地通过控制单元实现同步。 

运动单元优选地是线性电机。因此，不需要转换器机构，所述转换器机构将由传统使用的电机提供的旋转运动转换成第一与第二部件的线性运动。 

第一与第二枢转连接件的长度总和，特别是两个引导臂的长度总和可以大于运动单元的运动方向之间的间距。换句话说，枢转连接件沿着它们最大纵向延度共同占据的范围比运动单元的两个运动方向之间的间隔长。 无可否认的是，绝对没有必要使两个枢转连接件的最大长度具有相等的长度；然而，这证明在多种情形中是有利的。 

本发明还涉及一种运作用于操纵和/或处理工件的操控装置的方法，所述操控装置包括用于产生第一部件的线性运动的第一运动单元和用于产生第二部件的线性运动的第二运动单元。第一部件经由第一引导臂连接并且第二部件经由第二引导臂连接到适于抓住工件和/或工具的紧固件。两个引导臂经由至少一个枢转接头直接地或者间接地枢轴地连接至彼此。 

该方法提供了，第一部件和第二部件同步运动并且沿一个方向平行地运动相等的量，以产生紧固件的线性平移运动。为了产生紧固件的运动，其中所述紧固件的运动包括枢转运动并且还可以包括附加的线性平移运动分量，第一部件和第二部件沿相反方向运动和/或运动不同的量。 

换句话说，通过部件沿相同方向的同步运动而产生了纯粹的线性平移运动，然而，包括枢转分量和/或实现紧固件的横向偏移的紧固件的运动产生部件的不同的运动，即，沿着相反方向的运动和/或不相等量的运动和/或速度不相同的运动。由此，在其他方面中，本方法的优点包括紧固件可以通过平行作用的两个运动单元在一个平面内运动。这允许使用具有简单设计构造并且可以不昂贵地制造与维护的操控装置。 

将在说明书中、在从属权利要求中以及在附图中描述本发明的其他实施方式。 

下面将仅通过实例的方式参照有利实施方式与附图来描述本发明。附图中示出： 

图1是根据本发明的操控装置的一个实施方式的立体图； 

图2和图3分别是图1中示出的实施方式的侧视图与平面图； 

图4是传送装置的实施方式的轮廓概略图； 

图5是引导臂的重叠的示意性表达； 

图6a和图6b是在不同重叠状态中的重叠单元的轮廓概略图； 

图7至图11是根据本发明的操控装置的另一个实施方式的不同视图；以及 

图12至图14是图7至图11的实施方式中的枢转连接件的剖视图。 

图1示出了具有对称地横向布置在基部14处的两个线性电机12a、12b的操控装置10。线性电机12a、12b通过线性电机16沿着竖直方向以可移动的方式布置在基部14处。线性电机16包括布置在托架17处以承载并且使线性电机12a、12b相互耦接的线圈以及附接到基部的永磁体（不可见）。线圈18具有通过控制装置（未示出）选择性地施加的电流，以通过与永磁体20的配合来使线性电机12a、12b竖直地运动。 

线性电机12a、12b的每个均分别具有滑动件（runner）22a或22b，每个滑动件均可以通过与线性电机16的线圈/永磁体装置相当的线圈/永磁体装置驱动，以便在水平面中进行线性运动。线性电机12a、12b的线圈18'与托架17关联，而永磁体附接到滑动件22a、22b。 

在图1中，线性电机12a、12b的滑动件22a、22b在它们左侧经由枢转接头24a和24b分别连接到引导臂26a和26b。引导臂26a、26b转而在其远离相应滑动件22a或22b的端部经由枢转接头24c彼此耦接。紧固件（未示出）可以布置在枢转接头24c处或者布置在引导臂26a、26b中的一个处，并且所述紧固件可以抓住将要运动的工件和/或用于处理工件的工具。 

为了实现紧固件在滑动件22a、22b横跨的平面中的运动，线性电机12a、12b通过未示出的控制装置控制。如果两个滑动件22a、22b均沿着相同的方向同步地运动相同的量，便产生了平行于滑动件22a、22b的纵轴延伸的紧固件运动。在对线性电机12a、12b进行不同控制的情况下，产生紧固件的运动，该运动除了平移运动的纯线性分量之外可选择地还包括枢转运动分量。例如，如果线性电机22a未运动，而线性电机12b的滑动件22b运动，那么紧固件便围绕枢转接头24a执行圆形运动，圆形运动的半径与引导臂26a的长度相对应。与此相对地，如果两个滑动件22a、22b都均沿相同的方向运动，但是运动不同的量，便导致了这样的运动，该运动为平移运动和圆形运动的总和，其中精确的运动取决于两个滑动件22a、22b的运动的量和速度。紧固件的这种结合运动路径同样通过滑动件22a、22b的相反运动产生，即在滑动件22a、22b沿着相反方向运动的情形中。 

与图1中示出的不同的是，引导臂26a、26b还可以设计成具有不同的长度，以考虑特定的要求。应该进一步理解的是，如果要求基座14能够提供另外的自由以产生紧固件的运动并且以增加操控装置10的动作范围，则所述基部可以可旋转地绕竖直或水平轴线支撑。替代基部14，还可以提供两个基部单元，每个基部单元均彼此分离地支撑线性电机12a、12b中的一个。 

在操控装置10中，线性电机12a、12b的竖直可运动性由线性电机16的长度而产生，而可以在水平平面中达到的点通过滑动件22a、22b的长度和引导臂26a、26b的设计限定。与图1中示出的操控装置10的实施方式不同，引导臂26a、26b可以从枢转接头24a、24b开始朝向基部14延伸，以形成向内指向的V。还可能的是，将操控装置10构造成使得能够在图1中示出的形成向外指向的V的引导臂26a、26b的构造与具有向内指向的V的构造之间转换。为此目的，有利的是提供一种装置，在两种构造之间的过渡（其中引导臂26a、26b形成枢转接头24a、24b、24c放置 （重叠）在其上的一直线）时，该装置确保实际上采用期望的构造并且不会发生“折回”到开始构造中的情况。下面将更加详细地描述这种装置的不同实施方式。 

图2示出了操控装置10的侧视图，由此可以清晰地辨认出线性电机16的线圈18。此外，可以在滑动件22a处看到邻接部28、28'，所述邻接部限定了滑动件22a的最大运动。 

图3示出了操控装置10的平面图，参照该平面图，在滑动件22a、22b的运动时的几何关系再次变得清晰。应该理解的是，滑动件22a、22b沿着它们相应方向的运动B1、B2（所述运动布置为以间隔A平行地偏移）导致枢转接头24c沿着线L的运动。如果仅滑动件22b运动，那么枢转接头24c、并且因此紧固在该区域中的紧固件（例如夹持器29），运动到圆形路径K上。两个滑动件22a、22b的运动实现了上述极端实例的混合形式。 

可以从上面的观察看到的是，如果夹持器29刚性地紧固到枢转接头24c，则在圆形路径K上的运动的情况下或者在上述混合形式的运动的情况下所述夹持器枢转。在图3中，这种情形通过夹持器29的虚线表示来表征。即，夹持器29相对于环境（例如，基部14）的对准改变。不可否认地，这在一定情形中是期望的；然而，如果该旋转通过适当的机构补偿那么证明是有利的，从而夹持器29相对于基部14的对准不改变。 

图4示出了确保这点的补偿机构30。枢转接头24c（未详细示出）在这个方面设计为使得，一个方面，两个引导臂26a、26b以相对于彼此可枢转的方式彼此耦接，但是，另一个方面，紧固件（未详细示出）相对于两个引导臂26a、26b的旋转也是可能的。带齿轮32与紧固件相关联，并且可旋转且固定地连接到紧固件，并且经由有齿带34（优选地为钢带）耦接到带齿轮36，所述带齿轮可旋转且固定地布置在滑动件22a处并且与枢转接头24a共轴（未详细示出）。如果引导臂26a的枢转是通过两个滑动 件22a、22b的相对运动产生的，这便导致带34的运动，这转而引起带齿轮32以及由此连接到带齿轮的紧固件的相应旋转。由于两个带齿轮32、36具有相同半径，因此引导臂26a的枢转以相同程度被传送到紧固件。因此，在引导臂26a的枢转以后的紧固件对准与在引导臂26a的枢转之前的对准相对应，但是紧固件在附图的平面中已经发生位移。 

通常，补偿机构30具有上述部件以满足其功能是足够的。然而，还优选的是，出于稳定性原因，如图4中的指示示出的，设有将带齿轮32耦接到引导臂26b的未示出的带齿轮的第二带34'。 

主动地可操作的枢转机构可以与紧固件关联，并且如所要求的那样允许紧固件对准的改变。此外，可以附加于补偿机构30提供所述枢转机构，以使引导臂26a、26b的枢转运动的自动补偿一直发生，另外，例如在工件的抓住或处理时，紧固机构的受控旋转是可能的。枢转机构还可以取代补偿机构30。上面命名的补偿然后借助于控制装置通过枢转机构的适当控制而提供。 

图5示出了已经在上面提及的重叠的变型，其中两个引导臂26a、26b布置在一条线上，即朝向彼此以180°的角度布置。应该理解的是，当滑动件22a在与图5中的滑动件22b的位置相应的位置中时，存在类似的重叠，反之亦然。对于该位置的控制转化来说，可以提供作用在引导臂26a、26b的至少一个上或者作用在夹持器29上的重叠单元以产生力，通过该力，引导臂26a、26b在滑动件22a、22b的运动时被驱动成期望构造。在图6a和图6b中示出了该重叠单元的实施方式。 

图6a示出了重叠单元38。所述重叠单元包括布置在夹持器29处的两个线圈40、40'。在第一重叠中，线圈40定位在布置在引导臂26a处的磁体42上方。当电流施加到线圈40时，在线圈与磁体42之间便建立耦合，这最终实现了夹持器29与引导臂26a之间的特定耦接。当两个引导臂26a、26b中的至少一个运动时，两个引导臂26a、26b采用的构造会被该耦接影 响。例如，如果连接到引导臂26b的滑动件22b向上运动，便通过上述耦接确保采用了引导臂26a、26b的V形构造。换句话说，具有夹持器29的引导臂26a的耦接抑制或者防止了在这些两个部件之间的相对运动，而不损害引导臂26b与夹持器29之间的枢转性。 

线圈40与磁体42之间的相对弱的耦接通常已经足以影响相应引导臂26a、26b与夹持器29之间枢转性，以便出现期望效果。 

由于在夹持器29与引导臂26a、26b中的一个之间可以不建立耦接，因此只要设置线圈40，则可以不选择性地成为图6b中示出的第二可能的重叠。因此，线圈40'另外地设置在夹持器29处。在图6b中示出的重叠中，线圈40'定位在布置在引导臂26b处的磁体42'的上方。还可以通过施加到线圈40'的适当电流以受控方式来成为该重叠。 

除了示出的线圈40、40'以外，线圈可以同样地设置在夹持器29的下部转角处。如果电流以不同的极性施加到相应的倾斜相对的线圈，则一个方面产生耦接，另一个方面在线圈与相应磁体之间产生排斥，从而可能实现重叠的转化的甚至更好的控制和/或要求较低的施加到线圈的电流，以实现期望的效果。 

通常还可能的是，将线圈40、40'与引导臂26a、26b关联，并且将相应的磁体42、42'布置在夹持器29处。然而，线圈40、40'布置在夹持器29处是优选的，因为所述线圈在滑动件22a、22b的运动期间不旋转，如果提供了补偿机构30或者具有相同效果的装置的话，所述补偿机构或具有相同效果的装置有助于对于线圈40、40'的能量供给。 

在图4中所示的补偿机构30略微更改的情况下，也可以实现重叠单元38的上述操作。为此目的，带齿轮36不是旋转且固定地紧固到滑动件22a，而是例如通过电动机以受控的方式主动地旋转。从而力可以施加在夹持器29上，该夹持器具有与夹持器29与引导臂26a、26b的上述耦接 具有相同的效果。在此情形中优选的是，更改的补偿机构30具有对称结构并且与滑动件22a、22b相关联的两个带齿轮36都主动地可旋转。重叠的有效转化可以通过带齿轮36的相对旋转而实现。 

图7示出了操控装置的另一个实施方式10'。与操控装置10类似，该操控装置具有对称布置的两个线性电机12a、12b。图7中未示出线性电机12a、12b的竖直可运动性的细节。然而，通常可能的是提供这样的可运动性和/或可旋转基部，电机12a、12b与该可旋转基部直接或间接连接。与操控装置10一样，操控装置10'可以在空间中以任何期望的方式定向。 

操控装置10'的电机12a、12b的滑动件22a、22b原则上具有与操控装置10相同的结构。 

操控装置10与10'之间的决定性区别在于滑动件22a、22b之间的耦接的设计，在其帮助下可以产生工件或工具在被滑动件22a、22b横跨的平面中的运动。除了引导臂26a、26b以外，在操控装置10'中提供附加引导臂26a'、26b'，通过所述附加引导臂实现了增加的稳定性以及特别地增加了不同的运动动力性。此外，引导臂26a、26b不是通过共用的枢转接头24c直接地相互耦接，如在操控装置10的情况中，但是操控装置10'的引导臂26a、26b是经由分离枢转接头24c'耦接到紧固装置29'的基板29a'。紧固装置29'进一步包括固定地连接到基板29a'的工作板29b'。 

另一个方面，引导臂26a'、26b'分别经由枢转接头24a'与24b'耦接到滑动件22a和22b。在紧固装置29'的侧面上，经由分离的枢转接头24c"产生了引导臂26a'与26b'的联接，这将参照下面的附图更加准确地描述。 

工作板29b'限定与滑动件22a、22b的纵向延度垂直对准的前端平面。例如，在所述工作板的前侧，即在工作板29b'的远离电机12a、12b的那侧，工件、夹持器和/或用于处理工件的工具可以被紧固。基板29a'确保两个枢转接头24c'与两个枢转接头24c"相对于彼此处于固定的空间比。由于 引导臂26a、26b、26a'、26b'都具有相等的长度，因此它们跨越处于预定枢转接头布置中的平行四边形，这确保工作板29b'的前端平面不会由于滑动件22a、22b的运动旋转。换句话说，在被滑动件22a、22b跨越的平面内，前端平面确定会位移，但是不枢转。提供附加的引导臂26a'、26b'不仅导致用于多种应用的操控装置10'的有利动力性，而且还增加了其稳定性。 

在图7中示出的状态中，线性电机12a、12b的滑动件22a、22b处于不同的位置中。滑动件22b与滑动件22a相比进一步“移出”，以使得在从电机12a、12b观察时紧固装置29'偏移到左侧。换句话说，滑动件22a、22b的不同的运动导致紧固装置29'的横向偏移。应该理解的是，偏移的量特别地是滑动件22a、22b的空间A与引导臂26a、26b、26a'、26b'的长度的函数。操控装置10'的运动间隙可以由于滑动件22a、22b之间的间距A的增加和/或由于引导臂26a、26b、26a'、26b'的延伸而增加。 

图8从不同的视角示出了操控装置10'的另一个视图。引导臂26a'通过其耦接到工作板29b'的枢转接头24c"可以由此更好识别。 

图9示出了操控装置10'的侧视图，从而可以清晰地看出的是，引导臂26a、26b的竖直延度实质上小于引导臂26a'、26b'的竖直延度（在图9中引导臂26b'不可见但是与引导臂26a'基本相同）。引导臂26a'、26b'设计为使得它们不能够承载连接到工作板29b'的物体或工具的主要负载。相对薄的基板29a'与引导臂26a、26b一样，几乎不承载任何负载。这些部件主要地用于紧固装置29'的动力性的固定。 

图10示出了操控装置10'的平面图。可以看出的是，引导臂26b、26b'可枢转地紧固到基部本体50，所述基部本体转而固定地连接到滑动件22b。相同的情况类似地应用于引导臂26a、26a'。通常地还可能的是，在滑动件2a、22b处提供这样的装置，引导臂26a、26b、26a'、26b'可以通过这些装置直接地枢转地紧固到滑动件22a、22b。 

图10还示出了滑动件22a、22b不是仅经由引导臂26a、26b、26a'、26b'与紧固装置29'连接到彼此。除了此间接连接以外，还提供了滑动件22a、22b的直接连接以增加操控装置10'的稳定性，并且特别地防止滑动件22a、22b在操控装置10'操作时被驱动分离。为此目的，提供了耦接托架44，其可运动地布置在滑动件22a与滑动件22b处。换句话说，耦接托架44可以确定地沿着滑动件22a、22b运动，而且其还沿着横穿滑动件22a、22b的运动方向的方向耦接所述滑动件，以确保所述滑动件不会被驱动在一起或者分离。在滑动件22a、22b的前部区域中此耦接特别地重要，因为在操控装置10'操作时在该区域中产生力，所述力最终地由间接耦接以及工件或工具的负载而产生。这些力可以特别地产生大量弯曲力矩，所述弯曲力矩在滑动件22a、22b的“移出”状态中作用在滑动件22a、22b上。为了防止耦接托架44在操作过程中离开上述区域，提供了具有布置在托架44处的带齿轮46的机构，并且将参照图11更加详细地描述该机构的功能。 

图11示出了操控装置10'从下面的视图。上述带齿轮46与布置在基部本体50处的有齿装置48a、48b啮合。耦接托架44一直通过滑动件22a、22b的运动配合以及通过带齿轮46和有齿装置48a、48b在大致地由枢转接头24a、24a'、24b、24b'限定的区域中的耦接来保持。即，耦接托架44总是使滑动件稳定，在那里期望最大弯曲力矩与横向力矩，其中其保持在滑动件22a、22b之间的间距A基本恒定。应该理解的是，耦接托架44的操作原理可以整体地也转移到操控装置10。 

下面将参照附图12至图14更加详细地说明滑动件22a、22b的间接耦接的设计，所述设计确定可以通过操控装置10'产生的运动的动力性。 

图12示出了操控装置10'的一部分的平面图。滑动件22a、22b处于“移入”状态以使基部本体50几乎接触对应的电机12a、12b。基板的29a'的一部分已经被移除以便能够示出穿过工作板29b'与引导臂26a'、26b'的水平截面。可以看出的是，枢转销钉52（引导臂26a'、26b'通过所述枢转销钉 枢转地支撑在相应的基部本体50处或者支撑在工作板29b'处）通过销钉54旋转且牢固地固定在对应的基部本体50或工作板29b'处。 

图12进一步示出了工作板29b'，通过该工作板的侧面面向电机12a、12b的设计，所述工作班界定了臂26a'、26b'的最大枢转。邻接部55限定了臂26a'、26b'可以相对于滑动件22a、22b的纵向延度以稍微大于90°的最大值枢转。图7至图11中示出了该最大枢转。 

图13示出了沿着其位置在图12中示出的剖面AA的穿过引导臂26b'和工作板29a'的截面。可以看出的是，枢转销钉52通过轴承56（在此情形中通过标记圆强调）可旋转地支撑在引导臂26b'处。通常地还可以构想倒转的设计，其中枢转销钉52牢固地固定到引导臂26b'，而轴承56设置在工作板29a'或基部本体50处。 

在图13中，还阐述了与图12的左部分的剖面相对应的剖面BB的位置。 

图14示出了沿着剖面CC穿过引导臂26b的截面，在图12中同样可以看到其位置。如已经在上面描述的，由于引导臂26b几乎不被加载，而是主要地用于引导紧固装置29'，因此其制成实质上比引导臂26b'轻。同样地，使引导臂26b的支撑明显比引导臂26b'的支撑更简单，并且通过枢转旋塞58、58'来实现引导臂的支撑，所述枢转旋塞最终地分别形成枢转接头34b和24c'。 

应该理解的是，对于引导臂26b、26b'的陈述类似地适用于引导臂26a、26a'。 

操控装置10、10'的优点之一在于，两个滑动件22a、22b都通过布置在引导臂26a、26b区域中的工件或工具来抓住负载。由于电机12a、12b的相当紧凑的构造与尺寸设计，由此，与传统工业机器人相比可以使更大 的负载运动。此外，操控装置10、10'的稳定性整体地改进。由于线性电机的高动力性，操控装置10、10'可以另外地有效地操作。另一个优点在于，线性电机12a、12b可以具有基本相同的构造，以使用于维护与调节的努力最小化。 

参考标号列表 

10、10'            操控装置          38             重叠单元 

12a、12b、16       线性电机          40、40'        线圈 

14                 基部              42、42'        磁体 

17                 托架              44             耦接托架 

18、18'            线圈              46             带齿轮 

22a、22b           滑动件            48a、48b       有齿装置 

24a、24b、24c 

24a'、24b'、24c'、 枢转接头          50             基部本体 

24c'' 

26a、26b、26a'、   引导臂            52             枢转销钉 

26b' 

28、28'            邻接部            54             销钉 

29                 夹持器            55             邻接部 

29'                紧固装置          56             轴承 

29a'               基板              58、58'        枢转旋塞 

29b'               工作板            A              间距 

30                 补偿机构          B1、B2         运动的线性方向 

32、36             带齿轮            L              直线 

34、34'            带                K              圆形路径 。

Claims (25)

1.一种用于操纵和/或处理工件的操控装置，所述操控装置包括用于产生第一部件（22a）的线性运动（B1）的第一运动单元（12a）以及用于产生第二部件（22b）的线性运动（B2）的第二运动单元（12b），

其中，所述运动单元（12a、12b）相对于彼此布置成使得通过所述运动单元（12a、12b）产生的所述第一部件（22a）与所述第二部件（22b）的运动（B1、B2）彼此平行地对准；

其中，所述第一部件（22a）经由第一枢转连接件（24a、26a）并且所述第二部件（22b）经由第二枢转连接件（24b、26b）连接至适于抓住所述工件和/或工具的紧固件（29、29'）；

其中，所述第一枢转连接件包括通过枢转接头（24a）耦接至所述第一部件（22a）的第一引导臂（26a）；

其中，所述第二枢转连接件包括通过枢转接头（24b）耦接至所述第二部件（22b）的第二引导臂（26b）；以及

其中，所述第一引导臂（26a）与所述第二引导臂（26b）以相对于彼此能枢转的方式通过至少一个枢转接头（24c、24c'）直接地或者间接地连接至彼此。

2.根据权利要求1所述的操控装置，其特征在于，所述第一臂（26a）与所述第二臂（26b）通过独立的枢转接头（24c'）耦接至所述紧固件（29'）。

3.根据权利要求2所述的操控装置，其特征在于，所述第一枢转连接件包括通过枢转接头（24a'）耦接至所述第一部件（22a）的第三引导臂（26a'）；并且所述第二枢转连接件包括通过枢转接头（24b'）耦接至所述第二部件（22b）的第四引导臂（26b'）。

4.根据权利要求3所述的操控装置，其特征在于，所述第三引导臂（26a'）与所述第四引导臂（26b'）通过独立的枢转接头（24c'）耦接至所述紧固件（29'）。

5.根据权利要求2或3所述的操控装置，其特征在于，所述紧固件（29'）包括基板（29a'）和工作板（29b'），所述第一引导臂（26a）和所述第二引导臂（26b）通过独立的枢转接头（24c'）耦接至所述基板（29a'），并且所述第三引导臂（26a'）与所述第四引导臂（26b'）通过独立的枢转接头（24c"）耦接至所述工作板（29b'）。

6.根据权利要求5所述的操控装置，其特征在于，所述基板（29a'）和所述工作板彼此固定地连接。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的操控装置，其特征在于，所述第一引导臂（26a）和所述第三引导臂（26a'）具有相等的长度；并且所述第二引导臂（26b）与所述第四引导臂（26b'）具有相等的长度，特别地所有的引导臂（26a、26a'、26b、26b'）都具有相等的长度。

8.根据权利要求1所述的操控装置，其特征在于，所述第一引导臂（26a）与所述第二引导臂（26b）以相对于彼此能枢转的方式通过共用枢转接头（24c）耦接至彼此。

9.根据前述权利要求中任一项所述的操控装置，其特征在于，所述紧固件（29）相对于所述枢转连接件（分别为24a、26a与24b、26b）能旋转地布置。

10.根据权利要求9所述的操控装置，其特征在于，旋转装置（30）与所述紧固件（29）相关联，所述紧固件（29）相对于所述枢转连接件（分别为24a、26a与24b、26b）的对准能通过所述旋转装置改变。

11.根据权利要求9或10所述的操控装置，其特征在于，旋转装置（30）与所述紧固件（29）相关联，并且所述旋转装置设计为使得能够独立于所述部件（22a、22b）的相对位置而保持所述紧固件（29）相对于所述运动单元（12、12b）的运动（B1、B2）方向对准，特别地为自动地对准。

12.根据权利要求11所述的操控装置，其特征在于，所述旋转装置（30）包括传送装置（32、34、36），所述第一引导臂（26a）相对于所述第一部件（22a）或者所述第二引导臂（26b）相对于所述第二部件（22b）的角位置的改变能通过所述传送装置传送至所述紧固件（29），所述传送装置（32、34、36）特别地包括有齿带（34），该有齿带与旋转地且固定地连接至或者能固定至所述第一部件或所述第二部件的带齿轮（32）配合，并且该有齿带与旋转地且固定地连接至或能固定至所述紧固件（29）的带齿轮（36）配合。

13.根据权利要求12所述的操控装置，其特征在于，提供重叠单元（36），所述重叠单元设计为使得能够在所述部件（22a、22b）中的至少一个与所述紧固件（29）之间选择性地产生相对运动；或者所述重叠单元（36）设计为使得能够在所述引导臂（26a、26b）中的至少一个与所述紧固件（29）之间选择性地建立耦接。

14.根据权利要求13所述的操控装置，其特征在于，所述重叠单元（36）包括有齿带（34），该有齿带与能被驱动以进行旋转运动并且布置在所述第一部件或所述第二部件（分别为22a或22b）处的带齿轮（32）配合，并且该有齿带与同所述紧固件（29）相关联的带齿轮（36）配合。

15.根据权利要求12或13所述的操控装置，其特征在于，所述重叠单元（36）设计为使得能够在所述引导臂（26a、26b）中的一个与所述紧固件（29）之间建立耦接，特别地是建立磁耦接。

16.根据权利要求15所述的操控装置，其特征在于，所述重叠单元（36）包括至少一个线圈（40、40'），通过所述线圈能够在施加电流时产生磁场，所述线圈与磁体（42、42'）配合，所述线圈（40、40'）特别地布置在所述紧固件（29）处并且所述磁体（42、42'）布置在所述引导臂（26a、26b）中的一个处。

17.根据权利要求16所述的操控装置，其特征在于，所述线圈（40、40'）和所述磁体（42、42'）布置在所述引导臂（26a、26b）中的一个处或者布置在所述紧固件（29）处，使得所述线圈和所述磁体在所述引导臂（26a、26b）的直线布置的情况下采用最小间距。

18.根据前述权利要求中任一项所述的操控装置，其特征在于，提供耦接件（44），除了经由所述枢转连接件和所述紧固件（29'）的耦接以外，所述耦接件还在所述第一部件（22a）与所述第二部件（22b）之间建立进一步的耦接。

19.根据权利要求18所述的操控装置，其特征在于，所述连接件（44）能活动地布置在所述第一部件（22a）与所述第二部件（22b）处，所述耦接件（44）特别地能平行于所述部件（分别为22a与22b）的运动（B1、B2）的方向行进。

20.根据权利要求18或19所述的操控装置，其特征在于，所述耦接件（44）包括有齿轮（46），该有齿轮与布置在所述第一部件（22a）处的有齿装置（48a）啮合并且与布置在所述第二部件（22b）处的有齿装置（48b）啮合。

21.根据前述权利要求中任一项所述的操控装置，其特征在于，在所述操控装置的使用位置中，所述第一运动单元和所述第二运动单元（12a、12b）布置在基本水平地布置的平面中。

22.根据前述权利要求中任一项所述的操控装置，其特征在于，所述运动单元（12a、12b）能运动地布置在共用基部（14）处或者布置在独立的基部单元处，所述运动单元（12a、12b）的运动的方向相对于所述操控装置的使用位置延伸，特别地垂直于能够由所述运动单元（12a、12b）产生的所述第一部件和所述第二部件（22a、22b）的线性运动（B1、B2）而延伸。

23.根据前述权利要求中任一项所述的操控装置，其特征在于，所述运动单元是线性电机（12a、12b）。

24.根据前述权利要求中任一项所述的操控装置，其特征在于，所述第一枢转连接件的纵向延度与所述第二枢转连接件（分别为24a、26a与24b、26b）的纵向延度的总和大于所述运动单元（12a、12b）的运动（B1、B2）的方向之间的间距（A）。

25.一种操作用于操纵和/或处理工件的操控装置的方法，所述操控装置包括用于产生第一部件（22）的线性运动（B1）的第一运动单元（12a）以及用于产生第二部件（22b）的线性运动（B2）的第二运动单元（12b），其中所述第一部件（22a）经由第一引导臂（26a）连接至并且所述第二部件（22b）经由第二引导臂（26b）连接至适于抓住所述工件和/或工具的紧固件（29）；

其中，所述引导臂（26a、26b）经由至少一个枢转接头（24c、24c'）直接或间接地能枢转地耦接至彼此；

其中，所述第一部件（22a）和所述第二部件（22b）同步运动并且沿着一个方向平行地运动相等的量以产生所述紧固件（29）的线性平移运动；并且

其中，所述第一部件（22a）和所述第二部件（22b）沿着相反方向运动和/或运动了不同的量，以产生所述紧固件（29）的包括枢转运动的运动。

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