具有臂端工具夹持器的集成机器人末端执行器的制作方法

具有臂端工具夹持器的集成机器人末端执行器
1.相关申请的交叉引用
2.本技术涉及与本文同时提交的题为“用于组装电动马达的转子堆叠的方法和设备”、“用于电动马达芯和可磁化插入件的转移成型的方法和设备”和“实施中央多任务机器人系统的转子组装方法和系统”的共同未决申请，其与本技术共同转让并且其内容通过引用整体并入本文。
技术领域
3.本公开涉及电动马达的制造，并且更具体地涉及用于此类电动马达的转子芯和磁体的组装。


背景技术：

4.本部分中的陈述仅提供了与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。
5.随着机动车辆的持续电气化趋势，正在开发用于大批量生产的相关部件，诸如用于电动车辆动力传动系统的电动马达。这些电动马达是复杂的总成，通常包括定子和由多个转子芯组成的转子，其中多个磁体设置在转子芯的凹穴中。例如，在美国公开号2018/0287439中可以看到此种构造，所述美国公开号与本技术共同拥有并且其内容通过引用整体并入本文。
6.考虑到转子芯及其嵌入式磁体的设计的复杂性，这些电动马达的组装可能是耗时且具有挑战性的。此外，电动马达设计在不同平台上有所不同，因为较小/较轻车辆的动力要求与较大/重型车辆的动力要求完全不同。例如，转子的总体尺寸(例如，直径和高度)以及用于电动马达的磁体的类型和数量可能因平台而异。这些变化可能导致组装线复杂且灵活性有限，因此增加了组装要求、时间和成本。
7.本公开解决了与电动马达组装相关的这些问题。


技术实现要素：

8.本部分提供了对本公开的总体概述并且不是对其全部范围或其所有特征的全面公开。
9.在一种形式中，与机器人末端执行器一起使用的臂端工具(eoat)包括：径向相对夹持器指状物，所述径向相对夹持器指状物固定到所述机器人末端执行器的远端部分，每个径向相对夹持器指状物包括凹部，所述凹部具有第一侧壁和第二侧壁，所述第二侧壁相对于所述第一侧壁成锐角取向。所述径向相对夹持器指状物被配置为径向平移以将零件夹持在所述凹部内并释放所述零件以放置在总成中。
10.在可以单独地或以任何组合采用的本公开的夹持器指状物的变型中：每个凹部还包括远侧开口端；每个凹部还包括近端壁；所述径向相对夹持器指状物的所述凹部共同地形成三角形开口；所述径向相对夹持器指状物相对于彼此以180
°
的角度取向。
11.在另一种形式中，所述eoat还包括第一臂和第二臂，其中一对径向相对夹持器指
状物固定到所述第一臂和所述第二臂的每一端。所述eoat可以还包括基座和旋转马达，其中所述第一臂固定到所述基座并且所述第二臂固定到所述旋转马达，使得所述第二臂旋转地安装到所述eoat。在又一个变型中，所述eoat还包括可操作地连接到所述第一臂和所述第二臂的负荷传感器，其中所述负荷传感器提供来自所述径向相对夹持器指状物的力反馈。
12.在另一种形式中，所述径向相对夹持器指状物可移除地固定到所述第一臂和所述第二臂的下臂延伸部。一个变型包括多个螺纹螺栓，其中所述径向相对夹持器指状物和所述下臂延伸部中的每一者包括螺纹孔，并且所述多个螺纹螺栓延伸穿过所述螺纹孔以将所述径向相对夹持器指状物固定到所述下臂延伸部。在又一变型中，所述径向相对夹持器指状物中的每一者包括至少一个构造孔，所述至少一个构造孔用于所述径向相对夹持器指状物的特征的定位。
13.在本公开的另一种形式中，一种用于与机器人末端执行器一起使用的臂端工具(eoat)的夹持器包括径向相对夹持器指状物，每个径向相对夹持器指状物包括凹部，所述凹部具有第一侧壁和第二侧壁，所述第二侧壁相对于所述第一侧壁以锐角取向，其中所述径向相对夹持器指状物被配置为径向平移以将零件夹持在所述凹部内并释放所述零件以放置在总成中。
14.在可以单独地或以任何组合采用的这种夹持器的变型中：所述径向相对夹持器指状物相对于彼此以180
°
的角度取向；所述径向相对夹持器指状物的所述凹部共同地形成三角形开口；每个凹部还包括远侧开口端；并且每个凹部还包括近端壁。
15.在本公开的又一种形式中，一种拾取零件并将所述零件放置在总成内的方法包括：将机器人末端执行器的臂端工具(eoat)定位在零件供应源附近。所述eoat包括：径向相对夹持器指状物，所述径向相对夹持器指状物固定到所述机器人末端执行器的远端部分，每个径向相对夹持器指状物包括凹部，所述凹部具有第一侧壁和第二侧壁，所述第二侧壁相对于所述第一侧壁成锐角取向。所述方法还包括：将所述径向相对夹持器指状物向内平移以将零件夹持在所述凹部内；将所述零件移动到最终组装位置；以及将所述径向相对夹持器指状物向外平移以释放所述零件。
16.在可以单独或以任何组合采用的这种方法的变型中，安装到所述eoat的负荷传感器提供来自所述径向相对夹持器指状物的力反馈；测量所述径向相对指状物之间的距离以确定所述零件的尺寸；以及多组径向相对夹持器指状物在共同的组装序列期间夹持、移动和平移多个零件。
17.根据本文中提供的描述，另外的适用领域将变得显而易见。应当理解，描述和具体示例仅意图用于说明目的，而不意在限制本公开的范围。
附图说明
18.为了可以很好地理解本公开，现在将参考附图通过举例的方式描述本公开的各种形式，在附图中：
19.图1a是应用本公开的教导的电转换器的透视图；
20.图1b是图1a的电转换器的转子芯和可磁化插入件的分解图；
21.图2是用于与机器人末端执行器一起使用并且具有根据本公开的教导构造的径向
相对夹持器指状物的臂端工具(eoat)的透视图；
22.图3a是示出根据本公开的教导构造的夹持器指状物前透视图；
23.图3b是图3a的夹持器指状物的另一个透视图；
24.图4a是示出图3a的一个径向相对夹持器指状物的透视图；以及
25.图4b是示出图3a的另一径向相对夹持器指状物的透视图；
26.图5是图2的eoat的仰视图，其中径向相对夹持器指状物处于打开位置；
27.图6是图2的eoat的仰视图，其中径向相对夹持器指状物处于关闭位置；
28.图7是图2的eoat的透视图，其中第二臂处于旋转位置；以及
29.图8是图7的旋转第二臂的仰视图。
30.本文中描述的附图仅用于说明目的，而并非意图以任何方式限制本公开的范围。
具体实施方式
31.以下描述本质上仅仅是示例性的并且不意图限制本公开、应用或用途。应理解，贯穿附图，对应的附图标记指示相似或对应的零件和特征。
32.参考图1a和图1b，示出了应用本公开的教导的电动马达，并且所述电动马达总体上由附图标记20指示。电动马达20通常包括多个转子芯30(为了清楚起见，在图1b中仅示出一个)和设置在转子芯30的腔体34内的多个可磁化插入件32。如上所述，在美国公开号2018/0287439中更详细地描述了这种电动马达20的构造，所述美国公开的全部内容通过引用并入本文。有利地，本公开提供了一种用于将可磁化插入件32拾取并放置在转子芯30的腔体34内的创新且有效的方法和相关设备。
33.虽然本公开涉及电动马达，但是应当理解，除了用于涉及将零件放置在总成中、总成上或靠近总成的各种应用的其他零件/总成之外，本文的教导还可以应用于其他电转换器/电力转换器，诸如发电机。因此，对电动马达20及其特定组装方法的说明不应被解释为限制本公开的范围。
34.参考图2，示出了与机器人末端执行器(未示出)一起使用的臂端工具(eoat)，并且所述eoat总体上由附图标记40指示。除了其他部件之外，eoat 40还包括基座42和固定到基座42的旋转马达44。在这种形式中，第一臂50固定到基座42，并且第二臂52固定到旋转马达44，使得第二臂52可旋转地安装到eoat 40。eoat 40还包括可操作地连接到第一臂50和第二臂52的负荷传感器54，其中负荷传感器54提供来自径向相对夹持器指状物60的力反馈。在题为“用于组装电动马达的转子堆叠的方法和系统”的共同未决申请中示出并描述了eoat及其操作的进一步细节，所述申请与本技术共同拥有并且其内容通过引用整体并入本文。
35.还参考图3a至图3b以及图4a至图4b，一对径向相对夹持器指状物60固定到第一臂50和第二臂52的每一端。每个径向相对夹持器指状物60包括凹部62，所述凹部具有第一侧壁64和第二侧壁66(在图4a至图4b中最佳地示出)，所述第二侧壁相对于第一侧壁64以锐角取向。在这种形式中，径向相对夹持器指状物60的凹部62共同形成三角形开口。如进一步所示，每个凹部62还包括远侧开口端70和近端壁72。
36.返回参考图2，在本公开的一种形式中，径向相对夹持器指状物60可移除地固定到第一臂50和第二臂52的下臂延伸部58。在一种形式中，多个螺纹螺栓80延伸穿过下臂延伸
部58的螺纹孔82(图3a)，以将夹持器指状物60可移除地固定到下臂延伸部58。然而，应当理解，可以采用用于固定夹持器指状物60的其他装置，同时仍保持在本公开的范围内。如图3a中进一步所示，径向相对夹持器指状物60中的每一者可以任选地包括至少一个构造孔84，所述至少一个构造孔用于径向相对夹持器指状物60的特征的定位。
37.在操作中，每个径向相对夹持器指状物60的第一侧壁64和第二侧壁66与径向相对夹持器指状物60的相对侧壁配合以抓取或“拾取”零件并将零件放置在总成内，诸如将可磁化插入件32放置在电动马达20中，如上文所示。
38.更具体地并且参考图5至图8，径向相对夹持器指状物60被配置为径向平移以将零件(例如，可磁化插入件32)夹持在凹部62内并释放所述零件以放置在总成(例如，电动马达20)中。eoat 40定位在零件供应源(诸如如上所述的共同未决申请“用于组装电动马达的转子堆叠的方法和系统”中描述的盒式进料器)附近。径向相对夹持器指状物60向内平移以将零件32夹持在凹部62内(图6)。然后将零件32移动到最终组装位置。本文所述的电动马达20的最终组装位置包括将第一臂50放置在其夹持的相应零件的插入位置附近，以及将第二臂52旋转到其夹持的相应零件的插入/放置位置附近。然后，径向相对夹持器指状物60向外平移以释放零件32。
39.在这种形式中，径向相对夹持器指状物60相对于彼此以180
°
的角度取向，如图所示。然而，应当理解，可以采用径向相对夹持器指状物60相对于彼此的各种取向以及凹部62的几何形状、本文所示的其他几何形状，同时仍保持在本公开的范围内。
40.在本公开的一种形式中，安装到第一臂50和第二臂52的负荷传感器54/56提供来自径向相对夹持器指状物60的力反馈。力反馈的操作在上文阐述的题为“用于组装电动马达的转子堆叠的方法和系统”的共同未决申请中进行了更详细的描述。
41.在本公开的另一个变型中，测量径向相对指状物60之间的距离以确定零件32的尺寸。例如，与线性致动器(未示出)的圆柱体连通的模拟开关可以用于指示径向相对指状物60的位置，并且因此指示零件32的尺寸。
42.在又一种形式中，eoat 40可以采用多组径向相对夹持器指状物60来在共同的组装序列期间夹持、移动和平移多个零件32。此外，任何数量的eoat 40可以用一对或多对径向相对夹持器指状物60来实施，同时仍保持在本公开的范围内。
43.除非本文另有明确指示，否则指示机械/热性质、组成百分比、尺寸和/或公差或其他特性的所有数值在描述本公开的范围时应理解为由词语“约”或“大约”修饰。出于各种原因期望进行这种修饰，所述原因包括：工业实践；材料、制造和组装公差；以及测试能力。
44.如本文所使用，短语a、b和c中的至少一个应被解释为使用非排他性逻辑“或”表示逻辑(a或b或c)，并且不应被解释为表示“a中的至少一者、b中的至少一者以及c中的至少一者”。
45.本公开的描述本质上仅是示例性的，并且因此不脱离本公开的实质的变化意图在本公开的范围内。例如，虽然本公开涉及电动马达，但是应当理解，本公开的教导可以应用于其他电转换器/电力转换器，诸如发电机。此外，虽然示出并描述了两个臂(50/52)，但是应当理解，eoat可以包括任何数量的臂，即，多于两个，同时仍保持在本公开的范围内。类似地，可以采用多个部件而不是如本文所示和所述的单独部件。不应将此类变型视为脱离本公开的精神和范围。
46.根据本发明，提供了一种用于与机器人末端执行器一起使用的臂端工具(eoat)，所述eoat具有：径向相对夹持器指状物，所述径向相对夹持器指状物固定到所述机器人末端执行器的远端部分，每个径向相对夹持器指状物包括凹部，所述凹部具有第一侧壁和第二侧壁，所述第二侧壁相对于所述第一侧壁以锐角取向，其中所述径向相对夹持器指状物被配置为径向平移以将零件夹持在所述凹部内并释放所述零件以放置在总成中。
47.根据一个实施例，每个凹部还包括远侧开口端。
48.根据一个实施例，每个凹部还包括近侧端壁。
49.根据一个实施例，所述径向相对夹持器指状物的所述凹部共同形成三角形开口。
50.根据一个实施例，所述径向相对夹持器指状物相对于彼此以180
°
的角度取向。
51.根据一个实施例，本发明的特征还在于第一臂；以及第二臂，其中一对径向相对夹持器指状物固定到所述第一臂和所述第二臂的每一端。
52.根据一个实施例，本发明的特征还在于基座；以及旋转马达，其中所述第一臂固定到所述基座并且所述第二臂固定到所述旋转马达，使得所述第二臂旋转地安装到所述eoat。
53.根据一个实施例，本发明的特征还在于可操作地连接到所述第一臂和所述第二臂的负荷传感器，其中所述负荷传感器提供来自所述径向相对夹持器指状物的力反馈。
54.根据一个实施例，所述径向相对夹持器指状物可移除地固定到所述第一臂和所述第二臂的下臂延伸部。
55.根据一个实施例，本发明的特征还在于多个螺纹螺栓，其中所述径向相对夹持器指状物和所述下臂延伸部中的每一者包括螺纹孔，并且所述多个螺纹螺栓延伸穿过所述螺纹孔以将所述径向相对夹持器指状物固定到所述下臂延伸部。
56.根据一个实施例，所述径向相对夹持器指状物中的每一者包括至少一个构造孔，所述至少一个构造孔用于所述径向相对夹持器指状物的特征的定位。
57.根据本发明，提供了一种用于与机器人末端执行器一起使用的臂端工具(eoat)的夹持器，所述夹持器具有：径向相对夹持器指状物，每个径向相对夹持器指状物包括凹部，所述凹部具有第一侧壁和第二侧壁，所述第二侧壁相对于所述第一侧壁以锐角取向，其中所述径向相对夹持器指状物被配置为径向平移以将零件夹持在所述凹部内并释放所述零件以放置在总成中。
58.根据一个实施例，所述径向相对夹持器指状物相对于彼此以180
°
的角度取向。
59.根据一个实施例，所述径向相对夹持器指状物共同形成三角形开口。
60.根据一个实施例，每个凹部还包括远侧开口端。
61.根据一个实施例，每个凹部还包括近侧端壁。
62.根据本发明，一种拾取零件并将所述零件放置在总成内的方法包括：将机器人末端执行器的臂端工具(eoat)定位在零件供应源附近，所述eoat包括径向相对夹持器指状物，所述径向相对夹持器指状物固定到所述机器人末端执行器的远端部分，每个径向相对夹持器指状物包括凹部，所述凹部具有第一侧壁和第二侧壁，所述第二侧壁相对于所述第一侧壁成锐角取向；将所述径向相对夹持器指状物向内平移以将零件夹持在所述凹部内；将所述零件移动到最终组装位置；以及将所述径向相对夹持器指状物向外平移以释放所述零件。
63.根据一个实施例，安装到所述eoat的负荷传感器提供来自所述径向相对夹持器指状物的力反馈。
64.根据一个实施例，测量所述径向相对指状物之间的距离以确定所述零件的尺寸。
65.根据一个实施例，本发明的特征还在于多组径向相对夹持器指状物，以在共同的组装序列期间夹持、移动和平移多个零件。