CN102168704A - 集成的线性与旋转的锁定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及集成的线性与旋转的锁定装置。一种集成锁定装置，其包括一个线性锁定机构和一个旋转锁定机构。该锁定装置包括一壳体，其中线性锁定机构和旋转锁定机构安装在壳体的不同侧面以降低装置的高度。

Description

集成的线性与旋转的锁定装置

相关申请的交叉引用

本申请要求享有发明名称为集成的线性与旋转的锁定装置、申请日为2010年1月27日的临时申请61/298,679的优先权。

发明背景

技术领域

本发明总体涉及一种集成的线性与旋转的锁定装置，尤其是一种集成的线性与旋转的锁定装置，其包括设置在装置壳体一个侧面上的线性锁定机构和设置在装置壳体的不同侧面上的旋转锁定机构，以降低装置高度。

背景技术

制造和装配设备通常采用具有机器手臂的机器人，机器手臂执行多种操作，如焊接零件、移动零件从一处到另一处、安装零件、涂装零件等等。机器手臂需要一个或多个装置，这些装置使该手臂能够容易地抓住用于特定操作的特定零件。这些装置在本领域中已知为末端执行器。末端执行器通常具有一个中心臂和多个从其上延伸的支撑数个真空杯体的杆，当施加真空时真空杯体拾起并保持零件。一般来说，末端执行器是用多个模块化部件手动建立的，因此每个真空杯体可以从特定的位置和角度接合零件。

目前，制造环境中采用的末端执行器被设计用于特定零件或有限数量的零件。因此，当机器人被用于不同任务时，一个末端执行器通常需要替换另一个末端执行器，或者真空杯体的位置需要调整。通常，安装好末端执行器是一个缓慢而冗长的过程，这是由于需要对各个末端执行器的部件进行多个上紧、松开和调节。因此，在生产中，储备了用于不同零件和操作的一长架的预先建造的子组件，也被称为末端执行器的多脚架(spider)。因此，末端执行器占用了大量地面空间、大量库存，可能丢失，等等。

对于上述类型的灵活可重构的工具，锁定装置通常是改变工具部件构造的关键实现件。锁定装置需要使用合适的致动装置快速解锁以使工具部件平滑地重新定位到想要的构造，然后在致动解除后保持紧固地锁定。每个可重构的工具一般利用各种线性与旋转的锁定装置。为了重构容易和快速，最好使多个锁定装置相组合或集成，使得它们可以在一个致动操作中锁定和解锁。集成的锁定装置同时节省了灵活可重构的工具的空间和质量。

发明内容

根据本发明的教导，公开了一种集成的锁定装置，其具有线性锁定机构与旋转锁定机构。该锁定装置包括壳体，其中线性锁定机构和旋转锁定机构安装在壳体的不同侧面以降低装置的高度。

根据以下的说明书和后附的权利要求以及结合附图，本发明的附加特征将是浅显易懂的。

本发明还提出了如下技术方案：

技术方案1.一种集成锁定装置，包括：

壳体构件，其包括多个侧面；

线性锁定机构，其包括相对的斜板，所述斜板具有对准的孔，对准的孔能够锁定在延伸通过该孔的轴上，所述线性锁定机构安装在所述壳体构件的一个侧面；和

旋转锁定机构，包括输出轴，所述旋转锁定机构安装在所述壳体的不同于所述线性锁定机构所安装的侧面的侧面。

技术方案2.根据技术方案1中的所述装置，其中所述旋转锁定机构包括位于固定壳体和凸轮之间的滚子，所述滚子楔入所述固定壳体和所述凸轮之间以锁定所述旋转锁定机构，以及所述滚子被置于所述固定壳体和所述凸轮之间的开放位置以解锁所述旋转锁定机构。

技术方案3.根据技术方案2中的所述装置，其中所述旋转锁定机构包括致动环和弹簧，所述弹簧偏压所述致动环到锁定位置，以及施加在所述致动环上的压力克服所述弹簧的偏压导致所述致动环上的成角度的构件推靠在传动环上的成角度的构件上，从而所述成角度的构件对所述滚子施力以推动所述滚子进入所述开放位置。

技术方案4.根据技术方案3中的所述装置，进一步包括致动杆，其延伸通过所述轴中的孔，所述致动杆对弹簧施加压力以使所述成角度的构件接合并解锁所述旋转锁定机构。

技术方案5.根据技术方案1中的所述装置，其中线性锁定机构包括将所述斜板拉到一起进入锁定位置的弹簧，和抵抗着所述弹簧的偏压推动所述斜板从而将所述斜板定位在解锁位置的推杆。

技术方案6.根据技术方案5中的所述装置，其中线性驱动机构包括活塞，其推动楔形构件以分离所述杆，以响应于空气压力对所述斜板施加压力。

技术方案7.根据技术方案1中的所述装置，其中壳体包括花键承载器，其具有内部孔和安装在其上的滚珠轴承，所述轴是具有沟槽的花键轴，所述花键承载器可操作以接收所述花键轴以使所述滚珠轴承安装在所述沟槽中。

技术方案8.根据技术方案7中的所述装置，其中端部板安装在所述花键承载器的端部上。

技术方案9.根据技术方案1中的所述装置，其中所述集成锁定装置是附接在机器人的末端执行器上的工具模块的一部分。

技术方案10.一种集成锁定装置，包括：

壳体构件，其包括多个侧面；

花键承载器，其安装在所述壳体中，并具有内部孔和安装在其上的用于接收花键轴的滚珠轴承；

一对相对的斜板，其安装在所述花键承载器的相对的端部，所述斜板具有对准的孔用于接收所述花键轴，且所述斜板可枢转以锁定在所述花键轴上；

线性锁定机构，其包括与所述斜板相接触的推杆，所述线性锁定机构安装在所述壳体构件的一个侧面上；和

旋转锁定机构，其包括输出轴，所述旋转锁定机构包括位于固定壳体和凸轮之间的滚子，所述滚子楔入所述固定壳体和所述凸轮之间以锁定所述旋转锁定机构，以及所述滚子被置于所述固定壳体和所述凸轮之间的开放位置以解锁所述旋转锁定机构，所述旋转锁定机构安装在所述壳体的不同于所述线性锁定机构所安装的侧面的侧面。

技术方案11.根据技术方案10中的所述装置，其中所述旋转锁定机构包括致动环和弹簧，所述弹簧偏压所述致动环到锁定位置，以及施加在所述致动环上的压力克服所述弹簧的偏压导致所述致动环上的成角度的构件推动传动环上的成角度的构件，使得所述成角度的构件对所述滚子施力，从而推动所述滚子进入所述开放位置。

技术方案12.根据技术方案11中的所述装置，进一步包括致动杆，其延伸通过所述轴中的孔，所述致动杆对弹簧施加压力造成所述成角度的构件接合并解锁所述旋转锁定机构。

技术方案13.根据技术方案10中的所述装置，其中线性锁定机构包括将斜板拉到一起进入锁定位置的弹簧，和抵抗着所述弹簧的偏压推动所述斜板从而将所述斜板定位在解锁位置的推杆。

技术方案14.根据技术方案13中的所述装置，其中线性驱动机构包括活塞，其推动楔形构件以分离所述杆，从而响应于空气压力来对斜板施加压力。

技术方案15.根据技术方案10中的所述装置，其中端部板安装在所述花键承载器的端部上。

技术方案16.根据技术方案10中的所述装置，其中所述集成锁定装置是附接在机器人的末端执行器上的工具模块的一部分。

技术方案17.一种集成锁定装置，包括：

壳体构件，其包括多个侧面；

花键承载器，其安装在所述壳体中，并具有内部孔和安装在其上的用于接收花键轴的滚珠轴承；

一对相对的斜板，其安装在所述花键承载器的相对的端部，所述斜板具有对准的孔用于接收所述花键轴，且所述斜板可枢转以锁定在所述花键轴上；

线性锁定机构，其包括与所述斜板相接触的推杆，所述线性锁定机构安装在所述壳体构件的一个侧面上，所述线性锁定机构包括将斜板拉到一起进入锁定位置的弹簧和抵抗着所述弹簧的偏压推动所述斜板从而将所述斜板定位在解锁位置的推杆，所述线性驱动机构进一步包括活塞，所述活塞推动楔形构件以分离所述杆从而响应于空气压力对斜板施加压力；和

旋转锁定机构，其包括输出轴，所述旋转锁定机构安装在所述壳体的不同于所述线性锁定机构所安装的侧面的侧面。

技术方案18.根据技术方案17中的所述装置，其中旋转锁定机构进一步包括位于固定壳体和凸轮之间的滚子，所述滚子被楔入所述固定壳体和所述凸轮之间以锁定所述旋转锁定机构以及被置于所述固定壳体和所述凸轮之间的开放位置中以解锁所述旋转锁定机构，所述旋转锁定机构进一步包括致动环和弹簧，其中所述弹簧将所述致动环偏压到锁定位置，以及施加在所述致动环上的压力克服所述弹簧的偏压导致所述致动环上的成角度的构件推动传动环上的成角度的构件，使得所述成角度的构件对滚子施力以推动所述滚子进入所述开放位置。

技术方案19.根据技术方案18中的所述装置，进一步包括致动杆，其延伸通过所述轴中的孔，所述致动杆对弹簧施加压力以使所述成角度的构件接合并解锁所述旋转锁定机构。

技术方案20.根据技术方案17中的所述装置，其中所述集成锁定装置是附接在机器人的末端执行器上的工具模块的一部分。

附图说明

图1是机器人手臂的端部的立体图，包括附接在其上的末端执行器，其中该末端执行器紧固连接到零件；

图2是末端执行器的立体图，包括附接在其上的工具模块，其中工具模块紧固连接到零件；

图3是图2中工具模块中的一个的横截面视图；

图4是用于工具模块的集成的旋转和线性的锁定组件的局部横截面视图；

图5是用于工具模块的集成的旋转和线性的锁定装置的立体图；

图6是图5中的锁定装置的分解立体图；

图7是沿图5中的锁定装置中的旋转锁定机构的中心平面的横截面视图；

图8是图5中的锁定装置的立体图，其中盖板从旋转锁定装置上移除；

图9是沿图4中的锁定装置中的线性锁定机构的中心平面的横截面视图；

图10是图5中的锁定装置的一部分被切去的立体图；和

图11是图5中的锁定装置的多截面视图。

具体实施方式

对本发明实施例的针对具有线性锁定机构和旋转锁定机构的集成锁定装置的以下论述本质上是示例性的，而非试图限制本发明或其应用或用途。特别地，本发明的集成锁定装置特别适用于作为与机器手臂有关联的末端执行器的一部分的工具模块。然而，如本领域技术人员所熟知的，该集成锁定装置可以用于其它用途，包括但不限于用于需要快速且准确地重构的机械、仪器和固定装置。

图1是现有技术的类型中安装在机器人手臂12上的末端执行器10的立体图。末端执行器10包括中心臂14，其以本领域技术人员很容易理解的方式联接至在机器人手臂12的端部的联接机构16。末端执行器10包括数个紧固连接到臂14的末端执行器杆18，如图所示。数个工具模块20可沿杆18定位且可通过常规的弹簧夹22锁定。工具模块20的另一端包括吸力杯体或真空杯体24，其使得末端执行器10能紧固地联接到零件26。

图2是末端执行器40的立体图，其可以替代末端执行器10。末端执行器40包括主体梁44，该主体梁可以联接到机器人手臂12的联接器16。主体梁44是末端执行器框架46的一部分，该框架包括数个连接到相对的端部棒50和52的横向杆48。末端执行器40还包括数个具有数个接头58的工具模块56，所述数个接头使得工具模块56能够以各个取向联接到杆48。工具模块56包括线性锁定机构60，所述杆48延伸通过该锁定结构，使得工具模块56可以紧固或锁定在沿其上安装该工具模块56的杆48的任意位置。工具模块56还包括吸力杯体66，该杯体抓住零件42。空气源62通过管线64提供气动空气到工具模块56，以锁定和解锁在工具模块56上的锁定机构，并提供用于吸力杯体66的吸力。

图3是安装在横向杆48的其中一个上的工具模块56的其中一个的横截面视图。工具模块56利用或不利用自动装置能在杆48上轻易地重构。工具模块56包括三个主要部件，即，一个集成的线性与旋转的锁定组件70，一个摆臂组件72，和一个包括真空杯体78的弹簧加载的真空杯体组件76。当这三个部件解锁时，可在该部件设计所及的任意位置和任意方向上提供真空杯体78的五自由度重构，如箭头所示。

集成的线性与旋转的锁定组件70包括安装在公共壳体84中的线性锁定机构80和旋转锁定机构82。虽然线性锁定机构80和旋转锁定机构82在此处示出和描述为同一组件的一部分，但是如本领域技术人员所熟知的，线性锁定机构80和旋转锁定机构82可以分别包装以用于不同的应用。线性锁定机构80包括相对的锁定盘86和88，这两个锁定盘通过环形弹簧元件90推到一起，造成盘86和88相对于彼此倾斜从而在杆48上锁定。旋转锁定机构82包括由弹簧94保持在锁定位置的锁定盘92，从而防止轴96旋转。当气动空气提供到进气口98时，推动元件100推活塞118，活塞118推定位在锁定盘86和88之间的分离元件102，从而使盘86和88抵抗着弹簧元件90的偏压推动并解开盘86和88，使得它们从杆48上脱离并解锁。此外，气动空气向腔116内提供压力，从而抵抗着弹簧94的偏压推动盘92。盘92的运动解锁旋转锁定机构82，使得轴96可以旋转。

摆臂组件72包括摆臂104，其刚性地安装在轴96上，如通过花键，使得当轴96旋转时，摆臂104也旋转。摆臂组件72还包括具有相对的锁定盘106和108的线性锁定机构74，环形弹簧元件100，活塞126和分离构件112，与锁定机构80类似的。可以由手动或气动控制的解锁装置114可操作以致使分离构件112分离并解锁锁定盘106和108。

真空杯体组件76包括联接在线性锁定机构74上的轴120。轴120是被弹簧122压缩加载的，使得如果锁定机构74解锁，弹簧122的偏压会导致轴120下降并且杯体78到达它的最低位置。轴120可以克服弹簧122的偏压被抬高，并且机构74可以被锁定以在Z轴位置的范围内保持杯体78。组件76还包括连接杯体78到弹簧记载的轴120的万向节或球节124。杯体78可以在没有锁定机构的球节124上自由旋转。

在操作中，集成锁定组件70中的线性锁定机构80和旋转锁定机构82可以通过机械接合或气动驱动的推动来解锁。解锁后的组件70可通过滑动和旋转集成锁定组件70使摆臂组件72位于一个所需的X-Y轴位置。然后，集成锁定组件70通过释放机械接合或气动驱动来锁定。然后，摆臂组件72上的线性锁定机构74机械解锁或通过压缩空气解锁。然后，真空杯体78可以按压在坚硬表面上，使得轴120通过锁定机构74在Z轴方向向上运动足够距离，使得在末端执行器40的编程操纵中真空杯体78不会碰到工件。此后，排出压缩空气以通过线性锁定机构74在抬高的Z轴位置处锁定真空杯体78。

末端执行器40可以用于多种不同的零件。有些零件需要一定数量的工具模块56，其它零件可能需要不同数量的工具模块56。那些对于特定零件来说可能是不需要的工具模块56仍然附接在末端执行器40上，但未使用。当末端执行器40被用于拿起一个零件时，用于那些对于该零件来说是需要的工具模块的真空杯体78的线性锁定机构74气动解锁，这恢复杯体78到它们低处或充分延伸的Z轴位置，同时使那些不需要的杯体在相对于零件抬高的不接触的位置锁定。当末端执行器40开始接触零件，每个解锁的真空杯体78自己调整它自身的Z轴方向和角度方向，以符合零件的轮廓。

一旦所有需要的真空杯体78充分接触到零件，压缩空气再次排除以锁定真空杯体78在它们各自的Z轴位置。最后，在所有需要的杯体78上形成真空以保持并移动零件。虽然真空杯体78似乎能够在球节124上摇摆，但是只要至少三个分离的杯体在起作用，每个真空杯体78都是由固体工件有效地锁定。杯体旋转的不同平面抵消彼此的运动。但是，只有当所有真空杯体与框架46在同一直线上时，末端执行器40才变得不稳定，这种情况是罕见且可以避免的。

US专利申请公开第2009/0288458号，序列号12/125,704，申请日2008年5月22日，发明名称为用于可重构末端执行器的集成锁定组件，该发明转让给本申请的受让人并通过引用包含于此，公开了一种同时包括线性与旋转锁定机构的集成锁定组件，其可以用于代替集成锁定组件70，其基本上如下所述。

图4是要安装在末端执行器的轴(未示出)上的锁定组件130的横截面视图，如末端执行器40。锁定组件130包括线性锁定机构134和旋转锁定机构136。线性锁定机构134锁定该轴，同时旋转锁定机构136锁定输出轴138。线性锁定机构134包括相对的锁定盘140和142，这两个盘之间限定了间隙144，并分别包括孔146和148。环形弹簧150将盘140和142的端部推动一起，如上所述，而分离构件152抵抗弹簧150的偏压分离盘140和142以解锁线性锁定机构134。采用通过轴138中的孔156提供的气动空气压力，活塞154被向下推从而靠在分离构件152以提供解锁致动。

旋转锁定机构136包括致动盘160，数个滚子162，为轴138的一体的特征的凸轮164和中部壳体168。通过横向销170和椭圆形柱塞172，致动盘160联接到活塞154以使旋转锁定机构136可以与线性锁定机构134同时锁定和解锁。螺旋压缩弹簧174帮助环形弹簧150将锁定机构134和136返回到锁定位置。由热处理过的耐磨材料制成的中部壳体168，夹在上部壳体176和下部壳体178之间并通过螺栓连接在一起，以形成集成锁定组件130。

旋转锁定机构136包括相对的成角度的构件，其中之一示为180。成角度的构件180刚性联接到致动盘160，与之相对的成角度的构件在下部壳体178中自由旋转。当在活塞154和进而在盘160上施加向下的压力时，成角度的构件180的成角度的边缘沿着与之相对的成角度的构件的成角度的边缘行进，这克服弹簧(未示出)的偏压将这两个成角度的构件推入在两侧上的滚子162，延伸通过键(未示出)，从而使凸轮164能旋转。当压力释放时，通过螺旋弹簧174和环形弹簧150的回复力使盘160和活塞186一起被抬高。上述成角度的构件因此分离，使得弹簧推动滚子162回到锁定位置中。盘160中的且围绕横向销170的端部的一对椭圆形孔(未示出)提供了用于成角度的构件180像另一成角度的构件在另一侧所做的那样旋转并推动在构件180一侧的滚子162的空间。

线性锁定机构134和旋转锁定机构136串联，即在一排中对齐。串联的线性与旋转锁定机构增加了装置相对于用于锁定装置的导轨的高度。换言之，线性与旋转锁定机构的堆叠构造导致装置具有较大的高度-基座比例，这在安装有装置的导轨上造成显著的扭矩。因此，即使当线性锁定机构解锁时，扭矩趋向于使锁定装置壳体斜靠在导轨上，从而在边缘接触处产生大的反作用力，导致该壳体充当锁定装置因此阻止了该装置沿该轨道的预期滑动。

另外，线性与旋转致动的锁定装置通常设计为在两端面带有沿导轨的防转动键，其包括配套的键槽用于防止装置围绕具有圆形横截面的导轨旋转。键和键槽的耦合用更锋利的接触边缘增加了对上述倾斜力矩的约束效果。

本发明通过分离线性与旋转锁定机构并将它们安装在装置壳体的不同侧面上以显著减少装置的高度并降低它的高度-基座比例，从而解决了上述缺陷。采用滚珠花键作为导轨，并且整个装置组件建立在滚珠花键承载器上，该承载器具有沿花键槽行进以防止锁定装置选旋转同时确保装置在由装置高度所造成的倾斜力矩下的平滑滑动的滚珠轴承。

图5、图6分别是示出为安装到轴或包括沿轨道202长度方向延伸的沟槽194的滚珠花键轨道202上的集成锁定装置200的立体图和分解图。装置200包括旋转锁定机构204以及一个线性锁定机构206，图7是沿旋转锁定机构204和滚珠花键轨道202中心平面的横截面视图，图9是沿线性锁定机构206中心平面的横截面视图。图8是移除了旋转锁定机构204的盖的锁定装置200的立体图，图10是锁定装置200的剖开立体图，以及图11是示出了装置空气通道的锁定装置200的多截面视图。

旋转锁定机构204和线性锁定机构206安装到壳体208上并在其内，其中旋转锁定机构204和线性锁定机构206相互分离并建立在壳体208的不同侧面上，以减少装置的高度并降低装置的高度-基座比例，这一点将在下面详细讨论。

花键承载器212布置在壳体208中并延伸通过该壳体，其中键210防止花键承载器212在壳体208中旋转。花键承载器212的内部孔214包括数排滚珠轴承216，其中花键轨道202延伸通过花键承载器212，使得轴承216布置在轨道202的沟槽194中，使得壳体208可以沿轨道202轻易地滑动且防止装置200在花键轨道202上转动。在这个非限制性的实施例中，花键轨道202包括三组、每组两条沟槽，其接纳6排滚珠轴承216。滚珠花键轨道202不是对防止锁定装置200旋转的导轨的唯一选择，对于本领域技术人员来说这是很容易理解的。任意合适的非圆形的轴都可用于这一目的。然而，为了确保平滑且准确的滑动，锁定装置200仍应在类似上文中所述的轴承承载器上行进。

第一端部帽218通过螺栓192在花键承载器212的一个端部安装在壳体208上，以及第二端部帽220通过螺栓192在花键承载器212相对的端部安装在壳体208上，如图所示。斜板222可枢转地安装在端部帽218中，以及斜板224可枢转地安装在端部帽220中，其中花键202分别延伸通过斜板222和224中的孔186和188。斜板222和224分别包括翼264和266，所述翼分别接纳销226和228。斜板222和224通过一对拉伸弹簧196和198联接在一起，所述弹簧联接到销226和228的端部，且用于将斜板222和224拉到一起。拉伸弹簧196和198导致斜板222和224相对的边缘可以朝彼此枢转，以与上文针对锁定装配件130讨论过的同样方式使斜板222和224约束或锁定在花键轨道202上，并防止装置200沿轨道202滑动。

一个旋转轴230联接到旋转锁定机构204，其中旋转锁定机构204防止或允许轴230旋转。旋转轴230包括细长部分268和特别构造的凸轮部分252，其在下面详细讨论。旋转锁定机构204包括盖板构件232，其用螺栓234固定在壳体208上。旋转轴230延伸通过盖板构件232，如图所示，以及致动杆236延伸通过轴230的内部孔。具有成角度的构件262的致动环240位于盖板构件232中。紧固杆242延伸穿过机构204，并联接致动环240到致动杆236。在这个非限制性的实施例中，致动杆236具有三角形形状，以允许空气在它周围流过。弹簧250位于轴230的凸轮部分252中的腔中，并在致动杆236的端部和壳体208之间提供偏压。包括成角度的构件260的传动环254在壳体208中旋转。壳体环258围绕凸轮部分252延伸，且通过螺栓234固定在壳体208上。

轴230的凸轮部分252包括翼部分288，翼部分288具有延伸通过该翼部分的弹簧290。弹簧290接触滚子轴承256并迫使它们进入壳体环258与凸轮部分252之间的楔入位置，以防止凸轮部分25旋转，因此防止轴230旋转。带有成角度的构件262的致动环240、带有成角度的构件260的传动环254、凸轮部分252、壳体环258以及滚子轴承256的组合以与上面讨论的以及’704号申请中的旋转锁定机构134中的相同部件相同的方式运行。

如上面所讨论的旋转锁定机构136一样，旋转锁定机构204以机械方式而不是气动方式运行。特别地，当旋转锁定机构204在锁定配置时，成角度的构件260和262是分离的，且滚子轴承256被弹簧290推动到一个位置，在该位置它们迫使凸轮部分252进入环状壳体258中且防止轴230在锁定装置200中旋转。通过对致动杆236施加一个克服弹簧250的偏压的力，杆242会造成致动环240向传动环254移动，使得成角度的构件262接触到成角度的构件260。成角度的构件260和262推动滚子轴承256克服弹簧290的偏压并移动它们到它们的解锁位置，在该位置滚子轴承256不会把凸轮部分252锁定在环形壳体258上。这使得凸轮部分252可以旋转，其使得轴230可以旋转。

线性驱动机构206包括通过螺栓272安装在壳体208上的空气气缸构件270，以及安装在壳体208中的槽278内的彼此相对的推动杆274和276。一个楔形构件280定位在推杆274和276之间的间隙282内。活塞284定位在空气气缸构件270中，并保持楔形构件280在适当的位置。维修帽298提供在空气气缸构件270中，以能够进入其中从而进行维修。

壳体208包括空气通道300，其与空气气缸构件270中的空气通道302成流体流通。气动系统(未示出)提供空气压力到围绕致动杆236的旋转轴230的内部孔，使气流通过旋转锁定机构204并进入空气通道300。空气从空气通道300流入空气通道302，并对活塞284的顶面施加压力。活塞284在楔形构件280上施加力使得它在间隙282中推得更远，导致推杆274和276克服弹簧196和198的力而分离。推杆274和276与斜板222和224各自的翼264和266接触，其中推杆274和276的分离导致斜板222和224克服弹簧196和198的偏压而倾斜，且变成彼此平行使得它们在轨道202上不约束。因此，壳体208可以在花键轨道202上滑动。

虽然本发明，由于其要求紧固锁定、平滑滑动和精确导向，主要针对的是机器人可重构的工具的应用，但理念和思想同样适用于手动装配灵活工具，或需要可重构的末端执行器或固定装置。

上述讨论仅仅公开并描述了本发明示例性的实施例。本领域技术人员从这些讨论和附图和权利要求中容易认识到，在不脱离由如下权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以作出各种改变、修改和变化。

Claims (10)

1.一种集成锁定装置，包括：

壳体构件，其包括多个侧面；

线性锁定机构，其包括相对的斜板，所述斜板具有对准的孔，对准的孔能够锁定在延伸通过该孔的轴上，所述线性锁定机构安装在所述壳体构件的一个侧面；和

旋转锁定机构，包括输出轴，所述旋转锁定机构安装在所述壳体构件的不同于所述线性锁定机构所安装的侧面的侧面。

2.根据权利要求1中的所述装置，其中所述旋转锁定机构包括位于固定壳体和凸轮之间的滚子，所述滚子楔入所述固定壳体和所述凸轮之间以锁定所述旋转锁定机构，以及所述滚子被置于所述固定壳体和所述凸轮之间的开放位置以解锁所述旋转锁定机构。

3.根据权利要求2中的所述装置，其中所述旋转锁定机构包括致动环和弹簧，所述弹簧偏压所述致动环到锁定位置，以及施加在所述致动环上的压力克服所述弹簧的偏压导致所述致动环上的成角度的构件推靠在传动环上的成角度的构件上，从而所述成角度的构件对所述滚子施力以推动所述滚子进入所述开放位置。

4.根据权利要求3中的所述装置，进一步包括致动杆，其延伸通过所述轴中的孔，所述致动杆对弹簧施加压力以使所述成角度的构件接合并解锁所述旋转锁定机构。

5.根据权利要求1中的所述装置，其中线性锁定机构包括将所述斜板拉到一起进入锁定位置的弹簧，和抵抗着所述弹簧的偏压推动所述斜板从而将所述斜板定位在解锁位置的推杆。

6.根据权利要求5中的所述装置，其中线性驱动机构包括活塞，其推动楔形构件以分离所述杆，以响应于空气压力对所述斜板施加压力。

7.根据权利要求1中的所述装置，其中壳体包括花键承载器，其具有内部孔和安装在其上的滚珠轴承，所述轴是具有沟槽的花键轴，所述花键承载器可操作以接收所述花键轴以使所述滚珠轴承安装在所述沟槽中。

8.根据权利要求7中的所述装置，其中端部板安装在所述花键承载器的端部上。

9.一种集成锁定装置，包括：

壳体构件，其包括多个侧面；

花键承载器，其安装在所述壳体中，并具有内部孔和安装在其上的用于接收花键轴的滚珠轴承；

一对相对的斜板，其安装在所述花键承载器的相对的端部，所述斜板具有对准的孔用于接收所述花键轴，且所述斜板可枢转以锁定在所述花键轴上；

线性锁定机构，其包括与所述斜板相接触的推杆，所述线性锁定机构安装在所述壳体构件的一个侧面上；和

旋转锁定机构，其包括输出轴，所述旋转锁定机构包括位于固定壳体和凸轮之间的滚子，所述滚子楔入所述固定壳体和所述凸轮之间以锁定所述旋转锁定机构，以及所述滚子被置于所述固定壳体和所述凸轮之间的开放位置以解锁所述旋转锁定机构，所述旋转锁定机构安装在所述壳体的不同于所述线性锁定机构所安装的侧面的侧面。

10.一种集成锁定装置，包括：

壳体构件，其包括多个侧面；

花键承载器，其安装在所述壳体中，并具有内部孔和安装在其上的用于接收花键轴的滚珠轴承；

一对相对的斜板，其安装在所述花键承载器的相对的端部，所述斜板具有对准的孔用于接收所述花键轴，且所述斜板可枢转以锁定在所述花键轴上；

线性锁定机构，其包括与所述斜板相接触的推杆，所述线性锁定机构安装在所述壳体构件的一个侧面上，所述线性锁定机构包括将斜板拉到一起进入锁定位置的弹簧和抵抗着所述弹簧的偏压推动所述斜板从而将所述斜板定位在解锁位置的推杆，所述线性驱动机构进一步包括活塞，所述活塞推动楔形构件以分离所述杆从而响应于空气压力对斜板施加压力；和

旋转锁定机构，其包括输出轴，所述旋转锁定机构安装在所述壳体的不同于所述线性锁定机构所安装的侧面的侧面。

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