CN110771068A - 在第一元件和第二元件之间的用于机械连接以及用于光传输和/或电传输和/或流体传输的装置 - Google Patents

在第一元件和第二元件之间的用于机械连接以及用于光传输和/或电传输和/或流体传输的装置 Download PDF

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CN110771068A CN201880038240.7A CN201880038240A CN110771068A CN 110771068 A CN110771068 A CN 110771068A CN 201880038240 A CN201880038240 A CN 201880038240A CN 110771068 A CN110771068 A CN 110771068A
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Abstract

一种用于在第一元件(E1)和第二元件(E2)之间进行机械连接以及光传输和/或电传输和/或流体传输的装置(1)，包括：‑第一连接部分(10)，其用于固定到所述第一元件(E1)，‑第一接合构件，其与第一元件(E1)光连接和/或电连接和/或流体连通并安装在第一连接部分(10)上，‑第二连接部分(20)，其用于固定到第二元件(E2)、至少部分地布置在第一连接部分(10)和第一接合构件之间、并在第一元件和第二元件之间限定球形接头连接，以及‑第二接合构件，其与第二元件(E2)光连接和/或电连接和/或流体连通并布置在第二连接部分(20)中，第一接合构件和第二接合构件配置成允许两者之间的光传输和/或电传输和/或流体传输。

Description

在第一元件和第二元件之间的用于机械连接以及用于光传输 和/或电传输和/或流体传输的装置
技术领域
本发明涉及运动传输的领域，特别是在第一元件和第二元件之间的球形接头连接的运动传输的领域。
背景技术
在专利US 294851中，部分B仅在与套圈C相对的侧上仅部分地包围球形部分。因此，该专利没有公开以下配置：设计成固定到第二元件的第二连接部分至少部分地布置在第一连接部分和第一接合构件之间。
在机器人领域、家庭自动化领域和工业领域，需要一种还允许数据的传输的有效的机械连接。
还需要根据球形接头连接的运动来允许数据传输的同步。
发明内容
因此，根据本发明的第一方面，本发明的主题是一种用于在第一元件和第二元件之间实现机械连接以及光传输和/或电传输和/或流体传输的装置，包括：
-第一连接部分，其设计成固定到第一元件，
-第一接合构件，其与第一元件光连接和/或电连接和/或流体连通并安装在第一连接部分上，
-第二连接部分，其设计成固定到第二元件、至少部分地布置在第一连接部分和第一接合构件之间、并且在第一元件和第二元件之间限定球形接头连接，以及
-第二接合构件，其与第二元件光连接和/或电连接和/或流体连通并布置在第二连接部分中，
第一接合构件和第二接合构件配置成使得允许从一者到另一者的光传输和/或电传输和/或流体传输。
因此，根据本发明的装置允许在第一元件和第二元件之间同时的机械传输、光传输、电传输和流体传输。
光接触、电接触和流体接触可以与运动的机械传输同步。
第一接合构件和第二接合构件都可以布置在第二连接部分中。
机械连接
在一个实施方式中，第二连接部分相对于第一连接部分可在三个自由度上移动。
第二连接部分可绕第一连接部分的轴线Z旋转大于180°、还更好地大于210°、特别是360°的角度。在一个实施方式中，第二连接部分可绕第一连接部分的轴线Z完全自由旋转。轴线Z可以是第一连接部分的中心轴线，特别是其对称轴线。
第二连接部分可绕垂直于轴线Z的至少一个轴线X旋转严格大于0°、甚至更好地大于10°、或者甚至大于20°的最大角度，或者甚至可绕垂直于轴线Z的多个轴线X旋转严格大于0°、甚至更好地大于10°、或者甚至大于20°的最大角度。轴线X可以形成垂直于轴线Z的平面P。最大角度例如可以是约22.5°，但是可以更改装置的配置，使得在不脱离本发明的上下文的情况下，该最大角度是不同的。此外，该最大角度被称为装置的偏转角。
在一个实施方式中，第二连接部分可绕全部垂直于轴线Z的多个轴线X旋转严格地大于0°、甚至更好地大于10°、或者甚至大于20°的角度，或者甚至可绕形成垂直于轴线Z的平面P的无数的轴线X旋转严格地大于0°、甚至更好地大于10°、或者甚至大于20°的角度。
第一连接部分可以包括凹部，并且第二连接部分可以具有相反的外凹度。因此，第二连接部分可以部分地布置在第一连接部分中。
第一连接部分的凹部可以具有至少部分球形的内表面，并且第二连接部分可以包括至少部分球形的外表面。
第一连接部分的内表面可以具有环形的大体形状，其可以形成第一球体的一部分，该第一球体的一部分绕中心轴线Z延伸至360°，并且在从第一球体的中心相对于中心轴线Z垂直地测量的两个角度α和β之间的角度部分中延伸。
角度α可以是1°至45°、还更好地是2°至35°、或者甚至3°至25°。角度β可以是10°至90°(排除90°的值)、还更好地是15°至75°、或者甚至20°至65°。
第一球体的半径R1可以是6mm至500mm、还更好地是10mm至250mm，例如约20mm。
第二连接部分的外表面可以具有环形的大体形状，其可以形成第二球体部，该第二球体部绕第二连接部分的中心轴线Y延伸至360°，并且在从第二球体的中心相对于中心轴线Y垂直地测量的两个角度γ和δ之间的角度部分中延伸。
角度γ可以是10°至80°、还更好地是20°至70°、或者甚至是30°至60°。角度δ可以是-60°至60°、还更好地是-50°至50°、或者甚至是-40°至40°。
第二球体的半径R2可以是6mm至500mm、还更好地是10mm至250mm，例如约20mm。
第一球体和第二球体可以具有共同的中心。它们的半径可以相差数百毫米。例如，R1-R2是0.01mm至2mm、或者甚至是0.02mm至1.5mm、还更好地是0.03mm至1mm。
第一接合构件可以包括凸部，并且第二连接部分可以具有相反的内凹度。因此，第一接合构件可以部分地布置在第二连接部分中。
第二连接部分可以具有至少部分球形的内表面，并且第一接合构件可以包括至少部分球形的外表面。
第二连接部分的内表面可以具有环形的大体形状，其可以形成第三球体的一部分，该第三球体的一部分绕中心轴线Y延伸至360°，并且在上述两个角度γ和δ之间的角度部分中延伸。第三球体的半径R3可以是4mm至480mm、还更好地是10mm至300mm，例如约18mm。
第一接合构件的外表面可以具有环形的大体形状，其可以形成第四球体部，该第四球体部绕中心轴线Z延伸至360°，并且在上述两个角度α和β之间的角度部分中延伸。第四球体的半径R4可以是4mm至480mm、还更好地是10mm至300mm，例如约18mm。
第三球体和第四球体可以具有共同的中心。它们的半径可以相差十分之几毫米。例如，R3-R4是0.01mm至2mm、或者甚至是0.02mm至1.5mm、还更好地是0.03mm至1mm。这种配置使得可以确保第二连接部分能够在第一连接部分和第一接合构件之间旋转。
第二连接部分可以包括内表面，该内表面具有在内表面的高度的至少一部分上延伸的径向凹槽。在一个实施方式中，径向凹槽在包含第二连接部分的中心轴线Y的平面中延伸。
第二接合构件可以包括转盘，该转盘配备有耳状物，该耳状物设计成容纳在第二连接部分的径向凹槽中。转盘可以是盘状的大体形状，在上述平面P中以基本上平面的方式延伸。转盘可绕第一连接部分的上述轴线Z旋转大于180°、甚至更好地大于210°、尤其是360°的角度。
借助于耳状物在径向凹槽中的相互作用，转盘绕轴线Z的旋转运动可以被传输到第二连接部分，反之亦然。此外，转盘保持与平面P平行，在第二连接部分绕轴线X和平面P运动时转盘的耳状物在径向凹槽中运动。
根据本发明的装置可以用作在两个未对齐的旋转轴之间的万向接头。这样的接头还允许密封的内部电连接和/或光连接。
在变型实施方式中，第二连接部分可以缺少上述径向凹槽，并且第二接合构件可以缺少上述耳状物。
第二连接部分和第二接合构件可以通过同步连杆连接在一起，该同步连杆可以确保第二接合构件的转盘绕轴线Z的旋转运动传输到第二连接部分，反之亦然。
连杆可以通过球形接头连接一方面固定到第二连接部分，另一方面固定到第二接合构件。球形接头连接可以是密封的，例如也可以允许连杆中的流体连接，如下所示。连杆可以是中空的。在这种情况下，它可以包括以平移接合的形式连接的第一连杆部分和第二连杆部分，该第一连杆部分和第二连杆部分在运行范围和密封性方面受到限制，以允许在连杆中的流体连接。
电传输
第一接合构件和第二接合构件两者可以各自包括电流传输收集器。传输收集器中的每一者可以包括至少两个电传输轨道。轨道中的一者允许质量传输，而其他轨道允许电流传输。每个收集器可以例如包括2个至20个轨道，或者甚至4个至12个轨道，例如6个轨道或8个轨道。
传输收集器可以配置成使得可以实现高数据传输速度。
在一个实施方式中，两个传输收集器中的每一者的轨道可以是圆形的并且是同心的。在这种情况下，两个传输收集器中的每一者可以具有平面的、盘状的大体形状。两个传输收集器可以包括具有相同设计的相同数量的轨道。它们相对于平面P彼此对称。两个传输收集器绕轴线Z相对于彼此是可旋转的，但相对于平面P是固定的。它们可以具有盘状的大体形状，并且以基本上平面的方式在平面P中彼此平行延伸。
在一个实施方式中，第二传输收集器固定到转盘。
装置可以包括多个球状物，所述多个球状物布置在第一接合构件的第一传输收集器与第二接合构件的第二传输收集器之间，以允许第一收集器与第二收集器之间的电传输。
球状物至少包括导电涂层。它们可以特别地由导电材料制成，例如不锈钢或黄铜或铜，这不是限制性的。球状物的使用可以有利地减少或者甚至消除摩擦。该装置可以包括6个至200个球状物、更好地是8个至120个球状物、或者甚至是12个至36个球状物。收集器的每个轨道可以接触3个至36个球状物、更好地是5个至8个球状物、或者甚至是9个至18个球状物。
球状物可以特别地保持在保持部件中。保持部件可以是大体盘状形状的盘的形式，该盘被孔口刺穿，在孔口中可以布置球状物。在一个实施方式中，保持部件例如通过卡扣配合固定到第二接合构件。
在变型实施方式中，传输收集器和球状物可以以管状的方式而不是平面的方式布置。
独立地或与前述目的结合，根据本发明的另一方面，本发明的另一主题是一种用于在第一元件和第二元件之间实现机械连接和光传输和/或电传输和/或流体传输的装置，包括：
第一连接部分，其设计成固定到第一元件，
第一接合构件，其与第一元件光连接和/或电连接和/或流体连通并安装在第一连接部分上，
第二连接部分，其设计成固定到第二元件、至少部分地布置在第一连接部分和第一接合构件之间、并可以在第一元件和第二元件之间限定球形接头连接，以及
第二接合构件，其与第二元件光连接和/或电连接和/或流体连通，并布置在第二连接部分中，
第一接合构件和第二接合构件可配置成使得允许从一者到另一者的光传输和/或电传输和/或流体传输，
第一接合构件和第二接合构件两者各自包括电流传输收集器，多个球状物布置在第一接合构件的第一传输收集器和第二接合构件的第二传输收集器之间，使得允许第一收集器和第二收集器之间的电传输。
在变型实施方式中，两个传输收集器之间的电传输可以在没有球状物的情况下实现，但是例如借助于具有弹簧作用的叶片、尤其是每个轨道的一个叶片，或者替选地，借助于刷子。
第一连接部分可以包括第一接收电连接器，该第一接收电连接器接收来自第一元件的电数据。
第一接收电连接器可以是盘状的大体形状，并且以基本上平面的方式在平面P中延伸。
第二连接部分可以包括第二接收电连接器，该第二接收电连接器接收来自第二元件的电数据。
第二接收电连接器可以包括将其连接到第二传输连接器的电柔性连接器。第二接收电连接器可以是盘状的大体形状，并且以基本上平面的方式在垂直于中心轴线Y的平面Q中延伸。
电轨道可以配置成使得允许通过约几安培的电流，例如0.5A至10A、还更好地是1A至6A、或者甚至1.5A至4A，例如约2A。
光传输
该装置可以配置成允许第一元件和第二元件之间的光传输。
为此，该装置可以包括布置在接合构件中的一者上的光学环，该光学环可以具有表面态以允许当接合构件中的一者相对于另一者旋转时，可以保持相同的强度和相同的旋转光速。
为此，光学环可以已经进行了适当降级的表面演化处理，并且不透明度具有变化。这种配置使得可以克服接收周期性。光学环的光学处理可以选择为使得获得连续的输出信号。在变型中，为了使输出信号平滑对该曲线进行电子记录。
光学环的表面态、表面的形状和材料密度选择为使得允许光以足够的同步传输。
光学环可以具有环形的大体形状，并且以基本上平面的方式平行于平面P延伸。
在一个实施方式中，该装置可以包括两个光学环，这两个光学环平行于平面P布置成彼此面对，两个光学环中的一者在两个接合构件中的每一者上。
在一个实施方式中，光学环可以具有配置成使得允许光经由盘状的入口到达光学环中的形状，然后光被分布在具有环形的光学环的整个表面上。光学环的这种配置然后允许朝向环形的第二光学环的光传输，然后使光朝向盘形的出口重新会聚。盘形的入口和出口可以相对于两个环之间的环形传输表面相对隔离。因此，第一环和第二环之间的光束可以具有环形横截面。给定的光学环可以包括一个或多个入口和/或一个或多个出口、尤其是盘形的一个或多个入口和/或一个或多个出口，以允许光的到达和离开。
传输可以仅通过光学完全地实现，也就是说，可以直接将来自第一元件的光从第一光纤传输出来，然后穿过光学环，然后直接传输到第二光纤，第二光纤将其传输到第二元件，反之亦然。第一光纤和第二光纤可以是柔性的，使得不妨碍接合构件的相对旋转。在一个实施方式中，一个可以是固定的，而另一个可以是柔性的。
在变型中，传输既可以光学地也可以电力地实现。在这种情况下，该装置可以包括至少一个发射器和光接收器，用于在两个传输收集器之间的光电传输或电光传输或电光电传输或者甚至光电光传输。
在一个实施方式中，每个传输收集器可以包括光发射器-接收器，其可以各自被布置为面对上述光学环。
流体传输
该装置可以配置成使得允许第一元件和第二元件之间的流体传输。传输的流体可以是气体(例如空气)，或液体(例如水或油)。
流体可以在单个位置中循环，或在变型中，在两个不同的位置中循环。流体可以例如在装置的中心循环，流体循环是轴向的，或者在装置的一侧循环，流体循环是偏心的。
在轴向流体循环的情况下，该装置可以包括允许流体通过的中空中心轴。
在外围流体循环的情况下，该装置可以包括配备有合适的防漏的密封件的偏心流体通道。
在所有情况下，流体接合均配置成密封的。
该装置可以包括连杆，该连杆通过球形接头连接一方面固定到第二连接部分，另一方面固定到第二接合构件，并且如上所述，配置成使得允许流体连接。连杆是中空的，其包括以平移接合的形式连接的第一中空连杆部分和第二中空连杆部分，该第一中空连杆部分和第二中空连杆部分在运行范围和密封性的方面是受限的，从而允许流体流过该连杆。第一连杆部分可以配置成在第二连杆部分中部分地滑动。
根据本发明的装置可以配置成充分密封的。“充分密封性”理解为是指密封性必须使得电连接和/或光连接可以以令人满意的方式出现在装置中。
如上所述，根据本发明的装置甚至可以具有允许流体传输的密封性，从而在第一元件和第二元件之间提供流体连通。
该装置的密封性可以例如具有足够的保护指数，例如IP67。
第一连接部分和第二连接部分配置成使得确保该装置的内部密封性。该装置可以包括布置在第一连接点和第二连接点之间的防漏的密封件。它可以由热塑性材料(例如EPDM或PTFE)制成。其硬度可以例如为约30至70肖氏A或40至60肖氏D。
第一连接部分和第二连接部分中的至少一者、或者甚至两者都可以由热塑性材料(例如POM(聚甲醛))制成。
电触头和光触头优选地在装置入口和出口处同步。
该装置可以具有圆形的大体形状。它可以具有较大的横向尺寸、特别是较大的直径，例如50mm至1000mm、还更好地是60mm至800mm、或者甚至是80mm至500mm、还更好地是100mm至140mm，例如约120mm。
该装置还可以包括一个或多个传感器，例如一个或多个超声传感器，或甚至一个或多个红外传感器。这样的传感器可以起到防碰撞的作用，或者替选地，可以起到空间探测作用。
组件
本发明的另一主题是一种组件，该组件包括彼此联接的如上所述的多个装置，第一装置的第一连接部分或第二连接部分中的一者形成用于相邻的第二装置的第一元件。
两个相邻的装置可以各自通过其第一连接部分连接在一起，或者在变型中，各自通过其第二连接部分连接在一起，或者替选地，在变型中，一个通过其第一连接部分且另一个通过其第二连接部分连接。换句话说，当组装该组件时，该装置可以沿任何方向布置。
这样的组件可以增加可能的偏转角，只要每个装置的偏转角彼此相加即可。
两个相邻的装置可以通过装配环联接在一起，以确保两个装置的两个连续的连接部分的保持。
第一连接部分和第二连接部分中的每一者可以包括卡扣凸缘，以允许将一个连接部分固定到另一个连接部分。
卡扣凸缘可以全部相同，除非设置了定位系统以确保连接部分相对于轴线Z的令人满意的取向。出于该目的，除了一个以外，所有的卡扣凸缘均具有相同的形状。
该组件还可以包括联接到该装置的一个或多个附件。这些附件可以是机械附件或电附件，例如以太网连接、USB连接、光纤或电动伸缩臂，这不是限制性的列表。
根据本发明的组件和装置可以用于所有技术领域，其中无旋转限制的电传输装置和/或光传输装置和/或流体铰接的传输装置可以是有用的，特别是在用于生产或组装线的工业领域中、用于关节臂的机器人领域、甚至是用于传输数据和光的家用自动化领域中，这不是限制性的列表。
附图说明
通过阅读以下不限制本发明的示例性实施方式的详细说明，并通过查阅附图，本发明的其他特征和优点将变得明显。
-图1是根据本发明的装置的示意性局部透视图，
-图2是其展开图，
-图3a和图3b是沿图1和图2的箭头A和箭头B的视图，
-图4是图1、图2、图3a和图3b的装置的IV-IV的横剖面的示意性局部视图，
-图4a至图4c是图4的细节图，
-图5是图1至图4的装置的第一连接部分的示意性局部透视图，
-图6是其展开图，
-图7是沿图5和图6的箭头VII的视图，
-图8是图7的沿VIII-VIII的横剖面的视图，
-图9是图1至图4的装置的第二连接部分的其示意性局部展开图，
-图10是沿图9的箭头X的视图，
-图11是图10的沿XI-XI的横剖面的视图，
-图12是图1至图4的装置的第一接合构件的示意性局部透视图，
-图13是其展开图，
-图14a和图14b是沿图12和图13的箭头A和箭头B的视图，
-图15是图12、图13、图14a和图14b的装置的沿XV-XV的横剖面的示意性局部视图，
-图16a和图16b是图1至图4的装置的第二接合构件的示意性局部透视图，
-图17a和图17b是沿图16a和图16b的箭头A和B的视图，
-图18是图16a、图16b、图17a和图17b的装置的沿XVIII-XVIII的横剖面的示意性局部视图，
-图19是其展开图，
-图20是图1至图4的装置的光传输的示意性局部透视图，
-图20a是沿图20的箭头A的视图，图20b是图20a的沿B-B的横剖面，
-图20c和图20d是图20b的细节图，
-图21a和图21b是接合构件中的一者的顶部透视图和底部透视图，
-图22a和图22b是接合构件中的另一者的顶部透视图和底部透视图，
-图23a是视图，
-图23b是图23a的沿B-B的剖视图，
-图23c和图23d是图23b的细节图，
-图23e是光学环的变型实施方式的透视图，
-图23f是其展开图，
-图23g是其俯视图，
-图23h是其纵剖面的视图，
-图24是根据本发明的组件的示意性局部透视图，
-图25是变型实施方式的示意性局部透视图，
-图26是其展开图，
-图27是沿图25和图26的箭头XXVII的视图，
-图28是图27的沿XXVIII-XXVIII的横剖面的视图，
-图29a是类似于图4的变型实施方式的俯视图，
-图29b是图29a的沿B-B的横剖面的视图，
-图30是变型实施方式的透视图，
-图31a是其俯视图，
-图31b是图31a的沿B-B的横剖面的视图，
-图31c和图31d是其细节图，
-图32a是图30的连杆的透视图，
-图32b是图32a的沿B-B的横剖面的视图，
-图33是类似于图4的变型实施方式的视图，
-图33a是沿图33的箭头A的视图，以及
-图33b至图33e是其细节图。
具体实施方式
图1至图19示出用于在第一元件E1和第二元件E2之间实现机械连接以及用于光传输和电传输的装置1，在图1中以虚线示出该装置。
该装置包括设计成固定到第一元件E1的第一连接部分10和设计成固定到第二元件E2的第二连接部分20。
该装置还包括：第一接合构件30，其光连接和电连接到第一元件并且安装在第一连接部分上，如图2所示；以及第二接合构件40，其光连接和电连接到第二元件E2，第二接合构件40布置在第二个连接部分20中。
如图4所示，第二连接部分20至少部分地布置在第一连接部分10和第一接合构件30之间。两个连接部分10和20通过它们的特定形式在第一元件E1和第二元件E2之间限定了球形接头连接，这将在下面描述。
此外，第一接合构件30和第二接合构件40配置成允许从一者到另一者的光传输和电传输，使得装置1允许在第一元件E1和第二元件E2之间同时机械传输、光传输和电传输。第一接合构件和第二接合构件均布置在第二连接部分20中。
现在将更详细地描述连接部分的配置。
第二连接部分20相对于第一连接部分10可在三个自由度上移动。为此，第二连接部分20绕第一连接部分10的轴线Z可旋转360°的角度。换句话说，第二连接部分20绕第一连接部分10的轴线Z完全自由旋转。轴线Z是第一连接部分10的中心轴线。
此外，第二连接部分绕垂直于轴线Z的所有轴线X可旋转约22.5°的最大偏转角。轴线X形成垂直于轴线Z的平面P，其是图3a、图3b和图7的平面。
如图5至图8所示，第一连接部分10具有凹部11。该凹部11具有至少部分球形的内表面。第一连接部分的内表面具有环形的大体形状，其形成第一球体的一部分，该第一球体的一部分绕中心轴线Z延伸至360°，并且在从第一球体的中心相对于中心轴线Z垂直地测量的两个角度α和β之间的角度部分中延伸，如图8所示。角度α例如为约12.5°。角度β例如为约25°。第一球体的半径R1例如为约20mm。
如图9至图11所示，第二连接部分20具有与凹部11的凹度相反的外凹度。因此，第二连接部分部分地布置在第一连接部分中。第二连接部分20包括至少部分球形的外表面21，该外表面具有环形的大体形状，并且形成第二球体部，第二球体部绕第二连接部分20的中心轴线Y延伸至360°并在从第二球体的中心相对于中心轴线Y垂直地测量的两个角度γ和δ之间的角度部分中延伸，如图11所示。角度γ例如为约50°。角度δ例如为约5°。第二球体的半径R2例如为约20mm。
此外，如图12至图15所示，第一接合构件30包括凸部31，该凸部具有部分球形的外表面的形状。第一接合构件30的外表面具有环形的大体形状，其形成第四球体部，第四球体部绕中心轴线Z延伸至360°并且在上述两个角度α和β之间的角度部分中延伸。第四球体部的半径R4为约18mm。
第二连接部分20具有相反的内凹度，其具有部分球形的内表面22的形状。第一接合构件因此可以部分地布置在第二连接部分中，如图4所示。第二连接部分20的内表面具有环形的大体形状，其形成第三球体的一部分，该第三球体的一部分绕中心轴线Y延伸至360°并且在上述角度γ和δ之间的角度部分中延伸。第三球体的半径R3为约18mm。
这种配置使得可以确保第二连接部分20能够在第一连接部分10和第一接合构件30之间旋转。
此外，如图9所示，第二连接部分包括内表面22，该内表面22具有在内表面22的高度的至少一部分上延伸的径向凹槽24。如图11所示，径向凹槽24在包含第二连接部分的中心轴线Y的平面中延伸。
此外，如图16a至图19所示，第二接合构件包括转盘42，该转盘42配备有耳状物43，该耳状物43设计成容纳在第二连接部分20的径向凹槽24中。转盘42具有盘状的大体形状，沿上述平面P以基本上平面的方式延伸。转盘42可绕第一连接部分10的上述轴线Z旋转360°角。
借助于耳状物43在径向凹槽24中的相互作用，转盘绕轴线Z的旋转运动可以被传输到第二连接部分，反之亦然。此外，转盘保持平行于平面P，并且当第二连接部分绕轴线X和平面P移动时，转盘的螺栓在径向凹槽中移动。
该装置配置成使得允许第一元件E1和第二元件E2之间的电传输。为此，第一接合构件30和第二接合构件40分别包括电流传输收集器35和电流传输收集器45。第二传输收集器46固定到转盘45，如图16a所示。两个传输收集器36、46中的每一者具有平面盘状的大体形状。
每个传输收集器35、45分别包括六个用于电传输的轨道36和46，一方面如图12、图13、图14a所示，另一方面如图22a所示。轨道中的一者允许质量的传输，而其它轨道允许电流的传输。两个传输收集器35和45中的每一者的轨道36和46是圆形的并且是同心的。
两个传输收集器35、45包括具有相同设计的相同数量的轨道。它们相对于平面P彼此对称。两个传输收集器绕轴线Z相对于彼此是可旋转的，但相对于平面P是固定的。它们具有盘状的大体形状，并且以基本上平面的方式延伸，沿平面P彼此平行。
为了允许在第一收集器35和第二收集器45之间的电传输，该装置包括多个球状物50，这些球状物布置在第一接合构件30的第一传输收集器35和第二接合构件40的第二传输收集器45之间，这些球状物被保持在保持部件52中，如图16a和图19所示。球状物50至少包括电涂层。它们可以特别地由导电材料(例如不锈钢)制成。保持部件52具有大体盘状形状的盘的形式，该盘被孔口53刺穿，在孔口53中布置有球状物50。
此外，第一连接部分10包括第一接收电连接器15，该第一接收电连接器接收来自第一元件E1的电数据，在图3b、图6和图7中可见。第一接收电连接器15为大体盘状形状，并且以基本上平面的方式沿着平面P延伸。
类似地，第二连接部分20包括第二接收电连接器25，该第二接收电连接器接收来自第二元件E2的电数据。第二接收电连接器25是大体盘状形状，并且以大体上平面的方式根据垂直于中心轴线Y的平面Q延伸。平面Q是图17a和图17b的平面。
第二接收电连接器25包括将其连接到第二传输连接器45的柔性电连接器27。
该装置还配置成使得允许第一元件E1和第二元件E2之间的光传输。为此，该装置包括光学环60，该光学环60布置在接合构件30或接合构件40中的一者上，即在第一接合构件30上，如图20至图23d中更详细地示出。
光学环60具有环状的大体形状，并且以基本上平面的方式平行于平面P延伸。例如，如图20所示，光通过两条光纤61朝向光学环60传送或从光学环60传送。
该装置还包括两个光学收发器62和63，每个光学收发器位于传输收集器中的一者上，每个光学收发器都面向上述光学环60布置。
在图23e至图23h所示的变型实施方式中，可以通过彼此面对布置的两个光学环60来实现光传输。每个光学环60具有配置成使得允许光经由盘形的入口64到达光学环中的形式，然后光被分布在具有环形形状的光学环的整个表面65上。然后向环形的第二光学环60传输光，然后使光向盘形的出口66再次会聚。
每个光学环60已经进行了外部抗色散表面处理，使得允许内部辐射。除了入口64和出口66之外，光学环60的所有外表面都可以涂覆有不透明的散射材料，例如铝化物、镀银或其他类型的散射材料。因此，内部辐射仅在入口64和出口66之间以环形束透射。
本发明还涉及一种组件5，该组件5包括如上所述的彼此联结的四个装置1，如图24中以举例的方式所示。
在该实施例中，第一装置1的第一连接部分10形成用于相邻的第二装置的第一元件。第一装置1连接至第二装置1，一个通过其第一连接部分10并且另一个通过其第二连接部分20互相连接。
相邻的第二装置1和第三装置1各自经由其第一连接部分10连接在一起，并且相邻的第三装置1和第四装置1经由其第二连接部分20连接在一起。
两个相邻的装置通过组装环70联接在一起，以确保两个装置的两个连续的连接部分的保持。
第一连接部分和第二连接部分中的每一者包括卡扣凸缘72，以允许将一个连接部分固定到另一个连接部分。卡扣凸缘可以全部相同，除非设置了定位系统以确保连接部相对于轴线Z的令人满意的定向。
在变型实施方式中，传输收集器35、传输收集器45和球状物50可以以管状的方式而不是平面的方式布置。通过举例的方式，图25至图28示出包括五个传输轨道36、46的实施方式，每个轨道具有环的形式，其内表面是圆锥的一部分(如在图26中可以看到的)，在轨道36、46之间，球状物50被布置成保持在保持部件52中，如在轴承中。因此有5个保持部件52，容纳5个连续的球状物50。
电流由轴向杆37、轴向杆47供应到每个轨道，轴向杆37、轴向杆47在轨道内部通过或在轨道外部通过。
在变型实施方式中，第二连接部分和第二接合构件可以以刚性方式铰接在一起。通过举例的方式，图29a和图29b示出通过同步连杆80连接第二连接部分20和第二接合构件40的可能性，该同步连杆80可以确保将第二接合构件的转盘绕轴线Z的旋转运动传递至第二连接部分，反之亦然。
所述连杆可以借助于球形接头连接一方面固定至第二连接部分，另一方面固定至第二接合构件。
作为变型，根据本发明的装置还可以允许机械连接以及光传输、电传输和流体传输。
通过举例的方式，在图30至图32b中还示出另一示例性实施方式，该示例性实施方式也包括连杆80，其中，球形接头连接还以允许连杆中的流体连接的方式密封。连杆80是中空的，并且在这种情况下包括第一连杆部分81和第二连杆部分82，第一连杆部分81和第二连杆部分82通过平移接合连接，在运行范围和密封性方面受到限制，从而允许连杆80中的流体连接。第一连杆部分81配置成使得在第二连杆部分82中部分地滑动。
该实施例与图1至图19的实施方式在角度α和β以及γ和δ的值方面也不同。
在图33至图33e中进一步示出了变型实施方式，其配置成使得允许同时或相继的光传输、电传输和流体传输。在该实施例中，该装置包括形成流体路径F的流体密封的接头连杆80。
自然地，本发明不限于刚刚描述的实施例。该装置还可以包括一个或多个传感器，例如一个或多个超声传感器，或甚至一个或多个红外传感器。这样的传感器可以使得起到防碰撞的作用，或者替选地，可以起到空间探测作用。

Claims (11)

1.一种用于在第一元件(E1)和第二元件(E2)之间实现机械连接以及光传输和/或电传输和/或流体传输的装置(1)，包括：
-第一连接部分(10)，所述第一连接部分(10)设计成固定到所述第一元件(E1)，
-第一接合构件(30)，所述第一接合构件(30)与所述第一元件(E1)光连接和/或电连接和/或流体连通，并安装在所述第一连接部分(10)上，
-第二连接部分(20)，所述第二连接部分(20)设计成固定到所述第二元件(E2)、并且至少部分地布置在所述第一连接部分(10)和所述第一接合构件(30)之间，并在所述第一元件和所述第二元件之间限定球形接头连接，以及
-第二接合构件(40)，所述第二接合构件(40)与所述第二元件(E2)光连接和/或电连接和/或流体连通，并布置在所述第二连接部分(20)中，
所述第一接合构件(30)和所述第二接合构件(40)配置成使得允许从一者到另一者的光传输和/或电传输和/或流体传输。
2.根据前一项权利要求所述的装置，所述第二连接部分(20)能够绕所述第一连接部分(10)的轴线(Z)旋转大于180°、还更好地大于210°、特别是360°的角度。
3.根据前一项权利要求所述的装置，所述第二连接部分(20)能够绕垂直于所述轴线(Z)的至少一个轴线(X)旋转严格大于0°、甚至更好地大于10°、或者甚至大于20°的最大角度，或甚至绕垂直于所述轴线(Z)的多个轴线(X)旋转严格大于0°、甚至更好地大于10°、或者甚至大于20°的最大角度。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，所述第一连接部分(10)包括凹部(11)，并且所述第二连接部分(20)具有相反的外凹度。
5.根据前一项权利要求所述的装置，所述第一连接部分(10)的凹部具有至少部分球形的内表面，并且所述第二连接部分(20)包括至少部分球形的外表面(21)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，所述第一接合构件(30)包括凸部(31)，并且所述第二连接部分(20)具有相反的内凹度。
7.根据前一项权利要求所述的装置，所述第二连接部分(20)具有至少部分球形的内表面(22)，并且所述第一接合构件包括至少部分球形的外表面。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，所述第二连接部分(20)包括内表面，该内表面具有在该内表面的高度的至少一部分上延伸的径向凹槽(24)。
9.根据前一项权利要求所述的装置，所述第二接合构件包括转盘(42)，所述转盘配备有耳状物(43)，所述耳状物(43)设计成被容纳在所述第二连接部分的径向凹槽(24)中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，所述第一接合构件(30)和所述第二接合构件(40)各自包括电流传输收集器(35、45)。
11.根据前一项权利要求所述的装置，包括多个球状物(50)，所述多个球状物(50)布置在所述第一接合构件的第一传输收集器(35)和所述第二接合构件的第二传输收集器(45)之间以允许所述第一传输收集器和所述第二传输收集器之间的电传输。
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