CN111565899A - 简易协作工具变换器 - Google Patents

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CN111565899A CN201880079508.1A CN201880079508A CN111565899A CN 111565899 A CN111565899 A CN 111565899A CN 201880079508 A CN201880079508 A CN 201880079508A CN 111565899 A CN111565899 A CN 111565899A
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Abstract

一种用于将装置(2)机械地连接到机器人(20)的连接器(70)，其中所述连接器(70)包括被构造成附接到所述机器人(20)的第一部分(74)和被构造成附接到装置(2)的第二部分(76)，所述装置被构造成连接到所述机器人(20)。所述第一部分(74)和所述第二部分(76)借助于以下各项可拆卸地彼此附接：a)第一连接部分(1)，所述第一连接部分构成旋转系统，所述旋转系统包括枢轴(116)，所述第一部分(74)可相对于所述第二部分(76)围绕所述枢轴旋转；以及b)第二连接部分(1')，所述第二连接部分构成机械锁定结构，所述机械锁定结构防止所述第一部分(74)和所述第二部分(76)彼此脱离。

Description

简易协作工具变换器
技术领域
本发明涉及一种用于将装置机械地连接到协作机器人的连接器，其中连接器包括被构造成附接到机器人的第一部分和被构造成附接到装置的第二部分。
背景技术
机器人，特别是旨在与人类在共享工作空间中进行物理交互的协作机器人正在被引入新的工作区域。当协作机器人应用于各种任务时，不得不将工具(例如，夹持装置)连接到机器人。为了能够将工具快速且可靠地附接到机器人，为此已开发了连接器。
然而，将外置真空源连接到夹持装置、将夹持装置连接到机器人以及将控制装置连接到夹持装置是耗时的。因此，期望具有一种简单且要求不高的夹持装置。
然而，许多现有技术的连接器都复杂且昂贵。因此，期望具有一种连接器，它比现有技术的连接器更易于使用且价格便宜。
US 20060088367 A1公开了一种用于将端部执行器工具可释放地闩锁到操纵器的快速断开工具设备。该快速断开工具设备包括可释放的闩锁，该闩锁连接到基座模块并且可在闩锁位置与解锁位置之间移动，在闩锁位置，闩锁与连接到工具模块的闩锁销协作接合，以将工具模块固定到基座模块并且允许电源耦合件的第一部分和第二部分彼此连通。闩锁占用了大量空间，因此快速断开工具设备不得不相当厚。因此，期望能够提供允许提供更薄的连接器的替代解决方案。
本发明的目的是提供一种对现有技术的连接器的替代，该替代连接器减少或甚至消除了现有技术的上述缺点。本发明的目的是提供一种比现有技术的连接器更薄的连接器。
本发明的又一个目的是提供一种被构造成以容易且用户友好的方式将诸如夹持装置的装置连接到机器人的连接器。
发明内容
本发明的目的可通过如权利要求1中所限定的连接器来实现。优选的实施方案在从属权项中限定、在具体实施方式说明并且在附图中示出。
根据本发明的连接器是一种用于将装置机械地连接到机器人的连接器，其中该连接器包括被构造成附接到机器人的第一部分和被构造成附接到装置的第二部分，该装置被构造成连接到机器人，其中第一部分和第二部分借助于以下各项可拆卸地彼此附接：
a)第一连接部分，该第一连接部分构成旋转系统，该旋转系统包括枢轴，第一部分可相对于第二部分围绕该枢轴旋转，以及
b)第二连接部分，该第二连接部分构成机械锁定结构，该机械锁定结构防止第一部分和第二部分彼此脱离，其特征在于该第二连接部分包括：
-突出结构，该突出结构具有至少一个接触表面和纵向轴线，以及
-接纳凹陷部，该接纳凹陷部由至少一个接触表面形成，该至少一个接触表面被构造成抵靠在突出结构的至少一个接触表面上，其中这些表面相对于纵向轴线以这样的方式成角度，即接触表面之间的摩擦力的量值确保作用在突出结构上的所得力足够大，以使突出结构保持与凹陷部接合。
由此，可能的是提供比现有技术的连接器更薄、对于用户而言简单并且比现有技术的连接器更便宜的连接器。根据本发明的连接器被构造成将诸如夹持装置的装置以容易且用户友好的方式连接到机器人，其中连接部分构成机械锁定结构，该机械锁定结构防止第一部分和第二部分彼此脱离，其中机械锁定是自锁的。
第一部分被构造成附接到机器人。这可通过使用任何合适的附接装置来实现。在根据本发明的一个实施方案中，附接装置为螺钉或被构造成与螺钉接合的结构。
第二部分被构造成附接到装置，该装置被构造成连接到机器人。该附接可借助于任何合适的附接装置来实现。在根据本发明的一个实施方案中，附接装置为螺钉或被构造成与螺钉接合的结构。
第一部分和第二部分借助于第一连接部分可拆卸地彼此附接，该第一连接部分构成旋转系统，该旋转系统包括枢轴，第一部分可相对于第二部分围绕该枢轴旋转。旋转系统可以是允许第一部分和第二部分可旋转地彼此附接的任何合适的类型。在一个实施方案中，旋转系统为球窝接头。在另一个实施方案中，旋转系统为铰链接头。在另一个实施方案中，旋转系统为鞍形接头。在一个实施方案中，枢轴为销。在另一个实施方案中，枢轴为半球。在另一个实施方案中，枢轴为球。在另一个实施方案中，枢轴为点。在另一个实施方案中，枢轴为轴。
在优选实施方案中，旋转系统包括突出结构(凸形结构)和可旋转地附接到该突出结构的接合结构(例如，突出结构)。
在一个实施方案中，借助于包括突出结构的第一部分来提供机械锁定结构，该突出结构被构造成与设置在第二部分中的对应的接纳凹陷部接合。
在另一个实施方案中，借助于包括突出结构的第二部分来提供机械锁定结构，该突出结构被构造成与设置在第一部分中的对应的接纳凹陷部接合。
由此，可能的是通过使用根据本发明的连接器将工具容易、快速且用户友好地连接到机器人。
根据本发明的连接器包括被构造成附接到机器人的第一部分和被构造成附接到装置(例如，夹持装置)的第二部分。第二部分可被构造成附接到适合于连接到机器人的任何装置。
在根据本发明的一个实施方案中，连接器包括从连接器的第一部分的基座结构突出的一个或多个螺钉，其中所述螺钉被适配成拧入机器人中的对应的螺纹孔中。
在根据本发明的一个实施方案中，连接器包括从连接器的第二部分的基座结构突出的一个或多个螺钉，其中所述螺钉被适配成拧入装置(例如，夹持装置)中的对应的螺纹孔中，该装置被构造成连接到机器人。
可能有益的是，第一连接部分构成枢轴接头，优选地，包括第一枢轴结构和第二接合枢轴结构的枢轴接头，该第二接合枢轴结构被布置成相对于第一枢轴结构旋转。由此，可能的是在第一部分与第二部分之间提供简单且可靠的可旋转附接。
在一个实施方案中，第一部分包括突出结构，该突出结构被构造成与设置在第二部分中的对应的接纳凹陷部接合。
在另一个实施方案中，第二部分包括突出结构，该突出结构被构造成与设置在第一部分中的对应的接纳凹陷部接合。
可能的是，从连接器的第二部分的基座结构突出的一个或多个连接管道以成对的方式彼此延伸，使得通过对应的连接管道，存在穿过连接器的通路。由此，诸如线、具有多根线的电缆以及电缆或管件的电连接件可通过连接管道来连接。
可能有益的是，连接器包括适配器，该适配器包括第一连接零件和第二零件，其中适配器包括一个或多个连接结构，该一个或多个连接结构被构造成将第一管道或电缆的远侧端部与第二管道或电缆的远侧端部连接。由此，可能的是，跟踪必须连接到装置以及机器人的管道和电缆，该装置不得不附接到该机器人。
术语管道是指流体(液体或气体)能够流过的任何管状结构。因此，管道可以是由金属、木材或其他材料制成的用于输送流体的中空圆柱体。管道也可以是由任何材料制成的管件或软管，允许管件引导流体通过该管件。
优选的是，适配器被构造成允许管道或电缆的相邻端部以能够实现管道或电缆之间的连续资源流(例如，电流或流体)的方式彼此附接。
在一个实施方案中，连接器包括可拆卸地附接的适配器，该适配器包括第一连接零件和第二零件，其中适配器包括一个或多个连接结构，该一个或多个连接结构被构造成将第一管道或电缆的远侧端部与第二管道或电缆的远侧端部连接。
如果适配器用于连接用于输送诸如气体或液体的流体的管道，则优选的是，适配器包括一个或多个密封结构，该一个或多个密封结构被构造成将管道相对于周围结构密封。由此，可能的是提供可靠的连接。
在一个实施方案中，密封结构是被构造成在受到轴向压缩时径向膨胀的结构。在另一个实施方案中，密封结构是被构造成在受到径向压缩时轴向膨胀的结构。
可能有利的是，第一部分和第二部分设置有对应的接合结构，这些接合结构构成卡扣配合连接。由此，第一部分和第二部分可以容易且快速的方式彼此附接。因此，可能的是实现装置(例如，夹持装置)相对机器人的容易的、快速的且用户友好的附接和脱离。
术语卡扣配合连接是指包括互锁部件的连接(附接特征)，这些互锁部件被构造成被按压在一起成为锁定结构。由此，卡扣配合连接可提供一种快速的方式来将第一部分机械地锁定到第二部分。
可能有益的是，连接器包括可滑动地布置的按压元件，该按压元件被布置成通过移动(例如，平移诸如按压)按压元件而将接合结构彼此解锁。由此，按压元件可用于使接合结构处于其中连接器能够由于接合结构的相对位置而拆开的构型。当不得不将连接器分裂成第一部分和第二部分时，此属性很重要。按压元件可被构造和布置成手动地移动(例如，通过按压按压元件)。另选地，连接器可包括适配成生成按压元件的运动的致动器(例如，电动致动器或气动致动器)。例，致动器可以是电动马达。
在一个实施方案中，连接器包括可滑动地布置的牵拉元件，该牵拉元件被布置成通过移动(例如，牵拉)牵拉元件来将接合结构彼此解锁。由此，第一部分和第二部分可借助于牵拉元件而脱离接合。牵拉元件可被构造和布置成手动地移动(例如，通过牵拉牵拉元件)。另选地，连接器可包括致动器(例如，诸如电动马达的电动致动器或气动致动器)，该致动器被构造成移动牵拉元件。
在另一个实施方案中，连接器包括可旋转地布置的旋转元件，该旋转元件被布置成通过旋转(例如，沿着弧形结构或路径滑动)旋转元件而将接合结构彼此解锁。由此，第一部分和第二部分可借助于旋转元件而脱离接合。旋转元件可被构造和布置成手动地移动(例如，通过牵拉、推动或旋转旋转元件)。另选地，连接器可包括致动器(例如，诸如电动马达的电动致动器或气动致动器)，该致动器被布置并构造成牵拉、推动或旋转旋转元件。
按压元件、牵拉元件或旋转元件的移动可包括使按压元件、牵拉元件或旋转元件沿着任何合适的结构或路径移动。可能的是使按压元件沿着包括一个或多个笔直部分和/或弧形部分的结构或路径移动。同样，可能的是使牵拉元件沿着包括一个或多个笔直部分和/或弧形部分的结构或路径移动。同样，可能的是使旋转元件沿着包括一个或多个笔直部分和/或弧形部分的结构或路径移动。可能的是使按压元件、牵拉元件或旋转元件沿着包括“S”形曲线或S状曲线、正弦曲线、双曲线、抛物线或椭圆曲线的至少一部分的结构或路径移动。
可能有利的是，连接器被构造成接纳一个或多个适配器。由此，可能的是将一个或多个适配器可拆卸地附接到连接器。
可能有益的是，连接器包括一个或多个接纳结构，该一个或多个接纳结构被构造成接纳适配器的一个或多个对应的附接部分(例如，附接板)。由此，可能的是将适配器简单、快速且可靠地附接到连接器。
在一个实施方案中，连接器的第一部分包括一个或多个接纳结构，该一个或多个接纳结构被构造成接纳适配器的一个或多个对应的附接部分(例如，板)。
在另一个实施方案中，连接器的第二部分包括一个或多个接纳结构，该一个或多个接纳结构被构造成接纳适配器的一个或多个对应的附接部分(例如，板)。
在优选的实施方案中，连接器的第一部分和第二部分两者都包括一个或多个接纳结构，该一个或多个接纳结构被构造成接纳适配器的一个或多个对应的附接部分(例如，板)。
可能有利的是，连接器包括设置在第一部分或第二部分的外部结构中的狭槽，其中该狭槽被构造成接纳从第一部分或第二部分突出的按压元件、旋转元件或牵拉元件。由此，可能的是提供紧凑的连接器。
可能有益的是，第一部分包括被构造成与设置在第二部分中的对应的接纳凹陷部接合的突出结构，或者第二部分包括被构造成与设置在第一部分中的对应的接纳凹陷部接合的突出结构。由此，可能的是将第二部分相对于第一部分固定，由此限制第二部分相对于第一部分的旋转。
可能有利的是，突出结构是设置在轨道结构中的可滑动地布置的按压元件的一部分。由此，可能的是借助于按压元件控制突出结构和对应的接纳凹陷部的接合。
可能有益的是，弹簧被布置在轨道结构的端部部分中并且在突出结构上施加向外指向的力。由此，按压元件保持与接纳凹陷部锁定接合，直到该力被经施加以将按压元件(例如，在朝向连接器的中心部分的方向上)按压到连接器中的相反指向的力所超过。因此，在朝向按压元件提供力时，突出结构将径向向内移动，并且突出结构将与接纳凹陷部脱离接合。
可能有利的是，第一部分包括允许安装适配器的可拆卸地附接的板，或者第二部分包括允许安装适配器的可拆卸地附接的板。由此，可能的是借助于可拆卸地附接的板以容易且可靠的方式附接适配器。
可能有益的是，将第一连接部分设置在距第二连接部分的距离大于连接器的长度的一半的位置处。
可能有利的是，将第一连接部分设置在距第二连接部分的距离大于连接器的长度的三分之二的位置处。
可能有益的是，将第一连接部分设置在距第二连接部分的距离大于连接器的长度的四分之三的位置处。
通过在连接器的与第二连接部分相对的侧中设置第一连接部分，可以简化第一部分和第二部分的附接。
在优选的实施方案中，连接器包括可拆卸地附接的适配器，该适配器包括第一零件和第二零件，其中适配器被构造成在分离的电缆或管道之间建立连接，这些电缆或管道不得不被连接以在机器人与连接到(或将连接到)机器人的装置之间传递资源流(例如，电流或流体)。
可能有利的是，第一零件设置有一个、两个、三个或更多个孔，这些孔延伸穿过第一零件并且进一步延伸穿过第二零件的对应的结构，由此构成一个或多个孔。
适配器被适配成借助于连接器连接来自机器人和正附接到机器人的装置的管道、线或具有多根线的电缆。因此，借助于适配器，可能的是通过在机器人与装置之间使用电线、具有多根线的电缆或管件(例如，空气管)来连接电连接件。
可能有利的是，将连接器构造成接纳可拆卸地附接到连接器的多个适配器。
适配器可包括使得相邻的管道端部或相邻的电缆端部或电连接元件能够被连接的连接结构。由此，可能的是，应用适配器来分别建立来自机器人和夹持装置或替代装置的单线、具有多根线的电缆或管道之间的连接。
可能有利的是，按压元件以如下方式可滑动地布置，其中在按压并由此使按压元件滑动时，使第一部分和第二部分的对应的接合结构分别脱离接合。
可能有益的是，牵拉元件以如下方式可滑动地布置，其中在牵拉并由此使按压元件滑动时，使第一部分和第二部分的对应的接合结构分别脱离接合。
在一个实施方案中，连接器包括旋转元件，该旋转元件以如下方式可旋转地布置，其中在旋转旋转元件时，使第一部分和第二部分的对应的接合结构分别脱离接合。
可能有利的是，第一部分包括突出结构，该突出结构被构造成与设置在第二部分中的对应的接纳凹陷部接合。由此，可能的是以容易的方式提供机械锁定结构。
另选地，第二部分可包括突出结构，该突出结构被构造成与设置在第一部分中的对应的接纳凹陷部接合。由此，可能的是以简单的方式提供机械锁定结构。
突出结构可以是设置在轨道结构中的可滑动地布置的按压元件的一部分。
可能有益的是，弹簧被布置在轨道结构的端部部分中并且在按压元件上施加向外指向的力。因此，按压元件保持与接纳凹陷部锁定接合，直到该力被经施加以将按压元件(例如，在朝向连接器的中心部分的方向上)按压到连接器中的相反指向的力所超过。由此，突出结构将径向向内移动，并且突出结构将与接纳凹陷部脱离接合。
可能有利的是，第一部分和第二部分借助于铰链可拆卸地彼此附接，该铰链包括枢轴和可旋转且可拆卸地附接到枢轴的接头结构。
可能有利的是，第一部分包括允许安装适配器的可拆卸地附接的板。由此，在适配器旨在可拆卸地附接到连接器的第一部分的情况下，可移除板。
另选地，第二部分包括允许安装适配器的可拆卸地附接的板。由此，在适配器旨在可拆卸地附接到连接器的第二部分的情况下，可移除板。
可能有利的是，第一部分包括基座和从其延伸的外壁，其中外壁具有圆柱形状。外壁可具有圆形横截面。在另一个实施方案中，外壁的横截面为矩形(例如，正方形)。第二部分可优选地包括接纳部分，该接纳部分被构造和成形为接纳第一部分的外壁。另选地，第二部分可包括基座和从其延伸的外壁，其中外壁具有圆柱形状。外壁可具有圆形横截面。在另一个实施方案中，外壁的横截面为矩形(例如，正方形)。第一部分可优选地包括接纳部分，该接纳部分被构造和成形为接纳第二部分的外壁。
在根据本发明的一个实施方案中，第二连接部分包括：
-突出结构，该突出结构具有至少一个平坦接触表面和纵向轴线，以及
-接纳凹陷部，该接纳凹陷部由至少一个接触表面形成，该至少一个接触表面被构造成抵靠在突出结构的至少一个接触表面上，
其中这些表面相对于纵向轴线成角度，该角度小于彼此抵靠在一起的接触表面之间的摩擦系数的反正切函数。
优选地，突出结构的接触表面是平坦的。还优选的是，接纳凹陷部的接触表面是平坦的。
附图说明
通过以下的详细描述，本发明将得到更充分的理解。附图仅以举例说明的方式给出，因此它们不限制本发明。在附图中：
图1A示出了处于闭合构型的根据本发明的连接器；
图1B示出了处于打开构型的图1A所示的连接器，其中空气管延伸穿过整合在该连接器中的适配器；
图1C示出处于闭合构型的图1B所示的连接器；
图2A示出了根据本发明的连接器的剖视图；
图2B示出了可旋转地附接到连接器的第二部分的轴的第一部分的接合结构；
图2C示出了可旋转地附接到连接器的第一部分的轴的第二部分的接合结构；
图3A示出了包括根据本发明的夹持装置和连接器的系统；
图3B以其中连接器正闭合的构型示出了图3A所示的系统；
图3C以其中连接器已闭合的构型示出了图3B所示的系统。
图4A示出了根据本发明的连接器的剖视图。
图4B示出了图4A所示的连接器的一部分的近距离视图；
图4C示出了施加到图4B所示的连接器的突出结构和接纳凹陷部的表面的力；
图5示出了根据本发明的连接器和被构造成附接到该连接器的适配器的分解图；
图6A示出了正安装在协作机器人上的夹持装置，并且
图6B示出了已安装在协作机器人上时的图6A所示的夹持装置。
具体实施方式
现在为了说明本发明的优选实施方案而详细地参考附图，在图1A中示出了本发明的连接器70。
图1A示出了处于闭合构型的根据本发明的连接器70。连接器70包括第一部分74和第二部分76，该第一部分被构造成(可拆卸地或永久地)附接到机器人，该第二部分被构造成(可拆卸地或永久地)附接到夹持装置或另一装置(未示出)。
多个螺钉82、82'、82"、82'"从连接器70的第一部分74的中心平坦基座结构突出。同样，多个螺钉84"、84'"从连接器70的第二部分74的结构突出。螺钉82、82'、82"、82"'、84"、84'"以成对的方式彼此延伸，使得通过成对的对应螺钉82、82'、82"、82"'、84"、84'"存在穿过连接器70的通路。因此，电连接件(例如，线或具有多根线的电缆)或管件可通过所述螺钉82、82'、82"、82"'、84"、84'"来连接。
第一部分74和第二部分76设置有对应的接合结构，使得所述第一部分74和第二部分76能够容易、快速且用户友好地附接和脱离。当不得不将连接器70拆开(分裂成两件)时，按压元件78被布置成将接合结构彼此解锁。
连接器70包括可拆卸地附接的适配器86，该适配器包括第一零件88和第二零件90。第一零件88设置有三个孔92，该三个孔延伸穿过第一零件88并且进一步延伸穿过第二零件90的对应结构，从而构成孔94。因此，适配器86被适配成借助于连接器70来连接来自机器人和正附接到机器人的装置的管道、线或具有多根线的电缆。因此，借助于适配器86，可能的是，将电连接件(通过使用电线或具有多根线的电缆)或管件(例如，空气管)连接在所述机器人与装置之间。
图1B示出了处于打开构型的图1A所示的连接器70，其中第一空气管100附接到适配器86的第一零件88，该适配器附接到连接器70。第二空气管101附接到适配器86的第二零件90。当第一零件88和第二零件90彼此附接时，第一空气管100和第二空气管101彼此密封地流体连通。因此，空气可在第一空气管100与第二空气管101之间流动。所使用的密封结构(未示出)可被构造成在受到轴向压缩时径向膨胀。
另选地，密封结构是可被构造成在受到径向压缩时轴向膨胀的结构。第一空气管100延伸穿过第一配件96的一部分，该第一配件从适配器的第一零件88中的孔突出。第二空气管101延伸穿过第二配件98的一部分，该第二配件从适配器的第二零件90中的孔突出。
可能的是，借助于适配器86将第一电缆(未示出)的一根或多根电线与第二电缆(未示出)的一根或多根电线电连接。第一电缆的远侧部分可被插入第一零件88的配件96中的一个中，而第二电缆的远侧部分可被插入第二零件90的配件98中的一个中。
配件96、98可包括对应的电耦合结构(未示出)，这些电耦合结构允许第一电缆的远侧部分和第二电缆的远侧部分的电连接。
因此，适配器86使得有可能以快速、可实现且用户友好的方式连接管道100、101和电缆。
第一部分74和第二部分76借助于铰链(该铰链包括销/轴和可旋转地附接到该销/轴的结构，参见图2A)可拆卸地彼此附接。在第一部分74的外部结构中设置有狭槽80。狭槽80被构造成接纳按压元件78。
连接器70包括第一连接部分(铰链)和第二连接部分，该第一连接部分构成可旋转地附接，该第二连接部分构成机械锁定结构，该机械锁定结构防止第一部分74和第二部分76彼此脱离。
图1C示出了处于闭合构型的图1B所示的连接器70。因此，按压元件78被可滑动地布置，从而允许第一部分74和第二部分76的对应的接合结构分别脱离接合。
图2A示出了根据本发明的连接器70的剖视图。连接器70包括第一部分74和第二部分76。第二部分76包括突出结构102，该突出结构与设置在第一部分74中的对应的接纳凹陷部106接合。
突出结构102是设置在轨道结构中的可滑动地布置的按压元件(参见图1A、图1B和图1C)的一部分。弹簧104被布置在轨道结构的端部部分中，并且在按压元件上施加向外指向的力。因此，按压元件保持与接纳凹陷部106锁定接合，直到该力被经施加以在朝向连接器70的中心部分的方向上按压按压元件的相反指向的力所超过。由此，突出结构102将径向向内移动，并且突出结构102将与接收凹陷部106脱离接合。因此，突出结构102和接纳凹陷部106形成第二连接部分，该第二连接部分构成机械锁定结构，该机械锁定结构防止第一部分74和第二部分76彼此脱离。
第一部分74和第二部分76借助于铰链可拆卸地彼此附接，该铰链包括轴(销)116和可旋转且可拆卸地附接到轴116的结构(未示出)。
图2B示出了根据本发明的可旋转地附接到连接器的第二部分的轴(销)116的第一部分74的接合结构118。可以看出，接合结构118使得第一部分74能够相对于枢轴116旋转，从而相对于连接器的第二部分旋转。通过初始使第一部分74的接合结构118与轴(销)116接合，可能的是，使第一部分相对于第二部分旋转，从而使连接器从打开构型(如图1B所示)变成闭合构型(如图1C所示)。
可能的是，如果需要，将轴(销)116布置在连接器的第一部分中，并且将接合结构118布置在连接器的第二部分中。
图2C示出了基本上对应于图2B所示的解决方案。然而，接合结构118是第二部分76的可旋转地附接到根据本发明的连接器的第一部分的轴(销)116的部件。
图3A示出了包括夹持装置2和连接器70的系统72，该连接器对应于参考图1A、图1B、图1C和图2A说明的连接器。连接器70包括第二部分76，该第二部分正附接到夹持装置2。可滑动地布置的按压元件78从第二部分76突出。
连接器70包括第一部分74，该第一部分被构造成附接到如图6所示的机器人。第一部分74包括可拆卸地附接的板108，该板允许安装适配器，如参考图1A、图1B和图1C所说明的。
图3B以其中连接器70正闭合的构型示出了图3A所示的系统72。
图3C以其中连接器70已闭合的构型示出了图3B所示的系统72。
图4A示出了根据本发明的连接器70的剖视图。连接器70包括第一部分74和附接到该第一部分的第二部分76。连接器70包括布置在连接器70的一个端部中的轴116和设置在第一部分74中的凹陷部106。凹陷部106被布置在连接器70的与轴116相对的端部中。可以看出，第一连接部1设置在距第二连接部1'的距离D大于连接器70的长度L的一半的位置。实际上，第一连接部分1设置在距第二连接部分1'的距离D大于连接器70的长度L的三分之二的位置。此外，可以看出，第一连接部1设置在距第二连接部1'的距离D大于连接器70的长度L的四分之三的位置。
第一部分74设置有突出结构102，该突出结构设置在可滑动地布置的接合结构的端部中。该接合结构被可滑动地布置在轨道结构136中。突出结构102被构造成与凹陷部106接合，从而将第一部分74相对于第二部分76锁定。弹簧104被布置在轨道结构136中并且邻接轨道结构136的端壁。弹簧104延伸到设置在接合结构中的孔中。因此，弹簧104被布置成施加力，该力将保持接合结构的突出结构102与凹陷部106接合。
图4B示出了图4A所示的连接器70的一部分(第二连接部分1')的近距离视图。可以看出，突出结构102具有接触表面132，该接触表面抵靠在第一部分74的对应的接触表面134上。弹簧104向外按压突出结构102，使得突出结构102的接触表面132与第一部分74的接触表面134接触。指示出突出结构102的接触表面与可滑动地布置的接合结构的纵向轴线X'之间的角度θ。
第一部分74包括接合结构118，该接合结构被构造成可旋转地附接到轴116，该轴附接到第二部分76。
图4C示出了其中施加力F以使第一部分与第二部分分离的情况。因此，由接触表面134朝向另一接触表面132施加法向力F2和垂直于表面134延伸的力F1。指示出反作用力F'1、F'2(由接触表面132朝向另一个接触表面134施加)。此外，示出了由弹簧104(图4A所示)施加的弹簧力Fs。
优选的是，第二连接部分1'以这样的方式构造，即摩擦力(阻止接触表面132、134相对于彼此相对滑动运动的力)的量值超过反作用力F'1的量值。因此，可能的是，使突出结构102与凹陷部106接合并且使接触表面132、134彼此固定。实际上，可能的是，独立于弹簧力Fs使接触表面132、134相对于彼此保持固定。由于摩擦力取决于法向力F2以及表面132、134之间的摩擦系数μ，因此基于对表面132、134之间的摩擦系数μ的了解，可能的是确定角θ的量值，该角将提供自锁的第二连接部分1′。重要的是要强调，提供自锁第二连接部分1′所需的角度θ不取决于当用户试图将第一部分74与第二部分76分离时所施加的力F，因为摩擦力的量值和反作用力F′1的量值两者都与力F成正比，如以下等式(1)和(2)所示。
(1)|F′1|＝|F|sin(θ)
(2)|摩擦力|＝|F2|μ＝|F|cos(θ)μ
由此得出，摩擦力的量值与反作用力F′1的量值之间的比是恒定的，如以下等式(3)所示：
(3)
Figure BDA0002530572590000151
可以看出，在图4B和图4C中，角θ为约15度。
在一个实施方案中，优选地，角θ在5度至30度的范围内，优选地为约15度。因此，可能的是实现接触表面132、134之间的接合，这将防止第一部分74的表面134提供足够大的力，以在施加力以使第一部分74与第二部分76分离时，按压突出结构102使其与凹陷部106脱离接合。由此，可能的是提供自锁的第二连接部分1′。
当摩擦力的量值超过反作用力F′1的量值时，第二连接部分1′是自锁的，如以下等式(4)所示：
(4)|F′1||＜|摩擦力|
通过应用等式(3)，得出
(5)
Figure BDA0002530572590000152
Figure BDA0002530572590000153
从(5)得出
(6)θ＜arctan(μ)
因此，在优选实施方案中，角θ小于摩擦系数μ的反正切函数。
图5示出了根据本发明的连接器70和被构造成附接到该连接器的适配器86的分解图。连接器70包括第二部分76，该第二部分设置有可滑动地布置的接合结构，该接合结构在其远侧端部中设置有按压元件78。连接器70包括第一部分74，该第一部分设置有狭槽80，该狭槽被构造成接纳按压元件78。
第一部分74被构造成附接到机器人(如图6所示)，并且第二部分76被构造成附接到装置2，该装置被构造成连接到机器人。第一部分74和第二部分76借助于铰链可拆卸地彼此附接，该铰链包括轴(116，如图4A所示)和可旋转地连接到该轴的接合结构(118，如图4A所示)。
适配器86被构造成附接到连接器70并且包括第一连接零件88和第二连接零件90，该第一连接零件被构造成附接到连接器70的第一部分74，该第二连接零件被构造成附接到连接器70的第二部分76。适配器86包括多个连接结构91，该多个连接结构被构造成将第一管道或电缆的远侧端部与第二管道或电缆的远侧端部连接。
第一连接零件88包括附接板122，该附接板设置有用于接纳螺钉126的孔124。由此，附接板122可附接到连接器70的第一部分74。同样，第二连接零件90包括附接板122'，该附接板设置有用于接纳螺钉126'的孔124'。由此，附接板122'可附接到连接器70的第二部分76。
第一连接零件88包括支撑结构120，该支撑结构设置有三个孔92，用于插入第一管道或电缆的远侧端部。同样，第二连接零件90包括支撑结构120'，该支撑结构设置有三个孔94，用于插入第二管道或电缆的远侧端部。
连接结构91被布置成将通过第一连接零件88的支撑结构120中的一个或多个孔92插入的第一管道或电缆的远侧端部与通过第二连接零件90的支撑结构120'中的一个或多个孔94插入的第二管道的远侧端部连接。
第一部分74包括突出结构102，该突出结构被构造成与设置在第二部分76中的对应的接纳凹陷部(106，如图4A中所示)接合。第二部分76设置有两个接纳结构130，该两个接纳结构被构造成接纳适配器86的对应的附接板122、122'。
三个配件96从第一连接零件88的支撑结构120中的孔92延伸。同样，三个配件98从第二连接零件90的支撑结构120'中的孔94延伸。配件96、98设置有贯通孔128、128'，这些贯通孔允许通过所述贯通孔128、128'插入管道或电缆。
可能有利的是，具有用于将装置2机械地连接到机器人20的连接器70，其中连接器70包括被构造成附接到机器人20的第一部分74和被构造成附接到装置2的第二部分76，该装置被构造成连接到机器人20，其中第一部分74和第二部分76借助于铰链可拆卸地彼此附接，该铰链包括轴116和可旋转地附接到该轴的接合结构118，其中
a)第一部分74包括突出结构102，该突出结构被构造成与设置在第二部分76中的对应的接纳凹陷部106接合，或
b)第二部分76包括突出结构102，该突出结构被构造成与设置在第一部分74中的对应的接纳凹陷部106接合，
其中突出结构102和接纳凹陷部106构成机械锁定结构。
可能有益的是，连接器70包括可拆卸地附接的适配器86，该适配器包括第一连接零件88和第二零件90，其中适配器86包括一个或多个连接结构91，该一个或多个连接结构被构造成将第一管道100或电缆的远侧端部与第二管道101或电缆的远侧端部连接。
可能有利的是，第一部分74和第二部分76设置有对应的接合结构102、106，这些接合结构构成卡扣配合连接。
可能有益的是，连接器70包括可滑动地布置的按压元件78，该按压元件被布置成通过按压按压元件78而将接合结构102、106彼此解锁。由此，按压元件78可用于使接合结构102、106处于其中连接器70能够拆开的相对构型。当不得不将连接器70分裂成第一部分74和第二部分76时，这很重要。
可能有利的是，连接器70包括可滑动地布置的牵拉元件，该牵拉元件被布置成通过牵拉牵拉元件而将接合结构102、106彼此解锁。因此，第一部分74和第二部分76可借助于牵拉元件脱离接合。
可能有益的是，连接器70包括可旋转地布置的旋转元件，该旋转元件被布置成通过旋转旋转元件而将接合结构102、106彼此解锁。由此，第一部分74和第二部分76可借助于旋转元件脱离接合。
可能有利的是，连接器70被构造成接纳一个或多个适配器86，由此将一个或多个适配器86可拆卸地附接到连接器70。
可能有益的是，连接器70包括一个或多个接纳结构130，该一个或多个接纳结构被构造成接纳适配器86的一个或多个对应的附接板122、122'。
可能有利的是，连接器70包括设置在第一部分74或第二部分76的外部结构中的狭槽80，其中狭槽80被构造成接纳从第一部分74或第二部分76突出的按压元件78、旋转元件或牵拉元件。
可能有益的是，第一部分74包括被构造成与设置在第二部分76中的对应的接纳凹陷部106接合的突出结构102，或者第二部分76包括被构造成与设置在第一部分74中的对应的接纳凹陷部106接合的突出结构102。
可能有利的是，突出结构102是设置在轨道结构136中的可滑动地布置的按压元件78的一部分。
可能有益的是，弹簧104被布置在轨道结构136的端部部分中并且在按压元件78上施加向外指向的力。
由此，按压元件78保持与接纳凹陷部106锁定接合，直到该力被经施加以将按压元件78(例如，在朝向连接器70的中心部分的方向上)按压到连接器中的相反指向的力所超过。由此，突出结构102将径向向内移动，并且突出结构102将与接纳凹陷部106脱离接合。
可能有利的是，第一部分74包括允许安装适配器86的可拆卸地附接的板108，或者第二部分76包括允许安装适配器86的可拆卸地附接的板108。
可能有益的是，接纳凹陷部106被设置在连接器70的与轴116相对的侧中。
可能有利的是，具有适配器86，该适配器被构造成附接到连接器70，该连接器包括被构造成附接到机器人20的第一部分74和被构造成附接到夹持装置2的第二部分76，其中适配器86包括被构造成附接到连接器70的第一部分74的第一连接零件88和被构造成附接到连接器70的第二部分76的第二连接零件90，其中适配器86包括一个或多个连接结构91，该一个或多个连接结构被构造成将第一管道100或电缆的远侧端部与第二管道101或电缆的远侧端部连接。
适配器可包括使得相邻的管道端部或相邻的电缆端部能够被连接的连接结构。由此，可能的是，应用适配器来分别建立来自机器人和夹持装置或替代装置的单线、具有多根线的电缆或管道之间的连接。
可能有益的是，第一连接零件88包括附接板122，该附接板设置有用于接纳螺钉126的孔124。由此，附接板122可附接到连接器70的第一部分74。
可能有利的是，第二连接零件90包括附接板122'，该附接板设置有用于接纳螺钉126'的孔124'。由此，附接板122'可附接到连接器70的第二部分76。
可能有利的是，第一连接零件88包括支撑结构120，该支撑结构设置有一个或多个孔92，用于插入第一管道100或电缆的远侧端部。
可能有益的是，第二连接零件90包括支撑结构120'，该支撑结构设置有一个或多个孔94，用于插入第二管道101或电缆的远侧端部。
可能有利的是，连接结构91被布置成将通过第一连接零件88的支撑结构120中的一个或多个孔92插入的第一管道100或电缆的远侧端部与通过第二连接零件90的支撑结构120'中的一个或多个孔94插入的第二管道101的远侧端部连接。
可能有益的是，配件96从第一连接零件88的支撑结构120中的孔92中的一个或多个延伸和/或配件98从第二连接零件90的支撑结构120'中的孔94中的一个或多个延伸。
可能有利的是，配件96从第一连接零件88的支撑结构120中的孔92中的一个或多个延伸和/或配件98从第二连接零件90的支撑结构120'中的孔94中的一个或多个延伸。
可能有益的是，连接结构91设置有密封结构，这些密封结构被构造成在通过第一连接零件88的支撑结构120中的孔92插入的第一管道100的远侧端部与通过第二连接零件90的支撑结构120'中的孔94插入的第二管道101(参见图1A、图1B或图1C)的远侧端部之间建立气密连接。
可能有利的是，第一部分74的附接板122包括平坦表面，该平坦表面被构造成邻靠第二部分76的附接板122'的对应的平坦表面。
图6A示出了根据本发明的夹持装置2，其正安装在协作机器人20上。机器人20包括基座24和可旋转地附接到所述基座24的第一臂26。机器人20包括可旋转地连接到第一臂26的第二臂26'。此外，机器人20包括可旋转地附接到第二臂26'的第三臂26”。第一部分74设置在第三臂26”的端部处。第一部分74被构造成接纳附接到夹持装置2的对应的第二部分76。第一部分74和对应的第二部分76可构成根据本发明的连接器(参见图1A、图1B、图1C和图2A)。
夹持装置2包括主体部分和可移动地附接到夹持装置2的主体部分的多个末端10、10'。第一末端10设置有多个抽吸构件12，该多个抽吸构件通过在抽吸构件12中提供负压来夹持第一物体58。
第二末端10'设置有多个抽吸构件12'，该多个抽吸构件通过在抽吸构件12'中提供负压来夹持第二物体60。夹持装置2包括居中布置的支撑部分14，该支撑部分设置有多个抽吸构件。
在根据本发明的一个优选实施方案中，夹持装置2被构造成彼此独立地控制在夹持装置2的抽吸构件12、12'的不同部分处提供的压力。这意味着夹持装置2的一部分(例如，末端10、10'的第一部分的抽吸构件12)与夹持装置2的另一部分(例如，末端10、10'的第二部分的抽吸构件12')以不同的方式受控制。由此，可能的是，应用单个夹持装置2来处理若干个物体58、60。这可通过应用夹持装置2来建立，该夹持装置具有第一阀(未示出)以控制末端10、10'的第一部分的抽吸构件12中的压力以及另一阀(未示出)以控制末端10、10'的另一部分的抽吸构件12'中的压力。可通过机器人20所传递的控制信号来控制这些阀。
因此，夹持装置2可使用一个或多个第一末端10来夹持正从第一工作区域移动到第二工作区域的第一物体，而夹持装置2可使用一个或多个其他末端10'来夹持正从第二工作区域移回到第一工作区域的途中的第二物体。
另选地，夹持装置2可包括连接到夹持装置2的不同部分的若干个单独控制的泵。因此，可使用不同的泵来提供随时间变化的不同压力。
图6B示出了当夹持装置2已安装在协作机器人20上时的图6A所示的夹持装置2。
附图标号列表
1 第一连接部分
1' 第二连接部分
2 夹持装置
4、4' 固定部分
5 主体部分
10、10' 末端
14 支撑部分
20 机器人
24 基座
26、26'、26” 臂
58 物体
60 物体
70 连接器
72 系统
74 第一部分
76 第二部分
78 按压元件
80 狭槽
82、82'、82"、82'" 螺钉
84、84'、84"、84"' 螺钉
86 适配器
88 第一连接零件
90 第二连接零件
91 连接结构
92、94 孔
96、98 配件
100 空气管
101 空气管
102 突出结构
104 弹簧
106 接纳凹陷部
108 板
110、110' 接头
112 结构
114 分割结构
116 销/轴
118 接合结构
120、120' 支撑结构
122、122' 附接板
124、124' 孔
126、126' 螺钉
128、128' 孔
130 接纳结构
132 接触表面
134 接触表面
136 轨道结构
X' 轴线
θ 角
L 长度
D 距离
F、F1、Fs、F2、F'1、F'2 力
μ 摩擦系数

Claims (12)

1.一种用于将装置(2)机械地连接到机器人(20)的连接器(70)，其中所述连接器(70)包括被构造成附接到所述机器人(20)的第一部分(74)和被构造成附接到装置(2)的第二部分(76)，所述装置被构造成连接到所述机器人(20)，其中所述第一部分(74)和所述第二部分(76)借助于以下各项可拆卸地彼此附接：
a)第一连接部分(1)，所述第一连接部分构成旋转系统，所述旋转系统包括枢轴(116)，所述第一部分(74)可相对于所述第二部分(76)围绕所述枢轴旋转，以及
b)第二连接部分(1')，所述第二连接部分构成机械锁定结构，所述机械锁定结构防止所述第一部分(74)和所述第二部分(76)彼此脱离，其特征在于所述第二连接部分(1')包括：
-突出结构(102)，所述突出结构具有至少一个接触表面(132)和纵向轴线(X')，以及
-接纳凹陷部(106)，所述接纳凹陷部由至少一个接触表面(134)形成，所述至少一个接触表面被构造成抵靠在所述突出结构(102)的所述至少一个接触表面(132)上，
其中所述表面(132、134)相对于所述纵向轴线(X')以这样的方式成角度，即所述接触表面(132、134)之间的摩擦力的量值确保作用在所述突出结构上(102)的所得力足够大以保持所述突出结构(102)与所述凹陷部(106)接合。
2.根据权利要求1所述的连接器(70)，其特征在于所述第一连接部分(1)构成枢轴接头，优选地，包括第一枢轴结构(116)和第二接合枢轴结构(118)的枢轴接头，所述第二接合枢轴结构被布置成相对于所述第一枢轴结构(116)旋转。
3.根据权利要求1或2所述的连接器(70)，其特征在于所述连接器(70)包括适配器(86)，所述适配器包括第一连接零件(88)和第二零件(90)，其中所述适配器(86)包括一个或多个连接结构(91)，所述一个或多个连接结构被构造成将所述第一管道(100)或电缆的远侧端部与第二管道(101)或电缆的远侧端部连接。
4.根据权利要求1或2所述的连接器(70)，其特征在于所述第一部分(74)和所述第二部分(76)设置有对应的接合结构(102、106)，所述对应的接合结构构成卡扣配合连接。
5.根据前述权利要求中的一项所述的连接器(70)，其特征在于所述连接器(70)包括可滑动地布置的按压元件(78)，所述按压元件被布置成通过移动所述按压元件(78)而将所述接合结构(102、106)彼此解锁。
6.根据前述权利要求1至3中的一项所述的连接器(70)，其特征在于所述连接器(70)包括可滑动地布置的牵拉元件，所述牵拉元件被布置成通过移动所述牵拉元件而将所述接合结构(102、106)彼此解锁。
7.根据前述权利要求1至3中的一项所述的连接器(70)，其特征在于所述连接器(70)包括可旋转地布置的旋转元件，所述旋转元件被布置成通过旋转所述旋转元件而将所述接合结构(102、106)彼此解锁。
8.根据前述权利要求中的一项所述的连接器(70)，其特征在于所述连接器(70)被构造成接纳一个或多个适配器(86)，由此将所述一个或多个适配器(86)可拆卸地附接到所述连接器(70)。
9.根据权利要求8所述的连接器(70)，其特征在于所述连接器(70)包括一个或多个接纳结构(130)，所述一个或多个接收结构被构造成接纳所述适配器(86)的一个或多个对应的附接板(122、122')。
10.根据前述权利要求中的一项所述的连接器(70)，其特征在于所述连接器(70)包括突出结构(102)，所述突出结构形成设置在轨道结构(136)中的可滑动地布置的按压元件(78)的一部分。
11.根据权利要求10所述的连接器(70)，其特征在于弹簧(104)被布置在所述轨道结构(136)的端部部分中并且在所述突出结构(102)上施加向外指向的力。
12.根据前述权利要求中的一项所述的连接器(70)，其特征在于所述第一连接部分(1)设置在距所述第二连接部分(1')的距离(D)大于所述连接器(70)的所述长度(L)的一半的位置处。
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