CN112714685A - 电动工具更换器 - Google Patents

Abstract

描述一种工具更换器，该工具更换器包括具有纵向轴线并旨在固定至操纵器的机器人侧部分和旨在固定至工具并沿所述纵向轴线抵靠所述机器人侧部分的工具侧部分。工具更换器还包括用于将工具侧部分锁定在机器人侧部分上的锁定机构，以及锁定机构的致动器。锁定机构可通过致动器而在锁定位置与解锁位置之间选择性地移动，在锁定位置，它们与抵靠机器人侧部分的工具侧部分接合，从而防止工具更换器的两个部分分离，在解锁位置，它们不与工具侧部分接合，从而该工具侧部分可与机器人侧部分分离。锁定装置的致动器是电动马达，其驱动轴在平行于纵向轴线的旋转轴线上旋转，并且相对于纵向轴线不正交或偏斜。

Description

电动工具更换器

技术领域

本发明涉及一种电动工具更换器，特别是用于EOAT(臂末端工具)应用的工具更换器，该工具更换器允许将工具可拆卸地联接至机器人操纵器。

背景技术

在工业自动化领域中，已知使用工具更换装置或更简单地工具更换器，该工具更换器允许机器人的操纵器(例如，关节臂)每次根据给定机械操作所需而拾取和移动工具。

本发明尤其涉及一种工具更换器，其包括：

-所谓的工具侧部分，其旨在固定至待拾取和移动的工具；和

-所谓的机器人侧部分，其旨在固定至所述操纵器，以与所述操纵器一体地移动，并且设计成在所需时间内接纳和保持所述工具侧部分。

在本申请人名下的文献DE 102016222506描述了这种电动的工具更换器的示例。

在这种类型的工具更换器中，用于可逆地锁定工具侧部分的构件容纳在机器人侧部分中。其中锁定构件高速运动以快速地(例如少于1秒)接合和脱离工具侧部分的工具更换器传统上称为“快速更换器”。

例如，德国SCHUNK GmbH&Co KG公司以商品名‘Electric Tool Changer EWS’出售一种电动工具更换器，该工具更换器在规格表中有详细说明，该规格表可从以下互联网地址获得：

http://www.schunk.com/schunk_files/attachments/OM_AU_EWS__E N.pdf。

ATI Industrial Automation名下的文献US 8132816、US 8209840、US 8747288和US 2012/0277080描述了电动工具更换器的其他示例。特别地，US 8132816描述了一种工具更换器，其特征在于，为致动器的电动马达的轴的旋转轴线正交于工具侧部分与机器人侧部分的联接方向，即其中一个部分插入另一个部分中的方向。

在最常见的配置之一中，负责锁定的构件是容纳在机器人侧部分中的金属球，这些金属球可在以下位置之间选择性移动：

-锁定位置，其中，金属球与工具侧部分的相应容座或槽接合，以防止工具侧部分滑脱；以及

-空闲位置，其中，金属球不与工具侧部分接合，因此该工具侧部分未被保持并且能与机器人侧部分分离。

在实践中，这些球容纳在机器人侧部分中的专用容座中并且可在缩回位置即空闲位置与突伸位置即锁定位置之间移动，在该缩回位置，球不从各自容座突伸出或者仅从各自容座部分地突伸出，在该突伸位置，球从各自容座突伸的刚好足够多到能与工具侧部分接合并与工具侧部分一起限定出形状联接，就像是咬合/浮雕。

球可通过使用致动器来移动，致动器在当前情况下是电动的。

申请人发现，诸如US 8132816中所描述的具有正交轴线的方案往往受到以下缺点的影响：电动马达从工具更换器的侧向突出，并且通常，具有最小侧向尺寸的、具有正交轴线的工具更换器的制造是很难的，最小侧向尺寸即为在横向于凸形部分与凹形部分的联接方向的方向上的最小侧向尺寸。当工具和操纵器在狭窄空间中如在模具中操作时，这会导致操作问题。在这些情况下，希望操纵器的操作不会因工具更换器的尺寸而受到工具更换器的限制。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种电动工具更换器，该电动工具更换器特别紧凑，同时与传统方案相比具有相同的性能。

因此，本发明涉及一种根据权利要求1所述的电动工具更换器。

特别地，本发明涉及一种工具更换器，其包括：

-定义为机器人侧部分的第一部分，其具有纵向轴线并且旨在固定至操纵器；

-定义为工具侧部分的第二部分，其旨在固定至工具并沿所述纵向轴线抵靠所述机器人侧部分，因此，该纵向轴线为这两个部分沿其联接的轴线；

-用于将工具侧部分锁定在机器人侧部分上的锁定机构，以及锁定机构的致动器。

锁定机构可通过致动器而在锁定位置与解锁位置之间选择性地移动，在锁定位置，锁定机构与抵靠机器人侧部分的工具侧部分接合，从而防止工具更换器的两个部分分离，在解锁位置，锁定机构不与工具侧部分接合，从而该工具侧部分可与机器人侧部分分离。

锁定装置的致动器是电动马达，该电动马达的驱动轴围绕旋转轴线旋转，该旋转轴线平行于纵向轴线并且相对于纵向轴线不正交或偏斜。

与具有正交的或偏斜的轴线的方案相比，尽管本配置导致总体尺寸减小，但其也能提供相同的性能：电动马达可与锁定机构并排地位于锁定机构的右侧并且平行于纵向轴线延伸，同时由于马达的主要尺寸是长度，所以其在横向上占据较小空间。

优选地，锁定机构包括多个球，所述多个球容纳在设置于机器人侧部分上的相应容座中。所述球充当保持元件：在锁定位置，球从其各自的容座至少部分地突伸出并与装配于机器人侧部分上的工具侧部分上所设置的并因此形成凹部的槽或相应壁龛部接合；另一方面，在解锁位置，球不从其相应的容座突伸出并且也不与工具侧部分上的槽或壁龛部接合。在实践中，球能紧靠/限制工具侧部分，以将工具侧部分锁定在机器人侧部分上，并且能放开以允许释放该工具侧部分。

在优选实施例中，球可相对于纵向轴线在相应的容座中径向地移动。优选地，取决于球的数量，这些球以规律的间距围绕纵向轴线布置，例如以120°、或90°、45°等的中心角间隔开。

优选地，锁定机构包括环形控制元件，该环形控制元件在比球更加径向向外的位置处布置在机器人侧部分上并且能在电动马达的作用下在第一位置与第二位置之间移动，在该第一位置，该环形控制元件将球迫压至锁定位置中，在该第二位置，球处于解锁位置。实际上，环形控制元件的移动由电动马达赋予，并且该环形控制元件的移动确定球的位置。

更优选地，球的容座是位于机器人侧部分的元件上或壁上的径向通孔，并且环形控制元件包括包围这些容座的圆形部分，该圆形部分设置有：

-凹部，在解锁位置，该凹部容纳所述球；以及

-台阶部或斜面，在锁定位置，球抵靠在该台阶部或斜面上。实际上，台阶部或斜面相对于所述凹部在径向上更向内。

可实现两种实施例。在第一实施例中，每个台阶部或斜面均在与径向方向不正交的平面上延伸。在该实施例中，台阶部或斜面形成不同于90°的角度。另一方面，在第二实施例中，每个台阶部或斜面均在与径向方向正交的平面上延伸。

优选地，环形控制元件安装在机器人侧部分上并且能在以下位置之间围绕纵向轴线相对于机器人侧部分转动：

-对应于锁定位置的第一角度位置，在该第一角度位置，球抵靠台阶部或斜面，并且该台阶部或斜面又与球的容座对准，并且同时，凹部相对于球的容座在角向上未对准；和

-对应于解锁位置的第二角度位置，在该第二角度位置，球至少部分地容纳在环形控制元件的凹部中，凹部与球的容座对准，并且同时台阶部或斜面相对于球的容座在角向上未对准。

在这种配置中，电动马达使环形控制元件在两个方向上交替地转动角度α，以锁定/解锁工具侧部分。该角度等于在凹部和台阶部/斜面之间限定的中心角，该中心角的中心位于该纵向轴线上。

在优选实施例中，机器人侧部分包括杯状元件，工具侧部分的凸形部分插入该杯状元件中。球的容座是沿径向贯穿杯状元件的侧壁设置的孔。环形控制元件可滑动地装配在杯状元件上并防止球从其容座向外掉落。另一方面，通过制成刚好足够允许球的一部分突伸出(在锁定位置)的、渐缩的容座(即其最靠近纵向轴线的部分较窄)来防止球向内掉落。

优选地，环形控制元件包括借助于偏心联接而联接至电动马达的凸起部分或杠杆。

优选地，工具更换器包括传动机构，该传动机构响应于由电动马达的驱动轴在两个方向上施加的旋转而使环形控制元件在两个方向上围绕纵向轴线转动。因此，在该实施例中，电动马达和环形控制元件不是直接联接而是实际上通过传动机构联接。

传动机构包括在功能性地插置于电动马达和环形控制元件之间的推力元件。推力元件可绕电动马达的驱动轴的旋转轴线偏心地旋转，即，它响应于由驱动轴自身施加的旋转而跟随圆弧轨迹并向环形控制元件施加转矩。该转矩使环形控制元件在机器人侧部分上以转动方式滑动。

锁定机构和电动马达之间的偏心联接确保即使在电动马达关闭时例如在断电的情况下也能使锁定位置稳定。

优选地，传动机构还包括齿轮，齿轮插置于推力元件与电动马达的驱动轴之间并且限定这些部件之间的期望的传动比。

优选地，环形控制元件是略微弹性的，以补偿由于制造公差引起的、工具更换器的各部件之间的间隙。

优选地，工具更换器包括电连接装置，该电连接装置用于将到达机器人侧部分的电力线与工具侧部分的相应电力线连接，以便精确地为工具供电。更优选地，该装置包括两个连接器，工具更换器的两个部分中的每一者各自具有一个连接器，这两个连接器沿纵向轴线同轴地安装；这允许电缆基本上沿工具更换器的纵向轴线穿过工具更换器，而不是在外侧通过，在位于外侧的情况下，这些电缆可能对在所用机器人的附近工作的操作员构成危险。通过将工具侧部分联接至机器人侧部分，这两个连接器在功能上/作用地联接以使电力线连续，或者相反，当工具更换器的两个部分分离时，连接器也分离。

附图说明

通过阅读以下借助附图描述的优选但非排他的实施例的说明，本发明的其他特征和优点将变得更加明显，该优选实施例的描述仅出于说明目的而非限制目的，其中：

-图1是根据本发明的工具更换器的透视图，其中机器人侧部分与工具侧部分分离；

-图2是图1所示的工具更换器的透视图，其中机器人侧部分联接至工具侧部分；

-图3是图1所示的工具更换器的仅机器人侧部分的分解图；

-图4是图1所示的工具更换器的机器人侧部分的纵向剖视图；

-图5是图1所示的工具更换器的处于第一构型的机器人侧部分的剖视图；

-图6是图1所示的工具更换器的处于第二构型的机器人侧部分的剖视图；

-图7是图1所示的工具更换器的透视图，其中机器人侧部分与工具侧部分和附件分离；

-图8是图1所示的工具更换器的透视图和局部纵向剖视图，其中机器人侧部分联接至工具侧部分，并且其中附件被组装；

-图9是根据本发明的工具更换器的第二实施例的、处于第一构型的机器人侧部分的剖视图；

-图10是根据本发明的工具更换器的第二实施例的、处于第二构型的机器人侧部分的剖视图；

-图11是图9的一部分的放大图。

具体实施方式

参照所有附图，附图标记100标示根据本发明的工具更换器，其包括机器人侧部分1和工具侧部分2。机器人侧部分1旨在固定至工业操纵器例如机械臂，并且工具侧部分2旨在固定至必须可互换地安装在操纵器上的工具，例如夹持器、夹持元件、钳子、吸盘、或者一般地，工业自动化EOAT领域中提供的任何工具。

附图标记Z-Z标示部分1和部分2的联接轴线，以下称为纵向轴线，即，工具侧部分2沿其至少部分地插入机器人侧部分1中的轴线。特别地，图1示出两个部分1和2彼此分离，以例如移动靠近或远离，而图2示出在功能性地联接至彼此的两个部分1和2，其对应于其中工具被安装在操纵器上并准备好使用的构型。

工具侧部分2设有凸形部分3，该凸形部分3可插入机器人侧部分的相应的第一隔室4中，该第一隔室优选为贯通隔室。优选地，凸形部分3和第一隔室4具有互补的形状；在图中所示的示例中，凸形部分和第一隔室是圆形的。

优选地，如在图中所示，工具侧部分2围绕第二隔室4′延伸，即，该工具侧部分是基本上环形的。

机器人侧部分1设有多个球5，所述多个球容纳在相应的容座中并且能在缩回位置和伸出位置之间移动，在缩回位置，球5未从它们各自的容座突伸出，在该伸出位置，球5从它们各自的容座至少部分地突伸出。工具侧部分2包括设置于凸形部分3上的、用于容纳球5的槽、孔或壁龛部6′；当球5处于伸出位置时，球的一部分容纳在位于工具侧部分2上的壁龛部6′中，从而防止两个部分1和2分离，转而将工具侧部分2锁定在机器人侧部分1上。

在机器人侧部分1上存在对准机构，该对准机构的功能是帮助部分1和部分2在它们彼此靠近时适当地对准，以及确保工具侧部分2上的接纳壁龛部6′与相应的球5对准。在附图所示的示例中，对准机构包括从机器人侧部分1、特别是从第一隔室4悬臂式地突伸出的两个定位销7以及在工具侧部分2中的两个相应的孔或凹槽。两个定位销7确定在相对于Z-Z轴线的径向方向上的以及在球5与接纳壁龛部6′之间的角度方向上的对准方向。

图中所示的实施例装配有气动连接装置，但一般地不管是否存在这种特征结构，根据本发明的工具更换器均可被制成。气动连接装置用于通过使用工具更换器100内的通路/管道而不是外管来向与部分2组合的工具供应压缩空气(或真空)。

在附图中示出的示例中，工具侧部分2在侧面设有配件8，用于插入用于将压缩空气输送到工具的输送管线。配件8借助工具侧部分2内的通道连接到存在于凸形部分3中的喷嘴(不可见)。工具侧部分2的喷嘴接纳在机器人侧部分1的相应喷嘴9中，工具侧部分的喷嘴与机器人侧部分的相应喷嘴形成不透流体的连接。喷嘴9又经由内部通路/管道连接到位于机器人侧部分1的侧面上的配件10。因此，最终，当两个部分1和2彼此联接时，工具侧部分2的配件8与机器人侧部分1的相应配件10流体连接。

特别参照图3，机器人侧部分1包括主体11，部件容纳在该主体中。在第一隔室4中容纳有杯状元件12，球5的容座6位于该杯状元件上。容座6是贯穿杯状元件12的侧壁获得的径向通孔，即面向纵向轴线Z-Z的孔。具有外壳或盖功能的套环13可定位在杯状元件12上，以覆盖边缘。附图标记9′标示沿周向排布在杯状元件12中的、喷嘴9的O形环密封件。

显然，当将工具侧部分2正确地插入机器人侧部分1的第一隔室4中时，容座6和壁龛部6′彼此面对并且在径向方向上对准。

附图标记14标示环形控制元件，其如下所述的功能是将球5推入相应的壁龛部6′中以将工具侧部分2锁定在机器人侧部分1上。环形控制元件14可在其所坐落于的、正交于纵向轴线Z-Z的平面上沿两个方向转动，该平面实际上为杯状元件12的上表面。

环形控制元件14由电动马达16驱动，该电动马达容纳在主体11中并且布置成使得其驱动轴17平行于纵向轴线Z-Z。换言之，电动马达16的驱动轴17的旋转轴线与工具侧部分2沿其插入机器人侧部分1中的纵向轴线Z-Z平行。附图标记18总体上标示齿轮，这些齿轮级联联接以限定所需的传动比；齿轮18功能性地联接至电动马达16的驱动轴17和推力元件22。齿轮18封装在由两个阻挡件19和20限定的壳体中，两个阻挡件19和20被旋拧至主体11，并且电动马达16通过螺钉从下方固定至所述阻挡件。由电动马达16施加至齿轮18的旋转被施加至推力元件22，该推力元件偏心地安装在齿轮23上，特别是在孔24中。

因此，实际上，齿轮18限定传动系统，但重要的是，由电动马达16施加的旋转使推力元件22围绕平行于纵向轴线Z-Z的轴线旋转，从而推力元件跟随圆形路径。

能通过观察图4来容易地理解这一方面，图4示出了在包含轴线Z-Z的竖直平面上考虑的机器人侧部分1的纵向截面：电动马达16的驱动轴17的旋转轴线由26标示，齿轮23的旋转轴线由27标示，并且推力元件22的几何轴线由28标示。几何轴线28围绕轴线27旋转，即，推力元件22保持平行于纵向轴线Z-Z，但围绕其根据偏心联接安装在其上的齿轮23的旋转中心旋转，因为该联接在本专利申请中定义/限定。基本上，在推力元件22的几何轴线与电动马达16的旋转轴线26之间设有臂。

归功于刚刚描述的偏心联接，工具更换器100是不可逆的，这意味着，即使电动马达16因故障或断电而停止运行，环形控制元件14也不会由于球5而转动进入解锁位置中。这确保了工具侧部分2不会不希望地与机器人侧部分1脱离，从而提高了安全性。

附图标记25标示电动马达16的电子控制卡。电动马达可在两个旋转方向上操作，或者电动马达可始终在相同方向上旋转：例如旋转200°以便锁定，并且选择160°以便解锁。

优选地，如在附图中所示，推力元件22配备有销，空转辊26安装在该销上。因此，辊26既可绕推力元件的几何轴线28又可绕齿轮23的旋转轴线27旋转。

环形控制元件14包括基本上圆形的部分14′和也可定义为杠杆并且与圆形部分14′成一体的凸起部分14″。

圆形部分14′又包括：

-当工具侧部分2必须插入到机器人侧部分1中或必须与机器人侧部分1分离时、即当机器人侧部分1处于解锁构型/位置时，球5容纳在其中的凹部29；

-与凹部29相邻的台阶部30，即倾斜和渐缩的面，其具有将球5至少部分地推离其相应的容座6的功能，以使机器人侧部分进入锁定构型/位置中，在该锁定构型/位置，工具侧部分2不能被分离/拆卸。台阶部30在径向上比凹部29更靠近环形控制元件14的内圆周。在图1-8所示的示例中，台阶部30各自在不正交于径向方向的斜面上延伸。

在凸起部分14″限定出推力元件22插入其中的引导部31的情况下，凸起部分14″是中空的并且配装在推力元件22上。在图中未示出的替代实施例中，凸起部分14″是实心的并且推力元件22在其上枢转。

在图5中，机器人侧部分1被示出为处于解锁构型/位置，其中球5容纳在杯状元件12的相应容座6中，并且通过环形控制元件14保持在其中。球5因其由环形控制元件14从外部保持而不会从杯状元件12掉落。

在图6中，示出了机器人侧部分1处于锁定构型/位置，其中，由于环形控制元件14的台阶部30施加的推力，球5从相应的容座6向内部分地突伸出，即朝向纵向轴线Z-Z突伸出。由于容座6是稍微渐缩的，即它们朝向轴线Z-Z渐窄，球5不会落入杯状元件12的内部。因此，球5最多能突出的和图6所示那样多，而不能进一步突伸。

球5、工具侧部分2上的相应壁龛部6′、环形控制元件14和推力元件22共同限定用于将工具侧部分2锁定在机器人侧部分1上的锁定机构，电动马达16能激活锁定机构和使锁定机构失效，以便将两个部分1和2彼此锁定，或者使部分2被分离/拆卸。

可通过比较图5和图6来理解工具更换器100的操作。

从图5所示的解锁位置开始，电动马达16被激活，即相应的驱动轴17旋转。齿轮级联18根据由齿轮的齿数之比所限定的传动比将旋转传递至齿轮23。齿轮23又将旋转传递至在其上枢转的推力元件22。由于推力元件22接合位于环形控制元件14的凸起部分14″中的引导部31，在旋转期间，推力元件22又将推力施加在凸起部分14″上，从而使整个环形控制元件14绕纵向轴线Z-Z转动。

在图5和图6所示的示例中，环形控制元件14已转动了角度α；换言之，角度α对应于施加于环形控制元件14的转动，以通过沿相反方向施加转动而将工具更换器100从锁定位置引导至解锁位置，或者相反。

通过观察图6，可注意到，凹部29不再与球5对准，而是以等于角度α的角度在角向上错开；球5抵靠在台阶部30上，因此台阶部30和相应的凹部29限定等于α的中心角。

优选地，在引导件31上设有限定推力元件22的稳定位置的凹窝32。所述凹窝有助于在电动马达16未通电时，防止机器人侧部分1例如因断电而意外地切换至解锁构型。

在图中所示的示例中，推力元件22和引导部31之间的相互作用通过辊26的旋转而促进。

当球5从其容座6朝向纵向轴线Z-Z部分地突伸出并且工具侧部分2插入第一隔室4中时，球5的突出部分插入存在于工具侧部分2的凸形部分3上的壁龛部6′中。

有利地，如能从图中所见，通过将电动马达16布置成使相应旋转轴线26平行于纵向轴线Z-Z，能在纵向方向上精确地最小化工具更换器100的整体尺寸。结果，工具更换器100极为紧凑，但其性能与具有正交轴线(即具有布置成其旋转轴线正交于纵向轴线的电动马达)的工具更换器相同。

例如，环形控制元件14可通过机加工实体或通过激光切割而由金属板获得。

优选地，环形控制元件14是略微弹性的、即允许自动恢复由制造公差引起的、部件之间的任何可能的间隙并且还允许在推力元件22上施加预载荷。

图7和图8示出了配备有电连接装置33的工具更换器100，该电连接装置33包括可固定至机器人侧部分1的第一隔室4中的第一连接器34和可固定至工具侧部分2的第二隔室4′中的第二连接器35。连接器34和35可借助螺钉36固定至工具更换器100的相应部分1和2。

电力线37′会聚至第一连接器34，并且电力线37″会聚至第二连接器并且必须各自连接至相应的电力线37′。为此，第二连接器35设有各自均连接至线37″的连接插头38，并且第一连接器34设有相应的连接插头39。

由于连接器34和35是同轴的，即沿纵向轴线Z-Z布置，因此当工具侧部分2插入机器人侧部分1的隔室4中时，两个连接器34和35在功能上联接/作用地联接，即插头38和39电连接，以使电力线37′和37″连续。当工具侧部分2与机器人侧部分1分离时，连接器34和35也分离。

有利地，装置33允许电力线37′和37″穿过隔室4定位。这允许利用电力线37′直接从工具更换器100安装在其上的机器人腕部的中心为工具供电，从而避免在工具更换器旋转期间在机器人周围移动电力线(电力电缆)。换言之，归功于这种方案，可避免笨重且危险的电力线围绕工具，从而提高了在工具自身附近工作的人员的安全性。

作为刚刚描述的构造的替代，装置33还允许电力线37′、37″穿过沿径向开设在隔室4上的窗口40(图3)。

优选地，一条或多条电力线37′和/或37″包括弹簧式接触探头。

图9-11示出了根据本发明的工具更换器的第二实施例101，该第二实施例101与第一实施例100的不同之处仅在于环形控制元件14的形状，这将在下面解释。

特别地，图9是处于锁定构型的机器人侧部分1的平面图，即，其中球5从相应的容座6朝向(穿过隔室4的中心的)纵向轴线Z-Z部分突伸出，而图10是处于解锁构型的机器人侧部分1的平面图，即，其中球5完全容纳在设于杯状元件12上的相应容座6中。

图11是图9的一部分的放大图，其中示出了球5。

参照图9-11，在该实施例中，与设于环形控制元件14上的凹部29相邻的台阶部30′与径向方向(虚线R)相切(平面T)，即，台阶部30′各自在与隔室4的通过纵向轴线Z-Z的直径正交的平面上延伸，如在图9和11中最佳地示出的那样。这种配置涉及：环形控制元件14不存在其中会产生能引起环形控制元件转动的转矩的位置；原因很简单：球5只能在径向方向上传递推力，而由于台阶部30′与该方向正交，因此在环形控制元件14上不会产生非径向的推力。结果，环形控制元件14不会意外转动并释放工具侧部分2。

Claims (18)

1.一种工具更换器(100、101)，其包括：

-机器人侧部分(1)，其具有纵向轴线(Z-Z)并且旨在固定至操纵器；

-工具侧部分(2)，其旨在固定至工具并沿所述纵向轴线(Z-Z)抵靠所述机器人侧部分(1)；

-用于将所述工具侧部分(2)锁定在所述机器人侧部分(1)上的锁定机构(5)；以及

-锁定机构(5)的致动器，

其中，所述锁定机构(5、14)能在锁定位置与解锁位置之间选择性地移动，在所述锁定位置，所述锁定机构与抵靠所述机器人侧部分(1)的工具侧部分(2)接合，从而防止与所述机器人侧部分(1)的分离，在所述解锁位置，所述锁定机构不与所述工具侧部分(2)接合，从而允许所述工具侧部分从所述机器人侧部分(1)拆卸，

其特征在于，所述锁定机构(5、14)的致动器是具有驱动轴(17)的电动马达(16)，所述驱动轴围绕平行于所述纵向轴线(Z-Z)的旋转轴线(26)旋转。

2.根据权利要求1所述的工具更换器(100、101)，其中，所述锁定机构(5、14)包括多个球(5)，所述多个球(5)容纳在设置于所述机器人侧部分(1)上的相应的容座(6)中，其中，在所述锁定位置，所述球(5)从其各自的容座(6)至少部分地突伸出并与装配于所述机器人侧部分(1)上的工具侧部分(2)上所设置的并因此形成凹部的槽或相应壁龛部(6′)接合，在所述解锁位置，所述球(5)不从其相应的容座(6)突伸出并且不与所述工具侧部分(2)上的所述槽或所述壁龛部(6′)接合。

3.根据权利要求2所述的工具更换器(100、101)，其中，所述球(5)能相对于所述纵向轴线(Z-Z)径向地移动。

4.根据权利要求2或3所述的工具更换器(100、101)，其中，所述锁定机构(5、14)包括环形控制元件(14)，该环形控制元件在比所述球(5)更加径向向外的位置处布置在所述机器人侧部分(1)上并且能在所述电动马达(16)的作用下在第一位置与第二位置之间移动，在该第一位置，该环形控制元件将所述球(5)迫压至所述锁定位置，在该第二位置，所述球(5)处于所述解锁位置。

5.根据权利要求4所述的工具更换器(100、101)，其中，所述球(5)的所述容座(6)是位于所述机器人侧部分(1)的元件(12)上的径向通孔，所述环形控制元件(14)包括包围这些容座(6)的圆形部分(14′)，该圆形部分设置有：

-凹部(29)，在所述解锁位置，该凹部容纳所述球(5)；以及

-台阶部或斜面(30、30′)，在所述锁定位置，所述球(5)抵靠在该台阶部或斜面上。

6.根据权利要求5所述的工具更换器(100、101)，其中：

-每个所述台阶部或斜面(30)均在与径向方向(R)不正交的平面上延伸；或者

-每个所述台阶部或斜面(30′)均在与径向方向(R)正交的平面(T)上延伸。

7.根据权利要求5或6所述的工具更换器(100、101)，其中，所述环形控制元件(14)安装在所述机器人侧部分(1)上并且能在以下位置之间围绕所述纵向轴线(Z-Z)相对于所述机器人侧部分转动：

-对应于所述锁定位置的第一角度位置，在该第一角度位置，所述球(5)抵靠所述台阶部或所述斜面(30、30′)并且所述台阶部或所述斜面又与所述球(5)的容座(6)对准，并且所述凹部(29)相对于所述球体(5)的容座(6)在角向上未对准；和

-对应于所述解锁位置的第二角度位置，在该第二角度位置，所述球(5)至少部分地容纳在所述环形控制元件(14)的凹部(29)中，所述凹部与所述球(5)的容座(6)对准，并且所述台阶部或所述斜面(30、30′)相对于所述球(5)的容座(6)在角向上未对准。

8.根据权利要求7所述的工具更换器(100、101)，其中，所述电动马达(16)使所述环形控制元件(14)在两个方向上交替地转动一角度(α)，以锁定/解锁所述工具侧部分(2)，该角度等于由所述凹部(29)和所述台阶部或所述斜面(30、30′)限定的(中心位于所述纵向轴线(Z-Z)上的)中心角。

9.根据权利要求4-8中任一项所述的工具更换器(100、101)，其中，所述机器人侧部分(1)包括杯状元件(12)，所述工具侧部分(2)的凸形部分(3)插入所述杯状元件中，其中，所述球(5)的容座(6)是沿径向贯穿所述杯状元件的侧壁设置的孔，所述环形控制元件(14)能滑动地装配在所述杯状元件(12)上并防止所述球(5)从其相应的容座(6)向外掉落。

10.根据权利要求4-9中任一项所述的工具更换器(100、101)，其中，所述环形控制元件(14)包括借助于偏心联接而联接至所述电动马达(16)的凸起部分或杠杆(14″)。

11.根据权利要求4-10中任一项所述的工具更换器(100、101)，其包括传动机构(18、22)，该传动机构响应于由所述电动马达(16)的驱动轴(17)在两个方向上施加的旋转而使所述环形控制元件(14)在两个方向上围绕所述纵向轴线(Z-Z)转动。

12.根据权利要求11所述的工具更换器(100、101)，其中，所述传动机构包括在功能性地插入所述电动马达(16)和所述环形控制元件(14)之间的推力元件(22)，其中，所述推力元件(22)能响应于由所述驱动轴(17)自身施加的旋转而绕所述电动马达(16)的驱动轴(17)的旋转轴线(26)偏心地旋转并向所述环形控制元件(14)施加转矩。

13.根据权利要求12所述的工具更换器(100、101)，其中，所述传动机构还包括齿轮(18)，所述齿轮(18)插置在所述推力元件(22)与所述电动马达(16)的驱动轴(17)之间，以限定这些部件之间的传动比。

14.根据权利要求4-13中任一项所述的工具更换器(100、101)，其中，所述环形控制元件(14)具有少量弹性，以补偿由于制造公差而导致的所述工具更换器的部件之间的间隙。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的工具更换器(100、101)，其中，即使当所述电动马达(16)关闭时，所述锁定机构(5、14)的锁定位置也是稳定的。

16.根据权利要求1-15中任一项所述的工具更换器(100、101)，其包括电连接装置(33)，所述电连接装置设有能安装在所述机器人侧部分(1)上的第一连接器(34)和能安装在所述工具侧部分(2)上的第二连接器(35)，

其中，所述第一连接器(34)和所述第二连接器(35)中的每一者均支承至少一根电力线(37′、37″)并且能功能性地联接以便将相应的电力线(37′、37″)彼此连接并且能被分离以断开所述电力线(37′、37″)，

其中，所述第一连接器(34)和所述第二连接器(35)在所述纵向轴线(Z-Z)处被安装。

17.根据权利要求1-15中任一项所述的工具更换器(100、101)，其包括电连接装置(33)，所述电连接装置设有能安装在所述机器人侧部分(1)上的第一连接器(34)和能安装在所述工具侧部分(2)上的第二连接器(35)，

其中，所述连接器(34、25)支承相应的电力线(37′、37″)并且能随所述机器人侧部分(1)和所述工具侧部分(2)一起被连接/断开连接，以及

其中，所述机器人侧部分(1)与所述纵向轴线(Z-Z)同轴地围绕第一隔室(4)延伸并且所述第一连接器(34)能安装在所述第一隔室(4)中，和/或

其中，所述工具侧部分(2)与所述纵向轴线(Z-Z)同轴地围绕第二隔室(4′)延伸并且所述第二连接器(35)能安装在所述第二隔室(4′)中。

18.根据权利要求16-17中任一项所述的工具更换器(100、101)，其中，借助于所述电连接装置(33)连接的所述电力线(37、37″)基本上沿所述纵向轴线(Z-Z)穿过所述工具更换器的两个部分(1、2)。

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