CN115870137A - 用于将喷涂器连接到机械臂的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连接装置(1)，被构造为将用于涂布工件的产品喷涂器连接到机械臂上，包括：盖(2)，刚性连接到机械臂，并且具有沿着纵轴(X)延伸的大致圆柱形形状；螺母(3)，具有大致圆柱形形状，安装在盖(2)上，并且包括第一螺旋部(30)；大致环形凸缘(4)，被安装为刚性连接到喷涂器，包括布置为与螺母(3)的第一螺旋部(30)配合的第二螺旋部(41)；以及可变形环(5)，安装在螺母(3)上，并且包括：环形部(50)，提供环(5)相对于螺母(3)的轴向止动；和可变形部(51)，被构造为通过与凸缘(4)相互作用来变形，以便提供凸缘(4)与环(5)之间的连接。

Description

用于将喷涂器连接到机械臂的装置

【技术领域】

本发明总体上涉及用于涂布产品的喷涂装置(spraying devices)的技术领域，具体而言涉及用于对产品进行涂漆、涂布或上漆的机器人。

【背景技术】

传统上，在大规模生产线上，通过安装在机械臂(robotic arms)上的喷涂装置进行涂布或涂漆操作。喷涂器连接到机械臂的端部，机械臂被构造为在涂布工件的步骤期间移动喷涂器，以便覆盖工件的必须被覆盖的表面。

传统上，这种喷涂器以可拆卸的方式连接到机械臂，以便能够进行维护操作或更换喷涂器。由此，用于喷涂器的公知连接装置提供了使用螺纹组件或螺纹攻丝的组装，其可以用于获得具有简单设计的可拆卸组件。

因为用于维护或更换喷涂器的操作必然涉及停止机器人，因此有利的是尽可能地减少喷涂器的拆卸时间，并由此减少用于将喷涂器连接到机械臂的螺纹组件的数量。此外，在喷漆环境中，悬浮的油漆颗粒可能积聚在暴露于外部环境的表面上并污染暴露的元件。由此，特别感兴趣的是仅留下暴露到外部的光滑表面，并且尽可能多地覆盖用于将喷涂器安装到机械臂上的连接元件。已经提出了并入有单个螺母的喷涂装置，其使得可以借助于高拧紧扭矩和减少拆卸时间的易用性来提供刚性组件，同时通过封装功能表面以便使其与外部隔离来提供易于清洁的外表面。

美国专利第7056387号例如公开了一种静电喷涂器，其可安装在机械臂上，并且包括盖和旋拧到机械臂的外螺纹上的螺母。

然而，在操作循环期间，由机器人和喷涂器的运行引起的振动传递到螺纹攻丝组件并导致其松动，有时以喷涂器和机械臂的分离而告终。

EP-A-0670448公开了一种旋转联接装置(a rotary coupling device)，其可在供应配备有喷涂器的机械臂的框架内使用。EP-A-3222360公开了一种卡口安装系统，其用于将空气裙部安装在空气涡轮定子上，而不是用于将喷涂器连接到机械臂上。这样，上述问题并没有得到解决。

由此，需要改进用于将喷涂器紧固到机械臂上的系统，这些系统将简单且快速使用，并且将防止由于振动而导致的拆卸风险。

【发明内容】

为了将喷涂装置组装到机械臂上，本发明提出了一种连接装置，该连接装置被构造为将用于涂布工件的产品的喷涂器连接到机械臂上，该连接装置包括：

-盖，该盖被构造为连接到喷涂器和机械臂中的一个，具有沿着纵轴延伸的大致圆柱形形状；

-螺母，该螺母能够滑动和旋转，安装在盖上，包括第一螺旋部和盖上的止动部，该止动部被构造为相对于盖轴向地止动螺母；

-凸缘(flange)，该凸缘被构造为连接到喷涂器和机械臂中的另一个，包括布置为与螺母的第一螺旋部配合的第二螺旋部，

其特征在于，装置还包括安装在螺母上的可变形环(deformable ring)，该环包括可变形部和环形部，环形部具有至少一个止动构件，该至少一个止动构件被构造为与形成在螺母上的环止动部相互作用，以便相对于螺母轴向地止动环，

并且，凸缘包括接口部分(interfacing portion)，该接口部分布置为与可变形环相互作用，使得当拧紧螺母以便将凸缘锁定到盖上时，可变形部变形，以便与凸缘的接口部分相互作用，从而提供凸缘与环之间的连接。

当螺母与凸缘之间的螺旋连接由于振动而松动时，这种构造可以用于借助于环维持盖与凸缘之间的机械连接。这种装置仍然非常快速和容易使用，同时防止了由于振动而导致的拆卸的风险。

可选地但有利地，本发明具有单独或组合采取的以下特征：

-盖具有联接部(coupling portion)，并且螺母包括与盖的联接部匹配的第二联接部，以便易于选择性地沿着纵轴旋转地联接盖和螺母；这样，通过向盖施加旋转力可以松开螺母；

-盖在外表面上具有至少一个适于与工具配合的凹部(recess)；这样，可以将高扭矩施加到盖，从而改善紧固性；

-盖具有第三螺旋部，该第三螺旋部布置为与机械臂上的匹配部分相互作用，以便将装置连接到机械臂，第三螺旋部具有相对于第一螺旋部的螺距相反的螺距；这样，当螺母被拧紧时，防止了喷涂器与盖之间的连接松动；

-盖布置为易于当凸缘被去除时与可变形环的可变形部相互作用，以便释放环与凸缘之间的连接；这样，通过操纵盖可以释放凸缘，并且可以容易地移除装置。

-可变形环的可变形部具有环形分布的爪，爪从可变形环的环形部远离或朝向纵轴大致纵向地延伸，使得爪的端部限定具有第一直径的圆，凸缘的接口部分限定具有不同于第一直径的第二直径的圆，并且第一直径和第二直径以及爪被构造为使得爪在装置的致动期间保持在它们的弹性变形范围内；这样，由于使用了施加维持组装的回复力的可变形元件，所以装置的组装更容易并且不需要使用工具；

-第一直径小于第二直径；

-盖具有第一端和第二端以及布置在第二端的拆卸部(disassembly portion)，该拆卸部具有第三直径段，该第三直径段被构造为与环的爪相互作用，以便将爪移动远离其位置，从而当盖朝向凸缘轴向移动时释放凸缘的接口部分；

-联接部和拆卸部隔开第一轴向距离，并且其中，第二联接部和爪隔开第二轴向距离，第一轴向距离等于第二轴向距离；这样，在拆卸期间，可以使用盖同时张开(spread)爪，以便释放凸缘和旋转螺母以松开凸缘，这大大方便了装置的拆卸。

根据第二方面，本发明涉及一种包括根据本发明的连接装置的喷涂机器人。

【附图说明】

本发明的其它特征和优点将从下文中参考附图作为示例而非限制给出的描述中变得清楚：

图1是根据本发明的用于使用装置的不同零件的局部剖视图，由此示出了盖、螺母、可变形环、用于连接到机器人的凸缘、喷涂器框架和内轴的剖视图；

图2是组成根据本发明的连接装置的元件的轮廓图，示出了螺母、盖、环和凸缘的剖视图；

图3是形成根据本发明的连接装置的元件的轮廓图，示出了螺母、盖、环、凸缘和内轴的剖视图；

图4是根据本发明的连接装置的轮廓图，示出了螺母、盖、环和凸缘的剖视图，其例示了环的第一实施方式；以及

图5a和图5b示出了环的第二实施方式，图5a示出了环的局部截面，该截面示出了环的轮廓的细节，图5b示出了整个环。

为了更清楚，在所有附图中，相同或类似的元件由相同的附图标记标识。

【具体实施方式】

本发明涉及一种连接装置1，该连接装置被构造为将用于涂布工件的产品(例如油漆、清漆、涂料、胶水或任何可被喷涂的产品)的喷涂器连接到机械臂。

参考图1，在本发明的一个实施方式中，连接装置1包括连接到喷涂器P的盖2、用于刚性连接盖2的螺母3、设置为连接到机械臂上的环形凸缘4、和可变形环5。支撑件S在盖2内延伸并连接到喷涂器P和凸缘4。

显然，本文未示出的实施方式具有相反的安装，并且包括连接到机械臂的盖和连接到喷涂器的凸缘。

当喷涂器P连接到机械臂时，环形凸缘4借助于螺母3连接到盖2。可变形环5被布置为与螺母3和凸缘4相互作用，以便在螺母3松动的情况下防止凸缘4与盖2分离。盖2通过拧紧螺纹连接而连接到喷涂器P，支撑件S然后被压缩在喷涂器P与凸缘4之间。

参考图2，盖2具有沿着纵轴X在第一端20a与第二端20b之间延伸的大致圆柱形形状。在本申请中，径向和横向的概念是相对于元件的纵轴和圆柱形几何形状来限定的。径向内部装置更靠近纵轴X，径向外部装置更远离纵轴X。螺母3、凸缘4和环5具有沿着纵轴X旋转的几何形状。

在所示的实施方式中，螺母3具有大致圆柱形的形状，其安装到盖2上，能够滑动和旋转，径向地围绕盖2。螺母包括第一螺旋部30、被构造为提供可变形环5相对于螺母3的轴向止动的环止动部31、以及被构造为提供盖2相对于螺母3的轴向止动的盖止动部32。盖止动部32布置在螺母3的与螺旋部30相对的一端。在所示的实施方式中，盖止动部32包括朝向螺母3的内部径向延伸的肩部。

有利地，盖2具有凹部22，该凹部被构造为与允许盖2被松开或拧紧的工具配合。

盖2的第二端20b具有螺母止动部23，该螺母止动部被构造为与盖止动部32配合，以便在螺母3与盖2之间提供轴向止动。在这种实施方式中，螺母止动部23包括朝向盖2的外部径向延伸的肩部。

有利地，盖2具有联接部24，并且螺母3具有与盖2的联接部24匹配的第二联接部33，联接部24、33被构造为使得当盖2轴向移动直到联接部24和第二驱动部33相互作用时，它们提供盖2和螺母3的旋转联接。这样，盖2可用于从凸缘4松开螺母3。当使用工具借助于设置在盖2上的凹部22来驱动盖2时，这是特别有利的。

在所示的实施方式中，联接部24和第二联接部33各自包括分别形成在盖2和螺母3的表面上的多边形截面(polygonal section)，其旨在彼此面向地定位。在变型中，联接部24和第二联接部33各自包括机械止动部，该机械止动部提供力沿着切向的传递，以便在盖2与螺母3之间传递扭矩。

螺旋部30布置在螺母3的一端，以便与形成在凸缘4上的配合表面相互作用，使得凸缘4和螺母3能够组装在一起。为了简单起见，在本说明书中，应当理解，螺旋部是其上设置有攻丝或螺纹的表面的一部分，用于与匹配表面配合，以便提供螺旋螺杆-螺母连接(ahelical screw-nut connection)。

环止动部31包括由两个肩部轴向界定的环形挤压表面。在所示的实施方式中，环止动部31布置在螺母3的径向内表面上，并且可变形环5被构造为位于螺母3的径向内部。在变型中，环止动部31包括从螺母3沿着径向突出的销，该销与形成在可变形环5中的凹部相互作用，以便提供可变形环5相对于盖2的轴向止动。

在变型(未示出)中，螺母3位于盖2的径向内部，可变形环5被构造为布置在螺母3的径向外部和盖2的径向内部，并且环止动部31布置在螺母3的径向外表面上。

凸缘4具有大致环形的几何形状，并且包括被构造为旋转地刚性连接支撑件S和凸缘4的定心元件40。凸缘4包括第二螺旋部41，该第二螺旋部被布置为与螺母1的第一螺旋部30配合，使得凸缘4和螺母3能够组装在一起并拧紧。

凸缘4还具有接口部分42，该接口部分被布置为与可变形环5相互作用，并且即使在第一螺纹或攻丝部30与第二螺纹或攻丝部41之间松动的情况下也提供凸缘4和环5的刚性连接。在所示的实施方式中，接口部分42包括大致轴向延伸的环形挤压表面43和径向延伸的轴向止动部44。

可变形环5包括环形部50和可变形部51。可变形部51由弹性材料构成，该弹性材料当在其弹性变形范围内变形时施加回复力。环形部50包括止动元件52，该止动元件被构造为与螺母3的环止动部31相互作用，以便提供可变形环5相对于螺母3的轴向止动。在所示的实施方式中，止动元件52包括多个销，该多个销沿着环5的脊部分布，形成多个止动部，该多个止动部布置为在安装期间集成到环止动部31的环形部中。环止动部31的第一止动部与环止动元件52相互作用，第二止动部与环5的轴向端相互作用，以便相对于螺母3沿两个方向轴向地保持环5。在变型(未示出)中，止动元件包括被构造为与形成在螺母3上的销或障碍物配合的凹槽(groove)或凹部(recess)。

可变形部51包括环形分布的爪53，这些爪从可变形环5的环形部50远离或朝向纵轴X大致纵向地延伸，使得爪53的端部限定具有第一直径D的圆。凸缘4的接口部分42限定具有不同于第一直径D的第二直径d的圆。由此，在安装期间，爪53变形，以便远离其静止位置移动，凸缘4轴向地定位，使得接口部分42和爪53的端部轴向地重合，并且爪53被释放。由爪53施加的回复力允许其返回到其初始位置，以便与接口部分42相互作用。第一直径D与第二直径d之间的比率被配置为使得即使当第一螺纹或攻丝部30和第二螺纹或攻丝部41被松开时，爪53也施加提供凸缘4的保持的力。

爪53的长度、第一直径D与第二直径d之间的比率以及可变形部51的材料被配置为使得爪53在装置的致动期间保持在其弹性变形范围内。

有利地，爪53在其端部具有保持元件54，该保持元件被构造为加强凸缘4相对于环5的轴向位置的保持。这种保持部可以包括障碍物，诸如销、止动部、爪或被构造为例如借助于特定轮廓或增强摩擦的材料对来增强爪53与接口部分42之间的摩擦的表面。

在所示的实施方式中，爪53由大致限定截头圆锥形部分的角部分的壁的一部分构成，并且保持元件54由在爪53的与环形部50相对的一端处形成爪53的壁构成。

盖2在其第二端20b处具有拆卸部25，该拆卸部具有第三直径d’的截面(section)，被构造为与环5的爪53相互作用，以便使爪53移动远离其位置，从而当盖2朝向凸缘4轴向移动时从凸缘4释放接口部分42。这样，当盖2朝向凸缘4移动时，可以拆卸凸缘4。

在所示的实施方式中，盖2在环5的环形部50的径向内部滑动，并使爪53移动远离纵轴X。第三直径d’由此被配置为大于第一直径D，但小于环5的环形部50的直径。

在盖2在环5的环形部50的径向外部滑动并由此使爪53更靠近纵轴X的变型中，第三直径d’由此被配置为小于第一直径D，但大于环5的环形部50的直径。

爪53的长度、第一直径D与第三直径d’之间的比率以及可变形部51的材料被配置为使得爪53在装置1的致动期间保持在其弹性变形范围内。

参考图3，保持元件54包括径向延伸的第一部55、从第一部55大致轴向延伸的第二部56、以及从第二部56远离或朝向纵轴X延伸的第三部57。

第一部55被布置为与凸缘4的轴向止动部44接触，由此在凸缘4与螺母3组装时提供凸缘4与环5之间的轴向止动。

第二部56被布置为与环形挤压表面43接触，由此在凸缘4与螺母3组装时提供凸缘4与环5之间的径向定位。

第三部57被构造为便于将凸缘4安装在环5中。为此，在所示的实施方式中，第二部56相对于环形挤压表面43定位在径向外部，第三部57延伸远离纵轴X。第三部57被构造为使得其端部比第二直径d的一半更远离纵轴X。第三部57的组装由此形成用于接口部分42的引导件，这使得在安装期间可以通过挤压在凸缘4上而将爪53移开，这极大地便于安装。

接口部分42还包括引导部45，该引导部被构造为具有大致等于第三部57的斜度的斜度，使得在安装期间，爪57通过与第三部配合而移开，这通过压缩爪而不是径向移动爪来降低损坏爪53的风险。

在变型(未示出)中，指部53被构造为使得在安装期间，第二部56相对于环形挤压表面43定位在径向内部，第三部57通过更靠近纵轴X延伸。在这种变型中，第三部57被构造为使得其端部比第二直径d的一半更靠近纵轴X。

有利地，穿过环5设置一个或多个凹部58，诸如凹槽、钻孔或椭圆形孔。这样，环5的刚度减小并且其径向变形的能力增加，这便于环5在螺母3上的安装。

有利地，盖2在拆卸部25上具有软化边缘26，例如借助于圆角(fillet)或倒角(chamfer)，以便防止在拆卸装置期间尖锐边缘与爪53之间的任何接触，由此减少爪53的磨损。

参考图4，盖2在其第一端20a处具有第三螺旋部21，该第三螺旋部被布置为与喷涂器P上的匹配部分相互作用，以便将装置1连接到喷涂器P。第三螺旋部21具有相对于第一螺旋部30的螺距相反的螺距。这样，在拧紧螺母3时，防止了喷涂器P与盖2之间的连接松动。此外，这样便于拆卸，因为为了拆卸装置1，必须仅沿一个方向旋转盖2。

有利地，联接部24、拆卸部25、第二联接部33、环止动部31和爪53的对应轴向位置都被构造为允许盖2相对于螺母3定位，以便同时提供一方面的联接部24与第二联接部33之间的相互作用和另一方面的拆卸部25与爪53之间的相互作用。

因此，在所示的实施方式中，在联接部24与拆卸部25之间存在第一轴向距离A，其等于第二联接部33与爪53之间的第二轴向距离B。第二轴向距离B对应于第二联接部33与环止动部31之间的距离与止动元件52和爪53之间的距离之和，更准确来说，对应于爪的横截面，在该横截面处，爪与纵轴X之间的距离等于第三直径d’的一半。

这允许通过盖2的单次操纵来松开凸缘4，这极大地便于装置1的使用。此外，这样，将提供喷涂器到机械臂上的连接的所有表面与外部环境隔离，这减少了结垢(fouling)。

参考图5a和图5b，环5包括6个爪53，每个爪形成截头圆锥形部分的角部分，爪53通过凹槽彼此分开。相对于环包含更多爪53的实施方式，这种实施方式可以用于增加每个爪的刚性，同时当爪被拆卸部25位移时保持爪53的移动性。这样，改善了爪53对凸缘4的保持。

装置的使用

当这种连接装置1用于将喷涂器连接到机械臂时，用户将螺母3安装在盖2上，以便通过使盖止动部32和螺母止动部23接触而使盖2进入止动位置。

然后，将环5与螺母3组装，环止动部31和止动元件51的配合提供了将环5相对于螺母3保持在适当位置。

然后，借助于螺旋部将凸缘4与螺母3组装。当拧紧凸缘4时，环5的爪53通过界面元件42和第三部57的相互作用而移动远离纵轴X，然后当凸缘4和螺母3的相对轴向位置使得可以闭合时(即当第一部55与凸缘4的轴向止动部44轴向重合时)重新闭合。

通过将盖2相对于螺母3轴向放置，使得盖2的联接部25和第二联接部33配合，可以施加拧紧力，以便通过在盖2上施加扭矩而将螺母3拧紧在凸缘4上。工具可以与盖2的凹部22一起使用，以便施加高拧紧扭矩。

然后，将盖2朝向喷涂器P轴向移动，以便借助于第三螺旋部21将盖拧紧在喷涂器P上。支撑件S维持凸缘4与喷涂器之间的轴向间隔，这提供了盖2的拧紧，以提供螺母止动部23与盖止动部32之间的接触，由此提供喷涂器P到机械臂上的连接。

当拆卸装置1时，将盖2从喷涂器P拧下，然后使盖进入允许两个爪53移动分开的轴向位置，由此从凸缘4释放接口部分42，并且还使得盖2的联接部25和第二联接部33能够配合。这样，可以释放凸缘4，并且可以在单次操纵中松开螺母3。

Claims (10)

1.一种连接装置(1)，被构造为将用于涂布工件的产品的喷涂器连接到机械臂上，所述连接装置(1)包括：

-盖(2)，所述盖被构造为连接到所述喷涂器和所述机械臂中的一个，具有沿着纵轴(X)延伸的大致圆柱形形状；

-螺母(3)，所述螺母能够滑动和旋转，安装在所述盖(2)上，具有第一螺旋部(30)和盖止动部(32)，所述盖止动部被构造为相对于所述盖(2)轴向地止动所述螺母(3)；

-凸缘(4)，所述凸缘被构造为连接到所述喷涂器和所述机械臂中的另一个，包括布置为与所述螺母(3)的所述第一螺旋部(30)配合的第二螺旋部(41)，

其特征在于，所述装置(1)还包括安装在所述螺母(3)上的可变形环(5)，所述环(5)包括可变形部(51)和环形部(50)，所述环形部(50)具有至少一个止动构件(52)，所述至少一个止动构件被构造为与形成在所述螺母(3)上的环止动部(31)相互作用，以便提供所述环(5)相对于所述螺母(3)的轴向止动，

并且，所述凸缘(4)包括接口部分(42)，所述接口部分布置为与所述可变形环(5)相互作用，使得当拧紧所述螺母(3)以便将所述凸缘(4)锁定到所述盖(2)上时，所述可变形部(51)变形，以便与所述凸缘(4)的所述接口部分(42)相互作用，从而提供所述凸缘(4)与所述环(5)之间的连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述盖(2)具有联接部(24)，并且所述螺母(3)具有与所述盖(2)的所述联接部(24)匹配的第二联接部(33)，以便易于沿着所述纵轴(X)选择性地旋转地联接所述盖(2)和所述螺母(3)。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述盖(2)在外表面上具有适于与工具配合的至少一个凹部(22)。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述盖(2)具有第三螺旋部(21)，所述第三螺旋部布置为与所述机械臂上的匹配部分相互作用，以便将所述装置连接到所述机械臂上，所述第三螺旋部(21)具有相对于所述第一螺旋部(30)的螺距相反的螺距。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述盖(2)布置为易于在拆卸所述凸缘(4)期间与所述可变形环(5)的所述可变形部(51)相互作用，以便释放所述环(5)与所述凸缘(4)之间的连接。

6.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述可变形环(5)的所述可变形部(51)具有环形分布的爪(53)，所述爪(53)从所述可变形环(5)的所述环形部(50)远离或朝向所述纵轴(X)大致纵向地延伸，使得所述爪(53)的端部限定具有第一直径(D)的圆，所述凸缘(4)的所述接口部分(42)限定具有不同于所述第一直径(D)的第二直径(d)的圆，所述第一直径(D)和所述第二直径(d)以及所述爪(53)被构造为使得所述爪(53)在所述装置(1)的致动期间保持在它们的弹性变形范围内。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述第一直径(D)小于所述第二直径(d)。

8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述盖(2)包括第一端(20a)和第二端(20b)以及布置在所述第二端(20b)的拆卸部(25)，所述拆卸部(25)具有第三直径(d’)的截面，被构造为与所述环(5)的所述爪(53)相互作用，以便使所述爪(53)移动远离其位置，从而当所述盖(2)朝向所述凸缘(4)轴向地位移时从所述凸缘(4)释放所述接口部分(42)。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述联接部(24)和所述拆卸部(25)隔开第一轴向距离(A)，并且其中，所述第二联接部(33)和所述爪(53)隔开第二轴向距离(B)，所述第一轴向距离(A)等于所述第二轴向距离(B)。

10.一种喷涂机器人，包括根据权利要求1至9中任一项所述的连接装置。

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