CN209682234U - 具有至少一个蜗轮蜗杆传动机构的机器人臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有至少一个蜗轮蜗杆传动机构的机器人臂(2)，包括至少一个蜗轮蜗杆传动机构(15)，该蜗轮蜗杆传动机构包括蜗杆(16)和可由蜗杆(16)驱动的蜗轮(17)，其中，蜗轮(17)连接节肢(12)中的第一节肢(12.1)，并且蜗杆(16)围绕其蜗杆转动轴线(S)可转动地安装在中间支撑件(18)上，并且中间支撑件(18)通过至少一个弹簧装置(20)安装在节肢(12)中的第二节肢(12.2)上，该弹簧装置被设计为，使中间支撑件(18)在平行于蜗杆(16)的蜗杆转动轴线(S)的方向上可无级地调节地安置，并且在不同于蜗杆(16)的蜗杆转动轴线(S)延伸的方向上被可跳跃式调节地安置。

Description

具有至少一个蜗轮蜗杆传动机构的机器人臂

技术领域

本实用新型涉及一种机器人臂，其具有多个节肢和多个使所述节肢彼此铰接的关节，其中，所述节肢与关节协同作用地设计为，承载负荷并使负荷在空间中运动；该机器人臂还具有驱动器，所述驱动器分别包括电机和对应的传动机构，并被设计为自动调节各自对应的关节，以使节肢运动。

背景技术

专利文献DE202013003594U1描述了一种用于工业机器人的臂单元，其中，该臂单元包括蜗杆元件、与蜗杆元件啮合的齿轮元件以及臂元件，其中，蜗杆元件是可转动的，用以驱动齿轮元件和移动臂元件，并且其中，蜗杆元件可以在第一位置和第二位置之间运动，在此，在该第一位置上蜗杆元件是可转动的以驱动齿轮元件；在该第二位置上，蜗杆元件和齿轮元件之间的相对运动被阻止，该臂单元还包括一气动缸，用于蜗杆元件在第一位置和第二位置之间的运动，其中，蜗杆元件被保持在一平台上，该平台通过所述气动缸是可运动的，并且其中，所述平台被保持在基部的上方并相对于基部是可枢转的或者可转动的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有改进的蜗轮蜗杆传动机构的机器人臂，特别是为该蜗轮蜗杆传动机构提供扩展的功能。

本实用新型的目的通过一种机器人臂来实现，该机器人臂包括：

多个节肢和多个使所述节肢彼此铰接的关节，其中，所述节肢与所述关节协同作用地被设计为，承载负荷并使负荷在空间内运动，

驱动器，其分别包括电机和对应的传动机构，并被设计为自动调节各自对应的关节，以使节肢运动，

和至少一个蜗轮蜗杆传动机构，其包括蜗杆和可由蜗杆驱动的蜗轮，其中，

蜗轮连接所述节肢中的第一节肢，蜗杆围绕其蜗杆转动轴线可转动地安装在一中间支撑件上，并且该中间支撑件通过至少一个弹簧装置安装在所述节肢中的第二节肢上，该弹簧装置被设计为，沿平行于蜗杆的蜗杆转动轴线的方向可以无级地(stufenlos)调节中间支撑件地安置，并在不同于蜗杆的蜗杆转动轴线延伸的方向上被可跳跃式(sprunghaft)调节地安置。

所述节肢中的第一节肢和所述节肢中的第二节肢特别可以是机器人臂的运动关节链中的直接彼此相继的节肢。第一节肢和第二节肢的实际连接顺序并非必须对应于运动关节链中常规的计数顺序，而是也可以是正好相反的计数顺序。借助于中间支撑件，蜗杆相对于蜗轮可调节地安装在第二节肢的内部。中间支撑件的可调节性通常可以包括一个或多个调节方向。多个调节方向也可以叠加。例如，调节方向可以包括蜗杆相对于蜗轮的平移性位移。这种平移性位移可以例如径向于蜗轮地进行、平行于蜗轮的转动轴线地进行，和/或沿蜗杆转动轴线的方向进行。但是调节方向也可以包括蜗杆相对于蜗轮的旋转性转动。就此，蜗杆可以枢转离开蜗轮或枢转朝向蜗轮。

弹簧装置可以包括一个或多个弹簧、弹簧元件或弹簧系统以及可能的配属的导杆、关节机构和/或传动机构。据此，弹簧装置支承、张紧中间支撑件并使其相对于蜗轮运动，并且优选是在没有外部能量(例如电能或液压能量或气动能量)供应的情况下。据此，除了由人手动施加的压力或牵引力(人例如用手将压力或牵引力施加在机器人臂上)之外，弹簧装置仅通过内部弹簧张紧能量(而不是通过来自机器人臂外部的能量供应)来自动地支承、张紧和使中间支撑件运动，以使弹簧装置的一个或多个弹簧、弹簧元件或弹簧系统预紧。可发生偏转和去耦(Entkoppeln)的另一种情况是，例如机器人臂与环境中的物体碰撞或者在过程中发生过载。据此，根据本实用新型的弹簧装置不消耗外部能量，而是在任何情况下通过弹簧、弹簧元件或弹簧系统的张紧来保存由人手动引入的潜在能量。

通过将弹簧装置构造为在平行于蜗杆的蜗杆转动轴线的方向上可无级地调节地支承中间支撑件，特别是能够在连接有相应测量装置的情况下检测或测量传递到蜗杆传动机构中的转矩、特别是所隔离的转矩(isolierte Drehmoment)。

通过将弹簧装置构造为，在不同于蜗杆的蜗杆转动轴线延伸的方向上可跳跃式调节地支承中间支撑件，特别是能够在连接有特别是单稳态、双稳态或三稳态的锁止装置的情况下实现蜗杆相对于蜗轮的脱耦和/或耦接。在蜗杆与蜗轮已脱耦的状态下，具有所述蜗轮蜗杆传动机构的关节例如可以由人手动移动。由于具有高传动比的(耦接的)蜗轮蜗杆传动机构的非回转性(Nicht-rücktreibbarkeit)，当蜗杆与蜗轮处于接合中时，该具有蜗轮蜗杆传动机构的相应的关节不能由人手动移动。在关节结构具有这种可分离的蜗轮蜗杆传动机构的情况下，当蜗杆从蜗轮上脱耦时，可以在关节的从动侧，即，特别是在具有蜗轮的第一节肢上，例如借助于关节姿势传感器来进行位置检测，该位置传感器检测第一节肢相对于第二节肢的移位。不同于蜗杆的蜗杆转动轴线的方向，特别地包括中间支撑件可横向于或基本垂直于蜗杆转动轴线移动的可能性。

为了实现对中间支撑件的无级地调节，弹簧装置可以具有至少一个弹簧对，该弹簧对被构造和设置为，在与蜗轮处于接合中的蜗杆的无力和/或力矩的状态下，将中间支撑件相对于第二节肢保持在基础位置；并且在与蜗轮处于接合中的蜗杆的力和/或力矩加载的状态下，根据在蜗杆上的力和/或力矩加载使中间支撑件偏转离开基础位置。

每个弹簧装置可以配置一个弹簧对，或者可以为每个弹簧装置配置多个弹簧对。在此，每个弹簧对可以具有在一个方向上弹性地支承中间支撑件的第一弹簧和在相反的方向上弹性地支承中间支撑件的第二弹簧。因此，可以在同一关节上既测量向左转动的转矩，又测量向右转动的转矩。特别地，弹簧对的两个弹簧可以设置在中间支撑件的相对置的两侧，在此，这两个弹簧或者是拉力弹簧或者是压力弹簧，或者在扭转弹簧的情况下这两个扭转弹簧反方向地支承中间支撑件。

相应地，该至少一个弹簧对可以包括两个拉力弹簧或两个压力弹簧，在此，其中一个拉力弹簧或一个压力弹簧在一侧支撑在中间支撑件的第一轴向端部上，在另一侧支撑在第二节肢上；另一个拉力弹簧或另一个压力弹簧在一侧支撑在中间支撑件的与中间支撑件的第一轴向端部相对置的第二轴向端部上，在另一侧支撑在第二节肢上。

弹簧对的两个拉力弹簧或者弹簧对的两个压力弹簧可以在至少基本平行于蜗杆的蜗杆转动轴线的方向上彼此错开。在弹簧对的两个弹簧没有彼此错开设置的情况下，需要附加的、提供去耦力(Auskoppelkraft)的弹簧。

通过将弹簧对的两个拉力弹簧或弹簧对的两个压力弹簧在平行于蜗杆的蜗杆转动轴线的方向上彼此错开地设置，在中间支撑件上施加一倾斜力矩，可用于跳跃式地调节中间支撑件，以使蜗杆能够从蜗轮脱耦和/或耦接到蜗轮中。这使得弹簧对的两个拉力弹簧或弹簧对的两个压力弹簧不仅可用于进行无级地调节、特别是能够实现力测量，而且还可用于跳跃式的调节、特别是用于蜗杆相对于蜗轮的脱耦和/或耦接。这些弹簧特别是具有能够实现调节和去耦的功能。此外还可以是另一种功能：即，在机器人臂与环境中的物体碰撞的情况下，实现关节的柔顺和/或能量吸收。此外，弹簧还具有与力测量元件协作的功能，从而能够确定、特别是测量力。

由此，在中间支撑件和第二节肢之间可设置至少一个力测量装置，其被设计为，特别是切向地检测从蜗轮传递到蜗杆上的力或转矩，在此，根据该力并借助于弹簧装置，特别是通过至少一个弹簧对，实现中间支撑件相对于第二节肢的调节，以便使力经由中间支撑件传递到力测量装置。与此相关的平行于蜗杆转动轴线的无级地可调节性可以特别地具有最大调节行程，该最大调节行程小于横向于蜗杆转动轴线的跳跃式可调节性的调节行程。由此，沿着S(见图)的调节行程可以大于但并非必须强制性大于横向于S(见图)的去耦行程。据此，所述无级地可调节性可以软弹性地实现，特别是具有线性的特征线。所述跳跃式可调节性可以硬弹性地实现，特别是具有相应的特征线跳跃。

中间支撑件可以仅在单一自由度上可运动地，特别是在平移方向上可运动地安装在第二节肢上。但是，对中间支撑件本身的支承可以就其结构而言具有至少两个自由度(例如，调节和去耦)，在此，去耦例如通过一锁止装置来阻止，由此将该支承又减少到单一的自由度。

蜗杆可以与驱动蜗杆的马达的马达轴相连接，在此，中间支撑件不仅具有蜗杆，还具有马达。

蜗杆可以这样连接到驱动蜗杆的马达的马达轴：蜗杆被抗扭地但轴向可移动地安装在马达轴上，在此，中间支撑件仅具有蜗杆，而马达则单独于中间支撑件地设置在第二节肢上，特别是通过马达壳体被固定在第二节肢上。

中间支撑件可以被定位在两个相对置的力测量装置之间，并且在此可以将其中一个力测量装置设计为检测第一方向上的力，并将另一个力测量装置设计为检测反向于第一方向的第二方向上的力。

拉力弹簧和/或压力弹簧均可以被设计为弹簧圈。

至少一个力测量装置可以具有至少一个力测量传感器、DMS传感器、动力传感器(Kraftmessdose)、秤单元和/或压电元件。

弹簧装置可以具有一弹簧机构，用以实现对中间支撑件的跳跃式调节，该弹簧机构被设计为，将蜗杆从蜗轮推开，在此配置有锁止装置，该锁止装置被设计为：在该锁止装置的锁止位置上，使蜗杆反抗该弹簧机构的弹力被压向蜗轮，从而使蜗杆与蜗轮接合；并且在该锁止装置的释放位置上，使蜗杆通过该弹簧机构运动离开蜗轮，从而使蜗杆脱离蜗轮。

该弹簧机构相应地包括弹簧、弹簧元件或弹簧系统，该弹簧系统被设计为，通过其弹力使蜗杆运动离开蜗轮，直至蜗杆不再与蜗轮接合。据此，在没有锁止装置的作用的情况下，弹簧机构的弹簧、弹簧元件或弹簧系统放松，并且蜗杆在此情况下运动离开蜗轮，直至蜗杆不再与蜗轮接合。为此，相应地需要该弹簧机构的弹簧、弹簧元件或弹簧系统的最小调节行程，以使蜗杆的齿面完全从蜗轮的齿隙中移出。

锁止装置在锁止位置上反抗弹簧机构的弹簧、弹簧元件或弹簧系统的弹力压迫中间支撑件，并因此将蜗杆压向蜗轮，以将蜗杆的齿面保持在蜗轮的齿隙中，因此，在锁止装置的该锁止位置上，蜗杆与蜗轮处于规定的接合中，从而完全地传递关节的转矩。

该弹簧机构可以与锁止装置一起被设计为，使蜗杆以相对于蜗轮的线性运动，特别是以径向于蜗轮的线性运动或平行于蜗轮的转动轴线的线性运动，可选地与蜗轮接合或与蜗轮脱离接合。

该弹簧机构可以与锁止装置一起被设计为，在预设的最大正力矩或最大负力矩中自动地切换。

该弹簧机构可以与锁止装置一起被设计为，根据控制信号，特别是控制机器人臂的机器人控制器的电控制信号进行切换。

该弹簧机构可以与锁止装置一起被设计为，进行手动切换。

锁止装置可以具有与中间支撑件相连接的、可调的锁止体，该锁止体在导轨上的导向槽中可移动地被引导，在此，锁止装置具有一锁定体，该锁定体被设计为，将锁止体在导向槽的内部锁定在一位置上：在该位置上，被锁定的锁止体使中间支撑件保持在使蜗杆与蜗轮接合的状态，在此，导向槽的导轨还被设计为，当锁定体不锁定锁止体时，使锁止体运动到一释放位置，在该释放位置上，锁止体使中间支撑件运动到使蜗杆从蜗轮脱离的状态。

例如，锁止装置可以具有销和相应的封锁部，在此将销和封锁部设计为，蜗轮上的增加的力矩在超过预紧力之后导致弹簧元件偏转，并且由此造成的销沿轴向方向上的移动使得销从封锁部松开，从而中间支撑件到达一去耦状态，由此，蜗轮蜗杆传动机构中的力流完全中断，然后弹簧元件又将销定心在一零位置上，但是现在稳定在蜗杆脱离蜗轮的去耦位置上。

蜗轮可以连接一中空轴，该中空轴构成用于能量线路和/或信号线路、特别是电能和/或信号线路的线路管道，并且这样的能量和/或信号线路被引导穿过蜗轮的中心开口。

本实用新型的一个特征在于实现了自锁蜗轮蜗杆传动机构的可回转性。这种可回转性通过蜗杆和蜗轮之间的去耦装置来实现。该去耦装置中断了马达或蜗杆与从动元件、即机器人臂的节肢或蜗轮之间的力流，使得机器人臂的具有蜗轮蜗杆传动机构的相应关节以其自由度完全自由地从外部运动。这种去耦例如可以通过三种不同的类型来触发。在第一种实施方式中，可以在超过输出侧的最大正或负容许力矩时实现去耦，这确保了固有的安全性并提高了舒适性。在第二种实施方式中，可以通过手的手动操作来实现去耦，从而允许机器人臂的特殊的运行模式，例如通过手动引导机器人臂实现无力的编程。在第三种实施方式中，可以自动地进行去耦，以便能够在离线状态下操纵或手动引导系统。在此可以通过控制器进行电操作。也可以将两种或所有这些类型组合。

为了能够根据本实用新型的另一特征精确地测量负荷力矩，将马达和蜗杆单元，即带有蜗杆的中间支撑件，除了一平移自由度之外被完全固定地安装。由此产生的沿蜗杆轴线方向的单一运动自由度被用于：通过蜗杆的运动来施加力到传感器元件上以测量从蜗轮到蜗杆的轴向力。所测得的力通过已知的杠杆臂，即蜗轮的接合半径，直接与作用在从动侧的转矩相关联。例如，可以使用基于DMS的秤单元、压电传感器或其他的一维力测量传感器作为测量元件，这些是特别有成本效益的。通过安装两个这样的传感器，可以在两个方向上测量沿蜗杆轴线的力。在此，这些传感器通常是抗变形的，因此外部作用的力矩不会导致驱动器的可感觉到的或影响运动的位移并进而导致易于扭曲的(torsionsweichen)关节结构。

相比于传统的借助于GMS的力矩测量、在传动系中的双角度测量或电流测量，相应设计的对关节力矩的测量除了成本方面之外还具有两个显著的优点。系统通过这种特殊的悬挂，系统被去耦，使得只有相关的载荷部分作用在力测量元件上，而通常是六维的载荷情况被减少到一维的负荷情况(Lastfall)。由横向负荷、纵向负荷或倾翻负荷引起的所有干扰影响都被滤除。对马达和蜗杆的整个驱动单元的测量是在外部系统边界处的测量，即，诸如摩擦效应这样的内部效应是不测量的。这是一个非常大的优点，因为特别是在蜗轮蜗杆传动机构中，特别是在具有高传送比的情况下，特别是在自锁设计中，摩擦占有驱动力矩的很大部分。换句话说，这种结构使得能够简单地测量被隔离的且纯的从动力矩。

综上所述，利用本实用新型可以在蜗轮蜗杆传动系的基础上实现创新的、特别是具有成本效益的关节，该蜗轮蜗杆传动系可以被构造为高度集成的并且可以包括所有的主要关节功能。它提供了一种简单和明确的可能性，即，能够准确、廉价地测量外部关节力矩；在没有制动器的情况下自保持地作用；和能够根据需要通过去耦单元而完全无力地由用户来运动。亦即，不需要额外地集成特殊的制动器，因为系统是具有制动功能的，即通过蜗轮蜗杆传动系的自锁。由此特别是可以节省重量、成本和结构空间。

关节的另一种实施方式公开了传动系的一种基于力矩的被动去耦，由此，不仅能够实现附加的舒适性能，例如在任何时间简单地推动机器人臂，而且还确保重要的安全功能，例如固有的安全的关节结构。

该关节特别是可以使用在服务或家庭领域的机器人中。本实用新型的目的还在于，在机器人的传动系中使用蜗轮传动装置。通过对力矩传输和传动、制动和/或测量起作用的力矩以及可回转性的功能有针对性地进行组合，能够实现一种相对于传统的传动系更安全和更经济的选择。后面说明的技术方案原则，提供了许多的优点。通过蜗轮传动装置的高传动比，能够省去其他的更昂贵的传动器和传动级。传动机构的自锁功能可以作为制动器并确保安全的停止。通过对这些功能的组合节省了结构空间，这在轻质结构、灵活性和经济性方面带来了很大的优势。

通过去耦机构，可以将蜗轮蜗杆传动机构设计为可回转(rücktreibbar)的传动机构，并因此也适用于机器人系统中。这种去耦可以附加地用作安全联接，并且例如在过载时在没有控制技术开支的情况下去耦，由此存在固有的安全性。通过支承结构的实施和有目的地封锁自由度，能够确保在期望的载荷方向上的力测量，并且可以通过简单或廉价的传感装置来转换，从而能够弃用昂贵的关节力矩传感器，但却能够实现精确的测量。通过使用简单的蜗轮(例如具有空心轴)，还可以补充地直接简单地引导电缆穿过转动轴，从而能够实现具有更多设计自由度的紧凑结构。

本实用新型涉及一种机器人臂，包括：

多个节肢和多个使所述节肢彼此铰接的关节，其中，所述节肢与所述关节协同作用地被设计为，承载负荷并使负荷在空间中运动；

驱动器，所述驱动器分别包括电机和对应的传动机构，并且所述驱动器被设计用于自动调节各自对应的关节，以使所述节肢运动；

和至少一个蜗轮蜗杆传动机构，其包括蜗杆和能由所述蜗杆驱动的蜗轮，其中，

所述蜗轮连接所述节肢中的第一节肢，并且所述蜗杆围绕其蜗杆转动轴线能转动地安置在中间支撑件上，并且所述中间支撑件通过至少一个弹簧装置安置在所述节肢中的第二节肢上，该弹簧装置被设计为，将所述中间支撑件在平行于所述蜗杆的蜗杆转动轴线的方向上能无级地调节地支承，并且在不同于所述蜗杆的蜗杆转动轴线延伸的方向上能跳跃式调节地支承。

所述弹簧装置为了实现对所述中间支撑件的无级地调节而具有至少一个弹簧对，该弹簧对被构造和设置为，在与所述蜗轮处于接合中的所述蜗杆的无力和/或力矩的状态下，使所述中间支撑件相对于所述第二节肢保持在基础位置上；并且在与所述蜗轮处于接合中的所述蜗杆的力和/或力矩加载的状态下，根据在所述蜗杆上的力和/或力矩加载使所述中间支撑件偏转离开所述基础位置。

所述至少一个弹簧对具有两个拉力弹簧或两个压力弹簧，其中，一个所述拉力弹簧或一个所述压力弹簧在一侧支承在所述中间支撑件的第一轴向端上，并在另一侧支承在所述第二节肢上；另一个所述拉力弹簧或另一个所述压力弹簧在一侧支承在所述中间支撑件的与所述中间支撑件的第一轴向端部相对置的第二轴向端部上，并在另一侧支承在所述第二节肢上。

所述弹簧对的两个拉力弹簧或者所述弹簧对的两个压力弹簧在至少基本上平行于所述蜗杆的蜗杆转动轴线的方向上彼此错开地设置。

在所述中间支撑件和所述第二节肢之间设置有至少一个力测量装置，该力测量装置被设计为，检测从所述蜗轮传递到所述蜗杆上的力或转矩，其中，根据该力并借助于所述弹簧装置，导致所述中间支撑件相对于所述第二节肢的调节，以便将力经由所述中间支撑件传递到所述力测量装置上。

所述中间支撑件被定位在两个相对置的力测量装置之间，并将其中一个所述力测量装置设计为检测第一方向上的力，并将另一个所述力测量装置设计为检测反向于该第一方向的第二方向上的力。

所述弹簧装置为了实现对所述中间支撑件的跳跃式调节而具有弹簧机构，该弹簧机构被设计为，将所述蜗杆从所述蜗轮推开，并配置有锁止装置，该锁止装置被设计为，在该锁止装置的一锁止位置上使所述蜗杆反抗该弹簧机构的弹力被压向所述蜗轮，从而使所述蜗杆与所述蜗轮接合；并在该锁止装置的一释放位置上，使所述蜗杆借助该弹簧机构运动离开所述蜗轮，从而使所述蜗杆脱离所述蜗轮。

所述弹簧机构与所述锁止装置一起被设计为，使所述蜗杆以相对于所述蜗轮的线性运动可选地与所述蜗轮接合或与所述蜗轮脱离接合。

所述弹簧机构与所述锁止装置一起被设计为，在预设的最大正力矩或最大负力矩时进行自动切换。

所述弹簧机构可以与所述锁止装置一起被设计为，根据控制信号进行切换。

所述控制信号是控制所述机器人臂的机器人控制器的电控制信号。

所述弹簧机构与所述锁止装置一起被设计为，进行手动切换。

所述锁止装置具有与所述中间支撑件相连接的、能调节的锁止体，该锁止体在导轨上的导向槽中能移动地被引导，其中，所述锁止装置具有锁定体，该锁定体被设计为，将所述锁止体在所述导向槽的内部锁定在一位置，在该位置上，被锁定的所述锁止体使所述中间支撑件保持在使所述蜗杆与所述蜗轮相接合的状态下，其中，所述导向槽的导轨还被设计为，当所述锁定体不锁定所述锁止体时，使所述锁止体运动到一释放位置，在该释放位置上，所述锁止体使所述中间支撑件运动到使所述蜗杆与所述蜗轮脱离接合的状态下。

所述锁止装置具有销和相应的封锁部，其中，将所述销和所述封锁部设计为，所述蜗轮上的增加的力矩在超过预紧力之后导致所述弹簧元件偏转，并且由此造成的所述销在轴向方向上的移动使得所述销从所述封锁部松开，从而使所述中间支撑件到达一去耦状态，由此，所述蜗轮蜗杆传动机构中的力流完全中断，然后所述弹簧元件又将所述销定心在一零位置上，但是现在在所述蜗杆脱离所述蜗轮的去耦位置上是稳定的。

附图说明

在下面的附图说明中参照附图对本实用新型的具体实施例做了详细说明。这些示例性实施例的具体特征可以与其在上下文中的具体出处无关地、根据需要单独地或以这些特征的其他组合的方式被考虑，来体现本实用新型的一般性特征。其中：

图1示出了一种示例性的工业机器人，其具有机器人臂和机器人控制器，

图2示出了机器人臂的示例性关节的示意图，其包括第一节肢、第二节肢和根据本实用新型的蜗轮蜗杆传动机构，

图3a-d示出了根据图2的蜗轮蜗杆传动机构的锁止装置的第一种实施方式，

图4示出了借助于根据本实用新型的弹簧装置来支承中间支撑件的示意图，

图5示出了蜗轮蜗杆传动机构的锁止装置的第二种实施方式，其具有导向槽，

图6示出了蜗轮蜗杆传动机构的锁止装置的第三种实施方式，其具有导向槽，

图7a-c以示意图示出了示例性的锁止体和锁定体，

图8a-d以示意图示出了使蜗杆从蜗轮分离的不同变型，

图9a-d以示意图示出了弹簧装置的改型和用于使蜗杆从蜗轮分离的锁止装置，和

图10a-b以示意图示出了用于使蜗杆从蜗轮分离的替代的分离运动。

具体实施方式

图1示出了机器人1，其具有机器人臂2和机器人控制器13。在本实施例中，机器人臂2包括多个相继设置并借助关节11连接的节肢12。节肢12特别是包括机座3和相对于机座3围绕竖直延伸的轴A1可转动安装的转盘4。摇臂5在下端部上，例如在未详细示出的摇臂轴承头上围绕优选水平的转动轴A2可枢转地安装在转盘4上。悬臂6也围绕同样优选水平的转动轴A3可枢转地安装在摇臂5的上端部上。该悬臂在端侧承载机器人手7，其具有优选三个的转动轴A4、A5、A6。在本实施例的情况下，悬臂6具有可枢转地安装在摇臂5上的基臂9。悬臂6的前臂10围绕转动轴A4可转动地安装在该基臂9上。在本实施例的情况下，除了机座3、转盘4、摇臂5和基臂9之外，机器人臂2的其他节肢还包括优选为多轴的机器人手7的节肢12，该机器人手具有被构造为连接法兰8的固定装置，用以固定未示出的末端执行器(例如工具或夹持器)。

因此在本实施例的情况下，机器人臂2包括：机座3；借助于机器人臂2的第一关节11围绕第一转动轴A1可转动地安装在机座3上的转盘4；借助于机器人臂2的第二关节11围绕第二转动轴A2可转动地安装在转盘4上的摇臂5；借助于机器人臂2的第三关节11围绕第三转动轴A3可转动地安装在摇臂5上的基臂9；和安装在基臂9上的多轴机器人手7。

在这些节肢12中，在图2中代表性地示出了具有第一壳体14.1的第一节肢12.1和相邻的、具有第二壳体14.2的第二节肢12.2。壳体14.1、14.2被构造为，将由于机器人臂2的自重和/或负荷而出现的力和力矩分别传递到相邻的节肢12.1、12.2上。

在图2中代表性示出的关节11具有蜗轮蜗杆传动机构15，该蜗轮蜗杆传动机构包括蜗杆16和可通过蜗杆16驱动的蜗轮17，其中，蜗轮17连接到节肢12中的第一节肢12.1，而蜗杆16围绕其蜗杆转动轴线S可转动地安装在中间支撑件18上，该中间支撑件18通过至少一个弹簧装置20安装在节肢12中的第二节肢12.2上，该弹簧装置被设计为，在平行于蜗杆16的蜗杆转动轴线S的方向P上可无级地调节地并在横向于蜗杆16的蜗杆转动轴线S延伸的方向Q上可跳跃式调节地支承中间支撑件18。

可以根据各种原理来确保轴向运动自由度，即，相对于平行于蜗杆16的蜗杆转动轴线S的方向P的无级地可调节性。一种可能性是例如在板簧19、特别是平行四边形板簧(Blattfederparallelogramm)上无摩擦地支承具有蜗杆16的马达或驱动器M3，这种板簧在蜗杆16的轴向方向上是有柔性的并因此允许运动。系统在所有其他方向上都是非常僵硬的。但是，平行四边形板簧仅与一个其他的关节、优选为转动关节相连接地工作。在这种情况下，必须始终可以进行用以去耦的扭转。

替代地，也可以利用马达的轴向间隙而采用对蜗杆16的浮动支承。这种支承方式允许小的轴向间隙。通过蜗杆16的偏转，这是由在蜗杆16和蜗轮17的接合点上的力所引起的，可以借助于传感装置、特别是力测量装置21还检测所期望的力。另一种可能性是通过带有滑架或导向销的线性导向件/推动元件/凹槽来支承马达/蜗杆单元。

为了使系统在过载的情况下自动去耦，可以使用不同的弹簧元件，由此可以形成多稳态的、特别是三稳态的系统(图8)。稳态是在没有达到过载的情况下正常运行。该系统如图2中所示地处于中间状态，在该状态下，蜗杆16与蜗轮17处于接合中。

如果有力从蜗轮17作用在蜗杆16上，则马达与蜗杆16一起沿着轴线S在力方向上迎着弹簧元件22a、22b的力移动。所允许的最大力由弹簧元件22a、22b来限定。当由于超过最大允许的正力或负力而触发去耦时，会达到另外两种稳定状态(图2)。在这种情况下，蜗杆16和蜗轮17不再处于接合中，如图8b和图8d所示并在图9b和图9d中做了阐释，由此使得第一节肢12.1能够被手动移动，因为蜗杆16和蜗轮17已经分离并因此使得蜗轮蜗杆传动机构15处于可回转状态中。去耦运动可以平移地(图10b)或转动地(图10a)进行，或者也可以任意的运动组合被引导地进行。中间支撑件18(其上安装有带蜗杆16的马达)在去耦方向上例如通过弹簧元件22a、22b，通过交叉的板簧24或扭转弹簧23被预紧。当超过正或负的最大负荷时，该预紧提供从一稳定状态到一去耦的稳定状态的转换。

此外，双稳态也可以通过导向槽来实现，如图5和图6所示。马达-/蜗杆单元通过沿去耦方向的力矩被预紧。该负荷在这里也反作用于限定了最大负荷的弹簧力。当超过该负荷时，系统会通过该预紧切换到去耦的稳定状态。

为了允许进行手动去耦，沿去耦方向实现对马达-/蜗杆单元的支承和预紧。这可以通过弹簧元件26.1、26.2或26.3来实现。如果应该切换到所述的去耦模式，则只需要松开反作用于预紧的固定部即可。该固定部可以包括锁止体24和锁定体25。

如果这种去耦是通过控制器或是否存在电流来触发的，则可以如同手动去耦方式那样通过弹簧元件26.1、26.2或26.3对马达-/蜗杆单元进行预紧。而反作用于该预紧的是一锁定部，即锁定体25，其可以例如通过致动器来触发。该致动器可以例如是电磁铁、小型电动机或形状记忆致动装置。替代地，也可以将致动器集成在限定力的弹簧的工作方向上。因此，可以通过控制器自动地操作所述的去耦。附加地，还存在以下可能：即，在马达的通电或非通电状态下松开锁定部并因此使得蜗轮蜗杆传动机构15是可回转的。

如果要实现多个所提出的去耦可能性，则可以通过对不同原理的组合来完成。

可以通过施加反作用于会导致去耦的预紧的力而手动地进行返回到耦合状态。替代地，可以使用致动器(例如具有形状记忆合金的拉力弹簧或压力弹簧)，并且或者反向于会导致去耦的载荷方向地作用或者反向于马达-/蜗杆单元的预紧。

通过使蜗轮17具有中空轴，电缆27能够很容易地通过该中空轴在内部从一个节肢12被引导至下一个节肢12。

一般情况下，蜗杆16与蜗轮17的去耦可以特别是在三个运动方向上进行。

图10b示出了蜗杆16关于蜗轮17径向向外的平移性移动。蜗杆16在轴向上关于蜗轮平移性移动，或者蜗轮17在径向上关于蜗杆16平移性移动。图10a示出了蜗杆16围绕与蜗轮轴线平行错开的轴线的旋转性枢转。

优选地，该转动轴线位于马达的区域中，特别是在马达的后部区域中，或者特别是在马达的后面。所需要的转动自由度在此可以通过简单的转动关节(例如销-毂(Zapfen-Nabe))或通过可变形的材料关节(Stoffgelenk)来实现，例如弹性铰链(特别是金属的或由塑料构成的板簧)。

所述的关节11可以按照多重依次排列并错开设置的方式来构成具有多个被控制自由度的灵敏并且可靠的机器人臂2。

通常还要提到的是：所有的弹簧装置也可以用具有相应布置的磁体、特别是永磁体或电磁体的设计来替代。同样，双稳态的弹簧系统也可以由示例性的相反定向的磁体对来替代。

在另一有利的实施方式中，取决于力矩的去耦也可以根据双稳态封锁元件的示例性原理来实现。

例如，当有外部力矩作用在关节11上时(该外部力矩例如由碰撞、过载或者故意推开例如处于停止状态、特别是关闭的停止状态中的机器人臂2引起)，会导致中间支撑件18沿轴向方向，即蜗杆转动轴线S的方向移位。该移位通过弹簧装置20的特殊的机械装置，转换为去耦运动。弹簧元件22a、22b(弹簧圈)的被预紧的双侧弹簧叶片组(Federpaket)反作用于偏转运动，因此关于蜗杆转动轴线S轴向地定位，使得在驱动单元轴向移位之前该外部力矩必须产生一个力F>F0(F0＝预紧力)。在去耦情况下，这种移位和随后的枢转运动例如通过在节肢12.2的壳体14.2和中间支撑件18之间的扭转关节(Drehschubgelenk)来实现，或者通过形状有弹性的元件、特别是沿蜗杆转动轴线S的横向方向同样在壳体14.2和中间支撑件18之间的板簧19来实现。这就是在图8中示出的导向和支承原理。

通过所述预紧的变化或弹簧特质的变化，可以有针对性地影响中间支撑件18的偏转点和刚度特性。弹簧元件22a、22b可以在任意位置上轴向平行于蜗杆转动轴线S成对地并且局部相邻地或空间间隔开地定位。侧向去耦运动可以通过横向于驱动器作用的弹簧来实现，该弹簧在运行状态下，也就是在蜗杆16和蜗轮17的耦合状态下被预紧，并推开驱动单元、即推开中间支撑件18远离蜗轮17，同时，特别设计的封锁元件、即锁止体24和锁定体25保持蜗杆16与蜗轮17接合。在此没有进一步详细说明的主动控制元件，例如致动器、电磁铁甚或手动操作的促动器，会在去耦之后引起重置(Rückstellung)到运行状态中。

封锁元件，即锁止体24和锁定体25，可以是基于力矩的去耦装置的中心元件，并可以在此有不同地设计。通过将例如销状的结构元件(锁止体24)从一个位置移动到另一个位置，一特殊的机构确保例如耦合和去耦的双稳态。

这种稳定的耦接状态例如在图2中一方面通过两个定心作用的偏转弹簧、即弹簧元件22a、22b来确保，另一方面则通过封锁部28来确保，该封锁部防止中间支撑件18的销29的直接移动。弹簧元件22a、22b在此轴向作用于蜗杆16(方向P)，封锁部横向作用于蜗杆16(方向Q)。蜗轮17上的上升的力矩在超过预紧力之后会导致弹簧元件22a、22b偏转，并导致销29在轴向方向上移位，如图3a和图3b所示。这种移位实际上是与转动运动关联进行的，因为本实施例情况下的去耦运动不是纯粹的平移运动。如果超过规定的偏转，则横向设置的板簧19会与中间支撑件18一起沿去耦的方向按压销29，如图3b所示。在这种情况下，蜗轮蜗杆传动机构15中的力流被完全中断，因为蜗杆16会由于中间支撑件18的运动而脱离与蜗轮17的接合。此外，由于对中间支撑件18的这种跳跃式调节，还能够避免蜗杆16在蜗轮17上的不希望的晃动(Rattern)。偏转弹簧，即弹簧元件22a、22b，再次使销29在零位置上居中(见图3d)，但现在蜗杆16稳定地处于与蜗轮17脱耦的去耦位置上。当销29在其去耦状态下沿偏转方向被调节时，销29上的斜边会导致对封锁部28的下压。致动器可以通过主动操纵来使销29移动，确切地说是通过被动作用的封锁部28再次回到起始位置。在那里，蜗杆16再次耦接到蜗轮17上，并且弹簧元件22a、22b再次使系统预紧。

图4示出了一种实施例变型，其中，弹簧装置与锁止装置一起被设计为，使蜗杆16以叠加的线性运动L和旋转运动R相对于蜗轮17移动，以使蜗杆选择性地与蜗轮17接合或者脱耦。锁止装置在这种情况下包括锁定体25和锁止体24。弹簧元件22a、22b用于在平行于蜗杆16的蜗杆转动轴线S的方向上无级地调节中间支撑件18，单独的弹簧38用于在横向于蜗杆16的蜗杆转动轴线S延伸的方向上跳跃式地调节中间支撑件。在这里，去耦运动还可以包括转动运动。

在如图5和图6所示的变型中，这样的双稳态封锁元件由锁定体25形成，该锁定体锁定锁止体24，其中，锁止体24在特殊的凹槽30中被引导。该凹槽30可以具有三角形的形状，或者形成心形曲线或连杆引导器(Kulissenführung)。

相应地，锁止装置具有与中间支撑件18相连接的、可调的锁止体24，该锁止体在导向槽30a中在导轨上可移动地被引导，在此，该锁止装置具有锁定体25，该锁定体被设计为，将锁止体24在导向槽30a的内部锁定在一位置上，如图5和图6所示，在该位置上，被锁定的锁止体24将中间支撑件18保持在能够使蜗杆16与蜗轮17相接合的状态下，其中，导向槽30a的导轨还被设计为，当锁定体25没有锁定锁止体24时，使锁止体24运动到一释放位置(图8b、图8d和图9b、图9d)，在该释放位置上，锁止体24使中间支撑件18运动到使蜗杆16从蜗轮17脱耦的状态下。

在根据图6的变型中，锁止体24与图5相异地不是具有一个偏转弹簧，而是具有两个偏转弹簧31.1、31.2，在该特殊的实施例中，这两个偏转弹簧彼此成角度地设置、特别是在耦合的稳定的状态下彼此成直角地设置，从而使这两个偏转弹簧31.1、31.2的力也拥有横向分量。因此可以省略图5中的弹簧26.3。该弹簧26.3替代弹簧元件22a和22b或者将它们汇总在一起。

根据图7a至图7c的变型是特别有利的，因为这里仅使用了几个简单元件。凹槽30被中间的封锁块33替换，该封锁块在朝向锁止体24的接触侧具有升高的封锁工作面，但与其对置地构造为缓坡(例如斜边34)。因此，锁止体24的主动返回可以通过两种不同的方式进行。或者如图7b所示，封锁块33本身是例如通过板簧被弹性支承的，该板簧在被锁止体24压过时后退；或者如图7c所示，封锁块33被固定地、即刚性地定位，而锁止体24被弹性地支承并在压过封锁块33时偏离。

在如图2所示的驱动单元中，横向设置的板簧19被悬挂，使得能够进行纵向运动和枢转运动。从图示平面向外的倾斜通过两个平行于图示平面设置并作用在中间支撑件18上的导向面来阻止，导向面在此未示出。

两个错开的弹簧元件22a、22b在此示例性地彼此平行取向，这样的设置使得它们不仅拥有定心的功能，还基于所产生的力矩拥有去耦功能。必要时，这里还可以添加一横向设置的去耦弹簧。弹簧元件22a、22b通过可调节的套筒35.1、35.2(尤其是螺纹套筒)限定地相对于彼此可张紧和预紧，并且在一侧支承在节肢12.2的壳体14.2上，在另一侧通过力测量装置21支承在中间支撑件18上。力测量装置21用于检测作用在节肢12.2上的从动力矩。蜗轮17具有一大的中空轴36，用于引导能量线路和控制线路27穿过关节12.1。蜗轮16与中空轴36连接，该中空轴形成用于能量和/或信号管线27、特别是电能量和/或信号管线27的通道，在此，这样的能量和/或信号管线27被引导穿过蜗轮17的中心开口。在这里还有一个中心元件是封锁单元，其包括连接到中间支撑件18的销29和被弹性加载的封锁部28。在图2所示的状态下，销29通过弹簧元件22a、22b的弹簧力矩被朝封锁部28的一陡峭侧面压，由此使得蜗杆16保持接合在蜗轮17上。然后，限定的外部力矩使销29相对于封锁部28移动，直至销被按压超过封锁部28的该陡峭侧面到封锁部28的旁边。中间支撑件18枢转，并且蜗轮蜗杆传动机构15的传动系跳跃式地去耦。销29可以例如被推到壳体14.2的对应面。这样的弹簧复位导致销29横向于楔形方向移动，在此，被弹性支承的楔形件优选通过集成的塑料弹簧被从销29的侧表面向下按压。为此，在销29上设置倾斜的倒角侧表面，该侧表面又可以作用在封锁部28的倾斜的倒角侧表面上。耦接运动既可以从销位置开始通过致动器(例如具有升降缸的电起重磁铁)进行，或者通过朝涡轮17手动拖动中间支撑件18来手动地实现。如果必要，蜗杆16的轴需要一最小的转动运动，以保证耦合过程。这仅仅发生在以下情况下：即，需要通过示教告知位置，也就是编程，并且从动部因此不应再移动。否则，耦合所需要的转动也可以通过蜗轮来实现。

特别是在图2中可以看到：用于无级地调节中间支撑件18的弹簧装置20具有至少一个弹簧对22，该弹簧对被构造和设置为，在与蜗轮17处于接合中的蜗杆16无力和/或力矩的状态下，使中间支撑件18相对于第二节肢12.2保持在基础位置；并且在与蜗轮17处于接合中的蜗杆16的力和/或力矩加载的状态下，根据在蜗杆16上的力和/或力矩加载使中间支撑件偏转离开该基础位置，如方向P的箭头所示。

在根据图2的实施方式中，至少一个弹簧对22具有两个拉力弹簧或两个压力弹簧(弹簧元件22a、22b)，其中一个拉力弹簧或压力弹簧在一侧支承在中间支撑件18的第一轴向端部上，并在另一侧支承在第二节肢12.2上；另一个拉力弹簧或另一个压力弹簧在一侧支承在中间支撑件18的与中间支撑件18的第一轴向端部相对置的第二轴向端部上，并在另一侧支承在第二节肢12.2上。弹簧元件22a、22b通过可调节的套筒35.1、35.2、特别是螺纹套筒限定地相对于彼此可张紧和预紧，并且在一侧支承在节肢12.2的壳体14.2上，在另一侧通过力测量装置21支承在中间支撑件18上。力测量装置21用于检测作用在节肢12.2上的从动力矩。

弹簧对22的两个拉力弹簧或弹簧对22的两个压力弹簧在平行于蜗杆16的蜗杆转动轴线S的方向上彼此错开地设置。

力测量装置21设置在中间支撑件18和第二节肢12.2之间，其被设计为，检测从蜗轮17传递到蜗杆16上的力，在此，根据该力并借助于弹簧装置20、特别是借助于至少一个弹簧对22来实现中间支撑件18相对于第二节肢12.2的调节，以便使该力经由中间支撑件18传递到力测量装置21。

相应地，中间支撑件18被仅在单一的自由度上可无级地移动的、特别是在平移方向上可无级地移动地安装在第二节肢12.2上。

在图2所示实施方式的情况下，蜗杆16连接到驱动蜗杆16的马达M3的马达轴37，并且中间支撑件18不仅具有蜗杆16，还具有马达M3。

在一种未示出的变型中，蜗杆16可以连接到驱动蜗杆16的马达M3的马达轴37，更确切地说，蜗杆16是被抗扭地但可轴向移动地安装在马达轴37上，在此，中间支撑件18仅具有蜗杆16，而马达M3与中间支撑件18分开地设置在第二节肢12.2上，特别是可以通过其电动机壳体固定在第二节肢12.2上。

如图2所示，中间支撑件18被定位在两个相对置的力测量装置21之间，并且其中一个力测量装置21被设计用于检测第一方向上的力，而另一个力测量装置21被设计用于检测反向于第一方向的第二方向上的力。因此，可以在同一关节11上既测量向左转动的转矩，又测量向右转动的转矩。

如图3a至图3d所示，弹簧装置20可以为了实现对中间支撑件18的跳跃式调节而具有一弹簧机构，该弹簧机构被设计用于将蜗杆16从蜗轮17推开，并配置有锁止装置28a，该锁止装置被设计为：在该锁止装置28a的锁止位置(图3a)上，使蜗杆16反抗该弹簧机构的弹力被压向蜗轮17，从而使蜗杆16与蜗轮17接合；并且在该锁止装置28a的释放位置上(图3b-图3d)，使蜗杆16通过该弹簧机构运动离开蜗轮17，从而使蜗杆16脱耦蜗轮17。

Claims (14)

1.一种机器人臂，包括：

多个节肢(12)和多个使所述节肢(12)彼此铰接的关节(11)，其中，所述节肢(12)与所述关节(11)协同作用地被设计为，承载负荷并使负荷在空间中运动；

驱动器(M1-M6)，所述驱动器分别包括电机和对应的传动机构，并且所述驱动器被设计用于自动调节各自对应的关节(11)，以使所述节肢(12)运动；

和至少一个蜗轮蜗杆传动机构(15)，其包括蜗杆(16)和能由所述蜗杆(16)驱动的蜗轮(17)，其特征在于，

所述蜗轮(17)连接所述节肢(12)中的第一节肢(12.1)，并且所述蜗杆(16)围绕其蜗杆转动轴线(S)能转动地安置在中间支撑件(18)上，并且所述中间支撑件(18)通过至少一个弹簧装置(20)安置在所述节肢(12)中的第二节肢(12.2)上，该弹簧装置被设计为，将所述中间支撑件(18)在平行于所述蜗杆(16)的蜗杆转动轴线(S)的方向上能无级地调节地支承，并且在不同于所述蜗杆(16)的蜗杆转动轴线(S)延伸的方向上能跳跃式调节地支承。

2.根据权利要求1所述的机器人臂，其特征在于，所述弹簧装置(20)为了实现对所述中间支撑件(18)的无级地调节而具有至少一个弹簧对，该弹簧对被构造和设置为，在与所述蜗轮(17)处于接合中的所述蜗杆(16)的无力和/或力矩的状态下，使所述中间支撑件(18)相对于所述第二节肢(12.2)保持在基础位置上；并且在与所述蜗轮(17)处于接合中的所述蜗杆(16)的力和/或力矩加载的状态下，根据在所述蜗杆(16)上的力和/或力矩加载使所述中间支撑件(18)偏转离开所述基础位置。

3.根据权利要求2所述的机器人臂，其特征在于，所述至少一个弹簧对具有两个拉力弹簧或两个压力弹簧，其中，一个所述拉力弹簧或一个所述压力弹簧在一侧支承在所述中间支撑件(18)的第一轴向端上，并在另一侧支承在所述第二节肢(12.2)上；另一个所述拉力弹簧或另一个所述压力弹簧在一侧支承在所述中间支撑件(18)的与所述中间支撑件(18)的第一轴向端部相对置的第二轴向端部上，并在另一侧支承在所述第二节肢(12.2)上。

4.根据权利要求3所述的机器人臂，其特征在于，所述弹簧对的两个拉力弹簧或者所述弹簧对的两个压力弹簧在至少基本上平行于所述蜗杆(16)的蜗杆转动轴线(S)的方向上彼此错开地设置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的机器人臂，其特征在于，在所述中间支撑件(18)和所述第二节肢(12.2)之间设置有至少一个力测量装置(21)，该力测量装置被设计为，检测从所述蜗轮(17)传递到所述蜗杆(16)上的力或转矩，其中，根据该力并借助于所述弹簧装置(20)，导致所述中间支撑件(18)相对于所述第二节肢(12.2)的调节，以便将力经由所述中间支撑件(18)传递到所述力测量装置(21)上。

6.根据权利要求5所述的机器人臂，其特征在于，所述中间支撑件(18)被定位在两个相对置的力测量装置(21)之间，并将其中一个所述力测量装置(21)设计为检测第一方向上的力，并将另一个所述力测量装置(21)设计为检测反向于该第一方向的第二方向上的力。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的机器人臂，其特征在于，所述弹簧装置(20)为了实现对所述中间支撑件(18)的跳跃式调节而具有弹簧机构，该弹簧机构被设计为，将所述蜗杆(16)从所述蜗轮(17)推开，并配置有锁止装置，该锁止装置被设计为，在该锁止装置的一锁止位置上使所述蜗杆(16)反抗该弹簧机构的弹力被压向所述蜗轮(17)，从而使所述蜗杆(16)与所述蜗轮(17)接合；并在该锁止装置的一释放位置上，使所述蜗杆(16)借助该弹簧机构运动离开所述蜗轮(17)，从而使所述蜗杆(16)脱离所述蜗轮(17)。

8.根据权利要求7所述的机器人臂，其特征在于，所述弹簧机构与所述锁止装置一起被设计为，使所述蜗杆(16)以相对于所述蜗轮(17)的线性运动可选地与所述蜗轮(17)接合或与所述蜗轮(17)脱离接合。

9.根据权利要求7所述的机器人臂，其特征在于，所述弹簧机构与所述锁止装置一起被设计为，在预设的最大正力矩或最大负力矩时进行自动切换。

10.根据权利要求7所述的机器人臂，其特征在于，所述弹簧机构可以与所述锁止装置一起被设计为，根据控制信号进行切换。

11.根据权利要求10所述的机器人臂，其特征在于，所述控制信号是控制所述机器人臂(2)的机器人控制器(13)的电控制信号。

12.根据权利要求7所述的机器人臂，其特征在于，所述弹簧机构与所述锁止装置一起被设计为，进行手动切换。

13.根据权利要求7所述的机器人臂，其特征在于，所述锁止装置具有与所述中间支撑件(18)相连接的、能调节的锁止体(24)，该锁止体在导轨上的导向槽(30a)中能移动地被引导，其中，所述锁止装置具有锁定体(25)，该锁定体被设计为，将所述锁止体(24)在所述导向槽(30a)的内部锁定在一位置，在该位置上，被锁定的所述锁止体(24)使所述中间支撑件(18)保持在使所述蜗杆(16)与所述蜗轮(17)相接合的状态下，其中，所述导向槽(30a)的导轨还被设计为，当所述锁定体(25)不锁定所述锁止体(24)时，使所述锁止体(24)运动到一释放位置，在该释放位置上，所述锁止体(24)使所述中间支撑件(18)运动到使所述蜗杆(16)与所述蜗轮(17)脱离接合的状态下。

14.根据权利要求7所述的机器人臂，其特征在于，所述锁止装置具有销(29)和相应的封锁部(28)，其中，将所述销(29)和所述封锁部(28)设计为，所述蜗轮(17)上的增加的力矩在超过预紧力之后导致弹簧元件(22a，22b)偏转，并且由此造成的所述销(29)在轴向方向上的移动使得所述销(29)从所述封锁部(28)松开，从而使所述中间支撑件(18)到达一去耦状态，由此，所述蜗轮蜗杆传动机构(15)中的力流完全中断，然后所述弹簧元件(22a，22b)又将所述销(29)定心在一零位置上，但是现在在所述蜗杆(16)脱离所述蜗轮(17)的去耦位置上是稳定的。