Соединительное устройство для манипулятора
Изобретение касается соединительного устройства (1) для манипулятора. Соединительное устройство (1), имеющее фиксируемое на манипуляторе зажимное устройство (2) и зажимаемый в нем держатель (40). Зажимное устройство (2) имеет запорный механизм (5), запорные элементы которого предназначены для воздействия на возвышение или углубление держателя (40). Зажимное устройство (2) и держатель (40) имеют продолговатую, в частности по существу прямоугольную основную форму. Держатель (40) имеет запорное отверстие (44), имеющее боковые расширения (45, 46), а запорный механизм (5) имеет два латерально смещаемых запорных элемента (6, 7) и расположенный между ними исполнительный орган, посредством которого запорные элементы (6, 7) могут вдавливаться в боковые расширения (45, 46) запорного отверстия (44) таким образом, что держатель (40) может зажиматься в зажимном устройстве (2). Запорный механизм (5) расположен центрально в щелеобразной выемке (4) зажимного устройства (2), а держатель имеет продолговатое, имеющее форму планки основание (41), в котором выполнено запорное отверстие (44), при этом основание (41) держателя (40) выполнено с возможностью ввода в вышеназванную выемку (4) зажимного устройства (2). Соединительное устройство является сравнительно плоским, при этом прочным и воспринимающим большой вес. 16 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение касается соединительного устройства для манипулятора. Такого рода соединительные устройства включают в себя зажимное устройство и фиксируемый в нем держатель. Зажимное устройство обычно фиксируется на манипуляторе, таком как, например, робот, в то время как держатель крепится на приспособлении для крепления инструмента или заготовки (так называемая палета). В таком случае палета посредством держателя воспроизводимым образом может с точным положением зажиматься в зажимном устройстве.
Из EP 1707307 известно соединительное устройство такого рода, которое называется быстрозажимной системой и состоит из зажимного гнезда и зажимаемого в нем зажимного пальца. Быстрозажимная система имеет круглый корпус, который снабжен центрально расположенным зажимным гнездом. Для зажатия зажимного пальца предусмотрены радиально смещаемые подвижные губки. Зажимной палец имеет окружной паз, в который для фиксации зажимного пальца вставляются находящиеся радиально внутри на подвижных губках блокировочные выступы. Приведение в действие зажимного пальца происходит посредством подпружиненного поршня. Вышеназванный поршень имеет для этого исполнительные звенья в виде цилиндрических штифтов, которые вставляются в имеющие асимметричные направляющие контуры наклонные направляющие подвижных губок, так что осевое движение поршня приводит к радиальному движению подвижных губок. Из-за круглой конструкции быстрозажимной системы она занимает относительно много места, в частности по высоте. Из-за этого быстрозажимная система значительно превосходит по высоте, в частности, палеты, которые обычно не очень высоки, что может быть нежелательным при обработке зажатых на палете заготовок.
JP 3419543 B2 описывает соединительное устройство для роботов, которое включает в себя основную часть и зажимаемый в ней адаптер/держатель. Основная часть снабжена зажимным устройством, которое состоит из двух боковых поршней и соединенных с ними штоков для приведения в действие пальцев. Пальцы направляются в выемках. Адаптер, со своей стороны, снабжен крючкообразными боковыми частями, в которых выполнены выемки, в которые могут латерально вдавливаться эти два пальца. Основная часть имеет, кроме того, центральный поршень и соединенный с ним шток. На конце штока расположен управляющий кулачок, посредством которого могут вращаться два рычага. Рычаги, со своей стороны, посредством кулачков соединены с двумя штырями, которые при вращении кулачков могут смещаться возвратно-поступательно в боковом направлении. Таким образом, для каждого запорного элемента предусмотрен отдельный орган управления.
Из EP 1970170 A1 известно соединительное устройство для руки робота. Оно включает в себя держатель, расположенный на руке, и держатель, расположенный на инструменте. Держатель, расположенный на руке, снабжен цилиндрически выполненным шариковым запором, шарики которого могут вставляться в гнездовую часть, расположенную на держателе, находящемся на инструменте. Для приведения в действие шариков предусмотрен цилиндр.
В JP 3419543 B2 описано соединительное устройство для роботов, которое включает в себя основную часть и зажимаемый в ней адаптер. Основная часть снабжена зажимным устройством, которое состоит из двух боковых поршней и соединенных с ними штоков для приведения в действие пальцев. Пальцы направляются в выемках. Адаптер, со своей стороны, снабжен крючкообразными боковыми частями, в которые выполнены выемки, в которые могут латерально вдавливаться эти два пальца. Основная часть имеет, кроме того, центральный поршень и соединенный с ним шток. На конце штока расположен управляющий кулачок, посредством которого могут вращаться два рычага. Рычаги, со своей стороны, посредством кулачков соединены с двумя штырями, которые при вращении кулачков могут смещаться возвратно-поступательно в боковом направлении. Для каждого запорного элемента предусмотрен отдельный орган управления.
Наконец, в EP 1970170 A1 описано соединительное устройство для руки робота, которое включает в себя держатель, расположенный на руке, и держатель, расположенный на инструменте. Держатель, расположенный на руке, снабжен цилиндрически выполненным шариковым запором, шарики которого могут вставляться в гнездовую часть, расположенную на держателе, находящемся на инструменте. Для приведения в действие шариков предусмотрен цилиндр. Таким образом, этот документ описывает традиционный шариковый замок.
Задача изобретения - создать относящееся к вышеназванной области техники соединительное устройство для манипулятора, которое является сравнительно плоским, однако, несмотря на это, прочным и может воспринимать большие веса.
Решение задачи определено признаками п.1 формулы изобретения. В соответствии с изобретением зажимное устройство, а также держатель имеют продолговатую, в частности по существу прямоугольную основную форму, при этом держатель имеет запорное отверстие, которое снабжено боковыми расширениями, а запорный механизм имеет два латерально смещаемых запорных элемента и расположенный между ними исполнительный орган, посредством которого запорные элементы могут вдавливаться в боковые расширения запорного отверстия таким образом, что держатель может зажиматься в зажимном устройстве.
Такого рода соединительное устройство предназначается, в частности, для присоединения и отсоединения грейферов и палет на манипуляторе, таком как, например, робот. Благодаря продолговатой форме зажимного устройства вместе с держателем, который имеет запорное отверстие, снабженное боковыми расширениями, в которые вставляются два латерально смещаемых запорных элемента, создается принципиальная предпосылка для создания сравнительно плоского соединительного устройства, которое, несмотря на это, может воспринимать большие веса.
Предпочтительно запорный механизм расположен в середине на зажимном устройстве, в то время как запорное отверстие расположено в середине на держателе. Такое исполнение обеспечивает возможность простой и симметричной конструкции зажимного устройства.
Особенно предпочтительно, если держатель выполнен цельным. Это, с одной стороны, позволяет выполнить держатель очень стабильным, и одновременно экономично изготавливать его.
При одном из предпочтительных усовершенствований соединительного устройства запорный механизм расположен центрально в щелеобразной выемке зажимного устройства, а держатель снабжен продолговатым основанием, в котором выполнено вышеназванное запорное отверстие, причем это основание держателя может вводиться в вышеназванную выемку зажимного устройства. Щелеобразная выемка вышеназванного рода образует идеальное гнездо для держателя или соответственно его основания.
Особенно предпочтительно щелеобразная выемка зажимного устройства сверху и снизу ограничивается в каждом случае планкой, причем каждая планка снабжена направляющей прорезью, в которой запорные элементы установлены латерально подвижно. Направляющие прорези могут выполняться в каждой планке сравнительно просто.
В одном из предпочтительных усовершенствований зажимное устройство, а также держатель имеют по меньшей мере вдвое большую ширину, чем высоту, и на зажимном устройстве с каждой стороны запорного механизма расположен центрирующий палец, причем каждый центрирующий палец предназначен для того, чтобы взаимодействовать с расположенным в каждом случае ответным образом в основании держателя центрирующим отверстием. При этом исполнении центрирующие пальцы могут быть расположены сравнительно далеко друг от друга, что приводит к преимуществам как с точки зрения стабильности, так и точности позиционирования.
В одном другом предпочтительном усовершенствование держатель, если смотреть в поперечном сечении, выполнен по существу T-образно и имеет две полки, выступающие от основания под прямым углом. Такого рода держатель стабилен и может экономично изготавливаться.
В одном другом предпочтительном усовершенствовании направленная к основанию задняя сторона каждой полки образует упорную поверхность, которой держатель при зажатии прилегает к торцевой стороне зажимного устройства. При этом исполнении полки держателя могут использоваться в качестве упоров, что предпочтительно с точки зрения оптимального по стоимости изготовления.
В одном другом предпочтительном усовершенствовании держатель в каждой переходной области от основания к каждой полке снабжен в каждом случае возвышением, причем эти возвышения согласованы с щелеобразной выемкой зажимного устройства таким образом, что держатель при зажатии в зажимном устройстве помещен в его щелеобразную выемку с небольшим зазором в вертикальном направлении. Это исполнение предпочтительно применительно к высоким нагрузкам, так как часть сил, передаваемых от держателя на зажимное устройство, может передаваться через эти возвышения.
В одном другом предпочтительном усовершенствовании исполнительный орган может смещаться между отведенным основным положением и выдвинутым рабочим положением, при этом в выдвинутом рабочем положении оба запорных элемента должны вдавливаться в боковые расширения запорного отверстия таким образом, чтобы запорные элементы с силовым и/или геометрическим замыканием приходили в контакт с частично ограничивающими боковые расширения зажимными поверхностями держателя. Такой запорный механизм прост и экономичен при реализации.
В одном другом предпочтительном усовершенствовании исполнительный орган выполнен клиновидным и имеет две конически сходящиеся боковые поверхности, при этом каждый запорный элемент на обращенной к исполнительному органу стороне снабжен в каждом случае плоской нажимной поверхностью, которая согласована с соответствующей боковой поверхностью исполнительного органа, при этом расстояние и угол между этими двумя боковыми поверхностями исполнительного органа выбрано так, что в выдвинутом рабочем положении исполнительного органа достигается самоторможение между исполнительным органом и прилегающими к зажимным поверхностям держателя запорными элементами. Такого рода исполнение предпочтительно, в частности, с точки зрения высокой эксплуатационной надежности, так как запорный механизм после выдвигания исполнительного органа заблокирован, и, например, даже прерывание электроснабжения или утечка в питающей линии не имела бы влияния на надежную фиксацию держателя в зажимном устройстве.
В одном другом предпочтительном усовершенствовании каждый запорный элемент выполнен по существу цилиндрическим, при этом каждая боковая поверхность снабжена плоской упорной поверхностью, которая согласована с зажимными поверхностями держателя. Такой запорный элемент прост и экономичен в изготовлении и может передавать высокие силы блокировки.
Предпочтительно для каждого запорного элемента зажимного устройства предусмотрено по меньшей мере одно подпружиненное средство, с помощью которого каждый запорный элемент снабжен предварительным натягом в направлении исполнительного органа. Тем самым может обеспечиваться, что каждый запорный элемент после отведения исполнительного органа смещается в свое вдавленное внутрь, сдвинутое вместе основное положение, так что держатель может удаляться от зажимного устройства.
Особенно предпочтительно запорный механизм включает в себя подпружиненный посредством пружин сжатия зажимной поршень, который соединен с исполнительным органом и стремится под действием пружин сжатия вдавить его в рабочее положение. Тем самым дополнительно обеспечивается надежная блокировка держателя в зажимном устройстве, так как пружины сжатия подпружинивают исполнительный орган в направлении выдвинутого рабочего (активного) положения.
В одном другом предпочтительном усовершенствовании зажимной поршень пневматически, электрически или гидравлически может двигаться в исходное положение против силы пружин сжатия. Эти возможности предпочтительны для движения зажимного поршня в исходное положение и вместе с тем устранения блокировки.
В одном из особенно предпочтительных усовершенствований частично ограничивающие боковые расширения зажимные поверхности держателя проходят под таким углом к направлению движения исполнительного органа, что держатель при зажатии в зажимном устройстве притягивается к зажимному устройству прилегающими к зажимным поверхностям держателя запорными элементами. При этом исполнении держатель при зажатии не только фиксируется, но и одновременно притягивается к зажимному устройству.
В одном другом предпочтительном усовершенствовании зажимные поверхности держателя проходят под углом от 30° до 60°, в частности от 40° до 50°, к направлению смещения исполнительного органа. Таким образом осевое движение исполнительного органа может особенно предпочтительно использоваться для притягивания держателя при фиксации в зажимном устройстве.
Ниже изобретение поясняется подробнее с помощью чертежей. При этом показано:
фиг. 1: соединительное устройство, состоящее из зажимного устройства и держателя, на виде в перспективе;
фиг. 2: держатель и зажимное устройство в частично покомпонентном изображении;
фиг. 3: поперечное сечение зажимного устройства и держателя в незажатом состоянии;
фиг. 3a: увеличенный фрагмент фиг. 3;
фиг. 4: поперечное сечение зажимного устройства и зажатого в нем держателя;
фиг. 4a: увеличенный фрагмент фиг. 4;
фиг. 5: другое сечение зажимного устройства;
фиг. 6: сечение передней части зажимного устройства и зажатого в нем держателя.
Принципиально, на чертежах динаковые части снабжены одинаковыми ссылочными обозначениями.
На фиг. 1 показано соединительное устройство для манипулятора, которое включает в себя зажимное устройство 2 и держатель 40. Зажимное устройство 2 обычно фиксируется на манипуляторе, таком как, например, робот или соответственно рука робота, в то время как держатель 40 устанавливается на грейферном инструменте или приспособлении для крепления инструмента или заготовки (палета). Посредством держателя 40 грейферный инструмент или соответственно палета может воспроизводимым образом точно фиксироваться в зажимном устройстве 2. Изображенный с передней стороны держатель 40 обычно своей задней стороной крепится к палете или соответственно грейферному инструменту. Как зажимное устройство 2, так и держатель 40 имеют продолговатую, предпочтительно по существу прямоугольную основную форму. Продолговатая основная форма зажимного устройства 2, в частности, по сравнению с круглыми зажимными устройствами, имеет то преимущество, что она имеет меньшую высоту, и поэтому, в частности, пригодна также для плоских палет. Зажимное устройство 2, как и держатель 40, предпочтительно имеют по меньшей мере вдвое большую ширину, чем высоту, в частности по меньшей мере в 2,5 раза большую ширину, чем высоту.
Зажимное устройство 2 включает в себя основной корпус 3, который на передней стороне снабжен щелеобразной выемкой 4. Выемка 4 на верхней и нижней стороне ограничивается в каждом случае планкой 17, 19. Внутри этой выемки 4 расположен запорный механизм 5, который включает в себя два латерально смещаемых запорных элемента 6, 7 и один центрально расположенный между ними исполнительный орган, причем последний на этом изображении не виден. При этом запорный механизм 5 расположен в зажимном устройстве 2 посередине, т.е. в середине. Оба запорных элемента 6, 7 изображены в сдвинутом вместе основном положении. Внутри выемки 4 расположены, кроме того, два центрирующих пальца 24, 25, которые служат для позиционирования держателя 40 при зажатии в зажимном устройстве 2. В щелеобразной выемке 4 оканчиваются подключения 36, через которые от зажимного устройства 2 к держателю 40 или, соответственно, соединенной с ним палете могут передаваться сигналы или среды. Кроме того, внутри выемки 4 предусмотрены отверстия 37, которые, в частности, нужны применительно к узким держателям (не изображены), когда они могут использоваться в качестве центрирующих отверстий для расположенного на узком держателе центрирующего пальца.
Неразъемно выполненный держатель 40, если смотреть в поперечном сечении, выполнен по существу T-образно с продолговатым, имеющим форму планки основанием 41 и двумя выступающими от него под прямым углом полками 42a, 42b. В основании 41 держателя выполнено запорное отверстие 44, которое снабжено двумя боковыми расширениями 45, 46, согласованными по форме и положению с запорными элементами 6, 7 зажимного устройства 2. Запорное отверстие 44 расположено на держателе 40 посередине. Чтобы запорные элементы 6, 7 в сдвинутом вместе основном положении могли вводиться в запорное отверстие 44 держателя 40, ширина B запорного отверстия 44 в области ввода больше, чем наружное расстояние между двумя запорными элементами 6, 7 в сдвинутом вместе состоянии. Держатель 40 снабжен пятью отверстиями 49, 50, 58, 59, 60 большего размера и четырьмя отверстиями 57 меньшего размера. Пять отверстий 49, 50, 58, 59, 60 большего размера служат для помещения винтов (не изображены), посредством которых держатель 40 может крепиться к палете (не изображена). Два наружных отверстия 49, 50 служат при этом одновременно в качестве центрирующих отверстий, при этом они согласованы с центрирующими пальцами 24, 25 зажимного устройства 2. Четыре отверстия 57 меньшего размера служат для проведения электрических проводов или сред, таких как, например, сжатый воздух и пр., от манипулятора к соединенной с держателем 40 палете и наоборот.
Основание 41 держателя 40 на верхней стороне и нижней стороне снабжено в каждом случае плоской поверхностью 51, 52, и эти поверхности 51, 52 проходят параллельно друг другу. В переходе от поверхности 51, 52 к каждой полке 42a, 42b расположено возвышение 53, 54 в виде уступа. Вертикальное расстояние между двумя возвышениями 53, 54 согласовано с высотой щелеобразной выемки 4 зажимного устройства 2 таким образом, что держатель 40 после зажатия в зажимном устройстве 2 помещен в щелеобразной выемке 4 в вертикальном направлении с небольшим зазором, равным прибл. от 0,05 до 0,3 миллиметра. Благодаря этой форме и конфигурации держателя 40 он очень устойчив к механическим повреждениям и может изготавливаться сравнительно недорого.
На фиг. 2 показан держатель 40 с задней стороны, а также зажимное устройство 2 в частично покомпонентном изображении. На этом изображении, в частности, видны два запорных элемента 6, 7 и расположенный между ними исполнительный орган 8 зажимного устройства 2. Посредством исполнительного органа 8 два запорных элемента 6, 7 могут смещаться латерально, т.е. параллельно торцевой стороне зажимного устройства 2. Кроме того, видны щелеобразные, выполненные в планках 17, 18 направляющие 19, 21 для двух запорных элементов 6, 7. Эти щелеобразные направляющие 19, 21 проходят насквозь через верхнюю или соответственно нижнюю планку 18 и на верхней или соответственно нижней стороне ограничиваются в каждом случае посредством пластины, причем на этом изображении видна только верхняя пластина 20. Оба запорных элемента 6, 7 в верхней и нижней области снабжены лысками 23, которые служат в качестве направляющей и защиты от вращения, когда запорные элементы 6, 7 вставлены в щелеобразные направляющие 19, 21. Каждый запорный элемент 6, 7 в верхней и нижней области имеет по две параллельные, находящиеся диаметрально друг напротив друга лыски, причем на этом изображении видны только соответственно передние лыски 23. Также видна устанавливаемая сбоку на основном корпусе 3 закрывающая пластина 3a.
Кроме того, видны два толкателя 10a, 10b, которые вставляются в соответствующие выполненные в каждой планке 17, 18 отверстия 16a, 16b. Для каждого из этих толкателей 10a, 10b предусмотрена пружина 11a, 11b сжатия и шпилька 12a, 12b, и последние ввертываются в выполненное на конце отверстия 16a, 16b резьбовое отверстие и служат для фиксации и предварительного натяга пружин 11a, 11b сжатия. Посредством двух толкателей 10a, 10b, а также соответствующих пружин 11a, 11b сжатия и шпилек 12a, 12b осуществляется предварительный натяг второго, на данном чертеже правого запорного элемента 7 внутрь в направлении исполнительного органа 8. На другой стороне зажимного устройства 2 также расположены соответствующие толкатели, пружины и шпильки, которые осуществляют предварительный натяг первого запорного элемента 6 внутрь в направлении исполнительного органа 8, при этом вышеназванные предусмотренные для первого запорного элемента 6 толкатели, пружины и шпильки на этом изображении не видны.
Два запорных элемента 6, 7 могут смещаться латерально по щелеобразным направляющим 19, 21, при этом они путем направленного вперед движения исполнительного органа 8 могут раздвигаться в рабочее положение, в то время как при отведенном исполнительном органе 8 посредством предусмотренных толкателей они могут сдвигаться вместе в нейтральное положение.
На фиг. 3 показано поперечное сечение соединительного устройства 1, а именно зажимного устройства 2 и держателя 40, в незажатом состоянии. Держатель 40 вставлен в щелеобразную выемку 4 зажимного устройства 2, при этом запорный механизм 5 занимает исходное состояние, так что держатель 40 не зажат. В изображенном здесь исходном состоянии запорного механизма 5 исполнительный орган 8 находится в отведенном основном положении, в то время как два запорных элемента 6, 7 занимают сдвинутое вместе основное положение. Исполнительный орган 8 выполнен клиновидным и имеет две конически сходящиеся боковые поверхности. Запорный механизм 5 включает в себя, кроме того, установленный с возможностью смещения в напорной камере 29 зажимной поршень 27, который механически соединен с исполнительным органом 8. Зажимной поршень 27 посредством нескольких пружин сжатия снабжен предварительным натягом в направлении исполнительного органа 8, причем из этого изображения видна только одна пружина 28. Чтобы вдавить зажимной поршень 27 против силы пружин в изображенное здесь отведенное исходное положение, в напорную камеру 29 на передней стороне зажимного поршня 2 подается находящаяся под давлением среда, предпочтительно сжатый воздух. Вследствие этого зажимной поршень 27 вместе с исполнительным органом 8 движется назад в изображенное исходное положение. Кроме того, видны два центрирующих пальца 24, 25 зажимного устройства 2, которые проходят,каждый,в соответствующем центрирующем отверстии 49, 50 держателя 40.
В изображенном здесь состоянии, в котором исполнительный орган 8 занимает отведенное основное положение, а два запорных элемента 6, 7 находятся в сдвинутом вместе исходном состоянии, держатель 40 может вдвигаться в щелеобразную выемку 4 зажимного устройства 2, тем более что при вдвигании держателя 40 в щелеобразную выемку 4 зажимного устройства 2 одновременно также сдвинутые вместе запорные элементы 6, 7 вводятся в запорное отверстие 44 держателя 40.
На фиг. 3a в увеличенном изображении показаны части запорного механизма 5 зажимного устройства вместе с запорным отверстием 44 держателя 40. Ради лучшей различимости плоских поверхностей запорных элементов 6, 7 запорные элементы 6, 7 изображены несколько удаленно друг от друга. Из этого изображения видно, что каждый запорный элемент 6, 7 на обращенной к исполнительному органу 8 внутренней стороне снабжен первой плоской поверхностью 30, 31 – нажимной поверхностью, а на наружной стороне второй плоской поверхностью 32, 33 – упорной поверхностью. Конически сходящиеся боковые поверхности 34, 35 исполнительного органа 8 согласованы с соответствующими или соответственно обращенными нажимными поверхностями 30, 31 запорных элементов 6, 7. Обе нажимные поверхности 30, 31 на внутренней стороне каждого запорного элемента 6, 7, как и боковые поверхности 34, 35 исполнительного органа 8, проходят под углом, равным прибл. от 4° до 10°, относительно центральной оси M соединительного устройства 1 или соответственно зажимного устройства 2 и держателя 40, причем в данном примере на чертеже был изображен угол, равный приблизительно 6°. Благодаря этому между исполнительным органом 8 и запорными элементами 6, 7 в заблокированном состоянии достигается самоторможение, как еще поясняется ниже. Кроме того, видно, что боковые расширения 45, 46 запорного отверстия 44 снабжены, каждое, сходящейся наискосок зажимной поверхностью 47, 48, которая согласована с соответствующей, проходящей по наружной стороне надлежащего запорного элемента 6, 7 плоской упорной поверхностью 32, 33, так что данный запорный элемент 6, 7 входит в контакт с ней с силовым и геометрическим замыканием. Исполнительный орган 8 может смещаться по центральной оси M.
На фиг. 4 показано соединительное устройство 1 в соответствии с фиг. 3 в зажатом состоянии, в то время как на фиг. 4a в увеличенном изображении показаны части запорного механизма 5 зажимного устройства вместе с запорным отверстием 44 держателя 40. Для приведения запорного механизма 5 из показанного на фиг. 3 исходного состояния в показанное на фиг. 4 и 4a рабочее состояние давление в напорной камере 29 снижается, вследствие чего зажимной поршень 27 под действием пружин 28 сжатия движется в изображенное переднее рабочее положение. При направленном вперед движении зажимной поршень 27 смещает исполнительный орган 8 тоже вперед, что ведет к латеральному, направленному наружу смещению двух запорных элементов 6, 7, при котором конически сходящиеся боковые поверхности 34, 35 исполнительного органа 8 разжимают два запорных элемента 6, 7 в стороны. На фиг. 4a видно, что, кроме того, плоские поверхности 32, 33 на наружной стороне запорных элементов 6, 7 прилегают к наклонно сходящимся зажимным поверхностям 47, 48 запорного отверстия 44, вследствие чего держатель 40 притягивается к зажимному устройству 2, пока обе полки держателя не будут прилегать к планкам зажимного устройства 2. Для поддержки зажимной силы, действующей на зажимной поршень 27 или соответственно исполнительный орган 8 со стороны пружин 28, в пространство 29a с задней стороны зажимного поршня 27 может подаваться находящаяся под давлением среда, предпочтительно сжатый воздух. Обычно достаточно только в течение короткого времени подавать сжатый воздух в пространство 29a, чтобы исполнительный орган 8 с большой силой прижал латерально наружу два запорных элемента 6, 7, и держатель 4 притянулся к зажимному устройству 2. Путем согласования угла между плоскими прижимными поверхностями 30, 31 на внутренней стороне каждого запорного элемента 6, 7 и двумя боковыми поверхностями 34, 35 исполнительного органа 8 между исполнительным органом 8 и прилегающими к зажимным поверхностям 47, 48 запорными элементами 6, 7 достигается самоторможение, так что запорный механизм 5 находится в заблокированном состоянии. Для преодоления этого заблокированного состояния в напорную камеру 29 с передней стороны зажимного поршня 27 должна подаваться среда, предпочтительно сжатый воздух, при этом давление повышается до тех пор, пока зажимной поршень 27 вместе с исполнительным органом 8 не сместится в отведенное исходное положение.
На фиг. 5 показано другое сечение зажимного устройства 2. Из этого изображения, в частности, видны находящиеся между двумя запорными элементами 6, 7 исполнительный орган 8, а также все четыре толкателя 10a, 10b, 13a, 13b, которые посредством соответствующих пружин 11a, 11b, 14a, 14b сжатия давят левый 6 или соответственно правый запорный элемент 7 внутрь в направлении исполнительного органа 8. Толкатели 10a, 10b, 13a, 13b должны обеспечивать, чтобы оба запорных элемента 6, 7 смещались в их сдвинутое вместе основное положение, когда исполнительный орган 8 отводится в свое основное положение. Кроме того, видны две крышки 20, 22, которые ограничивают служащие для латерального направления запорных элементов 6, 7 направляющие прорези 19, 21 сверху или соответственно снизу. Кроме того, видны шпильки 12a, 12b, 15a, 15b, посредством которых пружины 11a, 11b, 14a, 14b сжатия снабжены предварительным натягом в направлении запорных элементов 6, 7.
На фиг. 6 показано сечение передней части зажимного устройства 2 и зажатого в нем держателя 40. На этом изображении виден проходящий в центрирующем отверстии 50 держателя 40 центрирующий палец 24, а также проходящее в щелеобразной выемке 4 основание 41 держателя. Держатель 40 с торцевой стороны без зазора зажат в торцевой стороне зажимного устройства 2. Это достигается, с одной стороны, за счет того, что передняя сторона каждой полки 42a, 42b образует упорную поверхность, с которой держатель 40 входит в контакт при зажатии на торцевой стороне зажимного устройства 2 или соответственно планок 17, 18. С другой стороны, расположенные на верхней и нижней стороне основания 41 держателя 40 возвышения 53, 54 на внутренней стороне щелеобразной выемки 4 ложатся на планки 17, 18 и подпирают держатель 40 в вертикальном направлении к зажимному устройству 2. Между каждым возвышением 53, 54 и внутренней стороной щелеобразной выемки 4 остается по меньшей мере в ненагруженном состоянии небольшой зазор порядка величины прибл. от 0,05 до 0,6 миллиметров. Между основанием 41 держателя и щелеобразной выемкой 4 зажимного устройства 2 остается зазор 55 большего размера, который предпочтителен с точки зрения нечувствительности к загрязнению, так как всевозможные загрязнения, такие как, например, пыль, частицы грязи, а также стружка помещаются в этот зазор 55 и не имеют влияния на точность позиционирования держателя 40 в зажимном устройстве 2 и/или на функционирование соединительного устройства. Разумеется, что, несмотря на это, могут предусматриваться отверстия для подачи воздуха, через которые незащищенные конструктивные элементы соединительного устройства могут обдуваться и очищаться.
Благодаря поясненному исполнению вместе с запорным механизмом, который вышеописанным образом вставляется в запорное отверстие держателя 40, обеспечивается возможность восприятия держателем 40 высоких нагрузок и высоких крутящих моментов. Соответствующие опыты показали, что зажимное устройство 2 с длиной, равной прибл. 210 миллиметров и высотой, равной прибл. 70 миллиметров, может воспроизводимым образом точно и надежно фиксировать держатель 40, который соединен с палетой длиной 800 миллиметров и несет нагрузку в 500 килограммов. Этот пример основывается на том, что нагрузка расположена на соединенной с держателем палете центрально.
Разумеется, что поясненный выше с помощью чертежей пример осуществления ни в коем случае не должен рассматриваться как окончательный, а что в рамках определенного в формуле изобретения объема охраны вполне возможны варианты осуществления, отличающиеся от этого поясненного примера осуществления. Так, например, возможны отличающиеся варианты осуществления запорных элементов, такие как двойной запорный механизм, который снабжен двумя исполнительными элементами и предусмотренными для каждого из них двумя запорными элементами, а также двумя предусмотренными запорными отверстиями. Легко возможно также варьирование количества и/или расположения центрирующих элементов.
1. Соединительное устройство (1) для манипулятора, имеющее фиксируемое на манипуляторе зажимное устройство (2) и зажимаемый в нем держатель (40), при этом зажимное устройство (2) имеет запорный механизм (5), запорные элементы которого предназначены для того, чтобы воздействовать на возвышение или углубление держателя (40), причем зажимное устройство (2) и держатель (40) имеют продолговатую, в частности по существу прямоугольную основную форму, при этом держатель (40) имеет запорное отверстие (44), которое снабжено боковыми расширениями (45, 46), а запорный механизм (5) имеет два латерально смещаемых запорных элемента (6, 7) и расположенный между ними исполнительный орган (8), посредством которого запорные элементы (6, 7) могут вдавливаться в боковые расширения (45, 46) запорного отверстия (44) таким образом, что держатель (40) может зажиматься в зажимном устройстве (2), отличающееся тем, что запорный механизм (5) расположен центрально в щелеобразной выемке (4) зажимного устройства (2), а держатель имеет продолговатое, имеющее форму планки основание (41), в котором выполнено вышеназванное запорное отверстие (44), при этом основание (41) держателя (40) выполнено с возможностью ввода в вышеназванную выемку (4) зажимного устройства (2).
2. Соединительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что запорным механизм (5) расположен посередине на зажимном устройстве (2), а запорное отверстие (44) расположено посередине на держателе (40).
3. Соединительное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что держатель (40) выполнен цельным.
4. Соединительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что щелеобразная выемка (4) зажимного устройства (2) сверху и снизу в каждом случае ограничивается планкой (17, 18), причем каждая планка (17, 18) снабжена направляющей прорезью (19, 21), в которой латерально подвижно установлены запорные элементы (6, 7).
5. Соединительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что как зажимное устройство (2), так и держатель (40) имеют по меньшей мере вдвое большую ширину, чем высоту, и на зажимном устройстве (2) с каждой стороны запорного механизма (5) расположен центрирующий палец (24, 25), при этом каждый центрирующий палец (24, 25) предназначен для того, чтобы взаимодействовать с выполненным в каждом случае ответным образом в основании (41) держателя (40) центрирующим отверстием (49, 50).
6. Соединительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что держатель (40), если смотреть в поперечном сечении, выполнен по существу Т-образно и имеет две выступающие от основания (41) под прямым углом полки (42а, 42b).
7. Соединительное устройство по п. 6, отличающееся тем, что направленная к основанию (41) передняя сторона каждой полки (42а, 42b) образует упорную поверхность, которой держатель (40) при зажатии прилегает к торцевой стороне зажимного устройства (2).
8. Соединительное устройство по п. 6, отличающееся тем, что держатель (40) в переходной области от основания (41) к каждой полке (42а, 42b) снабжен возвышением (53, 54), причем эти возвышения (53, 54) согласованы с щелеобразной выемкой (4) зажимного устройства (2) таким образом, что держатель (40) при зажатии в зажимном устройстве (2) помещен в его щелеобразную выемку (4) с небольшим зазором в вертикальном направлении.
9. Соединительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что исполнительный орган (8) может смещаться между отведенным основным положением и выдвинутым рабочим положением, при этом в выдвинутом рабочем положении оба запорных элемента (6, 7) вдавливаются в боковые расширения (45, 46) запорного отверстия (44) таким образом, чтобы запорные элементы (6, 7) с силовым и/или геометрическим замыканием приходили в контакт с частично ограничивающими боковые расширения (45, 46) зажимными поверхностями (47, 48) держателя (40).
10. Соединительное устройство по п.9, отличающееся тем, что исполнительный орган (8) выполнен и согласован с двумя запорными элементами (6, 7) таким образом, что в рабочем положении исполнительного органа (8) достигается самоторможение между исполнительным органом (8) и прилегающими к зажимным поверхностям (47, 48) держателя (40) запорными элементами (6, 7).
11. Соединительное устройство по п. 9, отличающееся тем, что исполнительный орган (8) выполнен клиновидным и имеет две конически сходящиеся боковые поверхности (34, 35), при этом каждый запорный элемент (6, 7) на обращенной к исполнительному органу (8) стороне снабжен одной плоской нажимной поверхностью (30, 31), которая согласована с соответствующей боковой поверхностью (34, 35) исполнительного органа (8), при этом расстояние и угол между этими двумя боковыми поверхностями (34, 35) исполнительного органа (8) выбрано так, что в выдвинутом рабочем положении исполнительного органа (8) достигается самоторможение между исполнительным органом (8) и прилегающими к зажимным поверхностям (47, 48) держателя (40) запорными элементами (6, 7).
12. Соединительное устройство по п. 9, отличающееся тем, что каждый запорный элемент (6, 7) выполнен по существу цилиндрическим, при этом каждая боковая поверхность снабжена плоской упорной поверхностью (32, 33), которая согласована с зажимными поверхностями (47, 48) держателя (40).
13. Соединительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что для каждого запорного элемента (6, 7) зажимного устройства (2) предусмотрено по меньшей мере одно подпружиненное средство, с помощью которого данный запорный элемент (6, 7) снабжен предварительным натягом в направлении исполнительного органа (8).
14. Соединительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что запорный механизм (5) включает в себя нагруженный посредством пружин (28) сжатия зажимной поршень (27), который соединен с исполнительным органом (8) и стремится под действием пружин (28) сжатия вдавить его в рабочее положение.
15. Соединительное устройство по п. 14, отличающееся тем, что зажимной поршень (27) пневматически, электрически или гидравлически может двигаться в исходное положение против силы пружин (28) сжатия.
16. Соединительное устройство по п. 9, отличающееся тем, что частично ограничивающие боковые расширения (45, 46) зажимные поверхности (47, 48) держателя (40) проходят под таким углом к направлению движения исполнительного органа (8), что держатель (40) при зажатии в зажимном устройстве (2) притягивается к зажимному устройству (2) прилегающими к зажимным поверхностям (47, 48) держателя (40) запорными элементами (6, 7).
17. Соединительное устройство по п. 16, отличающееся тем, что зажимные поверхности (47, 48) держателя (40) проходят под углом от 30° до 60°, в частности от 40° до 50°, к направлению смещения исполнительного органа (8).
