DE102021121113B3

DE102021121113B3 - Coupling device for a robot, coupling sub-device therefor and robot with a coupling device

Info

Publication number: DE102021121113B3
Application number: DE102021121113.1A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Faaß
Original assignee: Robco GmbH
Current assignee: ROBCO GMBH, DE
Priority date: 2021-08-13
Filing date: 2021-08-13
Publication date: 2022-11-10
Anticipated expiration: 2041-08-14
Also published as: WO2023016782A1; DE102021121113B8

Abstract

Bekannt ist eine Kopplungseinrichtung (10) für einen Roboter zur Kopplung zweier Roboter-Segmente (104, 110, 112, 114, 116, 118), die zwei Kopplungsteileinrichtungen (20, 50) aufweist, die jeweils fest mit einem Roboter-Segment (104, 110, 112, 114, 116, 118) verbindbar sind und die zur lösbaren Kopplung aneinander in einer Kopplungsrichtung (2) ausgebildet sind. Eine erste Kopplungsteileinrichtung (20) verfügt über ein Gehäuse (22) mit einer Anlagefläche (24) sowie über eine Mehrzahl von Kopplungsstiften (26), die über die Anlagefläche (24) hinausragen. Eine zweite Kopplungsteileinrichtung (50) verfügt über ein Gehäuse (52) mit einer Anlagefläche (54) sowie über eine Mehrzahl von Kopplungsausnehmungen (56) zur Aufnahme der Kopplungsstifte (26).Es wird vorgeschlagen, dass zur Verriegelung der Kopplungsteileinrichtungen (20, 50) ein Steuerglied (70) vorgesehen ist, welches durch das Gehäuse (52) der zweiten Kopplungsteileinrichtung (50) geführt und in einer zur Kopplungsrichtung (2) orthogonalen Steuergliedrichtung (4) zwischen einer freigebenden Endlage und einer verriegelnden Endlage translativ verlagerbar ist. An einander gegenüberliegenden Randbereichen (60A, 60B) des Gehäuses (52) ist jeweils mindestens ein Verriegelungskörper (90) vorgesehen, der in einer von der Steuergliedrichtung (4) abweichenden Verriegelungskörperrichtung (6) geführt verlagerbar ist. An einer Außenseite des Steuergliedes (70) sind mindestens zwei gegenüber der Steuergliedrichtung (4) angewinkelte Steuerflächen (74) vorgesehen, mittels derer die Verriegelungskörper (90) soweit verlagerbar sind, dass sie in die Kopplungsausnehmungen (56) und die dort angeordneten Verriegelungsaussparungen (27) der Kopplungsstifte (26) einrücken.A coupling device (10) for a robot for coupling two robot segments (104, 110, 112, 114, 116, 118) is known, which has two coupling sub-devices (20, 50), which are each fixed to a robot segment (104 , 110, 112, 114, 116, 118) can be connected and which are designed for detachable coupling to one another in a coupling direction (2). A first coupling sub-device (20) has a housing (22) with a contact surface (24) and a plurality of coupling pins (26) which protrude beyond the contact surface (24). A second coupling sub-device (50) has a housing (52) with a contact surface (54) and a plurality of coupling recesses (56) for receiving the coupling pins (26). It is proposed that for locking the coupling sub-devices (20, 50) a control member (70) is provided, which is guided through the housing (52) of the second coupling sub-device (50) and is translationally displaceable in a control member direction (4) orthogonal to the coupling direction (2) between a releasing end position and a locking end position. At least one locking body (90) is provided on opposite edge regions (60A, 60B) of the housing (52) and can be guided and displaced in a locking body direction (6) that differs from the control member direction (4). On the outside of the control member (70) there are at least two control surfaces (74) which are angled in relation to the direction of the control member (4) and by means of which the locking bodies (90) can be displaced to such an extent that they slide into the coupling recesses (56) and the locking recesses (27 ) of the docking pins (26).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kopplungseinrichtung für einen Roboter zur Kopplung zweier Roboter-Segmente, insbesondere für einen Industrieroboter zur Handhabung von Werkstücken.The invention relates to a coupling device for a robot for coupling two robot segments, in particular for an industrial robot for handling workpieces.

In der industriellen Fertigung und Montage verwendete Roboter weisen meist einen Roboterarm auf, dessen proximales Ende an einer ortsfesten oder mittels eines Schlittens verschieblichen Basis angebracht ist und an dessen distalem Ende üblicherweise ein Werkzeug angebracht ist. Der Roboterarm besteht üblicherweise aus mehreren Segmenten, die gegeneinander motorisch beweglich sind.Robots used in industrial production and assembly usually have a robot arm, the proximal end of which is attached to a stationary base or a base that can be moved by means of a carriage, and a tool is usually attached to the distal end of which. The robot arm usually consists of several segments that can be moved in relation to one another by means of a motor.

Bekannt sind modulare Roboter, bei denen die genannten Roboter-Segmente vergleichsweise einfach gewechselt werden können, um den Roboter fallweise für anfallende Aufgaben spezifisch konfigurieren zu können.Modular robots are known in which the robot segments mentioned can be exchanged comparatively easily in order to be able to configure the robot specifically for tasks that arise on a case-by-case basis.

Die bekannten Kopplungseinrichtungen für solche modularen Roboter bestehen aus zwei Kopplungsteileinrichtungen, die durch einen zusätzlich angebrachten Klemmring aneinandergedrückt werden.The known coupling devices for such modular robots consist of two coupling sub-devices which are pressed together by an additionally attached clamping ring.

DE 10 2021 113 481 A1 offenbart eine Roboterbaugruppe mit erhöhter Bedienerfreundlichkeit beim Koppeln eines Kopplungsabschnitts unter gleichzeitiger Gewährleistung eines ordnungsgemäßen mechanischen Kopplungszustands sowie eines ordnungsgemäßen elektrischen Verbindungszustands. DE 10 2019 125 915 A1 offenbart eine Handhabungsanlage, die umfasst einen Roboterarm mit einem Endflansch, ein Greifermodul mit wenigstens einem Endeffektor zum Greifen des Gegenstands, und eine zwischen Roboterarm und Greifermodul angeordnete oder anordenbare Flanschplatte. DE 10 2019 120 116 A1 offenbart ein aktives Armmodul, ein passives Armmodul, ein Endmodul, einen modularen Roboterarm und einen Industrieroboter. US 2015/0107397 A1 offenbart ein Verbindungselement mit stufenloser Rotationsversperrung. US 2009 / 0 044 655 A1 offenbart einen Roboter-Schnellverbinder. US 5,782,571 A offenbart ein Verbindungselement für Roboterausrüstung. DE 10 2021 113 481 A1 discloses a robot assembly with increased ease of use in coupling a coupling portion while maintaining proper mechanical coupling condition as well as proper electrical connection condition. DE 10 2019 125 915 A1 discloses a handling system that includes a robot arm with an end flange, a gripper module with at least one end effector for gripping the object, and a flange plate that is or can be arranged between the robot arm and the gripper module. DE 10 2019 120 116 A1 discloses an active arm module, a passive arm module, an end module, a modular robotic arm, and an industrial robot. US 2015/0107397 A1 discloses a connector with stepless rotation lock. U.S. 2009/0 044 655 A1 discloses a robotic quick connector. US 5,782,571A discloses a connector for robotic equipment.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kopplungseinrichtung insbesondere für die Roboter-Segmente modularer Roboter zur Verfügung zu stellen, die unkompliziert und schnell in einen Freigabezustand und einen Kopplungszustand überführbar ist und die bei hoher Relativlagenpräzision zur Übertragung vergleichsweise großer Kräfte und Momente ausgebildet ist.The object of the invention is to provide a coupling device, in particular for the robot segments of modular robots, which can be quickly and easily converted into a release state and a coupling state and which is designed to transmit comparatively large forces and moments with high relative position precision.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß eine Kopplungseinrichtung bzw. die hierzu gehörenden zwei Kopplungsteileinrichtungen vorgeschlagen. Die Kopplungsteileinrichtungen der Kopplungseinrichtung sind jeweils fest mit einem Roboterarm-Segment verbindbar oder bereits im Lieferzustand der Roboterarm-Segmente mit diesen fest verbunden und nur unter Verwendung von Werkzeug lösbar. Diese Kopplungsteileinrichtungen dienen der lösbaren Kopplung der Roboterarm-Segment aneinander, wobei sie hierfür in einer Kopplungsrichtung gekoppelt werden.To solve this problem, a coupling device or the two coupling sub-devices belonging thereto are proposed according to the invention. The coupling sub-devices of the coupling device can each be firmly connected to a robot arm segment or are already firmly connected to the robot arm segments when they are delivered and can only be released using a tool. These coupling sub-devices are used for the detachable coupling of the robot arm segments to one another, for which purpose they are coupled in one coupling direction.

Eine erste Kopplungsteileinrichtung verfügt über ein Gehäuse mit einer Anlagefläche sowie über eine Mehrzahl von Kopplungsstiften, die über die Anlagefläche hinausragen.A first coupling sub-device has a housing with a contact surface and a plurality of coupling pins which protrude beyond the contact surface.

Korrespondierend dazu weist eine zweite Kopplungsteileinrichtung ebenfalls ein Gehäuse mit einer Anlagefläche auf. Die beiden Anlageflächen weisen aufeinander zu und liegen im gekoppelten Zustand der Kopplungsteileinrichtungen zumindest teilweise aneinander an, um Kräfte und Momente übertragen zu können. Die zweite Kopplungsteileinrichtung weist weiterhin eine Mehrzahl von Kopplungsausnehmungen zur Aufnahme der Kopplungsstifte auf.Correspondingly, a second coupling sub-device also has a housing with a contact surface. The two contact surfaces face each other and are at least partially in contact with each other in the coupled state of the coupling sub-devices in order to be able to transmit forces and moments. The second coupling sub-device also has a plurality of coupling recesses for receiving the coupling pins.

Zur Kopplung der beiden Kopplungsteileinrichtungen werden diese in Kopplungsrichtung aufeinander zu bewegt, wobei die vorzugsweise konischen oder zylindrischen Kopplungsstifte in die Kopplungsausnehmungen einrücken.To couple the two coupling sub-devices, they are moved toward one another in the coupling direction, with the preferably conical or cylindrical coupling pins engaging in the coupling recesses.

Zum Zwecke der Verriegelung der Kopplungsteileinrichtung im gekoppelten Zustand weisen die Kopplungsstifte zwischen einem zur Anlagefläche weisenden proximalen Ende und einem von der Anlagefläche weg weisenden distalen Ende eine seitliche Verriegelungsaussparung auf, die in nachfolgend noch erläuterter Weise eine Verriegelung bewirkt und somit einer Entkopplung der Kopplungsteileinrichtungen entgegenwirkt. Die Verriegelungsaussparungen sind vorzugsweise in Art konkav eingewölbter Vertiefungen ausgebildet.For the purpose of locking the coupling sub-device in the coupled state, the coupling pins have a lateral locking recess between a proximal end pointing towards the contact surface and a distal end pointing away from the contact surface. The locking recesses are preferably designed in the form of concave indentations.

Die zweite Kopplungsteileinrichtung weist ein Steuerglied auf, welches durch das Gehäuse geführt ist und mittels dessen ein Verriegelungszustand herstellbar ist.The second coupling sub-device has a control element which is guided through the housing and by means of which a locking state can be produced.

Das Steuerglied ist vorzugsweise als längliches oder stangenähnliches Bauteil ausgebildet. Das Steuerglied ist in einer zur Kopplungsrichtung orthogonalen Steuergliedrichtung relativ zum Gehäuse der zweiten Kopplungsteileinrichtung zwischen einer freigebenden Endlage und einer verriegelnden Endlage translativ verlagerbar.The control member is preferably designed as an elongate or rod-like component. The control member is translationally displaceable in a control member direction orthogonal to the coupling direction relative to the housing of the second coupling sub-device between a releasing end position and a locking end position.

An einander, bezogen auf die Steuergliedrichtung, gegenüberliegenden Randbereichen des vorzugsweise mit einer runden Außenform versehenen Gehäuses ist jeweils mindestens ein Verriegelungskörper vorgesehen, der in einer von der Steuergliedrichtung abweichenden Verriegelungskörperrichtung geführt verlagerbar. Vorzugsweise sind die Verriegelungskörper in Verriegelungskörperkanälen im Gehäuse geführt, die von einem Steuergliedkanal abgehen, innerhalb dessen das Steuerglied geführt ist. Die Verriegelungskörperkanäle sind vorzugsweise als Bohrungen in das Gehäuse eingebracht und vorzugsweise endseitig mittels Stopfen verschlossen. Je nach Ausrichtung der Verriegelungskörperkanäle können auch Verriegelungskörperkanäle zweier Verriegelungskörper durch eine gemeinsame Bohrung gebildet sein.At least one locking body is provided on mutually opposite edge regions, based on the direction of the control member, of the housing, which is preferably provided with a round outer shape. The locking bodies are preferably guided in locking body channels in the housing, which branch off from a control member channel, within which the control member is guided. The locking body channels are preferably made as bores in the housing and are preferably closed at the end by means of plugs. Depending on the orientation of the locking body channels, locking body channels of two locking bodies can also be formed by a common bore.

Die Steuergliedrichtung und die Verriegelungskörperrichtung sind vorzugweise orthogonal zueinander ausgerichtet. Es sind jedoch auch abweichende Richtungen möglich, was bei der Anordnung der Kopplungsausnehmungen eine höhere Flexibilität gestatten kann. Vorzugsweise schließen die Steuergliedrichtung und die Verriegelungskörperrichtung einen Winkel zwischen 70° und 110° ein.The control member direction and the latch body direction are preferably orthogonal to each other. However, deviating directions are also possible, which can allow greater flexibility in the arrangement of the coupling recesses. The direction of the control member and the direction of the locking body preferably enclose an angle of between 70° and 110°.

Vorzugsweise sind nicht nur zwei, sondern vier Verriegelungskörper vorgesehen, von denen jeweils zwei an den gegenüberliegenden Randbereichen angeordnet sind, jeweils einer linksseitig und einer rechtsseitig des Steuergliedes.Preferably, not only two, but four locking bodies are provided, two of which are arranged on the opposite edge regions, one on the left side and one on the right side of the control member.

An einer Außenseite des Steuergliedes sind mindestens zwei Steuerflächen vorgesehen, die bezogen auf die Steuergliedachse gegeneinander versetzt sind, also unterschiedlich weit von einem proximalen Ende des Steuergliedes entfernt. Jeweils mindestens eine Steuerfläche ist in jedem der beiden gegenüberliegenden Randbereichen vorgesehen. Im Falle von vier Verriegelungskörpern sind im Bereich beider Randbereiche jeweils zwei Steuerflächen vorgesehen, die einander gegenüberliegend an beiden Seiten des Steuergliedes angeordnet sind.At least two control surfaces are provided on an outer side of the control member, which are offset relative to one another in relation to the control member axis, ie at different distances from a proximal end of the control member. At least one control surface is provided in each of the two opposite edge areas. In the case of four locking bodies, two control surfaces are provided in the area of both edge areas, which are arranged opposite one another on both sides of the control member.

Die Steuerflächen sind zumindest abschnittsweise gegenüber der Steuergliedrichtung angewinkelt. Eine translative Verlängerung des Steuergliedes und damit der Steuerflächen führt damit dazu, dass sich im Bereich der Verriegelungskörper der Außendurchmesser des Steuergliedabschnitts gleichsam ändert.The control surfaces are angled at least in sections with respect to the direction of the control member. A translational lengthening of the control member and thus of the control surfaces thus results in the outer diameter of the control member section changing in the region of the locking body, so to speak.

Dadurch sind die Verriegelungskörper mittels der Steuerflächen des Steuergliedes verlagerbar. Befindet sich das Steuerglied in seiner verriegelnden Endlage, so drücken die Steuerflächen die Verriegelungskörper in die Kopplungsausnehmungen und die dort angeordneten Verriegelungsaussparungen der Kopplungsstifte hinein. Befindet sich das Steuerglied in seiner freigebenden Endlage, so können die Verriegelungskörper aus den Kopplungsausnehmungen zumindest soweit herausgeschoben werden, dass die Kopplungsstifte wiederum aus den Kopplungsausnehmungen herausgezogen werden und die beiden Kopplungsteileinrichtungen somit voneinander getrennt werden können.As a result, the locking bodies can be displaced by means of the control surfaces of the control member. If the control member is in its locking end position, the control surfaces press the locking bodies into the coupling recesses and into the locking recesses of the coupling pins arranged there. If the control member is in its releasing end position, the locking bodies can be pushed out of the coupling recesses at least far enough for the coupling pins to be pulled out of the coupling recesses and the two coupling sub-devices can thus be separated from one another.

Die Steuerflächen weisen vorzugsweise mindestens zwei Teilbereiche mit unterschiedlichen Steigungen gegenüber der Steuergliedrichtung auf. Insbesondere kann die Steigung in einem ersten Teilbereich mehr als 30°, insbesondere mehr als 45°, betragen, so dass die Verlagerung des Steuergliedes in Richtung seiner verriegelnden Endlage zunächst eine vergleichsweise starke Verlagerung des Verriegelungskörpers bewirkt. In einem zweiten Teilbereich liegt die Steigung vorzugsweise bei weniger als 30°, insbesondere bei weniger als 15°, um gegen Ende der Verlagerung des Steuergliedes nur noch eine geringe Verlagerung des Verriegelungskörpers bei hoher Kraftwirkung zu bewirken und insbesondere vorzugsweise hierdurch Selbsthemmung eintreten zu lassen, so dass eine auf den Verriegelungskörper in seiner verriegelnden Endlage wirkende Kraft nicht mittelbar das Steuerglied verlagern kann.The control surfaces preferably have at least two partial areas with different gradients in relation to the direction of the control member. In particular, the gradient in a first partial area can be more than 30°, in particular more than 45°, so that the displacement of the control element in the direction of its locking end position initially causes a comparatively strong displacement of the locking body. In a second sub-area, the gradient is preferably less than 30°, in particular less than 15°, in order to bring about only a slight displacement of the locking body with a high force effect towards the end of the displacement of the control member and in particular preferably to allow self-locking to occur as a result that a force acting on the locking body in its locking end position cannot indirectly displace the control member.

Mittels des zentralen Steuergliedes werden gleichzeitig mehrere Kopplungsstifte verriegelt, wobei diese exzentrisch zu einer Mittelachse des Gehäuses und vorzugsweise punktsymmetrisch zu dieser angeordnet sind. Durch die Exzentrizität der Anordnung der Kopplungsstifte lässt sich eine besonders hohe Präzision bei der Kopplung sowie die sichere Aufnahme von Knickmomenten im Bereich der Kopplungseinrichtung erzielen.A plurality of coupling pins are locked simultaneously by means of the central control member, these being arranged eccentrically to a central axis of the housing and preferably point-symmetrically to it. Due to the eccentricity of the arrangement of the coupling pins, a particularly high level of precision can be achieved during the coupling and the reliable absorption of buckling moments in the area of the coupling device.

Das Gehäuse kann im Bereich des Steuergliedes durch einen vollzylindrischen Abschnitt gebildet sein. Bevorzugt ist jedoch eine Gestaltung, bei der das Gehäuse der zweiten Kopplungsteileinrichtung stattdessen einen ringförmigen Abschnitt mit einer insbesondere zentrischen Aussparung aufweist.The housing can be formed in the area of the control member by a fully cylindrical section. However, a configuration is preferred in which the housing of the second coupling sub-device instead has an annular section with a particularly central recess.

Die einander gegenüberliegenden Randbereiche des Gehäuses sind beidseitig der zentrischen Aussparung vorgesehen, also bezogen auf die Steuergliedrichtung vor und hinter der Aussparung vorgesehen.The mutually opposite edge regions of the housing are provided on both sides of the central recess, ie provided in front of and behind the recess in relation to the direction of the control member.

Die Aussparung kann insbesondere der Durchführung von Kabeln und Leitungen dienen. Um eine große Aussparung erzielen zu können, kann es von Vorteil sein, wenn das Steuerglied beidseitig der zentrischen Aussparung im Gehäuse gelagert ist, zwischen den Lagerbereichen jedoch die zentrische Aussparung frei überspannt.The recess can be used in particular for the passage of cables and lines. In order to be able to achieve a large recess, it can be advantageous if the control member is mounted on both sides of the central recess in the housing, but freely spans the central recess between the bearing areas.

Die Aussparung wird vorzugsweise auch zur Anordnung eines Schnittstellenmodul der Kopplungsteileinrichtung genutzt. Beide Kopplungsteileinrichtungen verfügen vorzugsweise über ein Schnittstellenmodul, wobei die Schnittstellenmodule im gekoppelten Zustand der Kopplungsteileinrichtungen Signalleitungen, Stromleitungen und/oder Fluidleitungen der beiden Kopplungsteileinrichtung miteinander verbinden. Vorzugsweise ist das Schnittstellenmodul der zweiten Kopplungsteileinrichtung zumindest teilweise in der zentrischen Aussparung des Gehäuses angeordnet. Die zentrische Aussparung erstreckt sich vorzugsweise bis zur Anlagefläche. Hier kann eine Platine des Schnittstellenmoduls zur Kopplungsrichtung orthogonal ausgerichtet angeordnet sein. Die außenseitige Oberfläche der Platine schließt dabei vorzugsweise weitgehend bündig mit der Anlagefläche ab und ist vorzugsweise um nicht mehr als 2 mm in Kopplungsrichtung von der Ebene der Anlagefläche beabstandet.The recess is preferably also used to arrange an interface module of the coupling sub-device. Both coupling sub-devices preferably have an interface module, with the interface modules connecting signal lines, power lines and/or fluid lines of the two coupling sub-devices to one another when the coupling sub-devices are in the coupled state. The interface module of the second coupling sub-device is preferably arranged at least partially in the central recess of the housing. The central recess preferably extends to the contact surface. Here, a circuit board of the interface module can be arranged orthogonally aligned to the coupling direction. The outside surface of the circuit board is preferably largely flush with the contact surface and is preferably spaced from the plane of the contact surface by no more than 2 mm in the coupling direction.

Das Schnittstellenmodul ist insbesondere vorgesehen, um elektrische Verbindungen zu schaffen zur Übertragung von Daten und/oder elektrischer Energie zur Ansteuerung von Sensoren und Aktoren. Vorzugsweise sind hierfür an den beiden Schnittstellenmodulen insbesondere federnd auslenkbare Kontaktflächen vorgesehen, die im gekoppelten Zustand der Kopplungsteileinrichtungen aneinander anliegen.The interface module is provided in particular to create electrical connections for the transmission of data and/or electrical energy for the control of sensors and actuators. Preferably, for this purpose, in particular resiliently deflectable contact surfaces are provided on the two interface modules, which contact one another in the coupled state of the coupling sub-devices.

Die Kopplungseinrichtung kann einen Stellmotor aufweisen, um das Steuerglied zwischen seinen Endlagen zu verlagern. Bevorzugt ist allerdings eine manuelle Steuergliedverlagerung. Zu diesem Zweck ist an der Außenseite des Gehäuses der zweiten Kopplungsteileinrichtung eine Verriegelungshandhabe vorgesehen. Diese Verriegelungshandhabe erlaubt die Verlagerung des Steuergliedes in Steuergliedrichtung, vorzugsweise gegen die Kraft eine Rückstellfeder.The coupling device can have a servomotor in order to displace the control element between its end positions. However, manual displacement of the control element is preferred. For this purpose, a locking handle is provided on the outside of the housing of the second coupling part device. This locking handle allows the control member to be displaced in the direction of the control member, preferably against the force of a return spring.

Eine Möglichkeit, dies zu realisieren, liegt in einem von außen durch Drehen eines Stellgliedes antreibbaren Gewindetrieb. Bevorzugt ist allerdings die Ausgestaltung der Verriegelungshandhabe als Schwenkhebel. Ein solcher Schwenkhebel ist vorzugsweise um eine zur Kopplungsrichtung orthogonale Schwenkhebelachse verschwenkbar. Es weist vorzugsweise eine freie Länge von mindestens 15 cm auf, um sicher ergriffen werden zu können.One possibility for realizing this lies in a screw drive that can be driven from the outside by turning an actuator. However, the configuration of the locking handle as a pivoted lever is preferred. Such a pivoting lever is preferably pivotable about a pivoting lever axis orthogonal to the coupling direction. It preferably has a free length of at least 15 cm so that it can be gripped securely.

Befindet der Schwenkhebel sich in einer Freigabeschwenkstellung, so führt dies zu einer Anordnung des Steuergliedes in der freigebenden Endlage. Befindet der Schwenkhebel sich in einer Verriegelungsschwenkstellung, so führt dies zu einer Anordnung des Steuergliedes in der verriegelnden Endlage.If the pivoted lever is in a release pivoted position, this leads to the control member being arranged in the released end position. If the pivoting lever is in a locking pivoting position, this leads to the control member being arranged in the locking end position.

Die Umsetzung der Schwenkbewegung des Schwenkhebels in die translative Bewegung des Steuergliedes kann auf verschiedenen Wegen erreicht werden. Eine Möglichkeit sieht vor, dass der Schwenkhebel und das Steuerglied über einen Kniehebel oder eine Kraftübertragungsstange wirkverbunden sind. Bevorzugt ist jedoch eine Variante, bei der am Schwenkhebel eine Exzenternocke vorgesehen ist, deren Außenseite gegenüber der Schwenkhebelachse uneinheitlich beabstandet ist, so dass diese Außenseite beim Verschwenken des Schwenkhebels das Steuerglied in Richtung seiner verriegelnden Endlage drückt.The conversion of the pivoting movement of the pivoting lever into the translational movement of the control element can be achieved in various ways. One possibility provides that the pivoted lever and the control member are operatively connected via a toggle lever or a force transmission rod. However, a variant is preferred in which an eccentric cam is provided on the pivoting lever, the outer side of which is unevenly spaced relative to the pivoting lever axis, so that this outer side pushes the control member towards its locking end position when the pivoting lever is pivoted.

In der Verriegelungsschwenkstellung befindet sich der Schwenkhebel vorzugsweise in einer Übertotpunktlage. Dies bedeutet, dass ein Verschwenken des Schwenkhebels aus der Verriegelungsschwenkstellung in Richtung der Freigabeschwenkstellung eine zwischenzeitliche Verlagerung des Steuergliedes in Richtung seiner verriegelnden Endlage bewirkt, vorzugsweise gegen die Kraft der Rückstellfeder. Hierdurch wird erreicht, dass betriebsbedingte Erschütterungen nicht zu einem ungewollten Verschwenken des Schwenkhebels in Richtung seiner Freigabeschwenkstellung führen. Zusätzlich kann der Schwenkhebel mit einem zusätzlichen Arretiermittel gesichert sein, beispielsweise einer Arretierschraube.In the locking pivot position, the pivot lever is preferably in an over-center position. This means that pivoting the pivoting lever from the locked pivoted position in the direction of the released pivoted position causes an interim displacement of the control member in the direction of its locking end position, preferably against the force of the restoring spring. This ensures that vibrations caused by operation do not lead to an unwanted pivoting of the pivoted lever in the direction of its release pivoted position. In addition, the pivoting lever can be secured with an additional locking means, for example a locking screw.

Von Vorteil ist es, wenn der Schwenkhebel an seinem distalen Ende einen nach innen gerichteten Endabschnitt aufweist, vorzugsweise in Art einer zum Gehäuse hinweisenden Krümmung. Zur Aufnahme des Endabschnitts ist vorzugsweise an einer Außenseite des Gehäuses eine Aussparung vorgesehen. Die Formgebung und ggf. die Aussparung dienen dem Zweck, am Roboter außenseitig vorgesehene Leitungen oder Schläuche im Betrieb am Schwenkhebel entlang gleiten können zu lassen, ohne dass diese unbeabsichtigt den Schwenkhebel untergreifen und gegebenenfalls in Richtung seiner Freigabeschwenkstellung momentenbeaufschlagen können.It is advantageous if the pivoting lever has an inwardly directed end section at its distal end, preferably in the form of a curve pointing towards the housing. A recess is preferably provided on an outside of the housing to accommodate the end section. The shape and possibly the recess serve the purpose of allowing lines or hoses provided on the outside of the robot to be able to slide along the pivoted lever during operation without them unintentionally reaching under the pivoted lever and possibly applying torque in the direction of its release pivoted position.

In der verriegelnden Endlage des Steuergliedes werden die Verriegelungskörper vom Steuerglied nach außen und damit in die Verriegelungsaussparungen der Kopplungsstifte hineingedrückt. Bevorzugt ist es, dass diese Verriegelungskörper als Kugeln ausgebildet sind. Kugeln stellen eine besonders einfache und besonders günstige Möglichkeit dar, wenngleich auch andere, insbesondere längliche, Verriegelungskörper möglich sind.In the locking end position of the control member, the locking bodies are pushed outwards by the control member and thus into the locking recesses of the coupling pins. It is preferred that these locking bodies are designed as balls. Balls represent a particularly simple and particularly favorable option, although other locking bodies, in particular elongate ones, are also possible.

Im Falle von Kugeln ist vorzugsweise vorgesehen, dass die korrespondierenden Steuerflächen am Steuerglied auch konkav ausgebildet sind, also in einem zur Steuergliedrichtung orthogonalen Schnitt durch das Steuerglied zumindest abschnittsweise eine konkave Formgebung aufweisen. Der Krümmungsradius der konkaven Formgebung weist dabei einen Krümmungsradius auf, der geringfügig größer als der Radius der Kugel ist, vorzugsweise zwischen 0,2 mm und 2 mm größer. Auf diesem Wege lässt sich eine bessere Kraftübertragung bei vergleichsweise geringerer hertzscher Pressung erzielen.In the case of balls, it is preferably provided that the corresponding control surfaces on the control member are also concave, ie in a direction orthogonal to the control member Section through the control member at least partially have a concave shape. The radius of curvature of the concave shape has a radius of curvature that is slightly larger than the radius of the sphere, preferably between 0.2 mm and 2 mm larger. In this way, better power transmission can be achieved with comparatively lower Hertzian pressure.

Vorzugsweise weist die Kopplungseinrichtung zusätzlich zu den Kopplungsstiften und zu den Kopplungsausnehmungen eine Zentriereinrichtung auf, um eine präzise Relativlage der Kopplungsteileinrichtungen im gekoppelten Zustand zu gewährleisten. Die Zentriereinrichtung umfasst vorzugweise zwei Passstifte und zwei korrespondierende Zentrierausnehmungen. In addition to the coupling pins and the coupling recesses, the coupling device preferably has a centering device in order to ensure a precise relative position of the coupling sub-devices in the coupled state. The centering device preferably includes two dowel pins and two corresponding centering recesses.

Beim Koppeln werden die Passstifte in die Zentrierausnehmungen eingeschoben, wobei vorzugsweise zumindest einer der Passstifte nicht in die für ihn nicht vorgesehene Zentrierausnehmung hineinpasst, so dass die zwei Passstifte und die zwei korrespondieren Zentrierausnehmungen vertauschungssicher einander eindeutig zugeordnet sind.During coupling, the dowel pins are inserted into the centering recesses, with preferably at least one of the dowel pins not fitting into the centering recess not provided for it, so that the two dowel pins and the two corresponding centering recesses are clearly associated with one another so that they cannot be mixed up.

Mittels der Passstifte oder auch mittels anderweitigen Elementen der Kopplungsteileinrichtungen kann erreicht werden, dass die Kopplungsteileinrichtungen nur in einer Drehstellung miteinander koppelbar sind. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn auch die Schnittstellenmodule eine definierte Drehstellung zur korrekten Verbindung der Leitungen miteinander erforderlich machen.By means of the dowel pins or also by means of other elements of the coupling sub-devices, it can be achieved that the coupling sub-devices can only be coupled to one another in one rotational position. This is particularly useful when the interface modules also require a defined rotational position for the correct connection of the lines to one another.

Insbesondere zum Schutz der Schnittstellenmodule ist ein Innenbereich der Kopplungseinrichtung vorzugsweise gegen Verschmutzung isoliert. Hierzu kann insbesondere an der Anlagefläche mindestens einer Kopplungsteileinrichtung eine umlaufende Dichtung zur Anlage an der anderen Kopplungsteileinrichtung vorgesehen sein. Gegen das Eindringen von Schmutz im Bereich des Steuergliedes kann vorgesehen sein, dass zwischen einer Innenwandung eines Steuergliedkanals, in dem das Steuerglied geführt ist, und einer Außenseite des Steuerglieds mindestens eine Dichtung, insbesondere ein O-Ring, vorgesehen ist.In order to protect the interface modules in particular, an interior area of the coupling device is preferably insulated against dirt. For this purpose, in particular on the contact surface of at least one coupling sub-device, a circumferential seal can be provided for contact with the other coupling sub-device. At least one seal, in particular an O-ring, can be provided between an inner wall of a control member channel in which the control member is guided and an outer side of the control member to prevent dirt from penetrating in the area of the control member.

Neben der Kopplungseinrichtung als Ganzes umfasst die Erfindung auch die beiden oben erläuterten Kopplungsteileinrichtungen jeweils in Alleinstellung.In addition to the coupling device as a whole, the invention also includes the two coupling sub-devices explained above, each on their own.

Insbesondere können einzelne Kopplungsteileinrichtungen an einem Ende oder zwei Enden eines Roboterarm-Segments oder an mindestens einem Flansch eines Robotermotor-Segments vormontiert vorgesehen sein, so dass derartige Segmente schnell gekoppelt werden können, um einen für den Einzelfall passenden Roboter hierdurch zusammenzustellen.In particular, individual coupling sub-devices can be provided pre-assembled at one end or two ends of a robot arm segment or at least one flange of a robot motor segment, so that such segments can be quickly coupled in order to put together a robot that is suitable for the individual case.

Roboterarm-Segmente verfügen vorzugsweise über einen länglichen Segmentkörper, der vorzugsweise eine Länge von mindestens 20 cm, insbesondere vorzugweise von mindestens 40 cm aufweist. Die Enden des Segmentkörpers sind zueinander ortsfest. An beiden Enden ist vorzugsweise eine Kopplungsteileinrichtung vorgesehen, insbesondere vorzugsweise an einem Ende eine erste Kopplungsteileinrichtung und am gegenüberliegenden Ende eine zweite Kopplungsteileinrichtung.Robot arm segments preferably have an elongate segment body, which preferably has a length of at least 20 cm, particularly preferably at least 40 cm. The ends of the segment body are stationary relative to one another. A coupling sub-device is preferably provided at both ends, particularly preferably a first coupling sub-device at one end and a second coupling sub-device at the opposite end.

Robotermotor-Segmente verfügen über einen Elektromotor. Die Segmente weisen einen Anbringungsflansch und Abtriebsflansch auf, wobei die Relativstellung durch den Elektromotor verstellbar ist.Robot motor segments have an electric motor. The segments have an attachment flange and an output flange, with the relative position being adjustable by the electric motor.

Weiterhin umfasst die Erfindung den Gesamtroboter. Als Basis umfasst dieser vorzugsweise einen Roboterfuß oder Roboterschlitten, an dem ein Roboterarm angebracht ist. Die Verbindung zwischen den Roboterarm-Segmenten und/oder den Robotermotor-Segmenten bzw. mit der Basis erfolgt mittels einer Kopplungseinrichtung der beschriebenen Art.Furthermore, the invention includes the overall robot. As a base, this preferably comprises a robot foot or robot carriage, to which a robot arm is attached. The connection between the robot arm segments and/or the robot motor segments or with the base takes place by means of a coupling device of the type described.

Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend an-hand der Figuren erläutert sind.

1 zeigt einen Roboter, der aus mehreren Roboter-Segmenten zusammengesetzt ist, die mittels Kopplungseinrichtungen verbunden sind.
2A und 2B zeigen eine Kopplungseinrichtung aus zwei Perspektiven.
3 und 4 zeigen die zwei Kopplungsteileinrichtung der Kopplungseinrichtung in separater Darstellung.
5A und 5B zeigen den Freigabezustand und den Verriegelungszustand der Kopplungsteileinrichtungen anhand eines Schnittes durch die zweite Teileinrichtung.
6 und 7 zeigen den Aufbau des Steuergliedes der Kopplungseinrichtung.
8A und 8B zeigen in schematischer Darstellung eine alternative Gestaltung der Kopplungseinrichtung.
9 zeigt einen Verriegelungskörper für die alternative Kopplungseinrichtung gemäß 8A und 8B.

Further advantages and aspects of the invention result from the claims and from the following description of preferred exemplary embodiments of the invention, which are explained below with reference to the figures.

1 shows a robot composed of several robot segments, which are connected by means of coupling devices.
2A and 2 B show a coupling device from two perspectives.
3 and 4 show the two coupling sub-devices of the coupling device in a separate representation.
5A and 5B show the released state and the locked state of the coupling sub-devices based on a section through the second sub-device.
6 and 7 show the structure of the control element of the coupling device.
8A and 8B show a schematic representation of an alternative design of the coupling device.
9 shows a locking body for the alternative coupling device according to FIG 8A and 8B .

1 zeigt einen Roboter, beispielsweise zur Verwendung in der Fertigung oder der Qualitätskontrolle. Der Roboter 100 ist als modularer Roboter ausgebildet. Er weist neben einer ortsfest installierten Basis 102 insgesamt fünf Motor-Segmente 110, 112, 114, 116, 118 sowie ein längliches Roboterarm-Segment 104 auf. Die Segmente sind über Kopplungseinrichtungen 10 miteinander verbunden. Bei den Kopplungseinrichtungen handelt es sich um manuell zu betätigende Kopplungseinrichtungen, die mittels eines Handgriffs gelöst werden können und die daher das schnelle manuelle Aufbauen und Umrüsten des Roboters 100 gestatten. 1 shows a robot, for example for use in production or quality control. The robot 100 is designed as a modular robot. In addition to a stationary base 102 , it has a total of five motor segments 110 , 112 , 114 , 116 , 118 and an elongate robot arm segment 104 . The segments are connected to one another via coupling devices 10 . The coupling devices are manually operated coupling devices which can be released by means of a handle and which therefore allow the robot 100 to be set up and converted quickly by hand.

Die 2A und 2B zeigen die Kopplungseinrichtung 10 in ihrer Gesamtheit von gegenüberliegenden Seiten aus. Die Kopplungseinrichtung 10 besteht aus zwei Kopplungsteileinrichtungen 20, 50, die in einer Kopplungsrichtung 2 koppelbar und entkoppelbar sind. Um im gekoppelten Zustand die Kopplungsteileinrichtungen 20, 50 zu verriegeln, ist ein Schwenkhebel 80 vorgesehen, der um eine zur Kopplungsrichtung 2 parallele Schwenkhebelachse 8 verschwenkbar ist. Die beiden im gekoppelten Zustand nach außen weisenden Stirnflächen der Kopplungsteileinrichtungen 20, 50 sind mit Befestigungsbolzen 21, 51 versehen, um hiermit an einem Kopplungsbereich der Roboter-Segmente dauerhaft befestigt zu werden.the 2A and 2 B 12 show the coupling device 10 in its entirety from opposite sides. The coupling device 10 consists of two coupling sub-devices 20, 50 which can be coupled and decoupled in a coupling direction 2. In order to lock the coupling sub-devices 20, 50 in the coupled state, a pivoted lever 80 is provided which can be pivoted about a pivoted lever axis 8 parallel to the coupling direction 2. The two end faces of the coupling sub-devices 20, 50 which point outwards in the coupled state are provided with fastening bolts 21, 51 in order to be permanently fastened to a coupling area of the robot segments.

Beide Kopplungsteileinrichtungen 20, 50 verfügen über Schnittstellenmodule 30, 64. Diese sind im gekoppelten Zustand der Kopplungsteileinrichtungen 20, 50 in Kontakt miteinander, um elektrische Leistung, Daten und/oder Fluide zu übertragen. Die Schnittstellenmodule sind jeweils im Bereich einer zentrischen Aussparung 62, 23 angeordnet.Both coupling sub-devices 20, 50 have interface modules 30, 64. When the coupling sub-devices 20, 50 are in the coupled state, these are in contact with one another in order to transmit electrical power, data and/or fluids. The interface modules are each arranged in the area of a central recess 62 , 23 .

Die 3 zeigt die erste Kopplungsteileinrichtung 20 in separater Darstellung. Die Kopplungsteileinrichtung 20 verfügt über ein Gehäuse 22 mit einer Anlagefläche 24, die außenseitig mit einem Dichtring versehen ist. In der Mitte der Anlagefläche 24 ist das Schnittstellenmodul 30 mit seinen Kontaktflächen 32 angeordnet. Umgeben wird das Schnittstellenmodul 30 von der ringförmig ausgestalteten Anlagefläche 24, die an zwei gegenüberliegenden Randbereichen 60A, 60B jeweils zwei Kopplungsstifte 26 aufweist. Diese Kopplungsstifte 26 sind jeweils mit aufeinander zu weisenden Verriegelungsaussparungen 27 versehen. Zusätzlich sind noch zwei Passstifte 28A, 28B an der Anlagefläche 24 vorgesehen, wobei der Passstift 28B eine Vierkantform und der Passstift 28A eine runde Form geringeren Querschnitts aufweist.the 3 shows the first coupling sub-device 20 in a separate representation. The coupling part device 20 has a housing 22 with a contact surface 24 which is provided on the outside with a sealing ring. The interface module 30 with its contact surfaces 32 is arranged in the center of the contact surface 24 . The interface module 30 is surrounded by the ring-shaped contact surface 24, which has two coupling pins 26 on each of two opposite edge regions 60A, 60B. These coupling pins 26 are each provided with locking recesses 27 facing one another. In addition, two alignment pins 28A, 28B are provided on the contact surface 24, the alignment pin 28B having a square shape and the alignment pin 28A having a round shape with a smaller cross section.

Die zweite Kopplungsteileinrichtung 50, die in 4 dargestellt ist, verfügt über ein Gehäuse 52, dessen Stirnseite ebenfalls eine Anlagefläche 54 bildet. Korrespondierend mit den Kopplungsstiften 26 und den Passstiften 28A, 28B verfügt die zweite Kopplungsteileinrichtung über Kopplungsausnehmungen 56 sowie Zentrierausnehmungen 68A, 68B.The second coupling sub-device 50, which is 4 is shown, has a housing 52, the front side also forms a contact surface 54. Corresponding to the coupling pins 26 and the alignment pins 28A, 28B, the second coupling sub-device has coupling recesses 56 and centering recesses 68A, 68B.

Beim Koppeln der Kopplungsteileinrichtungen 20, 50 werden die Ausnehmungen 56, 68A, 68B in der einzig möglichen Relativdrehstellung auf die Stifte 26, 28A, 28B aufgeschoben. Hierbei geraten die Kontaktflächen 32, 66 der Schnittstellemodule 30, 64 in Kontakt miteinander.When the coupling sub-devices 20, 50 are coupled, the recesses 56, 68A, 68B are pushed onto the pins 26, 28A, 28B in the only possible relative rotational position. Here, the contact surfaces 32, 66 of the interface modules 30, 64 come into contact with one another.

In diesem vorgekoppelten Zustand wird dann in der durch die 5A und 5B verdeutlichten Weise der Verriegelungszustand hergestellt. Hierfür wird ausgehend vom Zustand der 5A der Schwenkhebel 80 im Uhrzeigersinn um die Schwenkhebelachse 8 verschwenkt. Hierdurch wird die Exzenterknocke 82 des Schwenkhebels 80 mitverschwenkt und übt daher eine Kraft auf eine Gegenfläche 72 des Steuergliedes 70 aus. Das Steuerglied 70 wird hierdurch gegen die Kraft einer Rückstellfeder 76 translativ entlang der Steuergliedrichtung 4 verlagert. Hierbei werden die Verriegelungskörper 90 in Form von Kugeln durch am Steuerglied 70 vorgesehene Steuerflächen 74 in Verriegelungskörperrichtung 6 nach außen gedrückt. Sie fahren hierdurch in die Verriegelungsaussparungen 27 der Kopplungsstifte 26 ein und verriegeln somit die Kopplungsstifte 26 in den Kopplungsausnehmungen 56.In this pre-coupled state is then in the by the 5A and 5B illustrated way the locking state made. For this purpose, starting from the state of 5A the pivoted lever 80 is pivoted clockwise about the pivoted lever axis 8 . As a result, the eccentric cam 82 of the pivoting lever 80 is also pivoted and therefore exerts a force on a counter-surface 72 of the control member 70 . As a result, the control member 70 is displaced translationally along the control member direction 4 against the force of a restoring spring 76 . Here, the locking bodies 90 in the form of balls are pressed outwards in the locking body direction 6 by control surfaces 74 provided on the control member 70 . As a result, they move into the locking recesses 27 of the coupling pins 26 and thus lock the coupling pins 26 in the coupling recesses 56.

Wird ausgehend vom Zustand der 5B der Schwenkhebel 80 zurück in die Freigabeschwenkstellung der 5A verlagert, so drückt die Rückstellfeder das Steuerglied 70 wieder in seine freigebende Endlage der 5A. Nun können die Kopplungsstifte 26 wieder aus den Kopplungsausnehmungen 56 herausgezogen werden und die Kopplungsteileinrichtungen 20, 50 wieder getrennt werden, um den entkoppelten Zustand zu erzielen.Is based on the state of 5B the pivot lever 80 back to the release pivot position 5A moved, the return spring pushes the control member 70 back into its releasing end position 5A . The coupling pins 26 can now be pulled out of the coupling recesses 56 again and the coupling sub-devices 20, 50 can be separated again in order to achieve the decoupled state.

Anhand der 6 ist ersichtlich, dass die Schrägstellung der Steuerflächen 74 nicht einheitlich ist, sondern beim Verriegeln zunächst mittels des steileren Teilbereichs 74' eine vergleichsweise starke Verlagerung des Verriegelungskörpers 90 bewirkt, während anschließend durch einen weniger geneigten Teilbereich 74" nur noch eine geringe Verlagerung des Verriegelungskörpers 90 erfolgt und hierbei jedoch eine sehr hohe Kraft sowie vorzugsweise Selbsthemmung erzielt wird.Based on 6 it can be seen that the inclined position of the control surfaces 74 is not uniform, but when locking initially causes a comparatively strong displacement of the locking body 90 by means of the steeper partial area 74', while subsequently only a slight displacement of the locking body 90 takes place due to a less inclined partial area 74". and here, however, a very high force and preferably self-locking is achieved.

7 zeigt das Steuerglied 70 und zwei einander gegenüberliegend daran anliegende Verriegelungskörper 90 in einer geschnittenen Darstellung. Es ist zu erkennen, dass die Steuerflächen 74 konkav gewölbt ausgebildet sind, um eine relativ hohe Kraftübertragung bei relativ geringer hertzscher Pressung zu erzielen. 7 shows the control member 70 and two locking bodies 90 lying opposite one another in a sectional view. It can be seen that the control surfaces 74 are designed with a concave curvature in order to achieve a relatively high power transmission with a relatively low Hertzian pressure.

Die 8A und 8B zeigen eine alternative Ausgestaltung der mechanischen Komponenten der Verriegelung. 8A zeigt hierbei den unverriegelten Zustand. Abweichend von der vorangegangenen Gestaltung sind bei dieser Gestaltung die Kopplungsausnehmungen 56 und die Kopplungsstifte 26 annähernd in Form eines Quadrats angeordnet. Um die Kopplungsstifte 26 in allen vier Kopplungsausnehmungen 56 mittels des zentralen Steuergliedes 70 zu ermöglichen, sind die, in 9 nochmals separat dargestellten, Verriegelungskörper 90 bei dieser Gestaltung als längliche Verriegelungskörper 90 ausgebildet, deren gegenüberliegende Enden jeweils mit einer halbkreiszylindrischen Form versehen sind.the 8A and 8B show an alternative embodiment of the mechanical components of the lock. 8A shows the unlocked state. Differing from the previous configuration, in this configuration the coupling recesses 56 and the coupling pins 26 are arranged approximately in the shape of a square. In order to enable the coupling pins 26 in all four coupling recesses 56 by means of the central control member 70, those in 9 Again shown separately, locking body 90 formed in this design as an elongated locking body 90, whose opposite ends are each provided with a semicircular cylindrical shape.

Zusätzlich zu diesen länglichen Verriegelungskörpern unterscheidet sich die Gestaltung der 8A und 8B von der der 5A und 5B dadurch, dass die Verriegelungskörperrichtung 6 nicht orthogonal zur Steuergliedrichtung 4 ausgerichtet ist. Stattdessen schließen sie einen Winkel von ca. 75° ein.In addition to these elongated locking bodies, the design of the 8A and 8B from the the 5A and 5B in that the locking body direction 6 is not aligned orthogonally to the control member direction 4 . Instead, they enclose an angle of approx. 75°.

Die grundsätzliche Funktionsweise bleibt jedoch erhalten. Trotz des genannten Winkels zwischen der Verriegelungskörperrichtung 6 und der Steuergliedrichtung 4 kann das in den 8A und 8B gestrichelt dargestellte Steuerglied 70 bei translativer Verlagerung aus der freigebenden Endlage der 8A in die verriegelnde Endlage der 8B die Verriegelungskörper 90 nach außen schieben und hierdurch den verriegelten Zustand herstellen.However, the basic functionality remains the same. Despite the said angle between the locking body direction 6 and the control member direction 4 in the 8A and 8B Control member 70 shown in dashed lines in translative displacement from the releasing end position of 8A into the locking end position of the 8B push the locking body 90 outwards and thereby establish the locked state.

Claims

Coupling device (10) for a robot for coupling two robot segments (104, 110, 112, 114, 116, 118) with the following features: a. the coupling device (10) has two coupling sub-devices (20, 50), each of which can be firmly connected to a robot segment (104, 110, 112, 114, 116, 118) and which can be coupled to one another in a coupling direction (2) for detachable coupling are trained, and b. a first coupling sub-device (20) has a housing (22) with a contact surface (24) and a plurality of coupling pins (26) which protrude beyond the contact surface (24), and c. a second coupling sub-device (50) has a housing (52) with a contact surface (54) and a plurality of coupling recesses (56) for receiving the coupling pins (26), characterized by the following features: d. the coupling pins (26) have a lateral locking recess (27) between a proximal end pointing to the contact surface (24) of the first coupling sub-device (20) and a distal end pointing away from the contact surface (24), and e. the second coupling sub-device (50) has a control member (70) which is guided through the housing (52), and f. the control member (70) is in a control member direction (4) orthogonal to the coupling direction (2) between a releasing end position and a locking end position translatively displaceable, and g. at least one locking body (90) is provided on mutually opposite edge regions (60A, 60B) of the housing (52) in relation to the control member direction (4) and can be guided and displaced in a locking body direction (6) that differs from the control member direction (4). , and h. At least two control surfaces (74) angled relative to the control member direction (4) are provided on an outside of the control member (70), and i. the locking bodies (90) can be displaced by means of the control surfaces (74) of the control member to the extent that they engage in the coupling recesses (56) and the locking recesses (27) of the coupling pins (26) arranged there.

Coupling device (10) after claim 1 with the following additional features: a. the housing (52) of the second coupling part device (50) has an annular section (58) with a central recess (62), and b. the opposing edge regions (60A, 60B) of the housing (52) are provided on both sides of the central recess, preferably with the following additional feature: c. the control member (70) is mounted on both sides of the central recess in the housing (52) and spans the central recess (62).

Coupling device (10) after claim 2 with the following additional features: a. the first coupling sub-device (20) and the second coupling sub-device (50) each have an interface module (30, 64), wherein the interface modules (30, 64) in the coupled state of the coupling sub-devices (20, 50) have signal lines, power lines and/or fluid lines of the connect the two coupling sub-devices (20, 50) to one another, and b. the interface module (64) of the second coupling sub-device (50) is at least partially arranged in the central recess of the housing (52), preferably with at least one of the following additional features: c. Contact surfaces (32, 66) are provided on the two interface modules (30, 64), which contact one another when the coupling sub-devices (20, 50) are in the coupled state, with at least one contact surface (32) preferably being designed as a resiliently deflectable contact surface (32), and or i.e. at least one of the interface modules (30, 64) has a circuit board which is aligned orthogonally to the coupling direction (2) and is preferably arranged in the plane of the contact surface (24, 54) of the respective coupling sub-device (20, 50).

Coupling device (10) according to one of the preceding claims with the following additional feature: a. A locking handle (80) is provided on an outside of the housing (52) of the second coupling part device (50), by means of which the control member (70) can be displaced in the control member direction (4), preferably with the following additional feature: b. the second coupling sub-device (50) has a restoring spring (76) by which the control member (70) is subjected to a force into an end position.

Coupling device (10) after claim 4 with the following additional feature: a. the locking handle (80) is designed as a pivoting lever (80) which can be pivoted about a pivoting lever axis (8) orthogonal to the control member direction (4) between a release pivoting position and a locking pivoting position, preferably with at least one of the following additional features: b. an eccentric cam (82) is provided on the pivoting lever (80), by means of which the control member (70) can be subjected to a force in the direction of its locking end position, and/or c. in the locking pivot position, the pivot lever (80) is in an over-center position, so that pivoting the pivot lever (80) in the direction of the release pivot position causes an interim displacement of the control member (70) in the direction of its locking end position, and/or d. A locking means, preferably in the form of a locking screw, is provided to secure the pivoted lever (80) in the locking pivoted position, and/or e. the pivoting lever (80) has an inwardly directed end section at its distal end, with a recess for receiving the end section preferably being provided on an outside of the housing (52).

Coupling device (10) according to one of the preceding claims with the following additional feature: a. at least one locking body (90) is designed as a ball (90).

Coupling device (10) after claim 6 with the following additional feature: a. at least one control surface (74) has a concave shape (74A) at least in sections in a sectional plane orthogonal to the control member direction (4), preferably with the following additional feature: b. the concave formation (74A) has a radius of curvature greater than the radius of the sphere (90), preferably between 0.2mm and 2mm greater.

Coupling device (10) according to one of the preceding claims with the following additional feature: a. the control member (70) has a control surface (74) on opposite sides, so that two locking bodies (90) provided in the same edge region (60A, 60B) can be displaced simultaneously in different and preferably opposite directions by means of the control member (70), preferably with the following additional feature: b. the control member (70) has two control surfaces (74) on opposite sides, so that in each of the two edge regions (60A, 60B) two locking bodies (90) can be displaced simultaneously in different and preferably opposite directions by means of the control member (70).

Coupling device (10) according to one of the preceding claims with the following additional feature: a. In addition to the coupling pins (26) and the coupling recesses (56), the coupling sub-devices (20, 50) have a separate centering device, with the centering device preferably having two dowel pins (28A, 28B) and two corresponding centering recesses (68A, 68B) on the both coupling sub-devices (20, 50), preferably with the following additional feature: b. the two dowel pins (28A, 28B) and the two corresponding centering recesses (68A, 68B) are clearly assigned to one another so that they cannot be mixed up.

Coupling device (10) according to one of the preceding claims, having at least one of the following additional features: a. in the coupled state of the coupling sub-devices (20, 50), the contact surfaces (24, 54) are in contact with one another, and/or b. on the contact surface (24, 54) of at least one coupling part device (20, 50) there is a circumferential seal for contact with the other coupling part device (50, 20), and/or c. the control member direction (4) and the locking body direction (6) of at least one locking body (90), preferably the locking body direction (6) of all locking bodies (90), enclose an angle between 70° and 110°, preferably an angle of 90°, and/ or d. at least one control surface (74) has at least at least two partial areas (74', 74") with different gradients in relation to the control element direction (4), the gradient in a first partial region (74') preferably being more than 30°, in particular more than 45°, and the gradient preferably being in a second partial area (74") is less than 30°, in particular less than 15°. e. due to their shape, in particular due to the shape of the centering device (28A, 28B, 68A, 68B), the coupling sub-devices (20, 50) can only be coupled to one another in one rotational position in relation to the coupling direction (2), and/or f. the guidance of at least one locking body (90) and preferably two locking bodies (90) takes place in a bore which is inserted into the housing (52) from an outside and which is preferably closed at the end with a plug, and/or g. at least one locking body (90), at least one coupling pin (26) and/or the control member (70) are made of hardened and/or tempered and/or heat-treated steel, preferably 42CrMo4, and/or h. the control member (70) is guided in a control member channel, with at least one seal, in particular an O-ring, being provided between an inner wall of the control member channel and an outer side of the control member (70).

Coupling sub-device (20, 50) for a coupling device (10) with one of the following features: a. the coupling sub-device (20) has the features of the first coupling sub-device (20). claim 1 or one of the sub claims 2 until 10 up, or b. the coupling sub-device (20) has the features of the second coupling sub-device (50). claim 1 or one of the sub claims 2 until 10 on.

Robotic arm segment (104) having the following features: a. the robot arm segment (104) has an elongate segment body, which preferably has a length of at least 20 cm, particularly preferably at least 40 cm, and b. at least one end of the robot arm segment (104) is a coupling sub-device (20, 50). claim 11 intended.

Robot motor segment (110, 112, 114, 116, 118) having the following characteristics: a. the robot motor segment (110, 112, 114, 116, 118) has an electric motor and an attachment flange and an output flange driven by a motor in relation to the attachment flange, b. a coupling sub-device (20, 50) is provided on the attachment flange and/or on the output flange claim 11 intended.

Robot (100) having the following features: a. the robot (100) has at least two robot segments (104, 110, 112, 114, 116, 118), which are robot arm segments (104) and/or robot motor segments (110, 112, 114, 116, 118), and b. the robot (100) has at least one coupling device (10) by means of which the robot segments (104, 110, 112, 114, 116, 118) can be connected to one another, and c. the coupling device (10) is according to one of Claims 1 until 10 educated.