发明内容

本发明的目的在于提供一种具有节肢的机器人臂，其中至少一个节肢具有至少一个第一外壳和至少一个第二外壳，这些外壳一方面应该被特别稳定地连接，另一方面能够被简单地连接在一起和/或能够根据需要分开。

根据本发明的目的通过一种机器人臂来实现，该机器人臂具有多个关节和多个节肢，这些节肢分别将两个相邻的关节以相对于彼此固定布置的方式相互连接，其中至少一个节肢具有至少一个第一外壳和至少一个第二外壳，并且第一外壳与第二外壳通过连接装置形状配合地连接以形成中空节肢，其中，该连接装置具有至少一个拉链(Reiβverschluss)。

机器人臂、特别是工业机器人是执行机器，其可以装备工具以自动地操作和/或处理对象，其中，机器人臂的节肢借助于机器人臂的关节对多个运动轴例如关于方向、位置和工作流程是可编程的。

工业机器人通常具有机器人臂和可编程控制器(控制装置)，可编程控制器在运行期间控制或调节工业机器人的运动进程，由此通过特别是电动的马达或驱动器使一个或多个可自动或手动调节的关节(机器人轴)运动，其中控制器控制或调节马达或驱动器。

机器人臂还可以包括支架和借助关节相对于支架可转动安装的转盘，在该转盘上借助另一关节可枢转地安装有摇臂。在此，在摇臂上，可以在其一侧通过另一关节可枢转地安装有悬臂。悬臂在此承载机器人手，就此而言，悬臂和/或机器人手可以具有多个另外的关节。

该具有多个通过关节连接的节肢的机器人臂可以被配置为曲臂机器人，其具有多个依次串联布置的节肢和关节，该机器人臂特别是可以被构造为六轴曲臂机器人或七轴曲臂机器人。在另一种实施方式中，机器人臂也可以水平关节臂机器人，即，SCARA机器人。

可以为将例如两个相邻的节肢彼此可调节连接的各个关节分别配属一马达或驱动器和/或传动机构。每个传动机构用于提高或减小由马达或驱动器带来的转速或转矩，并且允许关于相邻的节肢而调节相应的节肢。

紧固在机器人臂的手部法兰上的工具，例如夹持器，已经形成由机器人臂承载并在空间中运动的载荷。替代地或者除了工具或夹持器，载荷也可以由待操作或待处理的工件来形成。为了能够保持和移动这样的载荷，力和力矩必须被传递通过机器人臂的承载结构。因此，特别是为了形成有承载能力的悬臂，可以将机器人臂的一个或多个节肢构造为具有空腔的壳体主体，其中壳体主体吸收载荷的所有力和力矩，在壳体主体的空腔中可以布置马达、驱动器、传动机构和/或供应管路。该中空的壳体主体由至少两个外壳组成，即，至少一个第一外壳和至少一个第二外壳。在此，该至少一个第一外壳和该至少一个第二外壳必须通过连接装置相互连接，以便能够形成完整的壳体主体。根据本发明，该连接装置具有至少一个拉链。

在本发明的框架下，节肢和外壳是指这样的结构元件：其将两个相邻关节机械地相互连接，从而能够在所有六个自由度中，即在三个笛卡尔空间方向上平移地和围绕三个分别沿所述三个笛卡尔空间方向取向的转动轴旋转地，传递载荷。所使用的材料通常主要是金属，例如钢或铝，特别是在焊接、铸造或铣削结构中。例外的是由例如碳纤维或塑料所实施的实施方式。目前塑料仅是用于包覆和遮盖，以便完全或部分地覆盖位于其下的承载金属结构。然而迄今为止，载荷在所有六个自由度中的传递都不是通过这样的包覆和遮盖来进行，尤其是当它们是由塑料制成时。

然而通过本发明已经发现：节肢的塑料结构在设计方面能够提供非常多的优点，并且特别是适用于非常具有成本效益的机器人。然而，在此关键的是塑料材料的非常有限的刚度和负载能力，这要求特别负载优化的设计。然而，根据本发明的技术方案及其优点并不仅限于由塑料制成的节肢，而是也可用于其它的被使用的材料，例如铝或碳纤维材料。

该至少一个第一外壳可以与该至少一个第二外壳就此形成机器人臂的节肢的承载载荷的壳联合结构(Schalenverbund)。这种壳联合结构使得机器人臂的组件能够被快速且容易地组装。根据本发明的壳联合结构还可以改善对机器人臂的组件、特别是电缆和电气组件的维护、维修和/或服务。利用根据本发明的壳联合结构可以获得良好的刚度，但是这取决于壳的连接技术的类型。在此，特别是外壳的接合部位可能会存在问题，因为这些接合部位通常是刚度降低的并且受到公差的影响。

根据本发明的壳联合结构可以由两个或更多个承载元件组成，例如半壳或区段，这些承载元件通常可以被视为刚度与易组装/易维护之间的良好折衷，特别是关于内置的线缆和电子组件。然而在此有一特殊的薄弱部位就是将区段、即外壳连接成壳联合结构的连接装置，这种连接装置到目前为止只是点式地实现，例如以螺栓连接或卡扣/搭扣连接的形式，只要其是可分离的连接即可。

由于在现有技术中在被平面加载的区段之间的力传递的局部限制，接合部位是被局部地高加载。这很容易导致材料局部过载，特别是在塑料区段中，尤其是在螺纹和/或螺栓或者在螺母支承面的直接区域中。此外，随着时间的过去可能会发生蠕变或松弛现象，其结果是螺栓和/或螺母的连接装置松动，或者构件扭曲并且不再以限定的方式相叠放置。

在壳区段的内部被不适当地加固的情况下，在加载情况下在接合部位之间也可能会发生翘曲效应。

因此，本发明的目的是改善两个或更多个壳状元件之间的连接，特别是塑料壳，特别是用于机器人节肢的塑料半壳，使得它们不仅能够稳定、刚性且鲁棒地连接，而且还能够非常容易地进行接合过程，即，能够以简单的方式、特别是快速且不需要专门的机器或手持工具地进行组装和/或拆卸。

技术方案的变型由权利要求给出。本发明的某些核心思想例如在于接合部位中的最佳载荷分布。另一方面，已知的可拆开的技术方案是基于构件之间的点式连接，例如借助于螺栓、铆钉或钩锁(Verhakung)。在现有技术中，诸如力和/或力矩之类的负载是完全或部分地仅通过构件之间的局部区域来传递，这被认为是不利的。

在本发明中不同于现有技术的是，负载是被特别有利地大面积地传递，即，至少基本上或者是完全沿着构件之间的整个接合边缘传递。这一方面防止了例如夹子、钩、螺栓或螺纹之类的接合装置的过载，特别是在塑料中，另一方面还防止了接合部位周围的材料的局部过载。在此，过载并不仅仅被理解为构件的失效或断裂，而且还被理解为局部的弹性或塑性变形，这种弹性或塑性变形对构件的整体柔韧性或精度以及因此对机器人臂的整体柔韧性或精度产生负面影响。例如由于蠕变或松弛现象，这样的变形既可以在运行中在短时间内发生，也可以在很长时间内发生，即几天或几周内发生。

通过大面积的连接，载荷被均匀地或更均匀地分布，并且减小了构件中的局部应力。这是通过沿着大区域、特别是沿着整个接合边缘所构建的力传递连接来实现的。

根据本发明，这种沿着机器人臂的节肢的外壳的大区域、特别是沿着整个接合边缘的力传递连接具有拉链。

因此，机器人臂可以包括多个传递载荷的关节和多个传递载荷的节肢，所述节肢各自将两个相邻的载荷传递关节以相对于彼此固定布置的方式相互连接，其中，至少一个载荷传递节肢具有至少一个第一载荷传递外壳和至少一个第二载荷传递外壳，并且第一载荷传递外壳通过连接装置与第二载荷传递外壳形状配合地连接，以形成传递载荷的中空节肢，其中，连接装置具有至少一个拉链。传递载荷的关节、传递载荷的节肢和传递载荷的外壳应理解为机器人臂的构件，这些构件可以承载机器人臂本身的重量，此外还可以承载附接在机器人臂上的载荷。这样的载荷可以是例如由机器人臂引导的工具、紧固在机器人臂的法兰上的夹持器和/或由工具或夹持器操作或抓取的工件。

根据本发明的拉链不仅被理解为具有许多相互啮合的齿或钩环(Krampe)的拉链(如从纺织领域中已知的)，而且还被理解为滑动闭合条和按压闭合条(例如由可重复闭合的塑料袋领域已知的)。因此，一般而言，根据本发明的拉链形成任意线形的连接装置。从功能方面看，线形的连接装置可以被理解为这样的连接装置：其不仅是将一外壳与另一外壳在少数离散的部位或点处连接，而且是在一外壳和另一外壳的相应连接边缘的纵向延伸部上至少基本上连续地或完全连续地连接。

因此，拉链可以是带齿的拉链、无齿的拉链、一对滑动闭合条和/或一对按压闭合条。

拉链可以具有被紧固在第一外壳上的第一带和被紧固在第二外壳上的第二带，由此，拉链在其闭合状态下将覆盖第一外壳与第二外壳之间的分离平面中的至少一个间隙部分。

在第一种基本实施变型中，第一外壳可以具有连接边缘，第二外壳可以具有配对连接边缘，在第一外壳和第二外壳的接合状态下，该配对连接边缘是置放在第一外壳的连接边缘上，其中，拉链被构造为，不仅吸收沿着连接边缘和配对连接边缘的剪切力，而且还吸收横向于连接边缘和配对连接边缘的剪切力以及垂直于连接边缘和配对连接边缘的分离平面的拉力。

根据本发明的拉链因此形成线形的连接装置，该线形连接装置在这种实施方式中不仅吸收垂直于连接平面的拉力，而且还吸收沿着主连接方向和横向于主连接方向、即连接边缘和配对连接边缘的纵向延伸方向的剪切力或横向力。垂直于连接平面的压力可以在连接边缘与配对连接边缘的接触表面上传递。在此，连接装置，即根据本发明的拉链，可以具有多个单独的结构元件(Formelement)，也就是齿，它们形状配合地相互啮合，或者根据本发明的拉链可以具有连续的型材唇对(Profillippenpaar)，即滑动闭合条或按压闭合条，它们被形状配合地和/或力配合地压合在一起。

在该第一种基本实施变型中，除了使相对置的外壳相互挤压的压力以外，相关节肢中所有其他的主要是由于载荷而产生的力和力矩均通过拉链来传递。

在下面所要描述的另一种基本实施变型中阐述了一种附加的形状配合连接装置，其是与相应的拉链共同作用，以使某些方向上的，即所选择的方向上的力和力矩被拉链所阻挡，并通过所述相应的附加的形状配合连接装置来传递，以减轻此力或力矩所对应的拉链的负担。然而，在每种情况下均应有至少一个力方向保持不变，优选为垂直于第一外壳的连接边缘与第二外壳的配对连接边缘的分离平面的拉力。该垂直于第一外壳的连接边缘和第二外壳的配对连接边缘的分离平面的拉力在此可以是例如当分离平面没有垂直于分离方向延伸时所发生的另一个力或一复合力的力分量，第一外壳和第二外壳沿着该分离方向相背移动而分离。

在第二种基本实施变型中，为了传递横向于连接边缘和配对连接边缘的剪切力，第一外壳的连接边缘和第二外壳的配对连接边缘可以被相应偏移地构造，在此将拉链构造为，不仅吸收沿着连接边缘和配对连接边缘的剪切力，而且还吸收垂直于连接边缘和配对连接边缘的分离平面的拉力。

特别地，为了传递横向于连接边缘和配对连接边缘的剪切力，第一外壳的连接边缘和第二外壳的配对连接边缘可以借助于榫接(Zapfenverbindung)或槽-榫连接(Nut-Federverbindung)而相应偏移地构造，在此将拉链构造为，不仅吸收沿着连接边缘和配对连接边缘的剪切力，而且还吸收垂直于连接边缘和配对连接边缘的分离平面的拉力。

在该第二种基本实施变型中，榫接或槽-榫连接可以沿着连接边缘和配对连接边缘的纵向延伸方向延伸，从而通过该榫接或槽-榫连接能够防止第一外壳相对于第二外壳的侧向移位。相应的力于是不再必须被所述至少一个拉链吸收。

为了传递横向于连接边缘和配对连接边缘的剪切力，第一外壳的连接边缘和第二外壳的配对连接边缘可以如下相应偏移地构造：即，使第一外壳的连接边缘和/或第二外壳的配对连接边缘具有突出的肋，而相应的另一外壳则齐平地贴靠在该肋上。

在这种实施变型中，剪切力是横向于主连接方向被传递，即，横向于连接边缘和配对连接边缘的纵向延伸方向被传递，这不同于先前所述的通过连接边缘和配对连接边缘的一表面对来传递。

在第三种基本实施变型中，为了传递沿着连接边缘和配对连接边缘的剪切力，第一外壳的连接边缘和第二外壳的配对连接边缘可以被构造为相应地具有形状配合地相互啮合的齿，在此将拉链构造为，不仅吸收横向于连接边缘和配对连接边缘的剪切力，而且还吸收垂直于连接边缘和配对连接边缘的分离平面的拉力。

为了传递沿着连接边缘和配对连接边缘的剪切力而将第一外壳的连接边缘和第二外壳的配对连接边缘构造为相应地具有形状配合地相互啮合的齿这一特征意味着：第一外壳可以配备有第一齿，并且第二外壳可以具有相应的协调啮合的第二齿或配对齿，该第二齿或配对齿与第一外壳的齿形状配合地共同作用。这可以类似于由传动齿轮中已知的齿轮配对那样来设计。

在该第三种基本实施变型中，齿不但是沿着连接边缘和相对连接边缘的纵向延伸方向进行力传递，而且还横向于连接边缘和相对连接边缘的纵向延伸方向进行力传递，因此这些力不再是必须由所述至少一个拉链来吸收。

为了形成该形状配合地相互啮合的齿，第一外壳可以具有从其连接边缘突出的齿，这些齿具有沿连接边缘的纵向方向倾斜的齿侧(Zahnflanken)，使得这些齿是从齿根沿齿顶方向逐渐变细；并且第二外壳在此可以具有从其配对连接边缘突出的配对齿，这些配对齿具有沿配对连接边缘的纵向方向相对于第一外壳的齿相应倾斜的配对齿侧(Gegenzahnflanken)，使得这些配对齿从齿根沿齿顶方向逐渐变细；并且在第一外壳和第二外壳的接合状态下，所述齿侧齐平地贴靠在所述配对齿侧上。

在第四种基本实施变型中，为了传递沿着连接边缘和配对连接边缘的剪切力和横向于连接边缘和配对连接边缘的剪切力，第一外壳的连接边缘和第二外壳的配对连接边缘可以被构造为相应地具有形状配合地相互啮合的齿，在此将拉链构造为，仅吸收垂直于连接边缘和配对连接边缘的分离平面的拉力。

在这种实施方式中，线形的连接装置将仅吸收垂直于连接平面的拉力，这对于其是一种理想的负载类型。所有其它方向的负载，例如沿着所有其它方向的压力以及剪切力或横向力，则是通过附加的功能表面对、也就是齿的直接接触来传递。这种实施方式尽管由于需要附加的结构元件而在设计上更复杂，但是却具有以下的优点：即，能够使连接部位处的刚度和强度被有针对性地再次提高。

为了形成该形状配合地相互啮合的齿，第一外壳可以具有从其连接边缘突出的齿，这些齿具有沿连接边缘的纵向方向和横向方向倾斜的齿侧，使得这些齿不仅是从齿根沿齿顶方向，而且还沿横向方向逐渐变细；并且第二外壳在此可以具有从其配对连接边缘突出的配对齿，这些配对齿沿配对连接边缘的纵向方向和横向方向具有相对于第一外壳的齿相应倾斜的配对齿侧，使得这些配对齿不仅从齿根沿齿顶方向，而且还沿横向方向逐渐变细；并且在第一外壳和第二外壳的接合状态下，所述齿侧齐平地贴靠在所述配对齿侧上。

该实施方式相应地实现了：锯齿状或齿状的凸起是连续地，即没有或仅有很少中断地，放置在节肢的外壳的构件的相应连接边缘上，在此，该锯齿状或齿状的凸起各自具有特殊的几何形状。这种几何形状确保了构件一方面彼此无间隙地相叠放置，另一方面使得诸如力和/或力矩之类的负载能够沿所有的方向(拉力方向除外)传递。为此，每个齿均相应地设有两个倾斜的功能表面，这些功能表面在接合之后分别成对地与另一构件的功能面相接触。所述几何形状被选择为，使得齿彼此叠置，并且在一个外壳的齿根与另一个外壳的齿顶之间具有间距，而齿侧则相互接触。这对于确保无间隙的张紧是必要的，该无间隙的张紧发生在拉链闭合并且齿彼此相叠挤压时。除了齿之外，在接合伙伴中每个连接边缘还可能需要一附加的接片。该接片可以支撑在相对置的构件的齿的背部上并吸收横向于主连接边缘的力。利用该结构，每个连接边缘在所有三个空间方向上均是被单独地限定并且是自支撑的。

为了即使在薄且轻的构件中也能提供足够的材料厚度以实现齿合，壁可以在连接边缘的区域中被加厚。也可以向内进行补充的或替代性的增厚，但是这可能意味着更复杂的脱模，例如在注塑工艺中。增厚也可能是由于视觉方面的原因而是不期望的。然而，这样的效果是非常小的，并且可以通过外部造型而被很好地掩盖。

在第五种基本实施变型中，为了传递沿着连接边缘和配对连接边缘的剪切力以及横向于连接边缘和配对连接边缘的剪切力，第一外壳和第二外壳被相应地构造为具有形状配合地相互啮合的、位于内部的加强肋，在此将拉链构造为仅吸收垂直于连接边缘和配对连接边缘的分离平面的拉力。

在这种实施变型中，最高的刚度或强度与简单的制造同时结合在一起。据此可以实现视觉上不变的外表面，这是特别有利的。在这种示例性变型中，齿或齿部向内偏移并通过肋结构来补充。在此，两个构件的肋总是相互支撑，使得在主连接方向的纵向和横向方向上形成所限定的形状配合。

由此，例如一构件、即一外壳的肋的功能面贴靠在另一构件、即另一外壳的肋的功能面上，从而可以传递纵向力。但是，一构件的肋也可以在端侧支撑在另一构件的外壳的内侧面上并因此传递横向力。类似地，该另一外壳的肋也可以支撑在该一构件、即该一外壳的面上。壳之间的压力沿着连接边缘被引导通过支承面，而拉力被引导通过线形的连接装置。

因此，肋在此不仅起到加强作用，而且在连接技术方面也具有重要的作用任务。在此必需的是，肋至少在边缘区域中伸出相应的半壳，以便其在接合时能够接合在相应的另一壳中。在构件-壳的中间区域中，肋应该具有凹口，以免其碰撞到另一构件的肋并因此碰撞到电子组件，以及可以继续铺设和安装线缆。

除了所述的元件和特征之外，在此描述的原理与实际的肋形状无关。

在该变型的另一种变型中，肋也能够以远离边缘的方式形状配合地相互啮合，以传递横向力和纵向力，例如通过将一构件的肋元件嵌入到另一构件的缝隙中。

在所有的实施方式中，第一外壳均可以在其外罩壁上具有连接在连接边缘上并沿着连接边缘纵向延伸的容纳沟道，该容纳沟道被构造为至少基本上与外罩壁齐平地、锁紧地容纳拉链；和/或第二外壳在其外罩壁上具有连接在配对连接边缘上并沿着配对连接边缘纵向延伸的容纳沟道，该容纳沟道被构造为至少基本上与外罩壁齐平地、锁紧地容纳拉链。

由于拉链通常具有轻微鼓起的形状，并且出于纯视觉的原因可能不应放置在壳的外罩面上，因此可以沿着连接边缘设置一纵向延伸的容纳沟道或凹槽，用于容纳拉链横截面，并且使拉链外侧特别是与壳的外表面齐平地被锁紧。

在所有的实施方式中，拉链均可以具有闭锁装置，该闭锁装置被构造为将拉链的滑块锁定在其闭合位置。

因此，拉链可以在闭合状态下具有防止意外打开的闭锁装置或安全元件。为此，拉链滑块可以被手动地固定在终端位置上或者具有锁定元件，该锁定元件在拉链对接片向下翻折的位置上被压入拉链中并防止拉链滑块沿着拉链移动。

在所有的实施方式中，拉链可以具有沿拉链的长度纵向延伸的密封唇，该密封唇被构造为，防尘地和/或防溅地遮盖闭合拉链中的缝隙、开口和/或裂缝。

因此，拉链可以在外部具有附加的唇，该附加的唇在拉链的闭合状态下平放(aufliegt)，并因此密封两个半壳并防止灰尘和溅水。力配合的唇状拉链类型已经包含此功能，并且在闭合状态下防尘和/或防水地密封。

通常，所述至少一个第一外壳和所述至少一个第二外壳可以分别由塑料制成。

通过将创新体现为设计要素，暴露的齿状拉链除了功能方面以外还可以在渐进式设计方面提供许多其它的优点。在此，例如可以通过有针对性地选择齿的尺寸、齿形和/或颜色，例如具有橙色齿合拉链的白色机器人臂的形式，使齿是有意可见的、显著的和/或被独特实现的。