CN111867786B - 用于具有至少一个关节的操作机械臂的供应装置和用于这种供应装置的硬化机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种供应装置(1)，用于尤其是工业机器人(3)的具有至少一个关节的操作机械臂(2)，包括柔性管线组(13)和包围管线组(13)的且易曲挠的引导罩(19)，通过该管线组能至少基本上沿该操作机械臂(2)给其末端执行器(12)供应至少一种过程介质。根据本发明，设有具有保持装置(15)的硬化机构(14)，该保持装置位置固定地布置在所述易曲挠的引导罩(19)上，并且设有至少一个借助该保持装置(15)被保持的硬化件(16,23)，在硬化机构(14)启用状态中，该硬化件承受硬化能量，由此该易曲挠的引导罩(19)和进而该管线组(13)借助该硬化件(16,23)被硬化。

Description

用于具有至少一个关节的操作机械臂的供应装置和用于这种 供应装置的硬化机构

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于具有至少一个关节的操作机械臂的供应装置。本发明还涉及一种根据权利要求10的用于这种供应装置的硬化/加强机构(Versteifungseinrichtung)。

背景技术

在现代生产设备中，主要是在尤其汽车批量制造时，采用用于批量制造用工业机器人的供应装置。各自的供应装置被设置用于尤其工业机器人的具有至少一个关节的操作机械臂并且具有柔性管线组，借此可以至少基本上沿着操作机械臂给其末端执行器供应至少一种过程介质。另外，供应装置具有包围管线组的易曲挠的引导罩。

管线组是柔性的、即易曲挠或可弯曲的，并被设计用于借助操作机械臂而被变形，使得管线组在其本身变形情况下至少基本跟随操作机械臂的运动。管线组具有至少一个管线或多个集中在管线组中的管线。管线组的各管线可以分别包括至少一个电传导件、至少一个流体传导件和/或其它的硬管件、缆线件和/或软管件，从而借助管线组可给末端执行器供应所述至少一种过程介质和/或自末端执行器可排走所述至少一种过程介质。

柔性管线组至少基本沿操作机械臂、例如至少基本平行于操作机械臂延伸。尤其是管线组可以从工业机器人的或操作机械臂的底座一直延伸到末端执行器，尤其从操作机械臂的第三运动轴线一直延伸到第六运动轴线，其中，该末端执行器布置在操作机械臂的或工业机器人的第六运动轴线区域中。

在工业机器人中，末端执行器是指工业机器人运动链的最后运动环节并且其例如能以抓取单元、工具单元(例如焊接单元、铆接单元、旋拧单元等)和/或传感器单元等形式构成。

借助管线组，可以给末端执行器供应至少一个过程介质，过程介质尤其可以是电力、至少一种流体和/或至少一种物体。同样，所述至少一种过程介质可借助柔性管线组自末端执行器中被排出。为此，柔性管线组的至少一个管线可以被设计成电传导件(如电缆、金属丝等)，从而借助管线组或借助供应装置可沿操作机械臂输送传感器电信号、焊接电能、运行电能等。替代地或附加地，管线组的单独管线可被设计成流体传导件，从而冷却剂、胶、润滑剂、水、液压流体、保护气体等可借助供应装置来输送。如今同样常见的是，管线组的至少一个管线被设计成其它的硬管件、缆线件和/或软管件，从而例如螺钉、铆钉、焊丝、原材料等可被输送经过和/或可被引导穿过该供应装置。易曲挠的引导罩在伸展状态或笔直状态中是一种硬管件或软管件，在其所形成的内腔中设置该管线组，从而管线组的纵向中心轴线与引导罩的纵向中心轴线重合。通常，常见的引导罩由塑料材质的挠性管或波纹软管构成。借助引导罩，管线组的单独管线在引导罩内腔中被束合，以阻止与操作机械臂相邻的物体穿入或被钩挂在管线组的单独管线之间且进而保护供应装置以免损伤。引导罩本身设计成易曲挠或可弯曲的，从而引导罩在组装状态中至少基本上跟随管线组的形状和/或走向。

这样常见的供应装置因为尤其引导罩的材料性能而在其柔性方面受到限制，结果，例如设有可被设计成弹簧拉紧装置和/或绳索拉紧装置的缩回系统。缩回系统确保所述管线组或引导罩经受基本机械张力以保证沿操作机械臂的尽量最好的引导。由此应该阻止管线组或供应装置钩挂在相邻的机器人或其它物体上。此外，例如当管线组的所需抽出长度因操作机械臂运动而缩短时，缩回系统减小供应装置管线组的所需要的抽出长度。

缩回系统尤其是复杂且易出故障的，因此不希望有的、因为非生产性的或未能增值的操作机械臂停止状态通常源于缩回系统的功能故障或缺陷。

为了在常见的供应装置中避免在管线组缩回时擦蹭操作机械臂，迄今还在供应装置尤其是引导罩上设置保护件。它们在管线组缩回时代替引导罩或供应装置地碰撞到操作机械臂，因此应该防止由管线组撞击造成的引导罩的很严重磨损和/或操作机械臂损伤。但在此情况下出现很响亮的摩擦噪声和/或冲击噪声。

因为缩回系统和保护件的各自重量，常见的供应装置的重量很大，因此在运动轨迹计划或过程轨迹计划时要考虑供应装置的重量。因为供应装置被固定安装在操作机械臂或工业机器人上，从而供应装置在由操作机械臂执行的工作过程中将借助操作机械臂来运动。由此造成操作机械臂的非常复杂的运动轨迹计划或过程计划。也因为缩回系统或保护件的重量，用于运行操作机械臂或工业机器人的能量需求很高。

引导罩或供应装置的易弯曲性可能造成：供应装置的各部分尤其在操作机械臂猛然加速时不希望地撞到操作机械臂，这表现为针对操作机械臂或工业机器人的很高载荷。操作机械臂的使用寿命例如由此可能明显缩短。保护件的撞击可能导致操作机械臂损伤，操作机械臂的使用寿命也由此进一步缩短。

发明内容

本发明的任务是如此改进这种常见的供应装置，即，配备有它的操作机械臂可以能效很高、支出少且持久耐用地工作。根据本发明，该任务通过一种具有权利要求1的特征的供应装置完成。另外，该任务通过一种根据权利要求10的硬化机构来完成。在从属权利要求中说明具有合适的发明改进方案的有利设计和优点。本发明的供应装置的优点和有利设计被视为本发明的硬化机构的优点和有利设计，反之亦然。

为了如此改进如权利要求1的前序部分所述类型的供应装置，即，配备有它的操作机械臂可以能效比很高、支出少且持久耐用地工作，根据本发明设有一种具有保持装置的硬化机构，该保持装置位置固定地布置在易曲挠的引导罩上。另外，根据本发明，设有至少一个借助保持装置被保持的硬化件，其在硬化机构的启用状态中承受硬化能量，由此，易曲挠的引导罩和进而管线组借助硬化件变硬。

换言之，本发明的供应装置具有该硬化机构，其又具有该保持装置。例如该保持装置和引导罩可以通过粘接、焊接等相互连接，使得借助保持装置被保持或可保持的硬化件和引导罩无法相对运动。

例如因为有可由控制单元、尤其是操作机械臂的或工业机器人的控制单元无线地和/或连线地提供给硬化机构的控制信号，故可以将硬化机构置于启用状态。通过相似方式，该硬化机构能被置于停用状态，在停用状态中，该硬化能量未被提供给硬化件，或者硬化能量至少部分可从硬化件被排出。

在闲置状态中、例如在硬化机构的停用状态中，硬化件可以至少基本上是易曲挠的或者以表征硬化机构闲置状态的第一形状来布置。例如可以想到，硬化件含有形状记忆合金或者至少部分由形状记忆合金制成。由形状记忆合金构成的构件(FGL构件)在初始温度下具有冷态形状，并且通过加热到高于初始温度的温度而可逆地能变形至不同于冷态形状的热态形状。就是说，例如借助电流被加热的具有热态形状的FGL构件通过冷却到至少基本初始温度而(又)可变形至冷态形状。

与此相应，硬化能量例如可以是电能或电压、热、压力等，其在硬化机构启用状态下被/将被提供或供应给硬化件。例如因为硬化电能，含形状记忆合金的硬化件相比于闲置状态或停用状态更加不易曲挠和/或以表征启用状态的形状来布置或可布置。

确切说，硬化是指在硬化状态或启用状态下，硬化件的实际纵向形心轴(中性轴)的和假想纵向中心直线的各自方向比在闲置状态或停用状态下彼此更相符。换言之，在启用状态下，硬化件上的硬化能量努力促使其纵向形心轴至少基本平行于假想的纵向中心直线来布置。又换言之，借助硬化机构通过硬化件和通过保持装置可以给保持管线组的供应装置赋以刚性，从而在启用状态中，在不采用单独缩回系统情况下，管线组的所需抽出长度仅通过操作机械臂的运动即可调整。

不同于常见的供应装置，通过本发明供应装置可以省掉缩回系统和保护件，由此供应装置设计成是极其重量高效的。因而配备有供应装置的操作机械臂或工业机器人可能效很高地工作。也通过该供应装置有效阻止供应装置、尤其是管线组不希望地钩挂在相邻的机器人单元或物体上。

此外，尤其重量高效地构成的供应装置对操作机械臂的过程轨迹的影响非常小，从而运动轨迹计划或过程计划可以支出很少地进行，这是因为缩回系统或保护件的相应重量在运动轨迹计划中未被纳入考虑。

此外，供应装置对操作机械臂造成的冲击作用和/或擦蹭作用很小；理想地，完全避免所述冲击作用和/或磨损效应。由此，该操作机械臂可以尤为耐久地工作。

另外，省掉了在常见的供应装置中由保护件造成的冲击噪声，由此所述操作机械臂或本发明的供应装置可以发出很少噪声地工作。

总体上，在配备有供应装置的操作机械臂或工业机器人运行时，因供应装置而产生很低的成本投入。

该供应装置的硬化机构可以具有连接件，借此可以给所述至少一个硬化件提供硬化能量。尤其优选地，在此未详细示出的产生和/或提供硬化能量的供能机构可以通过该连接件以导通硬化能量的方式可逆地且无需工具即可分离地连接至该硬化件。

已被证明特别有利的是所述至少一个硬化件以易曲挠的软管件形式构成，其软管壁界定可被流体流过的通道件，通道件在启用状态下被流体完全填充，并且硬化件承受硬化能量，做法是对通道件中的流体施加硬化压力。尤其是该软管件或该通道件可以在一端是流体密封的，例如具有流体密封端，从而软管件和流体密封端共同界定出压力腔。尤其是软管件的材料可以含聚硅氧烷，即软管件可至少部分由聚硅氧烷制成。如此形成的聚硅氧烷软管件容许很小的弯曲半径，而没有不利地影响或限制供应装置的功能。由此保证了供应装置的或配备有它的操作机械臂或工业机器人的很可靠的功能或很可靠的运行。另外，聚硅氧烷软管件是很不容易受到弯曲损伤，因此，该供应装置因设计得很小的弯曲半径或因挤压而受损的危险很低。

软管壁的或软管件的内周面界定通道件，其由此设计成硬管状或软管状。就是说，软管件沿其纵向延伸范围至少在启用状态下具有至少基本呈圆环形的横截面。与此相应，软管件可被设计成圆环筒状。而软管件可在停用状态中具有不同于圆环筒形的横截面，尤其是易曲挠的或特别可弯曲的。

流体可以是液体(例如油、水等)和/或气体。这是特别有利的，因为在工业设备且尤其加工设备中，这样的过程流体原本就可供用于运行工业设备、尤其是操作机械臂。此时还有利的是可以省掉用于操作或供应硬化件的电能，从而由此不会出现可能不希望地影响到在管线组中相邻数据信号线和/或传感器信号线的电场。

优选地，该流体以空气形式构成，而硬化能量被设计成可用以对空气施加压力的能量。换言之，在设于通道件内的空气中的压力升高造成硬化能量的提高，从而当在软管件内的空气压力升高时实现所述硬化件的和进而管线组的硬化和/或进一步硬化。

作为过程流体的空气在工业设备中不仅很简单地可供使用，而且在硬化机构发生泄漏故障的情况下只对相邻的设备部件、加工设备底板等具有很小的、尤其绝不持久的例如损伤影响。此外，不同于液体，尤其在更换硬化件时，无需从所述硬化件或甚至整个硬化机构清除、例如排空液体。同样，在重新投入使用时可以放弃给硬化件或硬化机构排气或填充流体。

在硬化件内使用空气尤其压缩空气的情况下，硬化件和进而硬化机构可被气压控制和/或调整。尤其因为可被气压调节，硬化能量能被无级提供给硬化件，从而尤其根据需要、如根据操作机械臂的运动过程可以例如形成介于“很刚性”和“特别易曲挠”之间的许多各自不同的硬化状态。因为所述调节，可以静态地在整个过程运行期间里给硬化件提供固定设定的压力。替代地或附加地，因为所述调节，可动态地例如根据各自过程步骤给硬化件提供许多各自不同的压力。气压控制或调节可以被纳入对操作机械臂或工业机器人的控制中，从而操作机械臂和供应装置可以尤其是通过同一个控制单元被相互共同控制。

在保持装置具有至少一个平行于引导罩布置的硬化件容座时，供应装置的维护或维修很简单，可借助硬化件容座将至少一个硬化件保持在保持装置上。例如该硬化件容座可被设计成另一个软管件，其内周面界定容纳腔，从而在该容纳腔中可布置硬化件并可将其保持在其中。尤其是呈软管件状的硬化件可被如此插入硬化件容座中，即，硬化件容座的和硬化件的各自纵向中心轴线重合。如果硬化件被插入硬化件容座中，则硬化件平行于引导罩且因此平行于管线组布置，并且位置固定地被保持就位。

这是特别有利的，因为在维护情况和/或维修情况下所述至少一个硬化件可很简单地自硬化件容座被取出，或者另一个例如新的硬化件可很简单地被装入硬化件容座。由此供应装置和进而操作机械臂因缺陷导致的停机时长可被设计得很短。与此相应，尤其要考虑有关新的很有利的服务策略的构想。

可以想到所述软管件和保持装置、尤其硬化件容座分别由长条形的、可定长截断的元件(口语中惯称为“按米计售品”)构成。由此可以支出很少地制造许多各自不同的供应装置设计。因为供应装置的尤其是管线组或管线组的单独管线的长度和/或直径可以很简单地通过选择相应构成的可定长截短的元件来调整。

供应装置尤其优选具有许多硬化件和许多与之对应的硬化件容座/支座，从而实现管线组的很可靠硬化。要用在供应装置中的硬化件或硬化件容座的数量尤其可与管线组的径向直径或引导罩的径向直径相关。例如对于很小的引导罩直径，三个平行于管线组布置的硬化件可能就够了，而在引导罩直径较大时可采用四个、五个、六个、七个或更多的硬化件且采用相应多的硬化件容座。

当保持装置和引导罩相互成一体构成时，所述保持装置和引导罩可以分别很简单地制造。如已经描述地，所述引导罩和保持装置可以分别包括至少一个软管件，其中，这两个软管件例如可被相互共挤出。由此很可靠地保证了保持装置和引导罩就位置而言相互紧靠地布置。

已证明还有利的是所述保持装置和引导罩分别至少部分由织物制成。换句话说，保持装置的材料和/或引导罩的材料可以分别含有织物和/或至少部分地由织物制成。该织物可以根据织物类型而具有编结物、机织物、网眼织物(例如针织物)和/或纤网织物。

尤其是所述保持装置和引导罩可以很简单地和/或支出少地相互成一体制成，因为引导罩和保持装置或硬化件容座由纺织面料通过折边缝合、绗缝等制成。另外，织物制成的保持装置和织物制成的引导罩尤其分别设计成是可弯曲的或易曲挠的，从而织物制成的保持装置和织物制成的引导罩可以分别尤其紧密贴靠管线组。该织物还具有很薄的材料厚度，从而使用织物制成的保持装置和织物制成的引导罩时可以很紧凑和/或结构空间很高效地制造该供应装置。

在供应装置中可以规定，硬化机构具有与引导罩分开构成的易曲挠的保护罩，其在保护位置将所述管线组、保持装置、引导罩和至少一个硬化件一同包围。特别优选地，保护罩可至少部分地由织物制成。保护罩在保护位置形成硬管状和/或软管状的保护腔，设于保护罩中的元件延伸穿过该保护腔，使得保护罩将设于保护腔内的供应装置元件与供应装置周围环境分隔开。通过保护罩，该供应装置可以阻力很小地在操作机械臂的表面上滑动，从而很有效地避免操作机械臂和/或供应装置的擦蹭和进而损伤。

另一个优点是，保护罩通过与设于其中的保持装置合作而对管线组施展很好的保护作用，因为通过保持装置与管线组间隔的保护罩产生变形区。当尤其在操作机械臂或工业机器人运行期间保护罩撞到物体时，与此相应地该保护罩受到冲击，保护罩在管线组无损的情况下能在所述变形区中变形，从而管线组被很好地保护以免直接撞击。

此外，通过相应织物的设计(例如原材料、纱线及纤维的类型和/或材质、结构类型以及或许织物的再处理，例如涂覆、浸染等)，所述引导罩或保护罩或者所述引导罩和保护罩可以适应于各种不同的要求，如热、湿、干、冷、含化学品的环境等。因此，可以很灵活地使用该供应装置并且可以在支出很低的情况下适配于各种不同要求。

在本发明的一个改进方案中，保护罩可以具有封闭单元，其可逆无损地可在打开位置与保护位置之间被调整，其中，在所述打开位置，保护罩沿其纵向延伸方向被打开；而在所述保护位置，保护罩沿其纵向延伸方向被闭合。为此，该封闭单元例如可以具有至少一个操作很简单且出错少的粘接扣，其很有利地可安设在织物构成的保护罩上，例如在保护罩制造期间能与保护罩主体缝合在一起。

因此，当保护罩受到损伤和/或磨损时或当供应装置要适应变化的要求时，可以根据需要直接尤其简单或支出少地更换发生磨损的保护罩。由此该供应装置可以很高效地工作。

此外，保护罩的更换(即装卸)所耗用的用时很短，因为保护罩可被置于打开位置，而为此不用将供应装置的一端例如与末端执行器脱开。保护罩装卸时的省时导致该供应装置的和进而该操作机械臂或工业机器人的很少的非生产停机。

为了很简单且支出少地设计操作机械臂的或工业机器人的运动轨迹计划和/或过程运动计划，硬化机构的第一端可通过连接单元构成，借助连接单元，硬化机构远离末端执行器地在操作机械臂上可被固定或被固定。即，硬化机构通过连接单元例如在操作机械臂的或工业机器人的第三运动轴线区域或另一运动轴线区域中例如可被固定在其底座或第一运动轴线处。

特别是，该连接单元可以具有球节，从而允许在硬化机构端头和操作机械臂之间的相对运动。这导致了供应装置的与操作机械臂相关的明显很有利的灵活性或可活动性。由此可以保证硬化机构的第一端能很灵活地跟随操作机械臂的运动。有效阻止不利的供应装置夹紧，并且例如因移动经过或输送穿过管线组的物体所造成的供应装置自身运动不会通过刚性连接被传递至操作机械臂。与此相应，操作机械臂可以很精确地运动或被控制，这在很简单的运动轨迹计划中得到体现。

可以规定该连接件被集成到连接单元中。例如，该连接件可以是螺纹孔，在借助螺纹连接情况下供能机构的输入管可被装入、例如被拧入螺纹孔中。该螺纹孔可以一体形成在该连接单元的主体中，例如钻设于其中。因此，无需为单独构成的可给供应装置供应硬化能量的连接件留出结构空间。因此，将很紧凑地和/或结构空间高效地制造该供应装置。

连接单元可以具有分配单元，其将所述至少一个硬化件以导通硬化能量的方式连接至该连接件。尤其当采用多个硬化件或多个硬化件容座时，单独的硬化件可以通过共用的连接件提供或供应所述硬化能量。

在一个改进方案中，硬化机构可以包括可逆且可无损分开的固定机构，借此能将连接单元和保护罩可分离地固定在一起，并且固定机构的第一固定件布置在连接单元上，固定机构的与第一固定件对应的第二固定件布置在保护罩上。因此，能够很有利地保证：保护罩位置固定地被保持在连接单元上而不会例如沿着保护罩的或管线组的纵向中心轴线滑动，以免因此使该保护罩的保护作用比该保护罩正确保持就位时弱。

该固定机构例如可以具有另一个粘接扣，其第一粘接扣元件(例如毡条)很有利地可安设在织物构成的保护罩上，例如可以在制造时与保护罩主体缝合。另一个粘接扣元件(例如钩带)与此相应地要布置在连接单元上，例如与之粘接。

硬化机构的第二端可以通过第二连接单元构成，借此可以靠近末端执行器地将该硬化机构固定在操作机械臂上。由此可以保证硬化机构的第二端能更灵活地跟随操作机械臂的运动。另外，还进一步阻止不利的供应装置夹紧，并且供应装置的自身运动没有通过刚性连接被传递至操作机械臂、尤其是末端执行器。因此，借助配备有供应装置的操作机械臂或工业机器人，可以很可靠地实现可重现的操作机械臂运动轨迹和/或过程运动。

特别优选的是，第一连接单元和第二连接单元分别至少基本上作为相同构件或结构相同地构成。由此造成供应装置的很高效且廉价的制造，因为第一和第二连接单元可以根据共同的构建计划来制造。如果该连接件被集成到连接单元中，则在制造末端执行器侧的连接单元时可以简单地放弃螺纹孔的一体形成或钻设。或者，为了密封末端执行器侧的螺纹孔而可设有封闭件，借此在借助螺纹连接的情况下可以流体密封地封闭螺纹孔。

供应装置的硬化机构可具有带至少一个导向件的引导机构，借此所述管线组、保持装置、引导罩和至少一个硬化件可在操作机械臂上被共同引导。该导向件可以位置固定地被固定在操作机械臂上，例如与之螺纹连接。另外，该导向件尤其可以被设计成圆环筒形，从而管线组、保持装置、引导罩和/或至少一个硬化件可以延伸穿过该导向件。在此情况下，导向件的纵向中心轴线和由所述管线组、保持装置、引导罩和/或至少一个硬化件所共有的纵向中心轴线可以相互重合。导向件的内周面可如此设立，例如设计为很光滑，从而延伸穿过导向件的供应装置部件可以阻力很小地紧贴着沿它滑动。

换言之，该引导机构或导向件容许被导向件包围的供应装置部件沿其纵向延伸范围运动例如移动。而该引导机构或导向件阻止被导向件包围的供应装置部件例如沿着供应装置径向偏移。

此外，可以借助该引导机构在操作机械臂处引导布置于保护位置的保护罩，在这里，保护罩很有利地形成与导向件内周面对应的供应装置滑动面，从而被保护罩包围的供应装置部件能通过保护罩以阻力更少的方式紧贴在导向件的内周面上沿其滑动。

为了还进一步考虑有关新的有利的服务策略的所述构想，所述硬化机构可以具有带有至少一个传感器元件的传感器装置，借此可以给分析单元提供至少一个表征硬化机构状态的传感器信号。所述至少一个传感器元件可以尤其分别具有至少一个压力传感器、温度传感器、应变片、电阻、光学传感器、电容传感器等。在此情况下尤其可以想到该传感器元件被集成到供应装置的材料中。当保护罩由织物制成或包含织物时，传感器元件可以包含被加工至织物中的传感器。在此情况下，尤其可以考虑被织入织物中的传感纤维(很扁平地构成的且或许设置在织物的两个纺织层之间的传感器)等。换言之，可用以至少部分制成保护罩的织物可以是所谓的“智能织物”。

通过传感器装置的至少一个传感器元件，尤其可检测供应装置的温度、压力、损耗程度等。特别有意义的是检测到出现很严重磨损的供应装置部件(尤其保护罩)的损耗程度。表征硬化机构各自状态的传感器信号能无线地如经由WLAN(无线局域网)、蓝牙(借助无线电技术的数据传输)、NFC(借助电磁感应的近场通信)等和/或连线地被提供给、例如被传输给传感器装置。

由此，特别是要考虑有关“工业4.0”的构想。可以通过很简单的方式向操作机械臂或工业机器人的使用者提供供应装置的数据和/或参数。换言之，要支出很少地保证使用者对过程数据的监测。尤其有利的是，由此可以给使用者提供(例如显示)磨损现象、面临的功能故障和/或缺陷。这允许很及时的备用件订购，尤其是还在操作机械臂或供应装置因为功能故障或缺陷而停止之前。由此进一步造成了很短的修理时间。

本发明还涉及一种硬化机构，其用于本发明的用于尤其是工业机器人的具有至少一个关节的操作机械臂的供应装置，具有柔性管线组和包围管线组的易曲挠的引导罩，通过该管线组，可以至少基本上沿着操作机械臂给其末端执行器供应至少一种过程介质。

根据本发明的硬化机构基于以下构想，即，现有的操作机械臂或工业机器人或其各自供应装置配备有该硬化机构。于是，配备有硬化机构的操作机械臂或工业机器人可以能效很高地、支出少地和/或持久耐用地工作。为此要投入的支出很少，因为不用购置新的操作机械臂/工业机器人，而是只需给其配备硬化机构以便获得关于本发明的供应装置所描述的优点。

硬化机构的、尤其是连接单元的结构图可以如此设计，即，待制造的硬化机构可以根据待配备硬化机构的机器人或操作机械臂的尺寸和/或重量级来制造。硬化机构能以模块形式构成，从而例如根据重量级采用不同数量的硬化件。

附图说明

从以下对优选实施例的说明中以及结合附图得到本发明的其它的优点、特征和细节。在先在说明书中提到的特征和特征组合以及在后在附图说明中提到的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅在各自所说明的组合中、也在其它组合中或者单独地可采用而没有超出本发明的范围，其中：

图1示出用于操作机械臂的供应装置的俯视示意图；

图2示出用于操作机械臂的供应装置的侧视示意图；

图3示出保持装置和硬化件的立体示意图；

图4示出硬化件的示意图；

图5示出处于启用状态的硬化件的示意图；

图6示出保护罩的立体示意图；

图7示出组装的连接单元的立体示意图；

图8示出连接单元的单独元件，它们部分以立体图和剖视图被示出；

图9示出配备有供应装置的工业机器人的立体图。

在附图中，相同的或功能相同的零部件带有相同的附图标记。

具体实施方式

图1在俯视示意图中且图2在侧视示意图中示出用于操作机械臂2的供应装置1。操作机械臂2是工业机器人3的一部分，其通常具有六个运动轴4-9。运动轴4-9分别由各自转动关节限定，每个转动关节将工业机器人3的或操作机械臂2的两个紧邻的环节10可转动相连。在距工业机器人3的底座11最远的环节10上设置有末端执行器12，其可被设计成抓取单元、连接单元尤其是焊接单元、铆接单元、旋拧单元等。为了给末端执行器12供应至少一种过程介质或自末端执行器排出过程介质，供应装置1包括管线组13，其设计成是柔性的或可弯曲的，使得柔性管线组13可适配于工业机器人3的或工业机器人3或操作机械臂2的环节10的各自位置。过程介质例如可以是工作电能、冷却剂、原材料、胶、润滑剂、螺钉、铆钉和/或焊丝等，其通过管线组13可被供给末端执行器12。为此，在管线组13中有至少一个管线，或者在管线组13中汇集有多个管线，过程介质可被引导穿过该管线。

为了将配备有供应装置1的操作机械臂2设计成可以能效很高、支出少且持久耐用地工作，设有硬化机构14，借此可以根据需要使管线组13硬化。如此设计硬化机构14，即，它可安设在、例如加装在本来就有的常见的供应装置上。以下将详述硬化机构14。

图3在立体示意图中示出保持装置15和硬化件16。保持装置15在此情况下具有五个沿引导罩19外周面18布置的硬化件容座17。在此情况下，引导罩19的纵向中心轴线20和各硬化件容座17的各自纵向中心轴线21相互平行延伸。此外，五个硬化件容座17沿着外周面18至少基本均匀分散于外周面18。

在本例子中，引导罩19和硬化件容座17相互成一体地构成，从而硬化件容座17和引导罩19无法相对运动地设置或保持抵靠。尤其优选地，硬化件容座17和引导罩19由同一织物制成。换言之，引导罩19和硬化件容座17相互成一体构成。

引导罩19的内周面形成容纳腔，从而管线组13可以沿纵向中心轴线20延伸经过该容纳腔。换言之，引导罩19包围管线组13，从而管线组13的单独管线以空间很高效的方式相互抵靠。引导罩19尤其高效地紧贴管线组13，因为引导罩19由织物制成，由此引导罩19尤其易曲挠地构成。

在图3中虽然只示出一个硬化件16，但应该理解的是，在本例子中采用五个硬化件16。同样容易地可以想到，待使用的硬化件16的数量通过并非五的自然整数来限定。例如，在供应装置1或硬化机构14中可以采用一个硬化件16或者三个、四个、六个、七个、八个等硬化件16。

各硬化件16可插入或被插入各自的由各硬化件容座17内周面界定的容纳腔中。在此情况下，各硬化件容座17的内周面和硬化件16的各自外周面理想地彼此紧邻。由此，各硬化件16位置固定地被保持在各自硬化件容座17中，使得硬化件16的纵向中心轴线22与相应硬化件容座17的纵向中心轴线21重合。与此相应，一旦相应的硬化件16布置在各自所属的硬化件容座17中，硬化件16的纵向中心轴线22就平行于引导罩19的纵向中心轴线20布置。硬化件16在此被设计成软管件23，其完全或部分由合成聚合物、即聚硅氧烷制成。

图4在示意图中示出硬化件16或软管件23。软管件23的软管壁24形成通道件25，其可被流体流过和/或可填充有流体。图4示出在硬化机构14停用状态中的软管件23或硬化件16，在停用状态中，该硬化件16或软管件23按照表征硬化机构14停用状态的第一形状布置。例如硬化件16可以是易曲挠的或尤其可弯曲的，从而设置在各自硬化件容座17中的硬化件16跟随管线组13的形状或走向，因为硬化件16通过硬化件容座17和与之固定连接或成一体构成的引导罩19而被固定连接至管线组13。为了说明，在图4中很清楚地示出了这样的形状。可很好地看清，硬化件16的或软管件23的纵向形心轴26(“中性轴”)和假想纵向中心直线27很显著地相分离或很明显地彼此岔开。

而图5在示意图中示出在硬化机构14启用状态中的硬化件16，在该启用状态中，硬化件16承受硬化能量，由此在停用状态中易曲挠的或可弯曲的引导罩19变硬。与此相应，在启用状态中，硬化件16的或软管件23的纵向形心轴26处于如下走向和/或形状，即，就位置和方向而言至少基本对应于假想的纵向中心直线27。理想地，在硬化机构14的启用状态中，纵向形心轴26与纵向中心直线27重合。换言之，对硬化件16施以硬化能量导致硬化件16将被或被置于伸展姿态。

特别优选的是硬化能量通过布置在通道件25内的压缩空气作用于硬化件16，使得硬化件16因所述压缩空气被或将被调节至表征硬化机构14启用状态的状况、例如图5所示的状况。压缩空气可以按照例如0-6巴的压力来施加。这是特别有利的，因为该压力范围本来通常在现代的生产和/或加工设备中是很容易可供使用的。

图6在立体示意图中示出保护罩28，其通过封闭单元29可被可逆无损且无需工具地沿着保护罩28的纵向延伸方向被打开和/或关闭。例如封闭单元29可以具有至少一个粘接扣。在本例子中，封闭单元29被设计成粘接扣。

保护罩28的内周面30界定保护腔31，在本例子中，管线组13、保持装置15、引导罩19和硬化件16共同布置在保护腔中。换言之，在保护位置、即当保护罩28借助闭合的封闭单元29被置于保护位置时，保护罩28包围管线组13、保持装置15、引导罩19和硬化件16。与此对应，保护罩28的外周面32至少形成硬化机构14的或供应装置1的外周面的绝大部分。

总览图1、图2和图6可以看到，保护罩28的外周面32直接接触引导机构34的单独导向件33。各导向件33在各自导向区内包围保护罩28，从而通过导向件33或通过引导机构34，至少基本阻止管线组13、保持装置15、引导罩19、硬化件16和保护罩28沿相应导向件33的半径运动。换言之，导向件33或引导机构34仅容许这些部件沿着引导罩19的纵向中心轴线20运动。

供应装置1具有纵向补偿区35，其允许管线组13在布置得很靠近操作机械臂2的情况下跟随操作机械臂2的运动。当从纵向补偿区35抽出一部分管线组13时，设于纵向补偿区35中的、管线组13的和与之固定连接的供应装置1部件的长度延长。为此，供应装置1在靠近末端执行器的端头36通过连接单元37连接至操作机械臂2或末端执行器12。

当管线组13的一部分移入纵向补偿区35时，管线组的或与之位置固定地连接的供应装置1部件的离开纵向补偿区35的长度延长。为此将硬化机构14置于启用状态中，由此对硬化件16施以硬化能量尤其是压缩空气，从而硬化件16至少基本上处于或试图处于如图5所示的形状且被保持处于该形状。因为硬化件16通过硬化件容座17和通过引导罩19位置固定地连接至管线组13，故因为硬化能量而给管线组13赋予刚性，从而当在供应装置1的靠近末端执行器的端头36处发生移动时，管线组和与之位置固定连接的供应装置1部件被移动穿过引导机构34或导向件33。在此情况下，保护罩28的外周面32贴靠着相应导向件33的内周面滑动。

为了很紧凑地将纵向补偿区35保持在操作机械臂2上，供应装置1在远离末端执行器的端头38具有另一个连接单元39，其就很有利的相同构件策略而言可以被设计成与连接单元37结构相同。与此相应，以下结合连接单元39对连接单元37、39进行详细说明。

可被设计成至少基本与连接单元37结构相同的连接单元39在组装状态中在图7的立体示意图中被示出。在供应装置1的安装状态中，连接单元39的纵向中心轴线40与保护罩29的纵向中心轴线41(见图6)重合。在此情况下是指该纵向中心轴线40、41(见图6或图7)在供应装置1的伸展状态下重合，而在供应装置1在操作机械臂2或工业机器人3上实际运行时，纵向中心轴线40、41可以至少在局部相分离。同样的情况适用于：引导罩19的纵向中心轴线20(见图3)与纵向中心轴线40的重合，以及各硬化件16的纵向中心轴线22(见图3)或各硬化件容座17的纵向中心轴线21与连接单元39的纵向中心轴线40的平行。连接单元39具有关节件42，其在本例子中被设计成球节的球形件。为了重量很高效或原材料很高效地制造连接单元39，在球形件中设有多个材料掏空部43。在图7中还示出连接件44，至少一个硬化件16或至少一个软管件23可借此被供以硬化能量或压缩空气。连接件44特别是螺纹孔，从而在借助螺纹连接的情况下可以将产生硬化能量的供能机构的输入管拧入其中。

连接单元39具有固定件45，在供应装置1的组装状态中，保护罩28的各端头46(见图6)被布置且紧固在该固定件上。为此，可设置可逆、无损且无需工具即可拆下的固定机构47，其在本例子中被设计成另一个粘接扣。第一粘接扣元件48(例如毡条)布置在保护罩28的端头46上，例如与保护罩28的织布缝合。与第一粘接扣元件48对应的第二粘接扣元件49(例如钩带)可以布置在固定件45的外周面50上，例如第二粘接扣元件49可以与外周面50粘接。但也可以想到的是固定件45的外周面50形成第二粘接扣元件49。

图8示出连接单元39的单独元件，其部分以立体图和剖视图被示出。能看到呈球形件形式的关节件42，其与主体部51相连。尤其是主体部51和关节件42可以相互成一体构成。此外能看到连接件44，其可被流体、尤其是压缩空气流过并且通入分配模块53的分配件52。分配件52在本例子中被设计成环形槽，其一体形成在主体部51的表面54中。

分配模块53具有密封板55，在连接单元39的组装状态中，密封板的密封表面56直接接触主体部51的或关节件42的表面54，使得分配件或环形槽52与密封表面56一起界定分配通道件57。为了主体部51与密封板55之间的很好流体密封，可在主体部51和密封板55之间设置至少一个尤其是环面状的密封元件。

密封板55和主体部51可以相互用螺栓连接。替代地或附加地，密封板55和主体部51或关节件42可例如借助增材加工法相互成一体形成。此外，密封板55和主体部51可通过传力配合、形状配合和/或材料接合的方式相互连接。尤其优选的是采用热接合方法如焊接来相互连接密封板55和主体部51。

密封板55还具有至少一个容纳件58，其具有内螺纹且完全穿过密封板55。在借助螺纹连接的情况下，接合件59可被布置、尤其被拧入到容纳件58中，由此接合件59被固定保持在密封板55之中或之处。在本例子中，密封板55具有五个容纳件58以及五个接合件59。各接合件59可被流体、尤其是压缩空气流过，从而各接合件59的硬化件侧端头60通过相应容纳件58与分配通道件57流体连通。换言之，连接件44与各接合件59的硬化件侧端头60流体连通。

通过各接合件59的各自硬化件侧端头60，各硬化件16或各软管件23与连接件44流体连通，因为各自的接合件59至少间接与连接件44流体连通。例如软管件23可以流体密封地被插装到接合件59的接合部61上，从而接合部61伸入通道件25中。

为了实现很牢固的就位和/或为了实现在接合部61与硬化件16或软管件23之间的很高的密封作用，设有带有内螺纹的保持件62，在软管件23的软管壁24被夹紧在或夹入保持件62的保持部63与接合部61之间的情况下，内螺纹可以与接合件59的保持螺纹64拧接。例如保持部63可以在保持件62内部呈锥形缩窄，从而保持件62被越深地旋拧到保护螺纹64上，针对软管件23的夹紧作用就越强。保持件62还具有双重功能，因为它具有另一个保持部65，它设计用于保持其中一个硬化件容座17的连接单元侧端头66(见图3)，其借助未详细示出的夹子或借助未详细示出的紧固夹被保持在另一保持部65之处或之中。在本例子中，保持件62可以在形状和功能上类似于锁紧螺母。

固定件45可以与密封板55用螺栓连接，在这里，密封板55具有旋转锁闭滑槽67，固定件45通过与旋转锁闭滑槽67相对应的滑块68插入旋转锁闭滑槽。由此很有效地保证：从外面经由保护罩28和经由固定机构47作用于固定件45的扭转力未导致所述固定件45和密封板55彼此相对扭转。

不同于远离末端执行器的连接单元39，靠近末端执行器的连接单元37密封五个与之流体连通的硬化件16，从而硬化能量尤其是压缩空气在靠近末端执行器的端头36无法从硬化机构14或供应装置1逸失。如果连接单元37、39作为相同构件、即结构相同地构成，则靠近末端执行器的连接单元37将包含连接件44，压缩空气通过连接件能逸出至供应装置1的周围环境。与此相应设有未示出的封闭件，借此靠近末端执行器的连接件44或靠近末端执行器的螺纹孔可被流体密封闭锁或封闭。替代地可以规定，直接根据需要将螺纹孔一体形成到各自主体部51中，尤其当确定相同构件被用作远离末端执行器的连接单元39或被用作靠近末端执行器的连接单元37时。通过消除连接件44或通过流体密封封闭靠近末端执行器的连接单元37的连接件44，通过接合件59被保持在连接单元37上的硬化件16形成共用的流体密封端。

再次参照图1和图2，示出了传感器元件69，它是传感器装置70的一部分。借助传感器装置70可以检测硬化机构14的和/或供应装置1的状态。在此情况下，它例如可以是供应装置1的或硬化机构14的温度、压力、损耗程度等。特别有意义的是检测损耗程度和/或检测保护罩28的和硬化件16的缺陷或面临的缺陷。借助传感器装置70，可以提供传感器信号，其表征通过传感器元件69所获得的硬化机构14的状态或供应装置1的状态。表征状态的传感器信号可被提供给未详细示出的分析单元如显示单元，从而可以给操作机械臂2的或工业机器人3的使用者或操作者提供供应装置1的或硬化机构14的数据和/或参数。

图9在立体图中示出配备有供应装置1的工业机器人3或配备有供应装置1的操作机械臂2。在此能尤其清楚地看到，保护罩28如何借助引导机构34或借助导向件33极其接近操作机械臂2地、即基本平行于操作机械臂地被保持就位。由此，供应装置1的被保护罩28包围的部件同样在操作机械臂2处极其接近或者说尤其平行地可被保持并可借助引导机构34被引导。

如此设计硬化机构14，即，它可被安设到、尤其加装到已有的机器人系统或操作机械臂和/或工业机器人上。

Claims (6)

1.一种用于操作机械臂的供应装置(1)，具有工业机器人(3)的关节；该关节包括柔性管线组(13)和包围该管线组(13)的且易曲挠的引导罩(19)，通过该管线组能至少基本上沿该操作机械臂(2)给其末端执行器(12)供应过程介质，

其特征是，所述供应装置包括硬化机构(14)，该硬化机构具有：

保持装置(15)，该保持装置具有沿易曲挠的引导罩的外周面布置的五个硬化件容座，这五个硬化件容座沿着易曲挠的引导罩的外周面均匀分散于易曲挠的引导罩的外周面，其中，保持装置和易曲挠的引导罩分别由织物制成；

五个硬化件，其中，五个硬化件分别被插入一个硬化件容座中，其中，在所述硬化机构(14)的启用状态中，所述硬化件承受硬化能量，由此所述易曲挠的引导罩(19)和进而所述管线组(13)借助所述硬化件(16,23)被硬化，其中，所述硬化件(16)分别被设计成易曲挠的软管件(23)，该软管件的软管壁(24)界定能被流体流过的通道件(25)，在所述启用状态中，该通道件完全充满流体；和

由织物制成的易曲挠的保护罩(28)，该易曲挠的保护罩与易曲挠的引导罩(19)分开构成，易曲挠的保护罩具有封闭单元，该封闭单元可逆无损地能在打开位置与保护位置之间被调整，在所述打开位置，易曲挠的保护罩沿其纵向延伸方向被打开；而在所述保护位置，易曲挠的保护罩沿所述纵向延伸方向被闭合并且将所述管线组(13)、所述保持装置(15)、所述易曲挠的引导罩(19)和所述至少一个硬化件(16,23)一并包围，其中，该封闭单元具有与保护罩的织物缝合在一起的至少一个粘接扣。

2.根据权利要求1的供应装置(1)，其特征是，所述保持装置(15)和所述引导罩(19)相互成一体构成。

3.根据权利要求1所述的供应装置(1)，其特征是，所述硬化机构(14)的第一端(38)由能远离所述末端执行器(12)地将所述硬化机构(14)固定在所述操作机械臂(2)上的连接单元(39)构成。

4.根据权利要求3的供应装置(1)，其特征是，所述硬化机构(14)的第二端(36)由第二连接单元(37)构成，通过该第二连接单元能靠近所述末端执行器(12)地将所述硬化机构(14)固定在所述操作机械臂(2)上。

5.根据权利要求1的供应装置(1)，其特征是，所述硬化机构(14)具有带有至少一个传感器元件(69)的传感器装置(70)，通过该传感器装置能够给分析单元提供至少一个表征所述硬化机构(14)的状态的传感器信号。

6.一种硬化机构(14)，用于根据权利要求1至5之一构成的、用于工业机器人(3)的具有至少一个关节的操作机械臂(2)的供应装置(1)，该硬化机构具有能至少基本上沿所述操作机械臂(2)给其末端执行器(12)供应至少一种过程介质的柔性管线组(13)和包围该管线组(13)的易曲挠的引导罩(19)。