JP2014504558A - 接続要素を処理ユニットに自動送給するための装置及び接続要素用の送給ホース - Google Patents

Abstract

接続要素を処理ユニットに確実に自動送給することを保証するために、装置、特に産業用ロボット（２）が設けられ、前記装置は、接続要素（２８）用の送給ホース（１４）が供給ラインとして収容されるホースパック（１０）を有する。送給ホースの確実な操作及びよじれ防止を保証するために、送給ホースは、モールド成形されたホースジャケット（２２）に埋め込まれる内部ホース（２４）から形成される。この措置により、問題なしに送給ホース（１４）をホースパック（１０）内に一体化することが可能になる。さらに、送給ホース（１４）がよじれる危険性が小さく維持される。

Description

本発明は、例えばボルト、リベット、ねじ、ナット等の接続要素を、例えば溶接ヘッド、リベット打ちユニット、ねじ留めユニット等の処理ユニットに自動送給するための装置に関する。さらに、本発明は接続要素用の送給ホースに関する。

工業的製造技術では、例えば自動車産業では、（金属薄板）接合構成要素が、例えば溶接、ねじ留め、リベット打ち等によって自動化プロセスで自動化処理ユニットにより互いに接続されるか、あるいは接合構成要素に、例えば溶接スタッド等の接続要素が設けられる。

この場合、個々の接続要素は、通常、送給ホースを介して処理ユニットに送給され、例えば圧縮空気によって処理ユニット内に送出される。この場合、送給ホースの長さは、いくつかの例では数１０ｍを越える。

工業的製造プロセスを中断しないために、接続要素を摩擦なしに送給することが必要である。送給ホースは、通常、接続要素の送出を可能にするために、適切な低摩擦の内面を有するプラスチック材料からなる。送給ホースは、例えば、比較的高い硬度のポリアミドから製造される。この必要性のため、送給ホースは、不十分な曲げ可撓性のみを有することが多く、この結果、送給ホースのよじれの危険性が曲げ応力の場合に存在する。比較的硬質のプラスチック材料のため、よじれが不可逆のよじれをもたらし、これにより、永続的に接続要素の送給が中断される。通常、送給ホース全体の交換が必要である。このことは比較的時間を浪費し、望ましくない生産損失をもたらす。

特に、スイングアームに回転可能に取り付けられたロボットアームを通常有し、処理ユニットを支持するロボットハンドが前記ロボットアームの自由端に配置される、多軸産業用ロボット、例えば３軸〜６軸の産業用ロボットの使用増加のため、特に可撓性に関して、供給ラインに対して高い要件が設定される。

現在の解決方法では、接続要素用の送給ホースは、ロボットホースパックの横に別個に敷設される。追加として必要な供給ライン、例えば処理ユニットに供給するための流体又は電気ラインは、このようなロボットホースパックに敷設される。このようなホースパックは、多軸産業用ロボットの動作順序に適合されかつ複数の供給ラインが共通のホース又はパイプに敷設されるライン装置である。通常、完成したライン装置ユニットが提供され、このユニットは、ロボットハンドの動作によって必要とされるホースパックの長さ補償を例えばばねユニット等によって処理する。

上述のことから進んで、本発明は、特に産業用ロボットの場合、このような接続要素の処理ユニットへの改良された送給を可能にする目的に基づいている。

上記目的は、本発明に従って、請求項１の特徴を有する接続要素を処理ユニットに自動送給するための装置によって達成される。上記目的は、さらに、本発明に従って、請求項１２に記載の特徴を有する接続要素用の送給ホースによって達成される。

装置は、特に多軸産業用ロボットである。装置は、処理ユニットに製造手段を供給するための複数の供給ラインが保護ケーシングの内部に敷設されるホースパックと称されるものを備える。保護ケーシングは、例えば、供給ラインが引き込まれる適切なプラスチックから製造された波形管あるいは他の任意の可撓性管又はホースである。別の供給導管として、ホースパックは、接続要素を処理ユニットに送給するための可撓性送給ホースを備える。この場合、送給ホースは、弾性プラスチックから製造されたホースケーシングに埋め込まれる内部ホースによって形成される。この場合、内部ホースは、接続要素を案内するために、例えば圧縮空気によって接続要素を処理ユニットに送出するために適切に設計される。このために、内部ホースは、断面要素に適合される内側断面と、接続要素を摺動案内するための適切な低摩擦表面を有する。

この文脈における埋め込まれるとは、ホースケーシングが、内部ホースに対してしっかりと位置し、前記内部ホースを完全に取り囲むことを意味する。内部ホースを弾性プラスチックのホースケーシングに埋め込むことによって、内部ホースが中性繊維の形態の送給ホース内に事実上埋め込まれる。この特別な２部分設計のため、十分なよじれ防止が高い曲げ応力下でも達成される。送給ホースの曲げの場合、実質的に、ホースケーシングのみがしたがって引張荷重又は圧縮を受け、通常比較的硬質の内部ホースのよじれの危険性が低減される。これによって、装置全体の連続的な問題のない操作が保証される。例えばＴ字形の内部ホースを好ましくは円形のホースケーシングに埋め込むことによって、送給ホースは、ケーブルと比較して容易かつ堅固にさらに処理しやすく、したがって、供給ラインとしてホースパック内に一体化するのに適している。

この場合、ホースケーシングの壁厚は、典型的に数ミリメートルの範囲に、例えば２〜５ｍｍの範囲にある。２部分設計の送給ホースは、連続的な製品であることが好ましい。ホースケーシングは、押出工程によって内部ホースに適用されることが好ましい。

一般に、異なる材料が、２つの構成要素、すなわち内部ホース及びホースケーシングのために使用され、この結果、２つの構成要素は、押出工程の場合にも一体の結合によって互いに接続されない。一方で、この構造により、例えば端部領域で簡単にホースケーシングを部分的に取り外す（動かす）ことが可能である。他方で、これによって、内部ホース及びホースケーシングは、局所的に互いに移動することが可能であり、この結果、例えば曲げ応力の場合に、ホースケーシングと内部ホースとの間に作用する引張力又は圧縮力のある程度の切り離し（解放）が達成される。内部ホースに対する負荷がこれによって低減される。

接続要素の優れた案内を可能にするために、内部ホースは、通常、比較的硬質の材料、特にポリアミド（ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）から製造される。対照的に、ホースケーシングは、著しくより柔らくかつより弾性の材料から製造される。曲げの場合、ホースケーシングは、硬質の内部ホースと比較して、したがって、より低い硬度及びそれと関連して改良された弾性の結果として、損傷なしに伸長及び座屈を容易に吸収する位置にある（ようになっている）。

この場合、内部ホースは、ホースケーシングの硬度よりも３０％を越えて、好ましくは５０％を越えて高い硬度を有することが適切である。ホースケーシングは、例えば４０〜５０のショアＡ硬度を有し、内部ホースは７０〜８０のショアＡ硬度を有する。ホースケーシング用に使用される好ましい材料はポリウレタンである。

ホースケーシングは、一般に熱可塑性エラストマー、特にポリウレタンエラストマーから形成されることが適切である。エラストマー性、すなわちホースケーシングの弾性特性のため、送給ホースは、大きな曲げ応力の後にも接続要素を送給するために適切な元の位置に自動的に戻される。

既述したように、２つの構成要素が一体結合によって接続されないことが特に重要である。このことは、適切な材料対によって、あるいは好ましい代替例又は補完例では、同様に追加の分離層、好ましくは例えば不織材料によって形成されたバンデージングによって達成されることが好ましい。この措置のため、同時押出の場合にも、ホースケーシングが内部ホースに対して直接、特にしっかりと結合して位置するが、前記内部ホースとは一体結合しないことが確実に保証される。この場合、バンデージングは、完全なバンデージングであることが好ましく、すなわち、分離材料、例えば（ポリエステル）不織材料が内部ホースのすべての領域を覆うことが好ましい。

好ましい別の発展形態では、ホースケーシングは端部において内部ホースから取り外され（移動され）、この結果、内部ホースの端部部分は、処理ユニットに接続するための差し込み式結合要素として形成される。使用時、露出した端部部分は、したがって処理ユニットに差し込まれ、したがって送給ホースから実際の処理ユニット内への接続要素の移送点を規定する。

ホースパックは、通常、装置に、特に産業用ロボットのロボットアームに適切な案内要素によって保持されて、案内される。送給ホース用の応力逃しのための保持要素が、このようなホースパック用のこれらの案内要素に相補的にさらに設けられ、前記保持要素は、個々の位置において送給ホースをホースケーシングにクランプして把持する。保持要素は、一般に、ブラケットの形態でホースケーシングをクランプする。構造が可撓性ホースケーシングを有するという理由のみにより、硬質の内部ホースの損傷の危険性なしに、送給ホースを個々の位置に、特に産業用ロボットにこのように取り付けることができる。

この保持要素は、露出した端部片、したがって、差し込み式結合要素の直接近傍に配置されることが好ましい。多軸産業用ロボットが使用される場合、保持要素は好ましくは、ロボットアームとロボットハンドとの間のフランジに締結され、ロボットハンドは、処理工具を支持するか又は前記処理工具を形成する。

内部ホースの内側断面は、処理されるべき接続要素に一般に適合される。ヘッドを有するボルト形状の要素、例えばねじ、リベット等が処理される多くの用途では、内部ケーシングは、したがってＴ字形の内側断面プロフィールを有する。内部ホースの外側断面はまた、Ｔ字形であるか又はすでに丸くてもよい。ホースケーシングの外側断面は、ホースパック内の適切な案内を保証するために、円形であることが好ましい。

ホースパック内の供給ライン、好ましくは、例えば空圧式ホース、水ホース等の制御ライン、媒体ホース、及び電気供給ライン、例えば溶接のための処理ユニット用の電気ラインが設けられる。適切な別の発展形態では、戻りばねを有する長さ補償ユニットが装置にさらに配置され、前記長さ補償ユニットは、装置、特にロボットハンドの運動の場合に、ホースパックの長さの自動補償を行う。

要約すると、送給ホースは、内部ホースでは、内部ホースをホースケーシングの内部に「オーバーモールディングする」（埋め込む）ため、著しく改良されたよじれ防止が達成されるという事実を特徴とする。ロボットの運動によって又は捕捉されることによって引き起こされるように、よじられた後でも、送給ホース、したがって、内部ホースも、弾性のホースケーシングのため、接続要素の問題のない送給をさらに保証する状態に跳ね戻る。

送給ホースの別の特別な利点は、従来のホースパック内に容易に一体化する可能性に見られるが、この理由は、特に、ホースケーシングのため送給ホースが従来のケーブル又はホースのように取扱い可能であり、特に応力逃しの下でも案内されることができるからである。好ましくは、この場合、送給ホースのクランプ取付けが可能でありかつ行われ、この取付けでホースケーシングが変形される。内部ホースの損傷はこの場合生じない。

ホースパック内へのこのような一体化は、状況に応じて保護導管に部分的に配置された送給ホースでは、今まで不可能であったが、この理由は、十分なクランプ力による保護導管のクランプ締結が不可能であったからである。

内部ホース上のホースケーシングの取り外し可能な配置のため、例えば接続領域の「ストリッピング」も可能になる。したがって、ホースケーシングは内部ホースと一体結合しない。

図面を参照して、本発明の例示的な実施形態について以下により詳細に説明する。

長さ補償ユニットで案内されるホースパックと、前記ホースパックに配置される接続要素用の送給ホースとを有する６軸産業用ロボットの図面である。 図１の円Ａによって示された領域の拡大図である。 送給ホースの実施形態の第１の変形例の図面であり、図３Ｂの側面図の線Ａ−Ａによる断面図である。 送給ホースの実施形態の第１の変形例の側面図である。 ストリップ端部片を有する斜視図である。 リベットが端部片に配置された当該端部片の拡大図である。 断面図による送給ホースの第２の変形例の図面である。 側面図による送給ホースの第２の変形例の図面である。

図において、同一の操作効果を有する部分には同一の参照記号を付与される。

多軸、特に６軸の産業用ロボットが、一例として、接続要素を自動送給するための装置として図１に示されている。このような産業用ロボット２の設計及び操作は原理上知られている。産業用ロボット２は、軸３と称される軸を中心に回転可能に取り付けられるロボットアーム４と、前記ロボットアーム４の端部に配置される処理ユニット／ロボットハンド（ここではより詳細に図示せず）を取り付けるためのフランジ１６とを備える。戻りばね８を有する長さ補償ユニット６は、ロボットアーム４の上側の軸３の領域に配置される。各々が１つのホースパック１０用の２つのこのような長さ補償ユニット６は、例示的な実施形態に設けられる。ホースパック１０の各々は、処理ユニットに向かって適切に延びる。

ホースパックは、例えば、波形管として又はさもなければ可撓性プラスチック管として形成される保護ケーシング１２を備える。複数の供給ラインが保護ケーシング内に敷設され、例示的な実施形態では、ホースパック１０につき２つの送給ホース１４のみが示されている。

例示的な実施形態では、ホースパック１０は、各々の場合に、長さ補償ユニット６を通して完全に延び、長さ補償ユニット６内でコイルスプリングによって囲まれており、コイルスプリングは、一方でホースケーシング１２に当接し、他方で長さ補償ユニット６に当接し、またホースパック１０上に対して復元力を及ぼす。原理的に、保護ケーシング１２が長さ補償ユニット６内で終端し、個々の供給ラインが長さ補償ユニット６から外に例えば横方向に個々に延びることも可能である。

図２に示した拡大図に特に明白であるように、保持要素１８はフランジ１６の端部に、具体的に処理ユニットに向かって結合点の端面の表面に締結される。保持要素の自由端に、保持要素１８は、ブラケットとして形成されるクランプ要素２０を有し、このクランプ要素で、送給ホース１４が応力逃しのために各々の場合に個々にクランプされる。このために、例示的な実施形態で適切なインサート（挿入物）がクランプ要素２０内に設けられる。

図２に既に明白であり、次に図３Ａ〜図３Ｃ及び図４Ａ及び図４Ｂにより明白であるように、送給ホース１４は、外側ホースケーシング２２と内側の内部ホース２４とによって形成される。図４Ａ及び図４Ｂの例示的な実施形態によれば、代替実施形態では、ホースケーシング２２と内部ホース２４との間に分離層２６又は分離部が追加して設けられる。前記分離層は、特に、例えば（ポリエステル）不織材料から製造された中間層によって形成される。

ホースケーシング２２は、前記内部ホース２４がホースケーシング２２の材料の内部に埋め込まれるように、押出工程によって内部ホース２４に「成形される（ｍｏｌｄｅｄ）」ことが好ましい。

ホースケーシング２２及び内部ホース２４の材料は、特に硬度に関して異なることが適切である。内部ホース２４は、高い硬度及び剛性によって一般に区別され、典型的にポリアミドから製造される。内部ホース２４は、通常、７０〜８０の範囲のショアＡ硬度を有する。内部ホースは、接続要素用の摺動案内として適している。一例として、接続要素としてのリベットが図３Ｄに示されている。

これと対照的に、ホースケーシング２２は、著しくより低い硬度及び特に改良された弾性の材料からなる。ホースケーシング２２は、ポリウレタンからなることが好ましい。ホースケーシングの硬度は、４０〜５０の範囲のショアＡにあることが好ましい。代わりに、内部ホース２４及びホースケーシング２２の両方は、ポリウレタンからなるが、異なる硬度からなる。特にこの例では、分離層２６として、特に不織材料の完全なバンデージングとして形成された分離部が、２つの構成要素２２、２４の間に設けられる。

図３Ａ〜図３Ｄの例示的な実施形態では、内側ホース２４は、全体的にＴ字形のプロフィール（断面形状）を有し、したがって、この程度に、接続要素（リベット２８）の形状に適合される。適合された内側断面とは、一般に、接続要素が、予め規定されたデフォルト位置及びデフォルト配向において内部ホース２４内で数１０メートルの大きな長さにわたっても、例えば圧縮空気によって送給ホース１４を通して送出され得ることを意味する。特に図３Ｄの説明から理解できるように、この場合の接続要素のヘッドは、内部ホース２４のＴ字形断面の横方向側面に当接する。

内部ホース２４と対照的に、ホースケーシング２２は、一般に、内部ホース２４の形状とは無関係の円形の断面形状を有する。

図４Ａ及び図４Ｂの例示的な実施形態には、円形の内部ホース２４を有する実施形態の変形例が示されている。この場合、不織材料によって形成された分離層２６がさらに明白である。

一般に、ホースケーシング２２は、一体の結合によって内部ホース２４と接続されず、したがって、前記内部ホース２４から容易に取り外す（動かす）ことが可能である。特に図２から理解し得るように、これは、ホースケーシング２２の送給ホースの端部を解放し、これによって内部ホース２４の自由端部分を形成するために利用され、この自由端部分は差し込み式結合要素３０として使用され、かつ処理ユニットの対応する結合要素に差し込まれる。

２ 装置
１０ ホースパック
１２ 保護ケーシング
１４ 送給ホース
２２ ホースケーシング
２４ 内部ホース

Claims (12)

1. 接続要素を処理ユニット、特に多軸産業用ロボットに自動送給するための装置（２）であって、製造手段を前記処理ユニットに供給するためのホースパック（１０）を備え、前記ホースパック（１０）が、複数の供給ラインが敷設される保護ケーシング（１２）を有し、前記接続要素を前記処理ユニットに送給するための可撓性送給ホース（１４）が前記ホースパック（１０）に収容される装置（２）において、前記送給ホース（１４）が、弾性プラスチックから製造されたホースケーシング（２２）に埋め込まれ、前記接続要素を摺動案内するために前記接続要素の断面輪郭に適合した内側断面を有する内部ホース（２４）を備えることを特徴とする装置（２）。
2. 前記ホースケーシング（２２）が、押出工程によって前記内部ホース（２４）に適用される、請求項１に記載の装置（２）。
3. 前記内部ホース（２４）及び前記ホースケーシング（２２）が一体結合によって互いに接続されない、請求項１又は２に記載の装置（２）。
4. 前記内部ホースが、前記ホースケーシング（２２）よりも堅い材料、特にポリアミドから製造される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置（２）。
5. 前記ホースケーシング（２２）が熱可塑性エラストマーから形成される、請求項１に記載の装置（２）。
6. 分離層（２６）、特にバンデージングが、前記ホースケーシング（２２）と前記内部ホース（２４）との間に配置される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置（２）。
7. 前記ホースケーシング（２２）が、端部において前記内部ホース（２４）から取り外され、したがって、前記内部ホース（２４）の部分が、前記処理ユニットに接続するための差し込み式結合要素（３０）として形成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置（２）。
8. 前記ホースパック（１０）が、前記装置（２）の支持部の少なくとも１つの案内要素（６）、特にロボットアーム（４）によって案内され、さらに送給ホース（１４）用の応力逃し部としての保持要素（１８）が前記支持部（４）に締結され、前記保持要素（１８）が、前記差し込み式結合要素（３０）の領域で前記ホースケーシング（２２）をクランプして取り囲む、請求項７に記載の装置（２）。
9. 前記装置（２）が多軸産業用ロボットとして実装され、前記保持要素（１８）が、前記ロボットアーム（４）とロボットハンドとの間のフランジ（１６）に締結される、請求項８に記載の装置（２）。
10. 前記ホースパック（１４）が、制御ラインと、供給ラインとしての媒体ホース及び／又は電気供給ラインとを備え、前記装置（２）の運動の場合に前記ホースパック（１４）を自動長さ補償するための戻りばね（８）を有する長さ補償ユニット（６）が、案内要素としてさらに設けられる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置（２）。
11. 前記内部ホース（２４）が多角形、特にＴ字形の内側断面を有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置（２）。
12. 弾性プラスチックから製造されたホースケーシング（２２）に埋め込まれ、接続要素を摺動案内するために前記接続要素の断面輪郭に適合した内側断面を有する内部ホース（２４）を有する接続要素用の送給ホース（１４）。

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