JP4756495B2 - 管路案内装置を備えるロボット - Google Patents

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Description

発明の詳細な説明
本発明の主題は、少なくとも部分的に外側を走る少なくとも1つの導管案内装置を備えるロボットであって、該案内装置内に導管、ホース又は類似物が案内されるロボットに関する。
ロボットの意味は、特に、例えば自動車の製造に使用される工業用ロボットを指す。原則として、より広義では、ロボットという語は、何らがの取扱いデバイス、特に工業用に意図されている取扱いデバイスも意味する。
ロボットの場合、以下で供給導管として周知される導管、ホース又は類似物は、ロボットハンドに配列されたツールを供給する機能を果たす。
供給導管を案内するため、スリーブホースを使用する。供給導管は、スリーブホース内に配置される。スリーブホースは、少なくとも部分的にロボットの外側に案内される。スリーブホースはロボット自体に取り付けられ、その結果、スリーブホースの取付けは、スリーブホースがロボット、特にロボットハンドの運動を追跡するように行なわれる。導管案内装置が少なくとも部分的に外側を走り、導管案内装置内で導管、ホース又は類似物が案内されるロボットのこうした構造は、(特許文献1)から公知である。
スリーブホースのケーブルを取り付けるためのデバイスは、(特許文献2)から既知である。ロボットの供給導管は、スリーブホース内を案内される。このデバイスは、スリーブホースが軸方向に固定され、ケーブルを圧力嵌めで保持するケーブルナットが軸方向に、かつクランプ内で回転しないように保持および固定される点に特徴がある。
供給導管の案内に関して、ロボットの基部にあるホースガイドも、(特許文献3)から既知である。このホースガイドは、上下のホースアー厶が屈曲ホースヘッドを介して互いに連結されたホースを有する。上部ホースは、下部ホースアームに対して水平方向に偏位して案内される。下部ホースアームに対する上部ホースアームの水平偏位により、これらの2本のホースを連結するホースヘッドが垂直に傾斜し、その結果、腹部の高さが低くなる。また、ホースヘッドは基部壁部に沿って摩擦しなくなり、結果として生じる磨耗がなくなる。
ロボットの運動により、スリーブホースが対応して運動する。スリーブホースから供給される導管、ホース又は類似物は中立限界の外側に配置されるため、導管間に相対運動が生じる。この相対運動の際、ホース及び類似物は互いに対して摩擦し、その結果磨耗を生じる。この磨耗は、供給導管の破壊を生じ、ロボットが故障する原因になる可能性がある。こうした可能性を防止するには、(非特許文献1)に記載されているように、供給導管をスリーブホース内部の潤滑媒体内に配置する方法が既知である。
こうした解決方法において問題になる要素は、スリーブホース及び供給導管の全体の質量が著しく増加するという事実である。さらに、原位置における修理は不可能であるか、または可能であっても著しく困難である。しかし、製造工程を長時間遮断させる必要がないように、当該ロボットに提供される供給導管と共に、適切なスリーブホースを予備部品として供給する。その結果、投資支出はそれ程多額なレベルではなくなる。
DE20113950U1号公報 DE210696U1号公報 DE20008054U1号公報 DE20112491U1号公報 「Schlauchpaketloesungen」[ホースパッケージの解決方法]KEM、特別号2、2001年8月。
潤滑剤および導管を充填するため、スリーブホースは最小負荷容量を有する必要がある。スリーブホースの最小負荷容量を増加するには、スリーブホースを相応に剛性に設計する必要があるが、これは、ロボット動作時のスリーブホースの可動性に関しては逆の要件に相当する。
本発明は、この原点に基づいて、供給導管が、ロボットの動作を妨げることなく安全かつ確実に案内されるロボットを提供する目的に基づく。
この目的は、請求項1の特徴を有するロボットにより達成される。有利なその他の展開及び実施態様は、個々の従属請求項の主題である。
本発明によるロボットは、導管、ホース又は類似物が内部を案内される少なくとも1つの導管案内装置が少なくとも部分的に外側に走り、可撓性連結要素が貫通して延在する中心体を各々が有する複数の部材により形成される少なくとも1つの空間的に偏向可能な部分を有する点を特徴とする。これらの部材は、導管、ホース又は類似物を収容するためのチャネルを形成する。
本発明によるロボットのこうした構造により、供給導管を安全かつ確実に案内する可能性が得られる。供給導管は、これらの部材により形成されるチャネル内を案内される。部材は可撓性連結要素により連結され、この可撓性連結要素は、導管案内装置に作用するロボットの動作時に生じる力を実質的に吸収する。ロボット上の導管案内装置の本発明による構造により、力の吸収と供給導管の案内との間の実質的に機能的な分離が達成される。
ロボットのさらに他の有利な展開により、隣接部材は、嵌め合う形態で互いに連結することを提案する。導管案内装置に作用する実際の力を吸収するため、部材を互いに確実に保持するには、可撓性連結要素がぴったり適合すれば十分である。
導管案内装置の空間的に偏向可能な部分を実現するには、ボールジョイントを介して、少なくとも2つの隣接部材を互いに連結するべきであると提案する。2つの隣接部材間の連結要素としてのボールジョイントの構造の利点は、隣接部材が空間的に偏向可能であり、その結果、こうしたボールジョイントの構造が設計の見地から単純であるという点である。
ロボットのさらに他の有利な実施態様により、導管案内装置の空間的な偏向を制限する手段を設けるべきであると提案する。制限の範囲は、ロボットの移動に適応する。
空間的な偏向を制限する手段は、好ましくはストップ、及び少なくとも1つのカウンターストップを備える。特に、少なくとも1つのストップは、半径方向外側に向いた突出部から形成され、前記突出部は凹部に係合する。
導管案内装置を形成するための組立努力を低減し、導管案内装置の機能を確保するため、ロボットのさらに他の有利な実施態様により、少なくとも1つの突出部をジョイント本体上に形成し、凹部をジョイントソケット内に形成することを提案する。隣接部材間のジョイント接続部がボールジョイントである場合、突出部をボールヘッド上に形成し、凹部をジョイントソケット内に形成すると有利である。
ストップ及びカウンターストップの荷重が過剰にならないように、少なくとも2つの突出部を設けて、互いに等距離に配置することを提案する。
導管案内装置から供給される導管、ホース又は類似物は、部材により形成されたチャネル内を案内される。好ましいチャネル構造は、1つの壁部に結合された少なくとも1つのウェブが中心体に設けられ、壁部及び中心体がチャネルを画成する構造である。
複数のウェブを設ける場合、チャネルは、個々のまたは複数の導管、ホース又は類似物が案内される複数の部分的なチャネルに分割して良い。
もう1つの有利な実施態様により、チャネルを部分的に画成する壁部が、中心体の長手方向に延在する少なくとも1つの隙間を有することを提案する。この方法により、導管を隙間からチャネル内に導入する可能性が生じる。更に、隙間を通して導管をチャネルから取り出す可能性も存在する。これは、導管案内装置の修理を容易にする構造が達成されるという利点を有する。
導管案内装置内を案内される導管を保護するには、2つの隣接部材の壁部部分が互いに重畳するように壁部を設計すると有利である。この手段により、少なくとも部分的に閉鎖した導管案内装置が得られる。
導管案内装置をロボットに取り付けるため、保持具を設ける。好ましくは、保持具はクランプ状の構造を有し、その結果、部材の壁部と相互作用する。部材は、嵌合するか又は圧力嵌めで保持具内に取り付ける。
導管案内装置を有するロボットは、(特許文献4)から公知である。このロボットは、基部の領域に、導管案内装置の1つ又は複数のループが配置されるバスケットを有する。(特許文献3)から、ロボットが、上下のホースアームが屈曲ホースヘッドで互いに接続された基部領域に導管案内装置を有することは公知である。上部ホースは、水平方向に偏位する下部ホースに対して偏位して案内される。
本発明により、導管、ホース又は類似物が内部を案内される少なくとも1つの導管案内装置が少なくとも部分的に外側を走るロボットであって、特に請求項1〜14により、ロボットの基部に導管案内装置を案内して格納するための装置を有し、その結果、この装置が、第1平面に形成された案内領域、及び第1平面とは異なる第2平面に形成された保管領域を有するロボットを提案する。
特に、ロボットが、実質的に水平面に位置する案内領域を有することを提案する。この案内チャネルにより、導管案内装置の単純化及び確実な案内が達成される。
さらに他の提案により、案内領域及び保管領域が存在する平面は、互いに対して90°以下の角度で対している。この点で、保管領域は実質的に垂直平面に位置する構造が好ましい。
案内領域は、導管案内装置の安全かつ確実な案内が達成されるチャネルの形態で設計することが好ましい。これは、ロボットが、案内領域の平面に実質的に垂直な軸の周囲で回転する場合、特に有利である。
案内領域の形状は、特に、ロボットの運動に対応するように設計する。特に、案内領域は弧状であり、特に部分的に円形、好ましくは環状である。
保管領域をできるだけ小型に設計するため、導管案内装置が上部ストランド及び下部ストランドを有し、上部ストランド及び下部ストランドを湾曲状領域により互いに連結することを提案する。
下部ストランドの端部は、固定位置に配置する。導管案内装置の交換を単純化するため、案内領域及び保管領域を互いに解除自在に結合することを提案する。これは、保管領域を順に取り外して、導管案内装置の局所的に固定された接続部に到達する可能性を開く。案内領域と保管領域との間の解除自在な接続のさらに他の利点は、ロボットの要件に適応する様々な保管量の保管領域が設けられることにある。
ロボットの運動シーケンスに対する導管案内装置による影響をできるだけ少なくし、導管案内装置に作用する力をできるだけ減少させるため、案内領域と保管領域との間に、摩擦を生じない運動を可能にする遷移領域を設けることを提案する。
ロボットのさらに他の有利な実施態様により、案内領域、保管領域及び/又は遷移領域は、少なくとも部分的に成形部品、特にシートメタル成形部品として設計することを提案する。
導管案内装置の部材は、単一部品として設計することが好ましい。特に、この部材は射出成形部品であることを提案する。使用に応じて、この部材は、プラスチックまたは繊維補強プラスチックから製造すると良い。導管案内装置は、部材を金属チャンバとして深く製造し、特に軽金属から製造すると良い。
次に、本発明のその他の詳細及び利点について、図示の実施態様に基づいて説明する。しかし、本発明の主題は、これらの実施態様に限定されない。図面は以下を示す。
図1は、導管案内装置が外側を走る既知のロボットの略測面図を示す。導管案内装置では、ロボット又はロボットツールを供給するために使用される導管、ホース又は類似物が案内される。導管案内装置1内を案内される導管は、参照符号3で示す。
導管案内装置1は、保持具2でロボットに取り付けられる。保持具の配置及び/又は保持具の数は異なって良い。ただし、常に、導管案内装置がロボットの運動により破壊しないように注意しなければならない。
図2は、導管、ホース又は類似物が案内される導管案内装置の構造の略図を示す。分かりやすくするために、図2には、こうした導管、ホース又は類似物を含まない。案内装置1は、関節状に互いに結合された部材4を備える。部材4の各々は、可撓性連結要素が貫通して延在する中心領域5を有する。
可撓性連結要素は、金属から製造されるか、又は複数のフィラメントから形成されたロープで良い。
導管、ホース又は類似物はチャネル9内を案内される。図示の実施態様では、導管案内装置1は3本のチャネル9を有し、各々のチャネル9は、外側から隙間10を通して導管を装填することができる。隙間10は、導管案内装置の動作時に、導管がチャネル9から脱出できない寸法に作る。
図3及び図4には、導管案内装置1の部材4が、図2に表したように示されている。部材4は中心体5を有する。中心体5は、中心体の長手方向に延在する通路を含み、可撓性連結要素6は、この通路を通って供給される。
図示の実施態様では、中心体5の外側ジャケットには、3個のウェブ8が設けられる。ウェブ8は、中心体5の周囲方向に見て互いに等距離に配置される。
各々のウェブ8には、部分的に円形に設計された壁部7が結合される。壁部7は、想像上の円周円上に位置する。2つの隣接壁部7間には、隙間10が形成される。導管は、隙間10を通してチャネル9内に導入されるか、又はチャネル9から取り出される。壁部7の厚さは、ウェブ8から隙間10方向に減少する。壁部の湾曲、及び材料の厚さの減少により、壁部7の端部領域は可撓性であり、その結果、端部領域を中心体5方向に屈曲させるために必要な屈曲力は、この端部領域を中心体5から離して屈曲させるのに必要な力より小さい。この方法により、ロボットの動作時に導管がチャネル9から偶発的に脱落することはない。
導管案内装置は、空間的に偏向可能である。このため、部材は、適切に設計されたジョイントを有する。図3及び図4から分かるように、2つの隣接する部材は、ボールジョイントを介して互いに連結される。このため、中心体5の一方の端部には、球状のジョイント本体12が形成される。中心体5の対向端部には、相応に設計されたジョイントソケット13が設けられる。
部材4は、空間的な偏向を画成するための手段を有する。これらの手段は、図示の実施態様では3個のストップを備える。このストップは、半径方向外側に向いた突出部14により形成される。突出部14はジョイント本体12上に形成され、互いに対して等距離にジョイント本体12上に分配される。図示の実施態様では、突出部14はウェブ8に移行する。
ジョイントソケット13は、2つの部材が互いに連結された時に、突出部14が内部に係合する凹部15を有する。空間的な偏向角度は、突出部14の構造、及び凹部15の形態により決定される。導管案内装置が異なる部分で異なる偏向角度を有し、その結果、前記装置がロボットの運動に適応する可能性が与えられる
図2では、導管案内装置は、幅が中心体5の幅より小さい壁部7を有する部材4から構成されて、自由空間16が隣接チェーン部材の壁部7間に存在する。ロボット用の実質的に閉鎖された導管案内装置を提供するには、導管案内装置は、図5及び図6に示す個々の部材から構成すると良い。部材4の基本的な構造を図5及び図6に示す。部材は、図3及び図4に示すように、部材4の構造に実質的に対応する。
図5及び図6に示す部材は、周囲壁部7を有する。壁部7は、一方の端面18から対向端面19方向に狭くなる実質的に円錐状の部分17を有する。壁部7の部分20は、端面19から分離して形成される。部分20は、湾曲して形成される。
壁部7を中心体5に接続するウェブ8は、端面18及び端面19から分離している。
図5又は図6に示されている2つの部材を互いに連結する場合、部分20は部分19により画成される空間内に係合し、その結果、部材の延在位置には、閉鎖チャネルが形成される。部分20は、互いに連結された2つの部材の空間的偏向が可能であるように設計される。図5または図6による部材のその他の構造は、図3及び図4による部材の構造に対応する。
図7及び図8は、図5及び図6に示す部材の派生物を示す。図7及び図8による部材と、図5及び図6による部材との相違は、壁部7が隙間10により分割されている点にある。これは、導管を隙間10から部材内に導入する可能性を提供する。
導管案内装置をロボットに取り付けるため、保持具2を設ける。保持具2の構造の好ましい実施態様を図9及び図10に示す。保持具2は、実質的にクランプ状に設計される。保持具2は、レセプタクル22を有する基部本体21を有する。基部本体21は、取付け部材(図示せず)を介してロボットに取り付けることができる。ジョイント23により、基部本体21は閉鎖本体24に連結される。この閉鎖本体もレセプタクル25を有する。保持具2の閉鎖状態では、部材4はレセプタクル22、25内に存在し、それにより保持具2は、嵌め合う形態で、及び/又は圧力嵌めで部材4に連結される。
基部本体21及び閉鎖本体24は、各々にボア27が設計されたブラケット26を有する。保持具2の閉鎖状態では、ブラケットは互いに前後に位置し、その結果、ボア27は互いに同軸になる。本体21、24は、ボルト28により互いに連結され、ボルト28は開口部27内に延在する。ボルト28の自由端部は、ブラケットの1つにラッチ係合するように設計される。ジョイント23も、任意に一方又は他方の側から保持具2を開放できるように相応に設計される。
図11は、ロボットの基部29を示す。基部29の領域には、導管案内装置1を案内して保管するためのデバイス30が形成される。この装置は、第1平面に形成された案内領域31と、第1平面とは異なる第2平面に形成された保管領域32とを有する。
図示の実施態様では、案内領域31は、実質的に水平面に形成される。保管領域32は、実質的に垂直平面に形成される。
図12は、案内領域がチャネルの形態で設計されていることを示す。図示の実施態様では、案内領域31は、基部29の全周を包囲する。これは、必ずしも必要ではない。保管領域32は、実質的にボックス形に形成される。
案内領域31と保管領域32との間には、遷移領域33が形成される。遷移領域33内には、ロボットの運動に応じて、導管案内装置(図示せず)が、図12の矢印により示されるように時計方向又は反時計方向に案内領域内に導入される可能性が存在する。案内領域、保管領域及び/又は遷移領域は、少なくとも部分的に成形部品として、特にシートメタル成形部品として設計される。斜視図では、図13は案内領域31および遷移領域33の部分を示す。鏡軸は一点鎖線で描かれており、案内領域及び保管領域は鏡像として設計される。
導管案内装置の曲率半径を形成するため、図11から明らかなとおり、円形挿入物34を保管領域32内に配置する。
図14〜図17は、導管案内装置をロボットの基部に案内して保管するための装置のさらに他の実施態様を示す。この装置は、図示の実施態様では、ロボットの基部29を部分的に包囲する案内領域31を有する。案内領域31は、U形断面で形成される。案内領域31の床35は螺旋状に上昇する。保管領域32は、切頭円錐状の壁部36を有する。L形の境界37は壁部36に接続される。図示の実施態様では、案内領域31は約180°の角度で基部を包囲する。保管領域32も、約180°の角度で基部を包囲する。
図18及び図19は、ロボットの位置のスナップ写真を示す。ロボットは、導管案内装置1を案内して保管するためのデバイス30により包囲される基部29を有する。ロボットは、ドライバ38により導管案内装置1の端部に取り付けられる。導管案内装置1の対向端部39は、固定位置に配置される。
図18は、保管領域32内にある導管案内装置1を示す。導管案内装置の下部ストランドは、壁部36に接して境界37内に存在する。下部ストランドと上部ストランドとの間に位置する導管案内装置の湾曲した屈曲領域は、壁部36に接して位置する。導管案内装置1は、導管案内装置の部材間にある結合接続部の適切な構造により、導管案内装置の屈曲領域が常に壁部36に接して位置するため、同時に案内手段として機能する追加のカバーを省略することができる。しかし、これは、必ずしも必須ではない。こうしたカバーは、安全上の理由でも適している。
図19は、ドライバ38を含むロボットが回転して、導管案内装置1を含むドライバ38が案内領域31に達するスナップ写真である。導管案内装置は、案内領域31内に案内される。導管案内装置を案内して保管するための装置の構造により、ドライバ38を含むロボットが360°以下の周方向角度に及ぶ可能性が生じる。
導管iii案内装置を含むロボットを示す。 導管案内装置の断面斜視図を示す。 図2による導管案内装置を構成する部材の前面斜視図を示す。 図2による導管案内装置を構成する部材の背面斜視図を示す。 導管案内装置のさらに他の実施態様を前面斜視図で示す。 図5による部材の背面斜視図を示す。 導管案内装置の部材の第3実施態様の前面斜視図を示す。 図7による部材の背面斜視図を示す。 導管案内装置をロボットに取り付けるために開放状態の保持具の斜視図を示す。 閉鎖した保持具の斜視図を示す。 導管案内装置をロボットの基部領域に案内して保管するための装置の前面略図を示す。 図11による導管案内装置を案内して保管するための装置の斜視図を示す。 図11による装置の一部の斜視図を示す。 導管案内装置をロボットの基部領域に案内して保管するための装置の第2実施態様の前面図を示す。 図14による装置の斜視図を示す。 図14による装置の右側面図を示す。 図14による装置の平面図を示す。 図14による装置が第1位置にあるロボットを斜め上から見た斜視図を示す。 図14による装置が第2位置にあるロボットを斜め上から見た斜視図を示す。
符号の説明
1 導管案内装置
2 保持具
3 導管
4 部材
5 中心領域
6 連結要素
7 壁部
8 ウェブ
9 チャネル
10 隙間
11 通路
12 ジョイント本体
13 ジョイントソケット
14 突出部
15 凹部
16 自由空間
17 部分
18 端面
19 端面
20 部分
21 基部本体
22 レセプタクル
23 ジョイント
24 閉鎖本体
25 レセプタクル
26 ブラケット
27 開口部
28 ボルト
29 基部
30 装置
31 案内領域
32 保管領域
33 遷移領域
34 挿入物
35 床
36 壁部
37 境界
38 ドライバ
39 導管案内装置の端部

Claims (21)

  1. 可撓性部材を案内するための導管案内装置を持つロボットであって、導管案内装置が、
    中心体(5)を持ちかつ導管チャネル(9)を区画する複数の部材(4)、
    前記部材(4)を互いに可動に連結するため前記部材(4)の中心体(5)を通って延びる可撓性連結要素(6)及び
    空間的な偏向を制限する機構を含み、
    空間的な偏向を制限する前記機構が、第1の部材に結合される少なくとも1つのストップと、前記第1の部材に隣接して設けられる第2の部材に結合される少なくとも1つのカウンタストップとを含み、
    前記少なくとも1つのストップが半径方向外側に向いた突出部(14)により形成され、空間的な偏向を制限するため、前記突出部(14)が隣接する部材にある凹部(15)に係合している、
    ことを特徴とするロボット。
  2. 隣接する部材(4)が嵌め合う形態で互いに連結されていることを特徴とする、請求項1に記載のロボット。
  3. 少なくとも2つの隣接する部材(4)がボールジョイントにより互いに連結されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載のロボット。
  4. 前記少なくとも1つの突出部(14)がジョイント本体(12)上に形成され、前記凹部(15)がジョイントソケット(13)内に形成されていることを特徴とする、請求項1に記載のロボット。
  5. 前記ストップが、1つの部材に結合されかつ互いに等間隔に設けられる少なくとも2つの突出部(14)を含んでいることを特徴とする、請求項1に記載のロボット。
  6. 前記中心体(5)が、壁部(7)に連結された少なくとも1つのウェブ(8)を含み、それにより、前記壁部(7)及び前記中心体(5)がチャネル(9)を区画することを特徴とする、請求項1に記載のロボット。
  7. 前記壁部(7)が、前記中心体(5)の長手方向に延在する少なくとも1つの隙間(10)を有することを特徴とする、請求項6に記載のロボット。
  8. 2つの隣接する部材(4)の前記壁部(7)の一部分(17、20)が互いに重複していることを特徴とする、請求項6に記載のロボット。
  9. 保持具(2)が、前記導管案内装置(1)を前記ロボットに取り付ける保持具(2)を含んでいることを特徴とする、請求項1に記載のロボット。
  10. 前記保持具(2)が、部材(4)の壁部(7)を固定するように形成されたクランプであることを特徴する、請求項9に記載のロボット。
  11. 前記保持具(2)が嵌め合うように部材に連結されていることを特徴とする、請求項9に記載のロボット。
  12. ロボットが前記導管案内装置を案内しかつ保管する装置(30)を含み、
    前記案内及び保管装置(30)が、第1の平面に形成された案内領域(31)と、前記第1の平面とは別個に形成された第2の平面に形成された保管領域(32)とを有する
    ことを特徴とする、請求項1〜11の1つに記載のロボット。
  13. 前記案内領域(31)が水平面にあることを特徴とする、請求項12に記載のロボット。
  14. 前記平面が互いに対して90°以下の角度を成すことを特徴とする、請求項12に記載のロボット。
  15. 前記保管領域(32)が垂直平面にあることを特徴とする、請求項12に記載のロボット。
  16. 前記案内領域(31)がチャネルを区画していることを特徴とする、請求項12に記載のロボット。
  17. 前記案内領域(31)が弧状であることを特徴とする、請求項12に記載のロボット。
  18. 前記保管領域(32)が、前記導管領域(32)に上部ストランド及び下部ストランドを区画するため、前記導管案内装置(1)を受入れていることを特徴とする、請求項12に記載のロボット。
  19. 前記案内領域(31)及び前記保管領域(32)が互いに解除自在に連結されていることを特徴とする、請求項12に記載のロボット。
  20. 前記案内領域(31)と前記保管領域(32)との間に、遷移領域(33)が設けられていることを特徴とする、請求項12に記載のロボット。
  21. 前記案内領域(31)、前記保管領域(32)又は前記遷移領域(33)が、少なくとも部分的に成形部品として形成されていることを特徴とする、請求項12に記載のロボット。
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