JP5193318B2 - ロボット工具 - Google Patents

Description

本発明は、ロボット取り付け領域を有し、そこで産業用ロボットに取り付けることができ、工業生産においてプラグを取り付けるためのロボット工具（ｔｏｏｌ）に関する。

工業生産では、把持具および様々な工具と共に産業用ロボットが使用される。産業用ロボットは、本体が空間的に所望する方向に回転および移動できるようにするのに、６つの運動軸を必要とする。垂直方向にアームが曲がるロボットは、それらの構造のタイプから関節ロボットとも呼ばれる。関節ロボットの万能的な操作および処理能力により、万能ロボットという用語も付けられている。

独国特許１０ ２００４ ０５２ ７４０ Ａ１号明細書 国際公開第２００５／０ ９５ ０４５ Ａ１号パンフレット

本発明の目的は、工業生産において特に自動車の工業生産において、プラグの取り付けをさらに簡潔にする、または自動化することである。

ロボット工具を産業用ロボットに取り付けることができるロボット取り付け領域を有する、工業生産時にプラグを取り付けるためのロボット工具の場合、その目的は、前後に移動でき（往復運動でき）、プラグを取り上げ、これを進める（押す）ことができる押し棒（プッシュロッド）を有するロボット工具を用いて達成される。その産業用ロボットは、垂直方向にアームが曲がる６軸ロボットであるのが好ましい。自動車の塗装工場では、例えば、車両１台当たり約１００個のプラグが手を使って取り付けられる。本発明によるロボット工具により、プラグの取り付けを単純な態様で自動化することが可能になる。

ロボット工具の好ましい例示的な実施形態は、押し棒内に真空供給部が組み込まれ、この真空供給部により、押し棒の自由端で真空に引いて、押し棒の自由端にプラグを保持できることを特徴する。真空供給部は、一方で、押し棒の自由端が、プラグ上か、またはプラグの近くに配置された場合に、押し棒でプラグを取り上げることを可能にする。さらに、取り上げたプラグは、産業用ロボットの移動中、特に、プラグの進行中に、押し棒の自由端で真空に引くことによって、押し棒の自由端に確実に保持することができる。

ロボット工具のさらに好ましい例示的な実施形態は、進行シリンダを用いて押し棒を伸ばすと共に引っ込めること（伸縮させること）ができることを特徴とする。進行シリンダは、直線シリンダであるのが好ましい。

ロボット工具のさらに好ましい例示的な実施形態は、押し棒および／または進行シリンダが、旋回ユニットの旋回保持器に取り付けられることを特徴とし、この旋回ユニットにより、押し棒が、プラグ取り上げ位置とプラグ取り付け位置との間を旋回するのが可能になる。プラグ取り上げ位置では、押し棒は、例えば、押し棒の自由端で真空に引くことによる単純な態様でプラグの１つを取り上げることができるように、用意した多数のプラグの近くに配置される。プラグ取り付け位置では、押し棒を伸長させることによる単純な態様で、取り上げたプラグを取り付けることができる。

ロボット工具のさらに好ましい例示的な実施形態は、旋回保持器が、プラグ取り上げ位置とプラグ取り付け位置との間で１８０°回転できることを特徴とする。必要に応じて、旋回ホルダは、例えば、９０°または４５°などの中間位置をとることができる。

ロボット工具のさらに好ましい例示的な実施形態は、旋回ユニットを用いて、押し棒をプラグマガジン（プラグ収納部）の近くのプラグ取り上げ位置に配置できることを特徴とし、プラグマガジンは、産業用ロボットに留められる。プラグマガジン内には、用意した同一の、または異なる多数のプラグを保持することができ、これらのプラグは、旋回ユニットおよび押し棒を用いて単純な態様で個別に取り出すことができる。もはや、ロボットが、離れた保管ステーションに移動する必要はない。

ロボット工具のさらに好ましい例示的な実施形態は、プラグマガジンがタレット（ｔｕｒｒｅｔ）マガジンとして構成されることを特徴とし、タレットマガジンは、必要に応じて、押し棒を用いて個別に取り上げることができる様々なプラグを含む。タレットマガジンは、例えば、複数のスタック（ｓｔａｃｋ）を備えた回転可能な収納装置を含み、各スタックは、用意した１種類のプラグを収納する。収納装置を回転させることで、所望の収納スタックを押し棒の近くに、好ましくは下に配置することが可能になるので、押し棒の自由端で真空に引くことにより、所望のプラグを容易に取り上げることができる。

ロボット工具のさらに好ましい例示的な実施形態は、プラグマガジンが管状マガジンとして構成されることを特徴とし、管状マガジンは、必要に応じて、押し棒を用いて個別に取り上げることができる多数のプラグを含む。管状マガジンは、複数の同一のプラグを含むのが好ましい。管状マガジン内で、プラグは、取り出し開口に対して、例えば、スプリング装置によって前もって圧力をかけられる。

ロボット工具のさらに好ましい例示的な実施形態は、ロック要素を備えた少なくとも１つのロックシリンダが、管状マガジンの取り出し領域に配置されることを特徴とし、ロック要素は前後に移動して、押し棒を用いて管状マガジンから個々のプラグを取り出すことを可能にすることができる。ロック要素は、管状マガジンの取り出し領域にある取り出し開口を閉鎖する目的で働き、特に、押し棒がプラグ取り上げ位置にあるように旋回ホルダが配置された場合に、プラグを取り出すために取り出し開口を露出させる。プラグの個別の取り出しを簡単にするために、管状マガジンの取り出し領域に２つのロックシリンダを配置してもよい。１つまたは複数のロックシリンダは、直線シリンダとして構成されるのが好ましい。

ロボット工具のさらに好ましい例示的な実施形態は、旋回ユニットの旋回軸が、管状マガジンの長手方向軸と押し棒の進行運動軸との間の中間で、それらに対して垂直に配置されることを特徴とする。管状マガジンの長手方向軸および押し棒の進行運動軸は、１つの平面内に配置されるのが好ましく、旋回運動軸は、その平面に対して垂直とされる。

本発明のさらなる利点、特徴、および詳細が、例示的な実施形態を詳細に説明した以下の記載から明らかになる。

本発明によるロボット工具の斜視図を示している。 正面から見た図１のロボット工具を示している。 図１および図２のロボット工具を側面図で示している。 押し棒が伸長した状態にある図１〜図３のロボット工具の拡大詳細図を示している。

図１〜図３にロボット工具１が様々な図で示されている。ロボット工具１は、産業用ロボットの固定された半体にロボット工具１を取り付けることができるロボット取り付け領域２を含む。ロボット工具１はまた、別のロボット工具、例えば、自動車の空洞にワックスを注入するための様々なランス（ｌａｎｃｅｓ）を有する、交換可能なノズルヘッドと単純な態様で交換できることから、産業用ロボットの未固定半体とも呼ばれる。

自動車の工業生産では、例えば、自動車の特定の領域にある空洞にワックスを充填して、その空洞を封止する。この場合に、ワックスは穴から注入され、この穴は、ワックスが空洞に導入された後、プラグを用いて塞がれる。

例えば、交換可能なノズルヘッドを用いてワックスを注入した後、本発明によるロボット工具１が、交換可能なノズルヘッドの代わりとして交換される。このために、ロボット工具１は、ロボット取り付け領域２で産業用ロボットに取り付けられる。次いで、必要に応じて、例えば、穴を塞いで空洞を封止するために、産業用ロボットを用いた単純な態様で、プラグを自動車に自動的に取り付けることができる。

ロボット工具１は、ベースプレート５を備えた担持装置４を含み、ベースプレートから延長部６が延びている。担持装置４の延長部６には管状マガジン１０が取り付けられている。代替案として、あるいはこれに追加して、様々なプラグを備えた複数のスタック用の回転可能な保持器を含むタレットマガジンを担持装置４に取り付けることもできる。タレットマガジンと比較して、管状マガジン１０は、１種類だけのプラグを含むのが好ましい。

管状マガジン１０は、一端で閉じられた収納管１２を含む。収納管１２内では、スプリング１３が、積み重ねた同一種類のプラグに当たって前もって圧力をかけられている。収納管１２内のプラグの充填レベルを外側から見えるようにするために、収納管１２は細長いスリット１４を有し、ピン１５が、スリット１４を通って外側に、スリット１４に対して垂直に突出している。ピン１５は、例えば、収納管１２内のプラグの充填レベルを示すために役立つ。代替案として、またはこれに追加して、ピン１５は、積み重ねたプラグが収納管１２内に置かれるときに、スプリング１３を押下する、すなわち圧縮するように働く。

管状マガジン１０の収納管１２は、閉止端部から離れたその端部で、取り出し開口を含むカバー１６によって閉じられている。取り出し開口内で、プラグ１８はすぐに取り出せるように配置されている。ロックシリンダ２０により、プラグ１８を管状マガジン１０から個別に取り出すことが可能になり、ロックシリンダは直線シリンダとして構成され、ロック要素２２を含む。

ロック要素２２は、単純な態様でプラグ１８を個別に取り出すことができるように、ロックシリンダ２０を用いて前後に移動することができる。管状マガジン１０からのプラグの個別の取り出しをさらに簡潔にする、または改良するために、第２のロック要素を備えた第２のロックシリンダを管状マガジン１０の取り出し領域に配置することもできる。

担持装置４は、ベースプレート５に対して垂直に延びる担持壁２５をさらに含む。担持壁２５には旋回ユニット３０が留められ、旋回ユニットは、そこから旋回アーム３４が延びる旋回保持器３２を含む。旋回アーム３４の自由端には進行シリンダ４０が留められ、進行シリンダは、直線シリンダとして構成されている。

図４では、進行シリンダ４０が、自動車のシル（ｓｉｌｌ）４３にプラグを取り付けるために押し棒４２を含むのが分かり、この押し棒は、進行シリンダ４０から伸長することができる。押し棒の自由端４４で真空に引くために、押し棒４２には真空供給部が組み込まれている。真空に引くことにより、プラグを押し棒４２の自由端４４に単純な態様で確実に保持することができる。

図２および図３では、旋回ユニット３０の旋回保持器３２を旋回軸５１のまわりに旋回させて、押し棒４２を備えた進行シリンダ４０を、図１〜４に示すそのプラグ取り付け位置から１８０°旋回させることができるのが分かる。１８０°旋回させることにより、押し棒４２の自由端４４が、プラグ１８の上に配置されるように、押し棒４２を備えた進行シリンダ４０を管状マガジン１０のカバー１６の上に配置するという結果が得られる。次いで、押し棒４２の自由端４４で真空に引くことにより、プラグ１８を管状マガジン１０から単純な態様で取り出すことができる。

進行シリンダ４０と、プラグ１８がその自由端４４に保持された押し棒４２とを備えた旋回ユニット３０の旋回保持器３２を再び旋回させることにより、旋回保持器３２が、示したプラグ取り付け位置に再度運ばれるという結果が得られる。プラグ１８は、図４に示すように、押し棒４２を伸長させることにより取り付けることができる。取り付けた後、押し棒４２を通る真空供給のスイッチを切ることができる。

図２および図３では、管状マガジン１０の長手方向軸は５２で示され、進行シリンダ４０の進行軸は５３で示されている。図２では、旋回ユニット３０の旋回軸５１が図２の図面の平面に対して垂直に延び、軸５２、５３に対して垂直に延びているのが分かる。同時に、旋回軸５１は、２つの軸５２、５３の間の中間に配置されている。

図３では、管状マガジン１０の長手方向軸５２が、進行シリンダ４０の進行軸５３と共通の平面に配置されている、ことをみることができる。ロボット工具１で使用されるシリンダ２０、４０は、空気式往復シリンダとして構成されるのが好ましい。旋回ユニット３０は、空気式回転モジュールとして構成されるのが好ましい。

本発明によるロボット工具１は、プラグの取り付けを比較的少ない動きで迅速かつ容易に、自動で行うことができる単純な工具を提供する。新たなプラグは、例えば、管状マガジン１０に押し込められた１０個のプラグからなる積み重ね体として、非生産時間にマガジンに前もって装填することができる。そして、個々のプラグは、旋回ユニット３０を用いて、産業用ロボットが２つの取り付け位置間を移動しているときに、時間を節約する態様で管状マガジン１０から取り出し、取り付けることができる。

１ ロボット工具
２ ロボット取り付け領域
１８ プラグ
４２ 押し棒

Claims (9)

1. 工業生産においてプラグ（１８）を取り付けるためのロボット工具であって、前記ロボット工具（１）を産業用ロボットに取り付けることができるロボット取り付け領域（２）を有するロボット工具において、前後に移動させることができ、それを用いてプラグ（１８）を取り上げ、進めることができる押し棒（４２）を有し、
   前記押し棒（４２）が、旋回ユニット（３０）の旋回保持器（３２）に取り付けられ、この旋回ユニットは、前記押し棒（４２）が、プラグ取り上げ位置とプラグ取り付け位置との間で旋回するのを可能にすることを特徴とするロボット工具。
2. プラグ（１８）を前記押し棒（４２）の自由端（４４）に保持するために、前記押し棒（４２）の前記自由端（４４）で真空に引くことができる真空供給部が前記押し棒（４２）内に組み込まれていることを特徴とする、請求項１に記載のロボット工具。
3. 前記押し棒（４２）は、進行シリンダ（４０）を用いて伸縮できることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のロボット工具。
4. 前記旋回保持器（３２）は、前記プラグ取り上げ位置と前記プラグ取り付け位置との間を１８０°旋回できることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のロボット工具。
5. 前記押し棒（４２）は、前記旋回ユニット（３０）を用いて、前記産業用ロボットに留められたプラグマガジンの近くのそのプラグ取り上げ位置に配置できることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のロボット工具。
6. 前記プラグマガジンは、必要に応じて、前記押し棒（４２）を用いて個別に取り上げることができる様々なプラグを含むタレットマガジンとして構成されることを特徴とする、請求項５に記載のロボット工具。
7. 前記プラグマガジンは、必要に応じて、前記押し棒（４２）を用いて個別に取り上げることができる多数のプラグを含む管状マガジン（１０）として構成されることを特徴とする、請求項５に記載のロボット工具。
8. 前後に移動して、前記押し棒（４２）を用いて個々のプラグを前記管状マガジン（１０）から取り出すのを可能にするロック要素（２２）を備えた少なくとも１つのロックシリンダ（２０）が、前記管状マガジン（１０）の取り出し領域に配置されることを特徴とする、請求項７に記載のロボット工具。
9. 前記旋回ユニット（３０）の旋回軸（５１）は、前記管状マガジン（１０）の長手方向軸（５２）と前記押し棒（４２）の進行運動軸（５３）との間の中間で、それらに対して垂直に配置されることを特徴とする、請求項７または請求項８に記載のロボット工具。

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