JP6487457B2 - 供給ライン用の案内システムおよび案内システムを有するロボット - Google Patents

Description

本発明は、ハンドリング装置、特にロボット用の供給ラインのための案内システムであって、案内台と、案内台によって直線移動経路に沿って案内される偏向要素と、供給ラインをその中またはその上に配置することができるチェーン状、ホース状、またはベルト状のストランドとを有し、ストランドが、反転湾曲部を形成しながら偏向要素を周って案内され、反転湾曲部の両端に繋がる２つの分枝を備え、各分枝が、その自由端に配置された接続点、具体的には、案内台に対して静止している第１の接続点と、案内台に対して移動する第２の接続点とを有し、偏向要素が、第２の接続点を有する分枝に作用する引張力によって、引戻し力に逆らって、引込位置から延出位置に移動することができ、引戻し力が、案内台上またはその中に配置された引戻し装置によって発生され得る、案内システムに関する。

本発明は、さらに、案内台が、ハンドリング装置の第１の部分に配置され、チェーン状、ホース状、またはベルト状のストランドの、第１の接続点を有する分枝が、第１の部分に接続され、第２の接続点を有する分枝が、ハンドリング装置の、第１の部分に対して移動する第２の部分に接続される、上記の種類の案内システムを有するハンドリング装置、特にロボットに関する。

この種の案内システム、およびこの種の案内システムを有するハンドリング装置は、ＤＥ２０２０１１００４７８６Ｕ１から知られている。偏向ローラとして設計された偏向要素のための引戻し装置として、このシステムでは、空気圧シリンダが用いられ、その空気圧シリンダのプランジャが台座に作用し、その台座に偏向ローラの回転軸が取り付けられ、その台座が案内レールと摺動式に係合する。

偏向ローラのために引戻し力を発生する空気力シリンダ、およびその圧力シリンダの必要エネルギー供給源が、それに相応する大きさの空間をハンドリング装置上またはその中に必要とし、かつ比較的複雑になる。

ＤＥ２０２０１１００４７８６Ｕ１

本発明の目的は、ハンドリング装置上またはその中に必要とする空間がより小さく、より簡素で軽く、したがってより小さいハンドリング装置、特にロボットにも適した引戻し装置を有する案内システムを提供することである。

本発明によれば、その目的は、冒頭の段落で示された種類の案内システムにおいて、引戻し装置が、偏向要素の引込位置に隣接して案内台上またはその中に配置された偏向装置を周って案内される少なくとも１本の弾性索または弾性ベルトを備え、その弾性索に繋げて、偏向要素に連結される第１の部分と、案内台に連結される第２の部分とを備えることによって解決される。

少なくとも１本の弾性索または弾性ベルトを備える引戻し装置は、必要とする装着空間が比較的小さく、本発明による案内システムは、既知のシステムが適合しないハンドリング装置に取り付けることができることを意味する。したがって、その案内システムは、その比較的低い重量も寄与して、特に、より小さいロボットに使用することができる。さらに、その引戻し装置は、実現するのに技術的に比較的簡単であり、したがってより安価になる。

弾性索または弾性ベルトとして考えられるのは、案内台に対する引込位置から延出位置への偏向要素の移動経路全体に亘って、本発明の要件を満足する伸張性を備える天然または合成ゴムから製作された索またはベルトである。

天然または合成ゴムから製作された索またはベルトは、好ましくは、耐摩耗性および／または滑動特性を向上させる被覆を備える。すなわち、被覆は、偏向要素の移動中は偏向要素を周って案内され、その過程において摩擦に曝される弾性索またはベルトに対して、保護および／または滑動機能を有する。最も簡単なケースでは、被覆は、索またはベルト上に噴霧されるプラスチックの薄層、たとえばＴｅｆｌｏｎ（登録商標）でもよい。好ましくは、ポリエチレン、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）、ポリアミド、またはアラミドから製作された繊維など、索またはベルトの耐摩耗性および／または滑動特性を向上させる合成繊維から製作された編組物が、被覆として用いられる。この種の繊維から製作された編組物は、好ましくは、索またはベルトの長手方向に伸張し再収縮することができるように設計される。

案内台上またはその中に配置された偏向装置による少なくとも１本の弾性索または弾性ベルトの偏向に起因して、移動中に偏向要素の引込位置から延出位置へ引き伸ばされる索またはベルトの長さは、移動経路より長くなる。このように、弾性索またはベルトの伸びが、移動経路の長さより長い長さに亘って生じるので、偏向要素の移動経路を通して比較的一定な索またはベルトの弾性力が得られる。

案内台に連結された少なくとも１本の弾性索またはベルトの第２の部分は、好ましくは、少なくとも引込位置と延出位置との間の偏向要素の移動経路の全長に亘って伸張する。

さらに、少なくとも１本の弾性索またはベルトが、偏向要素の引込位置において所定の引張力を備えるように、引戻し装置に配置され、偏向要素および案内台に連結されている。

安全性のために、引戻し装置は、詳細には２本の弾性索または弾性ベルトを備え得る。

本発明の好ましい展開によれば、案内台が案内レールを備え、偏向要素が、案内レールによって偏向要素の移動経路に沿って案内される摺動子上に配置され、少なくとも１本の弾性索またはベルトの第１の部分の端部が摺動子に固定されている。

少なくとも１本の弾性索またはベルト用の偏向装置が、好ましくは、偏向要素の延出位置とは反対側の、案内レールの端部に配置されている。

このように配置されると、偏向装置は、引込位置への偏向要素の移動経路を制限することができる。

偏向装置は、好ましくは、偏向要素の延出位置から引込位置への移動経路の方向に向いた、案内レールの端面に配置されている。

偏向装置はハウジングを備え得、そのハウジングの、偏向要素の方に向いている面が、少なくとも１本の弾性ベルトまたは索の２つの部分のために、開口を備える。

偏向装置がさらにローラを備え得、そのローラの円周に弾性索またはベルトが外接し、そのローラはハウジング内に取り付けられている。

案内レールの好ましい実施形態では、弾性索またはベルトの第２の部分が、案内レールの溝または側面が閉じられたチャネル内に配置されている。溝またはチャネルは、弾性索またはベルトの、偏向装置と案内レール上の固定点との間に延在する部分を保護し案内するように機能する。

弾性索またはベルトの、ストランド用の偏向要素に連結された第１の部分も、案内レール内に配置することができ、第１の部分の端部領域は、摺動子の、案内レールの内部にスリットを通って延入する領域に連結される。

弾性索またはベルトを保護し、摺動子への異物の侵入を回避するために、スリットを、摺動子と共に移動する巻上ベルト、またはベローズなどによって外部から遮蔽することができる。

好ましい実施形態では、異形レールが、案内レールとして使用される。異形レールは、好ましくは、金属、とりわけアルミニウムから構成され、長さを切ることによって、偏向要素の移動経路に必要な長さに容易に適合させることができる。それに代えて、異形レールは、良好な滑動特性を特に有する適切なプラスチック材料から構成することもできる。

好ましい実施形態では、異形レールが、側方に張り出している２本の摺動レールを備え、摺動子が、摺動レールを受け入れる２つのハウジング部分をその両側方領域に備え、２つのハウジング部分に連結され、偏向要素を固定するプレート状取付部分を備える。ハウジング部分は、たとえば、その中に配置された滑り軸受を有する軸受収容部として設計することができる。

偏向要素は、好ましくは、偏向ローラとして設計され、その偏向ローラの円周上に、供給ラインが入っているストランドの反転湾曲部が支承され、偏向ローラの回転軸が、摺動子に回転式に取り付けられている。

偏向ローラの回転軸は、好ましくは、弾性索またはベルト用の、ローラとして設計された偏向装置の回転軸に垂直である。

少なくとも１本の弾性索またはベルトの第２の部分の端部は、案内レールの、偏向要素の引込位置から延出位置への移動経路の方向に向いた端部に固定することができる。

案内レールの、偏向要素の引込位置から延出位置への移動経路の方向に向いた端部に、案内レールに横向きにその両側に張り出して延在するウェブが配置され得、そのウェブの一方の端部領域が、供給ラインを入れたストランドの、第１の接続点を有する分枝を静止状態に取り付ける保持装置を備え、ウェブの他方の端部領域が、ストランドの、第２の接続点を有する分枝の案内部を備える。上記箇所でストランドを所定位置に固定する保持リングを、保持装置として使用することができる。ストランドの、第２の接続点を有する分枝の案内部は、必要に応じて自動調心軸受を有する、リング形状の摺動貫通案内部として設計することができる。

案内レールが、摺動子とは反対側の長い面に、案内レールの長手方向に調節可能かつ固定可能な方式で配置された保持手段を備え得る。そのために、保持手段のプレート上に配置され、案内レールの側方溝に係合するクランプを設けることができる。

本発明の主題は、さらに、上記の特徴を、単一にでも任意の所望の組合せでもどちらかで備える案内システムを有するハンドリング装置、特にロボットであり、案内台が、そのハンドリング装置の第１の部分に配置され、チェーン状、ホース状、またはベルト状のストランドの、第１の接続点を有する分枝が、第１の部分に接続され、第２の接続点を有する分枝が、ハンドリング装置の、第１の部分に対して移動する第２の部分に接続される。

供給ラインをその中に配置することができるストランドは、好ましくは、閉じた管状のエネルギー案内チェーンとして設計され、そのチェーンの隣接する輪同士が、チェーンの内側に配置された結合要素によって、枢動式に互いに連結されている。この種のチェーンの輪の関節連結は、チェーンの３次元運動を許容する。

本発明の一実施形態が、図面に基づいてより詳細に以下に説明される。

本発明による案内システムの引込状態での透視図である。 図１に示された案内システムの延出状態での透視図である。 図１による案内システムの矢印ＩＩＩの方向の側面図である。 図１による案内システムの矢印ＩＶの方向の前面図である。 図３の線Ａ−Ａに沿った断面図である。 図４の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。 図６の領域Ｃの拡大図である。 図２による延出状態の案内システムの矢印ＶＩＩＩの方向の側面図である。 図８の線Ａ−Ａに沿った断面図である。 延出状態で図８に示された案内システムの、図６と同様な長手方向断面図である。

図１および２は、ハンドリング装置（図示せず）、特にロボット用の供給ライン（図示せず）のための案内システムの実施形態を示し、その案内システムは、偏向ローラとして設計された偏向要素２を引込位置（図１）と延出位置（図２）との間で直線移動経路に沿って案内することができる案内台１を備える。チェーン状ストランド４の反転湾曲部３が偏向要素２を周って案内され、そのストランド４は、反転湾曲部３に繋がる２つの分枝５および６を備える。分枝５の自由端は、案内台１に対して静止している第１の接続点７を備え、分枝６は、案内台１に対して移動する第２の接続点８を備える。

偏向要素２が引込位置（図１）にあり、矢印Ｚ方向の引張力が、第２の接続点８を有する分枝６に加えられた場合、案内台１によって案内される偏向要素２は、引戻し力に逆らって延出位置（図２）に移動する。引戻し力は、案内台１上に配置された引戻し装置９が発生する。

図５および６、または９および１０により詳細に見ることができるように、案内台１は、異形レールとして設計されている。その異形レールは、硬質アルマイトから構成され、押出形材から長さを切り出すことによって偏向要素２の移動経路の必要長さに適合されている。偏向ローラとして設計された偏向要素２の回転軸１０が、異形レール上を案内される摺動子１１に回転式に取り付けられている。

図６および１０の長手方向断面に詳細に示されているように、引戻し装置９は、偏向要素の引込位置（図６）に隣接して案内台１上に配置された偏向装置１３を周って案内される少なくとも１本の弾性索１２を備え、その弾性索１２に繋げて、偏向要素２の摺動子（偏向要素は摺動子の上に配置されている）に連結された第１の部分１４と、および案内台１に連結された第２の部分１５とを備える。弾性索１２の第１の部分１４の自由端の摺動子１１への固定は、第２の部分１５の自由端の案内台１への固定と同様に、図６および１０に単に概略的に示されている。図１および２、ならびに図５および９の断面図から分かるように、２本の弾性索１２が設けられ、それらの第１の部分１４が摺動子１１に連結され、それらの第２の部分１５が案内台１に連結されている。

図６、７、および１０に示されるように、偏向装置１３は、２本の弾性索のそれぞれに対してローラ１６を備え、それらローラの円周にそれぞれの弾性索が外接している。偏向要素２が、その引込位置からその延出位置まで移動すると、２本の索１２は、ローラ１６の周りを案内され、それによって、弾性索１２は、その長さ全体に亘って伸張し、特に、それらの第２の部分１５も全体が伸張する。その結果生じるのが、偏向要素２の移動経路全体に亘ってほぼ一定である引戻し力である。

図７の拡大図から詳細に分かるように、２本の弾性索１２のための２つのローラ１６は、中間ディスク１７によって互いに分離されている。２つのローラ１６は、中間ディスク１７に回転式に取り付けられている共通の回転軸上に、非回転式に配置することができる。

ローラ１６および中間ディスク１７は、ハウジング１８内に配置されていることが、図７からさらに分かる。摺動子１１の方に向いているハウジング１８の端面は、弾性索１２の２つの部分１４および１５を通すことができるように開いている。ハウジング１８は、偏向要素２の延出位置から引込位置までの、異形レール内の摺動子１１の移動経路を制限するストッパとして、さらに機能することができる。

２つの弾性索１２は、偏向要素２が引込位置にあり、摺動子１１が偏向装置１３のハウジング１８に当接することができるとき、引張応力が、摺動子１１、したがって偏向要素２に作用するように配置され、それらの長さが寸法設定されている。

図６および１０、ならびに図５および９の断面図から分かるように、２本の弾性索１２の第２の部分１５は、異形レールの全長に亘って延在し側面が閉じられたチャネル１９内に配置されている。対照的に、２本の弾性索１２の２本の第１の部分１４は、ハウジング１８と摺動子１１との間で案内台１上を開放的に移動する。

図５および９の断面図から分かるように、異形レールは、側方に張り出した２本の摺動レール２０を備える。摺動子１１の側方領域は、摺動レール２０を受け入れる２つのハウジング部分２１と、２つハウジング部分２１に連結されたプレート状取付部分２２とを備え、プレート状取付部分２２に、弾性索１２の２本の第１の部分１４の端部が固定され、チェーン状ストランド４用の偏向ローラの回転軸１０が取り付けられている。ハウジング部分２１は、軸受収容部として設計され、滑り軸受がその中に配置される。

２本の弾性索１２の第２の部分１５の自由端は、偏向要素２の引込位置から延出位置への移動経路の方向に向いた、異形レールの端部の領域に固定されている。この端部に、異形レールに対して横向きに延在し、異形レールの両側に張り出したウェブ２３が配置されている。ウェブ２３は、中間領域で角度の付いたブラケット２４を介して異形レールの端部に固定されている。異形レールに対して横向きに張り出している、ウェブの一方の領域で、当該箇所にチェーン状ストランド４を固定するために、保持リング２４がウェブ２３に取り付けられている。異形レールの反対側に張り出している他方の領域で、リング形状の摺動貫通案内部２５がウェブ２３上に設けられ、ストランド４が移動するとき、その摺動貫通案内部２５を通ってチェーン状ストランド４の、第２の接続点８を有する分枝６が案内される。

第２の接続点８を有する分枝６は、摺動貫通案内部２５に対して偏向要素２とは反対側にある領域に、ストランド４上で半径方向に張り出すカラー２６を備え、そのカラー２６の外径は、摺動貫通案内部２５の内径より大きい。カラー２６は、偏向要素２の引込位置で摺動貫通案内部２５に軸方向に当たり、それによって延出位置から引込位置への偏向要素２の移動経路が制限されるように、分枝６に固定されている。

異形レールは、摺動子１１と反対側の長手面上に、異形レールの長手方向に調節可能かつ固定可能な方式で配置された保持手段２７を備える。図２から詳細に分かるように、保持手段２７は、異形レールの両端の領域に配置されている。それら保持手段はそれぞれ、異形レールの下に延在するプレート状部分２８を備え、そのプレート状部分２８上で異形レールの両側に、異形レールの全長に亘って延在する側方溝に係合するクランプ２９が配置されている。ウェブ３０が、プレート状部分２８に繋がり、異形レールから張りしており、ハンドリング装置の一部分などの基部に案内台１を固定する機能を果たす。ウェブ３０は、その長手方向に延在するスリット３１を備え、上記のハンドリング装置の一部分に案内台１を固定するスタッド（図示せず）が、そのスリット３１を通って届くことができ、その一部分に対する案内台１の位置を、スリット３１に沿って調節することが可能である。

その中に供給ライン（図示せず）を配置することができる、諸図に示されているストランド４は、閉じた管状のエネルギー案内チェーンであり、そのチェーンの隣接する輪同士が、チェーンの内側に配置された結合要素によって、枢動式に互いに連結されている。輪の関節連結が、チェーンの３次元運動を許容する。

１ 案内台
２ 偏向要素
３ 反転湾曲部
４ ストランド
５ 分枝
６ 分枝
７ 第１の接続点
８ 第２の接続点
９ 引戻し装置
１０ 回転軸
１１ 摺動子
１２ 弾性索
１３ 偏向装置
１４ 第１の部分
１５ 第２の部分
１６ ローラ
１７ 中間ディスク
１８ ハウジング
１９ チャネル
２０ 摺動レール
２１ ハウジング部分
２２ 取付部分
２３ ウェブ
２４ 保持リング
２５ 摺動貫通案内部
２６ カラー
２７ 保持手段
２８ プレート状部分
２９ クランプ
３０ ウェブ
３１ スリット

Claims (20)

1. ハンドリング装置用の供給ラインのための案内システムであって、
   案内台（１）と、前記案内台（１）によって直線移動経路に沿って案内される偏向要素（２）と、
   前記供給ラインをその中またはその上に配置することができるチェーン状、ホース状、またはベルト状のストランド（４）とを有し、
   前記ストランド（４）が、反転湾曲部（３）を形成しながら前記偏向要素（２）を周って案内され、前記反転湾曲部（３）の両端に繋がる２つの分枝（５、６）を備え、
   各前記分枝が、その自由端に配置された接続点、具体的には、前記案内台（１）に対して静止している第１の接続点（７）と、前記案内台（１）に対して移動する第２の接続点（８）とを有し、前記偏向要素（２）が、前記第２の接続点（８）を有する前記分枝（５、６）に作用する引張力によって、引戻し力に逆らって、引込位置から延出位置に移動することができ、前記引戻し力が、前記案内台上またはその中に配置された引戻し装置（９）によって発生され得る、案内システムにおいて、
   前記引戻し装置（９）が、前記偏向要素（２）の前記引込位置に隣接して前記案内台（１）上またはその中に配置された偏向装置（１３）を周って案内される少なくとも１本の弾性索（１２）または弾性ベルトを備え、前記弾性索（１２）に繋げて、前記偏向要素（２）に連結される第１の部分（１４）と、前記案内台（１）に連結される第２の部分（１５）とを備えることを特徴とする、案内システム。
2. 前記案内台（１）が案内レールを備え、
   前記偏向要素（２）が、前記案内レールによって前記移動経路に沿って案内される摺動子（１１）上に配置され、
   前記少なくとも１本の弾性索またはベルトの前記第１の部分の端部が前記摺動子（１１）に固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の案内システム。
3. 前記少なくとも１本の弾性索（１２）またはベルト用の前記偏向装置（１３）が、前記偏向要素の前記延出位置とは反対側の、前記案内レールの端部に配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の案内システム。
4. 前記偏向装置が、前記引込位置への前記偏向要素（２）の前記移動経路を制限することを特徴とする、請求項３に記載の案内システム。
5. 前記偏向装置（１３）が、前記偏向要素（２）の前記延出位置から前記引込位置への前記移動経路の方向に向いた、前記案内レールの端面に配置されることを特徴とする、請求項２から４のいずれか一項に記載の案内システム。
6. 前記偏向装置（１３）がハウジング（１８）を備え、前記ハウジングの、前記偏向要素（２）の方に向いている面が、前記少なくとも１本の弾性ベルトまたは索の前記２つの部分のために、開口を備えることを特徴とする、請求項２から５のいずれか一項に記載の案内システム。
7. 前記偏向装置（１３）がローラを備え、前記ローラの円周に前記少なくとも１本の弾性索（１２）またはベルトが外接し、前記ローラが前記ハウジング（１８）内に取り付けられていることを特徴とする、請求項６に記載の案内システム。
8. 前記少なくとも１本の弾性索（１２）またはベルトの前記第２の部分（１５）が、前記案内レールの溝または側面が閉じられたチャネル（１９）内に配置されることを特徴とする、請求項２から７のいずれか一項に記載の案内システム。
9. 前記少なくとも１本の弾性索（１２）またはベルトの前記第１の部分（１４）が、前記案内レール内に配置され、前記第１の部分（１４）の端部領域が、前記摺動子（１１）の、前記案内レールの内部にスリット（３１）を通って延入している領域に連結されることを特徴とする、請求項２から８のいずれか一項に記載の案内システム。
10. 前記スリット（３１）が、前記摺動子（１１）と共に移動する巻上ベルト、またはベローズによって外部から遮蔽されることを特徴とする、請求項９に記載の案内システム。
11. 前記案内レールが異形レールとして設計されることを特徴とする、請求項２から１０のいずれか一項に記載の案内システム。
12. 前記異形レールが、側方に張り出している２本の摺動レール（２０）を備え、前記摺動子（１１）が、摺動レール（２０）を受け入れるハウジング部分（２１）を前記摺動子（１１）の両側方領域のそれぞれに備え、前記２つのハウジング部分（２１）に連結され、前記偏向要素（２）が固定されるプレート状取付部分（２２）を備えることを特徴とする、請求項１１に記載の案内システム。
13. 前記偏向要素（２）が偏向ローラとして設計され、前記偏向ローラの円周上に前記ストランド（４）の前記反転湾曲部（３）が支承され、前記偏向ローラの回転軸（１０）が、前記摺動子に回転式に取り付けられることを特徴とする、請求項２から１２のいずれか一項に記載の案内システム。
14. 前記偏向ローラの前記回転軸（１０）が、前記弾性索（１２）またはベルト用の、ローラとして設計された前記偏向装置（１３）の前記回転軸（１０）に垂直であることを特徴とする、請求項１３に記載の案内システム。
15. 前記少なくとも１本の弾性索（１２）またはベルトの前記第２の部分（１５）の端部が、前記案内レールの、前記偏向要素の前記引込位置から前記延出位置への前記移動経路の方向に向いた端部に固定されていることを特徴とする、請求項２から１４のいずれか一項に記載の案内システム。
16. 前記案内レールの、前記偏向要素の前記引込位置から前記延出位置への前記移動経路の方向に向いた端部に、前記案内レールに横向きに延在するウェブ（２３）が配置され、前記ウェブ（２３）の一方の端部領域が、前記第１の接続点（７）を有する前記分枝（５）を静止状態に取り付ける保持装置を備え、前記ウェブ（２３）の他方の端部領域が、前記第２の接続点を有する前記分枝（６）の案内部を備えることを特徴とする、請求項２から１５のいずれか一項に記載の案内システム。
17. 前記案内レールが、前記摺動子（１１）とは反対側の面に、前記案内レールの長手方向に調節可能かつ固定可能な方式で配置された保持手段を備えることを特徴とする、請求項２から１６のいずれか一項に記載の案内システム。
18. 前記引戻し装置が、２本の弾性索（１２）またはベルトを備えることを特徴とする、請求項１から１７のいずれか一項に記載の案内システム。
19. 前記偏向装置（１３）がハウジング（１８）を備え、前記ハウジングの、前記偏向要素（２）の方に向いている面が、前記少なくとも１本の弾性ベルトまたは索の前記２つの部分のために、開口を備えることを特徴とする、請求項１に記載の案内システム。
20. 前記案内台が、前記ハンドリング装置の第１の部分に配置され、前記チェーン状、ホース状、またはベルト状のストランド（４）の、前記第１の接続点（７）を有する前記分枝（５）が、前記第１の部分に接続され、前記第２の接続点（８）を有する前記分枝（６）が、前記ハンドリング装置の、前記第１の部分に対して移動する第２の部分に接続される、請求項１から１７のいずれか一項に記載の案内システムを有するハンドリング装置。