JP2003506997A - エネルギー供給チェーン - Google Patents
エネルギー供給チェーンInfo
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
- H02G11/00—Arrangements of electric cables or lines between relatively-movable parts
- H02G11/006—Arrangements of electric cables or lines between relatively-movable parts using extensible carrier for the cable, e.g. self-coiling spring
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16G—BELTS, CABLES, OR ROPES, PREDOMINANTLY USED FOR DRIVING PURPOSES; CHAINS; FITTINGS PREDOMINANTLY USED THEREFOR
- F16G13/00—Chains
- F16G13/12—Hauling- or hoisting-chains so called ornamental chains
- F16G13/16—Hauling- or hoisting-chains so called ornamental chains with arrangements for holding electric cables, hoses, or the like
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- Supports For Pipes And Cables (AREA)
- Details Of Indoor Wiring (AREA)
- Electric Cable Arrangement Between Relatively Moving Parts (AREA)
Abstract
Description
ために電力、水、圧縮空気又は水圧液体の形態のエネルギーを運ぶためのホース
及び/又はケーブルをガイドする仕事は、種々の異なる方法により備え付けられ
たフレキシブルな波形ポリウレタン管により実施されてきた。ここで、アプリケ
ーション装置なる用語は、例えば、ロボットアームの末端に配置されたグリッパ
ーアーム、溶接トング、スプレーガンなどを示すのに用いられる。このような装
置についての供給ホースや導管は、ロボットアームにより形成された空洞の外側
を通って固定される。ロボットアームは複数の回転及び/又は旋回の自由度を有
することは公知であり、供給導管(換言すれば波形ガイドホース)のためのガイ
ド手段もまた複数の旋回及び捩れ運動ができなければならない。ガイドホースの
曲率半径は、ロボットアームの末端のアプリケーション装置と例えばロボットア
ームのベースにおける連結点との間の長さの変化を補償できるようなものとしな
ければならない。フレキシブルなポリウレタン管やホースの形態でロボットアー
ム上に載置されたケーブル又はホース用ガイド手段の半径は、それら自身が長さ
の変化に対する予備又は緩衝を形成することで連結点とアプリケーション装置と
の間で長さを補償する構成を形成するように、選択される。しかしながら、アプ
リケーション装置と連結点との間の距離が非常に短い場合には、最大長の予備が
あると、ガイドホースの余った半径部は垂れ下がる傾向を有する。ガイドホース
のこのようなたわみは、できるだけ避けなければならない。というのは、このよ
うに下方に垂れ下がったホースの予備は、ロボットアームの運動の自由度に対し
て悪影響を及ぼし得るからである。このことを回避するために、半径部を形成す
るガイドホースの部分がコイルバネ又はバネ巻を構成するようにすることは公知
であり、これが問題の半径部に対して上記たわみに対抗するある程度の剛性を与
える。スプリングサポートに固定されたガイドスリーブ中にガイドホースを保持
することも公知である。スプリングサポートもまた、問題の曲率半径部のガイド
ホースのたわみに対抗して作用する。
有する。すなわち、ガイドホースに対するたわみ及び捩れ負荷に依存して、後者
が安定化領域においてたわみ又は捩れ力に対する最低レベルの抵抗の方向に全く
制御されずに向かうことである。このことにより、全く制御されない負荷がガイ
ドホースに生じる。加えて、ある状況でも運動に対する抵抗を伴ってロボットア
ームの所定の方向への運動を妨害する。 最後に、ガイドホースの使用は次の欠点、すなわち、ガイドホースはその中に
含まれる供給導管について許容しうる最大曲げ半径又は最大たわみ負荷を越え得
るという欠点を伴う。特に、安定化された半径領域においてガイドホースが制御
されない偏向や膨らみを生じた場合、ガイドホースとその中の内部コンポーネン
トの両方とも、許容できないキンクや折り重ね負荷を受け得る。
のために構造的に簡単な解決策を与えるという課題に基づいており、上述の欠点
は十分実質的に回避される。また、本発明は、複数の回転及び/又は旋回の自由
度を有するロボットアーム上のアプリケーション装置への外部からの供給のため
のホース及び/又はケーブルのガイド手段を与えるという課題に基づいており、
上述の欠点を回避する。 本発明により、この課題は、静止連結位置と可動連結位置との間、又は相互に
可動な2つの連結位置の間でケーブル、ホース又は同様の導管をガイドするため
のエネルギー供給チェーンであって、特に、複数の回転及び/又は旋回の自由度
を有するロボットアーム上のアプリケーション装置に外部から供給するためのホ
ース及び/又はケーブル用のガイド手段としてのものであり、ケーブル及び/又
はホース用の受入空間を形成する旋回自在に相互連結された幾つかのチェーンリ
ンク部材を含む上記エネルギー供給チェーンであって、縦軸の周囲にて弾性を有
し且つエネルギー供給チェーンの受入空間内にて該チェーンの縦方向に延びる少
なくとも1つの骨部(棒部)を備え、チェーンリンク部材が相互に旋回運動を行
う際に該旋回運動に対抗する復元力を発生する、上記エネルギー供給チェーンに
より解決される。
ギー供給チェーンの使用は、それらが過度のキンクやたわみ負荷又は捩れ負荷か
ら最適に保護される利点を有する。チェーンリンク部材上の適切な旋回運動制限
用接合部により、ケーブル及び/又はホースの許容できる最大たわみ半径を越え
るのを信頼性高く避けることができる。加えて、チェーンの内部に配置された旋
回又はたわみ半径の安定化により、ホースやケーブルをガイドするための手段は
、ロボットアーム上に装備されたその外部の安定化装置によるマニピュレーショ
ン操作や分解操作をすることなく、交換して戻すことができる。 好ましい構成では、少なくとも幾つかのチェーンリンク部材の骨部が、どんな
旋回又は曲率半径でも安定化要素を形成する骨部によって悪影響を与えられるこ
となく簡単な方法で実現できるように、エネルギー供給チェーンの湾曲に際して
縦方向に変位自在に配置される。その曲がりを大きくすることなく、骨部はエネ
ルギー供給チェーンを真っ直ぐな状態にさせる復元力を発生する。
を阻止するために、エネルギー供給チェーンは、少なくともその長さの一部に亘
って延在するグラスファイバーの2つの骨部を含むのが好ましい。好ましい構成
では、それらの骨部は、安定化すべきエネルギー供給チェーンのそれぞれの部分
が骨部の長さにより有利に調整できる。2つの骨部の使用により、復元力をエネ
ルギー供給チェーンに対称的に与えることができ、それにより制御できないエネ
ルギー供給チェーンの偏向運動を回避することもできるという利点が与えられる
。全く一般的に、ポリウレタンホースと比べて相対的に堅いエネルギー供給チェ
ーンでは、それに加えられるバネ力により制御できない偏向運動に対して既に抵
抗している。 望ましくは、骨部の各々はそれぞれのガイドホース内に配置され、それにより
、エネルギー供給チェーンのたわみ半径部の一部に関しての該チェーンのたわみ
に際して、摩擦効果なしで、すなわち悪影響を伴うチェーン内部にエッジが無い
状態で、骨部のスライド運動又は相対運動が可能である。 好ましくは、骨部はエネルギー供給チェーンの外部で又はエネルギー供給チェ
ーンの端部にて該チェーンの端部固定領域に例えば公知のクランプクリップによ
り固定される。
い。 そのようにして、骨部は、異なる復元力を与える異なる厚みの他の骨部と容易
に交換して代えることができる。骨部により作られるバネ構成の作動上の長さは
、骨部を引っ込めることにより容易に調節できる。最後に、骨部は、エネルギー
供給チェーン又はその中でガイドされるケーブルやホースを連結位置にて連結解
除する必要なくそのようにして置換することもできる。 本発明によるエネルギー供給チェーンの特に好ましい実施態様では、少なくと
も部分的には、相互に隣接した複数のチェーンリンク部材が相互旋回の2つの自
由度を有し、その旋回軸は好ましくは互いに90゜異なって方向付けられ、チェ
ーンリンク部材それぞれは、少なくとも骨部が通過する領域において、それぞれ
同一方向にある相互旋回の自由度をただ1つのみ有する。その結果、このように
して夫々のたわみ半径でのエネルギー供給チェーンにおける予測できない方向へ
の許容できず制御できない偏向を避けることもできる。 この種のエネルギー供給チェーンは、例えばここで参照されるDE43027
57C1から公知である。
素又はチェーンリンク部材の回転に関して2つの自由度を有し、各々の第2要素
は、そのように形成されたケーブルガイド構成の縦軸を中心として90゜回転し
て配置され、それにより、3つの要素が共にセミ・カルダン式に連結され、エネ
ルギー供給チェーンが部分的には旋回又は回転の3つの自由度すべてを有する。
このようなエネルギー供給チェーンは、ロボットアームにより行われる運動を実
行するのに特に適し、エネルギー供給チェーンに対して安定化すべき半径領域は
、明らかに、チェーンリンク部材の相互旋回の自由度を1つだけ有するのが有利
である。 望ましくは、チェーンリンク部材の各々は、閉鎖した外形及び閉鎖した外面を
有する要素の形態をなし、それにより、ホース及び/又はケーブルに対する受入
空間として十分実質的に閉鎖した通路を形成する。 好ましい実施態様によると、エネルギー供給チェーンは、熱可塑性の材料から
成るチェーンリンク部材により形成される。
ず)と支持ベース2に固定された旋回アーム3a,3b,3c,3d,3eとを
備える。全部で3つの自由度にて可動のエネルギー供給チェーン4において、例
えば溶接トングツールなどのようなアプリケーション装置(図示せず)用のケー
ブルやホースが、旋回アーム3a〜3eに沿って下部連結位置Aから上部連結位
置Bにガイドされる。 エネルギー供給チェーン4は、その縦軸を中心として回転自在に上部連結位置
Bに取り付けられ、スリーブ14により旋回アーム3b上に縦方向にスライド自
在に収容される。
給チェーン4は、個別の矩形又は方形要素の形態を有する複数のチェーンリンク
部材5から形成されている。各チェーンリンク部材5は、ケーブル及び/又はホ
ースを受け入れるために設けられた中空空間6を取り囲む。それらの外面上にて
、チェーンリンク部材5の各々は2つのピン又は突起7と2つの穴8とを有し、
チェーンリンク部材5の穴8が第1旋回軸9を定め、該チェーンリンク部材5の
突起7が第2旋回軸10を定める。これらの穴8及び突起7は、2つの旋回軸9
及び10が互いに垂直かつエネルギー供給チェーン4の縦軸に垂直に配置される
ように、チェーンリンク部材5の対向する側面上にそれぞれ配置される。穴8は
、熱可塑性の材料から成る個々のチェーンリンク部材5が共に嵌合して十分に実
質的に閉鎖した通路を形成できるように、突起7と嵌合関係にて適合する。
ーンリンク部材5は、相互旋回の2つの自由度を有する。図4に示されたエネル
ギー供給チェーン4の部分においては、チェーンリンク部材5は異なる構成をな
す。チェーンリンク部材5の突起7と穴8は、チェーンリンク部材5が相互回転
の1つの自由度のみを有するような方向付けがされる。この場合、穴8と突起7
の両方ともがチェーンリンク部材5の夫々の側面に設けられている。 図1中Rで示されたエネルギー供給チェーン4の半径領域では、チェーンリン
ク部材5は、それぞれ図4に示すのと同じ方向にある相互旋回の自由度をただ1
つのみ有する一方、残りの部分では、チェーンリンク部材は図3及び4に示され
る設計構成をなす。
径領域内にかけて断面として示す。この領域において、エネルギー供給チェーン
4はグラスファイバーから成る骨部11を備え、骨部11はクランプクリップ1
2により下部連結位置Aに固定される。クランプクリップ12の部分は図5から
明瞭に見て取れる。 炭素繊維強化グラスファイバー又は単なる炭素繊維材料から成り得る骨部11
は、各々がそれぞれのガイドホース13内に装備される。このガイドホース13
は、下部連結位置Aから上部連結位置Bに連続的に延在し、2つの連結位置A及
びBにて固定される。上述したように下部連結位置Aのみにて固定された骨部1
1の長さは、それらがエネルギー供給チェーン4の最大可能な半径領域R全体に
延在できるように選択される。 下部連結位置Aと上部連結位置Bとの距離に変化があった場合には、図1中細
い鎖線で示したような半径領域Rの縮小が生じ得ることは容易に分かる。この場
合、骨部11の位置は、それらを支持するチェーンリンク部材5に対して変化す
る。 クランプクリップ12を解放することにより、半径領域Rの作動上の長さたる
骨部11の長さを容易に調節できることも明らかである。 骨部11はグラスファイバーから構成する必要は必ずしもなく、例えば、ばね
鋼から構成することもできる。参照番号15は、エネルギー供給チェーン4中の
受入空間6を通る導管を示し、この導管の性質及び配置は所望の通り適合化し得
る。
供給用のケーブル及び/又はホースをガイドするための手段の構成及び配置を図
示する。
自由度をただ1つのみ有する。
から見た正面図を示し、それを通って本発明によるバネ骨部が通っている。
のAで示す連結位置から図1のRで示す半径領域の方向を見たものである。
ために電力、水、圧縮空気又は水圧液体の形態のエネルギーを運ぶためのホース
及び/又はケーブルをガイドする仕事は、種々の異なる方法により備え付けられ
たフレキシブルな波形ポリウレタン管により実施されてきた。ここで、アプリケ
ーション装置なる用語は、例えば、ロボットアームの末端に配置されたグリッパ
ーアーム、溶接トング、スプレーガンなどを示すのに用いられる。このような装
置についての供給ホースや導管は、ロボットアームにより形成された空洞の外側
を通って固定される。ロボットアームは複数の回転及び/又は旋回の自由度を有
することは公知であり、供給導管(換言すれば波形ガイドホース)のためのガイ
ド手段もまた複数の旋回及び捩れ運動ができなければならない。ガイドホースの
曲率半径は、ロボットアームの末端のアプリケーション装置と例えばロボットア
ームのベースにおける連結点との間の長さの変化を補償できるようなものとしな
ければならない。フレキシブルなポリウレタン管やホースの形態でロボットアー
ム上に載置されたケーブル又はホース用ガイド手段の半径は、それら自身が長さ
の変化に対する予備又は緩衝を形成することで連結点とアプリケーション装置と
の間で長さを補償する構成を形成するように、選択される。しかしながら、アプ
リケーション装置と連結点との間の距離が非常に短い場合には、最大長の予備が
あると、ガイドホースの余った半径部は垂れ下がる傾向を有する。ガイドホース
のこのようなたわみは、できるだけ避けなければならない。というのは、このよ
うに下方に垂れ下がったホースの予備は、ロボットアームの運動の自由度に対し
て悪影響を及ぼし得るからである。このことを回避するために、半径部を形成す
るガイドホースの部分がコイルバネ又はバネ巻を構成するようにすることは公知
であり、これが問題の半径部に対して上記たわみに対抗するある程度の剛性を与
える。スプリングサポートに固定されたガイドスリーブ中にガイドホースを保持
することも公知である。スプリングサポートもまた、問題の曲率半径部のガイド
ホースのたわみに対抗して作用する。
有する。すなわち、ガイドホースに対するたわみ及び捩れ負荷に依存して、後者
が安定化領域においてたわみ又は捩れ力に対する最低レベルの抵抗の方向に全く
制御されずに向かうことである。このことにより、全く制御されない負荷がガイ
ドホースに生じる。加えて、ある状況でも運動に対する抵抗を伴ってロボットア
ームの所定の方向への運動を妨害する。 最後に、ガイドホースの使用は次の欠点、すなわち、ガイドホースはその中に
含まれる供給導管について許容しうる最大曲げ半径又は最大たわみ負荷を越え得
るという欠点を伴う。特に、安定化された半径領域においてガイドホースが制御
されない偏向や膨らみを生じた場合、ガイドホースとその中の内部コンポーネン
トの両方とも、許容できないキンクや折り重ね負荷を受け得る。 本明細書の冒頭部分で述べた種類のエネルギー供給チェーンは、例えばDE1 9752377A1から公知である。そこに記載のドラッグチェーンは複数のチ ェーンリンク部材を含み、これらのチェーンリンク部材は、旋回自在に共に連結 され、その各々は当該チェーンの縦方向に延びる内部空間を有する。導管は、ド ラッグチェーンの長さ全体に亘ってその内部空間を通ってガイドされる。個々の 旋回で発生する遊びを取るために、連続的に引張り応力下にある引張り要素が、 内部空間中に装備される。これは、ドラッグチェーン中に配置された電気導管の 耐用年数を長くすることを意図する。
Claims (8)
- 【請求項1】 静止連結位置と可動連結位置との間、又は相互に可動な2つ
の連結位置の間でケーブル、ホース又は同様の導管をガイドするためのエネルギ
ー供給チェーン(4)であって、特に、複数の回転及び/又は旋回の自由度を有
するロボットアーム上のアプリケーション装置に外部から供給するためのホース
及び/又はケーブル用のガイド手段としてのものであり、また、ケーブル及び/
又はホース用の受入空間を形成する旋回自在に相互連結された幾つかのチェーン
リンク部材(5)を含む上記エネルギー供給チェーン(4)において、 縦軸の周囲にて弾性を有し且つエネルギー供給チェーンの受入空間内にて該チ
ェーンの縦方向に延びる少なくとも1つの骨部(11)を備え、チェーンリンク
部材(5)が相互に旋回運動を行う際に該旋回運動に対抗する復元力を発生する
、上記エネルギー供給チェーン(4)。 - 【請求項2】 骨部(11)は、エネルギー供給チェーン(4)の湾曲に際
して少なくとも幾つかのチェーンリンク部材に対して縦方向に変位自在に配置さ
れることを特徴とする請求項1記載のエネルギー供給チェーン。 - 【請求項3】 グラスファイバーから成る2つの骨部(11)が設けられ、
該骨部(11)は少なくともエネルギー供給チェーン(4)の長さの一部に亘っ
て延在することを特徴とする請求項1及び2のいずれか一項に記載のエネルギー
供給チェーン。 - 【請求項4】 骨部(11)の各々がそれぞれのガイドホース(13)内に
配置され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エネルギー供
給チェーン。 - 【請求項5】 骨部(11)が、エネルギー供給チェーン(4)の外部で固
定されるか又はエネルギー供給チェーンの一方の側にて該チェーンの端部固定部
分に固定され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エネルギ
ー供給チェーン。 - 【請求項6】 ガイドホース(13)がエネルギー供給チェーン(4)の連
結位置間に連続的に延在する請求項1〜5のいずれか一項に記載のエネルギー供
給チェーン。 - 【請求項7】 少なくとも部分的には、相互に隣接した複数のチェーンリン
ク部材(5)が相互旋回の2つの自由度を有し、その旋回軸は好ましくは互いに
90゜異なって方向付けられること、及びチェーンリンク部材(5)それぞれは
、少なくとも骨部(11)が通過する領域において、それぞれ同一方向にある相
互旋回の自由度をただ1つのみ有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか
一項に記載のエネルギー供給チェーン。 - 【請求項8】 チェーンリンク部材(5)は各々が、閉鎖した外形及び閉鎖
した外面とを備えた要素の形態をなし、それによりそれらがホース及び/又はケ
ーブルの受入空間として十分実質的に閉鎖した通路を形成することを特徴とする
請求項1〜7のいずれか一項に記載のエネルギー供給チェーン。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE29913063.0 | 1999-07-30 | ||
DE29913063U DE29913063U1 (de) | 1999-07-30 | 1999-07-30 | Energiezuführungskette |
PCT/DE2000/002214 WO2001009532A1 (de) | 1999-07-30 | 2000-07-07 | Energiezuführungskette |
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---|---|
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001513771A Pending JP2003506997A (ja) | 1999-07-30 | 2000-07-07 | エネルギー供給チェーン |
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CN (1) | CN1142375C (ja) |
AU (1) | AU6979500A (ja) |
DE (3) | DE29913063U1 (ja) |
ES (1) | ES2198349T3 (ja) |
WO (1) | WO2001009532A1 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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