JP6151767B2 - エネルギーチェーンのチェーンリンクの金属製連結プレート - Google Patents

Description

本発明の主題は、エネルギーチェーンのチェーンリンクの金属製連結プレート、エネルギーチェーンのチェーンリンク、及びエネルギーチェーンに関する。

導線、ホース、チューブ等が固定式の接続点と可動式の接続点との間を通るために、いわゆるエネルギーチェーンが使用される。当該導線を用いることにより、エネルギーや消耗品等は消費地点に案内又は供給される。可動式消費装置は、例えば、工作機械の摺動によって構成することができる。

エネルギーチェーンは、プラスチックから作成できることが知られている。そのようなプラスチック製のエネルギーチェーンは、利用分野の観点から制限される。この制限は、案内される導線、ホース等の重量及び／又は柔軟性によってもたらされる場合がある。特定の用途においては、導線の重量が非常に重いため、プラスチック製エネルギーチェーンの支持力を超えてしまう。さらに、プラスチック製のエネルギーチェーンを使用することは、環境への影響によって制限され得る。

金属のエネルギーチェーンも同様に知られている。該エネルギーチェーンは、互いに関節式に連結されたチェーンリンクで構成される。チェーンリンクは、互いに間隔を空けた二つの連結プレートによって形成され、該間隔を空けた二つのプレートは、 少なくとも一つの横ウェブによって互いに接続される。特許文献１には、例えば金属製エネルギーチェーンが記載されている。これらの連結プレートは、ジョイントボルトを受容する開口だけでなく、一方の端部領域に円弧上の開口も有している。別の一方の端部領域にはボア（bores）があり、そこを通って適切なボルトを案内することができる。各ボルトは、適切な係止手段によって固定される。多数の部品を共に嵌合しなければならないので、そのようなエネルギーチェーンの製造コストは、安いものではない。

特許文献２には、互いに枢動可能に連結されたチェーンリンクを有するエネルギーチェーンが記載されている。該チェーンリンクは、連結プレートを備え、該連結プレートには、関節軸と同軸に、その周縁に円弧状の開口が設けられ、該開口を通じて、リーチ要素が、開口の各端部で留め具を用いることによって、互いに対する連結プレートの枢動運動を制限する。これらの要素は、スポット溶接により、外側限界のディスクに固定して接続される。各要素は、連結プレートの各開口を通って設置された後、別の外側限界ディスクに連結される。

旧東ドイツ特許番号第１２９８２３号明細書 ドイツ特許出願公開第３１２１９１２号公報

以上を踏まえて、本発明の目的は、形成し易く、強度が増して寿命が延長された、エネルギーチェーンのチェーンリンクの金属製連結プレートを定義することである。

この目的は、請求項１の特徴を有する連結プレートにより、本発明に従って達成される。当該連結プレートの有利な改良点及び実施形態は、各従属項の主題である。

エネルギーチェーンのチェーンリンクの本発明の連結プレートは、二つの端部を有し、一方の端部は第１要素を有し、他方の端部は第２要素を有する。第１要素は、連結プレートが互いに回転可能に連結されるように、他の連結プレートの第２要素内に挿入され得る。第１要素及び第２要素は、凸状縁を有する穴によってそれぞれ形成され、凸状縁は、連結プレートの延長に対して略垂直に突出している互いに対応する停止面を形成する。

エネルギーチェーンのチェーンリンクの金属製連結プレートは、楕円形或いは「レーストラック形状」が好ましく、その結果二つの端部は、エネルギーチェーンの二つのチェーンリンクが屈曲動作するための円弧状部分を利用して設けられる。丸みを帯びた角を有するこれらの二つの端部は、細長い直線部分によって互いに接続され、各端部は、金属製連結プレートの半分をそれぞれ超えて延在する領域を互いに占有できることが好ましい。各端部の該二つの領域は、少なくともおおよそ同じ大きさであることが好ましい。各端部上には、構造上二つの同一の金属製連結プレートの連結を可能にする要素が形成される。例えば、第２要素は、インゲンマメ形状のくぼみであり、第１要素はピン状であり、その形状により、第１要素を第２要素内に受容させて、二つの互いに連結された金属製連結プレートが限定的に回転できるようにする。

有利には、第１及び第２要素は、金属製連結プレートに作られる穴によってそれぞれ形成され、この穴の周囲に凸状縁が形成される。これらの凸状縁は、金属製連結プレートによって形成された領域から垂直に突出し、金属製連結プレートの深さ又は厚さよりも広い停止面を形成する。該停止面は、ここでは、第１及び第２要素が互いに対応するように形成される。これは、各金属製連結プレートを互いに回転可能に連結できるように、第１要素及び第２要素を一方の内部から他方の内部に嵌合するように案内できることを意味する。ここで、凸状縁が停止面によって互いに隣接するように、第１要素は、第２要素内に挿入される。

本明細書で提案された設計は、薄い金属製連結プレート材料が使用可能であること、或いは、薄い金属製連結プレートが使用可能であることを意味し、さらに、比較的広い停止面或いは互いに連結された二つの金属製連結プレート間の接触面は、第１要素及び第２要素のそれぞれの凸状縁を介して形成されることを意味する。さらに、本明細書において、連結プレート材料を所定の大きさに切断した後、金属製連結プレートは、一つのツールを用いて、例えば深絞りなどの一つの成形加工ステップによって作成できることが有利である。このことは、金属製連結プレートを作成する方法の説明において、より詳細に考察される。

金属製連結プレートのさらに有利な実施形態において、各停止面は、互いに完全に重なり合うような形状である。

これは、特に、二つの連結プレートの組み立てに際して、第１要素のそれぞれの停止面が少なくとも第２要素の停止面内まで延在することを意味し、また、組み立ての際に、少なくとも第２要素の停止面の延長にまで達すること、或いは該停止面を越えて延在することを意味する。これにより、できる限り大きい接触面を確実に得られる。多くの用途に対して、エネルギーチェーンのチェーンリンクは、同様に、第１要素及び第２要素に対して垂直な軸を中心に屈曲できることが必要である。この目的を達成するために、停止面が、曲げた状態であっても互いに完全に重なり合うように、第１要素が第２要素よりもいくぶん長く具現化されると有利である。更なる態様において、ジョイントは、例えばボルトなどの更なる道具を必要とせずに、回転の中心に配置された第１要素と対応する第２要素とを介して容易に形成できる。

金属製連結プレートのさらに有利な実施形態において、第１要素は、少なくとも部分的にリベットを受容するように設けられる。

それ以上穴及び／又はガイドを連結プレートに形成する必要がないように、縁付き穴を形成することによりリベットに合わせた受け口を事前に形成することができる。特に、リベットの頭部は、互い連結された要素を固定するための横方向の止めを形成でき、該頭部が外側要素の凸状縁を越えて突出する。

金属製連結プレートのさらに有利な実施形態において、連結プレートは鋼合金、特に特殊鋼合金又はアルミニウム合金から製造される。特に有利には、引張力Ｒ_mが１９０から５４０Ｎ／ｍｍ²であり、降伏点Ｒ_P0,2が２８０から４７０Ｎ／ｍｍ²であるアルミニウム合金から連結プレートを形成することである。引張力Ｒ_mが２５０から１２００Ｎ／ｍｍ²であり、降伏点Ｒ_P0,2が１５０から１０００Ｎ／ｍｍ²である鋼合金、特に、引張力Ｒ_mが２５０から８００Ｎ／ｍｍ²であり、 降伏点Ｒ_P0,2が１５０から３００Ｎ／ｍｍ²である鋼合金から連結プレートを形成することが好ましい。

金属製連結プレートの上述の設計により、金属製連結プレートを非常に薄くすることができ、また、金属製連結プレートの形状により、過度な重量を生じないと同時に柔軟性に優れた非常に堅固な材料を使用することができる。従来は、連結プレートを破損させないようにするために、かなり延性のある材料を使用する必要があった。さらに、先行技術の金属製連結プレートは、要素の連結において過度の表面圧力を避けるためにより厚く形成されなければならなかったことから、低密度材料を使用する必要があった。
金属製連結プレートのさらに有利な実施形態において、連結プレートは、表面処理によって増加した強度値を有している。

表面処理により、使用される材料の優れた延性又は金属製連結プレートの優れた柔軟性を同時に維持しながら、連結プレートの強度値を得ることができる。特に、各停止面の表面を単に堅固にすることは有利であり、それにより各停止面は、高い表面荷重に耐えるように設計され、さらに、金属製連結プレートが優れた柔軟性を有することとなる。

金属製連結プレートのさらに有利な実施形態において、連結プレートは、二つの第１要素及び二つの第２要素を有する。

従来技術では、エネルギーチェーンを横切る負荷を全体でより大きな領域にわたって分散させるために、三つ、又はさらに多くの要素が使用されることが多かった。本発明の金属製連結プレートによれば、二つのそれぞれの要素のみを使用することが可能であり、その結果、二つの連結されたチェーンリンク間の可能な回転半径をかなり拡大させることができる。

金属製連結プレートのさらに有利な実施形態において、連結プレートは、金属シートから成形され、第１要素及び第２要素は、深絞りによって形成される。
金属シートからの金属製連結プレートの製造は、特に簡易かつコスト効率の良い方法で行うことができ、また、少量及び大量製造の両方においてコスト効率良く実現することができる。従来は、十分な領域を設けて、金属製連結プレートの寿命を相応に得られるようなレベルにまで表面圧力を軽減させることができるように、連結プレートは、より厚い金属シートによって、或いは、例えば、一次成形又は一次加工などの特に他の製造技術を用いて形成されなければならないという不利益があった。本明細書で提案される金属製連結プレート及び対応する生産工程の結果、金属製連結プレートは、現在、特に薄い金属シートからコスト効率良く成形でき、その場合、二つの連結された連結プレート間の各停止面は、深絞りによって形成される。従って、金属製連結プレートと関連させて停止面を有意に拡大することが達成できる。さらに、従来必要なより厚い金属シートと関連して、薄い金属シートを用いて生産することは、形成抵抗がより少ないため、より簡易である。

金属製連結プレートのさらに有利な実施形態において、第１要素及び第２要素は、連結プレートから同一方向に延在する。

金属製連結プレートのかかる生産において、特に、片側ツールを使用することができ、すなわち、金属シートは、浸漬側からのみ深絞り加工されなければならない。一方、例えばゴムマットなどを使用して、ブランク（blank）を片側ツールに押し付けることができる。そのような方法は、特に、少量生産の場合や、部品のばらつきが大きい生産において有利である。この製造過程においては、高価な第二の対応ツール部品の使用が節約される。さらに、そのような生産の結果、第１要素及び第２要素は、開放側で一方を他方に対して突き合わせるのではなく、丸みによって金属板材から凸状縁まで移行することが有利である。
金属製連結プレートのさらに有利な実施形態において、二つの連結プレートの第１要素及び第２要素は、非ポジティブロッキング及び／又はポジティブロッキングによって互いに連結させることができる。

凸状縁は、追加的な領域を形成し、縁付き穴の狭窄部分や拡張部分がその中に挿入される。それゆえ、隣接する連結プレートは、スナップファスナーの形式で互いに連結することができる。例えば、チェーンリンクの二つの連結プレートの凸状縁は、それぞれ内側に（又は、代わりにそれぞれ外側に）向けることができ、その結果、チェーンリンクは、比較的薄い連結プレートの柔軟性により、重ね合わせて摺動されて、第１要素及び第２要素の各穴に互いに係合できる。かかる実施形態において、例えば、リベット又はボルトなどの追加要素を有利に供給することができる。
さらに、本発明においては、前述の説明によって構成された少なくとも二つの互いに連結された連結プレートを備える、エネルギーチェーンのチェーンリンクが含まれる。特に、連結プレートは、以下に記載の方法によって、代替的或いは追加的に形成される。

そのようなチェーンリンクは、特に、少ない数の部品から作ることができるという利点がある。さらに、チェーンリンクは、それ以上の道具なしに組み立てることができ、耐用年数が長い。さらに、チェーンリンクは、従来技術の金属製チェーンリンクとの関連で非常に軽量であり、数少ない個々の部品は、形成及び組み立てが容易である。

本発明は、エネルギー導線を案内して可動式に受け入れるためのエネルギーチェーンをさらに取り入れ、該エネルギーチェーンは、上述の通り少なくとも二つのチェーンリンクを備える。そのようなエネルギーチェーンは、軽量であると同時に高い安定性も組み合わされている。さらに、既知のエネルギーチェーンに関連する生産コスト及び材料費は、非常に安い。なぜならば、個々のチェーンリンクの要素は、大量のバッチ運転を可能にする簡易的な生産工程によって作ることができ、また、使用する材料を少なくすることによって高強度を実現できるからである。

さらに、エネルギーチェーンのチェーンリンクの金属製連結プレートを生産する方法が本発明に含まれ、該方法は、少なくとも以下の作業ステップを有する。

ａ）金属板材を設けること。

ｂ）ブランクを形成する大きさに金属板材を切断し、該ブランクにカットアウトを設けること。

ｃ）深絞りにより一要素につき一つのカットアウトの周りに凸状縁をそれぞれ形成することによって第１要素及び第２要素を成形し、それにより対応する留め具を形成すること。

ｄ）段（step）が形成され、第１要素と第２要素とを介して互いに連結された二つの連結プレートが一列に互いに平行に並ぶことができるように、該ブランクを形成すること。
該方法は、特に、上記の説明による金属製連結プレートの形成に適している。金属板材は、必要な厚さで供給されるか、或は必要な厚さに延ばされるか広げられ、その場合、特に、優先的な強度方向を誘起することができる。その後、金属板材は、ブランクを形成する大きさに切断され、該切断は、レーザー、水ジェット、放電加工機及び／又は同様の切断方法を用いた機械加工によって実行可能である。これに続いて、第１及び第２要素用の各カットアウトが設けられ、凸状縁を形成するための作業ステップｃ）においてカットアウトは拡張されるため、上述の説明による金属製連結プレートにおいて、カットアウトは、穴よりも通常小さくなっている。

以下の作業ステップｂ）、作業ステップｃ）及び作業ステップｄ）が実行される。ここで、各カットアウトは、深絞りによりそれぞれの要素内に形成され、幅広い停止面が形成され、それにより、エネルギーチェーンで使用する際、軽減された表面圧力が各要素に対して生じる。作業ステップｄ）において、第１要素を備える領域と第２要素を備える領域とは、すなわち、連結プレートの第１端部及び第２端部は、段（step）によって互いにオフセットされている。この場合、作業ステップｄ）は、作業ステップｃ）及び／又は、例えばカットアウトの形成などの作業ステップｂ）の一部の前、その間、又はその後に、実行することができる。段は、二つの連結された連結プレートが、第１要素及び第２要素の各底面領域をエネルギーチェーン、すなわち案内された導線、ホースなどの延長に対して平行に整列させて互いに傾かせないような方法で、互いに連結されるように形成されることが好ましい。金属製連結プレートを形成するこの低複雑性方法の結果、非常に信頼性の高い、安定性のある金属製連結プレートが非常に低い生産コストで作成される。

該方法のさらに有利なバージョンにおいて、金属板材は、作業ステップｃ）及びｄ）のうちの一つのステップの前、その間、及び／又は後で、熱処理される。

熱処理の結果、特に金属板材の表面の硬化が得られ、そこで材料の延性又は金属製連結プレートの柔軟性が維持される。好ましくは、第１要素及び第２要素の対応する停止面だけがここで熱処理されることであり、これらの停止面により、最大表面荷重が発生する。

該方法のさらに有利な実施形態において、作業ステップｃ）及びｄ）は、一つの共通ツールを用いて実行される。
ここで、作業ステップｃ）及びｄ）は、特に、一つの生産作業ステップにおいて同時に実行される。また、ここで、金属製連結プレートの設計のためのさらなる要素を、共通のツールを用いて実行することができる。例えば、二つの互いに連結された連結プレートの回転動作用の案内ブラケットをここに設けることができる。特に非常に好ましくは、深絞りツール上の穿孔アタッチメントを用いることでカットアウトを提供することができ、それにより作業ステップｂ）も事実上同時に行うことができることである。

各請求項に個々に述べられた特徴は、選択されたいかなる技術的に妥当な方法において互いに組み合わせ可能であり、また、説明内の実例となる事実及び各図面からの詳細によって補足でき、それによって本発明の更なるバージョンが明らかとなる。

本発明、及び技術環境も図面を参照してより詳細に説明される。各図面は、特に好適な実例となる実施形態を示しているが、本発明はそれらに制限されるものではない。とりわけ、図面、特に示されたサイズ関係は、全く概略的であることを指摘しておきたい。

金属製連結プレートの一バージョンを上面図に示している。 金属製連結プレートの一バージョンを立体図に示している。 金属製連結プレートの一バージョンの第１端部の側面図を示している。 金属製連結プレートの一バージョンの側面図を示している。 エネルギーチェーンに取り付ける際の金属製連結プレートの一バージョンの上からの側面図を示している。

図１は、金属製連結プレート１の一つのバージョンを上面図に示し、同図の左側に第１端部２、同図の右側に第２端部３が示されている。このバージョンの金属製連結プレート１では、二つの第１要素４が、第１端部２上に設けられ、構造上同一である他の金属製連結プレート１の第２端部３の腎臓形の第２要素５内に挿入可能である。より明確にするために、要素のそれぞれ一つだけに参照記号が振られている。第１要素４は、第１凸状縁８を含む第１の穴６を有する。尚、ここでは、第１の穴６の凸状縁８は、金属製連結プレート１に対して（略）垂直に延在する。第２端部３上には、腎臓形の第２要素５が設けられ、該第２要素５は、第２凸状縁９を含む第２の穴７を有する。第２要素５は、第１要素４を受容するように設けられ、それにより第２の穴７の腎臓形状内において、互いに連結された二つの金属製連結プレート１の間の回転が可能となる。本明細書中に示される金属製連結プレートは、金属シート１２から製造される。

図２は、金属製連結プレート１の一つのバージョンを示しており、ここでは、第１要素４及び第２要素５の第１停止面１０及び第２停止面１１が立体図において明確に分かる。金属製連結プレートは、第１端部２及び第２端部３を有する。第１端部２上には、第１の穴６及び第１凸状縁８を有する二つの第１要素４が示され、第１凸状縁８は、金属製連結プレート１の延長に対して垂直に延在する。この場合、凸状縁８は、外周上に、第２要素５の第２の穴７内に挿入可能な停止面１０を形成し、第２停止面１１を形成する第２凸状縁９の内面により、二つの連結された金属製連結プレート１を第２要素５の腎臓形状内に案内できるようにする。

図３は、第１端部２から各第１要素４の上までの金属製連結プレート１の一つのバージョンの側面図を示す。本図においては、第１要素４の凸状縁又は停止面１０が第２要素５と同じ高さであることが明らかである。
図４には、第２端部３から各第２要素５の上までの金属製連結プレート１の一つのバージョンの側面図が示されている。この図において、第２要素５の凸状縁９を認識できる。

図５では、エネルギーチェーン又はチェーンリンクに取り付ける場合の金属製連結プレート１の一つのバージョンを上から示している。同図においては、金属製連結プレート１の第１端部２と第２端部３との間に段（step）１３を認識できる。第１要素４の停止面１０を確認でき、また、第２要素５の凸状縁９も確認することができる。

本明細書で提案されたエネルギーチェーンのチェーンリンクの金属製連結プレートによって、安定性の高い、長寿命のエネルギーチェーンを提供でき、当該エネルギーチェーンは、大量生産・少量生産の両方に対応する簡易な製造工程を用いて作成される。

１ 金属製連結プレート
２ 第１端部
３ 第２端部
４ 第１要素
５ 第２要素
６ 第１の穴
７ 第２の穴
８ 第１凸状縁
９ 第２凸状縁
１０ 第１停止面
１１ 第２停止面
１２ 金属シート
１３ 段

Claims (11)

1. 二つの端部（２、３）を有するエネルギーチェーンのチェーンリンクの金属製連結プレート（１）であって、一方の端部（２）は、第１要素（４）を有し、他方の端部（３）は、第２要素（５）を有し、前記連結プレート（１）が互いに回転可能に連結されるように、前記第１要素（４）を他の連結プレート（１）の前記第２要素（５）内に挿入させることができ、
   前記第１及び前記第２要素（４、５）は、凸状縁（８、９）を有する穴（６、７）によってそれぞれ形成され、前記凸状縁（８、９）は、前記連結プレート（１）の延長に対して略垂直に突出する、互いに対応する停止面（１０，１１）を形成し、
   前記第１要素及び前記第２要素（４、５）は、前記連結プレート（１）から同一方向に延在することを特徴とする、金属製連結プレート。
2. 前記停止面（１０、１１）は、互いに完全に重なり合うような形状である、請求項１に記載の金属製連結プレート（１）。
3. 前記第１要素（４）は、少なくとも部分的にリベットを受容するように設けられる、請求項１又は２に記載の金属製連結プレート（１）。
4. 前記連結プレート（１）は、鋼合金、特に特殊鋼合金から、或いは、アルミニウム合金から製造される、請求項１、２、又は３に記載の金属製連結プレート（１）。
5. 前記連結プレート（１）は、引張力Ｒ_ｍが１９０から５４０Ｎ／ｍｍ^２であり、降伏点Ｒ_P0,2が２８０から４７０Ｎ／ｍｍ^２であるアルミニウム合金から製造される、請求項４に記載の金属製連結プレート（１）。
6. 前記連結プレート（１）は、引張力Ｒ_ｍが２５０から１２００Ｎ／ｍｍ^２であり、降伏点Ｒ_P0,2が１５０から１０００Ｎ／ｍｍ^２である鋼合金、特に、引張力Ｒ_ｍが２５０から８００Ｎ／ｍｍ^２であり、降伏点Ｒ_P0,2が１５０から３００Ｎ／ｍｍ^２である鋼合金から製造される、請求項４に記載の金属製連結プレート（１）。
7. 前記連結プレート（１）は、表面処理により増加した強度値を有する、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の金属製連結プレート（１）。
8. 前記連結プレート（１）は、二つの第１要素（４）及び二つの第２要素（５）を有する、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の金属製連結プレート（１）。
9. 二つの連結プレート（１）の前記第１要素及び前記第２要素は、非ポジティブロッキング及び／又はポジティブロッキングによって互いに連結することができる、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の金属製連結プレート（１）。
10. 請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の少なくとも二つの互いに連結された連結プレート（１）を備える、エネルギーチェーンのチェーンリンク。
11. 請求項１０に記載のチェーンリンクを少なくとも二つ有する、エネルギー導線を案内して可動式に受け入れるためのエネルギーチェーン。

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