用于将连接元件自动给送到处理单元的装置以及用于这些连接元件的给送软管

摘要

为了确保将多个连接元件可靠地自动给送到一个处理单元而提供了一种装置、尤其是一种工业机器人（2），所述装置具有一个软管包组（10），在该软管包组中包容了一个用于连接元件（28）的给送软管（14）来作为一条供应线路。为了确保该给送软管的可靠操作和防止扭结，该给送软管是由一个内部软管（24）形成的，该内部软管嵌入在一个模制软管护套（22）中。这种措施允许将该给送软管（14）整合到该软管包组（10）中而不出现问题。另外，还使该给送软管（14）扭折的风险保持在小的水平上。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将连接元件自动给送到处理单元的装置，其中连接元件例如像螺栓、铆钉、螺杆、螺母等等，处理单元例如像焊头、铆接单元、旋拧单元等等。本发明进一步涉及一种用于连接元件的给送软管。

背景技术

在工业生产技术中，例如，在汽车工业中，多个（片材金属）联结部件在自动化过程中借助自动处理单元通过例如焊接、旋拧、铆接等方式而彼此相连接，或者这些联结部件配备有此类连接元件，例如像焊接螺柱等等。

在此，这些单独的连接元件通常经由多根给送软管而给送到处理单元，例如，由压缩空气传送到处理单元之中。在一些情况中，此处的这些给送软管会超过数十米长。

为了不使工业生产过程中断，就要求以无摩擦方式来给送这些连接元件。这些给送软管通常是由一种具有合适的低摩擦内表面的塑料材料构成，从而允许传送这些连接元件。这些给送软管例如是由硬度比较高的聚酰胺制成。由于这种要求，这些给送软管通常只有不足够的弯曲柔性，而使得在出现弯曲应力的情况下给送软管存在扭折风险。鉴于塑料材料比较硬，扭折造成不可逆的扭结，这就永久性地中断了这些连接元件的给送。通常，必须替换整个给送软管。这是比较耗时的并且导致所不希望的生产损失。

尤其是在越来越多地使用多轴线工业机器人（例如3轴线到6轴线的工业机器人）的情况下，这些机器人通常具有可旋转地安装在摆臂上的一个机器臂、定位在所述机器臂的自由端上的一个支撑着处理单元的机械手，这就尤其在柔性方面为这些给送线路设定了高的要求。

在多种当前的解决方案中，用于这些连接元件的给送软管是分开地放置于一个机器人软管包组的旁边。另外要求的供应线路，例如，用于供应处理单元的流体线路或电力线路，被放置于这个机器人软管包组之中。此类软管包组是与该多轴线工业机器人的运动次序相适配的多个线路安排，并且其中多条供应线路被置于一个公共软管或管道之中。通常提供的是一个完整的线路安排单元，该完整的线路安排单元例如通过多个弹簧单元等，来处理该机械手的移动所需的软管包组长度补偿。

发明内容

由此，本发明所基于的目标是使得此类连接元件到多个处理单元的给送能够得到改进，尤其是在工业机器人的情况下。

该目标是根据本发明通过一种用于将连接元件自动给送到处理单元的装置来实现的，这种装置具有专利权利要求1所述的特征。此外，该目标是根据本发明、通过一种用于连接元件的给送软管来实现的，这种给送软管具有专利权利要求12所述的特征。

具体来说，该装置是一种多轴线工业机器人。该装置包括一个所谓的软管包组，其中用于向处理单元供应生产工具的多条供应线路被置于一个保护壳体内部。例如，该保护壳体是一种波形管、还或者任何其他柔性管或由合适的塑料制成的软管，在该保护壳体中收入了这些供应线路。该软管包组包括用于将这些连接元件给送到处理单元的一个柔性给送软管以作为另一个供应导管。在此，该给送软管是由一个内部软管形成，该内部软管被嵌入在由弹性塑料制成的一个软管壳体中。在此，该内部软管被适当设计以用于引导这些连接元件，例如，借助压缩空气来将这些连接元件传送到处理单元。出于这个目的，该内部软管具有与截面元件相适配的一个内部截面并且具有一个合适的低摩擦表面，以对这些连接元件进行滑行引导。

在此上下文中，嵌入意味着该软管壳体紧贴在该内部软管上，并且完全环绕所述内部软管。通过将内部软管嵌入采一种弹性塑料的软管壳体之中，该内部软管实际上是以中性纤维的方式被嵌入在给送软管之内的。鉴于这种特殊的两部分式设计，即使是在高弯曲应力下，也实现了充分的扭结保护。在给送软管发生弯曲的情况下，基本上只有软管壳体因此受到张力负载或压缩，并且通常比较硬的内部软管的扭折风险得以降低。由此确保了整个装置实现连续的无故障操作。通过将例如T型的内部软管嵌入一个优选圆形的软管壳体之中，与一条线缆相比，给送软管另外能够以容易并且鲁棒的方式进行管理，并且因此适于作为一条供应线路而整合进软管包组之中。

在此，软管壳体的壁厚度典型地是在几毫米的范围内，例如，在2至5mm的范围内。采用两部分式设计的给送软管优选地是一种连续的产品。优选地通过一个挤出过程来将软管壳体施加到内部软管上。

通常，这两个部件（即，内部软管和软管壳体）使用不同材料，这样使得即使在挤出过程的情况下这两个部件也并不是通过整体结合而彼此相连接的。一方面，这种配置使之有可能简单地部分移除软管壳体，例如，在一个末端区域中移除。另一方面，内部软管和软管壳体因此有可能局部地相对于彼此移动，这样使得在出现例如弯曲应力的情况下对作用在软管壳体与内部软管之间的张力或压缩力进行某一程度的解耦（decoupling）。内部软管上的负载由此被减小。

为了使得这些连接元件能够得到良好引导，内部软管通常是由比较硬的材料制成，尤其是由聚酰胺制成。相比之下，软管壳体是由明显更软而弹性更高的材料制成。在发生弯曲时，比起硬的内部软管，软管壳体因此处于易于承受拉伸和屈曲而不产生损坏的位置中，这是因为它的这种更低的硬度以及与更低硬度相关的这种提高的弹性。

在此，有利的是，内部软管具有的硬度比软管壳体硬度高30%以上并且优选是50%以上。例如，软管壳体具有40至50的肖氏A硬度，并且内部软管具有约70至80的肖氏A硬度。用于软管壳体的优选材料是聚氨酯。

一般来说，软管壳体有利地是由热塑性弹性体、尤其是聚氨酯弹性体形成。鉴于软管壳体的这种弹性体的、也就是弹性的特性，即使在很大的弯曲应力之后给送软管也会自动返回到一个适合于给送连接元件的原始位置。

如已经提及的，尤其重要的是这两个部件并不是通过整体结合来连接的。这优选是通过合适材料配对来实现，或在一个优选替代方案或补充方案中，这也通过一个额外的分离层、优选通过例如由非织造材料形成的一个绷带来实现。鉴于这种措施，即使是在发生共同挤出的情况下，也可靠地确保了软管壳体直接并且尤其还以形状配合的方式置于内部软管上，而并非是与所述内部软管形成整体结合。在此，该绷带优选地是一种全覆式绷带，也就是说，该分离材料，例如（聚酯）非织造材料，覆盖了内部软管的所有区域。

在另一优选发展中，软管壳体在末端处从内部软管上移除，这样使得该内部软管的一个末端区段被形成为用于连接到该处理单元上的一个插入式联接元件。在使用时，这个露出的末端区段因此被插入处理单元之中、并且因此限定了用于这些连接元件从给送软管进入实际处理单元中的一个输送点。

该软管包组通常是在该装置、具体地说是工业机器人的一个机器臂上借助多个合适引导元件进行固持和引导的。以补充方式另外对用于软管包组的这些引导元件提供了为给送软管消除应变的一个固持元件，这样，所述固持元件以夹紧方式将给送软管夹在软管壳体上的多个单独位置之中。该固持元件通常是以支架方式夹紧软管壳体。仅仅由于具有柔性软管壳体的这种配置，能够实现给送软管在多个单独位置、尤其是在一个工业机器人上的这种安装而不存在损坏硬的内部软管的风险。

这个固持元件优选被定位成紧邻这个露出的末端件并且因此紧邻插入式联接元件。在使用多轴线工业机器人时，该固持元件优选被紧固在机器臂与机械手之间的法兰上，该机械手支撑处理工具或形成所述处理工具。

内部软管的内部截面总体上与有待处理的这些连接元件是适配的。在处理具有一个头部的螺栓形元件（例如，螺杆、铆钉等等）的许多应用中，内部壳体因此相应地具有一个T形的内部截面轮廓。内部软管的外部截面也可以是T形的、或已经是圆形的。软管壳体的外部截面优选地是圆形的，以便确保在软管包组内进行合适的引导。

在软管包组内提供了多条控制线路，优选为媒介软管（例如像气动软管、供水软管等）、以及电力供应线路（例如用于进行焊接的处理单元的电力线路）来作为供应线路。在另一有利发展中，一个具有复位弹簧的长度补偿单元被另外定位在该装置上，所述长度补偿单元在该装置、具体地说是机械手移动的情况下提供了对软管包组的长度的自动补偿。

概括来说，给送软管的与众不同之处所在于的事实是，由于这种内部软管“包覆模制（over-molding）”（嵌入）到软管壳体内部，该内部软管获得了明显改进的扭结保护。即使由于机器人的移动或由于被困住而发生扭折之后，给送软管并且因此还有内部软管也会由于弹性的软管壳体而回弹到确保进一步无故障给送这些连接元件的状态。

该给送软管的另一个具体优点可以从对于容易地整合到常规软管包组之中的潜力中看到；具体来说，这是因为给送软管由于这种软管壳体而可以像常规线缆或软管那样进行管理、并且可以受到引导，尤其在消除应变的情况下是如此的。优选地，在此能够实现给送软管的一种夹紧安装，并且其中提供的是软管壳体是变形的。在此情况中，未对内部软管产生任何损坏。

在此之前这种整合到软管包组中都是不可能用于根据情况而被部分安排在保护导管中的给送软管的，因为不可能用足够的夹紧力来使得这些保护导管夹紧紧固。

鉴于软管壳体在内部软管上的这种可拆离的安排，还有可能例如在多个连接区域中进行“剥离”。软管壳体因此不会与内部软管形成整体结合。

附图说明

下文将参照附图来更详细地描述本发明的一个示例性实施例。在简化的图示中：

图1示出一个具有软管包组的6轴线工业机器人，该软管包组被引导在一个长度补偿单元中，在所述软管包组之中定位了一个用于连接元件的给送软管，

图2示出在图1中通过圆圈A标识出的区域的放大图示，

图3A至图3D示出该给送软管的实施例的第一变体，图3A是根据图3B所示侧视图中的线A-A得到的截面视图，图3C是具有被剥离的末端件的透视图示，并且图3D是其中被定位有铆钉的该末端件的放大图示，并且

图4A至图4B以截面视图（图4A）和侧视图（图4B）示出该给送软管的第二变体。

在附图中，具有相同操作效果的部分设有相同的参考符号。

具体实施方式

一个多轴线、尤其是6轴线工业机器人通过举例在图1中被示出为一种用于自动给送连接元件的装置。此类工业机器人2的设计和操作在原则上是已知的。工业机器人2包括一个机器臂4，该机器臂围绕所谓的轴线-3可旋转地安装，用于安装一个处理单元/机械手（在此未更详细地示出）的一个法兰16被定位在所述机器臂4的末端。具有一个复位弹簧8的一个长度补偿单元6被定位在轴线-3的区域中、在机器臂4的上侧上。在该示例性实施例中，提供了两个此类长度补偿单元6，各自用于一个软管包组10。这些软管包组10各自以合适的方式朝着处理单元延伸。

软管包组包括被形成为（例如）波形管或其他柔性塑料管的一个保护壳体12。多条供应线路被置于该保护壳体内，其中在该示例性实施例中对于每个软管包组10仅示出两根给送软管14。

在该示例性实施例中，这些软管包组10在各自情况下完全延伸穿过长度补偿单元6并且在长度补偿单元6内被一个螺旋弹簧环绕，该螺旋弹簧一方面撑在软管壳体12上而另一方面撑在长度补偿单元6上、并且该螺旋弹簧对软管包组10施加一个回复力。原则上，还有可能使得保护壳体12在长度补偿单元6内终结，并且使得这些单独的供应线路例如横向地从长度补偿单元6中单独延伸出来。

如在图2所示放大图示中尤为明显的，一个固持元件18被紧固到法兰16的末端上，确切地说，被紧固在联接点的朝着处理单元的这个端面的表面上。固持元件18在其自由端处具有一个夹紧元件20，该夹紧元件被形成为一个支架，并且在各自情况下给送软管14被单独夹在该夹紧元件之中，以便实现应变消除目的。为此，在该示例性实施例中，在夹紧元件20内设置了多个合适的插入件。

如在图2中已经明显并且随后在图3A至图3C以及图4A和图4B中更为明显的，给送软管14是由一个外部软管壳体22和一个内置内部软管24形成。根据图4A和图4B的示例性实施例，在一个可替代实施例中在软管壳体22与内部软管24之间额外提供了一个分离层26或分离件。具体来说，所述分离层是由一个中间层形成，该中间层是由例如一种（聚酯）非织造材料制成。

这种软管壳体22优选是借助一个挤出过程来“模制”到内部软管24上，这样使得所述内部软管24嵌入软管壳体22的材料内部。

软管壳体22和内部软管24有利地是不同材料的，尤其是就材料硬度而言。内部软管24总体上是以高硬度和高刚度为特色，并且典型地是由聚酰胺制成。内部软管24通常具有在70至80范围内的肖氏A硬度。它适合作为一个用于连接元件的滑动引导件。通过举例，在图3D中示出了一个铆钉来作为连接元件。

与之相比，软管壳体22是由一种硬度明显更低而弹性尤其提高的材料组成。软管壳体22优选地是由聚氨酯构成。它的硬度优选地是在40至50肖氏A范围内。可替代地，内部软管24和软管壳体22二者均由聚氨酯构成，但具有不同程度的硬度。尤其是对于这种情况，作为分离层26、尤其是作为非织造材料的全覆式绷带而形成的这种分离件是在两个部件22、24之间提供的。

在图3A至图3D的示例性实施例中，内部软管24具有一个整体T形的轮廓，并且因此在这个意义上是与连接元件（铆钉28）的几何形状适配的。适配的内部截面总体上意味着可以例如借助压缩空气来使这些连接元件以预先限定的默认位置和默认取向在内部软管24内传送而穿过甚至超过数十米的较大长度的给送软管14。如尤其可以在图3D的图示中看出的，连接元件在此情况下以其头部撑在内部软管24的T形截面的横向侧面上。

与内部软管24相反，软管壳体22总体上具有独立于内部软管24的几何形状的一个圆形截面形状。

在图4A和图4B的示例性实施例中，示出了具有一个圆形内部软管24的实施例的一个变体。在此，更加明显的是由非织造材料形成的这个分离层26。

总体上，软管壳体22并未通过整体结合而与内部软管24连接，并且因此易于从所述内部软管24上移除。如尤其可以从图2中推测出的，这样开发所出于的目的是释放软管壳体22的给送软管的末端以便由此形成内部软管24的一个自由端区段，该自由端区段用作一个插入式联接元件30并且被插入到处理单元上的一个相应的联接元件之中。