特許 7536773 関節式自動オペレータデバイスを製造する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-09

(45)【発行日】2024-08-20

(54)【発明の名称】関節式自動オペレータデバイスを製造する方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/00 20060101AFI20240813BHJP

   C23C 24/04 20060101ALI20240813BHJP

   C23C 4/129 20160101ALI20240813BHJP

   C23C 4/06 20160101ALI20240813BHJP

【ＦＩ】

B25J19/00 H

C23C24/04

C23C4/129

C23C4/06

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021544234

(86)(22)【出願日】2020-01-30

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-04-01

(86)【国際出願番号】 IT2020050011

(87)【国際公開番号】W WO2020157780

(87)【国際公開日】2020-08-06

【審査請求日】2022-11-24

(31)【優先権主張番号】102019000001321

(32)【優先日】2019-01-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(73)【特許権者】

【識別番号】594073646

【氏名又は名称】イ．エンメ．ア．インドゥストリア マッキーネ アウトマティケ ソチエタ ペル アツィオニ

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(74)【代理人】

【識別番号】100142907

【弁理士】

【氏名又は名称】本田 淳

(72)【発明者】

【氏名】ルスティーチ ヴェントゥリーニ、ガブリエレ

【審査官】神山 貴行

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－３２６４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４９１３４８１（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０３２５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／０８７６１５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－０６４４４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １９／００

Ｃ２３Ｃ ２４／０４

Ｃ２３Ｃ ４／１２９

Ｃ２３Ｃ ４／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

関節式自動オペレータデバイス（１０）を製造する方法であって、表面が、耐食性材料で処理され、および／または、ＣＩＰ／ＳＩＰ処理に耐性のある表面特性を取得するために処理される関節式自動オペレータデバイス（１０）を製造する方法であって、前記関節式自動オペレータデバイス（１０）は、それぞれの結合インターフェース（１２）に対応して互いに回動可能に接続された複数の関節式コンポーネント（１１）を備え、前記関節式コンポーネント（１１）は、その内部に駆動部材（１７）および／または電気または電子部品（１８）および／または流体用のパイプを備え、前記方法は、
－関節式自動オペレータデバイス（１０）の前記関節式コンポーネント（１１）を作るために共に組み立てるのに適した利用可能な複数のケーシングであって、複数の前記ケーシングは、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、鋼、それらの合金、ポリマーマトリックスを有する複合材料、炭素繊維、それらの組み合わせを含む群から選択された第１の材料により作られ、各ケーシングは中空であり、かつ前記駆動部材（１７）および／または前記電気または電子部品（１８）および／または前記流体用のパイプを受け入れるのに適したハウジングコンパートメント（１４）を備え、前記ケーシングのそれぞれは、外部環境に対して隔離された状態で複数の前記関節式コンポーネント（１１）のうちの１つを構成するために、別のケーシングの対応する結合エッジ（２１、２５、２６）と結合されるように構成された少なくとも１つの結合エッジ（２１、２５、２６）を備える、複数の前記ケーシングを作ることと、
－各ケーシングの少なくとも外面（２２ａ、２２ｂ）上に第２の材料のコーティング（２９）を堆積させるために、超音速ガスジェットで加速された前記第２の材料の固体粉末を使用して各ケーシングに溶射処理を施すことと、を備え、前記第２の材料は、ステンレス鋼、コバルトクロム金属合金、ニッケル合金、ポリマーマトリックスを有する材料、金属セラミック複合材料のうちの一つ以上を含む群から選択され、前記方法は、前記溶射処理後、
－前記関節式コンポーネント（１１）を作るために、前記駆動部材（１７）および／または前記電気または電子部品（１８）および／または前記流体用のパイプを、各ケーシング（１３）の前記ハウジングコンパートメント（１４）に収容することと、
－前記関節式自動オペレータデバイス（１０）を作るために、それぞれの関節式コンポーネント（１１）を、それぞれの結合インターフェース（１２）に対応して相互に組み立てることと、を備え、
前記溶射処理は、
－前記第２の材料の固体粉末が超音速ガスジェットで加速されるコールドスプレー処理と、
－酸素および燃料の燃焼から得られる超音速ガスジェットで、前記第２の材料の少なくとも部分的に溶融した粒子が加速される高速酸素燃料コーティングスプレー処理と、から選択されることを特徴とする、方法。

【請求項2】

固体粉末を使用する前記溶射処理がまた、それぞれの結合エッジ（２１、２５、２６）上に前記第２の材料のコーティング（２９）を堆積することを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記関節式コンポーネント（１１）の１つのケーシングは、前記ハウジングコンパートメント（１４）へアクセスするためのアクセスアパーチャ（１５）を備えたケーシングフレーム（１３）であり、前記関節式コンポーネント（１１）の別のケーシングは、前記アクセスアパーチャ（１５）を閉鎖するのに適したカバー要素（１６）であることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記コールドスプレー処理は、前記第２の材料の固体粒子を運ぶガスの混合物を３００ｍ／ｓと１４００ｍ／ｓとの間に含まれる速度で前記外面（２２）および前記結合エッジ（２１、２５、２６）に噴霧することと、その都度ガスと粒子との前記混合物によって及ぼされる力に抵抗するのに適した支持体により前記ケーシングを固定されて安定した姿勢に保持することとを提供する、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記固体粒子を運ぶ前記ガスの少なくとも一部を約２００～１１００℃の温度に加熱することを提供することを特徴とする、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記固体粒子を運ぶ前記ガスが５ｂａｒ（０．５ＭＰａ）と１００ｂａｒ（１０ＭＰａ）との間に含まれる圧力を有することを特徴とする、請求項４または５に記載の方法。

【請求項7】

前記関節式コンポーネント（１１）の前記ハウジングコンパートメント（１４）の密閉された閉鎖を保証するために、前記ケーシング（１３）の結合エッジ（２５、２６）同士の間および／または隣接する関節式コンポーネント（１１）の前記結合インターフェース（１２）の結合エッジ（２１）同士の間にシーリング要素（２８）を挿入することを提供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方法。

【請求項8】

前記結合エッジ（２１、２５、２６）の少なくとも１つに、前記シーリング要素（２８）を収容するように構成されたハウジングシート（２４、２７）が提供され、前記方法は、前記結合エッジ（２１、２５、２６）を、前記ハウジングシート（２４、２７）の外縁（３７）まで、前記コーティング（２９）でコーティングすることを提供する、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

少なくとも４つの作動軸線を有する擬人化アームおよび／または数値制御機械に取り付けられたスプレーノズル（３１）を使用することと、各ケーシングの前記外面（２２ａ、２２ｂ）および前記結合エッジ（２１、２５、２６）の作成、ならびに、前記結合エッジ（２１、２５、２６）とそれらに接続された前記外面（２２ａ、２２ｂ）との間に規定される実質的にステップ状の角部（３４、３５、３６）の作成に前記スプレーノズル（３１）を追従させることと、を提供することを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記外面（２２ａ、２２ｂ）および前記結合エッジ（２１、２５、２６）に直交する方向に対して±４５°の間に含まれる入射角度（α）で前記第２の材料を噴霧するように前記スプレーノズル（３１）を配置することを提供することを特徴とする、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記外面（２２ａ、２２ｂ）と前記結合エッジ（２１、２５、２６）との間に規定される前記角部（３４、３５、３６）に対応して、または前記外面（２２ａ、２２ｂ）の場合によっては窪みまたは突起に対応して前記第２の材料の堆積物が形成される場合、前記方法は、前記第２の材料が堆積された直後に、前記スプレーノズル（３１）の移動中に実質的に連続的に、適切なツールによって前記堆積物を除去することを提供することを特徴とする、請求項９または１０に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、関節式自動オペレータデバイス、すなわち、ロボット、又は、関節式に互いに結合された複数のコンポーネントを備えた関節式アームを製造する方法に関する。特に、本発明は、製薬部門、例えば医薬品を包装するための機械で使用でき、この部門で通常行われる除染および滅菌処理を受けることができる関節式自動オペレータデバイスを製造する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

関節式自動オペレータデバイス、または関節式ロボットが知られており、これらは、ヒューマンオペレータの代わりに異なるタイプの作業を実行するために最先端の異なる分野で使用されている。たとえば、製薬部門では、関節式自動オペレータを使用して医薬品を包装することが知られている。

【0003】

これらのロボットは通常、この分野では「アイソレータ」と呼ばれる、明確な清浄度と無菌性の要件とを満たす必要がある保護された作業環境を画定する複数のチャンバ内に配置される。したがって、複数のチャンバは、一般的に、それらに入っている機器とともに、必要な滅菌状態に保ち、汚染物質の可能性を排除するための集中的な処理を受ける。例えば、これらのチャンバを過酸化水素蒸気を使用する処理にかけることが知られているが、これは非常に効果的な殺菌、殺胞子、および殺真菌作用を有する一方、これらのチャンバ内の機器の部品の表面を損傷し得る高い酸化力を有する。

【0004】

これらの除染および滅菌処理に耐え、さまざまな関節式コンポーネントに関連する駆動部材および回路の保護を保証するために、この分野で使用される既知のロボットは、一般にステンレス鋼の固体で作られているため、非常に重い。

【0005】

しかし、生産性のニーズのために、当のロボットは、高速で移動し、その都度、関節式ロボットのターミナルエンドの正確な位置を保証する必要がある。
関節式コンポーネントの重い重量は、一方では、望ましい移動速度を保証するために、より強力な移動部材およびモータを必要とし、他方では、ロボットのターミナルエンドが望ましくない振動なくすぐに目的の位置に配置されることを保証するために軌道を制御する、非常に正確なシステムを必要とする。

【0006】

この問題を解決するために、基板をコーティングおよび保護するための材料でコーティングされた、基板として機能する軽い材料で作られたベースボディを有する関節式コンポーネントからなるロボットを作ることが知られている。

【0007】

例えば、関節式ロボットが知られており、該関節式ロボットのコンポーネントはアルミニウムでできており、例えば塗料の層でコーティングされており、またはアルミニウムを陽極酸化するための処理が施されており、または例えばクロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、または他の適した金属に基づくガルバニックコーティングが施されている。コンポーネントがアルミニウムでできている関節式ロボットを製造するこのタイプの方法の一例が、特許文献１に記載されている。

【0008】

金属、プラスチック、または樹脂材料の浴にそれらを浸すことによって様々なコンポーネントをコーティングすることを提供する解決策も知られている。しかしながら、これらの解決策の１つの欠点は、このようにして、コーティングがコンポーネントの外面および内面の両方に適用されることであり、したがって、大量のコーティング材料が必要とされることである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特許第５２７２９５５号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明の１つの目的は、最先端技術の少なくともいくつかの欠点を克服する、製薬部門のアイソレータで使用することができる関節式自動オペレータデバイスを製造する方法を完成させることである。

【0011】

特に、１つの目的は、軽量であると同時に集中的な処理に耐えることに適した関節式オペレータを得ることができる関節式自動オペレータデバイスを製造する方法を完成させることである。

【0012】

別の目的は、除染および滅菌処理を受ける表面に損傷を与えることなく、関節式コンポーネント、場合によっては駆動部材または回路の保守および交換作業を実行できる関節式自動オペレータデバイスを製造する方法を完成させることである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

出願人は、最先端技術の欠点を克服し、これらおよび他の目的および利点を得るために、本発明を考案し、試験し、そして具体化した。
本発明は、独立請求項に記載され特徴付けられる。従属請求項は、本発明の他の特徴または主な発明のアイデアの変形を説明する。

【0014】

本明細書で説明する実施形態は、互いに回動可能に接続された複数の関節式コンポーネントを備えた関節式自動オペレータデバイスの製造方法に関し、各関節式コンポーネントは、その内部に、関節式自動オペレータを移動させるよう構成された、駆動部材および／または電気または電子部品および／または流体用のパイプを含み、制御された雰囲気環境、特に医薬品の製造および包装の分野での使用に適する。

【0015】

特に、関節式自動オペレータデバイスは、表面が、耐食性材料で処理され、および／または、医薬品の製造および包装の分野において、滅菌剤として、特に攻撃的で接触する表面を酸化する傾向がある蒸気相過酸化水素（ＶＰＨＰ）を使用することを提供する定置洗浄（ＣＩＰ）および／または定置滅菌（ＳＩＰ）処理に耐性のある表面特性を得るために処理される。

【0016】

本発明による方法は、関節式自動オペレータデバイスを作るために共に組み立てられるのに適した利用可能な複数のケーシングを作るために提供されるステップを含む。ここで提供される方法のいくつかの実施形態によれば、ケーシングは、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、鋼、それらの合金、ポリマーマトリックスを有する複合材料、炭素繊維、それらの組み合わせを含む群から選択される第１の材料から作られる。

【0017】

さらに、本発明のいくつかの実施形態によれば、各ケーシングは中空であり、上記駆動部材および／または電気または電子部品および／または流体用のパイプを受け入れるのに適したハウジングコンパートメントを備える。いくつかの実施形態では、各ケーシングは、外部環境に対して隔離された状態で複数の関節式コンポーネントのうちの１つを構成するために、別のケーシングの対応する結合エッジと結合されるように構成された少なくとも１つの結合エッジを備える。

【0018】

次に、本発明による方法は、各コンポーネントの少なくとも外面上に第２の材料のコーティングを堆積させるために、超音速ガスジェットで加速された第２の材料の粉末を使用して各ケーシングに溶射処理を施すことを備え、第２の材料は、ステンレス鋼、コバルトクロム金属合金、ニッケル合金、ポリマーマトリックスを有する材料、金属セラミック複合材料のうちの１つ以上を含む群から選択される。

【0019】

いくつかの実施形態によれば、溶射処理は、第２の材料の固体粉末が超音速ガスジェットで加速され、コーティングされる表面に激しく衝撃を与えるようにされるコールドスプレー処理である。

【0020】

他の実施形態によれば、溶射処理は、第２の材料の少なくとも部分的に溶融した粒子が、酸素および燃料の燃焼から得られる超音速ガスジェットで、特に高温および高速で加速されてコーティングされる表面に噴霧される、高速酸素燃料（ＨＶＯＦ）コーティングスプレー処理である。

【0021】

他の溶射処理と比較して、コールドスプレー処理および高速酸素燃料（ＨＶＯＦ）コーティングスプレー処理では、粒子に供給されるエネルギーの大部分が熱タイプではなく運動エネルギーであるため、作業中に酸化する粒子の減少を得ることが有利に可能であり、それにより、高耐性の最終コーティングを得ることが可能となる。

【0022】

本明細書に記載の実施形態によれば、この方法は、特に、各ケーシングを別々に溶射処理に供することと、コーティングを少なくともそれぞれの外面およびそれぞれの結合エッジに堆積させることとを提供する。

【0023】

続いて、本発明による方法は、複数の関節式コンポーネントを作るために、溶射を受けた各ケーシングのハウジングコンパートメント内に、駆動部材、および電気または電子部品、および／または流体用のパイプを収容することと、関節式自動オペレータデバイスを作るために、それぞれの結合インターフェースに対応して、複数の関節式コンポーネントを相互に組み立てることと、を提供する。

【0024】

いくつかの実施形態によれば、関節式コンポーネントの１つのケーシングは、ハウジングコンパートメントへのアクセスアパーチャを備えたケーシングフレームであり、関節式コンポーネントの別のケーシングは、上記アクセスアパーチャを閉鎖するのに適したカバー要素である。

【0025】

したがって、本説明において、「隔離された状態で関節式コンポーネントを構成する」という表現は、２つのケーシング、例えば、１つのケーシングフレームおよび１つのカバー要素が１つの関節式コンポーネントを規定してハウジングコンパートメントが外部環境に対して隔離されるように相互結合することと、続く関節式コンポーネントの２つのケーシング、特に２つのケーシングフレームが結合することであって、それぞれのハウジングコンパートメントが互いに作動可能に接続されているが、いずれの場合も、外部に対して隔離されていることとを含む。

【0026】

有利なことに、結合インターフェースおよびアクセスアパーチャに関連するエッジも完全にコーティングするステップは、コーティングを損傷するリスクなしに保守作業を実行するために、関節式コンポーネント同士を分離すること、および／または、それぞれの内部のハウジングコンパートメントにアクセスすることを可能にする。

【0027】

したがって、本発明による方法は、アイソレータの保護されたチャンバ内に挿入されて使用され、損傷を受けることなくそれらの内部でＣＩＰおよび／またはＳＩＰ処理を受けることができる関節式自動オペレータデバイスを製造することを可能にする。

【0028】

同時に、除染および滅菌処理の影響を受けない関節式コンポーネントの内面はコーティングされていないため、大幅な経済的節約が可能である。
いくつかの実施形態によれば、この方法は、ガスと第２の材料の固体粒子との混合物を３００ｍ／ｓと１４００ｍ／ｓとの間に含まれる速度で外面に噴霧することと、その都度ガスと粒子との混合物によって及ぼされる力に抵抗するのに適した支持体によりケーシングを固定されて安定した姿勢に保持することとを提供する。

【0029】

いくつかの実施形態によれば、この方法は、それぞれの関節式コンポーネントの密封された閉鎖を保証するために、ケーシングフレームとカバー要素との間、および／または、結合インターフェースの結合エッジ同士の間にシーリング要素を挿入することを提供し得る。

【0030】

これらの実施形態によれば、アクセスアパーチャおよび／または複数の結合インターフェースの少なくとも１つに対応する結合エッジの厚み部分に作られ、環状のシール要素を収容するのに適した環状のハウジングシートが提供され得、この方法は、アクセスアパーチャおよび／または結合インターフェースの結合エッジをハウジングシートの外縁までコーティングすることを提供し得る。

【0031】

いくつかの実施形態によれば、コールドスプレー処理の場合、この方法は、少なくとも４つの作動軸線を有する関節アームまたは数値制御機械に取り付けられたスプレーノズルを使用することと、それを、処理される表面の作成に追従させることとを提供する。このようにして、ケーシングフレームの外面およびエッジの作成に正確に追従することが可能であり、その都度表面に対してスプレーノズルを適切に向けることができる。

【0032】

いくつかの実施形態によれば、この方法は、外面および／または結合エッジの垂線に対して±４５°の間に含まれる入射角度で、処理される表面に材料を噴霧することを提供する。入射角度は、ガスと第２の材料の粒子との混合物をターゲットに向け、実質的に均一なコーティングを取得するように、処理される表面の曲率半径に応じ、または該表面上に存在する場合によっては不均一な部分またはエッジに応じて変化させることができる。

【0033】

いくつかの実施形態によれば、この方法は、各噴霧作用で、約１５μｍと約１００μｍとの間に含まれる厚さを有する材料の層を堆積させることを提供する。
本明細書で説明する実施形態は、また、それぞれの結合インターフェースに応じて互いに回動可能に接続された複数の関節式コンポーネントを備えた関節式自動オペレータデバイスに関し、各関節式コンポーネントは、その内部に、関節式自動オペレータを移動させるよう構成された、駆動部材および／または電気または電子部品を含み、制御された雰囲気環境、特に医薬品の製造および包装の分野での使用に適する。

【0034】

本発明の一態様によれば、関節式自動オペレータデバイスは、関節式自動オペレータを作るために共に組み立てるのに適した複数のケーシングを備え、複数のケーシングは、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、鋼、それらの合金、ポリマーマトリックスを有する複合材料、炭素繊維、それらの組み合わせを含む群から選択された第１の材料により作られ、各ケーシングは中空であり、かつ駆動部材および／または電気または電子部品および／または流体用のパイプを受け入れるのに適したハウジングコンパートメントを備え、各ケーシングは、外部環境に対して隔離された状態で関節式コンポーネントを構成するために、別のケーシングの対応する結合エッジと結合されるように構成された少なくとも１つの結合エッジを備える。

【0035】

本発明の別の態様によれば、各ケーシングの少なくとも１つの外面は、ケーシングの少なくともそれぞれの外面および場合によってはそれぞれの結合エッジを覆う第２の材料で作られたコーティングを備える。本明細書に記載の実施形態によれば、第２の材料によるコーティングは、超音速ガスジェットで加速された固体粉末を使用する溶射によって得られ、第２の材料は、ステンレス鋼、コバルトクロム金属合金、ニッケル合金、ポリマーマトリックスを含む材料、金属セラミック複合材料、炭素繊維などのうちの１つ以上を含む群から選択される。特に、第２の材料によるコーティングは、前述のコールドスプレー処理または酸素燃料コーティングスプレー処理による溶射によって得られる。

【0036】

本発明のこれらおよび他の特徴は、添付の図面を参照して非限定的な例として与えられた、いくつかの実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】本明細書に記載の実施形態による、関節式自動オペレータデバイスの三次元概略図。

【図2】図１のオペレータデバイスの構造コンポーネントの三次元概略分解図。

【図3a】本明細書に記載の実施形態による、関節式自動オペレータを製造するための方法の連続するステップの概略断面図。

【図3b】本明細書に記載の実施形態による、関節式自動オペレータを製造するための方法の連続するステップの概略断面図。

【図3c】本明細書に記載の実施形態による、関節式自動オペレータを製造するための方法の連続するステップの概略断面図。

【発明を実施するための形態】

【0038】

理解を容易にするために、可能な場合は同じ参照番号を使用して、図面内の同一の共通要素を識別している。一実施形態の要素および特性は、さらに明確にすることなく、他の実施形態に都合よく組み込むことができることが理解される。

【0039】

本明細書で説明する実施形態は、図１および図２に例として示されるタイプの関節式自動オペレータデバイス１０または関節式ロボットを製造するための方法に関する。
関節式ロボット１０は、互いに旋回する複数の関節式コンポーネント１１を含み、特に、医薬品の製造および包装の分野で使用するのに適している。すなわち、関節式ロボット１０は、「アイソレータ」とも呼ばれる隔離されたチャンバ内で使用することができ、該チャンバは、外部環境から隔離され、医薬品自体の起こり得る汚染を防ぐために厳しい無菌要件を満たさなければならない。

【0040】

当の関節式ロボット１０は、特に、コンポーネント自体を損傷し得る、その外面の酸化が発生することなく、適切な除染および滅菌処理、例えば、殺菌、殺胞子、および殺真菌作用を有する高い酸化力を有する蒸気相過酸化水素（ＶＰＨＰ）の使用を提供するＣＩＰおよび／またはＳＩＰ処理に供することができる。

【0041】

例として、図１に示される関節式ロボット１０は、それぞれ文字Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅで示され、それぞれの結合インターフェース１２に対応して順々に関節方式で結合される５つの関節式コンポーネント１１を有する。

【0042】

いくつかの実施形態によれば、結合インターフェース１２に対応して、共通の回動軸線の周りにそれぞれ結合された２つの関節式コンポーネント１１の相対回動を可能にするように構成された、図示されていない移動部材を提供することができる。

【0043】

しかしながら、関節式ロボット１０は、必要に応じて、より少ないまたはより多い数の関節式コンポーネント１１を有することができることを排除するものではない。
いくつかの実施形態によれば、各関節式コンポーネント１１は、少なくとも部分的に中空であり、関節式コンポーネント１１自体の動き、およびそれぞれの関節式コンポーネント１１間の電力およびデータ信号の送信のために必要な、駆動部材１７および電気および電子回路１８および／または流体用のパイプを収容するように構成されたハウジングコンパートメント１４（図２）を内部に備えている。

【0044】

各関節式コンポーネント１１はまた、別の関節式コンポーネント１１の対になる結合インターフェース１２と結合するのに適した少なくとも１つの結合インターフェース１２を備える。

【0045】

結合インターフェース１２によって、関節式コンポーネント１１の電気回路１８同士を互いに接続することができる。
いくつかの実施形態によれば、関節式コンポーネント１１がロボット１０の運動学的チェーンの中間位置に位置するコンポーネントである場合、このコンポーネントは、２つの結合インターフェース１２を備え、各結合インターフェース１２は、一方の側では隣接する関節式コンポーネント１１に結合されるのに適し、他方の側ではその関節式コンポーネント１１自体に結合されるのに適している。

【0046】

いくつかの実施形態によれば、例えば図２を参照して説明されるように、関節式コンポーネント１１は、ハウジングコンパートメント１４を備えた中空ケーシングを含む。
いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つの関節式コンポーネント１１は、それぞれの結合エッジ２５、２６に対応して互いに結合された２つのケーシングを含む。

【0047】

いくつかの実施形態によれば、関節式コンポーネント１１の１つのケーシングは、ハウジングコンパートメント１４へのアクセスアパーチャ１５を備えたケーシングフレーム１３であり、関節式コンポーネント１１の別のケーシングは、アクセスアパーチャ１５を選択的に閉鎖し、ハウジングコンパートメント１４へのアクセスを防止するのに適したカバー要素１６である。

【0048】

いくつかの実施形態によれば、ケーシングフレーム１３は、駆動部材１７および電気および電子回路１８および／または流体用のパイプを支持するのに適した構造的機能を果たす。

【0049】

ケーシングフレーム１３は、第１の外面２２ａと、該第１の外面２２ａの反対側の第１の内面２３ａと、外面２２ａおよび内面２３ａを互いに接続する結合エッジ２５とによって区切られる。

【0050】

カバー要素１６は、第２の外面２２ｂ、第２の内面２３ｂ、および結合エッジ２６を備え、結合エッジ２６は、関節式コンポーネント１１が閉じて組み立てられた状態において、ケーシングフレーム１３の対となる結合エッジ２５に面するとともに該結合エッジ２５と協働する。

【0051】

アクセスアパーチャ１５が閉鎖された状態において、ケーシングフレーム１３およびカバー要素１６の結合エッジ２５、２６は、互いに向き合っている。
好ましい実施形態では、表面２２、２３の形状は、上記のように閉じて組み立てられた状態で、結合エッジ２５、２６に対応して、「鋭い」エッジなしで、可能な限り斜め又は放射状のプロファイルを関節式コンポーネント１１に与える。

【0052】

第１の外面２２ａおよび第２の外面２２ｂは、全体として、関節式コンポーネント１１の外面２２を規定し、第１の内面２３ａおよび第２の内面２３ｂは、全体として、関節式コンポーネント１１の内面２３を規定する。

【0053】

好ましい実施形態では、外面２２は、凹部、くぼみ、隆起等の、その上に可能な限り不連続性がない凸面である。実際、以下の説明から明らかになるように、外面２２のそのようなコンフォメーションは、噴霧工程のより良い結果を可能にする。

【0054】

カバー要素１６は、取り外し可能な取付部材３０によって、ケーシングフレーム１３に接続および取り付けられ得る。一実施形態では、関節式コンポーネント１１の外面２２は、取付部材３０をそれぞれ受け入れるように意図された複数の凹部３８を含み得る。

【0055】

代替の実施形態では、カバー要素１６は、干渉による、例えばインターロックによる機械的接続によって、ケーシングフレーム１３に接続および取り付けられ得る。この場合、取付部材３０は用いられず、関節式コンポーネント１１の外面２２は、凹部３８なしであり得る。

【0056】

ベース構造コンポーネント１１、例えば文字Ａで示される構造コンポーネント１１の場合、アクセスアパーチャ１５が結合インターフェース１２と一致し、図示しないコントロールタワーに直接接続されることが提供され得る。

【0057】

いくつかの実施形態によれば、結合インターフェース１２は、使用中に、別の構造コンポーネント１１における対になる結合表面１９と協働するのに適した結合表面１９を備える。

【0058】

いくつかの実施形態によれば、貫通孔２０が結合表面１９に形成され、該貫通孔２０を通して電気回路１８がそれぞれのハウジングコンパートメント１４から供給され得る。
結合表面１９は外エッジ２１を備え、該外エッジ２１は、関節式自動オペレータデバイス１０が組み立てられた状態において、別の結合インターフェース１２の外エッジ２１に面して配置される。

【0059】

いくつかの実施形態によれば、外エッジ２１は、ケーシングフレーム１３の外面２２ａと共に、実質的にステップ状の形状を有する角部３４を規定する。
いくつかの実施形態によれば、２つの直接的に隣接する関節式コンポーネント１１の結合インターフェース１２同士の間に、それら２つの関節式コンポーネント１１間の密封結合を保証するように構成された、図示しないシーリング要素、例えば環状のガスケットを提供することができる。

【0060】

いくつかの実施形態によれば、相互に面する結合インターフェース１２の少なくとも１つは、シーリング要素を収容するように構成された環状のハウジングシート２４を備え得る。

【0061】

いくつかの実施形態によれば、ハウジングシート２４は、ケーシングフレーム１３の壁部の厚み部分に作られる。
いくつかの実施形態によれば、ケーシングフレーム１３の結合エッジ２５は、外面２２ａのプロファイルに対して横断面上に延在し、それにより、実質的にステップ状の角部３５を規定する。

【0062】

いくつかの実施形態によれば、カバー要素１６の結合エッジ２６は、外面２２ｂのプロファイルに対して横断面上に延在し、それにより、実質的にステップ状の角部３６を規定する。

【0063】

いくつかの実施形態によれば、結合エッジ２５、２６の少なくとも１つにおいて、環状形状を備え、かつシーリング要素２８を収容するように構成されたハウジングシート２７が作られる。

【0064】

いくつかの実施形態によれば、ハウジングシート２７は、例えば、ケーシングフレーム１３の壁部の厚み部分に作られ得る。
いくつかの実施形態によれば、ハウジングシート２７は、外面２２から確定した距離においてケーシングフレーム１３の壁部の厚み部分に作られ得る。

【0065】

例えば、ハウジングシート２７は、結合エッジ２５、２６の中間位置、または、場合によってはアクセスアパーチャ１５の縁に近い位置、または、該縁に近接して作られ得る。
いくつかの実施形態によれば、ケーシングフレーム１３および／またはカバー要素１６は、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、鋼、それらの合金、ポリマーマトリックスを有する複合材料、炭素繊維、それらの組み合わせ、他の硬くて軽い材料のうちの１つ以上を備える群から選択された第１の材料から作られ得る。

【0066】

いくつかの実施形態によれば、ケーシングの表面仕上げは、噴霧プロセスで噴霧される粒子が外面２２に堆積し、付着したままであることを可能にする特定の最小表面粗さを有する。好ましくは、ケーシング、すなわち、ケーシングフレーム１３および／またはカバー要素１６の外面２２の最小表面粗さＲａは、約１．６と約１２．５μｍとの間に含まれる。

【0067】

いくつかの実施形態によれば、ケーシングはまた、第２の材料のコーティング２９を備える。第２の材料は、例えばステライトなどのコバルトクロム合金、ステンレス鋼、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などのポリマーマトリックスを有する材料、ニッケル合金、金属セラミック複合材料、炭素繊維、損傷または酸化の可能性を被ることなく除染および滅菌処理を行うのに適した他の材料を備える群から選択される。

【0068】

コーティング２９は、第１の材料を保護する機能を実行するため、それ自体が集中的な処理に対する耐性の特性を有する必要がないので、上記の軽い材料から選択することができ、使用される材料のタイプに応じ、ケーシング、すなわち、ケーシングフレーム１３および場合によってはカバー要素１６は、より薄い厚さで作られ得る。いくつかの実施形態によれば、コーティング２９は、ケーシング、すなわち、ケーシングフレーム１３およびカバー要素１６のそれぞれの外面２２ａ、２２ｂ、ならびにそれぞれの対向する結合エッジ２５、２６、また、ケーシングフレーム１３の外エッジ２１を覆う。

【0069】

言い換えれば、各関節式コンポーネント１１は、その外面２２全体、ならびに、結合インターフェース１２およびアクセスアパーチャ１５に関連する結合エッジ２１、２５、２６上にコーティング２９を有する。

【0070】

いくつかの実施形態によれば、関節式コンポーネントの内面２３は、コーティング２９を有さない。
いくつかの実施形態によれば、ハウジングシート２４、２７が存在する場合、コーティング２９は、ハウジングシート２４、２７自体の外縁３７まで延びる。

【0071】

関節式ロボット１０を製造する方法の実施形態を以下に説明する。
本発明による方法は以下を提供する。
－関節式自動オペレータデバイス１０の関節式コンポーネント１１を作るために共に組み立てられるのに適した利用可能な複数のケーシングを作ること。

【0072】

－少なくとも各ケーシングの外面２２およびそれぞれの結合エッジ２１、２５、２６にコーティング２９を堆積させるために、超音速ガスジェットで加速された第２の材料の固体粉末を使用して各ケーシングに溶射処理を施すこと。

【0073】

いくつかの実施形態によれば、溶射処理は、コールドスプレー処理と高速酸素燃料（Ｈｉｇｈ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｏｘｙｇｅｎ Ｆｕｅｌ）コーティングスプレー処理（ＨＶＯＦコーティングスプレー処理）との間で選択することができる。

【0074】

いくつかの実施形態によれば、この方法は、関節式ケーシングフレーム１３および場合によってはカバー要素１６のそれぞれの外面２２ａ、２２ｂ、および結合インターフェース１２およびアクセスアパーチャ１５にそれぞれ関連付けられた結合エッジ２１、２５、２６を、コールドスプレー処理またはＨＶＯＦ処理の対象とすることを提供する。

【0075】

コールドスプレー処理は、コーティング２９を形成するために使用される材料の粉末または固体粒子を運ぶガスによって形成された混合物を、スプレーノズル３１によって処理される表面に向かって噴霧することを提供する。

【0076】

考えられる解決策によれば、キャリアガスの少なくとも一部は、２００℃と１２００℃との間の温度に加熱される。
例示的な実施形態によれば、ガスの一部は、加熱され、第１の導管３２を通ってスプレーノズル３１に向かって運ばれる一方、キャリアガスの残りの部分は、室温に保たれ、第２の材料の粉末を含むタンク（図示略）を通過させられ、第２の導管３３を通ってスプレーノズル３１に向かって運ばれる。

【0077】

いくつかの実施形態によれば、スプレーノズル３１において、ガス流中の粉末は、加速され、処理される表面に向かって、一般に３００ｍ／ｓと１４００ｍ／ｓとの間の超音速で発射される。

【0078】

いくつかの実施形態によれば、キャリアガスの圧力は、材料のタイプおよび運ばれる粒子のサイズに応じて５ｂａｒ（０．５ＭＰａ）と１００ｂａｒ（１０ＭＰａ）との間に含まれ得る。

【0079】

いくつかの実施形態によれば、窒素またはアルゴンは、例えば、キャリアガスとして使用することができる。
有利には、スプレーノズル３１は、粉末およびキャリアガスの加速に有利な収束発散形状を有することができる。

【0080】

加速された粒子が処理される表面に衝突すると、その衝撃によって処理された表面の変形が決まり、該表面と材料の粒子との間に安定した永続的な結合が生成される。
いくつかの実施形態によれば、処理される表面上のスプレーノズル３１の各通路で、約１５μｍと約１００μｍとの間の厚さを有する材料の層を堆積させることができる。いくつかの実施形態によれば、この方法は、所望の厚さのコーティング２９が得られるまで、複数の重なり合う層を堆積することを提供することができる。

【0081】

いくつかの実施形態によれば、コーティング２９は、コールドスプレー処理によって作られた複数の層を含むことができ、後続の層は、必要に応じて、同じ材料または異なる材料で作ることができる。

【0082】

いくつかの実施形態によれば、高速酸素燃料（ＨＶＯＦ）コーティングスプレー処理は、燃焼チャンバ内での酸素および燃料の燃焼によって得られるガス流によって、第２の材料の粒子を加熱および加速することを提供する。

【0083】

燃焼によって得られるガス流は、２，０００ｍ／ｓを超える速度まで加速される。第２の材料の粉末は、ガス流に注入され、溶融され、約１，０００ｍ／ｓの速度まで加速され、最終的に、スプレーノズル３１を通ってコーティングされる表面に向かって放出される。粒子が表面に衝突すると、粒子が有する高い運動エネルギーのおかげで、粒子は急速に固化し、高密度なコーティングを形成する層状構造を生ずる。

【0084】

いくつかの実施形態によれば、ＨＶＯＦ処理の場合にも、所望の厚さを有するコーティング２９が得られるまで、複数の重なり合う層を堆積するように提供することができ、後続の層の材料のタイプは必要に応じて変更され得る。

【0085】

いくつかの実施形態によれば、ケーシングフレーム１３は、分解された状態ですでに供給され得る。
他の実施形態によれば、関節式コンポーネント１１は、関節式ロボット１０の形態で組み立てられた状態で供給され得、その後、ケーシングフレーム１３を互いに分離するために分解され得、場合によっては、存在する場合、駆動部材１７および電気回路１８および／または流体用のパイプが取り除かれ得る。

【0086】

いくつかの実施形態によれば、コーティング２９は上記のように第２の材料により形成される。第２の材料は、例えばステライトなどのコバルトクロム合金、ニッケル合金、ステンレス鋼、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などのポリマーマトリックスを有する材料、金属セラミック複合材料、炭素繊維、損傷または酸化を被ることなく除染および滅菌処理を行うのに適した他の材料を備える群から選択される。

【0087】

いくつかの実施形態によれば、この方法は、ケーシングフレーム１３およびカバー要素１６を別々に扱うことを提供する。
可能な実施形態によれば、この方法は、ガスおよび第２の材料の粒子の混合物によって加えられる圧力によって引き起こされる、望ましくない動きを防ぐために、ケーシング、例えばケーシングフレーム１３および／またはカバー要素１６を安定して配置することを提供する。

【0088】

いくつかの実施形態によれば、この方法は、それぞれの内面２３ａ、２３ｂを保護および被覆するなど、それぞれ嵌合形状を有する支持体によって、ケーシングフレーム１３および／またはカバー要素１６を所定の位置に配置および保持することを提供できる。

【0089】

本発明による方法は、例えば、少なくとも４つの作動軸線を有する、擬人化アーム（図示略）またはコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械（図示略）に取り付けられたスプレーノズル３１を使用することを提供する。特に、いくつかの実施形態によれば、この方法は、ケーシングフレーム１３およびカバー要素１６の外面２２ａ、２２ｂ、ならびに、それぞれの外面２２ａ、２２ｂとともに実質的にステップ状の角部３４、３５、３６を規定するそれぞれの結合エッジ２１、２５、２６の作成を都度、スプレーノズル３１により追従することを提供する。

【0090】

可能な解決策によれば、スプレーノズル３１は、加工される要素の形状に基づいて予め定義および予め設定された経路に基づいて、処理される表面のプロファイルに従うことができる。

【0091】

変形例によれば、スプレーノズル３１の経路および向きは、例えば、スプレーノズル３１を支持および移動する同じ擬人化アームに設置された３Ｄカメラによって取得された画像を処理することによって、リアルタイムで定義することができる。

【0092】

可能な変形によれば、作動中の要素およびスプレーノズル３１が互いに対して相対運動で移動することも提供され得る。例えば、作動中の要素が一方向に並進し、スプレーノズル３１が３つの軸線上を移動し、その結果、それぞれの動きの組み合わせが、少なくとも４つの軸線を有するアームの自由度を提供することが提供され得る。

【0093】

いくつかの実施形態によれば、この方法は、外面２２ａ、２２ｂおよび結合エッジ２１、２５、２６（図３ａ）に直交する方向に対して±４５°の間に含まれる入射角度αで第２の材料を噴霧するようにスプレーノズル３１を向けることを提供する。

【0094】

この入射角度αのおかげで、処理される表面の起こり得る不均一な部分に対応して、特に、外壁２２ａ、２２ｂとそれぞれの結合エッジ２１、２５、２６との間の角部３４、３５、３６にさえ対応して、均一な厚さのコーティング２９が得られるように、ガスおよび第２の材料の粒子の混合物をターゲットに向けた様態とすることが可能である。

【0095】

いくつかの実施形態によれば、角部３４、３５、３６に対応し、または場合によっては外面２２の窪みまたは突起に対応して第２の材料の堆積物が形成される場合、本発明による方法は、コーティング２９自体の堆積直後に、実質的に連続的に、適切なツールによってこれらの堆積物を除去することを提供することができる。

【0096】

いくつかの実施形態によれば、ツールは、スプレーノズル３１自体の移動中にガスおよび粒子の混合物がちょうど当たった表面に作用するように、スプレーノズル３１に隣接して設置することができる。

【0097】

いくつかの実施形態によれば、ケーシングフレーム１３およびカバー要素１６の外面２２ａ、２２ｂおよび結合エッジ２１、２５、２６にコーティング２９を作った後、この方法は、関節式ロボット１０を組み立てることを提供する。

【0098】

特に、この方法は、アクセスアパーチャ１５を介して、関節式コンポーネント１１の各ケーシングフレーム１３のそれぞれのハウジングコンパートメント１４に、それぞれの駆動部材１７および電気および／または電子部品１８を設置し、続いて、カバー要素１６によりアクセスアパーチャ１５を閉鎖することを提供する。最後に、この方法は、関節式自動オペレータデバイス１０を製造するために、それぞれの結合インターフェース１２に対応して、それぞれの関節式コンポーネント１１を互いに回動可能に接続および組み立てることを提供する。

【0099】

いくつかの実施形態によれば、この方法は、それぞれの関節式コンポーネント１１（図３ｂ）の密封された閉鎖を保証するために、ケーシングフレーム１３とそれぞれのカバー要素１６との間、および／または、結合インターフェース１２の結合エッジ２１同士の間にシーリング要素２８を挿入することを提供し得る。

【0100】

いくつかの実施形態によれば、シーリング要素２８のためのハウジングシート２４、２７が少なくとも１つのエッジ２１、２５、２６に存在する場合、この方法は、外部角部３４、３５、３６からハウジングシート２４、２７の少なくとも１つの外縁３７までそれぞれのエッジ２１、２５、２６をコーティングすることを提供する。

【0101】

本発明の分野および範囲から逸脱することなく、これまでに説明した製造方法および関節式自動オペレータデバイス１０に部品の修正および／または追加を行うことができることは明らかである。

【0102】

本発明はいくつかの特定の例を参照して説明されてきたが、当業者は確かに、請求項に記載されている、したがってすべてがそれによって定義された保護の分野に含まれる特徴を有する他の多くの同等の形態の製造方法および関節式自動オペレータデバイス１０を達成可能なことも明らかである。

【図1】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図3c】