(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-11-08
(54)【発明の名称】ロボット用のマーキングシステム
(51)【国際特許分類】
B05B 15/33 20180101AFI20241031BHJP
B05B 12/00 20180101ALI20241031BHJP
B05B 13/04 20060101ALI20241031BHJP
E04F 21/08 20060101ALI20241031BHJP
B25J 13/00 20060101ALI20241031BHJP
【ＦＩ】
B05B15/33
B05B12/00 A
B05B13/04
E04F21/08 M
B25J13/00 Z
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024526765
(86)(22)【出願日】2022-11-09
(85)【翻訳文提出日】2024-05-07
(86)【国際出願番号】 EP2022081252
(87)【国際公開番号】W WO2023088745
(87)【国際公開日】2023-05-25
(31)【優先権主張番号】21208367.9
(32)【優先日】2021-11-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】591010170
【氏名又は名称】ヒルティ アクチエンゲゼルシャフト
【氏名又は名称原語表記】Ｈｉｌｔｉ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ
【住所又は居所原語表記】Ｆｅｌｄｋｉｒｃｈｅｒｓｔｒａｓｓｅ １００， ９４９４ Ｓｃｈａａｎ， Ｌｉｅｃｈｔｅｎｓｔｅｉｎ
(74)【代理人】
【識別番号】100123342
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 承平
(72)【発明者】
【氏名】サッシャ ルーキッチ
(72)【発明者】
【氏名】ハファード ハルフォーセン
(72)【発明者】
【氏名】インクフェ ヤコブセン
【テーマコード（参考）】
3C707
4D073
4F035
【Ｆターム（参考）】
3C707AS13
3C707AS21
3C707DS01
3C707GS01
4D073AA01
4D073BB03
4D073CA01
4D073CA07
4D073CA11
4D073CB02
4D073CB20
4D073CB21
4D073CB24
4F035AA03
4F035BC02
4F035BC06
4F035CD06
4F035CD08
4F035CD12
(57)【要約】
本発明は、ロボット２用のマーキングシステム１であって、マーキング用の塗料１１を貯蔵するように構成された塗料容器１２と、塗料をスプレー又はプリントするためのヘッド１０と、塗料をヘッドに送達するためのホース１３であって、ヘッド１０に接続されている第１の端部１３１及び塗料容器１２に挿入されている第２の端部１３２を備える前記ホース１３と、塗料１１を塗料容器１２からホース１３内に抽出するための負圧装置１４とを備え、塗料容器１２内にガイド装置３が受け入れられ、前記ガイド装置３はホースの前記第２の端部１３２を塗料容器の向きに関係なく塗料１１と接触した状態に保つように構成されている、ロボット２用のマーキングシステム１に関する。このようなガイド装置を使用すると、ロボット２用のマーキングシステム１は、塗料容器１２が移動及び／又は回転した場合でも良好に機能することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
マーキング用の塗料（１１）を貯蔵するように構成された塗料容器（１２）と、前記塗料をスプレー又はプリントするためのヘッド（１０）と、前記塗料を前記ヘッドに送達するためのホース（１３）であって、前記ヘッド（１０）に接続されている第１の端部（１３１）及び前記塗料容器（１２）に挿入されている第２の端部（１３２）を備える前記ホース（１３）と、前記塗料（１１）を前記塗料容器（１２）から前記ホース（１３）内に抽出するための負圧装置（１４）とを備える、ロボット（２）用のマーキングシステム（１）であって、前記塗料容器（１２）内にガイド装置（３）が受け入れられ、前記ガイド装置（３）は、前記ホースの前記第２の端部（１３２）を前記塗料容器の向きにかかわらず前記塗料（１１）と接触した状態に保つように構成されている、ロボット（２）用のマーキングシステム（１）。
【請求項2】
前記ガイド装置（３）が、前記ホース（１３）の前記第２の端部（１３２）に取り付けられ、重力によって前記ホース（１３）の前記第２の端部（１３２）を移動させる、請求項１に記載のマーキングシステム（１）。
【請求項3】
前記ガイド装置（３）が重量体であり、前記ガイド装置（３）の重量は、前記塗料容器（１２）内に貯蔵されている前記塗料（１１）の最大浮力よりも大きい、請求項２に記載のマーキングシステム（１）。
【請求項4】
前記ホース（１３）の前記第２の端部（１３２）が前記重量体の貫通孔に挿入されている、請求項３に記載のマーキングシステム（１）。
【請求項5】
前記マーキングシステム（１）が、前記ロボット（２）のエンドエフェクタであるように構成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載のマーキングシステム（１）。
【請求項6】
前記ロボット（２）が、移動可能及び／又は回転可能なツールアーム（２０）を備える、請求項５に記載のマーキングシステム（１）。
【請求項7】
前記マーキングシステム（１）が、前記ロボット（２）の前記ツールアーム（２０）に取り付けられる、及び／又は前記ツールアーム（２０）から解放されるように構成されている、請求項６に記載のマーキングシステム（１）。
【請求項8】
前記塗料容器（１２）が円筒形又は角胴形である、請求項１に記載のマーキングシステム（１）。
【請求項9】
前記ホース（１３）が、硬質で屈曲不可能な材料で形成された直線部分（１３３）と、軟質で屈曲可能な材料で形成された屈曲部分（１３４）とを含み、前記直線部分（１３３）は回転可能なコネクタ（１３５）を用いて前記屈曲部分（１３４）に接続されている、請求項１～８のいずれか一項に記載のマーキングシステム（１）。
【請求項10】
前記直線部分（１３３）の長さが前記屈曲部分（１３４）の長さと実質的に等しい、請求項９に記載のマーキングシステム（１）。
【請求項11】
前記ホース（１３）が軟質及び屈曲可能な材料で形成されている、請求項１～８のいずれか一項に記載のマーキングシステム（１）。
【請求項12】
前記塗料容器（１２）が、上面（１２０）と、対向する底面（１２１）と、前記上面（１２０）と前記底面（１２１）とを接続する少なくとも１つの側面（１２２）と、前記上面（１２０）及び前記底面（１２１）に実質的に垂直な中心軸（１２３）とを含み、前記ホース（１３）は前記塗料容器（１２）の前記中心軸（１２３）に対して離れた位置に配置されている、請求項１～１１のいずれか一項に記載のマーキングシステム（１）。
【請求項13】
前記ホース（１３）が、前記塗装容器（１２）の前記側面（１２２）の近くに配置されている、請求項１２に記載のマーキングシステム（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はマーキングシステムに関する。本発明は、ツール用の、特に建設分野で使用されるロボット用のマーキングシステムにも関する。
【背景技術】
【0002】
コンクリートへのマーキングシステム及びプリントは一般的なツールである。一般的に、マーキングシステムには、プリントヘッドと塗料容器とが含まれる。塗料容器は静止しているが、プリントヘッドが移動するか、又は対象物がプリントヘッドの前で移動する。
【0003】
この種のマーキングシステムの問題は、建設ロボットによる使用である。なぜなら、塗料容器は静止して配置される必要がある一方、プリントヘッドはロボットアームに取り付けられているためである。通常、このような容器は、流動性塗料が容器から流れ出ることができるように直立する必要がある。塗料が流れる経路が長くなると、ロボットアームの操作に問題が生じる。それに加えて、ロボットの場合、ツールチェンジャーを実装する必要がある。例えば、ロボットのエンドエフェクタを、例えばボール盤からプリント装置に、或いはその逆に交換することがある。塗料容器が可動プラットフォームに取り付けられている場合は、ホースなどを（移動する）プリント装置に接続するか又は取り外す必要があり、非常に複雑になる。更に、ホース内の塗料が乾燥してしまう可能性があり、事態は更に複雑になる。
【0004】
しかしながら、塗料容器がロボットアームに取り付けられている場合、塗料を天井、壁、又は床のいずれにプリントするか又はスプレーするかによって、塗料容器が移動し、向きを変える、或いは逆さまになることさえあり得る。塗料容器の移動又は回転に起因して、塗料は重力に従って動き、塗料容器内のホースが下部位置にない場合は塗料が流れ出ない。したがって、通常の塗料容器は、ロボット上で移動又は回転する場合には機能しないであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の目的は、塗料容器の向きに関わらず塗料が塗料容器から流れ出ることができる、ロボット用マーキングシステムを提供することである。
【0006】
本発明の別の目的は、塗料の急速な乾燥と塗料詰まりの発生を回避する、流動性塗料のための簡単なインタフェースを備えたロボット用マーキングシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、塗料を貯蔵するように構成された塗料容器と、塗料をスプレー又はプリントするためのヘッドと、塗料をヘッドに送達するためのホースであって、ヘッドに接続されている第１の端部及び容器に挿入されている第２の端部を備える前記ホースと、塗料を塗料容器からホース内に抽出するための負圧装置と、を備え、塗料容器内にガイド装置が受け入れられ、前記ガイド装置はホースの第２の端部を塗料容器の向きに関係なく塗料と接触した状態に保つように構成されている、ロボット用のマーキングシステムを提供する。このようなガイド装置を使用すると、ロボット用マーキングシステムは、塗料容器が移動又は回転した場合でも良好に機能することができる。
【0008】
本発明によるマーキングシステムの有利な構成では、前記ガイド装置がホースの第２の端部に取り付けられ、重力によってホースの第２の端部を移動させる。重力に従って、ホースの第２の端部に取り付けられたガイド装置がホースの第２の端部を塗料容器内の塗料の水平レベルより下に案内するが、これは、塗料も重力によって容器の下部位置に流れるからである。
【0009】
本発明によるマーキングシステムの別の有利な構成では、前記ガイド装置が重量体（mass）であり、ホースがホースに挿入されており、前記重量体の重量が塗料容器内に貯蔵されている塗料の最大浮力よりも大きい。このようなガイド装置は、重力を利用してホースの第２の端部を常に塗料に接触した状態に保つための簡単で効果的な解決策である。
【0010】
本発明によるマーキングシステムの更に別の有利な構成では、マーキングシステムがロボットのエンドエフェクタとなるように構成される。これにより、ホース内に塗料が入らないという問題なしに、空間内の任意の位置にマーキングできるロボットエンドエフェクタツールとしてマーキングシステムを構成できる。もう１つの利点は、塗料容器とヘッドのスプレーノズルの間の距離が短いため、スプレーの開始がより速くなり、詰まりの可能性がより低くなり、メンテナンスがより良くなることである。
【0011】
ロボットは、移動可能及び／又は回転可能なツールアームを備えることが好ましい。マーキングシステムは、ロボットのツールアームに取り付けられる、及び／又はロボットのツールアームから取り外されるように構成される。この構成によると、ロボットはツール交換を実行できる。マーキングシステムは、ツール交換システムを備えたロボットによって取り外す及び／又は持ち上げることができる。
【0012】
塗料容器は円筒形又は角胴形であることが好ましい。このような正円筒形又は角胴形の塗料容器は、塗料が塗料容器からスムーズに流出するのに役立ち、また、正円筒形又は角胴形の容器は製造及び塗料容器へのホースの設置も容易である。
【0013】
本発明によるディスペンサの更に別の有利な構成では、ホースが、硬質で屈曲不可能な材料で形成された直線部分と、軟質で屈曲可能な材料で形成された屈曲部分とを含み、前記直線部分が前記屈曲部分に回転可能なコネクタで接続されている。これにより、ロボットのアームの動きに伴って容器が移動するか又は回転する際に、塗料が塗料容器内のより下部の位置に向かって流れるとともに、軟質の屈曲可能な部分が塗料容器内の下部位置に向かって屈曲することにもなる。
【0014】
直線部分の長さは、屈曲部分の長さと実質的に等しいことが好ましい。これにより、ホースの第２の端部は、容器の内部の任意の平面又は隅に到達でき、直立位置にある場合は容器の円筒形又は角胴形の上壁にも到達できる。例えば、容器が１８０度回転されて、軟質で屈曲可能な部分が直線部分の接続部から容器の上壁に向かって屈曲する。
【0015】
或いは、前記ホースは、軟質で屈曲可能な材料で形成される。ホースの全長は軟質で屈曲可能な素材で形成されている。これにより、直線部分が不要となり、ホースは屈曲可能となる。軟質で屈曲可能な材料は、塗料容器のサイズに適合するものとする。ホースの材質は、円弧の屈曲を許容しつつ、ホースの挟み込みを防止するものであることが好ましい。
【0016】
前記塗料容器は、上面と、対向する底面と、上面と底面とを接続する少なくとも１つの側面と、上面及び底面に実質的に垂直な中心軸とを含むことが好ましい。前記ホースは、塗料容器の中心軸からオフセットして（離れた位置に）配置される。より好ましくは、前記ホースは、塗装容器の側面の近くに配置される。これにより、容器内のホースを常に塗料容器内で下部位置に向かって屈曲させることができるようになる。
【0017】
本発明の更なる特徴及び利点は、以下、図面を参照して、一例としての実施例によって更に詳細に説明される。
【0018】
図面において、類似の参照数字が様々な図にわたって類似の部品を示すために使用されている。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】ロボットに取り付けられているマーキングシステムの一実施例を示す図である。
【図2】ロボット用のマーキングシステムの一実施例の概略図である。
【図3】９０度回転されたマーキングシステムの一実施例の概略図である。
【図4】１８０度回転されたマーキングシステムの一実施例の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
図１に示すように、マーキングシステム１はロボット２用である。例えば、ロボット２は、建設現場で使用され、建設プロジェクトの生産性を高めるのに役立つロボットである。この革新的な建設ロボットは、設置作業を引き受けることができるとともに、作業員がデータを通じてプロジェクトの進行状況とステータスを追跡できるようにする。デジタル図面を使用して、ロボットはマークを付けて穴をあけ、建設作業員を頭上での穴あけという骨の折れる作業から解放し、建設ロボットの操作に集中できるようにする。ロボット２は、ロボットを構成する部分として移動又は回転して様々な機能を実行できるツールアーム２０を含む。エンドエフェクタは、ロボットアームの端部に取り付けられるツール、装置、又はプロセスサブシステムである。エンドエフェクタは、ロボットが動作する作業環境と相互作用するように特別に設計されている。ツールとそのプログラミングは、ロボットが実行しているプロジェクトによって異なる。例えば、ロボット２は、ロボットアーム２０の端部に接続された塗装エンドエフェクタツールを用いて、天井、壁、又は床などのコンクリート上にマーキングを行うことができる。製造で使用されるロボットに取り付けられた一般的なエンドエフェクタは、通常、単一のエンドエフェクタで１つの反復タスクのみを実行するが、ツールチェンジャーを追加することで、ロボット２は別のエンドエフェクタに交換して他のタスクを実行できる。
【0021】
図１～図４を参照すると、本発明によるロボット２用マーキングシステム１は、ロボットアーム２０の先端に取り付けられる一種のエンドエフェクタである。マーキングシステム１は、塗料１１をプリント又はスプレーするためのヘッド１０、塗料をヘッド１０に送達するためのホース１３、流動性塗料１１を貯蔵するための塗料容器１２、及び流体としての塗料が容器からヘッドへ流れ出し、その後、マークされる点又は場所にヘッドからスプレー又は注入されるのを助ける、負圧装置１４を備える。塗料１１は、コンクリート又は他の表面にマーキングするために使用できる一種のカラー流体である。例えば、塗料１１は、インク、顔料、油性塗料、着色剤等のいずれであってもよい。
【0022】
当技術分野でよく知られているように、負圧装置１４は、塗装容器１２内の空気圧を利用するための装置である。例えば、負圧装置１４は、図２に示すように、ホース１３に平行な第２のパイプとして形成することができる（図１、３、及び図４には示されていない）。常圧よりも高い空気圧が第２のパイプを介して塗料容器１１に導入され、塗料１１は、その結果、より高い空気圧によってホース１３を通って容器１２から流出する。
【0023】
ホース１３は２つの対向する端部を有する。第１の端部１３１はヘッド１０に接続され、第１の端部と対向する第２の端部１３２は塗料容器１２に挿入される。ホース１３は、塗料容器１２内の塗料１１又はカラー流体をヘッド１０に送達する流路として機能する。前述したように、負圧装置１４は空気圧を利用するために使用され、その結果、容器１２内の塗料１１が容器１２からホース１３を通ってヘッド１０に流出することができる。
【0024】
本発明の一実施例によれば、マーキングシステム１はロボット２のエンドエフェクタである。マーキングシステム１は、ツールアーム２０の端部と接続及び／又は切断されるように構成されている。これにより、容器を一体部分として備えたマーキングエンドエフェクタツールの作成が可能になる。好ましくは、マーキングシステム１は、ロボットと相互作用するためのハードウェアを更に備える。例えば、塗料が流れるホース１３と圧力用の負圧装置１４は両方ともハードウェアに接続されており、ハードウェアはロボットに接続されている。ハードウェアによって塗料容器に圧力がかかり、そのため塗料が移動することができる。更に、塗料容器１２及びヘッド１０は両方ともエンドエフェクタの一部であるため、ホース１３は長い経路を必要としない。これにより、マーキングシステムはロボット２の別個の装置となり、ホース内に塗料が入らないという問題なく空間内の任意の位置にマーキングすることができ、ホース１３内の塗料１１が乾燥する危険性を低減する。
【0025】
マーキングシステム１は、ツール交換システムを備えたロボットによって持ち上げて、停止することができる。例えば、作業装置を、例えばボール盤からマーキングシステムに、又はその逆に交換することができ、可動マーキングシステムにホース１１などを接続する又は取り外す必要がなく、ロボット２の作業効率及び適用性が大幅に向上する。更に、このようなマーキングシステムはロボットアームの操作と競合しない。塗料容器内に収容され、ホース１１の第２の端部１３２に取り付けられたガイド装置３が備えられる。前記ガイド装置は、塗料容器１２の向きに関係なく、ホース１１の第２の端部１３２を塗料１１と接触した状態に保つように構成されている。ガイド装置３は、重力によってホース１１の第２の端部１３２を移動させることが好ましい。塗料１１は流体として容器内に貯蔵されているため、容器１２を回転させるか又は移動させると、重力により塗料１１は容器１２内の下部位置に向かって流れる。ホース１３の第２の端部１３２もガイド装置によって動かされるので、ホース１３の第２の端部１３２は常に流動性塗料と接触した状態を保っている。
【0026】
本発明の好ましい実施例によれば、ガイド装置３は重量体（mass）であり、前記ガイド装置３の重量は、塗料容器内に貯蔵されている塗料の最大浮力よりも大きい。重力に従って、ホースの第２の端部に取り付けられた重量体がホースの第２の端部を塗料容器内の塗料の水平レベルより下に案内するが、これは、塗料も重力によって容器の下部位置に流れるからである。この重量体の重量は、塗料内に貯蔵されている塗装の最大浮力よりも大きいため、たとえ塗料が容器に満たされている場合でも、この重量体は依然としてホース１２の第２の端部１３２を流動性塗料の底部まで案内することができる。この重量体は、塗料容器のサイズ／形状、及び流動性塗料の密度、並びに軟質で屈曲可能なホースの材質に基づいて適合される。いずれにしろ、このようなガイド装置は、重力を利用してホースの第２の端部が常に塗料と接触していることを確実にするための簡単で効果的な解決策をもたらし、更に、この解決策は容器内の塗料をまったく無駄にせず、マーキングシステムが常に正常に動作できることを確実にする。
【0027】
ホース１３は、軟質で屈曲可能な材料で形成されている。好ましくは、ホースの全長は、軟質で屈曲可能な材料で形成される。これにより、容器内のホースを常に容器の内側の下部位置に向かって屈曲させることができる。
【0028】
塗料容器１２は円筒形又は角胴形であることが好ましい。このような正円筒形又は角胴形の塗料容器１２は、塗料が塗料容器からスムーズに流出するのに役立ち、更に、容器の規則的な形状は、製造及び塗料容器へのホースの設置も容易である。
【0029】
塗料容器１２は、上面１２０、上面と対向する底面１２１、上面１２０と底面１２１との間に延びる少なくとも１つの側面１２２、上面及び底面に対して実質的に垂直な中心軸１２３を含むことがより好ましい。１つの好ましい実施例によれば、ホース１３は、塗料容器の中心軸１２３に対してオフセットして（離れた位置に）配置される。前記ホースは、塗装容器１２の側面１２２の近くに配置されることがより好ましい。このように構成することにより、塗料容器内でホースを屈曲させるためのより多くのスペースが確保されて、軟質のホースが挟まれる可能性を回避する。
【0030】
本発明の更に別の好ましい実施例によれば、ホース１３は、硬質で屈曲不可能な材料で形成された直線部分１３３と、軟質で屈曲可能な材料で形成された屈曲部分１３４とを備え、前記直線部分１２１は前記屈曲部分に回転可能なコネクタ１３５を用いて接続されている。コネクタ１３５は、円弧状に曲げることができる。これにより、ロボットのアームの動きに伴って容器が移動又は回転した際に、塗料が塗料容器内の下部位置に向かって流れるとともに、軟質の屈曲部分１３５が塗料容器内の下部位置に向かって屈曲することにもなる。
【0031】
直線部分１３３の長さは、屈曲部分の長さと実質的に等しいことがより好ましい。重力に従って、屈曲部分１３４はコネクタ１３５の周りに屈曲する。直線部分１３３と屈曲部分１３４は同じ長さを有するので、ホース１３の第２の端部１３２は、容器の内部の任意の平面又は隅に到達でき、直立位置にある場合は容器の円筒形又は角胴形の上面にも到達できる。例えば、容器が１８０度回転されて、軟質で屈曲可能な部分が回転可能なコネクタ１３５から容器の上面１２０に向かって屈曲する。
【0032】
ホースの材料は塗料１１に応じて選定する必要がある。理想的には、ホースを形成するための材料は、ホースの上部が常に塗料容器の底部にあるようにする必要がある。したがって、屈曲可能な部分は、塗料容器内のホースの一部又はホース全体とすることができる。ホースの材料で重要なのは、曲げてもホースが挟まれず流体がブロックされないことである。ホースは容器のサイズに合わせて軟質の屈曲可能な材料で作られている。ホースの材料により円弧状の屈曲は可能であるが、塗料のブロックを引き起こす可能性のある、急激な曲げや挟み込み、更には積み重ねを妨げる。ガイド装置の重量及び／又は材料は、ホースに使用される材料に基づいて適合するものとする。
【0033】
本発明によるロボット２用のマーキングシステム１は、軟質のホースとホースの端にあるガイド装置３を備える特別な移動可能な塗料容器を提供する。軟質で屈曲可能なホースの端部にこのようなガイド装置を設けると、重力に従って、塗料容器の向きに関係なく、ホースの端部が常に塗料と接触する。更に、マーキングシステムは、ツール交換システムを備えたロボットによって取り外し及びピックアップできるロボットエンドエフェクタツールとして設計されている。これにより、塗料容器を一体化したロボットのマーキングエンドエフェクタを作成することが可能となり、ホース内に塗料が入らないという問題がないようにして空間内の任意の位置にマーキングが可能となる。
【0034】
本発明を説明するために選択された実施例のみが選択されているが、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の技術的範囲から逸脱することなく、本明細書において様々な変更及び修正を行うことができることは、この開示から当業者には明らかであろう。したがって、本発明による実施例の前述の説明は、例示のみを目的として提供されたものであり、添付の特許請求の範囲及びその等価物によって定義される本発明の技術的範囲を限定することを目的としたものではない。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【国際調査報告】