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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schutz- und Führungsvorrichtung
für ein
Kabel oder dergleichen, und insbesondere eine Schutz- und Führungsvorrichtung
für ein
Kabel oder dergleichen in die ein Kabel oder dergleichen, wie ein
Kabel, ein Schlauch oder dergleichen eingeführt ist, das bzw, der Energie,
wie elektrische Energie, Druckluft oder dergleichen, einem beweglichen
Teil einer Maschine zuführt.
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Eine
gattungsgemäße, aus
der japanischen Gebrauchsmusterschrift Nr. Hei-6-11740 bekannte Schutz-
und Führungsvorrichtung
für ein
Kabel oder dergleichen weist einen Aufbau auf, gemäß dem eine Mehrzahl
von Einheiten miteinander mit Hilfe von Drähten verbunden sind. Das Kabel
oder dergleichen ist in die Einheiten eingeführt. Jede Einheit weist ein Element
mit einem rechteckförmigen
Querschnitt auf, das einen Körper
mit einem kanalförmigen
Querschnitt hat, welcher ein Paar Seitenplatten, eine Verbindungsplatte,
welche die unteren Enden der Seitenplatten verbindet, und einen
Deckel hat, der mit dem oberen Ende der Seitenplatte mit einem Scharnier
verbunden ist. Der Draht ist durch eine Durchgangsöffnung in
der Seitenplatte eingeführt.
Die Seitenplatte jeder Einheit ist – von der Seite gesehen – auf der
beim Biegen außen
angeordneten Seite durch ein Rechteck gebildet, und auf der beim
Biegen innen angeordneten Seite durch ein Trapez gebildet. Wenn
sich die jeweiligen Einheiten in einem gestreckten Zustand, das
heißt
in gerader Ausrichtung, befinden, kontaktieren sich vertikale Teile,
welche vordere und hintere Kanten der beim Biegen außen angeordneten
Seitenbereiche der Seitenplatten bilden, und, wenn die jeweiligen
Einheiten in einen gebogenen Zustand übergehen, werden sie schräg bewegt,
so dass schräge
Seiten, welche die vorderen und hinteren Kanten der beim Biegen
innen angeordneten Seitenbereiche bilden, einander kontaktieren.
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Aus
der japanischen Auslegeschrift Nr. Hei-8-47153 ist eine andere Schutz-
und Führungsvorrichtung
für ein
Kabel oder dergleichen bekannt, gemäß der eine Anzahl von Kettenkörpern benachbart
angeordnet sind, und ein Seilelement durch eine Seildurchführung verläuft, welche
die jeweiligen Kettenkörper
durchdringt. Jeder der Kettenkörper
weist einen H-förmigen
Querschnitt auf und ist derart ausgebildet, dass die beim Biegen
außen
angeordnete Seite einer Seitenwand von der Seite gesehen rechteckförmig ausgebildet
ist, und die beim Biegen innen angeordnete Seite der Seitenwand
von der Seite gesehen trapezförmig
ausgebildet ist. Wenn sich die jeweiligen Kettenkörper sich
in einem gestreckten Zustand befinden, kontaktieren die Seitenendkanten der
vertikalen Teile, welche die vorderen und hinteren Kanten der beim
Biegen außen
angeordneten Seitenbereiche bilden, die benachbarten Kettenkörper, und
wenn die jeweiligen Kettenkörper
sich in einem abgewinkelten Zustand befinden, werden sie schräg um eine
Verbindungsscheibe bewegt, die zwischen den Kettenkörpern angeordnet
ist, so dass die Seitenendkanten der schrägen Teile, welche die beim
Biegen innen angeordneten Seitenbereiche bilden, die Kettenkörper kontaktieren.
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Die
japanische Auslegeschrift Nr. Hei-9-177902 offenbart eine Schutz-
und Führungsvorrichtung
für ein
Kabel oder dergleichen, gemäß der ein
Kettenelement Elemente mit rechteckförmigen Abschnitten aufweist,
einschließlich
eines Paares von einander beabstandeter, einander gegenüberliegender
Seitenplatten, einer Trägerplatte,
welche die unteren Bereiche der Seitenplatten verbindet, und einem
Verschlusselement, das lösbar
an einem oberen Bereich der Seitenplatten angebracht ist. Die jeweiligen
Kettenelemente sind benachbart angeordnet und durch gurt- oder bandartige
elastische Verbindungselemente miteinander verbunden, die in in Seitenplatten,
einer Trägerplatte
und einem Verschlusselement ausgebildete Innenräume eingeführt sind. Seitenwandbereiche
der jeweiligen Kettenelemente sind trapezförmig ausgebildet. Wenn die
jeweiligen Kettenelemente gestreckt angeordnet sind, kontaktieren
sich die vorderen und hinteren Kanten der Seitenwandbereiche. Wenn
sie gebogen werden, kontaktieren sich die beim Biegen innen angeordneten
seitlichen Ecken der Seitenwandbereiche.
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Derartige
Schutz- und Führungsvorrichtungen
lassen noch Wünsche
offen, insbesondere in Hinblick auf die Haltbarkeit des Kabels,
Seiles, Gurtes, Bandes oder dergleichen.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Schutz-
und Führungsvorrichtung für ein Kabel
oder dergleichen zur Verfügung
zu stellen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Schutz- und Führungsvorrichtung
für ein
Kabel oder dergleichen gemäß dem Anspruch
1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Erfindung betrifft eine Schutz- und Führungsvorrichtung für ein Kabel
oder dergleichen mit einer Mehrzahl von Verbindungskörpern mit
rechteckförmigem Querschnitt
und einem Paar flexibler kabelförmiger
Elemente, die durch entsprechende Führungsöffnungen, die in beiden Seitenwänden des Verbindungskörpers ausgebildet
sind, durchgeführt sind,
wobei ein Kabel oder dergleichen in die Verbindungskörper eingeführt ist,
um in einem Zustand, in dem eine Anzahl der Verbindungskörper gegeneinander
verschwenkbar miteinander durch das flexible kabelförmige Element
verbunden sind, geschützt
und geführt
zu werden, wobei die Führungsöffnungen, durch
die das flexible kabelförmige
Element durchgeführt
ist, mit je einer Bogenfläche
ausgebildet sind, die konzentrisch zu einem Bogen ausgebildet sind, der
durch das gegenseitige Verschwenken der benachbarten Verbindungskörper gebildet
ist. So ist, wenn die Verbindungskörper gebogen oder gegeneinander
verschwenkt werden, eine Bogenfläche,
deren Mittelpunkt mit dem Biegemittelpunkt der Verbindungskörper zusammenfällt, in
den Führungsöffnungen
der gebogenen Verbindungskörper
ausgebildet. So wird ein Bereich eines flexiblen kabelförmigen Elements,
das sich durch die Verbindungskörper
hindurch erstreckt, sanft entlang dieser Bogenfläche gebogen und nicht – im Gegensatz
zum Stand der Technik – abgeknickt,
wodurch ein Brechen des flexiblen kabelförmigen Elements minimiert werden
kann. Folglich kann, selbst wenn die Betätigung der Vorrichtung bei
großer
Geschwindigkeit und großer
Frequenz erfolgt, eine derartige Schutz- und Führungsvorrichtung für ein Kabel
oder dergleichen eine große Haltbarkeit
und Verlässlichkeit
aufweisen, und ein Brechen des flexiblen kabelförmigen Elements kann verhindert
werden.
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Bevorzugt
sind Biegekontaktflächen
an den Verbindungskörpern
vorgesehen, von denen jede durch eine Bogenfläche gebildet ist, die eine
Evolvente umfasst. So wird die Länge πR des Bogens des
flexiblen kabelförmigen
Elements im Verbindungskörper
bei gebogenem Zustand nicht verändert,
und die Länge
des flexiblen kabelförmigen
Elements bleibt stets konstant. Deshalb wird die Spannung im flexiblen
kabelförmigen
Element nicht erhöht,
wodurch kein Brechen in Folge von Spannung des flexiblen kabelförmigen Elements
bewirkt wird. So bricht, selbst wenn die Schutz- und Führungsvorrichtung
für ein
Kabel oder dergleichen in einer Vorrichtung angeordnet ist, die
mit großer
Geschwindigkeit und großer
Frequenz bewegt wird, das kabelförmige
Element nicht, und eine gute Verlässlichkeit und Haltbarkeit
der Schutz- und Führungsvorrichtung
für ein
Kabel oder dergleichen wird erreicht.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht
einer Schutz- und Führungsvorrichtung
für ein
Kabel oder dergleichen gemäß dem Ausführungsbeispiel,
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2 eine vergrößerte perspektivische
Ansicht eines Verbindungskörpers,
der die Schutz- und Führungsvorrichtung
für ein
Kabel oder dergleichen von 1 bildet,
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3 einen Schnitt entlang
Linie 3-3 in 1, und
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4 einen vergrößerten Schnitt
eines Teils zweier Verbindungskörper
von 3.
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Eine
Schutz- und Führungsvorrichtung
für ein
Kabel oder dergleichen gemäß dem Ausführungsbeispiel
ist von einem Typ, bei dem ein Kabel oder dergleichen in eingeschlossener
Weise aufgenommen ist, und welcher, wie in 1 dargestellt, eine Anzahl von Verbindungsrahmenkörpern, im
Folgenden als Verbindungskörper 10 bezeichnet,
aufweist. Diese Verbindungskörper 10 sind
in einer Reihe angeordnet und gegeneinander verschwenkbar miteinander
durch ein streckbares flexibles kabelförmiges Element 20 verbunden.
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2 zeigt Details eines Verbindungskörpers 10.
Der Verbindungskörper 10 besteht
vorliegend aus einem elektrisch leitenden Kunststoff und weist ein
Paar Seitenplatten 11, eine äußere, brückenartig die beim Biegen außen angeordneten
Seiten der Seitenplatten 11 verbindende äußere Verbindungsplatte 12,
und eine innere, brückenartig
die beim Biegen innen angeordneten Seiten der Seitenplatten 11 verbindende
innere Verbindungsplatte 13. Somit ist der Verbindungskörper 10 in
Form eines viereckigen Rohres mit rechteckförmigem Querschnitt ausgebildet.
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Die
Seitenplatte 11 weist einen beim Biegen außen angeordneten
Seitenbereich 11a und einen beim Biegen innen angeordneten
Seitenbereich 11b auf. Der beim Biegen außen angeordnete
Seitenbereich 11a ist von der Seite gesehen rechteckförmig ausgebildet.
Die vorderen und hinteren Kanten des beim Biegen innen angeordneten
Seitenbereichs 11b jedes Verbindungskörpers 10, die benachbarten
Verbindungskörpern 10 gegenüberliegen,
verlaufen in ihren Verlängerungen
durch den Biegemittelpunkt O des Biegeradiuses der Verbindungskörper 10,
wie in 3 dargestellt.
Deshalb ist der beim Biegen innen angeordnete Seitenbereich 11b von
der Seite gesehen trapezförmig
ausgebildet. Wie in 4 dargestellt,
bilden Bereiche 14, die zwischen dem beim Biegen außen angeordneten
Seitenbereich 11a und dem beim Biegen innen angeordneten
Seitenbereich 11b an den vorderen und hinteren Kanten jedes
Verbindungskörpers 10 angeordnet
sind, Biegekontaktflächen,
welche die vorderen und hinteren Kanten der benachbarten Verbindungskörper 10 kontaktieren, wenn
die Verbindungskörper 10 auf
später
beschriebene Weise gebogen werden, und jede Biegekontaktfläche 14 wird
durch eine gebogene Fläche
mit der Form einer Evolvente gebildet.
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Eine
Führungsöffnung 15 ist
in dem Hohlraum der Biegekontaktfläche 14 in jeder Seitenplatte 11 vorgesehen.
Die Führungsöffnung 15 durchdringt die
Seitenplatte 11. Das kabelförmige Element 20 ist durch
derartige Führungsöffnungen 15 geführt. Das kabelförmige Element 20 besteht
aus einem streckbaren, flexiblen Element, einem Kunststoffseil oder einem
Metalldraht, einem Kunststoffband, einem Kunststoffgurt oder dergleichen.
Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
besteht das kabelförmige
Element 20 aus einem Kunststoffseil. Beide den Verbindungskörper 10 durchdringenden
Enden des kabelförmigen
Elements 20 sind mit Rückhaltern
verbunden, so dass diese dem kabelförmigen Element 20 eine
Spannung auferlegen. Die Rückhalter
sind mit den Verbindungskörpern 10 verbunden,
die an den beiden Enden angeordnet sind (nicht dargestellt).
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Wie
in 3 dargestellt, besteht
jede der Führungsöffnungen 15 aus
einer rechteckförmigen Öffnung,
die durch vier Flächen
gebildet ist, nämlich einer
beim Biegen außen
angeordneten Innenfläche 15a,
einer beim Biegen innen angeordneten Innenfläche 15b und vorn und
hinten angeordneten seitlichen Innenflächen. Die beim Biegen außen angeordnete Innenfläche 15a und
die seitlichen Innenflächen
bestehen aus ebenen Flächen.
Dagegen besteht die beim Biegen innen angeordnete Innenfläche 15b aus einer
kurvenförmigen
Fläche.
Diese beim Biegen innen angeordnete Innenfläche 15b weist eine
bogenförmige
Fläche
auf, die konzentrisch zu dem Bogen ist, der durch das gegenseitige
Biegen der Verbindungskörper 10 gebildet
wird, oder in anderen Worten, sie hat eine Bogenfläche mit
einem Bogen R, der einen Mittelpunkt hat, welcher mit dem Biegemittelpunkt
O der Verbindungskörper 10 zusammenfällt (vgl. 3 und 4).
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Das
kabelförmige
Element 20 kontaktiert den höchsten Bereich der beim Biegen
innen angeordneten Innenfläche 15b in
einem Verbindungskörper 10 im
gestreckten Zustand. Im gebogenen Zustand kontaktiert das kabelförmige Element 20 die gesamte beim
Biegen innen angeordnete Innenfläche 15b,
da die beim Biegen innen angeordnete Innenfläche 15b eine Bogenfläche mit
dem Biegemittelpunkt O bildet.
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Die
Schutz- und Führungsvorrichtung
für ein Kabel
oder dergleichen wird zum Schützen
eines Kabels, eines Schlauchs oder dergleichen verwendet, im Folgenden
der Einfachheit halber einfach als Kabel bezeichnet, welches eine
Vorrichtung an einem beweglichen Abschnitt mit einer Vorrichtung
an einem stationären
Abschnitt eines Bearbeitungszentrums mit einem beweglichen und einem
stationären Abschnitt
aufweist. Beispielsweise wird die Schutz- und Führungsvorrichtung für ein Kabel
oder dergleichen zum Schützen
und Führen
eines Stromkabels verwendet, welches einen Motor am beweglichen Abschnitt
mit einem Energieversorgungssystem eines stationären Abschnitts einer Werkzeugmaschine verbindet.
Der Zusammenbau der Schutz- und Führungsvorrichtung für ein Kabel
oder dergleichen erfolgt durch Einführen eines Kabels C oder dergleichen
in den Aufnahmeraum, welcher durch Innenräume 16 der jeweiligen
Verbindungskörper 10 gebildet ist,
elektrisches Verbinden eines Endes des Kables C mit einem Spindel-Antriebsmotor am
beweglichen Abschnitt der Werkzeugmaschine und des anderen Endes
mit einem Energieversorgungssystem an dem stationären Abschnitt,
und Verbinden der jeweiligen Enden der Verbindungskörper 10 mit
dem beweglichen Abschnitt und dem stationären Abschnitt.
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Wenn
der bewegliche Abschnitt der Werkzeugmaschine bewegt wird, richten
sich die Verbindungskörper 10 in
einem abgewinkelten oder gestreckten Zustand aus, und gleichzeitig
wird das Kabel C gemeinsam mit den Verbindungskörpern 10 bewegt, wobei
es durch die Verbindungskörper 10 geschützt und
geführt
wird.
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Dabei
wird der gestreckte Zustand der Verbindungskörper 10 durch Kontaktieren
der vorderen und hinteren Kanten der beim Biegen außen angeordneten Seitenbereiche 11a mit
den entsprechenden hinteren und vorderen Kanten der benachbarten Verbindungskörper 10 beibehalten.
Andererseits wird der gebogene Zustand der Verbindungskörper 10 durch
Kontaktieren der vorderen und hinteren Kanten der beim Biegen innen
angeordneten Seitenbereiche 11b mit den entsprechenden
hinteren und vorderen Kanten der benachbarten Verbindungskörper 10 beibehalten,
um den Biegewinkel zu begrenzen. Ferner kontaktiert das flexible
kabelförmige
Element 20 den höchsten
Bereich der beim Biegen innen angeordneten Innenfläche 15b der
Verbindungskörper 10 im
gestreckten Zustand. Andererseits kontaktiert das flexible kabelförmige Element 20 im
gebogenen Zustand die beim Biegen innen angeordneten Innenfläche 15b der
Verbindungskörper 10.
Da jedoch die beim Biegen innen angeordnete Innenfläche 15b jedes
Verbindungskörpers 10 im
gebogenen Zustand eine Bogenfläche
bildet, die konzentrisch mit einem Bogen ist, der durch das Biegen
der Verbindungskörper 10 gebildet
ist, bildet die beim Biegen innen angeordnete Innenfläche 15b eine
Bogenfläche,
die konzentrisch mit dem Biegemittelpunkt O der Verbindungskörper 10 ist.
So wird ein Bereich des flexiblen kabelförmigen Elements 20,
der an einem gebogenen Verbindungskörper 10 angeordnet
ist, sanft entlang dieser Bogenfläche gebogen, so dass das kabelförmige Element 20 gleichmäßig in Kontakt
mit der beim Biegen innen angeordneten Innenfläche 15b gebracht wird.
Deshalb wird, selbst wenn das Biegen oder Abwinkeln der Verbindungskörper 10 wiederholt wird,
das flexible kabelförmige
Element 20 stets sanft gebogen und nicht abgeknickt und
gebrochen. Die Haltbarkeit bis zu einem gegebenenfalls erfolgenden Brechen
ist deutlich größer als
die herkömmlicher entsprechender
Vorrichtungen.
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Ferner
sind bei dieser Schutz- und Führungsvorrichtung
für ein
Kabel oder dergleichen die Verbindungskörper 10 im gestreckten
Zustand wie zuvor beschrieben angeordnet, wobei die vorderen und
hinteren Kanten der beim Biegen außen angeordneten Verbindungsplatte 12 der
Verbindungskörper 10 und
die vorderen und hinteren Kanten des beim Biegen außen angeordneten
Seitenbereichs 11a der Seitenplatten 11 im engen
Kontakt mit denjenigen der benachbarten Verbindungskörper 10 sind. Wenn
sich die Verbindungskörper 10 im
gebogenen Zustand befinden, sind die jeweiligen Verbindungskörper 10 geneigt
zueinander angeordnet, so dass während
eines Wechsels der Position vom gestreckten Zustand in den gebogenen
Zustand die Biegekontaktfläche 14 des
beim Biegen innen angeordneten Seitenbereichs 11b am benachbarten
Verbindungskörper 10 bewegt
wird. Dann, wenn sich die Verbindungskörper 10 im gestreckten
Zustand befinden, ist die Biegekontaktfläche 14 jedes Verbindungskörpers 10 getrennt
von derjenigen des benachbarten Verbindungskörper 10 angeordnet. Wenn
sie den gestreckten Zustand verlassen, wird die Biegekontaktfläche 14 jedes
Verbindungskörpers 10 in
entgegengesetzter Richtung während
eines Wechsels der Position entlang der Biegekontaktfläche 14 des
beim Biegen innen angeordneten Seitenbereichs 11b der benachbarten
Verbindungskörper 10 bewegt.
Im gebogenen Zustand kontaktieren sich die beim Biegen innen angeordneten
Seitenbereiche 11b, während
die beim Biegen außen
angeordneten Seitenbereiche 11a außer Kontakt sind. Danach, wieder
im gestreckten Zustand, kontaktieren sich jeweils die vorderen und
hinteren Kanten der beim Biegen außen angeordneten Verbindungsplatten 12 der
Verbindungskörper 10 und
die vorderen und hinteren Kanten der beim Biegen außen angeordneten
Seitenbereiche 11a der Seitenplatten 11.
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Gemäß der erfindungsgemäßen Schutz-
und Führungsvorrichtung
für ein
Kabel oder dergleichen ist die Biegekontaktfläche 14 an den vorderen
und hinteren Kanten jedes Verbindungskörpers 10 als Kurvenfläche in Form
einer Evolvente ausgebildet. So wird, selbst wenn jeder Verbindungskörper 10 sich
in einem gebogenen Zustand befindet, oder im Gegenteil, wenn er
von einem gebogenen Zustand in den gestreckten Zustand zurückkehrt,
die Biegekontaktfläche 14 während eines
Wechsels der Position an der Biegekontaktfläche 14 des beim Biegen
innen angeordneten Seitenbereichs 11b der benachbarten Verbindungskörper 10 bewegt,
ohne dass sich der Abstand zum Mittelpunkt der schrägen Bewegung
jedes Verbindungskörpers 10 verändert, wodurch
sich die Länge πR des Radiuses
des flexiblen kabelförmigen
Elements 20 im Verbindungskörper 10 beim gebogenen
Zustand nicht ändert,
und die Länge
des flexiblen kabelförmigen
Elements 20 stets fest ist. Deshalb wird die Spannung im
flexiblen kabelförmigen Element 20 nicht
erhöht,
wodurch kein Brechen in Folge von Spannung des flexiblen kabelförmigen Elements 20 bewirkt
wird. So bricht, selbst wenn die Schutz- und Führungsvorrichtung für ein Kabel
oder dergleichen mit großer
Geschwindigkeit und großer Frequenz
bewegt wird, das kabelförmige
Element 20 nicht, und eine gute Haltbarkeit wird erreicht.
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Es
sei angemerkt, dass, obwohl das kabelförmige Element 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel die
Form eines Kabels, eines Drahtes oder eines Seils hat, auch eine
andere geeignete Form, wie beispielsweise die eines Bandes oder
eines Streifens, verwendet werden kann.
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- 10
- Verbindungskörper
- 11
- Seitenplatte
- 11a
- beim
Biegen außen
angeordneten Seitenbereich
- 11b
- beim
Biegen innen angeordneten Seitenbereich
- 12
- äußere Verbindungsplatte
- 13
- innere
Verbindungsplatte
- 14
- Biegekontaktfläche
- 15
- Führungsöffnung
- 15a
- beim
Biegen außen
angeordneten Innenfläche
- 15b
- beim
Biegen innen angeordneten Innenfläche
- 16
- Innenraum
- 20
- flexibles
kabelförmiges
Element
- C
- Kabel
- O
- Biegemittelpunkt
- R
- Bogen