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Die
vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Kabelführungen
zum Schützen
und Führen flexibler
Kabel. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Schlitten zum Zwischenlegen
zwischen zwei einander gegenüberliegenden
Teilen einer zusammengelegten Kabelführung, um eine problemlose
Biegebewegung der Kabelführung
zu unterstützen
und eine Beschädigung
zu verhindern, die aus einem reibenden Kontakt zwischen den Teilen
der Kabelführung
resultiert, wodurch die Nutzungsdauer der Kabelführung verlängert werden kann.
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Der
Begriff "flexibles
Kabel", wie er im
Folgenden benutzt wird, betrifft eine beliebige, langgestreckte
energie- oder fluidführende
Vorrichtung, wie beispielsweise ein Kabel, das aus einem oder mehreren
elektrischen Drähten
oder optischen Fasern besteht, einen fluidführenden Schlauch zum Leiten
von Druckluft oder einer Hydraulikflüssigkeit, das als Übertragungsmedium
für Bewegungsenergie
verwendet wird, eine flexible Führung,
die benutzt wird, um ein Gas, eine Flüssigkeit oder ein anderes Fluid zu
führen,
das in einer Maschine oder einem industriellen Verfahren benutzt
wird, einen flexiblen Aktuator, wie einen Bowdenzug, oder eine flexible,
rotierende Welle mit oder ohne eine nicht rotierende Hülle. Derartige
flexible Kabel werden beispielsweise verwendet, um relativ zueinander
bewegliche Teile einer Maschine, wie einer Werkzeugmaschine, eines
Industrieroboters oder eines Förderers
oder einer anderen ein Material transportierenden Maschine, wie
einem Hebezeug oder einer anderen Maschine, die im Hoch- und Tiefbau
verwendet wird, zu verbinden.
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Wenn
ein flexibles Kabel mit einem mobilen Teil verbunden wird, werden
Torsions-, Biege- und Zugkräfte
dem Kabel als Ergebnis einer Bewegung des mobilen Teils auferlegt,
die in einer Beschädigung
oder einem Verdrehen des Kabels resultieren können. Kabelführungen
werden benutzt, um derartige Beschädigungen und Verdrehungen der
Kabel zu vermeiden.
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Wie
in 7 dargestellt, besteht eine typische Kabelführung 100 aus
einer Anzahl von Verbindungskörpern,
wobei jeder ein Paar von Seitenplatten 102, die auf beiden
Seiten eines Kabels C angeordnet sind, und einem Paar von Verbindungsplatten 101 besteht,
die die Seitenplatten 102 verbinden. Die Verbindungsplatten 101 sind
sowohl ober- als auch unterhalb des Kabels vorgesehen und bilden
gemeinsam mit den Seitenplatten 102 einen langgestreckten
Kanal, durch den sich das Kabel C erstreckt. Die Seitenplatten 102 auf
jeder Seite der Kabelführung
sind verschwenkbar miteinander verbunden, so dass die Kabelführung in
wenigstens einer Ebene biegbar ist. Üblicherweise wird die Biegung der
Kabelführung
auf einen speziellen, minimalen Krümmungsradius beschränkt, um
ein zu starkes Krümmen
oder Abknicken des Kabels C zu vermeiden.
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Üblicherweise
hat die Kabelführung
ein festes Ende 105 und ein bewegliches Ende 106.
Wenn eine Kabelführung
von ausreichender Länge
mit einer Biegung 120 zusammengelegt wird, wie in 5 dargestellt,
ist es für
die beiden Bereiche der Kabelführung
möglich,
dass sie einander gegenüberliegend
angeordnet sind und miteinander in Kontakt kommen. Reibung zwischen
den sich kontaktierenden Bereichen der Kabelführung kann eine problemlose
hin- und hergehende Bewegung beeinträchtigen. Darüber hinaus
kann ein mit Reibung verbundener Kontakt über die Zeit hinweg Verschleiß und gegebenenfalls
auch ein Brechen der Kabelführung verursachen.
Ein Brechen kann auch aus einer Behinderung vorstehender Bereiche
der beiden einander gegenüberliegenden
Bereiche der Kabelführung resultieren.
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Um
die Probleme, die von dem reibenden Kontakt der einander gegenüberliegenden
Teile einer zusammengelegten Kabelführung herkommen, zu vermeiden,
kann ein Schlitten zwischen die einander gegenüberliegenden Teile eingelegt
werden. Wie in 5 dargestellt, kann ein Schlitten 400 zwischen den
einander gegenüberliegend
angeordneten Teilen eingelegt sein, um einen direkten Kontakt der
einander gegenüberliegenden
Teile zu verhindern.
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Ein
typischer, herkömmlicher
Schlitten ist in der US-Patentanmeldung Nr. 2005/0155337 vom 21. Juli
2005 dargestellt und beschrieben.
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Wie
in 6 dargestellt, weist
der herkömmliche
Schlitten 400 eine Anzahl von miteinander verbundenen Schlitteneinheiten
auf, die in einer Reihe aufeinanderfolgend angeordnet sind, wobei
jeder ein Paar Seitenschienen 430 hat. Jede Seitenschiene 430 hat
einen L-förmigen
Querschnitt und ist mit einem Paar Rollen 420 versehen,
die an einem vertikalen Teil der Seitenschiene 430 angebracht
sind. Die Rollen 420 sind so positioniert, dass sie zwischen den
einander gegenüberliegenden
Teilen der Kabelführung
aufgenommen werden können.
Die Schlitteneinheiten sind mittels Verbindungsblöcken 450, welche
die Seitenschienen 430 in einem festen Abstand voneinander
halten, miteinander verbunden. Benachbarte Schlitteneinheiten sind
mit den Verbindungsblöcken 450 mittels Gewindebolzen 440 miteinander
verbunden, die in Gewindeöffnungen
im Verbindungsblock 450 eingeschraubt sind.
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Der
Schlitten 400 wird mittels Verbindens einer geeigneten
Anzahl von Schlitteneinheiten gebildet, um einen Schlitten mit einer
Länge,
die der maximalen Überlappung
der beiden einander gegenüberliegenden
Teile der Kabelführung
entspricht, zu bilden. Da die Schlitteneinheiten an den Verbindungsblöcken mittels
Gewindebolzen fixiert sind, und da die vorstehenden Ränder der
Seitenschienen 430 unter den Verbindungsblöcken liegen,
ist der gesamte Schlitten im wesentlichen nicht flexibel. Der herkömmliche
Schlitten kann zufriedenstellend benutzt werden, wenn ein ausreichender
Teil der Kabelführung,
der benachbart dem festen Ende angeordnet ist, stets gerade ausgerichtet
ist. Jedoch kann es sein, dass, wenn ein Abbiegen in dem Teil der
Kabelführung
auftritt, die benachbart dem festen Ende angeordnet ist, so dass
der Schlitten gekürzt
werden muss, um das Auftreten einer übermäßigen Kraft zu vermeiden, die
eine Verformung oder ein Brechen der Kabelführung verursachen oder den
reibungslosen Betrieb der Kabelführung
beeinträchtigen
könnte.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten
Schlitten für
eine Kabelführung
zur Verfügung
zu stellen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch einen Schlitten mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß ist ein
Schlitten für
eine Kabelführungsstruktur
vorgesehen, wobei sich ein Kabel durch eine flexible, schützende Kabelführung erstreckt,
mit einer Mehrzahl von Schlitteneinheiten, die beabstandet voneinander
in einer Reihe in Längsrichtung
angeordnet sind, wobei jede Schlitteneinheit ein Paar von in seitlicher Richtung
beabstandet voneinander angeordneter und parallel verlaufender Schienen
aufweist, und die Schlitteneinheiten frei relativ zueinander um
parallele Achsen, die senkrecht zu der Längsrichtung sind, verschwenkbar
sind. D.h. die miteinander verbundenen Schlitteneinheiten sind in
wenigstens der Ebene frei relativ zueinander verschwenkbar, in der
die Kabelführung
angeordnet ist. Die Verschwenkbarkeit der Schlitteneinheiten ermöglicht eine
volle Länge
des zu verwendenden Schlittens, selbst wenn beide einander gegenüberliegenden
Teile der Kabelführung
bei der Benutzung gebogen werden.
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Insbesondere
wird die Aufgabe auch durch eine Kabelführungsstruktur gelöst, die
ein flexibles Kabel, eine langgestreckte Kabelführung, die in sich selbst gefaltet
ist, so dass zwei benachbarte Teile derselben einander gegenüberliegen,
und einen erfindungsgemäßen, reibungsverringernden
Schlitten aufweist, der zwischen den einander gegenüberliegenden
Teilen aufgenommen ist.
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Die
Kabelführungsstruktur
weist mindestens ein flexibles Kabel, eine langgestreckte Kabelführung, durch
die sich ein Kabel erstreckt, und einen Schlitten auf. Die Kabelführung besteht
aus einer Mehrzahl miteinander verschwenkbar verbundener Verbindungskörper, die
einen langgestreckten Kanal bilden durch welchen sich das oder die
flexiblen Kabel erstrecken. Der Kanal hat eine sich in Längsrichtung
erstreckende Mittellinie. Die Bereiche der in Längsrichtung verlaufenden Mittellinie
der Kabelführung
in den einander gegenüberliegenden
Teilen sind im Wesentlichen parallel zueinander und liegen in einer
Mittelebene. Die einander gegenüberliegenden Teile
der Kabelführung
sind relativ zueinander beweglich entlang einer Richtung, die parallel
zu den Bereichen der Mittellinie sind. Der reibungsverringernde
Schlitten, der zwischen den einander gegenüberliegenden Teilen der Kabelführung angeordnet ist,
verhindert einen direkten Kontakt der einander gegenüberliegenden
Teile der Kabelführung.
Der Schlitten weist eine Mehrzahl von Schlitteneinheiten auf, die
miteinander in einer Richtung parallel zu den parallelen Bereichen
der Kabelführung
verbunden sind, wobei sie in besagter Mittelebene frei gegeneinander
verschwenkbar sind.
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Vorzugsweise
weist jede der Schlitteneinheiten eines Paares benachbarter, verschwenkbar
miteinander verbundener Schlitteneinheiten ein erstes Paar von Rollen
auf einer Seite der Mittelebene und ein zweites Paar von Rollen
auf der gegenüberliegenden
Seite der Mittelebene auf, und die einander gegenüberliegenden
Teile der Kabelführung
sind mit den Rollen in Kontakt. Vorzugsweise weist jede Schlitteneinheit
eines benachbarten Paares von Schlitteneinheiten ein Paar von parallelen
Schienen auf, wobei das erste Paar von Rollen an einer der Schienen
und das zweite Paar von Rollen an der anderen Schiene angebracht
sind.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung sind die Schlitteneinheiten jedes benachbarten
Paares von Schlitteneinheiten miteinander mittels eines Verbindungsblocks
verbunden und gegenüber
dem Verbindungsblock verschwenkbar. Jede Schlitteneinheit eines
Paares benachbarter Schlitteneinheiten kann mit dem Verbindungsblock
mittels eines Stifts verbunden sein, der sich durch den Verbindungsblock
in einer Richtung senkrecht zu besagter Mittelebene erstreckt.
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Wenn
jede Schlitteneinheit ein Paar paralleler Schienen aufweist, so
können
beide Schienen mit dem Verbindungsblock verschwenkbar mittels eines einzigen
Stifts verbunden sein, der sich durch den Verbindungsblock in einer
Richtung senkrecht zu besagter Mittelebene erstreckt.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung können
die parallelen Schienen auf einem zylindrischen Bereich eines Bolzens
gelagert sein, der in den Verbindungsblock geschraubt ist, und dadurch die
Schienen und den Verbindungsblock schwenkbar verbinden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung kann jede Schlitteneinheit, die ein
Paar von parallelen Schienen aufweisen kann, verschwenkbar mit dem
Verbindungsblock mittels eines Paares von Stiften verbunden sein,
die sich in einer Richtung senkrecht zu besagter Mittelebene und
durch den Verbindungsblock erstrecken.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform sind
die Schlitteneinheiten jedes benachbarten Paares von Schlitteneinheiten
miteinander mittels eines Verbindungsblocks verbunden, der in Schnittebenen senkrecht
zur Mittelebene U-förmige Querschnitte aufweist.
Jeder Verbindungsblock hat hierbei zwei seitlich beabstandete Seitenwände und
einen ersten Stift, der sich seitlich entlang einer ersten Achse durch
die beiden Seitenwände
und durch eine Schlitteneinheit des benachbarten Paares von Schlitteneinheiten
erstreckt, und einen zweiten Stift, der sich seitlich entlang einer
zweiten Achse durch beide Seitenwände und durch die andere Schlitteneinheit
des benachbarten Paares von Schlitteneinheiten erstreckt. Folglich
ist jede Schlitteneinheit eines benachbarten Paares frei um den
Verbindungsblock um eine der Achsen verschwenkbar.
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Da
die Schlitteneinheiten des Schlittens gemäß der vorliegenden Erfindung
frei verschwenkbar sind, zumindest in der Ebene, in der sich die
zu schützende
Kabelführung
abbiegt, können
längere Schlitten
verwendet werden, selbst wenn beide einander gegenüberliegende
Teile der Kabelführung während der
Benutzung abbiegen, ohne dem Risiko einer Beschädigung der Kabelführung und
ohne einer Beeinträchtigung
des reibungslosen Betriebs der Kabelführung. Die einzelnen Schlitteneinheiten
sind in ihrem Aufbau einfach und können kostengünstig hergestellt
werden.
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Im
Folgenden ist die Erfindung anhand von vier Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1(a) eine teilweise geschnittene Draufsicht, die
eine Schlitteneinheit für
eine Kabelführung zeigt,
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, mit einer Vergrößerung eines
Details eines Verbindungsstifts,
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1(b) einen Schnitt entlang der Linie 1(b)-1(b)
von 1(a),
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2(a) eine teilweise geschnittene Draufsicht, die
eine Schlitteneinheit für
eine Kabelführung zeigt,
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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2(b) einen Schnitt entlang der Linie 2(b)-2(b)
von 2(a),
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3 eine
teilweise geschnittene Draufsicht, die eine Schlitteneinheit für eine Kabelführung zeigt, gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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4 eine
teilweise geschnittene Draufsicht, die eine Schlitteneinheit für eine Kabelführung zeigt, gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, mit einer Vergrößerung eines
Details eines Verbindungsstifts,
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5 eine
Seitenansicht einer herkömmlichen
Schlitteneinheit für
eine Kabelführung,
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6 eine
Draufsicht auf eine herkömmliche Schlitteneinheit,
und
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7 eine
perspektivische Ansicht, die eine herkömmliche Kabelführung zeigt.
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Der
Schlitten 10, der in den 1(a) und 1(b) dargestellt ist, besteht aus einer Mehrzahl von
miteinander in einer Reihe verbundener Rolleneinheiten, wobei jede
Rolleneinheit ein Paar paralleler Schienen 13 aufweist,
von denen jede ein Paar von Rollen 12 aufweist, die sich
seitlich nach außen erstrecken.
Die Rollen sind um Stifte drehbar, die an den Schienen fixiert sind,
und der Durchmesser der zylindrischen Teile der Rollen ist größer als
die Höhe der
Schienen. Die Rollen sind mit vorstehenden Rändern an ihren äußeren Enden
versehen, welche die Schlitteneinheiten in einer Reihe mit der Kabelführung halten.
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Der
Schlitten ist zwischen zwei einander gegenüberliegenden Teilen einer zusammengelegten Kabelführung aufgenommen,
wie in 5 dargestellt. Wenn sich die Kabelführung während der
Benutzung abbiegt, biegt sie sich in einer einfachen Kurve. Das
heißt,
dass eine imaginäre
Mittellinie, die sich in Längsrichtung
durch die Mitte des Kabelaufnahmekanals der Kabelführung erstreckt,
im wesentlichen in einer imaginären
Ebene verbleibt, die durch die Bereiche der Mittellinie festgelegt
wird, in der die einander gegenüberliegenden
Teile der Kabelführung
liegen.
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Verbindungsblöcke 15 halten
einen vorgegebenen Abstand zwischen den parallelen Schienen 13 und
verbinden auch die Schlitteneinheiten miteinander. Jeder der Verbindungsblöcke 15 des
Schlittens 10, der in 1(a) dargestellt
ist, ist eine Stahlplatte mit einem U-förmigen Querschnitt, wie in 1(b) dargestellt. Verbindungsstifte 14 sind
durch Öffnungen,
die in den Schienen 13 und in den Verbindungsblöcken 15 vorgesehen
sind, durchgeführt.
Die Verbindungsstifte sind an den Schlitteneinheiten und den Verbindungsblöcken mittels
Schrauben 17 gesichtert, die in in die Enden der Verbindungsstifte
eingeschraubt sind, wie in der Vergrößerung von 1(a) dargestellt ist, und Unterlegscheiben 16 unter
den Köpfen
der Schrauben 17 sind in Anlage an die Außenflächen der
Schienen 13. Alternativ zu den Schrauben und Unterlegscheiben
können
die Verbindungsstifte an den Schlitteneinheiten und Blöcken mittels
Splinten, Drahtringen oder anderen geeigneten Vorrichtungen gesichert
sein.
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Die
Länge jedes
der Stifte 14 ist vorzugsweise etwas größer als die Summe der Breite
des Verbindungsblocks und der Breite der zwei einander gegenüberliegenden
Schienen 13. Darüberhinaus
ist der Durchmesser der Verbindungsöffnungen in den Verbindungsblöcken oder
in den Seitenschienen etwas größer als
der Durchmesser der Verbindungsstifte 14 an beiden Endbereichen
des Verbindungsstifts 14. Im Ergebnis sind die Schlitteneinheiten
jedes Paares von benachbarten Schlitteneinheiten frei verschwenkbar
bezüglich
der Verbindungsblöcke und
zueinander um die Stiftachsen durch die Unterlegscheiben 16,
und sind so frei verschwenkbar in der Ebene, die durch die Teile
der Führungsmittellinie der
einander gegenüberliegenden
Teile der Kabelführung
definiert sind.
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Das
zweite Ausführungsbeispiel,
das in den 2(a) und 2(b) dargestellt
ist, ähnelt
dem Ausführungsbeispiel
der 1(a) und 1(b) und einander
entsprechende Teile werden durch um zehn höhere Bezugszeichen als in den 1(a) und 1(b) bezeichnet.
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Die
Schienen 23, welche die Schlitteneinheiten des Schlittens 20 bilden,
werden in einem vorbestimmten Abstand mittels Verbindungsblöcken 25 gehalten.
Diese Verbindungsblöcke
sind – im
Unterschied zu den U-förmigen
Verbindungsblöcken 15 des
ersten Ausführungsbeispiels – quaderförmige Blöcke, die
langgestreckte Öffnungen 28 haben, durch
welche sich Verbindungsstifte 24 erstrecken. Die Verbindungsstifte 24 sind
mittels Splinten 26 gesichtert und erstrecken sich durch
die Öffnungen 28 mit
einem Spalt, so dass die einzelnen Schlitteneinheiten um die Stiftachsen
relativ zu den Verbindungsblöcken
und relativ zueinander verschwenkbar sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel
können
die Verbindungsstifte 24 an Stelle durch Splinte auch durch Drahtringe
oder mittels Schrauben und Unterlegscheiben wie beim ersten Ausführungsbeispiel
gesichtert werden.
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Das
dritte Ausführungsbeispiel,
das in 3 dargestellt ist, ähnelt dem Ausführungsbeispiel
der 1(a) und 1(b) und
einander entsprechende Teile werden durch um zwanzig höhere Bezugszeichen
als in den 1(a) bezeichnet.
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Gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
hat jeder der Verbindungsblöcke 35 die
Form eines rechteckförmigen
Hohlprofils (siehe 3). Kurze Verbindungsstifte 34 erstrecken
sich durch Öffnungen
in den Schienen 33 und in den Wänden des Verbindungsblocks 35 ausgebildete Öffnungen.
Splinte sind an beiden Enden jedes der kurzen Verbindungsstifte 34 vorgesehen.
Benachbarte Schlitteneinheiten des Schlittens 30 sind um
die Stiftachsen frei verschwenkbar um die Verbindungsblöcke und
zueinander. Die Verbindungsstifte können auch mittels Drahtringen
oder auf andere geeignete Weise an Stelle von Splinten gesichert
sein.
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Das
vierte Ausführungsbeispiel,
das in 4 dargestellt ist, ähnelt dem Ausführungsbeispiel
der 1(a) und 1(b) und
einander entsprechende Teile werden durch um dreißig höhere Bezugszeichen
als in den 1(a) bezeichnet.
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Die
Schlitteneinheiten des Schlittens 40, die in 4 dargestellt
sind, bestehen aus Schienen 43 mit Rollen 42.
Die Schienen jeder Schlitteneinheit werden in einem vorbestimmten
Abstand voneinander mittels quaderförmiger Verbindungsblöcke 45 und
gestufter Gewindebolzen 44 gehalten, die in Gewindeöffnungen
in dem Verbindungsblock 45 geschraubt sind. Jeder gestufte
Gewindebolzen 44 weist einen Kopf 44a, einen zylindrischen
Bereich 44b und einen Gewindebereich 44c auf,
wie in Vergrößerung dargestellt. Öffnungen
in den Schienen 43 haben eine Größe, so dass sie die zylindrischen
Bereiche 44b des gestuften Gewindebolzens 44 mit
einem kleinen radialen Spalt aufnehmen können. Die Länge des zylindrischen Bereichs 44b jedes
Gewindebolzens 44 ist etwas größer als die Dicke der Schiene 43 durch
die er sich erstreckt. Somit ist, wenn eine Schiene 43 an
dem Verbindungsblock 45 angeschraubt ist, die Schiene frei
verwenkbar zum Verbindungsblock um die Bolzenachse, so dass die Schlitteneinheiten
frei verschwenkbar zu den Verbindungsblöcken und zueinander sind.
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Bei
jedem der vier Ausführungsbeispiele
ermöglichen
die Verbindungsstifte oder Bolzen, dass benachbarte Schlitteneinheiten
frei um wenigstens die Achse des Stifts oder Bolzens verschwenkbar sind.
Somit sind sich die Schlitteneinheiten frei in wenigstens einer
Ebene, die durch die Teile einer Mittellinie der Kabelführung zwischen
den einander gegenüberliegenden
Teilen der Kabelführung
definiert wird, verschwenkbar. Da die Schlitteneinheiten frei verschwenkbar
sind, selbst wenn beide einander gegenüberliegende Teile der Kabelführung während der Benutzung
sich biegen, kann der Schlitten ausreichend lang gefertigt werden,
um alle Teile der Kabelführung
zu schützen,
die ansonsten in reibenden Kontakt miteinander kommen würden.
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- 10,
20, 30, 40
- Schlitten
- 12,
22, 32, 42
- Rolle
- 13,
23, 33, 43
- Schiene
- 14,
24, 34
- Verbindungsstift
- 15,
25, 35, 45
- Verbindungsblock
- 16
- Unterlegscheibe
- 17
- Schraube
- 26
- Splint
- 28
- Öffnung
- 44
- Gewindebolzen
- 44a
- Kopf
- 44b
- zylindrischer
Bereich
- 44c
- Gewindebereich