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Die
Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für zumindest
ein Schlauchpaket für Industrieroboter, sowie einen Industrieroboter.
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Industrieroboter
sind Handhabungsmaschinen, die zur selbsttätigen Handhabung
und Bearbeitung von Objekten mit zweckdienlichen Werkzeugen, zum
Beispiel an einem so genannten Handflansch, ausgerüstet
und in mehreren Bewegungsachsen insbesondere hinsichtlich Orientierung,
Position und Arbeitsablauf programmierbar sind.
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Ein
Schlauchpaket weist unterschiedliche Leitungen, wie zum Beispiel
elektrische Leitungen für Leistungs-, Steuer- und Messzwecke,
sowie Fluidzu- und ableitungen, für das an dem Handflansch
des Industrieroboters angebrachte Werkzeug auf. Dieses Schlauchpaket
ist zum Schutz der innen geführten Leitungen mit einem
Schutzschlauch umgeben und wird auch als Energiezuführung
bezeichnet.
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Dieses
Schlauchpaket weist im Allgemeinen ein hohes Eigengewicht auf und
ist an dem Industrieroboter von dessen Basis bis zum Handflansch
verlegt. Auf Grund der Notwendigkeit, allen Positionen des Werkzeugs
und somit allen dazu korrespondierenden Gelenkstellungen des Roboters
folgen zu können, muss das Schlauchpaket flexibel sein.
Die Positionen des Werkzeugs werden häufig mit einer hohen
Positioniergeschwindigkeit angefahren, wobei das Werkzeug selbst
ebenfalls eigenständige Bewegungen ausübt. Hierzu
ist eine entsprechende Robustheit des Schlauchpakets gefordert,
um bei den hohen Bewegungsgeschwindigkeiten des Roboters, auch im
Dauereinsatz, eine hohe Haltbarkeit zu gewährleisten.
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In
einem mittleren Bereich wird die Energiezuführung an dem
Roboter mittels Haltern an dessen Aufbau befestigt. Dazu dient
EP 979 967 B1 als
ein Beispiel zur Illustration.
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Ein
Ende des Schlauchpakets kann im Bereich des Handflansches über
ein Kugelgelenk mit einem Halter mit dem Roboter verbunden sein.
Derartige Kugelgelenke sind in
DE 298 13 009 U1 beschrieben.
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EP 1 163 986 A2 beschreibt
einen Kugelhalter, der mit einem Scharnier und einem Spanner für eine
schnelle Öffnung und Verschließen des Halters versehen
ist.
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Diese
Halterungen bestehen im Allgemeinen aus einer Klappschelle, einem
Kugelhalter und einer Kugeltülle und sind in einer stabilen
Bauweise ausgeführt, um die bei den Bewegungen des Roboters
im Schlauchpaket auftretenden Kräfte aufzunehmen. Der Begriff „stabile
Bauweise" bedeutet hierbei auch eine voluminöse Bauweise.
Für Schlauchpakete mit kleinerem Durchmesser sind diese
Halterungen weniger geeignet, da sich auch bei einer Verkleinerung ein
kleinerer Schwenkwinkel für diese Kugelhalter ergibt.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Haltevorrichtung für
zumindest ein Schlauchpaket für Industrieroboter anzugeben,
welche im Vergleich zum Stand der Technik für kleinere
Schlauchpakete geeignet ist und gleiche bzw. verbesserte Eigenschaften
im Vergleich zum Stand der Technik aufweist.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen entsprechenden Industrieroboter
anzugeben.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Haltevorrichtung
für zumindest ein Schlauchpaket für Industrieroboter,
aufweisend:
einen Halter zur Festlegung des Schlauchpakets
an dem Industrieroboter;
ein Verbindungselement zur Verbindung
mit dem Schlauchpaket;
eine erste Halbschale und eine zweite
Halbschale zur Aufnahme des Verbindungselementes; und
eine
Klammer mit Klammerabschnitten zur Aufnahme und Festlegung der ersten
und zweiten Halbschale;
wobei die erste und zweite Halbschale
mit jeweils einer zur Außenform des Verbindungselementes
korrespondierenden Innenform zur Festlegung des Verbindungselementes
in Längsrichtung des Schlauchpakets und für pendelartige
Bewegungen des Verbindungselementes ausgebildet sind.
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Eine
erste und zweite Halbschale der Haltevorrichtung, welche ein Verbindungselement
umgeben und ein Kugelgelenk bilden, sind in einer Klammer festgesetzt.
Die Haltevorrichtung ist dadurch einerseits einfach und schnell
zusammenzubauen, es wird hierfür kein Werkzeug benötigt.
Die Haltevorrichtung ist kompakt, benötigt im Vergleich
zum Stand der Technik einen geringeren Bauraum und kann für kleinere
Schlauchpakete verwendet werden.
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Nach
einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Haltevorrichtung können die Halbschalen durch die Klammer
mittels einer Klipsverbindung festgelegt sein, was eine besonders
einfache Montage ermöglicht.
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Dazu
können die Halbschalen jeweils an zwei gegenüber
liegenden Außenseiten einen Vorsprung zur Zusammenwirkung
mit der Klammer aufweisen. Die Klammer kann weiterhin jeweils zumindest
einen elastischen Abschnitt zur Zusammenwirkung mit diesen Vorsprüngen
aufweisen. Somit können die Halbschalen einfach und schnell
in die Klammer eingesetzt werden, wobei eine Spannwirkung zur Verriegelung
und Festlegung der Halbschalen hierdurch einfach gewährleistet
ist. Hierbei kann die Klammer U-förmig ausgebildet sein.
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In
einer weiteren Ausführung kann die Klammer eine Platte
zur Befestigung des Halters an dem Industrieroboter aufweisen. Diese
Platte kann an bestimmte Befestigungsabschnitte des Roboters angepasst
sein. Es ist auch möglich, dass die Platte mit der Klammer
lösbar verbunden sein kann.
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In
einer weiteren Ausführung kann das Verbindungselement aus
zwei Elementen, zum Beispiel zwei Kugelschalen bestehen, welche
zusammenbaubar sind. Hierbei können diese mit einer balligen
oder kugelförmigen Außenform versehen sein.
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Das
Verbindungselement kann eine Innenform mit einer Halteeinrichtung
für das Schlauchpaket aufweisen, welche mit einer dazu
korrespondierenden Halteeinrichtung auf dem zu verbindenden Ende
des Schlauchpakets zusammenwirkt. Dieses können zum Beispiel
umlaufende Rippen oder Stege sein, die in der Innenform des Verbindungselementes und/oder
auf dem festzulegenden Schlauchpaketende angeordnet sind.
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Für
eine reduzierte Teilezahl können die erste Halbschale und
die zweite Halbschale identisch ausgebildet sein.
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In
einer weiteren Ausführung können die Halbschalen
mit jeweiligen Anschlägen für Pendelbewegungen
des Schlauchpakets versehen sein, welche eine Rundung aufweisen.
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Die
Halbschalen und das Verbindungselement sowie die Klammer können
aus Metall, Kunststoff oder Kombinationen oder Verbundwerkstoffen hergestellt
sein.
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Ein
erfindungsgemäßer Industrieroboter weist zumindest
eine oben beschriebene Haltevorrichtung für zumindest ein
Schlauchpaket auf.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind exemplarisch in den beigefügten schematischen
Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
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1 eine
beispielhafte Darstellung eines Industrieroboters mit einer erfindungsgemäßen
Haltevorrichtung;
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2 eine
vergrößerte perspektivische Teilansicht eines
Handflansches des Industrieroboters nach 1;
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3 eine
Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen
Haltevorrichtung;
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4 eine
Schnittansicht längs Linie A-A des Ausführungsbeispiels
nach 3;
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5 eine
perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen
Haltevorrichtung nach 3;
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6 eine
perspektivische Ansicht einer zum Teil zusammengebauten erfindungsgemäßen Haltevorrichtung
nach 5;
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7 eine
perspektivische Ansicht eines unteren Teils der erfindungsgemäßen
Haltevorrichtung nach 5 und 6;
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8 eine
perspektivische Ansicht der zum Teil zusammengebauten erfindungsgemäßen
Haltevorrichtung nach 6 mit einem eingebrachten Schlauchpaket;
und
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9 eine
Vorderansicht der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung
nach 8 beim Zusammenbau.
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In 1 ist
ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Industrieroboters mit einem Schlauchpaket 8 dargestellt,
welches in Durchführungshaltern 19 am Roboter 1 geführt
und mittels einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung
mit einem Halter 10 an einem Handflansch 6 eines
Arms über eine Anbauhalterung 7 gehalten ist.
Der Roboter 1 weist in diesem Beispiel 6 Achsen I bis VI auf:
Achse I ist eine vertikale Drehachse einer Basis 2 in
Bezug auf einen Sockel 3 des Roboters 1. Achse II ist
eine horizontale Drehachse einer Schwinge 4. Achse III ist eine
horizontale Drehachse des Arms 5, wobei dessen Längsachse
als Achse IV bezeichnet ist. An dem langen Ende des Arms 5 ist
der Handflansch 6 für ein nicht gezeigtes Werkzeug
angeordnet. Der Handflansch 6 ist zusammen mit einer Achse V um
Achse IV drehbar und weist selbst eine Längsachse VI auf, um
welche das Werkzeug ebenfalls unabhängig drehbar ist.
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Das
Schlauchpaket 8 ist von der Basis außen an den
Abschnitten des Roboters 1 zum Handflansch 6 verlegt.
Wie bereits oben erwähnt ist, wird das Schlauchpaket 8 durch
die Bewegungen des Werkzeugs am Handflansch 6 über
das Werkzeug geschleift, verdreht und derart bewegt, dass es in
den Durchführungshaltern 19 Hin- und Herbewegungen in
der Längsrichtung des Schlauchpakets 8 und unterschiedliche
Biegebewegungen an diesen und an dem Halter 10 ausführt.
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2 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Arms 5,
der nur zum Teil vom Handflansch 6 ausgehend dargestellt
ist. Auf der linken Seite der 2 ist das
Ende des Arms 5 mit dem Handflansch 6 gezeigt.
An diesem wird ein Werkzeug, zum Beispiel ein Greifer oder ein Schweißgerät,
angebaut. Die Energieversorgung dieses Werkzeugs, beispielsweise
elektrische Leistung und Fluide, wie Kühlwasser und Druckluft,
erfolgt über entsprechende Leitungen, die in dem Schlauchpakte
innerhalb eines Schlauches 9 geführt angeordnet
sind.
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Das
Schlauchpaket 8 ist mit seinem Ende in dem Halter 10,
der weiter unten noch ausführlich erläutert wird,
axial festgelegt, wobei es dreh- und schwenkbar ist. Der Halter 10 ist
in diesem Beispiel auf der Anbauhalterung 7 angebracht.
Vor dem Halter 10 ist ein Klemmelement 25 vorgesehen,
welches zum Beispiel die aus dem Schlauch 9 heraustretenden
Leitungen festlegt.
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Die
Position und Orientierung des Handflansches 2 mit dem nicht
gezeigten Werkzeug kann mittels diverser Antriebe, zum Beispiel
Elektromotoren, im Wesentlichen frei im Raum ausgerichtet werden.
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3 zeigt
die erfindungsgemäße Haltevorrichtung in einem
Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht des Halters 10 mit
dem montierten Schlauchpaket 8.
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Der
Halter 10 weist eine erste Halbschale 11 auf,
welche unten in einer Klammer 13 mit Klammerabschnitten 13', 13'',
von denen hier nur der Klammerabschnitt 13'' zu sehen ist, auf
einer Platte 14 angeordnet ist. Über der ersten
Halbschale 11 befindet sich eine zweite Halbschale 12.
Von den Halbschalen 11, 12 sind in dieser Seitenansicht
nur ihre schmalen Außenseiten 26 gezeigt. Mit
Bezug auf die Ansichten der 4 bis 9 wird
der Aufbau des Halters verständlicher.
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Die
Halbschalen 11, 12 weisen hier eine rechteckige
Außenkontur und eine innen liegende kreisrunde Innenform
in einer Öffnung 18 auf, wie aus 4 und
den weiteren Figuren hervorgeht.
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Der
Klammerabschnitt 13'' weist in diesem Beispiel einen Schlitz 23 auf,
in welchem jeweilige Vorsprünge 15 übereinander
liegend gehalten sind. Die Vorsprünge 15 sind
jeweils auf beiden Außenseiten 26 der beiden Halbschalen 11, 12 mit
diesen verbunden vorgesehen. Der obere Innenrand des Schlitzes 23 drückt
auf den oberen Rand des oberen Vorsprungs 15 der zweiten
Halbschale 12 und presst diese auf die darunter liegende
erste Halbschale 11, die sich auf der Platte 14 abstützt.
Dabei werden die Halbschalen 11, 12 zueinander
und zu den Klammerabschnitten 13', 13'' mit einem
geringen Spiel festgesetzt.
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Eine
Schnittansicht längs A-A nach 3 zeigt 4 in
einer Draufsicht. Es wird nur die untere, nämlich die erste
Halbschale 11 dargestellt.
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Die
erste Halbschale 11 (auch die hier nicht dargestellte zweite
Halbschale 12) weisen an ihren schmalen Außenseiten 26 die
nach außen vorstehenden Vorsprünge 15 auf,
welche in den Schlitzen 23 der Klammerabschnitte 13', 13'' form-
und kraftschlüssig gehalten sind. Die erste Halbschale 11 und auch
die zweite Halbschale 12 weisen die Innenform mit der Ausnehmung 17 auf,
die zu einer Außenform eines ersten Ver bindungselementes 20 korrespondiert,
welches innerhalb der Halbschalen 11, 12 angeordnet
ist.
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Das
Verbindungselement 20, 21 wird auch als Protektor
bezeichnet.
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Die
Innenform der Halbschalen 11, 12 ist so gestaltet,
dass sie in einer Längsrichtung L, die mit der Mittelachse
der Ausnehmung 17 übereinstimmt, verläuft.
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Das
erste Verbindungselement 20 ist hier mit einer kugelförmigen
Außenform versehen und mit einem weiteren, hier nicht gezeigten
zweiten Verbindungselement 21 verbunden. Diese Verbindungselemente 20, 21 sind
um das Ende des Schlauchpakets 8 herum angeordnet und untereinander
zum Beispiel mittels Klipsverbindung oder Schraubenverbindungen
befestigt. Ihre Innenform weist hier umlaufende Stege 22 auf,
welche mit Nuten in dem Ende des Schlauches 9 zusammenwirken,
derart, dass das Schlauchpaket 8 mit dem Verbindungselement 20, 21 fest
verbunden ist. Das Verbindungselement 20, 21 ist
mit seiner Außenform in der Ausnehmung 17 der
beiden Halbschalen 11, 12 ebenfalls in der Längsrichtung
L, die hier mit einem Doppelpfeil angedeutet ist, des Schlauchpakets 8 axial
festgelegt. Das Schlauchpaket 8 ist jedoch mittels des
kugelförmigen Verbindungselementes 20, 21 als
Kugelgelenk so verschwenkbar, dass Pendelbewegungen P ausführbar
sind.
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Diese
Pendelbewegungen P des Schlauchpakets 8 sind begrenzt durch
einen Anschlag mit einer Rundung 16. Diese Rundungen 16 sind
an beiden Halbschalen 11, 12 angeordnet und umgeben deren Öffnung 18 kreisförmig.
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5 zeigt
eine perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispiels der
erfindungsgemäßen Haltevorrichtung nach 3,
wobei kein Verbindungselement 20, 21 eingesetzt
ist.
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Hier
ist die rechteckige Außenkontur und die kreisrunde Öffnung 18 der
Halbschalen 11, 12 dargestellt. Andere Außenkonturen
sind natürlich denkbar. Die erste Halbschale 11 und
die zweite Halbschale 12 sind in den Klammerabschnitten 13', 13'' auf
der Platte 14 übereinander liegend angeordnet,
wobei sie die Öffnung 18 mit der Ausnehmung 17 und
den Rundungen 16 bilden. An den schmalen Außenseiten 26 ist
die Klammer 13 mit jeweils einem Klammerabschnitt 13', 13'' in
diesem Beispiel in Ausnehmungen eingelegt. Die Vorsprünge 15 der
Halbschalen 11, 12 liegen übereinander
in dem Schlitz des Klammerabschnitts 13'' und werden von
dieser zusammengehalten. Dieses ist auch auf der gegenüber liegenden
Außenseite 26, die hier nicht zu sehen ist, der
Fall, wie leicht vorstellbar ist.
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6 zeigt
in einer perspektivischen Ansicht die erste Halbschale 11 innerhalb
der Klammerabschnitte 13', 13'', wobei die auf
beiden Außenseiten 26 angeordneten Vorsprünge 15 jeweils
in einen Schlitz 23 des zugehörigen Klammerabschnitts 13', 13'' der
Klammer 13 eingefügt sind.
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Die
Klammer 13 ist mit den Klammerabschnitten 13', 13'' in 7 ohne
Halbschalen 11, 12 perspektivisch dargestellt.
In diesem Beispiel ist sie einstückig mit der Platte 14 hergestellt,
an deren Schmalseiten die Klammerabschnitte 13' und 13'' senkrecht
stehend angebracht sind. Die Klammer 13 ist in diesem Beispiel
U-förmig ausgebildet. Die Platte 14 weist zur
Befestigung am Roboter oder einem seiner Abschnitte zwei Bohrungen 24 in
diesem Beispiel auf. Durch diese können Befestigungselemente,
wie zum Beispiel Schrauben oder auch Klipselemente, geführt
bzw. eingerastet werden.
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8 zeigt
die 6 mit eingelegtem Verbindungselement 20, 21,
das an dem Ende des Schlauchpakets 8 angebracht ist.
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Das
Verbindungselement 20, 21 ist hier zweiteilig
und kugelförmig. Es kann natürlich auch ein- oder
mehrteilig ausgeführt sein. Es ist auch denkbar, dass es
zum Beispiel auf das Schlauchende aufgespritzt ist.
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9 zeigt
den Halter 10 in einer Vorderansicht beim Zusammenbau.
Die erste Halbschale 11 ist bereits in der Pfeilrichtung
(nach unten zeigender Pfeil) in die Klammer 13 eingesetzt.
In ihr befindet sich das kugelförmige Verbindungselement 20, 21. Die
zweite Halbschale 12 wird ebenfalls in Pfeilrichtung in
die Klammer 13 eingesetzt.
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Die
Vorsprünge 15 (hier gestrichelt gezeichnet) weisen
jeweils an ihrer Unterseite Abschrägungen auf, welche beim
Einsetzen in die Klammer 13 die Klammerabschnitte 13' und 13'' nach
außen drücken, was durch die kleinen Pfeile, die
nach links und rechts neben den Klammerabschnitte 13', 13'' weisen,
angedeutet ist. Hierzu sind die Klammerabschnitte 13', 13'' elastisch
ausgebildet. Das kann durch eine Ausführung in Metall sein.
Selbstverständlich kann die Klammer 13 auch in
Kunststoff oder in einer Kombination aus Kunststoff und Metall ausgeführt
sein.
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Nachdem
die Vorsprünge 15 die Klammerabschnitte 13', 13'' auseinandergedrückt
haben und die zweite Halbschale 12 auf der ersten Halbschale 11 platziert
ist, rasten die oberen Kanten der Vorsprünge 15 in
den jeweiligen Schlitz 23 des zugehörigen Klammerabschnitts 13', 13'' ein
und werden von dessen oberer Kante zusammengehalten. Hierbei besteht
nur ein geringes Spiel zwischen den Halbschalen 11, 12 und
zwischen den Halbschalen 11, 12 und der Klammer 13.
Ein axiales Spiel des Verbindungselementes 20, 21 in
dem Halter 10 ist möglich.
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In
einer Ausführung sind beide Halbschalen 11, 12 identisch.
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Für
diesen Zusammenbau ist kein Werkzeug erforderlich. Auch eine zweite
Klammer, die von oben über die erste Klammer 13 gesetzt
wird, kann möglich sein. Ebenfalls ist eine Schutzhaube
mit Klammerwirkung zusätzlich denkbar.
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Die
erfindungsgemäße Haltevorrichtung ist nicht auf
die beschriebenen und in den Figuren dargestellten Ausführungen
beschränkt. Es sind Modifikationen und Änderungen
im Rahmen der beigefügten Ansprüche möglich.
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- 1
- Roboter
- 2
- Basis
- 3
- Sockel
- 4
- Schwinge
- 5
- Arm
- 6
- Handflansch
- 7
- Anbauhalterung
- 8
- Schlauchpaket
- 9
- Schlauch
- 10
- Halter
- 11
- Erste
Halbschale
- 12
- Zweite
Halbschale
- 13
- Klammer
- 13',
13''
- Klammerabschnitt
- 14
- Platte
- 15
- Vorsprung
- 16
- Rundung
- 17
- Ausnehmung
- 18
- Öffnung
- 19
- Durchführungshalter
- 20
- Erstes
Verbindungselement
- 21
- Zweites
Verbindungselement
- 22
- Steg
- 23
- Schlitz
- 24
- Bohrung
- 25
- Klemmelement
- 26
- Außenseite
- L
- Längsrichtung
- P
- Pendelbewegung
- I
- Achse
1
- II
- Achse
2
- III
- Achse
3
- IV
- Achse
4
- V
- Achse
5
- VI
- Achse
6
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 979967
B1 [0005]
- - DE 29813009 U1 [0006]
- - EP 1163986 A2 [0007]