DE102009037517A1 - Device for guiding supply lines along structure of industrial robot, has spring with torque changed into linear force by restoring unit, where force acts on supply lines during length compensation movements of lines over guiding element - Google Patents

Device for guiding supply lines along structure of industrial robot, has spring with torque changed into linear force by restoring unit, where force acts on supply lines during length compensation movements of lines over guiding element Download PDF

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Abstract

The device has a restoring unit with a torsion spring (7) with torque changed into a linear working force by the restoring unit. The force indirectly or directly acts on supply lines (2) during length compensation movements of the supply lines over a linearly movable guiding element (6) of a linear guide (4). The supply lines are directly or indirectly connected with the linear movable guiding element. The torsion spring of the restoring unit is designed as a coil spring. The linear movable guiding element guides the supply lines in a length compensating segment (3). An independent claim is also included for a method for guiding supply lines along a structure of an industrial robot.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zum Führen von Versorgungsleitungen an einem Industrieroboter. Sie umfasst einen dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienenden Längenausgleichsabschnitt mit Linearführung und Rückstellmittel.The invention relates to a device or a method for guiding supply lines to an industrial robot. It comprises a length compensation for movements of several robot axes serving length compensation section with linear guide and return means.

Stand der TechnikState of the art

Industrieroboter werden regelmäßig in komplexen Arbeitsumgebungen zum Positionieren und/oder Steuern von Werkzeugen eingesetzt; sie zeichnen sich durch ihre im Vergleich zu konventionellen Maschinen besondere räumliche Flexibilität aus. Diese Flexibilität wird durch entlang der Roboterstruktur verlaufende Leitungen eingeschränkt.Industrial robots are regularly used in complex work environments for positioning and / or controlling tools; They are characterized by their special spatial flexibility compared to conventional machines. This flexibility is limited by lines running along the robot structure.

Derartige Leitungen bestehen aus Kabeln und/oder Schläuchen, die elektrischen Strom und/oder Fluide – wie beispielsweise Luft und Wasser – und/oder Lichtwellen leiten, und die beispielsweise an der Roboterhand angeordnete Werkzeuge und/oder Messgeräte mit Energie, Kühlung und/oder Daten versorgen; sie werden im Rahmen dieser Schrift als Versorgungsleitungen bezeichnet.Such lines consist of cables and / or hoses that conduct electrical current and / or fluids - such as air and water - and / or light waves, and the example arranged on the robot hand tools and / or measuring devices with energy, cooling and / or data supply; they are referred to in this document as supply lines.

Um eine möglichst weitgehende räumliche Flexibilität von Indutrierobotern zu ermöglichen, umfassen Vorrichtungen zum Führen von Versorgungsleitungen an einem Industrieroboter auch Vorrichtungsabschnitte, die dem Längenausgleich der Versorgungsleitungen für Bewegungen von Roboterachsen dienen. In solchen Vorrichtungsabschnitten werden die Versorgungsleitungen – relativ zur Roboterstruktur – beweglich geführt; die Versorgungsleitungen weisen dort ein Teilstück auf, das aufgrund dieser Führung als Längenreserve dienen kann. Soll ein entsprechender Längenausgleichsabschnitt dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienen, ist die bewegliche Führung dort nicht unmittelbar an die Bewegungen einzelner Roboterachsen gekoppelt.In order to allow the greatest possible spatial flexibility of locking robots, devices for guiding supply lines on an industrial robot also include device sections which serve to length-balance the supply lines for movements of robot axes. In such device sections, the supply lines are moved relative to the robot structure; the supply lines have a section there, which can serve as a length reserve due to this guide. If a corresponding length compensation section is to serve for length compensation for movements of a plurality of robot axes, the movable guide is not coupled there directly to the movements of individual robot axes.

Beschränkungen der räumlichen Flexibilität von Industrierobotern beruhen im Hinblick auf derartige Vorrichtungsabschnitte auf zwei Hauptfaktoren: auf der beschränkten Längenreserve und der Störkontur dieser Vorrichtungsabschnitte. Durch die maximal verfügbare Längenreserve wird die Bewegungsfreiheit der Achsen des Industrieroboters beschränkt; durch die oft erhebliche, kaum berechenbare Störkontur können verbleibende Bewegungsspielräume – je nach Komplexität der Arbeitsumgebung und des Werkstücks – weiter eingeschränkt werden. Eine Vergrößerung der Längenreserve ist regelmäßig mit einer Vergrößerung der Störkontur verbunden.Restrictions on the spatial flexibility of industrial robots are based on two major factors with respect to such device sections: the limited length reserve and the interference contour of these device sections. The maximum available length reserve limits the freedom of movement of the axes of the industrial robot; Due to the often considerable, hardly calculable disturbing contour, the remaining range of motion can be further restricted - depending on the complexity of the working environment and the workpiece. An increase in the length reserve is regularly associated with an increase in the interference contour.

Vorrichtungen zum Führen von Versorgungsleitungen an einem Industrieroboter sind regelmäßig entlang der Struktur des Industrieroboters angeordnet; üblicherweise sind sie wenigstens teilweise als Anbauteile des Industrieroboters ausgestaltet. Im Bereich eines Roboterarms und einer Roboterhand werden die Versorgungsleitungen meist wenigstens teilweise außen an der Roboterstruktur und/oder wenigstens teilweise in einem Schutzschlauchs geführt, der beispielsweise als Well- oder Spiralschlauch ausgebildet ist; seltener werden die Versorgungsleitungen dort in einer Gliederkette geführt. Regelmäßig werden durch entsprechende Vorrichtungen verschiedenartige Versorgungsleitungen geführt.Devices for routing supply lines to an industrial robot are regularly arranged along the structure of the industrial robot; Usually they are at least partially designed as attachments of industrial robots. In the area of a robot arm and a robot hand, the supply lines are usually at least partially guided outside on the robot structure and / or at least partially in a protective tube, which is designed, for example, as a corrugated or spiral tube; Less frequently, the supply lines are guided there in a link chain. Regularly different types of supply lines are guided by appropriate devices.

Zum Führen der Versorgungsleitungen werden regelmäßig an der Struktur des Industrieroboters befestigte Anbauteile eingesetzt. Solche Anbauteile weisen meist an der Roboterstruktur angeordnete Winkelbleche, Schellenelemente, Trompetenelemente, Halteelemente und/oder Gleitelemente auf; seltener weisen sie ein Formteil oder mehrere Formteile auf. Meist bestehen entsprechende Führungsvorrichtungen aus mehreren Anbauteilen.To guide the supply lines attached to the structure of the industrial robot attachments are used regularly. Such attachments usually have arranged on the robot structure angle plates, clamp elements, trumpet elements, holding elements and / or sliding elements; less frequently do they have one or more moldings. Most appropriate guide devices consist of several attachments.

Vorrichtungsabschnitte die dem Längenausgleich der Versorgungsleitungen für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienen, weisen meist kreisförmige oder u-förmige Schlaufen der Versorgungsleitungen auf, wobei ein Teil dieser Schlaufen als Längenreserve dient. Regelmäßig werden die Versorgungsleitungen in solchen Vorrichtungsabschnitten beim Längenausgleich durch die Rückstellkraft eines Rückstellmittels gespannt und beweglich entgegen bzw. entlang der Rückstellkraft des Rückstellmittels geführt.Device sections which serve the length compensation of the supply lines for movements of multiple robot axes, usually have circular or U-shaped loops of the supply lines, with a part of these loops serves as a length reserve. Regularly, the supply lines are stretched in such device sections during length compensation by the restoring force of a return means and movably guided against or along the restoring force of the return means.

Rückstellmittel bestehen regelmäßig aus Vorrichtungsteilen, die wenigstens teilweise aus Federelementen bestehen. Solche Federelemente bestehen meist aus Druckfedern mit einer schraubenförmigen Struktur, die regelmäßig einen die Versorgungsleitungen umgebenden Schutzschlauch umgeben, seltener werden Blattfedern oder Federstäbe als Federelemente eingesetzt.Return means consist regularly of device parts, which consist at least partially of spring elements. Such spring elements usually consist of compression springs with a helical structure which regularly surround a protective tube surrounding the supply lines, more rarely leaf springs or spring rods are used as spring elements.

Aus DE 10224858 A1 ist eine Vorrichtung zum Führen von Versorgungsleitungen an einem Industrieroboter bekannt, die Versorgungsleitungen entlang der Struktur des Industrieroboters zu dessen Hand nach vorne führt. Zum Längenausgleich ist ein Längenausgleichsabschnitt vorgesehen, der dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dient und eine u-förmige Schlaufe der Versorgungsleitungen aufweist; ein Schenkel dieser Schlaufe wird dort durch eine Linearführung geführt, die ein Rundrohr mit seitlicher Längsöffnung aufweist. Die Längenreserve entsteht, weil sich der u-förmige Bogen beim Längenausgleich längs der Linearführung verschieben kann, wobei die Verlängerung eines Schenkels mit einer Verkürzung des anderen Schenkels verbunden ist.Out DE 10224858 A1 For example, a device for routing supply lines to an industrial robot is known, which leads supply lines along the structure of the industrial robot to the front of his hand. For length compensation, a length compensation section is provided, which serves for length compensation for movements of a plurality of robot axes and has a U-shaped loop of the supply lines; a leg of this loop is guided there by a linear guide having a round tube with lateral longitudinal opening. The length reserve arises because of the U-shaped arc when length compensation along the Move linear guide, the extension of one leg is connected to a shortening of the other leg.

Das Rückstellmittel weist eine Druckfeder auf; ihre Federkraft wirkt über ein als Verschleißring ausgebildetes, linear bewegliches Führungselement, sowie über einen Schutzschlauch als Rückstellkraft auf die Versorgungsleitungen.The return means comprises a compression spring; their spring force acts on a trained as wear ring, linearly movable guide element, and a protective hose as restoring force on the supply lines.

Nachteilig an der Vorrichtung ist, dass die Rückstellkraft durch eine die Versorgungsleitungen im Rundrohr umgebende Druckfeder erzeugt wird, welche in vollständig komprimierter Stellung eine nicht unerhebliche Rest-Länge aufweist, so dass ein nicht unerheblicher Abschnitt der im Rundrohr geführten Versorgungsleitungen nicht als Längenreserve genutzt werden kann. Dadurch ist die Längenreserve erheblich kürzer als die Linearführung, was sich nachteilig auf das Verhältnis von Längenreserve und Störkontur auswirkt.A disadvantage of the device is that the restoring force is generated by a pressure spring surrounding the supply lines in the round tube, which has a considerable residual length in fully compressed position, so that a significant portion of the guided in the round tube supply lines can not be used as a length reserve , As a result, the length reserve is considerably shorter than the linear guide, which adversely affects the ratio of length reserve and interference contour.

Aus DE 10 2004 028 577 A1 ist eine Vorrichtung zum Führen von Versorgungsleitungen an einem Industrieroboter bekannt, die Versorgungsleitungen entlang der Struktur des Industrieroboters durch ein im hinteren Bereich des Roboterarms angebrachtes Formteil zu dessen Hand nach vorne führt.Out DE 10 2004 028 577 A1 For example, a device for guiding supply lines to an industrial robot is known, which leads supply lines along the structure of the industrial robot by a mounted in the rear region of the robot arm molding to the hand to the front.

Zum Längenausgleich ist ein Längenausgleichsabschnitt vorgesehen, der dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dient und eine u-förmige Schlaufe der Versorgungsleitungen aufweist; ein Schenkel dieser Schlaufe wird dort durch eine Linearführung geführt, die einen vorne geschlossenen, seitlich hinten geöffneten Rundrohrabschnitt aufweist, und die ihrerseits als Abschnitt des Formteils ausgestaltet ist. Die Längenreserve entsteht, weil sich der u-förmige Bogen beim Längenausgleich entlang der Linearführung verschieben kann, wobei die Verlängerung eines Schenkels mit einer Verkürzung des anderen Schenkels verbunden ist.For length compensation, a length compensation section is provided, which serves for length compensation for movements of a plurality of robot axes and has a U-shaped loop of the supply lines; a leg of this loop is guided there by a linear guide having a front closed, laterally open rear round tube section, and which in turn is designed as a portion of the molding. The length reserve arises because the U-shaped arc can move during length compensation along the linear guide, wherein the extension of one leg is connected to a shortening of the other leg.

Das Rückstellmittel weist eine Druckfeder auf; ihre Federkraft wirkt über ein als Verschleißring ausgebildetes, linear bewegliches Führungselement, sowie über einen Schutzschlauch als Rückstellkraft auf die Versorgungsleitungen.The return means comprises a compression spring; their spring force acts on a trained as wear ring, linearly movable guide element, and a protective hose as restoring force on the supply lines.

Nachteilig an der Vorrichtung ist, dass die Rückstellkraft durch eine die Versorgungsleitungen im Rundrohrabschnitt umgebende Druckfeder erzeugt wird, die in vollständig komprimierter Stellung eine nicht unerhebliche Rest-Länge aufweist, so dass ein nicht unerheblicher Abschnitt der im Rundrohrabschnitt geführten Versorgungsleitungen nicht als Längenreserve genutzt werden kann. Dadurch ist die Längenreserve erheblich kürzer als die Linearführung, was sich nachteilig auf das Verhältnis von Längenreserve und Störkontur auswirkt.A disadvantage of the device is that the restoring force is generated by a pressure spring surrounding the supply lines in the round tube section, which has a considerable residual length in the fully compressed position, so that a considerable portion of the guided in the round tube section supply lines can not be used as a length reserve , As a result, the length reserve is considerably shorter than the linear guide, which adversely affects the ratio of length reserve and interference contour.

Aus WO 2008037276 A1 ist eine Vorrichtung zum Führen von Versorgungsleitungen an einem Industrieroboter bekannt, die Versorgungsleitungen entlang der Struktur des Industrieroboters zu dessen Hand nach vorne führt. Zum Längenausgleich ist ein Längenausgleichsabschnitt vorgesehen, der dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dient und eine u-förmige Schlaufe der Versorgungsleitungen aufweist; ein Schenkel dieser Schlaufe wird dort durch eine Linearführung geführt, die mindestens drei parallel angeordnete Führungsstäbe aufweist. Die Längenreserve entsteht, weil sich der u-förmige Bogen beim Längenausgleich entlang Linearführung verschieben kann, wobei die Verlängerung eines Schenkels mit einer Verkürzung des anderen Schenkels verbunden ist.Out WO 2008037276 A1 For example, a device for routing supply lines to an industrial robot is known, which leads supply lines along the structure of the industrial robot to the front of his hand. For length compensation, a length compensation section is provided, which serves for length compensation for movements of a plurality of robot axes and has a U-shaped loop of the supply lines; a leg of this loop is guided there by a linear guide having at least three parallel guide rods. The length reserve arises because the U-shaped arc can move along the linear guide during length compensation, wherein the extension of one leg is connected to a shortening of the other leg.

Das Rückstellmittel weist eine Druckfeder auf; ihre Federkraft wirkt über ein als Verschleißring ausgebildetes, linear bewegliches Führungselement, sowie über einen Schutzschlauch als Rückstellkraft auf die Versorgungsleitungen.The return means comprises a compression spring; their spring force acts on a trained as wear ring, linearly movable guide element, and a protective hose as restoring force on the supply lines.

Nachteilig an der Vorrichtung ist, dass die Rückstellkraft durch eine die Versorgungsleitungen umgebende, zwischen den Stäben angeordnete Druckfeder erzeugt wird, die in vollständig komprimierter Stellung eine nicht unerhebliche Rest-Länge aufweist, so dass ein nicht unerheblicher Abschnitt der zwischen den Führungsstäben geführten Versorgungsleitungen nicht als Längenreserve genutzt werden kann. Dadurch ist die Längenreserve erheblich kürzer als die Linearführung, was sich nachteilig auf das Verhältnis von Längenreserve und Störkontur auswirkt.A disadvantage of the device is that the restoring force is generated by a supply spring surrounding the arranged between the rods compression spring which has a considerable residual length in the fully compressed position, so that a considerable portion of the guided between the guide rods supply lines not as Length reserve can be used. As a result, the length reserve is considerably shorter than the linear guide, which adversely affects the ratio of length reserve and interference contour.

Aus EP 1848571 A1 ist eine Vorrichtung zum Führen von Versorgungsleitungen an einem Industrieroboter bekannt, die Versorgungsleitungen entlang der Struktur des Industrieroboters zu dessen Hand nach vorne führt. Zum Längenausgleich ist ein Längenausgleichsabschnitt vorgesehen, der dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dient und eine u-förmige Schlaufe der Versorgungsleitungen aufweist; ein Schenkel dieser Schlaufe wird dort durch eine Linearführung geführt, die ein ortsfestes Gleitelement, zwei Gleitstangen und ein linear bewegliches Führungselement aufweist, auf welchem die Versorgungsleitungen mit Schutzschlauch befestigt sind.Out EP 1848571 A1 For example, a device for routing supply lines to an industrial robot is known, which leads supply lines along the structure of the industrial robot to the front of his hand. For length compensation, a length compensation section is provided, which serves for length compensation for movements of a plurality of robot axes and has a U-shaped loop of the supply lines; a leg of this loop is guided there by a linear guide having a stationary sliding element, two slide rods and a linearly movable guide member on which the supply lines are secured with protective tube.

Die Längenreserve entsteht, weil sich der u-förmige Bogen beim Längenausgleich im Bereich der Linearführung entlang der Linearführung verschieben kann, wobei die Verlängerung eines Schenkels mit einer Verkürzung des anderen Schenkels verbunden ist.The length reserve is created because the U-shaped arc can move along the linear guide during length compensation in the region of the linear guide, wherein the extension of one leg is connected to a shortening of the other leg.

Das Rückstellmittel weist zwei Druckfedern auf; ihre Federkraft wirkt über die Gleitstangen, das linear bewegliche Führungselement und einen Schutzschlauch als Rückstellkraft auf die Versorgungsleitungen. The return means comprises two compression springs; their spring force acts on the supply lines via the slide rods, the linearly movable guide element and a protective hose as restoring force.

Nachteilig an der Vorrichtung ist, dass die Rückstellkraft durch zwei Druckfedern erzeugt wird, die die Gleitstangen der Linearführung umgeben, und die in vollständig komprimierter Stellung eine nicht unerhebliche Rest-Länge aufweisen, so dass ein nicht unerheblicher Abschnitt der im Bereich der Linearführung geführten Versorgungsleitungen nicht als Längenreserve genutzt werden kann. Dadurch ist die Längenreserve erheblich kürzer als die Linearführung, was sich nachteilig auf das Verhältnis von Längenreserve und Störkontur auswirkt.A disadvantage of the device is that the restoring force is generated by two compression springs which surround the slide rods of the linear guide, and which have a considerable residual length in the fully compressed position, so that a considerable portion of the guided in the region of the linear guide supply lines not can be used as a length reserve. As a result, the length reserve is considerably shorter than the linear guide, which adversely affects the ratio of length reserve and interference contour.

Hinsichtlich der vorgenannten Führungsvorrichtungen besteht demnach einheitlich das Problem, dass verwendete Druckfedern in vollständig komprimierter Stellung eine nicht unerhebliche Rest-Länge aufweisen, wodurch die verwendeten Linearführungen erheblich länger konstruiert werden müssen, als die gewünschte Längenreserve. Dies wirkt sich nachteilig aus auf das Verhältnis von – möglichst großer – Längenreserve und – möglichst geringer – Störkontur aus.With regard to the aforementioned guide devices, there is therefore uniformly the problem that used compression springs in fully compressed position have a considerable residual length, whereby the linear guides used must be constructed much longer than the desired length reserve. This has a detrimental effect on the ratio of - the largest possible - length reserve and - the smallest possible - disturbing contour.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Führen von Versorgungsleitungen entlang der Struktur eines Industrieroboters bereitzustellen, die im Vergleich zu vorbekannten Führungsvorrichtungen mit Linearführung ein besseres Verhältnis von maximalem Längenausgleich und minimaler Störkontur in einem dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienenden Längenausgleichsabschnitt ermöglicht.The invention has for its object to provide a device for guiding supply lines along the structure of an industrial robot, which allows a better ratio of maximum length compensation and minimal interference contour in a length compensation for movements of multiple robot axes serving length compensation section compared to prior art guides with linear guide.

Der Erfindung liegt zudem die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Führen von Versorgungsleitungen entlang der Struktur eines Industrieroboters zu entwickeln, das im Vergleich zu vorbekannten Verfahren bei Verwendung einer Linearführung ein besseres Verhältnis von maximalem Längenausgleich und minimaler Störkontur in einem dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienenden Längenausgleichsabschnitt ermöglicht.The invention is also based on the object to develop a method for guiding supply lines along the structure of an industrial robot, which compared to prior art methods using a linear guide a better ratio of maximum length compensation and minimal interference contour in a length compensation for movements of multiple robot axes serving Length compensation section allows.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung eines Industrieroboters zum Führen von Versorgungsleitungen entlang der Struktur des Industrieroboters gelöst, die die Versorgungsleitungen in einem dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienenden Längenausgleichsabschnitt mit einer Linearführung und einem Rückstellmittel beweglich führt, wobei die Führung der Versorgungsleitungen in diesem Längenausgleichsabschnitt wenigstens teilweise durch ein linear bewegliches Führungselement der Linearführung erfolgt, mit dem die Versorgungsleitungen mittelbar oder unmittelbar verbunden sind, und wobei das Rückstellmittel wenigstens eine Drehfeder aufweist, deren Drehmoment das Rückstellmittel in eine linear wirkende Kraft wandelt, die bei Längenausgleichsbewegungen der Versorgungsleitungen über das linear bewegliche Führungselement der Linearführung mittelbar oder unmittelbar auf die Versorgungsleitungen wirkt.According to the invention, the object is achieved by a device of an industrial robot for guiding supply lines along the structure of the industrial robot, which guides the supply lines in a length compensation for movements of multiple robot axes length compensation section with a linear guide and a return means, wherein the leadership of the supply lines in this length compensation section at least partially by a linearly movable guide element of the linear guide takes place, with which the supply lines are connected directly or indirectly, and wherein the return means comprises at least one torsion spring whose torque converts the return means into a linearly acting force in the length compensating movements of the supply lines on the linearly movable Guide element of the linear guide acts directly or indirectly on the supply lines.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe auch durch ein Verfahren zum Führen von Versorgungsleitungen entlang der Struktur eines Industrieroboters gelöst, durch das die Versorgungsleitungen in einem dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienenden Längenausgleichsabschnitt mit einer Linearführung und einem Rückstellmittel beweglich geführt werden, wobei die Führung der Versorgungsleitungen in diesem Längenausgleichsabschnitt wenigstens teilweise durch ein linear bewegliches Führungselement der Linearführung erfolgt, mit dem die Versorgungsleitungen mittelbar oder unmittelbar verbunden sind, und wobei das Rückstellmittel wenigstens eine Drehfeder aufweist, deren Drehmoment das Rückstellmittel in eine linear wirkende Kraft wandelt, die bei Längenausgleichsbewegungen der Versorgungsleitungen über das linear bewegliche Führungselement der Linearführung mittelbar oder unmittelbar auf die Versorgungsleitungen wirkt.According to the invention, the object is also achieved by a method for guiding supply lines along the structure of an industrial robot, by which the supply lines are movably guided in a length compensation for movements of several robot axes length compensation section with a linear guide and a return means, wherein the leadership of the supply lines in this Length compensation section at least partially by a linearly movable guide element of the linear guide, with which the supply lines are connected directly or indirectly, and wherein the return means comprises at least one torsion spring, the torque converts the return means into a linear force acting in length compensating movements of the supply lines on the linear movable guide element of the linear guide acts directly or indirectly on the supply lines.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe auch durch einen Industrieroboter mit der vorgenannten Vorrichtung sowie durch eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens sowie durch einen Industrieroboter mit einer Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens gelöst.According to the invention the object is also achieved by an industrial robot with the aforementioned device and by a device for carrying out the aforementioned method and by an industrial robot with a device for carrying out the aforementioned method.

Vorteilhaft an einer derartigen Verwendung einer Drehfeder ist, dass sich die räumliche Ausdehnung einer Drehfeder zwischen ungespanntem und gespanntem Zustand nur unwesentlich verändert. In ungespanntem wie gespanntem Zustand können ihre Windungen nahe beieinander liegen. Daher kann ein Rückstellmittel mit Drehfeder sehr kompakt gestaltet werden.An advantage of such a use of a torsion spring is that changes the spatial extent of a torsion spring between unstressed and tensioned state only insignificantly. In unstrained and tense state, their turns can be close to each other. Therefore, a return means with torsion spring can be made very compact.

Hinsichtlich der konkreten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens kommen verschiedene Alternativen bzw. Varianten in Betracht.With regard to the specific embodiment of the device according to the invention or the method according to the invention, various alternatives or variants come into consideration.

In einer alternativen Ausführung verläuft die Drehachse der Drehfeder im Wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung der Linearführung.In an alternative embodiment, the axis of rotation of the torsion spring extends substantially parallel to the direction of movement of the linear guide.

Eine solche räumliche Anordnung bzw. ein solcher räumlicher Verlauf der Drehfeder ermöglicht eine besonders platzsparende Integration der Drehfeder in das Rückstellmittel.Such a spatial arrangement or such a spatial course of the torsion spring allows a particularly space-saving integration of the torsion spring in the return means.

In einer alternativen Ausführung ist die Drehfeder des Rückstellmittels als Schraubenfeder ausgestaltet.In an alternative embodiment, the torsion spring of the return means is designed as a helical spring.

Im Vergleich zu anderen Drehfedern, etwa Rollfedern oder Spiralfedern, zeichnen sich Schraubenfedern dadurch aus, dass sie bei einem geringem Windungsdurchmesser – und entsprechender Länge – eine erhebliche Anzahl von Drehungen ermöglichen, ohne dass sich ihre Windungen beehren. Bei Verwendung einer Schraubenfeder kann die mit solchen Berührungen verbundene Reibung und damit eine frühzeitige Abnutzung der Feder vermieden werden.Compared to other torsion springs, such as coil springs or coil springs, coil springs are characterized by the fact that they allow a significant number of turns with a small turn diameter - and corresponding length - without their turns grace. When using a helical spring, the friction associated with such touches and thus premature wear of the spring can be avoided.

In einer alternativen Ausführung wandelt das Rückstellmittel das Drehmoment der Drehfeder durch eine Gewindespindel und eine Gewindemutter in die linear wirkende Kraft.In an alternative embodiment, the return means converts the torque of the torsion spring by a threaded spindle and a threaded nut in the linear force.

Das ermöglicht eine besonders einfache Wandlung des Drehmoments in die linear wirkende Kraft. Werden zur Ausgestaltung des Gewindes der Gewindemutter geeignete Gleitstoffe, beispielsweise Plastik, verwendet, kann das Rückstellmittel besonders günstig und wartungsfrei gestaltet werden.This allows a particularly simple conversion of the torque in the linear force. Be suitable for the design of the thread of the threaded nut suitable lubricants, such as plastic, used, the return means can be made particularly favorable and maintenance-free.

In einer alternativen Ausführung ist die Drehfeder des Rückstellmittels mit einer Umschaltknarre verbunden, die ein variables Vorspannen der Drehfeder des Rückstellmittels erlaubt. Dadurch kann die Rückstellkraft des Rückstellmittels bei im Wesentlichen gleich bleibender Federlänge flexibel eingestellt werden. Dies ermöglicht es, die gleiche Vorrichtung flexibel an die Erfordernisse sehr verschiedener der Roboter-Applikation und das Gewicht der Versorgungsleitungen anzupassen, ohne dabei jeweils andere Federn zu verwenden, und ohne – bei gleich bleibender Feder – unterschiedliche Federhübe und damit unterschiedliche Längenreserven in Kauf zu nehmen.In an alternative embodiment, the torsion spring of the return means is connected to a reversing ratchet which allows variable biasing of the torsion spring of the return means. Thereby, the restoring force of the return means can be flexibly adjusted at substantially constant spring length. This makes it possible to adapt the same device flexibly to the requirements of very different robot application and the weight of the supply lines, without using each other springs, and without - with the same spring - different spring strokes and thus take different length reserves in purchasing ,

In einer alternativen Ausführung weist das Rückstellmittel ein Getriebe auf, das mittelbar oder unmittelbar derart mit der Drehfeder verbunden ist, dass die Drehzahl auf der der Drehfeder abgewandten Seite des Getriebes höher ist als die Drehzahl auf der der Drehfeder zugewandten Seite des Getriebes.In an alternative embodiment, the return means to a transmission which is directly or indirectly connected to the torsion spring, that the rotational speed on the side facing away from the torsion spring of the transmission is higher than the rotational speed on the side facing the torsion spring of the transmission.

Als einfaches Getriebe bietet sich insbesondere ein Planetengetriebe an; beispielsweise kann dessen Hohlrad festgehalten werden und/oder der Steg mit der Feder verbunden sein und/oder das Sonnenrad hohl – aber außen verzahnt – ausgestaltet sein, so dass beispielsweise eine Gewindespindel beweglich durch das Sonnenrad hindurch geführt werden kann.As a simple transmission, in particular offers a planetary gear; For example, its ring gear can be held and / or the web to be connected to the spring and / or the sun gear hollow - but externally toothed - be configured so that, for example, a threaded spindle can be movably guided through the sun gear.

Die Gewindespindel kann beispielsweise auch über zwei Riemenscheiben und einen Riemen mit der Drehfeder verbunden sein kann, wobei die Riemenscheiben unterschiedliche Größen aufweisen, so dass eine Übersetzung der Drehbewegung erfolgt.The threaded spindle can for example also be connected via two pulleys and a belt with the torsion spring, wherein the pulleys have different sizes, so that a translation of the rotational movement takes place.

In einer alternativen Ausführung werden die Versorgungsleitungen im Längenausgleichsabschnitt bei Längenausgleichsbewegungen im Wesentlichen als u-förmige Schlaufe mit geraden Schenkeln geführt.In an alternative embodiment, the supply lines in the length compensation section are guided in length compensation movements substantially as a U-shaped loop with straight legs.

Die Führung als u-förmige Schlaufe stellt eine für Versorgungsleitungen an Industrierobotern bewährte räumliche Führung dar, die mit der Verwendung einer Drehfeder als eine Feder des Rückstellmittels kompatibel ist.The U-loop guide is a proven spatial guide for utility robots that is compatible with the use of a torsion spring as a spring of the return means.

In einer alternativen Ausführung werden die Versorgungsleitungen im Längenausgleichsabschnitt in einem Schutzschlauch und/oder einer Gliederkette geführt.In an alternative embodiment, the supply lines are guided in the length compensation section in a protective tube and / or a link chain.

Auch die Führung in einem Schutzschlauch und/oder einer Gliederkette stellen für Versorgungsleitungen an Industrierobotern bewährte Führungsweisen dar, die mit der Verwendung einer Drehfeder als eine Feder des Rückstellmittels kompatibel sind.Also, the guidance in a protective tube and / or link chain provides proven routings for utility lines on industrial robots that are compatible with the use of a torsion spring as a spring of the return means.

1a und 1b zeigen den Längenausgleichsabschnitt (3) einer alternativ möglichen Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In diesem Längenausgleichsabschnitt (3) ist zur Aufnahme der Versorgungsleitungen (2) ein Schutzschlauch (12) und eine Gliederkette (13) vorgesehen. Das linear bewegliche Element (6) der Linearführung (4) weist zwei Rollen auf. Die Linearführung (4) besteht aus einer Gewindespindel (8), einer drehbar gelagerten Gewindemutter sowie der Lagerung dieser Gewindemutter. Ein Ende der Drehfeder (7) ist mit einer Umschaltknarre (10) verbunden, durch die die Drehfeder (7) in verschiedenen Drehstellungen fixiert und gelöst werden kann, so dass sie bei gleich bleibender Längenreserve verschiedene Vorspannungen der Drehfeder (7) möglich werden. 1a zeigt eine Stellung mit ungenützter Längenreserve und 1b zeigt eine Stellung mit vollständig genutzter Längenreserve. 1a and 1b show the length compensation section ( 3 ) an alternatively possible embodiment of the device according to the invention. In this length compensation section ( 3 ) is for receiving the supply lines ( 2 ) a protective hose ( 12 ) and a link chain ( 13 ) intended. The linearly movable element ( 6 ) of the linear guide ( 4 ) has two rollers. The linear guide ( 4 ) consists of a threaded spindle ( 8th ), a rotatably mounted threaded nut and the bearing of this threaded nut. One end of the torsion spring ( 7 ) is with a reversible ratchet ( 10 ), by which the torsion spring ( 7 ) can be fixed and released in different rotational positions, so that they have different preloads of the torsion spring (with the same length reserve) ( 7 ) become possible. 1a shows a position with unused length reserve and 1b shows a position with fully used length reserve.

2a und 2b zeigen das Rückstellmittel (5) des in 1a und 1b gezeigten Längenausgleichsabschnitts (3) in einigen Details. 2a zeigt einen Schnitt durch das Rückstellmittel (5) mit ungespanner Drehfeder (7), Gewindespindel (8), Gewindemutter (9), Knarre (10) und Getriebe (11) sowie einem linear beweglichen Element (6), das zwei Rollen aufweist, in einer Stellung, die es bei ungenutzter Längenreserve einnimmt. Die Gewindespindel (8) ist dabei fest mit dem Sonnenrad des Getriebes (11) verbunden. Die gezeigte Ausführung des Rückstellmittels, insbesondere des linear beweglichen Elements (6) mit den zwei Rollen, ist zur Führung von Schätzschläuchen und/oder Gliederketten mit quaderförmigem Querschnitt geeignet. In der gezeigten Ausführung bildet das Rückstellmittel (5) zugleich die Linearführung (4). 2b zeigt das gleiche Rückstellmittel (5) mit gespannter Drehfeder (7) in einer Stellung, die es bei vollständig genutzter Längenreserve einnimmt. 2a and 2 B show the return means ( 5 ) of the 1a and 1b shown length compensation section ( 3 ) in some details. 2a shows a section through the return means ( 5 ) with non-tensioned torsion spring ( 7 ), Threaded spindle ( 8th ), Threaded nut ( 9 ), Ratchet ( 10 ) and gearboxes ( 11 ) and a linearly movable element ( 6 ), which has two rollers, in a position that it occupies at unused length reserve. The threaded spindle ( 8th ) is fixed to the sun gear of the transmission ( 11 ) connected. The shown embodiment of Return means, in particular the linearly movable element ( 6 ) with the two rollers, is suitable for guiding estimation tubes and / or link chains with cuboid cross section. In the embodiment shown, the return means ( 5 ) at the same time the linear guide ( 4 ). 2 B shows the same return means ( 5 ) with tensioned torsion spring ( 7 ) in a position that it occupies with fully utilized length reserve.

3a und 3b zeigen ein alternatives Rückstellmittel (5) in einigen Details. 3a zeigt eine seitliche Ansicht des Rückstellmittels (5) mit ungespanner Drehfeder (7), Gewindespindel (8), Gewindemutter (9) und Knarre (10) sowie einem linear beweglichen Element (6), das als Formteil mit gebogener Fläche und integrierten Rollen ausgebildet ist, in einer Stellung, die es bei ungenutzter Längenreserve einnimmt. Die gezeigte Ausführung des Rückstellmittels, insbesondere des Formteils, ist zur Führung von Schätzschläuchen und/oder Gliederketten mit kreisförmigem Querschnitt geeignet. In der gezeigten Ausführung bildet das Rückstellmittel (5) zugleich die Linearführung (4). 3b zeigt das gleiche Rückstellmittel (5) in einer um 90 Grad um die Bewegungsachse der Linearführung (4) gedrehten Stellung. 3a and 3b show an alternative return means ( 5 ) in some details. 3a shows a side view of the return means ( 5 ) with non-tensioned torsion spring ( 7 ), Threaded spindle ( 8th ), Threaded nut ( 9 ) and ratchet ( 10 ) and a linearly movable element ( 6 ), which is formed as a molded part with curved surface and integrated rollers, in a position that it occupies at unused length reserve. The illustrated embodiment of the return means, in particular of the molded part, is suitable for guiding estimation tubes and / or link chains with a circular cross section. In the embodiment shown, the return means ( 5 ) at the same time the linear guide ( 4 ). 3b shows the same return means ( 5 ) in a 90 degrees about the axis of movement of the linear guide ( 4 ) rotated position.

3c und 3d zeigen einen Schnitt durch das in 3a und 3b gezeigten Rückstellmittel (5) in einigen Details. 3c zeigt das Rückstellmittel (5) mit ungespanner Drehfeder (7) in einer Stellung, die es bei ungenutzter Längenreserve einnimmt. 3d zeigt das gleiche Rückstellmittel (5) mit gespanner Drehfeder (7) in einer Stellung, die es bei vollständig genutzter Längenreserve einnimmt. 3c and 3d show a section through the in 3a and 3b shown return means ( 5 ) in some details. 3c shows the return means ( 5 ) with non-tensioned torsion spring ( 7 ) in a position that it occupies at unused length reserve. 3d shows the same return means ( 5 ) with tensioned torsion spring ( 7 ) in a position that it occupies with fully utilized length reserve.

4 zeigt den Längenausgleichsabschnitt (3) einer alternativ möglichen Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, der außen entlang des Arms eines Industrieroboter angebracht ist bzw. verläuft. Eine grafische Darstellung des weiteren Verlaufs der Versorgungsleitungen entlang der Struktur des Roboters erfolgt hier nicht. Diesbezüglich ergeben sich aus der erfindungsgemäßen Führung und Rückstellung der Versorgungsleitungen im Längenausgleichsabschnitt keine Besonderheiten. 4 shows the length compensation section ( 3 ) an alternatively possible embodiment of the device according to the invention, which is mounted outside or runs along the arm of an industrial robot. A graphic representation of the further course of the supply lines along the structure of the robot does not take place here. In this regard, there are no special features of the guidance according to the invention and provision of the supply lines in the length compensation section.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Industrieroboterindustrial robots
22
Versorgungsleitungensupply lines
33
LängenausgleichsabschnittLength absorbing portion
44
Linearführunglinear guide
55
RückstellmittelReturn means
66
linear bewegliches Elementlinearly movable element
77
Drehfedertorsion spring
88th
Gewindespindelscrew
99
Gewindemutterthreaded nut
1010
Umschaltknarreratchet
1111
Getriebetransmission
1212
SchutzschlauchConduit
1313
Gliederkettelink chain

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • EP 1848571 A1 [0020] EP 1848571 A1 [0020]

Claims (10)

Vorrichtung eines Industrieroboters (1) zum Führen von Versorgungsleitungen (2) entlang der Struktur des Industrieroboters (1), die die Versorgungsleitungen (2) in einem dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienenden Längenausgleichsabschnitt (3) mit einer Linearführung (4) und einem Rückstellmittel (5) beweglich führt, wobei die Führung der Versorgungsleitungen (2) in diesem Längenausgleichsabschnitt (3) wenigstens teilweise durch ein linear bewegliches Führungselement (6) der Linearführung (4) erfolgt, mit dem die Versorgungsleitungen (2) mittelbar oder unmittelbar verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellmittel (5) wenigstens eine Drehfeder (7) aufweist, deren Drehmoment das Rückstellmittel (5) in eine linear wirkende Kraft wandelt, die bei Längenausgleichsbewegungen der Versorgungsleitungen (2) über das linear bewegliche Führungselement (6) der Linearführung (4) mittelbar oder unmittelbar auf die Versorgungsleitungen (2) wirkt.Device of an industrial robot ( 1 ) for guiding supply lines ( 2 ) along the structure of the industrial robot ( 1 ), which are the supply lines ( 2 ) in a length compensation for movements of multiple robot axes serving length compensation section ( 3 ) with a linear guide ( 4 ) and a return means ( 5 ), whereby the management of the supply lines ( 2 ) in this length compensation section ( 3 ) at least partially by a linearly movable guide element ( 6 ) of the linear guide ( 4 ), with which the supply lines ( 2 ) are directly or indirectly connected, characterized in that the return means ( 5 ) at least one torsion spring ( 7 ) whose torque is the return means ( 5 ) converts into a linear-acting force, the length compensation movements of the supply lines ( 2 ) via the linearly movable guide element ( 6 ) of the linear guide ( 4 ) directly or indirectly on the supply lines ( 2 ) acts. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die Drehachse der Drehfeder (7) des Rückstellmittels (5) im Wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung der Linearführung (4) verläuft.Device according to claim 1, characterized in that the axis of rotation of the torsion spring ( 7 ) of the return means ( 5 ) substantially parallel to the direction of movement of the linear guide ( 4 ) runs. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das die Drehfeder (7) des Rückstellmittels (5) als Schraubenfeder ausgestaltet ist.Device according to one of claims 1 to 2, characterized in that the torsion spring ( 7 ) of the return means ( 5 ) is designed as a coil spring. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellmittel (5) das Drehmoment der Drehfeder (7) durch eine Gewindespindel (8) und eine Gewindemutter (9) in die linear wirkende Kraft wandelt.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the return means ( 5 ) the torque of the torsion spring ( 7 ) by a threaded spindle ( 8th ) and a threaded nut ( 9 ) converts into the linear acting force. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellmittel (5) eine mit der Drehfeder (7) verbundene Umschaltknarre (10) aufweist, die ein variables Vorspannen der Drehfeder (7) des Rückstellmittels (5) erlaubt.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the return means ( 5 ) one with the torsion spring ( 7 ) switchover ratchet ( 10 ), which comprises a variable biasing of the torsion spring ( 7 ) of the return means ( 5 ) allowed. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellmittel (5) ein Getriebe (11) aufweist, das mittelbar oder unmittelbar derart mit der Drehfeder verbunden ist, dass die Drehzahl auf der der Drehfeder (7) abgewandten Seite des Getriebes (11) höher ist als die Drehzahl auf der der Drehfeder (7) zugewandten Seite des Getriebes (11).Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the return means ( 5 ) a gearbox ( 11 ) which is directly or indirectly connected to the torsion spring such that the rotational speed on the torsion spring ( 7 ) facing away from the transmission ( 11 ) is higher than the speed on the torsion spring ( 7 ) facing side of the transmission ( 11 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitungen (2) im Längenausgleichsabschnitt (3) bei Längenausgleichsbewegungen im Wesentlichen als u-förmige Schlaufe mit geraden Schenkeln geführt werden.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the supply lines ( 2 ) in the length compensation section ( 3 ) are performed at length compensating movements substantially as a U-shaped loop with straight legs. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wobei die Versorgungsleitungen (2) im Längenausgleichsabschnitt (3) in einem Schutzschlauch (12) und/oder einer Gliederkette (13) geführt werden,Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the supply lines ( 2 ) in the length compensation section ( 3 ) in a protective tube ( 12 ) and / or a link chain ( 13 ), Industrieroboter mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Industrial robot with a device according to one of claims 1 to 8. Verfahren zum Führen von Versorgungsleitungen (2) entlang der Struktur eines Industrieroboters (1), durch das die Versorgungsleitungen (2) in einem dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienenden Längenausgleichsabschnitt (3) mit einer Linearführung (4) und einem Rückstellmittel (5) beweglich geführt werden, wobei die Führung der Versorgungsleitungen (2) in diesem Längenausgleichsabschnitt (3) wenigstens teilweise durch ein linear bewegliches Führungselement (6) der Linearführung (4) erfolgt, mit dem die Versorgungsleitungen (2) mittelbar oder unmittelbar verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellmittel (5) wenigstens eine Drehfeder (7) aufweist, deren Drehmoment das Rückstellmittel (5) in eine linear wirkende Kraft wandelt, die bei Längenausgleichsbewegungen der Versorgungsleitungen (2) über das linear bewegliche Führungselement (6) der Linearführung (4) mittelbar oder unmittelbar auf die Versorgungsleitungen (2) wirkt.Method for guiding supply lines ( 2 ) along the structure of an industrial robot ( 1 ), through which the supply lines ( 2 ) in a length compensation for movements of multiple robot axes serving length compensation section ( 3 ) with a linear guide ( 4 ) and a return means ( 5 ), whereby the guidance of the supply lines ( 2 ) in this length compensation section ( 3 ) at least partially by a linearly movable guide element ( 6 ) of the linear guide ( 4 ), with which the supply lines ( 2 ) are directly or indirectly connected, characterized in that the return means ( 5 ) at least one torsion spring ( 7 ) whose torque is the return means ( 5 ) converts into a linear-acting force, the length compensation movements of the supply lines ( 2 ) via the linearly movable guide element ( 6 ) of the linear guide ( 4 ) directly or indirectly on the supply lines ( 2 ) acts.
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