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Die Erfindung betrifft eine Drehdurchführung für eine Handhabungseinheit, mit einem Grundteil und einem gegenüber dem Grundteil verdrehbaren Drehteil, mit drehteilseitigen und grundteilseitigen Medienanschlüssen und/oder Elektroanschlüssen, und mit zwischen den Medienanschlüssen und/oder den Elektroanschlüssen vorgesehenen Leitungen. Derartige Drehdurchführungen sind aus dem vorbekannten Stand der Technik in vielfältiger Art und Weise bekannt. Sie werden insbesondere in der Handhabungstechnik eingesetzt. Beispielsweise können sie an einem Roboterarm vorgesehen sein.
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Den Drehdurchführungen nachgeschaltet sind dann insbesondere Aktoren. Diese können beispielsweise als Greifer ausgebildet sein. Um die Aktoren mit insbesondere elektrischer Energie und/oder Druckluft versorgen zu können, ist es erforderlich, dass durch die Drehdurchführungen auch pneumatische Leitungen und/oder elektrische Leitungen hindurchgeführt werden. Sind der Drehdurchführung mehrere oder auch unterschiedliche Aktoren nachgeschaltet, so ist für jeden einzelnen Aktor eine entsprechende elektrische Leitung beziehungsweise entsprechende Pneumatikleitungen vorzusehen. Die einzelnen Pneumatikleitungen müssen abgedichtet werden, weshalb vergleichsweise viele Dichtungen erforderlich sind. Insgesamt führt dies zu einem erhöhten Reibmoment zwischen Grundteil und Drehteil. Da Dichtungen Verschleißteile sind, führt eine hohe Anzahl von Dichtungen ebenfalls zu ungünstigen Verhältnissen und die Fehleranfälligkeit wird erhöht. Hierdurch bauen Drehdurchführungen, welche dazu geeignet sind, dass ihnen mehrere Aktoren nachgeschaltet sind, vergleichsweise groß. Zur Durchführung der elektrischen Signale sind bei bekannten Drehdurchführungen für jedes einzelne durchzuführende Signal eine eigene Leitung vorgesehen. Bei der Durchführung von vielen Signalen bedeutet dies viele Leitungen, wobei ein Kontakt zwischen dem Drehteil und dem Grundteil beispielsweise durch einen Schleifring bereitgestellt werden kann. Bei vielen Signalen sind folglich viele Schleifringe zu verwenden. Insgesamt führt dies ebenfalls zu einem großen Bauraum und zu einem erhöhten Verschleiß beziehungsweise zu einer erhöhten Fehleranfälligkeit.
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Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eingangs genannte Drehdurchführungen derart weiterzubilden, dass sie vergleichsweise klein bauen und einen vergleichsweise einfachen Aufbau aufweisen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Drehdurchführung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Erfindungsgemäß ist folglich vorgesehen, dass grundteilseitig und drehteilseitig jeweils ein Medienanschluss und eine Medienleitung zwischen den beiden Medienanschlüssen vorgesehen ist, wobei der drehteilseitige Medienanschluss zur Versorgung einer Ventileinheit vorgesehen ist. Ferner ist vorgesehen, dass am Grundteil und am Drehteil jeweils ein elektrischer Wandler vorgesehen ist, so dass die elektrischen Signale vom grundteilseitigen Wandler in digitale Signale umwandelt werden, dass die digitalen Signale vom Grundteil zum Drehteil über eine elektrische Leitung übertragen werden und dass die digitalen Signale vom drehteilseitigen Wandler wieder in elektrische Signale rückgewandelt werden. Die rückgewandelten elektrischen Signale dienen dabei zur Ansteuerung der Ventileinheit.
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Beim Vorsehen von mehreren Aktoren sind grundsätzlich mehrere parallele Steuersignale erforderlich. Mit der Erfindung können diese elektrischen Signale zum Ansteuern einer Ventileinheit auf nur einer elektrischen Leitung vom Grundteil zum Drehteil übertragen werden. Da auch nur eine Medienleitung vorgesehen ist, kann die Ventileinheit über diese eine Leitung mit dem Medium versorgt werden. Insbesondere handelt es sich bei den Wandlern um Analog-Digitalwandler, die die analogen Signale zunächst in digitale Signale umwandeln und dann die digitalen Signale wieder in analoge Signale. Die Wandler können insbesondere jeweils eine Leiterplatine aufweisen, wobei eine Leiterplatine im Grundteil und eine Leiterplatine im Drehteil vorgesehen ist.
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Ferner ist denkbar, dass am Drehteil und am Grundteil jeweils ein elektrischer Wandler derart vorgesehen ist, dass von der Ventileinheit und/oder von Aktoren kommende elektrische Signale an drehteilige digitale Signale umgewandelt werden, dass die digitalen Signale von dem Drehteil zum Grundteil über eine elektrische Leitung übertragen werden und dass die digitalen Signale am Grundteil wieder in elektrische Signale rückgewandelt werden. Bei einer Signalübertragung in beide Richtungen können folglich Wandler verwendet werden, die in beide Richtungen die Signale wandeln können.
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Die Drehdurchführung kann gemäß der Erfindung die Ventileinheit, in der eine Verteilung des in der einen Medienleitung geführten Mediums auf mehrere der Drehdurchführung nachgeordneten Aktoren erfolgt, umfassen. Die Ventileinheit kann auch an das Drehteil anflanschbar sein. Insbesondere dann, wenn die Ventileinheit an das Drehteil angeordnet ist oder in dieses integriert ist, kann der Medienanschluss des Drehteils dann unmittelbar mit dem Eingang der Ventileinheit verbunden sein und kann gegebenenfalls nicht zugänglich sein.
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Aufgrund des Vorsehens der Ventileinheit ist es folglich ausreichend, mit nur einer Medienleitung, insbesondere einer Luftleitung, das Medium zuzuführen. Die Ventileinheit kann dabei unmittelbar oder mittelbar am Drehteil angebracht sein. Die Verteilung des Mediums auf die der Drehdurchführung nachgeordneten Aktoren erfolgt dem Grundteil nachgelagert. Dadurch wird weit weniger Bauraum benötigt und auch die Anzahl von Dichtungen wird auf ein Minimum reduziert. Damit einher geht eine minimierte Reibung, wodurch verbesserte Dreheigenschaften bereitgestellt werden. Je nach Ansteuerung der Ventileinheit können über in der Ventileinheit vorgesehene Ventile der Drehdurchführung nachgeordnete Aktoren unterschiedlich angesteuert werden.
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Insbesondere ist der grundteilseitige und der drehteilseitige Medienanschluss und die zugehörige Medienleitung zur Führung von Druckluft ausgebildet. Insbesondere über Druckluft können nachgeordnete Aktoren, wie beispielsweise Greifer, günstig betrieben werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist denkbar, dass neben dem jeweils einen grundteilseitigen und drehteilseitigen Medienanschluss jeweils ein weiterer grundteilseitiger und drehteilseitiger Medienanschluss vorgesehen sowie eine weitere zwischen den weiteren Medienanschlüssen Medienleitung vorgesehen sind. Diese Medienleitung kann dann insbesondere zur Führung von Unterdruck ausgebildet sein, wobei in der Ventileinheit eine Verteilung des in der Medienleitung geführten Unterdrucks auf der Drehdurchführung nachgeordnete Aktoren erfolgen kann.
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Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass die Elektroanschlüsse und die elektrische Leitung derart ausgebildet sind, dass elektrische Leistung zum Betätigen der Ventileinheit übertragen wird. Dazu sind insbesondere die in der Ventileinheit vorgesehenen Ventile als elektromagnetisch betätigbare Ventile ausgebildet. Vorteilhafterweise sind zwei elektrische Leitungen zum Übertragen von elektrischer Leistung in der Drehdurchführung vorgesehen. Bei Verwendung von Gleichstrom ist dann eine Leitung für den Pluspol und eine Leitung für den Minuspol vorhanden.
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Alternativ oder zusätzlich können weitere Elektroanschlüsse und elektrische Leitungen derart ausgebildet sein, dass elektrische Signale zum Ansteuern der Ventileinheit übertragen werden. Die elektrischen Signale dienen folglich dazu, einzelne in der Ventileinheit vorgesehene Ventile anzusteuern. Elektrische Signale können auch Regelsignale sein, die beispielsweise verschiedene Betriebszustände von verschiedenen Aktoren oder Sensoren beinhalten.
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Elektrische Signale zur Ansteuerung der Ventileinheit werden insbesondere in einer elektrischen Steuerung generiert und über die Drehdurchführung an die Ventileinheit geleitet. Regelsignale, die beispielsweise in der Ventileinheit oder an den Aktoren generiert werden können, werden über die elektrischen Leitungen der Steuereinheit zugeführt.
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Zur Übertragung der Leistung zum Betätigen der Ventile und/oder der digitalen Signale zwischen Drehteil und Grundteil können ein oder mehrere Schleifringe mit zugehörigen Kontaktabnehmern vorgesehen sein. Insbesondere sind die Schleifringe am Drehteil angeordnet und die Kontaktabnehmer am Grundteil.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist denkbar, dass elektrische Signale zum Ansteuern und/oder Regeln der Ventileinheit und/oder von Aktoren über eine Funkverbindung übertragen werden. Da es sich bei diesen Signalen um Steuer- und/oder Regelsignale handelt, können diese per Funk direkt einer übergeordneten Steuereinheit zugeführt werden beziehungsweise per Funk von der Steuereinheit an die entsprechende Ventileinheit oder die Aktoren gesendet werden.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben und erläutert ist.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Drehdurchführung samt Ventileinheit;
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2 die Vorderansicht der Drehdurchführung gemäß 1;
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3 die Drehdurchführung gemäß 2 ohne Ventileinheit im Teilschnitt entlang der Linie ZZ gemäß 7;
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4 einen Schnitt durch die Drehdurchführung entlang der Linie A-A aus 7;
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5 ein der 4 entsprechender Schnitt ohne elektrische Kontaktbahnen;
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6 einen Querschnitt durch die Drehdurchführung entlang der Linie F-F der 5; und
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7 einen Schnitt durch die Drehdurchführung entlang der Linie G-G der 5.
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Die in den Figuren dargestellte Drehdurchführung 10 ist zur Anordnung an eine Handhabungseinheit vorgesehen. Die Drehdurchführung 10 umfasst ein Grundteil 12 und ein gegenüber dem Grundteil verdrehbares Drehteil 14. In 1 und in 2 ist am Drehteil 14 zudem eine Ventileinheit 16 vorgesehen.
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Am Grundteil 12 sind insgesamt zwei Medienanschlüsse 18 und 20 vorgesehen. Ferner sind am Grundteil 12 zwei Elektroanschlüsse 22 und 24 vorgesehen.
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Wie insbesondere aus den 3 und 7 deutlich wird, sind die Medienanschlüsse 18 und 20 mit pneumatischen Medienleitungen 26, 28 verbunden, die zunächst quer zur Mittellängsachse 30 der Drehdurchführung verlaufen und sich dann jeweils in zwei parallele, parallel zur Mittellängsachse 30 verlaufende Leitungsabschnitte 32 und 34 aufteilen. Die Leitungsabschnitte 32 und 34 münden dann jeweils in einen Ringraum 36, 38, welcher die Verbindung zum Drehteil 14 darstellt. Ausgehend von dort weisen die Leitungen 26 und 28 zwei ebenfalls parallel zur Mittellängsachse verlaufende Leitungsabschnitte 40 und 42 auf, welche in einen senkrecht zur Mittellängsachse 30 verlaufenden Leitungsabschnitt 44 und 46 hin zu drehteilseitigen Medienanschlüssen 48 und 50 führen. Anstelle der jeweils parallelen und einander zugehörigen Leitungsabschnitte 32, 34 und 40, 42 kann auch lediglich ein Leitungsabschnitt vorgesehen sein, der einen entsprechend großen Querschnitt aufweist.
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Folglich ist grundteilseitig ein Medienanschluss 18 vorgesehen, dem der drehteilseitige Medienanschluss 48 zugeordnet ist. Neben diesen Anschlüssen ist grundteilseitig ein weiterer Medienanschluss 20 vorgesehen, der dem drehteilseitigen Medienanschluss 50 zugeordnet ist. Bei der Ausführungsform dienen die Medienanschlüsse 18 und 48 sowie die zugehörige Medienleitung 26 zur Führung von Druckluft. Die anderen Medienanschlüsse 20 und 50 sowie die zugehörige Medienleitung 28 dient zur Führung eines Unterdrucks. Die Leitungen 26 und 28 können auch anders herum belegt sein, so dass in der Leitung 26 Unterdruck und in der Leitung 28 Überdruck geführt wird; die Art der Dichtungen ist dann jeweils entsprechend zu wählen.
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Dadurch, dass die Ventileinheit 16 am Drehteil 14 vorgesehen ist, reicht es grundsätzlich, eine Medienleitung 26 durch die Drehdurchführung 10 hindurch zu führen. In der Ventileinheit 16 wird dann die in dieser Leitung 26 geführte Luft auf mehrere der Drehdurchführung 10 nachgeordnete, nicht dargestellte Aktoren verteilt. Dazu sind in der Ventileinheit 16 verschiedene Ventile vorgesehen, die in 1 und 2 mit dem Bezugszeichen 52 angedeutet sind. Folglich wird über die eine Medienleitung 26 Druckluft für die in die Ventileinheit 16 vorgesehenen Ventile zur Verfügung gestellt. Über die andere Medienleitung 28 wird ein Unterdruck zur Verfügung gestellt, welcher ebenfalls auf entsprechende Ventile der Ventileinheit 16 zur Versorgung von Aktoren verteilt wird.
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Bei der Ausführungsform, wie sie in den Figuren dargestellt ist, werden dazu die Medienanschlüsse 48 und 50 mit entsprechenden, in den Figuren nicht dargestellten Ventilanschlüssen an der Ventileinheit 16 verbunden.
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Wie insbesondere aus den 3, 4 und 5 deutlich wird, weist das Grundteil 12, welches selbst mehrteilig ausgebildet sein kann, einen zentralen Durchbruch 54 auf, welcher vom Drehteil 14 durchgriffen wird. Das Drehteil 14 ist insgesamt so ausgebildet, dass es die beiden Stirnseiten der Drehdurchführung 10 bildet. Das Drehteil 14 weist dazu einen Grundkörper 58 sowie ein mit dem Grundkörper 58 verschraubten Abdeckkörper 60 auf. Zwischen dem Grundkörper 58 und dem Abdeckkörper 60 ist das Grundteil 12 angeordnet. Der Grundkörper 58 ist dabei mit dem Abdeckkörper 60 über Verbindungsschrauben 62 verbunden.
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Zwischen dem Drehteil 14 und dem Grundteil 12 sind insgesamt zwei umlaufende Lager 56 vorgesehen. Ferner sind im Bereich der Ringräume 36 und 38 geeignete Dichtmittel zur Abdichtung der Ringräume 36, 38 beziehungsweise der Leitung 26 und 28 vorgesehen.
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Mit der Drehdurchführung 10 werden zudem zum einen elektrische Leistung und zum anderen auch Steuer- und Regelsignale vom Grundteil 12 zum Drehteil 14 übertragen.
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Dazu weisen die Elektroanschlüsse 22 und 24 jeweils mehrere elektrische Kontakte auf. Die Kontakte, mit denen Steuer- oder Regelsignale übertragen werden, werden von einem in den Figuren nicht dargestellten Wandler in digitale Signale umgewandelt. Diese digitalen Signale werden, wie insbesondere aus 4 und 6 deutlich wird, über zwei Schleifringe 66 mit zugehörigen Kontaktabnehmern 68 vom Grundteil 12 zum Drehteil 14 übertragen. Die derart übertragenen Steuer- und Regelsignale werden dann von einem drehteilseitigen Wandler, der auf einer in der 5 dargestellten, ringartig ausgebildeten Platine 70 angeordnet ist, in analoge Signale rückgewandelt. Die einzelnen Signale werden dann an einzelne Kontakte der drehteilseitigen Elektroanschlüsse 72 und 74 geleitet. Insofern können eine Vielzahl von Steuer- und Regelsignalen über grundsätzlich nur eine Leitung, die beim Ausführungsbeispiel von zwei Schleifringen 66 mit zugehörigen Kontaktabnehmern 68 gebildet wird, zwischen dem Drehteil 14 und dem Grundteil 12 übertragen werden. In den 3 und 5 sind zur Verdeutlichung des Aufbaus der Drehdurchführung 10 die Schleifringe 66 und 76 sowie die Kontaktabnehmer 68 und 78 nicht gezeigt.
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Neben den Steuer- und Regelsignalen wird zudem elektrische Leistung über zwei größer ausgebildete Schleifringe 76 und zugehörige Kontaktabnehmer 78 vom Grundteil 12, beziehungsweise dessen Elektroanschlüsse 22, 24, zum Drehteil 14, beziehungsweise dessen Elektroanschlüsse 72, 74, übertragen.
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Grundsätzlich ist denkbar, dass insbesondere die Regel- und Steuersignale nicht durch die Drehdurchführung 10 hindurchgeführt werden, sondern per Funk von einer übergeordneten Steuer- und Regeleinheit an die Ventilanordnung beziehungsweise an die Aktoren versendet werden. Entsprechend können erfasste Regelgrößen von den Aktoren direkt per Funk an die übergeordnete Regel- und Steuereinheit übertragen werden.
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Um sicherzustellen, dass das Grundteil 12 nicht mit dem Drehteil 14 mitverdreht wird, ist am Grundteil eine Verdrehsicherung in Form von zwei abstehenden Zylinderstangen 80 vorgesehen. Die Verdrehsicherung wirkt allerdings nur dann, wenn für die Stangen ein Gegenanschlag vorgesehen ist.
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Die drehteilseitigen Elektroanschlüsse 72 und 74 sind im Betrieb der Drehdurchführung 10 mit ventileinheitseitigen Elektroanschlüssen 82 und 84 verbunden. Der Elektroanschluss 74 des Drehteils ist dabei mit dem Elektroanschluss 84 der Ventilanordnung elektrisch verbunden. Der Elektroanschluss 72 mit dem Elektroanschluss 82.
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Bei der in den Figuren dargestellten Drehdurchführung 10 werden die drehteilseitigen Medienanschlüsse 48 und 50 über entsprechende Schlauchverbindungen mit ventileinheitseitigen Medienanschlüssen verbunden.
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Bei einer anderen Ausführungsform ist denkbar, dass die Ventileinheit in die Drehdurchführung integriert ist. Insofern können die jeweils zugehörigen Anschlüsse des Drehteils 14 direkt mit den zugehörigen Anschlüssen der Ventilanordnung verbunden sein, insbesondere können sie direkt miteinander gekoppelt sein, ohne dass abnehmbare Steckverbindungen erforderlich sind.
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Da bei der in den Figuren dargestellten Drehdurchführung 10 lediglich zwei Medienleitungen, eine Druckleitung und eine Unterdruckleitung, durch die Drehdurchführung 10 hindurchgeführt werden und lediglich vier elektrische Leitungen, zwei Leitungen für Regel- und Steuersignale und zwei Leitungen für die elektrische Leistung zur Betätigung der Ventile 52, kann die Drehdurchführung 10 insgesamt sehr kompakt bauen. Aufgrund der drehteilseitigen Ventilanordnung 16 und der Umwandlung der Regel- und Steuersignale in digitale Signale kann dennoch eine große Anzahl von Aktoren der Drehdurchführung nachgeordnet sein.
