DE102011018440A1

DE102011018440A1 - Leitungsführungseinrichtung mit einer Rückstelleinheit und Roboter mit einer solchen Leitungsführungseinrichtung

Info

Publication number: DE102011018440A1
Application number: DE102011018440A
Authority: DE
Inventors: Jochen Bensberg; Dirk Schöler
Original assignee: Kabelschlepp GmbH
Current assignee: Tsubaki Kabelschlepp GmbH
Priority date: 2010-05-26
Filing date: 2011-04-21
Publication date: 2011-12-01
Also published as: JP2011255495A; DE202010007251U1; AT509966B1; AT509966A3; CN102278419B; AT509966A2; CN102278419A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leitungsführungseinrichtung mit einer Leitungsführungseinheit (2) zum Führen von Leitungen, Schläuchen oder dergleichen (6) zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Anschlusspunkten umfassend eine Mehrzahl von gelenkig miteinander verbundenen Kettengliedern, und mit einer Rückstelleinheit (7), die wenigstens ein mit der Leitungsführungseinheit (2) verbundenes federelastisches Element aufweist, wobei das federelastische Element mittels wenigstens eines Seils (10) mit der Leitungsführungseinheit (2) verbunden ist.

Description

Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf eine Leitungsführungseinrichtung zum Führen von Leitungen, Schläuchen oder dergleichen zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Anschlusspunkten umfassend eine Mehrzahl von gelenkig miteinander verbundenen Kettengliedern sowie auf einen Roboter mit wenigstens einer teilweise außenseitig verlaufenden Leitungsführungseinrichtung zum Führen von Leitungen, Schläuchen oder dergleichen, die wenigstens einen räumlich ausdehnbaren Abschnitt aufweist.
Zum Führen von Leitungen, Kabeln oder dergleichen zwischen einem ortsfesten Anschluss und einem beweglichen Anschluss werden Leitungsführungseinrichtungen verwendet, die auch als Energieführungseinheiten oder Energieführungsketten bezeichnet werden. Die Leitungsführungseinrichtungen können unterschiedlich ausgebildet sein. So sind bspw. Leitungsführungseinrichtungen bekannt, die aus Kettengliedern bestehen, die gelenkig miteinander verbunden sind. Die Kettenglieder können einstückig oder mehrteilig ausgebildet sein. Ein Kettenglied umfasst zwei Seitenlaschen, die durch einen oberen und unteren Quersteg miteinander verbunden sind. Einer der Querstege kann auch mit der Seitenlasche einstückig ausgebildet sind.
Es sind auch Leitungsführungseinheiten bekannt, die wenigstens einen Abschnitt aufweisen, der räumlich auslenkbar ist. Solche Leitungsführungseinrichtungen sind insbesondere zur Verwendung für Handhabungsgeräte, insbesondere Roboter geeignet. Unter der Bezeichnung Roboter werden insbesondere Industrieroboter verstanden, wie sie bspw. innerhalb der automatisierten Automobilherstellung Verwendung finden. Grundsätzlich wird hierunter im weiteren Sinne auch eine jede Handhabungseinrichtung verstanden, die insbesondere für den industriellen Einsatz konzipiert ist.
Durch die WO 03/084721 ist ein Roboter mit einer Leitungsführungseinrichtung bekannt, die zum Führen von Leitungen, Schläuchen oder dergleichen dient. Die Leitungsführungseinrichtung weist wenigstens einen räumlich auslenkbaren Abschnitt auf. Die bekannte Ausgestaltung des Roboters mit einer Leitungsführungseinrichtung weist eine Einrichtung zum Führen und Speichern der Leitungsführungseinrichtung am Sockel des Roboters auf, wobei die Einrichtung in einer ersten Ebene einen Führungsbereich und einen in einer zweiten Ebene ausgebildeten Speicherbereich aufweist.
Im Hinblick darauf, dass ein Roboter komplexe Bewegungsabläufe durchführt, ist sicherzustellen, dass die Leitungsführungseinrichtung der Bewegung des Roboters folgen kann. Es ist daher notwendig, dass die Leitungsführungseinrichtung eine entsprechende Länge aufweisen soll. Die Leitungsführungseinrichtung kann teilweise in einem Speicherbereich gespeichert werden.
In Abhängigkeit von den Bewegungsabläufen eines Roboters kann es zu einem ungewünschten Durchhang der Leitungsführungseinrichtung kommen. Durch die WO 2005/123350 A1 ist eine Leitungsführungseinrichtung mit einer Leitungsführungseinheit zum Führen von Leitungen, Schläuchen oder dergleichen zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Anschlusspunkten bekannt. Die Leitungsführungseinrichtung weist eine Rückstelleinheit auf, die wenigstens ein mit der Leitungsführungseinheit verbundenes federelastisches Element aufweist. Bei dem federelastischen Element handelt es sich um eine Spiralfeder. Die Leitungsführungseinheit ist in Form eines Schlauches ausgebildet, der sich durch die Spiralfeder hindurch erstreckt. Die Spiralfeder ist zwischen einem Widerlager und einem Führungsadapter angeordnet. Der Führungsadapter kann an einer gewünschten Montageposition mit dem Schlauch fest verbunden sein. Über die Montageposition kann die Federvorspannung eingestellt werden. Das Widerlager und der Führungsadapter sind so ausgebildet, dass sich der Schlauch durch diese hindurch erstreckt. Eine vergleichbare Ausgestaltung der Rückstelleinheit ist durch die WO 2006/082013 A1 bekannt.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannte Leitungsführungseinrichtung so weiterzubilden, dass diese konstruktiv einfacher ausgestaltet werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Leitungsführungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Leitungsführungseinrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße Leitungsführungseinrichtung weist eine Leitungsführungseinheit und eine Rückstelleinheit auf. Die Rückstelleinheit umfasst wenigstens ein mit der Leitungsführungseinheit verbundenes federelastisches Element auf. Die erfindungsgemäße Leitungsführungseinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das federelastische Element mittels wenigstens eines Seiles mit der Leitungsführungseinheit verbunden ist.
Unter einem Seil wird ein jedes Element verstanden, das keine Biegefestigkeit aufweist. Dabei kann es sich bspw. um ein Band, eine Kette oder dergleichen handeln.
Im Gegensatz zu den bekannten Lösungen beschreitet die Erfindung einen völlig neuen Weg. Es findet eine Entkopplung der Funktionalitäten der Leitungsführungseinrichtung statt. Die Rückstelleinheit und die Leitungsführungseinheit sind über das wenigstens eine Seil miteinander verbunden. Hierdurch wird eine konstruktiv einfachere Gestaltung einer Leitungsführungseinrichtung erreicht. Insbesondere kann ein Austausch oder Veränderungen der Leitungsführungseinheit über die in der Leitungseinheit geführten Leitungen, Schläuchen oder dergleichen in einer wesentlich einfacheren Art und Weise erfolgen, als dies mit dem Stand der Technik der Fall ist. Die Zugangsmöglichkeiten zu der Leitungsführungseinheit werden erheblich verbessert.
Auch der Montageaufwand kann reduziert werden.
Die Federspannung des federelastisches Elementes kann einstellbar sein. Mit der erfindungsgemäßen Lösung können auf eine einfache Weise unterschiedliche Federkräfte realisiert werden. Darüber hinaus kann die Rückstelleinheit auch nachträglich mit Leitungsführungseinrichtungen an Robotern kombiniert werden. Durch die Rückstelleinheit wird ein Durchhang der Leitungsführungseinrichtung vermieden. Wird der Endbereich aus einer Ausgangsposition ausgelenkt, so wird durch die Rückstelleinheit eine Kraft auf die Leitungsführungseinrichtung ausgeübt, so dass diese in die Ausgangsposition rückgestellt wird.
Dieses kann auch vorgespannt sein, so dass auch mögliche Längungen der Leitungsführungseinrichtung, die zum Beispiel auf einen Verschleiß der Gelenke zurückzuführen ist, kompensiert werden kann.
Das federelastische Elemente übt auf die Leitungsführungseinrichtung eine Zugkraft aus, die in Abhängigkeit von der Auslenkung der Leitungsführungseinrichtung veränderlich ist. Wird beispielsweise ein Roboterarm aus einer Position ausgelenkt, die eine Ruheposition darstellt, in eine maximal mögliche Auslenkposition gebracht, so wird das federelastische Element gespannt. Die Bewegung des Roboterarmes in den maximal möglichen Auslenkbereich wirkt gegen eine Zugkraft des federelastischen Elementes. Kehrt der Roboterarm in die Ruheposition zurück, so wird die Leitungsführungseinrichtung durch die Zugkraft des federelastischen Elementes in die Ruheposition zurückgezogen.
Bei dem federelastischen Element kann es sich um eine Zug- oder eine Druckfeder handeln. Bevorzugt ist eine Druckfeder, da im Falle des Bruches einer Verbindung der Druckfeder eine zwar beeinträchtigte jedoch funktionserhaltende Druckfeder vorhanden ist. Bei der Druckfeder kann es sich bspw. um eine Wendelfeder handeln, die über entsprechende Umlenkung mit dem Bereich der Leitungsführungseinrichtung verbunden ist.
Für einen kompakten Aufbau des federelastischen Elementes eignet sich insbesondere eine Spiralfeder.
Besonders bevorzugt ist eine Ausbildung, bei der die Spiralfeder in einem Gehäuse angeordnet ist. Das eine Ende der Spiralfeder ist ortsfest mit dem Gehäuse verbunden. Das andere Ende der Spiralfeder ist mit dem Seil verbunden. Das Seil ist in dem Gehäuse aufwickelbar. Beim Ausziehen des Seiles aus dem Gehäuse wird die Spiralfeder vorgespannt. Bei einer rückwärtigen Bewegung der Leitungsführungseinrichtung wird auf den Bereich der Leitungsführungseinrichtung über das Seil eine Zugkraft ausgeübt, so dass mittels des Seiles die Leitungsführungseinrichtung zurückgezogen wird. Das Seil wird hierbei in dem Gehäuse aufgewickelt.
Bei einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass eine Speichereinheit vorgesehen ist, in der ein Abschnitt einer Leitungsführungseinrichtung angeordnet ist, wenn sie einen ortsfesten Endbereich aufweist. Der Abschnitt kann durch gelenkig miteinander verbundene Kettenglieder gebildet sein. Zwischen der Leitungsführungseinrichtung und dem Abschnitt einer Leitungsführungseinrichtung kann ein Zwischenglied angeordnet sein, welches mit dem Seil verbunden ist. Das Zwischenglied kann in einer in der Speichereinheit ausgebildeten Führung geführt sein. Das Zwischenglied kann schlittenartig geführt werden. Das Zwischenglied kann als ein Kettenglied ausgebildet sein, welches ein Verbindungsmittel aufweist, mittels dessen das Seil verbindbar ist.
Nach einem noch weiteren erfinderischen Gedanken wird ein Roboter mit wenigstens einer verlaufenden Leitungsführungseinheit zum Führen von Leitungen, Schläuchen oder dergleichen, die wenigstens einen räumlich auslenkbaren Abschnitt aufweist, vorgeschlagen, wobei eine Rückstelleinheit vorgesehen ist, die mit der Leitungsführungseinheit verbunden ist. Mittels der Rückstelleinheit wird zumindest ein ungewünschter Durchhang der Leitungsführungseinheit am Roboter vermieden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert, ohne dass der Gegenstand der Erfindung auf dieses konkrete Ausführungsbeispiel beschränkt wird.
Es zeigen schematisch:
1: einen Roboter mit einer Leitungsführungseinrichtung und
2: eine Speichereinheit mit einer Rückholeinrichtung.
In der 1 ist schematisch ein Roboter 1 in einer Seitenansicht dargestellt. Der Roboter 1 weist eine Leitungsführungseinheit 2 auf, die außenseitig verläuft. In der Leitungsführungseinheit 2 werden Leitungen, Schläuche oder dergleichen 6, die zur Versorgung des Roboters bzw. des Roboterwerkzeuges dienen, geführt. Die Leitungsführungseinheit 2 ist über Halterungen 4 an den jeweiligen Baugruppen des Roboters angeordnet. Dies ist nicht zwingend notwendig. In Abhängigkeit von der Ausgestaltung des Roboters und der Leitungsführungseinheit kann auf solche Halterungen verzichtet werden. Die Halterungen sind vorzugsweise so ausgebildet, dass die Leitungsführungseinheit in den Halterungen gleitend geführt wird. Mit dem Bezugszeichen 5 ist ein Halter bezeichnet, der ein Endglied der Leitungsführungseinheit 2 festlegt.
Die Leitungsführungseinheit 2 weist wenigstens einen räumlich auslenkbaren Abschnitt 3 auf. Die Leitungsführungseinheit 2 kann insgesamt so ausgebildet sein, dass diese räumlich auslenkbar ist. Bevorzugt ist dabei eine Ausbildung einer Leitungsführungseinrichtung, wie sie in der WO 03/184721 beschrieben ist. Der Inhalt dieser Druckschrift wird auch zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.
2 zeigt eine Rückstelleinheit 7, die an einer geeigneten Stelle des Roboters angeordnet sein kann. Die Rückstelleinheit 7 kann auch am Sockel des Roboters oder an einzelnen Komponenten des Roboters angeordnet sein.
Die Rückstelleinheit 7 ist kastenförmig ausgebildet. Sie weist eine kreisförmige Öffnung 8 auf, durch die sich die Leitungsführungseinheit 2 hindurch erstreckt. Der Rand der Öffnung 8 ist vorzugsweise im Querschnitt konvex ausgebildet, so dass ein Hineingleiten der Leitungsführungseinheit 2 in die Rückstelleinheit 7 oder ein Herausgleiten aus dieser vereinfacht wird.
Aus der Darstellung in der 2 ist ersichtlich, dass die Leitungsführungseinheit 2 mit einem Zwischenglied 9 verbunden ist. Das Zwischenglied 9 ist mit einem Seil 10 verbunden. Das andere Ende des Seiles 10 ist mit einer nicht dargestellten Spiralfeder verbunden, die in einem Gehäuse 11 angeordnet ist.
Mit dem Zwischenglied 9 ist ein Abschnitt 12 einer Leitungsführungseinheit 2 verbunden. Der Abschnitt 12 weist ein Endglied 13 auf, welches ortsfest mit einer Wand der Rückstelleinheit 7 verbunden ist. Der Abschnitt 12 ist durch Kettenglieder 14 gebildet, die gelenkig miteinander verbunden sind. Die Leitungsführungseinheit, welche am Roboter angeordnet ist, ist von der in der Rückstelleinheit 7 angeordneten Leitungsführungseinheit verschieden. Dies ist nicht zwingend notwendig.
Die 2 zeigt andeutungsweise unterschiedliche Lagen des Abschnittes 12 in Abhängigkeit von dem Verfahrweg des Zwischengliedes 9.
2 zeigt das Zwischenglied 9 in einer ersten Endstellung. In dieser Endstellung ist die Leitungsführungseinheit 2 vollständig aus der Rückstelleinheit 7 herausgefahren. Bewegt sich nun der Roboter bzw. eine Komponente des Roboters derart, dass es zu einem Durchhang der Leitungsführungseinheit 2 kommen könnte, so wirkt über das Seil 10 auf die Leitungsführungseinheit 2 eine Zugkraft ein, wodurch das Zwischenglied 9 in Längsrichtung an der Rückstelleinheit 7 verfahren wird. Die Leitungsführungseinheit 2 wird in die Rückstelleinheit 7 hineingezogen. Ein möglicher Durchhang der Leitungsführungseinrichtung 2 am Roboter 1 wird vermieden.
Statt einer Spiralfeder können auch andere Federn, wie Zugfedern, Druckfedern, Luftdruckfedern oder dergleichen verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Roboter
2: Leitungsführungseinheit
3: räumlich auslenkbarer Abschnitt
4: Halterungen
5: Halter für Endglied
6: Leitungen
7: Rückstelleinheit
8: Öffnung
9: Zwischenglied
10: Seil
11: Gehäuse
12: Abschnitt
13: Endglied
14: Kettenglied

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 03/084721 [0004]
WO 2005/123350 A1 [0006]
WO 2006/082013 A1 [0006]
WO 03/184721 [0026]

Claims

Leitungsführungseinrichtung mit einer Leitungsführungseinheit (2) zum Führen von Leitungen, Schläuchen oder dergleichen (6) zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Anschlusspunkten umfassend eine Mehrzahl von gelenkig miteinander verbundenen Kettengliedern, und mit einer Rückstelleinheit (7), die wenigstens ein mit der Leitungsführungseinheit (2) verbundenes federelastisches Element aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das federelastische Element mittels wenigstens eines Seils (10) mit der Leitungsführungseinheit (2) verbunden ist.
Leitungsführungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine federelastische Element eine Zug- oder eine Druckfeder ist.
Leitungsführungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das federelastisches Element eine Spiralfeder ist.
Leitungsführungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Ende der Spiralfeder ortsfest mit einem die Spiralfeder umgebenden Gehäuse (11) verbunden ist, wobei das Seil (10) mit dem anderen Ende der Spiralfeder verbunden und in dem Gehäuse (11) aufwickelbar ist.
Leitungsführungseinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Speichereinheit (7) vorgesehen ist, in der ein Abschnitt (12) einer Leitungsführungseinheit (2) angeordnet ist, die einen ortsfesten Endbereich aufweist.
Leitungsführungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Speichereinheit (7) angeordneter Abschnitt durch gelenkig miteinander verbunden Kettenglieder (14) gebildet ist.
Leitungsführungseinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsführungseinheit (2) wenigstens einen räumlich auslenkbaren Abschnitt (3) aufweist
Leitungsführungseinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Seil (10) mit einem Endbereich der Leitungsführungseinheit (1) verbunden ist.
Leitungsführungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungseinheit (1) ein Verbindungsmittel aufweist, welches mit dem Seil (10) verbunden ist.
Leitungsführungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel ein Kettenglied ist, welches in einer Führung geführt wird.
Roboter (1) mit wenigstens einer Leitungsführungseinheit (2) zum Führen von Leitungen, Schläuchen oder dergleichen (6) zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Anschlusspunkten umfassend eine Mehrzahl von gelenkig miteinander verbundenen Kettengliedern, und mit einer Rückstelleinheit (7), die wenigstens ein mit der Leitungsführungseinheit (2) verbundenes federelastisches Element aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das federelastische Element mittels wenigstens eines Seils (10) mit der Leitungsführungseinheit (2) verbunden ist.
Roboter (1) nach Anspruch 10, wobei die Leitungsführungseinrichtung (2) nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 10 ausgebildet ist.