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Die Erfindung betrifft einen Protektor gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Protektoren werden in erster Linie zum Schutz von Versorgungsleitungen für bewegliche Maschinen eingesetzt. Sie umschließen einen kurzen Abschnitt der Leitung, um diese gegen Verschleiß bei Berührung mit anderen zu schützen. Beispielsweise kommen Protektoren an Wellschläuchen zum Einsatz, welche an Industrierobotern angeordnet sind und Versorgungsleitungen für Werkzeuge umschließen, welche am Industrieroboter montiert sind. Die Protektoren umschließen den Wellschlauch an solchen Stellen, die einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt sind. In der Lebensmittelindustrie sind Wellschläuche aufgrund ihrer schlecht zu reinigenden Wellentäler aber nur sehr beschränkt einsetzbar.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Protektor der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass er besser für die Führung von Leitungen in der Lebensmittelverarbeitung geeignet ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Protektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass freiliegende Versorgungsleitungen wie Schläuche oder elektrische Kabel mit glatter Oberfläche einfacher zu reinigen sind als Wellschläuche. Zum Einsatz im Lebensmittelbereich, insbesondere zur Leitungsführung an einem im Lebensmittelbereich eingesetzten Industrieroboter, ist es somit von Vorteil, Versorgungsleitungen frei, also ohne Umhüllung durch einen Wellschlauch, zu führen. Der erfindungsgemäße Protektor dient dem Schutz der Leitungen gegen Beschädigung, indem er in jedem Aufnahmeraum eine Leitung oder auch mehrere Leitungen aufnehmen kann. Insbesondere dann, wenn in jedem Aufnahmeraum nur eine Leitung aufgenommen ist, werden die Leitungen im Abstand zueinander gehalten und sind für eine regelmäßige Reinigung gut zugänglich. Auch dann, wenn in einem oder mehreren Aufnahmeräumen mehrere Leitungen aufgenommen sind, ist zumindest eine Beabstandung solcher Leitungsensemble zueinander gegeben. Über die Einführschlitze sind die Leitungen zudem gut in die Aufnahmeräume einführbar. Zu diesem Zweck sind die Einführschlitze zweckmäßig elastisch aufweitbar, so dass Leitungen durch sie in die Aufnahmeräume eingeführt werden können, deren Querschnitt größer ist als der betreffende Einführschlitz. Bevorzugt sind alle Arme gleich ausgestaltet. Auch die Rahmenpartien sind zweckmäßig gleich ausgestaltet und die Einführschlitze sind bevorzugt gleich groß.
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Die elastische Aufweitbarkeit der Einführschlitze wird bevorzugt dadurch erreicht, dass die Rahmenpartien an ihren an die Einführschlitze angrenzenden freien Enden elastisch biegsam sind. Zudem wird bevorzugt, dass die Rückstellkraft beim elastischen Verbiegen der Rahmenpartien von der Mittelpartie weg größer ist als beim elastischen Verbiegen der Rahmenpartien zur Mittelpartie hin. Die Rahmenpartien stellen dem Einführen der Leitungen in die Aufnahmeräume dann eine geringere Kraft entgegen als dem Herausziehen der Leitungen aus den Aufnahmeräumen, so dass ein unbeabsichtigtes Herausziehen der Leitungen erschwert wird.
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Es ist grundsätzlich möglich, dass sich die Rahmenpartien vom zugehörigen Arm nur in einer Richtung auf einen benachbarten Arm zu erstrecken. Es wird jedoch bevorzugt, dass sich jede Rahmenpartie ausgehend vom zugehörigen Arm in zwei einander entgegengesetzte Richtungen erstreckt. Die betreffende Rahmenpartie ist dann zweckmäßig symmetrisch bezüglich einer Mittellängsebene des betreffenden Arms. Um ein elastisches Verbiegen der Rahmenpartien an ihren freien Enden zu erleichtern, verjüngt sich der Querschnitt jeder der Rahmenpartien vorteilhaft zumindest zu einem der Einführschlitze hin. Zudem ist zweckmäßig vorgesehen, dass die Rahmenpartien jeweils an ihrer der Mittelpartie abgewandten Außenseite konvex gewölbt sind und/oder dass sie jeweils an ihrer der Mittelpartie zugewandten Innenseite konkav gewölbt sind. Letztere Maßnahmen bewirken, dass sich die Rahmenpartien zur Mittelpartie hin leichter verbiegen lassen als von der Mittelpartie weg, so dass beim Einführen der Leitungen in die Aufnahmeräume eine geringere Kraft aufzuwenden ist als beim Herausziehen der Leitungen aus den Aufnahmeräumen.
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Der Grundkörper ist zweckmäßig einstückig aus Kunststoff gefertigt, insbesondere als Spritzgussteil. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung. Es wird bevorzugt, dass die Arme in gleichen Winkelabständen zueinander von der Mittelpartie abstehen, so dass der Grundkörper zweckmäßig eine Rotationssymmetrie aufweist.
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Zweckmäßig weist der Protektor zwei in der Mittelpartie verankerte, aus einander abgewandten Seiten der Mittelpartie vorstehende und sich quer zu den Armen erstreckende Verbindungselemente zum Verbinden mit einem weiteren, insbesondere einem baugleichen Protektor auf. Dies ermöglicht den Aufbau einer Kette solcher Protektoren, welche vorzugsweise lösbar miteinander verbunden sind und in vorbestimmten Abständen zueinander angeordnet sind. Eine Anzahl solcher miteinander verbundener Protektoren bildet dann eine Vorrichtung zur Führung von Leitungen, welche beispielsweise an einem Industrieroboter montiert werden kann. Die Verbindungselemente sind zweckmäßig aus Metall, insbesondere aus Edelstahl, gefertigt und bestehen vorzugsweise aus einem Draht. Zur lösbaren Verbindung mit Verbindungselementen anderer Protektoren weisen sie an ihren freien Enden jeweils einen Haken oder eine Öse auf. Zudem können bei einer aus einer Mehrzahl solcher Protektoren gebildeten Vorrichtung zur Führung von Leitungen Zwischenstücke vorgesehen sein, die zwischen den einander zugewandten Verbindungselemente zweier benachbarter Protektoren angeordnet sind und diese lösbar miteinander verbinden. Auf diese Weise können die gegenseitigen Abstände der Protektoren variiert werden.
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Eine solche Führungsvorrichtung weist vorteilhaft eine Rückholeinrichtung auf mit einem Schwenkarm zur Montage an einer Roboterachse in einer um eine roboterachsenfeste Schwenkachse verschwenkbaren Anordnung, wobei einer der Protektoren, nämlich der erste in der Kette der miteinander verbundenen Protektoren, am Schwenkarm montiert ist, und mit mindestens einer Rückstellfeder, gegen deren Rückstellkraft der Schwenkarm in einer ersten Schwenkrichtung aus einer Ruheposition verschwenkbar ist, wobei die mindestens eine Rückstellfeder eine als Schraubenfeder ausgebildete, gegen die Rückstellkraft in einer Längsrichtung dehnbare Zugfeder ist, deren Windungen in der Ruheposition des Schwenkarms in der Längsrichtung im Abstand zueinander angeordnet sind. Dieser vorteilhaften Weiterbildung liegt der Gedanke zugrunde, die Drahtwindungen der mindestens einen Rückstellfeder im Abstand zueinander zu halten, so dass diese nicht aneinander anliegen, sondern Zwischenräume vorhanden sind, die ein Reinigen des Federdrahts ermöglichen. Wenn die Drahtwindungen in der Ruheposition des Schwenkarms nicht aneinander anliegen, so ist zumindest dann, wenn sich der Schwenkarm in der Ruheposition befindet, eine Reinigung des Federdrahts über dessen gesamten Umfang möglich. Dabei ist es möglich, dass lediglich eine Rückstellfeder den Schwenkarm mit einer Rückstellkraft beaufschlagt, oder aber dass zwei oder mehr parallel zueinander angeordnete Rückstellfedern vorgesehen sind. Diese sind dann zweckmäßig baugleich. Die insgesamt von den Rückstellfedern aufgebrachte Rückstellkraft ist umso großer, je mehr Rückstellfedern zum Einsatz kommen, ohne dass diese groß gebaut werden müssen.
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Um die Windungen der mindestens einen Rückstellfeder in der Ruheposition des Schwenkarms auf Abstand zu halten, kann es vorgesehen sein, dass der Schwenkarm in der Ruheposition an einem Anschlag anliegt, der ein Verschwenken des Schwenkarms in einer der ersten Schwenkrichtung entgegengesetzten zweiten Schwenkrichtung verhindert. Durch diese Maßnahme wird stets ein Mindestabstand der Drahtwindungen eingehalten. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass jede Rückstellfeder als Zug- und Druckfeder ausgebildet ist, die einem Verschwenken des Schwenkarms in einer der ersten Schwenkrichtung entgegengesetzten zweiten Schwenkrichtung bei ihrer Kompression entgegen der Längsrichtung eine weitere Rückstellkraft entgegensetzt. Durch diese Maßnahme wird eine Verringerung des Abstands der Windungen zueinander zumindest erschwert.
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Um eine hinreichend gute Reinigung der mindestens einen Rückstellfeder zu ermöglichen, sind ihre Windungen in einem gegenseitigen Abstand von mindestens 3 mm und vorzugsweise von mindestens 4 mm angeordnet. Dieser Abstand zuzüglich der Dicke des Federdrahts kann auch als Ganghöhe der Schraubenfeder bezeichnet werden.
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Der betreffende Protektor ist zweckmäßig um eine Drehachse drehbar am Schwenkarm angeordnet, um ein zu starkes Biegen der Leitungen bei entsprechender Bewegung des Roboters zu vermeiden. Dabei wird bevorzugt, dass der Protektor lösbar und um die Drehachse drehbar an einem ersten Befestigungselement angeordnet ist, welches am Schwenkarm fixiert ist. Durch diese Maßnahme kann der Protektor bzw. die Kette von Protektoren einfacher ausgetauscht werden.
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Vorteilhaft erstreckt sich die Schwenkachse zwischen zwei an der Roboterachse fixierten zweiten Befestigungselementen. Ein die Schwenkachse definierendes, bezüglich der Roboterachse drehbares Bauelement ist dann an seinen beiden Enden in jeweils einem der zweiten Befestigungselemente gelagert, so dass es stabil an der Roboterachse befestigt ist. Zweckmäßig sind das erste Befestigungselement und die zweiten Befestigungselemente baugleich, so dass weniger unterschiedliche Bauteile vorgehalten werden müssen.
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Vorteilhaft ist ein Gegenlager zur Montage an der Roboterachse vorgesehen, wobei jede Rückstellfeder mit einem ersten Ende am Schwenkarm und mit einem zweiten Ende am Gegenlager befestigt ist. Dabei wird bevorzugt, dass der Schwenkarm und das Gegenlager jeweils mit Kerben versehen sind, in die jeweils ein Drahtabschnitt der Rückstellfeder oder einer der Rückstellfedern eingreift, so dass diese nicht in Längsrichtung des Schwenkarms bzw. des Gegenlagers verrutschen kann bzw. können. Die Kerben laufen zweckmäßig rings um das Gegenlager bzw. den Schwenkarm um.
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Die Rückholeinrichtung kann zudem ein Montageelement, beispielsweise ein Blech, zur Montage an der Roboterachse aufweisen, an dem der Schwenkarm um die Schwenkachse verschwenkbar angeordnet ist. Am Montageelement kann zudem der Anschlag und/oder das Gegenlager angeordnet sein. Die gesamte Rückholeinrichtung kann dann vorkonfektioniert werden und durch Montage des Montageelements an der Roboterachse montiert werden.
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Die Führungsvorrichtung weist zudem vorteilhaft ein Haltelement auf, das an seinem ersten Ende Mittel zur Montage an einer um eine Rotationsachse drehbaren weiteren Roboterachse aufweist, und an dessen zweitem Ende einer der Protektoren, nämlich der letzte in der Kette der miteinander verbundenen Protektoren, um eine Drehachse drehbar befestigt ist. Durch diese Maßnahme wir vermieden, dass bei einer Drehung der weiteren Roboterachse um die Rotationsachse die Kette der Protektoren und damit auch die in ihnen geführten Leitungen mit Torsionskräften beaufschlagt werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
- 1a, b einen Protektor in zwei unterschiedlichen perspektivischen Ansichten;
- 2 zwei miteinander verbundene Protektoren gemäß 1a, b und
- 3 eine an einem Industrieroboter montierte Vorrichtung zur Führung von Leitungen.
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Der in 1a, b dargestellte Protektor 100 weist einen Grundkörper 102 auf, der einstückig als Spritzgussteil aus Kunststoff gefertigt ist. Der Grundkörper 102 weist eine Mittelpartie 104 auf, von der aus vier gleich lange und gleich ausgebildete Arme 106 in gleichen Winkelabständen zueinander radial abstehen. Jeder der Arme 106 trägt an seinem Ende 108 eine Rahmenpartie 110, die sich vom Ende 108 des jeweiligen Arms 106 in zwei einander entgegengesetzte Richtungen bis zu ihren freien Enden 112 erstreckt. Jeweils zwei benachbarte Arme 106 umranden zusammen mit der Mittelpartie 104 und den an ihren angeordneten Rahmenpartien 110 einen Aufnahmeraum 114 für die Aufnahme einer Leitung wie beispielsweise eines Schlauchs oder einer elektrischen Versorgungsleitung. Zwischen den freien Enden 112 zweier benachbarter Rahmenpartien 110 ist jeweils ein Einführschlitz 116 angeordnet, durch den eine Leitung in den betreffenden Aufnahmeraum 114 eingeführt und auch wieder herausgezogen werden kann. Zu diesem Zweck sind die Einführschlitze 116 elastisch aufweitbar. Dies wird dadurch erreicht, dass die Rahmenpartien 110 an ihren freien Enden 112 elastisch biegsam sind. Ihr Querschnitt verjüngt sich jeweils zum betreffenden Einführschlitz 116 hin. Zudem ist jede Rahmenpartie 110 an ihrer der Mittelpartie 104 abgewandten Außenseite 118 konvex und an ihrer der Mittelpartie 104 zugewandten Innenseite 120 konkav gewölbt. Durch diese Maßnahme ist die Kraft, die beim Verbiegen der Rahmenpartien 110 in Richtung zur Mittelpartie 104 aufzuwenden ist, kleiner als die Kraft, die beim Verbiegen der Rahmenpartien 110 von der Mittelpartie 104 weg aufzuwenden ist. Es ist damit leichter, eine Leitung in einen der Aufnahmeräume 114 einzuführen, als diese durch den jeweiligen Einführschlitz 116 wieder herauszuziehen, so dass ein unbeabsichtigtes Austreten der Leitung aus dem Aufnahmeraum 114 erschwert wird.
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Vorstehend wurde nur die Möglichkeit erwähnt, dass in jedem Aufnahmeraum 114 nur maximal eine Leitung aufgenommen ist. Es ist aber auch möglich, in einen oder mehrere Aufnahmeräume 114 jeweils mehrere Leitungen aufzunehmen, beispielsweise in der Form von Leitungsbündeln, die dann zumindest im Abstand zu den weiteren Leitungen oder Leitungsbündeln gehalten werden.
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Der Protektor 100 weist zudem zwei Verbindungselemente 122 auf, die aus einem Draht aus Edelstahl gefertigt und in die Mittelpartie 104 eingebettet sind. Sie stehen aus einander abgewandten Seiten der Mittelpartie 104 vor und erstrecken sich quer zu den Armen 106. An ihren freien Enden weisen sie jeweils einen Haken 124 auf. Die beiden Verbindungselemente 122 können separate Bauteile sein oder aus einem Drahtabschnitt gefertigt und somit einstückig miteinander verbunden sein. Mittels der Verbindungselemente 122 können mehrere Protektoren 100 miteinander verbunden werden, wie in 2 dargestellt. Die beiden dort dargestellten Protektoren 100 sind mittels eines Zwischenstücks 126 miteinander verbunden, das an seinen freien Enden wiederum mit Haken 128 versehen ist, welche mit den Haken 124 der Verbindungselemente 122 verbunden werden. Wird eine solche Verbindung mit Zug beaufschlagt, so sind die Protektoren 100 stets im gleichen Abstand zueinander angeordnet.
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In 3 ist ein sechsachsiger Industrieroboter 10 teilweise dargestellt, zwischen dessen dritter Roboterachse 12 und dessen sechster Roboterachse 13 eine Vorrichtung zur Führung von Leitungen 130 montiert ist. Diese Führungsvorrichtung 130 ist aus einer Vielzahl von miteinander verbundenen, baugleichen Protektoren 100 aufgebaut. Die Protektoren 100 sind zu einer Kette miteinander verbunden, indem die Haken 124 ihrer Verbindungselemente 122 paarweise ineinander greifen. Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Protektoren 100 in geringen Abständen zueinander angeordnet, so dass es keiner Zwischenstücke 126 bedarf. Das vordere, in 3 rechts dargestellte Ende der Führungsvorrichtung 130 ist mittels eines Verbindungsdrahts 132 an einem radial von der sechsten Roboterachse 13 abstehenden Halteelement 134 befestigt, während das hintere, in 3 links dargestellte Ende der Führungsvorrichtung 130 mit einer Rückholeinrichtung 14 verbunden ist. Dabei ist der Verbindungsdraht 132 drehbar am Halteelement 134 befestigt, so dass beim Verschwenken des Halteelements 134 durch Drehen der sechsten Roboterachse 13 um ihre Rotationsachse die Kette der Protektoren 100 nicht zu stark verdrillt wird.
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Die Rückholeinrichtung 14 weist ein Montageelement in Form eines Montageblechs 20 auf, an dem ein Schwenkarm 22 um eine Schwenkachse verschwenkbar angeordnet ist. Da das Montageblech 20 an der dritten Roboterachse 12 fixiert ist, ist die Schwenkachse roboterachsenfest angeordnet. An einem der Schwenkachse abgewandten freien Ende des Schwenkarms 22 ist der erste Protektor 100 der Kette befestigt. Zur Befestigung des ersten Protektors 100 am Schwenkarm 22 ist an letzterem ein erstes Befestigungselement 28 montiert, an dem der Protektor 100 um eine Drehachse 30 drehbar befestigt ist. Die Schwenkachse ist die Mittellängsachse eines zwischen zwei zweiten Befestigungselementen 32 angeordneten, rohrförmigen Schwenkelements 34, dessen Enden jeweils in einem der beiden zweiten Befestigungselemente 32 um die Schwenkachse drehbar aufgenommen ist, und an dem der Schwenkarm 22 fixiert ist. Die zweiten Befestigungselemente 32 sind wiederum am Montageblech 20 fixiert. Sie sind baugleich ausgeführt und ebenso baugleich mit dem ersten Befestigungselement 28.
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Im Abstand zum Schwenkarm 22 ist am Montageblech 20 ein stangenförmiges Gegenlager 36 montiert. Zwischen der Schwenkachse und dem Gegenlager 36 erstrecken sich zwei baugleiche, jeweils als zylindrische Schraubenfeder und als Zugfeder ausgebildete Rückstellfedern 38, welche jeweils mit ihrem ersten Ende 40 am Schwenkarm 22 und mit ihrem zweiten Ende 42 am Gegenlager 36 befestigt sind. Wird der Schwenkarm 22 aus der in der Zeichnung dargestellten Ruheposition in einer ersten Schwenkrichtung 44 um die Schwenkachse verschwenkt, so werden die Rückstellfedern 38 in einer Längsrichtung 46 gedehnt und bringen eine Rückstellkraft auf. Ein Verschwenken des Schwenkarms 22 in einer der ersten Schwenkrichtung 44 entgegengesetzten zweiten Schwenkrichtung 48 aus der Ruheposition heraus wird durch einen am Montageblech 20 angeordneten Anschlag 50 verhindert, an dem der Schwenkarm 22 in der Ruheposition anliegt. Alternativ oder ergänzend zur Ausführung der Vorrichtung 14 mit dem Anschlag 50 können die Rückstellfedern 38 auch gleichzeitig als Druckfedern ausgebildet sein, die dem Verschwenken des Schwenkarms 22 aus der Ruheposition heraus in der zweiten Schwenkrichtung 48 aufgrund ihrer Kompression entgegen der Längsrichtung 46 eine weitere Rückstellkraft entgegensetzen.
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Die Rückstellfedern 38 sind so ausgebildet, und angeordnet, dass ihre Windungen im Abstand zueinander angeordnet sind. Dabei beträgt der Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden Windungen in der Längsrichtung 46 betrachtet mindestens 3 mm. Sowohl der Schwenkarm 22 als auch das Gegenlager 36 sind jeweils mit zwei rings umlaufenden Kerben 52 versehen, in die jeweils ein hakenförmig gebogener Drahtabschnitt am ersten bzw. zweiten Ende 40, 42 der betreffenden Rückstellfeder 38 eingehakt ist.
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Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft einen Protektor 100 zur Aufnahme von Leitungen, insbesondere von Schläuchen und/oder Kabeln, mit einem Grundkörper 102. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Grundkörper 102 eine Mittelpartie 104, mindestens zwei von der Mittelpartie 104 radial im Winkelabstand zueinander abstehende Arme 106 und mindestens zwei Rahmenpartien 110 aufweist, wobei an dem der Mittelpartie 104 abgewandten Ende 108 jedes der Arme 106 eine der Rahmenpartien 110 angeordnet ist, und wobei jeweils zwei zueinander benachbarte Arme 106 mit den an ihnen angeordneten Rahmenpartien 110 und der Mittelpartie 104 einen Aufnahmeraum 114 für eine Leitung oder mehrere Leitungen umranden, welcher an einem zwischen den betreffenden Rahmenpartien 110 angeordneten Einführschlitz 116 offen ist.
