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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Führen eines zumindest eine Versorgungsleitung aufweisenden
Schlauches, insbesondere zum Führen
eines Schlauchpakets eines Industrieroboters, mit einem Führungselement,
in welchem der Schlauch beweglich gegen die Rückstellkraft eines Rückstellelements
geführt
ist. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Industrieroboter mit
einer solchen Vorrichtung.
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Eine
derartige Vorrichtung ist aus der
EP 1 369 211 A1 bekannt und wird eingesetzt,
um die bei der Zuführung
eines Schlauches oder einer schlauchförmigen Versorgungsleitung zu
einem beweglichen Maschinenteil notwendige Längenvariabilität zu gewährleisten.
Insbesondere die Zuführung einer
Versorgungsleitung zu einer Roboterhand erfordert hierbei aufgrund
der vielen Bewegungsfreiheitsgrade eine sehr hohe Längenvariabilität der Versorgungsleitung.
Insbesondere ist die Vorrichtung hinsichtlich der Gewährleistung
einer sicheren Zuführung
bei hoher Belastung durch Druck, Zug, Verwindung und Abrieb konstruiert.
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Für eine Roboterhand
oder für
ein von der Hand gehaltenes Roboterwerkzeug sind eine Vielzahl von
Versorgungsleitungen notwendig. Diese sind üblicherweise in einem Schlauch,
beispielsweise ein Wellrohr, geführt
und zusammengefasst. Der Schlauch mit den Versorgungsleitungen wird
auch als Schlauchpaket und die Versorgungsleitungen werden auch
als Schlauchkomponenten bezeichnet. Der Roboterhand oder dem Werkzeug
müssen
elektrische Energie, Steuersignale oder Arbeitsmittel wie Wasser, Öl oder Luft
zugeführt
werden. Aus der
EP
1 369 211 A1 ist es bekannt, die Versorgungsleitungen zu
bündeln
und in einem gemeinsamen Schlauch oder Schutzschlauch zu führen. Der
Schutzschlauch wird in einer Rinne mit durchgehender seitlicher Längsöffnung in
Längsrichtung
beweglich geführt. Über die
seitliche Öffnung
werden die einzelnen Versorgungsleitungen dem Schutzschlauch zugeführt. Der
Schutzschlauch selbst wird von einer diesen umgebenden Spannfeder
gegen die Rinne abgestützt. Bei
Zugbeanspruchung werden der Schutzschlauch und die in diesem angeordneten
Versorgungsleitungen längs
der Rinne gegen die Federkraft nach vorne gezogen. Bei Längenverkürzung durch
entsprechende Bewegung des Roboterarms werden der Schutzschlauch
und die Versorgungsleitungen durch die Federkraft zurückgeholt.
Während
der Schutzschlauch in der Rinne geführt wird, laufen die dem Schutzschlauch
zugeführten
Versorgungsleitungen entlang der seitlichen Öffnung mit.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine zuverlässige Führung eines Schlauches mit
Längenausgleich zu
ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Dazu weist die
Vorrichtung ein Führungselement
auf, in dem der Schlauch beweglich zur Ermöglichung eines Längenausgleichs
gegen die Rückstellkraft
eines Rückstellelements
geführt
ist. Das Führungselement
weist einen axialen Führungsabschnitt
sowie einen sich an den Führungsabschnitt anschließenden durch
ein Gehäuse
gebildeten Ausgleichsabschnitt auf. Im axialen Führungsabschnitt wird der Schlauch
in seiner axial- oder Längsrichtung geführt, wohingegen
die gegebenenfalls weiterhin im Schlauch geführte Versorgungsleitung im
Ausgleichsabschnitt – in
Bezug auf die Längsrichtung – seitlich
umgelenkt wird. Das Umlenken ist hierbei über ein axiales Teilstück möglich, wodurch
ein Längenausgleich
gegeben ist, insbesondere zwischen einer ortsfesten Anschlussstelle
für die
Versorgungsleitung und einem über
die Versorgungsleitung angeschlossenen beweglichen Werkzeug an einer
Roboterhand.
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Durch
die Ausbildung des Führungselements
aus zwei Teilabschnitten wird eine besonders sichere und zuverlässige Führung des
Schlauches bzw. der Versorgungsleitung sowohl in axialer als auch
in seitlicher Richtung gewährleistet.
Insbesondere durch die geführte
Umlenkung im Ausgleichsabschnitt, in dem der Längenausgleich erfolgt, ist
eine störungsfreie
und verschleißarme
Führung
des Schlauches auch in hochbeanspruchten Umgebungen z.B. eines Industrie-Schweißroboters
gewährleistet.
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Durch
die Ausgestaltung des Ausgleichsabschnitts als ein Gehäuse, in
dem die Versorgungsleitungen geschützt einliegen, ist eine sichere
und eine verschmutzungsfreie Führung
der Versorgungsleitungen auch ohne einen Schutzschlauch möglich. Die
Versorgungsleitungen sind im Gehäuse
insbesondere gekapselt. Die einzelnen Versorgungsleitungen werden
im Inneren des Gehäuses
vom/zum axialen Führungsabschnitt
geführt.
Das vom axialen Führungsabschnitt
abgewandte, hintere Ende des Gehäuses
begrenzt die Rückführungsbewegung
des Schlauchs.
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Das
Rückstellelement
als solches kann beliebig, insbesondere auch elektrisch oder mechanisch,
ausgebildet sein. Bei einer mechanischen Ausführung ist ein Ende des Rückstellelements
mit dem Führungselement
verbunden, während
das andere Ende kraftschlüssig
an dem Schlauch ansetzt. Bei einer aktiven Bewegung des Schlauches
in Längsrichtung
wird das mechanische Rückstellelement
entweder gespannt oder gedehnt. Die dabei gespeicherte mechanische
Energie wird zum Zurückholen
des Schlauches bei Entspannung genutzt. Als ein kostengünstiges
und effektives mechanisches Rückstellelement
wird vorteilhafterweise eine insbesondere metallische Spiralfeder,
die den Schlauch umgibt, verwendet.
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Das
Führungselement
ist aufklappbar und insbesondere in Form von zumindest zwei miteinander
lösbar
verbindbaren Halbschalenelementen ausgebildet. Hierdurch ist eine
einfache Montage der Versorgungsleitungen sowie ein schneller Austausch der
Schlauchkomponenten möglich.
Die Halbschalenelemente sind bevorzugt mittels seitlich angebrachten
Schnellverschlüssen
leicht und schnell zu öffnen
oder zu schließen.
Den Schnellverschlüssen gegenüberliegend
ist bevorzugt ein Scharnier vorgesehen.
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Die
Vorrichtung ist prinzipiell zum Führen eines beliebigen Schlauches
geeignet. Der Schlauch kann dabei eine einzelne Versorgungsleitung
sein. Als Schlauch kann aber auch ein Schutzschlauch geführt werden,
in welchem ein Bündel
von Versorgungsleitungen oder Schlauchkomponenten zusammengefasst
ist. Die Vorrichtung ist dabei vorzugsweise derart ausgebildet,
dass sie für
unterschiedlich ausgebildete Maschinen, insbesondere Industrieroboter,
einsetzbar ist. Die Vorrichtung ist daher unabhängig vom jeweiligen Industrierobotertyp.
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Das
Gehäuse
weist zweckdienlicherweise eine rechteck- oder U-förmige Geometrie
mit einer zwischen den U-Schenkeln aufgespannten Stirnseite auf,
an die sich zum einen der axiale Führungsabschnitt anschließt und durch
die zum anderen die Versorgungsleitungen in das Gehäuse eingeführt bzw.
aus diesem herausgeführt
werden. Durch die Ausgestaltung mit im wesentlichen U-förmigen Querschnitt
kann unter Berücksichtigung
des beabsichtigten Biegeradius der Verlauf des den axialen Führungsabschnitts
verlassenden Schlauches oder der Versorgungsleitungen günstig beeinflusst
werden. Der aus dem axialen Führungsabschnitt
austretende Schlauch oder die austretenden Versorgungsleitungen
werden durch das U-förmige
Gehäuse
um insgesamt 180° geführt und
werden dann bevorzugt über eine
Schnittstelle fest an die weitergehenden Versorgungsleitungen eines
Roboters oder einer Maschine gekoppelt. Die Schnittstelle ist hierbei üblicherweise fest
mit dem Roboter verbunden und weist Anschlussadapter auf, wie beispielsweise
Schlauchanschlüsse
für Flüssigkeiten
oder Gase oder Stecker für
eine elektrische Verbindung. Die Rückführbewegungen des Schlauches
werden über
den Biegeradius der Schlauchkomponenten innerhalb des hohlen Gehäuses kompensiert.
Alternativ zu der Durchführung
der Versorgungsleitungen an der Stirnseite für die 180°-Umlenkung können je nach gewünschtem Anwendungsfall
und Ausgestaltung des Gehäuses Umlenkungen
von 90° oder
anderen Winkeln eingestellt werden.
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Um
ein Eindringen von Verschmutzungen zu verhindern, ist zweckdienlicherweise
die Stirnseite bis auf eine Öffnung
für die
Durchführung
der Versorgungsleitungen geschlossen. Bevorzugt ist zudem in der Öffnung eine
Komponentenführung
vorgesehen, in der die einzelnen Versorgungsleitungen insbesondere
einzelweise geführt
werden und durch die insbesondere eine Abdichtung erfolgt. Dies
verhindert das Eindringen von Schweißstaub, Schweißspritzer
oder von sonstigen Fremdkörpern.
Die Komponentenführung
ist hierbei vorteilhafterweise zugleich als ein Zugentlastungselement
ausgebildet.
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Aufgrund
des Längenausgleichs
erstreckt sich der Schlauch zumindest ein Teilstück auch in den Ausgleichsabschnitt
hinein, bevor die einzelnen Versorgungsleitungen seitlich umgelenkt
werden. Um hier ein ungewolltes seitliches Ausbrechen des Schlauchs
zu vermeiden und eine vordefinierte Umlenkung zu gewährleisten
ist in einer bevorzugten Weiterbildung der Schlauch im Ausgleichsabschnitt in
Längsrichtung
zumindest ein Teilstück
weiter geführt.
Insbesondere ist hierzu am Schlauch ein nach Art eines Führungsrings
ausgebildeter Führungsadapter
angeordnet, der entlang einer axialen Führung innerhalb des Gehäuses verschieblich
ist. Dieser ist hierbei zweckdienlicherweise derart ausgebildet, dass
er an unterschiedliche Schlauchdurchmesser angepasst werden kann.
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Im
Hinblick auf die Ausgestaltung des axialen Führungsabschnitts weist dieser
gemäß einer ersten
Variante vorzugsweise mehrere Führungsstangen
auf, zwischen denen der Schlauch geführt ist. Die Führungsstangen
bestehen hierbei insbesondere aus Metall oder einem faserverstärkten Kunststoff. Über die
zumindest drei Führungsstangen
ist ein innerer Schlauchführungsraum
definiert, in dem der Schlauch sicher geführt wird. Ein besonderer Vorteil
der Ausgestaltung mit den Führungsstangen
ist darin zu sehen, dass die effektive Länge dieses axialen Führungsabschnitts
sehr einfach in Abhängigkeit der
jeweiligen Anforderung des jeweiligen Roboters variiert werden kann.
Zur Einstellung der effektiven Länge
ist bevorzugt ein entlang der Stangen verschiebliches Widerlager
für insbesondere
eine Rückstellfeder
des Rückstellelements
vorgesehen. Das Widerlager kann dabei an beliebigen Positionen der Führungsstangen
fixiert werden, so dass sich der Abstand zwischen dem Ausgleichsabschnitt
und diesem Widerlager problemlos variieren lässt.
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Zweckdienlicherweise
sind hierbei die Führungsstangen
in einem Halteelement äquidistant, also
gleichmäßig über den
Umfang verteilt. Das Halteelement ist insbesondere als Haltering
ausgebildet, der kreisartige Ausnehmungen aufweist, in die die einzelnen
Führungsstangen
formschlüssig
einschnappbar sind. Durch die von außen einschnappbaren Stangen
ist eine einfache Montage oder Demontage ermöglicht.
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Zweckdienlicherweise
ist das Halteelement zugleich auch als das Widerlager für das Rückstellelement
ausgebildet, bietet also eine Doppelfunktion.
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Um
die Länge
des axialen Führungsabschnitts
in einfacher Weise einstellen zu können, ist das Halteelement
verschieblich an einem fixen Befestigungsbauteil befestigt. Das
Befestigungsbauteil ist hierbei ein Montagebauteil am Roboter.
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Am
dem Halteelement gegenüberliegenden Ende
sind die Führungsstangen
zweckdienlicherweise am Ausgleichsabschnitt verschieblich gelagert. Hierzu
sind insbesondere im Ausgleichsabschnitt Lagerhülsen oder Lagerbuchsen vorgesehen.
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Für eine möglichst
einfache konstruktive Ausgestaltung umfasst in einer bevorzugten
Weiterbildung der Ausgleichsabschnitt zwei aufklappbare Halbschalenelemente,
die über
ein Scharnierelement miteinander verbunden sind, wobei eine der
Führungsstangen
einen Scharnierstift des Scharnierelements ausbildet, also ein Teil
des Scharnierelements ist.
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Um
weiterhin eine einfache Anpassung an unterschiedliche Schlauchdurchmesser
zu ermöglichen,
sind zweckdienlicherweise über
die Führungsstangen
Adapterhülsen
geschoben, die je nach Einsatzgebiet und je nach Durchmesser des
Schlauchs unterschiedliche Außendurchmesser
aufweisen. Die Adapterhülsen
sind aus einem widerstandsfähigen Material,
beispielsweise Metall oder ein verschleißarmer Kunststoff. Durch diese
Maßnahme
wird lediglich ein einziger Typ des durch die Führungsstangen gebildeten axialen
Führungselements
für die
unterschiedlichsten Robotertypen benötigt.
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Gemäß einer
alternativen zweckdienlichen Ausgestaltung des axialen Führungsabschnitts
ist dieser als geschlossener Rundrohrabschnitt ausgebildet. Auch
der Rundrohrabschnitt ermöglicht
eine in Längsrichtung
stufenlose Einstellung der Montageposition. Zudem ist eine einfache
Befestigung des Führungselements
mit dem Roboter oder der Maschine mittels den Rundrohrabschnitt
umgreifenden Schellen möglich.
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Zur
Führung
des Führungsadapters
im Ausgleichsabschnitt weist bevorzugt das Gehäuse des Ausgleichsabschnitts
seitlich zu seinem im Anschluss an den Rundrohrabschnitt fluchtenden
Teilbereich eine reduzierte Innenhöhe auf, so dass für den Schlauch
innerhalb des Gehäuses
in Längsrichtung
eine Führung
gebildet ist. Im Hinblick auf die aufklappbare Ausgestaltung des
Führungselements sind
bevorzugt sowohl der Rundrohrabschnitt als auch der Ausgleichsabschnitt
jeweils aus zwei Halbschalenelementen gebildet. Zueinander korrespondierende
Halbschalenelemente des Rundrohrabschnitts und des Ausgleichsabschnitts
können
hierbei als einstückige
Einheit ausgebildet sein.
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in schematischen
und vereinfachten Darstellungen:
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1 eine
teilweise Seitenansicht eines Roboters mit einer nur teilweise dargestellten
Vorrichtung zur Führung
von Versorgungsleitungen zu einer Roboterhand,
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2 eine
teilweise Aufsicht auf einen Roboter mit einer daran angeordneten
weiteren Vorrichtung zur Führung
von Versorgungsleitungen zu einer Roboterhand,
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3 eine
Darstellung eines Führungselements
mit einem axialen Führungsabschnitt,
welcher Führungsstangen
aufweist,
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4A ein
als Haltering ausgebildetes Halteelement zur Fixierung der Führungsstangen,
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4B eine
vergrößerte Querschnittsdarstellung
im Bereich des Halteelements, welches zugleich als Widerlager für eine Rückstellfeder
ausgebildet ist,
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5 eine
Explosionsdarstellung des Führungselements
gemäß 3 mit
einem aus zwei Halbschalenelementen bestehenden Ausgleichsabschnitt,
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6 eine
Frontansicht auf die Stirnseite des Ausgleichsabschnittes des Führungselements gemäß den 3 und 5,
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7 das
Führungselement
gemäß den 3 und 5 mit über den
Führungsstangen
geschobenen Adapterhülsen,
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8 eine
Aufsicht auf eine alternative Ausgestaltung der Vorrichtung, bei
der der axiale Führungsabschnitt
als ein Rundrohrabschnitt ausgebildet ist,
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9 eine
perspektivische Darstellung der Vorrichtung nach 8,
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10 eine
perspektivische Explosionsdarstellung einer Vorrichtung ähnlich der
gemäß den 8 und 9,
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11 eine
alternative Ausgestaltung der Vorrichtung mit einem Befestigungsklemmbock
zur Aufnahme eines externen Widerlagers.
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Gleich
wirkende Merkmale sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Der
in 1 dargestellte Roboter 2 umfasst eine
Schwinge 4, an der ein Roboterarm 5 schwenkbar
gelagert ist. Am Ende des Roboterarms 5 ist eine Roboterhand 6 angeordnet,
die gegenüber
dem Roboterarm 5 um zwei Achsen drehbar ist. An der Roboterhand 6 wird
das eigentliche Roboterwerkzeug angeordnet. Dabei kann es sich beispielsweise
um ein Schweißgerät handeln.
Dem Roboterwerkzeug werden über
Versorgungsleitungen 8 die benötigte elektrische Energie sowie
Steuersignale und Arbeitsmittel, wie z.B. Schweißgas oder Kühlmittel zugeführt. Die
Versorgungsleitungen 8 sind als Schlauchkomponenten in
einem insbesondere als Wellrohr ausgebildeten Schutzschlauch 9 zusammengefasst. Dieser
wird in einer Vorrichtung mit einem Führungselement 11 geführt. Dieses
ist bevorzugt aus einem nicht leitenden isolierenden Material und
besteht insgesamt aus Kunststoff.
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Da
die Versorgungsleitungen 8 fest mit dem Roboterwerkzeug
verbunden sein müssen,
führt eine Bewegung
der Roboterhand 6 zu einer Längenausgleichsbewegung der
Versorgungsleitungen 8 und damit des Schutzschlauches 9.
Der Schutzschlauch 9 bewegt sich in der Vorrichtung entlang
seiner Längsrichtung
entsprechend vor oder zurück.
Diese Bewegung ist durch den Pfeil 10 verdeutlicht.
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Der
Schutzschlauch 9 ist im Inneren des Führungselements 11 in
seiner Längsrichtung,
die der Pfeilrichtung des Pfeils 10 entspricht, bewegbar geführt.
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Das
Führungselement 11 umfasst
einen axialen Führungsabschnitt 11A sowie
einen sich daran anschließenden
Umlenk- oder Ausgleichsabschnitt 11B. Im Ausführungsbeispiel
der 1 ist der axiale Führungsabschnitt 11A als
ein Rundrohrabschnitt ausgebildet, der über seine gesamte Länge vollumfänglich geschlossen
ist. Lediglich zur besseren Darstellung des darin geführten Schutzschlauchs 9 ist
in 1 das Führungselement 11 mit
dem Rundrohrabschnitt teilweise aufgerissen dargestellt. Der Schutzschlauch 9 tritt
aus dem axialen Führungsabschnitt 11A in
den Ausgleichsabschnitt 11B über. Im Bereich des Ausgleichabschnitts 11B treten
die Versorgungsleitungen bogenförmig
aus dem Schutzschlauch 9 aus und werden – gekennzeichnet
durch den Pfeil 14 – seitlich
weggeführt.
Die – in 1 zu
Zwecken der besseren Übersicht
unterbrochen dargestellten – Versorgungsleitungen 8 werden über eine
Schnittstelle 13 in hier nicht näher dargestellter Weise mit
an der Schwinge 4 des Roboters 2 angeordneten
Leitungen gekoppelt. Diese, durch den Pfeil 15 gekennzeichneten
und ebenfalls nicht näher
dargestellten Leitungen sind in einer Führung 17 entlang der Schwinge 4 flexibel
angeordnet. Die flexible Führung 17 erlaubt
die Schwenkung des Roboterarms 5 gegenüber der Schwinge 4.
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Das
Führungselement 11 umfasst
ein mechanisches Rückstellelement 20,
das für
eine Zuführung
oder Rückholung
des Schutzschlauches 9 aus bzw. in die Vorrichtung entsprechend
der Bewegung der Roboterhand 6 sorgt und somit den Schutzschlauch 9 und
die Versorgungsleitungen 8 zwischen dem Führungsele ment 11 und
der Roboterhand 6 in einer gewünschten Spannung hält. Mit
anderen Worten ermöglicht
das Rückstellelement 20 eine
variable aktive Länge
des Schutzschlauches 9. Das Führungselement 11 selbst
ist mittels eines Befestigungselements, beispielsweise eine Montageplatte, am
Roboterarm 5 oberhalb der Schwenkachse zur Schwinge 4 ortsfest
gehalten.
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Das
Rückstellelement 20 umfasst
eine metallische Spiralfeder 24 sowie ein im Führungselement 11 integriertes
internes Widerlager 25A und einen Führungsadapter 27.
Das interne Widerlager 25A ist in einer Austrittsöffnung 30 des
Führungselements 11 fixiert.
Hierzu greift eine wulstartige Umfangsverdickung des Widerlagers 25A in
eine entsprechende nutartig Ausnehmung des Innenumfangs des Führungselements 11 ein
(vgl. 8).
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In
der alternativen Ausgestaltung der 2 ist ein
externes Widerlager 25B außerhalb des Führungselements 11 vorgesehen,
das von einem nach Art einer Rohrschelle ausgebildeten Befestigungsklemmblock 26 gehalten
wird. Der Befestigungsklemmblock 26 ist wiederum auf einer
Befestigungsplatte 28 angeordnet. Auf dieser sind Rohrschellen 29 befestigt,
die den axialen Führungsabschnitt 11A umgreifen.
Die Befestigung der gesamten Vorrichtung am Roboter 2 erfolgt
vorzugsweise lediglich über
die Befestigungsplatte 28. Der spezielle Aufbau des in 2 dargestellten
Führungselements 11 ergibt
sich im Detail auch aus 11.
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In
beiden Ausführungsvarianten
umgreift die Spiralfeder 24 locker den Schutzschlauch 9 und
ist kraftschlüssig
mit dem ringförmigen
Widerlager 25A, B verbunden. Der Schutzschlauch 9 selbst
gleitet durch das Widerlager 25A, B hindurch. Das andere Ende
der Spiralfeder 24 ist mit dem ebenfalls ringförmigen Führungsadapter 27 verbunden,
der über
den Schutzschlauch 9 geschoben und an der gewünschten
Montageposition mit dem Schutzschlauch 9 fest verbunden
ist. Über
die Montageposition ist dabei die gewünschte Federspannung einstellbar.
Der Außendurchmesser
des Führungsadapters 27 ist
auf den Innendurchmesser des axialen Führungsabschnitts 11A sowie
dessen Fortsetzung im Ausgleichsabschnitt 11B abgestimmt,
so dass der Führungsadapter 27 im
Führungselement 11 in
Längsrichtung
gleiten kann. Für
diese Gleitbewegung weist die Spiralfeder 24 einen gegenüber dem
Innendurchmesser des axialen Führungsabschnitts 11A kleineren
Außendurchmesser auf. Über Führungsadapter 27 mit verschiedenen
Innendurchmessern ist eine einfache Anpassung für die Führung von Schläuchen mit
verschiedenen Außendurchmessern
möglich.
Entsprechend kann auch das Widerlager 25A, B angepasst werden.
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Die
Anordnung des externen Widerlagers 25B ist insbesondere
im Hinblick an eine problemlose Anpassung an unterschiedliche Außendurchmesser
verschiedener Schutzschläuche 9 von
Vorteil. Das Widerlager 25B wird hierzu in einfacher Weise an
den jeweiligen Außendurchmesser
angepasst. Hierzu wird beispielsweise in den Befestigungsklemmblock 26 ein
angepasstes Reduzierstück,
das zugleich die Funktion des Widerlagers 25B übernimmt,
eingelegt.
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Um
bei einer Rückholbewegung
der Spiralfeder 24 den Weg des Schutzschlauches 9 zuverlässig zu
begrenzen, ist auf diesem ein Anschlag 34 montiert.
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Verlängert sich
durch eine Dreh- oder Vorwärtsbewegung
der Roboterhand 6 die aktive Länge des Schutzschlauches 9,
so wird die Spiralfeder 24 in dem Führungselement 11 gestaucht.
Es baut sich durch Federspannung eine entgegengerichtete Kraft auf.
Bei Verkürzung
der aktiven Länge
durch Zurückdrehen
oder Zurückbewegen
der Roboterhand 6 entspannt sich die Spiralfeder 24 und
holt den Schutzschlauch 9 über die Austrittsöffnung 30 zurück.
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Für einen
zuverlässigen
und störungsfreien Betrieb
ist eine sichere Führung
der Versorgungsleitungen 8 vom im Bereich des Führungsadapters 27 gelegenen
Ende des Schutzschlauches 9 zu der Schnittstelle 13 notwendig.
Aufgrund der Längsbewegung
des Schutzschlauchs 9 in axialer Richtung ist es erforderlich,
dass die bogenförmige
Auslenkung der Versorgungsleitungen 8 ebenfalls über einen
axialen Teilabschnitt hinweg zum erforderlichen Längenausgleich
mitwandern kann. Um hier eine sichere und zuverlässige Führung zu ermöglichen,
ist der Ausgleichsabschnitt 11B des Führungselements 11 vorgesehen.
Der Ausgleichs abschnitt 11B ist hierzu als ein im Wesentlichen
U-förmiges
Gehäuse 31 ausgebildet,
an dessen Stirnseite 32 zum einen das axiale Führungselement 11A angeschlossen
ist und zum anderen die Versorgungsleitungen 8 austreten. Das
axiale Führungselement 11A erstreckt
sich insbesondere ein Teilstück
in den Ausgleichsabschnitt 11B hinein, um im Bereich des
Teilstücks
weiterhin eine sichere axiale Führung
des Schutzschlauches 9 zu gewährleisten. Gleichzeitig ist
die axiale Führung innerhalb
des Ausgleichsabschnitts 11B derart ausgebildet, dass auch über das
Teilstück
hinweg die Versorgungsleitungen zur Seite hin in den Innenraum des
Gehäuses 31 austreten
können.
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Unterschiedliche
Ausführungsvarianten
des Führungselements 11 werden
nachfolgend anhand der 3 bis 11 dargestellt.
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Bei
einer ersten prinzipiellen Ausführungsvariante,
wie sie gemäß den 3 bis 7 dargestellt ist,
umfasst das axiale Führungselement 11A drei
um 120° zueinander
beabstandete Führungsstangen 33, welche
in einem ringförmigen
Halteelement 35 fixiert sind. Hierzu sind die einzelnen
Führungsstangen 33 in
entsprechende Aufnahmen 36 am Halteelement 35 von
außen
eingeschnappt und darin formschlüssig
gehalten, wie sich insbesondere aus der 4A ergibt.
Das Halteelement 35 ist insgesamt als ein Systemhalter
ausgebildet, welcher zugleich auch als ein Widerlager 25A für die Spiralfeder 24 dient
und hierzu einen Anschlag aufweist, wie sich aus der 4B ergibt.
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Der
als Wellrohr ausgebildete Schutzschlauch 9 ist durch das
Halteelement 35 hindurch und damit im von den Führungsstangen 33 aufgespannten
Raum geführt.
Gleichzeitig liegt die Spiralfeder 24 zwischen den Führungsstangen 33 und
dem Schutzschlauch 9 an und stützt sich am Führungsadapter 27 ab.
Das Halteelement 35 ist wiederum in dem nach Art einer
Schelle ausgebildeten und aufklappbaren Befestigungsklemmenblock 26 gehalten. Dieser
ist auf einer Montageeinrichtung oder Befestigungsbauteil, insbesondere
auf der Montage- oder Befestigungsplatte 28, verschieblich
befestigt.
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Die
Führungsstangen 33 erstrecken
sich ein axiales Teilstück
in den Ausgleichsabschnitt 11B hinein und gewährleisten
somit innerhalb des Ausgleichsabschnitts 11B weiterhin
eine sichere axiale Führung
des Schutzschlauches 9. Im Ausgleichsabschnitt 11B sind
hierzu Lagerhülsen 38 vorgesehen, durch
die die Stangen 33 geführt
sind. In den Lagerhülsen 38 sind
die Stangen 33 lose gelagert, so dass hier eine axiale
Beweglichkeit zum Längenausgleich gegeben
ist.
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Alternativ
zu der in der Figur dargestellten stabartigen Ausbildung der Führungsstangen 33 können diese
oder zumindest eine hiervon auch nach Art einer Teleskopstange ausgebildet
sein, die zugleich das Rückstellelement
bildet, also insbesondere mit einem innen liegenden Federelement
versehen ist. In diesem Fall kann auf die Spiralfeder 24 verzichtet werden.
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Aus
den 5 und 6 ist der doppelschalige Aufbau
des Ausgleichsabschnitts 11B gut zu erkennen. Und zwar
weist das Gehäuse 31 ein
oberes Halbschalenelement 42A und ein unteres Halbschalenelement 42B auf.
Die beiden Halbschalenelemente 42A, B sind über ein
Scharnier miteinander verbunden. Dieses ist gebildet durch jeweilige
Scharnierelemente 40 an den beiden Halbschalenelementen 42A,
B sowie durch eine der Führungsstangen 33,
die quasi einen Scharnierstift bildet und durch die als Lagerhülsen wirkenden
Scharnierelemente 40 geführt. Ist. Die zweischalige
Ausgestaltung mit der Aufklappbarkeit über das Scharnier ermöglicht eine besonders
einfache Montage und Einlegen des Schutzschlauches 9 mit
den Versorgungsleitungen 8 in das Führungselement 11.
Auch ist durch die Aufklappbarkeit ein einfacher Austausch eines
beschädigten
Schlauches 9 oder einer schadhaften Versorgungsleitung 8 ermöglicht.
Auf Seiten des axialen Führungselements 11A wird
die Aufklappbarkeit dadurch unterstützt, dass die Führungsstangen
im Halteelement 35 lediglich eingerastet oder eingeklipst sind,
also problemlos aus dem Halteelement entfernt werden können.
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Wie
insbesondere aus der Aufsicht auf die Stirnseite 32 des
Gehäuses 31 gemäß 6 zu
entnehmen ist, ist die Stirnseite 32 geschlossen ausgebildet
und weist lediglich Öffnungen 43 für den Eintritt des
Schutzschlauches 9 (linke Bildhälfte) bzw. für den Austritt
der Versorgungsleitungen 8 (rechte Bildhälfte) auf.
Die Eintrittsseite ist hierbei durch das axiale Führungselement 11A festgelegt.
Durch den zumindest weitgehend geschlossenen Gehäuseinnenraum werden die aus
dem axialen Führungsabschnitt 11A austretenden
Komponenten gekapselt und gegen Verunreinigungen geschützt. Alternativ
kann die Stirnseite auch vollständig
offen sein. Die Versorgungsleitungen 8 werden in einem
Bogen innerhalb des Gehäuses 31 nach
vorn zu der Stirnseite 32 geführt. Der durch die U-förmige Ausgestaltung
des Gehäuses
definierte Bogen begrenzt den Biegeradius der Versorgungsleitungen 8 bzw.
des Schlauches. Im Anschlussbereich des axialen Führungselements 11A weist
das Gehäuse
in Fortführung
des axialen Führungsabschnitts 11A einen
in etwa kreisrunden Durchmesser auf, welcher sich zur Seite hin
durch eingezogene Gehäusewände verjüngt, so
dass bereits durch die Gehäusegeometrie
eine axiale Führung
in einem Teilstück
des Ausgleichselements 11B ausgebildet ist. Zusätzlich wird
bei der Ausführungsvariante
gemäß den 3 bis 7 die
axiale Führung
im Ausgleichsabschnitt 11B durch die Führungsstangen 33 gewährleistet.
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In
der Öffnung 43 für die Versorgungsleitungen 8 ist
zweckdienlicherweise weiterhin ein Einsatz zur einzelweisen Führung der
Versorgungsleitungen 8 vorgesehen. Der Einsatz ist dabei
zugleich als Dichtelement ausgebildet, um das Gehäuse 31 vor Eindringen
von Schmutzpartikeln zu schützen,
um einen störungsfreien
Betrieb zu gewährleisten.
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In
Abwandlung der Ausgestaltung gemäß den 3 oder 5 sind
bei der Variante gemäß 7 auf
die Führungsstangen 33 Adapterhülsen 44 aufgesteckt,
die für
eine Reduzierung des freien Innendurchmessers des axialen Führungselements 11A sorgen.
Durch die Adapterhülsen 44 ist
daher in einfacher Weise eine Anpassung an unterschiedliche Schlauchdurchmesser
ermöglicht,
so dass das Führungselement 11 universell
für die
unterschiedlichsten Schlauch- und Robotertypen eingesetzt werden kann.
Insgesamt ist die Anpassung an unterschiedliche Schlauchdurchmesser
durch unterschiedliche Maßnahmen
möglich.
Die Adapter- oder Anpasselemente sind insbesondere der Führungsadapter 27, das Widerlager 25A,
B mit unterschiedlichen Innendurchmessern sowie die Adapterhülsen 44.
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In
den 8 bis 11 sind unterschiedliche Varianten
einer zweiten prinzipiellen Ausgestaltung des Führungselements 11 dargestellt.
Und zwar ist in diesen Varianten der axiale Führungsabschnitt 11B als
ein zumindest über
einen axialen Teilbereich hinweg geschlossener Rundrohrabschnitt
ausgebildet. Dieser Rundrohrabschnitt ist durch die spezielle Geometrie
des Gehäuses 31 im
axialen Ausgleichsabschnitt 11B in etwa fortgeführt, um
die axiale Führung
des Schlauches 9 auch innerhalb des Ausgleichsabschnitts 11B über ein
axiales Teilstück
hinweg zu gewährleisten.
Gleichzeitig ist innerhalb dieses axialen Teilstückes ein seitliches Umlenken
der einzelnen Versorgungsleitungen 8 zur Öffnung 43 hin möglich. Hierzu
verringert sich die Innenhöhe
des Gehäuses 31 zu
seiner Mitte hin.
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Wie
insbesondere aus den 8 und 11 zu
entnehmen ist, sind die Aus- bzw. Eintrittsöffnungen 43 für den Schlauch 9 bzw.
die Versorgungsleitungen 8 aus bzw. in das Führungselement 11 mit
gerundeten Ein- und Austrittskanten versehen und in etwa trompetenförmig ausgebildet,
um ein schonendes Zu- bzw. Ausführen
des Schutzschlauches 9 bzw. der Versorgungsleitungen 8 zu
gewährleisten. Bei
der Ausführungsvariante
gemäß 8 ist
in der Austrittsöffnung 30 eine
Nut 48 angebracht, die zur Aufnahme des internen Widerlagers 25A vorgesehen ist.
Die Austrittsöffnung 30 ist
daher durch das interne Widerlager 25A gebildet, welches
als ein separat gefertigtes Teil, insbesondere Drehteil, mit dem
Rundrohrabschnitt fest verbunden, insbesondere verschweißt ist.
In die Nut 48 kann ein Reduzierstück formschlüssig eingesetzt werden, über das
eine Anpassung an den jeweiligen Außendurchmesser des Schutzschlauches 9 vorgenommen
wird.
-
Das
Führungselement 11 ist
für eine
einfache Montage wiederum schalenartig ausgebildet, wie insbesondere
der 10 zu entnehmen ist. Neben dem Ausgleichsabschnitt 11B ist
auch der Rundrohrabschnitt aus Halbschalen gebildet, wobei im Ausführungsbeispiel
vorgesehen ist, dass die obere Halbschale 42A des Ausgleichsabschnitts 11B mit
einer oberen Halbschale 42C des Rundrohrab schnitts einstückig ausgebildet
ist, wohingegen ein unteres Halbschalenelement 42D des
Rundrohrabschnitts als separates Schalelement ausgebildet ist. Die
einzelnen Schalenelemente sind durch Schnellverschlüsse 46 (vgl. 11)
miteinander verbunden. Gemäß 11 ist
das Führungselement 11 über die Rohrschellen 29 an
der Befestigungsplatte 28 befestigt. Durch die getrennte
Halbschale 42D lässt
sich die untere Halbschale 42B des Ausgleichsabschnitts 11B in
einfacher Weise abnehmen, ohne dass das Führungselement 11 von
der Befestigungsplatte 28 und damit vom Roboter demontiert
werden muss. Durch Verschieben des Rundrohrabschnitts gegenüber den
Rohrschellen 29 ist vor endgültiger Befestigung zudem eine
stufenlose Einstellung der Montageposition ermöglicht.
-
Wie
bereits im Zusammenhang mit der 2 erläutert, bei
der das Führungselement
gemäß 11 eingesetzt
ist, weist das Führungselement 11 das
externe Widerlager 25B auf, welches ebenfalls auf der Befestigungsplatte 28 beabstandet
von der Austrittsöffnung 30 in
dem schellenartigen Befestigungsklemmblock 26 gehalten
ist.
-
- 2
- Roboter
- 4
- Schwinge
- 8
- Versorgungsleitung
- 9
- Schutzschlauch
- 10
- Pfeil
- 11
- Führungselement
- 11A
- axialer
Führungsabschnitt
- 11B
- Ausgleichsabschnitt
- 13
- Schnittstelle
- 14
- Pfeil
- 15
- Pfeil
- 17
- Führung
- 20
- Rückstellmittel
- 24
- Spiralfeder
- 25A
- internes
Widerlager
- 25B
- externes
Widerlager
- 26
- Befestigungsklemmblock
- 27
- Führungsadapter
- 28
- Befestigungselement
- 29
- Rohrschelle
- 30
- Austrittsöffnung
- 31
- Gehäuse
- 32
- Stirnseite
- 33
- Führungsstange
- 34
- Anschlag
- 35
- Halteelement
- 36
- Aufnahme
- 38
- Lagerhülsen
- 40
- Scharnierelement
- 42A–D
- Halbschalenelemente
- 43
- Öffnung
- 44
- Adapterhülse
- 46
- Schnellverschluss
- 48
- Nut