DE202006006637U1

DE202006006637U1 - Führungseinrichtung für Energieführungsketten

Info

Publication number: DE202006006637U1
Application number: DE200620006637
Authority: DE
Original assignee: Igus GmbH
Current assignee: Igus GmbH
Priority date: 2006-04-21
Filing date: 2006-04-21
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2016-04-22

Abstract

Energieführungskette mit einer Führungseinrichtung, wobei die Führungseinrichtung mindestens einen außerhalb der Kette angeordneten Federarm aufweist, dessen eines Ende ortsfest in Bezug auf die Bewegung der Kette gelagert ist, und dessen anderes Ende mit einem frei beweglichen Teil der Kette im Abstand von den Anschlussstellen der Kette verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Führungseinrichtung für Energieführungsketten, insbesondere zur externen Versorgung von Anwendungsinstallationen an Roboterarmen, sowie eine mit der Führungseinrichtung ausgerüstete Energieführungskette.
Energieführungsketten werden zur Führung von Kabeln und Schläuchen zwischen einem ortsfesten und einem beweglichen Anschlusspunkt oder zwischen zwei beweglichen Anschlusspunkten eingesetzt. Energieführungsketten zur externen Versorgung von Anwendungsinstallationen an Roboterarmen mit mehreren Dreh- und/oder Schwenk- und/oder Translationsfreiheitsgraden bestehen aus einer Vielzahl von gelenkig in beiden Richtungen quer zur Längsausdehnung der Kette miteinander verbundenen Kettengliedern die einen Aufnahmeraum für die Kabel und/oder Schläuche bilden.
Da Roboter eine Vielzahl von Dreh- und/oder Schwenkfreiheitsgraden ausführen können, müssen die Energieführungsketten eine Vielzahl von Dreh-, Schwenk-, Torsions- und Translationsbewegungen nachvollziehen können und dabei Entfernungsänderungen zwischen dem Anschlusspunkt der Anwendungsinstallation am Roboterarm und dem entfernten Anschluss punkt, an dem die Versorgungsleitungen eingespeist werden, beispielsweise an der Basis des Roboters ausgeglichen werden. Dies erfolgt in der Regel durch Änderung des Biegeradius der Energieführungskette. Bei großem Biegeradius tendieren die Ketten dazu durchzuhängen, wobei nachfolgende Bewegungen des Roboterarms zu einem unkontrollierten, schlagartigen Ausweichbewegungen in Richtung des geringsten Biege- oder Torsionswiderstandes führen. Obwohl die Ketten eine relativ gute Zugstabilität aufweisen, sind ihre Bewegungen gegenüber Schub weitgehend instabil.
Zur Stabilisierung der Bewegungen von Energieketten wurde gemäß DE 4105650 vorgeschlagen, die Gelenkverbindungen der Kettenglieder mit Rückstellfedern zu versehen, die eine elastische Rückstellkraft in Richtung Kettenstreckung ausüben, so dass der jeweils größtmögliche Biegeradius ohne Durchhängen der Kette realisiert wird. Derartige Ketten sind relativ kompliziert, da jedes Kettenglied mit Rückstellfedern auszustatten ist, und verlangen einen vergleichsweise hohen Montageaufwand. Nachrüstungen mit Rückstellfedern sind im allgemeinen nicht möglich.
Gemäß EP 1200753 wurde vorgeschlagen, innerhalb der Kette Federstahldrähte vorzusehen, die eine elastische Streckung der Kette bewirken. Sowohl die Federstahldrähte als auch die individuellen Rückstellfedern in jedem Kettengliedgelenk bedingen ein Erhöhung der trägen Masse der Kette, die schnellen Bewegungen des Roboterarms entgegenwirkt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Energieführungskette bereitzustellen, die an Roboterarmen einsetzbar ist und die eine Führungseinrichtung aufweist, die leicht in bestehenden Systemen nachrüstbar ist, konstruktiv einfach aufgebaut ist und die Energieführungskette insbesondere bei Schubbewegungen der Kette nicht mit zusätzlicher träger Masse belastet.
Gegenstand der Erfindung ist eine Energieführungskette mit einer Führungseinrichtung, wobei die Führungseinrichtung mindestens einen außerhalb der Kette angeordneten Federarm aufweist, dessen eines Ende ortsfest in Bezug auf die Bewegung der Kette gelagert ist, und dessen anderes Ende mit einem frei beweglichen Teil der Kette im Abstand von den Anschlussstellen der Kette verbunden ist.
Vorzugsweise ist der Federarm so mit der Kette verbunden, dass dieser bei Einwirkung von Schubkräften auf die Kettenglieder eine Zugkraft zumindest auf den mit der Anwendungsinstallation verbundenen Teil der Kette ausübt. Die Kette wird also durch den Federarm zumindest in dem Bereich gestreckt, in dem eine Schubbewegung der Kettenglieder andernfalls zu unkontrollierten Ausweichweichbewegungen, insbesondere seitlich zur Kettenlängsrichtung, führen würde.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Energieführungskette ist diese mit dem Federarm an einer Stelle durch eine Manschette, die die Kette an dem Federarm festlegt, und an mindestens einer weiteren Stelle durch eine Buchse, in der die Kette relativ zum Federarm in Längsrichtung beweglich geführt ist, verbunden. Dabei kann die Kette bevorzugt auf der Außenseite in Bezug auf die elastische Biegung des Federarms geführt sein. Weiter bevorzugt ist der Federarm in spannungsfreiem Zustand zumindest an seinem freien Ende gekrümmt mit einem Radius, der größer ist als der konstruktiv vorgegebene minimale Biegeradius der Kette.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Energieführungskette ist das freie Ende des Federarms mit dem frei beweglichen Teil der Kette über ein Zugseil und eine Manschette, die das Zugseilende an der Kette festlegt, verbunden. Mindestens ein weiteres Zugseil kann zwischen kann zwischen den beiden Enden des Federarms vorgesehen sein.
Der Federarm kann aus Federstahl oder aus einem faserverstärkten Kunststoff bestehen. Dabei weist der Federarm weiter bevorzugt einen rechteckigen Querschnitt auf, so dass er in Bezug auf die elastische Biegung querstabil ist.
Vorzugsweise nimmt die inkrementale elastische Rückstellkraft des Federarms zu dessen freien Ende hin ab. Dies kann dadurch dargestellt werden, dass der Querschnitt des Federarms in Richtung seiner Längserstreckung in Richtung auf das freie Ende hin abnimmt.
Bevorzugt steht der Federarm bei kürzestmöglicher Entfernung zwischen den Anschlussstellen der Kette unter elastischer Vorspannung.
Erfindungsgemäß können ferner zwei Federarme vorgesehen sein, deren freie Enden einen Abstand zueinander aufweisen und die über Zugseile an einer gemeinsamen Manschette an der Kette im Winkel zueinander angreifen.
Schließlich können je nach Länge der Kette und dem Umfang und Ausmaß der erforderlichen Bewegungen der Anwendungsinstallation mehrere Federarme vorgesehen sind, die an verschiedenen frei beweglichen Stellen der Kette angreifen und diese weg von der Anschlussstelle der Anwendungsinstallation und/oder Bewegungshindernissen, wie dem Robotersockel oder Robotergelenken, spannen.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Federarm an seinem ortsfesten Befestigungsende schwenkbar befestigt sein, sodass dieser Schwenkbewegungen folgen kann.
Gegenstand der Erfindung ist eine Führungseinrichtung zur Verwendung bei einer Energieführungskette, die die oben im Einzelnen beschriebenen Merkmale aufweist.
Weitere zweckmäßige und vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Figuren, anhand derer die Erfindung ohne Beschränkung der oben gegebenen Beschreibung näher erläutert wird.
1 zeigt einen Roboter mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energieführungskette mit Führungseinrichtung in einer ersten Arbeitstellung des Roboters.
2 zeigt beweichend von 1 eine zweite Arbeitsstellung des Roboterarm mit geschwenktem Gelenk.
3 und 4 zeigen vergrößerte perspektivische Ansichten der erfindungsgemäßen Führungseinrichtungen gemäß 1 und 2.
5 zeigt eine alternative Ausbildung des Tragarmes zur Befestigung der Führungseinrichtung in anderer geometrischer Konfiguration.
Fig. Zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Kette auf dem Federarm aufliegt.
7 zeigt eine erfindungsgemäße Führungseinrichtung mit zwei Federarmen.
Der in 1 dargestellte Roboter 1 besitzt eine mit einer nicht näher bezeichneten Antriebseinheit versehene Basis 2 mit an der Basis über Gelenke 3 befestigten Roboterarm 5, wobei die Kabel und Schläuche für eine nicht dargestellte Anwendungsinstallation, beispielsweise eine Schweißzange oder dergleichen, in einer Energieführungskette 4 von einer Einleitungs-Anschlussstelle A zu einer Anschlussstelle B für die Anwendungsinstallation geführt sind. Die Energieführungskette 4 wird hier von einer Buchse 6 längsverschieblich aufgenommen. Der frei bewegliche Teil 4a der Energiefüh rungskette zwischen Buchse 6 und Anschlussstelle A wird durch die erfindungsgemäße Führungseinrichtung 7 geführt. Die Führungseinrichtung 7 besteht aus einem hier an dem Sockel 2 befestigten Haltearm 8 und einem Federarm 9, dessen eines Ende an dem Haltearm 8 ortsfest befestigt ist. Die Anschlussstelle A ist hier ebenfalls als an dem Haltearm 8 befestigt dargestellt. Der frei bewegliche Teil 4a ist mittels einer Manschette 10 mit über ein Zugseil 11 mit dem anderen, frei beweglichen Ende des Federarms 9 verbunden. In der dargestellten gestreckten Stellung des Roboterarms 5 steht das Zugseil 11 unter leichter Vorspannung durch den Federarm 9.
2 zeigt den oberen Teil der 1, wobei das Gelenk 3a des Roboterarms 5 geschwenkt ist. Der frei bewegliche Teil 4a der Energieführungskette ist verkürzt, so dass der Federarm 9 elastisch umgebogen ist. Bei der Rückkehr des Roboterarms in die gestreckte Stellung der 1 werden auf die Glieder der Energieführungskette Schubkräfte ausgeübt, die erfindungsgemäß durch von dem Federarm 9 über das Zugseil 11 auf die Kette ausgeübten elastischen Zugkräfte kompensiert oder soweit gemildert werden, so dass es nicht zu unkontrollierten Ausweichbewegungen der Kette kommt.
Die vergrößerte perspektivische Darstellung der Führungseinrichtungen in 3 und 4 zeigen den rechteckigen Querschnitt des Federarms zur Gewährleistung der Querstabilität und den in Richtung auf das frei bewegliche Ende sich verengenden Querschnitt des Federarms.
5 zeigt eine erfindungsgemäße Führungseinrichtung mit alternativer Ausbildung des Tragarmes 8 mit Befestigungsmitteln 13 für den Tragarm.
Bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß 6 liegt die Kette auf der in Bezug auf die Krümmung des Federarms 8 au ßen auf dem Federarm auf. Die Kette ist an dem ortsfesten Ende des Federarms mit einer Manschette 14 festgelegt. An dem freien Ende des Federarms wird die Kette 4 durch eine Buchse 15 in Längsrichtung gleitend geführt. Gegebenenfalls kann es zweckmäßig, zwischen Manschette 14 und Buchse 15 eine weitere Buchse vorzusehen. Alternativ ist es möglich, die Manschette mit der einen oder einer der mehreren Buchsen zu vertauschen, so dass die Gleitbewegung der Kette auf dem Federarm vermindert wird. Der Federarm ist bereits im spannungsfreien Zustand vorgeformt.
7 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die zwei Federarme 9a und 9b und entsprechend zwei Zugseile 11a und 11b aufweisen, wobei die freien Enden der Federarme im Abstand zueinander angeordnet sind und die Zugseile im Winkel an der gemeinsamen Manschette 10 angreifen.

Claims

Energieführungskette mit einer Führungseinrichtung, wobei die Führungseinrichtung mindestens einen außerhalb der Kette angeordneten Federarm aufweist, dessen eines Ende ortsfest in Bezug auf die Bewegung der Kette gelagert ist, und dessen anderes Ende mit einem frei beweglichen Teil der Kette im Abstand von den Anschlussstellen der Kette verbunden ist.
Energieführungskette nach Anspruch 1, wobei der Federarm eine Zugkraft auf den mit der Anwendungsinstallation verbundenen Teil der Kette ausübt.
Energieführungskette nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kette an einer Stelle mittels einer Manschette an dem Federarm festgelegt ist und an mindestens einer weiteren Stelle mittels einer Buchse in Längsrichtung beweglich an dem Federarm geführt wird.
Energieführungskette nach Anspruch 3, wobei der Federarm in spannungsfreiem Zustand gekrümmt ist und die Kette auf der Außenseite des Federarms in Bezug auf die Krümmung geführt ist.
Energieführungskette nach Anspruch 1 oder 2, wobei das freie Ende des Federarms mit einem frei beweglichen Teil der Kette über ein Zugseil verbunden ist.
Energieführungskette nach Anspruch 5, wobei das Zugseilende mittels einer Manschette an der Kette festgelegt ist.
Energieführungskette nach Anspruch 6, wobei zwei Federarme vorgesehen sind, deren freie Enden im Abstand angeordnet sind, und die Zugseile an einer gemeinsamen Manschette der Kette im Winkel zueinander angreifen.
Energieführungskette nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die inkrementale elastische Rückstellkraft des Federarms zu dessen Verbindung mit dem frei beweglichen Teil der Kette hin abnimmt.
Energieführungskette nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Federarm aus Federstahl oder faserverstärktem Kunststoff besteht.
Energieführungskette nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Federarm einem rechteckigen Querschnitt aufweist, so dass er in Bezug auf die elastische Biegung querstabil ist.
Energieführungskette nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Querschnitt des Federarms in Richtung seiner Längserstreckung zu dessen Verbindung mit dem frei beweglichen Teil der Kette hin abnimmt.
Energieführungskette nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei mehrere Federarme vorgesehen sind, die an verschiedenen frei beweglichen Stellen der Kette angreifen und diese weg von der Anschlussstelle der Anwendungsinstallation und/oder Bewegungshindernissen spannen.
Energieführungskette nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Federarm an seinem ortsfesten Befestigungsende schwenkbar befestigt ist.
Führungseinrichtung zur Verwendung bei einer Energieführungskette einen Federarm aufweisend, wobei das eine Ende des Federarms Mittel zur ortsfesten Befestigung bei einem Roboter aufweist, und das andere frei bewegliche Ende Mittel zur Befestigung einer Energieführungskette aufweist.
Führungseinrichtung nach Anspruch 14, wobei das Mittel zur Befestigung einer Energieführungskette aus einer Manschette, mittels der eine Stelle der Kette festlegbar ist, und mindestens von der Manschette beabstandete Buchse, mittels der eine Energieführungskette in Längsrichtung beweglich an dem Federarm geführt werden kann.
Führungseinrichtung nach Anspruch 15, wobei der Federarm in spannungsfreiem Zustand gekrümmt ist und die Mittel zur Befestigung einer Kette auf der Außenseite des Federarms in Bezug auf die Krümmung abgeordnet sind.
Führungseinrichtung nach Anspruch 14, wobei das freie Ende des Federarms mit einem frei beweglichen Teil der Kette über ein Zugseil, wobei das freie Ende des Zug seils eine Manschette aufweist, mittels derer ein Abschnitt einer Energieführungskette festlegbar ist.
Führungseinrichtung nach Anspruch 17, wobei zwei Federarme vorgesehen sind, deren freie Enden im Abstand angeordnet sind, und Zugseile aufweisen, deren Enden an einer gemeinsamen Manschette im Winkel angreifen.
Führungseinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei die inkrementale elastische Rückstellkraft des Federarms zu dessen frei beweglichen Teil hin abnimmt.
Führungseinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei der Federarm einem rechteckigen Querschnitt aufweist, so dass er in Bezug auf die elastische Biegung querstabil ist.
Führungseinrichtung nach Anspruch 20, wobei der Querschnitt des Federarms in Richtung seiner Längserstreckung zu dessen frei beweglichen Ende hin abnimmt.
Führungseinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, wobei der Federarm an seinem ortsfesten Befestigungsende schwenkbar befestigt ist.