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Die Erfindung betrifft eine Ausgabevorrichtung (Engl.: Dispenser) für eine flexible Leitungsanordnung mit mindestens einer Versorgungsleitung, insbesondere eine Ausgabevorrichtung für eine räumlich auslenkbare Leitungsführungseinrichtung zum Führen mindestens einer Versorgungsleitung, umfassend eine Fördereinheit zum wahlweisen Ausgeben und Einholen zumindest eines Längsabschnitts der Leitungsanordnung.
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Weiterhin betrifft die Erfindung allgemein eine Fördereinheit für eine dreidimensional bzw. räumlich auslenkbare Leitungsführungseinrichtung zum Führen einer oder mehrerer Versorgungsleitungen, wie z.B. Kabel, Schläuche oder dgl., sowie eine solche Leitungsführungseinrichtung die mit einer Fördereinheit ausgerüstet ist. Eine bekannte und bewährte Bauform von Leitungsführungseinrichtungen zur dynamischen Führung von Leitungen zwischen zwei relativbeweglichen Stellen sind sogenannte Energieführungsketten.
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Eine Ausgabevorrichtung gemäß dem Oberbegriff aus Anspruch 1 ist bereits aus der
WO 2018/091554 A1 bekannt. Diese ist insbesondere als Andockvorrichtung zur Landstromversorgung von Schiffen geeignet. Hierbei wird eine Fördereinheit vorgeschlagen, welche zur Übertragung von Schubkraft oder Zugkraft auf den Umlenkbogen einer Energieführungskette einwirkt. Die vorgeschlagene Bauweise ist jedoch hinsichtlich Konstruktion und Wartung der Vorrichtung vergleichsweise aufwändig. Weiterhin erscheint die Bauweise nicht optimal geeignet für räumlich auslenkbare Leitungsführungseinrichtungen, d.h. Leitungsführungseinrichtungen die in drei Dimensionen beweglich sein sollen. Die Bauweise aus
WO 2018/091554 A1 ist eher für konventionelle Energieführungsketten geeignet, die nur in einer Ebene verfahren.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Ausgabevorrichtung und insbesondere eine Fördereinheit vorzuschlagen, die konstruktiv einfach ist und/oder wartungsarm betrieben werden kann. Die Fördereinheit soll dabei sowohl mit Leitungsführungseinrichtungen, als auch unmittelbar mit Versorgungsleitungen (ohne Leitungsführungseinrichtung) verwendbar sein.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Ausgabevorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1.
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Weiterhin soll unabhängig hiervon eine zuverlässige Lösung zum Antreiben dreidimensional auslenkbarer Leitungsführungseinrichtungen vorgeschlagen werden. Dies wird erreicht durch eine Vorrichtung mit Leitungsführungseinrichtung und Fördereinheit mit den Merkmalen nach Anspruch 2.
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Erfindungsgemäß ist für beide unabhängigen Aspekte als Kerngedanke vorgesehen, dass die Fördereinheit ein Antriebsrad umfasst, welches mit der flexiblen Leitungsanordnung zusammenwirkt. Die Leitungsanordnung kann dabei entweder eine räumlich auslenkbare Leitungsführungseinrichtung ggf. mit mehreren geführten Leitungen umfassen, oder lediglich eine geeignet gestaltete Versorgungsleitung (ohne Leitungsführungseinrichtung). Unter dem Begriff Leitungsanordnung wird somit vorliegend eine einzelne Leitung verstanden, die passend zum Antriebsrad gestaltet ist, sowie auch eine Leitungsführungseinrichtung, die mit dem Antriebsrad zusammenwirken kann und eine oder mehrere Leitungen darin führt bzw. führen kann.
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Das vorgeschlagene Antriebsrad kann insbesondere eine Anzahl über den Umfang verteilter Eingriffsabschnitte aufweisen, die jeweils insbesondere mindestens ein Kraftübertragungselement umfassen oder aus einem Kraftübertragungselement bestehen. Die flexible Leitungsanordnung andererseits umfasst erfindungsgemäß eine Mehrzahl außenseitiger Vorsprünge und/oder Rücksprünge, welche entlang zumindest einer Teillänge bzw. eines Abschnitts der Leitungsanordnung verteilt angeordnet sind. Diese Vorsprünge und/oder Rücksprünge wirken mit dem Antriebsrad, insbesondere mit den Eingriffsabschnitten bzw. Kraftübertragungselementen, kraftübertragend zusammen.
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Somit kann bei geeigneter Gestaltung der Leitungsanordnung und mit vergleichsweise wenig Mehraufwand ein robustes und einfaches Antriebsprinzip ähnlich einem Kettenrad angewendet werden. Dies bietet insbesondere den Vorteil, dass auf die Leitungsanordnung zumindest überwiegend Zugkräfte ausgeübt werden, wodurch im Vergleich zur bestimmungsgemäßen Anwendung von Schubkräften eine höhere Lebensdauer und geringerer Verschleiß bei Leitungsführungseinrichtungen und auch bei unmittelbar angetriebenen Leitungen erzielt werden kann. Zur Zusammenwirkung kann das Antriebsrad in die Leitungsanordnung greifen und/oder die Leitungsanordnung greift in das Antriebsrad, je nach gewünschter Gestaltung.
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Die außenseitig an der Leitungsanordnung vorgesehenen Vorsprünge und/oder Rücksprünge können dabei jegliche geeignete Gestaltung aufweisen, insbesondere vereinzelte Erhebungen oder Verdickungen bilden und/oder als Vertiefungen oder Einschnürungen ausgeführt sein. Als Rücksprünge können z.B. bereits an einer Leitungsführungseinrichtung ohnehin vorhandenen Zwischenräume genutzt werden. Grundsätzlich kommt auch jegliche andere Form von Unebenheiten an der Außenfläche (im Längsquerschnitt der Leitungsanordnung gesehen) in Betracht. Auch zur entsprechenden Gestaltung des Antriebsrads mit Eingriffsabschnitten sind unterschiedliche Bauweisen möglich.
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Als Leitungsführungseinrichtung zum Führen der Leitung(en) kommt insbesondere eine sog. Energieführungskette in Betracht, insbesondere eine Energieführungskette aus einzelnen miteinander räumlich auslenkbar verbundenen Gliedern.
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Für einen möglichst gleichmäßigen Antrieb ist es vorteilhaft, wenn das Antriebsrad eine Mehrzahl Eingriffsabschnitte aufweist die über den gesamten Umfang angeordnet bzw. vollumfänglich verteilt sind. Die Eingriffsabschnitte sind bevorzugt über den Gesamtumfang gleich verteilt, d. h. mit jeweils identischem Abstand in Umfangsrichtung. Die Eingriffsabschnitte können im radial äußeren Bereich vorgesehen sein, liegen jedoch bevorzugt zumindest teilweise nach innen versetzt bzw. zurückgesetzt gegenüber dem äußeren Radius des Antriebsrads, sodass eine Führung in seitlicher Richtung (axial zur Drehrichtung) vereinfacht wird.
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Günstige Kraftverhältnisse ergeben sich, wenn die Kraftübertragungselemente des Antriebsrads jeweils formschlüssig außen an der Leitungsanordnung bzw. Leitungsführungseinrichtung angreifen. Vorteilhaft ist ferner, wenn die Kraftübertragungselemente Kraft übertragen durch Anschlagen an den Vorsprüngen und/oder Rücksprüngen in Tangentialrichtung des Antriebsrads. Hierdurch erfolgt die Kraftübertragung zumindest überwiegend oder ausschließlich in Längsrichtung der Leitungsanordnung bzw. Leitungsführungseinrichtung, sodass ungünstige Quer- und Scherkräfte vermieden werden.
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Die Ausgabevorrichtung kann insbesondere zum unmittelbaren Zusammenwirken mit einem Stromversorgungskabel (ohne Leitungsführungseinrichtung) ausgeführt sein, wobei zum Ausgeben und zum Einholen das Antriebsrad unmittelbar mit dem Stromversorgungskabel zusammenwirkt. Hierzu können am Außenmantel des Stromversorgungskabels außenseitige Vorsprünge in Form von radial vorstehenden Ringbereichen, Ringkörpern oder dgl. befestigt sein. Es können auch andersartig gestaltete Vorsprünge oder auch Vertiefungen mit dem einen oder mehreren Kraftübertragungselementen zusammenwirken.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ausgabevorrichtung mit einer dreidimensional auslenkbaren Leitungsführungseinrichtung ausgerüstet, welche ein geschütztes Führen einer oder auch mehrerer Versorgungsleitungen ermöglicht. In diesem Fall werden nicht die Leitungen unmittelbar vom Antriebsrad angetrieben, sondern die schützende Leitungsführungseinrichtung wird vom Antriebsrad betätigt. Es kommen hierzu unterschiedliche Bauweisen von Leitungsführungseinrichtungen in Betracht.
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In besonders bevorzugter Gestaltung weist die Leitungsführungseinrichtung gelenkig miteinander verbundene Glieder auf, die jeweils zumindest in zwei Richtungen gegeneinander abwinkelbar bzw. schwenkbar sind. Besonders bevorzugt haben die Glieder eine kreisrunde Außenkontur, um eine von Verdrehung um die eigene Längsachse unabhängige Zusammenwirkung mit dem Antriebsrad zu ermöglichen.
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Bei Verwendung einer Leitungsführungseinrichtung mit gelenkig verbundenen Gliedern sind die Glieder in Längsrichtung hintereinander angeordnet und bilden vorzugsweise mittels radial außenseitiger Führungsteile einen Führungskanal für die Leitungen. Die Führungsteile können im Wesentlichen ringförmig ausgeführt sein und sind vorzugsweise umfänglich geschlossen, sodass ein Radialkräfte am Antriebsrad besser aufgefangen werden. Als Gelenkverbindungen zwischen den Gliedern können insbesondere Kugelgelenkverbindungen vorgesehen sein, sodass eine räumliche Auslenkung bzw. ein Verschwenken der Glieder zueinander in jeder Raumrichtung ermöglicht wird.
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Besonders bevorzugt ist eine Gestaltung mit einer rohrförmig geschlossenen Leitungsführungseinrichtung bzw. Energieführungskette, sodass die Leitungen gegen Fremdeinwirkung von außen geschützt geführt sind. Hierzu können die Führungsteile aufeinanderfolgender Glieder einen in Längsrichtung und Umfangsrichtung geschlossenen rohrartigen Mantel bilden. Denkbar sind auch andere durchgehende, flexible Umhüllungen, z.B. in Art eines Wellschlauchs (ohne ausgeprägte Glieder), als Leitungsführungseinrichtung.
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Zur Zusammenwirkung mit dem Antriebsrad sind bei einem derartig geschlossenen Mantel vorzugsweise außenseitige Vorsprünge, insbesondere in Form von radial vorstehenden Ringbereichen, Ringkörpern oder dgl., vorgesehen. Ringförmige umlaufende Bereiche erlauben eine Zusammenwirkung mit den Kraftübertragungselementen, bei welcher eine Verdrehung um die Längsachse unerheblich ist. Die Ringbereiche bzw. Ringkörper können dabei jede geeignete Querschnittsform haben.
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In einer bevorzugten Weiterbildung, werden Ringkörper zur Zusammenwirkung mit den Kraftübertragungselementen als separate Anbauteile am Mantel der Leitungsführungseinrichtung kraftschlüssig und/oder formschlüssig befestigt, insbesondere in Axialrichtung an der Leitungsführungseinrichtung ortsfest. Die Ringkörper werden vorzugsweise kraftschlüssig befestigt, z.B. durch Schraubverbindungen. Dies erlaubt unter anderem die Verwendung bestehender räumlich auslenkbarer Leitungsführungseinrichtungen. Bekannte und grundsätzlich geeignete Bauweisen wurden beispielsweise in
WO 2004/093279 A1 oder
WO 2010/119083 A2 vorgeschlagen.
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Es ist jedoch ebenfalls möglich, speziell gestaltete Glieder zu verwenden, welche am Mantel angeformte bzw. einteilig damit bzw. mit außenseitigen Führungsteilen hergestellte Vorsprünge aufweisen. Weiterhin können auch Leitungsführungseinrichtungen eingesetzt werden, welche konstruktiv bereits Vertiefungen zwischen den einzelnen Gliedern aufweisen, wie beispielsweise bei der Bauweise nach
WO 2019/243377 A1 .
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Grundsätzlich ist es vorteilhaft, wenn am Antriebsrad mehrere umfänglich verteilte Kraftübertragungselemente vorgesehen sind, da dies einen Betrieb ohne Unwucht bzw. mit gutem Rundlauf ermöglicht.
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In einer Ausführungsform kann jedes Kraftübertragungselement z.B. ein U-förmiger Bügel mit einer Aufnahme entsprechend dem Außendurchmesser der Leitung bzw. der Leitungsführungseinrichtung sein. Insbesondere bei dieser Bauart ist es vorteilhaft, wenn das Antriebsrad zwei gegenüberliegende Radscheiben umfasst, zwischen denen die Kraftübertragungselemente befestigt sind. Die Radscheiben können zugleich eine seitliche Führung für die Leitung bzw. Leitungsführungseinrichtung bilden.
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Zur Zusammenwirkung mit dem Antriebsrad sind grundsätzlich bevorzugt außenseitige Vorsprünge an der Leitungsanordnung vorgesehen. Dabei sind die Vorsprünge vorzugsweise als im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung vollumfänglich umlaufende Wulste bzw. Verdickungen bzw. umlaufende Ringbereiche ausgeführt.
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Die außenseitigen Vorsprünge oder Rücksprünge an der Leitungsanordnung, z.B. geeignete Ringkörper, haben bevorzugt eine Außenfläche bzw. Kontur welche im Querschnitt symmetrisch ist gegenüber einer Mittelebene senkrecht zur Längsrichtung der Leitungsanordnung bzw. zur Achse des Ringkörpers. Eine entsprechende Symmetrie erlaubt das Fördern gleichermaßen in beide Richtungen, vor- und zurück bzw. ein Ausgeben und Einholen, indem geeignete Elemente des Antriebsrads, je nach Drehrichtung, beidseitig an den Vorsprüngen bzw. Rücksprüngen angreifen können. Die Vorsprünge, insbesondere Ringkörper, können z.B. im Schnitt durch die Längsachse z.B. einen etwa halbkreisförmigen Querschnitt haben, sodass auch Störkanten vermieden werden.
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Für einen ruhigen bzw. ruckfreien Lauf ist es vorteilhaft, wenn die Vorsprünge bzw. Rücksprünge in gleichmäßigen Längsabständen entlang der Längsrichtung verteilt an der Leitung bzw. Leitungsführungseinrichtung vorgesehen sind. Somit sind bevorzugt über zumindest einen Längsabschnitt der Leitungsanordnung die Abstände zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Vorsprüngen bzw. Rücksprüngen jeweils identisch.
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Für einen möglichst zuverlässigen und ruckfreien Eingriff am Antriebsrad ist der Abstand im Bogenmaß zwischen aufeinanderfolgenden Kraftübertragungselementen vorzugsweise deutlich größer als der Längsabstand (z.B. Mittenabstand) zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Vorsprüngen und/oder Rücksprüngen. Besonders bevorzugt entspricht der Abstand im Bogenmaß zwischen einem ersten und einem dritten Kraftübertragungselement oder einem ersten und einem vierten Kraftübertragungselement in Abfolge der Umfangsrichtung dem bevorzugt jeweils gleichmäßigen Längsabstand bzw. identischen zwischen den Gegenstücken an der Leitungsanordnung, d.h. den Vorsprüngen bzw. Rücksprüngen. So kann an mindestens zwei Stellen der Leitungsführungseinrichtung eine gleichzeitige und somit schonendere Krafteinleitung erzielt werden, wobei zugleich eine Eingriffstoleranz (z.B. um den Bogenabstand der Kraftübertragungselemente) bereitgestellt wird.
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Um ein Abrutschen vom Antriebsrad zu vermeiden bzw. die Leitungsanordnung am Antriebsrad in Eingriff zu halten, ist vorteilhaft an der Fördereinheit eine bogenförmige Haltefläche vorgesehen, die in einem geeigneten radialen Abstand relativ zum Antriebsrad angeordnet ist und sich über einen Teilumfang des Antriebsrads entlang diesem erstreckt. Das Bogenmaß ist dabei vorzugsweise deutlich kleiner als 120°, insbesondere kleiner als 90°.
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Je nach beabsichtigter Anwendung kann die Leitungsanordnung bzw. die Leitungsführungseinrichtung ein freies Ende aufweisen, insbesondere mit einem Versorgungsstecker, etwa zum wahlweisen Anschluss an einen Verbraucher oder an eine Versorgungsquelle. Entsprechend kann die Leitung bzw. Leitungsführungseinrichtung ein stationäres Ende aufweisen, das insbesondere an einem Anschlusspunkt dauerhaft festgelegt ist.
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Zur Verwendung räumlich auslenkbarer Leitungsführungseinrichtungen ist es vorteilhaft, wenn die Fördereinheit ausgangsseitig eine trichterartige Einführvorrichtung aufweist, welche die Leitungsanordnung (d. h. die Leitungsführungseinrichtung oder alternativ die unmittelbar angetriebene Versorgungsleitung) beim Einholen auf das Antriebsrad leitet.
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Je nach Anwendung kann die Leitungsanordnung im eingeholten Zustand zwischen Antriebsrad und Anschlusspunkt frei hängen oder z.B. auf einer Trommel aufgewickelt werden.
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Mit dem Antriebsrad kann grundsätzlich jeder geeignete Antriebsmotor wirkverbunden sein. Weiterhin kann jede geeignete Bauweise eines Gestells für das Antriebsrad vorgesehen sein, an welchem das Antriebsrad um eine Drehachse drehbar gelagert ist. Am Gestell kann entsprechend der Antriebsmotor zum Drehantrieb des Antriebsrads befestigt sein. Als stationäres Gestell kommt beispielsweise ein vertikaler Ständer bzw. Träger in Betracht, an dessen oberen Ende das Antriebsrad vorgesehen wird, und gegenüber welchem die Leitungsanordnung freihängend gespeichert wird.
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Grundsätzlich kann das Gestell jegliche Art von Speicherbereich zum Aufnehmen des eingeholten Längsabschnitts der Leitungsanordnung aufweisen, insbesondere auch eine Umhausung oder ein Gehäuse, welches den Speicherbereich bildet. Konstruktiv günstig ist das Antriebsrad ausgangsseitig des Speicherbereichs am Gestell angeordnet.
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Die vorgeschlagene Ausgabevorrichtung eignet sich insbesondere aber nicht ausschließlich zur Stromversorgung beweglicher bzw. variabler Verbraucher. Die Ausgabevorrichtung eignet sich insbesondere zur Landstromversorgung von Schiffen, ähnlich wie in der
WO 2018/091554 A1 vorgeschlagen.
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Die vorgeschlagene Fördereinheit ist jedoch auch in anderen Anwendungen besonders vorteilhaft in Kombination mit räumlich auslenkbaren, flexiblen Leitungsführungseinrichtungen verwendbar, z.B. in einer Aufwickel-Vorrichtung, in Kombination mit einer Wickeltrommel oder Haspel, usw.
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Die Kombination aus Fördereinheit und Leitungsführungseinrichtung bietet unter anderem den Vorteil, eine oder mehrere Leitungen geschützt zu führen, ohne dass Fördereinheit unmittelbar an den Leitungen angreifen muss, d.h. ohne Zugkräfte unmittelbar auf die Leitungen zu übertragen.
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Die Erfindung ist für jegliche Art von Versorgungsleitungen, wie Kabel, Schläuche oder dgl. verwendbar, insbesondere für Stromversorgungsleitungen mit vergleichsweise großem Durchmesser bzw. großem Längengewicht, etwa Starkstromleitungen und/oder Leitungen zur Landstromversorgung von Schiffen.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, ausführlichen Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Abbildungen. Hierbei zeigen:
- 1: eine schematische Seitenansicht einer Ausgabevorrichtung mit einer Leitungsführungseinrichtung und einer Fördereinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 2A-2D: Ansichten einer Fördereinheit, z.B. zur Verwendung in der Vorrichtung nach 1, in teilweise aufgebrochener Perspektivansicht (2A); in Frontansicht (2B); im Längsschnitt der Schnittlinie C-C aus 2B (2C) und in geschlossener Perspektivansicht (2D);
- 3A-3D: Ansichten mehrerer Glieder einer bevorzugten Leitungsführungseinrichtung zur Verwendung mit einer Fördereinheit nach 2A-2D, in Frontansicht (3A), im Längsschnitt (3B), in perspektivischer Außenansicht (3C) und im perspektivischen Längsschnitt (3D); und
- 4: eine Perspektivansicht eines zweiteiligen Ringkörpers, der als separates Anbauteil zum Nachrüsten einer Leitungsführungseinrichtung nach 3A-3D geeignet ist, damit diese von der Fördereinheit nach 2A-2D angetrieben kann.
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1 zeigt eine Ausgabevorrichtung, allgemein mit 1 bezeichnet, für eine flexible Leitungsanordnung 2 mit einer räumlich auslenkbaren Leitungsführungseinrichtung 10, welche mehrere Versorgungsleitungen 3, z.B. elektrische Leitungen zur Stromversorgung, von einem stationären Ende 7 bzw. Festpunkt zu einem freien Ende 5 führt. Die Leitungsführungseinrichtung 10 schützt die Leitungen 3 im ruhenden Zustand und bei deren Bewegung, d.h. beim Ausgeben und Einholen. Am freien Ende der Leitungsanordnung 2 sind die Versorgungsleitungen 3 mit einem Versorgungsstecker 6 verbunden, z.B. zur Landstrom-Versorgung mit einem Schiff (nicht gezeigt).
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Die Ausgabevorrichtung 1 umfasst einen Speicherbereich 4, aus welchem eine gewünschte Länge der Leitungsanordnung 2 ausgegeben wird und in welchen diese wieder eingeholt wird. Im gezeigten Beispiel ist die Leitungsanordnung 2 im Speicherbereich 4 als Schlaufe frei hängend. Ein Aufrollen auf eine Trommel oder sonstige Formen der Speicherung liegen im Rahmen der Erfindung. Der Speicherbereich 4 kann in einer Schutzumhausung bzw. in einem Gehäuse geeigneter Bauart (nicht gezeigt) vorgesehen sein.
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Die Ausgabevorrichtung 1 umfasst eine Fördereinheit 30 zum maschinellen Fördern bzw. Antreiben der Leitungsanordnung 2 beim Ausgeben aus und beim wieder Einholen in den Speicherbereich 4. Die Fördereinheit 30 umfasst ein Antriebsrad 32, welches an seinem Umfang eine Anzahl Eingriffsabschnitte 33 bildet, hier z.B. mit neun Eingriffsabschnitten 33. Die Anzahl N der Eingriffsabschnitte 33 ist passend zu Durchmesser und Biegsamkeit der Leitungsanordnung 2 zu wählen und sollte mindestens zwei vorzugsweise eine Vielzahl Eingriffsabschnitte 33 umfassen, z.B. im Bereich von 6 ≤ N ≤ 12. Mit den Eingriffsabschnitten 33 wirkt die Leitungsanordnung 2 zur Kraftübertragung zusammen, sodass die Leitungsanordnung 2 je nach Drehrichtung des Antriebsrads 32 in Vorwärtsrichtung F oder Rückwärtsrichtung B vor- oder zurückbewegt wird.
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In 1 hat die flexible Leitungsanordnung 2 eine Mehrzahl außenseitiger Vorsprünge, in Form von Ringkörpern 12, welche außen an der Leitungsführungseinrichtung 10 vorgesehen sind. Diese Vorsprünge bzw. Ringkörper 12 sind entlang zumindest eines anzutreibenden Längsabschnitts der Leitungsanordnung 2 verteilt angeordnet, bevorzugt mit jeweils identischem Längsabstand A in Längsrichtung L. Die radial vorstehenden Ringkörper 12 an der Leitungsanordnung 2 wirken mit Kraftübertragungselementen 34 in den Eingriffsabschnitten 33 des Antriebsrads 32 zusammen. Im Beispiel aus 1-2 hat jeder Eingriffsabschnitt 33 genau ein zugeordnetes Kraftübertragungselement 34, welches zum Angreifen an einem Vorsprung bzw. Ringkörper 12 entsprechend konjugiert gestaltet ist.
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In 1 umfasst die Fördereinheit 30 ein Gestell 8, das von einem vertikalen Ständer 9 getragen wird, sodass das Antriebsrad 32 ausgangseitig bzw. oberhalb des Speicherbereichs 4 am Gestell 8 angeordnet ist. Somit erfolgt auf die Leitungsanordnung 2 - sowohl in Vorwärtsrichtung F als auch in Rückwärtsrichtung B - jeweils primär eine Übertragung von Zugkraft durch das Antriebsrad 32. Zugkraft wird bestimmungsgemäß gut von der Leitungsführungseinrichtung 10 aufgenommen und über die Ringkörper 12 eingeleitet. Zudem erfolgt keine unerwünschte Belastung der Versorgungsleitungen 3, welche endseitig zugentlastet in der Leitungsführungseinrichtung 10 geschützt sind.
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Mit Bezug 2A-2D wird eine bevorzugte Ausführungsform der Fördereinheit 30 näher erläutert. Die Fördereinheit 30 ist zum Antrieb einer Leitungsführungseinrichtung 10 bestimmt und gestaltet. Die Fördereinheit 30 ist nicht auf Anwendung in einer Ausgabevorrichtung wie z.B. in 1, beschränkt, sondern auch anderweitig vorteilhaft zum maschinellen Betätigen bzw. Bewegen entsprechender Leitungsführungseinrichtungen 10 einsetzbar.
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Am Antriebsrad 32 sind im äußeren Bereich über den gesamten Umfang eine Mehrzahl Eingriffsabschnitte 33 gleichverteilt, mit hier jeweils genau einem Kraftübertragungselement 34 (2C). Jedes Kraftübertragungselement 34 ist in 2A-2D als U-förmiger Bügel mit einer Aufnahme gestaltet. Die Aufnahme im Bügel 34 ist axial beidseitig offen und nach radial außen offen und entsprechend einer kreisrunden Außenkontur der Leitungsführungseinrichtung 10 gestaltet (vgl. 2A). Die U-förmigen Bügel 34 haben einen ca. halbkreisförmigen freien Querschnitt, sodass diese zumindest den halben Umfang der Leitungsführungseinrichtung 10 umgreifen können. Die Kraftübertragungselemente 34 sind mit jeweils möglichst identischem Bogenmaß, hier von ca. 40° über den Umfang verteilt, sodass in jeder Drehstellung bei eingreifender der Leitungsführungseinrichtung 10 Kraft auf deren Ringkörper 12 übertragen werden kann. 2C zeigt, dass zur günstigeren Kraftverteilung gleichzeitig zwei Kraftübertragungselemente 34 an jeweils einem ersten Ringkörper 12 und dem übernächsten Ringkörper 12 eingreifen. Das Bogenmaß zwischen den Kraftübertragungselementen 34 entspricht hier der Hälfte des Längsabstands A, sodass zum Erzielen des Eingriffs ein geringerer Drehwinkel nötig ist. Die Kraftübertragungselemente 34 sind zwischen zwei gegenüberliegenden Radscheiben 35A, 35B des Antriebsrads 32 befestigt, z.B. verschraubt. Die Abmessung der Kraftübertragungselemente 34 in Umfangsrichtung kann vergleichsweise kurz sein, wie in 2A-2D gezeigt, oder bogenförmig über einen größeren Winkel verlaufen, und z.B. eine größere Auflagefläche für die Leitungsführungseinrichtung 10 zum radialen Abstützen zu bilden. Die axiale Abmessung der Bügel bzw. Kraftübertragungselemente 34 parallel zur Drehachse R ist leicht größer als der Außendurchmesser der Vorsprünge bzw. Ringkörper 12. So bilden die Radscheiben 35A, 35B zugleich eine seitliche Führung für die Leitungsführungseinrichtung 10 quer zu deren Längsrichtung L (vgl. 2B). Eine Antriebswelle 35C ist drehfest mit den beiden Radscheiben 35A, 35B befestigt und mit einem Antrieb/Motor M, z.B. einem elektrischen Servomotor, gekoppelt (2B). Mittels der Antriebswelle 35C ist das Antriebsrad 32 um die Drehachse R drehbar gelagert.
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Die Kraftübertragungselemente 34 des Antriebsrads 32 wirken kraftübertragend mit entsprechenden Gegenstücken an der Leitungsführungseinrichtung 10 zusammen, hier mit den Vorsprüngen bzw. Ringkörpern 12, um die Leitungsführungseinrichtung 10 wahlweise in Vorwärtsrichtung F oder Rückwärtsrichtung B zu betätigen bzw. zu bewegen. Anstelle oder ergänzend zu Vorsprüngen 12 kann die Leitungsführungseinrichtung 10 auch Rücksprünge bzw. Aussparungen (nicht gezeigt) aufweisen, mit welchen entsprechend passende Elemente der Eingriffsabschnitte 33 zusammenwirken. Der Durchmesser des Antriebsrads 32 bzw. der wirksame Radius an der Innenseite der Kraftübertragungselementen 34 ist an den zulässigen Krümmungsradius der Leitungsführungseinrichtung 10 angepasst und vorzugsweise zumindest leicht grösser gewählt, um Belastungen zu verringern.
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2A-2D zeigen ferner eine beispielhafte Bauweise des Gestells 8, an welchem das Antriebsrad 32 mit seiner Antriebswelle 35C drehbar gelagert ist. Das Gestell 8 umfasst ein umgeformtes Halteblech 36A, das radial außen in Abstand zum Antriebsrad 32 vorgesehen ist. Das Halteblech 36A bildet eine grob bogenförmige Haltefläche 36B in radialem Abstand relativ zum Antriebsrad 32, wobei der Abstand so gewählt ist, dass die Ringkörper 12 mit geringem Spiel durchlaufen. Das Halteblech 36A mit der Haltefläche 36B erstreckt sich über einen Teilumfang des Antriebsrads 32, hier über ca. 60°-80° im Bogenmaß. Durch die Haltefläche 36B bleibt die Leitungsführungseinrichtung 10 stets im Eingriff am Antriebsrad 32 gehalten. Vorteilhaft bei einer Leitungsführungseinrichtung 10 mit einem freien Ende 5, das in alle Raumrichtungen bedarfsweise bewegt werden kann, ist am Gestell 8 ausgangsseitig in Vorwärtsrichtung F eine trichterartige Einführvorrichtung 37 befestigt. Die Einführvorrichtung 37, z.B. aus umgeformten Blechteilen, verjüngt sich trichterartig in die Rückwärtsrichtung B und ist tangential zum Antriebsrad 32 gerichtet, sodass die Leitungsführungseinrichtung 10 in Eingriff auf das Antriebsrad 32 geleitet wird, ungeachtet der Raumlage des freien Endes 5.
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3A-3D zeigen eine besonders bevorzugte Bauform einer Leitungsführungseinrichtung 10, die aus gelenkig miteinander verbundenen einzelnen und baugleichen Gliedern 11 mit kreisrunder Außenkontur (3A) aufgebaut ist. 3B-3D zeigen lediglich einen Teilabschnitt aus drei Gliedern. Die Glieder 11 sind in Längsrichtung hintereinander bzw. aufeinanderfolgend verkettet und bilden mittels radial außenseitiger Führungsteile 13 zumindest einen Führungskanal K für Leitungen 3, und sind hierzu über Stege mit Zentralteilen 14 verbunden. Zwei benachbarte Glieder 11 können jeweils räumlich zueinander um drei orthogonale Achsen verschwenkt werden. Hierzu sind die Glieder 11 über Gelenkverbindungen miteinander verbinden. Die Glieder 11 haben Zentralteile 14 mit jeweils beidseitig in Längsrichtung L Kugelgelenkverbindungen, aus einem Kugelgelenkkopf 16 und einer Kugelgelenkpfanne 17. In 3A-3D ist jeder Kugelgelenkkopf 16 als separate Gelenkkugel vorgesehen, welche in einer Kugelgelenkpfanne 17 an einem Ende des Zentralteils 14 gehalten ist. Am anderen Ende des Zentralteils 14 ist eine Gelenkgabel 18 vorgesehen mit radial gegenüberliegenden Durchgangsöffnungen für einen Sicherungsbolzen 19, mit welchem die Gelenkkugel des Kugelgelenkkopfes 16 gesichert wird. Der Sicherungsbolzen 19 liegt jeweils senkrecht zur Längsrichtung L und erlaubt die Übertragung beachtlicher Zugkräfte in Längsrichtung L durch das Kugelgelenk 16, 17. Das Anbringen und Lösen der Sicherungsbolzen 19 wird anhand von Zugangsöffnungen 19A erzielt, die im ansonsten umfänglich geschlossenen äußeren Führungsteil 13 jedes Glieds 11 vorgesehen sind. Wie 3C veranschaulicht, bilden die Führungsteile 13 und aufeinanderfolgender Glieder 11 ineinandergreifende Kalotten sowie insgesamt einen in Längsrichtung L und Umfangsrichtung U geschlossenen rohrartigen Mantel, welcher somit robust und zur Aufnahme von Kräften geeignet ist. Die Glieder 11 sind aus Kunststoff, z.B. als Spritzgussteile gefertigt.
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Vorsprünge für ein Zusammenwirken mit dem Antriebsrad 32 können an einer Leitungsführungseinrichtung 10 erzeugt werden, indem geeignete Ringkörper 12 als separate Anbauteile nachgerüstet werden.
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4 zeigt ein bevorzugtes Beispiel eines Ringkörpers 12, der im Wesentlichen aus zwei halbringförmigen, vorzugsweise baugleichen Schalenteilen 40A, 40B besteht, die durch Schrauben 42 miteinander verbunden und kraftschlüssig am Außenumfang gegen die Führungsteile 13 gespannt werden. Die Schalenteile 40A, 40B haben eine stirnseitig gerundete und im verbundenen Zustand um die Längsrichtung L geschlossene kreisringförmige Außenkontur. Die Schalenteile 40A, 40B sind spiegelsymmetrisch zu einer Mittelebene senkrecht zur Längsachse L. An der Innenseite bilden die Ringkörper 12 bzw. Schalenteile 40A, 40B einen Haltevorsprung 44, welcher in eine umlaufende Nut 45 am Außenumfang zwischen ineinandergreifenden Führungsteilen 13 von zwei geradlinig ausgerichteten und miteinander verbundenen Gliedern 11 greift (vgl. 3B), um die Ringkörper 12 in Längsrichtung L ortsfest an der Leitungsführungseinrichtung 10 zu sichern. Dabei kann der Ringkörper 12 jeweils an einem Paar aufeinanderfolgender Glieder 11 festgelegt sein und ggf. deren Verschwenkbarkeit reduzieren oder sperren. Ein umfänglich geschlossener Ringkörper 12 begünstigt eine gleichmäßige Krafteinleitung durch das Antriebsrad 32. Ringkörper 12 aus Schalenteilen 40A, 40B werden, wie in 1 zu erkennen, vorzugsweise nicht an jedem Glied 11, sondern zu jedem n-ten Glied 11 bzw. jedem n-ten Paar aus zwei Gliedern 11 vorgesehen, vorzugsweise mit n ≥ 2, insbesondere mit n ≥ 3. Somit wird inhärent ein gleichbleibender Abstand A erzielt und eine einfache Herstellung ermöglicht.
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Nachrüstbare separate Ringkörper 12 nach dem Prinzip aus 4 erlauben u.a. die Verwendung einer bekannten Leitungsführungseinrichtung, welche primär für andere Anwendungszwecke - auch ohne Antriebsrad 32 - bestimmt und geeignet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ausgabevorrichtung
- 2
- Leitungsanordnung
- 3
- Versorgungsleitung
- 4
- Speicherbereich
- 5
- freies Ende
- 6
- Versorgungsstecker
- 7
- stationäres Ende (Festpunkt)
- 8
- Gestell
- 9
- Ständer
- 10
- Leitungsführungseinrichtung
- 11
- Glieder
- 12
- Ringkörper
- 13
- Führungsteile
- 14
- Zentralteil
- 15
- Steg
- 16
- Kugelgelenkkopf
- 17
- Kugelgelenkpfanne
- 18
- Gelenkgabel
- 19
- Sicherungsbolzen
- 30
- Fördereinheit
- 32
- Antriebsrad
- 33
- Eingriffsabschnitte
- 34
- Kraftübertragungselement
- 35A, 35B
- Radscheibe
- 35C
- Antriebswelle
- 36A
- Halteblech
- 36B
- Haltefläche
- 37
- Einführvorrichtung
- 40A, 40B
- Schalenteile
- 42
- Schrauben
- 44
- Haltevorsprung
- 45
- Nut
- A
- Längsabstand
- B
- Rückwärtsrichtung
- F
- Vorwärtsrichtung
- K
- Kanal
- L
- Längsrichtung (der Leitungsführungseinrichtung)
- M
- Antrieb/Motor (des Antriebsrads)
- R
- Drehachse (des Antriebsrads)
- U
- Umfangsrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2018/091554 A1 [0003, 0034]
- WO 2004/093279 A1 [0020]
- WO 2010/119083 A2 [0020]
- WO 2019/243377 A1 [0021]
