WO2008125093A2 - Vorrichtung zum führen von versorgungsleitungen entlang der struktur eines industrieroboters - Google Patents

Vorrichtung zum führen von versorgungsleitungen entlang der struktur eines industrieroboters Download PDF

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WO2008125093A2
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0025—Means for supplying energy to the end effector
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G11/00—Arrangements of electric cables or lines between relatively-movable parts

Definitions

  • the invention relates to a device for guiding supply lines along the structure of an industrial robot. It comprises a device section serving for length compensation for movements of a plurality of robot axes.
  • Industrial robots are regularly used in complex work environments for positioning and / or controlling tools; They are characterized by their special spatial flexibility compared to conventional machines. This flexibility is limited by lines running on the robot structure.
  • Such lines consist of cables and / or hoses that carry electrical current and / or fluids - such as air and water - and supply, for example, arranged on the robot hand tools and / or measuring devices with energy, cooling and / or data; they are referred to in this document as supply lines.
  • supply lines consist of cables and / or hoses that carry electrical current and / or fluids - such as air and water - and supply, for example, arranged on the robot hand tools and / or measuring devices with energy, cooling and / or data; they are referred to in this document as supply lines.
  • the aforementioned limitations of flexibility are based on two main factors: the limited length compensation and the interference contour of the supply lines.
  • the maximum length compensation limits movements of the axes of the industrial robot.
  • the often considerable, hardly predictable interference contour further restricts the remaining range of motion, depending on the complexity of the work environment and the workpiece.
  • Previous guide devices for supply lines are regularly arranged along the robot structure.
  • the supply lines are usually led outside the robot structure in a surrounding protective tube.
  • various types of supply lines are typically routed.
  • holding parts To guide the supply lines attached to the robot structure holding parts are used. These holding parts regularly have at the robot structure fixed angle plates and arranged on these clamp and trumpet elements, the latter two serve for actually holding and guiding the supply lines; occasionally holding parts are also designed as molded parts.
  • length reserves are usually arranged between or after such holding parts.
  • the length reserves are regularly formed as contractible, circular loops or slidable, U-shaped loops.
  • compression springs are used regularly, which usually have a helical structure and regularly surround a surrounding the supply lines protective hose; occasionally also leaf springs are used.
  • a guide device which leads supply lines along the structure of an industrial robot to the hand to the front.
  • a circular loop is provided, which is surrounded by a helical compression spring.
  • the length reserve arises because the circular loop can contract; It serves for length compensation for movements of several robot axes.
  • a disadvantage of this device is that the loop must still have the minimum dynamic bending radius in the contracted state, whereby an unfavorable ratio between length compensation and interference contour arises. By remaining rolling movements in the region of the circular loop, the interference contour is also only limited calculable; it can come to a rubbing on the robot swing.
  • a guiding device which leads supply lines along the structure of an industrial robot to the hand of the latter to the front.
  • a loop hanging down in the rear region of the robot arm is provided.
  • the length reserve arises because the hanging loop can contract and / or move; It serves for length compensation for movements of several robot axes.
  • a disadvantage of this device are the considerable interference contour above the robot arm and in the region of the hanging loop and remaining rolling movements in the region of the hanging loop.
  • a guiding device which leads supply lines along the structure of an industrial robot to the hand to the front.
  • a U-shaped loop is provided, which is guided in a round tube with lateral longitudinal opening.
  • the length reserve arises because the approximately U-shaped arc can move in the open region of the round tube section and laterally of this section at approximately constant bending radius along the lateral opening.
  • the arc can run continuously during length compensation with approximately minimum dynamic bending radius.
  • the length reserve is used for length compensation for movements of several robot axes.
  • a disadvantage of this device is that the U-shaped arc itself can not be used as a length reserve, resulting in an unfavorable relationship to the interference contour.
  • the outside of the round tube extending pipe parts are not stabilized; If these pipe parts are longer, rolling movements can occur there.
  • a disadvantage of the device is that the U-shaped arc itself can not be used as a length reserve, resulting in an unfavorable relationship to the interference contour.
  • a disadvantage of the device is that the approximately U-shaped arc itself can not be used as a length reserve, resulting in an unfavorable relationship to the interference contour.
  • a guiding device which leads supply lines along the structure of an industrial robot to the hand of the latter to the front.
  • a winding guide in the form of a double plate.
  • a loop is provided, which is surrounded by a helical compression spring. The length reserve arises because the loop can contract; It serves for length compensation for movements of several robot axes.
  • a disadvantage of the device is that the loop must still have the minimum dynamic bending radius in the contracted state, whereby an unfavorable ratio between length compensation and interference contour arises.
  • the interference contour is limited calculable; it can come to a rubbing on the robot swing.
  • a guide device which leads cables along the structure of an industrial robot. It consists of a cylindrical, rotatably mounted drum with a cylindrical interior and lateral opening, which continues the cable extending in the cylindrical interior in a first section through the lateral opening to the outside and then in a second section circular outside along the drum wall.
  • the cylindrical drum is mounted parallel to the axis of rotation of the industrial robot and coupled via a belt directly to the axis of rotation of the industrial robot.
  • the length reserve arises because the cables are wound around the drum, whereby the cable section located in the second section can be used completely as a reserve of length and can run continuously with a minimum dynamic bending radius.
  • the length reserve is used for length compensation for movements of only one robot axis.
  • a disadvantage of the device is that the cables are not exactly guided in the second subsection and are not led away from a fulcrum in the first subsection. This allows the cables to move on the drum and in the cylindrical cavity, which is why in first section dynamic bends occur and the cables, especially in the area of the lateral opening, can be damaged quickly.
  • a further disadvantage is that the device is coupled to its functioning via a belt directly to a robot axis. The device is therefore not suitable for length compensation for movements of multiple robot axes.
  • the minimum dynamic bending radius of the supply lines if it is not reached, this quickly leads to material fatigue, which prevents a long service life.
  • the less precise leadership it generally leads to moving, unpredictable interfering contours and, especially in the section of the length reserve, to irregular bending strains, so that the minimum dynamic bending radius of the supply lines in this section can only be approximated.
  • the invention has for its object to develop a device for guiding supply lines along the structure of an industrial robot, which compared to previously known remplisvorachtitch a better ratio of maximum length compensation, minimal, predictable Störkontur and long life in a length compensation for movements of multiple robot axes serving Device section allows.
  • the object is achieved by a device for guiding supply lines (2) along the structure of an industrial robot (1) which has the supply lines (2) in a device section (3) with return means (10, 11) serving for length compensation for movements of a plurality of robot axes.
  • the inventive device may be formed as an integral part of an industrial robot or as an attachment of an industrial robot.
  • the length compensating serving device portion with return means may consist of further sections.
  • the return means may at least partially consist of springs whose spring force preferably acts along the direction of movement of the supply lines in the second section.
  • the device is particularly suitable for length compensation for movements of such robot axes, which are arranged in the region of a robot arm and a robot hand.
  • the guidance in the second subsection makes it possible to guide supply lines in the first subsection with an approximately minimal static bending radius, as a result of which the interference contour, which accompanies at least a certain length compensation, is significantly reduced, depending on the nature of the supply lines. Even an exact tour in the first section is then readily possible.
  • the supply lines in the second subsection can be guided with improved utilization of the minimum dynamic bending radius in comparison with prior art devices which serve the length compensation for movements of several robot axes, whereby the interference contour at least accompanying a certain length compensation continues reduced.
  • the device according to the invention can be optimized for specific fields of application as follows: If it primarily comes down to a high length compensation, for example, the second section substantially circular over an angle of more than 360 degrees, for example about 720 degrees, in two identical arranged on the other approximately circular loops, and / or be performed with a much higher than the minimum dynamic bending radius. If it primarily comes down to a small interference contour, for example, the second portion may extend substantially circular over an angle of less than 360 degrees, for example over only 90 degrees, with a minimum dynamic bending radius. If it is primarily a long life, the second section can run with much higher than the minimum dynamic bending radius.
  • a high length compensation for example, the second section substantially circular over an angle of more than 360 degrees, for example about 720 degrees, in two identical arranged on the other approximately circular loops, and / or be performed with a much higher than the minimum dynamic bending radius.
  • the second portion may extend substantially circular over an angle of less than 360 degrees, for example over only 90 degrees, with a minimum dynamic
  • the supply lines (2) are led away from a pivot point (4) in a first section (5) and then continued in a second section (6) exactly, circularly and at a constant distance from the pivot point (4). that bends of the supply lines (2) remain static in the first section (5) even when length compensation.
  • the supply lines (2) in the first section (5) are guided in the region of the pivot point (4) in the plane through which the arc of the second section (6) extends.
  • the guide in the fulcrum can be realized, for example, by a holding part, which is designed to be rotatable and fixed to the supply lines.
  • a torsion of the supply lines in the region of the first section can be avoided. If the circular arc in the second subsection extends over an angle with many degrees, further disruptive dynamic bends can occur on the side of the fulcrum point facing away from the first subsection.
  • the aforementioned embodiment is particularly suitable for cases in which only a small length compensation is required and / or a torsion of the supply lines is very problematic.
  • the supply lines (2) in the first section (5) in the region of the pivot point (4) guided approximately perpendicular to that plane through which the arc of the second section (6).
  • the guide in the fulcrum can be realized, for example, by a holding part, which is designed to be immovable and leads the supply lines rotatably.
  • a holding part which is designed to be immovable and leads the supply lines rotatably.
  • the aforementioned embodiment is particularly suitable for cases in which a high length compensation is required and / or a torsion of the supply lines is not very problematic.
  • the opening of the molding may extend along the direction of movement of the supply lines in the second section.
  • the molded part and protective tube may have a uniform cross-section, wherein the protective tube preferably has no corresponding opening.
  • the molding and protective tube may have a circular or non-circular - for example, cuboid - cross-section.
  • a non-circular cross-section of the molded part and the protective tube is advantageous insofar as the protective tube can not rotate about its own axis in this case, whereby a whole bundle of supply lines can be performed without problems in a very largely exactly constant distance from the pivot point.
  • a longitudinal opening of the molding is preferably directed at least approximately in the direction of the pivot point.
  • the molded part may have further openings. This can be advantageous, for example, if mobility and / or exact guidance of the protective tube in the second subsection are supported by rollers connected to the protective tube, or if the molded article itself has one or more rotationally movable components.
  • the supply lines (2) in the second subsection (6) are guided in a power transmission chain (9) through a molded part (13) which has an opening (17) in the second subsection (6), through which the supply lines (2 ) in the first section (5) are also performed during length compensation.
  • the leadership of the supply lines in a power transmission chain is particularly advantageous because of the resilience of the energy chain and the simple feasibility of a strain relief.
  • the opening of the molding may extend along the direction of movement of the supply lines in the second section.
  • the molded part and the energy guiding chain can have a uniform cross section, wherein the energy guiding chain does not necessarily have a corresponding opening. By this configuration, the supply lines are protected at the same time and accurately managed.
  • the molded part and the energy guiding chain can have a circular or non-circular cross-section, for example cuboid.
  • a non-circular cross section of the molded part and the energy guiding chain is advantageous insofar as the energy guiding chain can not rotate about its own axis, whereby a whole bundle of supply lines can be guided in a very largely exactly constant distance to the fulcrum.
  • a longitudinal opening of the molding is preferably directed at least approximately in the direction of the pivot point.
  • the molded part may have further openings. This may be advantageous, for example, if mobility and / or exact guidance of the energy guiding chain in the second subsection are supported by rollers connected to the energy guiding chain, or if the molded part itself has one or more rotatable components
  • one or more compression springs (10) serve as return means.
  • coil springs can serve as compression springs.
  • Compression springs can be used without problems in the area of a length compensation required anyway.
  • derliche sectionabitess - for example between protective hose and molding - are attached.
  • the overall interference contour can be kept low.
  • protectors (12) are mounted in the region of the compression springs, through which the protective tube is movably guided; As a result, the wear on the protective tube, compression spring and molded part is reduced.
  • a torsion spring (11) serves as a return means whose axis of rotation extends through the pivot point (4) and whose rotational force acts along the arc of the second section (6).
  • torsion spring for example, serve a leg spring.
  • the return means When using a torsion spring as the return means the rest length problem described above for compression springs does not occur. By attaching the return means in the region of a required anyway for the length compensation section, the overall interference contour can be kept low.
  • the supply lines (2) following the second section (6) in a third section (7) straight and substantially exactly continued.
  • the third section is not necessarily part of the length compensation serving device portion of the device according to the invention.
  • the above-mentioned guidance in the third section can - apart from the straight course - correspond to those in the second section; it serves primarily to prevent rolling movements in the further course of the supply lines. Further advantages are associated with the aforementioned guide in particular when the return means consists of one or more compression springs. Because these can then - with appropriate design - are also compressed in this section, so that with sufficient length of the third section, the entire second section can serve as a length reserve.
  • the supply lines (2) in the third section (7) guided by a molded part (14), the protective tubes (8) and / or energy guiding chains (9) can drive different cross-section exactly.
  • the supply lines (2) in the first section (5) and second section (6) are guided continuously within a substantially closed mold part (15).
  • the supply lines (2) in the first subsection (5) and in the second subsection (6) and in the third section (7) are guided continuously within a largely closed molding (16).
  • At least one molded part (13, 14, 15, 16) designed hinged.
  • the mold parts (13, 14) are designed such that arise when unfolding asymmetric parts. In this way it can be ensured that in the case of a lateral attachment to the robot arm, the supply lines do not simply fall to the floor after the mold part / moldings have been unfolded, but must instead be removed selectively, for example, upwards.
  • FIGS. 1 to 15 show, by way of example, various embodiments of the invention. Device according to the invention.
  • FIG. 1 and 2 show an embodiment of the device section (3) according to the invention, which serves for length compensation for movements of several robot axes, in which the supply lines (2) in the first section (5) are guided in that plane in the region of the pivot point (4) through which the arc of the second section (6) extends, and in which the supply lines (2) in the second section (6) are guided in a protective tube (8) of circular cross-section through a shaped part (13) of circular cross-section, one along the Movement direction of the supply lines (2) in the second section (6) extending opening (17) through which the supply lines (2) in the first section (5) are guided during the length compensation, wherein the guide in the pivot point (4) by a holding part is realized, which is firmly connected to the supply lines and designed itself rotatable and is.
  • drawing 1 a position with unused length reserve is shown;
  • Drawing 2 shows a position with almost completely used length reserve.
  • FIG. 3 and FIG. 4 show an embodiment of the device section (3) according to the invention for length compensation for movements of several robot axes, in which the supply lines (2) in the first section (5) in the area of the pivot point (4) are approximately perpendicular to that plane through which the arc of the second section (6) passes, and in which the supply lines (2) in the second section (6) are guided in a protective tube (8) of circular cross-section through a shaped part (13) of circular cross-section, the one along the direction of movement of the supply lines (2) in the second section (6) extending opening (17) through which the supply lines (2) in the first section (5) are also performed during length compensation, wherein the guide in the pivot point (4) a holding part is realized, which is rotatably connected to the supply lines and is itself designed not rotatable.
  • drawing 3 a position with unused length reserve is shown;
  • Drawing 4 shows a position with almost completely used length reserve.
  • Fig. 5 shows an embodiment of the return means as a combination of three compression springs (10) which are mounted around a protective tube (8), in turn, the supply lines (2) surrounds, and the protectors (12) boundaries, which are also mounted around this protective tube (8).
  • Fig. 6 shows an embodiment of the return means as a torsion spring (11) which surrounds the supply lines (2) partially directly, and the axis of rotation through the pivot point (4).
  • FIG. 7 shows an embodiment of the device section (3) according to the invention, serving for length compensation for movements of several robot axes, in which the supply lines (2) in the first section (5) are guided approximately perpendicularly to the plane in the area of the pivot point (4) the arc of the second section (6) extends, and in which the supply lines (2) in the second section (6) are guided in a protective tube (8) of circular cross-section through a shaped part (13) of circular cross-section, one along the direction of movement of Supply lines (2) in the second section (6) extending opening (17) through which the supply lines (2) in the first section (5) can also be performed during length compensation, and in which the supply lines (2) following the second section (6) in a third section (7) straight and substantially exactly in a protective tube (8) circular cross-section through a molded part (14) are guided circular cross-section, which has along the direction of movement of the supply lines (2) in the third section (7) extending opening (17), and in which the guide realized in the pivot point (4) by a holding part is, which is connected in a
  • FIG. 8 shows an embodiment of the device section (3) according to the invention, which serves for length compensation for movements of a plurality of robot axes, in which the supply lines (2) in the first section (5) are guided approximately perpendicularly to the plane in the area of the pivot point (4) in which the arc of the second section (6) runs, and in which the supply lines (2) in the second section (6) are in an energy supply chain (9) of cuboidal cross section through a shaped part (13) are guided parallelepiped cross-section, the two along the direction of movement of the supply lines (2) in the second section (6) extending openings (17) through which the supply lines (2) in the first section (5) can also be performed during the length compensation, and in which the supply lines (2) following the second section (6) in a third section (7) are straight and substantially exactly continued by a molding (14) a protective tube (8) circular cross-section and a power supply chain (9) parallelepiped cross-section exactly, and in which the guide is realized in the fulcrum (4) by a holding part, which connected in a
  • FIG. 9 shows an embodiment of the device section (3) according to the invention serving for length compensation for movements of several robot axes, in which the supply lines (2) in the first section (5) are guided approximately perpendicularly to the plane in the area of the pivot point (4) the arc of the second section (6) extends, and in which the supply lines (2) in the second section (6) are guided in a protective tube (8) of circular cross-section through a shaped part (13) of circular cross-section, one along the direction of movement of Supply lines (2) in the second section (6) extending opening (17) through which the supply lines (2) in the first section (5) can also be performed during length compensation, and in which the guide in the pivot point (4) by a Holding part is realized, which is connected in a rotatable manner with the supply lines and even not rotatably mounted altet is, and in the three in the second section (6) within the molding (13) between four protective sleeves (8) surrounding protectors (12) mounted compression springs (10) serve as a return means, and in which the supply lines (2) via the first section (5) and
  • FIG. 10 shows an embodiment of the device section (3) according to the invention serving for length compensation for movements of several robot axes, in which the supply lines (2) in the first section (5) are guided approximately perpendicularly to the plane in the area of the pivot point (4) the arc of the second section (6) extends, and in which the supply lines (2) in the second section (6) are guided in a protective tube (8) of circular cross-section through a shaped part (13) of circular cross-section, one along the direction of movement of Supply lines (2) in the second section (6) extending opening (17) through which the supply lines (2) in the first section (5) can also be performed during length compensation, and in which the guide in the pivot point (4) by a Holding part is realized, which is connected in a rotatable manner with the supply lines and even not rotatable and in which a torsion spring (11) whose axis of rotation passes through the fulcrum (4) serves as a return means, and in which the supply lines (2) through the first portion (5) and the second portion (6) throughout within a closed
  • Fig. IIa and Fig. IIb show an embodiment of the invention, the length compensation for movements of multiple robot axes Vo ⁇ ichtungsab section (3), in which the supply lines (2) in the first section (5) in the region of the pivot point (4) approximately perpendicular to that Are guided level through which the arc of the second section (6), and in which the supply lines (2) in the second section (6) in a protective tube (8) of circular cross-section through a partially rotatably ausgestaltetes shaped part (13) of circular cross-section in which the supply lines (2) following the second section (6) in a third section (7) are guided straight and substantially exactly in a protective tube (8) of circular cross-section through a shaped part (14) of circular cross-section, the one along the direction of movement of the supply lines (2) in the third section (7) extending ⁇ Opening (17), and in which a torsion spring (11) whose axis of rotation passes through the pivot point (4), serves as a return means, and in which the supply lines (2) over the first section (5) and the second portion
  • FIG. 12 shows an embodiment of the device section (3) according to the invention, which serves for length compensation for movements of several robot axes, in which the supply lines (2) in the first section (5) are guided approximately perpendicularly to the plane in the area of the pivot point (4) the arc of the second section (6) extends, and in which the supply lines (2) in the second section (6) in an energy guide chain (9) cuboidal cross section through a molded part (13) are guided cuboidal cross section, the two along the direction of movement of Supply lines (2) in the second section (6) extending openings (17), wherein the supply lines (2) in the first section (5) and the length compensation through one of these openings (17) are passed through, and in which the supply lines (2 ) following the second section (6) in a third section (7) straight and substantially be continued exactly by a molding (14), which can perform a protective tube (8) circular cross-section and an energy guide chain (9) cuboid cross-section exactly, and in which the guide is realized in the pivot point (4) by a holding part, in a
  • FIGS. 13, 14 and 15 show the attachment of one embodiment of the device section (3) according to the invention, which serves for length compensation for movements of several robot axes, along the structure of the industrial robot (1).

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Führen von Versorgungsleitungen entlang der Struktur eines Industrieroboters. Sie umfasst einen dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienenden Vorrichtungsabschnitt. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Führen von Versorgungsleitungen (2) entlang der Struktur eines Industrieroboters (1), die die Versorgungsleitungen (2) in einem dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienenden Vorrichtungsabschnitt (3) mit Rückholmittel (10, 11) beweglich führt, wobei die Versorgungsleitungen (2) in einem ersten Teilabschnitt (5) ausgehend von einem Drehpunkt (4) so weggeführt und anschließend in einem zweiten Teilabschnitt (6) im Wesentlichen exakt, im Wesentlichen kreisförmig und im Wesentlichen mit konstantem Abstand zum Drehpunkt (4) so weitergeführt werden, dass Biegungen der Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) auch beim Längenausgleich im Wesentlichen statisch bleiben und die Versorgungsleitungen (2) im zweiten Teilabschnitt (6) zumindest teilweise als Längenreserve dienen können.

Description

Vorrichtung zum Führen von Versorgungsleitungen entlang der Struktur eines Industrieroboters
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Führen von Versorgungsleitungen entlang der Struktur eines Industrieroboters. Sie umfasst einen dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienenden Vorrichtungsabschnitt.
Stand der Technik
Industrieroboter werden regelmäßig in komplexen Arbeitsumgebungen zum Positionieren und/oder Steuern von Werkzeugen eingesetzt; sie zeichnen sich durch ihre im Vergleich zu konventionellen Maschinen besondere räumliche Flexibilität aus. Diese Flexibilität wird durch an der Roboterstruktur verlaufende Leitungen eingeschränkt.
Solche Leitungen bestehen aus Kabeln und/oder Schläuchen, die elektrischer Strom und/oder Fluide - wie beispielsweise Luft und Wasser - führen, und die beispielsweise an der Roboterhand angeordnete Werkzeuge und/oder Messgeräte mit Energie, Kühlung und/oder Daten versorgen; sie werden im Rahmen dieser Schrift als Versorgungsleitungen bezeichnet. Vorgenannte Einschränkungen der Flexibilität beruhen auf zwei Hauptfaktoren: dem beschränkten Längenausgleich und der Störkontur der Versorgungsleitungen. Durch den maximalen Längenausgleich werden Bewegungen der Achsen des Industrieroboters beschränkt. Durch die oft erhebliche, kaum berechenbare Störkontur werden verbleibende Bewegungsspielräume -je nach Komplexität der Arbeitsumgebung und des Werkstücks - weiter eingeschränkt.
Vorbekannte Führungsvorrichtungen für Versorgungsleitungen sind regelmäßig entlang der Roboter struktur angeordnet. Im Bereich des Roboterarms und der Roboterhand werden die Versorgungsleitungen meist außen an der Roboter struktur in einem sie umgebenden Schutzschlauch geführt. Dabei werden typischerweise verschiedenartige Versorgungsleitungen geführt.
Zum Führen der Versorgungsleitungen werden an der Roboterstruktur befestigte Halteteile eingesetzt. Diese Halteteile weisen regelmäßig an der Roboter struktur festgelegte Winkelbleche und an diesen angeordnete Schellen- und Trompetenelemente auf, wobei die letzteren zwei zum eigentlichen Halten und Führen der Versorgungsleitungen dienen; gelegentlich sind Halteteile auch als Formteile ausgestaltet.
Zum Längenausgleich kommen meist zwischen oder nach solchen Halteteilen angeordnete Längenreserven und Rückholmittel zum Einsatz. Die Längenreserven sind regelmäßig als kontrahierbare, kreisförmige Schlaufen oder als verschiebbare, u-förmige Schlaufen ausgebildet. Als Rückholmittel kommen regelmäßig Druckfedern zum Einsatz, die meist eine schraubenförmige Struktur aufweisen und regelmäßig einen die Versorgungsleitungen umgebenden Schutzschlauch umgeben; gelegentlich kommen auch Blattfedern zum Einsatz.
Aus DE 19817605 Al ist eine Führungsvorrichtung bekannt, die Versorgungsleitungen entlang der Struktur eines Industrieroboters zu dessen Hand nach vorne führt. Zum Längenausgleich ist eine kreisförmige Schlaufe vorgesehen, die von einer schraubenförmigen Druckfeder umgeben ist. Die Längenreserve entsteht, weil die kreisförmige Schlaufe sich zusammenziehen kann; sie dient dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen. Nachteilig an dieser Vorrichtung ist, dass die Schlaufe auch im zusammengezogenen Zustand noch den minimalen dynamischen Biegeradius aufweisen muss, wodurch ein ungünstiges Verhältnis zwischen Längenausgleich und Störkontur entsteht. Durch verbleibende Schlingerbewegungen im Bereich der kreisförmigen Schlaufe ist die Störkontur zudem nur beschränkt berechenbar; es kann zu einem Scheuern an der Roboterschwinge kommen.
Aus DE 20112491 Ul ist eine Führungsvorrichtung bekannt, die Versorgungsleitungen entlang der Struktur eines Industrieroboters zu dessen Hand nach vorne führt. Zum Längenausgleich ist eine im hinteren Bereich des Roboterarms herabhängende Schlaufe vorgesehen. Die Längenreserve entsteht, weil die herabhängende Schlaufe sich zusammenziehen und/oder verschieben kann; sie dient dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen. Nachteilig an dieser Vorrichtung sind die erhebliche Störkontur oberhalb des Roboterarms und im Bereich der herabhängenden Schlaufe sowie verbleibende Schlingerbewegungen im Bereich der herabhängenden Schlaufe.
Aus DE 10224858 Al ist eine Führungsvorrichtung bekannt, die Versorgungsleitungen entlang der Struktur eines Industrieroboters zu dessen Hand nach vorne führt. Zum Längenausgleich ist eine u-förmige Schlaufe vorgesehen, die in einem Rundrohr mit seitlicher Längsöffnung geführt wird. Die Längenreserve entsteht, weil der annähernd u-förmige Bogen sich im geöffneten Bereich des Rundrohrabschnitts und seitlich dieses Abschnitts bei annähernd gleich bleibendem Biegeradius längs der seitlichen Öffnung verschieben kann. Der Bogen kann beim Längenausgleich durchgehend mit annähernd minimalem dynamischem Biegeradius verlaufen. Die Längenreserve dient dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen. Nachteilig an dieser Vorrichtung ist, dass der u-förmige Bogen selbst nicht als Längenreserve genutzt werden kann, was zu einem ungünstigen Verhältnis zur Störkontur führt. Die außerhalb des Rundrohrs verlaufenden Leitungsteile sind nicht stabilisiert; sind diese Leitungsteile länger ausgeführt, können dort Schlingerbewegungen auftreten.
Aus DE 102004019838 Al ist eine Führungsvorrichtung bekannt, die Versorgungsleitungen entlang der Struktur eines Industrieroboters durch ein im hinteren Bereich des Roboterarms angebrachtes Formteil zu dessen Hand nach vorne führt, das aus einem hohlen, flachen, quaderförmigen Gehäuseteil besteht. Zum Längenausgleich ist eine annähernd u-förmige Schlaufe vorgesehen, die in diesem Formteil geführt wird. Die Längenreserve entsteht, weil der annähernd u-förmige Bogen sich bei annähernd gleich bleibendem Biegeradius innerhalb des Formteils verschieben kann. Der Bogen kann beim Längenausgleich durchgehend mit annähernd minimalem dynamischem Biegeradius verlaufen. Die Längenreserve dient dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen.
Nachteilig an der Vorrichtung ist, dass der u-förmige Bogen selbst nicht als Längenreserve genutzt werden kann, was zu einem ungünstigen Verhältnis zur Störkontur führt.
Aus DE 102004028577 Al ist eine Führungsvorrichtung bekannt, die Versorgungsleitungen entlang der Struktur eines Industrieroboters durch ein im hinteren Bereich des Roboterarms angebrachtes Formteil zu dessen Hand nach vorne führt, das aus einem vorne geschlossenen, seitlich hinten geöffneten Rundrohrabschnitt besteht, der im Bereich der Öffnung in einen hohlen, flachen, u-förmigen Gehäuseabschnitt übergeht. Zum Längenausgleich ist eine annähernd u-förmige Schlaufe vorgesehen, die in diesem Formteil geführt wird. Die Längenreserve entsteht, weil sich der annähernd u-förmige Bogen im Bereich des Gehäuseabschnitts einschließlich des seitlich geöffneten Rundrohrabschnitts bei annähernd gleich bleibendem Biegeradius entlang der seitlichen Längsöffnung des Rundrohrabschnitts verschieben kann. Der Bogen kann beim Längenausgleich durchgehend mit annähernd minimalem dynamischem Biegeradius verlaufen. Die Längenreserve dient dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen.
Nachteilig an der Vorrichtung ist, dass der annähernd u-förmige Bogen selbst nicht als Längenreserve genutzt werden kann, was zu einem ungünstigen Verhältnis zur Störkontur führt.
Aus DE 20007000 Ul ist eine Führungsvorrichtung bekannt, die Versorgungsleitungen entlang der Struktur eines Industrieroboters zu dessen Hand nach vorne führt. Sie weist im Bereich der Roboterhand ein Wickelführung in Form eines Doppeltellers auf. Zum Längenausgleich ist eine Schlaufe vorgesehen, die von einer schraubenförmigen Druckfeder umgeben ist. Die Längenreserve entsteht, weil die Schlaufe sich zusammenziehen kann; sie dient dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen.
Nachteilig an der Vorrichtung ist, dass die Schlaufe auch im zusammengezogenen Zustand noch den minimalen dynamischen Biegeradius aufweisen muss, wodurch ein ungünstiges Verhältnis zwischen Längenausgleich und Störkontur entsteht. Durch verbleibende Schlingerbewegungen im Bereich der Schlaufe ist die Störkontur nur beschränkt berechenbar; es kann zu einem Scheuern an der Roboterschwinge kommen.
Aus JP 62213992 A ist eine Führungsvorrichtung bekannt, die Kabel entlang der Struktur eines Industrieroboters führt. Sie besteht aus einer zylinderförmigen, drehbeweglich gelagerten Trommel mit zylinderförmigem Innenraum und seitlicher Öffnung, die die im zylinderförmigem Innenraum verlaufenden Kabel in einem ersten Teilabschnitt durch die seitliche Öffnung nach außen und anschließend in einem zweiten Teilabschnitt kreisförmig außen entlang der Trommelwand weiterführt. Die zylinderförmige Trommel ist parallel zur Drehachse des Industrieroboters gelagert und über einen Riemen direkt mit der Drehachse des Industrieroboters gekoppelt. Die Längenreserve entsteht, weil die Kabel um die Trommel gewickelt werden, wodurch der im zweiten Teilabschnitt befindliche Kabelabschnitt vollständig als Längenreserve genutzt werden und durchgehend mit minimalem dynamischem Biegeradius verlaufen kann. Die Längenreserve dient dem Längenausgleich für Bewegungen lediglich einer Roboterachse. Nachteilig an der Vorrichtung ist, dass die Kabel im zweiten Teilabschnitt nicht exakt geführt und im ersten Teilabschnitt nicht von einem Drehpunkt weggeführt werden. Dadurch können die Kabel sich auf der Trommel und im zylinderförmigen Hohlraum verschieben, weshalb im ersten Teilabschnitt dynamische Biegungen auftreten und die Kabel, insbesondere im Bereich der seitlichen Öffnung, schnell beschädigt werden können. Nachteilig ist weiterhin, dass die Vorrichtung nach ihrer Funktionsweise über einen Riemen direkt mit einer Roboterachse gekoppelt ist. Die Vorrichtung ist daher nicht zum Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen geeignet.
Hinsichtlich der vorgenannten Führungsvorrichtungen können zwei Problemfaktoren identifiziert werden, die ein besseres Verhältnis von hohem Längenausgleich, geringer, berechenbarer Störkontur und langer Lebensdauer in einem dem Längenausgleich dienenden Vorrichtungsabschnitt verhindern:
Zum einen der minimale dynamische Biegeradius der Versorgungsleitungen; wird er unterschritten, führt dies schnell zu Materialermüdung, was eine lange Lebensdauer verhindert. Und zum anderen die wenig exakte Führung; sie führt generell zu beweglichen, wenig berechenbaren Störkonturen und speziell im Abschnitt der Längenreserve zu unregelmäßigen Bie- geradien, so dass der minimale dynamische Biegeradius der Versorgungsleitungen in diesem Abschnitt nur annähernd realisiert werden kann.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Führen von Versorgungsleitungen entlang der Struktur eines Industrieroboters zu entwickeln, die im Vergleich zu vorbekannten Führungsvorachtungen ein besseres Verhältnis von maximalem Längenausgleich, minimaler, berechenbarer Störkontur und hoher Lebensdauer in einem dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienenden Vorrichtungsabschnitt ermöglicht.
Als Lösungsansatz wird eine möglichst weitgehende Eliminierung der oben genannten Problemfaktoren, insbesondere eine weitgehend exakte Führung und ein teilweiser Ausschluss dynamischer Biegungen zugunsten statischer Biegungen in einem dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienenden Vorrichtungsabschnitt gewählt. Mit diesem Lösungsansatz ist eine Abkehr von herkömmlichen Ausgestaltungen der Längenreserve als kontrahierbare, kreisförmige Schlaufe oder verschiebbare, u-förmige Schlaufe verbunden. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Führen von Versorgungsleitungen (2) entlang der Struktur eines Industrieroboters (1) gelöst, die die Versorgungsleitungen (2) in einem dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienenden Vorrichtungsabschnitt (3) mit Rückholmittel (10, 11) beweglich führt, wobei die Versorgungsleitungen (2) in einem ersten Teilabschnitt (5) ausgehend von einem Drehpunkt (4) so weggeführt und anschließend in einem zweiten Teilabschnitt (6) im Wesentlichen exakt, im Wesentlichen kreisförmig und im Wesentlichen mit konstantem Abstand zum Drehpunkt (4) so weitergeführt werden, dass Biegungen der Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) auch beim Längenausgleich im Wesentlichen statisch bleiben, wobei die Versorgungsleitungen (2) im zweiten Teilabschnitt (6) zumindest teilweise als Längenreserve dienen können. Die erfmdungsgemäße Vorrichtung kann als integraler Bestandteil eines Industrieroboters oder als Anbauteil eines Industrieroboters ausgebildet sein. Der dem Längenausgleich dienende Vorrichtungsabschnitt mit Rückholmittel kann aus weiteren Teilabschnitten bestehen. Das Rückholmittel kann zumindest teilweise aus Federn bestehen, deren Federkraft bevorzugt entlang der Bewegungsrichtung der Versorgungsleitungen im zweiten Teilabschnitt wirkt. Die Vorrichtung ist insbesondere zum Längenausgleich für Bewegungen solcher Roboterachsen geeignet, die im Bereich eines Roboterarms und einer Roboterhand angeordnet sind. Durch die Führung im zweiten Teilabschnitt wird es möglich, Versorgungsleitungen im ersten Teilabschnitt mit annähernd minimalem statischen Biegeradius zu führen, wodurch sich die mit einem bestimmten Längenausgleich mindestens einhergehende Störkontur- je nach Beschaffenheit der Versorgungsleitungen - deutlich verringert; auch eine exakte Führung im ersten Teilabschnitt ist dann ohne Weiteres möglich. Durch die im zweiten Teilabschnitt annähernd exakte Führung können die Versorgungsleitungen im zweiten Teilabschnitt im Vergleich zu vorbekannten Vorrichtungen, die dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienen, unter verbesserter Ausnutzung des minimalen dynamischen Biegeradius geführt werden, wodurch sich die mit einem bestimmten Längenausgleich mindestens einhergehende Störkontur weiter verringert.
Von diesem Ausgangspunkt kann die erfindungsgemäße Vorrichtung je nach Bedarf für bestimmte Anwendungsgebiete optimiert werden: Kommt es in erster Linie auf einen hohen Längenausgleich an, kann beispielsweise der zweite Teilabschnitt im Wesentlichen kreisförmig über einen Winkel von mehr als 360 Grad, beispielsweise über 720 Grad, in zwei überein- ander angeordneten annähernd kreisförmigen Schlaufen, und/oder mit einem deutlich höheren als dem minimalem dynamischen Biegeradius geführt werden. Kommt es in erster Linie auf eine geringe Störkontur an, kann beispielsweise der zweite Teilabschnitt im Wesentlichen kreisförmig über einen Winkel von weniger als 360 Grad, beispielsweise über lediglich 90 Grad, mit minimalem dynamischen Biegeradius verlaufen. Kommt es in erster Linie auf eine lange Lebensdauer an, kann der zweite Teilabschnitt mit deutlich höherem als dem minimalen dynamischen Biegeradius verlaufen.
Aufgrund des günstigen Ausgangsverhältnisses von Längenausgleich, Störkontur und Lebensdauer werden auch Varianten möglich, die im Vergleich zu vorbekannten Führungsvorrichtungen alle drei Aspekte verbessern.
In einer alternativen Ausgestaltung werden die Versorgungsleitungen (2) in einem ersten Teilabschnitt (5) ausgehend von einem Drehpunkt (4) so weggeführt und anschließend in einem zweiten Teilabschnitt (6) exakt, kreisförmig und mit konstantem Abstand zum Drehpunkt (4) so weitergeführt, dass Biegungen der Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) auch beim Längenausgleich statisch bleiben.
Bei einer solchen Führung werden die Vorteile des erfindungsgemäßen Führungsprinzips nicht nur im Wesentlichen, sondern vollständig genutzt.
In einer alternativen Ausgestaltung werden die Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) im Bereich des Drehpunkts (4) in derjenigen Ebene geführt, durch die der Bogen des zweiten Teilabschnitts (6) verläuft.
Die Führung im Drehpunkt kann beispielsweise durch ein Halteteil realisiert werden, das selbst drehbar ausgestaltet und fest mit den Versorgungsleitungen verbunden ist. Durch die vorgenannte Ausgestaltung kann eine Torsion der Versorgungsleitungen im Bereich des ersten Teilabschnitts vermieden werden. Sofern der Kreisbogen im zweiten Teilabschnitt über einen Winkel mit vielen Graden verläuft, können auf der dem ersten Teilabschnitt abgewandten Seite des Drehpunkts weitere störende dynamische Biegungen auftreten. Die vorgenannte Ausgestaltung ist insbesondere für Fälle geeignet, in denen lediglich ein geringer Längenausgleich erforderlich ist und/oder eine Torsion der Versorgungsleitungen sehr problematisch ist. In einer alternativen Ausgestaltung werden die Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) im Bereich des Drehpunkts (4) annähernd senkrecht zu derjenigen Ebene geführt, durch die der Bogen des zweiten Teilabschnitts (6) verläuft.
Die Führung im Drehpunkt kann beispielsweise durch ein Halteteil realisiert werden, das selbst unbeweglich ausgestaltet ist und die Versorgungsleitungen drehbeweglich führt. Durch die vorgenannte Ausgestaltung kann das Auftreten weiterer dynamischer Biegungen auf der dem ersten Teilabschnitt abgewandten Seite des Drehpunkts vermieden werden. Verläuft der Kreisbogen im zweiten Teilabschnitt über einen Winkel mit vielen Graden, kann eine nicht unerhebliche Torsion der Versorgungsleitungen auftreten; die Torsion kann abgeschwächt werden, indem sie über einen möglichst langen Abschnitt der Versorgungsleitungen verteilt wird, beispielsweise indem die Versorgungsleitungen auf der dem ersten Teilabschnitt abgewandten Seite des Drehpunkts über eine möglichste lange Strecke in drehbeweglicher Weise geführt werden.
Die vorgenannte Ausgestaltung ist insbesondere für Fälle geeignet, in denen ein hoher Längenausgleich erforderlich ist und/oder eine Torsion der Versorgungsleitungen nicht sehr problematisch ist.
In einer alternativen Ausgestaltung werden die Versorgungsleitungen (2) im zweiten Teilabschnitt (6) in einem Schutzschlauch (8) durch ein Formteil (13) geführt, das im zweiten Teilabschnitt (6) eine Öffnung (17) aufweist, durch die die Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) auch beim Längenausgleich hindurch geführt werden.
Die Öffnung des Formteils kann längs der Bewegungsrichtung der Versorgungsleitungen im zweiten Teilabschnitt verlaufen. Formteil und Schutzschlauch können einen gleichförmigen Querschnitt aufweisen, wobei der Schutzschlauch vorzugsweise keine entsprechende Öffnung aufweist. Durch diese Ausgestaltung werden die Versorgungsleitungen zugleich geschützt und exakt geführt. Formteil und Schutzschlauch können einen kreisförmigen oder nicht kreisförmigen - beispielsweise quaderförmigen - Querschnitt aufweisen. Ein nicht kreisförmiger Querschnitt von Formteil und Schutzschlauch ist insoweit vorteilhaft, als sich der Schutzschlauch in diesem Fall nicht um die eigene Achse drehen kann, wodurch auch ein ganzes Bündel von Versorgungsleitungen unproblematisch in einem sehr weitgehend exakt konstanten Abstand vom Drehpunkt geführt werden kann. Eine Längsöffnung des Formteils ist vorzugsweise zumindest annähernd in Richtung Drehpunkt gerichtet. Das Formteil kann weitere Öffnungen aufweisen. Vorteilhaft kann das beispielsweise sein, wenn Beweglichkeit und/oder exakte Führung des Schutzschlauchs im zweiten Teilabschnitt durch mit dem Schutzschlauch verbundene Laufrollen unterstützt werden, oder wenn das Formteil selbst eine oder mehrere drehbewegliche Komponenten aufweist.
In einer alternativen Ausgestaltung werden die Versorgungsleitungen (2) im zweiten Teilabschnitt (6) in einer Energieführungskette (9) durch ein Formteil (13) geführt, das im zweiten Teilabschnitt (6) eine Öffnung (17) aufweist, durch die die Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) auch beim Längenausgleich hindurch geführt werden. Die Führung der Versorgungsleitungen in einer Energieführungskette ist insbesondere wegen der Belastbarkeit der Energieführungskette und der einfachen Realisierbarkeit einer Zugentlastung vorteilhaft.
Die Öffnung des Formteils kann längs der Bewegungsrichtung der Versorgungsleitungen im zweiten Teilabschnitt verlaufen. Formteil und Energieführungskette können einen gleichförmigen Querschnitt aufweisen, wobei die Energieführungskette nicht notwendig eine entsprechende Öffnung aufweist. Durch diese Ausgestaltung werden die Versorgungsleitungen zugleich geschützt und exakt geführt. Formteil und Energieführungskette können einen kreisförmigen oder nicht kreisförmigen - beispielsweise quaderförmigen - Querschnitt aufweisen. Ein nicht kreisförmiger Querschnitt von Formteil und Energieführungskette ist insoweit vorteilhaft, als sich die Energieführungskette in diesem Fall nicht um die eigene Achse drehen kann, wodurch auch ein ganzes Bündel von Versorgungsleitungen unproblematisch in einem sehr weitgehend exakt konstanten Abstand zum Drehpunkt geführt werden kann. Eine Längsöffnung des Formteils ist vorzugsweise zumindest annähernd in Richtung Drehpunkt gerichtet. Das Formteil kann weitere Öffnungen aufweisen. Vorteilhaft kann das beispielsweise sein, wenn Beweglichkeit und/oder exakte Führung der Energieführungskette im zweiten Teilabschnitt durch mit der Energieführungskette verbundene Laufrollen unterstützt werden, oder wenn das Formteil selbst eine oder mehrere drehbewegliche Komponenten aufweist
In einer alternativen Ausgestaltung dienen eine oder mehrere Druckfedern (10) als Rückholmittel.
Als Druckfedern können beispielsweise Schraubenfedern dienen. Druckfedern können ohne Probleme im Bereich eines für den Längenausgleich ohnehin erfor- derlichen Teilabschnitts - beispielsweise zwischen Schutzschlauch und Formteil - angebracht werden. Dadurch kann die Gesamtstörkontur gering gehalten werden. In einer bevorzugten Variante sind im Bereich der Druckfedern Protektoren (12) angebracht, durch die der Schutzschlauch beweglich geführt wird; dadurch wird der Verschleiß an Schutzschlauch, Druckfeder und Formteil verringert.
Druckfedera weisen im komprimierten Zustand eine Restlänge auf, so dass bei Anbringung zwischen Schutzschlauch und Formteil nicht der ganze von der Druckfeder umgebene Bereich der Versorgungsleitungen als Längenreserve dienen kann.
In einer alternativen Ausgestaltung dient eine Drehfeder (11) als Rückholmittel, deren Drehachse durch den Drehpunkt (4) verläuft und deren Drehkraft entlang des Bogens des zweiten Teilabschnitts (6) wirkt.
Als Drehfeder kann beispielsweise eine Schenkelfeder dienen.
Beim Einsatz einer Drehfeder als Rückholmittel tritt das oben für Druckfedern beschriebene Restlängenproblem nicht auf. Durch Anbringen des Rückholmittels im Bereich eines für den Längenausgleich ohnehin erforderlichen Teilabschnitts kann die Gesamtstörkontur gering gehalten werden.
In einer alternativen Ausgestaltung werden die Versorgungsleitungen (2) im Anschluss an den zweiten Teilabschnitt (6) in einem dritten Abschnitt (7) gerade und im Wesentlichen exakt weitergeführt.
Der dritte Abschnitt ist nicht notwendig Teil des dem Längenausgleich dienenden Vorrichtungsabschnitts der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die vorgenannte Führung im dritten Abschnitt kann - abgesehen vom geraden Verlauf- derjenigen im zweiten Teilabschnitt entsprechen; sie dient primär dazu, im weiteren Verlauf der Versorgungsleitungen Schlingerbewegungen zu verhindern. Weitere Vorteile sind mit der vorgenannten Führung insbesondere dann verbunden, wenn das Rückholmittel aus einer oder mehreren Druckfedern besteht. Denn diese können dann - bei entsprechender Ausgestaltung - auch in diesem Abschnitt zusammengepresst werden, so dass bei ausreichender Länge des dritten Abschnitts der gesamte zweite Teilabschnitt als Längenreserve dienen kann.
In einer alternativen Ausgestaltung werden die Versorgungsleitungen (2) im dritten Abschnitt (7) durch ein Formteil (14) geführt, das Schutzschläuche (8) und/oder Energieführungsketten (9) verschiedenen Querschnitts exakt fuhren kann.
Durch die vorgenannte Ausgestaltung ist es insbesondere möglich, die Führung der Versorgungsleitungen in Schutzschläuchen und/oder Energieführungsketten im Hinblick auf unterschiedliche Anforderungen im zweiten und dritten Abschnitt zu optimieren. Beispielsweise kann die Führung im zweiten Teilabschnitt in einer trotz des engen Biegeradius hoch belastbaren Energieführungskette quaderförmigen Querschnitts erfolgen, im dritten Abschnitt hingegen in einem weniger belastbaren und deutlich kostengünstigeren Schutzschlauch kreisförmigen Querschnitts.
In einer alternativen Ausgestaltung werden die Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) und zweiten Teilabschnitt (6) durchgehend innerhalb eines weitgehend geschlossenen Formteils (15) geführt.
Durch die Führung innerhalb eines weitgehend geschlossenen Formteils werden die Versorgungsleitungen insbesondere vor Spänen, Schmutz und Staub geschützt.
In einer alternativen Ausgestaltung werden die Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) und im zweiten Teilabschnitt (6) und im dritten Abschnitt (7) durchgehend innerhalb eines weitgehend geschlossenen Formteils (16) geführt.
Durch die Führung innerhalb eines weitgehend geschlossenen Formteils werden die Versorgungsleitungen insbesondere vor Spänen, Schmutz und Staub geschützt.
In einer alternativen Ausgestaltung ist zumindest ein Formteil (13, 14, 15, 16) aufklappbar gestaltet.
Durch die aufklappbare Ausgestaltung sind Versorgungsleitungen und/oder Verschleißteile leicht zugänglich. In einer Variante sind die Formteile (13, 14) derart gestaltet, dass beim Aufklappen asymmetrische Teile entstehen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass im Falle einer seitlichen Anbringung am Roboterarm die Versorgungsleitungen nach dem Aufklappen des Formteils/der Formteile nicht einfach zu Boden fallen, sondern gezielt - beispielsweise nach oben - herausgenommen werden müssen.
Die Zeichnungen Fig. 1 bis Fig. 15 zeigen beispielhaft verschiedene Ausgestaltungen der er- fmdungsgemäßen Vorrichtung.
Fig. 1 und Fig. 2 zeigen eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen, dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienenden Vorrichtungsabschnitts (3), in dem die Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) im Bereich des Drehpunkts (4) in derjenigen Ebene geführt werden, durch die der Bogen des zweiten Teilabschnitts (6) verläuft, und in dem die Versorgungsleitungen (2) im zweiten Teilabschnitt (6) in einem Schutzschlauch (8) kreisförmigen Querschnitts durch ein Formteil (13) kreisförmigen Querschnitts geführt werden, das eine längs der Bewegungsrichtung der Versorgungsleitungen (2) im zweiten Teilabschnitt (6) verlaufende Öffnung (17) aufweist, durch die die Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) auch beim Längenausgleich hindurch geführt werden, wobei die Führung im Drehpunkt (4) durch ein Halteteil realisiert ist, das fest mit den Versorgungsleitungen verbunden und selbst drehbar ausgestaltet und ist. In Zeichnung 1 ist eine Stellung mit ungenutzter Längenreserve abgebildet; in Zeichnung 2 ist eine Stellung mit fast vollständig genutzter Längenreserve abgebildet.
Fig. 3 und Fig. 4 zeigen eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen, dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienenden Vorrichtungsabschnitts (3), in dem die Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) im Bereich des Drehpunkts (4) annähernd senkrecht zu derjenigen Ebene geführt werden, durch die der Bogen des zweiten Teilabschnitts (6) verläuft, und in dem die Versorgungsleitungen (2) im zweiten Teilabschnitt (6) in einem Schutzschlauch (8) kreisförmigen Querschnitts durch ein Formteil (13) kreisförmigen Querschnitts geführt werden, das eine längs der Bewegungsrichtung der Versorgungsleitungen (2) im zweiten Teilabschnitt (6) verlaufende Öffnung (17) aufweist, durch die die Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) auch beim Längenausgleich hindurch geführt werden, wobei die Führung im Drehpunkt (4) durch ein Halteteil realisiert ist, das drehbeweglich mit den Versorgungsleitungen verbunden und selbst nicht drehbar ausgestaltet ist. In Zeichnung 3 ist eine Stellung mit ungenutzter Längenreserve abgebildet; in Zeichnung 4 ist eine Stellung mit fast vollständig genutzter Längenreserve abgebildet.
Fig. 5 zeigt eine Ausgestaltung des Rückholmittels als Kombination dreier Druckfedern (10), die um einen Schutzschlauch (8) angebracht sind, der seinerseits die Versorgungsleitungen (2) umgibt, und die an Protektoren (12) grenzen, die ebenfalls um diesen Schutzschlauch (8) angebracht sind.
Fig. 6 zeigt eine Ausgestaltung des Rückholmittels als Drehfeder (11), die die Versorgungsleitungen (2) teilweise direkt umgibt, und deren Drehachse durch den Drehpunkt (4) verläuft.
Fig. 7 zeigt eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen, dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienenden Vorrichtungsabschnitts (3), in dem die Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) im Bereich des Drehpunkts (4) annähernd senkrecht zu derjenigen Ebene geführt werden, durch die der Bogen des zweiten Teilabschnitts (6) verläuft, und in dem die Versorgungsleitungen (2) im zweiten Teilabschnitt (6) in einem Schutzschlauch (8) kreisförmigen Querschnitts durch ein Formteil (13) kreisförmigen Querschnitts geführt werden, das eine längs der Bewegungsrichtung der Versorgungsleitungen (2) im zweiten Teilabschnitt (6) verlaufende Öffnung (17) aufweist, durch die die Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) auch beim Längenausgleich hindurch geführt werden können, und in dem die Versorgungsleitungen (2) im Anschluss an den zweiten Teilabschnitt (6) in einem dritten Abschnitt (7) gerade und im Wesentlichen exakt in einem Schutzschlauch (8) kreisförmigen Querschnitts durch ein Formteil (14) kreisförmigen Querschnitts geführt werden, das eine längs der Bewegungsrichtung der Versorgungsleitungen (2) im dritten Abschnitt (7) verlaufende Öffnung (17) aufweist, und in dem die Führung im Drehpunkt (4) durch ein Halteteil realisiert ist, das in drehbeweglicher Weise mit den Versorgungsleitungen verbunden und selbst nicht drehbar ausgestaltet ist, und in dem eine Drehfeder (11), deren Drehachse durch den Drehpunkt (4) verläuft, als Rückholmittel dient, und in dem die Versorgungsleitungen (2) über den ersten Teilabschnitt (5) und den zweiten Teilabschnitt (6) und den dritten Abschnitt (7) durchgehend innerhalb eines geschlossenen Formteils (16) geführt werden, das aufklappbar ausgestaltet ist. Die Zeichnung bildet eine Stellung mit ungenutzter Längenreserve ab.
Fig. 8 zeigt eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen, dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienenden Vorrichtungsabschnitts (3), in dem die Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) im Bereich des Drehpunkts (4) annähernd senkrecht zu derjenigen Ebene geführt werden, durch die der Bogen des zweiten Teilabschnitts (6) verläuft, und in dem die Versorgungsleitungen (2) im zweiten Teilabschnitt (6) in einer Energiefüh- rungskette (9) quaderförmigen Querschnitts durch ein Formteil (13) quaderförmigen Querschnitts geführt werden, das zwei längs der Bewegungsrichtung der Versorgungsleitungen (2) im zweiten Teilabschnitt (6) verlaufende Öffnungen (17) aufweist, durch die die Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) auch beim Längenausgleich hindurch geführt werden können, und in dem die Versorgungsleitungen (2) im Anschluss an den zweiten Teilabschnitt (6) in einem dritten Abschnitt (7) gerade und im Wesentlichen exakt durch ein Formteil (14) weitergeführt werden, das einen Schutzschlauch (8) kreisförmigen Querschnitts und eine Ener- gieführungskette (9) quaderförmigen Querschnitts exakt führen kann, und in dem die Führung im Drehpunkt (4) durch ein Halteteil realisiert ist, das in drehbeweglicher Weise mit den Versorgungsleitungen verbunden und selbst nicht drehbar ausgestaltet ist, und in dem eine Drehfeder (11), deren Drehachse durch den Drehpunkt (4) verläuft, als Rückholmittel dient, und in dem die Versorgungsleitungen (2) über den ersten Teilabschnitt (5) und den zweiten Teilabschnitt (6) und den dritten Abschnitt (7) durchgehend innerhalb eines geschlossenen Formteils (16) geführt werden, das aufklappbar ausgestaltet ist. Die Zeichnung bildet eine Stellung mit ungenutzter Längenreserve ab.
Fig. 9 zeigt eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen, dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienenden Vorrichtungsabschnitts (3), in dem die Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) im Bereich des Drehpunkts (4) annähernd senkrecht zu derjenigen Ebene geführt werden, durch die der Bogen des zweiten Teilabschnitts (6) verläuft, und in dem die Versorgungsleitungen (2) im zweiten Teilabschnitt (6) in einem Schutzschlauch (8) kreisförmigen Querschnitts durch ein Formteil (13) kreisförmigen Querschnitts geführt werden, das eine längs der Bewegungsrichtung der Versorgungsleitungen (2) im zweiten Teilabschnitt (6) verlaufende Öffnung (17) aufweist, durch die die Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) auch beim Längenausgleich hindurch geführt werden können, und in dem die Führung im Drehpunkt (4) durch ein Halteteil realisiert ist, das in drehbeweglicher Weise mit den Versorgungsleitungen verbunden und selbst nicht drehbar ausgestaltet ist, und in dem drei im zweiten Teilabschnitt (6) innerhalb des Formteils (13) zwischen vier den Schutzschlauch (8) umgebenden Protektoren (12) angebrachte Druckfedern (10) als Rückholmittel dienen, und in dem die Versorgungsleitungen (2) über den ersten Teilabschnitt (5) und den zweiten Teilabschnitt (6) durchgehend innerhalb eines geschlossenen Formteils (15) geführt werden, das aufklappbar ausgestaltet ist. Die Zeichnung bildet eine Stellung mit unge- nutzter Längenreserve ab.
Fig. 10 zeigt eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen, dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienenden Vorrichtungsabschnitts (3), in dem die Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) im Bereich des Drehpunkts (4) annähernd senkrecht zu derjenigen Ebene geführt werden, durch die der Bogen des zweiten Teilabschnitts (6) verläuft, und in dem die Versorgungsleitungen (2) im zweiten Teilabschnitt (6) in einem Schutzschlauch (8) kreisförmigen Querschnitts durch ein Formteil (13) kreisförmigen Querschnitts geführt werden, das eine längs der Bewegungsrichtung der Versorgungsleitungen (2) im zweiten Teilabschnitt (6) verlaufende Öffnung (17) aufweist, durch die die Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) auch beim Längenausgleich hindurch geführt werden können, und in dem die Führung im Drehpunkt (4) durch ein Halteteil realisiert ist, das in drehbeweglicher Weise mit den Versorgungsleitungen verbunden und selbst nicht drehbar ausgestaltet ist, und in dem eine Drehfeder (11), deren Drehachse durch den Drehpunkt (4) verläuft, als Rückholmittel dient, und in dem die Versorgungsleitungen (2) über den ersten Teilabschnitt (5) und den zweiten Teilabschnitt (6) durchgehend innerhalb eines geschlossenen Formteils (15) geführt werden, das aufklappbar ausgestaltet ist. Die Zeichnung bildet eine Stellung mit ungenutzter Längenreserve ab.
Fig. IIa und Fig. IIb zeigen eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen, dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienenden Voπichtungsab Schnitts (3), in dem die Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) im Bereich des Drehpunkts (4) annähernd senkrecht zu derjenigen Ebene geführt werden, durch die der Bogen des zweiten Teilabschnitts (6) verläuft, und in dem die Versorgungsleitungen (2) im zweiten Teilabschnitt (6) in einem Schutzschlauch (8) kreisförmigen Querschnitts durch ein teilweise drehbeweglich ausgestaltetes Formteil (13) kreisförmigen Querschnitts geführt werden, und in dem die Versorgungsleitungen (2) im Anschluss an den zweiten Teilabschnitt (6) in einem dritten Abschnitt (7) gerade und im Wesentlichen exakt in einem Schutzschlauch (8) kreisförmigen Querschnitts durch ein Formteil (14) kreisförmigen Querschnitts geführt werden, das eine längs der Bewegungsrichtung der Versorgungsleitungen (2) im dritten Abschnitt (7) verlaufende Öffnung (17) aufweist, und in dem eine Drehfeder (11), deren Drehachse durch den Drehpunkt (4) verläuft, als Rückholmittel dient, und in dem die Versorgungsleitungen (2) über den ersten Teilabschnitt (5) und den zweiten Teilabschnitt (6) und den dritten Abschnitt (7) durchgehend innerhalb eines geschlossenen Formteils (16) geführt werden, das aufklappbar ausgestaltet ist. Die Zeichnungen bilden eine Stellung mit ungenutzter Längenreserve ab.
Fig. 12 zeigt eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen, dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienenden Vorrichtungsabschnitts (3), in dem die Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) im Bereich des Drehpunkts (4) annähernd senkrecht zu derjenigen Ebene geführt werden, durch die der Bogen des zweiten Teilabschnitts (6) verläuft, und in dem die Versorgungsleitungen (2) im zweiten Teilabschnitt (6) in einer Energieführungskette (9) quaderförmigen Querschnitts durch ein Formteil (13) quaderförmigen Querschnitts geführt werden, das zwei längs der Bewegungsrichtung der Versorgungsleitungen (2) im zweiten Teilabschnitt (6) verlaufende Öffnungen (17) aufweist, wobei die Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) auch beim Längenausgleich durch eine dieser Öffnungen (17) hindurch geführt werden, und in dem die Versorgungsleitungen (2) im Anschluss an den zweiten Teilabschnitt (6) in einem dritten Abschnitt (7) gerade und im Wesentlichen exakt durch ein Formteil (14) weitergeführt werden, das einen Schutzschlauch (8) kreisförmigen Querschnitts und eine Energieführungskette (9) quaderförmigen Querschnitts exakt führen kann, und in dem die Führung im Drehpunkt (4) durch ein Halteteil realisiert ist, das in drehbeweglicher Weise mit den Versorgungsleitungen verbunden und selbst nicht drehbar ausgestaltet ist, und in dem eine im dritten Abschnitt (7) innerhalb des Formteils (14) zwischen zwei den Schutzschlauch (8) umgebenden Protektoren (12) angebrachte Druckfeder (10) als Rückholmittel dient, und in dem die Versorgungsleitungen (2) über den ersten Teilabschnitt (5) und den zweiten Teilabschnitt (6) und den dritten Abschnitt (7) durchgehend innerhalb eines geschlossenen Formteils (16) geführt werden, das aufklappbar ausgestaltet ist. Die Zeichnung bildet eine Stellung mit ungenutzter Längenreserve ab.
Fig. 13, Fig. 14 und Fig. 15 zeigen die Anbringung jeweils einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen, dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienenden Vorrichtungsabschnitts (3), entlang der Struktur des Industrieroboters (1). Bezugszeichenliste
1. Industrieroboter
2. Versorgungsleitungen
3. Vorrichtungsabschnitt zum Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen
4. Drehpunkt
5. Erster Teilabschnitt
6. Zweiter Teilabschnitt
7. Dritter Abschnitt
8. Schutzschlauch
9. Energieführungskette
10. Druckfeder
11. Drehfeder
12. Protektor
13. Formteil zweiter Teilabschnitt
14. Formteil dritter Abschnitt
15. Formteil erster und zweiter Teilabschnitt
16. Formteil erster und zweiter Teilabschnitt sowie dritter Abschnitt
17. Öffnung

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zum Führen von Versorgungsleitungen (2) entlang der Struktur eines Industrieroboters (1), die die Versorgungsleitungen (2) in einem dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienenden Vorrichtungsabschnitt (3) mit Rückholmittel (10, 11) beweglich fuhrt, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitungen (2) in einem ersten Teilabschnitt (5) ausgehend von einem Drehpunkt (4) so weggeführt und anschließend in einem zweiten Teilabschnitt (6) im Wesentlichen exakt, im Wesentlichen kreisförmig und im Wesentlichen mit konstantem Abstand zum Drehpunkt (4) so weitergeführt werden, dass Biegungen der Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) auch beim Längenausgleich im Wesentlichen statisch bleiben und die Versorgungsleitungen (2) im zweiten Teilabschnitt (6) zumindest teilweise als Längenreserve dienen können.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) im Bereich des Drehpunkts (4) in derjenigen Ebene geführt werden, durch die der Bogen des zweiten Teilabschnitts (6) verläuft.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) im Bereich des Drehpunkts (4) annähernd senkrecht zu derjenigen Ebene geführt werden, durch die der Bogen des zweiten Teilabschnitts (6) verläuft.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitungen (2) im zweiten Teilabschnitt (6) in einem Schutzschlauch (8) durch ein Formteil (13) geführt werden, das im zweiten Teilabschnitt (6) eine Öffnung (17) aufweist, durch die die Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) auch beim Längenausgleich hindurch geführt werden.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitungen (2) im zweiten Teilabschnitt (6) in einer Energieführungskette (9) durch ein Formteil (13) geführt werden, das im zweiten Teilabschnitt (6) eine Öffnung (17) aufweist, durch die die Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) auch beim Längenausgleich hindurch geführt werden.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Druckfedern (10) als Rückholmittel dienen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehfeder (11) als Rückholmittel dient, deren Drehachse durch den Drehpunkt (4) verläuft und deren Drehkraft entlang des Bogens des zweiten Teilabschnitts (6) wirkt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitungen (2) im Anschluss an den zweiten Teilabschnitt (6) in einem dritten Abschnitt (7) gerade und im Wesentlichen exakt weitergeführt werden.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitungen (2) im dritten Abschnitt (7) durch ein Formteil (14) geführt werden, das Schutzschläuche (8) und/oder Energieführungsketten (9) verschiedenen Querschnitts exakt führen kann.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitungen (2) im ersten Teilabschnitt (5) und zweiten Teilabschnitt (6) durchgehend innerhalb eines weitgehend geschlossenen Formteils (15) geführt werden.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitungen (2) über den ersten Teilabschnitt (5) und den zweiten Teilabschnitt (6) und den dritten Abschnitt (7) durchgehend innerhalb eines weitgehend geschlossenen Formteils (16) geführt werden.
12. Industrieroboter mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
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