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Die Erfindung betrifft eine Leitungsführungsvorrichtung mit einem Wellschlauch gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Wellschläuche werden vielfach dazu eingesetzt, Leitungen wie beispielsweise elektrische Kabel, Druckluftleitungen, Wasserschläuche und ähnliches aufzunehmen und geschützt zu führen. Sie weisen eine zumeist aus Kunststoff gefertigte Hülle auf, die einen Führungskanal, in dem die Leitungen aufgenommen werden, rings umschließt, und zu einem vorderen und hinteren Ende offen ist. In ihrer zwischen den beiden Enden verlaufenden Längsrichtung weist die Hülle eine periodische Abfolge von Wellenbergen, an denen sie einen größeren Durchmesser hat, und Wellentälern auf, an denen sie einen kleineren Durchmesser hat. Sowohl die Wellenberge als auch die Wellentäler laufen rings um und wechseln in der Längsrichtung einander ab. Bei solchen Wellschläuchen wird allerdings als nachteilig empfunden, dass sie sich bei Zugbeanspruchung ausdehnen, während die in ihrem Führungskanal aufgenommenen Leitungen sich nicht oder zumindest nicht im selben Maße ausdehnen können. Insbesondere dann, wenn ein Wellschlauch gegen die Kraft einer Rückstelleinrichtung bewegt wird, kommt es zu unerwünschten Relativbewegungen des Wellschlauchs bezüglich der Leitungen in der Längsrichtung.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Leitungsführungsvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass Relativbewegungen der Hülle des Wellschlauchs bezüglich in der Hülle aufgenommener Leitungen verringert werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Leitungsführungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, in die Hülle des Wellschlauchs ein Stabilisierungselement zu integrieren, das sich zumindest über einen Großteil der Länge der Hülle in deren Längsrichtung erstreckt und an oder nahe den beiden Enden der Hülle an dieser fixiert ist. Das Stabilisierungselement ist biegsam, so dass es auch Auslenkungen der Hülle quer zur Längsrichtung mitmacht, und weist einen Dehnungskoeffizienten auf, der kleiner ist als der Dehnungskoeffizient der Hülle in Längsrichtung. Wird die Hülle in der Längsrichtung mit Zug beaufschlagt, so überträgt sich diese Zugbeaufschlagung auf das Stabilisierungselement, durch welches der Abstand zwischen dem vorderen Ende und dem hinteren Ende annähernd konstant gehalten und eine Dehnung der Hülle in der Längsrichtung weitgehend unterbunden wird. Als Stabilisierungselement kommen insbesondere ein Draht, ein Stahlseil oder eine Angelschnur in Frage.
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Der Dehnungskoeffizient des Stabilisierungselements in der Längsrichtung sollte möglichst klein sein und insbesondere höchstens 2% und vorzugsweise höchstens 1 % des Dehnungskoeffizienten der Hülle in der Längsrichtung betragen.
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Zur Fixierung des Stabilisierungselements an der Hülle sind zweckmäßig zwei Befestigungselemente vorgesehen, an denen das Stabilisierungselement jeweils mit einem seiner Enden fixiert ist, und die in Längsrichtung unverschieblich mit der Hülle verbunden sind. Dadurch wird vermieden, dass das Stabilisierungselement direkt an der Hülle befestigt wird, welche für eine solche Befestigung meist nicht geeignet ist und bei Zugbeanspruchung des Stabilisierungselements einreißen kann. Vorteilhaft ist mindestens ein mit einem der Enden der Hülle lösbar verbundener Adapter vorgesehen, in dem das Befestigungselement aufgenommen ist. Der Adapter umgreift dann zweckmäßig das betreffende Ende der Hülle und greift mittels mindestens eines radial nach innen stehenden Fixierelements in mindestens ein Wellental der Hülle ein. Der Adapter kann aus einem härteren und dadurch stabileren Material gefertigt sein als die Hülle, beispielsweise aus einem Hartkunststoff wie Polyamid, so dass er größere Kräfte aufnehmen kann, ohne schnell zu verschleißen. Zudem kann vorgesehen sein, dass der Adapter zumindest abschnittsweise eine der Außenkontur der Hülle entsprechende Außenkontur aufweist, so dass er beispielsweise an die Hülle anschließend eine Struktur mit periodisch aufeinander folgenden Wellentälern und Wellenbergen aufweist und somit wie die Hülle gehandhabt werden kann.
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Zweckmäßig weisen die Befestigungselemente jeweils eine Fixierpartie zum Fixieren des Stabilisierungselements sowie mehrere sich von der Fixierpartie radial erstreckende Streben zur Anlage an einer Innenfläche der Hülle oder des mindestens einen Adapters auf. Die Fixierpartie kann insbesondere mittig im Führungskanal der Hülle oder mittig im Inneren des Adapters positioniert werden, so dass das Stabilisierungselement sich ungefähr mittig durch den Führungskanal erstreckt. Die im Führungskanal verlaufenden Leitungen können dann an den Streben vorbeigeführt werden, wobei die Streben vorzugsweise in gleichen Winkelabständen zueinander angeordnet sind. Dabei wird bevorzugt, dass jede der Streben an ihrem freien Ende ein sich in Umfangsrichtung erstreckendes Anlageelement trägt, das flächig an einer Innenfläche der Hülle oder des Adapters anliegen kann. Insbesondere wird bevorzugt, dass der Adapter an seiner dem Führungskanal zugewandten Innenseite mindestens eine Aufnahmekontur aufweist, in der eines der Anlageelemente in Längsrichtung unverschieblich aufgenommen ist. Vor allem dann, wenn jedes Anlageelement in einer vorzugsweise zu ihm komplementären Aufnahmekontur aufgenommen ist, lässt sich eine vom Stabilisierungselement auf die Hülle oder den Adapter übertragene Zugkraft gut auf den Umfang verteilen.
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Um das Stabilisierungselement etwa in der Mitte des Führungskanals und im Abstand zur Hülle zu halten, wenn die Hülle quer zur Längsrichtung gebogen wird, ist es möglich, dass zwischen den Enden des Stabilisierungselements mindestens ein das Stabilisierungselement im Abstand zur Hülle haltender Abstandshalter angeordnet ist. Zweckmäßig sind mehrere solcher Abstandshalter vorgesehen, die in gleichen oder unterschiedlichen Abständen zueinander in der Hülle angeordnet sind. Vorzugsweise verläuft das Stabilisierungselement durch ein Loch im mindestens einen Abstandshalter. Der bzw. die Abstandshalter kann bzw. können baugleich mit den Befestigungselementen ausgebildet sein.
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Es ist zweckmäßig, den Abstandshalter stets im Abstand zu beiden Befestigungselementen zu halten, so dass er seine Funktion im Betrieb dauerhaft erfüllen kann. Wenn mehrere Abstandshalter vorhanden sind, ist es zweckmäßig, diese ebenfalls im Abstand zueinander zu halten. Da die Abstandshalter an der Hülle nicht so gut in der Längsrichtung fixiert werden können wie am Adapter, ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Stabilisierungselement in seinen zwischen zwei aufeinander folgenden Abstandshaltern gelegenen Abschnitten und/oder in seinen zwischen einem Abstandshalter und einem der Befestigungselemente gelegenen Abschnitten mit einem Mantel umhüllt ist, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Löcher in den Abstandshaltern. Diese können dann nicht in der Längsrichtung verrutschen bzw. ein Verrutschen in Längsrichtung ist zumindest eingeschränkt.
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Das Stabilisierungselement kann einstückig ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass es mehrere in Längsrichtung aneinander gefügte Teile aufweist. Diese müssen einer Zugbeanspruchung standhalten, jedoch nicht zwingend einer Druckbeanspruchung, so dass sie beispielsweise mittels Haken und Ösen miteinander verbunden werden können. Desweiteren kann eine Spannvorrichtung zum Einstellen einer Spannung des Stabilisierungselements vorgesehen sein, so dass dessen Dehnungskoeffizient mittels einer Vorspannung variiert werden kann.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
- 1 eine in einem Gehäuse aufgenommene Leitungsführungsvorrichtung;
- 2 einen Endabschnitt der Leitungsführungsvorrichtung gemäß 1:
- 3 einen Adapter der Leitungsführungsvorrichtung gemäß 1, 2 und
- 4 ein Befestigungselement bzw. einen Abstandshalter der Leitungsführungsvorrichtung gemäß 1, 2.
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Die in der Zeichnung dargestellte Leitungsführungsvorrichtung 10 weist einen Wellschlauch 12 auf, der eine sich in einer Längsrichtung 14 erstreckende, an einem vorderen Ende 16 und einem hinteren Ende 18 offene Hülle 20 aufweist, welche einen Führungskanal 22 für Leitungen rings umschließt. Die Hülle 20 weist in periodischer Abfolge jeweils rings umlaufende Wellenberge 24 und Wellentäler 26 auf. In 1 und 2 ist die Leitungsführungsvorrichtung 10 jeweils entlang einer sich in der Längsrichtung 14 erstreckenden Mittelebene geschnitten dargestellt gezeigt, um den Führungskanal 22 und die in ihm aufgenommenen Bauteile veranschaulichen zu können.
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Auf das vordere Ende 16 und das hintere Ende 18 der Hülle 20 ist jeweils ein Adapter 28 aus einem Hartkunststoff wie beispielsweise Polyamid aufgesetzt. Der Adapter 28 ist in 3 wiederum entsprechend der Darstellung in 1 und 2 in Längsrichtung mittig durchgeschnitten dargestellt. Jeder der Adapter 28 umgreift das betreffende Ende 16, 18 der Hülle 20 an deren dem Führungskanal 22 abgewandten Außenseite und weist zwei rings umlaufende, rippenförmige, radial nach innen vorstehende Fixierelemente 30 auf, die jeweils in eines der Wellentäler 26 eingreifen und den Adapter 28 an der Hülle 20 fixieren. An der Innenseite 32, an der auch die Fixierelemente 30 angeordnet sind, weist der Adapter 28 eine rings umlaufende Aufnahmekontur 34 auf, die in Längsrichtung 14 jeweils durch eine Begrenzungsrippe 36 begrenzt wird.
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Durch den Führungskanal 22 erstreckt sich in der Längsrichtung 14 ein Stabilisierungselement 38 in Form eines Stahlseils über die gesamte Länge der Hülle 20. Das Stabilisierungselement 38 ist mit jedem seiner Enden durch ein Loch 39 in einer Fixierpartie 40 eines Befestigungselements 42 durchgeführt und an der Fixierpartie 40 fixiert, wobei die Befestigungselemente 42 wiederum jeweils in einem der Adapter 28 in der Längsrichtung 14 unverschieblich aufgenommen sind. Zu diesem Zweck weisen die Befestigungselemente 42 jeweils sich von der mittig im Adapter 28 angeordneten Fixierpartie 40 aus radial erstreckende Streben 44 auf, die an ihren freien Enden jeweils ein sich ein Stück weit in Umfangsrichtung erstreckendes Anlageelement 46 tragen, das wiederum an der Innenseite des jeweiligen Adapters 32 anliegt und passgenau in die betreffende Aufnahmekontur 34 zwischen deren Begrenzungsrippen 36 eingesetzt ist, so dass das Befestigungselement 42 in Längsrichtung 14 nicht verrutschen kann. Das Stabilisierungselement 38 wirkt einer Längenausdehnung der Hülle 20 in der Längsrichtung 14 entgegen, wenn die Hülle 20 in dieser Richtung mit einer Kraft beaufschlagt wird, da sein Dehnungskoeffizient wesentlich kleiner ist als der der Hülle 20.
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Um das Stabilisierungselement 38 auch in den Bereichen zwischen den Befestigungselementen 42 im Abstand zur Hülle und etwa mittig im Führungskanal 22 zu halten, sind in der Hülle mehrere (im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei) Abstandshalter 48 angeordnet, die baugleich mit den Befestigungselementen 42 ausgebildet sind. Das Stabilisierungselement 38 erstreckt sich dann jeweils durch das Loch 39 in der Fixierpartie 40, ohne dort fixiert zu sein. Die Abstandshalter 48 werden zueinander und zu den Befestigungselementen 42 in einem annähernd konstanten Abstand gehalten, indem das Stabilisierungselement 38 in den Bereichen zwischen den Abstandshaltern 48 sowie zwischen den Abstandshaltern 48 und den Befestigungselementen 42 jeweils mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Mantel umhüllt ist, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Lochs 39. Zudem kann eine Spanneinrichtung vorgesehen sein, mit der an einem der Befestigungselemente 42 eine Vorspannung des Stabilisierungselements 38 voreingestellt werden kann.
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An die die Fixierelemente 30 und die Aufnahmekontur 34 aufweisenden Abschnitte des Adapters 28 anschließend weist dieser einen Abschnitt 50 auf, der in seinem Aufbau und seiner Abmessungen identisch ausgebildet ist wie ein Abschnitt der Hülle 20 des Wellschlauchs 12. Der Abschnitt 50 weist mehrere Wellenberge 24 und mehrere Wellentäler 26 auf und kann somit auf identische Weise gehandhabt werden wie der Wellschlauch 12 und insbesondere mit Anschlussmitteln 52, 54 verbunden werden, mit denen auch der Wellschlauch 12 verbunden werden kann. Dies ist in 1, 2 schematisch dargestellt. Gemäß 1 ist die Leitungsführungsvorrichtung 10 in einem Gehäuse 56 aufgenommen, das zur Anbringung an einem Roboterarm bestimmt ist. Das Gehäuse 56 weist eine Eintrittsöffnung 58 und ein Austrittsöffnung 60 auf, wobei aus letzterer der Wellschlauch 12 herausragt. Versorgungsleitungen, die vom Roboter gehandhabte Werkzeuge mit Medien wie elektrischem Strom, Druckluft oder Kühlwasser versorgen, können durch die Eintrittsöffnung 58 in das Gehäuse eingeführt werden. Das hintere Ende 18 der Hülle 20 ist mittels des dortigen Adapters 28 und eines am Adapter 28 fixierten Anschlussmittels 54 an einem im Gehäuse 56 linear verschieblichen Schlitten 62 befestigt. Alternativ hierzu ist es beispielsweise auch möglich, die Hülle 20 direkt am Schlitten 62 zu befestigen und auch das Stabilisierungselement 38 mit einem seiner Enden am Schlitten 62 zu fixieren. Die Leitungen sind im Gehäuse 56 in einer Längenreserve U-förmig aufgenommen. Bei der Bewegung des vom Roboter gehandhabten Werkzeugs kann der Wellschlauch 12 mitsamt den in ihm enthaltenen Leitungen gegen die Rückstellkraft einer am Schlitten 62 angreifenden Feder aus dem Gehäuse 56 gezogen werden, wobei das Stabilisierungselement 38 einer durch die Rückstellkraft der Feder geschuldeten Ausdehnung der Hülle 20 in der Längsrichtung 14 entgegenwirkt und diese verhindert. Im Führungskanal 22 werden die Leitungen zwischen den Streben 44 der Befestigungselemente 42 und der Abstandshalter 48 durchgeführt.
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Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft eine Leitungsführungsvorrichtung 10 mit einem Wellschlauch 12, der eine einen Führungskanal 22 zur Führung von Leitungen rings umschließende, eine periodische Abfolge von Wellenbergen 24 und Wellentälern 26 aufweisende, zu einem vorderen und hinteren Ende 16, 18 offene und sich zwischen den Enden 16, 18 in einer Längsrichtung 14 erstreckende Hülle 20 aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in der Hülle 20 ein sich zwischen deren vorderem und hinterem Ende 16, 18 zumindest über einen Großteil ihrer Länge erstreckendes, biegsames Stabilisierungselement 38 angeordnet ist, das mit seinen Enden an der Hülle 20 fixiert ist und in der Längsrichtung 14 einen kleineren Dehnungskoeffizienten aufweist als die Hülle 20.
