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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Führen
flexibler länglicher
Elemente, wie Kabel, Schläuche
oder dergleichen, zwischen einem ersten Maschinenteil und einem
relativ zu diesem um eine Achse drehbaren zweiten Maschinenteil,
wobei das flexible längliche
Element durch mindestens einen ersten Halter am ersten Maschinenteil
und mindestens einen zweiten Halter am zweiten Maschinenteil gehalten
ist.
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An verschiedensten Arten von Maschinen, wie
Industrierobotern, müssen
flexible längliche
Elemente, beispielsweise Verkabelungen oder Schläuche, regelmäßig so um
eine Drehachse geführt
werden, dass sie seitlich und senkrecht zur Drehachse auf diese
zulaufen und anschließend
in einem Bogen derart um 90° umgelenkt
werden, dass sie danach längs
zur Drehachse und parallel zu dieser weiterlaufen. Im Falle eines
Industrieroboters kann es sich bei den länglichen Elementen beispielsweise
um Leitungen zur Stromversorgung eines an einer Roboterhand angeordneten
Werkzeugs handeln, wobei die Stromleitungen von der Schwinge um
die Drehachse des Roboterarms geführt werden müssen.
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Üblicherweise
werden die zu führenden
flexiblen Elemente durch zwei Schellen gehalten, die jeweils an
einem der beiden relativ zueinander drehbaren Bauteile fest angebracht
sind. Bei einer derartigen Kabelführung hat sich als nachteilig
herausgestellt, dass zum einen der Verlauf der Kabel zwischen den
beiden durch die Schellen vorgegebenen Befestigungspunkten aufgrund
der vorzusehenden Längenreserve
recht weitläufig
und damit undefiniert ist und dass zum anderen die Bewegungsfreiheit
der Drehachse bei entsprechend engerer Führung der länglichen Elemente durch eine
geringere Längenreserve
eingeschränkt
ist. Zudem erhöht
sich bei einem Verkürzen
der Länge
der länglichen
Elemente die Gefahr, dass sich diese an einem der relativ zueinander
beweglichen Bauteile verfangen und durch die Bewegung zerstört werden.
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Die
EP 1 083 030 A2 beschreibt eine Führungseinrichtung
zum Führen
von Stromversorgungskabeln oder Schläuchen entlang einer um mehrere
Achsen verschwenkbaren Roboterhand. Dabei sind die Kabel an mehreren
Haltern geführt, die
im Umfangsbereich der Schwenkachsen der Roboterhand angeordnet und
jeweils um eine hierzu senkrechte, radial angeordnete Achse schwenkbar sind.
Zwar wird auf diese Weise ein Verfangen der Kabel an den relativ
zueinander beweglichen Bauteilen weitestgehend verhindert, doch
führt die
Vielzahl der unmittelbar an den Schwenkachsen angeordneten Halter
zu starken Krümmungen
der Kabel beim Verschwenken der Bauteile relativ zueinander, was zu
einem Abknicken der Kabel und/oder zu einem Aufscheuern derselben
infolge Berührung
mit den bewegbaren Bauteilen führen
kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
gattungsgemäße Vorrichtung
derart weiterzuentwickeln, dass unter Vermeidung der vorstehend genannten
Nachteile die länglichen
Elemente so geführt
sind, dass beim Umlenken um die Drehachse eine enge Führung der
länglichen
Elemente an der Maschinenstruktur gewährleistet ist, ohne dass die länglichen
Elemente diese berühren
oder abknicken und eine Bewegungsfreiheit der Maschine eingeschränkt ist.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung
der eingangs genannten Art durch einen weiteren Halter für das flexible
längliche
Element gelöst,
der mit einem um eine Schwenkachse, die zumindest parallel zur Achse
des zweiten Maschinenteils ausgerichtet ist, schwenkbaren Schwenkarm
verbunden ist, wobei der Schwenkarm an dem ersten Maschinenteil
angelenkt ist, so dass der weitere Halter um diese Schwenkachse
schwenkbar ist. Der weitere, über den
Schwenkarm schwenkbar gelagerte Halter sorgt für eine exakte Führung der
flexiblen länglichen
Elemente und ermöglicht
durch die einer Drehbewegung der Drehachse folgende Schwenkbewegung
eine größere Bewegungsfreiheit
der Drehachse. Durch den weiteren Halter, der mit dem um die Schwenkachse
schwenkbaren Schwenkarm verbunden ist, lässt sich ferner der Abstand
der flexiblen länglichen Elemente
im Gelenkbereich zwischen dem erstem und dem zweitem Maschinenteil
in einfacher Weise an die konkreten veränderlichen Ansprüche anpassen.
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Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Erfindung
sieht vor, dass die Schwenkachse des Schwenkarms des weiteren Halters
mit der Achse des zweiten Maschinenteils übereinstimmt. Auf diese Weise
ist zu jeder Zeit eine optimale Längsführung der flexiblen Elemente
zur Achse des zweiten Maschinenteils gewährleistet.
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In bevorzugter Ausführung ist
vorgesehen, dass der Schwenkarm des weiteren Halters an einer dem
zweiten Maschinenteil abgewandten Seite des ersten Maschinenteils
schwenkbar angelenkt ist, so dass eine leichte Zugänglichkeit
des weiteren Halters im Gelenkbereich gegeben ist.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind die Halter als die flexiblen länglichen Elemente umgreifende
Schellen ausgebildet, wodurch eine einfache Entnahmemöglichkeit
für die
flexiblen länglichen
Elemente, beispielsweise zu Wartungszwecken, geschaffen ist.
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Um bei sehr langen axialen Zuführungen
einen Kontakt mit der Maschinenstruktur zu unterbinden, ist nach
einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
vorgesehen, dass die flexiblen länglichen
Elemente durch mindestens eine mit dem drehbaren Maschinenteil verbundenen Führungsringanordnung
angular geführt
sind.
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Weitere Eigenschaften und Vorteile
der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus den Zeichnungen,
in denen bevorzugte Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
dargestellt sind. Dabei zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer ersten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Führen
flexibler länglicher
Elemente zwischen zwei relativ zueinander drehbaren Maschinenteilen;
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2 eine
schematische Darstellung im Wesentlichen analog 1 nach erfolgtem Verdrehen des zweiten
Maschinenteils;
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3 eine
schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
entsprechend der 1,
die zum angularen Führen
von flexiblen länglichen
Elementen ausgebildet ist;
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4 eine
schematische Darstellung im Wesentlichen analog 3 nach erfolgtem Verdrehen des zweiten
Maschinenteils; und
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5 eine
schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
die zum angularen Führen
einer Mehrzahl von flexiblen länglichen
Elementen ausgebildet ist.
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Die 1 zeigt
schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Führen
flexibler länglicher
Elemente, beispiels weise Kabel, im Bereich zweier relativ zueinander
drehbarer Bauteile einer Maschinenstruktur.
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Eine Maschine 1 weist beim
gezeigten Ausführungsbeispiel
ein erstes (feststehendes) Maschinenteil 2 und ein relativ
zu diesem um eine Achse A drehbares zweites Maschinenteil 3 auf.
Bei dem ersten Maschinenteil 2 kann es sich beispielsweise
um die Schwinge eines Industrieroboters und bei dem zweiten Maschinenteil 3 entsprechend
um einen Roboterarm handeln. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind Kabel 4 um
den Gelenkbereich zwischen erstem 2 und zweitem Maschinenteil 3 derart
herumgeführt,
dass sie senkrecht und seitlich auf die Drehachse A zulaufen und
dann in einem Bogen von 90° umgelenkt
werden. Die Kabel 4 sind an dem ersten Maschinenteil 2 und
an dem zweiten Maschinenteil 3 jeweils mittels einer Schelle 2.1 bzw. 3.1 gehalten, wobei
die Schellen 2.1, 3.1 fest an dem jeweiligen Maschinenteil 2 bzw. 3 angebracht
sind. Dies entspricht dem Stande der Technik. Bei diesem ist der Kabelverlauf
zwischen den beiden Befestigungspunkten 2.1, 3.1 damit
weitläufig
und undefiniert, da die Kabel 4 am gezeigten Ausführungsbeispiel
nach dem Stand der Technik eine Längenreserve im Gelenkbereich
aufweisen müssen,
um die Bewegungsfreiheit der Drehachse A nicht einzuschränken, die
in 1 durch einen Doppelpfeil
dargestellt ist.
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Um den genannten Nachteil des Standes
der Technik zu beheben, ist erfindungsgemäß im Gelenkbereich in einem
geringen Abstand zur Drehachse A am ersten Maschinenteil 2 ein
Schwenkarm 2.3 amgelenkt, der um eine parallel zur Drehachse
A verlaufende Schwenkachse A1 schwenkbar ist und der einen weiteren
Halter 2.2 in Form einer Schelle für die Kabel 4 trägt.
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Die auf dem Schwenkarm 2.3 angeordnete Schelle 2.2 sorgt
für eine
exakte Führung
der gehaltenen Kabel 4 und ermöglicht aufgrund der Schwenkbewegung
des Schwenkarms 2.3, die einer Drehbewegung des zweiten
Maschinenteils 3 um die Drehachse A folgt, eine größere Bewegungsfreiheit
der Drehachse A. Der Abstand der Kabel 4 vom zweiten Maschinenteil 3 lässt sich
durch geeignetes Wählen der
Länge des
Schwenkarms 2.3 genau einstellen.
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2 zeigt
eine im Wesentlichen der Darstellung in 1 entsprechende erfindungsgemäße Vorrichtung
nach erfolgtem Verdrehen des zweiten Maschinenteils 3 um
einen Winkel von etwa 120° im Uhrzeigersinn
um die Achse A. Diese fällt
bei der Ausgestaltung nach 2 mit
der Schwenkachse A1 des Schwenkarms 2.3 zusammen.
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Trotz der Führung der Kabel 4 im
Bereich des Gelenks zwischen erstem und zweitem Maschinenteil 2 bzw. 3 kommt
es zu keinerlei Einschränkung der
Drehbewegung um die Achse A.
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3 zeigt
eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Führen flexibler
länglicher
Elemente 4, die insbesondere zum Führen sehr langer axialer Zuführungen 4 geeignet
ist.
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Sie weist zusätzlich im Bereich des zweiten Maschinenteils 3 eine
Führungsringanordnung 5 mit zwei
konzentrisch zueinander und bezüglich
des zweiten Maschinenteils 3 angeordneten Ringen 5.1, 5.2 auf.
Die Führungsringe 5.1, 5.2 besitzen
unterschiedliche Radien r1 bzw. r2, deren Differenz r2-r1 im Wesentlichen einem Durchmesser der zu
führenden flexiblen
länglichen
Elemente 4 entspricht. Die länglichen Elemente 4 sind
zwecks angularer Führung durch
die Führungsringanordnung 5 in
dem Bereich zwischen den Führungsringen 5.1 und 5.2 angeordnet,
so dass ein Kontakt mit der Maschine 1 im Bereich des zweiten
Maschinenteils 3 wirksam unterbunden ist. Bei extrem langen
flexiblen Elementen 4 können
entsprechend eine Mehrzahl derartiger Führungsringanordnungen 5 entlang
des zweiten Maschinenteils 3 vorgesehen sein.
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Die 4 zeigt
die Ausgestaltung gemäß 3 nach erfolgtem Verdrehen
des zweiten Maschinenteils 3 um etwa 120° (vergleiche 1 und 2). Wie in 2 fallen
hierbei die Achsen A und A1 zusammen.
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Die 5 zeigt
eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß der 3 und 4, bei der mehr als ein längliches
flexibles Element 4, 4' durch die Führungsringanordnung 5 geführt ist.
Die Kabel 4, 4' sind
zunächst
entlang des ersten Maschinenteil 2 durch zwei Schellen 2.1 und
am zweiten Maschinenteil 3 durch zwei Schellen 3.1 parallel
geführt.
Weiterhin sind auf dem Schwenkarm 2.3 (nur andeutungsweise
erkennbar) zwei weitere Halter 2.2 nebeneinander angeordnet,
so dass die Kabel 4, 4' auch beim Verdrehen des zweiten
Maschinenteils 3, wie aus 5 ersichtlich,
um den Gelenkbereich zwischen erstem und zweitem Maschinenteil 2 bzw. 3 parallel
herumgeführt
werden.
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Im weiteren Verlauf der Kabel 4, 4' erfolgt eine
angulare Führung
mittels der Führungsringanordnung 5 analog 3 oder 4. Auf diese Weise lässt sich bei einer Mehrzahl
von zu führenden
flexiblen Elementen 4, 4' gewährleisten, dass diese bei relativen
Drehbewegungen der Maschinenteile 2, 3 im Gelenkbereich
nicht in Kontakt treten, wodurch die Bewegungsfreiheit der Maschine 1 und/oder
eine Lebensdauer der länglichen
Elemente 4, 4' eingeschränkt würde.
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- 1
- Maschine
- 2
- erstes
Maschinenteil
- 2.1
- erster
Halter
- 2.2
- weiterer
Halter
- 2.3
- Schwenkarm
- 3
- zweites
Maschinenteil
- 3.1
- zweiter
Halter
- 4,
4'
- flexibles
längliches
Element
- 5
- Führungsringanordnung
- 5.1
- Führungsring
- 5.2
- Führungsring
- A
- Drehachse
- A1
- Schwenkachse
- r1
- Radius
(von 5.1)
- r2
- Radius
(von 5.2)