DE20010696U1 - Vorrichtung zum Festlegen von Kabeln eines Kabelführungsschlauchs - Google Patents

Vorrichtung zum Festlegen von Kabeln eines Kabelführungsschlauchs

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    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0025Means for supplying energy to the end effector

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Description

Vorrichtung zum Festlegen von Kabeln eines Kabelführungsschlauchs
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Festlegen von Kabeln eines einen im wesentlichen runden Querschnitt aufweisenden Kabelführungsschlauchs, insbesondere eines Roboters, sowie einen mit einer solchen Vorrichtung ausgestatteten Roboter.
Derartige Kabelführungs- oder Schutzschläuche kommen vornehmlich bei Robotern mit mehreren relativ zueinander verschwenkbaren Teilen, insbesondere Roboterarmen, zum Einsatz, um elektrische Kabel zur Stromversorgung des Roboters oder eines in einer Roboterhand angeordneten Werkzeugs außensei tig des Roboters zu führen. Da es während des Betriebs zu Distanzänderungen zwischen einzelnen Punkten des Roboters kommt, müssen die Kabelfuhrungsschlauche einerseits Längenveränderungen aufnehmen können, andererseits bei Bewegungen des Roboters möglichst wenig belastet wer-
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den, um eine hohe Standfestigkeit zu gewährleisten und ein unzeitiges Versagen zu verhindern.
Am Ende des Kabelführungsschlauches sollten die in diesem geführten Kabel sowohl axial- als auch drehfest gehalten sein, um Beschädigungen der Kabel durch Verschieben, Verdrillen und Herausziehen aus dem Kabelführungsschlauch zu vermeiden und eine hinreichende Zugentlastung der Kabel wie auch eine hinreichende Entlastung der Anschlüsse für die Kabel an dem Roboter bzw. an dem Werkzeug zu gewährleisten. Der Kabelführungsschlauch sollte hingegen zwar ebenfalls axialfest, aber um seine Längsmittelachse drehbar am Roboter gelagert sein, um Verwindungen infolge der Bewegungen des Roboters während des Betriebs zu vermeiden.
Es ist bekannt, die Kabel in Form eines Leitungsbündels durch Klemmen axial- und drehfest am Roboter zu befestigen und den Kabelführungsschlauch separat um seine Längsmittelachse drehbar am Roboter zu lagern. Nachteilig hierbei ist die Erfordernis zweier verschiedener Lagerteile, was zum einen aufwendig und teuer ist, zum anderen einen relativ großen Platzbedarf erfordert, der insbesondere im Bereich der in der Regel um mehrere Achsen verschwenkbaren, hochbeweglichen Roboterhand nur begrenzt zur Verfügung 5 steht. Ferner ist es bekannt, sowohl den Kabelführungs-
schlauch als auch die Kabel gemeinsam um die Längsmittelachse des Schlauchs drehbar am Roboter festzulegen, was aus den genannten Gründen zu einer Beschädigung der Kabel führen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine preiswerte und platzsparende Vorrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die insbesondere den genannten Erfordernissen zum Festlegen von Kabeln eines Kabelführungsschlauchs 5 an einem Roboter Rechnung trägt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Kabelführungsschlauch axialfest und eine die Kabel formschlüssig haltende Kabelnuss axial- und drehfest in einer Klemmschelle gehalten sind.
Es ist also eine Klemmschelle zum axialfesten Festlegen sowohl einer die Kabel formschlüssig haltenden Kabelnuss als auch eines Endes des Kabelführungsschlauchs vorgesehen, wobei zwischen der Kabelnuss und der Klemmschelle eine drehfeste Verbindung vorgesehen ist, während die Verbindung zwischen dem Kabelführungsschlauch und der Klemmschelle insbesondere relativ zueinander drehbar bleibt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine kompakte und einfach montier- bzw. demontierbare Anordnung der Kabel gemeinsam mit dem Kabelführungsschlauch, wobei eine relative Drehbarkeit der die Kabel formschlüssig aufnehmenden Kabelnuss bezüglich des Kabelführungsschlauchs sichergestellt ist, indem die Kabelnuss dreh- und axialfest in der Klemmschelle gehalten ist, während das Ende des Kabelführungsschlauchs ebenfalls axialfest, aber drehbar in derselben Klemmschelle gelagert ist. Sie ist insbesondere zum Festlegen der Kabelführung eines Roboters im Bereich der Roboterhand geeignet, indem die Klemmschelle derart im Bereich der Roboterhand angeordnet wird, dass die z.B. zur Stromversorgung eines Werkzeugs des Roboters dienenden Kabel mittels der Kabelnuss an der der Roboterhand zugekehr-0 ten Seite und der Kabelführungsschlauch an der der Roboterhand abgewandten Seite in der Klemmschelle fixiert werden.
In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß die Klemmschelle innenseitig jeweils wenigstens ein Halteprofil zum axial formschlüssigen Festlegen eines Halteteils für den
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Kabelführungsschlauch und eines Halteteils für die Kabelnuss mit jeweils einem zum dem Halteprofil der Klemmschelle komplementären Profil aufweist. Hierbei weisen die Halteprofile der Klemmschelle insbesondere einen hinreichenden axialen Abstand auf, um zwischen den einander zugekehrten Stirnseiten des Kabelführungsschlauchs und der Kabelnuss für einen Zwischenraum zu sorgen und somit die relative Drehbarkeit des Kabelführungsschlauchs bezüglich der Kabelnuss nicht zu beeinträchtigen.
Um für eine einfache und schnelle Montage zu sorgen, weist das Halteteil für den Kabelführungsschlauch bevorzugt zwei Halbringe auf, die an ihrer Innenseite mit einer Haltestruktur zum axial formschlüssigen Festlegen am Umfang des Kabelführungsschlauchs ausgestattet sind. Sofern der Kabelführungsschlauch zumindest endseitig im Schnitt eine Wellung, insbesondere eine rechteck- oder trapezförmige Wellung hat, weist die Haltestruktur der Halteringe für den Kabelführungsschlauch vorzugsweise eine in die gewellte Struktur des Kabelführungsschlauchs eingreifende Haltestruktur auf. Alternativ kann die Haltestruktur der Halteringe beispielsweise auch zum Aufnehmen eines am Ende des Kabelführungsschlauchs ausgeformten Umfangswulstes oder dergleichen ausgebildet sein.
Entsprechend der Ausbildung des Halteteils für den Kabel führungsschlauch ist in bevorzugter Ausführung vorgesehen, dass auch das Halteteil für die Kabelnuss zwei Halbringe aufweist, die an ihrer Innenseite mit einer Haltestruktur 0 zum axial formschlüssigen Festlegen an einer zu dieser komplementären, am Umfang der Kabelnuss angeordneten Festlegestruktur ausgestattet sind.
Zum drehfesten Festlegen der Kabelnuss in der Klemmschelle ist mit Vorzug zumindest ein Halbring des Halteteils für
die Kabelnuss mittels eines ihn durchsetzenden Stiftes sowohl an der Kabelnuss als auch an der Klemmschelle drehfest fixierbar, wobei insbesondere an der der Kabelnuss zugewandten Stirnseite der Klemmschelle eine Nut zum Aufnehmen eines Endes des Stiftes und am Umfang der Kabelnuss im Bereich der Festlegestruktur eine Ausnehmung zum Aufnehmen des anderen Endes des Stiftes angeordnet ist.
Um einen erhöhten Schutz der Kabel vor Abrieb durch den sich drehenden Schlauch zu gewährleisten, ist in Weiterbildung vorgesehen, dass die Kabelnuss einen in den Kabelführungsschlauch eingreifenden Zentrieransatz aufweist, der die Verbindungsstelle zwischen der Kabelnuss und dem Kabelführungsschlauch an dessen Innenseite abdeckt.
Um eine einfache Bestückung der Kabelnuss mit den Kabeln zu gewährleisten, ist die Kabelnuss vorzugsweise nach Art eines Klemmstücks mit mehreren axial angeordneten Haltekanälen zum kraftschlüssigen Festlegen der Kabel ausgebildet und besteht insbesondere aus einem elastischen Material, wobei die Haltekanäle über Schlitze mit dem Umfang der Kabelnuss verbunden sind. Derart sind die Kabel auf einfache Weise über die Schlitze in die Haltekanäle einbringbar und - sofern ein Austausch der Kabel erforderlich ist - aus den Haltekanälen ausbringbar.
Zum Sicherstellen einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen den Kabeln und der Kabelnuss ist mit Vorzug eine die Kabelnuss an ihrer der Klemmschelle abgewandten Seite um-0 greifende Spannschelle vorgesehen, deren Spannkraft insbesondere variabel ist, um Kabel mit unterschiedlichem Durchmesser in der Kabelnuss festzusetzen.
Wie bereits erwähnt, ist die Klemmschelle insbesondere an einem Teil des Roboters, insbesondere im Bereich der Robo-
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terhand, mittels beliebiger Haltemittel, wie Schrauben, Bolzen, Klammern oder dergleichen, befestigbar.
Im übrigen betrifft die Erfindung auch einen Roboter mit zumindest teilweise außenseitig verlaufenden Kabeln, insbesondere Versorgungskabeln von Werkzeugen des Roboters, der mit einer Vorrichtung der vorgenannten Art ausgestattet ist.
Nachstehend ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Vorrichtung zum Festlegen
von Kabeln eines Kabelführungsschlauchs in Explosionsdarstellung;
Fig. 2 einen Querschnitt durch die an einem Kabelführungsschlauch montierte Vorrichtung gemäß
Fig. 1;
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine an einem Kabelführungsschlauch montierte alternative Ausführungsform und
Fig. 4 bis 7 verschiedene Montagesituationen während des Anbringens der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 an einem Kabelführungsschlauch. 30
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 1 umfasst eine Klemmschelle 2, die beispielsweise an ihrer ebenen Unterseite 3 über eine Bohrung 3a im Bereich der Roboterhand eines Roboters (nicht gezeigt) befestigbar ist und zum Festlegen von zur Stromversorgung von Werkzeugen des Roboters
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vorgesehenen Kabeln (nicht gezeigt) dient. Zum formschlüssigen Halten der Kabel weist die Vorrichtung 1 weiterhin eine in Fig. 1 in Längsrichtung geschnitten dargestellte Kabelnuss 4 aus einem elastischen Material, z.B. Kunststoff, auf. Die Kabelnuss 4 ist nach Art eines Klemmstücks mit mehreren die Kabelnuss 4 axial durchsetzenden Haltekanälen 5 zum kraftschlüssigen Festlegen der Kabel ausgebildet, wobei die Haltekanäle 5 über Schlitze 6 mit dem Umfang der Kabelnuss 4 in Verbindung stehen, um die Haltekanäle 5 auf einfache Weise über die Schlitze 6 mit Kabeln zu bestücken.
Zum axialen Festlegen der Kabelnuss 4 in der Klemmschelle weist diese an ihrer der Kabelnuss 4 zugekehrten Innenseite ein Halteprofil 7 auf, an dem ein Halteteil 8 mit einem zu dem Halteprofil 7 der Klemmschelle 2 komplementären Profil 9 formschlüssig befestigbar ist. In der dargestellten Ausführung umfasst das Halteteil 8 für die Kabelnuss 4 zwei Halbringe 10, von denen der obere exemplarisch wiedergegeben ist. Das Halteprofil 7 der Klemmschelle 2 ist in der gezeigten Ausführung von einem am Innenumfang der Klemmschelle 2 angeordneten Vorsprung gebildet, während das zum Halteprofil 7 komplementäre Profil der Halbringe 10 eine außenseitige Umfangsnut aufweist. Die Halbringe 10 des HaI-teteils 8 für die Kabelnuss 4 sind an ihrer Innenseite ferner mit einer Haltestruktur 11 zum axial formschlüssigen Festlegen an einer zu dieser komplementären, am der Klemmschelle 2 zugewandten Umfang der Kabelnuss 4 angeordneten Festlegestruktur 12 ausgestattet.
Um die Kabelnuss 4 drehfest in der Klemmschelle 2 zu fixieren, ist ein den Halbring 10 des Halteteils 8 im wesentlichen radial durchsetzender Stift 13 vorgesehen, dessen eines Ende in eine Ausnehmung 14 am Umfang der Kabelnuss 4 im Bereich der Festlegestruktur 12 und dessen anderes Ende in
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eine an der der Kabelnuss 4 zugewandten Stirnseite der Klemmschelle 2 angeordnete Nut 15 einbringbar ist. Die Klemmschelle 2 besteht in an sich bekannter Weise aus einem insbesondere an einem Roboter befestigbaren Unterteil 16 und einem an diesem angelenkten, mittels eines Spannbügels 18 verspannbaren Oberteil 17.
Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, weist die Klemmschelle 2 zum axialfesten Festlegen eines Kabelführungsschlauchs 19 an ihrer der Kabelnuss 4 abgewandten Innenseite ein weiteres Halteprofil 20 auf, welches entsprechend dem Halteprofil 7 zum Festlegen des Halteteils 8 für die Kabelnuss 4 von einem am Innenumfang der Klemmschelle 2 angeordneten Vorsprung gebildet ist. Das Halteprofil 20 dient zum formschlüssigen Festlegen eines Halteteils 21 für den Kabelführungsschlauch 19, welches entsprechend dem Halteteil 8 für die Kabelnuss 4 aus zwei Halbringen 22 besteht und an seinem Außenumfang mit einem zu dem Halteprofil 20 der Klemmschelle 2 komplementären Profil 23 in Form einer außenseitigen Umfangsnut ausgestattet ist. An der Innenseite der Halbringe 22 des Halteteils 21 weist dieses eine Haltestruktur 24 zum axial formschlüssigen Festlegen am Umfang des Kabelführungsschlauchs 19 auf, der in der gezeigten Ausführung im Schnitt rechteck- bzw. trapezförmig gewellt ausgebildet ist, so dass die Haltestruktur 24 in die gewellte Struktur des Kabelführungsschlauchs 19 eingreift. Auf diese Weise ist der Schlauch 19 axialfest, aber drehbar in der Klemmschelle 2 gelagert, während die Kabelnuss 4 sowohl axialfest als auch mittels des Stiftes 13 (Fig. 1) drehfest in der Klemmschelle 2 fixiert ist. Um die relative Drehbarkeit des Kabelführungsschlauchs 19 bezüglich der Kabelnuss 4 nicht durch Reibung zu beeinträchtigen, ist der axiale Abstand d der Halteprofile 7, 20 der Klemmschelle 2 derart gewählt, dass zwischen den einander zugekehrten
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Stirnseiten des Kabelführungsschlauchs 19 und der Kabelnuss 4 ein Zwischenraum 25 der Breite b gebildet wird.
Zum kraftschlüssigen Festlegen der (nicht dargestellten) Kabel in den Haltekanälen 5 (Fig. 1) der Kabelnuss 4 ist ferner eine die Kabelnuss 4 an ihrem der Klemmschelle 2 abgewandten Umfang umgreifende Spannschelle 26 vorgesehen, deren Spannkraft insbesondere variabel ist, um Toleranzen der Durchmesser der eingesetzten Kabel zu kompensieren.
Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführung gemäß Fig. 2 dadurch, dass die Kabelnuss 4 einen in den Kabelführungsschlauch 19 eingreifenden Zentriereinsatz 27 aufweist, der zum Schutz der Kabel vor mechanischer Beschädigung dient, indem er den Zwischenraum 25 zwischen dem Kabelführungsschlauch 19 und der Kabelnuss innenseitig abdeckt. Um die relative Drehbarkeit des Kabelführungsschlauchs 19 bezüglich der Kabelnuss 4 nicht durch Reibung zu beeinträchtigen, ist der Außendurchmesser s des Zentrieransatzes kleiner als der Innendurchmesser S des Kabelführungsschlauchs.
Nachfolgend ist unter Bezugnahme auf Fig. 4 bis 7 die Montage einer erfindungsgemäßen Vorrichtung an einem Kabelfüh-5 rungs- oder Schutzschlauch näher erläutert.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich, werden zunächst die Halbringe 22 des Halteteils 21 für den Kabelführungsschlauch 19 über die an ihrer Innenseite angeordnete Haltestruktur 24 (Fig.
2 und 3) am Umfang des zumindest endseitig gewellt ausgebildeten Kabelführungsschlauchs 19 angeordnet und sodann die Kabelnuss 4 positioniert (Fig. 5). Anschließend werden die Halbringe 10 des Halteteils 8 für die Kabelnuss 4 an der Festlegestruktur 12 der Kabelnuss 4 angeordnet und zumindest ein Halbring 13 mittels des ihn radial durchsetzen-
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den und in die Ausnehmung 14 in der Festlegestruktur 12 der Kabelnuss 4 eingreifenden Stiftes 13 gegen Verdrehen gesichert (Fig. 6). Sodann werden die Halteteile 8, 21 über ihre außenseitigen Profile 9, 23 in der Klemmschelle 2 angeordnet und letztere mittels des Spannbügels 18 verschlossen (Fig. 7), wobei der Stift 13 in der am Oberteil 17 der Klemmschelle 2 angeordneten Nut 15 verrastet wird, um die Kabelnuss 4 gegen Verdrehen zu sichern. Schließlich werden die in den Aufnahmekanälen 5 der Kabelnuss 4 festgelegten (nicht dargestellten) Kabel mittels der Spannschelle 26 gesichert und wird mittels einer Spannschraube 28 die gewünschte Klemmung der Kabel in der Kabelnuss 4 eingestellt.
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PATENTANWÄLTE DiPL ing HEINER LICHTI
DlPL-PHYS. DR. RER. NAT. JOST LEMPERT D-76207 KARLSRUHE (DURLACH)
POSTFACH 410760
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14. Juni 2000
KUKA Roboter GmbH 17232.7 Le/lz/bl
Blücherstraße
86165 Augsburg
Bezugszeichenliste
1 Vorrichtung
2 Klemmschelle
3 Unterseite der Klemmschelle
3a Bohrung
4 Kabelnuss
5 Haltekanal
6 Schlitz
7 Halteprofil
8 Halteteil
9 Profil
10 Halbring
11 Haltestruktur
12 Festlegestruktur
13 Stift
14 Ausnehmung
15 Nut
16 Unterteil
17 Oberteil
18 Spannbügel
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19 Kabelführungsschlauch
20 Halteprofil
21 Halteteil
22 Halbring
23 Profil
24 Haltestruktur
25 Zwischenraum
26 Spannschelle
27 Zentrieransatz
28 Spannschraube
b Breite des Zwischenraums
d Abstand der Halteprofile
S Innendurchmesser des Kabelführungsschlauchs
S Außendurchraesser des Zentrieransatzes

Claims (16)

1. Vorrichtung zum Festlegen von Kabeln eines einen im wesentlichen runden Querschnitt aufweisenden Kabelführungsschlauchs, insbesondere eines Roboters, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelführungsschlauch (19) axialfest und eine die Kabel kraftschlüssig haltende Kabelnuss (4) axial- und drehfest in einer Klemmschelle (2) gehalten sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmschelle (2) innenseitig jeweils wenigstens ein Halteprofil (7, 20) zum axial formschlüssigen Festlegen eines Halteteils (21) für den Kabelführungsschlauch (19) und eines Halteteils (21) für die Kabelnuss (4) mit jeweils einem zu dem Halteprofil (7, 20) der Klemmschelle (2) komplementären Profil (9, 23) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteprofile (7, 20) der Klemmschelle (2) einen hinreichenden axialen Abstand (d) aufweisen, um zwischen den einander zugekehrten Stirnseiten des Kabelführungsschlauchs (19) und der Kabelnuss (4) für einen Zwischenraum (25) zu sorgen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteteil (21) für den Kabelführungsschlauch (19) zwei Halbringe (22) aufweist, die an ihrer Innenseite mit einer Haltestruktur (24) zum axial formschlüssigen Festlegen am Umfang des Kabelführungsschlauchs (19) ausgestattet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelführungsschlauch (19) zumindest endseitig mit einer Wellung, insbesondere einer rechteck- oder trapezförmigen Wellung, ausgebildet ist und die Haltestruktur (21) der Halbringe (22) des Halteteils (21) für den Kabelführungsschlauch (19) in dessen gewellte Struktur eingreifen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteteil (8) für die Kabelnuss (4) zwei Halbringe (10) aufweist, die an ihrer Innenseite mit einer Haltestruktur (11) zum axial formschlüssigen Festlegen an einer zu dieser komplementären, am Umfang der Kabelnuss (4) angeordneten Festlegestruktur (12) ausgestattet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Halbring (10) des Halteteils (8) für die Kabelnuss (4) mittels eines ihn durchsetzenden Stiftes (13) sowohl an der Kabelnuss (4) als auch an der Klemmschelle (2) drehfest fixierbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der der Kabelnuss (4) zugewandten Stirnseite der Klemmschelle (2) eine Nut (15) zum Aufnehmen eines Endes des Stiftes (13) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang der Kabelnuss (4) im Bereich der Festlegestruktur (12) eine Ausnehmung (14) zum Aufnehmen eines Endes des Stiftes (13) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelnuss (4) einen in den Kabelführungsschlauch (19) eingreifenden Zentrieransatz (27) aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelnuss (4) nach Art eines Klemmstücks mit mehreren axial angeordnete Haltekanälen (5) zum kraftschlüssigen Festlegen der Kabel ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelnuss (4) aus einem elastischen Material besteht und die Haltekanäle (5) über Schlitze (6) mit dem Umfang der Kabelnuss (4) verbunden sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Kabelnuss (4) umgreifende Spannschelle (26) vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannkraft der Spannschelle (26) variabel ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmschelle (4) an einem Teil des Roboters, insbesondere im Bereich der Roboterhand, befestigbar ist.
16. Roboter mit zumindest teilweise außenseitig verlaufenden Kabeln, insbesondere Versorgungskabeln von Werkzeugen des Roboters, gekennzeichnet durch wenigstens eine Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15.
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