DE602004005369T2 - Vorrichtung zum Verlegen von Leitungselementen - Google Patents

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Kuniyasu Minamitsuru-gun Matsumoto
Hiroshi Minamitsura-gun Nakagawa
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    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verlegevorrichtung zum Verlegen von Leitungselementen in einer Maschine mit einem ersten Element und einem zweiten relativ zueinander um eine zugehörige Drehachse drehbaren Element, welche an den Umfang dieser Elemente angebracht ist. Die erfindungsgemäße Verlegevorrichtung wird typischerweise für elektrische und/oder fluidische Versorgungsleitungen in einem Gelenkteil eines Industrieroboters verwendet.
  • 2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik
  • FR 25 99 568 , welches als der nächstliegende Stand der Technik angenommen wird, beschreibt eine Vorrichtung zum Verlegen einer Vielzahl elektrischer und fluidischer Leitungen 74a, 74b, 75, 97a und 97b zwischen einem ersten Element 95 und einem zweiten Element 7, die in Bezug aufeinander um eine Drehachse YY' drehbar sind. Die Vorrichtung umfasst ein inneres Rohrelement 77 und ein äußeres Rohrelement, die in einer allgemein koaxialen Beziehung zueinander angeordnet und miteinander über ein Kopplungselement 76 gekoppelt sind.
  • DE 78 11 316 U1 beschreibt eine Vorrichtung zum Verlegen einer Vielzahl von Leitungen 11, 12 zwischen einem ersten Element 22 und einem zweiten Element 21, die in Bezug aufeinander um eine Drehachse drehbar sind, wobei ein Halterungselement 19, 20 ein Ende jeder Leitung hält und ein Halterungselemente 15, 20 das andere Ende hält. Die Vorrichtung, welche eine Doppelrohrstruktur aufweist, besitzt ein inneres Rohrelement 14 und ein äußeres Rohrelement 18, die in einer allgemein koaxialen Beziehung zueinander angeordnet sind.
  • Beispielsweise umfasst ein Gelenkteil eines Industrieroboters (im Folgenden einfach als ein "Roboter" bezeichnet) eine Struktur, die mit einem ersten Element und einem zweiten Element ausgestattet ist, die in Bezug aufeinander um eine Drehachse drehbar sind. Verschiedene Stand der Technik-Quellen sind zum Verlegen einer oder mehrerer elektrischer/fluidischer Leitungen im Umfang solcher zueinander verdrehbaren Elemente bekannt. Typische Beispiele sind in den 1 bis 3 gezeigt.
  • In einem ersten, in den 1A und 1B gezeigten, Stand der Technik sind ein äußeres Element A und ein inneres Element B koaxial so angeordnet, dass sie zueinander um eine gemeinsame Drehachse verdrehbar sind, und ein Kabel (oder ein Leitungselement) W ist im Innern eines ringzylindrischen zwischen dem Element A und dem Element B gebildeten, Spaltes U-förmig zum Aufdrehen ausgelegt. Insbesondere ist ein stationärer Befestigungsteil C an einem Element (in diesem Fall dem Außenelement A) vorgesehen, während ein sich bewegender Befestigungsteil D am anderen Element (in diesem Fall dem inneren Element B) vorgesehen ist. Das Kabel W wird durch den stationären Befestigungsteil C und den sich bewegenden Befestigungsteil D gestützt und weist genug Länge auf, um sich zwischen sie mit einem zugehörigen U-förmigen gefalteten, innerhalb des ringförmigen Spalts gebildeten Abschnitts zu erstrecken.
  • In einigen Fällen können ein CableTrack-Baugruppenträger oder ein Kabelkanal zusammen mit dem obigen Aufbau verwendet werden. Der U-förmige gefaltete Teil kann gebildet werden durch umfängliches Drehen des Kabels in einer Ebene senkrecht zur gemeinsamen Drehachse, wie in 1A gezeigt, oder durch Drehen des Kabels parallel zur zylindrischen Oberfläche des inneren Elements B, wie in 1B gezeigt. Diese Arten des bekannten Standes der Technik sind beispielsweise im Japanischen Patent Nr. 2647700 und in dem registrierten Japanischen Gebrauchsmuster Nr. 2597287 beschrieben.
  • In einem zweiten, in 2 gezeigten, Stand der Technik sind ein äußeres Element A und ein inneres Element B koaxial angeordnet, um so um eine gemeinsame Achse in Bezug aufeinander drehbar zu sein, und ein Kabel W ist so gelegt, dass es sich in Längsrichtung allgemein parallel zur gemeinsamen Achse erstreckt. Ferner ist ein stationärer Befestigungsteil C an einem Element (in diesem Falle dem äußeren Element A) vorgesehen, während ein sich bewegender Befestigungsteil D am anderen Element (dem inneren Element B in diesem Fall) vorgesehen ist. Das Kabel W wird durch den stationären Befestigungsteil C und den sich bewegenden Befestigungsteil D gestützt. Das Kabel W kann sich entweder am stationären Befestigungsteil C oder am sich bewegenden Befestigungsteil D, oder an beiden, in allgemein einer 2-Form, einer S-Form oder in einer Z-Form biegen. Diese Art des Standes der Technik ist beispielsweise in den Japanischen Patentveröffentlichungen Nrn. 2001-353684 und 08-197482 und im registrierten Japanischen Gebrauchsmuster Nr. 2553843 beschrieben.
  • In einem dritten, wie in 3 gezeigten, Stand der Technik sind ein äußeres Element A und ein inneres Element B koaxial angeordnet, um in Bezug aufeinander um eine gemeinsame Drehachse drehbar zu sein, und ein Kabel W ist so verlegt, dass es sich in einer gewendelten Form um die gemeinsame Drehachse erstreckt. Ferner ist ein stationärer Befestigungsteil C an einem Element (in diesem Falle dem äußeren Element A) vorgesehen, während ein sich bewegender Teil D am anderen Element (dem inneren Element B in diesem Fall) vorgesehen ist. Diese Art von Stand der Technik ist beispielsweise in den Japanischen Patentveröffentlichungen Nrn. 05-116090 und 08-112796 beschrieben.
  • Jedoch weisen die obigen Lehren des Stands der Technik die folgenden Probleme (1)–(3) auf.
    • (1) Im Fall der Verwendung der Technik, in welcher das Kabel W so gelegt ist, dass es sich in einer U-Form dreht (nach dem ersten Stand der Technik) wird ein großer Raum zum Verlegen des Kabels als Ganzes benötigt, um einen U-förmig aufgedrehten Teil mit einer ausreichend kleinen Krümmung zu bilden. Im Fall eines kleinen Spalts zwischen dem äußeren Element A und dem inneren Element B wird, falls diese Anordnung auf das Kabel W angewandt wird, der U-förmig aufgedrehte Teil davon eine große Krümmung aufweisen, was eine große Last auf das Kabel W aufbringen kann, wodurch ein Problem des Verkürzens der Lebenszeit des Kabels W erzeugt wird.
    • (2) Im Fall der Verwendung der Technik, in welcher das Kabel W so ausgelegt ist, dass es sich longitudinal und allgemein parallel zur gemeinsamen Achse erstreckt und seine Enden fest sind (nach dem zweiten Stand der Technik), wird, solange das Kabel W keine Länge aufweist, die ausreicht, um seine Torsion zu absorbieren, die Torsion die Länge des Kabels W verkürzen. Beispielsweise besitzt in einem Roboter ein Armteil davon eine gewisse Größe, und es ist einfach, einen Raum sicherzustellen, der lang genug ist, um die Torsion des Kabels W zu absorbieren, während ein Gelenkteil oder dergleichen davon zu kurz ist, um einen Leitungsraum sicherzustellen, der lang genug ist.
    • (3) Im Fall der Verwendung der Technik, in welcher das Kabel W so gelegt ist, dass es sich in einer gewendelten Form erstreckt (dem dritten Stand der Technik), führt eine kleinere Zahl von Windungen des gewendelten Kabels zu einer großen Veränderung im Durchmesser des gewendelten Kabels während der relativen Drehung zwischen dem äußeren Element A und dem inneren Element B. Dies kann ein Problem dahingehend bewirken, dass ein großer radialer Raum benötigt wird. Eine größere Zahl von Windungen des gewendelten Kabels umfasst auch ein langes Kabel. Ferner stößt man für den Fall, dass das Kabel W viele Leitungen (Kerne) oder eine dicke elektrische oder fluidische Leitung enthält, auf das Problem, dass es schwierig ist, das Kabel W in eine gewendelte Form zu bringen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Verlegen von Leitungselementen bereitzustellen, welche einfach auf einen Teil mit einem äußeren Element und einem inneren Element angewandt werden kann, die in Bezug aufeinander drehbar sind, wie beispielsweise einen Aufsattelteil eines Roboters, insbesondere einen Gelenkteil, und welche einen kleinen Raum zum Einbau benötigt und eine Anforderung an einen großen Bereich an Relativbewegung (beispielsweise 360° oder mehr) zwischen dem äußeren Element und dem inneren Element befriedigt, um die obigen Probleme des bekannten Standes der Technik zu lösen.
  • Die obige Aufgabe wird durch die Kombination der Merkmale nach Anspruch 1 gelöst.
  • Um die Aufgabe zu lösen, wird die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung zum Verlegen einer Vielzahl von Leitungselementen angewandt, die eine elektrische Leitung und/oder eine fluidische Leitung aufweisen, und zwar zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element, die in Bezug zueinander um eine Drehachse drehbar sind, und zwar mit einem Ende jedes Leitungselements am ersten Element festgehalten und mit dem anderen Ende davon am zweiten Element festgehalten. Typischerweise können die ersten und zweiten Elemente Komponenten sein, die einen Teil eines Roboterkörpers darstellen, wie beispielsweise Komponenten zur Verwendung in einem Gelenkteil eines Roboters.
  • Die Vorrichtung umfasst eine Doppelrohrstruktur mit einem inneren Rohrelement und einem äußeren Rohrelement mit unterschiedlichen Durchmessern und einer Mittelachse, wobei das innere und das äußere Rohrelement in einer allgemein koaxialen Beziehung zueinander angeordnet und miteinander durch ein Kopplungselement gekoppelt sind. Diese Doppelrohrstruktur ist dazu eingerichtet, am ersten Element angebracht zu werden, und zwar mit der Mittelachse davon allgemein an der Drehachse ausrichtet. Die Vielzahl der Leitungselemente ist in eine erste und zweite Gruppe aufgeteilt. Die erste Gruppe von Leitungselementen wird verlegt, um sich durch ein inneres Loch des inneren Rohrelements zu erstrecken, während die zweite Gruppe von Leitungselementen verlegt wird, um sich durch einen ringförmigen Spalt zu erstrecken, der zwischen dem inneren Rohrelement und dem äußeren Rohrelement gebildet wird.
  • Daher werden die Leitungselemente daran gehindert, sich unnötig frei innerhalb des Rohrelements zu bewegen, und zwar durch Bilden der Rohrelemente, welche die Leitungselemente enthalten, als einer Doppelrohrstruktur, welche die Leitungselemente in eine erste und eine zweite Gruppe aufteilt, und Verlegen der ersten Gruppe der Leitungselemente so, dass sie sich durch ein inneres Loch des inneren Rohrelements der Doppelrohrstruktur erstrecken, und der zweiten Gruppe von Leitungselementen so, dass sie sich durch den ringförmigen Spalt erstrecken, der zwischen dem inneren und dem äußeren Rohrelement gebildet wird. Dies kann verhindern, dass die Leitungselemente, die eine niedrige Torsionstoleranz aufweisen, sich in Richtung der Mitte der Rohre bewegen und dadurch früh brechen. Auch kann dies einen unnatürlichen Abrieb der Leitungselemente vermeiden, der durch Leitungselemente mit großer Oberflächenreibung bewirkt wird, die aneinander scheuern.
  • In der obigen Verlegevorrichtung wird die zweite Gruppe von Leitungselementen am inneren Rohrelement abgewickelt, wenn das erste Element sich in einer vorbestimmten Drehlage bzw. Rotationsposition relativ zum zweiten Element befindet; und die, aus Sicht des zweiten Elements, rechtsdrehend auf die äußere Umfangsoberfläche des inneren Rohrelements aufgewickelt werden, wenn das erste Element rechtsdrehend aus der vorbestimmten Drehlage gedreht wird, und linksdrehend auf die äußere Umfangsoberfläche des inneren Rohrelements aufgewickelt wird, wenn das Erstelement linksdrehend aus der vorbestimmten Drehlage gedreht wird.
  • Vorzugsweise weist die zweite Gruppe von Leitungselementen einen kleineren erlaubten Biegeradius auf als die erste Gruppe von Leitungselementen. Vorzugsweise mag eine Oberflächenbeschichtung zumindest teilweise an der inneren und der äußeren Umfangsoberfläche des inneren Rohrelements als auch an der inneren Umfangsoberfläche des äußeren Rohrelements, welches die Leitungselemente berühren kann, vorgesehen sein, und zwar zum Zweck des Verhinderns der Beschädigung oder des Abriebs der Leitungselemente aufgrund ihrer Reibung. Alternativ kann zum gleichen Zweck einen Kragen eines Materials mit niedriger Reibung zumindest teilweise entlang der inneren und äußeren Umfangsoberflächen des inneren Rohrelements als auch der inneren Umfangsoberfläche des äußeren Rohrelements eingeführt werden.
  • In der vorliegenden Anwendung wird ein Ausdruck "elektrische/fluidische Leitung" verwendet, um ein Leitungselement zu bezeichnen, das die elektrische Leitung und/oder die fluidische Leitung aufweist. Solch ein Leitungselement umfasst beispielsweise "ein Kabel, das eine Vielzahl von elektrischen Leitungen und eine Vielzahl von fluidischen Leitungen aufweist", "ein Kabel, das eine Vielzahl von elektrischen Leitungen und eine fluidische Leitung aufweist", "ein Kabel, das nur eine Vielzahl elektrischer Leitungen aufweist" und "ein Kabel, das nur eine Vielzahl von fluidischen Leitungen aufweist", usw.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen davon unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen klarer, worin:
  • 1A eine schematische Ansicht eines Standes der Technik ist, die ein Kabel darstellt, das in Umfangsrichtung in einer Ebene senkrecht zu einer Drehachse gewunden ist;
  • 1B eine schematische Ansicht des ersten Standes der Technik ist, der ein Kabel zeigt, das parallel zu einer zylindrischen Ebene gewunden ist;
  • 2 eine schematische Ansicht eines zweiten Standes der Technik ist;
  • 3 eine schematische Ansicht eines dritten Standes der Technik ist;
  • 4 eine Längssicht in Querschnittsdarstellung eines Hauptteils einer Verlegevorrichtung zum Verlegen von Leitungselementen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
  • 5 eine Querschnittsansicht ist, die entlang einer Linie V-V von 2 genommen ist, welche eine Anordnung elektrischer/fluidischer Leitungen darstellt, welche eine Doppelrohrstruktur der Verlegevorrichtung verwendet, die in 4 gezeigt ist;
  • 6A bis 6C schematische Ansichten einer Anordnung elektrischer/fluidischer Leitungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind, welche die Leitungselemente darstellen, wenn die Doppelrohrstruktur rechtshändig gedreht wird, die Leitungselemente, wenn die Doppelrohrstruktur sich in einer neutralen Stellung (Null-Drehung) befindet, bzw. die Leitungselemente, wenn die Doppelrohrstruktur links herum gedreht wird;
  • 7 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines Kragens eines Materials mit niedriger Reibung ist;
  • 8A eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Halterungsteils zum Halten der elektrischen/fluidischen Leitungen an einem weiteren Element ist, welche die elektrischen/fluidischen Leitungen darstellt, die mittels eines Einfassbandes gehalten werden;
  • 8B eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Halterungsteils zum Halten einer elektrischen/fluidischen Leitung an einem anderen Element ist, welche die elektrischen/fluidischen Leitungen darstellt, die durch ein Befestigungselement gehalten werden; und
  • 9 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Halterungsteils zum Halten einer elektrischen/fluidischen Leitung an einem anderen Element ist, welche die elektrischen/fluidischen Leitungen darstellt, die durch ein beschränkendes Element beschränkt werden.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • In Bezug auf die Zeichnungen werden weiter unten verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Zunächst wird sich auf die 4 und 5 bezogen. Eine in 4 gezeigte Struktur, die z.B. in einem Gelenkteil eines Roboters verwendet wird, umfasst ein hohles scheibenartiges Element (erstes Element), das ein sich bewegendes Gehäuse 3 darstellt, als auch ein hohles zylindrisches Element (zweites Element), das ein stationäres bzw. feststehendes Gehäuse 2 darstellt.
  • Ein Rohrelement 12 mit einer Mittelachse 1 ist mittels Befestigungselementen 25, wie beispielsweise Nieten, am sich bewegenden Gehäuse 3 befestigt und wird drehbar im zylindrischen feststehenden Gehäuse 2 mittels Lagern 4 getragen bzw. gehalten. Daher werden das Rohrelement 12 und das sich bewegende Gehäuse 3 durch das feststehende Gehäuse 2 getragen, so dass sie um die Mittelachse 1 drehbar sind.
  • Wie in 5 gezeigt, ist ein weiteres Rohrelement 11 innerhalb des Rohrelements 12 in einer allgemein koaxialen Beziehung zum Rohrelement 12 angeordnet, und diese Rohrelemente 11 und 12 sind an Teilen davon miteinander mittels eines Kopplungselements 13 gekoppelt. In anderen Worten sind das innere Rohrelement 11 und das äußere Rohrelement 12 miteinander gekoppelt, um eine Doppelrohrstruktur zu bilden. Die Doppelrohrstruktur, die durch das innere Rohrelement 11 und das äußere Rohrelement gebildet wird, die miteinander integriert werden, wird durch das feststehende Gehäuse 2 mittels des obigen Trägermechanismus getragen, um so um die Drehachse 1 drehbar zu sein.
  • Die elektrischen/fluidischen Leitungen erstrecken sich von einem Halterungsteil 23, das an dem feststehenden Gehäuse 2 angeordnet ist, zu einem Halterungsteil 24, das an dem sich bewegenden Gehäuse 3 angeordnet ist, und zwar durch die Doppelrohrstruktur. Die elektrischen/fluidischen Leitungen, die durch die Bezugsziffer "21" bezeichnet werden, stellen eine erste Gruppe von Leitungselementen dar, die sich durch das innere Loch (Hohlteil) des inneren Rohrelements 11 der Doppelrohrstruktur erstrecken, wie in 5 gezeigt. Andererseits stellen die elektrischen/fluidischen Leitungen, die durch die Bezugsziffern "22" bezeichnet werden, eine zweite Gruppe von Leitungselementen dar, die sich durch den Raum (ringförmiger Spalt, von dem ein Teil durch das Kopplungselement 13 verdeckt ist), welcher zwischen dem inneren Rohrelement 11 und dem äußeren Rohrelement 12 der Doppelrohrstruktur gebildet wird, wie in 5 gezeigt, erstrecken. Es sollte verstanden werden, dass der Ausdruck "Gruppe", der hierin verwendet wird, ein oder mehrere Leitungselemente meint.
  • Ein Ende jeder elektrischen/fluidischen Leitung 21, 22 wird mittels des Halterungsteils 23 am feststehenden Gehäuse 2 gehalten, und die anderen Enden davon werden mittels des Halterungsteils 24 am sich bewegenden Gehäuse 3 gehalten. Die Halterungsteile 23, 24 mögen einen Aufbau aufweisen, in welchem elektrische/fluidische Leitungen 26 (entsprechend den elektrischen/fluidischen Leitungen 21, 22) mittels eines Einfassbands 27 oder eines Befestigungselements 28 zum Einschränken der Bewegung der elektrischen/fluidischen Leitungen gehalten werden, wie in den 8A und 8B gezeigt, oder mögen eine Verfassung besitzen, in welcher die elektrischen/fluidischen Leitungen 26 mittels eines Rückhalteelements 29 zurückgehalten werden, um so in Längsrichtung gleitbar und/oder drehbar um eine zugehörige Längsachse zu sein, wie in 9 gezeigt. Die elektrischen/fluidischen Leitungen 21, 22 erstrecken sich so, dass jedes Leitungselement ein geeignetes Maß an Spiel (Extralänge) aufweist, um die Drehung des sich bewegenden Gehäuses 3 zu ermöglichen, wie weiter unten beschrieben. Das Verhalten der elektrischen/fluidischen Leitungen 21, 22 während der Drehung des sich bewegenden Gehäuses 3 ist schematisch in den 6A bis 6C gezeigt.
  • In den 6A bis 6C wird die erste Gruppe von Leitungselementen allgemein durch die Bezugsziffer "21" bezeichnet, und die zweite Gruppe von Leitungselementen wird allgemein durch die Bezugsziffer "22" bezeichnet. In einer neutralen Position in Bezug auf die Drehung (Null-Drehung), die in 6B gezeigt ist, erstreckt sich die erste, innere Gruppe von Leitungselementen 21 vom Halterungsteil 23 am feststehenden Gehäuse 22 durch das innere Loch des inneren Rohrelements 11 im Allgemeinen gerade und zum Halterungsteil 24 am sich bewegenden Gehäuse (in den 6A6C nicht gezeigt). Die zweite, äußere Gruppe von Leitungselementen 22 erstreckt sich vom Halterungsteil 23 am stationären Gehäuse 22 durch den ringförmigen Spalt zwischen dem inneren Rohrelement 11 und dem äußeren Rohrelement 12 allgemein gerade, und zum Halterungsteil 24 am sich bewegenden Gehäuse (in den 6A6C nicht gezeigt). Es sollte angemerkt werden, dass die elektrischen/fluidischen Leitungen 21, 22 in der neutralen Stellung ein geeignetes Maß an Spiel aufweisen, um die Drehung des sich bewegenden Gehäuses 3 zu ermöglichen, wie oben beschrieben.
  • Wenn von der rechten Seite entlang der Drehachse in 4 aus gesehen (Seite des sich bewegenden Gehäuses), wird, wenn das sich bewegende Gehäuse 3 im Uhrzeigersinn (rechtsdrehend) gedreht wird, die zweite, äußere Gruppe an Leitungselementen 22 rechtsdrehend bzw. rechtshändig auf das innere Rohrelement 11, wie in 6A gezeigt, aufgewickelt. Auf gleiche Weise wird, wenn von der rechten Seite aus gesehen (der Seite des sich bewegenden Gehäuses aus) entlang der Drehachse in 4, dann, wenn das sich bewegende Gehäuse 3 gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird (linksdrehend), die zweite, äußere Gruppe von Leitungselementen 22 linksdrehend auf das innere Rohrelement 11, wie in 6C gezeigt, aufgewickelt. Obwohl die erste, innere Gruppe von Leitungselementen 21 zu diesem Zeitpunkt die Position leicht verändert, bei der sie durch das innere Rohrelement läuft, während der Halterungsteil 24 sich am sich bewegenden Gehäuse 3 bewegt, ist das Maß bzw. die Größe der Positionsveränderung klein. Wenn jedoch die erste, innere Gruppe von Leitungselementen eine größere Torsion als die zweite äußere Gruppe von Leitungselementen 22 zusammen mit einer Bewegung des Halterungsteils 24 aufbringen kann, wird es bevorzugt, dass ein Leitungselement mit einer niedrigen Torsionstoleranz zur zweiten Gruppe gehört.
  • Wenn die Leitungselemente, insbesondere die zweite Gruppe von Leitungselementen 22, eine ausreichende Menge an Spiel aufweisen, kann ein ausreichend weiter Bereich an axialer Drehung (beispielsweise ± 360°) vernünftigerweise erreicht werden. Es sollte jedoch angemerkt werden, dass dann, falls ein Maß an Spiel der Leitungselemente zu sehr erhöht wird, um den Bereich axialer Drehung zu erweitern, die Leitungselemente die Kante oder die äußere Oberfläche des inneren Rohrelements 11 oder die innere Oberfläche des äußeren Rohrelements 12 usw. berühren und daran angreifen können, wodurch ein Problem im Begrenzen der Bewegung davon erzeugt wird. Es sollte auch angemerkt werden, dass, sogar falls es möglich ist, das innere und das äußere Rohrelement 11, 12 zu bewegen, zu viel Spiel in den Leitungselementen schnell einen Abrieb in der Kontaktfläche bewirken könnte, wodurch eine Lebensdauer der elektrischen/fluidischen Leitungen verkürzt wird.
  • Eine solche Situation kann beispielsweise vermieden werden durch Befestigen eines Kragens 14 am Rohrelement 11 oder 12, das aus einem Material mit einem niedrigen Reibungskoeffizient hergestellt ist, wie in 7 gezeigt. Alternativ kann dies vermieden werden durch Bereitstellen einer nicht scheuernden Oberflächenbeschichtung an den inneren und äußeren Umfangsoberflächen des inneren Rohrelements 11, der inneren Umfangsoberfläche des äußeren Rohrelements 12 und/oder anderen Teilen. Ein solches Material mit niedrigem Reibungskoeffizient und eine solche nicht scheuernde Oberflächenbeschichtung, welche verschiedene Arten umfasst, sind gut bekannt und daher hier nicht genau beschrieben.
  • Erfindungsgemäß werden, wenn eine Vielzahl von Leitungselementen verlegt wird (elektrische/fluidische Leitungen), wie beispielsweise Röhren und/oder Kabel, diese in zwei Gruppen unterteilt. Vorzugsweise weist die zweite Gruppe von Leitungselementen 22 einen kleineren erlaubten Biegeradius auf als die erste Gruppe von Leitungselementen 21. Beispielsweise wird es bevorzugt, dass elektrische/fluidische Leitungen mit einem größeren erlaubten Biegeradius (d.h., relativ steif und schwierig zu biegen) so verlegt werden, dass sie sich durch das innere Loch des inneren Rohrelements 11 erstrecken, und dass die elektrischen/fluidischen Leitungen mit einem kleineren erlaubten Biegeradius (d.h., relativ flexibel und einfach zu biegen) so verlegt werden, dass sie sich durch den ringförmigen Spalt zwischen dem inneren Rohrelement und dem äußeren Rohrelement 12 erstrecken. Ferner mag eine Art von elektrischen/fluidischen Leitungen mit einer hohen Torsionstoleranz so verlegt werden, dass sie sich durch das innere Loch des inneren Rohrelements erstrecken, während eine Art von elektrischen/fluidischen Leitungen mit einer niedrigen Torsionstoleranz so verlegt werden kann, dass sie sich durch den ringförmigen Spalt erstrecken.
  • Vorzugsweise werden die Gruppen auch so bestimmt, dass die Lebensdauer jedes Leitungselements so lang wie möglich ist. Allgemein sollte, da die zweite, äußere Gruppe von Leitungselementen sich teilweise auf dem inneren Rohrelement 11 aufwickelt und daher zusätzlich zur Torsion einer Biegung unterworfen ist, diese eine längere Lebensdauer aufweisen als diejenigen, die nur einer Torsion unterworfen ist.
  • Wie oben beschrieben, kann die vorliegende Erfindung elektrische/fluidische Leitungen schützen, die im Umfang von zwei Elementen (wie beispielsweise einem Gelenkteil eines Roboters) angeordnet sind, welche in Bezug aufeinander um eine Drehachse drehbar sind, und zwar vor Ermüdung aufgrund von Biegen und/oder Torsion, wodurch deren Lebensdauer erhöht wird. Dies erlaubt es einem Nutzer, die elektrischen/fluidischen Leitungen länger ohne Ersatz zu verwenden, und kann einen Effekt bringen, Kosten für Ersatzteile und Wartung zu sparen.
  • Während die Erfindung unter Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben worden ist, die zum Zwecke der Darstellung, nicht der Beschränkung, ausgewählt worden sind, sollte es klar sein, dass vom Fachmann viele Modifikationen oder Variationen daran durchgeführt werden könnten, ohne vom Grundkonzept und Umfang der Erfindung abzuweichen, wie sie in den beiliegenden Ansprüchen beansprucht wird.

Claims (5)

  1. Vorrichtung zum Verlegen einer Vielzahl von Leitungselementen (21, 22) zwischen einem ersten Element (2) und einem zweiten Element (3), die in Bezug zueinander um eine Drehachse (1) drehbar sind, wobei die Leitungselemente (21, 22) eine elektrische Leitung und/oder eine Fluid-Leitung aufweisen, wobei ein Ende jedes Leitungselements (21, 22) durch ein Halterungselement (23) am ersten Element (2) festgehalten wird und das andere Ende davon durch ein Halterungselement (24) am zweiten Element (3) festgehalten wird, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Doppelrohrstruktur mit einem inneren Rohrelement (11) und einem äußeren Rohrelement (12) mit unterschiedlichen Durchmessern und einer Mittelachse (1), wobei das innere (11) und das äußere (12) Rohrelement in einer allgemein koaxialen Beziehung zueinander angeordnet sind und miteinander durch ein Kopplungselement (13) gekoppelt sind, wobei die Doppelrohrstruktur dazu eingerichtet ist, am ersten Element (2) angebracht zu werden, und zwar mit der Mittelachse (1) davon allgemein an der Drehachse (1) ausgerichtet; und wobei die Vielzahl der Leitungselemente (21, 22) in eine erste und eine zweite Gruppe aufgeteilt ist, wobei die erste Gruppe (21) von Leitungselementen (21, 22) verlegt wird, um sich durch ein inneres Loch des inneren Rohrelements (11) zu erstrecken und die zweite Gruppe (22) von Leitungselementen (21, 22) verlegt wird, um sich durch einen ringförmigen Spalt zu erstrecken, der zwischen dem inneren Rohrelement (11) und dem äußeren Rohrelement (12) gebildet wird; wobei die zweite Gruppe (22) von Leitungselementen (21, 22) an dem inneren Rohrelement (11) abgewickelt wird, wenn das erste Element (2) sich in einer vorbestimmten Drehlage relativ zu dem zweiten Element (3) befindet; und dadurch gekennzeichnet, dass aus Sicht des zweiten Elements (3) die zweite Gruppe (22) von Leitungselementen (21, 22) rechtsdrehend auf die äußere Umfangsoberfläche des inneren Rohrelements (11) aufgewickelt wird, wenn das erste Element (2) rechtsdrehend aus der vorbestimmten Drehlage gedreht wird, und linksdrehend auf die äußere Umfangsoberfläche des inneren Rohrelements (11) aufgewickelt wird, wenn das erste Element (2) linksdrehend aus der vorbestimmten Drehlage gedreht wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die zweite Gruppe (22) von Leitungselementen (21, 22) einen kleineren erlaubten Biegeradius aufweist als die erste Gruppe (21) von Leitungselementen (21, 22).
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der eine Oberflächenbeschichtung vorgesehen ist, um einen Abrieb zumindest teilweise an der inneren und der äußeren Umfangsoberfläche des inneren Rohrelements (11) als auch der inneren Umfangsoberfläche des äußeren Rohrelements (12) zu verhindern, mit welchen das Leitungselement (21, 22) in Kontakt treten kann.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der ein Kragen aus einem Material mit niedriger Reibung zumindest teilweise entlang der inneren und der äußeren Umfangsoberfläche des inneren Rohrelements (11) als auch der inneren Umfangsoberfläche des äußeren Rohrelements (12) eingeführt wird.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das erste (2) und das zweite (3) Elemente Komponenten aufweisen, die einen Teil eines Robotergehäuses darstellen.
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