Energiezuführungskette Zur Führung von Schläuchen und/oder Kabeln zur Leitung von Energie in Form von Strom, Wasser, Druckluft oder Hydraulik- flüssigkeit zur externen Versorgung von Anwendungsinstallatio- nen an Roboterarmen finden bislang unterschiedlich bestückte gewellte und flexible Polyurethanschläuche Anwendung. Unter Anwendungsinstallationen sind beispielsweise an den abliegen- den Enden der Roboterarme vorgesehene Greifarme, Schweißzan- gen, Lackierpistolen oder dergleichen zu verstehen. Bei sol- chen Anwendungsinstallationen werden die Versorgungsschläuche und Versorgungsleitungen außerhalb der von den Roboterarmen gebildeten Hohlräume befestigt und geführt. Da Roboterarme bekanntlich eine Vielzahl von Dreh-und/oder Schwenkfreiheits- graden aufweisen, müssen die Führungen für die Versorgungs- leitungen, d. h. die gewellten Führungsschläuche eine Vielzahl von Schwenk-und Torsionsbewegungen nachvollziehen können. Die Krümmungsradien der Führungschläuche müssen so ausgelegt sein, daß Längenänderungen zwischen der am abliegenden Ende des Roboterarms vorgesehenen Anwendungsinstallation und einem Anschlußpunkt beispielsweise an der Basis des Roboterarms ausgeglichen werden können. Die Radien der an dem Roboterarm verlegten Kabel-oder Schlauchführung in Form eines flexiblen PU-Schlauchs oder PU-Rohrs sind so gewählt, daß sie selbst einen Speicher oder eine Reserve für Längenänderungen bilden und so einen Längenausgleich zwischen der Anwendungsinstalla- tion und dem Anschlußpunkt bilden. Bei kürzestem Abstand zwi- schen der Anwendungsinstallation und dem Anschlußpunkt, bei der sich die maximale Längenreserve ergibt, tendieren die übergroßen Radien der Führungsschläuche dazu, durchzuhängen.

Ein solches Durchhängen der Führungsschläuche sollte möglichst vermieden werden, da die herunterhängende Schlauchreserve die Bewegungsfreiheit des Roboterarms beeinträchtigen kann. Um dies zu verhindern, ist es bekannt, die Radien bildenden Ab- schnitte des Führungschlauchs in Spiralfedern oder Federwen- deln anzuordnen, die dem betreffenden Radius eine gewisse Steifigkeit vermitteln, die dem Durchhängen entgegenwirkt.

Auch ist es bekannt, den Führungsschlauch in auf Federstützen befestigten Führungsbuchsen zu halten. Diese Federstützen wirken ebenfalls einem Durchhängen des Schlauchs in dem be- treffenden Krümmungsradius entgegen.

Beide vorstehend beschriebenen Varianten zur Stabilisierung der Radien der Führungsschläuche besitzen den Nachteil, daß je nach Biege-und Torsionsbeanspruchung des Führungsschlauchs dieser in dem stabilisierten Bereich völlig unkontrolliert in Richtung des geringsten Biege-oder Torsionswiderstands aus- weicht. Hieraus resultieren völlig unkontrollierte Beanspru- chungen des Führungsschlauchs. Außerdem werden unter Umständen Bewegungswiderstände erzeugt, die den vorgegebenen Bewegungs- richtungen des Roboterarms entgegenwirken.

Schließlich hat die Verwendung von Führungsschläuchen den Nachteil, daß deren im Hinblick auf die enthaltenen Versor- gungsleitungen maximale Biegebeanspruchung oder maximaler Biegeradius überschritten werden kann. Insbesondere bei unkon- trolliertem Ausbauchen oder Ausweichen der Führungsschläuche im Bereich deren stabilisierter Radien kann es zu unzulässigen Knickbelastungen sowohl der Führungsschläuche als auch deren Innenleben kommen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine konstruk- tiv einfache Lösung zur Stabilisierung von Biegeradien von Kabel-und/oder Schlauchführungen bereitzustellen, bei der die vorstehend beschriebenen Nachteile weitestgehend vermieden werden. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Führung von Schläuchen und/oder Kabeln zur externen Ver- sorgung von Anwendungsinstallationen an Roboterarmen mit meh- reren Dreh-und/oder Schwenkfreiheitsgraden zu schaffen, die die vorstehend beschriebenen Nachteile vermeidet.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Ener- giezuführungskette zur Führung von Kabeln, Schläuchen oder dergleichen Leitern zwischen einem ortsfesten und einem be- weglichen Anschlußpunkt oder zwischen zwei relativ zueinander

beweglichen Anschlußpunkten, insbesondere als Führung von Schläuchen und/oder Kabeln zur externen Versorgung von Anwen- dungsinstallationen an Roboterarmen mit mehreren Dreh- und/oder Schwenkfreiheitsgraden, mit einer Anzahl gelenkig miteinander verbundener Kettenglieder, die einen Aufnahmeraum für die Kabel und/oder Schläuche bilden, wobei wenigstens ein um seine Längsachse federnder Stab vorgesehen ist, welcher sich in Längsrichtung der Energiezuführungskette in deren Aufnahmeraum erstreckt und welcher bei Verschwenkung der Ket- tenglieder gegeneinander der Verschwenkung entgegenwirkende Rückstellkräfte erzeugt.

Die Verwendung einer solchen Energiezuführungskette als Füh- rung der Kabel und/oder Schläuche hat den Vorzug, daß letztere optimal gegen übermäßige Knick-und Biegebeanspruchung oder Torsionsbeanspruchung geschützt sind. Eine Überschreitung des höchstzulässigen Biegeradius der Kabel und/oder Schläuche kann durch entsprechende Schwenkbegrenzungsanschläge der Ketten- glieder zuverlässig vermieden werden. Darüber hinaus besitzt die im Innenraum der Kette angeordnete Stabilisierung der Schwenk-oder Biegeradien den Vorzug, daß ein Auswechseln der Führung für die Schläuche und Kabel ohne Manipulation und Demontage von an dem Roboterarm außen installierten Stabili- sierungseinrichtungen möglich ist.

Vorzugsweise ist der Stab wenigstens bezüglich einiger Ketten- glieder bei Krümmung der Energiezuführungskette in Längsrich- tung verschieblich angeordnet, so daß in einfacher Art und Weise die Erzeugung beliebiger Schwenk-oder Krümmungsradien ohne Beeinträchtigung durch den das Stabilisierungselement bildenden Stab möglich ist. Der Stab erzeugt mit zunehmender Biegung Rückstellkräfte, die eine Bewegung der Energiezufüh- rungskette in eine gestreckte Lage bewirken sollen.

Um unkontrollierten Ausweichbewegungen der Energiezuführungs- kette bei Einleitung von Schwenkbewegungen entgegenzuwirken, sind vorzugsweise zwei Stäbe aus Glasfiber vorgesehen, die sich wenigstens über eine Teillänge der Energiezuführungskette

erstrecken. Diese Stäbe erstrecken sich vorzugsweise nur in dem Bereich der zu stabilisierenden Radien, wobei über die Länge der Stäbe in vorteilhafter Weise der zu stabilisierende Abschnitt der Energiezuführungskette einstellbar ist. Die Verwendung zweier Stäbe hat den Vorzug, daß die Rückstell- kräfte symmetrisch in die Energiezuführungskette eingeleitet werden können, wodurch ebenfalls unkontrollierte Ausweichbewe- gungen der Energiezuführungskette vermieden werden. Ganz all- gemein wirkt bereits eine im Vergleich zu einem Polyureth- anschlauch verhältnismäßig steife Energiezuführungskette einer unkontrollierten Ausweichbewegung aufgrund in diese einge- brachter Federkräfte entgegen.

Zweckmäßigerweise sind die Stäbe jeweils in einem Führungs- schlauch angeordnet, so daß eine Gleitbewegung bzw. eine Rela- tivbewegung der Stäbe bei Durchbiegung der Energiezuführungs- kette bezüglich eines Teils des Biegeradius ohne Beeinträchti- gung durch Reibung oder Kanten im Innenraum der Energiezufüh- rungskette möglich ist.

Vorzugsweise sind die Stäbe außerhalb der Energiezuführungs- kette oder an einem Endbefestigungsteil der Kette einseitig festgelegt, beispielsweise mittels bekannter Klemmschellen.

Die Führungsschläuche erstrecken sich zweckmäßigerweise zwi- schen den Anschlußpunkten der Energiezuführungskette durch- gehend.

Auf diese Art und Weise sind die Stäbe einfach austauschbar und können gegen andere Stäbe unterschiedlicher Stärke mit unterschiedlichen Rückstellkräften ausgetauscht werden. Die wirksame Länge der durch die Stäbe erzeugten Federung ist durch Herausziehen der Stäbe einfach einstellbar. Schließlich sind die Stäbe so auch auswechselbar, ohne daß die Energie- zuführungskette oder die in dieser geführten Kabel und Schläu- che an den Anschlußpunkten getrennt werden müßten.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfin-

dungsgemäß vorgesehenen Energiezuführungskette besitzen zu- mindest abschnittsweise mehrere zueinander benachbarte Ketten- glieder zueinander zwei Schwenkfreiheitsgrade, deren Schwenk- achsen vorzugsweise um 90° zueinander versetzt ausgerichtet sind, und die Kettenglieder weisen wenigstens in dem von den Stäben durchsetzten Bereich nur einen jeweils gleichgerichte- ten Schwenkfreiheitsgrad zueinander auf, so daß auch auf diese Art und Weise ein unzulässiges und unkontrolliertes Ausweichen der Energiezuführungskette in dem jeweiligen Biegeradius in eine nicht vorhersehbare Richtung vermieden wird.

Derartige Energiezuführungsketten sind beispielsweise aus der DE 43 02 757 Cl bekannt, auf die hier Bezug genommen wird.

Eine solche Energiezuführungskette besitzt abschnittsweise bezüglich der Drehung mehrerer zueinander benachbarter Elemen- te bzw. Kettenglieder zwei Freiheitsgrade, wobei jedes zweite Element 90° um die Längsachse der so gebildeten Kabelführung verdreht angeordnet ist, so daß drei Elemente halbkardanisch miteinander verbunden sind und die Energiezuführungskette abschnittsweise insgesamt drei Schwenkfreiheitsgrade bzw.

Drehfreiheitsgrade erhält. Eine solche Energiezuführungskette ist insbesondere dazu geeignet, die von einem Roboterarm voll- zogenen Bewegungen nachzuvollziehen, wobei vorteilhafterweise im Bereich der zu stabilisierenden Radien der Energiezufüh- rungskette selbstverständlich nur ein Schwenkfreiheitsgrad der Kettenglieder zueinander vorgesehen ist.

Zweckmäßigerweise sind die Kettenglieder jeweils als Elemente mit einer geschlossenen Außenkontur und geschlossener Außen- fläche ausgebildet, so daß diese einen weitestgehend geschlos- senen Kanal als Aufnahmeraum für Schläuche und/oder Kabel bilden.

Die Energiezuführungskette gemäß der bevorzugten Ausführungs- form wird durch Kettenglieder aus thermoplastischem Kunststoff gebildet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.

Es zeigen : Fig. 1 eine Darstellung eines Roboterarms, aus welcher sche- matisch der Verlauf bzw. die Anordnung der Führung der Schläuche und/oder Kabel zur Versorgung einer nicht dargestellten Anwendungsinstallation ersichtlich ist, Fig. 2 einen Abschnitt der erfindungsgemäßen Energiezufüh- rungskette, bestehend aus sechs Einzelelementen, Fig. 3 einen Abschnitt der Energiezuführungskette aus Fig. 2, der um 90° gedreht ist, Fig. 4 einen Abschnitt einer Energiezuführungskette, deren Kettenglieder nur einen Schwenkfreiheitsgrad zuein- ander besitzen, Fig. 5 die Vorderansicht einer mit Schläuchen und Kabeln bestückten Energiezuführungskette, die von den erfin- dungsgemäß vorgesehenen Federstäben durchsetzt ist, und zwar von einem Anschlußpunkt aus betrachtet und Fig. 6 eine seitliche Schnittansicht der Energiezuführungs- kette gemäß der Erfindung, und zwar von dem in Fig. 1 mit A bezeichneten Anschlußpunkt zu dem in Fig. 1 mit R bezeichneten Radius.

Der in Fig. 1 dargestellte Roboter 1 besitzt eine mit einer nicht näher bezeichneten Antriebseinheit versehene Basis 2 mit an der Basis befestigten Schwenkarmen 3a, b, c, d, e, wobei die Kabel und Schläuche für eine nicht dargestellte Anwendungs- installation, beispielsweise eine Schweißzange oder derglei- chen, entlang der Schwenkarme 3a, b, c, d, e von einem unteren Anschlußpunkt A zu einem oberen Anschlußpunkt B in einer in insgesamt drei Freiheitsgraden bewegbaren Energiezuführungs-

kette 4 geführt sind.

Die Energiezuführungskette 4 ist an dem oberen Anschlußpunkt B um ihre Längsachse drehbar angeschlagen und wird an dem Schwenkarm 3b von einer Buchse 14 längsverschieblich aufgenom- men.

Die Energiezuführungskette 4 ist im einzelnen in den Fig. 2, 3 und 4 dargestellt, wobei diese aus einer Vielzahl von recht- eckigen bzw. quadratischen Einzelelementen als Kettenglieder 5 gebildet wird. Jedes Kettenglied umschließt einen zur Auf- nahme von Kabeln und/oder Schläuchen vorgesehenen Hohlraum 6.

Die Kettenglieder 5 weisen auf ihren Außenflächen jeweils zwei Zapfen 7 und zwei Löcher 8 auf, wobei die Löcher 8 eines Ket- tenglieds 5 eine erste Gelenkachse 9 und die Zapfen 7 dessel- ben Kettenglieds eine zweite Gelenkachse 10 definieren. Die Löcher 8 und die Zapfen 7 sind jeweils auf gegenüberliegenden Seitenflächen der Kettenglieder 5 angeordnet, so daß die bei- den Gelenkachsen 9 und 10 senkrecht zueinander und senkrecht zu der Längsachse der Energiezuführungskette 4 angeordnet sind. Die Löcher 8 sind passend zu den Zapfen 7 ausgebildet, so daß die einzelnen Kettenglieder 5 aus thermoplastischem Kunststoff zu einem weitestgehend geschlossenen Kanal zusam- mensteckbar sind.

Die Kettenglieder 5 der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Abschnitte der Energiezuführungskette 4 besitzen also zuein- ander zwei Schwenkfreiheitsgrade. Bei dem in Fig. 4 darge- stellten Abschnitt der Energiezuführungskette 4 haben die Kettenglieder 5 eine andere Konfiguration. Die Zapfen 7 und Löcher 8 eines Kettenglieds 5 haben eine solche Ausrichtung, daß die Kettenglieder 5 zueinander nur einen Drehfreiheitsgrad aufweisen, wobei jeweils auf einer Seite eines Kettenglieds 5 sowohl ein Loch 8 als auch ein Zapfen 7 vorgesehen ist.

In dem in Fig. 1 mit R bezeichneten Radiusbereich der Energie- zuführungskette 4 besitzen die Kettenglieder 5 zueinander nur einen jeweils gleichgerichteten Schwenkfreiheitsgrad, wie dies

in Fig. 4 veranschaulicht ist, in den übrigen Abschnitten sind die Kettenglieder, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, ausge- bildet.

In Fig. 6 ist die Energiezuführungskette von dem unteren An- schlußpunkt A bis in den mit R bezeichneten Radiusbereich im Schnitt dargestellt. In diesem Bereich ist die Energiezufüh- rungskette 4 mit Stäben 11 aus Glasfiber durchsetzt, die an dem unteren Anschlußpunkt A mittels Klemmschellen 12 festge- legt sind. Die Lage der Klemmschellen ist aus Fig. 5 ersicht- lich.

Die Stäbe 11, die auch aus Karbonfaser verstärktem Glasfiber- material oder auch nur aus Karbonfasermaterial bestehen kön- nen, sind jeweils in Führungsschläuche 13 eingesetzt, welche sich durchgehend von dem unteren Anschlußpunkt A bis zu dem oberen Anschlußpunkt B erstrecken und an beiden Anschlußpunk- ten A, B festgelegt sind. Die Stäbe 11, die, wie bereits er- wähnt, nur an dem unteren Anschlußpunkt A festgelegt sind, sind von ihrer Länge so gewählt, daß sie sich durch den größt- möglichen Radiusbereich R der Energiezuführungskette erstrek- ken.

Es ist leicht einsehbar, daß bei einer Abstandsänderung des oberen Anschlußpunkts B zu dem unteren Anschlußpunkt A eine Verkleinerung des Radiusbereichs R eintritt, wie dies mit den dünn gezeichneten Linien in Fig. 1 andeutungsweise dargestellt ist. In diesem Fall verändert sich die Lage der Stäbe 11 be- züglich der diese umgebenden Kettenglieder 5.

Es ist ebenfalls ersichtlich, daß es durch Lösen der Klemm- schellen 12 einfach möglich ist, die in dem Radiusbereich R wirksame Länge der Stäbe 11 einzustellen.

Die Stäbe 11 müssen nicht notwendigerweise aus Glasfiber be- stehen, diese können beispielsweise auch aus Federstahl beste- hen. Mit 15 sind die den Hohlraum 6 der Energiezuführungskette durchzusetzenden Leitungen bezeichnet, deren Beschaffung und Anordnung beliebig sein kann.

Energiezuführungskette Bezuqszeichenliste 1 Roboter 2 Basis 3a, b, c, d, e Schwenkarme Aunterer Anschlußpunkt Boberer Anschlußpunkt 4 Energiezuführungskette 5 Kettenglieder 6 Hohlraum 7 Zapfen 8 Löcher 9 1. Gelenkachse 10 2. Gelenkachse R Radiusbereich ll Stäbe 12 Klemmschellen 13 Führungsschläuche 14 Buchse 15 Leitungen