波紋軟管張緊設備的製作方法

2023-05-24 04:51:01

專利名稱：波紋軟管張緊設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種波紋軟管張緊設備，即一種可以在縱向上通過機械張緊保持波紋 軟管的設備。
背景技術：
在用於工業和醫療技術中的機器人中，所發生的普遍問題是由機器人臂承載的設 備由大量的電氣、液壓、氣壓和/或其他供給管線供給。這些管線可能經常不在機器人臂內 部引導，因為那樣要使每個供給管線都在機器人臂的每個關節內運動通過。因此，供給管線 經常在機器人臂外側向設備引導。為保護這些供給管線不受損壞，所述供給管線經常被引 導在軟管內。為此，優選地使用波紋軟管，因為所述波紋軟管以較低的自身質量在所有方向 上具有高的剛度和高的柔性。
在此必須提供一定的管線儲備或軟管儲備，從而不限制設備的運動自由度。同時， 必須實現管線引導或軟管引導，使得軟管以及在軟管內延伸的供給管線在機器人臂以及由 機器人支承的設備運動期間不被損壞，且使得跟以由慣性造成的延遲隨機器人臂運動的軟 管自身不導致對於其他部件的損壞。
從公開文獻DE102007058990A1等中已知，將軟管通過牽引索或多個牽引索懸掛， 其中通過一個或多個牽引索懸掛的軟管提供了對於運動的軟管儲備且在需要時釋放所述 儲備。發明內容
本發明所要解決的技術問題是給出一種替代的設備，所述設備可以在縱向上通過 機械張緊保持波紋軟管。
這一技術問題通過帶有一種成型輥的波紋軟管張緊設備解決，所述成型輥可接收 波紋軟管且具有其內接合有波紋軟管凸起部的導向槽，在此，這樣地設計成型輥和導向槽， 使得在成型輥和波紋軟管之間存在形面配合。將成型輥與彈簧相連接，當在相應的方向上 牽拉波紋軟管且產生了與波紋軟管拉力的反作用力並以此方式在縱向上通過機械張緊保 持波紋軟管時，所述彈簧被張緊。為防止波紋軟管失去與成型輥的形面配合，提供了可運動 的或剛性的元件，所述元件將波紋軟管保持壓入到成型輥內。
有利的是，將波紋軟管保持到成型輥的元件可以是同樣具有其內接合有波紋軟管 凸起部的導向槽的另一成型輥，其中，這樣地設計成型輥和導向槽，使得在成型輥和波紋軟 管之間存在形面配合。特別地有利的是使用形狀相同的成型輥。
成型輥可與齒輪相連接，其中，這樣地設計齒輪的尺寸且將其布置為，使得它們相 互嵌套接合且迫使成型輥相應地運行。
在本發明的一種特別地有利的構造中使用了成型輥，所述成型輥適合於張緊橫截 面為圓形的波紋軟管。此成型輥優選地帶有基本上圓柱形的環繞凹線。
特別值得注意的是基本上圓形的凹線，所述凹線例如具有近似圓弧或拋物線段的3形狀。在此，凹線的半徑或拋物線參數與波紋軟管匹配。替代地，所述成型輥的形狀可近似 地描述為單葉雙曲面或是通過使xz平面內在X軸上方相對於ζ軸軸對稱布置的從坐標原 點看為凸形且小於等於半圓的圓弧段圍繞X軸旋轉而形成的旋轉體。X軸同時形成了成型 輥在安裝狀態下圍繞其旋轉的軸線。


在下文中根據附圖進一步解釋本發明的實施例。各圖為
圖IA示出了根據本發明的波紋軟管張緊設備的垂直於在設備內延伸的波紋軟管 的橫截面的視圖(前視圖)；
圖IB示出了沿圖IA的線A-A的剖視圖；和
圖IC示出了波紋軟管張緊設備的俯視圖。
具體實施方式
圖1A、圖1B、圖IC示出了根據本發明的波紋軟管張緊設備100的三個視圖。圖IA 示出了沿波紋軟管110的視圖，所述波紋軟管110在圖IA中示出橫截面。波紋軟管110包 括螺旋形的金屬線，所述金屬線處於塑料軟管中。所述金屬線為波紋軟管110賦予了穩定 的外部形狀。
圖1A、圖1B、圖IC中示出了圓形的波紋軟管110，即帶有圓形截面的波紋軟管，以 及與此波紋軟管匹配的張緊設備100。不過，也可以考慮其它的、要求相應地匹配的張緊設 備的波紋軟管橫截面。
波紋軟管的特徵是其波紋形的外部輪廓，所述外部輪廓通過使圍繞螺旋線的塑料 軟管的直徑略小於螺旋線的直徑並因而繃緊地安放在螺旋線上而形成。在兩個前後相繼的 螺匝之間的間隙中，塑料軟管的直徑略小，使得波紋軟管的表面沿波紋軟管觀察類似於齒 條螺旋形成了等距的凸起部，在所述凸起部之間則具有凹下部。
根據本發明，通過將波紋軟管110靠放在與波紋軟管的外部形狀進行如下匹配的 成型輥120上而利用了此特徵即使得成型輥120環繞地具有多個導向槽122(圖1B)，所 述導向槽122構造為使得波紋軟管110的前後相繼的凸起部接合在前後相繼的導向槽122 內。換言之，這樣地設計成型輥120和導向槽122，使得在成型輥120和波紋軟管110之間 存在形面配合。
為防止波紋軟管110從與成型輥120的形面配合中移出，提供了將波紋軟管110 保持在成型輥120內的元件。所述元件例如可以是簡單的引導片，這樣地相對於成型輥120 布置所述引導片，使波紋軟管110在此引導片和成型輥120之間張緊，且僅沿其縱向可動地 保持(通過圖IB中的箭頭160指示)。作為引導片的替代，也可以使用任意的輥子或圍繞 張緊單元100的殼體(未示出)的一部分。
這樣地旋轉成型輥120和將波紋軟管110保持在成型輥120內的元件之間的距 離，使軟管可由成型輥120很好地接收。在優選的實施例中，將另外的成型輥130用作將波 紋軟管110保持在成型輥120內的元件，所述成型輥130與成型輥120優選地具有相同的 形狀。但也可以將直徑略小於成型輥120直徑的或是與波紋軟管110僅具有點狀的形面配 合的(即，基本為圓柱形且不具有凹線的)成型輥用作另外的成型輥130。
然而，優選地成型輥120以及另外的成型輥130都與波紋軟管的橫截面匹配，以不 僅實現點狀的形面配合，而且實現包括波紋軟管的儘可能大的部分的形面配合。
取決于波紋軟管100的橫截面確定成型輥120、130的形狀。如果使用橫截面基本 上為矩形的波紋軟管，則例如提供了帶有導向槽122、132的基本上圓柱形d成型輥，因為在 圓柱形成型輥的長度上已經實現了不僅為點狀的形面配合。為防止波紋軟管110從設備 100中滑出，可將至少一個成型輥構造為使其也側向包圍波紋軟管，且在該處通過導向槽的 繼續延伸提供附加的形面配合。
在根據本發明的優選實施例的圓形波紋軟管110中使用了基本上為圓柱形的帶 有與波紋軟管直徑匹配的環繞凹槽或凹線125、135的成型輥120、130。在此，成型輥120、 130在最簡單的情況中具有雙錐形的形狀，使得波紋軟管與每個輥子在至少兩個點處具有 可靠的形面配合。
優選地提供了基本上圓形的凹線125、135，所述凹線125、135具有近似於圓弧段 或拋物線段的形狀。在此，凹線125、135的半徑或拋物線參數與波紋軟管直徑相匹配。替 代地，成型輥120、130的形狀可近似地描述為單葉雙曲面或是通過使xz平面內在χ軸上方 相對於ζ軸軸對稱布置的從坐標原點看為凸形且小於等於半圓的圓弧段圍繞χ軸旋轉而形 成的旋轉體。χ軸同時形成了成型輥120、130在安裝狀態下圍繞其旋轉的軸。
張緊設備的張緊作用通過與成型輥120相連的彈簧140 (示意地示出)實現，當在 相應的方向上牽拉波紋軟管110且因而產生相對于波紋軟管拉力的反作用力或反力矩時 張緊所述彈簧。張緊設備100將波紋軟管100保持，因此一方面波紋軟管100總是受到壓 力且因此防止了波紋軟管的不受控的下垂，且同時另一方面只要波紋軟管拉力低於彈簧力 或彈簧力矩，則將波紋軟管拉回。彈簧140優選地是扭轉彈簧。
為保證力沿波紋軟管的外周的儘可能均勻的分配並避免單側的加載和磨損，在優 選的實施例中可提供兩個成型輥120、130的耦連。在圖1的例子中，這通過兩個齒輪150、 155實現。第一齒輪150與成型輥120同軸連接，且第二齒輪155與另一個成型輥130同軸 連接。此外，這樣地選擇各齒輪的直徑和布置，使得所述齒輪相互嵌套接合。因為成型輥優 選地構造為相同的，所以齒輪150、155優選也相同地構造，以此使成型輥120、130以相同的 角速度反向旋轉運動。如果相反使用帶具有不同直徑的成型輥，則相應地也選擇大小不同 的齒輪，以保證成型輥120、130的相應的運行，即實現通過兩個成型輥輸送或制動的波紋 軟管的一致的線速度。
當然也可以使用用於耦連兩個輥子的另外的傳動裝置，例如帶有摩擦配合和/或 形面配合的帶-輥子耦合的(交叉)帶驅動。
當然，也可以將兩個成型輥120、130中的一個以可朝另一成型輥的方向運動的方 式支承且通過另一彈簧(未示出)將朝向另一成型輥的方向的壓力施加到旋轉軸上，以補 償波紋軟管直徑的很小的波動或在波紋軟管100的使用過程中出現的變形。
權利要求
1.一種波紋軟管張緊設備(100)，該設備包括用於接收波紋軟管(100)的成型輥(120)，所述成型輥(120)具有導向槽(122)，所述 波紋軟管(100)的凸起部接合在所述導向槽內，其中這樣地設計所述成型輥(120)和導向 槽(122)，使得在成型輥(120)和波紋軟管(110)之間存在形面配合；將所述波紋軟管(11)保持在所述成型輥(120)內的元件；和與所述成型輥(120)連接的彈簧(150)，當在相應的方向上牽拉所述波紋軟管(110)且 產生相對于波紋軟管拉力的反作用力時張緊所述彈簧(150)。
2.根據權利要求1所述的波紋軟管張緊設備(100)，其中，將所述波紋軟管(11)保持 在所述成型輥(120)內的所述元件是另一個成型輥(130)，該成型輥(130)也具有導向槽 (132)，所述波紋軟管(100)的凸起部接合在此導向槽內，其中，這樣地設計所述另一個成 型輥(130)及其導向槽(132)，使得在另一個成型輥(130)和波紋軟管(110)之間存在形面 配合。
3.根據權利要求2所述的波紋軟管張緊設備(100)，其中，使用形狀相同的成型輥 (120,130)。
4.根據權利要求2或3所述的波紋軟管張緊設備(100)，其中，該設備的成型輥(120、 130)與齒輪(150、155)相耦連，其中，這樣地設計齒輪(150、155)的尺寸以及布置所述齒 輪，使得所述齒輪相互嵌套接合且迫使所述成型輥(120、130)相應地運行。
5.根據前述權利要求中一項所述的波紋軟管張緊設備(100)，其中，所述波紋軟管張 緊設備(100)的成型輥(120、130)是圓柱形的且帶有環繞凹線，以接收圓形橫截面的波紋 軟管。
6.根據權利要求5所述的波紋軟管張緊設備(100)，所述波紋軟管張緊設備(100)帶 有與波紋軟管直徑匹配的基本上為圓形的凹線(135)。
全文摘要
本發明涉及一種波紋軟管張緊設備，即一種可以在縱向上通過機械張緊保持波紋軟管的設備。本發明尤其涉及一種帶有用於接收波紋軟管(110)的成型輥(120)的波紋軟管張緊設備(100)，所述成型輥(120)具有波紋軟管(100)的凸起部接合於其內的導向槽(122)。在此，這樣地設計成型輥(120)和導向槽(122)，使得在成型輥(120)和波紋軟管(110)之間存在形面配合。此外，提供了將波紋軟管(11)保持在成型輥(120)內的元件以及與成型輥(120)連接的彈簧(150)，當在相應的方向上牽拉波紋軟管(110)且產生相對于波紋軟管拉力的反作用力時張緊所述彈簧(150)。
文檔編號B25J19/00GK102029616SQ201010297970
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月28日 優先權日2009年9月29日
發明者沃爾夫岡·紐伯 申請人:西門子公司