专利名称：波纹软管张紧设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种波纹软管张紧设备，即一种可以在纵向上通过机械张紧保持波纹 软管的设备。
背景技术：
在用于工业和医疗技术中的机器人中，所发生的普遍问题是由机器人臂承载的设 备由大量的电气、液压、气压和/或其他供给管线供给。这些管线可能经常不在机器人臂内 部引导，因为那样要使每个供给管线都在机器人臂的每个关节内运动通过。因此，供给管线 经常在机器人臂外侧向设备引导。为保护这些供给管线不受损坏，所述供给管线经常被引 导在软管内。为此，优选地使用波纹软管，因为所述波纹软管以较低的自身质量在所有方向 上具有高的刚度和高的柔性。
在此必须提供一定的管线储备或软管储备，从而不限制设备的运动自由度。同时， 必须实现管线引导或软管引导，使得软管以及在软管内延伸的供给管线在机器人臂以及由 机器人支承的设备运动期间不被损坏，且使得跟以由惯性造成的延迟随机器人臂运动的软 管自身不导致对于其他部件的损坏。
从公开文献DE102007058990A1等中已知，将软管通过牵引索或多个牵引索悬挂， 其中通过一个或多个牵引索悬挂的软管提供了对于运动的软管储备且在需要时释放所述 储备。发明内容
本发明所要解决的技术问题是给出一种替代的设备，所述设备可以在纵向上通过 机械张紧保持波纹软管。
这一技术问题通过带有一种成型辊的波纹软管张紧设备解决，所述成型辊可接收 波纹软管且具有其内接合有波纹软管凸起部的导向槽，在此，这样地设计成型辊和导向槽， 使得在成型辊和波纹软管之间存在形面配合。将成型辊与弹簧相连接，当在相应的方向上 牵拉波纹软管且产生了与波纹软管拉力的反作用力并以此方式在纵向上通过机械张紧保 持波纹软管时，所述弹簧被张紧。为防止波纹软管失去与成型辊的形面配合，提供了可运动 的或刚性的元件，所述元件将波纹软管保持压入到成型辊内。
有利的是，将波纹软管保持到成型辊的元件可以是同样具有其内接合有波纹软管 凸起部的导向槽的另一成型辊，其中，这样地设计成型辊和导向槽，使得在成型辊和波纹软 管之间存在形面配合。特别地有利的是使用形状相同的成型辊。
成型辊可与齿轮相连接，其中，这样地设计齿轮的尺寸且将其布置为，使得它们相 互嵌套接合且迫使成型辊相应地运行。
在本发明的一种特别地有利的构造中使用了成型辊，所述成型辊适合于张紧横截 面为圆形的波纹软管。此成型辊优选地带有基本上圆柱形的环绕凹线。
特别值得注意的是基本上圆形的凹线，所述凹线例如具有近似圆弧或抛物线段的3形状。在此，凹线的半径或抛物线参数与波纹软管匹配。替代地，所述成型辊的形状可近似 地描述为单叶双曲面或是通过使xz平面内在X轴上方相对于ζ轴轴对称布置的从坐标原 点看为凸形且小于等于半圆的圆弧段围绕X轴旋转而形成的旋转体。X轴同时形成了成型 辊在安装状态下围绕其旋转的轴线。
在下文中根据附图进一步解释本发明的实施例。各图为
图IA示出了根据本发明的波纹软管张紧设备的垂直于在设备内延伸的波纹软管 的横截面的视图(前视图)；
图IB示出了沿图IA的线A-A的剖视图；和
图IC示出了波纹软管张紧设备的俯视图。
具体实施方式
图1A、图1B、图IC示出了根据本发明的波纹软管张紧设备100的三个视图。图IA 示出了沿波纹软管110的视图，所述波纹软管110在图IA中示出横截面。波纹软管110包 括螺旋形的金属线，所述金属线处于塑料软管中。所述金属线为波纹软管110赋予了稳定 的外部形状。
图1A、图1B、图IC中示出了圆形的波纹软管110，即带有圆形截面的波纹软管，以 及与此波纹软管匹配的张紧设备100。不过，也可以考虑其它的、要求相应地匹配的张紧设 备的波纹软管横截面。
波纹软管的特征是其波纹形的外部轮廓，所述外部轮廓通过使围绕螺旋线的塑料 软管的直径略小于螺旋线的直径并因而绷紧地安放在螺旋线上而形成。在两个前后相继的 螺匝之间的间隙中，塑料软管的直径略小，使得波纹软管的表面沿波纹软管观察类似于齿 条螺旋形成了等距的凸起部，在所述凸起部之间则具有凹下部。
根据本发明，通过将波纹软管110靠放在与波纹软管的外部形状进行如下匹配的 成型辊120上而利用了此特征即使得成型辊120环绕地具有多个导向槽122(图1B)，所 述导向槽122构造为使得波纹软管110的前后相继的凸起部接合在前后相继的导向槽122 内。换言之，这样地设计成型辊120和导向槽122，使得在成型辊120和波纹软管110之间 存在形面配合。
为防止波纹软管110从与成型辊120的形面配合中移出，提供了将波纹软管110 保持在成型辊120内的元件。所述元件例如可以是简单的引导片，这样地相对于成型辊120 布置所述引导片，使波纹软管110在此引导片和成型辊120之间张紧，且仅沿其纵向可动地 保持(通过图IB中的箭头160指示)。作为引导片的替代，也可以使用任意的辊子或围绕 张紧单元100的壳体(未示出)的一部分。
这样地旋转成型辊120和将波纹软管110保持在成型辊120内的元件之间的距 离，使软管可由成型辊120很好地接收。在优选的实施例中，将另外的成型辊130用作将波 纹软管110保持在成型辊120内的元件，所述成型辊130与成型辊120优选地具有相同的 形状。但也可以将直径略小于成型辊120直径的或是与波纹软管110仅具有点状的形面配 合的(即，基本为圆柱形且不具有凹线的)成型辊用作另外的成型辊130。
然而，优选地成型辊120以及另外的成型辊130都与波纹软管的横截面匹配，以不 仅实现点状的形面配合，而且实现包括波纹软管的尽可能大的部分的形面配合。
取决于波纹软管100的横截面确定成型辊120、130的形状。如果使用横截面基本 上为矩形的波纹软管，则例如提供了带有导向槽122、132的基本上圆柱形d成型辊，因为在 圆柱形成型辊的长度上已经实现了不仅为点状的形面配合。为防止波纹软管110从设备 100中滑出，可将至少一个成型辊构造为使其也侧向包围波纹软管，且在该处通过导向槽的 继续延伸提供附加的形面配合。
在根据本发明的优选实施例的圆形波纹软管110中使用了基本上为圆柱形的带 有与波纹软管直径匹配的环绕凹槽或凹线125、135的成型辊120、130。在此，成型辊120、 130在最简单的情况中具有双锥形的形状，使得波纹软管与每个辊子在至少两个点处具有 可靠的形面配合。
优选地提供了基本上圆形的凹线125、135，所述凹线125、135具有近似于圆弧段 或抛物线段的形状。在此，凹线125、135的半径或抛物线参数与波纹软管直径相匹配。替 代地，成型辊120、130的形状可近似地描述为单叶双曲面或是通过使xz平面内在χ轴上方 相对于ζ轴轴对称布置的从坐标原点看为凸形且小于等于半圆的圆弧段围绕χ轴旋转而形 成的旋转体。χ轴同时形成了成型辊120、130在安装状态下围绕其旋转的轴。
张紧设备的张紧作用通过与成型辊120相连的弹簧140 (示意地示出)实现，当在 相应的方向上牵拉波纹软管110且因而产生相对于波纹软管拉力的反作用力或反力矩时 张紧所述弹簧。张紧设备100将波纹软管100保持，因此一方面波纹软管100总是受到压 力且因此防止了波纹软管的不受控的下垂，且同时另一方面只要波纹软管拉力低于弹簧力 或弹簧力矩，则将波纹软管拉回。弹簧140优选地是扭转弹簧。
为保证力沿波纹软管的外周的尽可能均勻的分配并避免单侧的加载和磨损，在优 选的实施例中可提供两个成型辊120、130的耦连。在图1的例子中，这通过两个齿轮150、 155实现。第一齿轮150与成型辊120同轴连接，且第二齿轮155与另一个成型辊130同轴 连接。此外，这样地选择各齿轮的直径和布置，使得所述齿轮相互嵌套接合。因为成型辊优 选地构造为相同的，所以齿轮150、155优选也相同地构造，以此使成型辊120、130以相同的 角速度反向旋转运动。如果相反使用带具有不同直径的成型辊，则相应地也选择大小不同 的齿轮，以保证成型辊120、130的相应的运行，即实现通过两个成型辊输送或制动的波纹 软管的一致的线速度。
当然也可以使用用于耦连两个辊子的另外的传动装置，例如带有摩擦配合和/或 形面配合的带-辊子耦合的(交叉)带驱动。
当然，也可以将两个成型辊120、130中的一个以可朝另一成型辊的方向运动的方 式支承且通过另一弹簧(未示出)将朝向另一成型辊的方向的压力施加到旋转轴上，以补 偿波纹软管直径的很小的波动或在波纹软管100的使用过程中出现的变形。
权利要求
1.一种波纹软管张紧设备(100)，该设备包括用于接收波纹软管(100)的成型辊(120)，所述成型辊(120)具有导向槽(122)，所述 波纹软管(100)的凸起部接合在所述导向槽内，其中这样地设计所述成型辊(120)和导向 槽(122)，使得在成型辊(120)和波纹软管(110)之间存在形面配合；将所述波纹软管(11)保持在所述成型辊(120)内的元件；和与所述成型辊(120)连接的弹簧(150)，当在相应的方向上牵拉所述波纹软管(110)且 产生相对于波纹软管拉力的反作用力时张紧所述弹簧(150)。
2.根据权利要求1所述的波纹软管张紧设备(100)，其中，将所述波纹软管(11)保持 在所述成型辊(120)内的所述元件是另一个成型辊(130)，该成型辊(130)也具有导向槽 (132)，所述波纹软管(100)的凸起部接合在此导向槽内，其中，这样地设计所述另一个成 型辊(130)及其导向槽(132)，使得在另一个成型辊(130)和波纹软管(110)之间存在形面 配合。
3.根据权利要求2所述的波纹软管张紧设备(100)，其中，使用形状相同的成型辊 (120,130)。
4.根据权利要求2或3所述的波纹软管张紧设备(100)，其中，该设备的成型辊(120、 130)与齿轮(150、155)相耦连，其中，这样地设计齿轮(150、155)的尺寸以及布置所述齿 轮，使得所述齿轮相互嵌套接合且迫使所述成型辊(120、130)相应地运行。
5.根据前述权利要求中一项所述的波纹软管张紧设备(100)，其中，所述波纹软管张 紧设备(100)的成型辊(120、130)是圆柱形的且带有环绕凹线，以接收圆形横截面的波纹 软管。
6.根据权利要求5所述的波纹软管张紧设备(100)，所述波纹软管张紧设备(100)带 有与波纹软管直径匹配的基本上为圆形的凹线(135)。
全文摘要
本发明涉及一种波纹软管张紧设备，即一种可以在纵向上通过机械张紧保持波纹软管的设备。本发明尤其涉及一种带有用于接收波纹软管(110)的成型辊(120)的波纹软管张紧设备(100)，所述成型辊(120)具有波纹软管(100)的凸起部接合于其内的导向槽(122)。在此，这样地设计成型辊(120)和导向槽(122)，使得在成型辊(120)和波纹软管(110)之间存在形面配合。此外，提供了将波纹软管(11)保持在成型辊(120)内的元件以及与成型辊(120)连接的弹簧(150)，当在相应的方向上牵拉波纹软管(110)且产生相对于波纹软管拉力的反作用力时张紧所述弹簧(150)。
文档编号B25J19/00GK102029616SQ201010297970
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月28日 优先权日2009年9月29日
发明者沃尔夫冈·纽伯 申请人:西门子公司