CN1039196A - 制造自支撑挠性软管的方法，装置以及自支撑挠性软管 - Google Patents

Abstract

一种制造挠性软管的方法，该挠性软管的横截面有一平的侧边，并由一带竖直相隔开边缘的成型带材在相邻缠绕圈互相啮合螺旋盘卷而成，所述的成型带材缠绕在一合适横截面的芯棒上，并当将成型带材缠绕在芯棒上时，在侧壁的每个对应的内部空心空间中插入分立的填充元件；一种实施这种方法的装置和通过这种方法制成的在各个空心空间放置分立填充元件的挠性软管。

Description

本发明涉及一种制造挠性软管的方法，该挠性软管横截面至少有一基本上平的侧边，并由至少一根带竖直有间距边缘的成型带材相邻卷圈互相啮合的螺旋形盘卷组成，所述的方法包括在压缩状态的软管壁平的侧边上各个内部空心空间导入填充材料，以便限制在这个侧边上的卷圈相互离开的位移。

这种方法公开在德国专利申请说明书2，919，379号中。该专利申请说明书首先描述了一种已有的挠性软管，这种软管由至至少一根在相邻缠绕圈具有相互啮合的有间距的竖直边缘的成型带材螺旋盘卷而成，然后，叙述了如何在该挠性软管的一个平的侧边上各个相邻缠绕部分里形成开口，之后，压缩该挠性软管，并将填充材料通过上述开口导入各个空心空间。当填充材料已硬化之后在这侧边上的缠绕圈的位移就受到限制。

这些方法会产生一种能防止下垂的自支撑特性，尤其是当该软管用于在一个固定点和一个与它存在相对运动关系的装置或机构之间引导电缆或管路时，例如在加工设备中当该软管只能在一个方向上进行弯曲时，这种特性具有很大的优点。但是，上述的制造方法是非常麻烦，费时而且成本高。

本发明的目的是克服这些缺点。根据本发明，至少一根成型带材缠绕在合适的横截面芯棒上，同时在芯棒上缠绕成型带材的时候至少有一个分立的填充元件插入每个上述侧壁的相应内部空心部分。

根据本发明的方法，在实际缠绕该软管过程中，当导入填充元件时不仅大大地减少软管的制造成本，其制造过程所需的时间少于普通软管制造所需的时间，而且其更突出的优点是在选择填充元件的形状和材料方面是完全自由的，例如填充材料可以是耐酸的，耐潮湿的，耐油的，耐高温或低温的。

另一优点是，在该软管的侧壁上不存在有可能通过它们渗透污物或液体的小孔。

导入上述空心空间的每个填充元件最好通过磁吸力的方法吸附在运动的成型带材上的正确位置。

可替换的方法是，导入上述空心空间的每个填充元件通过合适的粘接剂材料的方法，或通过成型带材上的变型部分定位方法粘附在移动成型带材上的正确位置。

本发明也提供了一种在横截面上至少具有一个基本平的侧边的挠性软管，该挠性软管至少由一根具有竖直间距的边缘的成型带材在相邻缠绕圈相互啮合的螺旋盘卷而成，在该软管内部各个空心空间里，上述平的管壁容纳的填充材料限制着在这边上的缠绕圈相互离开，当成型带材在一个芯棒上缠绕时，所述的填充材料作为单个填充元件导入各个空心空间。

朝着上述竖直边缘方向的每个填充元件的一个或二个端面最好是凸形曲面。该填充元件也可以是椭圆形截面。

在另一实施例里，该软管由二根型面间相互啮合的成型带材缠绕在一起制成，第一根成型带材以其竖直边缘面朝软管内部，第二根成型带材以其竖直边缘面朝软管外边。

根据本发明用于实施本发明方法的一种装置，包括一旋转驱动的具有合适横截面的芯棒，并在旋转方向具有相邻的第一和第二平的侧边，在第一平的侧边靠近外表面处带有一磁铁;在上述芯棒的上方设有供料装置，用于在倚靠着上述芯棒一侧边的那部分带材的成型带材的两相邻竖直边缘之间放置一填充元件。

实施本发明方法的另一装置包括具有合适横截面的旋转驱动的芯棒，和一细长的引导装置，通过它支撑并朝着该芯棒引导成型带材，该引导装置以其一端伸向芯棒的下面，并且其被支撑的方式能使其随着前进的带材的运动而上、下运动。上述引导装置包括一平的支撑表面，其内嵌有磁铁，用以罩住成型带材的外壳装置延伸到上述引导装置的整个长度的部分，还包括供料装置，用于在靠着上述支撑面的型带材的二相邻竖直边缘之间供给填充元件。

实施本发明方法的另一装置包括具有合适横截面的旋转驱动的芯棒，和一细长的引导装置，该装置以其一端沿着芯棒延伸并且其被支撑的方式能使其随着要缠绕在芯棒上的成型带材的运动而上、下运动，上述引导装置包括一个往复运动的推进装置，以便可控制地和周期性地推进填充元件，并把填充元件导入通过上述引导装置而运动至芯棒下面的成型带材的二相邻竖直侧边之间。上述装置也可包括一可控制的电磁铁，该电磁铁沿着支撑着成型带材的引导装置的表面放置;还包括由上述成型带材支持着的推进装置并当电磁铁被激励时推进装置被吸附在成型带材上面。

本发明参考附图进行解释，其中：

图1a是本发明所涉及的挠性软管一部分的透视图;

图1b是图1a局部放大比例的详图;

图2是本发明的带有不连续填充元件的这种挠性软管的纵向截面图，其中一部分呈直线状态，一部分呈弯曲状态;

图3是根据本发明由不连续填充元件隔离的两相连盘卷一部分的透视图;

图4是这些部分的横截面图;

图5a是本发明的填充材料最佳实施例的横截面图;

图5b表示这种构形所获得的效果;

图6表示在软管内使用填充元件的第二种软管实施例的横截面图，

图7a和7b是实现本发明方法的装置的透视示意图;

图8a是上述装置的第二实施方案的带有局部剖的示意端视图;

图8b表示这个实施方案的一部分;

图8c是这个实施方案的侧视图;

图9是实施本发明方法的装置的第三实施方案带有局部剖的侧视图;

图10是图9中沿Ⅹ-Ⅹ线横截面图;

图11是图9中沿Ⅺ-Ⅺ线横截面图;

图12是实施本发明方法的装置的第四实施例横截面图;

图13是图12中沿ⅩⅢ-ⅩⅢ线的横截面图;

图14表示在这个实施例中使用的推进器的透视图;

图15表示驱动这种推进器的另一种方法的示意图。

图1a局部地表示了已知型式的软管2。这种软管是由一种双U形型带材4（见图1b）缠绕而成，缠绕时使各相邻卷圈竖直边缘相互啮合。这种软管也可通过将两根U型带材缠绕使其相互啮合成图6所示的构形来制成。

这样获得的软管具有矩形的横截面，其最长的侧边长度为L。当然，根据缠绕芯棒的形状，也可获得其它多边形构形或具有直线和曲线侧边的构形。

当没有采取专门的措施时，这种软管不是自支撑式的。这种所希望的自支撑特性可以通过采取专门的措施获得，即，该措施要保证在软管的一个平的侧边处，对位于该侧边的盘圈部分的相互离开的位移进行限制。

这点是已知的，即将这种型式的已制成的软管进行压缩，以便在各卷圈的侧壁部分形成一些开孔，并通过这些开孔向空心空间注入合适的材料，如在德国专利说明书2，919，379号里描述的那样。当然，这是很麻烦的，费时和成本高的操作。而且对使用的材料有限制。

与此相反，本发明推荐在缠绕即实际制造这种软管的时候，在各个空心空间里导入不连续的填充元件。这种方法不仅非常快和便宜而且其非常重要的优点是，填充元件的形状可以任意选择。

在图2的左边表示了三个盘圈8a，8b，8c。在这个实施例里具有矩形横截面的填充元件10a放置在盘圈8a的竖直边缘8a′与盘圈8b的竖直边缘8b′之间;填充元件10b以同样的方式放置在盘圈8c的竖直边缘8c′和盘圈8b的竖直边缘8b″之间。每个填充材料的长度最多等于底部平的侧边6的长度L，填充元件的宽度要这样进行选择，即要获得所要求的刚性和自支撑特性。当然，用二个或三个依次放置的填充元件填满空间也是允许的，但以下的说明基于使用一个这样的元件。

人们可以完全自由地在许多可能的形状之中选择一种特定横截面形状的填充元件。在许多情况下，该软管在使用时，例如，当该软管作为机床的电缆载体使用时要频繁地弯曲。为了最大限度地减小磨损和能量消耗，最重要的是在各个填充元件与包围元件的竖直盘圈边缘之间的摩擦要减低到最低限度，这种特性在现有的软管中不能获得。

图5a和图5b表示了两端为凸形边缘24a和24b的填充元件。当沿着中性线26弯曲时，填充元件24分别与竖直边缘18a和22a配合发生滚动运动。所以沿着中性线出现的弯曲，使软管具有最小的摩擦，磨损和最小的噪音，特别在快速和频繁弯曲的时候更是如此。

图6表示由二根（而不是一根）相互啮合的成型带材缠绕获得的软管横截面，第一根带材的竖直边缘面对软管内部，由这根带材形成盘圈60a，60b，60c，第二根带材的竖直边缘面对软管外边，由这根带材形成盘圈62a，62b等等并将上述盘圈连接起来。在这里也提供了基本呈椭圆形截面的不连续填充元件64。

图7a和7b示意性地表示了实施本发明方法的一种装置。

软管2通过一普通的方法，将预制的型带材72缠绕在芯棒70上形成。填充元件从供给的材料82的长度上利用切断机构80a，80b切断至合适的长度（该材料通过辊子94从供料卷轴92上拉出，辊子94由马达96驱动并与对滚辊子98相啮合）并作为单个的元件84通过以示意图表示沿箭头86的方向往返运动的供给机构（100，102）经由虚线表示的位置84a插入竖直边缘之间的空间的。

图7b示意地表示了不连续的填充元件如何与形成该软管90的型材带72的缠绕同步地导入该软管的，并总是插在正确的位置即在平的侧边6a上。缠绕芯棒未表示在图7b中。

用作填充元件的材料可以根据作用于软管的预定载荷和预定的使用环境选择，例如刚性塑料或一种合适的金属都是可能使用的材料。

当然有各种其它的装置来实施本发明的方法。接着将利用示意图对这些装置加以介绍。

图8a，8b和8c涉及一种利用一永久磁铁件110的装置，该磁铁件110嵌在缠绕该软管用的芯棒112内，该芯棒借助一合适的，图中未表示的装置驱动围绕着轴114旋转。当然该芯棒本身可由永久磁铁材料制成，或者，填充元件本身是永久磁铁。典型的转速例如为每四秒钟一转。

磁铁确保放在缠绕成型带材的合适位置中的（金属）填充元件能保持在这个位置因而被包围在软管内合适的空间里。图8a和8c示意地表示一保持器118，该保持器通过一个合适的，图中未表示的装置按箭头120的方向上升和下降，同时保持芯棒的四周畅通无阻并在它的朝下行程中将填充元件堆122的最下部元件供入型材内。

作为例子，该保持器118可以设置一发泡橡胶内衬垫124和对着填充元件堆122向下压的压力部件126，当向下行程时，将最下面填充元件122a压出该保持器。由于磁铁110的磁力填充元件吸附在成型带材上，并当该芯棒按箭头128的方向转过180°时，填充元件到达图8b中的位置，并包封在该软管的一个平的侧边上的合适空心空间里，这个位置表示在图2，3和4里。利用磁力将填充元件吸附于型材带上的原理，当然意味填充元件必须是由合适的金属制成并且亦可用在示意图9，10和11所示的装置里。芯棒130围绕着轴线132旋转，并由合适的未表示出的驱动装置驱动。成型带材134按箭头136的方向推进，当它朝着芯棒130移动时，装在与图8a-8c中所示的保持器118是同样结构的保持器140内的填充元件138周期性地放置在成型带材134里，并随着成型带材一起朝着引导装置142的前端142d推进，从而放在成型带材和芯棒之间。在这方面，可以看到这种保持器机构只是若干个可以提供填充元件的机构之一：抓手装置或机械手可用来取代保持器。为了保持它们在各自的位置，带材134被封在带有底部件142a和上部件142b的细长引导装置142里。一细长的磁铁144嵌入底部件142a内，该磁铁的磁力足够保持填充元件如138a安置在型带材里的合适位置处。这种保持器140通过开口146将填充元件发送至上部件142b里;上述上部件的中间部件142c容纳有中央引导带147，以便将该填充元件138朝着左手边缘138a′进行引导。这样，当缠绕时，防止带材的端部边缘接触该填充元件。

当然，要提供一种确保引导装置142能随带材134的上升和下降运动而运动的装置;图中示意地表示了固定在150上的细长弹性托板148，它支撑着引导装置142从而保证了这种运动。

可以使用一个可控挡板145，该挡板可按箭头149的方向上下运动，用以控制朝着芯棒130的填充元件的供应，该挡板简化了保持器机构的结构，尤其是当部件142d是永久磁铁的时候。

当利用磁铁吸力时，仅仅适用于金属填充元件的输送。而图12-15涉及的是能输送任何材料的填充元件的实施例。

图12表示一个细长的相当于上述引导装置142的引导装置160，它封装着前进带材162并且其前端160a延伸至芯棒164的下面;另一端160b通过弹性托板164固定在固定点166处。示意性表示的电磁铁168封闭在底部件160c内;它可由合适的激励装置和开关装置（未表示）周期性地激发，上部件160d配置一合适的切断装置170，前进的型材带162配合在其内。构造和驱动类似于上述保持器118和140容纳着填充元件174，并可将其一个接一个地放入成型带材。接着，通过一细长的表示在立体图14里的推进器176向前推进。这个推进器由合适的（能磁化的）金属制成，并包括放在被朝前推进的填充元件上面的一前托板178，和会推着该填充元件侧边的一侧边托板180。该推进器176通过螺旋弹簧182与引导装置的端部160b连接在一起。

开始时，该推进器176由弹簧182拉向引导装置160的右手端。当该保持器172在上部件160d的开口空间173里发送填充元件时，电磁铁168被激励，从而使推进器176对着成型带材162的底部压紧并与它一起按箭头184的方向朝着芯棒164向前运动。

图12表示推进器176正好将填充元件174a推进芯棒164的转角位置164a，以便保证该填充元件被牢固地夹住，此时适当的控制装置确保磁铁168断电，以便推进器176不会再吸靠在成型带材162表面，并由弹簧182拉回。然而，填充元件174a仍然进入其位置并被绕进在芯棒164上形成的软管的合适位置。

图15示意性地表示驱动推进器176′的另一方法，这里推进器处于被弹簧182′拉回的缩进位置;而保持器174′已发送一填充元件174a′。一传送带188跨接在导轮190和192上，并由合适的图中未表示的驱动装置进行驱动，它所包括的凸轮194a和194b将按箭头196的方向将推进器176′推入虚线表示的位置176a′;然后凸轮194b与推进器176′脱离啮合，然后由弹簧182′将推进器拉回图示位置。

二种其它的吸附填充元件到前进的成型带材内去的可能方法是：用合适的粘结材料并按照适当间隔使成型带材壁面变形。因此即在成型带材的前面和后面。

显然前面只是对实施本发明方法的各种装置原理进行了描述，并且这样一些装置需要更多的用于控制各种运动和动作的构件，当然其依赖于了解大量的可用的致动装置和控制系统的专家所能做到的程度;例如，使各种动作由中央处理机控制是完全可行的。

Claims (16)

1、制造一种挠性软管的方法，该挠性软管在其横截面上至少有一个基本上为平的侧边，并由至少一根成型带材，在相邻缠绕圈部，型带材的相间隔竖直边缘相互啮合地螺旋盘卷而成，该方法包括：在上述平的侧边，在压缩状态管壁的各个中空内部空间处并于连续缠绕圈的上述竖直边缘之间导入填充元件；将压缩状态的软管的上述平的侧边连接起来，以便限制在此侧边的缠绕圈相互移开，其特征在于，至少一根成型带材缠绕在具有合适横截面的芯棒上，并且在将成型带材缠绕在芯棒上时，在管壁的上述每个中空内部空间中至少插入一个分立的填充元件。

2、按权利要求1所述的方法，其特征在于：使导入所述空心空间的每个填充元件利用磁吸引力吸附在运动的成型带材的适当位置上。

3、按权利要求2所述的方法，其特征在于，磁吸力是由带磁铁材料的芯棒提供的。

4、按权利要求2所述的方法，其特征在于，磁吸力是由沿着向芯棒推进的成型带材放置的磁铁提供的。

5、按权利要求1所述的方法，其特征在于，导入所述每个空心空间的每个分立的填充元件朝着旋转芯棒推过前进的成型带材表面直到它的前端到达借助由初始位置向芯棒推进并于填充元件发送后返回该初始位置而周期性运动的压力元件所形成的空间的角落处为止。

6、按权利要求1所述的方法，其特征在于，利用适当的粘结材料使导入所述的空心空间的每个填充元件粘附在运动的成型带材的适当位置上。

7、按权利要求1所述的方法，其特征在于，使每个导入所述空心空间的填充元件，通过成型带材一部分的变形粘附在运动的成型带材的适当位置上。

8、按权利要求1所述的方法，其特征在于，每个导入所述每个导入所述每个空心空间的填充元件朝着旋变的芯棒推进，直到它的前端到达通过从前进带材之下支撑和引导所述元件的装置所形成的空心空间的转角处为止。

9、实施权利要求3所述方法的一种装置，其特征在于：一旋转驱动的有合适横截面的芯棒并在其旋转方向上具有相互邻近的第一和第二平的侧边，在第一平的侧边内靠近其外表面附近带有一块磁铁，并在上述芯棒上方有一供给装置，用于往靠在所述第一侧边上那部分成型带材的相邻竖直边缘之间放置填充元件。

10、一种实施权利要求4所述方法的装置，其特征在于：

具有合适横截面的旋转驱动装置;

支撑并向芯棒引导成型带材的细长引导装置，它的一端延伸至芯棒的下面且其被支撑的方式使其能随前进带材的运动而上下运动，它有：其内嵌有磁铁的平坦支撑表面;在其上方延伸以封住成型带材的壳体装置;将填充元件向靠在该支撑表面上的成型带材的二个相邻竖直边缘之间供给的供给装置。

11、实施权利要求1所述方法的装置，其特征在于：

具有合适横截面的旋转驱动芯棒;

其一端沿芯棒延伸且其支撑方式使其能随绕在芯棒上的成型带材的运动而上下运动的细长引导装置，它包括往复运动的推进装置，以便有控制地周期性地推动填充元件，使填充元件导入通过引导装置移至芯棒下的成型带材的二个相邻竖直边缘之间。

12、按权利要求11所述的装置，其特征在于：一可控制的电磁铁沿支撑该带材的引导装置的表面放置，推进装置由所述成型带材支撑着并当电磁铁激励时吸附在带材上。

13、在横截面上至少具有一个基本平的侧边的挠性软管，它至少由一根带竖直相隔开边缘的成型带材，在相邻缠绕圈处相互啮合地螺旋盘卷组成，并在软管的平的侧边的各个空心内部空间有填充材料，以便限制缠绕圈在这一侧边相互离开，其特征在于：所述填充材料是不连续的填充元件，并当成型带材缠绕在一芯棒上时，导入各个空心空间内。

14、按权利要求13所述的软管，其特征在于：每个填充元件的不连续朝着所述竖直边缘一个或二个端面是凸形曲面。

15、按权利要求13所述的软管，其特征在于：填充元件的横截面是椭圆形的。

16、按权利要求13-15所述的软管，其特征在于，它由二根型面相互啮合的成型带材缠在一起而成，第一根带材的竖直边朝向软管的内部，第二根带材的竖直向软管的外部。

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