CN110268590A

CN110268590A - 用于传递磁性链条的系统

Info

Publication number: CN110268590A
Application number: CN201880010660.4A
Authority: CN
Inventors: J-M·贝尔热; L·贝塞尔
Original assignee: Delachaux SA
Current assignee: Delachaux SA; Conductix Wampfler France
Priority date: 2017-02-16
Filing date: 2018-02-15
Publication date: 2019-09-20
Anticipated expiration: 2038-02-15
Also published as: AU2018221306B2; WO2018150139A1; FR3062967B1; FR3062967A1; CA3053664A1; JP2020515220A; US11316333B2; CN110268590B; EP3583669A1; KR102544671B1; ES2900270T3; US20200059079A1; JP7051881B2; BR112019016733A2; EP3583669B1; AU2018221306A1; KR20190113961A

Abstract

本发明涉及系统(1)，所述系统(1)用于在第一元件和相对于第一元件可旋转的第二元件之间传递磁性链条(2)，所述链条的第一端适于附接至第一元件，并且所述链条的第二端适于附接至第二元件，其特征在于，所述系统(1)包括：‑第一部件(11、13)，所述第一部件(11、13)适于刚性地连接至第一元件；‑第二部件(21、23)，所述第二部件(21、23)相对于第一部件可旋转并且适于刚性地连接至第二元件，从而以所述第二元件的旋转速度旋转；‑第三部件(30、31)，所述第三部件(30、31)相对于第一部件和第二部件可旋转，‑联接构件(40、45)，所述联接构件(40、45)用于联接第二部件和第三部件，适于以等于第二元件的旋转速度的一半的速度使第三部件旋转，‑两组两个同轴的铁磁表面，所述铁磁表面用于卷绕磁性链条(2)，第一组包括刚性地连接至第一部件的第一表面和刚性地连接至第三部件的第二表面，第二组包括刚性地连接至第二部件的第三表面和刚性地连接至第三部件的第四表面。

Description

用于传递磁性链条的系统

技术领域

本发明涉及一种用于在第一元件和相对于第一元件可旋转的第二元件之间传递磁性链条的系统，所述链条的第一端适于附接至第一元件，而链条的第二端适于附接至第二元件。

背景技术

存在许多需要通过在第一元件和第二元件(所述第二元件相对于第一元件可移动)之间的旋转链条来传输能量和/或信号(例如，电流、光学信号、机械应力、流体等)的工业应用。例如，第一元件可以是固定在地面上的机壳、机器人框架等，而第二元件可以是在地面上滚动的货车或龙门架、机器人手臂等。

上述能量和/或信号通过电缆、光纤或一束光纤、机械线缆、液压或气动导管或任何其它适当的装置传输，在本文中通常被称作“能量和/或信号传递元件”。

为了避免能量传递元件在第二元件相对于第一元件的位移期间以无序方式展开，已知将能量和/或信号传递元件布置在安装在第一元件或第二元件上的鼓上，从而随着第二元件的位移同步地展开或卷绕所述传递元件。

特别地，本申请人设计了一种包括两个同轴铁磁表面的传递系统，其中与能量和/或信号传递元件一体的磁性链条缠绕在两个表面中的每一表面上并且在一个表面相对于另一个表面相对旋转的过程中从一个表面传到另一个表面。磁性吸引力使磁性链条保持抵靠在所述铁磁表面上或抵靠在已经与所述表面接触的匝上，以避免链条任何不合时宜的展开。

因此，文献FR 2 865 860描述了一种用于在第一元件和相对于第一元件可旋转的第二元件之间传递磁性链条的系统，所述链条的第一端适于附接至第一元件，而所述链条的第二端适于附接至所述第二元件，所述系统包括主体和相对于主体可旋转的轴，其中一个旨在刚性连接至第一元件而另一个旨在刚性连接至第二元件，使得第二元件的旋转驱动主体和轴以第二元件的旋转速度进行相对旋转。主体和轴各自带有铁磁表面用于卷绕磁性链条，所述表面是同轴的。

文献WO 2005/08374和WO 2008/012353描述了适用于这种传递系统的磁性链条。一般而言，这些链条包括磁化条带以及至少一个能量和/或信号传递元件，所述磁化条带具有沿所述条带的厚度方向取向的永久磁化，所述能量和/或信号传递元件沿着磁化条带延伸并与其成为一体。

然而，如上所述的传递系统通常适于接收顶多90匝的磁性链条。

实际上，超过所述匝数，磁性吸引力变得不足以使磁性链条的匝正确地抵靠铁磁表面而变得平坦。

由此提出的问题是设计一种对于大匝数(通常大于90匝)保持有效的传递系统。

文献FR 2 643 624描述了一种用于传递链条(非磁性)的系统，所述链条由固定线圈、累加线圈和两个中间线圈组成，所述固定线圈与旋转链条的固定部件成一体，所述累加线圈与旋转链条的可移动部件成一体，所述中间线圈通过锥形小齿轮以累加线圈速度的一半被驱动旋转。相比于仅由固定线圈和累加线圈组成的系统，中间线圈使得旋转链条的匝数加倍。然而，该系统的缺点在于它具有复杂的结构，包括联轴器、轴承和大量经受机械磨损的部件。因此生产和维护成本很高。另外，它体积庞大，特别是在轴向方向上。

发明内容

因此，本发明的目的是设计一种用于在第一元件以及相对于第一元件可旋转的第二元件之间传递磁性链条的系统，并且即使在存在很多匝磁性链条的情况下也可以控制链条的卷绕和展开。相比于现有系统，这种系统还必须保持相对紧凑，并且需要有限数量的部件。

为此，所提出的发明是一种用于在第一元件和相对于第一元件可旋转的第二元件之间传递磁性链条的系统，所述链条的第一端适于附接至第一元件，并且所述链条的第二端适于附接至第二元件，其特征在于，所述系统包括：

-第一部件，所述第一部件适于刚性地连接至第一元件；

-第二部件，所述第二部件相对于第一部件可旋转并且适于刚性地连接至第二元件，从而以所述第二元件的旋转速度被驱动旋转；

-第三部件，所述第三部件相对于第一部件和第二部件可旋转，

-用于联接第二部件和第三部件的构件，所述构件适于以等于第二元件的旋转速度的一半的速度旋转地驱动第三部件，

-两组两个同轴铁磁表面，所述铁磁表面用于卷绕磁性链条，

第一组包括与第一部件成一体的第一表面以及与第三部件成一体的第二表面，

第二组包括与第二部件成一体的第三表面以及与第三部件成一体的第四表面。

根据一个实施方案，第三部件为轴，第一部件为第一主体部分，第二部件为第二主体部分，所述主体部分围绕所述轴延伸。

所述联接构件可以包括行星轮，所述行星轮包括联接至第二部件的第一传动装置以及联接至第三部件的第二传动装置。

根据另一个实施方案，第一部件为第一轴部分，第二部件为与第一部件同轴的第二轴部分，并且第三部件为围绕第一轴部分和第二轴部分延伸的主体。

所述联接构件可以包括锥形小齿轮，所述锥形小齿轮联接至主体并且适于以等于第二元件的旋转速度的一半的速度旋转地驱动所述主体。

或者，联接构件可以包括行星轮，所述行星轮包括联接至第二部件的第一传动装置和联接至第一部件的第二传动装置。

第一传动装置和/或第二传动装置包括齿轮或皮带。

根据本发明的一个实施方案，所述系统包括两个同轴组装的旋转接头，每个旋转接头包括轴、相对于轴可旋转的主体，以及用于卷绕磁性链条的一组两个同轴的铁磁表面，所述表面中的一个表面与轴成一体，另一个表面与主体成一体。第一部件分别是第一旋转接头的轴或主体，第二部件分别是第二旋转接头的轴或主体，第三部件分别由两个旋转接头的轴或主体的刚性组件形成。

以特别有利的方式，磁性链条为扁平带。

根据一个优选的实施方案，磁性链条包括：

-磁化条带，所述磁化条带具有沿所述条带的厚度方向取向的永久磁化；

-沿着磁化条带延伸的至少一个能量和/或信号传递元件；和

-涂覆材料，所述涂覆材料连接至磁化条带并且包封每个能量和/或数据传递元件。

可以通过粘合剂确保涂覆材料和磁化条带之间的连接。

根据一个实施方案，能量和/或信号传递元件为光纤。

根据一个实施方案，磁化条带被细分为连续的纵向部段。

以特别有利的方式，每组两个磁性表面能够接收10至90匝之间的磁性链条。

附图说明

通过如下详细说明参考附图显示其它特征和优点，在附图中：

-图1A至图1C为根据本发明的第一个实施方案的传递系统的图，

-图2A和图2B为根据本发明的第二个实施方案的传递系统的图，

-图3A至图3C为根据本发明的第三个实施方案的传递系统的图，

-图4A和图4B是根据本发明的传递系统中能够使用的磁性链条的横向截面图和纵向截面图。

具体实施方式

根据本发明的用于传递磁性链条的系统可以采用不同的形式，下文将描述三个具体但非限制性的实施方案。

以本身已知的方式，磁性链条具有适于附接至第一元件的第一端以及适于附接至第二元件的第二端。

第一元件和第二元件可以是工业中可使用的任何元件。

例如，第一元件可以是：机床框架、起重机结构、港口设施的土木工程、龙门架、密封盖等。可移动元件尤其可以是：线圈、机器人手臂、机床滑块、减速器轴、旋转接头、集电器的可移动部件等。这些列表显然不是限制性的。

磁性链条尤其可以是诸如文献WO 2005/08374和WO 2008/012353中描述的链条，可以参考所述文献的详细描述。

优选地，磁性链条为扁平带的形式，这种形式有利于将链条规整地卷绕在铁磁表面上。

根据图4A和图4B所示的优选实施方案，磁性链条2包括：

-磁化条带200，所述磁化条带200具有沿所述条带的厚度(标记为e)方向取向的永久磁化；

-至少一个能量和/或信号传递元件201，所述能量和/或信号传递元件201沿磁化条带200延伸；和

-涂覆材料202，所述涂覆材料202连接至磁化条带200并且包封每个能量和/或数据传递元件201。

磁化条带可以由弹性材料构成，所述弹性材料中嵌入的颗粒使其具有沿其厚度方向取向的永久磁化。

根据一个实施方案，通过粘合剂(未显示)确保涂覆材料202和磁化条带200之间的连接。所述粘合剂可以是例如胶水、双面粘合膜等。

根据本发明的特定应用，能量和/或信号传递元件是光纤。

以特别有利的方式，如文献WO 2008/012353中所述，磁化条带200被细分为连续的纵向部段200a、200b、200c。这些不同的部段的长度远小于链条的总长度，从而能够在特别由于温度变化引起的尺寸变化期间避免磁化条带和涂覆材料之间产生的剪切力过于强烈而导致这两个元件之间的剥离。实际上，在磁化条带中制成的用于限定不同部段的凹口使得能够缓和涂覆材料和磁化条带之间的剪切应力。

当然，本领域技术人员能够根据目标应用和与其相关的约束来设计链条，并且修改文献WO 2005/08374和WO 2008/012353的教导，而不超出本发明的范围。

一般来说，用于传递链接的系统包括：

-第一部件，所述第一部件适于刚性地连接至第一元件；

-两组两个同轴的铁磁表面，所述铁磁表面用于卷绕磁性链条，

根据一个实施方案，联接构件包括行星轮，所述行星轮包括联接至第二部件的第一传动装置以及联接至第三部件的第二传动装置。为此，可以采用任何传动装置，例如皮带、链条、齿轮等。

根据另一个实施方案，在第三部件形成传递系统的主体并且第一和第二部件形成两个同轴的轴部分(一个轴部分连接至第一元件并且另一个轴部分连接至第二元件)的情况下，联接构件包括锥形小齿轮，所述锥形小齿轮联接至所述主体并且适于以等于第二元件的旋转速度的一半的速度旋转地驱动所述主体。

每组的两个铁磁表面是同轴的并且在径向方向上彼此面对。与第三部件成一体的两个铁磁表面分别属于第一组铁磁表面和第二组铁磁表面，它们是同轴的但在轴向方向上彼此远离。

因此，在第二元件相对于第一元件移位期间，链条在与第一部件和第二部件成一体的同轴铁磁表面之间通过与第三部件成一体的铁磁表面移位。

如果两组铁磁表面具有相同的尺寸并且因此接收相同的匝数，那么相比于包括所述组的磁性表面中的单个磁性表面的旋转接头来说，根据本发明的系统就能够使链条的匝数加倍。

此外，如下文详细描述的，系统的不同部件的联接通过少量部件实现，因此比文献FR 2 643 624中描述的系统更稳固。

应注意，可以根据前述定义具体设计和制造这种传递系统。这使得特别可以优化不同部件的设计及其组装。

或者，所述链条传递系统可以通过组装两个已知的(例如文献FR2 865 860中所述的)旋转接头形成，这些旋转接头中的每个旋转接头包括轴、相对于轴可旋转的主体以及用于卷绕磁性链条的一组两个同轴的铁磁表面，所述表面中的一个表面与轴成一体，而另一个表面与主体成一体。

然后通过如下方式同轴地组装所述接头：刚性地连接两个旋转接头的轴(一个旋转接头的主体连接至第一元件并且另一个旋转接头的主体连接至第二元件)并且通过用于将所述轴联接至与第二元件连接的主体的构件以第二元件的旋转速度的一半驱动所述轴。所述联接构件可以是例如行星轮，所述行星轮包括联接至与第二元件连接的主体的第一传动装置以及联接至该组两个轴的第二传动装置。

或者，两个旋转接头的主体刚性地连接(一个旋转接头的轴连接至第一元件，另一个旋转接头的轴连接至第二元件)，并且通过用于将所述主体联接至与第二元件连接的轴的构件以连接至第二元件的旋转接头的轴的速度的一半驱动它们。所述联接构件可以是例如锥形小齿轮或行星轮，所述行星轮包括联接至与第二元件连接的轴的第一传动装置以及联接至该组两个主体的第二传动装置。

图1A至图1C显示了本发明的第一个实施方案。

用于传递链条2的系统1包括两个主体部分11、21：部分11连接至第一元件(未显示)，而部分21连接至第二元件(未显示)。主体部分与第一元件和第二元件的连接可以通过任何适当的方式实现，特别地，关于第一元件：静音块、螺钉、铆钉、焊接等；关于第二元件：柔性联接、驱动指、联接器、螺钉、静音块等。

如果第一元件固定，则主体部分11固定，而主体部分21通过第二元件以等于第二元件的速度V被驱动旋转。

每个主体部分11、21支撑相应的盒10、20，用于将由磁性链条2承载的能量和/或数据传递元件分别连接至第一元件和第二元件。

两个主体部分11、21内布置有轴30，所述轴30相对于所述主体部分可旋转并且与其同轴。在图1A至图1C中仅可看到轴30的一部分，但是轴30基本上在传递系统1的整个长度上延伸。

呈行星轮形式的联接构件40能够将所述轴30联接至主体部分21。

行星轮40通过轴承44自由旋转地安装在与第一元件成一体的轴41上。

所述行星轮40包括两个小齿轮，其中一个小齿轮(43)布置成与主体部分21啮合而另一个小齿轮(42)布置成与轴30啮合。选择两个小齿轮42、43的直径，从而在主体部分21和轴30之间产生2的减速比。换句话说，联接构件40能够以等于主体部分21的速度V的一半的速度V/2驱动轴30。

啮合模式不是限制性的：它可以是齿(齿轮)，也可以是皮带、链条等。

系统1包括两组铁磁表面(在图1A至图1C中不可见)，在所述铁磁表面上卷绕磁性链条2：

-第一组两个同轴表面在径向方向上彼此面对，包括与连接至第一元件的主体部分11成一体的外表面以及与轴30成一体的内表面；

-第二组两个同轴表面在径向方向上彼此面对，包括与连接至第二元件的主体部分21成一体的外表面以及与轴30成一体的内表面。

在传递系统的操作期间，磁性链条的路径因此依次包括第一组的外表面、第一组的内表面、第二组的内表面、第二组的外表面(在相反方向旋转的情况下反之亦然)。

或者，该系统可以包括两个磁性链条，每个磁性链条与一组同轴表面相关联，两个链条在轴30处连接。

图2A和图2B显示了本发明的第二个实施方案。

用于传递链条2的系统1包括两个同轴的轴部分13、23：部分13连接至第一元件(未显示)，而部分23连接至第二元件(未显示)。轴部分与第一元件和第二元件的连接可以通过任何适当的方式实现，特别地，关于第一元件：静音块、螺钉、铆钉、焊接等；关于第二元件：柔性联接、驱动指、联接器、螺钉、静音块等。

如果第一元件固定，则轴部分13固定，而轴部分23通过第二元件以等于第二元件的速度V驱动旋转。

两个轴部分13、23布置在主体31中，所述主体31与所述轴部分同轴并且相对于所述轴部分可旋转。

呈行星轮形式的联接构件40能够将所述主体31联接至轴部分13、23。

行星轮40包括轴41，所述轴41通过轴承44自由旋转地安装在主体31上。在图2B所示的实施方案中，主体31由通过轴41刚性连接的两个部件构成。

所述行星轮40包括从轴41延伸的两个小齿轮，其中一个(小齿轮43)布置成与轴部分23啮合而另一个(小齿轮42)布置成与轴部分13啮合。选择两个小齿轮42、43的直径从而在轴部分23和主体31之间产生2的减速比。换句话说，联接构件40能够以等于轴部分23的速度V的一半的速度V/2驱动主体31。

系统1还包括两组铁磁表面(在图2A和图2B中不可见)，在所述铁磁表面上卷绕磁性链条2：

-第一组两个同轴表面在径向方向上彼此面对，包括与连接至第一元件的轴部分13成一体的外表面以及与主体31成一体的内表面；

-第二组两个同轴表面在径向方向上彼此面对，包括与连接至第二元件的轴部分13成一体的外表面以及与主体31成一体的内表面。

在传递系统的操作期间，磁性链条的路径因此依次包括第一组的内表面、第一组的外表面、第二组的外表面、第二组的内表面(在相反方向旋转的情况下反之亦然)。

或者，所述系统可以包括两个磁性链条，每个磁性链条与一组同轴表面相关联，两个链条在主体31处连接。

图3A至图3C显示了本发明的第三个实施方案。

如图2A和图2B的实施方案，用于传递链条2的系统1包括两个同轴的轴部分13、23：部分13连接至第一元件(未显示)，而部分23连接至第二元件(未显示)。轴部分与第一元件和第二元件的连接可以通过任何适当的方式实现，特别地，关于第一元件：静音块、螺钉、铆钉、焊接等；关于第二元件：柔性联接、驱动指、联接器、螺钉、静音块等。

锥形小齿轮45可旋转地安装在主体31上并且与分别与轴部分13和23成一体的两个锥形轮451和452啮合。

所述小齿轮45的尺寸设计成在轴部分23和主体31之间产生2的减速比。换句话说，小齿轮45能够以等于轴部分23的速度V的一半的速度V/2驱动主体31旋转。

系统1还包括两组铁磁表面(图3A至图3C中不可见)，在所述铁磁表面上卷绕磁性链条2：

-第一组两个同轴表面在径向方向上彼此面对，包括与连接至第一元件的轴部分13成一体的内表面以及与主体31成一体的外表面；

-第二组两个同轴表面在径向方向上彼此面对，包括与连接至第二元件的轴部分13成一体的内表面以及与主体31成一体的外表面。

参考文献

FR 2 865 860

WO 2005/083724

WO 2008/012353

FR 2 643 624。

Claims

1.系统(1)，所述系统(1)用于在第一元件和相对于第一元件能够旋转的第二元件之间传递磁性链条(2)，所述链条的第一端适于附接至第一元件，并且所述链条的第二端适于附接至第二元件，其特征在于，所述系统(1)包括：

-第一部件(11、13)，所述第一部件(11、13)适于刚性地连接至第一元件；

-第二部件(21、23)，所述第二部件(21、23)相对于第一部件能够旋转并且适于刚性地连接至第二元件，从而以所述第二元件的旋转速度被驱动旋转；

-第三部件(30、31)，所述第三部件(30、31)相对于第一部件和第二部件能够旋转，

-用于联接第二部件和第三部件的构件(40、45)，所述构件(40、45)适于以等于第二元件的旋转速度的一半的速度旋转地驱动第三部件，

-两组两个同轴的铁磁表面，所述铁磁表面用于卷绕磁性链条(2)，

2.根据权利要求1所述的系统，其中，第三部件为轴(30)，第一部件为第一主体部分(11)，第二部件为第二主体部分(21)，所述主体部分围绕所述轴(30)延伸。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，联接构件包括行星轮(40)，所述行星轮(40)包括联接至第二部件的第一传动装置(43)以及联接至第三部件的第二传动装置(42)。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，第一部件为第一轴部分(13)，第二部件为与第一部件同轴的第二轴部分(23)，并且第三部件为围绕第一轴部分和第二轴部分(13、23)延伸的主体(31)。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，联接构件包括锥形小齿轮(45)，所述锥形小齿轮(45)联接至主体(31)并且适于以等于第二元件的旋转速度的一半的速度旋转地驱动所述主体。

6.根据权利要求4所述的系统，其中，联接构件包括行星轮(40)，所述行星轮(40)包括联接至第二部件的第一传动装置(43)以及联接至第一部件的第二传动装置(42)。

7.根据权利要求3或6任一项所述的系统，其中，第一传动装置和/或第二传动装置包括齿轮。

8.根据权利要求3或6任一项所述的系统，其中，第一传动装置和/或第二传动装置包括皮带。

9.根据权利要求1至8任一项所述的系统，包括两个同轴组装的旋转接头，每个旋转接头包括轴、相对于轴能够旋转的主体，以及用于卷绕磁性链条的一组两个同轴的铁磁表面，所述表面中的一个表面与轴成一体，另一个表面与主体成一体，

其中，第一部件分别是第一旋转接头的轴或主体，第二部件分别是第二旋转接头的轴或主体，第三部件分别由两个旋转接头的轴或主体的刚性组件形成。

10.根据权利要求1至9任一项所述的系统，其中，磁性链条(2)为扁平带。

11.根据权利要求1至10任一项所述的系统，其中，磁性链条(2)包括：

-磁化条带(200)，所述磁化条带(200)具有沿所述条带的厚度(e)方向取向的永久磁化；

-沿着磁化条带延伸的至少一个能量和/或信号传递元件(201)；和

-涂覆材料(202)，所述涂覆材料(202)连接至磁化条带(200)并且包封每个能量和/或数据传递元件(201)。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，通过粘合剂确保涂覆材料(202)和磁化条带(200)之间的连接。

13.根据权利要求11或12任一项所述的系统，其中，能量和/或信号传递元件(201)为光纤。

14.根据权利要求11至13任一项所述的系统，其中，磁化条带(200)被细分为连续的纵向部段(200a、200b、200c)。

15.根据权利要求1至14任一项所述的系统，其中，每组两个磁性表面能够接收10至90匝之间的磁性链条(2)。