CN112425019B - 管线导向装置 - Google Patents

Abstract

一种管线导向装置(1)包括具有转向区域(7)的管线导向单元(2)和支持单元(8)，该支持单元具有滑座(9)，该滑座具有布置在其上的、用于转向区域(7)的支持元件(10)，所述支持元件在内侧贴靠在转向区域(7)上并且实现管线导向单元(2)围绕转向区域(7)的中心轴(17)运动。为了使高的灵活性的管线导向单元以稳定的线性定向来移动，支持单元(8)具有作用在滑座(9)上并且在管线导向单元(2)的移动方向上对其进行驱动的驱动装置和与所述驱动装置作用技术地连接并且不由所述管线导向单元(2)自身构成的控制装置，借助所述控制装置能够根据可运动的接头区域(5)的运动状态控制所述驱动装置。

Description

管线导向装置

技术领域

本发明涉及一种具有管线导向单元和具有支持单元的管线导向装置，所述管线导向单元具有设有固定的接头区域的第一部段、设有可运动的接头区域的第二部段以及使两个部段相互连接的圆弧形的转向区域，所述支持单元具有一滑座，该滑座具有布置在该滑座上的、用于管线导向单元的转向区域的支持元件，所述支持元件在内侧贴靠在转向区域上并且在管线导向单元在部段的纵方向上移动时实现管线导向单元围绕圆弧形的转向区域的中心轴的运动。

背景技术

从EP 1 783 874 A1已知一种这类的管线导向装置。在该文献中所说明的管线导向单元软管状地构造并且在其在转向区域中向内指向的侧上具有齿条，所述齿条与齿轮共同作用，转向区域围绕所述齿轮被导向。在管线导向单元移动时，在内侧位于转向区域中的齿轮滚动并且与转向区域一起在管线导向单元的两个移动方向上运动。因此，齿轮在管线导向单元移动时支持该管线导向单元的转向区域。

在已知的管线导向装置中，仅当部段在其纵向延伸上能够从贴靠在齿轮上的且与该齿轮通过齿条共同作用的转向区域出发以稳定的方式线性地被导向时，产生齿条的齿可靠地啮合到齿轮的齿中间空间中。尤其在可运动的接头区域朝向到转向区域上的方向移动时，压力作用到第二部段上，所述压力首先在第二部段的邻接到转向区域的区域中导致向前定向的力。如果第二部段不严格地线性地被导向，则会容易地导致向外定向的力，管线导向单元在第二部段和转向区域之间的过渡区域从齿轮上突出并且松开齿轮和该过渡区域以及转向区域之间的啮合，从而齿轮与该转向区域不继续携动。

从EP 1 783 874已知的管线导向装置还仅适合用于管线导向单元，所述管线导向单元用于接收和导向能量和/或信息传递管线，所述管线导向单元的部段在预先确定的路段上独立地直线式地延伸。所述管线导向装置尤其不适合用于由在两个方向上能相对彼此摆动的环节组成的柔性管线导向单元以及不适合用于较长的移动行程和/或较高的移动速度。

此外，从DE 20 2011 004 786 U1已知开篇所提到类型的管线导向装置。该文献公开了一种具有用于管状的管线导向单元的支持单元的管线导向装置，其中，所述支持单元具有一滑座，该滑座具有布置在该滑座上的、用于管线导向单元的转向区域的转向辊。在管线导向单元以其可运动的接头区域从其转向区域离开地移动到偏转位置中时和在管线导向单元以其可运动的接头区域朝向其转向区域去地由于回位力而移动到回位位置中时，具有转向辊的滑座能够对抗回位力地运动。在管线导向单元以其可运动的接头区域从其转向区域离开地移动时，作用到支持单元上的力由管线导向单元的拉力产生以对抗作用到滑座上的回位力。在管线导向单元以其可运动的接头区域朝向该管线导向单元的转向区域的方向移动时，支持单元的运动也由管线导向单元引起，其中，通过回位力将支持单元压向管线导向单元的转向区域。

基于在两个方向上移动时在管线导向单元上的压应力和拉应力，管线导向单元通过支持单元相对强地加负荷，从而这种类型的支持单元仅适合用于对于压应力和拉应力在很大程度上稳定的管线导向单元、例如具有接收相应的力的铰链连接的能量引导链。

发明内容

因此，基于本发明的任务是：提供一种管线导向装置，在高的灵活性的管线导向单元的情况下，在尤其具有在不同方向上能相对彼此摆动的环节和非线性地导向的部段的管线导向单元的情况下，也能够通过支持单元使所述管线导向装置在其部段的稳定的线性定向的情况下移动。

根据本发明，该任务由此解决：支持单元具有作用在滑座上并且在管线导向单元的移动方向上驱动该滑座的驱动装置和与该驱动装置作用技术地连接并且不由管线导向单元自身构成的控制装置，根据可运动的接头区域的运动状态能够借助所述控制装置来控制驱动装置。

基于作用在滑座上并且在管线导向单元的移动方向上驱动该滑座的驱动装置(所述驱动装置能够根据管线导向单元的可运动的接头区域的运动状态来控制)，管线导向单元能够在其转向区域自身中在具有高的速度和/或长的移动行程的移动中被支持，使得两个部段能够在相对于作用到这两个部段上的向外定向的力的情况下稳定地以直线的定向保持。尤其是，根据本发明的管线导向装置适用于具有高的灵活性的管线导向单元，例如由可在相反的方向上摆动的环节组成的管线导向单元。

驱动装置和控制装置使得当管线导向单元的可运动的接头区域以一速度v运动时，具有支持元件的滑座以速度v/2移动。当管线导向单元的可运动的接头区域朝向转向区域的方向移动并且使该管线导向单元与管线导向单元的第二部段一同运动时，作用在滑座上的驱动装置在没有另外的驱动元件连接在中间的情况下将拉力施加到滑座和支持元件上。通过驱动装置能够使滑座和支持元件与管线导向单元的转向区域一同运动，而不将压应力或者将仅非常小的压应力施加到转向区域上。

如果管线导向单元的可运动的接头区域在从转向区域离开地指向的方向上移动，支持单元能够被管线导向单元的抵靠该支持单元起作用的转向区域携动并且在此通过控制装置以下述方式控制：部段的稳定的直线定向保持不变。

根据本发明，通过作用在支持单元的滑座上的驱动装置仅驱动支持单元在管线导向单元的移动方向上的运动但不驱动管线导向单元自身。至少管线导向单元的圆弧形的转向区域的向内指向的侧在管线导向单元的移动期间能够在两个方向上的整个移动行程上贴靠在所述支持单元上。

支持元件能够以能转动的方式支承在滑座上。

优选地，支持元件构造为转向辊，管线导向单元的转向区域围绕所述转向辊布置并且能够随着所述转向辊转动。

控制装置和驱动装置能够构造为使得支持元件将预应力施加到管线导向单元上，从而在管线导向单元的较快速的移动速度和长的移动行程的情况下，所述部段在支持元件的每个位置中保持直地定向。

支持单元的滑座能够被合适的器件强制导向。

尤其滑座能够在导向轨中被导向。

滑座能够具有导向器件，所述导向器件与壳体的导向器件共同作用，用于线性导向管线导向单元，管线导向单元和支持单元布置在所述壳体中。

支持单元能够具有传感器装置，通过所述传感器装置能够检测管线导向单元的可运动的接头区域或者与其连接的携动件的位置并且所述传感器装置与控制装置在信号技术上连接。

一般性地，驱动装置和控制装置能够构成机电一体化的系统。

控制装置能够与驱动装置在信号技术上连接。

控制装置能够与用于携动件的控制单元在信号技术上连接或者集成到用于携动件的控制单元中，所述携动件与管线导向单元的可运动的接头区域连接。

在另一实施方案中，控制装置和驱动装置能够构造为在管线导向单元的可运动的接头区域或可与该可运动的接头区域连接的携动件和支持单元的滑座之间的机械式作用连接。在这种情况下，机械式作用连接不但具有控制功能而且具有驱动功能，所述支持元件能够根据可运动的接头区域的运动状态受控地被所述机械式作用连接驱动。机械式作用连接构造为当管线导向单元的可运动的接头区域以速度v移动时，使得具有支持元件的滑座以速度v/2运动。

机械式作用连接能够具有带或绳索牵引件，所述带或绳索牵引件的一端部与可运动的接头区域连接或者与(能够与该可运动的接头区域连接的)携动件连接，并且所述带或绳索牵引件的另一端部能够与静止的第一固定区域连接，在管线导向单元的转向区域的端部位置中所述静止的第一固定区域在第二部段的最小长度的情况下布置在支持单元外部，其中，带或绳索牵引件从管线导向单元的可运动的接头区域或者从能够与该可运动的接头区域连接的携动件在第二部段的延长部中延伸至静止的第二固定区域，在第二部段的最大长度的情况下所述静止的第二固定区域布置在可运动的接头区域或者能够与该可运动的接头区域连接的携动件的端部位置外部，带或绳索牵引件在该静止的第二固定区域处通过第一转向单元转向并且被引回至静止的第一固定区域，在该静止的第一固定区域上通过第二转向单元转向并且被导向至支持单元的滑座，在那里，所述带或绳索牵引件围绕布置在滑座上的第三转向单元被导向至静止的第一固定区域。

第一转向单元能够包括第一和第二辊，其中，第一辊使带或绳索牵引件在第二部段的延长部中朝向第一部段去的方向转向至第二辊，并且第二辊使带或绳索牵引件在第一部段的外侧处朝向静止的第一固定区域的方向转向。第二转向单元能够包括第三和第四辊，其中，第三辊使从第二辊起被导向的带或绳索牵引件朝向第二部段去的方向转向至第四辊，并且第四辊朝向布置在滑座上的第三转向单元的方向导向所述带或绳索牵引件。

第三转向单元能够构造为能转动地支承在滑座上的转向辊。

为了使带或绳索牵引件转向，布置在滑座上的转向辊以及第一至第四辊能够布置在穿过两个部段的中部延伸的平面内。因此，整个带或绳索牵引件布置在穿过两个部段的中部延伸的平面内。

静止的第一和第二固定区域能够布置在接收管线导向单元和支持单元的壳体的端部区域中。

附图说明

接下来，根据附图更详尽地说明本发明的实施例。在附图中示出：

图1：管线导向装置的立体示图，

图2：在图1中示出的管线导向装置在壳体中的布置，

图3：沿箭头A的方向到图1中示出的管线导向装置的在管线导向单元的最大限度外移的位置时的视图，

图4：沿箭头A的方向到图1中示出的管线导向装置的在管线导向单元的回移的第一位置时的视图，

图5：沿箭头A的方向到图1中示出的管线导向装置的在管线导向单元的回移的第二位置时的视图，

图6：沿箭头B的方向到图1中示出的管线导向装置的视图，和

图7：沿着在图3中的线C-C的截面。

具体实施方式

如尤其从图1得知，管线导向装置1包括管线导向单元2，所述管线导向单元包括：设有固定的接头区域3的第一部段4；设有可运动的接头区域5的第二部段6；和将两个部段4和6相互连接的圆弧形的转向区域7；以及支持单元8，所述支持单元具有滑座9，所述滑座具有布置在该滑座9上的支持元件10。

管线导向单元2构造为能量引导链，所述能量引导链分别在两侧具有张紧绳11，所述张紧绳具有以相同的间距固定在其上的框12。张紧绳11是柔性的，从而能量引导链在其转向区域7中能弯曲。作为能量引导链的环节使用的框12适用于接收并且在其中导向能量管线和/或信息传递管线。

更准确地，从在图7中所示出的、框12的横截面得知管线导向单元2的这种结构。框12具有矩形的框体13，能量管线和/或信息传递管线能够被所述框体导向。框体13的内部空间由划分接片14划分为用于接收要分隔开地布置的管线的区段，所述管线能够是不同的类型。在侧向上在框体13上模制嵌入元件15，以下解释所述框体在结构上的目的。

管线导向单元2的可运动的接头区域5与携动件16连接，从管线导向单元2的可运动的接头区域5出来的管线通过所述携动件被供给与携动件连接的、在附图中未示出的机器单元。有关的管线在固定的接头区域3中进入到管线导向单元2中。

支持单元8具有以能转动的方式支承在滑座9上的支持元件10，所述支持元件包括两个支承在轴17上的转向盘18。支持元件10在内侧贴靠在管线导向单元2的转向区域7上并且在管线导向单元2沿部段4和6的纵方向移动时实现管线导向单元2围绕圆弧形的转向区域7的中心轴的运动，其中，所述中心轴对应于圆弧形的转向区域18的轴17。

以其轴17在滑座9两侧能转动地被支承的转向盘18在其外围部分上具有槽口，管线导向单元2的框12的嵌入元件15在其转向区域7中嵌入到所述槽口中。在此，被嵌入元件15导向的张紧绳11不被转向盘18碰到。

管线导向装置1的支持单元8具有驱动和控制装置，所述驱动和控制装置构造为在管线导向单元2的与可运动的接头区域5连接的携动件16和滑座9(具有布置在其上的支持元件10)之间的机械式作用连接19。机械式作用连接19具有绳索牵引件20，所述绳索牵引件的一端部与可运动的接头区域5连接并且其另一端部能够与静止的第一固定区域21连接，在管线导向单元2的转向区域7的端部位置中该静止的第一固定区域在第二部段6的最小长度的情况下布置在支持单元8外部。绳索牵引件20从管线导向单元2的可运动的接头区域5在第二部段6的延长部中延伸至静止的第二固定区域22，在第二部段6的最大长度的情况下所述静止的第二固定区域布置在可运动的接头区域5的端部位置外部。在该静止的第二固定区域处，绳索牵引件20通过第一转向单元23转向并且直至引回至静止的第一固定区域21。在该静止的第一固定区域处，绳索牵引件20通过第二转向单元24转向并且导至支持单元8的滑座9，在那里，该绳索牵引件围绕布置在滑座8上的第三转向单元25被导至静止的第一固定区域21。

第一转向单元23具有第一辊27和第二辊27，其中，使第一辊26朝向第一部段4去的方向转向至第二辊27。在该第二辊上，使绳索牵引件2朝向静止的第一固定区域21的方向转向并且在第一部段4的外侧被导向。

第二转向单元24具有第三辊28和第四辊29，其中，第三辊28使从第二辊27起被导向的绳索牵引件20朝向第二部段6去的方向转向至第四辊29。第四辊29朝向布置在滑座9上的第三转向单元25的方向导向绳索牵引件20。第三转向单元25构造为能转动地支承在滑座9上的转向辊。

因此，机械式作用连接19不但具有控制功能而且具有驱动功能并且在在这里所说明的和在附图中所示出的实施例中构成支持单元8的控制和驱动装置，支持元件10能够通过所述控制和驱动装置根据可运动的接头区域5的运动状态受控地驱动。

如从图6和7得知，布置在滑座上的、构造为转向辊的第三转向单元25以及第一至第四辊26-29(通过所述第一至第四辊使绳索牵引件20在第一或者第二固定区域21，22处被转向)布置在穿过两个部段4和6的中心延伸的平面内。因此，整个绳索牵引件20布置在穿过两个部段4和6的中部延伸的重心平面内，从而支持单元8对力进行平衡地在该平面内与管线导向单元2共同作用。

如从图2得知，第一和第二固定区域21和22布置在壳体31的端面侧的板30上，管线导向单元2的滑座9在所述壳体中被导向。

附图标记列表

1 管线导向装置

2 管线导向单元

3 固定的接头区域

4 第一部段

5 可运动的接头区域

6 第二部段

7 转向区域

8 支持单元

9 滑座

10 支持元件

11 张紧绳

12 框

13 框体

14 划分接片

15 嵌入元件

16 携动件

17 轴

18 转向盘

19 作用连接

20 绳索牵引件

21 第一固定区域

22 第二固定区域

23 第一转向单元

24 第二转向单元

25 第三转向单元

26 第一辊

27 第二辊

28 第三辊

29 第四辊

30 板

31 壳体

Claims (16)

1.一种具有管线导向单元(2)和具有支持单元(8)的管线导向装置(1)，所述管线导向单元具有设有固定的接头区域(3)的第一部段(4)、设有可运动的接头区域(5)的第二部段(6)和使这两个部段(4，6)相互连接的圆弧形的转向区域(7)，所述支持单元具有滑座(9)，该滑座具有布置在该滑座(9)上的、用于所述管线导向单元(2)的转向区域(7)的支持元件(10)，所述支持元件在内侧贴靠在所述转向区域(7)上并且在所述管线导向单元(2)在所述部段(4，6)的纵方向上移动时实现所述管线导向单元(2)围绕圆弧形的所述转向区域(7)的中心轴(17)的运动，其中，所述支持单元(8)具有作用在所述滑座(9)上并且在所述管线导向单元(2)的移动方向上驱动所述滑座的驱动装置并且具有与所述驱动装置作用技术地连接且不由所述管线导向单元(2)自身构成的控制装置，所述驱动装置能够借助所述控制装置根据所述可运动的接头区域(5)的运动状态来控制，其特征在于，通过作用在所述支持单元(8)的滑座(9)上的驱动装置仅产生所述支持单元(8)在所述管线导向单元(2)的移动方向上的运动，但不驱动所述管线导向单元(2)自身。

2.根据权利要求1所述的管线导向装置(1)，其特征在于，所述支持元件(10)以能转动的方式支承在所述滑座(9)上。

3.根据权利要求2所述的管线导向装置(1)，其特征在于，所述支持元件(10)构造为转向辊，所述管线导向单元(2)的所述转向区域(7)围绕所述转向辊布置并且能随着所述转向辊转动。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的管线导向装置(1)，其特征在于，控制和驱动装置能够构造为使得所述支持元件(10)将预应力施加到所述管线导向单元(2)上。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的管线导向装置(1)，其特征在于，所述滑座(9)被导向装置导向。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的管线导向装置(1)，其特征在于，所述滑座(9)具有导向器件，所述导向器件与壳体(31)的导向器件共同作用，用于线性导向所述管线导向单元(2)，所述管线导向单元(2)和所述支持单元(8)布置在所述壳体中。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的管线导向装置(1)，其特征在于，所述支持单元(8)具有传感器装置，通过所述传感器装置能够检测所述管线导向单元(2)的可运动的接头区域(5)的位置或者与该可运动的接头区域连接的携动件(16)的位置，并且所述传感器装置与所述控制装置在信号技术上连接。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的管线导向装置(1)，其特征在于，所述驱动和控制装置构成机电一体化的系统。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的管线导向装置(1)，其特征在于，所述控制装置与所述驱动装置在信号技术上连接。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的管线导向装置(1)，其特征在于，所述控制装置与用于携动件(16)的控制单元在信号技术上连接或者集成到用于所述携动件(16)的所述控制单元中，所述携动件与所述管线导向单元(2)的所述可运动的接头区域(5)连接。

11.根据权利要求1至6中任一项所述的管线导向装置(1)，其特征在于，所述控制和驱动装置由在所述管线导向单元(2)的所述可运动的接头区域(5)或能与该可运动的接头区域连接的携动件(16)和所述支持单元(8)的所述滑座(9)之间的机械式作用连接(19)构成。

12.根据权利要求11所述的管线导向装置(1)，其特征在于，所述机械式作用连接(19)具有带或绳索牵引件(20)，所述带或绳索牵引件的一端部与所述可运动的接头区域(5)连接或者能够与携动件(16)连接，所述携动件能与该可运动的接头区域连接，并且所述带或绳索牵引件的另一端部能够与静止的第一固定区域(21)连接，在所述管线导向单元(2)的转向区域(7)的端部位置中所述静止的第一固定区域在所述第二部段(6)的最小长度的情况下布置在所述支持单元(8)外部，其中，所述带或绳索牵引件(20)从所述管线导向单元(2)的所述可运动的接头区域(5)或者从能与该可运动的接头区域连接的携动件(16)出发在所述第二部段(6)的延长部中延伸至静止的第二固定区域(22)，在所述第二部段(6)的最大长度的情况下所述静止的第二固定区域布置在所述可运动的接头区域(5)或者能与该可运动的接头区域连接的携动件(16)的端部位置外部，所述带或绳索牵引件在该静止的第二固定区域处通过第一转向单元(23)转向并且被引回直至所述静止的第一固定区域(21)，在该静止的第一固定区域处通过第二转向单元(24)转向并且被导向至所述支持单元(8)的所述滑座(9)，在那里，所述带或绳索牵引件围绕布置在所述滑座(9)上的第三转向单元(25)被导向至所述静止的第一固定区域(21)。

13.根据权利要求12所述的管线导向装置(1)，其特征在于，所述第一转向单元(23)包括第一辊(26)和第二辊(27)，其中，所述第一辊(26)使所述带或绳索牵引件(20)在所述第二部段(6)的延长部中在朝向所述第一部段(4)去的方向上转向至所述第二辊(27)，并且所述第二辊(27)使所述带或绳索牵引件(20)在所述第一部段(4)的外侧上在朝向所述静止的第一固定区域(21)的方向上转向，并且所述第二转向单元(24)包括第三辊(28)和第四辊(29)，其中，所述第三辊(28)将从所述第二辊(27)起被导向的所述带或绳索牵引件(20)在朝向所述第二部段(6)去的方向上转向至所述第四辊(29)，并且所述第四辊(29)在朝向布置在所述滑座(9)上的所述第三转向单元(25)的方向上导向所述带或绳索牵引件(20)。

14.根据权利要求13所述的管线导向装置(1)，其特征在于，所述第三转向单元(25)构造为能转动地支承在所述滑座(9)上的转向辊。

15.根据权利要求14所述的管线导向装置(1)，其特征在于，为了使所述带或绳索牵引件(20)转向，布置在所述滑座(9)上的所述转向辊以及第一辊至第四辊(26-29)布置在穿过两个所述部段(4，6)的中部延伸的平面内。

16.根据以上权利要求12至15中任一项所述的管线导向装置(1)，其特征在于，所述第一固定区域和第二固定区域(21，22)布置在接收所述管线导向单元(2)和支持单元(8)的壳体(31)的端部区域中。

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