CN112537697A - 盘绕线绳和移位装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及盘绕线绳和移位装置。本公开提供了一种盘绕线绳，该盘绕线绳能够增加线缆长度，同时防止盘绕线绳在自然状态下在与盘绕线绳伸缩的方向正交的平面中的缠绕直径增加。第一示例性方面是一种缠绕有线缆的盘绕线绳，该线缆能够自由伸缩，盘绕线绳包括：第一层，在该第一层中，线缆在径向方向上从盘绕线绳的内侧缠绕到盘绕线绳的外侧；以及第二层，在该第二层中，线缆在径向方向上从盘绕线绳的外侧缠绕到盘绕线绳的内侧，其中第一层和第二层彼此连续地连接。

Description

盘绕线绳和移位装置

技术领域

本公开涉及一种盘绕线绳和一种移位装置。

背景技术

普通的盘绕线绳具有这样的结构，其中线缆被缠绕，当线缆被拉伸时伸长，并且在线缆未被拉伸的自然状态下收缩。例如，日本未审专利申请公报第2001-351442号中公开的盘绕线绳具有这样的结构，其中线缆在自然状态下在同一平面中螺旋缠绕。通过这种结构，可以将日本未审专利申请公报第2001-351442号中公开的盘绕线绳在自然状态下容纳在扁平的容纳空间中，该容纳空间具有大约线缆的线宽的厚度。

发明内容

但是，申请人已经发现了以下问题。日本未审专利申请公报第2001-351442号中公开的盘绕线绳具有这样的结构，其中线缆在自然状态下在同一平面中螺旋缠绕，并且该结构导致盘绕线绳在与盘绕线绳伸缩的方向正交的平面中的缠绕直径(即，盘绕线绳在径向方向上的长度)变大的问题。

鉴于上述问题而已经做出本公开，并且本公开提供了一种盘绕线绳和一种移位装置，其能够增加线缆的长度，同时防止盘绕线绳在自然状态下在与盘绕线绳伸缩的方向正交的平面中的缠绕直径增加。

第一示例性方面是一种缠绕有线缆的盘绕线绳，所述线缆能够自由伸缩，所述盘绕线绳包括：

第一层和第二层，在所述第一层中，所述线缆在径向方向上从所述盘绕线绳的内侧缠绕到所述盘绕线绳的外侧，而在所述第二层中，所述线缆在所述径向方向上从所述盘绕线绳的外侧缠绕到所述盘绕线绳的内侧，其中

所述第一层和所述第二层彼此连续地连接。

在这种盘绕线绳中，由于线缆以嵌套结构堆叠在多个层中，因此与日本未审专利申请公报第2001-351442号中公开的盘绕线绳的线缆相比，所述线缆中的每一个线缆的长度能够增加，同时防止盘绕线绳在自然状态下在与盘绕线绳伸缩的方向正交的平面中的缠绕直径增加。

在上述盘绕线绳中，当所述盘绕线绳伸缩的方向是一个轴向方向时，多个所述线缆可以在所述盘绕线绳伸缩的方向上堆叠和成为一体。

这样，线缆趋向于捆在一起，以在所述盘绕线绳伸缩的方向上维持盘绕线绳的姿态，因此可以防止在自然状态下的盘绕线绳的姿态塌陷。

在上述盘绕线绳中，所述第一层的线缆在所述径向方向上从所述盘绕线绳的内侧缠绕到所述盘绕线绳的外侧的方向可以与所述第二层的线缆在所述径向方向上从所述盘绕线绳的外侧缠绕到所述盘绕线绳的内侧的方向相同。

在上述盘绕线绳中，所述第一层的线缆在所述径向方向上从所述盘绕线绳的内侧缠绕到所述盘绕线绳的外侧的方向可以与所述第二层的线缆在所述径向方向上从所述盘绕线绳的外侧缠绕到所述盘绕线绳的内侧的方向不同。

另一个示例性方面是一种移位装置，所述移位装置包括待移位的部分，并且所述移位装置被构造成使得所述待移位的部分相对于基部移位，其中所述移位装置还包括根据所述待移位的部分的位移而伸缩的上述盘绕线绳。

这种移位装置能够增加线缆的长度，同时防止盘绕线绳的在与盘绕线绳伸缩的方向正交的平面中的缠绕直径以及盘绕线绳的在盘绕线绳伸缩的方向上的高度增加。此外，例如，在盘绕线绳容纳在移位装置内部的结构的情况下，能够确保大的位移量，同时减小用于盘绕线绳的容纳空间。

在上述移位装置中，所述移位装置还可以包括限制构件，所述限制构件限制所述盘绕线绳的伸长。

这样，可以减少线缆上的局部负荷，并防止盘绕线绳损坏。

在上述移位装置中，所述限制构件可以将在所述盘绕线绳的预定层中的所述线缆的第一部分连接到在不同于所述盘绕线绳的所述预定层的层中的所述线缆的第二部分，所述第一部分在所述径向方向上位于所述盘绕线绳的内侧处，所述第二部分在所述径向方向上位于所述盘绕线绳的内侧。

在上述移位装置中，当所述盘绕线绳被定位成使得所述盘绕线绳在重力方向上的一侧被设定为所述盘绕线绳的下侧时，所述限制构件可以位于所述盘绕线绳的上侧部分中。

这样，可以减少线缆上的局部负荷，并防止盘绕线绳损坏。

在上述移位装置中，在所述限制构件位于所述盘绕线绳的伸缩频率较高的位置处时，所述限制构件的长度可以较短。

通过这种结构，可以在盘绕线绳上分配负荷。因此，可以减少线缆上的局部负荷，并防止盘绕线绳损坏。

根据本公开，可以提供一种盘绕线绳和一种移位装置，其能够增加线缆的长度，同时防止盘绕线绳在自然状态下在与盘绕线绳伸缩的方向正交的平面中的缠绕直径增加。

根据下文给出的详细描述和附图，将更充分理解本公开的上述和其它目的、特征和优点，附图仅作为说明给出，因此不应被认为是对本公开的限制。

附图说明

图1是根据第一实施例的盘绕线绳的一部分的放大透视图；

图2是根据第一实施例的另一盘绕线绳的一部分的放大透视图；

图3是示出根据第一实施例的盘绕线绳的堆叠线缆的图；

图4是示出应用了根据第一实施例的盘绕线绳的移位装置收缩的状态的图；

图5是示出应用了根据第一实施例的盘绕线绳的移位装置延伸的状态的图；

图6是包括弹性构件的盘绕线绳的一部分的放大视图；

图7是设置有限制构件的盘绕线绳的一部分的放大透视图；并且

图8是设置有限制构件的另一盘绕线绳的一部分的放大透视图。

具体实施方式

下文将参考附图详细描述应用了本公开的具体实施例。但是，本公开不限于以下所示的实施例。此外，为了解释清楚，以下描述和附图被适当地简化。

<第一实施例>

首先，描述根据该实施例的盘绕线绳的结构。图1是根据该实施例的盘绕线绳的一部分的放大透视图。图2是根据该实施例的另一盘绕线绳的一部分的放大透视图。图3是示出根据该实施例的盘绕线绳的堆叠线缆的图。注意，在图1至图3中，盘绕线绳被简化。在下面的描述中，假设盘绕线绳在一个轴向方向上伸缩，以便阐明描述。

如图1中所示，在盘绕线绳1中，线缆2被缠绕以使其能够伸缩，并且，在线缆2收缩的自然状态下，缠绕了线缆2的多个层被堆叠，以在盘绕线绳1伸缩的方向上连续形成。具体而言，在盘绕线绳1中，形成第一层3和第二层4使得它们彼此连续地连接，在该第一层3中，线缆2在径向方向上从盘绕线绳1的内侧缠绕到盘绕线绳1的外侧，在该第二层4中，线缆2在径向方向上从盘绕线绳1的外侧缠绕到盘绕线绳1的内侧。此外，第一层3和第二层4交替地位于盘绕线绳1伸缩的方向上。

例如，如果盘绕线绳1被定位成使得盘绕线绳1在重力方向上的一侧被设定为盘绕线绳1的下侧，并且盘绕线绳1在竖直方向上伸缩，则当从盘绕线绳1的上侧观察盘绕线绳1时，第一层3的线缆2在径向方向上从盘绕线绳1的内侧逆时针缠绕到盘绕线绳1的外侧。另一方面，第二层4的线缆2在径向方向上从盘绕线绳1的外侧逆时针缠绕到盘绕线绳1的内侧。此外，第一层3的线缆2的在径向方向上位于盘绕线绳1的内侧上的端部与位于第一层3上侧上的第二层4的线缆2的在径向方向上位于盘绕线绳1的内侧上的端部连续形成，并且第一层3的线缆2的在径向方向上在盘绕线绳1的外侧上的端部与位于第一层3下侧上的第二层4的线缆2的在径向方向上在盘绕线绳1的外侧上的端部连续形成。

通过重复形成上述第一层3和第二层4，盘绕线绳1的线缆2具有所谓的嵌套结构，其中在盘绕线绳1收缩的自然状态下，在径向方向上位于盘绕线绳1内侧上的线缆2容纳在径向方向上位于盘绕线绳1的外侧上的线缆2的内侧中。

注意，线缆2缠绕的方向不限于如上所描述的逆时针方向，而是可以替代地是顺时针方向。此外，如图2中所示，第一层3的线缆2在径向方向上从盘绕线绳1的内侧缠绕到盘绕线绳1的外侧的方向可以不同于第二层4的线缆2在径向方向上从盘绕线绳1的外侧缠绕到盘绕线绳1的内侧的方向。因此，当其中第一层3的线缆2的缠绕方向不同于第二层4的线缆2的缠绕方向的盘绕线绳1用作电源线时，可以防止磁场的产生。

线缆2是线材。线缆2例如是信号线或电源线，并且包括诸如覆盖有绝缘树脂的导电构件等线材。应该注意的是，如图3中所示，多个线缆2可以在盘绕线绳1伸缩的方向上堆叠和成为一体，其详细功能将在后面描述。例如，在图3中，三个线缆2在盘绕线绳1伸缩的方向上堆叠和成为一体，并且线缆2中的每一个线缆形成为信号线、电源线和局域网(LAN)线。但是，线缆2的功能不限于此。此外，要堆叠的线缆2的数目可以是任何数目。注意，线缆2的截面形状可以是圆形、椭圆形和多边形中的任何一种。

接下来，描述应用了根据该实施例的盘绕线绳1的移位装置的结构。图4是示出应用了根据本实施例的盘绕线绳的移位装置收缩的状态的图。注意，图4的一部分是端视图。移位装置11包括例如基部12、伸缩机构13、待移位的部分14和盘绕线绳1，并且是机器人的颈关节部分。

基部12例如是机器人的身体部分。伸缩机构13构成例如机器人的颈部，使得颈部可以伸缩。具体而言，伸缩机构13包括例如第一筒形杆13a、插入到第一筒形杆13a中的第二筒形杆13b和插入到第二筒形杆13b中的第三筒形杆13c。

第一筒形杆13a基本上具有例如筒形的形状，并且第一筒形杆13a的一端固定到基部12。此外，在第一筒形杆13a的另一端处设置有从第一筒形杆13a向内突出的突出部13d。

第二筒形杆13b基本上具有例如筒形的形状，并且第二筒形杆13b的外径小于第一筒形杆13a的内径。此外，从第二筒形杆13b向外突出的第一突出部13e设置在第二筒形杆13b的一端处，并且从第二筒形杆13b向内突出的第二突出部13f设置在第二筒形杆13b的另一端处。

第三筒形杆13c基本上具有例如筒形的形状，并且第三筒形杆13c的外径小于第二筒形杆13b的内径。此外，从第三筒形杆13c向外突出的突出部13g设置在第三筒形杆13c的一端处。

上述第一筒形杆13a、第二筒形杆13b和第三筒形杆13c中的每一者都通过致动器(未示出)像所谓的可延伸天线一样伸缩。但是，伸缩机构13可以包括能够伸缩的构件，例如波纹管构件，而不是多个筒形杆。此外，筒形杆13a、13b和13c中每一者的截面形状不限于圆形，而是可以是椭圆形或多边形。

待移位的部分14例如是机器人的头部，并且固定到第三筒形杆13c的另一端。盘绕线绳1容纳在伸缩机构13的第一筒形杆13a、第二筒形杆13b和第三筒形杆13c的内部。此外，盘绕线绳1的一端连接到基部12，并且盘绕线绳1的另一端连接到待移位的部分14。

接下来，给出应用了根据本实施例的盘绕线绳1的移位装置收缩的状态的描述。如图4中所示，当移位装置11收缩时，第二筒形杆13b大致容纳在第一筒形杆13a内部，第三筒形杆13c大致容纳在第二筒形杆13b内部。

此时，盘绕线绳1处于自然状态下，在该自然状态下，第一层3和第二层4在盘绕线绳1伸缩的方向上堆叠。在上述盘绕线绳1中，由于如上所述以嵌套结构将线缆2堆叠成多个层，与日本未审专利申请公报第2001-351442号中公开的盘绕线绳的线缆相比，线缆2中的每一个的长度可以增加，同时防止盘绕线绳1在自然状态下在与盘绕线绳1伸缩的方向正交的平面中的缠绕直径增加。

应当注意的是，例如，在普通的盘绕线绳中，在盘绕线绳伸缩的方向上连续形成一层，在该层中，线缆在径向方向上从盘绕线绳的内侧缠绕到盘绕线绳的外侧。因此，为了使在径向方向上在盘绕线绳外侧上的相应层的线缆的端部与在径向方向上在盘绕线绳内侧的相邻层的线缆的端部连续地形成，必需在这些层之间设置线缆的拉回部。

另一方面，在根据该实施例的盘绕线绳1中，第一层3的线缆2连续地连接到第二层4的线缆2的位置在盘绕线绳1伸缩的方向上交替地定位。也就是说，当预定的第一层3的线缆2连续地连接到第二层4的线缆2的位置位于盘绕线绳1的外部时，相邻的第一层3的线缆2连续地连接到第二层4的线缆2的位置位于盘绕线绳1的内部。这种结构消除了在这些层之间设置像普通盘绕线绳一样的线缆拉回部的需要。

因此，可以增加线缆2的长度，同时防止盘绕线绳1在盘绕线绳1伸缩的方向上的高度使容纳盘绕线绳1的伸缩机构13内部的容纳空间增加和减少。应当注意的是，在多个线缆2如上所述在盘绕线绳1伸缩的方向上堆叠和成为一体的情况下，线缆倾向于捆在一起以维持盘绕线绳1在盘绕线绳1伸缩的方向上的姿态，因此可以防止在自然状态下的盘绕线绳1的姿态塌陷。

接下来，给出应用了根据本实施例的盘绕线绳1的移位装置伸长的状态的描述。图5是示出应用了根据本实施例的盘绕线绳的移位装置延伸的状态的图。注意，图5的一部分是端视图。如图5中所示，当伸缩机构13的致动器操作时，第二筒形杆13b从第一筒形杆13a突出，第三筒形杆13c从第二筒形杆13b突出，并且伸缩机构13延伸，由此盘绕线绳1根据待移位的部分14的位移而延伸。

此时，在盘绕线绳1中，由于第一层3的线缆2连续地连接到第二层4的线缆2的位置在盘绕线绳1伸缩的方向上交替地定位，因此可以在伸缩机构13伸长的方向上平滑地伸长盘绕线绳1。

此外，在伸缩机构13伸长的状态下，第一筒形杆13a的突出部13d与第二筒形杆13b的第一突出部13e形成接触，由此可以防止第二筒形杆13b从第一筒形杆13a脱离。类似地，第二筒形杆13b的第二突出部13f与第三筒形杆13c的突出部13g形成接触，由此可以防止第三筒形杆13c脱离第二筒形杆13b。

当伸缩机构13的致动器在移位装置11如上所述伸长的状态下操作并且移位装置11收缩使得第一筒形杆13a、第二筒形杆13b和第三筒形杆13c如图4中所示大致彼此重叠时，盘绕线绳1根据待移位的部分14的位移而收缩。

此时，在盘绕线绳1中，由于第一层3的线缆2连续地连接到第二层4的线缆2的位置在盘绕线绳1伸缩的方向上交替地定位，因此可以在伸缩机构13收缩的方向上平滑地收缩盘绕线绳1。

如上所描述地，在盘绕线绳1中，由于线缆2以嵌套结构堆叠成多个层，因此与日本未审专利申请公报第2001-351442号中公开的盘绕线绳的线缆相比，线缆2中每一个的长度可以增加，同时防止盘绕线绳1在自然状态下在与盘绕线绳1伸缩的方向正交的平面中的缠绕直径增加。此外，在盘绕线绳1中，第一层3的线缆2连续地连接到第二层4的线缆2的位置交替地位于盘绕线绳1伸缩的方向上，并且不必需在这些层之间设置类似普通盘绕线绳的线缆的拉回部，由此可以增加线缆2的长度，同时防止盘绕线绳1在盘绕线绳1伸缩的方向上的高度使容纳盘绕线绳1的伸缩机构13内部的容纳空间增加和减少。

因此，应用了盘绕线绳1的移位装置11能够增加线缆2的长度，同时防止盘绕线绳1在与盘绕线绳1伸缩的方向正交的平面中的缠绕直径以及盘绕线绳1在盘绕线绳1伸缩的方向上的高度增加，由此能够确保大的移位量，同时减小用于盘绕线绳1的容纳空间。

如图6中所示，盘绕线绳1可以包括弹性构件5，当已伸长的盘绕线绳1收缩至自然状态时，该弹性构件5表现出回复力。弹性构件5例如是可弹性变形的树脂或金属线材，该弹性构件5形成为对应于在自然状态下的盘绕线绳1的线缆2的形状，并且可以设置在线缆2的表面上或内部。因此，已延伸的盘绕线绳1可以平滑地恢复到自然状态。

<第二实施例>

例如，当移位装置11的移位方向是竖直方向时，盘绕线绳1的上侧部分强烈地伸缩，并且在盘绕线绳1的上侧部分上的负荷较大。因此，例如，如图7中所示，在盘绕线绳1的上侧部分处的预定层中的线缆2的第一部分2a和缆索2的在不同于预定层的层中的第二部分2b可以通过限制构件21彼此连接，其中该第一部分在径向方向上位于盘绕线绳1的内侧上，该第二部分在径向方向上位于盘绕线绳1的内侧上。也就是说，移位装置11可以包括限制构件21。

限制构件21例如是可变形的并且难以伸缩的构件，例如绳子或链条，并且限制构件21的一端可以通过诸如粘合剂的连接装置连接到线缆2的第一部分2a，并且限制构件21的另一端通过诸如粘合剂的连接装置连接到线缆2的第二部分2b，同时限制构件21插入到盘绕线绳1中。这样，可以减小线缆2上的局部负荷，并防止盘绕线绳1损坏。

如图8中所示，限制构件21可以设置在盘绕线绳1中的多个位置处。在这种情况下，在限制构件21位于盘绕线绳1的伸缩频率更高的位置时，限制构件21的长度可以更短。例如，当移位装置11的移位方向是竖直方向时，在限制构件21位于盘绕线绳1的上侧时，限制构件21的长度可以更短。通过这种结构，可以在盘绕线绳1上分配负荷。结果，可以减小线缆2上的局部负荷，并防止盘绕线绳1损坏。

注意，限制构件21可以设置在盘绕线绳1中的任何位置处，并且可以设置在由于移位装置11的位移而导致的伸缩频率高的位置。此外，限制构件21不限于诸如粘合剂的粘附手段，并且可以通过诸如夹具的固定装置固定到线缆2。简而言之，用于将限制构件21连接到线缆2的手段不受限制。

本公开不限于上述实施例，并且可以在不脱离本公开的精神的情况下进行适当修改。

例如，尽管根据前述实施例的移位装置11被构造成在一个轴向方向上伸缩，但是如果移位装置11被构造成屈曲和延伸，则可以像机器人的臂关节那样使用盘绕线绳1。此外，移位装置11不限于用作机器人的一部分，而是可以用作生产机器等的一部分。

例如，虽然根据前述实施例的盘绕线绳1包括交替堆叠在其上的多个第一层3和第二层4，但是它可以至少包括第一层3和第二层4。此外，上述第一层3和第二层4可以位于盘绕线绳的一部分中。

从如此描述的公开内容中，将显而易见的是，本公开内容的实施例能够以多种方式变化。这些变型不应被视为脱离本公开的精神和范围，并且对于本领域技术人员来说显而易见的所有这些改型都旨在包括在所附权利要求的范围内。

Claims (9)

1.一种缠绕有线缆的盘绕线绳，所述线缆能够自由伸缩，所述盘绕线绳包括：

第一层，在所述第一层中，所述线缆在径向方向上从所述盘绕线绳的内侧缠绕到所述盘绕线绳的外侧；以及第二层，在所述第二层中，所述线缆在所述径向方向上从所述盘绕线绳的外侧缠绕到所述盘绕线绳的内侧，其中

所述第一层和所述第二层彼此连续地连接。

2.根据权利要求1所述的盘绕线绳，其中，当所述盘绕线绳伸缩的方向是一个轴向方向时，多个线缆在所述盘绕线绳伸缩的方向上堆叠和成为一体。

3.根据权利要求1或2所述的盘绕线绳，其中，所述第一层的线缆在所述径向方向上从所述盘绕线绳的内侧缠绕到所述盘绕线绳的外侧的方向与所述第二层的线缆在所述径向方向上从所述盘绕线绳的外侧缠绕到所述盘绕线绳的内侧的方向相同。

4.根据权利要求1或2所述的盘绕线绳，其中，所述第一层的线缆在所述径向方向上从所述盘绕线绳的内侧缠绕到所述盘绕线绳的外侧的方向不同于所述第二层的线缆在所述径向方向上从所述盘绕线绳的外侧缠绕到所述盘绕线绳的内侧的方向。

5.一种移位装置，所述移位装置包括待移位的部分，并且所述移位装置被构造成使得所述待移位的部分相对于基部移位，其中

所述移位装置还包括根据权利要求1至4中的任一项所述的盘绕线绳，所述盘绕线绳根据所述待移位的部分的位移而伸缩。

6.根据权利要求5所述的移位装置，还包括限制构件，所述限制构件限制所述盘绕线绳的伸长。

7.根据权利要求6所述的移位装置，其中，所述限制构件将在所述盘绕线绳的预定层中的线缆的第一部分连接到在不同于所述盘绕线绳的所述预定层的层中的线缆的第二部分，所述第一部分在所述径向方向上位于所述盘绕线绳的内侧处，所述第二部分在所述径向方向上位于所述盘绕线绳的内侧处。

8.根据权利要求6或7所述的移位装置，其中，当所述盘绕线绳被定位成使得所述盘绕线绳在重力方向上的一侧被设定为所述盘绕线绳的下侧时，所述限制构件位于所述盘绕线绳的上侧部分中。

9.根据权利要求6至8中的任一项所述的移位装置，其中，在所述限制构件位于所述盘绕线绳的伸缩频率较高的位置处时，所述限制构件的长度较短。

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