CN1321605A - 挠性缆绳的支撑和导向装置 - Google Patents

Abstract

一种挠性的支撑和导向装置(1)包括:一个缠绕在一对皮带轮(2,2)上的可动的缆绳套管(4),该皮带轮是可旋转地设置在支撑杆(3)相对的末端上的。该缆绳套管包括:一个绕着皮带轮转动的环状皮带(6),和一对固定在皮带的外圆周表面上的挠性管子(7,7),该两个管子的末端是彼此互相面对的,管子用于将缆绳(8)容纳在其中。该缆绳套管具有一个可动端(11),该可动端是由两个管子相互面对的一对末端一起构成的,用来与一个运动机器或一个可动的机器部件相连接,和一个固定端(12),该固定端是由两个管子相互面对的另一对末端一起构成的,用来与一个固定的外部电源相连接。

Description

挠性缆绳的支撑和导向装置

本发明涉及一种用来安全和可靠地支撑和导向电缆，光缆，液体供给软管等挠性管的挠性缆绳的支撑和导向装置，这些挠性管用于将能量，例如将电能或工作液体供给机床，电气设备，工业机器人，运输机器或它们的可动部件。

用于将电能或工作液体供给机器的可动部件或运动机器的缆绳并且将缆绳容纳在其中的缆绳支撑和导向装置是众所周知，例如在日本专利平-2-40135号和日本专利申请平-10-28310号所公开的。

在日本专利平-2-40135号中所公开的缆绳支撑和导向装置是由一系列的铰接地连接在一起的U型链节构成的一条挠性链。每一个U型链节都有两个与每个链节一体构成的相对的联接板，和一对从侧面突出的枢轴以及一对用于容纳枢轴的对准的孔，该孔位于联接板的相对的纵向的端部。将一个链节的枢轴安装在临近链节的容纳枢轴的孔中，这样链节就能绕着枢轴转动。每一个链节还包括一个盖条，该盖条的一端铰接在一联接板的上端，该盖条的另一端可松开地与另一个联接板的上端结合，从而使容纳在链中的缆绳避免与链脱开。

在日本专利申请平-10-28310号中所公开的缆绳支撑和导向装置具有一个中空的壳体，该壳体是由合成树脂模制的并且包括一个伸长的底壁和与该底壁相对的纵向边一体构成的两个相对的侧壁。将侧壁分割成沿中空的壳体纵向分布的侧壁块，这样中空的壳体是挠性可弯曲的。一个侧壁具有一个一体的可弹性弯曲的伸长端部，用于构成中空壳体的顶壁，该伸长端部可松开地与另一个侧壁的上端结合。作为一种变型，大量的顶盖可能可拆装地连接到侧板的上端。中空的壳体还包括沿着底壁的长度方向、设置在底壁的下表面上的一系列梯形鱼鳞板。当中空的壳体是弯曲或挠曲时，梯形鱼鳞板的斜边开始彼此邻接，因此限制了链条支撑和导向装置的中空的壳体的弯曲角。

在日本专利平-2-40135号中所公开的缆绳支撑和导向装置存在一个问题，即，在容纳在缆绳支撑和导向装置中的缆绳的重力的作用下该结构可能会弯曲。为了解决这个问题，对最初型式的缆绳支撑和导向装置已经改进成了向上弯曲的像弓形的结构，这样当加载时(即，当将缆绳放置在其中时)，向上弯曲的缆绳支撑和导向装置确保了一种被拉平的结构。然而，由于其最初的弓形的结构，该缆绳支撑和导向装置需要一个用于安装的相对大的垂直空间。在使用中，缆绳支撑和导向装置沿着传输路径被推和拉着滑动，因此会受到相当大的抵抗其运动的摩擦阻力。结果，由于耗损或疲劳，缆绳支撑和导向装置的重复使用可能会引起链节的枢轴，容纳枢轴的孔以及倾角限制器的变形。这将导致链节意外的分离，使缆绳支撑和导向装置整体不起作用了。

在日本专利申请公开号平-10-28310中所公开的缆绳支撑和导向装置也存在一个问题，由于该装置是弹性地可变形的模制结构，所以当从上面向弯曲或挠曲部分施加重的载荷时，中空部分在该处可能会压弯，这样就不能保持精确的弯曲部分的曲率半径。进而，由合成树脂模制成的中空的壳体是易于变形的，很难支撑重的缆绳，可能会变得不稳定；并且当缆绳的重量是不均匀地分布时会引起扭转；当沿着一条长的笔直路径输送时，可能会引起弯曲；当沿着弯曲路径输送时，由于刚度不足而易于倾斜。

因此，本发明的一个目的是提供一种挠性的缆绳支撑和导向装置，该装置所具有的结构特征不仅是当该装置处于水平路径上的平稳状态并将缆绳容纳在其中时，还是当该装置实现相当长的输送行程时均能够使缆绳支撑和导向装置的变形和扭曲避免出现。

本发明的另一个目的是提供一种挠性的缆绳支撑和导向装置，该装置是易于驱动的并且能够平稳地移动而不会产生过度的摩擦阻力。

为了实现上述目的，本发明提供了一种挠性的缆绳支撑和导向装置，它包括：可旋转地设置在支撑杆相对的末端的一对皮带轮，和一个缠绕在皮带轮上的可动的缆绳套管。该可动的缆绳套管包括一个绕着皮带轮转动的环状皮带，一对固定在皮带的外圆周表面上的挠性管，这两个管子的末端是彼此互相面对的，管子用于将缆绳容纳在其中，和一个可动端，该可动端是由两个管子相互面对的末端中的一对一起构成的，以及一个固定端，该固定端是由两个管子相互面对的末端中的另一对一起构成的。为了与一个运动机器或一个可动的机器部件相连接，将缆绳从缆绳套管的可动端里拉出来，同时为了与一个固定的外部电源相连接，也要将缆绳从缆绳套管的固定端里拉出来。

在本发明的一种型式中，皮带轮具有平滑的外圆周表面，而皮带是一种平皮带。

在本发明的另一种型式中，皮带轮是在其外表面上具有均匀分布齿的齿形皮带轮，而为了与齿形皮带轮的齿相啮合，皮带是一种在其内表面上具有均匀分布齿的齿形皮带。

最好是，挠性管是一种波纹管。该挠性管可以是由橡胶制成的或者是由合成树脂模制成的。该挠性管可以通过粘结而固定到环状皮带的外圆周表面上。

挠性的支撑和导向装置还包括多个可拆卸地与皮带连接的紧固件，该紧固件是用来将挠性管固定到皮带的外圆周表面上的。在一个优选的型式中，皮带有一对位于皮带的外圆周表面上，并沿着皮带相对的纵向边延伸的侧面凸缘，并且有多对位于侧面凸缘中并沿着皮带的纵向方向以相等间距分布的对准的容纳孔。每一个紧固件都包括一个由弹性材料制成的U型紧固簧片，该紧固簧片具有一对从U型紧固簧片的两个支腿的末端侧向向外地伸出的锁紧销。将该锁紧销放置在对准的容纳孔中，以便将紧固簧片固定皮带上，同时将挠性管子保持在皮带和紧固簧片之间。在侧面凸缘上可以沿着侧面凸缘的纵向方向以相等的间距设置大量的横向凹槽。

对于这样构成的缆绳支撑和导向装置来讲，当一个皮带轮旋转时，缆绳套管就会沿一个或相反的方向运动。同时，缆绳支撑和导向装置自身会移动，例如，沿着设置在地表面上的导轨移动。在这个例子中，当缆绳套管的可动端与运动机器或可动的机器部件一起移动时缆绳套管的固定端保持不动。

下面结合附图，仅仅通过例子的方式，对本发明的最佳结构的实施例进行详细说明，其中：

图1是根据本发明第一个实施例的挠性缆绳的支撑和导向装置的正视图；

图2是图1的局部放大视图，示出了一个皮带轮和缠绕在其上的缆绳支撑和导向装置；

图3是沿图2中的Ⅲ-Ⅲ线所示的横截面视图；

图4是与图2相似的视图，但是根据本发明的第二个实施例示出的齿形皮带轮以及缆绳支撑和导向装置；

图5是一个透视图，示出了将图4所示的缆绳支撑和导向装置的环状皮带安装到挠性管子上的方法；

图6是沿着图4中的Ⅵ-Ⅵ线所示的横截面视图；

图7是沿着图4中的Ⅶ-Ⅶ线所示的横截面视图。

下面仅仅就本发明的实质进行示例性说明，但并不会在任何方面限制发明或其应用或使用。

图1至图3示出了根据本发明第一个实施例的挠性缆绳的支撑和导向装置。如图1所示，缆绳支撑和导向装置1通常包括一对皮带轮2,2，该皮带轮可转动地安装在水平布置的支撑杆3的相向的纵向末端，和缠绕在皮带轮2,2上的一个环状的、可移动的缆绳套管4。支撑杆3在其长度方向上是可调节的，因此皮带轮2,2之间的距离能够根据作用在平皮带上的适当的张力而变化，下面将对可动的缆绳套管4作详细的说明。

可动的缆绳套管4包括：一个围成环状的(环状的)平皮带6；一对设置在环状的平皮带6的外圆周表面上的挠性管子7,7，该两个管子7,7的末端7A，7A是彼此互相面对的；以及容纳在挠性管7中的缆绳8。在如图所示的实施例中，挠性管7是由橡胶或合成树脂制成的波纹管。波纹管7在纵向方向上会有一定程度的伸长和收缩，并且在所有方向上都是可弯曲的。如图3所示，挠性管7具有中空的矩形横截面形状。平皮带6是由橡胶或合成树脂制成的，并且加强筋6D是纵向地嵌入其中的。

如图2和3所示，每个挠性管7都是通过粘结而连接到平皮带6的外圆周表面上的。作为一种变型，挠性管7可以同平皮带6一体地模制出来。再回到图1，两个挠性管7,7的相互面对的一对末端7A,7A限定了一个在它们之间的空间，并一同构成可动的缆绳套管4的一个可动端11。类似的，两个挠性管7,7的相互面对的另一对末端7A,7A限定了一个在它们之间的空间，并一同构成可动的缆绳套管4的一个固定端12。

将缆绳8从可动的缆绳套管4的可动端11里拉出来，并且将缆绳与一个运动机器或一个固定机器可动的部件(没有画出)相连接。也可以将缆绳8从可动的缆绳套管4的固定端12里拉出来，并且与一个外部的固定电源(没有画出)相连接。在本实施例中，可在与缆绳套管4的可动端11相对应的一个位置上，将平皮带6连接到运动机器或固定机器的可动的部件上。皮带轮2中一个是驱动轮并且可以在外部驱动装置(没有画出)驱动下转动。作为一种变型，该缆绳支撑和导向装置1可以包括一个用于驱动驱动轮2的马达。

前述结构的缆绳支撑和驱动装置将如下进行操作。

当外部驱动装置对驱动轮2进行驱动时，或者当与运动机器或固定机器的可动部件相连接的平皮带6被运动机器或可动的机器部件驱动时，可动的缆绳套管4会沿着箭头所示的一个方向或者相反方向移动。同时，当缆绳支撑和导向装置1沿着设置在地表面等上的导轨(没有画出)被导向时，该装置本身也会如同在日本专利SHO-57-16273号中公开的那样移动。在本实施例中，当可动端11与运动机器或可动的机器部件一起移动时可动的缆绳套管4的固定端12是保持不动的。

为了防止在皮带轮2之间水平延伸的缆绳套管4的平直部分里出现扭曲或扭转，将适当的张力施加到可动的缆绳套管；4的平皮带6上是可能的。当套管4的传输行程是相当长时，或者当容纳在缆绳套管4里的缆绳8是相当重时，施加到平皮带6上的张力会增加到这样一个程度上，即，使缆绳套管4的水平延伸的部分实际上展成直的并且不易扭曲或扭转。在皮带轮2中的一个靠外部驱动装置驱动的这种情况下，从缆绳支撑和导向装置1外控制皮带轮2的操作以及由此产生的缆绳支撑和导向装置1运动是很容易的。另外，当连接到运动机器或者可动的机器部件上的平皮带6被驱动时，缆绳套管4靠自身移动将能量传递到皮带轮2。

图4至7示出了本发明的第二个实施例的缆绳支撑和导向装置。该缆绳支撑和导向装置在结构和功能上实质是与图1至3所示的本发明的第一个实施例相同的，因此与第一实施例中相同或相应的部件标以同样的参考数码标记。

第二个实施例的缆绳支撑和导向装置包括：一对齿形的皮带轮22(图4中只画出了一个)，该皮带轮可转动地安装在水平布置的支撑杆3(没有画出但是与图1所示的支撑杆3相同)的相向的纵向末端，和绕着齿形皮带轮22转动的一个可移动的缆绳套管24。

可动的缆绳套管24包括：一个在两个皮带轮22之间拉紧的、围成环状的或环状的齿形皮带26；一对设置在齿形皮带26的外圆周表面上的挠性管子7(没有画出)，两个挠性管子7的末端是彼此互相面对的；以及容纳在挠性管7中的缆绳8(没有画出但是与图1所示的标号8相同)。为了与设置在齿形皮带26的内圆周表面上的齿26E相啮合，每一个齿形皮带轮22在其圆周表面上都均匀分布着齿22E。齿形皮带26是由橡胶或合成树脂制成的，并且具有嵌入其中的加强筋26D(图5-7)。

如图5-7所示，齿形皮带26有一对沿着皮带相对的纵向边延伸的、并且沿背离齿26E的方向凸出的侧面凸缘26B。为了便于齿形皮带26的弯曲，每一个侧面凸缘26B都有多个以相等纵向间隔分布的横向狭缝26C。齿形皮带26还有多对位于这对侧面凸缘26B中的对准的容纳孔26A，这些容纳孔也是沿着齿形皮带26的纵向方向以相等间距分布的。

挠性管7是通过多个紧固件29而固定到齿形皮带26的外圆周表面上的，并将挠性管导引地容纳在齿形皮带26的侧面凸缘26B之间。紧固件29包括一个由弹性材料制成的U型紧固簧片。在图示的实施例中，该紧固件簧片29是由合成树脂模制的。该簧片具有一对从U型紧固簧片29的两个支腿的末端侧向向外地伸出的锁紧销29A。在将每一个挠性管7以这样一种方式放置在齿形皮带26的外圆周表面上之后，即如图6所示，将挠性管7放置并被导向在侧面凸缘26B之间，将每一个U型紧固簧片29放置在挠性管7之上，并且在与一对对准的容纳孔29A的位置相对应的位置上，使簧片的支腿朝向齿形皮带26(如图5-7所示)。然后，当向支腿加力使它们彼此弹性地向内弯曲的同时，使紧固簧片29朝皮带26移动，直到使U型紧固簧片29的锁紧销29A与容纳孔26A对准，随后U型紧固簧片的支腿会弹回并恢复最初的形状。这样，如图7所示，紧固簧片29的锁紧销29A会与齿形皮带26的容纳孔26A相啮合，从而使挠性管7借助于紧固簧片29固定在相对齿形皮带26的位置上，不发生位移。

当任一个挠性管例如毁坏而准备更换时，通过按压每个紧固簧片29的支腿使锁紧销29A脱离与容纳孔26A之间的啮合，可使必要数目的紧固簧片29从齿形皮带上拆下来。这样，能很容易地用一个新的挠性管更换掉毁坏的挠性管7。

挠性管7可以通过粘结而固定到齿形皮带26的外圆周表面上，或者利用模制工艺与齿形皮带26一体地制出来。这里使用的术语“缆绳”具有很广的含义，即，一般来说指各种挠性的缆绳，例如电缆，光缆，液体输送软管以及它们的组合。

说明至此可知，本发明的挠性缆绳支撑和导向装置能够向作为可动的缆绳套管的组成部分的皮带施加较大的张力。因此，使避免在两个皮带轮之间延伸的、可动的缆绳套管的水平部分上出现扭曲或扭转是可能的。即使是当可动的缆绳套管的输送行程是很长的，或者容纳在缆绳套管中的缆绳是相当重的时，缆绳套管的水平部分也不会出现扭曲或者扭转。

因为皮带和可动的缆绳套管的挠性管实际上是互成一体的，所以在结构上可动的缆绳套管是刚性的并且不容易变得扭曲或扭转。凭借着这样高的刚度的优点，本发明的可动的缆绳套筒在相同的横截面面积情况下，与那些容纳在现有的链式的、由链节组成的缆绳套管中的缆绳相比，能够容纳更多的缆绳。

由于可动的缆绳套管绕着皮带轮转动，挠性的缆绳支撑和导向装置没有滑动部分并因此不会产生由于磨料的磨损引起的粉状的材料。另外，缆绳支撑和导向装置具有抵抗变形的高的刚性以及具有长的使用寿命。进而，因为可动的缆绳套管的皮带是缠绕在皮带轮上的，所以可动的缆绳套管的每一个弧形的或弯曲的部分都能保持准确的曲率半径，并且能够在不会产生扭转或倾斜情况下，以最小的输送阻力绕着皮带轮进行输送。通过使用另一系列、具有不同直径的皮带轮来对皮带轮进行更换，能够很容易地改变弯曲部分的曲率半径。具有加强筋的皮带有助于延长缆绳支撑和导向装置的使用寿命。

Claims (10)

1．一种挠性的支撑和导向装置，包括：

一对可旋转地设置在支撑杆(3)相对的末端的皮带轮(2,2；22)；和

一个缠绕在皮带轮上的可动的缆绳套管(4；24)，该可动的缆绳套管包括：

一个绕着皮带轮转动的环状皮带(6；26)；

一对固定在皮带的外圆周表面上的挠性管子(7,7)，该两个管子的末端是彼此互相面对的，管子用于将缆绳容纳在其中；以及

一个可动端(11)，该可动端是由两个管子相互面对的一对末端一起构成的；和一个固定端(12)，该固定端是由两个管子相互面对的另一对末端一起构成的，其特征在于：将缆绳从缆绳套管的可动端里拉出来，用来与一个运动机器或一个可动的机器部件相连接，并且也可以将缆绳从缆绳套管的固定端里拉出来，用来与一个固定的外部电源相连接。

2．如权利要求1所述的挠性的支撑和导向装置，其特征在于皮带轮(2)具有平滑的外圆周表面，并且皮带(6)是一种平皮带。

3．如权利要求1所述的挠性的支撑和导向装置，其特征在于皮带轮(22)是在其外表面上具有均匀分布的齿(22E)的齿形皮带轮构成的，并且皮带(26)是在其内表面上具有均匀分布的齿(26E)的齿形皮带。

4．如权利要求1至3之一所述的挠性的支撑和导向装置，其特征在于挠性管(7)是由波纹管构成的。

5．如权利要求1至4之一所述的挠性的支撑和导向装置，其特征在于挠性管(7)是由橡胶构成的。

6．如权利要求1至4之一所述的挠性的支撑和导向装置，其特征在于挠性管(7)是由合成橡胶模制成的。

7．如权利要求1至6之一所述的挠性的支撑和导向装置，其特征在于挠性管(7)是通过粘结固定到环形皮带的外圆周表面上的。

8．如权利要求1至6之一所述的挠性的支撑和导向装置，其特征在于还包括多个紧固件(29)，该紧固件是可拆卸地连接到皮带(26)上的，用于将挠性管(7)固定到皮带的外圆周表面上。

9．如权利要求8所述的挠性的支撑和导向装置，其特征在于皮带(26)有一对位于该皮带的外圆周表面上、并沿着皮带相对的纵向边延伸的侧面凸缘(26B)，和多对位于侧面凸缘中并沿着皮带的纵向方向、以相等间距分布的对准的容纳孔(26A)，并且每一个紧固件都包括一个由弹性材料制成的U型紧固簧片，该紧固簧片具有一对从U型紧固簧片的两个支腿的末端侧向、向外地伸出的锁紧销(29A)，将该锁紧销放置在对准的容纳孔中，以便使紧固簧片固定到皮带上，同时使挠性管保持在皮带和紧固簧片之间。

10．如权利要求9所述的挠性的支撑和导向装置，其特征在于每一个侧面凸缘(26B)都有许多沿着侧面凸缘的纵向方向以相等的间距分布的横向狭缝(26C)。

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