JP2022547835A - 1本以上のラインのためのロータリガイド - Google Patents

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Abstract

本発明は、相互に対して回転可能な2点(3、4)間での少なくとも1本のライン(2)を中断なく案内するためのロータリガイド(1)に関する。ロータリガイド(1)に受容可能なライン部分(2a)の両逆方向に共通回転軸(X)を中心として巻回される2つの小部分(29、31)のそれぞれの小部分を受容するための2つの受容部品(12、14)は、回転軸(X)を中心として相互に対して回転可能である。偏向部(16)は偏向領域(18)を支持し、ライン(2)のライン部分(2a)は、相対回転の際に、案内されるライン(2)を一方の受容部品(12、14)から他方の受容部品(12、14)に偏向するために反対側の小部分(29、31)の間で方向転換する。受容部品(12、14)の各々は、ライン部分(2a)を受容するための複数の巻線(24、26)を有する渦巻形状受容溝(20、22)を有し、当該巻線は開始半径(ra)から最終半径(re)まで共通回転軸(X)を中心として延び、巻線(24、26)は共通回転軸(X)に垂直な面上にある。偏向部(16)は、相対回転の際に、ライン部分(2a)を一方の受容部品(12、14)の受容溝(20、22)から他方の受容部品(12、14)の受容溝(20、22)に移すために、開始半径(ra)と最終半径(re)の間で径方向に延在し又は調整可能であって受容溝(20、22)と相互作用する能動面(33)を有する。

Description

本発明は、概略として、所定の又は制限付きの回転角について相互に対して回転可能な2点間で、特に、ロータリガイドに収容されるライン部分の終端点間で案内されることが意図された少なくとも1本のライン又は複数本のラインのためのロータリガイドに関する。
無限回転可能ロータリガイドが、液圧式及び空圧式により知られている。電力又は信号のために、例えば、エンドレスロータリ伝送用のスリップリング又はスライド接点が周知である。いずれの場合においても、両側のインターフェースをロータリガイド又はスリップリングに接続するために、ラインを中断することが不可欠である。
しかしながら、例えば、データ伝送のためのライン、又は実際にはライン若しくはラインガイドデバイス又は(複数のケーブル及びホースも順次案内する)エネルギーガイドチェーンなどの多くの用途について、スリップリングなどのようなインターフェースによって特にデータラインの伝送品質が損なわれるので、スライド接点付きのフィードスルーは適切ではなく又は望ましくない。他の用途、例えば、ホースを介する液圧又は空圧動作媒体の伝達についても、例えば、ロータリカップリングなどのインターフェースには構造的及び品質的な不利益がある。
したがって、本発明は、具体的には、少なくとも1本のフレキシブルライン又はラインガイドデバイスのための制限付き回転角での連続的なロータリガイド、すなわち、ラインの中断なく、制限付き回転角を可能とするロータリガイドに関する。
そのような汎用ロータリガイドは、通常は相互に対して共通回転軸を中心として、ロータリガイドに受容可能なライン部分のうちの、特に所定の又は制限付きの回転角について回転可能に装着された2つの受容部品、例えば、共通回転軸を中心として両反対方向に、すなわち、相互に対向する回転方向に巻き取られる2つの小部分の一方をそれぞれ受容するためのハウジング部品、及び偏向領域を支持する偏向部を備える。偏向領域を、特に、ラインの可変又は可動小領域という。それは、反転領域におけるように、案内されるラインは、ロータリガイドにおける受容可能なライン部分が一方の受容部品から他方の受容部品への共通回転軸を中心とした受容部品の相対回転において偏向され得るように、両反対方向に巻き取られる小部分間で方向転換可能となるからである。
そのようなフレキシブル電気フラットケーブル又はフラットリボンケーブルのための汎用ロータリガイドは、特許文献1により知られている。この制限付き回転角のロータリガイドは、回転軸を中心として相互に対して回転可能な2つのハウジング部品を有するハウジングを有する。回転軸に関して、ハウジングは、回転軸を中心として、ヘリカル状に、すなわち、螺旋状に又はコルクスクリューのように巻回された2つのケーブル部分を有するフラットケーブルの連続的な経路のための略円筒状受容空間を、それぞれ複数の巻線、及び偏向領域、すなわち、U字状反転領域がそれらのケーブル部分を接続する状態で、規定する。これは、回転軸を中心として湾曲され、回転軸に垂直な偏向軸を中心として略U字状に屈曲され、それにより、角度位置に応じて、一方の螺旋配置ケーブル部分が長くなるとともに他方の螺旋配置ケーブル部分が短くなる。
このロータリフィードスルーの不利な点は、とりわけ、複数のケーブル巻線が相互に重なって配置されるので、摩擦の結果として摩耗又は抵抗が生じることである。さらに、充分な軸方向設置空間が必要となり、構造が比較的複雑となる。
少なくとも1本のラインの連続的な案内のための更なるロータリガイドが、特許文献2により知られている。このロータリガイドは、回転軸を中心として両反対方向に湾曲した2つのライン部分の一方を受容するための、それぞれ回転軸を中心として相互に対して回転可能な2つのハウジング部品を備える。ハウジング部品は略空洞円筒状又はカップ状構成のものであり、外側ハウジング壁部の半径が受容ライン部分の曲率を予め決定する。
特許文献2によるロータリガイドは、簡素化された構造を有し、さらに、例えばコルゲートホースなどにおける複数本のラインの案内を可能とするが、標準的には360度、最大でも540度の比較的限られた回転角しか可能とならない。
より大きな回転角を可能とする更なるロータリガイドが、特許文献3により知られている。ここで、ライン又はラインガイドデバイスは、回転シャフトを中心として、複数の第1のヘリカルターン、及び第1のヘリカルターンの回転方向と逆方向での複数の第2のヘリカルターンで螺旋状に巻回される。このロータリガイドは、ラインの複数の巻線を受容してより大きな回転角を実現することができるように、非常に長い軸方向範囲を有する。ラインの巻線は、軸方向に延在する、回転方向に分離された筒状スリーブに対して支持される。特許文献3によるロータリガイドは、原則として軸方向構造サイズに応じて増減可能な回転角に加えて、原則として任意の所望のかつ複数本の異なるラインを、一点からそれに対して回転可能な点へ、連続的かつ保護された態様で通すことができるという重要な効果を有する。
しかしながら、多くの用途において、回転軸に沿う軸方向寸法が小さな低背のロータリガイドが望まれる。
独国特許出願公開第4004233号明細書 独国実用新案第202016105507号明細書 国際公開第2017/182583号
したがって、本発明の第1の課題は、540度より大きな、特に1000度よりも大きな回転角を可能とし、軸方向寸法が最小限に維持される汎用的で連続的な角度制限付きのロータリガイドを提案することである。異なるライン部分同士の相互に対する摩擦も同様に、最小限となるべきである。
この課題は、請求項1による特徴を有するロータリガイドによって達成される。有利な実施形態は、従属請求項の主題を構成する。更なる独立の課題は、特に、その後のエンドユーザ自体による様々な用途に応じたラインの簡単な挿入を可能とする簡素化された構造を提案することにある。
本発明によると、請求項1の初段に記載されるロータリガイドについて、2つの受容部品の各々は、複数のターンが共通回転軸を中心としてかつ受容溝におけるライン部分の少なくとも部分的な受容のために開始半径から終端半径まで延在した状態で、渦巻状の受容溝を有する。両受容部品の受容溝のターン、好ましくは全てのターンは、共通回転軸に垂直なそれぞれの受容部品によって予め規定された平面内にそれぞれ延在する。受容溝の空間形状は、それぞれ、特に平面渦巻にそれぞれ対応し得る。
本発明によると、偏向部は、開始半径と終端半径の間に共通回転軸に対して径方向に延在し又は径方向に調整可能な少なくとも1つの能動領域を有し、能動領域は、共通軸を中心として受容部品の相対回転において、一方の受容部品の受容溝から他方の受容部品の受容溝へ案内されるラインのライン部分を巻回するために、受容部品の受容溝と相互作用する。
案内されるライン又はラインガイドデバイスの、ロータリガイドに受容される1つのライン部分が、受容溝の軸方向又は深さ方向において受容溝に完全に又は部分的にのみ受容され得る。部分的受容の場合には、受容溝の深さ又は受容溝の寸法は、ライン部分内のライン又はラインガイドデバイスの径よりも軸方向において小さくてもよく、それにより、回転軸に平行な断面で見た場合に、対象ライン部分は、受容溝から部分的に突出し得る。受容溝におけるラインの完全な受容が好ましい。受容溝の深さは、好ましくは、いかなる場合でも全てのターンにおいて同一である。
したがって、本発明による受容溝の渦巻形状は、ヘリカル状、螺旋状又はコルクスクリュー状ではない。そうではなく、ロータリガイドの回転軸に垂直な平面内で、特に専ら平面渦巻状に延在する溝が提案される。
したがって、本発明による螺旋形状受容溝のターンは、受容溝の始点における螺旋の半径である最小開始半径から受容溝の終端点における渦巻の半径である最大終端半径まで、平面内で回転軸を中心として延在する。例えば、極座標において検討すると、ターンの半径rは、極角度の角寸法にとともに増加し、特に一定に増長する。この説明は、数学的観点で理解されるべきである。
受容溝の全てのターンは、好ましくは、回転軸に垂直に延在する平面と交差する。
本発明によると、能動領域は、ロータリガイドの回転軸に対して径方向に延在し得る。それは、例えば、偏向部における円弧状領域によって少なくとも部分的に構成され、その曲率軸は径方向に延びる。能動領域は複数の独立した部分からなり、それらは必ずしも幾何学的な意味において接続面を構成しなくてもよい。
能動領域は、代替的又は追加的に、径方向に調整可能又は変位可能であってもよい。能動領域は、例えば、ロータリガイドの回転軸に対して径方向に延びるロール軸を中心として回転可能なロールの表面によって構成され得る。ロールは、このロール軸に沿って径方向に調整可能に装着され得る。この場合、ロールの表面は、接続された能動領域、例えば、円環面の内側半分を構成していてもよい。
本発明による解決手段の1つの有利な効果は、ロータリガイドが、特に低い軸方向総寸法を有しつつもそれでもなお大きな回転角を有して、特に低背となり得ることである。
ロータリガイドの第1の面上のラインの一部分又は接続点は、特に、ロータリガイド内のラインが中断又は損傷されることなくかつ軸方向寸法を増加させることなく、ロータリガイドの第2の面上のラインの更なる部分又は接続点に対して複数の完全な回動によって回転され得る。
ライン又はラインガイドデバイスのロータリガイドに受容可能なライン部分は、一方の受容部品の受容溝から他方の受容部品の受容溝への回転中に、ラインを保護する態様で偏向部によって移される。ライン部分の異なる長手領域は、相互に擦れない。受容溝は、受容されたライン部分を、長手領域の表面からの、ライン部分の他の長手領域の表面における摩擦から保護する。
受容可能なライン部分の両反対方向に巻き取られる小部分はそれぞれ受容部品に受容可能であり、偏向領域は偏向部によって小部分間で支持可能である。
偏向部の能動領域は、ライン又はラインガイドデバイスのライン部分を一方の低背渦巻形状受容溝から他方の低背渦巻受容溝に移すために、受容部品と相互作用する。案内されるラインは、この場合、一方の受容溝の1つのターンから、回転軸に対して同じ径方向距離を有する他方の受容溝の対応するターンに移される。
偏向領域から回転軸への径方向距離は、この場合、渦巻形状受容溝の開始半径と終端半径の間で変化することになり、特に、回転の相対角とともに連続的に変化し得る。偏向部の少なくとも1つの能動領域は径方向に延在し、又は渦巻の開始半径と終端半径の間で径方向に調整され得るので、任意選択的にライン又はラインガイドデバイスの目的の位置決めを受容溝の当該ターンにもたらすためにも、能動領域は種々の径方向領域において又は種々のターンにおいて受容溝と相互作用し得る。ここで有利なことは、ラインを絡ませることなく、複数のターン及びそれに対応してより大きな回転角を達成する可能性である。
本発明によるロータリガイドは、1本のみのライン又は複数本のラインの双方を案内するのに適する。複数本のラインを案内するために、好ましくは、これらの、例えばフレキシブル保護スリーブなど、3次元偏向可能なエネルギーガイドチェーンなどを受容するラインガイドデバイスが用いられる。
ラインは、1つの共通フレキシブルシースなどの中に1本以上のストランド、例えば、1本以上の電気ケーブルを順に備えていてもよい。
本発明は、電源ラインに限られず、例えば空圧又は液圧ホースなどの媒体ラインの回転可能で連続的な案内も可能とする。電源ケーブル及び媒体ホースの組合せも案内され得る。この目的のため、例えば3次元偏向可能なエネルギーガイドチェーンなどの適切なラインガイドの使用も、特に有利である。
ライン又はラインガイドデバイスは受容部品の軸方向にアクセス可能な平坦な受容溝に簡単に挿入されて偏向部に嵌合され又は巻き付けられ得るので、本発明によるロータリガイドには、ライン又はラインガイドデバイスがユーザによって比較的簡単に取り付けられ又は装備され得る。
ロータリガイド内に受容可能なライン部分は、この場合、好ましくはその長手ライン方向に固定される。ライン部分は、好ましくは、長手ライン方向においてそれぞれの受容部品における終端点においてロック又は固定され得る。
偏向部は、受容部品間に回転可能に配置され得る。2つの受容部品の一方は、好ましくは、偏向部によって他方の受容部品に相対回転可能に装着され得る。
回転において周方向に移動される偏向領域が共に回転する偏向部によって任意の位置で支持され得るので、更なる有利な効果は、ロータリガイドに受容されるライン部分が張力負荷から保護されることである。
偏向部は、特に、相互に対して回転可能な受容部品に対する軸方向スペーサとしても作用し得る。
受容部品の相互間の最小軸方向距離は、特に偏向領域の最小半径、すなわち、案内されるライン又はラインガイドデバイスの最小許容曲げ半径の2倍に対応し得る。
回転装着のために、偏向部はロータリピンを有し、受容部品は回転軸と同軸の整合用ロータリ開口をそれぞれ有し得る。反転構成された装着も可能である。受容部品及び偏向部も、ロータリ開口をそれぞれ有していてもよく、独立して組み入れられたシャフトなどに回転可能に装着され得る。
偏向部は、特に、案内されるラインの偏向領域における曲げにおいて、曲げが最小許容曲げ半径又は曲率半径未満とならないように、例えば、ラインのキンク又は過度の曲げを防止するように、反対方向に巻回される2つの小部分間の反転の際の偏向領域においてラインを支持し得る。
偏向部は、特に、他方の受容部品の受容溝への偏向領域にわたってライン部分を案内するために偏向ガイドを有していてもよい。この場合、偏向ガイドは、好ましくは、一方の受容部品の受容溝から他方の受容部品の受容溝にライン部分を巻回するために、受容部品の相対回転において受容部品の受容溝と相互作用する能動領域の少なくとも一部を備え又は設けてもよい。
偏向ガイドは、例えば、回転する受容部品から停止又は静止している受容部品にライン部分が巻き込まれる場合、ロータリガイドからライン部分が無用に巻き解けることを阻止し得る。好適な一実施形態では、この目的のため、偏向部は、特に2つの略平坦な面を有する皿状構造のものである。面の各々は、ロータリガイドが組立て状態又は動作開始前状態にある場合に受容部品の一方の受容溝にそれぞれ対向し、好ましくは、受容溝を覆い及び/又は軸方向に仕切るために、受容部品の対応する合致面と面一で終端する。したがって、偏向部は、受容部品の対向面と協働して受容溝からのライン部分の無用な離脱を阻止し得る。偏向部をこの形状とすることは、偏向領域から受容溝の一方へのライン部分の所定の強制的な案内のために、さらに特に有利である。
偏向ガイドは、好ましくは、径方向及び軸方向の範囲で偏向部におけるガイドスロットの境界面によって形成され得る。特に、ガイドスロットは、偏向ユニットの一方の平坦な面から他方の平坦な面に軸方向に延在し得る。ガイドスロットは、好ましくは、少なくとも回転軸からの距離が受容部品の一方の受容溝の最内ターンの開始半径に概ね対応する点までガイドスロットが延在するように、回転軸の方向に径方向に偏向部の一方の縁部から延在し得る。ガイドスロットは、好ましくは、案内されるラインの径よりも少なくともわずかに大きな幅を有しているべきである。ラインの1本又は複数本がラインガイドデバイスに受容され又はバンドルに束ねられてラインガイドデバイスによって又はロータリガイド内のバンドルとして案内されることが意図される場合であっても、ガイドスロットの幅はラインガイドデバイス又はバンドルの径よりも少なくともわずかに大きなものとなるべきである。ここでは、幅は、回転軸に垂直でかつ径方向に垂直な方向において相互からのガイドスロットの相互に対向する境界面間の最小距離を指定するのに使用される。これは、とりわけ、ロータリガイドへのラインの導入がユーザにおいて簡素化されるという有利な効果を有する。特に好ましくは、一方で、ガイドスロットの幅は、過度の遊びが生じず、例えば、案内されるライン又はラインガイドデバイスの径の3倍未満となるようなものである。
ガイドスロットの第1の境界面は、この場合、回転軸に対して垂直に、特に径方向に延びる円筒軸を有する半円筒の凸面として構成され得る。第2の境界面は、周方向において又は回転軸に垂直でかつ径方向に垂直な方向において第1の境界面と対向し得る。ガイドスロットの第2の境界面は、回転軸に垂直な断面において、第1の境界面に平行に延在し得る。第2の境界面は、凹面として構成され、特に、例えば、円筒軸が第1の境界面の円筒軸に平行に延びる半円筒の凹面として半円筒の凸面と嵌合するように構成され得る。したがって、ガイドスロットは、回転軸に対して径方向に見た場合に、U字曲げ部は回転の方向又はその逆を向く略U字形状となり得る。
回転軸に平行な断面において、ガイドスロットは、特にリング部分の形態であってもよい。リング部分の内径は、案内されるラインの偏向領域の最小許容半径以上となるべきである。
リング部分の外径は、特に、リング部分の内径よりも大きいものであり得る。
回転軸に垂直でかつ径方向に垂直な方向におけるガイドスロットの第1の境界面と第2の境界面の間の最小距離、すなわち、ガイドスロットの内側幅は、好ましくは、案内されるライン又はラインガイドデバイスの径以上であり、特に好ましくは案内されるライン又はラインガイドデバイスの径の3倍未満である。
ガイドスロットの第1の境界面と第2の境界面の間の距離は、径方向に、特に径方向及び軸方向に略一定となるようにしてもよい。この場合、その距離は、受容溝の幅又は径方向における受容溝の軌道幅に対応し、又はそれよりもわずかに大きいだけである。
比較的狭いガイドスロットの構造は、とりわけ、回転受容部品から静止受容部品までの巻回においてロータリガイドからライン部分が巻き解けることを防止するために、最小許容曲げ半径がライン径よりも小さい非常に柔軟なラインにおいて、特に有利である。
ガイドスロットの第1の境界面又は第1の境界面の一部が、能動領域の一部を構成していてもよい。偏向部の平坦な面又は平坦な面のそれぞれ一部が、好ましくは、能動領域の更なる部分を構成していてもよい。これらの小領域は、好ましくは、相互に連続的に又は途切れずに合体していてもよい。
能動領域は、特に、ガイドスロットの第1の境界面の部分、及び平坦な面の部分を備え得る。
本発明の好適な一実施形態では、能動領域は、2つの独立した領域を有し、又は2つの部品において存在する。能動領域の第1の領域は、好ましくは、ガイドスロットの第1の境界面の一部分であって具体的には偏向部の第1の平坦な面に隣接する部分、及び当該第1の平坦な面の一部分であってガイドスロットの第1の境界面に隣接する部分を備える。能動領域の第2の領域は、好ましくは、ガイドスロットの第1の境界面の他の部分であって具体的には偏向部の第2の平坦な面に隣接する部分、及び当該第2の平坦な面の一部分であってガイドスロットの第1の境界面に隣接する部分を備える。
ガイドスロットは、案内されるライン又はラインガイドデバイスを保護するために、好ましくは、円状遷移部を有していてもよい。特に、ロータリガイドがラインガイドデバイス内部に受容されるラインに使用される場合、円状遷移部はラインガイドデバイスの構成要素がロータリガイド上に撓むのを防止し得る。
受容溝のターンの最内端領域における曲率半径は、ロータリガイドに受容されるライン部分が過度に曲げられたり損傷されたりしないように、好ましくは、案内されるラインの偏向領域の最小許容半径以上であり得る。
偏向部の軸方向範囲は、特に、案内されるラインの偏向領域の最小許容半径の2倍以上であり得る。
更なる実施形態では、受容部品に特に偏向部よりも小さな軸方向範囲を有するように代替的又は追加的に提供される。この実施形態によるロータリガイドは、特に低背となる。ロータリガイドの最小可能高さ、すなわち、軸方向におけるロータリガイドの最小可能寸法は、この場合には、ライン部分の径の2倍、案内されるラインの偏向領域の最小許容半径の2倍、及び受容溝の底部の領域における受容部品の材料厚の合計値に概ね等しく対応し得る。
受容部品の各々は、好ましくは、2つの広い主面を有する皿状構造のものであり、それらは回転軸に垂直に延びる受容部品の主平面に沿ってそれぞれ延在する。受容部品の狭面は、軸方向において2つの主面間でそれぞれ主面を横切って延在し得る。受容溝は、主面の一方に向けて開口していてもよい。この主面は、好ましくは、軸方向に平坦に終端する。この形状とすることは、受容溝が偏向部の平坦な面によって覆われ得るように、受容部品の主面が皿状偏向部の平坦な面との合致面と面一で終端することが意図される場合に、特に有利である。
受容部品と偏向部との間の軸方向の遊びは、好ましくは調整可能であり、特に好ましくは、例えばナット及びボルトの対合によって連続的に調整可能である。軸方向の遊びは、好ましくは、案内されるライン又はラインガイドデバイスの径に対して適合され得る。このように、同じロータリガイドが、ある範囲の径とは異なる径のラインに対して使用され得る。
更なる実施形態では、受容溝の深さ、好ましくは深さ及び幅、すなわち、受容溝の軌道深さ及び軌道幅は、案内されるラインの径に適合され得る。受容部品は、ライン径の許容範囲に関する読取り可能データをその外面に、例えば、コード、例えばQR(登録商標)コードの形態で担持していてもよく、これはそのために適切なものである。組立てに関する情報、例えば、2つの受容部品に対する部品IDが構成部品上にユーザに読取り可能に提供されてもよい。同様のことが、偏向部にも当てはまる。
偏向部は、任意選択的に、例えば、受容溝の幾何学において又は他のパラメータにおいて、他の受容部品とは異なるような、異なる受容部品と組み合わされてもよい。ただし、ロータリガイドにおいて同時に使用される2つの受容部品は、好ましくは、同じ幾何学の受容溝、特に、同じ深さ及び幅の受容溝並びにターン間の同じ径方向距離を有する。
各受容溝のターンは、ここでは、平面渦巻状に、特にアルキメデス渦線状に延在していてもよい。この変形例は、特に小型であり、受容部品の面積あたりのより多数のターンを可能とする。
少なくとも1つの受容部品は、最内ターンに対するフィードスルー開口を有していてもよい。一方の受容部品が最外ターンに対してフィードスルー開口を有していてもよく、又は一方が最内ターンに他方が最外ターンに対してフィードスルー開口を有していてもよい。両受容部品の各々が、任意に選択可能な接続を可能とする2つのフィードスルー開口を用いる構造的に同一の設計のものであってもよい。
フィードスルー開口は、ロータリガイドの受容溝に案内されるラインに対するアクセスを可能とし、ロータリガイドからのラインの引き出しも可能とする。ロータリガイドは、長手ライン方向において当該ラインを少なくとも1つの受容部品に固定するために、案内されるラインのためのフィードスルー開口の少なくとも1つにおいて、例えばロックデバイス、保持リングなどの位置固定手段を有していてもよい。特に簡素な解決手段では、フィードスルー開口は、受容部品の狭面の一方の縁部から最内ターンまでの径方向スロットの形態をとり得る。このフィードスルー開口は、最内ターン及び最外ターンの双方に案内されるラインに対するアクセスを可能とし得るものであり、ラインはフィードイン、すなわち、スレッドインされる必要がないため、収容されるライン部分の迅速な横方向の導入について特に有利である。
好適な一実施形態では、受容部品は、標準部品であってもよい。この変形例は、2つの受容部品に対して1種類のみの射出成形しか必要とならないので、在庫管理を簡素化し、製造の観点で、特に射出成形処理について有利である。
最も単純な実施形態では、ロータリガイドは、基本的成形品として、2個のみの受容部品、及び偏向部からなっていてもよく、すなわち、ロータリガイドは3部品構造を有していてもよく、例えば、端部固定具、歪軽減手段などのような従来の付属品は含まれない。
受容部品及び偏向部は、好ましくは、特に射出成形によって、プラスチック、特に非導電性又は絶縁性プラスチック材料で作製され得る。
少なくとも1本又は複数本のラインが、3次元偏向可能なラインガイドデバイス若しくはエネルギーガイドチェーンに及び/又はフレキシブルなエンベロープに受容されてもよいし、もちろんエンベロープなしでストランドとして接続されてもよい。
フレキシブルなエンベロープ、特に、例えばコルゲートホースなどのホースが、複数の電気及び/若しくは光ケーブル又は液圧及び/若しくは空圧ホースをまとめてもよい。
3次元偏向可能なラインガイドデバイスは、例えば、国際公開第2004/093279号又は国際公開第2014/161734号により知られている。そのようなラインガイドデバイスは、相互に対して回転可能な2点間のロータリガイドにおけるラインと同様に案内され、所望のラインを保護されかつ連続的な態様で順次案内し得る。一方、原則として、任意のタイプの3次元偏向可能なラインガイドデバイス又はエネルギーガイドは、例えば、ガイドのリンク間のボールジョイント接続又はカルダン式多軸屈曲可能ジョイント接続によって実行可能である。より簡素なフレキシブルガイドホース又はホースパッケージなどが、本発明によるロータリガイドにおいて直接受容され得る。これは、例えば、産業用ロボットに関する用途において有利である。
ロータリガイドの第1の例示的実施形態を斜視図で示す。 ロータリガイドの第1の例示的実施形態を正面図で示す。 図1によるロータリガイドの受容部品の斜視図である。 図1によるロータリガイドの偏向部の斜視図である。 図1によるロータリガイドの受容部品の斜視図である。 例示動作位置による図1によるロータリガイドの動作のモードの概略図を示す。 例示動作位置による図1によるロータリガイドの動作のモードの概略図を示す。 ロータリガイドの更なる例示的実施形態を正面図で示す。
本発明の更なる詳細、特徴及び有利な効果が、上記教示の一般的な性質を限定することなく、添付図面に基づいて好適な例示的実施形態の以下の詳細な説明によって明らかとなる。同一の又は同一に動作する要素には同じ符号が付され、それらは一度しか説明されない。
図1A~1Bは、動作状態、すなわち、組立て状態におけるロータリガイド1の例示的実施形態を示す。図示するライン2は、ここでは、それぞれロータリガイド1に受容されるライン部分2aの両端付近の、ロータリガイド1の回転軸Xを中心として相互に対して回転可能な2つの接続点3及び4を有し、これらの接続は、説明の目的のためのみに強調されているが、必ずしも必須ではない。
ロータリガイド1は、嵌合部品として内部で使用され得る。ライン2の長手方向に関して、それは、例えば、あるデバイス又はデバイスのある部品から他のデバイス又はデバイスの他の部分に連続的にかつ中断なく延在する。ここでは、任意の所望のライン部分2aが、ロータリガイド1に収容され得る。ライン部分2aは、フィードスルー開口5、7を介して、又はこれらのフィードスルー開口を形成若しくは接続する径方向スロット51を介して、ロータリガイド1に導入され又はロータリガイド1から導出され得る。
ロータリガイド1は、例えば、2つの同一に構成された受容部品12、14及び偏向部16を備える。ロータリガイド1のこれら3個の構成要素は、例えば、それぞれ円盤形状であり、かつ略円状構成のものであり得る。ロータリガイド1は、偏向部16が2つの受容部品12、14の軸方向の間に配置されて、挟持構造のように組み立てられる。受容部品12、14は、それぞれ、ライン部分2aの相互から逆方向に巻回された小部分29、31の一方を受容する。小部分29、31の間のライン部分2aは、それが偏向され又は反転される偏向領域18を有する。偏向領域18は、具体的には回転軸Xに垂直に延在する偏向軸を中心として、U字状に屈曲される。偏向領域18は、偏向部16によって支持され、それはとりわけ偏向領域18の曲率半径が最小許容値以下となることを防止する。この目的のため、偏向部16は、偏向ガイド(第1の境界面)28aを有する。
受容部品12、14は、標準部品であり、相互に対向して配置され、回転軸に垂直な平面に対して反転されている。
受容部品12、14は、比較的低背構造のものであり、それぞれ、第1の主面21、23、第2の主面21a、23a及び狭面17、19を有し、それぞれ、狭面17は主面21及び21aを接続し、狭面19は主面23及び23aを接続する。狭面17、19の高さ又は軸方向寸法は、主面21、21a、23、23aの直径よりも何倍も小さい。偏向部16も同様に低背であり、相互から離間した2つの平坦な面25、27を有する。ロータリガイド1が組立て状態にある場合、偏向部16の第1の面25は第1の受容部品12の第1の主面21に対向し、偏向部16の第2の面27は第2の受容部品14の第1の主面23に対向する。
受容部品12、14及び偏向部16は、回転軸Xを中心として相対的に回転可能となるように装着される。この目的のため、偏向部16は、円筒状構成でありかつ回転軸Xと同軸のロータリピン30を中心に有する。受容部品12、14は、それぞれ、回転軸Xを中心としてそれと同軸に位置するとともに偏向部16のロータリピンを整合させるロータリ開口32、34の形態の円形軸受受容部を備え、それを用いて受容部品12、14が偏向部16に回転可能に装着される。3個の構成要素(受容部品12、14、偏向部16)の間の軸方向の遊びは、例えば、ナット及びボルトの対合によって連続的に調整され得る。この目的のため、ロータリピン30は、このボルト締め固定のための軸方向貫通孔を備えていてもよく、それは同時に受容部品12、14を偏向部16に対して及びその逆に軸方向に堅く保持する。
図2A~2Cは、ロータリガイド1の個々の基本的構成要素を詳細に示す。各受容部品12、14は、その第1の主面21、23に、ライン部分2aを受容するために受容部品12、14の第1の主面の凹部として構成された受容溝20、22を有する。回転軸Xに垂直な受容部品12、14の主平面では、受容溝20、22は、回転軸Xに対応する共通軸を中心として延在する複数のターン24、26を有するアルキメデス渦線の形状を有する。渦巻は、開始半径rから最内ターン36の始点で開始し、最外ターン38の端部における終端半径rまで複数のターン24にわたって延在する。あるターン24から次のターン24までの距離は、常に同じである。受容溝20の全てのターン24は、回転軸Xに垂直に延びる同一平面内、受容部品12、14の主平面内にある。受容溝20は、軸方向においてその経路全体にわたって一定の深さ、すなわち、軌道深さを有し、径方向に一定の軌道幅を有する。軌道深さ及び軌道幅は、収容されるライン2又はライン部分2aの断面に一致するように選択される。そして、ライン部分は、軸方向に関して、受容溝20、22に完全に収容され得る。受容溝20、22は主面21、23に向かって開口し、それは、図1A、1Bにあるように、ロータリガイド1の組立て状態において偏向部16に対向する。この主面21、23は、外側で平坦に終端する。
偏向部16はガイドスロット28を有し、周方向においてガイドスロット28を仕切るガイドスロット28の境界面28a、28bがロータリガイド1に収容されたライン部分2aの偏向領域18のための偏向ガイドとして作用する。ガイドスロット28は、軸方向に、偏向部16の一方の面25から他方の面27に延在する。回転軸Xに垂直な平面において、ガイドスロット28は、偏向部16の一方の縁部から、すなわち、回転軸Xからの距離が受容溝20の最外ターン38の終端半径rに対応する点から、回転軸Xからの距離が受容溝20の最内ターン36の開始半径rに対応する点まで延在する。例えば、偏向領域18は、受容溝20の径方向全域にわたってガイドスロット28の境界面28a、28bにおいて案内され得る。図示する例では、ガイドスロット28の幅は、ライン部分2aの偏向領域18が2つの境界面28a、28b付近に案内されるように、ライン部分2aの径の約2倍の大きさである。
第1の境界面28aは、回転軸Xに対して径方向に延びる円筒軸を有する半円筒の凸面として構成される。図1A、1B及び2Bにおける例示的実施形態では、第2の境界面28bは、回転軸に平行でかつ偏向部16の平坦な面25、27に垂直な平面において直線的に延在する。これは、最も単純な実施形態である。これに対して、図4の例示的実施形態によるロータリガイド41は、ガイドスロット48の凹円筒状の第2の境界面48bを有する。図4における第1の境界面48aと第2の境界面48bの間の距離は、ライン部分2aの偏向領域18が比較的遊びのない態様で案内可能となるように、ガイドスロットに沿って常に一定である。残余の構成に関して、図4の例示的実施形態によるロータリガイド41は、好ましくは、図1~2の第1の例示的実施形態によるロータリガイド1と原則として同一に構成される。
図2Bは、偏向部16の能動領域33を網掛けで示す。能動領域33は、厳密に境界付けられた領域として理解されるべきではない。それは、受容溝20の最外ターン38、すなわち、本例示的実施形態では偏向部16の縁部と、受容溝20の最内ターン36との間に径方向に延在する。周方向の能動領域の正確な範囲は、とりわけ、案内されるライン部分2aの径に依存する。能動領域33は、ライン部分2aを偏向領域18から受容溝20、22に配置するために受容部品12、14の受容溝20、22と相互作用する偏向部16の表面の一部として理解される。能動領域33は2つの領域を有し、その各々は面25、27の一方から視認可能であり、そのため、図2Aでは能動領域33の一領域のみが視認可能である。図2Bにおいて視認可能な能動領域33の領域は、ガイドスロット28の第1の境界面28aに沿う面25の表面の一部、及び図2Bにおける上部において、面25の表面に隣接する当該第1の境界面28aの一部を備える。能動領域33の第2の領域は、第1の領域から離間され、同様に構成される。能動領域33の一方の領域は、一方の方向へのロータリガイド1の回転及びライン部分2aの巻回に対して作用し、したがって、他方の領域は逆方向へのロータリガイド1の回転に対して作用する。
ここで、ロータリガイド1の動作のモードを図3A及び3Bに基づいて説明する。図3A及び3Bは、ライン部分2aが受容された状態のロータリガイド1の2つの異なる動作位置のそれぞれの引回し平面における上図(正面図)及び下図(平面図)における各図である。図3A及び3Bにおける引回し平面の中心において、ライン部分2aは、ライン部分2aが点3と点4の間でロータリガイド1内に延在するものとして(ただし、より明瞭とするためにロータリガイド1なしで)図示される(斜視図)。ライン2の底部の点4は停止又は静止しているが、ライン2の上部の点3は回転軸Xを中心として底部の点4に対して回転される。ロータリガイド1の上側受容部品12は下側受容部品14に対して点4とともに回転軸Xを中心として回転し、点4は図示する例では停止若しくは静止し、又は不図示の不動領域に固定される。ライン部分2aは、受容部品12上の点3付近又はライン2の長手方向における最内ターン36付近に固定され得る。他の小部分も、それに従って点4付近に固定され得る。
図3Aは、ロータリガイド1の例示的な動作位置を示す。受容ライン部分2aは、概ね受容部品14、図3A及び3Bでは、停止している下側受容部品に位置し、下側受容溝22の最外ターン38から最内ターン36まで、すなわち、下側受容溝22のほぼ終端半径rから開始半径rまでの実質的に全てのターンを満たす。この動作位置では、下側受容部品14に収容されたライン部分2aの小部分31は、上側受容部品12に収容された小部分29よりも大幅に大きく又は長い。両反対方向にある2つの小部分29、31は偏向領域18によって接続され、ライン2は反転又は偏向される。上側受容部品12の回転において、これらの部分(小部分29、31及び偏向領域18)は、ライン2の長手方向に移されて合体する。この場合、偏向領域は、周方向に回転し、径方向に変位される。
図3Aでは、反時計回りの一方向への受容部品12の回転において、小部分31の長手領域は、充填された受容溝22の最内ターン36から偏向領域18を介して空の受容溝20、すなわち、上側受容部品12の受容溝の最内ターン36に移され、すなわち、それにより、上側小部分29は漸増的に大きくなる。回転がこの方向に継続されると、ロータリガイド1に受容されるライン部分2aは、最外ターン38まで及びそれを含む上側受容溝22のターンを充填することになり、すなわち、上側受容部品12に巻き込まれることになる。図3A及び3Bを比較して分かるように、偏向領域18は、反時計回りにも回転し、そうする際には回転軸Xから径方向に離間して移行し、すなわち、回転軸Xからのその径方向距離は、具体的には受容溝20の開始半径rから終端半径rに増長する。この場合、偏向領域18は、図1B又は図4に示すように、その偏向軸に対するその内面で、ガイドスロット28の第1の境界面28aに接する。この場合、偏向領域18は、偏向部16の偏向ガイド、すなわち、半円筒でかつ凸状の第1の境界面28aによって支持される。偏向部16は、同じ方向に共に回転される。偏向部16の第1の境界面28aは開始半径rから終端半径rに径方向に延在するので、偏向領域18は上側受容溝20に巻き込まれる間に第1の境界面28aによって連続的に支持される。
ガイドスロット28の第1の境界面28aは、偏向領域を支持することに加えて、上側受容溝20へのライン部分2aの巻き込みにおいて受容溝20と相互作用する第2の機能を、すなわち能動領域33の一部として有する。
能動領域33は、平坦な面25に隣接して開始半径rから終端半径rに径方向に同様に延在する第1の境界面28aの部分を備える。したがって、ライン部分2aは、能動領域33によって上側受容溝20のターンに移されつつ、受容溝20の径方向範囲にわたって連続的に支持される。偏向領域18は、共に回転する能動領域33に沿う回転中に径方向に変位され、その過程において、充填される受容溝20の次のターンのための各回転によって正しく位置決めされる。
上側受容溝20に対向するとともに偏向部16の平坦な面25の部分である能動領域33の更なる部分は、平坦であり、上側受容部品12の平坦な主面21と面一で終端し、下方から受容溝20を覆う。それにより、回転に対して正確に受容溝20に導入されるライン部分2aの長手部分が受容溝20に軸方向に閉じ込められ若しくは固定され又はその移動の自由に関して軸方向に制限され、抜け落ちることはない。
その後にロータリガイド1の上側受容部品12が逆方向、図3Bでは時計回りに回転されると、ライン部分2aの長手領域が上側充填受容溝20の最外ターン38から偏向領域18を介して下側受容溝22の最外ターン38に移される(この動作位置は図3Bに示される)。この方向の回転が継続されると、ロータリガイド1に受容されたライン部分2aは(図3Aの動作位置に示すように)渦巻にわたって最外ターン38まで下側受容溝22の全てのターンを再度充填することになる。偏向部16は、ライン部分2aによって同じ方向に共に回転される。その後、偏向領域18は、その偏向軸に対するその外面で、ガイドスロット28の第2の境界面28bに接する。図2Bでは視認可能でない共に回転する能動領域33の第2の下側領域は、受容部品14へのライン部分2aの巻き込みを支持するように、その過程において下側受容溝22と相互作用する。
図1A及び1B
1 ロータリガイド
2 ライン
2a ライン部分
3 第1の点
4 第2の点
5 フィードスルー開口
7 フィードスルー開口
12 受容部品
14 受容部品
16 偏向部
17 受容部品の狭面
18 偏向領域
19 受容部品の狭面
21a 一方の受容部品の第2の主面
23a 他方の受容部品の第2の主面
28 ガイドスロット
28a ガイドスロットの第1の境界面
28b ガイドスロットの第2の境界面
51 径方向スロット
X 回転軸
図2A、2B及び2C
12 受容部品
14 受容部品
16 偏向部
20 受容溝
21 一方の受容部品の第1の主面
22 受容溝
23 他方の受容部品の第1の主面
24 ターン
25 偏向部の面
26 ターン
27 偏向部の面
28 ガイドスロット
28a ガイドスロットの第1の境界面
30 ロータリピン
32 ロータリ開口
33 能動領域
34 ロータリ開口
36 受容溝の最内ターン
38 受容溝の最外ターン
51 径方向スロット
図3A及び3B
1 ロータリガイド
2 ライン
2a ライン部分
3 第1の点
4 第2の点
12 受容部品
14 受容部品
16 偏向部
17 受容部品の狭面
18 偏向領域
19 受容部品の狭面
20 受容溝
21 一方の受容部品の第1の主面
21a 一方の受容部品の第2の主面
22 受容溝
23 他方の受容部品の第1の主面
23a 他方の受容部品の第2の主面
29 ライン部分の小部分
30 ロータリピン
31 ライン部分の小部分
36 受容溝の最内ターン
38 受容溝の最外ターン
X 回転軸
図4
41 ロータリガイド
12 受容部品
14 受容部品
46 偏向部
48 ガイドスロット
48a ガイドスロットの第1の境界面
48b ガイドスロットの第2の境界面
X 回転軸

Claims (20)

  1. 相互に対して回転可能な2点(3、4)間での少なくとも1本のライン(2)の連続的な案内のためのロータリガイド(1)であって、
    相互に対して共通回転軸(X)を中心として回転可能に装着され、前記ロータリガイド(1)に受容可能なライン部分(2a)の、前記共通回転軸(X)を中心として両反対方向に巻き取られる2つの小部分(29、31)の一方をそれぞれ受容するための2つの受容部品(12、14)と、
    案内される前記少なくとも1本のライン(2)が前記共通回転軸(X)を中心とする前記受容部品(12、14)の相対回転において一方の受容部品(12、14)から他方の受容部品(12、14)に偏向されるように、案内される前記ライン(2)の前記ライン部分(2a)は、両反対方向に巻き取られる前記小部分(29、31)の間で方向転換可能である、偏向領域(18)を支持するための偏向部(16)と、
    を備え、
    前記受容部品(12、14)の各々は、複数のターン(24、26)が前記共通回転軸(X)を中心としてかつ受容溝(20、22)におけるライン部分(2a)の少なくとも部分的な受容のために開始半径(r)から終端半径(r)まで延在した状態で、渦巻状の前記受容溝(20、22)を有し、各受容部品(12、14)の前記受容溝(20、22)の前記ターン(24、26)は、前記共通回転軸に垂直な前記受容部品(12、14)によって予め規定された平面内にそれぞれ延在し、
    前記偏向部(16)は、前記開始半径(r)と前記終端半径(r)の間で径方向に延在し又は径方向に調整可能な少なくとも1つの能動領域(33)を有し、該能動領域(33)は、前記共通回転軸(X)を中心とする前記受容部品(12、14)の相対回転において、前記一方の受容部品(12、14)の前記受容溝(20、22)から前記他方の受容部品(12、14)の前記受容溝(20、22)に案内される前記少なくとも1本のライン(2)の前記ライン部分(2a)を巻回するために、前記受容部品(12、14)の前記受容溝(20、22)と相互作用する、ロータリガイド(1)。
  2. 前記偏向部(16)は前記受容部品(12、14)間に回転可能に配置され、前記2つの受容部品(12、14)の一方は前記偏向部(16)によって前記他方の受容部品(12、14)に相対回転可能に装着される、請求項1に記載のロータリガイド(1)。
  3. 前記偏向部(16)は、好ましくは前記能動領域(33)の少なくとも一部を構成する、偏向ガイド(28a、28b)を有する、請求項1又は2に記載のロータリガイド(1)。
  4. 前記偏向部(16)は2つの特に略平坦な面(25、27)を有する皿状構造のものであり、前記面(25、27)の各々は前記受容部品(12、14)の一方の受容溝(20、22)にそれぞれ対向し、好ましくは、前記受容溝(20、22)を覆い及び/又は軸方向に仕切るために前記受容部品(12、14)の対応する合致面と面一で終端する、請求項1から3のいずれか一項に記載のロータリガイド(1)。
  5. 偏向ガイドが、径方向及び軸方向の範囲で前記偏向部(16)においてガイドスロット(28、48)の境界面(28a、28b;48a、48b)によって形成される、請求項3又は4に記載のロータリガイド(1)。
  6. 前記ガイドスロット(28;48)の第1の境界面(28a;48a)は、前記回転軸(X)に対して垂直に、特に径方向に延びる、円筒軸を有する半円筒の凸面として構成され、周方向に前記第1の境界面(28a;48a)に対向する前記ガイドスロット(28;48)の第2の境界面(28b;48b)は、前記回転軸(X)に垂直な断面において、前記第1の境界面(28a;48a)と平行に延在し、好ましくは、特に半円筒状凸面に嵌合するように構成された凹面として構成される、請求項5に記載のロータリガイド(1)。
  7. 前記第1の境界面(28a;48a)が前記能動領域(33)の一部を形成する、請求項6に記載のロータリガイド(1)。
  8. 前記偏向部(16)の平坦な面(25、27)が前記能動領域(33)の更なる部分を形成する、請求項4から7のいずれか一項に記載のロータリガイド(1)。
  9. 前記受容溝(20、22)の前記ターン(24、26)の最内端領域における曲率半径は、案内される前記ライン(2)の前記偏向領域(18)の最小許容半径以上である、請求項1から8のいずれか一項に記載のロータリガイド(1)。
  10. 前記偏向部(16)の軸方向範囲は案内される前記ライン(2)の前記偏向領域(18)の最小許容半径の2倍以上であり、前記受容部品(12、14)は前記偏向部(16)よりも小さな軸方向範囲を有する、請求項1から9のいずれか一項に記載のロータリガイド(1)。
  11. 前記受容部品(12、14)の各々は2つの主面(21、21a、23、23a)を有する皿状構造のものであり、前記受容溝(20、22)は前記主面(21、23)の各々に対して開口し、該主面(21、23)は好ましくは平坦に終端する、請求項1から10のいずれか一項に記載のロータリガイド(1)。
  12. 前記受容部品(12、14)と前記偏向部(16)との間の軸方向の遊びが調整可能であり、好ましくは連続的に調整可能である、請求項1から11のいずれか一項に記載のロータリガイド(1)。
  13. 前記受容溝(20、22)の深さは、案内されるライン(2)の径に対して適合される、請求項1から12のいずれか一項に記載のロータリガイド(1)。
  14. 前記2つの受容溝(20、22)のターン(24、26)は、平面渦巻状に、特にアルキメデス渦線状に延在する、請求項1から13のいずれか一項に記載のロータリガイド(1)。
  15. 少なくとも一方の受容部品(12、14)が、最内ターンに対してフィードスルー開口(7)を有する、請求項1から14のいずれか一項に記載のロータリガイド(1)。
  16. 前記フィードスルー開口は、前記受容部品(12、14)の狭面(17、19)の一方の縁部から前記最内ターンまでの径方向スロット(51)の形態である、請求項15に記載のロータリガイド(1)。
  17. 前記受容部品(12、14)は標準部品である、請求項1から16のいずれか一項に記載のロータリガイド(1)。
  18. 前記ロータリガイド(1)は、前記受容部品(12、14)及び前記偏向部(16)からなる、請求項1から17のいずれか一項に記載のロータリガイド(1)。
  19. 前記受容部品(12、14)及び前記偏向部(16)は、特に射出成形によって、プラスチック材料から作製される、請求項1から18のいずれか一項に記載のロータリガイド(1)。
  20. 複数のラインが、前記ロータリガイドに順次配置される、3次元偏向可能なラインガイドデバイス及び/又はフレキシブルなエンベロープなどに受容される、請求項1から19のいずれか一項に記載のロータリガイド(1)。
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