專利名稱：制造自支撐撓性軟管的方法，裝置以及自支撐撓性軟管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造撓性軟管的方法，該撓性軟管橫截面至少有一基本上平的側(cè)邊，并由至少一根帶豎直有間距邊緣的成型帶材相鄰卷圈互相嚙合的螺旋形盤卷組成，所述的方法包括在壓縮狀態(tài)的軟管壁平的側(cè)邊上各個內(nèi)部空心空間導(dǎo)入填充材料，以便限制在這個側(cè)邊上的卷圈相互離開的位移。
這種方法公開在德國專利申請說明書2，919，379號中。該專利申請說明書首先描述了一種已有的撓性軟管，這種軟管由至至少一根在相鄰纏繞圈具有相互嚙合的有間距的豎直邊緣的成型帶材螺旋盤卷而成，然后，敘述了如何在該撓性軟管的一個平的側(cè)邊上各個相鄰纏繞部分里形成開口，之后，壓縮該撓性軟管，并將填充材料通過上述開口導(dǎo)入各個空心空間。當填充材料已硬化之后在這側(cè)邊上的纏繞圈的位移就受到限制。
這些方法會產(chǎn)生一種能防止下垂的自支撐特性，尤其是當該軟管用于在一個固定點和一個與它存在相對運動關(guān)系的裝置或機構(gòu)之間引導(dǎo)電纜或管路時，例如在加工設(shè)備中當該軟管只能在一個方向上進行彎曲時，這種特性具有很大的優(yōu)點。但是，上述的制造方法是非常麻煩，費時而且成本高。
本發(fā)明的目的是克服這些缺點。根據(jù)本發(fā)明，至少一根成型帶材纏繞在合適的橫截面芯棒上，同時在芯棒上纏繞成型帶材的時候至少有一個分立的填充元件插入每個上述側(cè)壁的相應(yīng)內(nèi)部空心部分。
根據(jù)本發(fā)明的方法，在實際纏繞該軟管過程中，當導(dǎo)入填充元件時不僅大大地減少軟管的制造成本，其制造過程所需的時間少于普通軟管制造所需的時間，而且其更突出的優(yōu)點是在選擇填充元件的形狀和材料方面是完全自由的，例如填充材料可以是耐酸的，耐潮濕的，耐油的，耐高溫或低溫的。
另一優(yōu)點是，在該軟管的側(cè)壁上不存在有可能通過它們滲透污物或液體的小孔。
導(dǎo)入上述空心空間的每個填充元件最好通過磁吸力的方法吸附在運動的成型帶材上的正確位置。
可替換的方法是，導(dǎo)入上述空心空間的每個填充元件通過合適的粘接劑材料的方法，或通過成型帶材上的變型部分定位方法粘附在移動成型帶材上的正確位置。
本發(fā)明也提供了一種在橫截面上至少具有一個基本平的側(cè)邊的撓性軟管，該撓性軟管至少由一根具有豎直間距的邊緣的成型帶材在相鄰纏繞圈相互嚙合的螺旋盤卷而成，在該軟管內(nèi)部各個空心空間里，上述平的管壁容納的填充材料限制著在這邊上的纏繞圈相互離開，當成型帶材在一個芯棒上纏繞時，所述的填充材料作為單個填充元件導(dǎo)入各個空心空間。
朝著上述豎直邊緣方向的每個填充元件的一個或二個端面最好是凸形曲面。該填充元件也可以是橢圓形截面。
在另一實施例里，該軟管由二根型面間相互嚙合的成型帶材纏繞在一起制成，第一根成型帶材以其豎直邊緣面朝軟管內(nèi)部，第二根成型帶材以其豎直邊緣面朝軟管外邊。
根據(jù)本發(fā)明用于實施本發(fā)明方法的一種裝置，包括一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的具有合適橫截面的芯棒，并在旋轉(zhuǎn)方向具有相鄰的第一和第二平的側(cè)邊，在第一平的側(cè)邊靠近外表面處帶有一磁鐵;在上述芯棒的上方設(shè)有供料裝置，用于在倚靠著上述芯棒一側(cè)邊的那部分帶材的成型帶材的兩相鄰豎直邊緣之間放置一填充元件。
實施本發(fā)明方法的另一裝置包括具有合適橫截面的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的芯棒，和一細長的引導(dǎo)裝置，通過它支撐并朝著該芯棒引導(dǎo)成型帶材，該引導(dǎo)裝置以其一端伸向芯棒的下面，并且其被支撐的方式能使其隨著前進的帶材的運動而上、下運動。上述引導(dǎo)裝置包括一平的支撐表面，其內(nèi)嵌有磁鐵，用以罩住成型帶材的外殼裝置延伸到上述引導(dǎo)裝置的整個長度的部分，還包括供料裝置，用于在靠著上述支撐面的型帶材的二相鄰豎直邊緣之間供給填充元件。
實施本發(fā)明方法的另一裝置包括具有合適橫截面的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的芯棒，和一細長的引導(dǎo)裝置，該裝置以其一端沿著芯棒延伸并且其被支撐的方式能使其隨著要纏繞在芯棒上的成型帶材的運動而上、下運動，上述引導(dǎo)裝置包括一個往復(fù)運動的推進裝置，以便可控制地和周期性地推進填充元件，并把填充元件導(dǎo)入通過上述引導(dǎo)裝置而運動至芯棒下面的成型帶材的二相鄰豎直側(cè)邊之間。上述裝置也可包括一可控制的電磁鐵，該電磁鐵沿著支撐著成型帶材的引導(dǎo)裝置的表面放置;還包括由上述成型帶材支持著的推進裝置并當電磁鐵被激勵時推進裝置被吸附在成型帶材上面。
本發(fā)明參考附圖進行解釋，其中
圖1a是本發(fā)明所涉及的撓性軟管一部分的透視圖;
圖1b是圖1a局部放大比例的詳圖;
圖2是本發(fā)明的帶有不連續(xù)填充元件的這種撓性軟管的縱向截面圖，其中一部分呈直線狀態(tài)，一部分呈彎曲狀態(tài);
圖3是根據(jù)本發(fā)明由不連續(xù)填充元件隔離的兩相連盤卷一部分的透視圖;
圖4是這些部分的橫截面圖;
圖5a是本發(fā)明的填充材料最佳實施例的橫截面圖;
圖5b表示這種構(gòu)形所獲得的效果;
圖6表示在軟管內(nèi)使用填充元件的第二種軟管實施例的橫截面圖，圖7a和7b是實現(xiàn)本發(fā)明方法的裝置的透視示意圖;
圖8a是上述裝置的第二實施方案的帶有局部剖的示意端視圖;
圖8b表示這個實施方案的一部分;
圖8c是這個實施方案的側(cè)視圖;
圖9是實施本發(fā)明方法的裝置的第三實施方案帶有局部剖的側(cè)視圖;
圖10是圖9中沿Ⅹ-Ⅹ線橫截面圖;
圖11是圖9中沿Ⅺ-Ⅺ線橫截面圖;
圖12是實施本發(fā)明方法的裝置的第四實施例橫截面圖;
圖13是圖12中沿ⅩⅢ-ⅩⅢ線的橫截面圖;
圖14表示在這個實施例中使用的推進器的透視圖;
圖15表示驅(qū)動這種推進器的另一種方法的示意圖。
圖1a局部地表示了已知型式的軟管2。這種軟管是由一種雙U形型帶材4(見圖1b)纏繞而成，纏繞時使各相鄰卷圈豎直邊緣相互嚙合。這種軟管也可通過將兩根U型帶材纏繞使其相互嚙合成圖6所示的構(gòu)形來制成。
這樣獲得的軟管具有矩形的橫截面，其最長的側(cè)邊長度為L。當然，根據(jù)纏繞芯棒的形狀，也可獲得其它多邊形構(gòu)形或具有直線和曲線側(cè)邊的構(gòu)形。
當沒有采取專門的措施時，這種軟管不是自支撐式的。這種所希望的自支撐特性可以通過采取專門的措施獲得，即，該措施要保證在軟管的一個平的側(cè)邊處，對位于該側(cè)邊的盤圈部分的相互離開的位移進行限制。
這點是已知的，即將這種型式的已制成的軟管進行壓縮，以便在各卷圈的側(cè)壁部分形成一些開孔，并通過這些開孔向空心空間注入合適的材料，如在德國專利說明書2，919，379號里描述的那樣。當然，這是很麻煩的，費時和成本高的操作。而且對使用的材料有限制。
與此相反，本發(fā)明推薦在纏繞即實際制造這種軟管的時候，在各個空心空間里導(dǎo)入不連續(xù)的填充元件。這種方法不僅非常快和便宜而且其非常重要的優(yōu)點是，填充元件的形狀可以任意選擇。
在圖2的左邊表示了三個盤圈8a，8b，8c。在這個實施例里具有矩形橫截面的填充元件10a放置在盤圈8a的豎直邊緣8a′與盤圈8b的豎直邊緣8b′之間;填充元件10b以同樣的方式放置在盤圈8c的豎直邊緣8c′和盤圈8b的豎直邊緣8b″之間。每個填充材料的長度最多等于底部平的側(cè)邊6的長度L，填充元件的寬度要這樣進行選擇，即要獲得所要求的剛性和自支撐特性。當然，用二個或三個依次放置的填充元件填滿空間也是允許的，但以下的說明基于使用一個這樣的元件。
人們可以完全自由地在許多可能的形狀之中選擇一種特定橫截面形狀的填充元件。在許多情況下，該軟管在使用時，例如，當該軟管作為機床的電纜載體使用時要頻繁地彎曲。為了最大限度地減小磨損和能量消耗，最重要的是在各個填充元件與包圍元件的豎直盤圈邊緣之間的摩擦要減低到最低限度，這種特性在現(xiàn)有的軟管中不能獲得。
圖5a和圖5b表示了兩端為凸形邊緣24a和24b的填充元件。當沿著中性線26彎曲時，填充元件24分別與豎直邊緣18a和22a配合發(fā)生滾動運動。所以沿著中性線出現(xiàn)的彎曲，使軟管具有最小的摩擦，磨損和最小的噪音，特別在快速和頻繁彎曲的時候更是如此。
圖6表示由二根(而不是一根)相互嚙合的成型帶材纏繞獲得的軟管橫截面，第一根帶材的豎直邊緣面對軟管內(nèi)部，由這根帶材形成盤圈60a，60b，60c，第二根帶材的豎直邊緣面對軟管外邊，由這根帶材形成盤圈62a，62b等等并將上述盤圈連接起來。在這里也提供了基本呈橢圓形截面的不連續(xù)填充元件64。
圖7a和7b示意性地表示了實施本發(fā)明方法的一種裝置。
軟管2通過一普通的方法，將預(yù)制的型帶材72纏繞在芯棒70上形成。填充元件從供給的材料82的長度上利用切斷機構(gòu)80a，80b切斷至合適的長度(該材料通過輥子94從供料卷軸92上拉出，輥子94由馬達96驅(qū)動并與對滾輥子98相嚙合)并作為單個的元件84通過以示意圖表示沿箭頭86的方向往返運動的供給機構(gòu)(100，102)經(jīng)由虛線表示的位置84a插入豎直邊緣之間的空間的。
圖7b示意地表示了不連續(xù)的填充元件如何與形成該軟管90的型材帶72的纏繞同步地導(dǎo)入該軟管的，并總是插在正確的位置即在平的側(cè)邊6a上。纏繞芯棒未表示在圖7b中。
用作填充元件的材料可以根據(jù)作用于軟管的預(yù)定載荷和預(yù)定的使用環(huán)境選擇，例如剛性塑料或一種合適的金屬都是可能使用的材料。
當然有各種其它的裝置來實施本發(fā)明的方法。接著將利用示意圖對這些裝置加以介紹。
圖8a，8b和8c涉及一種利用一永久磁鐵件110的裝置，該磁鐵件110嵌在纏繞該軟管用的芯棒112內(nèi)，該芯棒借助一合適的，圖中未表示的裝置驅(qū)動圍繞著軸114旋轉(zhuǎn)。當然該芯棒本身可由永久磁鐵材料制成，或者，填充元件本身是永久磁鐵。典型的轉(zhuǎn)速例如為每四秒鐘一轉(zhuǎn)。
磁鐵確保放在纏繞成型帶材的合適位置中的(金屬)填充元件能保持在這個位置因而被包圍在軟管內(nèi)合適的空間里。圖8a和8c示意地表示一保持器118，該保持器通過一個合適的，圖中未表示的裝置按箭頭120的方向上升和下降，同時保持芯棒的四周暢通無阻并在它的朝下行程中將填充元件堆122的最下部元件供入型材內(nèi)。
作為例子，該保持器118可以設(shè)置一發(fā)泡橡膠內(nèi)襯墊124和對著填充元件堆122向下壓的壓力部件126，當向下行程時，將最下面填充元件122a壓出該保持器。由于磁鐵110的磁力填充元件吸附在成型帶材上，并當該芯棒按箭頭128的方向轉(zhuǎn)過180°時，填充元件到達圖8b中的位置，并包封在該軟管的一個平的側(cè)邊上的合適空心空間里，這個位置表示在圖2，3和4里。利用磁力將填充元件吸附于型材帶上的原理，當然意味填充元件必須是由合適的金屬制成并且亦可用在示意圖9，10和11所示的裝置里。芯棒130圍繞著軸線132旋轉(zhuǎn)，并由合適的未表示出的驅(qū)動裝置驅(qū)動。成型帶材134按箭頭136的方向推進，當它朝著芯棒130移動時，裝在與圖8a-8c中所示的保持器118是同樣結(jié)構(gòu)的保持器140內(nèi)的填充元件138周期性地放置在成型帶材134里，并隨著成型帶材一起朝著引導(dǎo)裝置142的前端142d推進，從而放在成型帶材和芯棒之間。在這方面，可以看到這種保持器機構(gòu)只是若干個可以提供填充元件的機構(gòu)之一抓手裝置或機械手可用來取代保持器。為了保持它們在各自的位置，帶材134被封在帶有底部件142a和上部件142b的細長引導(dǎo)裝置142里。一細長的磁鐵144嵌入底部件142a內(nèi)，該磁鐵的磁力足夠保持填充元件如138a安置在型帶材里的合適位置處。這種保持器140通過開口146將填充元件發(fā)送至上部件142b里;上述上部件的中間部件142c容納有中央引導(dǎo)帶147，以便將該填充元件138朝著左手邊緣138a′進行引導(dǎo)。這樣，當纏繞時，防止帶材的端部邊緣接觸該填充元件。
當然，要提供一種確保引導(dǎo)裝置142能隨帶材134的上升和下降運動而運動的裝置;圖中示意地表示了固定在150上的細長彈性托板148，它支撐著引導(dǎo)裝置142從而保證了這種運動。
可以使用一個可控擋板145，該擋板可按箭頭149的方向上下運動，用以控制朝著芯棒130的填充元件的供應(yīng)，該擋板簡化了保持器機構(gòu)的結(jié)構(gòu)，尤其是當部件142d是永久磁鐵的時候。
當利用磁鐵吸力時，僅僅適用于金屬填充元件的輸送。而圖12-15涉及的是能輸送任何材料的填充元件的實施例。
圖12表示一個細長的相當于上述引導(dǎo)裝置142的引導(dǎo)裝置160，它封裝著前進帶材162并且其前端160a延伸至芯棒164的下面;另一端160b通過彈性托板164固定在固定點166處。示意性表示的電磁鐵168封閉在底部件160c內(nèi);它可由合適的激勵裝置和開關(guān)裝置(未表示)周期性地激發(fā)，上部件160d配置一合適的切斷裝置170，前進的型材帶162配合在其內(nèi)。構(gòu)造和驅(qū)動類似于上述保持器118和140容納著填充元件174，并可將其一個接一個地放入成型帶材。接著，通過一細長的表示在立體圖14里的推進器176向前推進。這個推進器由合適的(能磁化的)金屬制成，并包括放在被朝前推進的填充元件上面的一前托板178，和會推著該填充元件側(cè)邊的一側(cè)邊托板180。該推進器176通過螺旋彈簧182與引導(dǎo)裝置的端部160b連接在一起。
開始時，該推進器176由彈簧182拉向引導(dǎo)裝置160的右手端。當該保持器172在上部件160d的開口空間173里發(fā)送填充元件時，電磁鐵168被激勵，從而使推進器176對著成型帶材162的底部壓緊并與它一起按箭頭184的方向朝著芯棒164向前運動。
圖12表示推進器176正好將填充元件174a推進芯棒164的轉(zhuǎn)角位置164a，以便保證該填充元件被牢固地夾住，此時適當?shù)目刂蒲b置確保磁鐵168斷電，以便推進器176不會再吸靠在成型帶材162表面，并由彈簧182拉回。然而，填充元件174a仍然進入其位置并被繞進在芯棒164上形成的軟管的合適位置。
圖15示意性地表示驅(qū)動推進器176′的另一方法，這里推進器處于被彈簧182′拉回的縮進位置;而保持器174′已發(fā)送一填充元件174a′。一傳送帶188跨接在導(dǎo)輪190和192上，并由合適的圖中未表示的驅(qū)動裝置進行驅(qū)動，它所包括的凸輪194a和194b將按箭頭196的方向?qū)⑼七M器176′推入虛線表示的位置176a′;然后凸輪194b與推進器176′脫離嚙合，然后由彈簧182′將推進器拉回圖示位置。
二種其它的吸附填充元件到前進的成型帶材內(nèi)去的可能方法是用合適的粘結(jié)材料并按照適當間隔使成型帶材壁面變形。因此即在成型帶材的前面和后面。
顯然前面只是對實施本發(fā)明方法的各種裝置原理進行了描述，并且這樣一些裝置需要更多的用于控制各種運動和動作的構(gòu)件，當然其依賴于了解大量的可用的致動裝置和控制系統(tǒng)的專家所能做到的程度;例如，使各種動作由中央處理機控制是完全可行的。
權(quán)利要求
1.制造一種撓性軟管的方法，該撓性軟管在其橫截面上至少有一個基本上為平的側(cè)邊，并由至少一根成型帶材，在相鄰纏繞圈部，型帶材的相間隔豎直邊緣相互嚙合地螺旋盤卷而成，該方法包括在上述平的側(cè)邊，在壓縮狀態(tài)管壁的各個中空內(nèi)部空間處并于連續(xù)纏繞圈的上述豎直邊緣之間導(dǎo)入填充元件；將壓縮狀態(tài)的軟管的上述平的側(cè)邊連接起來，以便限制在此側(cè)邊的纏繞圈相互移開，其特征在于，至少一根成型帶材纏繞在具有合適橫截面的芯棒上，并且在將成型帶材纏繞在芯棒上時，在管壁的上述每個中空內(nèi)部空間中至少插入一個分立的填充元件。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于使導(dǎo)入所述空心空間的每個填充元件利用磁吸引力吸附在運動的成型帶材的適當位置上。
3.按權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，磁吸力是由帶磁鐵材料的芯棒提供的。
4.按權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，磁吸力是由沿著向芯棒推進的成型帶材放置的磁鐵提供的。
5.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，導(dǎo)入所述每個空心空間的每個分立的填充元件朝著旋轉(zhuǎn)芯棒推過前進的成型帶材表面直到它的前端到達借助由初始位置向芯棒推進并于填充元件發(fā)送后返回該初始位置而周期性運動的壓力元件所形成的空間的角落處為止。
6.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，利用適當?shù)恼辰Y(jié)材料使導(dǎo)入所述的空心空間的每個填充元件粘附在運動的成型帶材的適當位置上。
7.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使每個導(dǎo)入所述空心空間的填充元件，通過成型帶材一部分的變形粘附在運動的成型帶材的適當位置上。
8.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，每個導(dǎo)入所述每個導(dǎo)入所述每個空心空間的填充元件朝著旋變的芯棒推進，直到它的前端到達通過從前進帶材之下支撐和引導(dǎo)所述元件的裝置所形成的空心空間的轉(zhuǎn)角處為止。
9.實施權(quán)利要求3所述方法的一種裝置，其特征在于一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的有合適橫截面的芯棒并在其旋轉(zhuǎn)方向上具有相互鄰近的第一和第二平的側(cè)邊，在第一平的側(cè)邊內(nèi)靠近其外表面附近帶有一塊磁鐵，并在上述芯棒上方有一供給裝置，用于往靠在所述第一側(cè)邊上那部分成型帶材的相鄰豎直邊緣之間放置填充元件。
10.一種實施權(quán)利要求4所述方法的裝置，其特征在于具有合適橫截面的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置;支撐并向芯棒引導(dǎo)成型帶材的細長引導(dǎo)裝置，它的一端延伸至芯棒的下面且其被支撐的方式使其能隨前進帶材的運動而上下運動，它有其內(nèi)嵌有磁鐵的平坦支撐表面;在其上方延伸以封住成型帶材的殼體裝置;將填充元件向靠在該支撐表面上的成型帶材的二個相鄰豎直邊緣之間供給的供給裝置。
11.實施權(quán)利要求1所述方法的裝置，其特征在于具有合適橫截面的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動芯棒;其一端沿芯棒延伸且其支撐方式使其能隨繞在芯棒上的成型帶材的運動而上下運動的細長引導(dǎo)裝置，它包括往復(fù)運動的推進裝置，以便有控制地周期性地推動填充元件，使填充元件導(dǎo)入通過引導(dǎo)裝置移至芯棒下的成型帶材的二個相鄰豎直邊緣之間。
12.按權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于一可控制的電磁鐵沿支撐該帶材的引導(dǎo)裝置的表面放置，推進裝置由所述成型帶材支撐著并當電磁鐵激勵時吸附在帶材上。
13.在橫截面上至少具有一個基本平的側(cè)邊的撓性軟管，它至少由一根帶豎直相隔開邊緣的成型帶材，在相鄰纏繞圈處相互嚙合地螺旋盤卷組成，并在軟管的平的側(cè)邊的各個空心內(nèi)部空間有填充材料，以便限制纏繞圈在這一側(cè)邊相互離開，其特征在于所述填充材料是不連續(xù)的填充元件，并當成型帶材纏繞在一芯棒上時，導(dǎo)入各個空心空間內(nèi)。
14.按權(quán)利要求13所述的軟管，其特征在于每個填充元件的不連續(xù)朝著所述豎直邊緣一個或二個端面是凸形曲面。
15.按權(quán)利要求13所述的軟管，其特征在于填充元件的橫截面是橢圓形的。
16.按權(quán)利要求13-15所述的軟管，其特征在于，它由二根型面相互嚙合的成型帶材纏在一起而成，第一根帶材的豎直邊朝向軟管的內(nèi)部，第二根帶材的豎直向軟管的外部。
全文摘要
一種制造撓性軟管的方法，該撓性軟管的橫截面有一平的側(cè)邊，并由一帶豎直相隔開邊緣的成型帶材在相鄰纏繞圈互相嚙合螺旋盤卷而成，所述的成型帶材纏繞在一合適橫截面的芯棒上，并當將成型帶材纏繞在芯棒上時，在側(cè)壁的每個對應(yīng)的內(nèi)部空心空間中插入分立的填充元件；一種實施這種方法的裝置和通過這種方法制成的在各個空心空間放置分立填充元件的撓性軟管。
文檔編號F16L11/16GK1039196SQ8910467
公開日1990年1月31日 申請日期1989年7月5日 優(yōu)先權(quán)日1988年7月5日
發(fā)明者馬瑟斯·雅各布斯·威廉馬斯·斯考頓 申請人:里迪科股份公司