專利名稱：可變形結構和纜線支承系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于支承柔性纜線的纜線支承系統(tǒng)的可變形結構。更特別是，本發(fā)明涉及一種用于在工業(yè)機器人上支承纜線的纜線支承系統(tǒng)的可變形結構。
背景技術：
纜線在工業(yè)機器人中(此后簡單稱為“機器人”)沿著機器人臂的外表面延伸。纜線具有連接到末端執(zhí)行器上的一端以及連接到例如功率單元的外圍設備上的另一端。纜線包括用于將功率輸送到末端執(zhí)行器上并用于輸送指令信號到末端執(zhí)行器的成束線材以及用于輸送操作末端執(zhí)行器所需的工作流體的成束管線。纜線的各部分通過多個連接到機器人上的多個夾緊構件來保持。
至少對于扭轉、彎曲或轉動來說，當機器人的軸通過保持在機器人臂上的腕部相互移位時，連接到相鄰軸上的夾緊構件之間的距離改變。因此，在夾緊構件之間延伸的纜線一部分彎曲，并且纜線拉緊或松弛。在某些情況下，如果機器人的軸大幅移位時，纜線過度松弛而與外圍設備碰撞，或者纜線過度拉緊而斷裂。
在日本實用新型特開平公報NO.58-184293(專利文件1)中披露一種能夠防止纜線不希望的變形的纜線支承系統(tǒng)。此公知的纜線支承系統(tǒng)用于具有固定單元和能夠圍繞垂直軸線轉動的旋轉單元的驅動設備上。更特別是，在空間中以U形彎曲的帶狀構件圍繞固定單元卷繞并且連接到固定單元上。具有四棱錐形狀的許多支承塊緊密地布置在帶狀構件的彎曲內表面上。纜線通過帶狀構件支承，以便松弛地圍繞固定單元卷繞。當旋轉單元相對于固定單元轉過一個角度時，纜線在轉動軸線的附近和帶狀構件一起變形。因此防止纜線不希望的變形。
在日本專利特開平公報NO.62-34795中披露的一種纜線支承系統(tǒng)采用鏈條來代替專利文件1中提到的帶和支承塊。鏈條形成具有圓弧形狀的用于纜線的通道。相鄰的鏈條可相互轉過預定角度。此纜線支承系統(tǒng)防止纜線離開驅動設備。
專利文件1和2中披露的這些公知的纜線支承系統(tǒng)的每個系統(tǒng)具有可變形纜線支承結構，該結構具有圓弧形狀?？勺冃卫|線支承結構圍繞驅動設備卷繞?？勺冃谓Y構具有沿著其長度布置的多個可轉動的部段。每個可轉動部段限制相鄰的可轉動部段不圍繞平行于轉動軸線的軸線轉動，并且使得相鄰的可轉動部段圍繞垂直于轉動軸線的軸線轉動。
專利文件1中披露的纜線支承系統(tǒng)需要用于支承可變形結構的支承環(huán)，以便防止可變形結構由于其自身重力的變形。包括支承環(huán)的纜線支承系統(tǒng)不可避免地很大。如果轉動軸線是水平的，可變形結構不能保持預定位置，并且不能支承纜線。
專利文件2中披露的纜線支承系統(tǒng)的可變形結構通過使用銷連續(xù)地連接多個鏈節(jié)來形成。通過銷連接的兩個鏈節(jié)的結合部被加載，以便保持具有預定曲率半徑的彎曲形狀的可變形結構不受到可變形結構的重量影響。通過結合部連接的兩個相鄰的鏈節(jié)需要相互轉動。結合部的結構強度低，并且結合部容易斷裂。因此，可變形結構不能形成很大重量。在轉動軸線是水平的情況下出現(xiàn)相同的問題，沉重的纜線通過可變形結構支承，或者高的加速施加在可變形結構上。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種具有高強度并能夠確保預定變形形狀的纜線支承系統(tǒng)以及用于該纜線支承系統(tǒng)上的可變形結構。
本發(fā)明是可變形結構，該結構具有大致類似于圓弧的拉長形狀，該結構通過預定尺寸改變來變形，可變形結構適用于支承柔性纜線的纜線支承系統(tǒng)，該結構包括布置在可變形結構的縱向軸線上的多個連接部分，使得每個連接部分可圍繞與縱向軸線交叉的連接部分的第一軸線相對于相鄰連接部分轉動預定角度；多個底座部分，每個底座部分在平行于第一軸線的第一方向上延伸，以便連接到連接部分上；以及多個止擋部分，每個止擋部分形成在兩個縱向相鄰的底座部分的至少一個上，每個止擋部分從不同于連接部分在第一方向上的位置的位置在縱向上從底座部分伸出，止擋部分構造成與相鄰的底座部分接觸，使得分別連接到兩個縱向相鄰的底座部分上的兩個相鄰的連接部分的兩個第一軸線相互傾斜。
縱向布置并相互連接的多個連接部分形成在縱向延伸的拉長結構。每個底座部分的止擋部分于相鄰底座部分接觸，以便將相鄰連接部分的各自第一軸線相互傾斜。通過將連接部分的各自第一軸線以固定角度傾斜，通過連接多個連接部分而形成的拉長結構可沿著具有預定許可曲率半徑的圓弧延伸。在這種情況下，連接部分可相對于相鄰的連接部分圍繞第一軸線轉過預定角度。
如果在兩個連接部分之一的止擋部分接觸另一連接部分的底座部分的情況下，在小于許可曲率半徑的曲率半徑的曲線中變形可變形結構的變形力(即作用使得止擋部分的相對側上的兩個底座部分相互靠近的力)施加在可變形結構上，止擋部分限制其相對側上的底座部分不進一步相互接近。因此限制可變形結構，通過止擋部分不使其在小于預定許可曲率半徑的曲率半徑的圓弧內變形。
當這種變形力施加在可變形結構上，力作用在底座部分和止擋部分上，這是由于止擋部分和連接部分位于不同位置。因此，可以避免將大力施加在具有低結構強度的連接部分上。因此，即使超過在預定許可曲率半徑的圓弧內變形可變形結構的變形力的變形力作用在可變形結構上，也可防止連接部分斷裂。因此，可以提高可變形結構的強度。
設置這種本發(fā)明的可變形結構的纜線支承系統(tǒng)可保持所需的變形形狀，而不使用任何另外的支承構件，而不考慮纜線支承系統(tǒng)的位置。例如，通過可變形結構保持的纜線可靠近例如機器人或類似物的驅動設備的外表面延伸。在此說明書中，術語“纜線”表示柔性的長物品。柔性長物品可以是電纜、動力纜線、輸送例如冷卻水、涂覆材料或工作流體的流體的軟管。在此說明書中，術語“圓弧形狀”用來表示非線性形狀，例如彎曲形狀。彎曲形狀不必須是圓弧形狀，并且可以是例如橢圓形形狀的任何彎曲形狀。
按照本發(fā)明的可變形結構具有高強度。當可變形結構用于纜線支承系統(tǒng)時，即使可變形結構或纜線具有大的重量，或者高加速施加在可變形結構上，可變形結構也能夠保持預定位置，而不考慮纜線支承系統(tǒng)的位置，并且能夠靠近驅動設備的外表面支承纜線。
最好是，每個底座部分包括相對于每個連接部分在相反的第一方向上延伸的兩個底座部分。每個止擋部分包括各自形成在兩個底座部分上的兩個止擋部分。
當止擋部分形成在從連接部分在相反的第一方向上延伸的每對底座部分上時，在施加小于在許可曲率半徑的曲率半徑的曲線上變形可變形結構的變形力時，力相對于第一方向作用在連接部分的相對側上的止擋部分和底部部分上。因此，可減小作用在連接部分上的力，并且可以增加可變形結構的強度。
最好是，兩個相鄰的連接部分之一構造成能夠圍繞垂直于第一軸線和縱向軸線的第二軸線相對于兩個相鄰連接部分的另一連接部分轉動。每個止擋部分可拆卸地連接到兩個縱向相鄰的底座部分之一上。
當止擋部分從兩個相鄰的連接部分的相鄰底座部分之一拆卸時，前者的連接部分可圍繞第二軸線轉動相對于后者的連接部分。當兩個底部部分相對轉動時，其中止擋部分連接到兩個相鄰鏈節(jié)的連接部分之一的底座部分上，止擋部分與兩個相鄰連接部分的另一個連接部分的底座部分接觸，以便限制兩個相鄰的底座部分，不使其進一步相對轉動。因此，擋住具有這些底座部分的兩個連接部分的轉動。因此止擋部分限制相鄰底座部分相對轉動，并且因此使得可變形結構在預定變形范圍內變形。
底座部分上的止擋部分的尺寸和位置進行有選擇地確定，以便在止擋部分與底座部分接觸時確定可變形結構可以彎曲的許可曲率半徑。因此，許可曲率半徑可以改變而不改變連接部分和底座部分。因此，能夠在不同許可曲率半徑內各自彎曲的可變形結構可通過使用相同的連接部分和相同的底座部分來形成。因此，對于形成能夠在不同許可曲率半徑上彎曲的可變形結構來說共同使用相同的連接部分和相同的底座部分減小可變形結構的制造成本。
最好是，止擋部分具有面向相鄰底座部分的表面，該表面圍繞第一軸線彎曲，以便形成具有其中心在第一軸線上的固定曲率半徑的彎曲表面。
當面向另一底座部分的止擋部分的表面圍繞第一軸線彎曲并且是具有其中心在第一軸線上的固定曲率半徑的彎曲表面時，在止擋部分與相鄰連接部分的底座部分接觸的狀態(tài)下，連接部分可相對于相鄰的連接部分圍繞第一軸線平穩(wěn)轉動。即使前者連接部分圍繞第一軸線轉動，其中止擋部分與后者的連接部分的底座部分接觸，兩個連接部分的第一軸線相互保持固定傾斜。例如，止擋部分可形成為球形形狀、圓柱形形狀或錐形形狀。
最好是，相鄰底座部分具有與相鄰止擋部分接觸的接觸部分，接觸部分構造成與包括縱向軸線和第一軸線的假想平面兩側上的止擋部分接觸。
由于接觸部分與包括縱向軸線和第一軸線的假想平面兩側上的止擋部分接觸，限制連接部分不相對于相鄰的連接部分圍繞縱向軸線轉動。因此，可防止沿著連接部分的配置延伸的纜線圍繞縱向軸線扭曲。
最好是，可變形結構還包括保持構件，該構件構造成保持止擋部分與相鄰底座部分接觸。
當兩個相鄰底座部分之一上的止擋部分通過保持構件保持與其它底座部分接觸時，防止底座部分由于與相鄰止擋部分分開而轉動。因此可以防止連接部分相對于相鄰的連接部分不希望的轉動。
本發(fā)明是適用于安裝在驅動設備的纜線支承系統(tǒng)，驅動設備包括第一驅動單元和第二驅動單元，第二驅動單元能夠圍繞預定轉動軸線相對于第一驅動單元轉動以便在第一驅動單元和第二驅動單元之間支承柔性纜線，該系統(tǒng)包括固定在第一驅動單元上的第一固定部分上；固定在第二驅動單元上以便在轉動軸線的方向上與第一固定部分分開的第二固定部分；任何一個所述的可變形結構，可變形結構具有固定在第一固定部分上的第一端部和固定在第二固定部分上的第二端部，以便在圍繞驅動設備的曲線上延伸，通過每個止擋部分限制每個連接部分相對于相鄰的連接部分圍繞平行于轉動軸線的軸線轉動，并允許圍繞垂直于轉動軸線的軸線轉過預定角度；以及構造成沿著可變形結構的縱向軸線保持纜線的保持構件。
按照本發(fā)明的纜線支承系統(tǒng)包括所述的可變形結構?？勺冃谓Y構彎曲以便松動地圍繞驅動設備延伸，并且防止徑向離開驅動設備。例如，在轉動軸線是水平時，止擋部分限制可變形結構在其重量下下垂。因此，可變形結構可保持停留在驅動設備附近。
同樣在第二驅動單元圍繞轉動軸線相對于第一驅動單元轉動的情況下，可變形結構可保持停留在驅動設備附近。由于可變形結構允許圍繞垂直于轉動軸線的軸線變形，可變形結構的相對端部之一圍繞轉動軸線相對于另一端部運動。當?shù)诙寗訂卧鄬τ诘谝或寗訂卧D動時，第二固定部分圍繞轉動軸線相對于第一固定部分轉動。在這種狀態(tài)下，可變形結構變形，使得其相對端部之間的周向位置關系按照第一和第二固定部分的周向位置關系變化而變化。因此可變形結構變形，而不離開驅動設備。
由于纜線通過可變形結構上的保持構件保持，即使纜線和可變形結構一起松弛，纜線也不離開驅動設備?？梢苑乐估|線與驅動設備和外圍設備的碰撞，并且纜線將不阻擋驅動設備的運動。纜線將不過度拉緊，并且可以防止斷裂。
纜線支承系統(tǒng)通過可變形結構支承纜線。纜線支承系統(tǒng)不需要用于支承可變形結構的任何支承機構。因此，纜線支承系統(tǒng)構造簡單。由于不需要用于支承可變形結構的任何支承構件，纜線支承系統(tǒng)可形成小尺寸。由于纜線不在支承構件上滑動，纜線將不損壞。由于可變形結構具有高強度，在纜線支承系統(tǒng)設置在某個位置或者在纜線支承系統(tǒng)在某個運動速度下運動時，即使很高的外力施加在可變形結構上的情況下，在纜線的重量下，可變形結構也將不損壞并可以靠近驅動設備支承纜線。


結合附圖，從以下說明中，本發(fā)明的所述和其它目的、特征和優(yōu)點將變得更加清楚，附圖中圖1是在按照本發(fā)明實施例中可變形結構的局部透視圖；圖2是可轉動部段的放大透視圖；圖3是在圖2的線S3-S3截取的可轉動部段的截面圖；圖4是在圖2的線S4-S4截取的可轉動部段的截面圖；圖5是在圖2的線S5-S5截取的可轉動部段的截面圖；圖6是圖2所示的可轉動部段的前立視圖；圖7是用來幫助說明包括在圖1所示的可變形結構中的止擋部分的典型視圖；圖8是圖1所示的可變形結構的局部平面圖；圖9是圖1所示的可變形結構的局部截面圖；圖10是圖1所示的可變形結構的典型平面圖；圖11是比較實例中可變形結構的示意平面圖；圖12是圖1所示的可變形結構的示意透視圖；圖13是圖1所示的可變形結構在變形形狀下的透視圖；圖14是圖1所示的可變形結構在另一變形形狀下的典型視圖；
圖15是用來幫助說明與驅動設備組合時圖1所示的可變形結構的尺寸的視圖；圖16是與驅動設備組合時按照本發(fā)明的第二實施例的可變形結構的典型視圖；圖17是用來幫助說明本發(fā)明的可變形結構的曲率半徑的視圖；圖18是與工業(yè)機器人組合時本發(fā)明的第三實施例中纜線支承系統(tǒng)的前立視圖；圖19是工業(yè)機器人的局部前立視圖；圖20是工業(yè)機器人的局部剖視前立視圖；圖21是工業(yè)機器人的局部側立視圖；圖22是幫助說明通過纜線支承系統(tǒng)支承纜線的模式的視圖；圖23是幫助說明通過纜線支承系統(tǒng)支承纜線的模式的視圖；圖24是幫助說明通過纜線支承系統(tǒng)支承纜線的模式的視圖；圖25是幫助說明通過纜線支承系統(tǒng)支承纜線的模式的視圖；以及圖26是工業(yè)機器人的示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，可變形結構83是其形狀大致類似于圓弧的拉長結構?？勺冃谓Y構83可在預定變形方向上進行預定量的變形，并且不能在非預定變形方向上變形。可變形結構83是纜線支承系統(tǒng)的整體部件，該系統(tǒng)將在下面描述。纜線支承系統(tǒng)支承纜線，以便圍繞機器人或類似物的驅動設備延伸。
可變形結構83形成具有預定曲率半徑的圓弧形狀?？勺冃谓Y構83具有布置在平行于縱向軸線X的方向S上的多個可轉動部段100?？赊D動部段100在縱向S上布置在相同間隔上，并且相鄰可轉動部段100相互連接。兩個相鄰可轉動部段100之一可在轉動點P上相對于其它可轉動部段100在預定角度范圍內轉動。因此，通過連續(xù)地連接可轉動部段100而形成的可變形結構83可以變形。
每個可轉動部段100具有連接部分101、底座部分102和止擋部分104和105。布置在縱向S上的兩個相鄰的轉動部段100的連接部分101進行連接。前者的轉動部段100的連接部分101連接到后者的可轉動部段的連接部分101上。
第一軸線Y限定在連接部分101上。第一軸線Y與縱向軸線S交叉。在此實施例中，第一軸線Y垂直于縱向軸線X。兩個連接的連接部分101之一可圍繞限定其上的第一軸線Y相對于其它連接部分101轉過預定角度。連接部分101可圍繞垂直于縱向軸線X和第一軸線Y的第二軸線Z轉過預定角度。在此實施例中，兩個連接的連接部分101通過球接頭連接，使得連接部分101可圍繞第一軸線Y和第二軸線Z相互轉動。
底部部分102與連接部分101形成整體。底部部分102與連接部分101連續(xù)，并且在平行于第一軸線Y的第一方向T1和T2上延伸。底部部分102分別從連接部分101在平行于第一軸線Y的相反的第一方向T1和T2上延伸。底部部分102具有大致類似于板的形狀。連接部分101形成在底部部分102之間。
止擋部分104和105確定其中可變形結構83可以彎曲的預定許可曲率半徑。止擋部分104和105形成在兩個縱向相鄰的底部部分102的至少一個上。止擋部分104和105在縱向S從與連接部分101分開的底部部分102上的位置伸出。在此實施例中，所有的底部部分102設置止擋部分104和105。形成在兩個縱向相鄰成對的底部部分102之一上的止擋部分104和105可與其它成對的底部部分102接觸。在形成在兩個縱向相鄰成對的底部部分102上的止擋部分104和105與其它成對的底部部分102接觸時，前者的成對底部部分102的連接部分101和后者成對的底部部分102的連接部分的各自第一軸線Y可相互以一個角度延伸。在此實例中，止擋部分104和105各自形成在底座部分102的外端部內。形成在于第一方向T1上延伸的底部部分102上的止擋部分104是可拆卸地連接到底部部分102上的間隔件104。形成在于第一方向T2上延伸的底部部分102上的止擋部分105是圍繞縱向軸線X延伸的蓋103的一部分。
圖2是可轉動部段100的放大透視圖。縱向軸線X平行于縱向S，第一軸線Y垂直于縱向軸線Y，并且第二軸線Z垂直于縱向軸線X和第一軸線Y。第一方向T1平行于第一軸線Y。第二方向U平行于第二軸線Z。
連接部分101具有中央部分110、在第一縱向S1上從中央部分110伸出的第一結合部分107和在相反的第二縱向S2上從中央部分110伸出的第二結合部分106。第一結合部分107相對于第一縱向S1靠近連接部分101連接到連接部分101上。第二結合部分106相對于第二縱向S2靠近連接部分101連接到連接部分101上。
在此實施例中，兩個連接部分101通過具有球面副的球接頭連接。當兩個連接部分101簡單連接時，連接部分101之一可在任選方向上圍繞連接部分101的接頭上的轉動點P轉動。
參考圖3-5，第一結合部分107具有大致類似于板的形狀，并且與中央部分110連續(xù)。第一結合部分107在第一縱向S1從中央部分110的第二方向U1一側上的一部分伸出。在垂直于第二軸線Z的平面上第一結合部分107的伸出部分是半圓形的。結合部分107沿著第一方向的尺寸在第一縱向S1上減小。插口113形成在第一結合部分107內，以便在第二方向U1上從面向另一第二方向U2的表面111凹入。面向插口113的合部分107的表面112是其中心在第一結合部分107上的第一轉動點P1上的假想球體的一部分。在垂直于第二軸線Z的平面內的插口113的直徑朝著一個第二方向U1從面向另一第二方向U2的表面111增加，直到縱向軸線S為止，并且朝著一個第二方向U1從縱向軸線S減小。第一轉動點P1位于第一縱向S1上離開中央部分110一定距離處的縱向軸線X上的位置上。
第二結合部分106具有與中央部分110連續(xù)的大致U形周壁116、與周壁116連續(xù)的底部部分114以及在一個第二方向U1上從底部部分114伸出的突出部115。周壁116具有在第一縱向S1上突出的半圓柱形形狀。周壁116圍繞第二結合部分106上的第二轉動點P2以U形彎曲。第二轉動點P2位于在第二縱向S2上離開中央部分110一定距離處的縱向軸線X上的位置上。
底部部分114相對于面向第二方向的第一結合部分107的側表面111位于另一第二方向U2的一側上，以便覆蓋另一第二方向U2一側上的周壁116的端部120。底部部分114相對于至少第二轉動點P2在第二縱向S2的一側上延伸。突出部115在第二方向U1上從底部部分114伸出超過第二轉動點P2。突出部115具有其中心在第二轉動點P2上的球形部分118和在球形部分118和底部部分114之間延伸的連接部分119。球形部分118在垂直于第二軸線Z的平面內的直徑隨著在第二方向U1上離開連接部分119的距離增加，直到縱向軸線X為止，并且隨著在第二方向U1上離開縱向軸線X的距離減小。球形部分118的直徑大致等于插113的直徑。突出部115與周壁116隔開。在垂直于第二軸線Z的平面上的第二結合部分106的伸出部分大致是U形的。第二結合部分106設置凹口117，凹口沿著第一方向T具有沿著第一縱向S1減小的尺寸。凹口117具有大于第一結合部分107的直徑。
布置在縱向S上的兩個相鄰的結合部分101之一的第一結合部分107安裝在另一連接部分101的第二結合部分106的凹口117內。第二結合部分106的突出部115的球形部分118安裝在第一結合部分107的插113內。第二結合部分106上的第二轉動點P 2與第一結合部分107上的第一轉動點P1重合。在兩個連接部分101連接的狀態(tài)下，間隙形成在周壁116和連接部分101之一的第二結合部分106的底部部分114以及另一連接部分101的第一結合部分107之間。
因此，可以防止球形部分118與插113分開，并且球形部分118可在插113內轉動。因此，兩個相鄰連接部分101之一可圍繞轉動點P相對于另一連接部分101轉動預定角度范圍。
當多個連接部分101連接時，間隔件104保持在相鄰連接部分101的各自底座部分102之間。間隔件104可限制連接的相鄰連接部分101相互的轉動。每個底座部分102具有保持部分121。間隔件104可拆卸地座置在保持部分121內。在此實施例中，保持部分121在第一縱向S1和第一方向T1一側形成在底座部分102的側部上。
間隔件104通過將間隔件104座置在保持部分121上來與底座部分102組合。間隔件在第一方向T1離開第一結合部分107的一定距離的位置處在第一縱向S1從底座部分102伸出。間隔件104具有接收在保持部分121內的底座部分130及與底座部分130連續(xù)并在第一縱向S1上從底座部分102伸出的隔開部分131。在此實施例中，具有相同形狀的間隔件104各自安裝在所有的底座部分102內。
底座部分130是圓柱形的。底座部分130安裝在形成在保持部分121內的凹口內。隔開部分131大致是球形的。在底座部分130安裝在形成在保持部分121內的凹口內的狀態(tài)下，隔開部分131具有面向第一縱向S1的表面123。表面123具有固定的曲率半徑，并且在圍繞平行于第一方向T1的軸線的曲線中延伸。表面123是在第一縱向S1內突出的彎曲表面。表面123與底座部分102接觸。
底座部分102具有接觸部分132，靠近前者的底座部分102上的間隔件104相對于縱向S與接觸部分接觸。底座部分102的接觸部分132與靠近前者底座部分102的底座部分104的保持部分121中的間隔件104相對，并且設置與間隔件104同軸的凹口。凹口是形成在底座部分102內的平行于縱向S的縱向圓柱形插入孔。間隔件104的隔開部分131的端部接合在凹口內。凹口的直徑小于隔開部分131的直徑。接觸部分132與假想平面的相對側上的間隔件104接觸，假想平面包括在縱向S通過第二轉動點P2的縱向軸線X和第一軸線Y。在此實施例中，間隔件104的表面123與和凹口相對應的接觸部分132的開放部分接觸。因此，間隔件104的表面121的圓形部分與接觸部分132接觸。
在縱向S上延伸的通孔122形成在底座部分102相對于第一方向T的相對部分內。長線材124通過底座部分104的通孔122。線材124的相對端部的直徑大于通孔122的直徑。線材124的相對端部之間的距離在將線材124連續(xù)通過所有通孔122之后減小，以便在底座部分102上施加力，使得第一方向T2一側部上的底座部分102的側部相對于縱向S相互壓靠。通過線材124可以防止可變形結構83的不希望的變形。
圖6是轉動部段100的前立視圖。在此實施例中，第一蓋103a和一個第一方向T1一側上的底座部分102的側壁127一起連續(xù)形成。第一蓋103a具有圍繞底座部分102圍繞第一縱向軸線X彎曲的半圓形形狀。第二蓋103b與另一第一方向T2一側上的底座部分102的側壁128一起連續(xù)形成。第二蓋103b具有圍繞底座部分102圍繞縱向軸線X彎曲的半圓形形狀。因此，可轉動部段100形成在由兩個蓋103a、103b形成的大致圓柱形形狀。每個蓋103a、103b用作保持件，保持件防止纜線離開連接部分101、每個蓋103a和103b具有外殼125和內殼126。每個蓋103a和103b的外殼125在第一縱向S1上延伸，并且每個蓋103a和103b的內殼126在第二縱向S2上延伸。外殼125具有在其中心角大致等于180度的圓弧中延伸的半圓柱形形狀。內殼126是連續(xù)的，并且與外殼125同軸。外殼125具有大致等于內殼126的外直徑的內直徑。外殼125的內表面沿著其中心在第一轉動點P1上的假想球體延伸。內殼126的外表面沿著其中心在第二轉動點P2上的假想球體延伸。
在兩個連接的相鄰連接部分101內，在第一縱向S1一側上的連接部分101的內殼126位于縱向S2一側上的連接部分101的外殼125下面。由于外殼125的內表面和內殼126的外表面是球體的一部分，當相鄰連接構件101相互轉動時，外殼125保持部分覆蓋內殼126。因此，連接部分可相互平穩(wěn)轉動。
蓋103的內殼126連接到底座部分102?？v向S1一側上的內殼126的端部連接到底座部分102上，并且內殼126在縱向S2上從底座部分102延伸。當兩個連接的相鄰連接部分101之一相對于另一連接部分101圍繞通過轉動點P并平行于第二方向U延伸的軸線轉動時，連接到后者連接部分101的底座部分上的內殼126與前者連接部分101的底座部分102接觸。因此，限制前者連接部分101，使其不圍繞通過轉動點P并平行于第二方向U的軸線相對于后者連接部分101轉動。因此蓋103的內殼126和間隔件102一起用作限制連接部分101轉動的止擋部分105。
此后，在需要時，間隔件104可指的是第一止擋部分104，并且相對于連接部分101與間隔件104相對布置的殼體126可指的是第二止擋部分105。底座部分102上的止擋部分104與相鄰的底座部分102接觸，并且由此限制相鄰的底座部分102，不使其在一個第一方向T1一側上在縱向S上相互接近。兩個相鄰底座部分102之一的第二止擋部分105與另一底座部分102接觸，并由此限制相鄰的底座部分102，不使其在另一第一方向T2一側上在縱向S上相互接近。
在分別設置在相鄰的連接部分101上的第一軸線Y平行的狀態(tài)下，兩個連接部分101之一的底座部分102的保持部分121和另一連接部分102的底座部分102的接觸部分132之間的距離短于第一止擋部分104的縱向尺寸。換言之，第一止擋部分104和第二止擋部分105進入兩個底座部分102之間的空間，使得分別設置在兩個相鄰的連接部分101上的第一軸線Y是傾斜的。因此，分別設置在兩個連接部分101上的第一軸線Y相互傾斜。
在此實施例中，兩個相鄰的連接部分101之一的底座部分102的第一止擋部分102和第二止擋部分105與另一連接部分101的底座部分102接觸。因此，第一止擋部分104和第二止擋部分105相對于縱向S以固定傾斜相互地靠近設置第一軸線Y。因此，可變形結構83在大致類似于具有預定曲率半徑的圓弧的形狀內延伸，并且可轉動部段100可相對于相鄰的可轉動部段100圍繞第一軸線Y轉動。
圖7是用于幫助說明止擋部分129的可變形結構83的典型視圖。圖7(1)表示在縱向軸線X是直線的情況下可變形結構83，并且圖7(2)表示在縱向軸線X在第二方向U上彎曲的情況下可變形結構83?？赊D動部段100具有用于限制可轉動部段100圍繞第一軸線Y轉過超過預定角度的角度的止擋部分129。在此實施例中，止擋部分129形成在底座部分102上，以便在第二方向U1和U2上伸出。更具體的是，止擋部分129是在第二方向U1和U2上從底座部分102的第一方向T1和T2一側上的相對端部延伸的蓋103的外殼125。由于止擋部分129形成在底座部分102上，以便在第二方向U上延伸，允許連接部分102在相反方向上圍繞第一軸線Y轉過不大于預定角度的角度。
在其中縱向軸線X是直線的圖7(1)所示的狀態(tài)下，當兩個相鄰連接部分101之一的底座部分102相對于另一連接部分101的底座部分102圍繞第一軸線Y轉過預定角度時，兩個相鄰連接部分101之一的底座部分102上的止擋部分129如圖7(2)所示那樣與另一連接部分101的底座部分102上的止擋部分129接觸。那么，前者底座部分102不能相對于后者底座部分102進一步轉動。因此，限制底座部分102，不使其轉過不小于預定角度的角度。
圖8是可變形結構83的局部平面圖，并且圖9是可變形結構83的局部截面圖。相對于縱向S相互靠近的兩個連接部分101通過球接頭連接在一起。因此，如果間隔件104不連接到連接部分101的底座部分102上，兩個相鄰連接部分101之一可在任選方向上圍繞轉動點P相對于另一連接部分101在預定角度范圍內轉動。
如圖9所示，間隔件104連接到底座部分102上，以便位于相對于縱向S相互靠近的兩個相鄰的可轉動部段100各自底座部分102之間。在間隔件104位于相鄰底座部分102之間的狀態(tài)下，相對于連接部分101與間隔件104相對并與兩個連接部分101之一的底座部分連續(xù)的內殼126與另一連接部分101的底座部分102接觸。因此，限制相鄰底座部分102，不使其圍繞通過轉動點P的第二軸線Z轉動離開間隔件104位于相鄰底座部分102之間的狀態(tài)，并且允許在其它方向上移位。
通過相對于第一方向T布置在每個連接部分101的相對側上的第一止擋部分104和第二止擋部分105，限制可變形結構83，使其不在具有小于預定曲率半徑的曲率半徑的曲線內彎曲。因此，第一止擋部分104和第二止擋部分105確定可變形結構83的許可曲率半徑。由于允許連接部分101各自圍繞第一軸線Y轉過預定角度，在第一方向T上彎曲的可變形結構83可在第二方向U上彎曲。因此，限制每個可轉動部段100，不使其相對于相鄰的可轉動部段2在方向A上圍繞預定第二軸線Z轉動，如圖2所示。允許可轉動部段100在方向C上圍繞第一軸線X轉過預定角度。
線材124相對于縱向S將第一方向T2一側上的底座部分103壓靠在一起，以便確?？勺冃谓Y構83保持彎曲形狀，并且提供彎曲結構83的剛性?？勺冃谓Y構83可通過將預定大小的變形力施加在可變形結構83上來變形。因此，可以避免通過具有小于預定大小的大小的變形力所造成的可變形結構83的不希望的變形。線材124連續(xù)施加力，以便在底座部分102上在第一方向T2一側上收集底座部分102。因此線材124用作保持構件，以便保持兩個相鄰底座部分102上的第二止擋部分105與另一底座部分102接觸。
圖10是可變形結構83的典型平面圖。當可變形結構83用于纜線支承系統(tǒng)中時，外部變形力作用在可變形結構83上。在某些情況下，改變可變形結構83的許可曲率半徑的足夠高的外部變形力F1和F2作用在可變形結構83上。
如果這種外部變形力F1和F2施加在可變形結構83上，兩個相鄰底座部分102之一上的止擋部分104和105直接或間接地與另一底座部分102接觸，以保持可變形結構83的預定許可曲率半徑，并且可以防止可變形結構83在小于許可曲率半徑的曲率半徑的曲線中變形。由于止擋部分104和105相對于第一方向T分別在不同位置處形成在連接部分101上，即使這種高的外部變形力施加在可變形結構83上，也只是有限的力施加在連接部分101上。
例如，如果減小第一方向T1一側上的相鄰底座部分102的側壁127之間距離的外部變形力F1施加在可變形結構83上，大多數(shù)外部變形力F1通過底座部分102和第一止擋部分104承載，并且只有小的力作用在具有低結構強度的連接部分101上。如果減小第一方向T2一側上的相鄰底座部分102的側壁128之間距離的外部變形力F2施加在可變形結構83上，大多數(shù)外部變形力F2通過底座部分102和第二止擋部分105承載，并且只有小的力作用在具有低結構強度的連接部分101上。
即使可以改變可變形結構83的許可曲率半徑的足夠高的外部變形力施加在可變形結構83上，也可以避免連接部分101的斷裂。因此，可變形結構83具有足夠的高強度。在此實施例中，止擋部分104布置在連接部分102的相對側上。因此，即使在小于許可曲率半徑的曲率半徑下彎曲可變形結構83的高外部力以及在大于許可曲率半徑的曲率半徑下彎曲可變形結構83的外部力作用在可變形結構83上，連接部分101也不經(jīng)受高的力。因此，可變形結構具有高強度。
圖11是比較實例中的可變形結構283的示意平面圖?？勺冃谓Y構283包括各自具有底座部分202的可轉動部段200以及連接到可轉動部段200上的連接構件201。連接構件201相對于第一方向T連接到每個可轉動部段200的底座部分202的相對端部上。相鄰的可轉動部段200通過銷結合在一起。確定可變形結構283的曲率半徑的止擋部分204和205相對于第一方向布置在底座部分202的相對側上。由此組裝止擋部分204和205以及連接構件201。
當外部變形力F1和F2施加在可變形結構283上以改變可變形結構283的曲率半徑時，如圖11所示，外部變形力F1和F2作用在連接構件201上。那么，由外部變形力F1和F2造成的剪切力作用在連接構件201上。具有相對低的結構強度的連接構件201容易在這種剪切力下斷裂。
如圖10所示，按照本發(fā)明，低的力作用在可變形結構83的連接部分101上。因此，可變形結構83的強度高于比較實例中的可變形結構283的強度。這同樣適用于止擋部分129。限制連接部分101圍繞第一軸向Y轉動的止擋部分129布置在不同于連接部分101的位置上。因此，即使圍繞第一軸線Y將連接部分101轉過大于預定角度的角度的外部力作用在連接部分101上，也只有低的外部力作用在止擋部分129上。因此，可變形結構83具有高強度。
此實施例中的可變形結構83具有高強度。因此，采用可變形結構83的纜線支承系統(tǒng)可靠近例如機器人的驅動設備的外表面支承纜線，而不考慮其位置。即使可變形結構83或纜線沉重，或者即使高加速施加在可變形結構83上，可變形結構83也可保持具有預定許可曲率半徑的彎曲形狀。
在此實施例中，止擋部分104和105相對于第一方向T各自形成在連接部分101的相對側上延伸的底座部分102的末端上。當力施加在可變形結構83上以改變可變形結構83的曲率半徑時，力作用在止擋部分104和105上，可進一步確保防止連接部分101斷裂。
在此實施例中，如果間隔件104不連接到連接部分101的底座部分102上，布置在縱向S上的兩個相鄰連接部分101之一可圍繞第二軸線Z相對于另一連接部分101轉動。因此，通過調節(jié)間隔件104的尺寸以及間隔件104在底座部分102上的位置，在連接到兩個相鄰連接部分101之一的底座部分102上的間隔件104與另一連接部分101的底座部分102接觸的狀態(tài)下，可以改變可變形結構83的曲率半徑。因此，可變形結構83的曲率半徑可以改變而不改變連接部分101和底座部分102的尺寸。因此，連接部分101和底座部分102可通常用來形成能夠在不同曲率半徑下彎曲的可變形結構83。因此，可變形結構的制造成本可以降低。
在此實施例中，連接到面向另一底座部分102的兩個相鄰的底座部分102之一上的間隔件的表面123是圍繞固定軸線Y以固定曲率半徑彎曲的彎曲表面。因此，間隔件102與另一底座部分102的接觸點到第一軸線Y的距離不在底座部分102圍繞第一軸線Y轉動時變化。在連接到連接部分101之一的底座部分102上的間隔件104與另一連接部分101的底座部分102接觸時，兩個相鄰的連接部分101之一可圍繞第一軸線相對于另一連接部分101平穩(wěn)轉動。間隔件104可以是球形構件、圓柱形構件和錐形構件中的任何一種。
在此實施例中，連接到兩個相鄰底座部分102和另一底座部分102之一上的間隔件104在相對于包括縱向軸線X和第一軸線Y的假想平面的相對側上相互接觸。因此限制兩個相鄰連接部分101之一，不使其相對于另一連接部分101圍繞縱向軸線X轉動，即限制前者連接部分101在方向C上圍繞縱向軸線X轉動。因此，沿著連接部分101的配置延伸的纜線將不圍繞縱向軸線X扭曲。
可變形結構83的線材124保持間隔件104和第二止擋部分105(即內殼)與相鄰底座部分102直接或間接接觸。因此，當?shù)鬃糠?02轉動時，限制底座部分102，不使其與止擋部分104和105分開，并且可以防止兩個相鄰底座部分102之一相對于另一底座部分102的不希望的轉動。
可轉動部段100可通過將第一結合部分107和第二結合部分106接合來連接。因此，可變形結構83可容易進行組裝，而不使用例如銷的其它結合部件。當例如銷的任何結合部件不用來連接轉動部段100時，連接部分101具有高強度。
圖12是可變形結構83的示意透視圖，并且圖13是可變形結構83的透視圖。通過將連接部分101布置在縱向S上并連接相鄰連接部分101來形成的可變形結構83可以第一變形形狀變形，使得連接可變形結構83的相對端部87和88的直線以及沿著可變形結構83延伸的曲線包括在假想平面140中。當可變形結構83以第一變形形狀變形時，可變形結構83具有大致類似于其中心位于垂直于假想平面140的垂直軸線W上的圓弧的形狀。可轉動部段100布置在其中心位于垂直軸線W上的圓上。在通過連接可轉動部段100形成的可變形結構83內，間隔件104位于連接部分101的徑向外側上。兩個可轉動部段100之一可圍繞垂直于垂直軸線W的軸線V相對于另一可轉動部段100轉動。軸線V設置在每個可轉動部段100上，并且大致與第一軸線Y重合。
通過相互轉動可變形結構83的連接部分101，可變形結構83可以第二變形形狀彎曲。當可變形結構83因此以第二變形形狀彎曲時，可變形結構83的中間部分89具有大致類似于圖13所示U形的形狀。在包括中間部分89中的軸線V和垂直軸線W的平面上，第二變形形狀的可變形結構83的突出部分大致類似于第一變形形狀。
圖14是在另一變形形狀下的可變形結構83的典型視圖?？勺冃谓Y構83圍繞桿形驅動設備150卷繞。驅動設備150包括第一驅動單元152和相對于第一驅動單元152圍繞預定軸線L轉動的第二驅動單元151?？勺冃谓Y構83固定在驅動設備150上以便以第二變形形狀變形。更具體的是，可變形結構83的相對端部87和88分別固定在第一驅動單元152和第二驅動單元151上，使得可變形結構83沿著驅動設備150的外表面彎曲。在這種狀態(tài)下，限制布置在縱向S上的可轉動部段100圍繞軸線L相對于相鄰可轉動部段100轉動并且允許圍繞垂直于軸線L的軸線轉過預定角度。
圖14(1)表示以圖13所示的變形形狀圍繞驅動設備150卷繞的可變形結構83。如圖14(1)所示，可變形結構83的相對端部87和88相對于軸線L布置在類似位置上。可變形結構83在第一周向上從端部87延伸到中間部分89，并且在第二周向上從中間部分89延伸另一端部88。
兩個相鄰轉動部件100之一可圍繞垂直于軸線L的軸線相對于另一可轉動部段100轉動。因此，可變形結構83可圍繞垂直于軸線L的軸線變形。限制兩個相鄰可轉動部段100之一，不使其圍繞平行于軸線L的軸線相對于另一可轉動部段100轉動。因此，可限制圍繞驅動設備150卷繞的可變形結構83徑向離開驅動設備150。即使軸線L是水平的，也可限制可變形結構83，使其不在本身重量下下垂。因此，可防止可變形結構83離開驅動設備150，而不通過另外的支承構件來支承可變形結構83，并且可變形結構83可沿著驅動設備150保持靠近地延伸。
當?shù)诙寗訂卧?51圍繞軸線L相對于第一驅動單元152轉動時，可變形結構83可沿著驅動設備150保持靠近地延伸。圖14(2)表示第二驅動單元151在第一方向上從圖14(1)所示的位置轉過180度角度的狀態(tài)的可變形結構83。圖14(3)表示第二驅動單元151在與第一方向相反的第二方向上從圖14(1)所示的位置轉過180度角度的狀態(tài)的可變形結構83。如圖14(2)和圖14(3)所示，可變形結構83可圍繞垂直于軸線L的軸線變形。因此，可變形結構83的端部87可圍繞軸線L相對于另一端部88轉動。當?shù)诙寗訂卧?51相對于第一驅動單元152轉過一個角度時，相對端部87和88相互移位。當可變形結構83因此變形時，可防止可變形結構83離開驅動設備150。
即使纜線變得與可變形結構83松動，也可防止通過可變形結構83的纜線離開驅動設備150。纜線將不干涉圍繞驅動設備150的裝置。纜線將不過度拉緊并且將不損壞。
可變形結構83只是實例的，并且可以進行許多變化而不偏離本發(fā)明的范圍。例如，間隔件104可分別與底座部分102整體形成，而不是可拆卸地連接到底座部分104上，以便減小部件的數(shù)量，減小可變形結構83的成本，簡化組裝可變形結構83的工作，并且改善可變形結構83的強度。
雖然間隔件104(即第一止擋部分104)和內殼106(即第二止擋部分105)在此實施例中保持與相鄰底座部分102接觸，當可變形結構83允許圍繞第二軸線Z轉過預定角度時，第一止擋部分104和第二止擋部分105不需要與底座部分105同時接觸，即間隙可形成在第一止擋部分104和相鄰底座部分102之間以及第二止擋部分105和相鄰底座部分102之間。在因此允許可變形結構83圍繞第二軸線Z轉動時，可變形結構83可更加穩(wěn)定變形。即使可變形結構83圍繞第二軸線Z轉動時，止擋部分104和105也可限制可變形結構83，使其不在小于許可曲率半徑的曲率半徑上彎曲。
在此實施例中，內殼126用作第二止擋部分105。另外的第二間隔件可連接到底座部分102上，以便將第二間隔件用作第二止擋部分105。在此實施例中，止擋部分104和105各自相對于第一方向T布置在相對側上。根據(jù)可變形結構的使用，只有止擋部分104可以相對于連接部分101只布置在第一方向T1的一側上。在這種情況下，還限制可變形結構，不使其在周向上圍繞第二軸線Z以小于許可曲率半徑的曲率半徑彎曲。在此實施例中，止擋部分104和105在第一縱向S1上從每個底座部分102伸出。至少任何的止擋部分104和105可在第二縱向S2上伸出。止擋部分104和105可分別在相反的縱向S1和S2上從底座部分102伸出。在這種情況下，可以使用設置有止擋部分104和105的底座部分102和沒有設置任何止擋部分的底座部分102。
在此實施例中，圍繞縱向軸線X延伸的蓋103保持纜線。纜線可通過其它保持構件保持。例如，纜線可通過夾緊構件保持在底座部分102上。
在此實施例中，兩個相鄰的連接部分101通過球接頭連接。兩個相鄰的連接部分101可通過任何其它適當?shù)倪B接機構連接，例如萬向節(jié)接頭。在間隔件104固定在底座部分102上時，連接部分101不需要圍繞第二軸線Z轉動。因此，兩個相鄰的連接部分101可通過使用例如銷的簡單連接機構連接。
圖15是用來幫助說明與驅動設備150組合的可變形結構83的尺寸的視圖。驅動設備150具有轉動半徑r1。如圖9所示的可變形結構83具有通過間隔件104確定的許可曲率半徑r2。圖7(2)所示的可變形結構83相對于第二方向U具有通過止擋部分129確定的最小曲率半徑r3。
可變形結構83相對于第一方向T的許可曲率半徑r2等于r1+α，其中α是可變形結構83和驅動設備150之間空間的厚度?？勺冃谓Y構83可靠近驅動設備150布置，使得可變形結構83與驅動設備150隔開距離α。在可變形結構83的相對端部87和88之間沿著軸線L的距離是m＝2×r3。距離m進行確定，使得在由止擋部分129限制的極限變形下，相對端部87和88可沿著軸線L相互隔開距離m。因此，可變形結構83可自然變形。
在此實施例中，可變形結構83與驅動設備150組合，使得沿著軸線L的距離m是300mm?？勺冃谓Y構83相對于第一方向T的許可曲率半徑r2是150mm。由止擋部分129確定的相對于第二方向U的最小曲率半徑43是150mm。
雖然假設可變形結構83以圓弧彎曲來描述可變形結構83，相對端部87和88之間的角度距離可以是不大于360°的任何角度，或者可以是不小于360°的任何角度。當可變形結構83從驅動設備150拆卸并且在包括在相對端部87和88之間延伸的直線和在可變形結構83的縱向上延伸的曲線的假想平面內以第一變形形狀變形時，可變形結構83可以在包括在假想平面內并且其中心在垂直于假想平面的垂直軸線W上而且具有不大于360°的中心角度的圓弧內彎曲。
從驅動設備150拆卸的可變形結構83可以是具有圍繞預定中心軸線卷繞的多個繞圈的線圈?？勺冃谓Y構83轉過超過360°的角度，以便在相對端部87和88之間形成多個繞圈。在相對端部87和88之間的可變形結構83的一部分圍繞軸線轉過440°的角度。當相對端部87和88之間的角度距離不小于360°時，即使第二驅動單元39相對于第一驅動單元40在大角度范圍內轉動，可變形結構83也可在第二驅動單元39相對于第一驅動單元140轉動時變形。當可變形結構83以螺旋形狀變形時，可變形結構83可以在第二驅動單元139相對于第一驅動單元140在±240°的角度范圍內轉動時和第二驅動單元139一起轉動。
圖16是與驅動設備151組合時的按照本發(fā)明的另一實施例的可變形結構183的典型視圖，并且圖17是用來幫助說明可變形結構183的曲率半徑的視圖。此實施例的可變形結構183在形狀上類似于圖1所示的所述實施例，并且具有不同于所述實施例的許可曲率半徑的許可曲率半徑。將省略與可變形結構83類似或相對應的可變形結構183的部件描述。
此實施例中的可變形結構183包括各自設置具有不同尺寸的間隔件104的底座部分102?？勺冃谓Y構183的第一部分190和第二部分191分別以大曲率半徑和小曲率半徑彎曲。第一部分190和第二部分191是連續(xù)的。連接到可變形結構183的第一部分190上的底座部分102上的間隔件104是大的，使得第一部分190可以大曲率半徑彎曲。連接到可變形結構183的第二部分191的底座部分102上的間隔件104是小的，使得第二部分191可以小曲率半徑彎曲。
具有能夠分別以不同曲率半徑上彎曲并在縱向S上連續(xù)延伸的第一部分190和第二部分191的可變形結構183圍繞不具有一致的直徑的驅動設備151卷繞。圖16所示的驅動設備151具有各自具有不同直徑并縱向布置在可變形結構183的相對端部187和188之間的縱向部分。可變形結構183的第一部分190和第二部分191分別圍繞具有大直徑的大部分154和具有小直徑的小部分153卷繞。更具體的是，第一部分190的曲率半徑r4等于驅動設備151的大部分154的半徑rL和預定第一間隙尺寸αL之和，并且第二部分191的曲率半徑r5等于驅動設備151的小部分152和預定第二間隙尺寸αS之和。因此，即使驅動設備151不具有一致的直徑，也可防止可變形結構183過大離開驅動設備151的表面。
間隔件104可拆卸地連接到底座部分102上?？勺冃谓Y構183可以彎曲的曲線的曲率半徑可以通過將不同尺寸的間隔件104連接到底座部分102上來改變。因此，為了形成用于與具有不同直徑的驅動設備150組合的可變形結構，可以使用相同的連接部分101和相同的底座部分102。因此，連接部分101和底座部分102可用來形成多種可變形結構。
圖18是按照本發(fā)明用于工業(yè)機器人20上的實施例中的纜線支承系統(tǒng)19的前立視圖。纜線支承系統(tǒng)19包括前述的可變形結構83。圖19是工業(yè)機器人20的局部前立視圖，圖20是工業(yè)機器人20的局部剖面立視圖并且圖21是工業(yè)機器人20的局部側立視圖。
工業(yè)機器人20是用于點焊的六軸立式鉸接機器人。工業(yè)機器人20具有通過接頭連接以便相互轉動的多個轉動構件。焊接槍連接到工業(yè)機器人20的末端上。工業(yè)機器人20的運動構件相對適當轉動，以便將焊接槍定位在用于點焊的預定焊接位置上。焊接槍是連接到工業(yè)機器人20的末端上的末端執(zhí)行器。
機器人20設置纜線22。外圍設備包括用于將焊接電流供應到焊接槍上的焊接電源、用于供應驅動焊接槍21的功率的驅動電源、用于供應控制焊接槍21操作的控制信號的機器人控制器以及用于泵送冷卻焊接槍的冷卻水的冷卻水泵通過纜線22連接到焊接槍上。因此，纜線22是用于供應電力和信號到焊接槍21的成束線材和用于承載氣體和流體到焊接槍21的成束管線。纜線22是能夠隨著機器人20的轉動構件的轉動運動而變形的拉長、柔性構件。
機器人20是驅動設備，該設備至少包括第一驅動單元39和能圍繞預定軸線L1相對于第一驅動單元39轉動的第二驅動單元40。機器人20包括用于驅動第二驅動單元以便圍繞軸線L1相對于第一驅動單元39轉動的驅動系統(tǒng)和用于控制該驅動系統(tǒng)的機器人控制器。機器人控制器為驅動系統(tǒng)提供控制信號，使得驅動系統(tǒng)圍繞軸線L1相對于第一驅動單元39驅動第二驅動單元40。機器人20還包括沿著第一驅動單元39和第二驅動單元40支承纜線的纜線支承系統(tǒng)19。
平行于軸線L1的方向稱為軸線N，圍繞軸線L1的方向稱為周向Q，并且在垂直于軸線L1的平面內朝著和離開軸線L1的方向是徑向R。離開第一驅動單元39朝著第二驅動單元40的方向是第一軸向N1，并且離開第二驅動單元40朝著第一驅動單元39的方向是第二軸向N2。
第一驅動單元39和第二驅動單元40大致是圓柱形的，并且具有與軸線L1對準的公共軸線。第一驅動單元39和第二驅動單元40通過接頭33連接。通過接頭33連接的第一驅動單元39和第二驅動單元40可圍繞軸線L1相互轉動。驅動系統(tǒng)圍繞軸線L1相對于第一驅動單元39驅動第二驅動單元40。驅動系統(tǒng)例如是置于第一驅動單元39和第二驅動單元40內的伺服馬達。
纜線支承系統(tǒng)19包括固定在第一驅動單元39上的第一固定部分81、固定在第二驅動單元40上的第二固定部分82以及支承纜線22的可變形結構83。第一固定部分81直接或間接固定在第一驅動單元39上，并且在徑向R上從第一驅動單元39伸出。第二固定部分82比第一固定部分81更靠近第二驅動單元40布置，并且在徑向N上與第一固定部分81隔開。
第二固定部分82具有位于第二驅動單元40一側上的第二部分84、連接部分85以及位于第一驅動單元39一側上的第一部分86。第二部分84靠近第一驅動單元39直接或間接地固定在第二驅動單元40的一部分上并且在徑向R上從第二驅動單元40伸出。連接部分85連接第一部分86和第二部分84。連接部分86在徑向N上從第二部分84伸出，并且在徑向R上與第二驅動單元40和第一驅動單元39的外表面隔開。第一部分86離開第一驅動單元39的外表面與第一驅動單元39相對布置。與第一固定部分81相比，第一部分86更加靠近第二驅動單元40。由于第二固定部分82在徑向R上離開第一驅動單元39，防止第二固定部分82與第一驅動單元39接觸。
當?shù)诙寗訂卧?0圍繞軸線L1相對于第一驅動單元39轉動時，第二固定部分82不接觸第一驅動單元39，并且圍繞軸線L1和第二驅動單元40一起轉動。在第二驅動單元40相對于第一驅動單元39轉動時，第一固定部分81和第一驅動單元39一起保持固定。因此當?shù)诙寗訂卧?0轉動時，第一個固定部分81和第二固定部分82在周向Q上相互移位。
可變形結構83形成拉長圓柱形形狀，并且具有相對端部，即第一端部87和第二端部88。第一端部87和第二端部88分別固定在第一固定部分81以及第二固定部分82的第一部分86上。可變形結構83的相對端部87和88分別通過固定部分81和82固定保持，并且在徑向R上與第一驅動單元39隔開。相對端部87和88在徑向N上在相互隔開的位置上分別通過固定部分81和82固定保持。可變形結構83的第一端部87在周向Q上在垂直于軸線L1的假想平面內從第一固定部分81延伸?？勺冃谓Y構83的第二端部88在周向Q上在垂直于軸線L1的假想平面內從第二固定部分86的第一部分86延伸。
具有分別固定在固定部分81和82上的相對端部87和88的可變形結構83在沿著第一驅動單元39的外表面的曲線上以及軸向N延伸。更具體來說，可變形結構83在第一軸向N1和一個相反的周向Q從第一端部87延伸，并且接著在另一周向Q朝著第二端部88延伸?？勺冃谓Y構83大致以U形圍繞軸線L1彎曲。
例如，在第一固定部分81和第二固定部分的第一部分86相對于周向Q位于相同的角度位置的狀態(tài)下，如圖18所示，可變形結構83在第一端部87和中間部分89之間的部分在軸向N上和一個相反的周向Q上延伸，并且可變形結構83在中間部分89和第二端部88之間的部分在軸向N和另一個相反周向Q上延伸。
如圖20所示，可變形結構83大致是圓柱形的，并且限定用于松弛接收纜線22的內部空間94。內部空間94縱向延伸通過可變形結構83并且具有大于纜線22的外直徑的直徑。纜線22通過可變形結構83的內部空間94，并且通過可變形結構83支承。纜線22具有在可變形結構83內延伸的中間部分22a、在第一軸向N1上從中間部分22a延伸的第一端部22b以及在第二軸向N2上從中間部分22a延伸的第二端部22c。纜線22的第一端部22b通過第二驅動單元40上的第三固定部分91或者比第二驅動單元40更靠近自由端的部分固定保持。纜線22的第二端部22c通過第一驅動單元39上的第四固定部分95或者比第一驅動單元39更靠近底端的部分固定保持。
圖22-25是幫助說明通過纜線支承系統(tǒng)19支承纜線22的模式的視圖。圖22(1)-22(3)和圖23(1)-23(2)表示在第二驅動單元40在第一周向Q上轉動時纜線支承系統(tǒng)19的形狀順序變化。圖24(1)-24(3)和圖25(1)-25(2)表示在第二驅動單元40在第二周向Q上轉動時纜線支承系統(tǒng)19的順序變化。
當?shù)谝还潭ú糠?1和第二固定部分82之間的周向位置關系變化時，可變形結構83變形，使得可變形結構83的第一端部87和第二端部88相對于周向相互移位。即使可變形結構83因此變形，也可防止可變形結構83離開第一驅動單元39。
即使通過可變形結構83支承的纜線22和可變形結構83一起松動，也可防止纜線22離開第一驅動單元39。可以防止纜線22與外圍設備的干涉以及纜線22妨礙第一驅動單元39的操作。可防止纜線22過度拉緊并損壞。
防止松弛地延伸通過可變形結構83的纜線22在垂直于軸向S的方向上離開可變形結構83。因此，可限制纜線22離開第一驅動單元39，并且可靠地避免纜線22妨礙機器人20的操作。纜線22在軸向S上相對于可變形結構83運動。因此，在第二驅動單元40相對于第一驅動單元39轉動時，可以避免纜線22一部分上的力的集中，并且可以延長纜線22的壽命。
當?shù)诙寗訂卧?0相對于第一驅動單元39轉動時，纜線22可通過可變形結構83的大致整個內表面保持，并且因此纜線22可通過可變形結構83可靠保持，并且可以確保避免纜線22一部分上的力的集中。纜線22隨著可變形結構83的變形而變形。因此，纜線22的曲率半徑大致等于可變形結構83的曲率半徑，并且因此纜線22將不以過小的曲率半徑彎曲。
第一端部87和第二端部88之間圍繞軸線L的最大角度距離可通過在周向上圍繞軸線L延長可變形結構83來增加。因此，其中第二驅動單元40可相對第一驅動單元39轉動的角度范圍可變寬。由于可變形結構83在周向上沿著軸線L延伸，可以避免在機器人操作時可變形結構83和外圍設備之間的干涉。
第一變形形狀的可變形結構83的曲率半徑大于第一驅動單元39的半徑。如果可變形結構83的曲率半徑過度小于第一驅動單元39的半徑，可變形結構83可能與機器人接觸。由于可變形結構83的曲率半徑大于第一驅動單元39的半徑，可以避免可變形結構83和機器人之間的接觸。最好是，可變形結構83的曲率半徑相對于第一驅動單元39的半徑在預定范圍內，使得可變形結構83盡可能靠近第一驅動單元39布置，這有效地減小支承系統(tǒng)19的尺寸。
圖26是工業(yè)機器人20的示意圖。工業(yè)機器人20具有主要用于在三維空間內定位焊接槍的三個接頭30、31、32以及主要用于確定焊接槍21的姿態(tài)的三個腕部接頭。機器人臂37-42通過接頭30-35來連接。
更特別是，工業(yè)機器人20包括底座36、第一接頭30、第一臂37、第二接頭31、第二臂38、第三接頭32和第三臂39。底座36固定安裝在預定固定位置上。第一臂37通過第一接頭30連接到底座36上。第二臂38通過第二接頭31連接到第一臂37上。第三臂39通過第三接頭32連接到第二臂38上。第一臂37在第一接頭30上圍繞第一軸線轉動。第二臂38在第二接頭31上圍繞設置在第一臂37上的第二軸線轉動。第二軸線與第一軸線垂直交叉。第三臂在第三接頭32上圍繞設置在第二臂38上的第三軸線轉動。第三軸線平行于第二軸線。
工業(yè)機器人20具有第一腕部接頭33、第一腕部構件40、第二腕部接頭34、第二腕部構件41、第三腕部接頭35和第三腕部構件42。第一腕部構件40通過第一腕部接頭33連接到第三臂39上。第二腕部構件41通過第二腕部接頭34連接到第一腕部構件40上。第三腕部構件42通過第三腕部接頭35連接到第二腕部構件41上。
第一腕部構件40在第一腕部接頭33上圍繞設置在第三臂39上的第一腕部軸線L1轉動。第一腕部軸線L1與第三臂39對準，并且垂直于第三臂軸線。第二腕部構件41在第二腕部接頭34上圍繞設置在第一腕部構件40上的第二腕部軸線L2轉動。第二腕部軸線L2與第一腕部軸線L1垂直交叉。
第三腕部構件42在第三腕部接頭35圍繞設置在第二腕部構件41上的第三腕部軸線L3轉動。第三腕部軸線L3垂直于第二腕部軸線L2。第一腕部軸線L1、第二腕部軸線L2以及第三腕部軸線L3在單個點上相遇。焊接槍21連接到第三腕部構件42上。
臂37-39和腕部構件40-42是機器人20的運動構件。驅動裝置驅動臂37-29以及腕部構件40-42以便圍繞軸線轉動，從而將焊接槍21在所需位置處設置成所需姿態(tài)。這些構件的轉動包括轉過不小于360°的角度。在某些情況下，沿著運動構件朝著焊接槍21的方向將稱為向前方向X1，并且沿著運動構件朝著底座36的方向將稱為向后方向S2。
用于將焊接槍21連接到外圍設備23上的纜線22沿著至少第三臂39和腕部構件40-42延伸。工業(yè)機器人20設置用于支承纜線22的纜線支承系統(tǒng)19。當腕部構件40-42運動時，纜線支承系統(tǒng)19保持沿著腕部構件40-42延伸的纜線22。纜線支承系統(tǒng)19主要支承在第三臂39(即第一驅動單元)以及第一腕部構件40(即第二驅動單元)上延伸的纜線的一部分。
參考圖19-21，第二腕部構件41大致是U形的，并且限定中空部。第一腕部構件40的前部插入第二腕部構件41的中空部內。第一腕部構件40和第二腕部構件41通過第二腕部接頭34連接。第二腕部構件41和第三腕部構件42通過第三腕部接頭35連接。
工業(yè)機器人20設置第三固定部分91以便和第二驅動單元40一起轉動纜線22。第三固定部分91布置在于向前方向X1上離開第二固定部分82的第一部分86一定距離的位置上。如圖20所示，第三固定部分91放置在第二固定部分82的連接部分85上。第三固定部分91固定保持纜線22和連接部分85。限制通過第三固定部分91固定保持的纜線22的一部分，不使其在軸向N上相對于第三固定部分91運動。因此，在第二腕部構件41和第三腕部構件42轉動時，可防止纜線22被拉出可變形結構83。
工業(yè)機器人20設置用于引導纜線22的纜線引導件52。纜線引導件52連接到第二腕部構件41上。更具體的是，纜線引導件52通過第一連接構件53連接到第二腕部構件41上。第一連接構件53固定在第二腕部構件41上。
第一連接構件53具有從第二腕部構件41延伸的底座部分53a和從底座部分53a平行于第二軸線L2延伸的保持部分53b。纜線引導件52連接到第一連接構件53的保持部分53b上并且位于第二軸線L2上。第二軸線L2延伸通過纜線引導件52。
纜線引導件52具有連接到保持部分53b上的底座部分54以及從底座部分54沿著第二軸線L2延伸的引導部分55。引導部分55具有纜線22通過其中的孔。引導部分55的孔形成大于纜線22直徑的直徑?？椎妮S線垂直于第二軸線L2。
在向前方向X1上從第三固定部分91延伸的纜線22的部分22b通過纜線引導件52的孔，并且朝著焊接槍21延伸。纜線22松弛穿過纜線引導件52的孔，使得纜線22能夠相對于纜線引導件52運動和轉動。
工業(yè)機器人20設置前部纜線固定部分56。前部纜線固定部分56將纜線22的一部分固定保持在第三腕部構件42上。前部纜線固定部分56通過第二連接構件60固定連接到第三腕部構件42的前部58上。在向前方向X1上從前部纜線固定部分56延伸的纜線22的一部分連接到焊接槍21上。
工業(yè)機器人20設置覆蓋在第二固定部分82和前部纜線固定部分56之間延伸的纜線22的一部分的蓋61。蓋61限制纜線22，不使其進一步離開腕部構件40、41、42。蓋61具有管狀形狀。纜線引導件52的孔形成為使得蓋61可穿過纜線引導件52的孔。
蓋61是柔性和彈性的。螺旋彈簧圍繞蓋構件61螺旋卷繞。蓋61具有固定在第二固定部分82的連接部分85上的一端92以及固定在第三腕部構件42的前部58上的另一端93。確定螺旋彈簧的長度和彈性，使得蓋61不在腕部構件40-42從標準狀態(tài)最大程度運動的變形狀態(tài)下不很大位移。
螺旋彈簧可限制蓋61，不使其在腕部構件40-42運動時很大變形?？梢苑乐雇ㄟ^蓋61以及在蓋61內延伸的纜線22阻擋工業(yè)機器人20的操作。當?shù)谝煌蟛繕嫾?0相對于第三臂39轉動時，在向前方向從纜線引導件52延伸的蓋61的部分61b在向后方向X2上拉動。當?shù)谌蟛繕嫾?2相對于第二腕部構件41轉動時，在向后方向X2上從纜線引導件52延伸的蓋61的部分61a在向前方向X1上拉動。螺旋彈簧的彈性將蓋61恢復到其標準狀態(tài)。因此，螺旋彈簧防止蓋61過度松弛。
在此實施例中，纜線22是成束的多個小纜線。小纜線包括用于承載焊接電流的電源纜線、用于承載水的四個軟管、用于承載伺服信號的兩個伺服槍纜線以及用于溫度測量的熱纜線。這些小纜線只是實例。
即使纜線22在蓋61內松弛，此實施例的纜線支承系統(tǒng)19也可防止纜線22離開第一驅動單元29，并且防止松弛纜線22和外圍設備之間的干涉。因此，纜線的壽命延長，并且焊接槍21可布置在窄小空間內。由于可變形結構83具有高強度，在纜線支承系統(tǒng)19的位置按照機器人的操作來改變時可確保防止可變形結構83離開機器人。即使軸線L是水平或垂直的，可變形結構83也不需要通過支承構件支承，并且確保自動保持其姿態(tài)。
即使通過纜線支承系統(tǒng)19支承的纜線沉重或者機器人在高操作速度下操作，具有高強度的可變形結構83也可保持小曲率半徑的彎曲形狀。因此，即使機器人在窄小工作空間內操作，可變形結構83也將不碰撞外圍設備。即使第二驅動單元40相對于第一驅動單元39轉過大角度，可變形結構83也可自動保持其姿態(tài)，而不需要引導構件幫助?？勺冃谓Y構83可通過間隔件104保持彎曲形狀。即使可變形結構83反復變形，可變形結構83也可保持在所需變形狀態(tài)下。
由于纜線22不在向前方向X1上相對于纜線保持部分51運動，可以防止纜線保持部分51和纜線引導件52之間延伸的纜線22的部分22b的過度松弛。因此，可以減小纜線22與腕部構件40-42接觸的可能性。
由于纜線22圍繞第一驅動單元卷繞，即使第一驅動單元很短，第一腕部構件40也可在寬的角度范圍內轉動，同時松弛的纜線22拉緊。該機器人重量輕，并且成本低，這是由于不需要任何引導環(huán)。
這里描述的本發(fā)明的優(yōu)選實施例只是本發(fā)明的實例，并且可以進行多種變化而不偏離本發(fā)明的范圍。雖然纜線支承系統(tǒng)19描述成適用于工業(yè)機器人，纜線支承系統(tǒng)19可與具有能夠圍繞軸線相互轉動的第一和第二驅動單元的驅動設備150組合。纜線支承系統(tǒng)19可用于與工業(yè)機器人以外的驅動設備組合，例如加工機床和車輛制造設備。雖然在此實施例中假設第二驅動單元40相對于第一驅動單元39轉動，第一驅動單元39也可相對于第二驅動單元40轉動。雖然可變形結構83靠近第一驅動單元39布置，可變形結構83也可靠近第二驅動單元40布置，或者可沿著第一驅動單元39和第二驅動單元40延伸。
權利要求
1.一種可變形結構，具有大致類似于圓弧的拉長形狀，該結構通過預定尺寸改變來變形，可變形結構適用于支承柔性纜線的纜線支承系統(tǒng)，該結構包括布置在可變形結構的縱向軸線上的多個連接部分，使得每個連接部分可圍繞連接部分的與縱向軸線交叉的第一軸線相對于相鄰連接部分轉動預定角度；多個底座部分，每個底座部分在平行于第一軸線的第一方向上延伸，以便連接到連接部分上；以及多個止擋部分，每個止擋部分形成在兩個縱向相鄰的底座部分的至少一個上，每個止擋部分從不同于連接部分在第一方向上的位置的位置在縱向上從底座部分伸出，止擋部分構造成與相鄰的底座部分接觸，使得分別連接到兩個縱向相鄰的底座部分上的兩個相鄰的連接部分的兩個第一軸線相互傾斜。
2.如權利要求1所述的可變形結構，其特征在于，每個底座部分包括相對于每個連接部分在相反的第一方向上延伸的兩個底座部分；以及每個止擋部分包括分別形成在兩個底座部分上的兩個止擋部分。
3.如權利要求1所述的可變形結構，其特征在于，兩個相鄰的連接部分之一構造成能夠圍繞垂直于第一軸線和縱向軸線的第二軸線相對于兩個相鄰連接部分的另一連接部分轉動；以及每個止擋部分可拆卸地連接到兩個縱向相鄰的底座部分之一上。
4.如權利要求1所述的可變形結構，其特征在于，止擋部分具有面向相鄰底座部分的表面，該表面圍繞第一軸線彎曲，以便形成具有其中心在第一軸線上的固定曲率半徑的彎曲表面。
5.如權利要求1所述的可變形結構，其特征在于，相鄰底座部分具有與相鄰止擋部分接觸的接觸部分，接觸部分構造成與包括縱向軸線和第一軸線的假想平面兩側上的止擋部分接觸。
6.如權利要求1所述的可變形結構，其特征在于，還包括保持構件，該構件構造成保持止擋部分與相鄰底座部分接觸。
7.一種適用于安裝在驅動設備的纜線支承系統(tǒng)，驅動設備包括第一驅動單元和第二驅動單元，第二驅動單元能夠圍繞預定轉動軸線相對于第一驅動單元轉動以便在第一驅動單元和第二驅動單元之間支承柔性纜線，該系統(tǒng)包括固定在第一驅動單元上的第一固定部分；固定在第二驅動單元上以便在轉動軸線的方向上與第一固定部分分開的第二固定部分；如權利要求1所述的可變形結構，可變形結構具有固定在第一固定部分上的第一端部和固定在第二固定部分上的第二端部，以便在圍繞驅動設備的曲線上延伸，通過每個止擋部分限制每個連接部分相對于相鄰的連接部分圍繞平行于轉動軸線的軸線轉動，并允許圍繞垂直于轉動軸線的軸線轉過預定角度；以及構造成沿著可變形結構的縱向軸線保持纜線的保持構件。
8.如權利要求7所述的纜線支承系統(tǒng)，其特征在于，每個底座部分包括相對于每個連接部分在相反的第一方向上延伸的兩個底座部分；以及每個止擋部分包括分別形成在兩個底座部分上的兩個止擋部分。
9.如權利要求7所述的纜線支承系統(tǒng)，其特征在于，兩個相鄰的連接部分之一構造成能夠圍繞垂直于第一軸線和縱向軸線的第二軸線相對于兩個相鄰連接部分的另一連接部分轉動；以及每個止擋部分可拆卸地連接到兩個縱向相鄰的底座部分之一上。
10.如權利要求7所述的纜線支承系統(tǒng)，其特征在于，止擋部分具有面向相鄰底座部分的表面，該表面圍繞第一軸線彎曲，以便形成具有其中心在第一軸線上的固定曲率半徑的彎曲表面。
11.如權利要求7所述的纜線支承系統(tǒng)，其特征在于，相鄰底座部分具有與相鄰止擋部分接觸的接觸部分，接觸部分構造成與包括縱向軸線和第一軸線的假想平面兩側上的止擋部分接觸。
12.如權利要求7所述的纜線支承系統(tǒng)，其特征在于，還包括保持構件，該構件構造成保持止擋部分與相鄰底座部分接觸。
全文摘要
在一種可變形結構中，每個接連接部分具有底座部分，底座部分縱向布置使得相鄰的連接部分相互連接。在兩個相鄰底座部分之一上的間隔件與另一底座部分接觸時，相鄰連接部分的各自第一軸線相互傾斜。當外部力施加在可變形結構上時，間隔件限制可變形結構，不使其以小于預定許可曲率半徑的曲率半徑進一步彎曲。施加在可變形結構上大多數(shù)外力通過底座部分和間隔件承載，使得只有小力作用在連接部分上。因此連接部分不容易斷裂，使得可變形結構具有高強度。
文檔編號B25J19/00GK1850456SQ20061007778
公開日2006年10月25日 申請日期2006年4月24日 優(yōu)先權日2005年4月22日
發(fā)明者原田貴志, 前口裕二, 稻田隆浩 申請人:川崎重工業(yè)株式會社