一种盘线机构的制作方法

本发明涉及望远镜机上机下线缆的连接及通信技术领域，具体涉及一种盘线机构。

背景技术：

在望远镜的设计中，每台设备机上机下的布线方式都可能不一样，再由于一些特殊要求，比如中心孔有光路，不能用光导环来机上机下传输图像信息，光纤必须与电缆一起来布，这时通常的导电环是不能用的，必须用我们所谓的盘线机构来解决。

涉及的项目是一个改造项目，由于是以往的老设备，能够用来安装盘线机构的位置只能是托座中间那一点空间，空间中间的通光孔为φ145mm，空间最大直径为φ600mm，高度不超过300mm。要实现机上机下的通讯，设备的转动角度为±270°，必须光纤和电缆同时实施才行，现有的机构没有一种能够满足，在此情况下有了本发明的诞生。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题为：克服现有技术的不足，提供一种新的盘线机构，该机构能保证轴系的转动范围不小于±270°，能够通过电缆和光缆，中心具有不小于φ145mm的通光孔。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：一种盘线机构，该盘线机构从内到外由三环不同的结构组成，内环和中间环之间具有独立的轴系，最外环的转动通过线缆来带动中间环的转动，且两者的转动角度比为2：1，即最外环比中间环多转1倍；盘线机构的内、中、外环，每环都根据线缆的数量分成相应的层数，保证在每一层都只有一根线缆，这样来保证盘线机构中的线缆不会有缠绕的情况出现。

本发明根据线缆的尺寸来决定每层的高度，同时来决定中间层转筒的尺寸，保证每层线缆均是独立存在的，不互相干扰且尺寸最小。

本发明根据设备需要的线缆根数来设计盘线机构的层数，同时还需要考虑设备的安装空间，总体来决定盘线机构的结构尺寸。

本发明的一个特点就是具有内、中、外三环结构，其中内环和外环分别固定在轴系的转动端和固定端，中间环的转动需要由线缆来带动，应此所设计的盘线机构线缆不少于两根，保证无论轴系顺时针或逆时针转动，中间环都能由线缆带动有效的转动。

本发明的原理在于：一种新的盘线机构，中心具有设定大小的通光孔，能够使光缆和电缆都通过，同时具有旋转±300°的能力，在转动过程中光缆和电缆的通信正常。

首先，设计了一套具有内环、中间环、外环三圈层的一种盘线机构，该机构具有自己独立的轴承，轴承位于内环与中环间，并在中间环和内环上端加装了径向轴承，这样可以在盘线机构过高时防止机构摆头。

其次，将内环和外环做成一层一层的结构，每层的高度比线缆略大，确保线缆能且只能在一层中活动，同样中环也设计成了与内环、外环相同高度的活动层，在装配时需确保中环的每层与内环和外环的相应层高度一致。

第三，盘线机构中环的转动时靠电缆来带动的，盘线机构每层只放置一根电缆，多层电缆放置后不能每层电缆的转动方向都相同，需要放置成有的电缆在盘线机构顺时针转动时电缆收紧到内环，有的电缆在盘线机构逆时针转动时电缆收紧到内环；盘线机构的层数大于等于2层，就能保证不管盘线机构正反向如何转动，其中的电缆都能按照设计的放置位置正常工作。

在一些转轴中，需要有线缆来连接转轴的上下端，在某些情况下还需要有光纤来进行图像传输等，这种情况下导电环是不能用的，转轴中间又不能加光导环或直接甩线下来，这时必须做一个即能保证转轴±300°的转动，还需要保证电缆和光缆能联通转轴的两端的一个机构，我们把它叫做盘线机构即将线缆盘在这个机构中，机构的一部分不动，另外一部分能转动需要的角度。

本发明通过将线缆放置在一平层中，转动不同位置时电缆是在外环或内环来实现线缆的±300°转动，如附图2所示为线缆的运动原理图；通过两层及以上的层数即两根及以上的线缆排布，来实现整个转轴±300°的转动。

将线缆的两端分别固定在内环和外环上，在每一层中，线缆被盘线转筒压制在内环或外环的相应层中，当电缆在从内环转到外环或从外环转到内环时，需要通过一个盘线转筒的转变，使得线缆从内环到外环或从外环到内环。

在线缆从内环转变到外环或从外环转变到内环的过程中，中间环起到了很大的作用，中间环的转动是靠电缆在从内环转变到外环或从外环转变到内环时线缆对盘线转筒的拉动来实现。

假设盘线机构的外环是固定不动的，盘线机构通过内环的转动来实现转轴的±300°的转动，当内环顺时针转动时如附图2第一张图所示，线缆内端转动了约-300°，而线缆从内环向外环转变的位置只变化了约150°，反之亦然，从附图2第三张图可以看出，当线缆内端转动了约+300°时，线缆从内环向外环转变的位置只变化了约150°，可以看出盘线机构中环转的角度是内环主动角度的一半。

即本发明所示的盘线机构，是根据在线缆从内环转变到外环时，中间环的转动角度是转轴实际转动角的1/2来实现的，理论上通过合理布线可以实现的极限角可以无限接近但又达不到±360°。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明的体积小，根据设备中电缆的尺寸可以将结构设计的足够小，且满足设备的需求。

(2)本发明能够适应各种尺寸的电缆和光缆，有效的解决设备转动时电缆和光缆的机上机下连接数据传输问题。

(3)本发明装配安装简单，电缆与光缆可以做成一根也可以分开，对每根线缆没有特殊的要求，本发明先单独装配好，然后与设备对接，安装时将设备和本发明的盘线机构均置零对接即可。

附图说明

图1为本发明的盘线机构装配图剖视；

图2为本发明的盘线机构原理图；

图3为本发明的内环结构图；

图4为本发明的外环结构图；

图5为本发明的盘线转筒结构图。

图中附图标记含义为：1为内环，2为盘线支杆，3为锁盖，4为盘线上环，5为盘线转筒，6为外环，7为隔线环，8为盘线下环，9为φ5钢球，10为径向轴承座，11为径向轴承。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。

本发明论述了一种可以在限制空间中连通上下的盘线机构，该机构能够保证轴系至少±270°的转动范围，而且能够使电缆和光缆都有效工作。

平时工作中，一个轴系的两端是需要有信号相通的，在没有特殊情况下我们也有很多种方式能够实现这种信号互通，但在某些有特定要求的情况下，要实现这种信号互通就显得有些困难了。

本发明所涉及的是一个改造项目，望远镜主体是不能变的，由于ccd相机的改变需要有光缆信号从机上传到机下，而轴系中间还需要过光，平时用的光导环在这里是无法使用的，这样导电环也没法使用，我们需要在原来放置导电环的空间内新设计一个即能过电缆又能过光缆的设备，还得保证望远镜轴系能够有±270°工作范围。

由于该处空间小，最大外径φ600mm，最小内径φ145，高度约300mm，以往的一些机构都不能满足要求，只有用新的结构才能满足要求。

由于需要将电缆和光缆从机上顺到机下，还不能从中心孔直接甩辫子下，首先部件中得有固定不动的零件，还要有与轴系一起转动的零件，本发明中的内环和外环可以分别作为动环和固定环；中间环起到将线缆分成内圈和外圈的作用，同时中间环还起到使线缆转换为内圈和外圈的作用。

其次，在中间环和内环之间做轴承，保证两者的转动不会偏轴，中间环与内环的上端还设计有径向轴承，防止两者间有摆头现象发生；将线缆分成4根，每根都独占一层，分别在两端将线缆固定住，线缆的排布如附图2中第二张图所示，只有完成后每层只有附图2中第二张图示的一半形状。

第三，由于每根线缆又又多跟不同大小的电缆和光缆组成，将4根由多根不同大小电缆和光缆组成的线缆都做成约φ20mm粗的电缆，内环和外环每层设计高度为25mm，这样每层都能放下一根线缆。

第四，中间环用隔线环分成需要的层数，每层的高度与内环和外环分层的高度一致；安装时由于外环和中间环没有轴承，需要在固定外环时注意一下不要与中间环有干涉。

如图1所示，其中1为内环，用于固定线缆端头，密珠滚珠轴承在此件上设计，固定盘线机构在相应的零件上；2为盘线支杆，通过盘线支杆将隔线层、盘线上环、盘线下环及盘线转筒串成一个整体，将锁盖固定在盘线支杆的两端后成为一个整体——中间环；3为锁盖，固定在盘线支杆的两端；4为盘线上环，将最上层线缆挡住，同时径向轴承座固定在此件上；5为盘线转筒，支撑每一层，大小与中间环的厚度相同，每层中起到将线缆分隔在内环和外环，同时保证线缆的最小弯曲半径；6为外环，用于固定线缆端头，固定盘线机构在相应的零件上；7为隔线环，使每根线缆都在设定的层上活动，装配时需调整隔线环的高度与内环、外环相应层的高度相等；8为盘线下环，与内环组成了密珠滚珠轴承，支撑中间环；9为φ5钢球，密珠滚珠轴承用；10为径向轴承座，固定在盘线上环上，用于支撑径向轴承；11为径向轴承，轴承面与内环相切，用于保证中间环不摇摆。

如图2所示，将盘线机构中的线缆两端分为内端和外端，在工作中有一端是始终不动的，另一端转动，来实现±300°的转动。图2中将外端设为不动端，内端做为转动端，可以看出实现±300°的转动是没有困难的，图2中只是将线缆的变化勾勒了出来，为保证线缆顺畅在外环和内环间改变位置，还需要有一个中间环，用中间环来隔离外环和内环。

如图3所示，此图为盘线机构内环的结构图，此件与中间环的底板构成一个密珠轴承，保证中间环能顺畅的转动；将此零件设计多层的结构形式，线缆在内环时会排布在各自独立的层内，不会有干涉。

如图4所示，此图为盘线机构外环的结构图，此件也设计成多层的结构形式，线缆在外环时将会排布在各自独立的层内。

如图5所示，此图为盘线机构转筒的结构图，装配好后此件自身可以转动；此起两个作用，一是将线缆的内环和外环隔离开，并把内外环的线缆压在各自独立的层中；二是线缆从内环转换到外环和从外环转换到内环需要有一个转筒来进行分离，即图2中线缆内外环分环的位置有一个转筒，转筒的转动使得线缆与转筒之间没有滑动摩擦，保证了线缆的寿命。

实际应用中，转动环和固定环是不用特别在意的，本发明的特点就是不论是内环转动还是外环转动，中间环都由线缆来带动转动的，而且中间环的转动角度为内环或外环转动的一半。