一种自动船舶收卷充电线缆装置的制作方法

技术领域：

本发明涉及一种自动船舶收卷充电线缆装置，涉及移动供电设备技术领域。

背景技术：
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电动船用弹簧电缆需要在船舶及岸基充电桩之间进行频繁的移动，当船舶充完电收起电源线时，需要将电缆存储起来，当船舶远离充电桩电源时，要将电缆舒展开来，在这个过程中，因为充电船电缆较粗较长，因此，在集卷的过程中经常出现电缆从收卷设备上脱落的现象，必须要船员重新整理收集，严重增加船员的工作负担及工作效率，另外，现有技术中的针对不同卷大小的电缆，目前的电缆收卷装置不具备可调性，使用范围有限。

技术实现要素：
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本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构简单且方便对线缆自动收卷的自动船舶收卷充电线缆装置。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种自动船舶收卷充电线缆装置，包括底座以及固定于底座上的电机、卷筒、滚动式供电结构、供电端子箱、导线机构，所述卷筒内部中空且两侧设有支撑板，其一端滚轴与电机的转轴端传动连接，所述滚动式供电结构置于卷筒的另一端滚轴部且包括导电轴杆、固定筒以及卷筒滑环机构，所述导电轴杆垂直穿过卷筒一侧支撑板中心且通过轴承固定支撑，所述导电轴杆与滚轴同轴设置，所述固定筒套接固定于导电轴杆置于卷筒内的一端，导电轴杆的另一端与供电端子箱电性连接，所述卷筒滑环机构固定于固定筒上且能与缠绕在卷筒上的线缆的接电端滑动接触式电性连接，所述导电机构置于卷筒的一侧且供卷筒上的线缆穿过。

作为优选，所述卷筒滑环机构包括导电柱以及导电弹片，所述固定筒外壁设有多个固定导电柱的导电孔，所述导电弹片固定连接在导电柱的上端，所述固定筒外部换套有一滚动导电筒，所述导电弹片的上端与滚动导电筒的内壁弹性接触，滚筒导电筒相对导电弹片自由转动。

作为优选，所述导电弹片设置为锡磷青铜片。

作为优选，所述导电弹片的顶部设置为弧形且其弧形顶部与滚动导电筒内壁弹性接触。

作为优选，所述电机的转轴部设有单向轴承。

作为优选，所述导线机构包括导线座、上防偏轮组以及下导向轮组，所述导线座设置为凹型架体，所述上防偏轮组包括两个上下平行的防偏轮轴，防偏轮轴的端部通过轴承固定于导线座的两侧架体上，所述防偏轮轴设有多个按间距设置的防偏轮，线缆置于上下两个防偏轮轴上的两个相邻的防偏轮之间的间隙内，所述下导向轮组置于导线座内且置于上防偏轮组的后侧下部，包括两个上下平行的螺杆，所述螺杆上套接由能相对自由转动的导向轮，所述螺杆的端部与导线座的两侧架体通过振动筛轴承固定支撑。

作为优选，两根螺杆的端部之间连接由支撑弹簧。

作为优选，螺杆端部的之间设有压力传感器，所述压力传感器与控制电机运行的控制系统数据连接。

作为优选，所述电机的转轴与卷筒的转轴之间通过蜗轮蜗杆机构传动连接。

作为优选，所述电机上部设有防雨盖。

与现有技术相比，本发明的有益之处是：所述自动船舶收卷充电线缆装置整体结构简单，安装制作方便，且制作成本低，能随着潮汐自动微调电缆线的松紧，单相轴承能防止电缆不至于泄缆，因而具有较高的实用性，适合推广应用。

附图说明：

下面结合附图对本发明进一步说明：

图1是本发明的正面结构示意图；

图2是本发明的侧面结构示意图；

图3是本发明的导线座未安装下导向轮组时的结构示意图；

图4是本发明的导线座未安装上防偏轮组时的结构示意图；

图5是图2中a处的放大结构示意图。

具体实施方式：

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围：

如图1至图5所示的一种自动船舶收卷充电线缆装置，包括底座1以及固定于底座1上的电机2、卷筒3、滚动式供电结构、供电端子箱4、导线机构，所述卷筒3内部中空且两侧设有支撑板31，因而形成内部中空的滚筒式卷绕装置，线缆19卷绕于两个支撑板之间的滚板上，其一侧支撑板中部的滚轴与电机的转轴端传动连接，在本实施例中，为提高传动稳定性，所述电机的转轴与卷筒的转轴之间通过蜗轮蜗杆机构传动连接，且进一步地，所述电机上部设有防雨盖5，因而，通过防雨盖有效防止雨水淋湿电机而影响电机的运行，另外，在卷筒的滚轴端设有一单向轴承20，因而有效避免出现电缆泄缆的情况出现。

所述滚动式供电结构置于卷筒的另一端的滚轴部且包括导电轴杆6、固定筒7以及卷筒滑环机构，所述导电轴杆垂直穿过卷筒一侧支撑板中心且通过轴承8固定支撑，所述导电轴杆6与滚轴同轴设置，所述固定筒7套接固定于导电轴杆6置于卷筒内的一端，导电轴杆的另一端与供电端子箱4电性连接，通过供电端子箱4为主要电源提供装置，导电轴杆起到支撑卷筒端部且传输电能的作用，卷筒相对与导电轴杆自由转动。

如图2、5所示，所述卷筒滑环机构固定于固定筒7上且能与缠绕在卷筒上的线缆的接电端滑动接触式电性连接，所述导电机构置于卷筒的一侧且供卷筒上的线缆穿过，进一步地，所述卷筒滑环机构包括导电柱9以及导电弹片10，所述固定筒外壁设有多个固定导电柱的导电孔，所述导电弹片固定连接在导电柱的上端，所述固定筒外部换套有一滚动导电筒11，所述导电弹片的上端与滚动导电筒11的内壁弹性接触，滚筒导电筒相对导电弹片自由转动，进一步地，所述导电弹片设置为锡磷青铜片，另外，为提高导电接触效果，所述导电弹片的顶部设置为弧形且其弧形顶部与滚动导电筒内壁弹性接触，因而，在实际应用中，所述固定筒设置为导电的金属筒，从导电轴杆传输的电流经过固定筒以及导电柱、导电弹片传输至滚动导电筒，而滚动导电筒与卷筒上的线缆接电端电性连接，因而有效将供电端子箱提供的电流有效传输至卷筒上的线缆，且传输过程稳定而不影响卷筒的实际滚动。

如图1、图3、图4所示，在本实施例中，为提高导线稳定性，所述导线机构包括导线座12、上防偏轮组以及下导向轮组，所述导线座设置为凹型架体，所述上防偏轮组包括两个上下平行的防偏轮轴13，防偏轮轴13的端部通过轴承固定于导线座12的两侧架体上，所述防偏轮轴13上设有多个按间距设置的防偏轮14，线缆置于上下两个防偏轮轴上的两个相邻的防偏轮之间的间隙内，所述下导向轮组置于导线座内且置于上防偏轮组的后侧下部，包括两个上下平行的螺杆15，所述螺杆15上套接由能相对自由转动的导向轮16，所述螺杆的端部与导线座的两侧架体通过振动筛轴承固定支撑，进一步地，为提高螺杆支撑稳定性，两根螺杆的端部之间连接有支撑弹簧17，另外，螺杆端部的之间设有压力传感器18，所述压力传感器与控制电机运行的控制系统数据连接，因而，在实际应用中线缆首先穿过上下防偏轮轴之间且置于两个防偏轮之间，因而通过防偏轮阻挡线缆左右横向摆动，然后线缆穿过上下平行的螺杆上的导向轮之间，通过导向轮有效防止线缆大幅上下摆动，而当上下摆动过程中，导向轮对螺杆产生压力继而使得螺杆产生振动，继而由压力传感器感应螺杆之间产生的压力并将数据传输至控制电机运行的控制系统，由控制系统分析处理后将控制指令传输至电机并控制电机的启停，继而控制卷筒的滚动停止动作。

而在收卷过程中，为保证收卷过程的平稳性，不论是大卷、小卷、加速、减速、激活、停车都能保证张力的恒定，需要进行转矩的补偿，整个系统要激活起来，首先要克服静摩擦力所产生的转矩，简称静摩擦转矩，静摩擦转矩只在激活的瞬间起作用，正常运行时要克服滑动摩擦力产生地滑动摩擦转矩，滑动摩擦转矩在运行当中一直都存在并且在低速、高速时的大小是不一样的。需要进行不同大小的补偿。系统在加速、减速、停车时为克服系统的惯量。也要进行相应的转矩补偿，补偿的量与运行的速度也有相应的比例关系，在不同车速的时候，补偿的系数是不同的，即加速转矩、减速转矩、停车转矩、激活转矩，克服了这些因素，还要克服负载转矩，通过计算出的实时卷筒的卷径除以2再乘以设定的张力大小，经过减速比折算到电机轴，这样就分析出了收卷整个过程的转矩补偿的过程，因而，可以得出电机的输出转矩等于静摩擦转矩(激活瞬间)加上滑动摩擦转矩加上负载转矩。

而为保证线缆收放时能保持线缆张力的稳定，需要对线缆进行张力控制，在本实施例中使用闭环矢量控制方法，即加编码器反馈，通过电缆转筒导向架上安装张力控制编码器来实现对电缆张力的调节和控制，在低水位时，根据张力变频器给出4-20毫安的信号，从而来控制电机的运行。同理在高水位时，根据实际的电流输出信号来控制电缆的收揽。

本实施例中控制张力恒定的方法是通过对线速度υ的控制来实现的，所以该卷绕装置变频控制系统以线速度υ作为直接的控制对象，通过闭环pi控制使其保持恒定，从而达到线缆张力稳定的最终目的，由于变频器没有专门的线速度控制功能，电位器送入的线速度给定信号（0-10v）在变频器内部被换算成转速信号，脉冲编码器反馈的脉冲信号也同样需要被换算为相对应的转速信号，然后两个量进行比较，再经过内置的pi调节，最后输出相应的控制量改变卷绕电机m1的转速n1，使线缆的线速度υ迅速稳定在给定值；在使用时，电位器直接使用变频器的10vdc电源，作为线缆线速度υ的给定信号，用户可以根据需要通过电位器灵活调整所需要的线速度υ的值，0-10v对应0-最大线速度。该装置只需要单相编码器即可，如果安装的是双相编码器，实际使用中只需要接入其中一相的信号。

另外，pi控制器的输出信号为双极性，即变频器在闭环控制时输出频率可以在正值和负值之间变化，电机能够自动反转，当张力减小，摆杆低于平衡位置时，放卷电机的速度将降低，如果转速降到了零，摆杆未能升高到平衡位置，此时变频器会输出负极性频率信号，使放卷电机自动反转直到摆杆升到平衡位置为止。这样就能使放卷装置收放自如，更好地满足生产工艺和用户的需要。进一步地，还具有断线的自动检测和保护功能，即在系统工作过程中由于张力过大或其他原因导致线缆断开，或系统异常失去张力时，变频器能够自动检测和判断，给出故障信号，并且自动停机。

上述自动船舶收卷充电线缆装置整体结构简单，安装制作方便，且制作成本低，能随着潮汐自动微调电缆线的松紧，单相轴承能防止电缆不至于泄缆，实用性高。

需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。