专利名称：一种电缆缠绕装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及水下机器人作业装置，具体地说是一种能够贮存足够 长度电缆且能够实现施放与回收水下机器人的电缆缠绕装置。
背景技术：
水下机器人是一种在水下环境中作业的机器人，水下机器人要进 行水下作业时须将其施放到水下一定的深度，当水下机器人完成水下
作业后须将其回收至甲板；施放及回收作业是实现水下机器人载体完 成水下作业的前提和保障。
目前，对于水下机器人的收放来说，普遍是通过船吊或甲板上绞 车来实现的。对于船吊的实现方式来说，水下机器人载体的作业深度 受到限制，仅适用于小型水下机器人的作业，进行收放作业时需要多 个人完成收放电缆的任务，容易损伤电缆，且劳动强度大。对于通过 甲板上绞车的实现方式来说，现有绞车贮存电缆的长度有限，电缆排 列不均句，绞车的布缆方式是通过手动的方式来实现的，依靠马达的 正反转来实现布缆轮的水平往复运动，操作复杂，需要多人协同配合 才能进行作业，且对操作人员的要求较高，容易出现操作失误而产生
发明内容
本发明的目的在于提供一种电缆缠绕装置，适用于缠绕多层电缆 进而通过电缆实现收放水下机器人载体。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的
本发明包括卷简、滑环、卷简轴套、布缆器、减速机及马达，卷 筒轴套同轴地安装在卷简的一端，马达通过减速机安装在卷简的另一
端；在巻简外的卷简轴套上套设有支座，支座的外端面固接有连接板, 布缆器设于连接板的另一端；滑环置于卷简轴套内， 一端与卷简轴套 固接，另一端由卷简轴套穿出，滑环通过链轮传动机构与布缆器相连 接，滑环的转动副通过链轮传动机构构成布缆器沿卷简轴向的移动 副；与卷简轴套同侧的巻简上设有接线盒，滑环的尾线及电缆与接钱 盒电连接。
其中所述布缆器包括布缆轮、双向凸轮丝杠、光杠、滑块、压
板、布缆轮支架及连接侧板，其中光杠为两根、上下设置，夹持在连
4接侧板之间；双向凸轮丝杠位于两根光杠之间、通过轴承箱夹持在连 接侧板之间，双向凸轮丝杠的其中一端通过轴承箱由该端的连接侧板
穿出，穿出端上分别套设有第一、二离合器；布缆轮支架套设在光杠
及双向凸轮丝杠上，在布缆轮支架上设有布缆轮，双向凸轮丝杠上设 有左旋及右旋双向螺紋，滑块容置于双向凸轮丝杠的螺旋槽内并通过
压板与布缆轮支架相连接；在第一离合器上连接有布缆马达，第二离 合器与链轮传动机构相连接；第一、二离合器分别同轴套设在双向凸 轮丝杠上，布缆马达同轴安装在第一离合器上，第二离合器的轴向截 面为"T"形；所述链轮传动机构包括主动链轮、从动链轮及链条， 主、从动链轮位于连接板的外侧，通过链条相连接，主动链轮套设在 滑环上、位于滑环上的法兰与卷简轴套之间，且与滑环连动，从动链 轮安装在布缆器上；在连接板的外侧还设有长条孔，张紧轮安装在长 条孔上并抵接于链条；主动链轮上设有止口槽，与滑环上的法兰配合 连接；从动链轮同轴安装在布缆器中的第二离合器上；所述卷简为内 部中空结构，轴向截面为"工"形，卷简的两端中心处开有供安装卷 简轴套及减速机的圆孔，在安装卷简轴套一侧的巻简上还设有工艺 孔；所述滑环的穿出端下方设有拨叉，连接板的外侧固接有拨叉座， 拨叉插入拨叉座内；所述连接板的外表面加设有防护罩。 本发明的优点与积极效果为
1. 自动布缆，电缆排列整齐，操作简便。本发明布缆器通过巻 简、链传动及离合器传动，使卷简在同一方向转动时布缆轮能够水平 往复运动，实现电缆在水平方向的自动排布。
2. 自动调节布缆器的累计误差。本发明布缆器可以由布缆马达 及离合器传动实现布缆轮水平往复运动，以实现对布缆器累计误差的 调节。
3. 增加电缆Ui存长度。本发明卷简宽度大，可以缠绕多层电缆， 可容纳的电缆较长，保证水下机器人载体可以在足够的深度下进行作 业。
4. 两离合器可自动切换。本发明布缆器可以通过对两离合器的 切换，使布缆器分别处于自动布缆工况或布缆器累计误差调节工况。
5. 链条松紧易于调节。本发明链传动具有链条张紧功能，易于 实现对链条松紧的调节。
6. 布缆器结构紧凑，刚性好，运转平稳。本发明布缆器釆用两
根光杠导向，其中滑块与双向凸轮丝杠啮合传动，滑块在左右螺旋槽 中运动平稳、灵活。
7. 电缆工作状况好，工作寿命长。本发明布缆轮与电缆为滚动
5接触，对电缆的损伤小，保证电缆的使用寿命。
图l为本发明的结构示意图2为图1的左视图3为图1中布缆器的结构示意其中1为卷简，2为支座，3为接线盒，4为拨叉座，5为滑环， 6为卷简轴套，7为防护罩，8为布缆器，9为减速机，IO为马达， 11为减速机支座，12为主动链轮，13为连接板，14为张紧轮，15 为链条，16为从动链轮，17为布缆马达，18为第一离合器，19为第 二离合器，20为轴承箱，21为双向凸轮丝杠，22为光杠，23为滑块， 24为压板，25为布缆轮支架，26为布缆轮，27为第一连接侧板，28 为第二连接侧板，29为长条孔，30为拨叉。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1 3所示，本发明包括卷简l、滑环5、卷简轴套6、布缆 器8、减速机9及马达10,卷简l为内部中空结构，轴向截面为"工" 形，卷简1的两端中心处开有供安装卷简轴套6及减速机9的圆孔， 在安装巻简轴套6 —侧的卷简1上还设有工艺孔。卷简轴套6通过一 端的中心圆孔同轴地安装在卷简1的一端，在卷简1的另一端中心圆 孔1固接有减速机9，马达10固接在减速机9的端面上，减速机支 座11套设于减速机9的外表面；在卷简1外的卷简轴套6上套设有 支座2，支座2的外端面固接有连接板13,连接板13的另一端与布 缆器8中的第一连接侧板27相连接；滑环5置于卷简轴套6内，一 端固接于卷简轴套6上，另一端由卷简轴套6穿出，滑环5通过链轮 传动机构与布缆器8相连接。滑环5的穿出端下方设有拨叉30,连 接板13的外侧固接有拨叉座4，拨叉30插入拨叉座4内，以防止滑 环5的端部旋转，确保滑环5工作可靠。与卷简轴套6同侧的卷简1 上设有接线盒3，滑环5上的尾线及电缆通过卷简1上的工艺孔引入 接线盒3的内部并将电信号传递至电缆，以实现电信号的传输。防护 罩7固接在连接板13的外表面。
布缆器8包括布缆轮26、双向凸轮丝杠21、光杠22、滑块23、 压板24、布缆轮支架25及连接侧板，其中光杠22为两根、上下设 置，夹持在第一、二连接侧板27、 28之间；双向凸轮丝杠21位于两 根光杠22之间、两端分别通过轴承箱20夹持在连接侧板之间，双向 凸轮丝杠21的其中一端通过轴承箱20由第一连接侧板27穿出，穿 出端上分别套设有第一、二离合器18、 19;布缆轮支架25套设在两根光杠22及双向凸轮丝杠21上，布缆轮支架25上设有两个布缆轮 26，双向凸轮丝杠21上设有左旋及右旋的双向螺紋，滑块23容置于 双向凸轮丝杠21的螺旋槽内并通过压板24与布缆轮支架25相连接， 确保滑块23在左右螺旋槽中平稳运动；第一、二离合器18、 19分别 同轴套设在双向凸轮丝杠21上，第一离合器18套设在双向凸轮丝杠 21上，第一离合器18外端同轴安装有布缆马达17,第二离合器19 的轴向截面为"T"形，与链轮传动机构相连接。
链轮传动机构包括主动链轮12、从动链轮16及链条15，主、从 动链轮12、 16位于连接板13的外侧，通过链条15相连接，用于实 现扭矩的传递；主动链轮12上设有止口槽，与滑环5上的法兰配合 连接并位于滑环5上的法兰与卷简轴套6之间，且与滑环5连动，从 动链轮16同轴安装在布缆器8中的第二离合器19上。在连接板13 的外侧还设有长条孔29,张紧轮14固接在连接板13外表面并位于 长条孔29内，张紧轮14抵接于链条15,用于实现链条15松紧的调
节，确保链传动运行平稳。
滑环5的转动副通过链轮传动机构构成布缆器8沿卷简1轴向的 移动副，即链轮传动机构中的主动链轮12在卷简轴套6及滑环5的 驱动下旋转，通过链条15带动从动链轮16旋转，双向凸轮丝杠12 在从动链轮16的带动下旋转，使得滑块23在螺旋槽内平稳地运动， 进而带动布缆轮支架25及布缆轮26在沿卷简1的轴向往复运动。
本发明具体组装如下
利用卷简1一端的中心孔及减速机9上止口定位作用通过螺钉将 两者组装在一起；马达10通过花键轴与减速机9内部的花键套连接 并用螺钉固接在减速机9的端面上；减速机支座11通过减速机9端 部的止口定位作用通过螺钉与减速机9安装在一起；支座2通过轴承 同轴套设在卷简轴套6上，连接板13的一端通过螺钉与支座2的外 侧端面连接在一起，连接板13的另一端通过螺钉与第一连接侧板27 相连接，第二连接侧板28固定在机架上；支座2及减速机支座11安 装固定在机架上，作为电缆缠绕装置的结构支撑；将主动链轮12从 滑环5的尾端套入至滑环5另一端部的法兰处，再将滑环5的尾端从 巻简轴套6的内孔插入卷简轴套6的内部，利用主动链轮12止口槽 与滑环5法兰的定位作用，通过螺钉将滑环5、主动链轮12及卷简 轴套6三者连接在一起；拨叉座4通过螺钉安装在连接板13的外侧， 将滑环5端部的拨叉30置于拨叉座4的槽内；接线盒3通过螺钉安 装在巻简1上，将滑环5的尾线及电缆引入接线盒3内部，通过接线 端子将滑环5的尾线与电缆的电信号对应地连接起来。将布缆轮支架25套设在两根光杠22及双向凸轮丝杠21上；再利用第一连接侧板 27上的中心孔将两根光杠22、双向凸轮丝杠21及两轴承箱20通过 螺钉连接在一起，其中两根光杠22起导向及支撑作用；两个布缆轮 26通过螺钉安装在布缆轮支架25的上平面，两布缆轮26之间的空 隙作为电缆的通道；滑块23置于双向凸轮丝杠21的螺旋槽中并用压 板24通过螺钉连接在布缆轮支架25上，通过滑块23与双向凸轮丝 杠21的左右螺旋槽啮合实现布缆轮26沿卷简1轴向的往复运动；从 动链轮16通过键及定位螺钉与第二离合器19同轴连接在一起，并通 过双向凸轮丝杠21上轴肩的定位作用将从动链轮16及第二离合器 19与双向凸轮丝杠21同轴连接在一起；第一离合器18通过键及轴 端档圈与双向凸轮丝杠21同轴连接在一起；布缆马达17通过螺钉与 第一离合器18外端面连在一起。张紧轮14通过螺钉与连接板13连 接在一起，并通过连接板13上设有的长条孔29来调节张紧轮14的 位置，以实现对主动链轮12与从动链轮16之间链条15松紧的调节， 确保链传动运行平稳；防护罩7通过螺钉固接在连接板13外表面。 本发明的工作原理为
由于电缆较长，电缆在卷简l上为多层卷绕，为保证电缆不乱扣、 不从外层勒入内层和不挤伤电缆，要求带有水平布缆器8，以保证电 缆在巻简1上的多层缠绕排列整齐，以避免电缆受到损伤。布缆器8 的主要功能是使电缆沿着连续螺旋线均匀整齐地缠绕在卷简1上。通 过电缆的施放将水下机器人载体放至水下一定的深度，同时也通过电 缆将动力信号及控制信号传递至水下载体处。待水下机器人载体完成 水下作业后通过电缆将水下机器人载体回收至甲板。施放作业时，巻 简1旋转，通过卷简轴套6及滑环5带动主动链轮12转动，通过链 条15及从动链轮16的传动并通过第二离合器19将扭矩传递至双向 凸轮丝杠21，从而使双向凸轮丝杠21转动，通过双向凸轮丝杠21 的螺旋槽与滑块23的啮合传动使滑块23沿卷简1的轴向往复运动， 从而带动布缆轮26沿卷简1的轴向往复运动，在双向凸轮丝杠21上 同时有左旋及右旋的螺旋槽，这样双向凸轮丝杠21在一个方向转动 时能够使滑块23在左/右螺旋槽内平稳过渡到右/左螺旋槽内，从而 使布缆轮26能够沿卷简1的轴向往复运动。通过传动比的设定，确 保巻简1转动一圈而布缆轮26移动一个缆径的距离，由于水下机器 人载体具有一定的重量，致使电缆始终受到张力，这样随着卷简l的 连续旋转使电缆一圈挨圈一层挨层地施放，保证将水下机器人载体放 至水下一定的深度，同时也通过电缆将动力信号及控制信号传递至水 下载体处，确保水下机器人载体完成作业任务。回收作业时，卷简l
8带动主动链轮12反向转动，通过链条15及从动链轮16的传动并通
过第二离合器19将扭矩传递至双向凸轮丝杠21,从而使双向凸轮丝 杠21反向转动，通过双向凸轮丝杠21的螺旋槽与滑块23的啮合传 动使滑块23沿卷简1的轴向往复运动，从而带动布缆轮26沿卷简1 的轴向往复运动，由于电缆始终受到张力作用，这样随着巻简l的连 续旋转使电缆一圈挨圈一层挨层地缠绕在卷简1上，保证将水下机器 人载体收回至甲板。
当布缆器8运行一段时间后，可能由于累积误差的原因导致布缆 轮26与电缆之间出现偏角的现象，这时需要停止卷简l运转，需要 对布缆轮26的位置进行调整；通过布缆马达17及第一离合器18工 作，将扭矩传递至双向凸轮丝杠21，从而使双向凸轮丝杠21转动， 以带动布缆轮26沿卷简1的轴向往复运动，调整至布缆轮26与电缆 在同一条直线的位置，以达到电缆缠绕均匀整齐。
本发明的滑环型号为Focal 176;本发明的减速机型号为Rexroth GFT220W3 4000;本发明的马达型号为Rexroth A6VE160;本发明的 布缆马达型号为Dafoss OMP40;本发明的离合器一型号为DDL10-8A; 本发明的离合器二型号为DDL10-16C。
权利要求
1.一种电缆缠绕装置，其特征在于包括卷筒(1)、滑环(5)、卷筒轴套(6)、布缆器(8)、减速机(9)及马达(10)，卷筒轴套(6)同轴地安装在卷筒(1)的一端，马达(10)通过减速机(9)安装在卷筒(1)的另一端；在卷筒(1)外的卷筒轴套(6)上套设有支座(2)，支座(2)的外端面固接有连接板(13)，布缆器(8)设于连接板(13)的另一端；滑环(5)置于卷筒轴套(6)内，一端与卷筒轴套(6)固接，另一端由卷筒轴套(6)穿出，滑环(5)通过链轮传动机构与布缆器(8)相连接，滑环(5)的转动副通过链轮传动机构构成布缆器(8)沿卷筒(1)轴向的移动副；与卷筒轴套(6)同侧的卷筒(1)上设有接线盒(3)，滑环(5)的尾线及电缆与接线盒(3)电连接。
2. 按权利要求1所述的电缆缠绕装置，其特征在于所述布缆 器(8)包括布缆轮(26)、双向凸轮丝杠(21)、光杠(22)、滑块(23)、 压板(24)、布缆轮支架(25)及连接侧板，其中光杠(22)为两根、 上下设置，夹持在连接侧板之间；双向凸轮丝杠(21)位于两根光杠(22) 之间、通过轴承箱(20)夹持在连接侧板之间，双向凸轮丝杠 (21)的其中一端通过轴承箱(20)由该端的连接侧板穿出，穿出端上分别套设有第一、二离合器U8、 19);布缆轮支架(25)套设在 光杠(22 )及双向凸轮丝杠(21 )上，在布缆轮支架(25 )上设有布 缆轮(26),双向凸轮丝杠(21)上设有左旋及右旋双向螺紋，滑块(23) 容置于双向凸轮丝杠(21)的螺旋槽内并通过压板(24)与布 缆轮支架(25 )相连接；在第一离合器(18 )上连接有布缆马达(17 ), 第二离合器(19)与链轮传动机构相连接。
3. 按权利要求2所述的电缆缠绕装置，其特征在于所述第一、 二离合器U8、 19)分别同轴套设在双向凸轮丝杠(21)上，布缆马 达(17)同轴安装在第一离合器(18)上，第二离合器(19)的轴向 截面为"T"形。
4. 按权利要求1所述的电缆缠绕装置，其特征在于所述链轮 传动机构包括主动链轮(12)、从动链轮(16)及链条(15)，主、从 动链轮(12、 16)位于连接板(13)的外侧，通过链条(15)相连接， 主动链轮(12)套设在滑环(5)上、位于滑环(5)上的法兰与卷简 轴套(6)之间，且与滑环(5)连动，从动链轮(16)安装在布缆器(8)上。
5. 按权利要求4所述的电缆缠绕装置，其特征在于在连接板 (13 )的外侧还设有长条孔(29 )，张紧轮(14 )安装在长条孔(")上并抵接于链条(15)。
6. 按权利要求4所述的电缆缠绕装置，其特征在于所述主动 链轮(12)上设有止口槽，与滑环(5)上的法兰配合连接。
7. 按权利要求4所述的电缆缠绕装置，其特征在于所述从动 链轮(16)同轴安装在布缆器(8)中的第二离合器(19)上。
8. 按权利要求1所述的电缆缠绕装置，其特征在于所述卷简 (1)为内部中空结构，轴向截面为"工"形，卷简(U的两端中心处开有供安装卷简轴套(6 )及减速机(9 )的圆孔，在安装卷简轴套 (6) —侧的卷简(1)上还设有工艺孔。
9. 按权利要求1所述的电缆缠绕装置，其特征在于所述滑环 (5)的穿出端下方设有拨叉(30),连接板(13)的外侧固接有拨叉座(4)，拨叉(30)插入拨叉座(4)内。
10. 按权利要求l所述的电缆缠绕装置，其特征在于所述连接 板(13)的外表面加设有防护罩(7)。
全文摘要
本发明涉及水下机器人作业装置，具体地说是一种能够贮存足够长度电缆且能够实现施放与回收水下机器人的电缆缠绕装置，包括卷筒、滑环、卷筒轴套、布缆器、减速机及马达，卷筒轴套同轴地安装在卷筒的一端，马达通过减速机安装在卷筒的另一端；在卷筒外的卷筒轴套上套设有支座，支座的外端面固接有连接板，布缆器设于连接板的另一端；滑环置于卷筒轴套内，一端与卷筒轴套固接，另一端由卷筒轴套穿出，滑环通过链轮传动机构与布缆器相连接，滑环的转动副通过链轮传动机构构成布缆器沿卷筒轴向的移动副；与卷筒轴套同侧的卷筒上设有接线盒，滑环的尾线及电缆与接线盒电连接。本发明具有自动布缆，电缆排列整齐，操作简便等优点。
文档编号H02G11/00GK101621194SQ200810012158
公开日2010年1月6日 申请日期2008年7月4日 优先权日2008年7月4日
发明者任福琳, 张竺英 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所