专利名称：电缆卷筒均匀缠绕机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用来在缠绕卷筒上整齐地卷绕电缆的机构，更具体地说是涉及一种使电动车辆的电缆导引机构作往复移动的机构。
使用牵引式电缆供电的电动车辆用于地下开采作业，在这些地方，用内燃机车辆不安全，而用电池供电又不现实。为了避免拖曳整条电缆，通常在车上安装一电缆卷筒，以便当车子向着和背离电缆连接的电源行驶时，卷取和放出电缆。虽然开采车的移动方向通常是沿着背向牵引电缆的方向以避免车子压住其自身的电缆，但是，车辆行驶必须绕过拐角和越过倾斜障碍，因此，牵引式电缆可能以一个与车子后部成大体垂直或水平的偏移角度延伸，这就会使电缆不能整齐地卷在电缆卷筒上，从而有可能被咬住，并使电缆在卷筒上缠绕得较松散、较杂乱。由于在地下开采车中空间甚为宝贵，所以为适应松散缠绕的电缆长度要求用较大的卷筒是它的缺点。
已经用过各种机构使导向件往复运动，从而使电缆或其他材料较均匀地缠绕在卷筒上。一种用于精加工卷筒的普通球窝换向器在功能上是适用的，但是价格太昂贵，特别是像开采车这样尺寸大、负载重的情况更不合适。另外，开采车作业所处的环境是很苛刻而富有磨损性的，故很可能损坏精密加工的球窝换向器。
虽然现有技术还不知道以紧密缠绕方式来缠绕电缆，但是例如在授予Berkepeis的美国专利No.2，650，036中已公开过一种用作往复穿行导向机构的普通往复移动块。这种机构采用一种普通的曲柄和连杆组件将转动运动转变成具有普通正弦波性质的往复线性运动。这种机构不适用于开采车，因为它的体积庞大，令人讨厌，整个机构都露在缠绕电缆的卷筒的端部平面之外，而且仅仅曲柄盘的直径便必须与所需的导向器的往复运动范围至少一样大。
本发明的主要目的是提供一种克服现有技术的上述缺点的电缆卷筒均匀缠绕机构。
上述的机构十分紧凑，除电缆卷筒的体积外，所占的空间并不大，特别是这种机构基本上没有超出电缆卷筒的端板之外。
上述的机构可按一定规格制造，并且结构坚实，可广泛用于苛刻而有磨蚀性的环境。
本发明的上述目的是通过提供一种电缆卷筒均匀缠绕机构而达到的，这种机构带有一个卷筒、一个可在电缆卷筒的长度范围内移动的电缆导引机构、一个与电缆卷筒一起转动的小直径偏心曲柄、一个一端与电缆导引机构相连接而另一端与一个固定的支枢点相连接的转臂和一个连接在曲柄和转臂的中间点之间的连杆。由于连杆固定在转臂的中间点上、且中间点与支枢点的距离小于与电缆导向机构的距离，故电缆导向机构往复移动的运动范围比曲柄的转动直径大得多。
本发明的上述的和其它的特征和优点从下面结合附图的详细说明中将更为显而易见，附图中
图1是安装在开采车中的本发明的机构的侧视图;
图2是图1实施例的侧视图;
图3是图1实施例的顶视图;
图4是图1实施例的传动联动机构的局部详细透视图。
图1示出一辆带有操作者14之后座12的开采车10。在车子的后部有一卷筒外罩16。使坐着的操作者14可用其两脚跨骑上述外罩之上部18而踩着该外罩之下部20。在外罩16内置有一电缆卷筒均匀卷绕机构24，用来收、放与之连接的牵引式动力电缆26，以便对车子供电。
如图2所示，电缆卷筒均匀缠绕机构24装在卷筒外罩16内，它有一电缆卷筒28，由止推轴颈支承以便绕固定在车子上的水平轴转动。上述卷筒有两块端板30，它们彼此隔开而确定出卷筒的长度。在一块卷筒端板30上，固定了一个卷筒链轮32，与它一起转动，在与卷筒链轮32的同一平面上安装了一个马达链轮34，与马达轴36一起转动。传动链条40与卷筒链轮32和马达链轮34相啮合，以产生按比例的转动。
可调张紧机构42含有一张紧链轮44，用以拉紧传动链条40。该机构最好能容易从外部触到它，以方便必要的调节操作。转数计48有一计数器链轮50，与链条啮合，以测定其转数，该转数计通过一显示器(未示出)向操作者14示出余留的电缆量。换句话说，可将车辆控制器(未示出)与转数计连接起来，以防止车辆运动超过它的电缆的范围。
电缆导引机构52被滑动地安装，可在以横向水平方向固定在车子上的导引轴54上作往复移动和绕其转动。该机构52含有一对对向平行的底架板56，它们的上端由一对横板58互相连接。壳体上装一内挡件59，卷筒外罩16则带有一外挡件部分60，上述横板58可在它们之间运动，以通过同两个挡件的接触来限制电缆导引机构52的转动动作的程度。
如图3所示，马达轴36与固定在车上的液压马达64连接。该马达最好采用Geroler型的，例如CHAR-LYNN公司制造的103-1537型马达。该马达与车上液压系统(未示出)互相连接，以提供通常是恒定的转矩，从而使电缆在任何时候(无论是收或放)都保持预定的拉紧状态。马达轴36有联轴器66，以适应任何偏离，轴36进入固定在车上并带有垂直向下伸出的转动曲柄或称偏心转轴72的齿轮箱68中，该齿轮箱68内有一蜗轮蜗杆机构(未示出)，它将马达轴36连接到偏心传动轴72上，而使偏心轴每转一转时马达传动轴转许多圈。
从图3还可看出，卷筒端板30紧密地座落在卷筒外罩部18的垂直板之间。
如图4所示，传动联动机构74巧妙地将偏心传轴72与电缆导引机构52连接起来，使偏心轴的转动引起电缆导引机构的往复移动。该联动机构74有一连杆或称转臂76，该转臂76有一与车子的固定支架部分82相连接的枢轴端78，故可绕垂直轴线上的支枢点84转动，转臂76的另一端是自由端84，它在球窝接头86处与导向臂90连接。导向臂90与导引轴54可转动地连接，同时又被约束在一对可在导引轴54上自由地滑动并与底架板56连接的衬套92之间。
曲柄臂或称偏心传动杆94固定在传动轴72上，在其自由端上有一传动点100，该点沿具有预定的一定直径的圆形轨迹101移动。连杆102具有第一端106和第二端108，其第一端106可转动地连接到传动杆94的传动点100上，其第二端108可转动地连接到转臂76上的中间传动点或称连接点112上。为了在保持带有短曲柄或称传动杆94的紧凑结构的同时，使电缆导引机构52具有较宽的往复移动范围，中间连接点112设置在接近支枢点84处，且与支枢点84的距离最好为转臂76总长度的二分之一至四分之一。因此，偏心传动轴的运动可放大几倍。
整个传动联动机构74，特别是偏心曲柄臂94座落在卷筒外罩上部18的两垂直板之间。由于卷筒端板30接近外罩上部18，所以传动联动机构74(实际上包括整个齿轮箱68)都包容在由卷筒端板30限定的想像的平面之间。
从图4还可看出，电缆导引机构52有一对与底架板56连接并彼此隔开的水平板114，用以在它们之间支承一对互相隔开的垂直导辊116，在两水平轴122上可转动地安装了一对水平导辊120，该水平轴122支承在两底架板56之间。水平导辊120分别为双凸缘式的，凸缘之间带有半圆形周边凹槽，该凹槽的大小可以紧密接纳电缆26。两导辊120安装成互相对准，使它们各自的凸缘仅仅相隔一个小于电缆直径的小距离。因此，相邻导辊的周边凹槽便构成一个基本上接近圆形的通道，使电缆不会脱出凹槽。为了适应牵引电缆26的角度位置范围，将水平导辊120可滑动地安装在水平轴122上，从而避免了电缆26与导辊100之间的横向压力。
当车辆10向前开动时，电缆26被放出，引起卷筒28转动，卷筒28的转动驱动传动链条40转动，这又使马达传动轴36转动。齿轮箱68将传动轴36的转动转换成偏心传动轴72的慢得多的转动。偏心传动杆94的圆周运动被转换成转臂76的绕枢轴的循环转动，这种循环转动大约成正弦函数形式，但不那么精确，因为传动杆102的长度是一定的。因此，电缆导引机构52在电缆卷筒28放出两整圈的电缆的时间内，沿轴54往复循环移动一次。
同理，当车子往回移动使电缆重新缠绕在卷筒上时，电缆导引机构52便按与正在卷绕到卷筒上的电缆圈大致对齐的位置作往复移动。因此，电缆便会整齐而紧密地卷绕起来，但不会在电缆间留下间隔，也不会在横过整个卷筒上完全卷好第一层电缆之前有后一圈过早地叠在前一圈上面而构成第二层的情况。
电缆导引机构的近似于正弦函数的运动，适宜于形成整齐而紧凑的绕卷，因为，只要电缆与垂直于卷筒轴线的位置没有大的角度偏转，电缆就会有形成紧密绕圈的倾向。因此，电缆导引所需的往复移动范围并不完全等于端板30之间的卷筒长度。请注意，采用球窝换向器只会使电缆导引机构与正在缠绕的缆圈间形成不必要的精确的对准，而没有任何功能的优点。
在最佳实施例中，卷筒28的长度或卷筒端板30之间的距离为10.5英寸，所以，对于直径为1.05英寸的电缆，紧密地绕在卷筒上时每一层有10圈。因此，当齿轮箱的传动比为40∶1时，马达轴36每转动40转，偏心曲柄臂94便转一转，而马达链轮34与卷筒链轮32间的传动比为2.22∶1。因此，电缆导引机构往复移动一次，卷筒便转18转。传动杆94的有效长度为1.18英寸。连杆102在其转轴之间的有效长度为3.47英寸。转臂76的有效长度为9.28英寸，安装在中间连接点112上的连杆102的第二端108与转臂支枢点84的距离为2.32英寸。因此，转臂的自由端84扫过的轨迹将使电缆导引机构52在9.44英寸的范围内作往复移动。液压马达被连续地驱动而产生474英寸一磅的转矩，所以电缆所承受的拉力保持在212-289磅。
虽然上面描述的机构是使用液压马达的，但是，可以设想，也可以用弹簧或其他的弹性能贮存机构，或者电动马达或其他马达来使电缆保持在张紧状态。
因此，虽然上面通过一个最佳实施例示出和描述了本发明的原理，但是熟悉本技术的人们都会明白，所述的实施例可以在不背离本发明的原则的情况下进行改进。我声明，本发明不仅仅限于所示的实施例，而应包含不脱离下述权利要求的精神和范围而提出的各种改进、变化及与其相当的改型。
权利要求
1.一种用来在卷筒上整齐地卷绕电缆的机构，包含；一个缠绕卷筒；一个可在与卷筒相对应的运动范围内移动的电缆导引机构，用来将电缆整齐地导引到上述卷筒上；一个用来使一个传动点沿一圆形轨迹转动的偏心传动机构；一个巧妙地将偏心传动机构的传动点与电缆导引机构连接起来的传动联动机构，它使电缆导引机构的移动范围大于传动点的圆形轨迹的直径。
2.根据权利要求1的机构，其特征在于，所述的偏心传动机构与缠绕卷筒可动地连接，以便按比例地一起转动。
3.根据权利要求2的机构，其特征在于，它还含有一个连接偏心传动机构与缠绕卷筒的蜗轮蜗杆机构。
4.根据权利要求1的机构，其特征在于，所述传动联动机构含有一个转臂，该转臂一固定的支枢点和一个与电缆导引机构连接的自由端。
5.根据权利要求4的机构，其特征在于，所述传动联动机构还包含一个连接，该连杆将偏心传动机构与转臂上的传动点巧妙地连接起来，而由偏心机构的转动引起转臂的循环转动。
6.根据权利要求5的机构，其特征在于，上述转臂上的传动点与上述转动点隔开一个第一距离，而转臂自由端又与上述转动点隔开一个大于第一距离的第二距离，从而使偏心传动机构的循环运动放大，而加大了转臂自由端的运动范围。
7.根据权利要求1的机构，其特征在于，偏心传动机构与缠绕卷筒可动地连接，从而使电缆导引机构随着卷筒的转动而移动。
8.一种由与电源连接的牵引式电缆供电的车辆，包含一个可在一转轴上转动的电缆卷筒;一个用来转动卷筒使其在车子向着电源和背离电源开动时收、放电缆的卷筒控制器;一个安装在车子上跟随电缆卷筒在一定运动范围内作相对运动的电缆导引机构;一个用来使传动点按圆形轨迹运动的曲柄臂;一个传动联动机构，它将上述传动点与上述电缆导引机构可动地连接起来，从而使电缆导引机构的运动范围大于曲柄臂圆形轨迹的直径。
9.根据权利要求8的车辆，其特征在于，所述电缆导引机构是可转动地安装的，以使适应电缆相对于位于卷筒与导引机构之间的第一电缆部分的大角度范围的设计，从而减小作用在导引机构上的粘合力和摩擦力。
10.根据权利要求9的车辆，其特征在于，上述的电缆导引机构在一个通常是平行于电缆卷筒轴的轴上转动。
11.根据权利要求9的车辆，其特征在于，电缆卷筒在通常是水平的轴上转动。
12.根据权利要求8的车辆，其特征在于，上述曲柄臂与电缆卷筒可动地连接，以便按一个成比例的传动比一起转动。
13.根据权利要求12的车辆，其特征在于，它包括一个蜗轮蜗杆机构，该机构将偏心传动机构与缠绕卷筒可动地连接起来。
14.根据权利要求8的车辆，其特征在于，所述的传动联动机构包括一个带有枢轴端和自由端的转臂，上述的自由端与电缆导引机构可动地连接。
15.根据权利要求14的车辆，其特征在于，所述传动联动机构还包括一个与转臂上的传动点可动地连接的连杆，从而由曲柄臂的转动引起上述转臂的循环转动。
16.根据权利要求8的车辆，其特征在于，上述传动联动机构的连接可驱动电缆导引机构跟随卷筒的转动作大体上是正弦函数形式的运动。
17.根据权利要求8的车辆，其特征在于，上述的卷筒控制器可动地与卷筒相连接，以便以一预定的扭矩可转动地偏压上述的导辊，从而在车辆以最快速度朝牵引电缆开动时使卷筒保持足够的张力而卷绕电缆。
18.根据权利要求8的车辆，其特征在于，所述的卷筒控制器包括一个液压马达。
全文摘要
用来为电动车整齐地卷绕电缆的电缆导引机构，该机构由传动联动机构驱动，并跟随缠绕卷筒的转动作成比例的往复移动。传动联动机构有一转臂，该转臂有固定枢轴端和自由端，其自由端与电缆导引机构连接。由卷筒的转动驱动的偏心曲柄与一个连接曲柄端部和转臂上的中间点的连杆相连接。因此，电缆导引机构的往复移动的范围比曲柄所掠过的圆形轨迹的直径要大些，上述传动联动机构可以紧凑地安装在卷绕机构内。
文档编号B65H54/28GK1093659SQ9311644
公开日1994年10月19日 申请日期1993年8月18日 优先权日1992年8月18日
发明者丹尼尔·L·休斯 申请人:瓦格纳采矿和工程设备公司