專利名稱：電纜纏繞裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及水下機器人作業裝置，具體地說是一種能夠貯存 足夠長度電纜且能夠實現施放與回收水下機器人的電纜纏繞裝置。
背景技術：
水下機器人是一種在水下環境中作業的機器人，水下機器人要進 行水下作業時須將其施放到水下一定的深度，當水下機器人完成水下作業后須將其回收至甲板；施放及回收作業是實現水下機器人載體完 成水下作業的前提和保障。
目前，對于水下機器人的收放來說，普遍是通過船吊或甲板上絞 車來實現的。對于船吊的實現方式來說，水下機器人載體的作業深度 受到限制，僅適用于小型水下機器人的作業，進行收放作業時需要多 個人完成收放電纜的任務，容易損傷電纜，且勞動強度大。對于通過 甲板上絞車的實現方式來說，現有絞車貯存電纜的長度有限，電纜排 列不均勻，絞車的布纜方式是通過手動的方式來實現的，依靠馬達的 正反轉來實現布纜輪的水平往復運動，操作復雜，需要多人協同配合 才能進行作業，且對操作人員的要求較高，容易出現操作失誤而產生。
實用新型內容
本實用新型的目的在于提供一種電纜纏繞裝置，適用于纏繞多層 電纜進而通過電纜實現收放水下機器人載體。
本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的 本實用新型包括卷簡、滑環、卷簡軸套、布纜器、減速機及馬達， 卷簡軸套同軸地安裝在卷簡的 一端，馬達通過減速機安裝在卷簡的另 一端；在卷簡外的卷簡軸套上套設有支座，支座的外端面固接有連接 板，布纜器設于連接板的另一端；滑環置于卷簡軸套內， 一端與卷簡 軸套固接，另一端由卷簡軸套穿出，滑環通過鏈輪傳動機構與布纜器 相連接，滑環的轉動副通過鏈輪傳動機構構成布纜器沿巻簡軸向的移 動副；與卷簡軸套同惻的卷簡上設有接線盒，滑環的尾線及電纜與接 線盒電連接。
其中所述布纜器包括布纜輪、雙向凸輪絲杠、光杠、滑塊、壓 板、布纜輪支架及連接側板，其中光杠為兩根、上下設置，夾持在連
接側板之間；雙向凸輪絲杠位于兩根光杠之間、通過軸承箱夾持在連 接側板之間，雙向凸輪絲杠的其中一端通過軸承箱由該端的連接側板
穿出，穿出端上分別套設有第一、二離合器；布纜輪支架套設在光杠
及雙向凸輪絲杠上，在布纜輪支架上設有布纜輪，雙向凸輪絲杠上設 有左旋及右旋雙向螺紋，滑塊容置于雙向凸輪絲杠的螺旋槽內并通過
壓板與布纜輪支架相連接；在第一離合器上連接有布纜馬達，第二離 合器與鏈輪傳動機構相連接；第一、二離合器分別同軸套設在雙向凸 輪絲杠上，布纜馬達同軸安裝在第一離合器上，第二離合器的軸向截 面為"T"形；所述鏈輪傳動機構包括主動鏈輪、從動鏈輪及鏈條， 主、從動鏈輪位于連接板的外側，通過鏈條相連接，主動鏈輪套設在 滑環上、位于滑環上的法蘭與卷簡軸套之間，且與滑環連動，從動鏈 輪安裝在布纜器上；在連接板的外側還設有長條孔，張緊輪安裝在長 條孔上并抵接于鏈條；主動鏈輪上設有止口槽，與滑環上的法蘭配合 連接；從動鏈輪同軸安裝在布纜器中的第二離合器上；所述卷簡為內 部中空結構，軸向截面為"工"形，卷簡的兩端中心處開有供安裝卷 簡軸套及減速機的圓孔，在安裝卷簡軸套一側的卷簡上還設有工藝 孔；所述滑環的穿出端下方設有撥叉，連接板的外側固接有撥叉座， 撥叉插入撥叉座內；所述連接板的外表面加設有防護罩。 本實用新型的優點與積極效果為
1. 自動布纜，電纜排列整齊，操作簡便。本實用新型布纜器通 過巻簡、鏈傳動及離合器傳動，使卷簡在同一方向轉動時布纜輪能夠 水平往復運動，實現電纜在水平方向的自動排布。
2. 自動調節布纜器的累計誤差。本實用新型布纜器可以由布纜 馬達及離合器傳動實現布纜輪水平往復運動，以實現對布纜器累計誤 差的調節。
3. 增加電纜貯存長度。本實用新型卷簡寬度大，可以纏繞多層 電纜，可容納的電纜較長，保證水下機器人載體可以在足夠的深度下 進行作業。
4. 兩離合器可自動切換。本實用新型布纜器可以通過對兩離合 器的切換，使布纜器分別處于自動布纜工況或布纜器累計誤差調節工況。
5. 鏈條松緊易于調節。本實用新型鏈傳動具有鏈條張緊功能， 易于實現對鏈條松緊的調節。
6. 布纜器結構緊湊，剛性好，運轉平穩。本實用新型布纜器釆 用兩根光杠導向，其中滑塊與雙向凸輪絲杠嚙合傳動，滑塊在左右螺 旋槽中運動平穩、靈活。7.電纜工作狀況好，工作壽命長。本實用新型布纜輪與電纜為 滾動接觸，對電纜的損傷小，保證電纜的使用壽命。
圖l為本實用新型的結構示意圖2為圖1的左視圖3為圖1中布纜器的結構示意其中l為卷簡，2為支座，3為接線盒，4為撥叉座，5為滑環， 6為卷簡軸套，7為防護罩，8為布纜器，9為減速機，IO為馬達， 11為減速機支座，12為主動鏈輪，13為連接板，14為張緊輪，15 為鏈條，16為從動鏈輪，17為布纜馬達，18為第一離合器，19為第 二離合器，20為軸承箱，21為雙向凸輪絲杠，22為光杠，23為滑塊, 24為壓板，25為布纜輪支架，26為布纜輪，27為第一連接側板，28 為第二連接側板，29為長條孔，30為撥叉。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳述。
如圖1 3所示，本實用新型包括卷簡l、滑環5、卷簡軸套6、 布纜器8、減速機9及馬達10，卷簡l為內部中空結構，軸向截面為 "工"形，卷簡1的兩端中心處開有供安裝卷簡軸套6及減速機9的 圓孔，在安裝巻簡軸套6—側的卷簡1上還設有工藝孔。卷簡軸套6 通過一端的中心圓孔同軸地安裝在巻筒1的一端，在巻簡1的另一端 中心圓孔1固接有減速機9,馬達10固接在減速機9的端面上，減 速機支座11套設于減速機9的外表面；在卷簡1外的卷簡軸套6上 套設有支座2，支座2的外端面固接有連接板13,連接板13的另一 端與布纜器8中的第一連接側板27相連接；滑環5置于卷簡軸套6 內， 一端固接于卷簡軸套6上，另一端由卷簡軸套6穿出，滑環5通 過鏈輪傳動機構與布纜器8相連接。滑環5的穿出端下方設有撥叉 30，連接板13的外側固接有撥叉座4，撥叉30插入撥叉座4內，以 防止滑環5的端部旋轉，確保滑環5工作可靠。與卷簡軸套6同側的 卷簡1上設有接線盒3，滑環5上的尾線及電纜通過卷簡1上的工藝 孔引入接線盒3的內部并將電信號傳遞至電纜，以實現電信號的傳 輸。防護罩7固接在連接板13的外表面。
布纜器8包括布纜輪26、雙向凸輪絲杠21、光杠22、滑塊23、 壓板24、布纜輪支架25及連接側板，其中光杠22為兩根、上下設 置，夾持在第一、二連接側板27、 28之間；雙向凸輪絲杠21位于兩 根光杠22之間、兩端分別通過軸承箱20夾持在連接側板之間，雙向 凸輪絲杠21的其中一端通過軸承箱20由第一連接側板27穿出，穿
出端上分別套設有第一、二離合器18、 19;布纜輪支架25套設在兩 根光杠22及雙向凸輪絲杠21上，布纜輪支架25上設有兩個布纜輪 26,雙向凸輪絲杠21上設有左旋及右旋的雙向螺紋，滑塊23容置于 雙向凸輪絲杠21的螺旋槽內并通過壓板24與布纜輪支架25相連接， 確保滑塊23在左右螺旋槽中平穩運動；第一、二離合器18、 19分別 同軸套設在雙向凸輪絲杠21上，第一離合器18套設在雙向凸輪絲杠 21上，第一離合器18外端同軸安裝有布纜馬達17,第二離合器19 的軸向截面為"T"形，與鏈輪傳動機構相連接。
鏈輪傳動機構包括主動鏈輪12、從動鏈輪16及鏈條15，主、從 動鏈輪12、 16位于連接板13的外側，通過鏈條15相連接，用于實 現扭矩的傳遞；主動鏈輪12上設有止口槽，與滑環5上的法蘭配合 連接并位于滑環5上的法蘭與卷簡軸套6之間，且與滑環5連動，從 動鏈輪16同軸安裝在布纜器8中的第二離合器19上。在連接板13 的外側還設有長條孔29,張緊輪14固接在連接板13外表面并位于 長條孔29內，張緊輪14抵接于鏈條15,用于實現鏈條15松緊的調節，確保鏈傳動運行平穩。
滑環5的轉動副通過鏈輪傳動機構構成布纜器8沿卷筒1軸向的 移動副，即鏈輪傳動機構中的主動鏈輪12在卷簡軸套6及滑環5的 驅動下旋轉，通過鏈條15帶動從動鏈輪16旋轉，雙向凸輪絲杠12 在從動鏈輪16的帶動下旋轉，使得滑塊23在螺旋槽內平穩地運動， 進而帶動布纜輪支架25及布纜輪26在沿卷簡1的軸向往復運動。
本實用新型具體組裝如下
利用卷簡1一端的中心孔及減速機9上止口定位作用通過螺釘將 兩者組裝在一起；馬達10通過花鍵軸與減速機9內部的花鍵套連接 并用螺釘固接在減速機9的端面上；減速機支座11通過減速機9端 部的止口定位作用通過螺釘與減速機9安裝在一起；支座2通過軸承 同軸套設在卷簡軸套6上，連接板13的一端通過螺釘與支座2的外 側端面連接在一起，連接板13的另 一端通過螺釘與第一連接側板27 相連接，第二連接側板28固定在機架上；支座2及減速機支座11安 裝固定在機架上，作為電纜纏繞裝置的結構支撐；將主動鏈輪12從 滑環5的尾端套入至滑環5另 一端部的法蘭處，再將滑環5的尾端從 卷簡軸套6的內孔插入卷簡軸套6的內部，利用主動鏈輪12止口槽 與滑環5法蘭的定位作用，通過螺釘將滑環5、主動鏈輪12及卷簡 軸套6三者連接在一起；撥叉座4通過螺釘安裝在連接板13的外側， 將滑環5端部的撥叉30置于撥叉座4的槽內；接線盒3通過螺釘安 裝在卷簡1上，將滑環5的尾線及電纜引入接線盒3內部，通過接線
端子將滑環5的尾線與電纜的電信號對應地連接起來。將布纜輪支架
25套設在兩根光杠22及雙向凸輪絲杠21上；再利用第一連接側板 27上的中心孔將兩根光杠22、雙向凸輪絲杠21及兩軸承箱20通過 螺釘連接在一起，其中兩根光杠22起導向及支撐作用；兩個布纜輪 26通過螺釘安裝在布纜輪支架25的上平面，兩布纜輪26之間的空 隙作為電纜的通道；滑塊23置于雙向凸輪絲杠21的螺旋槽中并用壓 板24通過螺釘連接在布纜輪支架25上，通過滑塊23與雙向凸輪絲 杠21的左右螺旋槽嚙合實現布纜輪26沿卷簡1軸向的往復運動；從 動鏈輪16通過鍵及定位螺釘與第二離合器19同軸連接在一起，并通 過雙向凸輪絲杠21上軸肩的定位作用將從動鏈輪16及第二離合器 19與雙向凸輪絲杠21同軸連接在一起；第一離合器18通過鍵及軸 端檔圏與雙向凸輪絲杠21同軸連接在一起；布纜馬達17通過螺釘與 第一離合器18外端面連在一起。張緊輪14通過螺釘與連接板13連 接在一起，并通過連接板13上設有的長條孔29來調節張緊輪14的 位置，以實現對主動鏈輪12與從動鏈輪16之間鏈條15松緊的調節， 確保鏈傳動運行平穩；防護罩7通過螺釘固接在連接板13外表面。 本實用新型的工作原理為
由于電纜較長，電纜在卷簡l上為多層卷繞，為保證電纜不亂扣、 不從外層勒入內層和不擠傷電纜，要求帶有水平布纜器8，以保證電 纜在巻簡l上的多層纏繞排列整齊，以避免電纜受到損傷。布纜器8 的主要功能是使電纜沿著連續螺旋線均勻整齊地纏繞在卷簡1上。通 過電纜的施放將水下機器人載體放至水下一定的深度，同時也通過電 纜將動力信號及控制信號傳遞至水下載體處。待水下機器人載體完成 水下作業后通過電纜將水下機器人載體回收至甲板。施放作業時，卷 簡1旋轉，通過卷簡軸套6及滑環5帶動主動鏈輪12轉動，通過鏈 條15及從動鏈輪16的傳動并通過第二離合器19將扭矩傳遞至雙向 凸輪絲杠21,從而使雙向凸輪絲杠21轉動，通過雙向凸輪絲杠21 的螺旋槽與滑塊2 3的嚙合傳動使滑塊2 3沿卷簡1的軸向往復運動， 從而帶動布纜輪26沿卷簡1的軸向往復運動，在雙向凸輪絲杠21上 同時有左旋及右旋的螺旋槽，這樣雙向凸輪絲杠21在一個方向轉動 時能夠使滑塊23在左/右螺旋槽內平穩過渡到右/左螺旋槽內，從而 使布纜輪26能夠沿卷筒1的軸向往復運動。通過傳動比的設定，確 保巻筒1轉動一圈而布纜輪26移動一個纜徑的距離，由于水下機器 人載體具有一定的重量，致使電纜始終受到張力，這樣隨著卷簡1的 連續旋轉使電纜一圈挨圈一層挨層地施放，保證將水下機器人載體放 至水下一定的深度，同時也通過電纜將動力信號及控制信號傳遞至水
下載體處，確保水下機器人載體完成作業任務。回收作業時，卷簡l 帶動主動鏈輪12反向轉動，通過鏈條15及從動鏈輪16的傳動并通
過第二離合器19將扭矩傳遞至雙向凸輪絲杠21,從而使雙向凸輪絲 杠21反向轉動，通過雙向凸輪絲杠21的螺旋槽與滑塊23的嚙合傳 動使滑塊23沿卷簡1的軸向往復運動，從而帶動布纜輪26沿卷簡1 的軸向往復運動，由于電纜始終受到張力作用，這樣隨著卷簡l的連 續旋轉使電纜一圈挨圈一層挨層地纏繞在巻簡1上，保證將水下機器 人載體收回至甲板。
當布纜器8運行一段時間后，可能由于累積誤差的原因導致布纜 輪26與電纜之間出現偏角的現象，這時需要停止卷簡1運轉，需要 對布纜輪26的位置進行調整；通過布纜馬達17及第一離合器18工 作，將扭矩傳遞至雙向凸輪絲杠21，從而使雙向凸輪絲杠21轉動， 以帶動布纜輪26沿卷簡1的軸向往復運動，調整至布纜輪26與電纜 在同一條直線的位置，以達到電纜纏繞均勻整齊。
本實用新型的滑環型號為Focal 176;本實用新型的減速機型號 為Rexroth GFT220W3 4000;本實用新型的馬達型號為Rexroth A6VE160;本實用新型的布纜馬達型號為Dafoss OMP40;本實用新型 的離合器一型號為DDL10-8A;本實用新型的離合器二型號為 ■ 10—16C。
權利要求1. 一種電纜纏繞裝置，其特征在于包括卷筒(1)、滑環(5)、卷筒軸套(6)、布纜器(8)、減速機(9)及馬達(10)，卷筒軸套(6)同軸地安裝在卷筒(1)的一端，馬達(10)通過減速機(9)安裝在卷筒(1)的另一端；在卷筒(1)外的卷筒軸套(6)上套設有支座(2)，支座(2)的外端面固接有連接板(13)，布纜器(8)設于連接板(13)的另一端；滑環(5)置于卷筒軸套(6)內，一端與卷筒軸套(6)固接，另一端由卷筒軸套(6)穿出，滑環(5)通過鏈輪傳動機構與布纜器(8)相連接，滑環(5)的轉動副通過鏈輪傳動機構構成布纜器(8)沿卷筒(1)軸向的移動副；與卷筒軸套(6)同側的卷筒(1)上設有接線盒(3)，滑環(5)的尾線及電纜與接線盒(3)電連接。
2. 按權利要求1所述的電纜纏繞裝置，其特征在于所述布纜 器(8)包括布纜輪(26)、雙向凸輪絲杠(21)、光杠(22)、滑塊(23)、 壓板(24)、布纜輪支架(25)及連接側板，其中光杠(22)為兩根、 上下設置，夾持在連接側板之間；雙向凸輪絲杠(21)位于兩根光杠(22) 之間、通過軸承箱(20)夾持在連接惻板之間，雙向凸輪絲杠 (21)的其中一端通過軸承箱(20)由該端的連接側板穿出，穿出端上分別套設有第一、二離合器U8、 19);布纜輪支架(25)套設在 光杠(22 )及雙向凸輪絲杠(21 )上，在布纜輪支架(25 )上設有布 纜輪(26),雙向凸輪絲杠(21)上設有左旋及右旋雙向螺紋，滑塊(23) 容置于雙向凸輪絲杠(21)的螺旋槽內并通過壓板(24)與布 纜輪支架(25 )相連接；在第一離合器(18 )上連接有布纜馬達(17 ), 第二離合器U9)與鏈輪傳動機構相連接。
3. 按權利要求2所述的電纜纏繞裝置，其特征在于所述第一、 二離合器(18、 19)分別同軸套設在雙向凸輪絲杠(21)上，布纜馬 達(17)同軸安裝在第一離合器(18)上，第二離合器(19)的軸向 截面為"T"形。
4. 按權利要求1所述的電纜纏繞裝置，其特征在于所述鏈輪 傳動機構包括主動鏈輪(12)、從動鏈輪(16)及鏈條(15)，主、從 動鏈輪(12、 16)位于連接板(13)的外側，通過鏈條(15)相連接， 主動鏈輪(12 )套設在滑環(5 )上、位于滑環(5 )上的法蘭與卷簡 軸套(6)之間，且與滑環(5)連動，從動鏈輪(l6)安裝在布纜器(8)上。
5. 按權利要求4所述的電纜纏繞裝置，其特征在于在連接板 (13)的外側還設有長條孔(29)，張緊輪(14)安裝在長條孔(29)上并抵接于鏈條U5)。
6. 按權利要求4所述的電纜纏繞裝置，其特征在于所述主動 鏈輪(12)上設有止口槽，與滑環(5)上的法蘭配合連接。
7. 按權利要求4所述的電纜纏繞裝置，其特征在于所述從動 鏈輪(16)同軸安裝在布纜器(8)中的第二離合器(19)上。
8. 按權利要求1所述的電纜纏繞裝置，其特征在于所述卷簡 (1)為內部中空結構，軸向截面為"工"形，卷簡(1)的兩端中心處開有供安裝卷簡軸套(6 )及減速機(9 )的圓孔，在安裝卷簡軸套 (6) —側的卷簡(1)上還設有工藝孔。
9. 按權利要求1所述的電纜纏繞裝置，其特征在于所述滑環 (5)的穿出端下方設有撥叉(30)，連接板(13)的外側固接有撥叉座(4),撥叉(30)插入撥叉座(4)內。
10. 按權利要求l所述的電纜纏繞裝置，其特征在于所述連接 板(13)的外表面加設有防護罩(7)。
專利摘要本實用新型涉及水下機器人作業裝置，具體地說是一種能夠貯存足夠長度電纜且能夠實現施放與回收水下機器人的電纜纏繞裝置，包括卷筒、滑環、卷筒軸套、布纜器、減速機及馬達，卷筒軸套同軸地安裝在卷筒的一端，馬達通過減速機安裝在卷筒的另一端；在卷筒外的卷筒軸套上套設有支座，支座的外端面固接有連接板，布纜器設于連接板的另一端；滑環置于卷筒軸套內，一端與卷筒軸套固接，另一端由卷筒軸套穿出，滑環通過鏈輪傳動機構與布纜器相連接，滑環的轉動副通過鏈輪傳動機構構成布纜器沿卷筒軸向的移動副；與卷筒軸套同側的卷筒上設有接線盒，滑環的尾線及電纜與接線盒電連接。本實用新型具有自動布纜，電纜排列整齊，操作簡便等優點。
文檔編號H02G11/00GK201213217SQ20082001383
公開日2009年3月25日 申請日期2008年7月4日 優先權日2008年7月4日
發明者任福琳, 張竺英 申請人:中國科學院沈陽自動化研究所