電纜敷設設備的製作方法

2023-04-23 06:13:41

本發明涉及配網電纜敷設技術領域，尤其是涉及一種電纜敷設設備。

背景技術：

目前的電纜施工作業需要進行電纜的裝載運輸和收放等工作。其中，在傳統技術中，電纜卷的裝卸工作由人工進行，耗費較多人力，不利於實現電纜敷設的全自動化。並且，有的電纜卷為重型電纜，體積大且重量重，給人工操作帶來諸多不便。此外，在傳統的電纜收放工作中，也是依託人力進行拉纜與倒纜。電纜在地面拖行，摩擦阻力大，為電纜的收放帶來不便，增加人力消耗。尤其是在地形複雜的農村、山區等地，也增加了人工作業難度，需要耗費大量的人力，作業效率低下。

技術實現要素：

基於此，本發明在於克服現有技術的缺陷，提供一種電纜敷設設備，其能夠實現電纜卷的自動裝載、運輸及收放線等工作，減少了人工操作，提高了作業效率，降低了作業難度。

其技術方案如下：

一種電纜敷設設備，包括：底盤裝置；行走裝置，所述行走裝置設於所述底盤裝置的底部；機械臂結構，所述機械臂結構設於所述底盤裝置上，且所述機械臂結構用於抓起或卸下電纜卷；第一驅動裝置，所述第一驅動裝置設於所述底盤裝置上，且所述第一驅動裝置用於驅動被抓起後的所述電纜卷轉動；控制模塊，所述控制模塊設於所述底盤裝置上，且所述行走裝置、所述機械臂結構以及所述第一驅動裝置均與所述控制模塊電性連接。

本發明實施例所述的電纜敷設設備，其設置有機械臂結構，通過機械臂結構將位於承託面(一般為地面或其他承託平臺)的電纜卷抓起，從而實現電纜卷的裝載，避免人工搬運裝載電纜卷。當電纜卷使用完畢後，機械臂再將電纜卷放回至地面。與此同時，本發明實施例還設有第一驅動裝置，第一驅動裝置可驅動被抓起的電纜卷正轉或反轉，電纜卷轉動的時候即可實現放線或收線。並且底盤裝置的底部設有行走裝置，行走裝置帶動整個設備移動，一方面可以實現電纜卷的運輸移動，另一方面可以實現邊行走、邊收放電纜的功能。本發明實施例還通過控制模塊來控制行走裝置、機械臂結構以及第一驅動裝置的動作，具體可以控制行走裝置的行走方向、行走路徑、電纜卷的裝載與卸下、電纜的收放等，使得該電纜敷設設備實現自動智能化。本發明可顯著減少電纜敷設作業中的人力消耗，提高作業效率，降低作業難度。本發明具有使用便捷、機械性好和實用性強等特點，使得電纜敷設作業能夠方便快速的進行。

下面對上述技術方案作進一步的說明：

在其中一個實施例中，所述機械臂結構包括機械爪、翻轉臂、第二驅動裝置和第三驅動裝置，所述翻轉臂的一端鉸接於底盤裝置上，所述翻轉臂的另一端與所述機械爪連接，所述第二驅動裝置與所述翻轉臂驅動連接、並用於驅動所述翻轉臂翻轉，所述第三驅動裝置與所述機械爪驅動連接、並用於驅動所述機械爪張開或閉合。

本發明實施例通過第二驅動裝置驅動翻轉臂翻轉，並且翻轉臂的末端設有機械爪。可通過第三驅動裝置來控制機械爪抓取電纜卷或釋放電纜卷。具體地，可預先將電纜卷放置於地面上；第二驅動裝置驅動翻轉臂朝地面一側翻轉使得機械爪靠近電纜卷；第三驅動裝置驅動機械爪張開將電纜卷的中心軸包裹後再驅動機械爪閉合，實現電纜卷的抓取；最後第二驅動裝置再驅動翻轉臂向上翻轉將電纜卷提起裝載在行走裝置上。當需要拆卸電纜卷時，翻轉臂朝地面一側翻轉，並打開機械爪即可。本發明能夠實現電纜卷的快速裝載與拆卸。

在其中一個實施例中，所述機械爪包括相對設置的第一夾具和第二夾具，所述第一夾具和所述第二夾具均設有連接端和自由端，所述第一夾具的連接端和所述第二夾具的連接端均鉸接於所述翻轉臂上，所述第三驅動裝置用於同時驅動所述第一夾具和所述第二夾具轉動、使得所述第一夾具的自由端與所述第二夾具的自由端之間相互靠攏或遠離。

由此可知，通過第一夾具和第二夾具的轉動即可實現機械爪的閉合與張開。具體地，當第一夾具和第二夾具的自由端相互靠攏閉合時，即可實現對電纜卷的抓取；當第一夾具和第二夾具的自由端相互分離張開時，即可實現對電纜卷的釋放。本發明實施例所述第三驅動裝置同時驅動第一夾具和第二夾具朝翻轉臂的外側或內側轉動，實現了電纜卷的快速抓取和釋放。本發明結構設計合理、巧妙，其結構簡單、易於製作、成本較低。

在其中一個實施例中，所述第三驅動裝置包括第一連杆、第二連杆和第二伸縮動力組件，所述第一連杆的一端與所述第一夾具鉸接，所述第一連杆的另一端與所述第二伸縮動力組件的活動端鉸接，所述第二連杆的一端與所述第二夾具鉸接，所述第二連杆的另一端也與所述第二伸縮動力組件的活動端鉸接。

本發明實施例所述第二伸縮動力組件通過第一連杆來帶動第一夾具，通過第二連杆來帶動第二夾具。在第二伸縮動力組件伸縮的過程中即可同時帶動第一連杆和第二連杆偏轉，進而帶動第一夾具和第二夾具轉動。本發明有效地將伸縮動力組件的伸縮移動轉化為第一夾具和第二夾具的轉動。該第三驅動裝置結構簡單、易於實現。

在其中一個實施例中，所述第二驅動裝置包括第一伸縮動力組件，所述第一伸縮動力組件的一端鉸接於所述底盤裝置上，另一端與所述翻轉臂鉸接。在第一伸縮動力組件伸縮的過程中，將驅動翻轉臂繞著其與底盤裝置之間的鉸接軸轉動，從而實現翻轉臂的翻轉。本發明結構設計合理、巧妙，易於實現。

在其中一個實施例中，所述翻轉臂包括靠近所述底盤裝置的第一連接臂和靠近所述機械爪的第二連接臂，所述第一連接臂與所述第二連接臂連接、並配合形成夾角。通過第一連接臂和第二連接臂的配合形成一個彎折結構使得該翻轉臂翻轉的過程中能夠迅速地到達電纜卷處。

在其中一個實施例中，所述電纜卷包括供所述機械爪抓取的中心軸、可轉動地套設於所述中心軸上的繞線盤和繞設於所述繞線盤上的電纜，所述第一驅動裝置包括與所述機械臂結構前後相對布置的摩擦輪和用於驅動所述摩擦輪轉動的扭矩輸出機構；其中，在第一狀態時，所述電纜卷放置於承託面上且所述中心軸平行於水平方向，所述機械爪從所述中心軸的側面將所述中心軸包裹抓住；在第二狀態時，所述電纜卷被舉升至所述底盤裝置的正上方，且所述繞線盤的邊緣與所述摩擦輪的邊緣相接觸。

本發明實施例所述第一驅動裝置與電纜卷之間摩擦傳動，可成功帶動電纜卷轉動。並且，在行走裝置的行走路程與電纜卷的電纜收放長度不一致時，尤其是電纜導出速度較慢時，此時電纜卷與摩擦輪之間摩擦發生相對滑動，從而彌補不同步所帶來的距離差，避免發生電纜過分繃緊、甚至把機器人小車整體拉翻的現象。

在其中一個實施例中，所述第一驅動裝置還包括彈性元件和用於支撐所述摩擦輪的支撐架，所述支撐架設於所述底盤裝置上，所述彈性元件的一端與所述底盤裝置相抵，另一端與所述支撐架相抵。彈性元件的設置可以使得摩擦輪始終張緊貼附於繞線盤上，保證良好的傳動效果。

在其中一個實施例中，所述行走裝置為履帶式底盤，採用履帶行走,能夠平穩、迅速、安全地通過各種複雜路況。因為履帶接地面積大,所以增大了在鬆軟、泥濘路面上的通過能力,降低了下陷量。

在其中一個實施例中，還包括遙控器，所述遙控器與所述控制模塊電性連接。本發明通過遙控器來實現對該電纜敷設設備的遙控，在遙控器的控制下完成行走、轉彎、電纜卷抓取、釋放以及電纜收放等動作，使得該設備控制方便。

附圖說明

圖1為本發明實施例所述的電纜敷設設備的第一狀態示意圖；

圖2為本發明實施例所述的電纜敷設設備的第二狀態示意圖；

圖3為本發明實施例所述的電纜敷設設備在第二狀態的側視圖；

圖4為本發明實施例所述的電纜敷設設備的結構示意圖。

附圖標記說明：

100、行走裝置，200、機械臂結構，210、機械爪，211、第一夾具，2111、連接端，2112、自由端，212、第二夾具，213、容置腔，220、翻轉臂，221、第一連接臂，2211、第一端，2212、第二端，222、第二連接臂，2221、空腔，230、第二驅動裝置，231、第一伸縮動力組件，240、第三驅動裝置，241、第二伸縮動力組件，242、第一連杆，243、第二連杆，300、電纜卷，310、中心軸,320、繞線盤，321、滾筒，322、擋圈，400、底盤裝置，500、第一驅動裝置，510、摩擦輪，520、支撐架，530、彈性元件，540、轉軸，600、導向機構，610、導向輪。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及具體實施方式，對本發明進行進一步的詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用以解釋本發明，並不限定本發明的保護範圍。

需要說明的是，當元件被稱為「固定於」另一個元件時，它可以直接固定在另一個元件上或者也可以通過居中的元件固定於另一個元件。當一個元件被稱為是「連接」另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者也可以是通過居中的元件而連接於另一個元件。此外，除非特別指出，否則說明書中的術語「第一」及「第二」等描述僅僅用於區分說明書中的各個組件、元素、步驟等，而不是用於表示各個組件、元素、步驟之間的邏輯關係或者順序關係等。

如圖1和圖2所示，本發明實施例所述的電纜敷設設備，包括行走裝置100、機械臂結構200、底盤裝置400、第一驅動裝置500、控制模塊(附圖未示出)和電源模塊(附圖未示出)。所述行走裝置100設於所述底盤裝置400的底部。所述機械臂結構200、所述第一驅動裝置500均設於所述底盤裝置400的頂部。所述機械臂結構200用於抓起或卸下電纜卷300。所述第一驅動裝置500用於驅動被抓起後的所述電纜卷300轉動。所述行走裝置100、所述機械臂結構200以及所述第一驅動裝置500均與所述控制模塊電性連接。電性連接可為有線連接或無線連接。所述電源模塊用於為所述控制模塊、所述行走裝置100、所述機械臂結構200以及所述第一驅動裝置500提供電源。電源模塊可為該電纜敷設設備上所有用電單元供電，使得該設備進入到任何工作區域都可正常工作。所述電源模塊為蓄電池組，其和所述控制模塊均集成於底盤裝置400內，使得該電纜敷設設備結構簡單、緊湊，不會佔用設備的外部空間。需要說明的是，本發明也可根據實際需要省去上述的電源模塊，通過在該電纜敷設設備上設置電源線並接入作業現場的電源也可實現相應功能。

下面對上述電纜敷設設備的工作原理進行說明：其底盤裝置400上設置有機械臂結構200，如圖1所示，可通過機械臂結構200將位於承託面(一般為地面或其他承託平臺)上的電纜卷300抓起，從而實現電纜卷300的裝載，避免人工搬運。當電纜卷300使用完畢後，機械臂結構200再將電纜卷300放回至地面。與此同時，如圖2所示，本發明實施例還設有第一驅動裝置500，第一驅動裝置500可驅動被抓起的電纜卷300正轉或反轉，電纜卷300轉動的時候即可實現放線或收線。並且底盤裝置400的底部設有行走裝置100，行走裝置100帶動整個設備移動，一方面可以實現電纜卷300的運輸移動，另一方面可以實現邊行走、邊收放電纜的功能。本發明實施例通過控制模塊來控制行走裝置100、機械臂結構200以及第一驅動裝置500執行相應的動作，具體可以控制行走裝置100的行走方向、行走路徑、電纜卷300的裝載與卸下、電纜的收放等，使得該電纜敷設設備實現自動智能化。本發明可顯著減少電纜敷設作業中的人力消耗，提高作業效率，降低作業難度。本發明具有使用便捷、機械性好和實用性強等特點，使得電纜敷設作業能夠方便快速的進行。

其中，本發明實施例所述行走裝置100為履帶式底盤，採用履帶行走,能夠平穩、迅速、安全地通過各種複雜路況。因為履帶接地面積大,所以增大了在鬆軟、泥濘路面上的通過能力,降低了下陷量。需要說明的是，在另一個實施例中，也可採用滾輪移動裝置來代替履帶式底盤。

所述機械臂結構200包括機械爪210、翻轉臂220、第二驅動裝置230和第三驅動裝置240。所述翻轉臂220一端鉸接於底盤裝置400上，所述翻轉臂220的另一端與所述機械爪210連接。所述第二驅動裝置230與所述翻轉臂220驅動連接、並用於驅動所述翻轉臂220在豎直面內翻轉。所述第三驅動裝置240與所述機械爪210驅動連接、並用於驅動所述機械爪210抓取或釋放位於地面上的電纜卷300。所述第二驅動裝置230和所述第三驅動裝置240均與所述控制模塊電性連接。

如圖1所示為該電纜敷設設備的第一狀態，在所述翻轉臂220朝地面的一側翻轉的過程中，所述機械爪210越過所述行走裝置100並用於抓取地面上的電纜卷300。如圖2所示為該電纜敷設設備的第二狀態，在所述翻轉臂220朝背離地面的一側翻轉的過程中，所述機械爪210轉動至所述行走裝置100的正上方，用於將電纜卷300提起。

具體地，可預先將電纜卷300放置於地面上；第二驅動裝置230驅動翻轉臂220朝地面一側翻轉使得機械爪210靠近電纜卷300；第三驅動裝置240驅動機械爪210張開將電纜卷300的中心軸310包裹後再驅動機械爪210閉合，實現電纜卷300的抓取；最後第二驅動裝置230再驅動翻轉臂220向上翻轉將電纜卷300提起裝載在行走裝置100上。當需要拆卸電纜卷300時，翻轉臂220再次朝地面一側翻轉，並打開機械爪210即可。本發明能夠實現電纜卷300的快速裝載與拆卸。

請結合圖4，所述翻轉臂220具體包括靠近所述底盤裝置400的第一連接臂221和靠近所述機械爪210的第二連接臂222。所述第一連接臂221與所述第二連接臂222固定連接、並配合形成夾角。通過第一連接臂221和第二連接臂222的配合形成一個彎折結構使得該翻轉臂220翻轉的過程中能夠迅速地到達電纜卷300處。在電纜卷300提起後處於工作狀態時，第二連接臂222處於直立狀態，將電纜卷300立起，從而方便電纜卷300轉動收放電纜。所述第一連接臂221和所述第二連接臂222之間夾角優選為鈍角，如120度角或150度角等，避免第一連接臂221與第二連接臂222之間連接形成尖銳的夾角，尖銳的夾角處易發生應力集中現象，影響翻轉臂220的使用壽命。

此外，所述第一連接臂221設有與所述底盤裝置400連接的第一端2211和與所述第二連接臂222連接的第二端2212。所述第一連接臂221的寬度沿著所述第一端2211朝向所述第二端2212的方向逐漸增加。通過尺寸較大的第二端2212來實現與第二連接臂222的固定連接，從而保證第一連接臂221與第二連接臂222之間連接牢固，防止翻轉臂220在翻轉的過程中第一連接臂221與第二連接臂222之間鬆脫。同時，第一連接臂221設計成尺寸漸變結構，有利於減輕翻轉臂220的重量，也減少第一連接臂221的佔用空間，為其他結構的安裝避讓空間。

本發明實施例所述第二驅動裝置230包括第一伸縮動力組件231，所述第一伸縮動力組件231的一端鉸接於所述底盤裝置400上，另一端與所述第一連接臂221鉸接。在第一伸縮動力組件231伸縮的過程中，將驅動翻轉臂220繞著其與底盤裝置400之間的鉸接軸轉動，從而實現翻轉臂220的翻轉。本發明所述第二驅動裝置230結構設計合理、巧妙，易於實現。所述第一伸縮動力組件231為氣缸或液缸，其結構簡單，易於安裝，並且運行穩定可靠。

請繼續參閱圖4，所述機械爪210包括相對設置的第一夾具211和第二夾具212。所述第一夾具211和所述第二夾具212均設有連接端2111和自由端2112。所述第一夾具211和所述第二夾具212的連接端2111均鉸接於所述翻轉臂220上。所述第三驅動裝置240用於同時驅動所述第一夾具211和所述第二夾具212轉動、使得所述第一夾具211與所述第二夾具212的自由端2112之間相互靠攏或遠離。具體地，當第一夾具211和第二夾具212的自由端2112相互靠攏時，即可實現對電纜卷300的抓取；當第一夾具211和第二夾具212的自由端2112相互分離時，即可實現對電纜卷300的釋放。即通過所述第三驅動裝置240同時驅動第一夾具211和第二夾具212朝翻轉臂220的外側轉動或朝翻轉臂220的內側轉動，實現了電纜卷300的快速抓取和釋放。本發明結構設計合理、巧妙，其結構簡單、易於製作、成本較低。

值得注意的是，所述第一夾具211與所述第二夾具212的自由端2112在靠攏時，所述第一夾具211與所述第二夾具212拼合形成用於抓取電纜卷300的中心軸310的容置腔213。所述電纜卷300具體包括中心軸310、可轉動地套設於所述中心軸上的繞線盤320和繞設於所述繞線盤320上的電纜。所述容置腔213與電纜卷300(電纜盤)的中心軸310的尺寸相匹配。在如圖1所示的第一狀態時，所述電纜卷300放置於承託面上且所述中心軸310平行於水平方向，即電纜卷300平放於地面上，所述機械爪210從中心軸310的側面將中心軸310包裹抓住。之後機械臂結構200翻轉到達如圖2所述的第二狀態，由於電纜卷300在放線和收線時均繞著該中心軸310轉動，機械爪210抓在中心軸310上將電纜卷300提起後，可充當電纜卷300收放線時的支撐定位裝置，不會影響電纜卷300的轉動。需要說明的是，本發明也可根據實際需要將機械爪210抓在電纜卷300的其他位置上，並非必需是中心軸310上，如電纜卷300的繞線盤320邊緣上等等。

此外，所述第一夾具211和所述第二夾具212均呈手指狀，並且，在第一夾具211和第二夾具212靠攏時，所述第一夾具211和所述第二夾具212交叉設置，使得電纜卷300抓取更加牢靠。

請繼續參閱圖4，所述第三驅動裝置240包括第一連杆242、第二連杆243和第二伸縮動力組件241。所述第一連杆242的一端與所述第一夾具211鉸接，所述第一連杆242的另一端與所述第二伸縮動力組件241的活動端鉸接；所述第二連杆243的一端與所述第二夾具212鉸接，所述第二連杆243的另一端也與所述第二伸縮動力組件241的活動端鉸接。第二伸縮動力組件241通過第一連杆242來帶動第一夾具211，通過第二連杆243來帶動第二夾具212。在第二伸縮動力組件241伸縮的過程中即可同時帶動第一連杆242和第二連杆243偏轉，進而帶動第一夾具211和第二夾具212轉動。本發明有效地將伸縮動力組件的伸縮移動轉化為第一夾具211和第二夾具212的轉動。該第三驅動裝置240結構簡單、易於實現。

所述第二伸縮動力組件241為氣缸或液缸，結構簡單，並且運行穩定可靠。此外，所述第二連接臂222內設空腔2221，所述第二伸縮動力組件241內置於所述空腔2221內，使得該機械臂結構200結構緊湊。

如圖3所示，在一個優選的實施例中，每個電纜敷設設備中設有兩個所述機械臂結構200，兩個機械臂結構200用於抓取電纜卷300的中心軸310的兩端。

下面對本發明實施例所述的第一驅動裝置500進行詳細說明：如圖1和圖2所示，本發明實施例所述第一驅動裝置500包括與所述機械臂結構200前後相對布置的摩擦輪510和用於驅動所述摩擦輪510轉動的扭矩輸出機構(附圖未示出)。其中，在如圖2所示的第二狀態時，所述繞線盤320的邊緣與所述摩擦輪510的邊緣相接觸。通過所述第一驅動裝置500與電纜卷300之間摩擦傳動，可成功帶動電纜卷300轉動。並且，在行走裝置100的行走路程與電纜卷300的電纜收放長度不一致時，尤其是電纜導出速度較慢時，此時電纜卷300與摩擦輪510之間摩擦、發生相對滑動，從而彌補不同步所帶來的距離差，避免發生電纜過分繃緊、甚至把機器人小車整體拉翻的現象。

進一步地，請結合圖3，所述繞線盤320具體包括中間的滾筒321和分別位於滾筒321兩端的兩個擋圈322。所述第一驅動裝置500包括與所述擋圈322一一對應的摩擦輪510。摩擦輪510用於摩擦驅動擋圈322。通過兩個摩擦輪510來帶動電纜卷300轉動，從而使得電纜卷300收放線更加順暢。

此外，如圖1和圖2所示，所述第一驅動裝置500還包括彈性元件530、轉軸540和用於支撐所述轉軸540的支撐架520，所述摩擦輪510套接於所述轉軸540上，通過轉軸540帶動摩擦輪510轉動。所述扭矩輸出機構帶動轉軸540轉動。所述支撐架520設於所述底盤裝置400上、且與所述轉軸540可轉動連接。所述彈性元件530的一端與所述底盤裝置400相抵，另一端與所述支撐架520相抵。彈性元件530的設置可以使得摩擦輪510始終張緊貼附於繞線盤320上，保證良好的傳動效果。

需要說明的是，所述扭矩輸出機構為電機，本發明所述的轉軸540可與扭矩輸出機構直接驅動連接，也可通過其他的傳動機構實現驅動連接，傳動機構可以為齒輪傳動機構或皮帶傳動機構等。

此外，本發明實施例還包括設於所述底盤裝置400上的導向機構600，所述導向機構600與位於第二狀態的所述電纜卷300前後相對布置，所述導向機構600上設有供電纜導出的導向輪610，方便電纜收放。

本發明實施例還包括遙控器(附圖未示出)，所述遙控器與所述控制模塊無線通訊連接。本發明通過遙控器來實現對該電纜敷設設備的遙控，在遙控器的控制下完成行走、轉彎、電纜卷抓取、釋放以及電纜收放等動作，使得該設備控制方便。需要說明的是，所述遙控器與所述控制模塊之間也可採用有線連接方式。

下面對本發明的使用過程進行詳細說明：

作業人員實施旁路電纜作業時，可提前將電纜卷300及本發明所述電纜敷設設備運載到作業現場，然後將電纜卷300根據路徑長度分配擺放在預定位置。作業人員遙控操作本發明靠近電纜卷300，並實施自動抓取、舉升、固定。然後按照電纜敷設路徑，一邊行駛一邊敷設電纜。當一盤電纜卷300敷設完畢後，作業人員遙控本發明放下空的電纜卷300，繼續進行下一盤電纜卷300的施放。本發明能適應絕大多數地形，包括農田、山地。本發明智能化程度高，能夠通過遙控自動抓取電纜盤，並進行運輸和敷設，效率高，節省大量的人力。本實用新型分為下側的行走裝置100和上側的機械臂結構200、及第一驅動裝置500，上下兩側的運動相對獨立，具有較強的擴展性。

以上所述實施例的各技術特徵可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特徵所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特徵的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的範圍。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。