機械式絞車自動換向排纜器機構的製作方法

2023-12-11 00:42:12

專利名稱：機械式絞車自動換向排纜器機構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是一種機械式排纜機構，具體地說是一種臍帶纜絞車的排纜機構。
背景技術：
在各類水下機器人的使用過程中，尤其是ROV (水下機器人)的水下運用，通常要有臍帶纜絞車來儲存或釋放臍帶纜，以滿足水下機器人能在水下自由運動而不受臍帶纜的過長或長度不夠產生的運動障礙。臍帶纜絞車要儲存纜的長度必須滿足水下機器人的航程需要，目前水下機器人需要的臍帶纜長度由幾百至上千米不等，即絞車捲筒要纏繞多層臍纜，所以非常有必要為絞車設置排纜機構使臍帶纜有規律地纏繞在捲筒上，防止出現亂纏現象，並提高纜的使用壽命。目前多數排纜機構都是絲槓帶動一個導纜架，絲槓用電機或液壓馬達傳動，採用閉環控制技術，優點是可以根據纜的直徑快速調整排纜密度，但是涉及到控制技術，系統較複雜，例如申請號為20061012M90. 3的專利文件中記載的「絞車柔性自動排纜裝置」等。機械式排纜器有雙螺紋螺杆式或鏈式等傳動形式，不需要控制系統可自動排纜，但是只能按一個固定密度排纜，並且雙螺紋螺杆式容易出現卡住現象，例如申請號為201020119935. 9 的專利文件中記載的「雙向絲杆式排纜器」，專門針對絲杆的潤滑做了技術改進。水下機器人的臍帶纜有很多時候要人工手動操作來調整釋放的長度，通常一種直徑的臍帶纜配用一個臍帶纜絞車，並且在電源或液壓系統出現問題時，機械式排纜機構有很大優勢。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種結構緊湊，自動化程度高的機械式絞車自動換向排纜器機構。本實用新型的目的是這樣實現的包括動力傳遞機構、換向錐齒輪組、導纜機構、換向觸發機構；在絞車的轉動軸上安裝第一錐齒輪；所述動力傳遞機構由兩根錐齒輪軸通過聯軸器連接組成，兩根錐齒輪軸固定在絞車架上；所述換向錐齒輪組由安裝在絲槓端部內外圈帶齒的花鍵處的第二錐齒輪和第三錐齒輪組成；動力傳遞機構的一根錐齒輪軸的端部與第一錐齒輪嚙合，另一根錐齒輪軸的端部位於第二錐齒輪和第三錐齒輪之間、與其中的一個錐齒輪嚙合；導纜機構包括絲槓，通過螺母套在絲槓上的導纜架；所述換向觸發機構包括兩根穿過導纜架的拉杆，每根拉杆端部安裝彈簧、限位塊和齒條，兩根齒條中間安裝有用於撥動第二錐齒輪或第三錐齒輪的棘輪機構。本實用新型還可以包括1、所述棘輪機構包括齒輪、位於齒輪內圈的棘輪軸，棘輪軸的一端有撥叉，棘輪軸上綁定復位繩，復位繩另一端連接重物。2、所述棘輪軸上有圓周方向定位裝置，所述圓周方向定位裝置由棘輪軸上的凹槽、鋼球、壓在鋼球上的第二彈簧和螺杆構成。本實用新型的機械式絞車自動換向排纜機構，以捲筒的轉動作為導纜架運動的動力來源，通過合理設計傳動比例和換向錐齒輪組，使導纜架能夠沿著捲筒軸向做均勻的往復運動，並且捲筒轉動一圈，導纜架移動一個或略微大於纜的直徑距離。當排纜機構沿絲槓運動到一端部時，觸動換向觸發機構，換向觸發機構作用在換向錐齒輪組上實現自動換向。本實用新型主要包括絞車、動力傳遞機構、換向錐齒輪組、導纜機構、換向觸發機構五部分。動力傳遞機構一端與捲筒轉動軸上的齒輪嚙合，另一端與換向錐齒輪組中的一個錐齒輪嚙合。絞車轉動軸轉動，帶動錐齒輪軸轉動，帶動絲槓完成一個方向的轉動，當錐齒輪軸與換向錐齒輪組中的另一個錐齒輪嚙合時，帶動絲槓反向的轉動。導纜機構沿絲槓和拉杆移動。當導纜架運動到絲槓一端時壓縮彈簧，彈簧蓄能，當彈簧蓄到一定能量時，突破彈簧限位塊的阻力和重物的重力，拉杆帶動齒條，齒條帶動棘輪機構轉動180°，棘輪軸前端撥叉撥動換向錐齒輪組，完成換向動作，此時復位繩繞棘輪軸卷半圈；換向後導纜架反向運動，彈簧能量釋放，重物拉動兩根拉杆復位。導纜機構運動到絲槓另一端時，完成同樣動作，實現換向。本實用新型的技術方案的優點主要體現在1、通過機械結構，使絞車具有自動排纜的功能；2、以導纜架的運動作為動力觸動換向觸發機構，完成導纜架的自動換向功能。3、機構緊湊，不需要額外的動力和控制系統。

圖1是機械式絞車自動換向排纜器機構主視圖；圖2是機械式絞車自動換向排纜器機構俯視圖；圖3是動力傳遞及換向錐齒輪組放大圖；圖4是換向觸發機構放大圖；圖5是換向觸發機構正視局部放大圖；圖6是棘輪軸圓周定位原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖舉例對本實用新型做更詳細的描述結合圖1和圖2，第一錐齒輪1和第一錐齒輪軸2嚙合，第一錐齒輪軸2和第二錐齒輪軸4通過聯軸器3連接，第二錐齒輪軸4與由第二錐齒輪6和第三錐齒輪7組成的換向錐齒輪組(如圖3所示)中的一個錐齒輪嚙合。第一錐齒輪1轉動會帶動換向錐齒輪組中的一個錐齒輪轉動，從而帶動絲槓5轉動。同時結合圖3，換向錐齒輪組由兩個完全相同的相對安裝的錐齒輪組成。導纜架10上嵌有螺母，在絲槓5的驅動下可以沿絲槓軸向做往復運動；拉杆13在適當位置設置擋塊12和彈簧11，兩個拉杆上都裝有齒條15(如圖4所示)。導纜架10運動到絲槓兩側時會壓縮彈簧11，繼而帶動拉杆移動，通過拉杆端部齒條與齒輪嚙合帶動棘輪機構9 (如圖3所示)轉動。結合圖5，齒輪18內圈與棘輪軸19構成棘輪機構，使棘輪軸只能沿同一方向轉動。同時結合圖6，棘輪軸19 一端有撥叉，當棘輪軸19轉動時通過撥叉可以撥動換向錐齒輪組中的第二錐齒輪6和第三錐齒輪7沿絲槓5上的花鍵槽移動。棘輪軸上有圓周方向定位裝置，鋼球20在第二彈簧21的推動下與棘輪軸19上的凹槽配合，並在圓周方向產生較大的阻力矩，使棘輪軸19能在一個位置保持穩定，即使錐齒輪組能在一個穩定位置與錐齒輪軸嚙合。結合圖6，圓周方向定位裝置由棘輪軸上的凹槽、鋼球20、壓在鋼球上的第二彈簧21 和螺杆22構成，復位繩16繞在棘輪軸19固定的輪槽中，另一端連接重物17，重物可在滑竿上上下運動。其工作過程如下錐齒輪1轉動帶動換向錐齒輪組6、7中的一個錐齒輪轉動，從而帶動絲槓5轉動，導纜架10運動。導纜架10運動到一端時開始壓縮彈簧11，彈簧11開始蓄能，拉杆13中開始有一個遞增的推力，通過齒條15、齒輪18，作用在棘輪軸19上，但是該力矩還不足以克服棘輪軸19上的圓周方向定位裝置14的阻力矩和重物17通過繞在棘輪軸19上的復位繩16而產生的阻力矩的和。彈簧11繼續壓縮，當彈簧11的彈力達到足夠大時，拉杆13將推動棘輪軸19克服兩個阻力矩的和開始轉動，棘輪軸19上的撥叉也繞棘輪軸19的軸線轉動，並撥動換向錐齒輪組6、7做相應的移動。當棘輪軸19轉過半圈時， 鋼球20與棘輪軸19上的另一側凹槽配合，阻止棘輪軸19繼續轉動，且彈簧11能量釋放殆盡，不能繼續推動棘輪軸19克服鋼球20的阻力，棘輪軸19圓周方向位置固定，撥叉撥動換向錐齒輪組6、7移動了一個距離，使錐齒輪軸4與換向錐齒輪組6、7上的一個錐齒輪脫開嚙合，與另一個錐齒輪開始嚙合，絲槓開始反向運轉。隨著導纜架10向相反方向運動，彈簧 11上的彈力逐漸減小，重物17通過復位繩16拉動齒輪18反向運轉，由於內部為棘輪機構， 棘輪軸19被圓周方向定位裝置14限制住，棘輪軸19此時不運動，重物17會兩個拉杆重新拉回初始位置，為導纜機構10的下一次換向做準備。該新型排纜器工作可靠，不會出現卡住或滯留在某一平衡位置而不動的現象，可以使導纜機構10在兩側彈簧11的中間位置時捲筒任意換向，但是處於彈簧11的壓縮階段時只能讓捲筒沿一個方向轉動，否則不能發揮其作用，但通過在彈簧11的一側加裝接近開關可以為控制系統控制絞車的運行提供保證，在人工操作時可以人為的觀察導纜架運行情況，故在對排纜長度要求不是很高的場合下可以有效運用。
權利要求1.一種機械式絞車自動換向排纜器機構，包括動力傳遞機構、換向錐齒輪組、導纜機構、換向觸發機構；其特徵是在絞車的轉動軸上安裝第一錐齒輪；所述動力傳遞機構由兩根錐齒輪軸通過聯軸器連接組成，兩根錐齒輪軸固定在絞車架上；所述換向錐齒輪組由安裝在絲槓端部內外圈帶齒的花鍵處的第二錐齒輪和第三錐齒輪組成；動力傳遞機構的一根錐齒輪軸的端部與第一錐齒輪嚙合，另一根錐齒輪軸的端部位於第二錐齒輪和第三錐齒輪之間、與其中的一個錐齒輪嚙合；導纜機構包括絲槓，通過螺母套在絲槓上的導纜架；所述換向觸發機構包括兩根穿過導纜架的拉杆，每根拉杆端部安裝彈簧、限位塊和齒條，兩根齒條中間安裝有用於撥動第二錐齒輪或第三錐齒輪的棘輪機構。
2.根據權利要求1所述的機械式絞車自動換向排纜器機構，其特徵是所述棘輪機構包括齒輪、位於齒輪內圈的棘輪軸，棘輪軸的一端有撥叉，棘輪軸上綁定復位繩，復位繩另一端連接重物。
3.根據權利要求2所述的機械式絞車自動換向排纜器機構，其特徵是所述棘輪軸上有圓周方向定位裝置，所述圓周方向定位裝置由棘輪軸上的凹槽、鋼球、壓在鋼球上的第二彈簧和螺杆構成。
專利摘要本實用新型提供的是一種機械式絞車自動換向排纜器機構。包括動力傳遞機構、換向錐齒輪組、導纜機構、換向觸發機構；在絞車的轉動軸上安裝第一錐齒輪；動力傳遞機構由兩根錐齒輪軸通過聯軸器連接組成；換向錐齒輪組由安裝在絲槓端部內外圈帶齒的花鍵處的第二錐齒輪和第三錐齒輪組成；動力傳遞機構的一根錐齒輪軸的端部與第一錐齒輪嚙合，另一根錐齒輪軸的端部位於第二錐齒輪和第三錐齒輪之間、與其中的一個錐齒輪嚙合；導纜機構包括絲槓，通過螺母套在絲槓上的導纜架；換向觸發機構包括兩根穿過導纜架的拉杆，每根拉杆端部安裝彈簧、限位塊和齒條，兩根齒條中間安裝有用於撥動第二錐齒輪或第三錐齒輪的棘輪機構。整個機構結構緊湊、巧妙，自動化程度高。
文檔編號B66D1/38GK202322160SQ20112046343
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月21日 優先權日2011年11月21日
發明者張天弛, 張波, 楊超, 王玉甲, 王超 申請人:哈爾濱工程大學