CN102387979A - 绞盘以及包含绞盘的自主移动设备 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种绞盘和包括该绞盘的自主移动设备。绞盘包括：驱动电机；配置成由所述驱动电机转动的筒驱动轴；配置成有所述筒驱动轴转动的绞缆筒；设置成与筒驱动轴平行的辊子驱动轴，所述辊子驱动轴配置成旋转方向与由所述驱动电机转动的筒驱动轴旋转方向不同；与所述辊子驱动轴相连的辊子，并且配置成支撑卷绕到所述绞缆筒上或从绞缆筒上释放的绞缆；以及以这样的方式安装在辊子驱动轴上的单向离合器，使得当绞缆筒以卷绕绞缆的方向旋转时，由辊子驱动轴传递到辊子上的驱动力被切断。当所述绞缆筒以释放绞缆的方向旋转时，所述辊子通过所述辊子驱动轴传递有驱动力，并以这样的方式旋转，使得位于所述绞缆筒和所述辊子之间的绞缆保持张力。

Description

绞盘以及包含绞盘的自主移动设备

技术领域

本发明涉及一种绞盘，更具体地说，涉及配置成能精确控制绞缆长度的绞盘以及包含该绞盘的自主移动设备。

背景技术

自主移动设备通常用在一段船体内部，以执行诸如焊接或切割等任务。自主移动设备以这种方式操作，即通过使用多根绞缆使可安装机器人的平台在这段船体内移动。

在此，安装在平台上的绞盘重复卷绕和释放联接于这段船体的绞缆，使得所述平台可以自由地在这段船体内部自由移动。此外，通过绞盘卷绕和释放的绞缆长度需要精确控制，以使平台移动到这段船体内的目标位置。

然而，常用的绞盘，如果构成绞盘的绞缆筒朝释放绞缆的方向旋转，同时绞缆没有张力，绞缆筒和绞缆出口之间的绞缆下垂或变得松弛。

这样松弛的绞缆会发生打结或凌乱。如果绞盘在这种状态下卷绕绞缆，绞缆变得以打结或凌乱的状态卷绕在绞缆筒上。因此，难以精确控制通过绞盘进行卷绕或释放的绞缆长度。

此外，常用的绞盘中，如果构成绞盘的绞缆筒朝释放绞缆的方向旋转，同时绞缆没有张力，张紧地卷绕在绞缆筒上的绞缆变得松弛并离开该绞缆筒的外周面。

在绞缆是松弛的并脱离该绞缆筒时，难以将绞缆卷绕回绞缆筒上。因此，难以精确控制通过绞盘进行卷绕或释放的绞缆长度。

发明内容

技术问题

为解决上述问题，本发明提供一种绞盘和包括该绞盘的自主移动设备，其能通过在绞缆筒以释放绞缆的方向旋转时，防止绞缆在绞缆筒上的下垂和变得松弛而精确控制绞缆的长度。

技术方案

本发明的一个方面特征在于提供一种绞盘，可包括：驱动电机；配置成由所述驱动电机转动的筒驱动轴；配置成由所述筒驱动轴转动的绞缆筒；设置成与所述筒驱动轴平行的辊子驱动轴，所述辊子驱动轴配置成旋转方向与由所述驱动电机转动的所述筒驱动轴旋转方向不同；与所述辊子驱动轴相连的辊子，并且配置成支撑卷绕到所述绞缆筒上或从所述绞缆筒上释放的绞缆；以及以这样的方式安装在所述辊子驱动轴上的单向离合器，使得当所述绞缆筒以卷绕绞缆的方向旋转时，由所述辊子驱动轴传递到所述辊子上的驱动力被切断。当所述绞缆筒以释放绞缆的方向旋转时，所述辊子通过所述辊子驱动轴传递有驱动力，并以这样的方式旋转，使得位于所述绞缆筒和所述辊子之间的绞缆保持张力。

所述绞盘还可包括：安装在所述驱动电机一端部的电机齿轮；安装在所述筒驱动轴一端部并与所述电机齿轮相啮合的第一筒齿轮；以及安装在所述辊子驱动轴一端部的辊子齿轮。与所述辊子齿轮相啮合的第二筒齿轮形成在与所述筒驱动轴相接触的所述第一筒齿轮的侧面。

所述绞盘还可包括：安装在所述辊子驱动轴中的扭矩限制器。

所述绞盘还可包括：设置成靠近所述辊子的测压元件，用于测量由所述辊子支撑的绞缆的张力。

所述绞盘还可包括：以这样的方式设置成与所述辊子的外圆周面接触或靠近的夹辊，使得防止由所述辊子支撑的绞缆脱离辊子，并且所述夹辊的旋转轴线平行于所述辊子的旋转轴线。

本发明的另一方面特征在于提供一种能在预定工作空间内移动的自主移动设备。所述自主移动设备包括：可移动地放置于所述工作空间内的移动平台；安装在所述移动平台上的根据如权利要求1-5中任意一项所述的绞盘；以及绞缆，其一端连接于界定出所述工作空间的支撑结构上，而另一端连接于所述绞盘。

技术效果

根据本发明的一个方面，即使线缆筒以释放绞缆的方向旋转，通过保持位于辊子和线缆筒之间的线缆张力，当所述线缆筒以释放线缆的方向旋转时，所述线缆不下垂并且紧绕在绞缆筒上的绞缆不会松弛或脱离绞缆筒。

此外，通过防止由于绞缆的下垂或松弛导致绞缆凌乱或打结，绞盘精确控制绞缆的长度成为可能。

根据本发明的另一方面，绞盘能精确地控制绞缆卷绕或释放的长度，包括该绞盘的自主移动设备也可以精确地移动到工作空间中所需的位置。

附图说明

图1为概要显示包括根据本发明一个实施例的绞盘的自主移动设备的示意图。

图2为根据本发明一个实施例的绞盘的立体图。

图3是图2沿“I-I”线的剖视图。

图4是概要显示包括在本发明一个实施例的绞盘中的辊子驱动轴的长度方向截面的示意图。

图5和图6显示了根据本发明一个实施例的绞盘的运行状态。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施例。相同的或相应的组件将被赋予相同的附图标记，并且这些组件不再重复描述。

图1为概要显示包括根据本发明一个实施例的绞盘的自主移动设备100的示意图。该自主移动设备100在预定工作空间107(诸如一段船体的内部)中自由移动。

参考图1，自主移动设备100包括移动平台105，绞盘110和绞缆92。移动平台105位于工作空间107中并在其中移动。

沿移动平台105的长度方向可活动地安装在顶面的是工作设备106，其执行焊接，切割和油漆等任务。此外，可执行爆破和砂粒回收任务的工作设备沿移动平台105的长度方向可活动地安装在底面

移动平台105上安装有多台绞盘110。绞盘110联结到绞缆92的另一端，其一端联结到界定出工作空间107的支撑结构108。在此，界定出工作空间的支撑结构是指，例如，分隔这段船体的隔板，以及各种可以应用到本实施例中的其他形式的支撑结构。

上述配置的自主移动设备100是以这样一种方式操作，即由于绞盘110被用于卷绕或释放与绞盘110相联结的绞缆92，移动平台105能够在工作空间107内自由移动。

在这种情况下，绞盘110被配置成精确地控制卷绕或释放的绞缆92的长度。因此，自主移动设备100被操作成使移动平台105精确地移动到工作空间107中的所需位置。

图2根据本发明的一个实施例的绞盘的立体图，并且图3是图2沿“I-I”线的剖视图。参考图2，根据本发明一个实施例的绞盘110包括驱动电机10，筒驱动轴20，绞缆筒30和辊子驱动轴40，辊子50和单向离合器60。

驱动电机10为筒驱动轴20的旋转提供动力。参考图2，驱动电机10与减速器14以及电机制动器16连接。此外，驱动电机10可以与编码器18连接，用于测量驱动电机10的旋转轴的旋转量。然而，可以选择性地应用与驱动电机10连接的减速器、电机制动器以及编码器。

驱动电机10安装在支撑框70上。支撑框70，作为安装在移动平台105上的支撑结构，是安装在受到驱动电机10的驱动力而旋转的筒驱动轴20上。[033]为了将驱动电机10的驱动力传递到筒驱动轴20，电机齿轮12安装在驱动电机10的一个端部，并且与电机齿轮12相啮合的第一筒齿轮22安装在筒驱动轴20的一个端部。

参看图2，绞缆筒30安装在筒驱动轴20上。绞缆筒30配置成卷绕绞缆92，形成为圆柱形。在本实施例中，绞缆筒30以这样方式安装在筒驱动轴20上，即绞缆筒30由筒驱动轴20旋转并可沿筒驱动轴20移动。为此，筒驱动轴20和绞缆筒30可通过滚珠花键(ball spline)方法互相联结。

本实施例的绞缆筒30具有形成在其长度方向两端外圆周面上的第一螺旋部36。第一螺旋部36和形成在导引部90上的第二螺旋部96相啮合，导引部90将在后文说明。然而，第一螺旋部36不必形成在绞缆筒30的两端，而是可以形成在绞缆筒30的一端。

参看图2，设置成与筒驱动轴20平行的导引部90，形成在筒驱动轴20的一侧。导引部90可以与支撑框70形成为一体或单独制造和设置。

导引部90具有第二螺旋部96，其在筒驱动轴20的长度方向上延伸，并与第一螺旋部36在面向筒驱动轴20的侧面啮合。当绞缆筒30由筒驱动轴20旋转时，绞缆筒30能沿导引部90移动，同时第一螺旋部36与第二螺旋部96啮合。

因此，随着绞缆筒沿导引部90旋转和移动，绞缆92能以有序的方式被规整地卷绕到绞缆筒30上或从绞缆筒30上释放。

形成在第一螺旋部36和第二螺旋部96上形成的螺纹具有固定螺距。在这种情况下，当绞缆筒30每旋转一周，绞缆筒30就沿导引部90移动一段固定长度。

因此，当绞缆筒30沿导引部90移动时，绞盘110操作成在导引部90长度方向的预定位置处(例如，在垂直于导引部90长度方向的平面上的位置)将绞缆92卷绕到绞缆筒30上或将绞缆92从绞缆筒30上释放，并且穿过绞缆出口21的中心。

在本实施例中，辊子驱动轴40设置成平行于筒驱动轴20。辊子驱动轴40是为辊子50配置的，并且通过驱动电机10旋转，旋转方向与驱动轴20不同。

参见图2，安装在辊子驱动轴40一端上的辊子齿轮44和第二筒齿轮是形成在第一筒齿轮22的侧面，该侧面与筒驱动轴20接触。因此，驱动电机10的驱动力传递到辊子驱动轴40，并且辊子驱动轴40的旋转方向与筒驱动轴20的旋转方向不同。

在本实施例中，辊子驱动轴40连接到辊子50。辊子50支撑住卷绕到绞缆筒30上或从绞缆筒30上释放的绞缆92。辊子50可旋转地安装在辊子支撑部58上，并且辊子支撑部58的端部安装在支撑框架70上。

如图2所示，绞缆92可以卷绕在绞缆筒30上，同时绞缆92由辊子50支撑着穿过形成在支撑框70中的出口71。或者，当绞缆92从绞缆筒30上释放时，绞缆92可以穿过出口71，同时被辊子支撑。

在本实施例中，绞盘110还包括夹辊54，其旋转轴与辊子50的旋转轴平行。夹辊54防止辊子90所支撑的绞缆从辊子50上脱落。夹辊54设置成接触或靠近辊子50的外圆周面，并且可旋转地安装在辊子支撑部58上。

参看图3，本实施例的绞盘110还包括设置成靠近辊子50的测压元件80。用于测量辊子50所支撑线缆92张力的测压元件80安装在辊子支撑部58上安装辊子50的端部处。

一旦辊子50所支撑的绞缆92具有张力，辊子50将负载提供给测压元件80。在此情况下，绞缆92的张力可以通过提供给测压元件80的负载来测量。

在此实施例中，单向离合器60安装在辊子驱动轴40中。单向离合器以这样的方式操作，当绞缆筒30以卷绕绞缆92的方向旋转时切断由辊子驱动轴40传递到辊子50的驱动力，并且当绞缆筒30以释放绞缆92的方向旋转时提供由辊子驱动轴40传递到辊子50的驱动力。

因此，当绞缆筒30以卷绕绞缆92的方向旋转时，辊子50通过与朝卷绕筒30卷绕的绞缆92之间的摩擦来旋转，同时不会受到辊子驱动轴40传递的驱动力影响。

此外，当绞缆筒30以释放绞缆92的方向旋转时，辊子50通过辊子驱动轴40所传递的驱动力而旋转。在此情况下，辊子50以穿过出口71放出绞缆92的方向旋转，如图2所示。

在本实施例中，滚筒(50)通过如上所述般地旋转辊子50，从绞缆筒30释放的绞缆92由于与辊子50之间的摩擦而被拉向出口71，并且位于辊子50和线缆筒30之间的线缆92保持张力。

为了在线缆92从线缆筒30释放的同时使位于辊子50和线缆筒30之间的线缆92保持张力，辊子50需要旋转并将线缆92朝出口71拉伸一段更大的长度，这段长度比同一时间段中从线缆筒30释放的线缆92的长度更长。

此外，根据本发明的一个实施例，扭矩限制器42安装在辊子驱动轴40上。扭矩限制器42防止过大的驱动力通过辊子驱动轴40传递到辊子50上。

在这里，过大的驱动力是指，当绞缆筒30以释放绞缆92的方向旋转时，至少与以放出绞缆92方向旋转的辊子50和辊子50所支撑的绞缆92之间发生打滑瞬间时的驱动力相同的驱动力。

因此，通过在辊子驱动轴40上安装扭矩限制器42，可以防止辊子50和辊子50所支撑的线缆92之间打滑，并且可以防止线缆92因打滑而受损。

图4概要显示了包括在本发明一个实施例的绞盘110中的辊子驱动轴40的长度方向截面的示意图。参看图4，辊子驱动轴40被分成三部分。

具体地说，辊子驱动轴40包括一端与辊子齿轮44相联接的第一轴41，通过扭矩限制器42与第一轴41连接的第二轴43，以及通过单向离合器60与第二轴43连接的第三轴45。

在此，扭矩限制器42配置成带有传递旋转力的连接器47，万一施加了超过额定值的负载，会打滑或分离。另外，扭矩限制器42具有与第二轴43相联的内圈46以及与第三轴45相连的外圈48。

在这种情况下，单向离合器60的外圈48能通过联轴器49与第三轴45相连，联轴器49用于防止第二轴43和第三轴45之间的角度偏差和偏心。或者，单向离合器48的第三轴45可以直接与第三轴45相联结。

图5和图6显示了根据本发明一个实施例的绞盘110的运行状态。参看图5，绞盘110操作成卷绕绞缆92。

在这种情况下，绞缆筒30以卷绕绞缆92的方向旋转。然后，从辊子驱动轴40传递到辊子50的驱动力被单向离合器60切断。因此，辊子50利用与绞缆92之间摩擦以卷绕绞缆92的方向朝绞缆筒30旋转。

参看图6，绞盘110操作成释放绞缆92。在这种情况下，绞缆筒30以释放绞缆92的方向旋转。然后，辊子50通过辊子驱动轴40传递驱动力，并以使绞缆穿过出口71放出到外部的方向旋转。

在这种情况下，辊子50以这样方式旋转，即使得位于辊子50和绞缆筒30之间的绞缆92具有张力。并且扭矩限制器42操作成防止过大的驱动力被辊子驱动轴40传递到辊子50上。因此，防止了辊子50和由辊子50所支撑的绞缆92之间发生打滑。

如上所述，利用本发明实施例的绞盘，通过使位于辊子和绞缆筒之间的绞缆保持张力，即使绞缆筒以释放绞缆的方向旋转，在现有绞盘中会发生的下垂或松弛也不会发生。

此外，绞盘能防止绞缆因下垂或松弛而产生凌乱或打结。因此，根据本发明实施例的绞盘能精确地控制绞缆的长度。

此外，绞盘能精确地控制绞缆卷绕或释放的长度，包括该绞盘的自主移动设备也可以精确地移动到工作空间中所需的位置。

尽管上面描述了本发明的实施例，但本发明的技术构思并不限于文中所体现的实施例。本领域技术人员能够在相同的技术构思范围内通过补充、修改、删除和增加本发明的元件得到本发明所属的另一实施例。这一实施例也应当包含在本发明的技术构思范围内。

Claims (6)

1.一种绞盘，包括：

驱动电机；

配置成由所述驱动电机转动的筒驱动轴；

配置成由所述筒驱动轴转动的绞缆筒；

设置成与所述筒驱动轴平行的辊子驱动轴，所述辊子驱动轴配置成旋转方向与由所述驱动电机转动的所述筒驱动轴旋转方向不同；

与所述辊子驱动轴相连的辊子，并且配置成支撑卷绕到所述绞缆筒上或从所述绞缆筒上释放的绞缆；以及

以这样的方式安装在所述辊子驱动轴上的单向离合器，使得当所述绞缆筒以卷绕绞缆的方向旋转时，由所述辊子驱动轴传递到所述辊子上的驱动力被切断，

其中，当所述绞缆筒以释放绞缆的方向旋转时，所述辊子通过所述辊子驱动轴传递有驱动力，并以这样的方式旋转，使得位于所述绞缆筒和所述辊子之间的绞缆保持张力。

2.根据权利要求1所述的绞盘，包括：

安装在所述驱动电机一端部的电机齿轮；

安装在所述筒驱动轴一端部并与所述电机齿轮相啮合的第一筒齿轮；以及

安装在所述辊子驱动轴一端部的辊子齿轮，

其中，与所述辊子齿轮相啮合的第二筒齿轮形成在与所述筒驱动轴相接触的所述第一筒齿轮的侧面。

3.根据权利要求1所述的绞盘，还包括安装在所述辊子驱动轴中的扭矩限制器。

4.根据权利要求1所述的绞盘，还包括设置成靠近所述辊子的测压元件，用于测量由所述辊子支撑的绞缆的张力。

5.根据权利要求1所述的绞盘，还包括以这样的方式设置成与所述辊子的外圆周面接触或靠近的夹辊，使得防止由所述辊子支撑的绞缆脱离辊子，并且所述夹辊的旋转轴线平行于所述辊子的旋转轴线。

6.一种能在预定工作空间内移动的自主移动设备，所述自主移动设备包括：

可移动地放置于所述工作空间内的移动平台；

安装在所述移动平台上的根据如权利要求1-5中任意一项所述的绞盘；以及

绞缆，其一端连接于界定出所述工作空间的支撑结构上，而另一端连接于所述绞盘。

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