CN102502442B - 机械式绞车自动换向排缆器机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种机械式绞车自动换向排缆器机构。包括动力传递机构、换向锥齿轮组、导缆机构、换向触发机构；在绞车的转动轴上安装第一锥齿轮；动力传递机构由两根锥齿轮轴通过联轴器连接组成；换向锥齿轮组由安装在丝杠端部内外圈带齿的花键处的第二锥齿轮和第三锥齿轮组成；动力传递机构的一根锥齿轮轴的端部与第一锥齿轮啮合，另一根锥齿轮轴的端部位于第二锥齿轮和第三锥齿轮之间、与其中的一个锥齿轮啮合；导缆机构包括丝杠，通过螺母套在丝杠上的导缆架；换向触发机构包括两根穿过导缆架的拉杆，每根拉杆端部安装弹簧、限位块和齿条，两根齿条中间安装有用于拨动第二锥齿轮或第三锥齿轮的棘轮机构。整个机构结构紧凑、巧妙，自动化程度高。

Description

机械式绞车自动换向排缆器机构

技术领域

本发明涉及的是一种机械式排缆机构，具体地说是一种脐带缆绞车的排缆机构。

背景技术

在各类水下机器人的使用过程中，尤其是ROV(水下机器人)的水下运用，通常要有脐带缆绞车来储存或释放脐带缆，以满足水下机器人能在水下自由运动而不受脐带缆的过长或长度不够产生的运动障碍。脐带缆绞车要储存缆的长度必须满足水下机器人的航程需要，目前水下机器人需要的脐带缆长度由几百至上千米不等，即绞车卷筒要缠绕多层脐缆，所以非常有必要为绞车设置排缆机构使脐带缆有规律地缠绕在卷筒上，防止出现乱缠现象，并提高缆的使用寿命。

目前多数排缆机构都是丝杠带动一个导缆架，丝杠用电机或液压马达传动，采用闭环控制技术，优点是可以根据缆的直径快速调整排缆密度，但是涉及到控制技术，系统较复杂，例如申请号为200610125490.3的专利文件中记载的“绞车柔性自动排缆装置”等。机械式排缆器有双螺纹螺杆式或链式等传动形式，不需要控制系统可自动排缆，但是只能按一个固定密度排缆，并且双螺纹螺杆式容易出现卡住现象，例如申请号为201020119935.9的专利文件中记载的“双向丝杆式排缆器”，专门针对丝杆的润滑做了技术改进。水下机器人的脐带缆有很多时候要人工手动操作来调整释放的长度，通常一种直径的脐带缆配用一个脐带缆绞车，并且在电源或液压系统出现问题时，机械式排缆机构有很大优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构紧凑，自动化程度高的机械式绞车自动换向排缆器机构。

本发明的目的是这样实现的：

包括动力传递机构、换向锥齿轮组、导缆机构、换向触发机构；在绞车的转动轴上安装第一锥齿轮；所述动力传递机构由两根锥齿轮轴通过联轴器连接组成，两根锥齿轮轴固定在绞车架上；所述换向锥齿轮组由安装在丝杠端部内外圈带齿的花键处的第二锥齿轮和第三锥齿轮组成；动力传递机构的一根锥齿轮轴的端部与第一锥齿轮啮合，另一根锥齿轮轴的端部位于第二锥齿轮和第三锥齿轮之间、与其中的一个锥齿轮啮合；导缆机构包括丝杠，通过螺母套在丝杠上的导缆架；所述换向触发机构包括两根穿过导缆架的拉杆，每根拉杆端部安装弹簧、限位块和齿条，两根齿条中间安装有用于拨动第二锥齿轮或第三锥齿轮的棘轮机构。

本发明还可以包括：

1、所述棘轮机构包括齿轮、位于齿轮内圈的棘轮轴，棘轮轴的一端有拨叉，棘轮轴上绑定复位绳，复位绳另一端连接重物。

2、所述棘轮轴上有圆周方向定位装置，所述圆周方向定位装置由棘轮轴上的凹槽、钢球、压在钢球上的第二弹簧和螺杆构成。

本发明的机械式绞车自动换向排缆机构，以卷筒的转动作为导缆架运动的动力来源，通过合理设计传动比例和换向锥齿轮组，使导缆架能够沿着卷筒轴向做均匀的往复运动，并且卷筒转动一圈，导缆架移动一个或略微大于缆的直径距离。当排缆机构沿丝杠运动到一端部时，触动换向触发机构，换向触发机构作用在换向锥齿轮组上实现自动换向。

本发明主要包括绞车、动力传递机构、换向锥齿轮组、导缆机构、换向触发机构五部分。动力传递机构一端与卷筒转动轴上的齿轮啮合，另一端与换向锥齿轮组中的一个锥齿轮啮合。绞车转动轴转动，带动锥齿轮轴转动，带动丝杠完成一个方向的转动，当锥齿轮轴与换向锥齿轮组中的另一个锥齿轮啮合时，带动丝杠反向的转动。导缆机构沿丝杠和拉杆移动。当导缆架运动到丝杠一端时压缩弹簧，弹簧蓄能，当弹簧蓄到一定能量时，突破弹簧限位块的阻力和重物的重力，拉杆带动齿条，齿条带动棘轮机构转动180°，棘轮轴前端拨叉拨动换向锥齿轮组，完成换向动作，此时复位绳绕棘轮轴卷半圈；换向后导缆架反向运动，弹簧能量释放，重物拉动两根拉杆复位。导缆机构运动到丝杠另一端时，完成同样动作，实现换向。

本发明的技术方案的优点主要体现在：

1、通过机械结构，使绞车具有自动排缆的功能；

2、以导缆架的运动作为动力触动换向触发机构，完成导缆架的自动换向功能。

3、机构紧凑，不需要额外的动力和控制系统。

附图说明

图1是机械式绞车自动换向排缆器机构主视图；

图2是机械式绞车自动换向排缆器机构俯视图；

图3是动力传递及换向锥齿轮组放大图；

图4是换向触发机构放大图；

图5是换向触发机构正视局部放大图；

图6是棘轮轴圆周定位原理图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细的描述：

结合图1和图2，第一锥齿轮1和第一锥齿轮轴2啮合，第一锥齿轮轴2和第二锥齿轮轴4通过联轴器3连接，第二锥齿轮轴4与由第二锥齿轮6和第三锥齿轮7组成的换向锥齿轮组(如图3所示)中的一个锥齿轮啮合。第一锥齿轮1转动会带动换向锥齿轮组中的一个锥齿轮转动，从而带动丝杠5转动。同时结合图3，换向锥齿轮组由两个完全相同的相对安装的锥齿轮组成。

导缆架10上嵌有螺母，在丝杠5的驱动下可以沿丝杠轴向做往复运动；拉杆13在适当位置设置挡块12和弹簧11，两个拉杆上都装有齿条15(如图4所示)。导缆架10运动到丝杠两侧时会压缩弹簧11，继而带动拉杆移动，通过拉杆端部齿条与齿轮啮合带动棘轮机构9(如图3所示)转动。

结合图5，齿轮18内圈与棘轮轴19构成棘轮机构，使棘轮轴只能沿同一方向转动。同时结合图6，棘轮轴19一端有拨叉，当棘轮轴19转动时通过拨叉可以拨动换向锥齿轮组中的第二锥齿轮6和第三锥齿轮7沿丝杠5上的花键槽移动。棘轮轴上有圆周方向定位装置，钢球20在第二弹簧21的推动下与棘轮轴19上的凹槽配合，并在圆周方向产生较大的阻力矩，使棘轮轴19能在一个位置保持稳定，即使锥齿轮组能在一个稳定位置与锥齿轮轴啮合。结合图6，圆周方向定位装置由棘轮轴上的凹槽、钢球20、压在钢球上的第二弹簧21和螺杆22构成，复位绳16绕在棘轮轴19固定的轮槽中，另一端连接重物17，重物可在滑竿上上下运动。

其工作过程如下：锥齿轮1转动带动换向锥齿轮组6、7中的一个锥齿轮转动，从而带动丝杠5转动，导缆架10运动。导缆架10运动到一端时开始压缩弹簧11，弹簧11开始蓄能，拉杆13中开始有一个递增的推力，通过齿条15、齿轮18，作用在棘轮轴19上，但是该力矩还不足以克服棘轮轴19上的圆周方向定位装置14的阻力矩和重物17通过绕在棘轮轴19上的复位绳16而产生的阻力矩的和。弹簧11继续压缩，当弹簧11的弹力达到足够大时，拉杆13将推动棘轮轴19克服两个阻力矩的和开始转动，棘轮轴19上的拨叉也绕棘轮轴19的轴线转动，并拨动换向锥齿轮组6、7做相应的移动。当棘轮轴19转过半圈时，钢球20与棘轮轴19上的另一侧凹槽配合，阻止棘轮轴19继续转动，且弹簧11能量释放殆尽，不能继续推动棘轮轴19克服钢球20的阻力，棘轮轴19圆周方向位置固定，拨叉拨动换向锥齿轮组6、7移动了一个距离，使锥齿轮轴4与换向锥齿轮组6、7上的一个锥齿轮脱开啮合，与另一个锥齿轮开始啮合，丝杠开始反向运转。随着导缆架10向相反方向运动，弹簧11上的弹力逐渐减小，重物17通过复位绳16拉动齿轮18反向运转，由于内部为棘轮机构，棘轮轴19被圆周方向定位装置14限制住，棘轮轴19此时不运动，重物17会两个拉杆重新拉回初始位置，为导缆机构10的下一次换向做准备。

该新型排缆器工作可靠，不会出现卡住或滞留在某一平衡位置而不动的现象，可以使导缆机构10在两侧弹簧11的中间位置时卷筒任意换向，但是处于弹簧11的压缩阶段时只能让卷筒沿一个方向转动，否则不能发挥其作用，但通过在弹簧11的一侧加装接近开关可以为控制系统控制绞车的运行提供保证，在人工操作时可以人为的观察导缆架运行情况，故在对排缆长度要求不是很高的场合下可以有效运用。

Claims (3)

1.一种机械式绞车自动换向排缆器机构，包括动力传递机构、换向锥齿轮组、导缆机构、换向触发机构；其特征是：在绞车的转动轴上安装第一锥齿轮；所述动力传递机构由两根锥齿轮轴通过联轴器连接组成，两根锥齿轮轴固定在绞车架上；所述换向锥齿轮组由安装在丝杠端部内外圈带齿的花键处的第二锥齿轮和第三锥齿轮组成；动力传递机构的一根锥齿轮轴的端部与第一锥齿轮啮合，另一根锥齿轮轴的端部位于第二锥齿轮和第三锥齿轮之间、与其中的一个锥齿轮啮合；导缆机构包括丝杠，通过螺母套在丝杠上的导缆架；所述换向触发机构包括两根穿过导缆架的拉杆，每根拉杆端部安装弹簧、限位块和齿条，两根齿条中间安装有用于拨动第二锥齿轮或第三锥齿轮的棘轮机构。

2.根据权利要求1所述的机械式绞车自动换向排缆器机构，其特征是：所述棘轮机构包括齿轮、位于齿轮内圈的棘轮轴，棘轮轴的一端有拨叉，棘轮轴上绑定复位绳，复位绳另一端连接重物。

3.根据权利要求2所述的机械式绞车自动换向排缆器机构，其特征是：所述棘轮轴上有圆周方向定位装置，所述圆周方向定位装置由棘轮轴上的凹槽、钢球、压在钢球上的第二弹簧和螺杆构成。

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