CN107565494B - 一种平面内旋转运动有限角度走线装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平面内旋转运动有限角度走线装置，属于天线走线机构技术领域。其包括多个第一走线结构、多个第二走线结构以及多个分节，所有分节依次首尾连接成链状，相邻两个分节的连接方式为铰接，多个第一走线结构和多个第二走线结构以彼此相间的方式依次设置在每两个相邻分节的连接位置处，第一走线结构具有多个竖向排列的走线固定孔，第二走线结构具有多个竖向排列的走线横槽孔，所有分节中存在多对分节，其中每对分节之间通过弹簧连接，所有弹簧的拉伸力使得由所有分节构成的链条卷曲成渐开线状。本发明结构简单，构思巧妙，能够保护线缆不受损伤，是对现有技术的一种重要改进。

Description

一种平面内旋转运动有限角度走线装置

技术领域

本发明涉及天线走线机构技术领域，特别是指一种平面内旋转运动有限角度走线装置。

背景技术

随着我国在卫星通信和深空探测等领域长足发展，雷达和天线在其中发挥了越来重要的作用。雷达天线的结构形式从整体来说可以分成两个部分，即反射器部分和基础部分，基础部分固定连接于地基，反射器连接在基础部分上。由于在使用中反射器需要对空天一个范围进行扫描运动或对某个特定天体或物体进行跟踪等运动需求，不可避免的产生了反射器部分和基础部分之间的回转运动。比如说一般小型天线回转角度需要±180°范围，而位于上海的亚洲最大的65米天马望远镜的回转范围更是达到了±270°。

雷达天线属于高端复杂机电装备，安装有很多电控设备，其中一些需要安装在反射器部分上，比如避雷针、照明、驱动制动装置，轴角测量等。这些设备虽然在运动的部位工作，但控制部分往往是在固定的基础部分或是地面上。这就需要解决这些设备的动力电缆及信号线等线缆既要合理的从上部的反射器部分接引到固定的基础部分的问题，又要解决这些线缆在旋转运动中正常工作的问题。如果说无限角度的旋转运动，解决一般选择电刷的方式。而如果是频繁发生的有限角度旋转运动，则需要设计专门的走线方式。

在这种回转形式的设备中，线缆管路的固定端一般设置在地面附近的回转中心处。设备上部的线缆管路首先沿着结构本体连接到机构靠近地面附近的位置，然后通过一定形式的走线机构传输到回转中心的固定端。这种情况下的走线机构主要是在平面内完成，线缆管路和走线机构需要在这一平面内围绕整个机构的回转轴线往复旋转运动。

传统的方法一般采用线缆加固后直接运动的方式，或者将线缆放入可以回转运动的管子的方式。这两种方式只适用于简单的工况，并不能应用于数量多，直径粗，密度大，跨径长的复杂工况。传统的方式也存在如下一些缺点，比如并没有解决多线缆之间的接触和缠绕问题，造成了线缆相互之间的摩擦损伤，甚至纠缠拉断的现象，严重影响了设备的正常运行。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种平面内旋转运动有限角度走线装置，其分考虑了线缆的弯曲半径和冗余长度，对线缆具有良好的保护作用，能够保护线缆不受损伤。

基于上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种平面内旋转运动有限角度走线装置，其包括多个第一走线结构、多个第二走线结构以及多个分节，所有分节依次首尾连接成链状，相邻两个分节的连接方式为铰接，所述多个第一走线结构和多个第二走线结构以彼此相间的方式依次设置在每两个相邻分节的连接位置处，所述第一走线结构具有多个竖向排列的走线固定孔，所述第二走线结构具有多个竖向排列的走线横槽孔，所有分节中存在多对分节，其中每对分节之间通过弹簧连接，所有弹簧的拉伸力使得由所有分节构成的链条卷曲成渐开线状。

可选的，所述分节分为大节和小节，大节和小节相间排列，所述大节和小节均包括由顶板、外侧板和底板组成的箱体结构，所述小节的端部插在所述大节的箱体端部区域内，所述大节和小节通过一根从大节顶板贯穿至大节底板的枢轴实现铰接，所述第一走线结构和第二走线结构分别设于不同的枢轴上。

可选的，所述分节还具有位于内侧面上的封板，所述封板与所述顶板、外侧板和底板共同围成一个两端开口的方筒状结构。

可选的，所述分节的底部还设有万向地滑轮。

可选的，走线固定孔对线缆具有紧密束缚作用，走线横槽孔对线缆仅有限制活动空间的作用，走线横槽孔的孔缘处为圆滑结构。

从上面的叙述可以看出，本发明技术方案的有益效果在于：

1、本发明使得线缆在本装置内部有序排列，其中，第一走线结构的走线固定孔可以对线缆起到固定作用，而第二走线结构上的走线横槽孔仅对线缆的移动范围起到限制作用；使用时，可以使线缆在两个走线固定孔之间留有一定富余长度，并借助线缆本身的刚性使得线缆在两个走线固定孔之间形成一个圆弧形状，这样，当本装置发生弯转时，线缆的圆弧段可以在走线横槽孔内横向游走，因此，本装置的弯转不会造成线缆的拉伸，从而良好地解决了现有技术走线机构的线缆拉伸断裂问题。

2、本发明结构简单，线缆布置在本装置内部，走线有序不乱，互不干扰，使得线缆之间不会发生过大的相互摩擦从而防止了表面擦伤，并且本装置也能对内部的线缆起到外壳保护的作用。

3、本发明的弹簧能够提供复位拉力，使得整个走线装置保持最佳形状。

总之，本发明结构简单，构思巧妙，其充分考虑了线缆的弯曲半径和冗余长度，避免了线缆过弯或过拉现象，对线缆具有良好的保护作用，能够保护线缆不受损伤，是对现有技术的一种重要改进。

附图说明

为了更加清楚地描述本专利，下面提供一幅或多幅附图，这些附图旨在对本专利的背景技术、技术原理和/或某些具体实施方案做出辅助说明。需要注意的是，这些附图可以给出也可以不给出一些在本专利文字部分已有描述且属于本领域普通技术人员公知常识的具体细节；并且，因为本领域的普通技术人员完全可以结合本专利已公开的文字内容和/或附图内容，在不付出任何创造性劳动的情况下设计出更多的附图，因此下面这些附图可以涵盖也可以不涵盖本专利文字部分所叙述的所有技术方案。此外，这些附图的具体内涵需要结合本专利的文字内容予以确定，当本专利的文字内容与这些附图中的某个明显结构不相符时，需要结合本领域的公知常识以及本专利其他部分的叙述来综合判断到底是本专利的文字部分存在笔误，还是附图中存在绘制错误。特别地，以下附图均为示例性质的图片，并非旨在暗示本专利的保护范围，本领域的普通技术人员通过参考本专利所公开的文字内容和/或附图内容，可以在不付出任何创造性劳动的情况下设计出更多的附图，这些新附图所代表的技术方案依然在本专利的保护范围之内。

图1是本发明实施例中走线装置的一种结构示意图；

图2是图1的一个局部放大图；

图3是本发明实施例中第一走线结构的一种结构示意图；

图4是本发明的使用状态图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员对本专利技术方案的理解，同时，为了使本专利的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，并使权利要求书的保护范围得到充分支持，下面以具体案例的形式对本专利的技术方案做出进一步的、更详细的说明。

如图1～3所示，一种平面内旋转运动有限角度走线装置，其包括多个第一走线结构、多个第二走线结构6以及多个分节1，所有分节1依次首尾连接成链状，相邻两个分节的连接方式为铰接，所述多个第一走线结构和多个第二走线结构6以彼此相间的方式依次设置在每两个相邻分节的连接位置处，所述第一走线结构具有多个竖向排列的走线固定孔，所述第二走线结构6具有多个竖向排列的走线横槽孔，所有分节中存在多对分节，其中每对分节之间通过弹簧3连接，所有弹簧3的拉伸力使得由所有分节构成的链条卷曲成渐开线状。

该例中，走线固定孔对线缆具有紧密束缚作用，而走线横槽孔对线缆仅有限制径向活动空间的作用，线缆可以在走线横槽孔的约束范围内自由移动，并且为了防止由于线缆相对于走线横槽孔的移动而造成的损伤，还可以将走线横槽孔的孔缘处设置为无棱光滑的圆滑结构。使用时，可以使线缆在两个走线固定孔之间留有一定的富余长度，并借助线缆本身的刚性使得线缆在两个走线固定孔之间形成一个圆弧形状，这样，当本装置发生弯转时，线缆的圆弧段可以在走线横槽孔内横向游走，因此，本装置的弯转不会造成线缆的拉伸，从而良好地解决了现有技术走线机构的线缆拉伸断裂问题。

可选的，仍见图1～3，所述分节分为大节5和小节4，大节5和小节4相间排列，所述大节5和小节4均包括由顶板、外侧板和底板组成的箱体结构，所述小节4的端部插在所述大节5的箱体端部区域内，所述大节5和小节4通过一根从大节顶板贯穿至大节底板的枢轴2实现铰接，所述第一走线结构和第二走线结构分别设于不同的枢轴上。

对于设置第一走线结构的枢轴，其内侧具有齿状结构，该枢轴的附属结构为柔性材质，也具有对应的齿状结构，两个齿状结构共同构成第一走线结构。在使用中，先将线缆管路放置于枢轴的齿槽内，再将柔性齿状结构相对应的固定在枢轴上，固定方法可以选择螺栓连接，也可以选择绑带等形式。

可选的，仍见图1，所述分节还具有位于内侧面上的封板8，所述封板与所述顶板、外侧板和底板共同围成一个两端开口的方筒状结构。

封板使得走线装置形成一个基本封闭的结构，使得内部走线安全，也增加了装置的美观性。

可选的，所述分节的底部还设有万向地滑轮。

万向地滑轮的构造可以是金属板材冲压框架形式，内部放置一颗钢珠。其作用是在装置整体旋转运动的过程中通过钢珠和地面的滚动以减小装置和所在平面之间的摩擦。如果摩擦平面足够的光滑平整，万向地滑轮也可以直接采用耐磨尼龙块等耐磨滑块。

上述实施例中，相邻的两个分节通过枢轴连接后可以进行一定角度的旋转，同时，相互交叉的小节的外形和大节的内壁的接触位置可以形成限位。设两个分节的平行位置为初始位置，正向相对转动最大角度为α，反向转动最大角度为β。则，理论上对于拥有N节分节的走线装置来说，其能完成的旋转角度范围为各节转角的累加。但是，这是一个较大的范围，并不能指导实际生产。在实际应用中，由于真正反向运动的板节主要集中在机构固定端附近，且在运动中变化不大，同时，整体按照渐开线形式排列的分节之间其实已经发生了一定角度的旋转，因此，根据经验，对于装置的旋转总角度A和M个在运动中只发生发生相对转动的分节来说，存在如下关系：

其中t为0.1～0.3。

在实际使用过程中，如果发生分节过紧的现象，可以通过增加分节数量和增大走线机构运动范围的方式进行调整。

此外，分节上可以存在多个铰接连接孔，在分节之间互连的时候，通过选择不同的连接孔可以使板节之间产生不同的旋转角度，从而控制装置整体的转角范围。

在实际工作中，如图4所示，天线的外部机构相对于底面进行旋转，同时固定在外部机构上的携带着线缆管件的固定端带动本走线装置同样进行旋转运动。走线装置的运动是从外部固定端开始的，并逐节带动内部分节运动。走线装置的每个分节的运动在平面内是复合运动的，既有绕轴旋转也有平移，而地滑轮可以保证装置的顺畅行走。在这个过程中，装置运动的受力主要来自于铰接结构，线缆由于通过第一走线结构的固定，并且在各节内部预先留有一定的弯曲的长度余量，所以在装置的运行中线缆几乎不会受到拉力，也不会发生过大的相对运动，从而避免了线缆的伤害。此外，弹簧使得本装置始终存在一个向内锁紧的力，使得装置的运行更加平稳可靠。

总之，本走线装置使用刚性的单元连接，长度可调，角度可控。由于线缆管件等在装置内有序排列并固定了长度，所以在旋转运动时，装置本身受力而线缆基本不受力，不会造成线缆的拉伤拉断。同时，本装置充分考虑了线缆的弯曲半径和冗余长度，避免了线缆过弯或过拉现象造成的损伤，是对现有技术的一种重要改进。

需要理解的是，上述对于本专利具体实施方式的叙述仅仅是为了便于本领域普通技术人员理解本专利方案而列举的示例性描述，并非暗示本专利的保护范围仅仅被限制在这些个例中，本领域普通技术人员完全可以在对本专利技术方案做出充分理解的前提下，以不付出任何创造性劳动的形式，通过对本专利所列举的各个例采取组合技术特征、替换部分技术特征、加入更多技术特征等等方式，得到更多的具体实施方式，所有这些具体实施方式均在本专利权利要求书的涵盖范围之内，因此，这些新的具体实施方式也应在本专利的保护范围之内。

此外，出于简化叙述的目的，本专利也可能没有列举一些寻常的具体实施方案，这些方案是本领域普通技术人员在理解了本专利技术方案后能够自然而然想到的，显然，这些方案也应包含在本专利的保护范围之内。

出于简化叙述的目的，上述各具体实施方式对于技术细节的公开程度可能仅仅达到本领域技术人员可以自行决断的程度，即，对于上述具体实施方式没有公开的技术细节，本领域普通技术人员完全可以在不付出任何创造性劳动的情况下，在本专利技术方案的充分提示下，借助于教科书、工具书、论文、专利、音像制品等等已公开文献予以完成，或者，这些细节是在本领域普通技术人员的通常理解下，可以根据实际情况自行作出决定的内容。可见，即使不公开这些技术细节，也不会对本专利技术方案的公开充分性造成影响。

总之，在结合了本专利说明书对权利要求书保护范围的解释作用的基础上，任何落入本专利权利要求书涵盖范围的具体实施方案，均在本专利的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种平面内旋转运动有限角度走线装置，其特征在于，包括线缆、多个第一走线结构、多个第二走线结构以及多个分节，所有分节依次首尾连接成链状，相邻两个分节的连接方式为铰接，所述多个第一走线结构和多个第二走线结构以彼此相间的方式依次设置在每两个相邻分节的连接位置处，所述第一走线结构具有多个竖向排列的走线固定孔，所述第二走线结构具有多个竖向排列的走线横槽孔，所有分节中存在多对分节，其中每对分节之间通过弹簧连接，所有弹簧的拉伸力使得由所有分节构成的链条卷曲成渐开线状；

所述分节分为大节和小节，大节和小节相间排列，所述大节和小节均包括由顶板、外侧板和底板组成的箱体结构，所述小节的端部插在所述大节的箱体端部区域内，所述大节和小节通过一根从大节顶板贯穿至大节底板的枢轴实现铰接，所述第一走线结构和第二走线结构分别设于不同的枢轴上；分节上设有多个用于调整分节之间旋转角度的铰接连接孔，相邻的两个分节通过接触位置形成限位；

所述线缆依次穿过各分节的走线固定孔和走线横槽孔，走线固定孔对线缆起到固定作用，走线横槽孔仅对线缆的移动范围起到限制作用，线缆在两个走线固定孔之间留有富余长度，并借助线缆本身的刚性使得线缆在两个走线固定孔之间形成一个圆弧形状；

设置有第一走线结构的枢轴的内侧具有齿状结构，该枢轴的附属结构为柔性材质，也具有对应的齿状结构，两个齿状结构共同构成第一走线结构，线缆放置于枢轴的齿槽内，柔性材质的齿状结构固定在枢轴上。

2.根据权利要求1所述的平面内旋转运动有限角度走线装置，其特征在于，所述分节还具有位于内侧面上的封板，所述封板与所述顶板、外侧板和底板共同围成一个两端开口的方筒状结构。

3.根据权利要求1所述的平面内旋转运动有限角度走线装置，其特征在于，所述分节的底部还设有万向地滑轮。