CN108163740B - 一种丝杆式排绳结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种丝杆式排绳结构,包括机架、一根丝杆，丝杆处于动力卷绕机构的一侧，丝杆连接在机架上且与动力卷绕机构的转轴平行；设有至少两个行程检测装置，所述的行程检测装置设于丝杆两端对应的机架侧壁上；设有控制机构，所述控制机构与丝杆联动，并且驱动丝杆正反向旋转。本发明解决了牵引绳索在卷绕时有序排列的问题，通过两侧的行程开关和控制机构，自动识别牵引绳索的左右位置极限端，并达到有效的牵引，即使牵引负载过大，对本装置的部件损伤也较小，同时，减少了驱动源，增强了丝杆的扭力。

Description

一种丝杆式排绳结构
技术领域
本发明涉及机械牵引领域，特别是涉及一种丝杆式排绳结构。
背景技术
在机械牵引领域需要用到自动排绳机构，例如，现有的绞盘包括一个卷筒，在卷筒上缠绕牵引绳索。
专利号CN201510330110.9，一种引绳液压绞盘；描绘了采用双螺旋往复轴作为导向机制，牵引绳索绕在双螺旋往复轴上来回运动的设计。该设计具有一定的缺陷，当牵引绳索绕在双螺旋往复轴上时，从卷筒到双螺旋往复轴再到牵引物不一定是平行牵引。例如从双螺旋往复轴到牵引物有斜度时，最大的作用力会集聚在双螺旋丝杆截断处的尖端上，又例如牵引负载力较大时，那么双螺旋丝杆尖端极易挤压变形，或者双螺旋丝杆采用高强度的优质钢作为原材料，这又会造成成本的增加。
专利号CN201220240422.2，紧凑型伺服液压传动绞盘；专利号CN201420589689.1，一种绞盘，均描绘了采用双螺旋丝杆作为导向机制，在双螺旋丝杆上设置滑块，滑块随着双螺旋丝杆方向来回运动的机构，与上述同样的道理，双螺旋丝杆虽然增加了滑块起到顺滑作用，但是有两个问题还是解决不了，1、牵引负载力达到较大拉力时，牵引绳索侧向牵引使双螺旋丝杆在受侧向拉力时因强度不够而变形或破损，关键是船形滑块的接触面积小,受力集中,容易造成零件本身损坏；2、双螺旋丝杆批量生产成品率低，会造成成本的上扬。
因此为了克服以上的缺陷，并达到更好的使用效果，本申请人优化了排绳器丝杆导向结构的设计，将丝杆的正反切换联动也进行了更改，使其消减丝杆的独立驱动源，能增强扭力，并具体化了本发明。
发明内容
本发明的目的是针对现有的上述问题，提供一种丝杆式排绳结构。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：本发明与卷绕机构配合使用，它包括机架、一根丝杆，丝杆处于动力卷绕机构的一侧，丝杆连接在机架上且与动力卷绕机构的转轴平行；设有至少两个行程检测装置，所述的行程检测装置设于丝杆两端对应的机架侧壁上；设有控制机构，所述控制机构与丝杆联动，并且驱动丝杆正反向旋转。
所述行程检测装置包括感应式行程开关。
所述控制机构包括主动齿轮，主动齿轮与动力输入轴连接，包括与主动齿轮一级传动的辅助齿轮，主动齿轮与辅助齿轮反向转动，丝杆上连有从动齿轮，主动齿轮、辅助齿轮与从动齿轮中间有切换装置，所述切换装置连接主动齿轮与从动齿轮，或者切换装置连接辅助齿轮和从动齿轮，切换装置对接到主动齿轮或辅助齿轮上并且控制从动齿轮以顺时针或逆时针转动，切换装置内设电控单元，所述的电控单元与行程检测装置连接。
切换装置包括摆杆，包括驱动摆杆移动的推摆单元，推摆单元由电控单元驱动，摆杆上设有传动齿轮，传动齿轮与主动齿轮或辅助齿轮的其中一个啮合传动，传动齿轮一直与从动齿轮啮合传动。
摆杆上设有一个转动点，该转动点连接在机壳上，摆杆一端设有传动齿轮，另一端与推摆单元连接并且为转动连接，摆杆上设有一个长槽，推摆单元设有一个移动点限位在长槽中，移动点左右移动并且推动摆杆旋转。
作为一个实施例，推摆单元包括气缸，气缸上的活塞杆与摆杆连接，气缸与外接气压源连接，电控单元包括电磁阀、继电控制器，继电控制器与行程检测装置控制连接。
作为一个实施例，推摆单元包括液压缸，液压缸上的活塞杆与摆杆连接，液压缸与外接液压源连接，电控单元包括电磁阀、继电控制器，继电控制器与行程检测装置控制连接。
作为一个实施例，推摆单元包括微电机，微电机同轴连接螺纹杆，螺纹杆与螺杆套连接，螺杆套又与摆杆连接,电控单元包括PLC控制器，PLC控制器与行程检测装置连接，并读取行程检测装置数据。
所述丝杆上设有排绳导向装置，排绳导向装置与丝杆螺纹连接，排绳导向装置能沿着丝杆左右滑动，所述行程检测装置包括机械式行程开关，架上设有偏正轨道，偏正轨道与丝杆平行，所述的导向装置套接在偏正轨道上。
所述的丝杆两端又设有行程限制部；行程限制部包括丝杆两头的光面端，丝杆螺纹齿处于丝杆的中间，在丝杆两端的光面端套设弹簧套和衬套，衬套靠在丝杆螺纹齿上，弹簧套处于衬套和机架的内侧面之间。
所述排绳导向装置包括一个螺纹套，螺纹套与丝杆连接，螺纹套上设有支架，支架上设有横向与纵向交错的滚筒，其中纵向滚筒设有两根，横向滚筒设有两根，牵引绳索的自由端从各滚筒的中心处穿过。
与现有技术相比，本发明解决了牵引绳索在卷绕时有序排列的问题，通过两侧的行程开关和控制机构，自动识别牵引绳索的左右位置极限端，并达到有效的牵引，即使牵引负载过大，对本装置的部件损伤也较小，同时，减少了驱动源，增强了丝杆的扭力。
附图说明
本发明的另外的方面和优点将不仅仅从权利要求获悉，而且还从对本发明的优选说明性实施例的以下描述获悉，下面参考诸图来解释本发明的优选说明性实施例，在附图中：
图1为控制机构的第一状态离合主齿轮的示意图。
图2为控制机构的第二状态离合辅助齿轮的示意图。
图3为第一状态下离合主齿轮的传动示意图。
图4为第二状态下离合辅助齿轮的传动示意图。
图5为无排绳导向装置的丝杆示意图。
图6为有排绳导向装置的丝杆行程限制部示意图。
图7为有排绳导向装置的丝杆示意图。
图8为排绳导向装置的结构示意图。
图9为微电机、螺纹杆、螺杆套的结构示意图。
1、机架；2、电磁阀；2a、继电控制器；3、液压缸；3a、微电机；4a、螺杆套；4b、螺纹杆；4、活塞杆；5、槽孔；6、长槽；7、移动点；8、定位块；9、丝杆；10、从动齿轮；11、行程开关；12、小型传动齿轮Ⅰ；13、小型传动齿轮Ⅱ；14、动力输入轴；15、主动齿轮；16、摆杆；17、辅助齿轮；18、转动轴；19、卷筒；20、偏正轨道；21、衬套；22、弹簧套；23、光面端；24、排绳导向装置；25、牵引绳索；26、螺纹套；27、横向滚筒；28、纵向滚筒。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
本实施例提供了一种丝杆式排绳结构，可与任意的卷绕装置连接，作为导向作用。
它包括机架1，机架1上设有一根丝杆9，并且也设有控制机构对丝杆9正、反向驱动，该驱动由自动完成。
作为一个实施例：图5所示，牵引绳索25绕过卷绕机构的卷筒19，卷筒19卷绕时拉动牵引绳索25，然后牵引绳索25处于丝杆9的螺距槽中，丝杆9正、反向驱动使牵引绳索25向两侧行走。然后牵引绳索25会沿着卷筒19有序的层层缠绕。在机架1两侧设有感应式行程开关11，当牵引绳索25落于此区域时发出信号，感应式行程开关11将信号反馈至控制机构，由其控制丝杆9正反转向。
作为另一个实施例：图7所示，丝杆9上设有排绳导向装置24，排绳导向装置24包括一个螺纹套26，通过螺纹套26与丝杆9连接，当丝杆9正、反转动时，排绳导向装置24能双向走动。图8所示，螺纹套26上设有支架，支架上设有横向与纵向交错的滚筒，其中纵向滚筒28设有两根，横向滚筒27设有两根，牵引绳索25的自由端从各滚筒的中心处穿过。卷筒19卷绕时，排绳导向装置24引导牵引绳索25沿着卷筒19有序的层层缠绕。横向滚筒27与纵向滚筒28能减少牵引绳索25与排绳导向装置24之间的摩擦。在机架1两侧设有机械式行程开关11，当排绳导向装置24撞击到行程开关11时，行程开关11将信号反馈至控制机构，由其控制丝杆9正反转向。
作为一个保险，图6所示，需要防止排绳导向装置24撞击到机架1的内壁上，因此，在丝杆9上设置行程限制部。丝杆9两头设有光面端23，丝杆9螺纹齿处于丝杆9的中间，在丝杆9两端的光面端23套设弹簧套22和衬套21，衬套21靠在丝杆9螺纹齿上，弹簧套22处于衬套21和机架1的内侧面之间。衬套21的外径与丝杆9螺纹齿的外径相等，如此一来，当绳导向装置移动到丝杆9螺纹齿极限位置后，绳导向装置的螺纹套26落在衬套21上随之移动，并且移动一段距离后与丝杆9螺纹齿脱离连接。由于弹簧套22的作用使排绳导向装置24螺纹套26压在丝杆9螺纹齿上，一旦丝杆9反转，螺纹套26迅速与丝杆9螺纹啮合。
图1-图2所示，控制机构包括主动齿轮15、辅助齿轮17、从动齿轮10、切换装置。主动齿轮15与动力输入轴14同轴固连,作为驱动。辅助齿轮17连接在机架1上。为了减少材料和体积，优选的采用一个主动齿轮15和一个辅助齿轮17一级传动。主动齿轮15和辅助齿轮17反向旋转。从动齿轮10与丝杆9同轴并且固定连接。切换装置设在主动齿轮15、辅助齿轮17与从动齿轮10中间，切换装置用于切换着连接主动齿轮15与从动齿轮10，或者切换装置连接辅助齿轮17和从动齿轮10。切换装置对接到主动齿轮15或辅助齿轮17上并且控制从动齿轮10以顺时针或逆时针转动。从而使丝杆9双向转动。
切换装置包括摆杆16，包括驱动摆杆16移动的推摆单元，推摆单元由电控单元驱动。摆杆16上设有传动齿轮。传动齿轮与主动齿轮15或辅助齿轮17的其中一个啮合传动。传动齿轮一直与从动齿轮10啮合传动。
一个实施例中，图3-图4所示，传动齿轮包括了多个传动齿轮组。优选的包括了小型传动齿轮Ⅰ12和小型传动齿轮Ⅱ13，小型传动齿轮Ⅰ12和小型传动齿轮Ⅱ13啮合传动，并且小型传动齿轮Ⅰ12和小型传动齿轮Ⅱ13旋转定位为摆杆16的一端。其中，小型传动齿轮Ⅰ12与从动齿轮10啮合传动，小型传动齿轮Ⅱ13与主动齿轮15或辅助齿轮17切换啮合。
方案如下，小型传动齿轮Ⅰ12的转动轴18插连在机架1上，摆杆16以小型传动齿轮Ⅰ12的转动轴18为中心摆动。可以得知的是，小型传动齿轮Ⅰ12一直会啮合在从动齿轮10上，小型传动齿轮Ⅱ13会与主动齿轮15或辅助齿轮17的其中一个离合。
关于摆杆16的驱动如下方案得到，推摆单元包括液压缸3，液压缸3的活塞杆4与摆杆16联动，优选的，在摆杆16相对小型传动齿轮Ⅰ12和小型传动齿轮Ⅱ13的另一端设有长槽6，活塞杆4上设有移动点7，移动点7限位在长槽6中，活塞杆4推动移动点7沿着长槽6运动，由于摆杆16只有一点转动连接，因此移动点7同时会带动摆杆16转动。活塞杆4的伸缩使摆杆16正反向旋转。为了增强稳定性，在活塞杆4上设有槽孔5，槽孔5的槽长延伸方向与活塞杆4的轴向相同。在机架1上设有定位块8，定位块8限位在槽孔5中移动，定位块8支撑了活塞杆4。液压缸3的定点固定和活塞杆4上的支撑定位，有效的稳定了活塞杆4的直线伸缩。
液压缸3与电控单元连接，电控单元包括电气总控，在电气总控下连接电磁阀2、继电控制器2a，液压缸3能引用汽车的液压源作为动力，继电控制器2a与行程开关11连接，行程开关11将信号传至继电控制器2a，然后继电控制器2a控制电磁阀2的打开。例如，排绳导向装置24碰到其中一个行程开关11后电磁阀2启动从而改变活塞杆4的伸缩状态，使小型传动齿轮Ⅱ13切换位置。关于电磁阀2、继电控制器2a的工作原理为现有的常用技术，不在做过多表述，本发明主要创新是电磁阀2、继电控制器2a应用在控制丝杆9正转的驱动功能上。
摆杆16的驱动的分支方案，将液压缸3替换为气缸，同样具有以上的效果。
摆杆16的驱动的再一个分支方案，图9所示，推摆单元包括微电机3a，微电机3a同轴连接螺纹杆4b，螺纹杆4b与螺杆套4a连接，螺杆套4a又与摆杆16连接。螺杆套4a上设有移动点7。在摆杆16相对小型传动齿轮Ⅰ12和小型传动齿轮Ⅱ13的另一端设有长槽6，移动点7处于长槽6中。螺纹杆4b旋转，螺杆套4a旋转限位，因此螺杆套4a能相对螺杆发生长度变化，且推动摆杆16旋转。为了增强稳定性，在螺杆套4a上设有槽孔5，槽孔5的槽长延伸方向与螺杆套4a的轴向相同。在机架1上设有定位块8，定位块8限位在槽孔5中移动，定位块8支撑了螺杆套4a。有效的稳定了螺杆套4a的直线伸缩。电控单元包括PLC控制器，PLC控制器与行程开关11连接，并读取行程开关11的数据，控制螺纹杆4b的正反旋转。
根据本发明的自动排绳机构可被用在任何类型需要自动排绳领域中。可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种丝杆式排绳结构，它与卷绕机构配合使用，包括机架(1)、一根丝杆(9)，丝杆(9)处于动力卷绕机构的前方，丝杆(9)连接在机架(1)上且与动力卷绕机构的转轴平行；设有至少两个行程检测装置，所述的行程检测装置设于丝杆(9)两端对应的机架(1)侧壁上；设有控制机构，所述控制机构与丝杆(9)联动，并且驱动丝杆(9)正反向旋转,其特征在于，所述的行程检测装置与控制机构连接，所述控制机构包括主动齿轮(15)，主动齿轮(15)与动力输入轴(14)连接，包括与主动齿轮(15)啮合传动的辅助齿轮(17)，主动齿轮(15)与辅助齿轮(17)反向转动，丝杆(9)上连有从动齿轮(10)，主动齿轮(15)、辅助齿轮(17)与从动齿轮(10)中间有切换装置，所述切换装置连接主动齿轮(15)与从动齿轮(10)，或者切换装置连接辅助齿轮(17)和从动齿轮(10)，切换装置对接到主动齿轮(15)或辅助齿轮(17)上并且控制从动齿轮(10)以顺时针或逆时针转动，切换装置内设电控单元，所述的电控单元与行程检测装置连接。
2.根据权利要求1所述的一种丝杆式排绳结构，其特征在于，所述行程检测装置包括感应式行程开关(11)。
3.根据权利要求2所述的一种丝杆式排绳结构，其特征在于，切换装置包括摆杆(16)，包括驱动摆杆(16)移动的推摆单元，推摆单元由电控单元驱动，摆杆(16)上设有传动齿轮，传动齿轮与主动齿轮(15)或辅助齿轮(17)的其中一个啮合传动，传动齿轮一直与从动齿轮(10)啮合传动。
4.根据权利要求3所述的一种丝杆式排绳结构，其特征在于，摆杆(16)上设有一个转动点，该转动点连接在机壳上，摆杆(16)一端设有传动齿轮，另一端与推摆单元连接并且为转动连接，摆杆(16)上设有一个长槽(6)，推摆单元设有一个移动点(7)限位在长槽(6)中，移动点(7)左右移动并且推动摆杆(16)旋转。
5.根据权利要求3或4所述的一种丝杆式排绳结构，其特征在于，推摆单元包括气缸，气缸上的活塞杆(4)与摆杆(16)连接，气缸与外接气压源连接，电控单元包括电磁阀(2)、继电控制器(2a)，继电控制器(2a)与行程检测装置控制连接。
6.根据权利要求3或4所述的一种丝杆式排绳结构，其特征在于，推摆单元包括液压缸(3)，液压缸(3)上的活塞杆(4)与摆杆(16)连接，液压缸(3)与外接液压源连接，电控单元包括电磁阀(2)、继电控制器(2a)，继电控制器(2a)与行程检测装置控制连接。
7.根据权利要求3或4所述的一种丝杆式排绳结构，其特征在于，推摆单元包括微电机(3a)，微电机(3a)同轴连接螺纹杆(4b)，螺纹杆(4b)与螺杆套(4a)连接，螺杆套(4a)又与摆杆(16)连接，电控单元包括PLC控制器，PLC控制器与行程检测装置连接，并读取行程检测装置数据。
8.根据权利要求1～4中任意一项所述的一种丝杆式排绳结构，其特征在于，所述丝杆(9)上设有排绳导向装置(24)，排绳导向装置(24)与丝杆(9)螺纹连接，排绳导向装置(24)能沿着丝杆(9)左右滑动，所述行程检测装置包括机械式行程开关(11)，架上设有偏正轨道(20)，偏正轨道(20)与丝杆(9)平行，所述的导向装置套接在偏正轨道(20)上。
9.根据权利要求1～4中任意一项所述的一种丝杆式排绳结构，其特征在于，所述丝杆(9)上设有排绳导向装置(24)，排绳导向装置(24)与丝杆(9)螺纹连接，排绳导向装置(24)能沿着丝杆(9)左右滑动，所述行程检测装置包括机械式行程开关(11)，架上设有偏正轨道(20)，偏正轨道(20)与丝杆(9)平行，所述的导向装置套接在偏正轨道(20)上，所述的丝杆(9)两端又设有行程限制部；行程限制部包括丝杆(9)两头的光面端(23)，丝杆(9)螺纹齿处于丝杆(9)的中间，在丝杆(9)两端的光面端(23)套设弹簧套(22)和衬套(21)，衬套(21)靠在丝杆(9)螺纹齿上，弹簧套(22)处于衬套(21)和机架(1)的内侧面之间。
10.根据权利要求9所述的一种丝杆式排绳结构，其特征在于，所述排绳导向装置(24)包括一个螺纹套(26)，螺纹套(26)与丝杆(9)连接，螺纹套(26)上设有支架，支架上设有横向与纵向交错的滚筒，其中纵向滚筒(28)设有两根，横向滚筒(27)设有两根，牵引绳索(25)的自由端从各滚筒的中心处穿过。
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