CN109110583A - 一种车辆地面间的同步收放线装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆地面间的同步收放线装置，属于电力施工设备技术领域，解决现有技术中对于车辆地面间线缆同步难、收放线速度慢、行驶较长线路时阻力过大等技术问题。该装置包括传动单元、排线单元、线盘、线盘支架及车辆单元；线盘固定于线盘支架上，线盘支架与车辆单元固定连接；传动单元设于线盘支架上并使排线单元与车辆单元传动连接；排线单元设于线盘支架上用于保证线缆在线盘上的排列。该装置能够保证线缆的收放线速度与车辆的行驶速度一致，不受车辆行驶速度的限制，适合中高速车辆地面间供电及通信；另外，排线器与丝杠采用螺纹设计，能够有效避免在收放线过程中的打结、扭拧、缠绕、甚至拉断等现象，保证线缆正常工作。

Description

一种车辆地面间的同步收放线装置

技术领域

本发明涉及电力施工设备技术领域技术领域，尤其涉及一种车辆地面间的同步收放线装置。

背景技术

在工程应用中，线缆作为电能或信号数据传输的主要载体，往往会遇到反复、快速收放线的使用工况，特别是对于特种车辆，如工业现场的电动平车、管道巡检机器人、线控移动机器人等，都有车辆地面间同步收放线的使用需求，此外，收放线过程中还经常出现打结、扭拧、缠绕、甚至拉断等现象。通常的解决手段如下：

(1)采用线缆拖链的方式，通过链节对线缆进行约束，可以起到保护线缆的作用，但拖链不适合中高速车辆-地面的收放线使用，运行速度低，通常在10m/s以下，且距离较长时阻力显著增大。

(2)采用悬挂吊线的方式，可以满足长距离的收放线需求，但悬挂吊线对线缆的重量有限制，且同步速度比较低，通常小于4m/s。

中国专利申请CN205114725U公开了一种同步、异步线缆收放线装置，采用手动摇柄对多个线盘进行收放线操纵，但自动化程度低，且不合适车辆-地面的线缆同步收放使用。

中国专利CN106986240B公开了一种电动三路同步收放线装置，可同时对三个线盘进行收放线，并降低了人员的劳动强度，但结构复杂，且需设置专门的电机驱动控制，不能适用于车辆地面间的线缆收放场景。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种车辆地面间的同步收放线装置，用以解决现有技术手段对于车辆地面间线缆同步难、收放线速度慢、行驶较长线路时阻力过大，收放线出现打结、扭拧、缠绕、甚至拉断的技术问题。

本发明提供了一种车辆地面间的同步收放线装置，其特征在于，包括传动单元、排线单元、线盘、线盘支架及车辆单元；线盘固定于线盘支架上，线盘支架与车辆单元固定连接；传动单元设于线盘支架上并使排线单元与车辆单元传动连接；排线单元设于线盘支架上用于保证线缆在线盘上的排列。

优选地，车辆单元包括车辆本体、从动车轮、从动轴、从动轴链轮及传动链，从动车轮设于车辆本体上，从动车轮带动从动轴转动，传动链用于传动连接从动轴链轮和传动单元。

优选地，传动机构包括第一线盘链轮和第二线盘链轮；第一线盘链轮、第二线盘链轮与线盘均设于线盘轴上；第一线盘链轮和从动轴链轮通过传动链连接；第一线盘链轮用于带动线盘绕线盘轴转动；第二线盘链轮用于与排线单元传动连接；线盘的收放线速度与车辆单元的行驶速度相同。

优选地，线盘支架与车辆本体固定连接，线盘外径与车辆从动车轮外径大小保持一致，从动轴与第一线盘链轮采用链传动，传动比为1:1；线盘的旋转角速度与从动轴的旋转角速度同步。

优选地，排线单元包括排线器、排线支架、排线链轮及丝杠；排线支架与线盘支架固定连接；排线链轮与丝杠固定连接，排线链轮与丝杠共轴线；第二线盘链轮与排线链轮采用链传动且传动比为1:1；丝杠沿其轴向方向绕排线支架转动。

优选地，排线单元还包括排线支撑杆，排线支撑杆与排线支架固定连接，排线支撑杆上设有通孔，排线器贯穿排线支撑杆上的通孔；排线支撑杆用于为排线器提供导向作用。

优选地，丝杠为螺纹丝杠，螺纹丝杠与线盘的传动比为1:1，排线器与螺纹丝杠的螺纹啮合连接，螺纹丝杠的螺距与线缆外径相同，排线器用于保证线缆在线盘上的排列。

优选地，同步收放线装置还包括滑环，滑环包括定子和动子，滑环用于线缆的电能或信号数据传输，动子设于第二线盘链轮与线盘之间，且动子与线盘轴相连，定子与线盘支架固定连接。

优选地，根据线缆长度的需要，可以调整线盘的长度，线盘的最大长度等于车辆本体的宽度。

优选地，车辆本体上设有第五轮仪，线盘与第五轮仪同步转动；

优选地，传动单元采用齿轮传动同步或者带传动同步，且传动比为1:1。

优选地，线缆直径为3～5mm，所述线缆在线盘上排列1～2层。

优选地，根据线缆的长度的需要，调整线盘的长度，线盘的长度最大等于车辆本体的宽度。

本发明还提供了一种车辆地面间的同步收放线方法，采用以上任一项车辆地面间的同步收放线装置进行收放线，同步收放线方法包括放线线过程和收线过程；

放线过程包括：车辆单元正向行驶，车辆单元带动传动单元正向转动，传动单元带动线盘单元和排线单元同时正向转动并进行放线，车辆单元的行驶速度与线盘的收线速度相同。

收线过程包括：车辆单元反向行驶，车辆单元带动传动单元反向转动，传动单元带动线盘单元和排线单元同时反向转动并进行收线，车辆单元的行驶速度与线盘的收线速度相同。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

首先，本发明针对工程应用中车辆地面间快速、同步收放线的使用需求，提供了一种适用于车辆地面间的同步收放线装置，通过从动轴、传动链条、线盘等机械同步的方式，方便的实现了行驶中车辆与地面的收放线缆功能，可以保证线缆的收放线速度与车辆的行驶速度一致，不受车辆行驶速度的限制，非常适合于中高速车辆地面间供电及通信的使用。

其次，采用排线器与丝杠的螺纹设计，能够有效避免在收放线过程中出现打结、扭拧、缠绕、甚至拉断等现象，保证线缆的正常工作。

再次，本发明不需要专门的电机驱动控制，完全依靠机械传动实现同步收放线功能，可靠性高，保养维修方便。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1本发明提供的车辆地面间的同步收放线装置的结构图；

图2本发明提供的车辆地面间的同步收放线装置与车辆本体的连接关系图；

1-线盘支架；2-线盘；3-线盘链轮；4-排线器；5-排线支架；6-排线链轮；7-丝杠；8-排线支撑杆；9-滑环；10-传动链；11-从动轴链轮；12-从动轴；13-从动车轮；14-车辆本体。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明针对工程应用中车辆地面间快速、同步收放线的使用需求，提供了一种车辆地面间的同步收放线装置，包括传动单元、排线单元、线盘2、线盘支架1及车辆单元；线盘2固定于线盘支架1上，线盘支架1与车辆单元固定连接；传动单元设于线盘支架1上并与车辆单元传动连接；排线单元设于线盘支架1上并用于保证线缆在线盘2上的整齐排列；线盘2的收放线速度与车辆单元行驶速度相同。

具体地，如图1和图2所示，线盘支架1整体为中空框架，线盘支架1的前侧为高度高于线盘2两侧圆轮直径的挡板框，挡板框的顶部两端位置设有两条形凸块，该两条形凸块用于与车辆单元尾部进行可拆卸连接，线盘支架1的两侧为形状相同的矩形框，该矩形框的高度稍大于线盘2的直径；线盘2固定于线盘支架1中间位置，当进行放线时，车辆单元正向行驶，车辆单元通过传动单元带动线盘2转动，线盘2放线与车辆单元同步进行，线缆通过排线单元放线；当进行收线时，车辆单元反向行驶，同样地，车辆单元通过传动单元带动线盘2转动，线缆通过排线单元整齐的排列在线盘2上，线盘2收线速度与车辆单元行驶速度相同。

相对于现有技术，本发明采用车辆单元、传动单元、排线单元等机械结构，实现了行驶中车辆地面的同步进行收放线缆功能，可以保证线缆的收放线速度与车辆的行驶速度一致，不受车辆行驶速度的限制，非常适合于中高速的车辆地面间供电及通信的使用；此外，采用排线单元能够有效避免在收放线过程中出现打结、扭拧、缠绕、甚至拉断等现象，保证线缆的正常工作。另外，本发明与传统的同步手段相比，不需要专门的电机驱动控制，完全依靠机械传动实现同步收放线功能，可靠性高，保养维修方便。

为了对同步收放线装置提供动力，如图2所示，车辆单元包括车辆本体14、从动车轮13、从动轴12、从动轴链轮11及传动链10，从动车轮13设于车辆本体14上，从动车轮13与从动轴12传动连接，从动轴12上设有从动轴链轮，传动链10用于传动连接从动轴链轮和传动单元。

具体地，本发明采用的车辆单元可以为普通车辆，也可以是特殊车辆，例如，工业现场的电动平车、管道巡检机器人、线控移动机器人等，车辆单元包括车辆本体14、从动车轮13、从动轴链轮11及传动链10，其中，从动车轮13设于车辆本体14上，从动车轮13与从动轴12转动连接，从动轴12上设有从动轴链轮，从动轴链轮通过传动链10带动传动单元，传动单元带动线盘2收放线，并同时带动排线单元进行排线，最终实现线盘2收放线速度与车辆单元行驶速度一致。需要说明的是，车辆单元的其它结构或部件都是常规结构或部件，不涉及本发明的创造性内容，在此不在赘述。

为了更好的实现车辆地面间同步排放线过程，传动机构包括第一线盘链轮3和第二线盘链轮3；第一线盘链轮3、第二线盘链轮3与线盘均设于线盘轴上；第一线盘链轮3和从动轴链轮11分别与传动链10啮合；第一线盘链轮3用于带动线盘2绕线盘轴转动；第二线盘链轮3用于与排线单元传动连接。

具体地，从动轴链轮11设于从动轴12上，从动轴链轮11通过传动链10与第一线盘链轮3传动连接，第一线盘链轮3和线盘之间设有第二线盘链轮3，第二线盘链轮3与排线链轮6传动连接，当车辆本体14行驶时，车辆本体14带动从动车轮13转动，从动车轮13通过从动轴12带的从动轴链轮带动线盘链轮3转动，线盘链轮3通过线盘链轮3轴带动第二线盘链轮3和线盘2转动，进而第二线盘链轮3带动排线单元单元转动，排线单元转动时能够保证线缆整齐的排列在线盘2上，避免出现打结、扭拧、缠绕、甚至拉断等问题，有利于保证线缆工作的可靠性。

通过从动车轮13带动从动轴链轮进而带动线盘收放线，实现了车辆地面间同步收放线，由于车辆地面间是同步收放线过程，所以本发明适用于中高速车辆地面间的同步收放线，并且收放线过程不会受到车辆单元14速度和线缆重量的限制。

为了将线盘2及传动单元牢固的固定在车辆本体14上，线盘支架1与车辆本体14固定连接，线盘2外径与车辆从动车轮13外径大小保持一致，从动轴12与第一线盘链轮3采用链传动，传动比为1:1；线盘2的旋转角速度与从动轴12的旋转角速度同步。具体地，在车辆本体14后端设有卡槽结构，在线盘支架1的前侧设有挡板框，挡板框的顶部两端位置设有两个条形凸块，该两条形凸块用于与卡槽进行卡和，进而将线盘2固定在车辆本体14后侧的底部，当将线盘支架1固定以后，从动轴12带动从动轴链轮转动，从动轴链轮与第一线盘链轮3由于传动比为1:1，且线盘2外径与从动车轮13外径相同，从而实现车辆本体14与线盘2同步转动，从而实现同步收放线过程；需要说明的是，线盘2中间的外径，而不是线盘2两侧沿外径。

通过线盘支架1将线盘2固定在车辆本体14后端，控制从动轴链轮与第一线盘链轮3的传动比为1:1，并且控制线盘2外径与车辆本体14从动车轮13外径大小保持一致，与传统的同步手段相比，不需要专门的电机驱动控制，完全依靠机械传动实现同步收放线功能，可靠性高，保养维修方便。

为了对线缆进行排线，保证线缆正常工作，本发明采用排线单元包括排线器、排线支架5、排线链轮6及丝杠7；排线支架5与线盘支架1固定连接；排线链轮6与丝杠7固定连接，排线链轮6与丝杠7共轴线；第一线盘链轮3与排线链轮6为链传动且传动比为1:1；丝杠7沿轴向方向绕排线支架5转动；具体地，排线支架5设于线盘支架1的左侧后端，如图1所示，在排线支架5上设有排线链轮6，排线链轮6与丝杠7共轴线，排线链轮6的轴穿过排线支架5与丝杠7转动连接，排线器上设有贯穿通孔，丝杠7通过通过穿过排线器，丝杠7能够带动排线器转动，排线器上方设有贯穿的排线孔，线缆通过排线孔排在线盘2上，第二线盘链轮3与排线链轮6采用链传动且传动比为1:1；当第二线盘链轮3转动时，带动排线链轮6转动，排线链轮6通过排线链轮6轴带动丝杠7转动，而丝杠7转动则能够带动排线器向排线之间一侧移动，从而实现排线过程，由于第二线盘链轮3与排线链轮6的传动比为1:1，且排线链轮6与丝杠7同轴转动，进而，线缆能够穿过排线器整齐排列在线盘2上。

为了对排线器提供导向作用，本发明采用的排线单元还包括排线支撑杆8，排线支撑杆8与排线支架5固定连接，排线支撑杆8上设有贯穿的通孔，排线器贯穿排线支撑杆8上的通孔；排线支撑杆8用于为排线器提供导向作用；具体地，如图1所示，排线支撑杆8的两端固定于排线支架5上，排线支撑杆8与丝杠7平行设置，在排线支撑杆8上设有通孔，排线器的底部穿过该通孔，设置排线支撑杆8的目的是保证排线器在排线过程中，为排线器提供导向作用，避免排线器4摇晃，使排线器4在排线过程中保持竖直和稳定状态，进而使线缆整齐的排列在线盘2上。

为了使线缆更整齐的排列在线盘2上，丝杠7为双螺纹丝杠，丝杠与线盘2的传动比为1:1，排线器与双螺纹丝杠的螺纹啮合连接，双螺纹丝杠的螺距与线缆外径相同，排线器用于保证线缆在线盘2上的整齐排列；具体地，由于双螺纹丝杠的螺距与线缆的外径一致，可以使得排线器沿排线支撑杆8的移动速度与线缆在线盘2的横向放线(收线)速度一致，保证线缆在线盘2上的整齐排列；采用排线器与丝杠的双螺纹副设计，能够有效避免在收放线过程中出现打结、扭拧、缠绕、甚至拉断等现象,保证线缆的正常工作。

需要说明的是，丝杠还可以为单螺纹丝杠，单螺纹丝杠的螺距等于线缆的外径，即当单螺纹丝杠向排线支架5一侧移动一个螺距，线缆就向单螺纹丝杠移动的方向移动一个螺距，有效避免在收放线过程中出现打结、扭拧、缠绕、甚至拉断等现象,保证线缆的正常工作。

为了将线缆传递的信号传输出去，同步收放线装置还包括滑环9，滑环9包括定子和动子，滑环9用于线缆的电能或信号数据传输，动子设于第二线盘链轮3与线盘2之间，且动子与线盘轴相连，定子与线盘支架1固定连接；由于滑环9为常规滑环9结构，例如电流环，光滑环等等，其详细结构及工作原理不再赘述。

需要强调的是，由于线缆的直径为3～5mm，是非常细的线缆，并且常规的线缆的长度为50～70m，通常在线盘2上只排列半层，当线缆长度为100～200m时，线缆在线盘2上排列一层后，由于线缆直径很小，在排列第二层线缆的过程中，基本上不会影响第二层线缆的排列直径，即排完第一层线缆的线盘2外径约等于从动车轮13外径，因此，车辆本体14与线盘2是收线过程依然是同步的。

需要说明的是，首先，本发明的线盘2与从动轴12同步还可以采用线盘2与任一个从动车轮或者第五轮仪等从动部件进行同步；其次，本发明采用的链传动方式还可以采用齿轮传动或带传动同步等方式，但要确保传动比为1:1；再次，根据线缆的长度，可以调整线盘的长度，线盘的长度最大等于车辆本体14的宽度。

本发明还提供了一种车辆地面间的同步收放线方法，采用以上任一项车辆地面间的同步收放线装置进行收放线，同步收放线方法包括放线过程和收线过程；分别如下：

放线过程包括：车辆单元正向行驶，车辆单元带动传动单元正向转动，传动单元带动线盘单元和排线单元同时正向转动进行放线，车辆单元的行驶速度与线盘2的收线速度相同。

具体地，车辆14正向行驶时，从动车轮13不发生滑转，从动车轮13随车辆本体14的行驶方向逆时针旋转，从动轴链轮11和从动车轮13的旋转方向一致，动力通过带动传动链9传递至线盘链轮3，由于从动轴链轮11和线盘链轮3间的传动比为1:1，所以线盘链轮3的旋转方向与从动轴链轮11的旋转方向一致，且旋转速度大小相同。线盘链轮3一方面通过传动链驱动排线链轮6旋转，并带动丝杠7转动，使得排线器4向排线支架5一侧移动，由于双螺纹丝杠7的螺距与线缆的外径一致，使得排线器4沿排线器支撑杆8的移动速度与线缆在线盘2的横向放线速度一致，保证线缆在线盘2上的整齐排列；另一方面，线盘链轮3驱动线盘2同向旋转，带动线盘2外侧的线缆放线，保证线缆放线的线速度和车辆本体14的运行速度一致。

收线过程包括：车辆单元反向行驶，车辆单元带动传动单元反向转动，传动单元带动线盘单元和排线单元同时反向转动进行收线，车辆单元的行驶速度与线盘2的收线速度相同。

具体地，车辆14反向行驶时，从动车轮13不发生滑转，从动车轮13随车辆本体14的行驶方向顺时针旋转，从动轴链轮11和从动车轮13的旋转方向一致，动力通过带动传动链9传递至线盘链轮3，由于从动轴链轮11和线盘链轮3间的传动比为1:1，所以线盘链轮3的旋转方向与从动轴链轮11的旋转方向一致，且旋转速度大小相同。线盘链轮3一方面通过传动链驱动排线链轮6旋转，并带动丝杠7转动，使得排线器4向排线支架5一侧移动，由于双螺纹丝杠7的螺距与线缆的外径一致，使得排线器4沿排线器支撑杆8的移动速度与线缆在线盘2的横向收线速度一致，保证线缆在线盘2上的整齐排列；另一方面，线盘链轮3驱动线盘2同向旋转，带动线盘2外侧的线缆收线，保证线缆收线的线速度和车辆本体14的运行速度一致。

本发明提供的车辆地面间的同步收放线方法的有益效果与该方法使用的收放线装置的有益效果相同，在此不再赘述。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车辆地面间的同步收放线装置，其特征在于，包括传动单元、排线单元、线盘、线盘支架及车辆单元；

所述线盘固定于线盘支架上，所述线盘支架与车辆单元固定连接；所述传动单元设于线盘支架上并使排线单元与车辆单元传动连接；所述排线单元设于线盘支架上并用于保证线缆在线盘上排列；

所述线盘的收放线速度与车辆单元的行驶速度相同。

2.根据权利要求1所述的车辆地面间的同步收放线装置，其特征在于，所述车辆单元包括车辆本体、从动车轮、从动轴、从动轴链轮及传动链，所述从动车轮设于车辆本体上，所述从动车轮带动从动轴转动，所述传动链用于传动连接从动轴链轮和传动单元。

3.根据权利要求1或2所述的车辆地面间的同步收放线装置，其特征在于，所述传动机构包括第一线盘链轮和第二线盘链轮；所述第一线盘链轮、第二线盘链轮与线盘均设于线盘轴上；所述第一线盘链轮和从动轴链轮通过传动链连接；所述第一线盘链轮用于带动线盘绕线盘轴转动；所述第二线盘链轮用于与排线单元传动连接。

4.根据权利要求3所述的车辆地面间的同步收放线装置，其特征在于，所述线盘支架与车辆本体固定连接，所述线盘外径与车辆从动车轮外径大小保持一致，所述从动轴与第一线盘链轮采用链传动，传动比为1:1；所述线盘的旋转角速度与从动轴的旋转角速度同步。

5.根据权利要求1或4所述的车辆地面间的同步收放线装置，其特征在于，所述排线单元包括排线器、排线支架、排线链轮及丝杠；所述排线支架与线盘支架固定连接；所述排线链轮与丝杠固定连接，所述排线链轮与丝杠共轴线；所述第二线盘链轮与排线链轮采用链传动且传动比为1:1；丝杠沿其轴向方向绕排线支架转动。

6.根据权利要求5所述的车辆地面间的同步收放线装置，其特征在于，所述排线单元还包括排线支撑杆，所述排线支撑杆与排线支架固定连接，所述排线支撑杆上设有通孔，所述排线器贯穿排线支撑杆上的通孔；所述排线支撑杆用于为排线器提供导向作用。

7.根据权利要求6所述的车辆地面间的同步收放线装置，其特征在于，所述丝杠为螺纹丝杠，所述螺纹丝杠与线盘的传动比为1:1，所述排线器与螺纹丝杠的螺纹啮合连接，所述螺纹丝杠的螺距与线缆外径相同，所述排线器用于保证线缆在线盘上的排列。

8.根据权利要求3或5所述的车辆地面间的同步收放线装置，其特征在于，所述同步收放线装置还包括滑环，所述滑环包括定子和动子，所述滑环用于线缆的电能或信号数据传输，所述动子设于第二线盘链轮与线盘之间，且所述动子与线盘轴相连，所述定子与线盘支架固定连接。

9.根据权利要求8所述的车辆地面间的同步收放线装置，其特征在于，所述线缆直径为3～5mm，所述线缆在线盘上排列1～2层。

10.一种车辆地面间的同步收放线方法，其特征在于，采用权利要求1至9所述的车辆地面间的同步收放线装置进行收放线，所述同步收放线方法包括收线过程和放线过程；

所述放线过程包括：车辆单元正向行驶，车辆单元带动传动单元正向转动，传动单元带动线盘单元和排线单元同时正向转动并进行放线，车辆单元的行驶速度与线盘的收线速度相同；

所述收线过程包括：车辆单元反向行驶，车辆单元带动传动单元反向转动，传动单元带动线盘单元和排线单元同时反向转动并进行收线，车辆单元的行驶速度与线盘的收线速度相同。