CN112938661A - 一种电缆智能排缆装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电缆智能排缆装置及应用了该电缆智能排缆装置的排线方法，排缆装置包括：由多组底架模块单元拼接而成的底架、排缆机构、行走驱动机构。排缆机构包括支架以及设置在支架上的夹持牵引部件、夹持驱动机构、牵引驱动机构，支架可移动设置在底架上，夹持驱动机构和牵引驱动机构均与夹持牵引部件传动连接，夹持驱动机构用于驱动夹持牵引部件对电缆进行夹紧限位，牵引驱动机构用于驱动夹持牵引部件对电缆进行牵引；行走驱动机构与支架传动连接，用于驱动支架沿底架的长度方向进行往复运动，并使得电缆的延伸方向始终垂直于底架的长度方向。本发明可以实现电缆有序的收放与整齐排列。

Description

一种电缆智能排缆装置及方法
技术领域
本发明涉及电力设备技术领域，特别涉及一种电缆智能排缆装置及方法。
背景技术
随着社会对电力的依赖程度不断提高以及因城市建设的美化需要，电缆逐渐由架空线路转入地下，由此电缆在地面上的敷设施工越来越多，电缆的使用长度相应的得到延长，在展放与回收长距离的电缆时，一般采用大长段电缆盘，电缆分层缠绕排布在电缆盘上。排缆装置应用于收放和存储电缆的机械设备中，通过排缆装置中的排缆机构将电缆整齐密实的缠绕在电缆盘上。但是，目前的排缆装置还存在电缆错杂缠绕的现象，不仅影响了收放电缆的速率，而且导致电缆盘上电缆的缠绕总量不足。例如，专利号201510332307.6(自动控制的电缆展放装置)，在涉及到电缆的回收以及大长段电缆的展放时，该现有方案并未考虑电缆的排列与张紧情况，在电缆收放时容易导致电缆角度偏摆大，最终出现电缆错杂散乱、盘绕不紧等问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种电缆智能排缆装置和排缆方法，可以保证电缆的有序收放与整齐排列。
第一方面，本发明提供了一种电缆智能排缆装置，包括：底架、排缆机构、行走驱动机构。所述底架由多组底架模块单元拼接而成。所述排缆机构包括：支架以及设置在所述支架上的夹持牵引部件、夹持驱动机构、牵引驱动机构，所述支架可移动设置在所述底架上，所述夹持驱动机构和所述牵引驱动机构均与所述夹持牵引部件传动连接，所述夹持驱动机构用于驱动所述夹持牵引部件对不同缆径的电缆进行夹紧限位，所述牵引驱动机构用于驱动所述夹持牵引部件对电缆进行牵引。所述行走驱动机构与所述支架传动连接，用于驱动所述支架沿所述底架的长度方向进行往复运动，并使得电缆的延伸方向始终垂直于所述底架的长度方向。
根据本发明上述实施例的电缆智能排缆装置，至少具有如下有益效果：(1)夹持驱动机构可以驱动夹持牵引部件，实现对不同缆径的电缆进行夹紧，扩大该装置的使用范围；(2)通过设置行走驱动装置，使得电缆在展放与回收过程中可根据不同电缆盘的宽度在底架上进行移动，一面有利于电缆整齐排列地进行展放与回收，另一面具有省时省力、施工效率高的优势。
根据本发明的一些实施例，所述夹持牵引部件包括滑动设置在所述支架上的滑块、设置在所述滑块上的上驱动轮组、设置在所述支架上的下驱动轮组，所述上驱动轮组与所述下驱动轮组上下垂直对称布置，所述夹持驱动机构用于驱动所述滑块沿垂直于电缆延伸的方向运动，所述牵引驱动机构用于驱动所述上驱动轮组和所述下驱动轮组作旋转运动。
根据本发明的一些实施例，所述夹持驱动机构包括：传动连接的第一电机、第一减速机、丝杆以及设置在所述滑块上的螺母，所述螺母套设于所述丝杆上，所述丝杆的轴线方向平行于所述滑块的运动方向。
根据本发明的一些实施例，所述电缆智能排缆装置还包括设置在所述螺母上的挠性压力检测组件，所述挠性压力检测组件包括：至少一对沿所述丝杆的轴线对称布置的测力传感器、设置在各所述测力传感器与所述螺母顶端之间的弹性件，所述测力传感器的另一端与所述螺母的底端连接。
根据本发明的一些实施例，所述牵引驱动机构包括：传动连接的第二电机、第二减速机、第一链轮传动机构以及传动连接的第三电机、第三减速机、第二链轮传动机构。
根据本发明的一些实施例，所述行走驱动机构包括：传动连接的第四电机、传动齿轮，在所述底架长度方向上设有直线导轨，所述支架上设有与所述直线导轨适配的滑座，所述直线导轨上设有与所述传动齿轮相互啮合的齿条。
根据本发明的一些实施例，所述支架在垂直于其运动方向的两端可拆卸设置有电缆支撑架，所述支架靠近所述夹持牵引部件处可拆卸设置有防护架。
根据本发明的一些实施例，所述支架在其运动方向的两端的底部均设置有限位传感器。
第二方面，本发明提供了一种排缆方法，包括以下步骤：
S100、调节电缆盘驱动装置的轴向尺寸与电缆盘的尺寸对应；
S200、将所述电缆盘吊装至所述电缆盘驱动装置上；
S300、将电缆的出缆头固定在所述排缆机构上；
S400、设定所述排缆机构和所述行走驱动机构的运行参数；
S500、控制所述电缆盘驱动装置使所述电缆盘的转动速度与所述排缆机构设定的牵引速度保持一致，控制所述行走驱动机构使所述电缆的延伸方向始终垂直于所述底架的长度方向。
根据本发明的一些实施例，步骤S500中根据设置在所述电缆盘驱动装置和电缆智能排缆装置之间的光电感应装置来控制所述电缆盘的转动速度。
所述光电感应装置包括由上到下间隔布置的三对相对设置的光电感应开关，具体控制过程如下：
当所述电缆下垂至最下面的所述光电感应开关时，控制电缆盘驱动装置降低所述电缆盘的转动速度，直到所述电缆下垂至中间位置的所述光电感应开关时，控制电缆盘驱动装置使得所述电缆盘停止减速；
当所述电缆下垂至最上面的的所述光电感应开关时，控制电缆盘驱动装置提高所述电缆盘的转动速度，直到所述电缆下垂至中间位置的所述光电感应开关时，控制电缆盘驱动装置使得所述电缆盘停止加速。
根据本发明上述实施例的排缆方法，至少具有如下有益效果：通过设置光电感应装置，控制系统就可以根据电缆的下垂位置和排缆机构设定的牵引速度，控制电缆盘驱动装置改变电缆盘的转动速度并使之与牵引速度一致，从而达到匀速展放电缆的效果，有利于电缆整齐排列地进行展放与回收，而且整个排缆过程自动化程度高。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例的排缆装置的结构示意图；
图2为图1中实施例的主视图；
图3为本发明实施例的排缆装置的局部结构示意图；
图4为图1中实施例的侧视图；
图5为本发明实施例的排线流程图；
图6为本发明实施例的电缆展放装置的结构示意图；
图7为图6中实施例的俯视图；
图8为本发明实施例的光电感应装置的工作原理示意图。
附图说明：
底架100、直线导轨110、齿条111；
排缆机构200、支架210、滑座211、电缆支撑架212、防护架213、限位传感器214；
夹持牵引部件220、滑块221、上驱动轮组222、下驱动轮组223；
夹持驱动机构230、第一电机231、第一减速机232、丝杆233、螺母234；
牵引驱动机构240、第二电机241、第二减速机242、第一链轮传动机构243、第三电机244、第三减速机245、第二链轮传动机构246；
行走驱动机构300、第四电机310、传动齿轮320；
挠性压力检测组件400、测力传感器410、弹性件420；
电缆盘驱动装置500、电缆盘600、电缆700、光电感应装置800、光电感应开关801。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参考图1至图4，为本发明第一方面的实施例的一种电缆智能排缆装置，包括：底架100、排缆机构200、行走驱动机构300。
如图4所示，底架100可以由一组或多组底架模块单元拼接而成，底架100主要为安装于其上部的零部件起到支撑和固定作用。在底架100由多组底架模块单元拼接而成时，底架100非常便于运输与现场的组装，同时也可以满足不同宽度电缆盘的使用。组装时，各底架模块单元可以采用定位销进行定位，以保证各底架模块单元之间的相对位置，再通过螺栓将多组底架模块单元进行固定，同时可以在底架100上设置吊装点位，方便施工吊装。
如图1所示，排缆机构200包括：支架210以及设置在支架210上的夹持牵引部件220、夹持驱动机构230、牵引驱动机构240。支架210可移动设置在底架100上，夹持驱动机构230和牵引驱动机构240均与夹持牵引部件220传动连接。该电缆智能排缆装置工作时，夹持驱动机构230驱动夹持牵引部件220对不同缆径的电缆进行夹紧限位，牵引驱动机构240驱动夹持牵引部件220对电缆进行牵引，实现在展放电缆时提供一定的牵引力，在回收电缆时提供一定的张力。
如图1所示，行走驱动机构300与支架210传动连接，该电缆智能排缆装置工作时，行走驱动机构300驱动支架210沿底架100的长度方向进行往复运动，并使得电缆的延伸方向始终垂直于底架的长度方向(如图7所示)，使得电缆700在收放过程中,电缆700与夹持牵引部件220之间保持良好接触，同时消除收放缆时扭曲而产生的机械应力。
本实施例中，夹持驱动机构230可以驱动夹持牵引部件220，实现对不同缆径的电缆进行夹紧，从而扩大了该装置的使用范围。通过设置行走驱动装置300，使得电缆在展放与回收过程中可根据不同电缆盘的宽度在底架上进行移动，一面有利于电缆整齐排列地进行展放与回收，另一面具有省时省力、施工效率高的优势。
在本发明的一些实施例中，如图1所示，夹持牵引部件220具体包括：滑动设置在支架210上的滑块221、设置在滑块221上的上驱动轮组222、设置在支架210底端的下驱动轮组223，上驱动轮组222与下驱动轮组223上下垂直对称布置。夹持驱动机构230驱动滑块221沿着支架210的高度方向上下运动，此运动方向垂直于电缆延伸的方向。
当夹持驱动机构230驱动滑块221向下运动时，上驱动轮组222与下驱动轮组223之间的距离改变，从而实现夹持不同缆径的效果。
当上驱动轮组222与下驱动轮组223夹持住电缆后，牵引驱动机构240驱动上驱动轮组222和下驱动轮组223作旋转运动，实现牵引输送电缆的效果。
进一步的，上驱动轮组222与下驱动轮组223均至少包含沿电缆延伸方向布置的两个驱动轮，使得夹持效果更好。
在本发明的一些实施例中，如图3所示，夹持驱动机构230包括：传动连接的第一电机231、第一减速机232、丝杆233以及设置在滑块221上的螺母234，丝杆233套设于螺母234上，丝杆233的轴线向方平行于滑块221的运动方向。第一电机231通过第一减速机232驱动丝杆233转动，丝杆233与螺母234配合实现上驱动轮组222沿支架210的高度方向上下运动。
在本发明的一些实施例中，如图3所示，该电缆智能排缆装置还包括设置在螺母234上的挠性压力检测组件400，挠性压力检测组件400用于获取夹持牵引部件220施加于电缆的压力值。
挠性压力检测组件400具体包括：至少一对沿丝杆233的轴线对称布置的测力传感器410、设置在各测力传感器410与螺母234顶端之间的弹性件420，测力传感器410的另一端与螺母234的底端连接。弹性件420可以选择弹簧，也可以选择其他的弹性件，弹性件420为挠性夹紧，通过测力传感器410就可以实现对夹持牵引部件220对电缆的夹紧力进行监测。
通过设置挠性压力检测组件400，可以保证夹持牵引部件220对电缆的压紧力不超过设定的阈值，从而防止电缆被压损。
在本发明的一些实施例中，如图2所示，牵引驱动机构240包括：传动连接的第二电机241、第二减速机242、第一链轮传动机构243以及传动连接的第三电机244、第三减速机245、第二链轮传动机构246。
上驱动轮组222与下驱动轮组223中均有一个驱动轮为主动驱动轮，另一个为从动驱动轮。因上驱动轮组222与下驱动轮组223的驱动结构一样，故此处以上驱动轮组222为例进行说明，第二电机241通过第二减速机242上的齿轮驱动该主动驱动轮转动，该主动驱动轮通过链条带动从动驱动轮转动，从而实现牵引输送电缆的效果。
在本发明的一些实施例中，如图2所示，行走驱动机构300具体包括：传动连接的第四电机310、传动齿轮320，在底架100长度方向上设有直线导轨110，支架210的底部设有与直线导轨110适配的滑座211，滑座211与底架100通过螺栓连接。直线导轨110上安装有与传动齿轮320相互啮合的齿条111，第四电机310驱动传动齿轮320正反转动，传动齿轮320与齿条111相互配合，就可以实现支架210沿底架100的长度方向作往复运动。
本实施例中，第四电机310具体采用伺服电机，伺服电机具有精度高、稳定高、及时性好的优点，非常适合精确控制支架210的行走距离，确保电缆的延伸方向始终垂直于底架的长度方向。
在本发明的一些实施例中，如图1和图4所示，支架210在垂直于其运动方向的两端可拆卸设置有电缆支撑架212，支架210靠近夹持牵引部件220处可拆卸设置有防护架213。在支架210的两侧同时设置电缆支撑架212，可以防止电缆与该装置的其他部位刮擦而破损。
进一步的，电缆支撑架212和防护架213均采用铰链可拆的结构，从而便于电缆从侧面移出。
在本发明的一些实施例中，如图4所示，支架210在其运动方向的两端的底部均设置有限位传感器214。当支架210运动至底架100的两端时，即传动齿轮320到达齿条111左右极限位置，此时行走驱动机构300停止工作，从而对整个电缆智能排缆装置起到保护作用。
参考图6至图8，为本发明提出的电缆智能排缆装置的应用示意图，该应用场景中还包括：电缆盘驱动装置500、电缆盘600、电缆700、光电感应装置800、控制系统，这些共同组成电缆展放与回收装置。
电缆展放与回收装置工作时，电缆盘驱动装置500驱动电缆盘600转动。
光电感应装置800获取电缆700的下垂位置。
控制系统分别与限位传感器214、夹持驱动机构230、牵引驱动机构240、挠性压力检测组件400、电缆盘驱动装置500和光电感应装置800通信连接。控制系统根据电缆700相对于电缆盘600的出线位置和牵引速度，控制行走驱动机构300驱动支架210运动至与出线位置对应的位置，从而使得电缆700的延伸方向始终垂直于底架100的长度方向。
控制系统通过对行走驱动机构300移动的距离进行实时监测，具体的，当第四电机310具体采用伺服电机时，可以通过伺服电机的控制器自动算出支架210的行走距离，从而确保支架210准确到达对应的位置。
参考图5，为本发明第二方面的实施例的一种排线方法。
此处结合附图6至附图8进行说明，该排线方法具体包括以下步骤：
S100、根据电缆盘600的长度尺寸调节电缆盘驱动装置500的轴向尺寸，使得电缆盘600可以正确地放置在电缆盘驱动装置500上；
S200、施工时，通过吊装的方式将电缆盘600吊装至电缆盘驱动装置500上；
S300、将电缆700的出缆头固定在电缆智能排缆装置上的排缆机构200上；
S400、设定排缆机构200和行走驱动机构300的运行参数，运行参数主要包括：排缆机构200偏离原点的数据、牵引速度、放线长度、电缆盘600的宽度；
S500、控制系统控制电缆盘驱动装置500使电缆盘600的转动速度与排缆机构200设定的牵引速度保持一致，以及控制行走驱动机构300使电缆700的延伸方向始终垂直于底架100的长度方向。
根据本发明的一些实施例，步骤S500中根据设置在电缆盘驱动装置500和电缆智能排缆装置之间的光电感应装置800来控制电缆盘600的转动速度。
如图6和7所示，光电感应装置800包括由上到下间隔布置的三对相对设置的光电感应开关801，同一侧相邻的光电感应开关801的间隔距离为500mm。
如图8所示，具体控制过程如下：当电缆700下垂至最下面的光电感应开关801时，控制系统控制电缆盘驱动装置500降低电缆盘600的转动速度，直到电缆700下垂至中间位置的光电感应开关801时，控制系统控制电缆盘驱动装置500使得电缆盘600停止减速；当电缆700下垂至最上面的光电感应开关801时，控制电缆盘驱动装置500提高电缆盘600的转动速度，直到电缆700下垂至中间位置的光电感应开关801时，控制系统控制电缆盘驱动装置500使得电缆盘600停止加速。
通过设置光电感应装置800，控制系统就可以根据电缆700的下垂位置和排缆机构200设定的牵引速度，控制电缆盘驱动装置500改变电缆盘600的转动速度并使之与牵引速度一致，从而达到匀速展放电缆700的效果，有利于电缆700整齐排列地进行展放与回收，而且整个排缆过程自动化程度高。
本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电缆智能排缆装置，其特征在于，包括：
底架(100)；
排缆机构(200)，包括支架(210)以及设置在所述支架(210)上的夹持牵引部件(220)、夹持驱动机构(230)、牵引驱动机构(240)，所述支架(210)可移动设置在所述底架(100)上，所述夹持驱动机构(230)和所述牵引驱动机构(240)均与所述夹持牵引部件(220)传动连接，所述夹持驱动机构(230)用于驱动所述夹持牵引部件(220)对不同缆径的电缆进行夹紧限位，所述牵引驱动机构(240)用于驱动所述夹持牵引部件(220)对电缆进行牵引；
行走驱动机构(300)，其与所述支架(210)传动连接，用于驱动所述支架(210)沿所述底架(100)的长度方向进行往复运动，并使得电缆的延伸方向始终垂直于所述底架(100)的长度方向。
2.根据权利要求1所述的电缆智能排缆装置，其特征在于，所述夹持牵引部件(220)包括滑动设置在所述支架(210)上的滑块(221)、设置在所述滑块(221)上的上驱动轮组(222)、设置在所述支架(210)上的下驱动轮组(223)，所述上驱动轮组(222)与所述下驱动轮组(223)上下垂直对称布置，所述夹持驱动机构(230)用于驱动所述滑块(221)沿垂直于电缆延伸的方向运动，所述牵引驱动机构(240)用于驱动所述上驱动轮组(222)和所述下驱动轮组(223)作旋转运动。
3.根据权利要求2所述的电缆智能排缆装置，其特征在于，所述夹持驱动机构(230)包括：传动连接的第一电机(231)、第一减速机(232)、丝杆(233)以及设置在所述滑块(221)上的螺母(234)，所述螺母(234)套设于所述丝杆(233)上，所述丝杆(233)的轴线方向平行于所述滑块(221)的运动方向。
4.根据权利要求3所述的电缆智能排缆装置，其特征在于，所述电缆智能排缆装置还包括设置在所述螺母(234)上的挠性压力检测组件(400)，所述挠性压力检测组件(400)包括：至少一对沿所述丝杆(233)的轴线对称布置的测力传感器(410)、设置在各所述测力传感器(410)与所述螺母(234)顶端之间的弹性件(420)，所述测力传感器(410)的另一端与所述螺母(234)的底端连接。
5.根据权利要求1所述的电缆智能排缆装置，其特征在于，所述牵引驱动机构(240)包括：传动连接的第二电机(241)、第二减速机(242)、第一链轮传动机构(243)以及传动连接的第三电机(244)、第三减速机(245)、第二链轮传动机构(246)。
6.根据权利要求1所述的电缆智能排缆装置，其特征在于，所述行走驱动机构(300)包括：传动连接的第四电机(310)、传动齿轮(320)，在所述底架(100)长度方向上设有直线导轨(110)，所述支架(210)上设有与所述直线导轨(110)适配的滑座(211)，所述直线导轨(110)上设有与所述传动齿轮(320)相互啮合的齿条(111)。
7.根据权利要求1所述的电缆智能排缆装置，其特征在于，所述支架(210)在垂直于其运动方向的两端可拆卸设置有电缆支撑架(212)，所述支架(210)靠近所述夹持牵引部件(220)处可拆卸设置有防护架(213)。
8.根据权利要求1所述的电缆智能排缆装置，其特征在于，所述支架(210)在其运动方向的两端的底部均设置有限位传感器(214)。
9.一种排缆方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100、调节电缆盘驱动装置(500)的轴向尺寸与电缆盘(600)的尺寸对应；
S200、将所述电缆盘(600)吊装至所述电缆盘驱动装置(500)上；
S300、将电缆(700)的出缆头固定在所述排缆机构(200)上；
S400、设定所述排缆机构(200)和所述行走驱动机构(300)的运行参数；
S500、控制所述电缆盘驱动装置(500)使所述电缆盘(600)的转动速度与所述排缆机构(200)设定的牵引速度保持一致，控制所述行走驱动机构(300)使所述电缆(700)的延伸方向始终垂直于所述底架(100)的长度方向。
10.根据权利要求9所述的排缆方法，其特征在于，步骤S500中根据设置在所述电缆盘驱动装置(500)和电缆智能排缆装置之间的光电感应装置(800)来控制所述电缆盘(600)的转动速度，所述光电感应装置(800)包括由上到下间隔布置的三对相对设置的光电感应开关(801)，具体控制过程如下：
当所述电缆(700)下垂至最下面的所述光电感应开关(801)时，控制电缆盘驱动装置(500)降低所述电缆盘(600)的转动速度，直到所述电缆(700)下垂至中间位置的所述光电感应开关(801)时，控制电缆盘驱动装置(500)使得所述电缆盘(600)停止减速；
当所述电缆(700)下垂至最上面的所述光电感应开关(801)时，控制电缆盘驱动装置(500)提高所述电缆盘(600)的转动速度，直到所述电缆(700)下垂至中间位置的所述光电感应开关(801)时，控制电缆盘驱动装置(500)使得所述电缆盘(600)停止加速。
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