CN113307168A - 一种收放线均可紧线的装置及方法以及基于其的牵引运送系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种收放线均可紧线的装置及方法，属于核探测技术实验领域，该装置主要包括基体、电机、联轴器、驱动轴、离合齿轮、弹簧、挡圈、从动轴、换向轴、阻尼套和压线轴。装置通过弹簧加双向离合结构，对线张力设定阈值，使装置后面线始终保持一定张力，而不会过载，又能对线的张力设定阈值，在压线轴与从动轴上安装阻尼套，使线与阻尼套之间通过静摩擦收、放线。从而保证本发明装置使用寿命长、运行可靠，操作简单。

Description

一种收放线均可紧线的装置及方法以及基于其的牵引运送 系统

技术领域

本发明属于核探测技术实验领域，具体涉及一种收放线均可紧线的装置及方法以及基于其的牵引运送系统。

背景技术

在长距离牵引运送系统中，两台绕线机分别进行收、放线运动或放、收线运动，即在两种线的不同运动模式下，均要求保证和绕线机之间的运动线保持适当张力。

在保持线张力的方面，常用的手段主要包括：电机直接缠绕线收紧、通过挂载重物或弹性元件等施加力使线绷紧和滚轮摩擦线将线绷紧几类。电机直接缠绕线收紧这种方案，将线直接缠绕在轴上，可通过调整缠绕量来调节绷紧程度，但将线直接缠绕在轴上易导致轴两端间的拉力过大，当线的运动路线不是直线时，将线缠绕在轴上会影响线的前后运动。通过挂载重物或弹性元件施加力使线绷紧这种方案，是通过施加力改变线的轨迹来消除冗余，进而实现绷紧线的目的，这种方案结构简单，无需对紧线过程增加动力源，但这种方案会使整根线都处于绷紧状态，无法满足只对局部的线进行绷紧的要求。滚轮摩擦线将线绷紧这种方案，通过滚轮和线之间的摩擦力，将线往收紧方向拉，如果拉力过大，会影响线前后运动，因此这种方案需调节绷紧力，避免绷紧拉力过大；同时，因滚轮和线之间为滑动摩擦，滚轮或线容易出现磨损，影响机构运行可靠性，甚至导致机构失效，大大降低其使用年限。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种收放线均可紧线的装置及方法以及基于其的牵引运送系统，用于长距离牵引运送系统中，以解决现有技术中提供线张力时张力过大，影响线的前后运动；使整根线都处于绷紧状态；易磨损、影响装置可靠性及其使用年限的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明提供一种收放线均可紧线的装置，包括基体、电机、联轴器、离合机构、传动机构和作业机构，电机安装在基体上，离合机构连接电机，离合机构通过传动机构带动作业机构进行工作；

所述离合机构包括驱动轴、离合齿轮、弹簧和挡圈，驱动轴和电机通过联轴器连接，挡圈在驱动轴上固定弹簧，挡圈和弹簧共同作用将离合齿轮固定在驱动轴上；

所述传动机构包括从动轴、换向轴和压线轴；驱动轴上的离合齿轮从不同位置处分别啮合换向轴的一端和从动轴，能够同时驱动换向轴和从动轴；

所述作业机构包括压线轴、从动轴阻尼套和压线轴阻尼套，压线轴(11)与换向轴的另一端啮合，从动轴阻尼套卡扣在从动轴上，压线轴阻尼套卡扣在压线轴上，工作时线缠绕在从动轴阻尼套上，从动轴阻尼套、压线轴阻尼套与线之间通过摩擦传动进行传力。

进一步地，驱动轴和离合齿轮上各有一组梯形离合齿，梯形离合齿两侧斜边与底边均呈45°角，两组梯形离合齿互相配合。

进一步地,弹簧弹力值和梯形离合齿的角度共同决定离合机构的阈值大小，弹簧压缩量越大，离合齿轮相对于驱动轴的扭矩阈值越大。

进一步地，在驱动轴上设有多处凹槽，通过将挡圈安装在不同位置的凹槽处调节弹簧压缩量。

进一步地，离合齿轮与从动轴的传动比、以及离合齿轮与换向轴的传动比均为1。

进一步地，驱动轴、从动轴、换向轴以及压线轴之间是通过啮合传动进行传力。

更进一步地，啮合传动包括齿轮传动和链传动。

进一步地，所述从动轴阻尼套、压线轴阻尼套均采用聚氨酯材质制成，并且在安装时从动轴阻尼套和压线轴阻尼套相互压紧。

本发明还提供了使用一种收放线均可紧线的装置进行收放线的方法，该方法有两种工作模式，

工作模式一：收放线均可紧线的装置外界处于放线状态，

电机顺转，通过联轴器带动驱动轴顺转；驱动轴带动离合齿轮顺转；此时根据离合齿轮上扭矩大小状态有不同运行方式，

状态1)当离合齿轮上扭矩达到阈值时，离合齿轮相对基体顺时针旋转打滑并复位；

状态2)当离合齿轮上扭矩未达到阈值时，离合齿轮通过齿轮配合同时驱动从动轴和换向轴逆转；换向轴带动压线轴顺转，压线轴阻尼套将线压紧在从动轴阻尼套上；线缠绕在从动轴阻尼套上，此时，从动轴逆转，压线轴顺转，且从动轴阻尼套和压线轴阻尼套在压紧线处线速度相等，从动轴阻尼套和压线轴阻尼套共同送线，使线一直保持张力；

工作模式二：外界处于收线状态，

包括：线通过摩擦力带动从动轴顺时针旋转，电机处于静止状态，驱动轴被电机锁定不旋转；驱动轴和离合齿轮配合使得从动轴带动离合齿轮逆时针旋转；此时根据离合齿轮上扭矩大小状态有两种运行方式：

状态1：当离合齿轮上扭矩达到阈值时，离合齿轮相对基体逆时针旋转打滑并复位；

状态2：当离合齿轮上扭矩未达到阈值时，离合齿轮通过齿轮配合带动换向轴顺转；换向轴顺转带动压线轴逆转，压线轴阻尼套将线压紧在从动轴阻尼套上；线缠绕在从动轴阻尼套上，从动轴顺转，压线轴逆转，从动轴阻尼套和压线轴阻尼套在压紧线处线速度相等，从动轴阻尼套和压线轴阻尼套共同送线；此状态时，对收线过程产生阻力，使线一直保持张力。

本发明还提供了一种牵引运送系统，包括线和若干个牵引运送单元；

每个牵引运送单元由绕线机、权利要求1～7中任意一项所述的收放线均可紧线的装置以及一个测力计依次相接构成；每个牵引运送单元通过线连接，不同牵引运送单元的测力计之间的线用于运送物品。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供一种收放线均可紧线的装置，采用离合机构，通过驱动轴、弹簧和挡圈固定离合齿轮实现双向调节离合阈值，避免张力过大影响线的前后运动；传动机构中，换向轴用以改变压线轴旋转方向，使得从动轴与压线轴旋向相反，通过离合齿轮在不同位置分别啮合从动轴和换向轴的一端，使得从动轴和压线轴的线速度相等，保证线与阻尼套之间的静摩擦；作业机构中，阻尼套的使用，使线与本发明装置之间为静摩擦，不易产生磨损，装置可靠性高，增长装置使用寿命。

进一步地，为实现双向离合阈值调节，驱动轴、离合齿轮、弹簧和挡圈共同组成离合机构，驱动轴和离合齿轮上各有一组梯形离合齿，梯形离合齿两侧斜边与底边均呈45°角；两组梯形离合齿互相配合，当离合齿轮相对驱动轴的扭矩值达到阈值时，两组梯形离合齿的斜边配合打滑脱开，并在弹簧的作用力下进入下一个齿中自动复位；离合齿轮旋转过程中，离合齿配合不断打滑脱开并复位，更好地实现双向离合阈值调节。

进一步地，采用梯形离合齿角度及弹簧弹力值来共同决定离合机构的阈值，给装置调节离合机构阈值大小，为调节线张力提供双重保证。

进一步地，在驱动轴上加工多处凹槽，有利于方便地调节弹簧压缩量或更换不同规格弹簧来调节离合阈值，进而实现对线张力的调节。

进一步地，离合齿轮在不同位置分别啮合从动轴和换向轴的一端，且传动比均为1，从而保证从动轴和压线轴在压线处线速度相等，更好的保证阻尼套与线之间的静摩擦。

进一步地，电机提供动力时，驱动轴、从动轴、换向轴以及压线轴之间是通过啮合传动进行传力，结构简单效率高，有利于保证稳定的传动比，提高装置可靠性。

进一步地，从动轴和压线轴上各装一个阻尼套，所述阻尼套为聚氨酯材质，并且在安装时相互压紧，有利于增大阻尼套之间静摩擦的摩擦力，提高装置可靠性，增大装置使用年限。

本发明在上述装置的基础上还提供出使用一种收放线均可紧线的装置的方法，该方法中，收放线均可紧线的装置外界放线时，电机提供动力，驱动驱动轴，驱动轴带动离合齿轮，而后通过离合机构对线张力进行分类处置，线张力过大时，离合齿轮打滑并复位，实现张力调节，张力在阈值范围内时，离合齿轮带动从动轴与换向轴，从而带动压线轴转动，与从动轴一起进行送线；收放线均可紧线的装置外界收线时，线利用摩擦传动带动从动轴，从动轴带动离合齿轮旋转，同样通过离合机构对线张力进行分类处置，线张力过大时，离合齿轮打滑并复位，实现张力调节，张力在阈值范围内时，离合齿轮通过换向轴带动压线轴反向旋转，使其与从动轴旋向相反进行送线；有利于实现局部运动线保持线张力且不影响线的前后运动，使张力保持在阈值范围内，增长机构使用年限。

本发明还提供一种牵引运送系统，该系统包括线和若干个牵引运送单元；牵引运送单元由收放线均可紧线的装置、绕线机及测力计顺次相接构成；牵引运送系统采用测力计配合收放线均可紧线的装置，能在不同环境提供所需牵引力，运行平稳、结构简单、灵活度高。

附图说明

图1为本发明的收放线均可紧线的装置的结构示意图。

图2为本发明的装置外界处于放线状态时收放线均可紧线的装置工作原理图；

图3为本发明的装置外界处于收线状态时收放线均可紧线的装置工作原理图；

图4为一种包含收放线均可紧线的装置的牵引运送系统布局示意图。

其中：1-基体；2-电机；3-联轴器；4-驱动轴；5-离合齿轮；6-弹簧；7-挡圈；8-从动轴；9-换向轴；10-1-从动轴阻尼套；10-2-压线轴阻尼套；11-压线轴；12-线；4-1-第一绕线机；4-2-第二绕线机；4-3-第一收放线均可紧线的装置；4-4-第二收放线均可紧线的装置；4-5-第一测力计；4-6-第二测力计。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1所示，本发明是一种收放线均可紧线的装置，包括提供动力的电机2安装在基体1上，驱动轴4和电机2通过联轴器3连接，挡圈7在驱动轴4上固定弹簧6，挡圈7和弹簧6共同作用将离合齿轮5固定在驱动轴4上，离合齿轮5在不同位置分别啮合换向轴9的一端和从动轴8，压线轴11与换向轴9的另一端啮合，换向轴9改变压线轴11旋向，使从动轴8与压线轴11旋向相反，从动轴阻尼套10-1卡扣在从动轴8上，压线轴阻尼套10-2卡扣在压线轴11上，工作时线12缠绕在从动轴阻尼套10-1上；其中驱动轴4、离合齿轮5、弹簧6和挡圈7共同构成离合机构，用以达成双向调节阈值大小的目的，从而使线张力保持在一定范围内，避免张力过大影响线的前后运动。

如图2所示，本发明的装置外界处于放线状态时，收放线均可紧线装置的工作模式，电机2驱动，相对基体1顺转，通过联轴器3驱动驱动轴4顺转，驱动轴4带动离合齿轮5顺转，当离合齿轮5上的扭矩达到阈值时，离合齿轮5顺转打滑并复位，避免张力过大；当离合齿轮5上的扭矩未达到阈值时，离合齿轮5带动从动轴8和换向轴9逆转，换向轴9带动压线轴11顺转，压线轴11上阻尼套10与从动轴8上阻尼套10线速度相等，旋向相反，共同作用压紧线，使得保持线张力装置1与第一绕线机4-1之间的线保持一定的张力且不影响线的前后运动。

如图3所示，本发明的装置外界处于收线状态时，收放线均可紧线装置的工作模式，电机2不转，并且通过联轴器3锁定驱动轴4不转，第二绕线机4-2收线，线12通过摩擦力带动从动轴8顺转，驱动轴4上梯形离合齿和离合齿轮5上的梯形离合齿配合，从动轴带动离合齿轮5逆转，当离合齿轮5上的扭矩达到阈值时，离合齿轮5相对基体1逆时针打滑并复位，避免张力过大；当离合齿轮5上的扭矩未达到阈值时，离合齿轮5带动换向轴9顺转，换向轴9带动压线轴11逆转，压线轴11上的阻尼套10与从动轴8上的阻尼套10线速度相等，旋向相反，共同作用，使得保持线张力装置2与第二绕线机4-2之间的线12保持一定张力且不影响线的前后作用。

作为本发明的优选实施方式，为保证压线轴11和从动轴8在压线处线速度相等，离合齿轮5同时驱动从动轴8和压线轴11，且传达比均为1。

作为本发明的优选实施方式，线12与从动轴阻尼套10-1、压线轴阻尼套10-2之间为静摩擦，为保证从动轴阻尼套10-1、压线轴阻尼套10-2和线12之间摩擦力足够大，所述从动轴阻尼套10-1、压线轴阻尼套10-2为聚氨酯材质，且安装时从动轴阻尼套10-1、压线轴阻尼套10-2之间要互相压紧。

作为本发明的优选实施方式，为方便对离合阈值进行调节，在驱动轴4上加工了多处凹槽，将挡圈7安装在不同的凹槽处，便可调节弹簧6压缩量，实现离合阈值调节。

作为本发明的优选实施方式，为实现双向离合阈值调节，驱动轴4、离合齿轮5、弹簧6和挡圈7共同组成离合机构，驱动轴4和离合齿轮5上各有一组梯形离合齿，梯形离合齿两侧斜边与底边均呈45°角；两组梯形离合齿互相配合，当离合齿轮5相对驱动轴4的扭矩值达到阈值时，两组梯形离合齿的斜边配合打滑脱开，并在弹簧6的作用力下进入下一个齿中自动复位；离合齿轮5旋转过程中，离合齿配合不断打滑脱开并复位。

综上所述，本发明的装置通过弹簧6加双向离合结构，对线12张力设定阈值，使装置后面线12始终保持一定张力，而不会过载，又能对线12的张力设定阈值，在压线轴11与从动轴8上安装从动轴阻尼套10-1、压线轴阻尼套10-2，使线与从动轴阻尼套10-1、压线轴阻尼套10-2之间通过静摩擦收、放线。装置的主要功能是：线12从装置中间穿过，并做前后运动，当装置后面处于放松线12状态时，不论装置前面的线12是否处于松弛状态，该装置可使装置后面的线12保持一定张力；相反，当装置后面处于收紧线12状态时，不论装置前面的线12是否处于松弛状态，该装置同样可使装置后面的线12保持一定张力。装置通过弹簧6加双向离合结构，对线张力设定阈值，使装置后面线12始终保持一定张力，而不会过载。从而保证本发明装置使用寿命长、运行可靠，操作简单。

如图4所示，为一种牵引运送系统，包括若干牵引运送组及线12，其中，牵引运送组包括收放线均可紧线的装置、绕线机及测力计；

第一绕线机4-1置于第一收放线均可紧线的装置4-3后方，第一测力计4-5置于第一收放线均可紧线的装置4-3前方，同样第二绕线机4-2置于第二收放线均可紧线的装置4-3后方，第二测力计4-6置于第二收放线均可紧线的装置4-4前方，线12两端连接第一绕线机4-1、第二绕线机4-2，第一绕线机4-1、第二绕线机4-2中间依次接有第一收放线均可紧线的装置4-3、第一测力计4-5、第二测力计4-6和第二收放线均可紧线的装置4-4，第一测力计4-5和第二测力计4-6之间的线用于牵引运送。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种收放线均可紧线的装置，其特征在于，包括基体(1)、电机(2)、联轴器(3)、离合机构、传动机构和作业机构，电机(2)安装在基体(1)上，离合机构连接电机(2)，离合机构通过传动机构带动作业机构进行工作；

所述离合机构包括驱动轴(4)、离合齿轮(5)、弹簧(6)和挡圈(7)，驱动轴(4)和电机(2)通过联轴器(3)连接，挡圈(7)在驱动轴(4)上固定弹簧(6)，挡圈(7)和弹簧(6)共同作用将离合齿轮(5)固定在驱动轴(4)上；

所述传动机构包括从动轴(8)、换向轴(9)和压线轴(11)；驱动轴(4)上的离合齿轮(5)从不同位置处分别啮合换向轴(9)的一端和从动轴(8)，能够同时驱动换向轴(9)和从动轴(8)；

所述作业机构包括压线轴(11)、从动轴阻尼套(10-1)和压线轴阻尼套(10-2)，压线轴(11)与换向轴(9)的另一端啮合，从动轴阻尼套(10-1)卡扣在从动轴(8)上，压线轴阻尼套(10-2)卡扣在压线轴(11)上，工作时线(12)缠绕在从动轴阻尼套(10-1)上，从动轴阻尼套(10-1)、压线轴阻尼套(10-2)与线(12)之间通过摩擦传动进行传力。

2.根据权利要求1所述的一种收放线均可紧线的装置，其特征在于，驱动轴(4)和离合齿轮(5)上各设有一组梯形离合齿，梯形离合齿两侧斜边与底边均呈45°角，两组梯形离合齿互相配合。

3.根据权利要求2所述的一种收放线均可紧线的装置，其特征在于，弹簧(6)弹力值和梯形离合齿的角度共同决定离合机构的阈值大小，弹簧(6)压缩量越大，离合齿轮(5)相对于驱动轴(4)的扭矩阈值越大。

4.根据权利要求2所述的一种收放线均可紧线的装置，其特征在于，在驱动轴(4)上设有多处凹槽，通过将挡圈(7)安装在不同位置的凹槽处调节弹簧(6)压缩量。

5.根据权利要求1所述的一种收放线均可紧线的装置，其特征在于，离合齿轮(5)与从动轴(8)的传动比、以及离合齿轮(5)与换向轴(9)的传动比均为1。

6.根据权利要求1所述的一种收放线均可紧线的装置，其特征在于，驱动轴(4)、从动轴(8)、换向轴(9)以及压线轴(11)之间是通过啮合传动进行传力。

7.根据权利要求1所述的一种收放线均可紧线的装置，其特征在于，所述从动轴阻尼套(10-1)、压线轴阻尼套(10-2)均采用聚氨酯材质制成，并且在安装时从动轴阻尼套(10-1)和压线轴阻尼套(10-2)相互压紧。

8.使用权利要求1～7中任意一项所述的一种收放线均可紧线的装置进行收放线的方法，其特征在于，包括两种工作模式：

工作模式一：处于放线状态

包括：电机(2)顺转，通过联轴器(3)带动驱动轴(4)顺转；驱动轴(4)带动离合齿轮(5)顺转；此时根据离合齿轮(5)上扭矩大小状态有两种运行方式：

状态1：当离合齿轮(5)上扭矩达到阈值时，离合齿轮(5)相对基体(1)顺时针旋转打滑并复位；

状态2：当离合齿轮(5)上扭矩未达到阈值时，离合齿轮(5)通过齿轮配合同时驱动从动轴(8)和换向轴(9)逆转；换向轴(9)带动压线轴(11)顺转，压线轴阻尼套(10-2)将线(12)压紧在从动轴阻尼套(10-1)上；线(12)缠绕在从动轴阻尼套(10-1)上，此时，从动轴(8)逆转，压线轴(11)顺转，且从动轴阻尼套(10-1)和压线轴阻尼套(10-2)在压紧线处线速度相等，从动轴阻尼套(10-1)和压线轴阻尼套(10-2)共同送线(12)，使线(12)一直保持张力；

工作模式二：处于收线状态

包括：线(12)通过摩擦力带动从动轴(8)顺时针旋转，电机(2)处于静止状态，驱动轴(4)被电机(2)锁定不旋转；驱动轴(4)和离合齿轮(5)配合使得从动轴(8)带动离合齿轮(5)逆时针旋转；此时根据离合齿轮(5)上扭矩大小状态有两种运行方式：

状态1：当离合齿轮(5)上扭矩达到阈值时，离合齿轮(5)相对基体(1)逆时针旋转打滑并复位；

状态2：当离合齿轮(5)上扭矩未达到阈值时，离合齿轮(5)通过齿轮配合带动换向轴(9)顺转；换向轴(9)顺转带动压线轴(11)逆转，压线轴阻尼套(10-2)将线(12)压紧在从动轴阻尼套(10-1)上；线(12)缠绕在从动轴阻尼套(10-1)上，从动轴(8)顺转，压线轴(11)逆转，从动轴阻尼套(10-1)和压线轴阻尼套(10-2)在压紧线处线速度相等，从动轴阻尼套(10-1)和压线轴阻尼套(10-2)共同送线(12)；此状态时，对收线过程产生阻力，使线(12)一直保持张力。

9.一种牵引运送系统，其特征在于，包括线(12)和若干个牵引运送单元；

每个牵引运送单元由绕线机、权利要求1～7中任意一项所述的收放线均可紧线的装置以及一个测力计依次相接构成；每个牵引运送单元通过线(12)连接，不同牵引运送单元的测力计之间的线(12)用于运送物品。

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