CN204823445U - 电缆自动传输系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电缆自动传输系统，包括总控制器、电缆盘、自动便携式电缆传送机器人、放线金属绳套、钢丝绳、同步定位牵引装置、电缆自动升降敷设装置和托架，电缆自动升降敷设装置上安装有电缆盘，电缆自动升降敷设装置的一旁放置有托架，托架上依次固定有若干个自动便携式电缆传送机器人、一个同步定位牵引装置，同步定位牵引装置上连有钢丝绳，钢丝绳上连有放线金属绳套，放线金属绳套与缠绕在电缆盘上的电缆相连，电缆自动升降敷设装置、自动便携式电缆传送机器人、同步定位牵引装置分别与总控制器相连。本实用新型实现了电缆敷设整个过程的全自动化操作，省时省力，敷设效率极高，成本低。

Description

电缆自动传输系统

技术领域

本实用新型涉及机电设备技术领域，尤其涉及一种电缆自动传输系统。

背景技术

目前，电缆敷设的全过程还无法实现全自动化操作，费时费力，敷设效率低，成本高。

在电缆敷设过程中，尤其在船舶及海工施工作业领域，现场环境狭窄、电缆桥架分布比较复杂(一般是特定高度和宽度的电缆桥架)，传统电缆输送机无法使用，不能满足实际工况下的电缆敷设需求，整个过程中利用人工拉拽，将电缆沿预定路径敷设，产生巨额人工成本，且需要特种作业人员配合。

现场多工种交叉作业现象普遍，环境比较嘈杂，在人工拉拽过程中，需要所有操作人员同步动作，现场很难实现，造成生产效率低下，人工浪费严重。再加之人员数量较多，普遍存在出工不出力的情况，也是效率下降的一个重要因素，同时劳动强度不断增加，单体人员效率也不断下降，人员体力的下降就会给施工带来巨大安全隐患。

同时，采用人工拉拽时电缆输送速度难以控制，无法采集真实敷设数据。

在电缆敷设过程中，需要利用吊车或千斤顶装置将电缆放置到电缆放线架上，然后利用人工拉拽，使电缆支撑轴与电缆放线架摩擦转动，完成电缆放线敷设过程。因电缆敷设环境不同，吊机无法时时使用，而且敷设过程中需要大量的人员配合，对作业人员的数量及技能要求高，需要消耗大量的人力物力，往往是协调周期长，工作效率低。在人工拉拽过程中，若大盘电缆需多人配合转动，在开始时比较费力，而且电缆转动过程中将产生比较大的惯性，电缆盘转动速度无法准确控制，不能随时停止转动，对电缆架的平衡有一定的影响，存在一定的安全隐患；也无法根据人力资源的配备，相应的调整放线速度；在放线结束后，已经放出的多余电缆需要重新排布在电缆盘上，就需要逆向匀速转动。在实际放线敷设中，用机械代替人力实现控制电缆盘升降、转动方向及速度、出现问题随时停止，成为亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型为解决电缆敷设的全过程还无法实现全自动化操作，费时费力，敷设效率低，成本高的问题，电缆敷设时空间狭小，电缆输送机无法使用，需要大量人力，不同工位的同步，速度控制，行程控制，方向调节，电缆外径变化不能随时适应，时时数据采集以及统一控制的问题，用吊车或千斤顶把电缆盘放置到电缆架上，电缆拉拽时需要大量人力，电缆盘不能随时停止，电缆盘旋转方向及速度，电缆架在惯性下的平衡，电缆敷设过程时时控制的问题，提供一种电缆自动传输系统。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：电缆自动传输系统，包括总控制器、电缆盘、自动便携式电缆传送机器人、放线金属绳套、钢丝绳、同步定位牵引装置、电缆自动升降敷设装置和托架，电缆自动升降敷设装置上安装有电缆盘，电缆自动升降敷设装置的一旁放置有托架，托架上依次固定有若干个自动便携式电缆传送机器人、一个同步定位牵引装置，同步定位牵引装置上连有钢丝绳，钢丝绳上连有放线金属绳套，放线金属绳套与缠绕在电缆盘上的电缆相连，电缆自动升降敷设装置、自动便携式电缆传送机器人、同步定位牵引装置分别与总控制器相连。

进一步的，相邻的两个自动便携式电缆传送机器人之间设有电缆滚轴，电缆滚轴固定在托架上。

进一步的，电缆自动升降敷设装置包括升降电机、导轨、滚珠丝杠A、燕尾槽、丝杠螺母A、皮带、轴承及轴承座A、轴、旋转电机、轴承及轴承座B、滑轮式支撑装置、电控箱、无线遥控、电缆支撑架和法兰式连接杆，电缆支撑架的两侧均安装有电机支撑板、导轨，升降电机安装在电机支撑板上，升降电机通过联轴器A与滚珠丝杠A连接，滚珠丝杠A上套装有丝杠螺母A，丝杠螺母A与燕尾槽连接，燕尾槽与导轨滑动连接，丝杠螺母A与电缆托板连接，一侧的电缆托板上安装有轴承及轴承座A、旋转电机，轴承及轴承座A内安装有轴，轴与旋转电机通过皮带连接，另一侧的电缆托板上安装有滑轮式支撑装置，法兰式连接杆的一端与轴的端法兰连接，另一端嵌入滑轮式支撑装置内，滚珠丝杠A的下端安装在轴承及轴承座B内，轴承及轴承座B安装在电缆支撑架上，电控箱安装在电缆支撑架上，电控箱分别与升降电机、旋转电机、无线遥控相连。

进一步的，电缆支撑架的两侧顶部均安装有吊耳。

进一步的，一侧的电缆托板上安装有护罩。

进一步的，电缆支撑架的两侧底部均安装有平衡方钢。

进一步的，旋转电机的内部安装有刹车装置。

进一步的，自动便携式电缆传送机器人包括机械手臂、滑台、滚珠丝杠B、光杠、底座、控制面板及按钮和伺服电机，底座上安装有控制面板及按钮、伺服电机，伺服电机通过联轴器B与滚珠丝杠B的一端连接，滚珠丝杠B的另一端安装在底座上，滚珠丝杠B上套装有丝杠螺母B，丝杠螺母B固定安装在滑台内，位于滚珠丝杠B两侧的光杠穿过滑台且两端安装在底座上，滑台上安装有机械手臂；机械手臂包括机械手臂外壳、楔形滑块、固定销、连接板、橡胶垫块固定板、橡胶垫块和滑槽限位块，机械手臂外壳上板的滑槽与楔形滑块滑动连接，下方的橡胶垫块固定在机械手臂外壳的底板上，上方的橡胶垫块固定在楔形滑块上，滑槽限位块的一端固定安装在机械手臂外壳上，另一端置于楔形滑块的限位槽内，机械手臂外壳安装在连接板上。

进一步的，下方的橡胶垫块通过橡胶垫块固定板固定在机械手臂外壳的底板上，上方的橡胶垫块通过橡胶垫块固定板固定在楔形滑块上。

进一步的，机械手臂外壳通过固定销安装在连接板上。

本实用新型实现了电缆敷设整个过程的全自动化操作，省时省力，敷设效率极高，成本低；通过采用伺服电机和滚珠丝杠实现了电缆的自动输送，大大减少了人工的使用；通过具有单向输送功能和自适应外径功能的机械手臂，实现电缆定向输送，提高了效率；通过单机控制或多个机构联机协调工作，可以适应不同工况，按照实际需求自由搭配；采用有线或无线远程控制，统一协调多个机构，可调整机构数量、速度、运行模式等指标，并保证各个机构同步动作，提高了工作效率；实现了升降过程和旋转过程两部分机械运动，利用升降电机通过联轴器B连接滚珠丝杠A旋转，使丝杠螺母A沿固定轨道上下移动，将电缆托板焊接在丝杠螺母A上，达到电缆盘自动升降，减少了吊车和人工的使用；通过在电缆托板上安装旋转电机和滑轮式支撑装置，利用皮带传动带动与电缆盘连接的法兰转动，达到电缆拉放，减少了人力投入；通过旋转电机内部的刹车装置可以实现电缆盘在旋转过程中的任意时刻停止，在使用过程中更加安全，减少了安全隐患；通过无线遥控可以实现远程控制，具有非常广阔的实用和市场前景。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是电缆自动升降敷设装置的结构示意图；

图3是电缆自动升降敷设装置左视图；

图4是电缆自动升降敷设装置右视图；

图5是电缆自动升降敷设装置的局部放大图；

图6是机械手臂的结构示意图；

图7是机械手臂的局部视图；

图8是机械手臂夹紧电缆工作状态的主视图；

图9是机械手臂夹紧电缆工作状态的左视图；

图10是机械手臂放松电缆工作状态主视图；

图11是机械手臂放松电缆工作状态左视图；

图12是自动便携式电缆传送机器人的结构示意图；

图13是自动便携式电缆传送机器人的控制原理图。

其中：1.电缆盘，2.电缆，3.电缆滚轴，4.自动便携式电缆传送机器人，5.放线金属绳套，6.钢丝绳，7.同步定位牵引装置，8.电缆自动升降敷设装置，9.托架，10.皮带，11.轴承及轴承座，12.轴，13.旋转电机，14.底部轴承及轴承座，15.平衡方钢，16.滑轮式支撑装置，17.电控箱，18.无线遥控，19.电缆支撑架，20.吊耳，21.法兰式连接杆，22.升降电机，23.电机支撑板，24.联轴器A，25.导轨，26.滚珠丝杠A，27.燕尾槽，28.丝杠螺母A，29.电缆托板，30.护罩,31.机械手臂外壳，32.楔形滑块，33.固定销，34.连接板，35.橡胶垫块固定板，36.橡胶垫块，37.滑槽限位块，38.机械手臂，39.滑台，40.滚珠丝杠B，41.光杠，42.底座，43.控制面板及按钮，44.伺服电机，45.联轴器B，46.丝杠螺母B。

具体实施方式

如图1所示，电缆自动传输系统，包括总控制器、电缆盘1、自动便携式电缆传送机器人4、放线金属绳套5、钢丝绳6、同步定位牵引装置7、电缆自动升降敷设装置8和托架9，电缆自动升降敷设装置8上安装有电缆盘1，电缆自动升降敷设装置8的一旁放置有托架9，托架9上依次固定有若干个自动便携式电缆传送机器人4、一个同步定位牵引装置7，相邻的两个自动便携式电缆传送机器人4之间设有电缆滚轴3，电缆滚轴3固定在托架9上，当相邻的两个自动便携式电缆传送机器人4距离较远时，电缆2在电缆滚轴3上传输，避免了电缆2拖在托架9上动不了，同步定位牵引装置7上连有钢丝绳6，钢丝绳6上连有放线金属绳套5，放线金属绳套5与缠绕在电缆盘1上的电缆2相连，放线金属绳套5拉着电缆2依次经过各个自动便携式电缆传送机器人4，电缆自动升降敷设装置8、自动便携式电缆传送机器人4、同步定位牵引装置7分别与总控制器相连。船舶及海工项目电气舾装安装完成，确定电缆2敷设走向，敷设起点及终点；在敷设起点，放置电缆自动升降敷设装置8；统计路径上所有电缆2外径，尽量将外径分类汇总，再与自动便携式电缆传送机器人4配合，减少更换次数；根据路径长度及地点将自动便携式电缆传送机器人4安装在合适位置；并在路径上安装一些电缆滚轴3，起到辅助电缆敷设作业；将电缆盘1放置在合适位置，通过电缆自动升降敷设装置8将电缆盘1提升到放线位置；旋转电缆自动升降敷设装置8，将电缆2旋转3～5米，并将电缆2安装在放线金属绳套5上；放线金属绳套5与同步定位牵引装置7连接，依次通过若干个自动便携式电缆传送机器人4，到达敷设终点；接通电源，通过总控制器监控所有设备，操作电缆敷设速度及行程，完成路径电缆敷设。

如图1、图2-图5所示，电缆自动升降敷设装置8包括升降电机22、导轨25、滚珠丝杠A26、燕尾槽27、丝杠螺母A28、皮带10、轴承及轴承座A11、轴12、旋转电机13、轴承及轴承座B14、滑轮式支撑装置16、电控箱17、无线遥控18、电缆支撑架19和法兰式连接杆21，电缆支撑架19的两侧底部均安装有平衡方钢15，起到平衡作用，电缆支撑架19的两侧均焊接有电机支撑板23、导轨25，升降电机22安装在电机支撑板23上，升降电机22通过联轴器A24与滚珠丝杠A26连接，滚珠丝杠A26上套装有丝杠螺母A28，丝杠螺母A28与燕尾槽27焊接，燕尾槽27与导轨25滑动连接，丝杠螺母A28与电缆托板29连接，一侧的电缆托板29上安装有护罩30、轴承及轴承座A11、旋转电机13，旋转电机13的内部安装有刹车装置，可任意时刻停止，轴承及轴承座A11内安装有轴12，轴12与旋转电机13通过皮带10连接，另一侧的电缆托板29上焊接有滑轮式支撑装置16，法兰式连接杆21的一端与轴12的端法兰连接，另一端嵌入滑轮式支撑装置16内，滚珠丝杠A26的下端安装在轴承及轴承座B14内，轴承及轴承座B14安装在电缆支撑架19上，以达到对滚珠丝杠A26的支撑作用，电控箱17安装在电缆支撑架19上，电控箱17内部包括变频器、控制开关、交流接触器、无线控制模块、本地升降控制按钮、电流及电压等主要部件，电控箱17分别与升降电机22、旋转电机13、无线遥控18相连，通过电控箱17内交流接触器实现升降电机22的正反转控制，通过变频器实现旋转电机13正反及速度控制，通过无线控制模块与无线遥控18实现时时远程遥控，电缆支撑架19的两侧顶部均安装有吊耳20。在具体施工过程中，如需将缠绕有电缆的电缆盘提升离开地面0.5米，并转动以放出电缆供后续工位敷设，具体工作过程为：首先将法兰式连接杆21插入待用电缆盘中，启动升降电机22，通过联轴器A24带动滚珠丝杠A26旋转，通过滚珠丝杠A26的旋转带动丝杠螺母A28、燕尾槽27、电缆托板29上下移动，调整电缆托板29与电缆盘平齐，并将连接有电缆盘的法兰式连接杆21两端固定在轴12的端法兰以及滑轮式支撑装置16上，再次启动升降电机22，如前所述将电缆托板29及电缆盘提升至预定高度，启动旋转电机13，通过皮带10带动轴12及法兰式连接杆21旋转，继而带动电缆盘旋转，缠绕在其上的电缆将以预定的速度放出，直至满足电缆敷设的需求。敷设结束后，旋转电机13反向旋转，将放出的多余电缆绕回电缆盘，升降电机22反向旋转，将电缆盘下降放回地面，取下法兰式连接杆21，整个工作过程结束。在以上工作流程中，升降电机22及旋转电机13的速度均可按实际需求调整，以适应具体工况要求。

如图1、图6、图7、图12所示，自动便携式电缆传送机器人，包括机械手臂38、滑台39、滚珠丝杠B40、光杠41、底座42、控制面板及按钮43和伺服电机44，底座42上安装有控制面板及按钮43、伺服电机44，伺服电机44通过联轴器B45与滚珠丝杠B40的一端连接，滚珠丝杠B40的另一端安装在底座42上，滚珠丝杠B40上套装有丝杠螺母B46，丝杠螺母B46固定安装在滑台39内，位于滚珠丝杠B40两侧的光杠41穿过滑台39且两端安装在底座42上，滑台39上安装有机械手臂38，通过控制面板及按钮43，可以手动控制伺服电机44的运动，实现模式选择、开关、点动前进、点动后退、急停等功能，伺服电机44采用配套驱动器进行控制，精确定位机械手臂38直线运动位置，伺服电机44可正反向转动，带动滚珠丝杠B40旋转，使丝杠螺母B46沿光杠41直线往复运动，夹持电缆2的机械手臂38固定在与丝杠螺母B46相连的滑台39上，就可以带动电缆2直线运动；机械手臂38包括机械手臂外壳31、楔形滑块32、固定销33、连接板34、橡胶垫块固定板35、橡胶垫块36和滑槽限位块37，机械手臂外壳31上板的滑槽与楔形滑块32滑动连接，下方的橡胶垫块36通过橡胶垫块固定板35固定在机械手臂外壳31的底板上，上方的橡胶垫块36通过橡胶垫块固定板35固定在楔形滑块32上，通过上、下的橡胶垫块36来夹紧电缆2，滑槽限位块37的一端固定安装在机械手臂外壳31上，另一端置于楔形滑块32的限位槽内，机械手臂外壳31通过固定销33安装在连接板34上，连接板34固定在滑台39上，机械手臂38为单向输送形式，楔形滑块32可以在机械手臂外壳31上板的滑槽中直线往复滑动，其滑动范围通过滑槽限位块37来限制，自动实现电缆2的夹紧与放松，使电缆2向着预定方向传送，同时，夹持电缆2的机械手臂38通过楔形滑块32滑动行程的变化，可以适应不同外径的电缆2。在单机模式下，如图8、图9所示，滑台39带动机械手臂38向左运动，楔形滑块32在摩擦力的作用下向右滑动，使上、下橡胶垫块36之间的开口距离变小至H1，H1为夹紧状态下上、下橡胶垫块36之间的开口距离，此时橡胶垫块36夹紧电缆2，机械手臂38继续向左运动，将已夹紧的电缆2向左拉动；随后，如图10、图11所示，滑台39带动机械手臂38向右运动，楔形滑块32在摩擦力的作用下向左滑动，使上、下橡胶垫块36之间的开口距离增大至H2，H2为放松状态下上、下橡胶垫块36之间的开口距离，此时橡胶垫块36松开电缆2，机械手臂38继续向右运动，由于已经松开电缆2，因此不带动电缆2向右运动；如此往复，即可以达到向左输送电缆2的目的；将固定销33拔下，可以把机械手臂38上下旋转180度，再安装到连接板34上，插回固定销33，其余步骤按照以上所述，即可实现向右输送电缆2的目的。在联机模式下，数台图12所示的机器人由总控台统一控制，各机器人的机械手臂38夹持同一根电缆，同步按照上述规则运行，实现长距离电缆2输送的目的；如图13所示，人机交互界面采用具有触摸功能工控屏通过串口与主控制器相连，可以实时查询并显示当前机器人的连接状态、控制所有机器人的同步运行与停止，并记录电缆敷设长度；主控制器作为整个系统的核心，采用Zigbee网络(无线连接)或者CAN总线(有线连接)与各个机器人通信，实现整体的管理控制；单机控制器接收总控制器指令，采集面板信息控制滑台的左右滑动，并实时返回当前机器人的运动状态。

在实际工况中，采用人工拉拽电缆与该机器人传送电缆的成本对比如下：

在实际工况中，采用人工拉拽电缆与该机器人传送电缆的工作效率对比如下(以敷设10万米电缆计算)：

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型披露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.电缆自动传输系统，其特征在于：包括总控制器、电缆盘(1)、自动便携式电缆传送机器人(4)、放线金属绳套(5)、钢丝绳(6)、同步定位牵引装置(7)、电缆自动升降敷设装置(8)和托架(9)，电缆自动升降敷设装置(8)上安装有电缆盘(1)，电缆自动升降敷设装置(8)的一旁放置有托架(9)，托架(9)上依次固定有若干个自动便携式电缆传送机器人(4)、一个同步定位牵引装置(7)，同步定位牵引装置(7)上连有钢丝绳(6)，钢丝绳(6)上连有放线金属绳套(5)，放线金属绳套(5)与缠绕在电缆盘(1)上的电缆(2)相连，电缆自动升降敷设装置(8)、自动便携式电缆传送机器人(4)、同步定位牵引装置(7)分别与总控制器相连。

2.根据权利要求1所述的电缆自动传输系统，其特征在于：相邻的两个所述的自动便携式电缆传送机器人(4)之间设有电缆滚轴(3)，电缆滚轴(3)固定在托架(9)上。

3.根据权利要求1所述的电缆自动传输系统，其特征在于：所述的电缆自动升降敷设装置(8)包括升降电机(22)、导轨(25)、滚珠丝杠A(26)、燕尾槽(27)、丝杠螺母A(28)、皮带(10)、轴承及轴承座A(11)、轴(12)、旋转电机(13)、轴承及轴承座B(14)、滑轮式支撑装置(16)、电控箱(17)、无线遥控(18)、电缆支撑架(19)和法兰式连接杆(21)，电缆支撑架(19)的两侧均安装有电机支撑板(23)、导轨(25)，升降电机(22)安装在电机支撑板(23)上，升降电机(22)通过联轴器A(24)与滚珠丝杠A(26)连接，滚珠丝杠A(26)上套装有丝杠螺母A(28)，丝杠螺母A(28)与燕尾槽(27)连接，燕尾槽(27)与导轨(25)滑动连接，丝杠螺母A(28)与电缆托板(29)连接，一侧的电缆托板(29)上安装有轴承及轴承座A(11)、旋转电机(13)，轴承及轴承座A(11)内安装有轴(12)，轴(12)与旋转电机(13)通过皮带(10)连接，另一侧的电缆托板(29)上安装有滑轮式支撑装置(16)，法兰式连接杆(21)的一端与轴(12)的端法兰连接，另一端嵌入滑轮式支撑装置(16)内，滚珠丝杠A(26)的下端安装在轴承及轴承座B(14)内，轴承及轴承座B(14)安装在电缆支撑架(19)上，电控箱(17)安装在电缆支撑架(19)上，电控箱(17)分别与升降电机(22)、旋转电机(13)、无线遥控(18)相连。

4.根据权利要求3所述的电缆自动传输系统，其特征在于：所述电缆支撑架(19)的两侧顶部均安装有吊耳(20)。

5.根据权利要求3所述的电缆自动传输系统，其特征在于：所述一侧的电缆托板(29)上安装有护罩(30)。

6.根据权利要求3所述的电缆自动传输系统，其特征在于：所述的电缆支撑架(19)的两侧底部均安装有平衡方钢(15)。

7.根据权利要求3所述的电缆自动传输系统，其特征在于：所述旋转电机(13)的内部安装有刹车装置。

8.根据权利要求1所述的电缆自动传输系统，其特征在于：所述的自动便携式电缆传送机器人(4)包括机械手臂(38)、滑台(39)、滚珠丝杠B(40)、光杠(41)、底座(42)、控制面板及按钮(43)和伺服电机(44)，底座(42)上安装有控制面板及按钮(43)、伺服电机(44)，伺服电机(44)通过联轴器B(45)与滚珠丝杠B(40)的一端连接，滚珠丝杠B(40)的另一端安装在底座(42)上，滚珠丝杠B(40)上套装有丝杠螺母B(46)，丝杠螺母B(46)固定安装在滑台(39)内，位于滚珠丝杠B(40)两侧的光杠(41)穿过滑台(39)且两端安装在底座(42)上，滑台(39)上安装有机械手臂(38)；机械手臂(38)包括机械手臂外壳(31)、楔形滑块(32)、固定销(33)、连接板(34)、橡胶垫块固定板(35)、橡胶垫块(36)和滑槽限位块(37)，机械手臂外壳(31)上板的滑槽与楔形滑块(32)滑动连接，下方的橡胶垫块(36)固定在机械手臂外壳(31)的底板上，上方的橡胶垫块(36)固定在楔形滑块(32)上，滑槽限位块(37)的一端固定安装在机械手臂外壳(31)上，另一端置于楔形滑块(32)的限位槽内，机械手臂外壳(31)安装在连接板(34)上。

9.根据权利要求8所述的电缆自动传输系统，其特征在于：所述下方的橡胶垫块(36)通过橡胶垫块固定板(35)固定在机械手臂外壳(31)的底板上，上方的橡胶垫块(36)通过橡胶垫块固定板(35)固定在楔形滑块(32)上。

10.根据权利要求8所述的电缆自动传输系统，其特征在于：所述的机械手臂外壳(31)通过固定销(33)安装在连接板(34)上。