CN218005712U - 一种无线充电补能的直驱式电缆剥皮机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无线充电补能的直驱式电缆剥皮机构，包括切割机构、直驱伺服电机基板和圆盘，切割机构安装在圆盘上，直驱伺服电机基板上安装有直驱伺服电机，直驱伺服电机动力输出端轴向设置有供线缆进出的通孔，圆盘安装在直驱伺服电机动力输出端，直驱伺服电机基板和圆盘上与直驱伺服电机动力输出端对应开设有供线缆进出的开口。本实用新型采用直驱电机驱动圆盘旋转，无需多余传动结构，有效避免传动结构故障。

Description

一种无线充电补能的直驱式电缆剥皮机构

技术领域

本实用新型属于高压电缆绝缘层与铠装层的剥皮技术领域，具体涉及一种无线充电补能的直驱式电缆剥皮机构。

背景技术

为了便于对高压电缆的绝缘层和铠装层剥皮，市场上出现了多种电缆剥皮装置主要分为纵切式和环切式两种，大部分都是手动作业。现有技术1(申请号：202120952906.9)公开了一种集成纵切与环切的电缆剥皮自动化装置。虽然在纵切与环切方面向前迈出了巨大进展，但是在解决实际电缆轮廓绝缘层和铠装层的切割仍存在挑战，只能解决圆柱度高的电缆的切割。现有技术2(申请号： 202110848929.X)公开了一种适应不规则电缆外轮廓的电缆剥皮装置及方法。虽然提出了一种可以适应不规则轮廓的检测、执行机构和算法，但存在着圆盘的蓄电池耗电快、纵切剥皮机构和环切剥皮机构在底座平台滑移摩擦卡顿、接触式直线位移传感器收发数据响应慢等问题。现有技术1、现有技术2存在切削铁屑、橡胶屑易掉进开放式的减速箱，造成齿轮运转不畅的问题，同时驱动小齿轮的伺服电机占用纵切剥皮机构的行程，本专利是在现有技术1和现有技术2的技术方案总体架构基础上进一步地改进。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种无线充电补能的直驱式电缆剥皮机构，可以有效解决现有电缆剥皮装置存在的旋转圆盘上的蓄电池电量续航时间短、纵切剥皮机构和环切剥皮机构在底座平台滑移摩擦卡顿、接触式直线位移传感器收发数据响应慢等问题。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种无线充电补能的直驱式电缆剥皮机构，包括切割机构、直驱伺服电机基板和圆盘，切割机构安装在圆盘上，直驱伺服电机基板上安装有直驱伺服电机，直驱伺服电机动力输出端轴向设置有供线缆进出的通孔，圆盘安装在直驱伺服电机动力输出端，直驱伺服电机基板和圆盘上与直驱伺服电机动力输出端对应开设有供线缆进出的开口。

进一步的，切割机构包括旋转刀头驱动伺服电机、法兰机座、圆形刀头、径向进给伺服电机、第二法兰机座、激光雷达测距传感器、轴承座、丝杠、倒T 型滑块和圆形刀头，轴承座安装在圆盘上，轴承座内设有轴承，径向进给伺服电机通过螺钉配合法兰机座安装在轴承座一侧的圆盘上，丝杠一端穿过轴承另一侧通过联轴器与径向进给伺服电机传动连接，并通过锁紧轴套锁紧，丝杠上设置有 T型螺母，倒T型滑块配合安装在T型螺母上，第二法兰机座通过螺钉固定到倒 T型滑块上，旋转刀头驱动伺服电机通过螺钉固定到第二法兰机座上，圆形刀头通过轴套和螺钉固定到旋转刀头驱动伺服电机的主轴上，激光雷达测距传感器通过螺钉固定到第二法兰机座上。

进一步的，还包括有蓄电池无线充电系统，蓄电池无线充电系统包括无线充电模组和用于对切割机构供电的蓄电池，蓄电池安装在圆盘上，无线充电模组包括发射线圈和接收线圈，发射线圈通过螺钉安装在直驱伺服电机的端盖上，接收线圈通过螺钉安装在圆盘上，接收线圈和圆盘上的蓄电池连接。

进一步的，激光雷达测距传感器、圆形刀头和倒T型滑块三者在同一纵切面且通过圆盘的圆心。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1.本实用新型采用直驱电机驱动圆盘旋转，无需多余传动结构，有效避免传动结构故障。

2.在法兰机座上安装有激光雷达测距传感器，在每一个时间步长范围内，通过激光雷达测距传感器的探头实时检测探头与电缆外轮廓的距离，若距离大于设计值时，刀头径向进给伺服电机驱动滑块靠近圆心方向运动；若距离小于设计值时，刀头径向进给伺服电机驱动滑块远离圆心方向运动，若检测探头与电缆外轮廓的距离重合时，则刀头径向进给伺服电机停止动作。从而保证刀头运动轨迹与电缆实际外圆轮廓曲线重合，提高电缆剥皮的精度。

3.设置有蓄电池无线充电系统，并在本实用新型上安装有无线充电模组，蓄电池电量SOC大于等于某一阈值时，圆盘上的刀头径向进给伺服电机及其控制器、刀头旋转伺服电机及其控制器和激光雷达测距传感器均由蓄电池供电；蓄电池电量SOC小于某一阈值时，圆盘的上述用电设备由蓄电池供电，同时由无线充电模组经DCDC降压模块给蓄电池补能。

4.纵切剥皮机构和环切剥皮机构与底座支撑装置的相对运动由直线导轨滑块实现，其中两组滑块分布固定到纵切剥皮机构和环切剥皮机构上，导轨固定到底座平台上，通过底座平台两组伺服电机驱动各自独立的丝杠螺母机构，从而推动纵切剥皮机构和环切剥皮机构在底座平台沿着导轨纵向滑移，显著降低了摩擦力以及纵向运动的精度。

附图说明

图1为本实用新型结构图；

图2为本实用新型纵切剥皮机构结构剖面图；

图3为本实用新型环切剥皮机构结构剖面图；

图4为本实用新型蓄电池无线充电系统原理图；

图中：100.纵切剥皮机构、101a.第一径向进给伺服电机、102a.第一法兰机座、103a.第一联轴器、104a.第一锁紧轴套、105a.第一轴承座、106a.第一轴承、 107a.第一T型螺母、108a.第一丝杠、109a.第一倒T型滑块、111a.第二法兰机座、 112a.第一旋转刀头驱动伺服电机、113a.第一圆形刀头、115a.第一轴套、117a. 第一激光雷达测距传感器、118a.第一圆盘、119a.第一接收线圈、120a.第一发射线圈、121a.第一直驱伺服电机、122a.第一直驱伺服电机基板；

200.环切剥皮机构、201b.第二径向进给伺服电机、202b.第三法兰机座、203b. 第二联轴器、204b.第二锁紧轴套、205b.第二轴承座、206b.第二轴承、207b.第二 T型螺母、208b.第二丝杠、209b.第二倒T型滑块、211b.第四法兰机座、212b.第二旋转刀头驱动伺服电机、213b.第二圆形刀头、215b.第二轴套、217b.第二激光雷达测距传感器、218b.第二圆盘、219b.第二接收线圈、220b.第二发射线圈、221b. 第二直驱伺服电机、222b.第二直驱伺服电机基板；

300.底座支撑装置、301a.第一直线导轨、301b.第二直线导轨、302a.第一滑块、302b.第二滑块、303a.第三滑块、303b.第四滑块、304a.第一丝杠驱动伺服电机、304b.第二丝杠驱动伺服电机、305a.第一丝杠螺母、305b.第二丝杠螺母；

401继电器、402.变压器、403.单相桥式整流电路、404.单相H桥逆变电路、 405.无线耦合器、406.单相H桥整流电路、407.BUK降压电路、408.蓄电池、409. 无线充电模组控制器。

具体实施方式

参照图1-4，一种无线充电补能的直驱式电缆剥皮机构，包括切割机构、直驱伺服电机基板和圆盘，切割机构安装在圆盘上，直驱伺服电机基板上安装有直驱伺服电机，直驱伺服电机动力输出端轴向设置有供线缆进出的通孔，圆盘安装在直驱伺服电机动力输出端，直驱伺服电机基板和圆盘上与直驱伺服电机动力输出端对应开设有供线缆进出的开口。

其中，切割机构包括旋转刀头驱动伺服电机、法兰机座、圆形刀头、径向进给伺服电机、第二法兰机座、激光雷达测距传感器、轴承座、丝杠、倒T型滑块和圆形刀头，轴承座安装在圆盘上，轴承座内设有轴承，径向进给伺服电机通过螺钉配合法兰机座安装在轴承座一侧的圆盘上，丝杠一端穿过轴承另一侧通过联轴器与径向进给伺服电机传动连接，并通过锁紧轴套锁紧，丝杠上设置有T型螺母，倒T型滑块配合安装在T型螺母上，第二法兰机座通过螺钉固定到倒T型滑块上，旋转刀头驱动伺服电机通过螺钉固定到第二法兰机座上，圆形刀头通过轴套和螺钉固定到旋转刀头驱动伺服电机的主轴上，激光雷达测距传感器通过螺钉固定到第二法兰机座上。

其中，还包括有蓄电池无线充电系统，蓄电池无线充电系统包括无线充电模组和用于对切割机构供电的蓄电池，蓄电池安装在圆盘上，无线充电模组包括发射线圈和接收线圈，发射线圈通过螺钉安装在直驱伺服电机的端盖上，接收线圈通过螺钉安装在圆盘上，接收线圈和圆盘上的蓄电池连接。

其中，激光雷达测距传感器、圆形刀头和倒T型滑块三者在同一纵切面且通过圆盘的圆心。

本实用新型在实际使用时，采用两套本实用新型剥皮机构对电缆进线剥皮，两套剥皮机构分别为对电缆纵切剥皮和对电缆纵环环切剥皮，以下称为纵切剥皮机构100和环切剥皮机构200，纵切剥皮机构100包括纵切机构、第一直驱伺服电机基板122a和第一圆盘118a，纵切机构安装在第一圆盘118a上，第一直驱伺服电机基板122a上安装有第一直驱伺服电机121a，第一直驱伺服电机121a 动力输出端供线缆进出中空设置，第一圆盘118a安装在第一直驱伺服电机121a 动力输出端，第一直驱伺服电机基板122a和第一圆盘118a上与第一直驱伺服电机121a动力输出端对应开设有供线缆进出的开口。

其中，纵切机构包括第一旋转刀头驱动伺服电机112a、第二法兰机座111a、第一圆形刀头113a、第一径向进给伺服电机101a、第一法兰机座102a、第一激光雷达测距传感器117a、第一轴承座105a、第一丝杠108a、第一倒T型滑块109a 和第一圆形刀头113a，第一轴承座105a安装在第一圆盘118a上，第一轴承座105a内设有第一轴承106a，第一径向进给伺服电机101a通过螺钉配合第一法兰机座102a安装在第一轴承座105a一侧的第一圆盘118a上，第一丝杠108a一端穿过第一轴承106a另一侧通过第一联轴器103a与第一径向进给伺服电机101a 传动连接，并通过第一锁紧轴套104a锁紧，第一丝杠108a上设置有第一T型螺母107a，第一倒T型滑块109a配合安装在第一T型螺母107a上，第二法兰机座111a通过螺钉固定到第一倒T型滑块109a上，第一旋转刀头驱动伺服电机 112a通过螺钉固定到第二法兰机座111a上，第一圆形刀头113a通过第一轴套 115a和螺钉固定到第一旋转刀头驱动伺服电机112a的主轴上，第一激光雷达测距传感器117a通过螺钉固定到第二法兰机座111a上。

其中，第一激光雷达测距传感器117a、第一圆形刀头113a和第一倒T型滑块109a三者在同一纵切面且通过第一圆盘118a的圆心。

其中，环切剥皮机构200包括环切机构、第二直驱伺服电机基板222b和第二圆盘218b，纵切机构安装在第二圆盘218b上，第二直驱伺服电机基板222b 上安装有第二直驱伺服电机221b，第二直驱伺服电机221b动力输出端供线缆进出中空设置，第二圆盘218b安装在第二直驱伺服电机221b动力输出端，第二直驱伺服电机基板222b和第二圆盘218b上与第二直驱伺服电机221b动力输出端对应开设有供线缆进出的开口。

其中，环切机构包括第二旋转刀头驱动伺服电机212b、第三法兰机座202b、第二圆形刀头213b、第二径向进给伺服电机201b、第四法兰机座211b、第二激光雷达测距传感器217b、第二轴承座205b、第二丝杠208b、第二倒T型滑块209b和第二圆形刀头213b，第二轴承座205b安装在第二圆盘218b上，第二轴承座205b内设有第二轴承206b，第二径向进给伺服电机201b通过螺钉配合第三法兰机座202b安装在第二轴承座205b两侧的第二圆盘218b上，第二丝杠208b二端穿过第二轴承206b另两侧通过第二联轴器203b与第二径向进给伺服电机201b传动连接，并通过第二锁紧轴套204b锁紧，第二丝杠208b上设置有第二T型螺母207b，第二倒T型滑块209b配合安装在第二T型螺母207b上，第四法兰机通过螺钉固定到第二倒T型滑块209b上，第二旋转刀头驱动伺服电机212b通过螺钉固定到第四法兰机座211b上，第二圆形刀头213b通过第二轴套215b和螺钉固定到第二旋转刀头驱动伺服电机212b的主轴上，第二激光雷达测距传感器217b通过螺钉固定到第四法兰机座211b上。

其中，第二激光雷达测距传感器217b、第二圆形刀头213b和第二倒T型滑块209b三者在同一环切面且通过第二圆盘218b的圆心。在实际应用时，本实用新型的第一激光雷达测距传感器117a和第二激光雷达测距传感器217b选用深达威激光测距仪模块，支持开关数字量和模拟量输出，可以进行多个激光测距传感器组网。型号：SW-LDS50B，测量距离：0.05m～50m,操作模式：单个数据/连续数据，电压电流输出：可设置0～5V/0～10V/4～20mA/0～20mA/0～24mA，供电电压 12V～24V。

其中，还包括有蓄电池无线充电系统，蓄电池无线充电系统采用两套，包括第一无线充电模组、第二无线充电模组和两组蓄电池，第一圆盘118a和第二圆盘218b分别安装有用于对纵切机构和环切机构供电的蓄电池，第一直驱伺服电机121a和第一圆盘118a之间安装有第一无线充电模组，第一无线充电模组包括第一发射线圈120a和第一接收线圈119a，第一发射线圈120a通过螺钉安装在第一直驱伺服电机121a的端盖上，第一接收线圈119a通过螺钉安装在第一圆盘 118a上，第一接收线圈119a和第一圆盘118a的蓄电池连接，第二直驱伺服电机221b和第二圆盘218b之间安装有第二无线充电模组，第二无线充电模组包括第二发射线圈220b和接第二收线圈，第二发射线圈220b通过螺钉安装在第二直驱伺服电机221b的端盖上，第二接收线圈219b通过螺钉安装在第二圆盘218b上，第二接收线圈219b和第二圆盘218b的蓄电池连接。如图4所示，蓄电池无线充电系统在工作时，无线充电模组控制器409通过检测蓄电池408的端电压和电流，判断蓄电池408电量SOC。当蓄电池408电量SOC不足时(<80％)，通过无线充电模组控制器409发送指令控制继电器401闭合，此时220V-50Hz单相交流电经变压器402的变压和单相桥式整流电路403的整流，给单相H桥逆变电路404的母线供电，经单相逆变后连接无线耦合器405的发射线圈(无线充电模组的发射线圈和接收线圈即无线耦合器405的发射线圈和耦合线圈)，经电磁感应将能量传递给无线耦合器405的接收线圈，经单相H桥可控整流电路406和DCDC 降压电路407，给蓄电池408充电。

其中，底座支撑装置300两侧还分别设置有第一直线导轨301a和第二直线导轨301b，并在第一直线导轨301a上设置有第一滑块302a和第三滑块303a，第二直线导轨301b上设置有第二滑块302b和第四滑块303b，第一直驱伺服电机基板122a两侧通过螺钉分别与第一滑块302a和第二滑块302b连接，第二直驱伺服电机基板222b两侧通过螺钉分别与第三滑块303a和第四滑块303b连接。

其中，两套丝杠机构分别为第一丝杠螺母305a和第二丝杠螺母305b，底座支撑装置300一端还安装有第一丝杠驱动伺服电机304a和第二丝杠驱动伺服电机304b，第一丝杠螺母305a采用第一丝杠驱动伺服电机304a驱动，第二丝杠螺母305b采用第二丝杠驱动伺服电机304b驱动。

其中，第一直驱伺服电机121a和第二直驱伺服电机221b均采用24槽20 极分数槽集中绕组且转子表贴式永磁电机。

本实用新型在剥皮时，通过在纵切剥皮机构100和环切剥皮机构200与底座支撑装置300连接处设计直线导轨滑块，其中两组滑块分布固定到纵切剥皮机构 100和环切剥皮机构200上，导轨固定到底座平台上，通过底座支撑装置300的两组伺服电机驱动相应的两组丝杠螺母机构，推动纵切剥皮机构100和环切剥皮机构200在底座平台沿着导轨纵向滑移，从而实现解决纵切剥皮机构100和环切剥皮机构200在底座平台滑移摩擦卡顿的问题。并且在直驱电机的端盖与圆盘侧端面之间设计一组无线充电模组，通过检测蓄电池电量SOC决定是否充电，从而保证纵切剥皮机构100和环切剥皮机构200在工作中的续航时间。在旋转刀头伺服电机的法兰机座上安装激光雷达测距传感器，激光雷达测距传感器是一种非接触式传感器，在每一个时间步长内，采集刀头与电缆实际轮廓在径向的实际距离数据。通过激光雷达测距传感器的探头实时检测探头与电缆外轮廓的距离，若距离大于设计值时，径向进给伺服电机驱动倒T型滑块靠近圆心方向运动；若距离小于设计值时，径向进给伺服电机驱动倒T型滑块远离圆心方向运动，若检测探头与电缆外轮廓的距离重合时，则径向进给伺服电机停止动作。从而保证刀头运动轨迹与电缆实际外圆轮廓曲线重合，提高电缆剥皮的精度。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种无线充电补能的直驱式电缆剥皮机构，其特征是：包括切割机构、直驱伺服电机基板和圆盘，切割机构安装在圆盘上，直驱伺服电机基板上安装有直驱伺服电机，直驱伺服电机动力输出端轴向设置有供线缆进出的通孔，圆盘安装在直驱伺服电机动力输出端，直驱伺服电机基板和圆盘上与直驱伺服电机动力输出端对应开设有供线缆进出的开口，还包括有蓄电池无线充电系统，蓄电池无线充电系统包括无线充电模组和用于对切割机构供电的蓄电池，蓄电池安装在圆盘上，无线充电模组包括发射线圈和接收线圈，发射线圈通过螺钉安装在直驱伺服电机的端盖上，接收线圈通过螺钉安装在圆盘上，接收线圈和圆盘上的蓄电池连接。

2.根据权利要求1所述的一种无线充电补能的直驱式电缆剥皮机构，其特征是：切割机构包括旋转刀头驱动伺服电机、法兰机座、圆形刀头、径向进给伺服电机、第二法兰机座、激光雷达测距传感器、轴承座、丝杠、倒T型滑块和圆形刀头，轴承座安装在圆盘上，轴承座内设有轴承，径向进给伺服电机通过螺钉配合法兰机座安装在轴承座一侧的圆盘上，丝杠一端穿过轴承另一侧通过联轴器与径向进给伺服电机传动连接，并通过锁紧轴套锁紧，丝杠上设置有T型螺母，倒T型滑块配合安装在T型螺母上，第二法兰机座通过螺钉固定到倒T型滑块上，旋转刀头驱动伺服电机通过螺钉固定到第二法兰机座上，圆形刀头通过轴套和螺钉固定到旋转刀头驱动伺服电机的主轴上，激光雷达测距传感器通过螺钉固定到第二法兰机座上。

3.根据权利要求2所述的一种无线充电补能的直驱式电缆剥皮机构，其特征是：激光雷达测距传感器、圆形刀头和倒T型滑块三者在同一纵切面且通过圆盘的圆心。

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