專利名稱：機(jī)械式絞車自動換向排纜器機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種機(jī)械式排纜機(jī)構(gòu)，具體地說是一種臍帶纜絞車的排纜機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在各類水下機(jī)器人的使用過程中，尤其是ROV (水下機(jī)器人)的水下運(yùn)用，通常要有臍帶纜絞車來儲存或釋放臍帶纜，以滿足水下機(jī)器人能在水下自由運(yùn)動而不受臍帶纜的過長或長度不夠產(chǎn)生的運(yùn)動障礙。臍帶纜絞車要儲存纜的長度必須滿足水下機(jī)器人的航程需要，目前水下機(jī)器人需要的臍帶纜長度由幾百至上千米不等，即絞車卷筒要纏繞多層臍纜，所以非常有必要為絞車設(shè)置排纜機(jī)構(gòu)使臍帶纜有規(guī)律地纏繞在卷筒上，防止出現(xiàn)亂纏現(xiàn)象，并提高纜的使用壽命。目前多數(shù)排纜機(jī)構(gòu)都是絲杠帶動一個導(dǎo)纜架，絲杠用電機(jī)或液壓馬達(dá)傳動，采用閉環(huán)控制技術(shù)，優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)纜的直徑快速調(diào)整排纜密度，但是涉及到控制技術(shù)，系統(tǒng)較復(fù)雜，例如申請?zhí)枮?0061012M90. 3的專利文件中記載的“絞車柔性自動排纜裝置”等。機(jī)械式排纜器有雙螺紋螺桿式或鏈?zhǔn)降葌鲃有问剑恍枰刂葡到y(tǒng)可自動排纜，但是只能按一個固定密度排纜，并且雙螺紋螺桿式容易出現(xiàn)卡住現(xiàn)象，例如申請?zhí)枮?01020119935. 9 的專利文件中記載的“雙向絲桿式排纜器”，專門針對絲桿的潤滑做了技術(shù)改進(jìn)。水下機(jī)器人的臍帶纜有很多時候要人工手動操作來調(diào)整釋放的長度，通常一種直徑的臍帶纜配用一個臍帶纜絞車，并且在電源或液壓系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，機(jī)械式排纜機(jī)構(gòu)有很大優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊，自動化程度高的機(jī)械式絞車自動換向排纜器機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的包括動力傳遞機(jī)構(gòu)、換向錐齒輪組、導(dǎo)纜機(jī)構(gòu)、換向觸發(fā)機(jī)構(gòu)；在絞車的轉(zhuǎn)動軸上安裝第一錐齒輪；所述動力傳遞機(jī)構(gòu)由兩根錐齒輪軸通過聯(lián)軸器連接組成，兩根錐齒輪軸固定在絞車架上；所述換向錐齒輪組由安裝在絲杠端部內(nèi)外圈帶齒的花鍵處的第二錐齒輪和第三錐齒輪組成；動力傳遞機(jī)構(gòu)的一根錐齒輪軸的端部與第一錐齒輪嚙合，另一根錐齒輪軸的端部位于第二錐齒輪和第三錐齒輪之間、與其中的一個錐齒輪嚙合；導(dǎo)纜機(jī)構(gòu)包括絲杠，通過螺母套在絲杠上的導(dǎo)纜架；所述換向觸發(fā)機(jī)構(gòu)包括兩根穿過導(dǎo)纜架的拉桿，每根拉桿端部安裝彈簧、限位塊和齒條，兩根齒條中間安裝有用于撥動第二錐齒輪或第三錐齒輪的棘輪機(jī)構(gòu)。本發(fā)明還可以包括1、所述棘輪機(jī)構(gòu)包括齒輪、位于齒輪內(nèi)圈的棘輪軸，棘輪軸的一端有撥叉，棘輪軸上綁定復(fù)位繩，復(fù)位繩另一端連接重物。2、所述棘輪軸上有圓周方向定位裝置，所述圓周方向定位裝置由棘輪軸上的凹槽、鋼球、壓在鋼球上的第二彈簧和螺桿構(gòu)成。
本發(fā)明的機(jī)械式絞車自動換向排纜機(jī)構(gòu)，以卷筒的轉(zhuǎn)動作為導(dǎo)纜架運(yùn)動的動力來源，通過合理設(shè)計傳動比例和換向錐齒輪組，使導(dǎo)纜架能夠沿著卷筒軸向做均勻的往復(fù)運(yùn)動，并且卷筒轉(zhuǎn)動一圈，導(dǎo)纜架移動一個或略微大于纜的直徑距離。當(dāng)排纜機(jī)構(gòu)沿絲杠運(yùn)動到一端部時，觸動換向觸發(fā)機(jī)構(gòu)，換向觸發(fā)機(jī)構(gòu)作用在換向錐齒輪組上實(shí)現(xiàn)自動換向。本發(fā)明主要包括絞車、動力傳遞機(jī)構(gòu)、換向錐齒輪組、導(dǎo)纜機(jī)構(gòu)、換向觸發(fā)機(jī)構(gòu)五部分。動力傳遞機(jī)構(gòu)一端與卷筒轉(zhuǎn)動軸上的齒輪嚙合，另一端與換向錐齒輪組中的一個錐齒輪嚙合。絞車轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動，帶動錐齒輪軸轉(zhuǎn)動，帶動絲杠完成一個方向的轉(zhuǎn)動，當(dāng)錐齒輪軸與換向錐齒輪組中的另一個錐齒輪嚙合時，帶動絲杠反向的轉(zhuǎn)動。導(dǎo)纜機(jī)構(gòu)沿絲杠和拉桿移動。當(dāng)導(dǎo)纜架運(yùn)動到絲杠一端時壓縮彈簧，彈簧蓄能，當(dāng)彈簧蓄到一定能量時，突破彈簧限位塊的阻力和重物的重力，拉桿帶動齒條，齒條帶動棘輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動180°，棘輪軸前端撥叉撥動換向錐齒輪組，完成換向動作，此時復(fù)位繩繞棘輪軸卷半圈；換向后導(dǎo)纜架反向運(yùn)動，彈簧能量釋放，重物拉動兩根拉桿復(fù)位。導(dǎo)纜機(jī)構(gòu)運(yùn)動到絲杠另一端時，完成同樣動作， 實(shí)現(xiàn)換向。本發(fā)明的技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在1、通過機(jī)械結(jié)構(gòu)，使絞車具有自動排纜的功能；2、以導(dǎo)纜架的運(yùn)動作為動力觸動換向觸發(fā)機(jī)構(gòu)，完成導(dǎo)纜架的自動換向功能。3、機(jī)構(gòu)緊湊，不需要額外的動力和控制系統(tǒng)。


圖1是機(jī)械式絞車自動換向排纜器機(jī)構(gòu)主視圖；圖2是機(jī)械式絞車自動換向排纜器機(jī)構(gòu)俯視圖；圖3是動力傳遞及換向錐齒輪組放大圖；圖4是換向觸發(fā)機(jī)構(gòu)放大圖；圖5是換向觸發(fā)機(jī)構(gòu)正視局部放大圖；圖6是棘輪軸圓周定位原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)的描述結(jié)合圖1和圖2，第一錐齒輪1和第一錐齒輪軸2嚙合，第一錐齒輪軸2和第二錐齒輪軸4通過聯(lián)軸器3連接，第二錐齒輪軸4與由第二錐齒輪6和第三錐齒輪7組成的換向錐齒輪組(如圖3所示)中的一個錐齒輪嚙合。第一錐齒輪1轉(zhuǎn)動會帶動換向錐齒輪組中的一個錐齒輪轉(zhuǎn)動，從而帶動絲杠5轉(zhuǎn)動。同時結(jié)合圖3，換向錐齒輪組由兩個完全相同的相對安裝的錐齒輪組成。導(dǎo)纜架10上嵌有螺母，在絲杠5的驅(qū)動下可以沿絲杠軸向做往復(fù)運(yùn)動；拉桿13在適當(dāng)位置設(shè)置擋塊12和彈簧11，兩個拉桿上都裝有齒條15(如圖4所示)。導(dǎo)纜架10運(yùn)動到絲杠兩側(cè)時會壓縮彈簧11，繼而帶動拉桿移動，通過拉桿端部齒條與齒輪嚙合帶動棘輪機(jī)構(gòu)9 (如圖3所示)轉(zhuǎn)動。結(jié)合圖5，齒輪18內(nèi)圈與棘輪軸19構(gòu)成棘輪機(jī)構(gòu)，使棘輪軸只能沿同一方向轉(zhuǎn)動。 同時結(jié)合圖6，棘輪軸19 一端有撥叉，當(dāng)棘輪軸19轉(zhuǎn)動時通過撥叉可以撥動換向錐齒輪組中的第二錐齒輪6和第三錐齒輪7沿絲杠5上的花鍵槽移動。棘輪軸上有圓周方向定位裝置，鋼球20在第二彈簧21的推動下與棘輪軸19上的凹槽配合，并在圓周方向產(chǎn)生較大的阻力矩，使棘輪軸19能在一個位置保持穩(wěn)定，即使錐齒輪組能在一個穩(wěn)定位置與錐齒輪軸嚙合。結(jié)合圖6，圓周方向定位裝置由棘輪軸上的凹槽、鋼球20、壓在鋼球上的第二彈簧21 和螺桿22構(gòu)成，復(fù)位繩16繞在棘輪軸19固定的輪槽中，另一端連接重物17，重物可在滑竿上上下運(yùn)動。其工作過程如下錐齒輪1轉(zhuǎn)動帶動換向錐齒輪組6、7中的一個錐齒輪轉(zhuǎn)動，從而帶動絲杠5轉(zhuǎn)動，導(dǎo)纜架10運(yùn)動。導(dǎo)纜架10運(yùn)動到一端時開始壓縮彈簧11，彈簧11開始蓄能，拉桿13中開始有一個遞增的推力，通過齒條15、齒輪18，作用在棘輪軸19上，但是該力矩還不足以克服棘輪軸19上的圓周方向定位裝置14的阻力矩和重物17通過繞在棘輪軸19上的復(fù)位繩16而產(chǎn)生的阻力矩的和。彈簧11繼續(xù)壓縮，當(dāng)彈簧11的彈力達(dá)到足夠大時，拉桿13將推動棘輪軸19克服兩個阻力矩的和開始轉(zhuǎn)動，棘輪軸19上的撥叉也繞棘輪軸19的軸線轉(zhuǎn)動，并撥動換向錐齒輪組6、7做相應(yīng)的移動。當(dāng)棘輪軸19轉(zhuǎn)過半圈時， 鋼球20與棘輪軸19上的另一側(cè)凹槽配合，阻止棘輪軸19繼續(xù)轉(zhuǎn)動，且彈簧11能量釋放殆盡，不能繼續(xù)推動棘輪軸19克服鋼球20的阻力，棘輪軸19圓周方向位置固定，撥叉撥動換向錐齒輪組6、7移動了一個距離，使錐齒輪軸4與換向錐齒輪組6、7上的一個錐齒輪脫開嚙合，與另一個錐齒輪開始嚙合，絲杠開始反向運(yùn)轉(zhuǎn)。隨著導(dǎo)纜架10向相反方向運(yùn)動，彈簧 11上的彈力逐漸減小，重物17通過復(fù)位繩16拉動齒輪18反向運(yùn)轉(zhuǎn)，由于內(nèi)部為棘輪機(jī)構(gòu)， 棘輪軸19被圓周方向定位裝置14限制住，棘輪軸19此時不運(yùn)動，重物17會兩個拉桿重新拉回初始位置，為導(dǎo)纜機(jī)構(gòu)10的下一次換向做準(zhǔn)備。該新型排纜器工作可靠，不會出現(xiàn)卡住或滯留在某一平衡位置而不動的現(xiàn)象，可以使導(dǎo)纜機(jī)構(gòu)10在兩側(cè)彈簧11的中間位置時卷筒任意換向，但是處于彈簧11的壓縮階段時只能讓卷筒沿一個方向轉(zhuǎn)動，否則不能發(fā)揮其作用，但通過在彈簧11的一側(cè)加裝接近開關(guān)可以為控制系統(tǒng)控制絞車的運(yùn)行提供保證，在人工操作時可以人為的觀察導(dǎo)纜架運(yùn)行情況，故在對排纜長度要求不是很高的場合下可以有效運(yùn)用。
權(quán)利要求
1 一種機(jī)械式絞車自動換向排纜器機(jī)構(gòu)，包括動力傳遞機(jī)構(gòu)、換向錐齒輪組、導(dǎo)纜機(jī)構(gòu)、換向觸發(fā)機(jī)構(gòu)；其特征是在絞車的轉(zhuǎn)動軸上安裝第一錐齒輪；所述動力傳遞機(jī)構(gòu)由兩根錐齒輪軸通過聯(lián)軸器連接組成，兩根錐齒輪軸固定在絞車架上；所述換向錐齒輪組由安裝在絲杠端部內(nèi)外圈帶齒的花鍵處的第二錐齒輪和第三錐齒輪組成；動力傳遞機(jī)構(gòu)的一根錐齒輪軸的端部與第一錐齒輪嚙合，另一根錐齒輪軸的端部位于第二錐齒輪和第三錐齒輪之間、與其中的一個錐齒輪嚙合；導(dǎo)纜機(jī)構(gòu)包括絲杠，通過螺母套在絲杠上的導(dǎo)纜架；所述換向觸發(fā)機(jī)構(gòu)包括兩根穿過導(dǎo)纜架的拉桿，每根拉桿端部安裝彈簧、限位塊和齒條，兩根齒條中間安裝有用于撥動第二錐齒輪或第三錐齒輪的棘輪機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械式絞車自動換向排纜器機(jī)構(gòu)，其特征是所述棘輪機(jī)構(gòu)包括齒輪、位于齒輪內(nèi)圈的棘輪軸，棘輪軸的一端有撥叉，棘輪軸上綁定復(fù)位繩，復(fù)位繩另一端連接重物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)械式絞車自動換向排纜器機(jī)構(gòu)，其特征是所述棘輪軸上有圓周方向定位裝置，所述圓周方向定位裝置由棘輪軸上的凹槽、鋼球、壓在鋼球上的第二彈簧和螺桿構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種機(jī)械式絞車自動換向排纜器機(jī)構(gòu)。包括動力傳遞機(jī)構(gòu)、換向錐齒輪組、導(dǎo)纜機(jī)構(gòu)、換向觸發(fā)機(jī)構(gòu)；在絞車的轉(zhuǎn)動軸上安裝第一錐齒輪；動力傳遞機(jī)構(gòu)由兩根錐齒輪軸通過聯(lián)軸器連接組成；換向錐齒輪組由安裝在絲杠端部內(nèi)外圈帶齒的花鍵處的第二錐齒輪和第三錐齒輪組成；動力傳遞機(jī)構(gòu)的一根錐齒輪軸的端部與第一錐齒輪嚙合，另一根錐齒輪軸的端部位于第二錐齒輪和第三錐齒輪之間、與其中的一個錐齒輪嚙合；導(dǎo)纜機(jī)構(gòu)包括絲杠，通過螺母套在絲杠上的導(dǎo)纜架；換向觸發(fā)機(jī)構(gòu)包括兩根穿過導(dǎo)纜架的拉桿，每根拉桿端部安裝彈簧、限位塊和齒條，兩根齒條中間安裝有用于撥動第二錐齒輪或第三錐齒輪的棘輪機(jī)構(gòu)。整個機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊、巧妙，自動化程度高。
文檔編號B66D1/38GK102502442SQ201110370699
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月21日
發(fā)明者張?zhí)斐? 張波, 楊超, 王玉甲, 王超 申請人:哈爾濱工程大學(xué)