專利名稱:無滑環(huán)自動(dòng)偏轉(zhuǎn)式臍帶電纜收放裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及有纜遙控水下機(jī)器人臍帶電纜收放技術(shù),具體地說是一種特別適用于中型水下機(jī)器人的無滑環(huán)自動(dòng)偏轉(zhuǎn)式臍帶電纜收放裝置。
背景技術(shù):
有纜遙控水下機(jī)器人是援潛救生、海難搶險(xiǎn)和石油開發(fā)的高科技術(shù)設(shè)備,由于采用有纜的方式使得能源饋送和信息傳輸非常方便,為保證水下機(jī)器人在水下能夠高效、準(zhǔn)確、安全地作業(yè),消除支持母船運(yùn)動(dòng)對水下機(jī)器人的擾動(dòng),在水下作業(yè)期間,要求隨時(shí)隨地、極其頻繁地收放臍帶電纜,然而,對于臍帶電纜的收放目前普遍采用的是必須裝有導(dǎo)電滑環(huán)或光電滑環(huán)的電或液動(dòng)電纜絞車的收放技術(shù)。由于導(dǎo)電滑環(huán),尤其是光電滑環(huán)均屬多故障部件,又是如同咽喉的關(guān)重件,它的可靠與否直接影響水下機(jī)器人的可靠性。所以人們一直在尋求無導(dǎo)電滑環(huán)或光電滑環(huán)收放臍帶電纜的方法和裝置以提高有纜遙控水下機(jī)器人的可靠性。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決中型水下機(jī)器人臍帶電纜收放裝置的無滑環(huán)(沒有導(dǎo)電滑環(huán)或光電滑環(huán))結(jié)構(gòu)和技術(shù)問題,針對收放浮球式臍帶電纜的特點(diǎn),本發(fā)明的目的是提供一種無滑環(huán)自動(dòng)偏轉(zhuǎn)式收放裝置,使得中型水下機(jī)器人臍帶電纜收放裝置工作高效準(zhǔn)確、安全可靠。
本發(fā)明技術(shù)方案是主要由內(nèi)固定框架、外固定框架、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速機(jī)、電纜驅(qū)動(dòng)輪、內(nèi)導(dǎo)向蓋、支座、中心偏轉(zhuǎn)蓋、外導(dǎo)向蓋、從動(dòng)輪、導(dǎo)向桿、滑動(dòng)支座、彈簧、導(dǎo)軌、托板、伸縮支架組成,具體為所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)和減速機(jī)共同安裝在內(nèi)固定框架上,驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸和減速機(jī)的輸入軸之間通過聯(lián)軸器聯(lián)結(jié);所述電纜驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)軸兩端由二塊支座支撐,軸與支座孔的配合采用動(dòng)配合,二支座緊固在內(nèi)固定框架上部的水平導(dǎo)軌上;電纜驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)軸與減速機(jī)輸出軸聯(lián)結(jié);所述從動(dòng)輪的支撐軸兩端由二塊滑動(dòng)支座支撐,軸與滑動(dòng)支座孔的配合采用動(dòng)配合,二滑動(dòng)支座“松固”在內(nèi)固定框架上部的水平導(dǎo)軌上;所述電纜驅(qū)動(dòng)輪與臍帶電纜間摩擦接觸,臍帶電纜靠與從動(dòng)輪間亦為摩擦接觸;所述二個(gè)彈簧分別套在二根導(dǎo)向桿上,彈簧的一端靠在滑動(dòng)支座的左側(cè),彈簧的另一端由導(dǎo)向桿自由端的螺母鎖緊,導(dǎo)向桿的另一端穿過滑動(dòng)支座的孔后固定在內(nèi)固定框架上;所述導(dǎo)向蓋、中心偏轉(zhuǎn)蓋、外導(dǎo)向蓋,均是以裝置中心線為公用軸線的回轉(zhuǎn)體,其中內(nèi)導(dǎo)向蓋為圓環(huán)面形,安裝在內(nèi)固定框架上部;外導(dǎo)向蓋為橢球面形,位于外固定框架的上方,是外固定框架的一部分;中心偏轉(zhuǎn)蓋為倒置喇叭形,聯(lián)結(jié)在外導(dǎo)向蓋下部;三者同軸線,并與裝置中心線重合;所述內(nèi)固定框架和外固定框架分別為單體結(jié)構(gòu),外固定框架固定在內(nèi)固定框架的底板上而形成一體,內(nèi)固定框架、外固定框架、內(nèi)導(dǎo)向蓋和托板之間形成容置臍帶電纜的環(huán)形空間;伸縮支架的頂部與托板聯(lián)結(jié),伸縮支架的底部與內(nèi)固定框架的底板聯(lián)結(jié);所述從動(dòng)輪的支撐軸的二滑動(dòng)支座“松固”在內(nèi)固定框架上部的水平導(dǎo)軌上是指滑動(dòng)支座與水平導(dǎo)軌保留間隙,以保證滑動(dòng)支座在導(dǎo)軌上滑動(dòng);所述電纜驅(qū)動(dòng)輪的輪緣上設(shè)有軟齒,其輪緣軟齒的齒距與臍帶電纜外套的兩相鄰浮力球的距離相等;從動(dòng)輪的輪緣為光滑表面;所述電纜驅(qū)動(dòng)輪和從動(dòng)輪的輪緣均為聚氨脂橡膠材料;所述臍帶電纜由電纜和外套浮力球組成,在水下呈中性;整體為懸吊結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)由于本發(fā)明采用自動(dòng)偏轉(zhuǎn)式工作原理和無滑環(huán)的結(jié)構(gòu)形式,其結(jié)構(gòu)較現(xiàn)有技術(shù)中電或液動(dòng)電纜絞車式收放裝置大大簡化。實(shí)驗(yàn)證明,無滑環(huán)自動(dòng)偏轉(zhuǎn)式中型水下機(jī)器人臍帶電纜收放裝置可靠性高、使用壽命長,使得水下機(jī)器人的可靠性指標(biāo)大幅度提高,其連續(xù)無故障時(shí)間超過480小時(shí)(MTBF)。就收放裝置本身而言,它的使用壽命可超過水下機(jī)器人15年的服役期,而且維護(hù)非常方便,這項(xiàng)技術(shù)是水下機(jī)器人技術(shù)中一項(xiàng)重大突破。
圖1為本發(fā)明無滑環(huán)自動(dòng)偏轉(zhuǎn)式中型水下機(jī)器人臍帶電纜收放裝置簡圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳述本發(fā)明。
如圖1所示,本裝置的結(jié)構(gòu)采用懸吊方式,主要由內(nèi)固定框架1、外固定框架2、驅(qū)動(dòng)電機(jī)3、減速機(jī)4、電纜驅(qū)動(dòng)輪5、內(nèi)導(dǎo)向蓋6、支座7、中心偏轉(zhuǎn)蓋8、外導(dǎo)向蓋9、從動(dòng)輪10、導(dǎo)向桿11、滑動(dòng)支座12、彈簧13、導(dǎo)軌14、托板15和伸縮支架16等組成,其中驅(qū)動(dòng)電機(jī)3和減速機(jī)4共同安裝在內(nèi)固定框架1上,驅(qū)動(dòng)電機(jī)3的輸出軸和減速機(jī)4的輸入軸之間通過聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)。
電纜驅(qū)動(dòng)輪5的驅(qū)動(dòng)軸兩端由二塊支座7支撐,為實(shí)現(xiàn)電纜驅(qū)動(dòng)輪5自由回轉(zhuǎn),軸與支座7孔的配合采用動(dòng)配合,二支座7緊固在內(nèi)固定框架1上部的水平導(dǎo)軌上;電纜驅(qū)動(dòng)輪5的驅(qū)動(dòng)軸與減速機(jī)4輸出軸之間通過聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)。從動(dòng)輪10的支撐軸兩端由二塊滑動(dòng)支座12支撐為實(shí)現(xiàn)從動(dòng)輪10自由回轉(zhuǎn),軸與滑動(dòng)支座12孔的配合采用動(dòng)配合,二滑動(dòng)支座12用螺釘“松固”在內(nèi)固定框架1上部的水平導(dǎo)軌上,所謂“松固”是滑動(dòng)支座12與導(dǎo)軌14間保留間隙,以保證在調(diào)整從動(dòng)輪10與電纜驅(qū)動(dòng)輪5間的夾緊力、由于臍帶電纜18直徑變化等因素需彈簧13補(bǔ)償夾緊力和超載保護(hù)時(shí)滑動(dòng)支座12在導(dǎo)軌14上滑動(dòng)。
所述電纜驅(qū)動(dòng)輪5與臍帶電纜18間摩擦接觸,臍帶電纜18靠與從動(dòng)輪10間亦為摩擦接觸。
為實(shí)現(xiàn)彈簧13的力補(bǔ)償和超載保護(hù)功能,二個(gè)彈簧13分別套在二根導(dǎo)向桿11上,彈簧13的一端靠在滑動(dòng)支座12的左側(cè)(就附圖而言),彈簧13的另一端由導(dǎo)向桿11自由端(左端)的螺母鎖緊約束,導(dǎo)向桿11的右端穿過支座12的孔后固定在內(nèi)固定框架1的豎板上,調(diào)整導(dǎo)向桿11左端螺母的鎖緊位置即可調(diào)整從動(dòng)輪10與電纜驅(qū)動(dòng)輪5間的夾緊力,當(dāng)臍帶電纜18直徑變大和超載時(shí)(超載時(shí)電纜驅(qū)動(dòng)輪5和臍帶電纜18間打滑)滑動(dòng)支座12和從動(dòng)輪10向左移動(dòng)同時(shí)彈簧13被壓縮。
電纜驅(qū)動(dòng)輪5和從動(dòng)輪10的輪緣均為聚氨脂橡膠材料,其中電纜驅(qū)動(dòng)輪5的輪緣上設(shè)有軟齒,其輪緣軟齒的齒距與臍帶電纜18外套的兩相鄰浮力球的距離相等,之所以采用軟齒,其目的在于收放纜時(shí)電纜驅(qū)動(dòng)輪5的軟齒與臍帶電纜18浮球作嚙合運(yùn)動(dòng),進(jìn)而提高驅(qū)動(dòng)臍帶電纜18的能力,又在超載打滑時(shí)起到保護(hù)臍帶電纜18的作用。從動(dòng)輪10的輪緣為光滑表面。
導(dǎo)向蓋6、中心偏轉(zhuǎn)蓋8、外導(dǎo)向蓋9,均是以裝置中心線為公用軸線的回轉(zhuǎn)體,其中內(nèi)導(dǎo)向蓋6為圓環(huán)面形,用螺釘安裝在內(nèi)固定框架1上部;外導(dǎo)向蓋9為橢球面形,位于外固定框架2的上方,是外固定框架2的一部分;中心偏轉(zhuǎn)蓋8為倒置喇叭形,用螺釘聯(lián)接在外導(dǎo)向蓋9下部。裝配時(shí)要求保證三者同軸線,并與裝置中心線重合;所述導(dǎo)向蓋6和中心偏轉(zhuǎn)蓋8由高強(qiáng)度玻璃鋼模壓成形。
所述內(nèi)固定框架1和外固定框架2均分別為焊接結(jié)構(gòu),外固定框架2用螺釘固定在內(nèi)固定框架1的底板上而形成一體,內(nèi)固定框架1、外固定框架2、內(nèi)導(dǎo)向蓋6和托板15之間形成容置臍帶電纜18的環(huán)形空間;伸縮支架16的頂部與托板15用螺釘聯(lián)結(jié),伸縮支架16的底部與內(nèi)固定框架1的底板同樣用螺釘聯(lián)結(jié)。
為滿足收放不同長度臍帶電纜18的要求,裝置的臍帶電纜18容置空間須進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整四個(gè)伸縮支架的高度,即可抬起或降低托板15的高度,從而改變臍帶電纜18容置空間的大小。增加臍帶電纜18的長度,將托板15降低,縮短臍帶電纜18的長度,將托板15抬高。
裝置的傳動(dòng)簡練,驅(qū)動(dòng)電機(jī)3經(jīng)聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)減速機(jī)4,減速機(jī)4經(jīng)另一聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)電纜驅(qū)動(dòng)輪5,電纜驅(qū)動(dòng)輪5靠與臍帶電纜18間的摩擦力驅(qū)動(dòng)臍帶電纜18運(yùn)動(dòng),臍帶電纜18靠與從動(dòng)輪10間的摩擦力驅(qū)動(dòng)從動(dòng)輪10。由于從動(dòng)輪10的阻力小,與臍帶電纜18之間基本不打滑,因此電纜的長度計(jì)數(shù)裝置常安裝在從動(dòng)輪10上,在此不做詳細(xì)介紹。
裝置的工作原理說明臍帶電纜18回收作業(yè)時(shí),要求同時(shí)有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)并有機(jī)配合,一是由電纜驅(qū)動(dòng)輪5和從動(dòng)輪10驅(qū)動(dòng)的臍帶電纜18收進(jìn)運(yùn)動(dòng),二是通過由內(nèi)導(dǎo)向蓋6、中心偏轉(zhuǎn)蓋8和外導(dǎo)向蓋9使得臍帶電纜18發(fā)生的自動(dòng)偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。對于電纜驅(qū)動(dòng)輪5和從動(dòng)輪10的收進(jìn)臍帶電纜18的原理不難理解,而重點(diǎn)在于為什么在內(nèi)導(dǎo)向蓋6、中心偏轉(zhuǎn)蓋8和外導(dǎo)向蓋9均為固定零件的情況下臍帶電纜18自動(dòng)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。當(dāng)臍帶電纜18收進(jìn)時(shí),驅(qū)動(dòng)電機(jī)3通過減速機(jī)4驅(qū)動(dòng)電纜驅(qū)動(dòng)輪5回轉(zhuǎn),由于從動(dòng)輪10在彈簧13的作用下以適當(dāng)?shù)恼龎毫κ沟秒娎|驅(qū)動(dòng)輪5有足夠的摩擦力驅(qū)動(dòng)臍帶電纜18向上運(yùn)動(dòng),電纜驅(qū)動(dòng)輪5的輪緣軟齒的齒距恰好與臍帶電纜18外套的兩相鄰浮力球的距離相等,由于輪緣軟齒的存在,在同樣驅(qū)動(dòng)效果的條件下,使得正壓力明顯下降,大大減小了對臍帶電纜18磨損,又由于輪緣軟齒的全齒高只有3毫米,如遇超載即可打滑,與彈簧13的可壓縮、滑動(dòng)支座12可在導(dǎo)軌14上滑動(dòng)功能一道起到保護(hù)臍帶電纜18的作用。在回收過程中臍帶電纜18自動(dòng)偏轉(zhuǎn)應(yīng)具備如下條件,臍帶電纜18通過對套在電纜上的浮力球進(jìn)行適當(dāng)張緊使其堅(jiān)挺起來,臍帶電纜18按某一方向在托板15上事先纏繞數(shù)圈。當(dāng)臍帶電纜18被驅(qū)動(dòng)沿裝置中心線向上運(yùn)動(dòng)時(shí),過內(nèi)導(dǎo)向蓋6中心孔后,收入在裝置上層空間的臍帶電纜18同時(shí)與中心偏轉(zhuǎn)蓋8的近下頂點(diǎn)的A點(diǎn)、內(nèi)導(dǎo)向蓋6上方的B點(diǎn)和外導(dǎo)向蓋9內(nèi)的C點(diǎn)接觸(A、B、C三點(diǎn)均為某一瞬時(shí)接觸點(diǎn)),臍帶電纜18的連續(xù)向上運(yùn)動(dòng),迫使其沿預(yù)先纏繞的方向連續(xù)偏轉(zhuǎn),臍帶電纜18的自動(dòng)偏轉(zhuǎn)是在運(yùn)動(dòng)過程發(fā)生的,隨著繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)和偏轉(zhuǎn),臍帶電纜18一圈又一圈地被纏繞在托板15上部的內(nèi)固定框架1和外固定框架2的環(huán)形空間內(nèi)。
臍帶電纜18放出作業(yè)時(shí),只需控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)3反轉(zhuǎn),由電纜驅(qū)動(dòng)輪5和從動(dòng)輪10驅(qū)動(dòng)電纜向下運(yùn)動(dòng),將臍帶電纜18從托板15上部的內(nèi)固定框架1和外固定框架2的環(huán)形空間內(nèi)拉出。
在臍帶電纜18的整個(gè)收放過程中,通過控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)3的轉(zhuǎn)速即可改變臍帶電纜18的線速度;通過調(diào)整彈簧13的作用力即可改變臍帶電纜18的線拉力。
聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)17用于聯(lián)鎖水下機(jī)器人,在此不做過多介紹。
此項(xiàng)發(fā)明使得中型水下機(jī)器人臍帶電纜18的收放實(shí)現(xiàn)了無滑環(huán)化,是水下機(jī)器人技術(shù)中一項(xiàng)重大突破。
權(quán)利要求
1.一種無滑環(huán)自動(dòng)偏轉(zhuǎn)式臍帶電纜收放裝置,其特征是主要由內(nèi)固定框架(1)、外固定框架(2)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)(3)、減速機(jī)(4)、電纜驅(qū)動(dòng)輪(5)、內(nèi)導(dǎo)向蓋(6)、支座(7)、中心偏轉(zhuǎn)蓋(8)、外導(dǎo)向蓋(9)、從動(dòng)輪(10)、導(dǎo)向桿(11)、滑動(dòng)支座(12)、彈簧(13)、導(dǎo)軌(14)、托板(15)、伸縮支架(16)組成,具體為所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(3)和減速機(jī)(4)共同安裝在內(nèi)固定框架(1)上,驅(qū)動(dòng)電機(jī)(3)的輸出軸和減速機(jī)(4)的輸入軸之間通過聯(lián)軸器聯(lián)結(jié);所述電纜驅(qū)動(dòng)輪(5)的驅(qū)動(dòng)軸兩端由二塊支座(7)支撐,軸與支座(7)孔的配合采用動(dòng)配合,二支座(7)緊固在內(nèi)固定框架(1)上部的水平導(dǎo)軌(14)上;電纜驅(qū)動(dòng)輪(5)的驅(qū)動(dòng)軸與減速機(jī)(4)輸出軸聯(lián)結(jié);所述從動(dòng)輪(10)的支撐軸兩端由二塊滑動(dòng)支座(12)支撐,軸與滑動(dòng)支座(12)孔的配合采用動(dòng)配合,二滑動(dòng)支座(12)“松固”在內(nèi)固定框架(1)上部的水平導(dǎo)軌(14)上;所述電纜驅(qū)動(dòng)輪(5)與臍帶電纜(18)間摩擦接觸,臍帶電纜(18)靠與從動(dòng)輪(10)間亦為摩擦接觸;所述二個(gè)彈簧(13)分別套在二根導(dǎo)向桿(11)上,彈簧(13)的一端靠在滑動(dòng)支座(12)的左側(cè),彈簧(13)的另一端由導(dǎo)向桿(11)自由端的螺母鎖緊,導(dǎo)向桿(11)的另一端穿過滑動(dòng)支座(12)的孔后固定在內(nèi)固定框架(1)上;所述導(dǎo)向蓋(6)、中心偏轉(zhuǎn)蓋(8)、外導(dǎo)向蓋(9),均是以裝置中心線為公用軸線的回轉(zhuǎn)體,其中內(nèi)導(dǎo)向蓋(6)為圓環(huán)面形,安裝在內(nèi)固定框架(1)上部;外導(dǎo)向蓋(9)為橢球面形,位于外固定框架(2)的上方,是外固定框架(2)的一部分;中心偏轉(zhuǎn)蓋(8)為倒置喇叭形,聯(lián)結(jié)在外導(dǎo)向蓋(9)下部;三者同軸線,并與裝置中心線重合;所述內(nèi)固定框架(1)和外固定框架(2)分別為單體結(jié)構(gòu),外固定框架(2)固定在內(nèi)固定框架(1)的底板上而形成一體,內(nèi)固定框架(1)、外固定框架(2)、內(nèi)導(dǎo)向蓋(6)和托板(15)之間形成容置臍帶電纜(18)的環(huán)形空間;伸縮支架(16)的頂部與托板(15)聯(lián)結(jié),伸縮支架(16)的底部與內(nèi)固定框架(1)的底板聯(lián)結(jié)。
2.按照權(quán)利要求1所述無滑環(huán)自動(dòng)偏轉(zhuǎn)式臍帶電纜收放裝置,其特征在于所述從動(dòng)輪(10)的支撐軸的二滑動(dòng)支座(12)“松固”在內(nèi)固定框架(1)上部的水平導(dǎo)軌上是指滑動(dòng)支座(12)與水平導(dǎo)軌(14)保留間隙,以保證滑動(dòng)支座(12)在導(dǎo)軌(14)上滑動(dòng)。
3.按照權(quán)利要求1所述無滑環(huán)自動(dòng)偏轉(zhuǎn)式臍帶電纜收放裝置,其特征在于所述電纜驅(qū)動(dòng)輪(5)的輪緣上設(shè)有軟齒,其輪緣軟齒的齒距與臍帶電纜(18)外套的兩相鄰浮力球的距離相等。
4.按照權(quán)利要求1所述無滑環(huán)自動(dòng)偏轉(zhuǎn)式臍帶電纜收放裝置,其特征在于從動(dòng)輪(10)的輪緣為光滑表面。
5.按照權(quán)利要求1所述無滑環(huán)自動(dòng)偏轉(zhuǎn)式臍帶電纜收放裝置,其特征在于所述電纜驅(qū)動(dòng)輪(5)和從動(dòng)輪(10)的輪緣均為聚氨脂橡膠材料。
6.按照權(quán)利要求1所述無滑環(huán)自動(dòng)偏轉(zhuǎn)式臍帶電纜收放裝置,其特征在于所述臍帶電纜(18)由電纜和外套浮力球組成,在水下呈中性。
7.按照權(quán)利要求1所述無滑環(huán)自動(dòng)偏轉(zhuǎn)式臍帶電纜收放裝置,其特征在于整體為懸吊結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于中型水下機(jī)器人的無滑環(huán)自動(dòng)偏轉(zhuǎn)式臍帶電纜收放裝置。它主要由內(nèi)固定框架、外固定框架、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速機(jī)、電纜驅(qū)動(dòng)輪、內(nèi)導(dǎo)向蓋、支座、中心偏轉(zhuǎn)蓋、外導(dǎo)向蓋、從動(dòng)輪、導(dǎo)向桿、滑動(dòng)支座、彈簧、導(dǎo)軌、托板、伸縮支架組成,其中驅(qū)動(dòng)電機(jī)經(jīng)減速機(jī)與電纜驅(qū)動(dòng)輪聯(lián)結(jié),電纜驅(qū)動(dòng)輪與臍帶電纜間摩擦接觸,臍帶電纜靠與從動(dòng)輪間亦為摩擦接觸;外固定框架固定在內(nèi)固定框架的底板上而形成一體,內(nèi)固定框架、外固定框架、內(nèi)導(dǎo)向蓋和托板之間形成容置臍帶電纜的環(huán)形空間;伸縮支架的頂部與托板聯(lián)結(jié),伸縮支架的底部與內(nèi)固定框架1的底板聯(lián)結(jié)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單,可靠性高、使用壽命長,且維護(hù)非常方便。
文檔編號H02G1/10GK1532132SQ03111220
公開日2004年9月29日 申請日期2003年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月21日
發(fā)明者康守權(quán), 張艾群 申請人:中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所