船舶岸电电缆智能收放装置的制作方法

1.本发明涉及一种电缆盘及其绕线控制技术。


背景技术：

2.船舶停靠码头装卸货物、设备检修和船舶建造过程中，为节约资源，一般会使用岸电电源，满足船舶照明生活所需的基本需求。岸电接入系统是船舶电子系统重要组成部分，船舶岸电电缆是船与岸电电源相连接的电缆，船舶位置发生变化，安全投放电缆线可以保障电缆线使用寿命，间接提高系统的正常工作能力。同时，岸电可以减少船舶因使用柴油发电而造成的港口污染。
3.目前现有的船舶收放岸电电缆主要依靠人力牵引电缆卷车辅助，船舶受风浪影响，岸电电缆收放过程中电缆线与船体侧边摩擦，高强度摩擦很容易导致电缆表面橡胶刮伤。船靠岸近了，电缆线松散，离岸远了，电缆线被拉紧甚至被拉断，容易造成不安全现象。
4.申请号为2014105945407的发明提供了一种电缆盘尾线自动收卷装置，包括辊子输送线、收卷机构和机架，所述机架顶部左右两侧设置有滚珠丝杠直线驱动装置和直线导轨；所述收卷机构包括移动板、推杆气缸、摆杆和电缆尾线收卷气缸，所述移动板的两端分别与所述滚珠丝杠直线驱动装置上的丝杠滑块和直线导轨上的导轨滑块相连接。该发明未涉及电缆的放卷技术。
5.申请号为2019107551277的发明涉及一种自动送料的3d打印机用绕线盘，包括有机架、导线机构、储料盘、同步带传动机构、从动齿轮、驱动齿轮、驱动齿轮旋转机构和驱动齿轮移动机构，从动齿轮和储料盘均可旋转地安装在机架上，导线机构和驱动齿轮旋转机构均固定安装在机架上，导线机构的进料端正对储线盘的出料端；驱动齿轮固定安装在驱动齿轮旋转机构的工作端，驱动齿轮与从动轮啮合。该发明主要介绍了传动机构，对线缆的收放部件没有创新内容。


技术实现要素：

6.发明目的：提供一种能够自动调控电缆长度，防止电缆收放过程中摩擦、松散或拉断，提高电缆使用寿命的船舶岸电电缆智能收放装置。
7.技术方案：本发明的船舶岸电电缆智能收放装置，具有控制机构、收放机构、左右移动机构，以及安装上述机构的金属支架。控制机构控制收放机构的运动，收放机构提供自身以及左右移动机构的动力。
8.控制机构：具有控制器、传感器a、或及传感器b（或者没有传感器b，由传感器a兼具传感器b的功能）、或及传感器c。
9.控制器或配有遥控器；控制器能够收集传感器a或及传感器b的电缆长度信号，能
够收集传感器c的电缆松紧信号 ，能够控制下述收放机构中电动机的运转（正转、反转和停止）；控制器或可通过变频器控制所述的电动机，以便节能降耗和精确控制转速。
10.传感器a位于下述左右移动机构的移动杆上电缆收放口附近，感知电缆上标注的警示线。当电缆线卷绕到收线警示线时，控制器控制电动机自动停车处理，此时其他任何外部控制都不能指令电机收线转运，以保护好电缆尾端的连接插头。
11.传感器b位于传感器a正下方，感知电缆上标注的警示线，用于放线长度值的报警。当电缆线施放到放线警示线长度值（比如电缆盘上剩余5米、3米）时，控制器控制报警器自动报警（可以声光报警）提示人工紧急处理。
12.传感器c位于电缆盘下方（优选电缆盘中心与下述的双向丝杆中心连线的中心点下方附近，此处电缆下垂的程度更大），传感器c可以通过激光束探测电缆的松或紧的状态，将数据上传至控制器，再通过控制器控制电动机转动微调，进行电缆的收或放的微调处理（过松时电机略微正转收卷，过紧时电机略微反转）。
13.这样的监控措施，能够自动确保电缆张弛有度，尤其适用于电缆盘收放电缆完成备用，避免电缆下垂过多被其它机械误碰，引起事故。避免电缆张紧过度，导致拉损甚至拉断。
14.收放机构：具有电动机、传动链、电缆盘；电动机能够驱动电缆盘的转轴旋转，转轴通过传动链连接并驱动下述的双向丝杆同步旋转。
15.电动机可以正转、反转、停止。或者电动机的转速可以通过变频器进行调整。
16.传动链连接电缆盘的转轴（转轴由电动机驱动轴连接驱动）与丝杆，（如通过电动机转轴上的齿轮、通过链条与丝杆转轴上齿轮相连接），并将两者的转速比设定为1:1或其他需要的比例，保证收放口处与电缆盘绕线处电缆的线速度一致），能够带动双向丝杆与转轴同步运转（正反转或停止）。
17.电缆的一端固定连接在电缆盘绕卷的开始位，电缆盘正向旋转时收卷电缆，反向旋转时施放电缆。电缆在电缆盘上能够绕卷多层，每层可以绕数圈。相邻层的电缆略有错位，上层某圈的电缆落在下层两圈电缆的中间凹槽中。优选奇数层的圈数比偶数层多一圈，这样能够保证电缆圈的排列整齐有序，不易混乱。
18.左右移动机构：具有双向丝杆（或称排线器）、与双向丝杆平行设置的一根或两根轨道、与双向丝杆和移动轨道均垂直的移动杆。
19.双向丝杆的轴面具有正向旋转的螺纹和反向旋转的螺纹，两种螺纹交错形成花纹状外观。
20.移动杆上具有螺接在双向丝杆的固定螺母（或者其他具有内螺纹的构件，丝杆可以旋转，螺母不转），使得双向丝杆转动时，能够提供移动杆左右移动的动力。移动杆上另具有滑动连接在轨道上的滑块，使得移动杆左右移动时滑块在轨道上滑行，保证移动杆的移动阻力小、精度高。
21.移动杆上设置有供电缆穿越收放的电缆收放口，与电缆为间隙配合，使得电缆基本自由穿越收放；移动杆在双向丝杆上移动时，带动穿越在收放口中的电缆位置跟随移动。电缆在电缆盘的旋转以及移动杆的左右移动双重作用下，实现在电缆盘上有序排布收卷或
施放。
22.优选相邻螺纹（两个正向螺纹或者两个反向螺纹）之间的螺距与电缆直径相当，电缆在电缆盘上旋转一圈时，移动杆在双向丝杆基本移动一个螺距，这样绕卷排列整齐不易重叠或松散。至少需要电缆直径为螺距的正整数倍，这样绕卷和回转绕卷也能够排列比较整齐，当然这些配合较好的参数需要事先设计确定。
23.由于收卷时，电缆盘盘面与双向丝杆之间存在大小不等（内层距离远，外层距离小）的距离，导致电缆盘上的收卷动作的左右移动速度滞后于双向丝杆上电缆收放口的左右移动速度，相邻圈数的电缆之间容易堆挤叠在一起，导致该层的电缆过度紧密不能均匀排布。优选相邻的螺纹之间具有一定的间隙，即螺距略大于电缆直径（每层的圈数为n，电缆的直径为d，则螺距设为（n+1）d/n
〜
（n+2）d/n，克服电缆柔性引起的滞后偏离，通过建模分析和实验证明这样的卷绕排列更整齐），这样电缆在电缆盘牵拉力和自身重力的双重作用下，能够适应不同距离引起的差异，让电缆排布位置自主调节有序排列（不过松，后一圈也不会挤压叠加在前一圈上；传统绕线盘没有人工干预时做不到这点）。
24.双向丝杆的正向转动时，正向螺纹通过螺母驱使移动杆向一个方向移动，当移动杆在双向丝杆上从一端移动到另一端时，电缆在电缆盘上正好卷绕一层。
25.到端头时，如双向丝杆继续正向转动，移动杆不能继续前移，螺母将被最后位置的反向螺纹带动驱使移动杆在双向丝杆上反向移动。此时电缆在电缆盘上跟随返回卷绕另外一层。如此往复。
26.而当电缆盘施放电缆时，电动机驱动电缆盘反向旋转，双向丝杆同步反向旋转，电缆被一圈接一圈地施放，一层接一层地施放。
27.正向螺纹比反向螺纹的螺纹数量多一个，使得奇数层的圈数比偶数层多一圈，而且，移动杆移到双向丝杆的某一端时，螺母能够驱动移动杆自动反向平移。
28.进一步优选：本发明可以安装旋转底盘，方便船舶左舷或右舷靠岸时均方便插接岸电。
29.本发明中的线盘电动机不带刹车自锁，避免水位升高使电缆拉断或把岸电箱拉坏等等现象的发生；本发明的岸电与船用柴油发电机组供电系统设有转换开关，避免电位相冲造成短路爆炸的事故发生。
30.有益效果：1. 电缆放线长度保护，避免电缆因全部放完而拉断；2. 电缆收线完毕，安全余量时电机自动停止，遥控器操作自动关闭，保护插头不被拉坏；3. 电缆放线松弛保护，自动控制电机反转收紧电缆，避免造成线盘电缆的杂乱发生；4. 电缆正常运行时，控制器可以通过变频器自动控制电机对电缆进行收放，避免电缆太松太紧的现象发生；5. 本发明的设备占用空间少，不仅可用于电缆收放，还可以用于绳索、软管等物料的收放。尤其适用于船舶电缆的收放，使得船用电缆在较小的空间里排布有序，松紧适度，收放自如。
附图说明
31.图1是本发明的一种立体结构示意图；图2是本发明中的双向丝杆的一种轴向剖面结构示意图；图3时本发明的电缆盘上电缆排布位置示意图。
32.图中，1-支架；2-转轴；3-电缆；4-电缆盘；5-滑块；6、11-轨道；7-电缆尾端；8-收放口；9-移动杆；10-双向丝杆；12-传感器a；13-传动链；14-控制器；15-电动机；20-正向螺纹；30-反向螺纹。
具体实施方式
33.如图1所示的船舶岸电电缆智能收放装置，具有控制机构、收放机构、左右移动机构，以及安装上述机构的支架。
34.控制机构控制收放机构的运动，收放机构提供自身以及左右移动机构的动力；控制机构具有控制器，能够控制收放机构中下述的电动机的运转；收放机构具有电动机、传动链、电缆盘；电动机能够驱动电缆盘的转轴旋转，转轴通过传动链连接并驱动下述的双向丝杆同步旋转。
35.控制机构还有传感器a，传感器a位于移动杆上电缆收放口附近，控制器能够收集传感器a获得的电缆长度信号，感应到线收完成时控制器控制电动机自动停车。
36.左右移动机构具有双向丝杆、与双向丝杆平行设置的轨道、与双向丝杆和移动轨道均垂直的移动杆；双向丝杆的轴向表面具有交错设置的正向旋转的螺纹和反向旋转的螺纹；移动杆上具有螺接在双向丝杆的固定螺母，双向丝杆转动时，能够引起移动杆左右移动；移动杆上另具有滑动连接在轨道上的滑块；移动杆上设置有供电缆穿越收放的电缆收放口，移动杆在双向丝杆上左右移动时，带动穿越在收放口中的电缆跟随左右移动；电缆在电缆盘的旋转以及移动杆的左右移动双重作用下，实现在电缆盘上有序排布收卷或施放。
37.双向丝杆正向转动时，正向螺纹通过螺母驱使移动杆向一个方向移动，当移动杆在双向丝杆上从一端移动到另一端时，电缆在电缆盘上正好卷绕一层；到端头时，移动杆不能继续前移，螺母将被最后位置的反向螺纹带动驱使移动杆在双向丝杆上反向移动，电缆在电缆盘上跟随返回卷绕另外一层。
38.相邻螺纹之间的螺距与电缆直径相当，电缆在电缆盘上旋转一圈时，移动杆在双向丝杆基本移动一个螺距。如图2所示，双向丝杆上的正向螺纹比反向螺纹的螺纹数量多一个，使得如图3所示，电缆盘奇数层的圈数比偶数层多一圈。