专利名称：自动供给/重绕电线卷轴的制作方法
背景技术：
本发明总的来说涉及一种收回和分发电源线的装置以及一种在一器具中操纵电源线的张力的方法。更具体地说，这种操纵电源线张力的装置和方法涉及与该器具相对于一电插座的移动相关地收回和分发电源线。
在典型的自主或自力推进式器具或自动机械中，为了从该器具中分发电线，随着该器具从一电插座移开，该电线从一电线卷轴(绕线盘)中被强制拉出。为了将电线收回入该器具，一机构被压下或致动，以使电线由于一螺旋板簧的推动而以相当高的速度被拉入该器具中。随着该器具和插座之间距离的增加，通过螺旋板簧对电线施加更大的张力，从而导致电线以更高的速度被拉入该器具中。因此，在传统的自力推进式用电器具中，在电线从该器具分发或向该器具收回时存在着一些缺陷。
因此，需要开发一种新型、改进的电线操纵装置和方法，以解决上述问题。另外，本发明的一个目的是始终在电线上保持一最小限度的张力，而不论器具和插座之间的距离如何。
发明内容
本发明的一个方面涉及一种自动供给/重绕电线卷轴。更具体地说，根据本发明的该方面，提供一种用于控制一器具的电源线的装置，该装置包括一卷轴支架，一电线卷轴可转动地装配在该卷轴支架上。一马达支架相对于该卷轴支架可移动地装配。一连杆机构将该卷轴支架与该马达支架相连。一第一马达选择性地致动该连杆机构并相对于该卷轴支架移动该马达支架。与该第一马达隔开地提供一第二马达，以驱动一个在至少一个方向上选择性地转动电线卷轴的组件。
根据本发明的另一方面，提供一种用于操纵一器具的电源线上的张力的方法，该电源线缠绕在一个由该器具所承载的旋转电线卷轴上，以进行电源线的分发和收回。该方法包括以下步骤相应于该器具的移动检测电源线上的轴向力；当在电源线上没有检测到轴向力时，选择性地收回电源线；以及当在电源线上检测到一预定最小量的轴向张力时，选择性地分发电源线。
本发明可采取特定部件的结构设计以及这些部件的配置，其一个优选实施例将在说明中详细描述并在构成其一部分的附图中示出，在附图中图1是根据本发明的一自动供给/重绕电线卷轴的俯视立体图；图2是图1的自动供给/重绕电线卷轴的仰视立体图；图3是图1的自动供给/重绕电线卷轴的正视图；图4是根据本发明的一自动供给/重绕电线卷轴在收回方位时的视图；图5是图4的一自动供给/重绕电线卷轴处于分发方位时的视图；图6是根据本发明的自动供给/重绕电线卷轴的张力保持方法的流程图；图7是根据本发明的装配至一器具上的自动供给/重绕电线卷轴装置的立体图。
具体实施例方式
现在参考附图，这些附图仅仅用于示出本发明的一优选实施例，而不是意味着对本发明进行限制，其中示出了一特定类型的自动供给/重绕电线卷轴(电线操纵)装置10，其中体现了电源线C的张力保持特点。该装置可与任何类型的相对于一电源线C插入的壁装电源插座移动的一用电器具一起使用。
现在将参考附图对本发明的一具体实施例的操作进行详细解释。然而，应当理解，该装置10还可以采用附图所示以外的其它构造形式。
图1和2分别是从顶部和底部看到的视图，其示出了用于操纵电源线C以向器具A供电的电源线操纵装置10。该器具例如可以是一自主式真空清洁器。
参看图1，该电源线操纵装置10包括一卷轴支架12。该卷轴支架12具有一顶板14和一底板16以及位于它们之间的一轮毂18(图2)。一电线卷轴或绕线轴20绕着轮毂18可转动地装配在顶板14和底板16之间。轮毂18可与一滑环组件19协作，以协助对绕线轴20的旋转运动进行控制。顶板14和底板16还由一连接板28以及多个在板14、16之间垂直延伸的固定附着的支柱30所支承。电源线C以将在下面描述的方式绕着电线卷轴20选择性地缠绕(收回)和展开(分发)。
电源线操纵装置10还包括一个相对于卷轴支架12可移动地装配的马达支架32。该马达支架32包括一顶板34和一底板36。现在参看图2，板34、36由一固定附着的连接板38以及多个在板34、36之间垂直延伸的支柱40所支承。如图1所示，一皮带轮组件46装配至马达支架32的顶板34上。该皮带轮组件46包括一第一滑轮48和一第二滑轮50。一个将第一和第二滑轮48、50可转动地彼此相连的皮带52在第一和第二滑轮48、50之间循环。
现在参看图3，第一滑轮48具有一个延伸穿过马达支架32的顶板34的轴58。一马达装配件42与顶板34相连。一摩擦轮60在顶板34和马达装配件42之间可转动地与轴58相连。轴58在马达装配件42之下与一马达68、例如直流马达相连，其可以选择性地转动，以使轴58、摩擦轮60以及第一滑轮48向右或沿顺时针方向转动。在一实施例中，该马达68仅在一个方向上转动。
再次参看图1，马达支架32的顶板34包括一曲线槽70。卷轴支架12的顶板14包括一在邻近马达支架32之处装配于其上的张紧装置72。如图3所示，张紧装置72具有一轴74以及一可转动地装配于其上的摩擦轮76。摩擦轮76与皮带52对准并且当轮76选择性地接触并张紧皮带52时可以绕着轴74转动。轴74的尺寸设计为可容纳在马达支架32的顶板34之上的曲线槽70中。
如图1中最佳地示出，卷轴支架12包括一个支承一马达84的装配法兰80。该马达可以是一直流(DC)马达。当例如施加至马达84的一正极(+)端子和一负极(-)端子上的12V直流电压的极性改变时，马达84可沿顺时针和逆时针方向转动。马达84的转动方向的切换可以通过一公知的有输入的微处理器或电子控制单元(未示出)进行调节，该输入来自于与该微处理器通讯的一系列传感器。类似地，马达68的选择性转动可以通过有输入的微处理器进行调节，该输入来自于与该微处理器通讯的一系列传感器。该传感器可包括使用光学(视觉)照相机的光学识别传感器，以检测电源线上的标记。或者，该传感器可包括呈推力/拉力仪的扭矩传感器或张力传感器。另外，如图2所示，可使用一对与微处理器通讯的位置检测装置78、79(即微型开关)，以确定马达支架32相对于卷轴支架12的位置。
应当理解，电源线操纵装置10也可以在人工模式下运行，其中一操作者取代该微处理器并手动地控制马达68、84。一与微处理器电连接的常规开关(未示出)将有助于对微处理器的取代。该开关可具有一个用于自动和手动模式的设置。选择手动模式将进一步允许马达68、84由操作者控制而选择性地转动。例如，一常规摇臂开关可用于致动马达68的转动和/或致动马达84的转动。另外，该开关可提供一“空档”或停止位置，以停止马达68的进一步转动。
一连杆机构86与卷轴支架12和马达支架32相连。该连杆机构包括一个其一端90与马达84相连的臂88。如图1中最佳地示出，连杆臂88在另一端92与一装配架94相连。装配架94装配至马达支架32的连接板38上。一穿过连杆臂88的销钉96由装配架94所保持。还提供了一对用于将连杆端92固定至装配架的夹具98。因此，连杆臂88可以相对于装配架94和装配法兰80进行枢转运动。
如图3中最佳地示出，一对滚子108、110装配在卷轴支架12的顶板14和底板16之间。滚子108、110彼此邻近地布置。每个滚子具有一包括一相应槽116、118的表面圆周112、114。槽116、118的会合处形成一个可让电线C穿过的大体上呈圆形的开口120。滚子108可转动地装配在一个与第二滑轮50相连的轴124上。第二滑轮50的转动驱动轴124和滚子108转动。滚子110可绕着一轴126沿两个方向自由转动。轴126由一对夹具128和支承元件129固定地装配至顶板34和底板36上，该支承元件129装配在板34之上和板36之下的轴126的终端上。例如，第一滚子108例如顺时针方向的转动摩擦啮合第二滚子110并且使第二滚子110沿相反方向、即逆时针转动。该摩擦啮合包括在电线C和用于通过开口120分发电线C的滚子108、110之间的挤压作用。
马达支架32绕着第一滚子108的轴124旋转。如图4和5中最佳地示出，马达支架32响应于马达84和连杆臂88的致动从第一位置P1枢转至第二位置P2。在第一位置P1，与第一滑轮48的轴58相连的轮60与电线卷轴20摩擦啮合。轮60的顺时针转动使电线卷轴20逆时针转动。电线卷轴20的逆时针转动使电线C向卷轴20收回并绕着卷轴20缠绕电源线。如图4所示，此时第一和第二滑轮48、50之间的皮带52处于连续滑动状态。当转动电线卷轴20以收回电线C时，滚子108、110相对于电线C空转。换句话说，当电线C穿过其间的开口120时，滚子108、110空转。
图5示出了电线卷轴装置10处于第二位置P2或分发位置时的位置。在位置P2上，轮60与电线卷轴20脱离，以允许电线卷轴20空转。此时，皮带52与惰轮76啮合，由此皮带轮组件46被啮合并且第二滑轮50被驱动转动。第二滑轮50的顺时针转动驱动第一滚子108转动。电线C在滚子108、110的两槽116、118之间受压。因此，电线C通过开口120从电线卷轴20中分发。
如图4和5所示，卷轴支架12的顶板14和马达支架32的顶板34中的每一个包括一装配架132、134。一弹簧136固定至该装配架上。弹簧136提供一偏置/恢复力，以协助马达支架32从第二位置P2至第一位置P1的运动。因此，马达支架32被迫向第一位置P1移动，并且仅当马达84被致动时才处于位置P2。
现在参看图6的流程图，其中显示了一操纵自主式器具A的电线C的方法。器具A被移动至一个位置，并且为了将电能供应至器具A，电线C从电线卷轴放出或展开，并且将电线插头端插入一电插座。电能通过电线供应至该器具以及电线卷轴装置的马达。致动一传感器，以检测相应于器具移动作用于电线上的轴向力。该器具通过大体上朝着或远离电插座的不同运动而运行。传感器确定电线是否处于张力之下，即电线上是否存在轴向力。
如果电线是松弛的，电线上轴向力的缺乏便会被检测到并且电线卷轴装置致动一马达68，该马达实施一转动力，以在第一方向上转动该电线卷轴，从而将电线缠绕(收回)到该电线卷轴上。传感器持续地监控电线是否仍然是松弛的。如果是，电线卷轴继续在第一方向上转动，以绕着该电线卷轴缠绕电线。如果电线不再松弛，马达68便空转。如果电线变为处于张力之下，电线卷轴装置则致动马达84，该马达将马达支架32从第一位置切换至第二位置。当马达支架处于第二位置时，马达68的致动将驱动皮带轮组件。该皮带轮组件将一转动力施加在一对滚子上，该对滚子在第一方向上转动皮带轮组件，以在该对滚子之间展开(分发)电线。
传感器持续地监控电线上的轴向力。如果电线仍然处于张力之下，皮带轮组件继续驱动该对滚子并由此分发电线。如果电线不再处于张力之下但也不松弛，则马达68空转。如果电线再次变得松弛，则致动马达84，以将马达支架从第二位置(如图5中所示)切换至第一位置(如图4中所示)。随着器具通过各种运动而运行，重复前述步骤。如果电线不再处于张力之下并且也不松弛，则马达68、84空转。
图7示出了用于将装置10固定至一器具A上的装配布局的一个实施例。更具体地说，该器具以一罐型真空清洁器的形式示出。应当理解，装置10可以在器具A中以垂直、水平或其它取向装配。而且，虽然示出了一罐型真空清洁器，但是用于控制电源线的装置也可以与直立式真空清洁器、地毯提取器、湿/干真空吸尘器以及诸多其它室内和室外动力家用器具结合使用。例如，本发明可以与电动割草机和诸多从修整器和修边器至电锯等其它动力园艺设备结合使用。
以上已经参照一优选实施例对本发明进行了描述。显然，在阅读和理解本说明的基础上可对本发明进行修改和变型。本发明应包括所有这些修改和变型，只要它们在所附权利要求或其等同内容的范围内。
权利要求
1.一种用于控制一器具的电源线的装置，包括卷轴支架，其上可转动地装配有一电线卷轴；马达支架，其相对于所述卷轴支架可移动地装配；将所述卷轴支架与所述马达支架相连的连杆机构；用于选择性地致动所述连杆机构以及相对于所述卷轴支架移动所述马达支架的第一马达；与所述第一马达隔开的第二马达；以及由所述第二马达驱动以在至少一个方向上选择性地转动所述电线卷轴的组件。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述组件包括一对旋转元件。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述一对旋转元件包括一第一滑轮、一第二滑轮和一绕着所述第一和第二滑轮循环的皮带。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述卷轴支架包括一惰轮装置，该惰轮装置包括一与所述皮带对准并选择性地接触所述皮带的旋转轮。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述卷轴支架包括一对可转动地装配在所述卷轴支架上的滚子。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述一对滚子包括一第一滚子和一第二滚子，所述第一滚子可转动地安装至所述第二滑轮的一输出轴上。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一滚子邻近所述第二滚子布置，并且所述第一滚子和所述第二滚子中的每一个具有一圆周，该圆周包括一限定于其中的槽。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述卷轴支架包括一与所述电线卷轴相连的滑环组件。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括一检测相应于所述器具的移动作用于所述电源线上的轴向力的传感器。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述传感器包括一光学识别传感器。
11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述传感器包括一推力/拉力仪。
12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述卷轴支架包括一其上装配有一电源线导向件的螺旋输送器。
13.一种用于操纵一器具的电源线上的张力的方法，该电源线缠绕在由所述器具所承载的一旋转电线卷轴上，以进行电源线的分发和收回，该方法包括以下步骤a)检测相应于所述器具的移动作用于该电源线上的轴向力；b)当在该电源线上没有检测到轴向力时，选择性地收回该电源线；以及c)当检测到一预定最小量的轴向张力时，选择性地分发该电源线。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，该步骤(b)包括通过所述电线卷轴的转动收回该电源线。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，该步骤(c)包括通过一对滚子的转动分发该电源线。
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，该步骤(b)包括致动一马达，以将一旋转力施加至所述电线卷轴上。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，该旋转电线卷轴装配在一卷轴支架上，并且一马达支架相对于该卷轴支架可移动地装配，其中所述收回和分发步骤包括相对于该卷轴支架移动该马达支架的辅助步骤(d)。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，该步骤(d)包括从一第一位置向一第二位置致动一连杆机构，所述连杆机构与所述马达支架和所述卷轴支架相连。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，该步骤(c)包括使一惰轮装置与一皮带啮合以致动所述皮带轮组件。
20.如权利要求13所述的方法，其特征在于，该步骤(c)包括将所述电源线整理到所述电线卷轴上的辅助步骤(e)。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，该步骤(e)包括沿着一螺旋输送器上下致动一电源线导向件的步骤。
全文摘要
一种用于控制一器具的电源线的自动供给/重绕电线卷轴装置，其包括一个其上可转动地装配有一电线卷轴(20)的卷轴支架(12)。一马达支架(32)相对于该卷轴支架(12)可移动地装配，并且一连杆机构(86)将该卷轴支架(12)与该马达支架(32)相连。还包括一第一马达(84)，以选择性地致动该连杆机构(86)以及相对于该卷轴支架(12)移动该马达支架(32)。还包括一与第一马达(84)隔开的第二马达(68)。该第二马达驱动一组件，以在至少一个方向上选择性地转动该电线卷轴。
文档编号B65H75/34GK1666396SQ03816176
公开日2005年9月7日 申请日期2003年5月7日 优先权日2002年5月7日
发明者马克·E·赖因多尔, 戴维·基塞拉, 里克·W·沃克 申请人:皇家器具有限公司