CN114873364B - 一种保证电缆绕制平整度的电缆盘线机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械设备技术领域，尤其涉及一种电缆盘线机，包括用于绕设电缆的滚轮和设置在滚轮一侧的助力装置；所述助力装置被配置为当电缆由滚轮一端至另一端方向绕制时对电缆产生由滚轮另一端至一端方向上的作用力。通过助力装置对电缆产生与电缆绕制方向相反的作用力，使电缆在绕线过程中始终相互紧贴，形成紧密的排列，保证电缆绕制的弯曲程度和平整度，从而保护电缆的电气性能。

Description

一种保证电缆绕制平整度的电缆盘线机及其控制方法

本案是以申请号为202110338468.1，申请日为2021年03月30日，名称为《一种电缆盘线机》的专利申请为母案的分案申请。

技术领域

本发明涉及机械设备技术领域，尤其涉及一种电缆盘线机。

背景技术

盘线机是为工矿企业提供缠绕电线电缆功能的线盘，目前被广泛用于油田矿山、建筑施工、机械制造单位、科研单位、港口码头、商场、宾馆、路桥建设等诸多行业。但是，现有的设备体积庞大，没有自动理线功能，只能用于精细度要求不高的项目上使用，而且多需人工配合才能使得盘线整齐，致使其工作效率不高。射频电缆是一种高精密的电缆，在电缆的生产及使用过程中，过度的拉扯、缠绕和弯曲都会不同程度的破坏其自身的电气性能。现有的电缆在绕制过程中电缆电线间较为松散，无法保证电缆的弯曲程度，容易破坏电气性能。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种电缆盘线机，解决电缆绕线松散的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：提供一种电缆盘线机，包括用于绕设电缆的滚轮和设置在滚轮一侧的助力装置；所述助力装置被配置为当电缆由滚轮一端至另一端方向绕制时对电缆产生由滚轮另一端至一端方向上的作用力。

进一步的，所述助力装置包括摆动机构、与所述滚轮一端至另一端的连线方向平行设置的横杆和用于导向电缆的导线块，所述导线块套设在横杆上且与所述横杆滑动连接，所述摆动机构与所述导线块连接并驱动所述导线块沿横杆在滚轮另一端至一端方向上滑动。

进一步的，所述摆动机构包括呈U形的摆杆支架、摆杆和驱动机构；

所述摆杆支架对应的U形的两相对侧壁分别与横杆的两端连接，所述驱动机构设置在摆杆支架对应的U形的底部侧壁上，所述摆杆一端与所述导线块连接，所述摆杆另一端与所述驱动机构连接。

进一步的，所述摆动机构还包括两个接近开关，两个所述接近开关分别设置在横杆的两端，且两个所述接近开关的感应面分别对应滚轮的两端所在位置设置，两个所述接近开关分别与驱动机构电连接。

进一步的，所述摆杆支架对应的U形的底部侧壁上设有凸块；

所述摆杆的一端设有沿摆杆延伸方向设置的条形孔，所述导线块设有与所述条形孔相适配的滚针轴承并通过滚针轴承与条形孔的侧壁滑动连接；

所述摆杆的中部与所述凸块铰接；

所述驱动机构包括气缸，所述气缸的固定端设置在摆杆支架对应的U形的底部侧壁上，且所述气缸的驱动轴与所述摆杆的另一端铰接。

进一步的，所述导线块上设有凸柱，所述凸柱的中心设有供电缆穿过的通孔，所述凸柱与所述滚针轴承连接并通过滚针轴承活动嵌设在条形孔内。

进一步的，所述驱动机构还包括第一弹簧，所述第一弹簧的两端分别固定设置在气缸的固定端和气缸的驱动轴上。

进一步的，所述驱动机构还包括气压调节阀，所述气压调节阀与所述气缸连接。

进一步的，还包括高度调节装置，所述高度调节装置包括竖直设置的滑杆和套设在滑杆上的第二弹簧；

所述滚轮一端至另一端的连线方向位于水平方向上，所述助力装置设置在滑杆上并与所述滑杆活动连接，且所述助力装置与所述第二弹簧顶部抵靠。

进一步的，所述高度调节装置还包括配重块，所述配重块与所述助力装置可拆卸连接。

本发明的有益效果在于：提供一种电缆盘线机，通过助力装置对电缆产生与电缆绕制方向相反的作用力，使电缆在绕线过程中始终相互紧贴，形成紧密的排列，保证电缆绕制的弯曲程度和平整度，从而保护电缆的电气性能。

附图说明

图1所示为本发明一种电缆盘线机的结构示意图；

图2所示为本发明一种电缆盘线机的局部放大图；

图3所示为本发明一种电缆盘线机的局部放大图；

图4所示为本发明一种电缆盘线机的结构示意图；

标号说明：

1、机架；

2、滚轮；

3、助力装置；31、横杆；32、导线块；311、活动块；321、凸柱；33、摆杆支架；34、摆杆；35、驱动机构；351、气缸；322、滚针轴承；341、条形孔；352、气压调节阀；36、接近开关；361、横向条形孔；353、第一弹簧；

4、高度调节装置；41、滑杆；42、第二弹簧；43、配重块；

5、转动机构；51、转动轴；52、电机；

6、限位板；

7、拨盘；

8、挡块。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1至图4所示，本发明提供的一种电缆盘线机，包括用于绕设电缆的滚轮和设置在滚轮一侧的助力装置；所述助力装置被配置为当电缆由滚轮一端至另一端方向绕制时对电缆产生由滚轮另一端至一端方向上的作用力。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：提供一种电缆盘线机，通过助力装置对电缆产生与电缆绕制方向相反的作用力，使电缆在绕线过程中始终相互紧贴，形成紧密的排列，保证电缆绕制的弯曲程度和平整度，从而保护电缆的电气性能。

进一步的，所述助力装置包括摆动机构、与所述滚轮一端至另一端的连线方向平行设置的横杆和用于导向电缆的导线块，所述导线块套设在横杆上且与所述横杆滑动连接，所述摆动机构与所述导线块连接并驱动所述导线块沿横杆在滚轮另一端至一端方向上滑动。

从上述描述可知，摆动机构根据电缆的绕制方向，对导线块施加与电缆的绕制方向相反的作用力，从而由导线块带动电缆紧在绕制过程中可以紧贴着滚轮上的相邻电缆，保证电缆盘线过程中始终相互紧贴。

进一步的，所述摆动机构包括呈U形的摆杆支架、摆杆和驱动机构；

所述摆杆支架对应的U形的两相对侧壁分别与横杆的两端连接，所述驱动机构设置在摆杆支架对应的U形的底部侧壁上，所述摆杆一端与所述导线块连接，所述摆杆另一端与所述驱动机构连接。

从上述描述可知，摆杆一端与所述导线块连接，所述摆杆另一端与所述驱动机构连接，通过驱动机构驱动摆杆摆动从而带动导线块运动。

进一步的，所述摆动机构还包括两个接近开关，两个所述接近开关分别设置在横杆的两端，且两个所述接近开关的感应面分别对应滚轮的两端所在位置设置，两个所述接近开关分别与驱动机构电连接。

从上述描述可知，两个所述接近开关分别设置在横杆的两端，且两个所述接近开关的感应面分别对应滚轮的两端所在位置设置，通过接近开关与驱动机构电连接，可以在电缆绕线至滚轮端部时，通过在驱动机构的作用及时切换摆杆的运动方向，以使得导向块的运动方向可以与电缆在滚轮上的绕制方向进行同步切换。

进一步的，所述摆杆支架对应的U形的底部侧壁上设有凸块；

所述摆杆的一端设有沿摆杆延伸方向设置的条形孔，所述导线块设有与所述条形孔相适配的滚针轴承并通过滚针轴承与条形孔的侧壁滑动连接；

所述摆杆的中部与所述凸块铰接；

所述驱动机构包括气缸，所述气缸的固定端设置在摆杆支架对应的U形的底部侧壁上，且所述气缸的驱动轴与所述摆杆的另一端铰接。

从上述描述可知，摆杆的中部与所述凸块铰接，该铰接点形成摆动支点，摆杆的另一端绞接于气缸的驱动轴上，摆杆一端设置有一条形孔，导线块通过滚针轴承与条形孔进行联接。从而通过气缸的动作可带动导线块沿横杆做横向滑动。

进一步的，所述导线块上设有凸柱，所述凸柱的中心设有供电缆穿过的通孔，所述凸柱与所述滚针轴承连接并通过滚针轴承活动嵌设在条形孔内。

从上述描述可知，凸柱的中心设有供电缆穿过的通孔，电缆的一端穿过通孔后与一侧的滚轮进行绕设连接，凸柱通孔对电缆形成限位和导向作用。

进一步的，所述驱动机构还包括第一弹簧，所述第一弹簧的两端分别固定设置在气缸的固定端和气缸的驱动轴上。

从上述描述可知，通过设置第一弹簧，通过第一弹簧可以中和气缸控制摆杆的作用力，消除因气缸的驱动轴在做伸出和收缩运动时，由于受力面积不同导致伸出及缩回时对摆杆的作用力不同的影响。

进一步的，所述驱动机构还包括气压调节阀，所述气压调节阀与所述气缸连接。

从上述描述可知，通过气压调节阀孔气缸的运动。

进一步的，还包括高度调节装置，所述高度调节装置包括竖直设置的滑杆和套设在滑杆上的第二弹簧；

所述滚轮一端至另一端的连线方向位于水平方向上，所述助力装置设置在滑杆上并与所述滑杆活动连接，且所述助力装置与所述第二弹簧顶部抵靠。

从上述描述可知，助力装置设置在滑杆上并第二弹簧顶部抵靠，通过助力装置自身的作用力对第二弹簧施加向下的压力，从而使电缆在竖直方向上可以更好的贴紧滚轮，保证电缆绕制过程保持与滚轮的紧密贴合。

进一步的，所述高度调节装置还包括配重块，所述配重块与所述助力装置可拆卸连接。

从上述描述可知，为使向下的压力为最合适的状态，配重块与所述助力装置可拆卸连接，从而可以配置不同数量的配重块，方便调整助力装置作用于第二弹簧上重量，以满足不同电缆的要求。

请参照图1至图4所示，本发明的实施例一为：提供一种电缆盘线机，包括机架1、分别设置在机架上且用于绕设电缆的滚轮2、助力装置3和高度调节装置4。所述机架由架设在地面或支撑面的底面支架和设置在底面支架上的支撑架共同组成。所述支撑架的上端面设有驱动滚轮转动的转动机构5，所述转动机构包括水平设置的转动轴51和与转动轴驱动连接的电机52，所述电机为调速直流电机，电机的转速范围为0-360r/min，电机的功率为180W。所述滚轮穿过转动轴并与所述转动轴驱动连接以使所述滚轮能够绕转动轴轴向转动。所述高度调节装置设置在底面支架上并且位于滚轮的一侧，所述助力装置设置在高度调节装置上与所述滚轮相对设置。

所述高度调节装置包括两个竖直设置的滑杆41和分别套设在滑杆上的第二弹簧42，两个所述滑杆分别设置在机架上且分别与所述滚轮两端所在位置上相对。所述助力装置设置在滑杆上并与所述滑杆活动连接，且所述助力装置与所述第二弹簧顶部抵靠。具体的，所述助力装置包括摆动机构、横杆31和导线块32，所述横杆的两端分别设有一个活动块311，且所述活动块内置有轴承，两个所述活动块通过轴承分别套设在两个所述滑杆上并与所述滑杆滑动连接，同时，两个所述活动块分别与第二弹簧的顶部抵靠。所述导线块设有与横杆相适配的连接孔，所述连接孔内设有与横杆相适配的轴承以使得导线块通过连接孔的轴承套设在横杆上并与所述横杆滑动连接。所述导线块上还设有凸柱321，所述凸柱的中心设有供电缆穿过的通孔，所述电缆的一端穿过通孔后与一侧的滚轮进行绕设连接。

所述摆动机构包括U形的摆杆支架33、摆杆34和驱动机构35，所述摆杆支架对应的U形的两相对侧壁的端部分别与横杆两端上的活动块固定连接。所述摆杆支架对应的U形的底部侧壁的中点上设有向上凸起的凸块，所述凸块呈三角形结构。所述摆杆呈一字型，所述摆杆由钢板构成，其厚度为4mm。所述摆杆的一端与所述导向块铰接，所述摆杆的中部与所述凸块铰接。所述驱动机构包括气缸351，所述气缸的固定端设置在摆杆支架对应的U形的底部侧壁的一端上，且所述气缸的驱动轴与所述摆杆的另一端铰接。具体的，所述摆杆的一端设有沿摆杆延伸方向设置的条形孔341，所述导线块设有与所述条形孔相适配的滚针轴承322，所述滚针轴承设在在凸柱上，所述滚针轴承的内圈内径为8mm，滚针轴承内圈过盈配合于凸柱外侧壁，所述滚针轴承的外圈与条形孔内侧壁接触。所述凸柱通过滚针轴承活动嵌设在条形孔内并与条形孔的侧壁滑动连接。所述摆杆的中部与所述凸块之间也是通过滚针轴承连接形成铰接，且该铰接点作为摆杆的摆动支点。

工作原理如下：当电缆绕制时，电缆在滚轮上由滚轮一端至另一端方向以及滚轮另一端至一端方向往复绕制运动。所述助力装置被配置为当电缆由滚轮一端至另一端方向绕制时，所述气缸的驱动轴做收缩运动并驱动摆杆绕摆动支点做沿滚轮另一端至一端方向摆动，以此驱动所述导线块沿横杆在滚轮另一端至一端方向上滑动；当电缆由滚轮另一端至一端方向绕制时，所述气缸的驱动轴做伸出运动并驱动摆杆绕摆动支点做沿滚轮一端至另一端方向摆动，以此驱动所述导线块沿横杆在滚轮一端至另一端方向上滑动，以此对电缆施加与电缆绕制方向相反的作用力，使电缆在绕线过程中始终保持横向上的相互紧贴，形成电缆在横向上的紧密排列，保证电缆绕制的弯曲程度和平整度，从而保护电缆的电气性能。同时，助力装置通过活动块与第二弹簧的顶部抵靠并通过助力装置自身的重力对第二弹簧施加向下的压力，从而使电缆在绕制时在竖直方向上可以更好的贴紧滚轮，从而保证电缆绕制过程中可以随时保持与滚轮的紧密贴合。

本实施例中，所述驱动机构还包括气压调节阀352，所述气压调节阀与所述气缸连接，所述气压调节阀设置在支撑架上。

本实施例中，所述摆动机构还包括两个接近开关36，两个所述接近开关分别设置在横杆的两端并与活动块连接。所述接近开关上设有横向条形孔361，两个所述活动块上设有固定销，所述固定销穿过所述摆杆支架对应的U形的两相对侧壁至外部，所述接近开关上的横向条形孔穿过所述固定销与其连接，所述固定销上设有与所述横向条形孔对应的侧壁卡合的凹槽。通过调节横向条形孔与固定销的连接位置可以调整两个所述接近开关的感应面分别对应滚轮的两端所在位置设置。两个所述接近开关分别与驱动机构的气压调节阀电连接。通过将两个所述接近开关的感应面分别对应滚轮的两端所在位置设置，并通过接近开关感应导线块的运动位置，可以在电缆绕线至滚轮端部时，驱动气压调节阀，通过气压调节阀的作用及时控制气缸的运动以切换摆杆的运动方向，并使得导线块的运动方向可以与电缆在滚轮上的绕制方向进行同步切换。

本实施例中，所述驱动机构还包括第一弹簧353，所述第一弹簧的两端分别固定设置在气缸的固定端和气缸的驱动轴上。所述第一弹簧的拉力为3N，通过第一弹簧可以中和气缸的作用力，消除因气缸的驱动轴在做伸出和收缩运动时，由于受力面积不同导致伸出及缩回时对摆杆的作用力不同的影响。

本实施例中，所述高度调节装置还包括配重块43，所述配重块与所述助力装置可拆卸连接。具体的，所述配重块为碳钢制成矩形块，所述配重块的重量为0.2Kg，所述配重块上设有第一磁铁，所述导线块上设有与所述第一磁铁磁性相反的第二磁铁，所述配重块与所述导线块磁吸连接。因为不同类型或粗细的电缆其自身“绕度”不同，为使向下的压力处于最合适的状态，可以配置有不同数量的配重块，并通过磁吸吸附在导线块上，便于调整助力装置作用于第二弹簧上重量，以满足不同电缆的要求。

本实施例中，所述助力装置的整体重量为2.5Kg，重力约为24.5N。所述第二弹簧的材质为不锈钢SUS304，材质直径为1.6mm，第二弹簧的中径为20mm。通过计算，第二弹簧可提供约19.5N的弹力。所以在不考虑电缆绕线应力的情况下，助力装置通过自身重力可以提供约5N的向下的压力。并根据不同型号的电缆其绕线应力的差别增加配重块。

本实施例中，所述气缸采用SMC双作用气缸，缸径20mm，驱动轴直径为8mm，因气缸在做伸出和收缩时受力面积不同，故伸出及缩回时对摆杆的作用力不同，如下是本案气缸的理论作用力：

根据上表内容可知，所述气缸伸出作用力与收缩作用力差别在2～10.8N之间，为消除此影响，所述第一拉簧的拉力设为3N，通过第一弹簧可以中和气缸控制摆杆的作用力，通过中和作用力后，伸缩作用力和收缩作用力的差别控制在4N以内。

第一拉簧作用下的气缸作用力如下：

由于导线块作用力由气缸通过力臂摆杆产生，由于摆杆在摆动过程力臂时实产生变化，导线块的力臂在206～237mm之间变化，根据气缸作用力计算出导线块的理论作用力如下：

从表中可以看出，导线块沿滚轮一端至另一端方向滑动时与导线块沿滚轮另一端至一端方向滑动时的作用力的最大差值在2.5N以内，经过实验证明，差值为2.5N以内时，影响可以忽略不计。

本实施例中，优选的，电缆的外径为1.5mm-7mm，根据电缆型号的不同，经试验得出，配重块的配重和气缸的气压设置如下表所述：

本实施例中，所述支撑架对应转动轴的轴向上还设有两个限位板6，两个所述限位板上分别设有与所述转动轴同轴设置的限位孔，所述转动轴套设在所述限位孔内。

本实施例中，所述滚轮靠近支撑架的一端并与转动轴连接的连接处上设有拨盘7，所述拨盘上设有与所述转动轴相适配的第一固定孔，所述拨盘通过第一固定孔与所述转动轴连接。所述滚轮远离支撑架的一端上设有挡块8，所述挡块包括与所述转动轴相适配的固定孔，所述固定孔对应的侧壁上还设有豁口和与所述豁口相适配的插块，所述挡块通过固定孔与所述转动轴的连接，所述插块插设在豁口内并与所述转动轴的抵靠。

本实施例中，所述转动机构上设有外罩，所述外罩罩盖所述电机和两个限位板。

综上所述，本发明提供的一种电缆盘线机，通过高度调节装置及助力装置对电缆产生一定的干涉，确保电缆在自动盘线过程中，布线整齐，不易大打结，在提高效率的同时，使电缆包装更整齐，还可以通过调整气缸压力大小和配重块使用数量，切换不同型号电缆的盘线，实现一机多用。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种保证电缆绕制平整度的电缆盘线机，其特征在于，包括用于绕设电缆的滚轮和设置在滚轮一侧的助力装置；所述助力装置包括摆动机构、与所述滚轮一端至另一端的连线方向平行设置的横杆和用于导向电缆的导线块，所述导线块套设在横杆上且与所述横杆滑动连接，所述摆动机构与所述导线块连接且所述摆动机构被配置为当电缆由滚轮一端至另一端方向绕制时驱动导线块由滚轮另一端至一端方向上滑动或者当电缆由滚轮另一端至一端方向绕制时驱动导线块由滚轮一端至另一端方向上滑动；

还包括高度调节装置，所述高度调节装置包括竖直设置的滑杆和套设在滑杆上的第二弹簧；

所述滚轮一端至另一端的连线方向位于水平方向上，所述助力装置设置在滑杆上并与所述滑杆活动连接，且所述助力装置与所述第二弹簧顶部抵靠；所述摆动机构包括呈U形的摆杆支架、摆杆和驱动机构；

所述摆杆支架对应的U形的两相对侧壁分别与横杆的两端连接，所述驱动机构设置在摆杆支架对应的U形的底部侧壁上，所述摆杆一端与所述导线块连接，所述摆杆另一端与所述驱动机构连接；

所述摆杆支架对应的U形的底部侧壁上设有凸块；

所述摆杆的一端设有沿摆杆延伸方向设置的条形孔，所述导线块上设有凸柱，所述导线块设有与所述条形孔相适配的滚针轴承，所述凸柱的中心设有供电缆穿过的通孔，所述凸柱与所述滚针轴承连接并通过滚针轴承活动嵌设在条形孔内；

所述摆杆的中部与所述凸块铰接；

所述驱动机构包括气缸，所述气缸的固定端设置在摆杆支架对应的U形的底部侧壁上，且所述气缸的驱动轴与所述摆杆的另一端铰接；

所述高度调节装置还包括配重块，所述配重块与所述助力装置可拆卸连接；

所述驱动机构还包括第一弹簧，所述第一弹簧的两端分别固定设置在气缸的固定端和气缸的驱动轴上；

所述第一弹簧的拉力为3N，所述配重块的重量为0.2Kg，所述气缸采用SMC双作用气缸，缸径为20mm，驱动轴直径为8mm；

所述电缆外径为1.5～3mm时，所述配重块的数量为0～2块，所述气缸的气压设置为0.15～0.2Mpa；

所述电缆外径为3.1～5mm时，所述配重块的数量为2～4块，所述气缸的气压设置为0.2～0.3Mpa；

所述电缆外径为5.1～7mm时，所述配重块的数量为4～6块，所述气缸的气压设置为0.3～0.4Mpa。

2.根据权利要求1所述的一种保证电缆绕制平整度的电缆盘线机，其特征在于，所述摆动机构还包括两个接近开关，两个所述接近开关分别设置在横杆的两端，且两个所述接近开关的感应面分别对应滚轮的两端所在位置设置，两个所述接近开关分别与驱动机构电连接。

3.根据权利要求2所述的一种保证电缆绕制平整度的电缆盘线机，其特征在于，所述接近开关上设有横向条形孔，所述横杆的两端分别设有一个活动块，两个所述活动块上设有固定销，所述固定销穿过所述摆杆支架对应的U形的两相对侧壁至外部，所述接近开关上的横向条形孔穿过所述固定销与其连接，所述固定销上设有与所述横向条形孔对应的侧壁卡合的凹槽。

4.根据权利要求1所述的一种保证电缆绕制平整度的电缆盘线机，其特征在于，所述配重块上设有第一磁铁，所述导线块上设有与所述第一磁铁磁性相反的第二磁铁，所述配重块与所述导线块磁吸连接。

5.一种应用于权利要求1的保证电缆绕制平整度的电缆盘线机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

当电缆由滚轮一端至另一端方向绕制时，摆动机构驱动导线块在横杆上由滚轮另一端至一端方向上滑动；

当电缆由滚轮另一端至一端方向绕制时，摆动机构驱动导线块在横杆上由滚轮一端至另一端方向上滑动。

6.根据权利要求5所述的保证电缆绕制平整度的电缆盘线机的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

当导线块滑动至横杆的一端或另一端时并与对应的接近开关接触，则接近开关驱动气压调节阀以控制摆动机构的气缸反向运动；所述气压调节阀与气缸连接。