用于水下机器人的发条式无滑环绞车结构的制作方法

1.本发明涉及一种水下机器人辅助工具，具体地说是一种用于水下机器人的发条式无滑环绞车结构。


背景技术：

2.水下机器人是海洋工程施工和海洋科考的关键设备之一，现有技术中水下机器人是通过水下绞车和系缆连接中继器、着陆器等装置，水下机器人在水中作业时需要水下绞车收放系缆予以配合，因此水下绞车在水下机器人领域中起到至关重要的作用。现有技术中的水下绞车均为基于滑环设计，滑环安装在绞车卷筒内部连接绞车的动分线盒与静分线盒，并传递光电信号，结构相对复杂且可靠性有待进一步提高。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种用于水下机器人的发条式无滑环绞车结构，通过发条式缓冲绞盘的过渡保证系缆不发生扭转，并且省去了现有技术中常用的滑环等结构，有效降低成本，提高了本发明的经济性。
4.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
5.一种用于水下机器人的发条式无滑环绞车结构，包括系缆卷筒、缓冲绞盘和驱动轴，其中系缆卷筒固装于驱动轴上，驱动轴一端与缓冲绞盘中部的内圈固连，缠绕于系缆卷筒上的系缆引出后进入所述驱动轴中，并经所述缓冲绞盘的内圈进入所述缓冲绞盘中，系缆只充满缓冲绞盘内的一部分空腔并以所述内圈为轴心逐层环绕，并且每层只设有一圈系缆。
6.所述系缆卷筒一侧设有系缆出口和系缆导轨，所述驱动轴一端设有卷筒侧系缆开口，缠绕于系缆卷筒上的系缆由所述系缆出口引出并穿过所述系缆导轨后经所述卷筒侧系缆开口穿入所述驱动轴中。
7.所述缓冲绞盘的内圈上设有绞盘侧系缆开口，驱动轴中的系缆由所述绞盘侧系缆开口穿出进入所述缓冲绞盘中。
8.所述缓冲绞盘包括内圈、外圈和挡板，其中内圈与驱动轴轴端固连，两个挡板套装于所述内圈上，两个挡板外缘之间设有外圈，所述内圈、外圈和两侧挡板之间围合成缓冲绞盘内部的空腔。
9.所述缓冲绞盘的外圈上设有系缆固定接口，所述缓冲绞盘内最外圈系缆由所述系缆固定接口引出。
10.所述缓冲绞盘为圆形或椭圆形。
11.所述缓冲绞盘内的各层系缆由内到外垂直叠放或交错叠放。
12.所述驱动轴远离缓冲绞盘一侧轴端以及所述内圈远离所述系缆卷筒一侧轴端分别通过绞车支架支撑。
13.所述驱动轴远离所述缓冲绞盘一端设有驱动装置接口。
14.本发明的优点与积极效果为：
15.1、本发明通过发条式缓冲绞盘的过渡，实现系缆卷筒转动同时保证系缆不发生扭转，顺利完成光电信号传递，并且省去了现有技术中常用的滑环等结构，有效降低成本，提高了本发明的经济性。
16.2、本发明的系缆经系缆导轨、驱动轴和内圈后进入缓冲绞盘中，系缆都是在封闭空间中延伸，具有较高的安全性。
17.3、本发明不设置动分线盒，缠绕在系缆卷筒上的系缆经驱动轴和缓冲绞盘后直接与水下机器人系统的定分线盒连接，简化绞车系统结构，提高绞车的可靠性。
附图说明
18.图1为本发明的结构示意图，
19.图2为图1中本发明的主视图，
20.图3为本发明收缆状态下的剖视图，
21.图4为本发明放缆状态下的剖视图。
22.其中，1为系缆卷筒，101为系缆出口，102为系缆导轨，2为缓冲绞盘，201为内圈，202为外圈，203为挡板，204为系缆连接接口，205为系缆固定接口，206为绞盘侧系缆开口，3为驱动轴，301为卷筒侧系缆开口，302为驱动装置接口，4为绞车支架，5为系缆。
具体实施方式
23.下面结合附图对本发明作进一步详述。
24.如图1～4所示，本发明包括系缆卷筒1、缓冲绞盘2和驱动轴3，其中系缆卷筒1固定套装于驱动轴3上，且所述驱动轴3一端设有驱动装置接口302与一个旋转驱动装置相连，所述驱动轴3另一端与缓冲绞盘2固连，所述驱动轴3通过所述旋转驱动装置驱动转动，进而带动所述系缆卷筒1和缓冲绞盘2同步转动，缠绕在系缆卷筒1上的系缆5依次经过驱动轴3和缓冲绞盘2后与水下机器人系统的定分线盒连接。本实施例中，所述旋转驱动装置可采用水下伺服电机。
25.如图1～2所示，所述系缆卷筒1靠近所述缓冲绞盘2一侧设有系缆出口101和系缆导轨102，如图3所示，所述驱动轴3靠近缓冲绞盘2一端设有卷筒侧系缆开口301，缠绕于系缆卷筒1上的系缆5由所述系缆出口101引出并穿过所述系缆导轨102后经所述卷筒侧系缆开口301穿入所述驱动轴3中，如图3～4所示，所述缓冲绞盘2中部设有内圈201与所述驱动轴3轴端固连，且所述缓冲绞盘2的内圈201上设有绞盘侧系缆开口206，驱动轴3中的系缆5由所述绞盘侧系缆开口206穿出进入所述缓冲绞盘2中。
26.如图3～4所示，所述缓冲绞盘2包括内圈201、外圈202和挡板203，其中内圈201与驱动轴3轴端固连，两个挡板203套装于所述内圈201上，且两个挡板203内缘之间形成系缆连接接口204，两个挡板203外缘之间设有外圈202，所述内圈201、外圈202和两侧挡板203之间围合成空腔，系缆5穿过内圈201上的绞盘侧系缆开口206后进入所述缓冲绞盘2的空腔中，并从两个挡板203内缘之间的系缆连接接口204开始以所述内圈201为轴心逐层环绕设于所述空腔中，所述两个挡板203之间的距离保证每层只能容纳一圈系缆5，所述缓冲绞盘2的外圈202上设有系缆固定接口205，最外圈系缆5由所述系缆固定接口205引出与水下机器
人系统的定分线盒连接。
27.缓冲绞盘2可以为圆形，或者为了增大容缆量，缓冲绞盘2也可以设计成椭圆形，另外缓冲绞盘2宽度可以提高至系缆5直径的1.6倍，这样系缆5由内到外各层可交错叠放，同样可以增大缓冲绞盘2的容缆量。
28.如图3～4所示，所述系缆5只充满缓冲绞盘2内的一部分空腔，并未将缓冲绞盘2完全充满，这样可实现系缆5类似发条式的缓冲过渡，如图4所示，当放缆作业时，驱动轴3带动内圈201转动，缓冲绞盘2空腔中原本紧紧缠绕在内圈201上的系缆5逐渐松弛并向外圈202贴近输出，直至完成放缆作业，如图3所示，当收揽作业时，驱动轴3反向转动，系缆5逐渐贴近内圈201并紧紧缠绕在内圈201上。
29.如图1～4所示，所述驱动轴3远离缓冲绞盘2一侧轴端以及所述内圈201远离所述系缆卷筒1一侧轴端分别通过绞车支架4支撑。
30.本发明的工作原理为：
31.本发明使缠绕在系缆卷筒1上的系缆5依次经过驱动轴3和缓冲绞盘2后与水下机器人系统的定分线盒连接，并利用所述缓冲绞盘2实现类似发条式的缓冲过渡，其中如图4所示，当放缆作业时，驱动轴3带动内圈201转动，进而带动所述系缆卷筒1和缓冲绞盘2同步旋转，此时缓冲绞盘2空腔中原本紧紧缠绕在内圈201上的系缆5逐渐松弛并向外圈202贴近输出，直至完成放缆作业，如图3所示，当收揽作业时，驱动轴3反向转动，系缆5逐渐贴近内圈201并紧紧缠绕在内圈201上。本发明通过发条式缓冲绞盘2的过渡，实现系缆卷筒转动同时保证系缆5不发生扭转，完成光电信号传递，并且省去了现有技术中常用的滑环等结构，有效降低成本，提高了本发明的经济性。


技术特征：
1.一种用于水下机器人的发条式无滑环绞车结构，其特征在于：包括系缆卷筒(1)、缓冲绞盘(2)和驱动轴(3)，其中系缆卷筒(1)固装于驱动轴(3)上，驱动轴(3)一端与缓冲绞盘(2)中部的内圈(201)固连，缠绕于系缆卷筒(1)上的系缆(5)引出后进入所述驱动轴(3)中，并经所述缓冲绞盘(2)的内圈(201)进入所述缓冲绞盘(2)中，系缆(5)只充满缓冲绞盘(2)内的一部分空腔并以所述内圈(201)为轴心逐层环绕，并且每层只设有一圈系缆(5)。2.根据权利要求1所述的用于水下机器人的发条式无滑环绞车结构，其特征在于：所述系缆卷筒(1)一侧设有系缆出口(101)和系缆导轨(102)，所述驱动轴(3)一端设有卷筒侧系缆开口(301)，缠绕于系缆卷筒(1)上的系缆(5)由所述系缆出口(101)引出并穿过所述系缆导轨(102)后经所述卷筒侧系缆开口(301)穿入所述驱动轴(3)中。3.根据权利要求1所述的用于水下机器人的发条式无滑环绞车结构，其特征在于：所述缓冲绞盘(2)的内圈(201)上设有绞盘侧系缆开口(206)，驱动轴(3)中的系缆(5)由所述绞盘侧系缆开口(206)穿出进入所述缓冲绞盘(2)中。4.根据权利要求1或3所述的用于水下机器人的发条式无滑环绞车结构，其特征在于：所述缓冲绞盘(2)包括内圈(201)、外圈(202)和挡板(203)，其中内圈(201)与驱动轴(3)轴端固连，两个挡板(203)套装于所述内圈(201)上，两个挡板(203)外缘之间设有外圈(202)，所述内圈(201)、外圈(202)和两侧挡板(203)之间围合成缓冲绞盘(2)内部的空腔。5.根据权利要求4所述的用于水下机器人的发条式无滑环绞车结构，其特征在于：所述缓冲绞盘(2)的外圈(202)上设有系缆固定接口(205)，所述缓冲绞盘(2)内最外圈系缆(5)由所述系缆固定接口(205)引出。6.根据权利要求4所述的用于水下机器人的发条式无滑环绞车结构，其特征在于：所述缓冲绞盘(2)为圆形或椭圆形。7.根据权利要求1所述的用于水下机器人的发条式无滑环绞车结构，其特征在于：所述缓冲绞盘(2)内的各层系缆(5)由内到外垂直叠放或交错叠放。8.根据权利要求1所述的用于水下机器人的发条式无滑环绞车结构，其特征在于：所述驱动轴(3)远离缓冲绞盘(2)一侧轴端以及所述内圈(201)远离所述系缆卷筒(1)一侧轴端分别通过绞车支架(4)支撑。9.根据权利要求1所述的用于水下机器人的发条式无滑环绞车结构，其特征在于：所述驱动轴(3)远离所述缓冲绞盘(2)一端设有驱动装置接口(302)。

技术总结
本发明涉及一种水下机器人辅助工具，具体地说是一种用于水下机器人的发条式无滑环绞车结构，包括系缆卷筒、缓冲绞盘和驱动轴，其中系缆卷筒固装于驱动轴上，驱动轴一端与缓冲绞盘中部的内圈固连，缠绕于系缆卷筒上的系缆引出后进入所述驱动轴中，并经所述缓冲绞盘的内圈进入所述缓冲绞盘中，系缆只充满缓冲绞盘内的一部分空腔并以所述内圈为轴心逐层环绕，并且每层只设有一圈系缆。本发明通过发条式缓冲绞盘的过渡保证系缆不发生扭转，并且省去了现有技术中常用的滑环等结构，有效降低成本，提高了本发明的经济性。高了本发明的经济性。高了本发明的经济性。


技术研发人员：欧阳赛赛 张奇峰 唐实 杜林森 霍良青 齐心
受保护的技术使用者：中国科学院沈阳自动化研究所
技术研发日：2020.05.22
技术公布日：2021/11/25