ЛЕБЁДКА
WINCH

Предлагаемое изобретение в целом относится к лебедке, содержащей первый электропроводный кабель, узел фиксации и первый опорный элемент, при этом первый электропроводный кабель выполнен с возможностью передавать электроэнергию и/или информационные сигналы (здесь и далее имеются в виду информационные сигналы электрической природы) на первый опорный элемент.
Предпосылки создания предлагаемого изобретения
Кожух для спирального кабеля описан, например, в патенте США 5 382 172 A, который в целом относится к коробке для подтягивания и установки спирального кабеля.
Раскрываемый в патенте США 5 382 172 A кожух для спирального кабеля содержит нижнюю часть и верхнюю часть, в которой заключен кабель. Кожух также имеет отверстия, позволяющие вводить в кожух, выводить из него и проводить через него кабель при намотке и размотке последнего. Эти отверстия также образуют угловые концевые области, которые выровнены параллельно кожуху для создания электрического соединения.
По мере прохождения кабеля через отверстия кожуха в процессе намотки и размотки, он многократно изгибается при прохождении через эти отверстия, что может привести к трещинам и, в конечном итоге, к поломке кабеля с течением времени. Это сопряжено с высокими затратами на техническое обслуживание.
Кроме того, кожух для спирального кабеля может создавать чрезмерное шумовое загрязнение (например, грохот), поскольку кабель не только проходит по самому себе при намотке и размотке, но также ударяется о поверхности кожуха. Это может стать проблемой, если в одном месте или в замкнутом пространстве работает много кожухов для спирального кабеля.
При использовании кожуха этого типа может быть так, что кабель не наматывается в радиальном направлении, то есть возникает осевое смещение в витках кабеля, которые уложены друг над другом. Это приводит к сокращению срока службы кабеля, поскольку витки могут скользить друг по другу, вызывая дополнительный износ от трения.
В освещаемой области лебедка может использовать токосъемное контактное кольцо для передачи электроэнергии и/или информационных сигналов. Однако эти кольца быстро изнашиваются из-за трения между статором и ротором лебедки, что приводит к повышенным затратам на техническое обслуживание и снижению качества сигналов. Это может привести к высокому электрическому шуму и снижению надежности.
Дополнительную информацию из предшествующего уровня техники можно найти в патенте США 5 094 396 A, который в целом относится к втягивающейся катушке для телефонного удлинителя, и в документе WO 00/31847 A1, который в целом относится к миниатюрной втягивающейся катушке для провода.
Из вышеизложенного следует, что в отрасли существует потребность в усовершенствовании лебедок, в частности, в снижении или устранении шума, снижении или устранении износа деталей и упрощении конструкции.
Краткое описание предлагаемого изобретения
Изобретение изложено в независимом пункте формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения изложены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Описываемая здесь лебедка содержит первый электропроводный кабель для передачи электроэнергии и/или информационных сигналов, при этом этот первый электропроводный кабель имеет форму спирали. Лебедка содержит также узел фиксации, соединенный с первой частью первого электропроводного кабеля и выполненный с возможностью фиксации первой части первого электропроводного кабеля. Кроме того, лебедка содержит первый опорный элемент, соединенный со второй частью первого электропроводного кабеля, при этом первая и вторая части первого электропроводного кабеля отличаются друг от друга. Первый опорный элемент может быть соединен с барабаном лебедки и может вращаться вместе со второй частью первого электропроводного кабеля с этим барабаном лебедки вокруг оси вращения последнего, в то время как первая часть первого электропроводного кабеля во время этого вращения зафиксирована.
Узел фиксации гарантирует, что первый электропроводный кабель не сможет свободно проходить через лебедку. Это значит, что первая часть первого электропроводного кабеля может быть зафиксирована, если кабель соединен с соединительным элементом, расположенным на одной или более частях рамы лебедки и/или при намотке и размотке лебедки. Это значит, что, когда вторая часть первого электропроводного кабеля находится в процессе намотки и/или размотки, его второй части может не потребоваться менять угловое направление при намотке и/или размотке. Этим уменьшается износ первого электропроводного кабеля с увеличением, тем самым, срока службы первого электропроводного кабеля и снижением затрат на техническое обслуживание.
Первый опорный элемент, соединяемый с барабаном лебедки и вращающийся вместе с последним, обеспечивает устойчивую передачу электроэнергии и/или информационных сигналов. В некоторых вариантах осуществления предлагаемого изобретения это перемещение осуществляется от соединительного элемента, который может быть расположен на части рамы лебедки, к первому опорному элементу в любой момент процесса намотки и/или размотки через первый электропроводный кабель. В других вариантах электроэнергия и/или информационные сигналы могут передаваться также на нагрузку, которая может быть соединена со вторым электропроводным кабелем.
Под намотанным состоянием в настоящем описании понимается состояние, когда первый электропроводный кабель (и/или второй электропроводный кабель, как будет описано ниже) намотан вокруг барабана лебедки практически без провисания.
Под размотанным состоянием в настоящем описании понимается состояние, когда есть некоторое (в частности, определенное количественно) провисание в первом электропроводном кабеле, и/или нагрузке (которая в некоторых вариантах может быть источником освещения, таким как светодиод или светодиодная лампа), и/или во втором электропроводном кабеле, так что первый электропроводный кабель, и/или нагрузка, и/или второй электропроводный кабель не намотан на барабан.
Второй электропроводный кабель может находиться в канате лебедки. В некоторых вариантах канат лебедки может представлять собой второй электропроводный кабель.
В настоящем описании под намоткой понимается процесс перехода первого электропроводного кабеля из размотанного положения в намотанное.
В настоящем описании под размоткой понимается процесс перехода первого электропроводного кабеля из намотанного состояния в размотанное.
В настоящем описании под осевым направлением понимается прямая линия, проходящая от центральной точки барабана через обе части рамы лебедки с каждой стороны барабана. В настоящем описании под радиальным направлением понимается прямая линия, перпендикулярная осевому направлению, например, проходящая от центральной точки барабана к первому опорному элементу.
В настоящем описании под первой частью первого электропроводного кабеля понимается та часть первого электропроводного кабеля, которая может быть прикреплена к узлу фиксации или заключена внутри него.
В настоящем описании под второй частью первого электропроводного кабеля понимается та часть кабеля, которая наматывается и разматывается между узлом фиксации и первым опорным элементом.
В некоторых вариантах осуществления предлагаемого изобретения первая часть первого электропроводного кабеля относится к первой концевой части первого электропроводного кабеля. В дополнение или в качестве альтернативы, вторая часть первого электропроводного кабеля в некоторых вариантах осуществления предлагаемого изобретения может относиться ко второй концевой части первого электропроводного кабеля. Первая концевая часть может быть расположена напротив второй концевой части.
В некоторых вариантах осуществления предлагаемого изобретения барабан приводится во вращение от двигателя лебедки.
В некоторых вариантах осуществления предлагаемого изобретения первый электропроводный кабель содержит контактные площадки на обеих концевых частях первого электропроводного кабеля. Концы первого электропроводного кабеля могут быть вставлены в соединители, подходящие для гибких кабелей. Один конец может быть вставлен в соединитель на части рамы (которая может содержать печатную плату с управляющей электроникой) лебедки.
Первый электропроводный кабель лебедки имеет форму спирали. Этим повышается осевая устойчивость первого электропроводного кабеля и уменьшается осевое смещение между витками первого электропроводного кабеля.
Уменьшение осевого смещения приводит к уменьшению скручивания второй части первого электропроводного кабеля. Это способствует уменьшению количества трещин и обрывов кабеля, благодаря чему увеличивается срок службы первого электропроводного кабеля. Это также способствует уменьшению износа от трения между витками первого электропроводного кабеля, так как уменьшается вероятность скольжения витков друг по другу и их столкновения с поверхностями лебедки. Уменьшение осевого смещения может также привести к снижению шумового загрязнения, так как уменьшается вероятность скольжения витков друг по другу и их столкновения с поверхностями лебедки.
В некоторых вариантах осуществления предлагаемого изобретения вторая часть первого электропроводного кабеля содержит или образует ограничительный элемент, выполненный с возможностью ограничивать перемещение второй части первого электропроводного кабеля в радиальном направлении вокруг оси вращения барабана лебедки. Этот ограничительный элемент может быть образован путем соединения двух участков второй части второго кабеля друг с другом. Это соединение может быть выполнено с помощью клея или любого другого подходящего средства. Ограничительный элемент защищает плоский электропроводный кабель от чрезмерного радиального расширения при размотке, и тем самым увеличивается срок службы плоского электропроводного кабеля. Кроме того, ограничительный элемент может действовать как дополнительная механическая опора для плоского электропроводного кабеля. Этот ограничительный элемент предпочтительно является круглым, но может иметь любую форму, подходящую для ограничения радиального расширения плоского электропроводного кабеля.
В некоторых вариантах осуществления предлагаемого изобретения лебедка содержит второй опорный элемент, соединяемый через первый электропроводный кабель с узлом фиксации. Этот второй опорный элемент обеспечивает более прочную конструкцию узла спирального кабеля и уменьшает осевые, и/или радиальные, и/или вращательные смещения первого электропроводного кабеля. Это приводит к улучшению передачи электроэнергии и/или информационных сигналов и к увеличению срока службы кабеля.
В некоторых вариантах осуществления изобретения во втором опорном элементе выполнена прорезь, в которой зафиксирована вторая часть первого электропроводного кабеля. Этим обеспечивается особенно прочная фиксация кабеля и уменьшение осевых, и/или радиальных, и/или вращательных перемещений первого кабеля при намотке и размотке, благодаря чему увеличивается срок службы кабеля. Кабель можно зафиксировать с помощью клея или любым другим подходящим способом.
В некоторых вариантах осуществления изобретения второй опорный элемент содержит ограничительный элемент, проходящий практически в радиальном направлении к узлу фиксации, при этом ограничительный элемент выполнен с возможностью ограничивать перемещение второй части первого электропроводного кабеля в направлении оси вращения барабана лебедки.
Ограничительный элемент препятствует осевому смещению витков первого электропроводного кабеля при их намотке и размотке, тем самым снижая износ от трения между витками, благодаря чему увеличивается срок службы кабеля.
В некоторых вариантах осуществления изобретения узел фиксации расположен в центральной области лебедки, а второй опорный элемент расположен вне центральной области лебедки. В некоторых других вариантах узел фиксации расположен в центральной области барабана лебедки, а второй опорный элемент расположен вне центральной области барабана лебедки.
В некоторых вариантах осуществления изобретения предусмотрено два ограничительных элемента, соединенных со вторым опорным элементом. Такое решение способствует уменьшению осевого смещения каждого витка, чем уменьшается износ витков от трения, когда они скользят друг по другу, и увеличивается срок службы первого электропроводного кабеля. Количество ограничительных элементов не ограничивается двумя и может быть любым в зависимости от применения лебедки.
В некоторых вариантах осуществления изобретения в ограничительном элементе выполнено отверстие для размещения узла фиксации. Это отверстие обеспечивает также возможность размещать опорный элемент в центре узла спирального кабеля. Это отверстие предотвращает попадание витков плоского электропроводного кабеля между ограничительными элементами и поверхностью узла фиксации при намотке и/или размотке, что повышает эффективность лебедки и способствует уменьшению частоты механических поломок. Кроме того, это отверстие облегчает сборку узла спирального кабеля. Отверстие предпочтительно является круглым, но может иметь любую форму, которая позволяет разместить опорный элемент и/или блок фиксации в центре узла спирального кабеля.
В некоторых вариантах осуществления изобретения радиальный зазор между узлом фиксации и вторым опорным элементом удовлетворяет неравенству H ≥ d + 2nt, где d - диаметр ограничительного элемента, n - количество витков второй части первого электропроводного кабеля, t - радиальная толщина одиночного витка первого электропроводного кабеля. Такое решение обеспечивает радиальный зазор, снижающий трение, испытываемое каждым витком, так как витки не сталкиваются с дополнительной поверхностью. Это позволяет получить плоский электропроводный кабель с более длительным сроком службы и снижает шум во время работы лебедки.
В некоторых вариантах осуществления изобретения второй опорный элемент содержит два ограничительных элемента, при этом осевой зазор между двумя ограничительными элементами удовлетворяет неравенству W > 1,5c, где c - осевая толщина второй части первого электропроводного кабеля. В некоторых других вариантах осевой зазор удовлетворяет также неравенству 2c > W.
Этот осевой зазор способствует удержанию витков первого электропроводного кабеля практически в радиальном направлении и способствует удержанию первого электропроводного кабеля в пучке при его намотке и размотке. Этим уменьшается осевое смещение каждого витка по сравнению с другими витками. Это, в свою очередь, способствует снижению износа от трения, увеличивает срок службы первого электропроводного кабеля и уменьшает шумовое загрязнение.
Если осевой зазор превышает толщину кабеля в осевом направлении меньше, чем в два раза, то предотвращается попадание витков кабеля рядом друг с другом. Если витки располагаются бок о бок, то это приводит к увеличению износа от трения, сокращению срока службы и увеличению шумового загрязнения.
В некоторых вариантах осуществления изобретения осевая ширина отверстия узла фиксации, осевая ширина прорези второго опорного элемента и осевая толщина второй части первого электропроводного кабеля (который может быть плоским кабелем) идентичны или практически равны. Этим предотвращаются избыточные осевые перемещения первого электропроводного кабеля и повышается осевая устойчивость витков первого электропроводного кабеля. Этим также предотвращаются нежелательные осевые смещения витков первого электропроводного кабеля, когда первый электропроводный кабель неподвижен и при его намотке / размотке.
В некоторых вариантах осуществления изобретения отверстие в узле фиксации и прорезь во втором опорном элементе расположены параллельно или практически параллельно осевому направлению (то есть оси вращения барабана лебедки). Этим предотвращается перемещение первого электропроводного кабеля в осевом направлении при намотке и/или размотке и, таким образом, улучшается осевая устойчивость первого электропроводного кабеля. Этим предотвращаются также нежелательные угловые изменения направления первого электропроводного кабеля при намотке и/или размотке. Это способствует увеличению срока службы первого электропроводного кабеля и снижению затрат на техническое обслуживание.
В некоторых вариантах осуществления изобретения первый электропроводный кабель по меньшей мере частично смазан и/или слой смазки нанесен по меньшей мере на части первого электропроводного кабеля.
В некоторых вариантах осуществления изобретения первый электропроводный кабель по меньшей мере частично (в некоторых вариантах полностью) смазан и/или между разными витками первого электропроводного кабеля (например, хотя бы на часть одного или нескольких витков первого электропроводного кабеля) нанесен один или более смазочных / антифрикционных слоев. Смазочный слой может быть прикреплен к указанному витку с одной стороны и содержать смазку только с той стороны, которая обращена к другому витку первого электропроводного кабеля. Или же смазочный слой может содержать смазочные компоненты с обеих сторон.
Виток или витки, имеющие смазывающий слой и/или смазку, менее склонны к осевому смещению и допускают меньшее радиальное смещение между витками первого электропроводного кабеля. Этим уменьшается износ витков и шумовое загрязнение, так как витки не скользят друг по другу (или уменьшено трение, когда они скользят друг по другу в некоторых случаях) и не сталкиваются с другими частями лебедки при намотке и/или размотке первого электропроводного кабеля. Смазочный и/или антифрикционный слой может представлять собой или содержать масло, и/или синтетическую смазку, и/или любое другое средство смазки. В некоторых вариантах смазка может применяться только один раз при подсоединении первого электропроводного кабеля к лебедке, или же смазывание может осуществляться периодически согласно графику технического обслуживания.
В некоторых вариантах осуществления изобретения может потребоваться большая сила, чтобы раздвинуть два витка, удерживающие между собой смазочный / антифрикционный слой, как в осевом, так и в радиальном направлениях. Таким образом, такой слой может удерживать обмотки первого электропроводного кабеля выровненными друг относительно друга. Таким образом витки можно удерживать вместе.
В некоторых вариантах осуществления изобретения лебедка снабжена также соединителем, который соединен со второй частью первого электропроводного кабеля и предназначен для соединения первого электропроводного кабеля со вторым электропроводным кабелем, при этом второй электропроводный кабель выполнен с возможностью передавать электроэнергию и/или информационные сигналы к нагрузке, подключенной ко второму электропроводному кабелю. Этим обеспечивается безопасное соединение между двумя электропроводными кабелями с повышением, тем самым, устойчивости передачи электроэнергии и/или информационных сигналов к нагрузке и/или от нее, а также надежности конструкции узла спирального кабеля.
В некоторых вариантах осуществления изобретения соединитель и вторая часть первого электропроводного кабеля содержат контактный элемент для передачи друг другу электроэнергии и/или информационных сигналов. Контактные элементы могут быть выполнены с возможностью сопряжения друг с другом для создания устойчивого соединения. устойчивое соединение способствует повышению надежности передачи электроэнергии и/или информационных сигналов.
В некоторых вариантах осуществления изобретения первый опорный элемент соединяем со вторым электропроводным кабелем и выполнен с возможностью направлять нагрузку, соединяемую со вторым электропроводным кабелем, в направлении, практически совпадающем с направлением силы тяжести при вращении барабана лебедки. Второй электропроводный кабель и нагрузка могут быть тем же вторым электропроводным кабелем и нагрузкой, что и упомянутые ранее второй электропроводный кабель и нагрузка. Это позволяет уменьшить изгиб второго электропроводного кабеля, что способствует увеличению срока службы. Это способствует также более устойчивой передаче электроэнергии и/или информационных сигналов по второму электропроводному кабелю.
В некоторых вариантах осуществления изобретения лебедка дополнительно содержит третий опорный элемент, соединенный с узлом фиксации и выполненный таким образом, что первая часть первого электропроводного кабеля зафиксирована между третьим опорным элементом и узлом фиксации. В некоторых вариантах имеется размотанный участок первой части, закрепленный между третьим опорным элементом и узлом фиксации. В качестве альтернативы между третьим опорным элементом и блоком фиксации может быть зафиксирована часть витка или один или несколько витков первой части. Этим обеспечивается более надежная фиксация первой части первого электропроводного кабеля и уменьшаются угловые изменения направления первой части кабеля. Это способствует уменьшению износа и, следовательно, увеличению срока службы и снижению затрат на техническое обслуживание.
В некоторых вариантах осуществления предлагаемого изобретения узел фиксации содержит отверстие, выполненное с возможностью пропускать через себя первый электропроводный кабель. Это отверстие позволяет первому электропроводному кабелю выходить из узла фиксации, в то же время с закреплением первого электропроводного кабеля на месте. В результате движущаяся часть кабеля не претерпевает каких-либо угловые изменений направления. Это, в свою очередь, способствует уменьшению износа кабеля, увеличению срока его службы и снижению затрат на техническое обслуживание.
В некоторых вариантах осуществления изобретения третий опорный элемент и/или узел фиксации приводим во вращение с помощью двигателя лебедки. Это позволяет наматывать и разматывать первый электропроводный кабель. В некоторых вариантах третий опорный элемент и/или узел фиксации приводим во вращение с помощью барабана лебедки.
В некоторых вариантах осуществления изобретения второй опорный элемент, третий опорный элемент и ось вращения барабана лебедки расположены параллельно или практически параллельно друг другу. В некоторых вариантах второй опорный элемент, третий опорный элемент и ось вращения барабана лебедки расположены также параллельно или практически параллельно плоскости земли. Это позволяет более надежно закрепить первый электропроводный кабель и уменьшить его осевое смещение при намотке и размотке. Это, в свою очередь, способствует увеличению срока службы кабеля, поскольку уменьшается его износ от трения.
В некоторых вариантах осуществления изобретения в первом опорном элементе выполнено отверстие, оно выполнено так, чтобы позволить второму электропроводному кабелю проходить через первый опорный элемент. Второй электропроводный кабель может быть тем же вторым электропроводным кабелем, что и упомянутый ранее второй электропроводный кабель. Этим обеспечивается надежная фиксация второго электропроводного кабеля, так как кабель может быть зафиксирован внутри опорного элемента с помощью винта или любого другого подходящего средства. Это способствует уменьшению угловых изменений направления, в котором проходит упомянутый кабель, и, следовательно, уменьшению износа. В результате срок службы кабеля увеличивается.
В некоторых вариантах осуществления изобретения лебедка содержит опорную раму для размещения первого электропроводного кабеля, узла фиксации и первого опорного элемента, при этом в опорной раме выполнен проем для ограничения перемещения второго опорного элемента и/или третьего опорного элемента в осевом направлении и радиальном направлении относительно оси вращения барабана лебедки. Опорная рама позволяет удерживать узел спирального кабеля и защищать его от внешнего вмешательства. Это позволяет также легко переставлять лебедку при ее перемещении с одного места на другое. Опорная рама может обеспечивать дополнительную поддержку одного или более элементов лебедки. Опорная рама и/или проем опорной рамы обеспечивают усиление или повышение устойчивости креплений, если элементы должны быть зафиксированы.
В некоторых вариантах осуществления предлагаемого изобретения второй и третий поддерживающие элементы могут быть такими же вторым и третьим поддерживающими элементами, что и в ранее упомянутых вариантах.
В некоторых вариантах осуществления изобретения проем опорной рамы выполнен практически параллельным оси вращения барабана лебедки. Этим обеспечена более надежная фиксация элементов, расположенных в направлении оси вращения барабана лебедки. В частности, этим обеспечено повышение устойчивости второго и третьего опорных элементов.
В альтернативном варианте упомянутый проем может быть отверстием в опорной части, при этом опорная рама содержит дополнительную опорную часть, содержащую указанное отверстие. Опорная часть рамы обеспечивает дополнительную опору для одного или более элементов лебедки. Опорная часть и/или отверстие обеспечивают дополнительное усиление или повышают устойчивость фиксации, если элементы должны быть зафиксированы.
В некоторых вариантах осуществления изобретения и рамная часть, и опорная часть имеют отверстия. В некоторых вариантах узел фиксации, третий опорный элемент и первая часть первого электропроводного кабеля составляют единое целое. Это обеспечивает для первой части первого кабеля особенно прочную фиксацию, увеличивая устойчивость передачи сигнала. В некоторых вариантах узел фиксации, третий опорный элемент и первая часть первого электропроводного кабеля не являются единым целым и производятся отдельно друг от друга. Это позволяет упростить обслуживание первого электропроводного кабеля или узла, содержащего первый электропроводный кабель, узла фиксации и первого опорного элемента.
В некоторых вариантах осуществления изобретения третий опорный элемент может быть тем же третьим опорным элементом, что и в ранее описанных вариантах.
В некоторых вариантах осуществления изобретения первый электропроводный кабель содержит гибкую печатную плату. Этим обеспечена возможность передавать по первому электропроводному кабелю электрическую энергию и/или информационные сигналы от соединителя на блоке передачи сигналов к соединителю на раме при намотке и/или размотке кабеля по замкнутой цепи, обеспечивающей передачу сигналов на любой стадии намотки и/или размотки.
В некоторых вариантах осуществления изобретения первый электропроводный кабель представляет собой плоский электропроводный кабель. Это позволяет сделать лебедку более компактной, поскольку диаметр плоского электропроводного кабеля намного меньше диаметра круглого электропроводного кабеля. Кроме того, плоский электропроводный кабель производит меньше шума, чем круглый кабель.
В некоторых вариантах осуществления изобретения узел фиксации состоит из упругого материала, предпочтительно из пружинной стали. Узел фиксации может содержать упругий материал, который может быть помещен на конец третьего опорного элемента, если он есть, и затем сжимать опорный элемент, что позволяет легко добавить упомянутый узел фиксации к третьему опорному элементу. Пружинная сталь может гарантировать, что устройство будет особенно прочным и устойчивым к износу, поскольку пружинная сталь имеет относительно высокий предел текучести, устойчивость к деформации и упругость.
В некоторых вариантах осуществления изобретения лебедка содержит барабан. Этот барабан может позволить нагрузке на одном конце второго электропроводного кабеля перемещаться в направлении, практически совпадающем с направлением силы тяжести.
В некоторых вариантах осуществления изобретения плоский электропроводный кабель имеет толщину от 0,1 мм до 0,2 мм. Этим обеспечена легкая совместимость лебедки с промышленными стандартными плоскими электропроводными кабелями, что облегчает обслуживание лебедки.
В некоторых вариантах осуществления изобретения часть рамы, которая содержит соединитель, состоит из печатной платы. Это позволяет соединить блок управления с этой частью рамы и обеспечить более устойчивую передачу сигналов от блока управления к первому электропроводному кабелю. Этот соединитель может отличаться от соединителя для соединения первого электропроводного кабеля со вторым электропроводным кабелем.
В некоторых вариантах осуществления изобретения барабан содержит ряд канавок. Количество канавок может быть равно количеству витков второго электропроводного кабеля, намотанного на барабан. Эти канавки направляют второй электропроводный кабель обратно на барабан при намотке и/или размотке. В некоторых вариантах количество a витков первого электропроводного кабеля равно количеству b витков второго электропроводного кабеля, намотанного на барабан, плюс три дополнительных витка (т. е. a = b + 3). Это позволяет избежать непредвиденных обстоятельств, если двигатель, вращающий барабан, изменит направление вращения.
Варианты осуществления изобретения с использованием плоского спирального кабеля, как описано в данном документе, могут быть особенно полезными для применения в осветительных лебедках.
Краткое описание прилагаемых графических материалов
Эти и другие аспекты изобретения далее будут описаны только в качестве примеров со ссылками на прилагаемые графические материалы (чертежи), на которых аналогичным элементам присвоены одинаковые ссылочные обозначения.
На фиг. 1 и фиг. 1а схематично изображена в аксонометрии лебедка согласно некоторым описанным в данном документе вариантам осуществления изобретения.
На фиг. 2 схематично изображены в аксонометрии барабан лебедки и узел спирального кабеля согласно некоторым описанным в данном документе вариантам осуществления изобретения.
На фиг. 3 схематично изображен в аксонометрии узел спирального кабеля согласно некоторым описанным в данном документе вариантам осуществления изобретения.
На фиг. 3а схематично в аксонометрии изображен с частичным разнесением деталей узел спирального кабеля согласно некоторым описанным в данном документе вариантам осуществления изобретения.
На фиг. 3b схематично в аксонометрии изображен с разнесением деталей узел спирального кабеля согласно некоторым описанным в данном документе вариантам осуществления изобретения.
На фиг. 4а и фиг. 4b в аксонометрии изображен плоский электропроводный кабель в полностью намотанном состоянии.
На фиг. 5а и фиг. 5b в поперечном сечении на виде сбоку схематично изображен плоский электропроводный кабель в полностью намотанном состоянии согласно некоторым описанным в данном документе вариантам осуществления изобретения.
На фиг. 6а и фиг. 6b в поперечном сечении на виде сбоку схематично изображен плоский электропроводный кабель в полуразмотанном состоянии согласно некоторым описанным в данном документе вариантам осуществления изобретения.
На фиг. 7а схематично в аксонометрии изображены в сборке (без кабеля) второй опорный элемент, узел фиксации и первый опорный элемент согласно некоторым описанным в данном документе вариантам осуществления изобретения.
На фиг. 7b схематично на виде спереди изображены в сборке (без кабеля) второй опорный элемент, узел фиксации и первый опорный элемент согласно некоторым описанным в данном документе вариантам осуществления изобретения.
На фиг. 8а и фиг. 8b схематично в аксонометрии изображены модифицированный второй опорный элемент, узел фиксации и первый опорный элемент согласно некоторым описанным в данном документе вариантам осуществления изобретения.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого изобретения
В описанных здесь вариантах лебедка ориентирована так, что нагрузка опускается практически вертикально вниз.
На фиг. 1 схематично изображена в аксонометрии лебедка 1 согласно некоторым описанным в данном документе вариантам осуществления изобретения.
В этом варианте лебедка 1 содержит две части 2, 3 рамы, соединенные серией элементов 9. Эти элементы могут быть гайками и болтами, и/или винтами, и/или любым другим типом крепежа для фиксации этих двух частей 2, 3 на установленном расстоянии. Расстояние между частями 2, 3 рамы в этом примере равно осевой длине барабана 6, который помещен между частями 2, 3 рамы.
Часть 3 рамы имеет опорную часть 3a, назначение которой будет описано ниже.
Ко второму электропроводному кабелю 4 прикреплена нагрузка 5, расположенная на свободном конце второго электропроводного кабеля 4. Кроме того, второй электропроводный кабель 4 намотан на барабан 6.
Барабан 6 выполнен с возможностью вращаться вокруг его оси вращения с помощью двигателя 7. Внутри барабана находится узел 8 спирального кабеля.
Части 2, 3 рамы могут иметь любую форму, которая гарантирует, что барабан 6 не выйдет за пределы частей 2, 3 рамы.
В рассматриваемом варианте барабан 6 содержит на внешней поверхности ряд канавок для придания направления второму электропроводному кабелю 4 при намотке и/или размотке, чтобы гарантировать, что второй электропроводный кабель 4 не запутается в процессе намотки или размотки. Каждая канавка может содержать только один виток второго электропроводного кабеля 4. В альтернативном варианте каждая канавка может вмещать больше одного витка второго электропроводного кабеля 4.
В рассматриваемом варианте лебедка 1 всегда расположена таким образом, что второй электропроводный кабель 4 и нагрузка 5 на нем практически совпадают по направлению с направлением действия силы тяжести во время вращения барабана 6.
На фиг. 1а в аксонометрии схематично изображена лебедка 1 согласно некоторым описанным в данном документе вариантам.
В рассматриваемом варианте первый электропроводный кабель 16, который представляет собой плоский электропроводный кабель и в дальнейшем называется плоским электропроводным кабелем, вставляется в первый соединитель 10, расположенный на части 2 рамы, ближайшей к двигателю 7. В альтернативном варианте первый соединитель 10 может быть расположен на части 3 рамы, наиболее удаленной от двигателя 7. Часть плоского электропроводного кабеля 16 вставляется в первый соединитель 10. Эта часть кабеля 16 зафиксирована и не может перемещаться в осевом направлении, в радиальном направлении, в направлении вращения или в любой комбинации этих направлений.
Часть 2 рамы, с которой соединен первый соединитель 10, может быть частично или полностью изготовлена из печатной платы. Дополнительно или в качестве альтернативы, часть 3 рамы, с которой не соединен первый соединитель 10, может быть частично или полностью изготовлена из печатной платы.
Плоский электропроводный кабель 16 может содержать гибкую печатную плату. Этим обеспечивается возможность передавать электрическую энергию и/или информационные сигналы от первого соединителя 10, который может быть расположен на части 2, 3 рамы, к нагрузке 5 через плоский электропроводный кабель 16, узел 8 спирального кабеля и второй электропроводный кабель 4.
В качестве альтернативы или в дополнение, первый соединитель 10, расположенный на части 2 рамы, ближайшей к двигателю 7, может быть блоком управления. Дополнительно или в качестве альтернативы, блок управления может быть размещен в любом месте на части 2 рамы, ближайшей к двигателю 7, или части 3 рамы, наиболее удаленной от двигателя 7. Если блок управления и двигатель 7 находятся на разных частях 2, 3 рамы, блок управления может посылать сигналы на двигатель 7 по беспроводной сети.
На фиг. 2 схематично изображены в аксонометрии барабан 6 лебедки и узел 8 спирального кабеля согласно некоторым описанным в данном документе вариантам.
На фиг. 2 второй электропроводный кабель 4 разматывается, и на барабане 6 видны канавки. На фиг. 2 можно видеть, что каждая канавка имеет достаточную осевую длину для удержания одного витка второго электропроводного кабеля 4. В альтернативном варианте каждая канавка на барабане имеет осевую длину, достаточную для удержания некоторой совокупности витков кабеля второго электропроводного кабеля 4.
Наличие канавок на барабане 6 облегчает намотку и/или размотку каната, второго электропроводного кабеля 4 и/или плоского электропроводного кабеля 16.
В рассматриваемом варианте второй электропроводный кабель 4 проходит через поверхность барабана 6 и соединяется с узлом 8 спирального кабеля. Узел 8 спирального кабеля частично соединен с барабаном 6. Части узла 8 спирального кабеля, которые изображены на фиг. 2, будут описаны ниже.
На фиг. 3 схематично изображен в аксонометрии узел 8 спирального кабеля согласно некоторым описанным в данном документе вариантам.
В рассматриваемом варианте осуществления изобретения узел 8 спирального кабеля имеет три части: первый опорный элемент 14, второй опорный элемент 15 и опорный элемент 11 каната. В рассматриваемом варианте первый опорный элемент 14 и опорный элемент 11 каната имеют цилиндрическую форму и расположены практически в направлении оси вращения барабана 6.
Первый опорный элемент 14 и опорный элемент 11 каната могут иметь любую форму, которая позволяет лебедке 1 работать. В некоторых вариантах первый опорный элемент 14 и опорный элемент 11 каната не лежат в направлении оси вращения барабана 6.
В рассматриваемом примере второй электропроводный кабель 4 пропущен через опорный элемент 11 каната и зафиксирован винтом 11а. Опорный элемент 11 каната зафиксирован на барабане 6 с возможностью вращаться при вращении барабана 6. Часть 4a второго электропроводного кабеля 4 напрямую соединена (например, пайкой) со вторым соединителем 12. Часть 4a второго электропроводного кабеля 4 соединена со вторым соединителем 12 предпочтительно пайкой.
Плоский электропроводный кабель 16 принимает электрическую энергию и/или информационные сигналы от упоминавшегося выше блока управления через первый соединитель 10, а затем передает электрическую энергию и/или сигналы на второй соединитель 12 через плоский электропроводный кабель 16. Часть 4a второго электропроводного кабеля 4, фиксированная в опорном элементе 11 каната, принимает электрическую энергию и/или информационные сигналы от плоского электропроводного кабеля 16 через второй соединитель 12 и передает эти сигналы на нагрузку 5, в результате чего последняя получает питание.
В качестве альтернативы или в дополнение, нагрузка 5 может посылать электрическую энергию и/или информационные сигналы в блок управления, который может быть расположен на части 2 и/или 3 рамы.
Для облегчения намотки и/или размотки опорный элемент 11 кабеля также удерживает второй электропроводный кабель 4 (например, с помощью винта).
В рассматриваемом варианте вокруг первого опорного элемента 14 намотана вторая часть плоского электропроводного кабеля 16 и на упомянутом опорном элементе 14 расположен узел фиксации 13. В альтернативном варианте узел фиксации расположен внутри первого опорного элемента.
На фиг. 3а схематично в аксонометрии изображен с частичным разнесением деталей узел 8 спирального кабеля согласно некоторым описанным в данном документе вариантам.
В рассматриваемом варианте показана опорная часть 3a опорной рамы 3. Расположение опорной части 3а по существу совпадает с направлением силы тяжести. В альтернативном варианте опорная часть 3а может быть ориентирована любым способом, позволяющим работать лебедке 1.
Опорная часть 3a содержит первое отверстие 3b, которое используется для крепления второго опорного элемента 15 к опорной раме 3 с помощью винта 15a, и второе отверстие 3c, в котором находится опорный штифт 14b первого опорного элемента 14. При таком решении опорный штифт 14b может свободно вращаться внутри второго отверстия 3с.
Дополнительно или в качестве альтернативы, во втором отверстии 3c могут быть размещены один или более шарикоподшипников, что способствует снижению трения и повышению эффективности лебедки.
Выбор расположения опорной части 3a и отверстий 3b, 3c позволяет расположить второй опорный элемент 15 по существу над первым опорным элементом 14. В таком варианте опорные элементы 14, 15 по существу перпендикулярны направлению силы тяжести и параллельны поверхности земли и оси вращения барабана 6 лебедки.
В альтернативном варианте опорные элементы 14, 15 размещают в любом месте и в любой ориентации, которая позволяет работать лебедке 1.
Первый опорный элемент 14 имеет общую ось с барабаном 6. Первый опорный элемент 14 соединен с барабаном 6 так, что при вращении барабана 6 первый опорный элемент 14, опорный элемент 11 каната, часть 4a второго электропроводного кабеля 4, прикрепленная к опорному элементу 11 каната, и второй соединитель 12 вращаются вместе. Это вращение приводит к намотке и/или размотке второй части плоского электропроводного кабеля 16 при размотке и/или намотке второго электропроводного кабеля 4.
На фиг. 3b схематично в аксонометрии изображен с разнесением деталей узел 8 спирального кабеля согласно некоторым описанным в данном документе вариантам.
Второй опорный элемент 15 имеет пару ограничительных элементов 15b и 15c, которые проходят в радиальном направлении по направлению к узлу фиксации 13. Назначение ограничительных элементов 15b и 15c состоит в ограничении осевого перемещения витков второй части плоского электропроводного кабеля 16 при намотке и/или размотке.
Осевой зазор между ограничительными элементами 15b, 15c и краем плоского электропроводного кабеля 16 предпочтительно составляет менее половины и более четверти осевой ширины плоского электропроводного кабеля 16. То есть общий осевой зазор в 1,5-2 раза превышает осевую ширину плоского электропроводного кабеля 16. В альтернативном варианте осевой зазор может быть вне этого диапазона.
Винт 15a использован для крепления второго опорного элемента 15 к опорной части 3a рамы. Прорезь 15d во втором опорном элементе 15 удерживает часть плоского электропроводного кабеля 16. В этом примере прорезь 15d имеет практически осевую ориентацию. Эта часть плоского электропроводного кабеля 16 может быть зафиксирована в прорези 15d с помощью клея или любого другого подходящего средства. Прорезь 15d может иметь любую другую ориентацию.
В рассматриваемом варианте осевая ширина прорези 15d равна осевой ширине плоского электропроводного кабеля 16. Этим предотвращается *избыточное осевое перемещение плоского электропроводного кабеля 16 и повышается осевая устойчивость витков плоского электропроводного кабеля 16.
В этом варианте первый опорный элемент 14 содержит опору 14a в практически радиальном направлении, которая удерживает второй соединитель 12. В некоторых вариантах прикреплен к опоре 14a прикреплен, например, с помощью клея второй соединитель 12. В некоторых других вариантах опора 14a отсутствует.
Согнутый под углом 90° участок 16j плоского электропроводного кабеля 16 размещен поверх первого опорного элемента 14. Затем на согнутый под углом 90° участок 16j плоского электропроводного кабеля 16 помещен узел фиксации 13. Таким образом, согнутый участок 16j плоского электропроводного кабеля 16 закреплен между первым опорным элементом 14 и узлом фиксации 13. В некоторых вариантах это крепление является постоянным. В некоторых вариантах предусмотрено, что между первым опорным элементом 14 и узлом фиксации 13 закреплен один или более витков плоского электропроводного кабеля 16.
Затем часть плоского электропроводного кабеля 16 пропущена через практически осевое отверстие 13a в узле фиксации 13, так что намотка и/или размотка плоского электропроводного кабеля 16 происходит вокруг узла фиксации 13. Затем часть 16k плоского электропроводного кабеля 16 напрямую соединена со вторым соединителем 12.
В рассматриваемом варианте осевая ширина отверстия 13a в блоке фиксации 13 практически равна осевой ширине плоского электропроводного кабеля 16. При таком решении обеспечена устойчивость плоского электропроводного кабеля 16 в осевом направлении и предотвращены нежелательные осевые смещения витков плоского кабеля 16, когда этот кабель неподвижен, и/или когда он подвергается намотке / размотке.
Это может быть важно, не только, но особенно, в полностью размотанном состоянии плоского электропроводного кабеля. Таким образом, края плоского кабеля 16 механически поддерживаются сторонами отверстия 13а в узле фиксации 13. В противном случае плоский кабель может до некоторой степени сместиться в осевом направлении и создать еще большее смещение при размотке.
В этом варианте часть 16a плоского электропроводного кабеля 16, соединенного с первым соединителем 10, и часть 16k плоского электропроводного кабеля 16, соединенная со вторым соединителем 12, содержат электронные контактные площадки 17a, 17b. Эти контактные площадки 17a, 17b позволяют упростить передачу электроэнергии и/или информационных сигналов от каждого из разъемов 10, 12 к плоскому электропроводному кабелю и/или от него. Эти контактные площадки 17a, 17b и их соответствующие разъемы 10, 12 могут иметь форму, обеспечивающую их стыковку друг с другом, чтобы обеспечить более надежное крепление.
На фиг. 4а и фиг. 4b в аксонометрии изображен плоский электропроводный кабель в полностью намотанном состоянии.
В одном из предпочтительных вариантов, когда плоский электропроводный кабель 16 находится в полностью намотанном состоянии, второй электропроводный кабель 4 тоже находится в полностью намотанном состоянии. В некоторых других вариантах, когда плоский электропроводный кабель 16 находится в полностью намотанном состоянии, второй электропроводный кабель 4 находится в полностью размотанном состоянии. В качестве альтернативы, когда плоский электропроводный кабель 16 находится в полностью размотанном состоянии, второй электропроводный кабель 4 находится в полностью намотанном состоянии.
Участок 16h плоского электропроводного кабеля 16 помещен в прорезь 15d второго опорного элемента 15 и зафиксирован в ней.
Согнутые участки 16l и прямые участки 16d, 16c, 16b и 16a плоского электропроводного кабеля 16 выполнены с возможностью подключения плоского электропроводного кабеля 16 к первому соединителю 10. Это может быть выполнено любым способом, который не затрудняют работу лебедки 1, и указанные участки не ограничиваются формой и ориентацией, показанными на фиг. 4a и фиг. 4b.
Участки 16g и 16f плоского электропроводного кабеля 16 склеены вместе в точке 16e, образуя круговой ограничительный элемент. Это может защитить плоский электропроводный кабель 16 от избыточного радиального расширения при размотке. Он также может служить дополнительной механической опорой для плоского электропроводного кабеля 16, а также увеличивать осевую устойчивость последнего. Ограничительный элемент может иметь любую другую форму, которая защищает плоский электропроводный кабель 16 от избыточного радиального воздействия при размотке.
Круглый ограничительный элемент может быть образован путем приклеивания одного витка плоского электропроводного кабеля 16 к самому себе или, в качестве альтернативы, путем склеивания / скрепления вместе двух или более витков плоского электропроводного кабеля 16. Участки 16f, 16g плоского электропроводного кабеля могут быть скреплены вместе любыми другими подходящими средствами.
На фиг. 4b также можно увидеть, как согнутый участок 16j плоского электропроводного кабеля 16 закреплен между первым опорным элементом 14 и узлом фиксации 13.
В этом варианте участки 16g, 16h, 16d, 16c, 16b и 16a плоского электропроводного кабеля 16 зафиксированы и не могут вращаться, а его участки 16f, 16j и 16k могут вращаться вместе с барабаном 6.
На фиг. 5а и фиг. 5b в поперечном сечении на виде сбоку схематично изображен узел 8 плоского электропроводного кабеля и плоский электропроводный кабель 16 в полностью намотанном состоянии согласно некоторым описанным в данном документе вариантам.
При намотке плоского электропроводного кабеля 16 его витки сжимаются в радиальном направлении по направлению к узлу фиксации 13. В полностью намотанном состоянии эти витки окружают узел фиксации 13 и находятся в контакте с последним. В некоторых вариантах предусмотрены избыточные витки, и когда плоский электропроводный кабель 16 находится в полностью намотанном состоянии, в нем имеется провисание. Этим предотвращается чрезмерная намотка кабеля 16, которая могла бы привести к механической поломке двигателя 7.
На фиг. 5а и фиг. 5b можно видеть, что точка соединения 16e круглого ограничивающего элемента находится рядом со вторым опорным элементом 15. В качестве альтернативы эта точка соединения 16e может находиться в любой точке круглого ограничивающего элемента.
На фиг. 6а и фиг. 6b в поперечном сечении на виде сбоку схематично изображены узел 8 спирального кабеля и плоский электропроводный кабель 16 в полуразмотанном состоянии согласно некоторым описанным в данном документе вариантам осуществления изобретения.
При размотке плоского электропроводного кабеля 16 его витки расходятся радиально по направлению к круглому ограничительному элементу. В полностью размотанном состоянии эти витки контактируют с круговым ограничительным элементом. В качестве альтернативы витки могут не контактировать с круговым ограничительным элементом.
Как можно видеть на фиг. 6a и фиг. 6b, второй опорный элемент 15 может содержать или не содержать ограничительные элементы 15b, 15c.
На фиг. 7а схематично в аксонометрии изображены в сборке (без кабеля 16) второй опорный элемент 15, узел фиксации 13 и первый опорный элемент 14 согласно некоторым описанным в данном документе вариантам.
На фиг. 7b схематично на виде спереди изображены в сборке (без кабеля 16) второй опорный элемент, узел фиксации 13 и первый опорный элемент 14. В этом варианте ограничительные элементы 15b, 15c второго опорного элемента 15 касаются поверхности узла фиксации 13 с возможностью скользить по узлу фиксации 13 при вращении барабана 6, как показано на фиг. 7а. В некоторых других вариантах ограничительные элементы 15b, 15c второго опорного элемента 15 не касаются узла фиксации 13.
В рассматриваемом варианте узел фиксации 13 и первый опорный элемент 14 соединены и зафиксированы вместе. В некоторых других вариантах узел фиксации 13 и первый опорный элемент 14 не соединены напрямую и/или не зафиксированы вместе. В некоторых вариантах осуществления предлагаемого изобретения первый опорный элемент 14 прикреплен к барабану 6.
Ограничительные элементы 15b, 15c второго опорного элемента 15 вместе с узлом фиксации 13 образуют объем 18 с радиальной высотой H и осевой шириной W, как показано на фиг. 7b.
Радиальная высота H объема 18 достаточна для размещения витков плоского электропроводного кабеля 16 в намотанном состоянии и круглого ограничительного элемента. Радиальная высота H объема 18 достаточна также для размещения дополнительного промежутка, который по меньшей мере равен удвоенному произведению числа витков и толщины витка плоского электропроводного кабеля 16.
Осевая ширина W объема 18 между ограничительными элементами 15b, 15c в 1,5-2 раза превышает осевую ширину плоского электропроводного кабеля 16. Этим предотвращаются ненужные контакты между плоским электропроводным кабелем 16 и ограничительными элементами 15b, 15c, чего следует избегать, чтобы снизить шумовое загрязнение. В альтернативном варианте осевая ширина W объема 18 может выходить за пределы указанного диапазона.
В рассматриваемом варианте прорезь 15d во втором опорном элементе 15 и отверстие 13a в узле фиксации 13 параллельны направлению оси вращения барабана 6 лебедки. Этим предотвращается перемещение плоского электропроводного кабеля 16 в осевом направлении при намотке и/или размотке и, таким образом, повышается осевая устойчивость кабеля 16. Этим предотвращаются также нежелательные угловые изменения направления кабеля 16 при намотке и/или размотке. В некоторых вариантах прорезь 15d во втором опорном элементе 15 и отверстие 13a в узле фиксации 13 практически параллельны оси вращения барабана 6 лебедки.
В рассматриваемом варианте второй опорный элемент 15 расположен над первым опорным элементом 14 на расстоянии приблизительно половины диаметра кругового ограничивающего элемента. В альтернативном варианте расстояние между опорными элементами 14, 15 может быть больше или меньше половины диаметра кругового ограничивающего элемента.
На фиг. 8а и фиг. 8b схематично в аксонометрии изображены модифицированный второй опорный элемент 15, узел фиксации 13 и первый опорный элемент 14 согласно некоторым описанным в данном документе вариантам.
В этом варианте ограничительные элементы 15b, 15c второго опорного элемента 15 имеют дополнительные круглые элементы 15g и 15f, выполненные с возможностью удерживать первый опорный элемент 14. Они предотвращают захват витков плоского электропроводного кабеля 16 между ограничительными элементами 15b и 15c и поверхностью узла фиксации 13 при намотке и/или размотке. Кроме того, этим обеспечивается легкая сборка узла 8 спирального кабеля.
Несомненно, квалифицированному специалисту придет в голову множество других эффективных вариантов. Следует понимать, что изобретение не ограничивается описанными вариантами осуществления и включает модификации, очевидные для специалистов в данной области техники и лежащие в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.