專利名稱：自動(dòng)供給/重繞電線卷軸的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明總的來說涉及一種收回和分發(fā)電源線的裝置以及一種在一器具中操縱電源線的張力的方法。更具體地說，這種操縱電源線張力的裝置和方法涉及與該器具相對于一電插座的移動(dòng)相關(guān)地收回和分發(fā)電源線。
在典型的自主或自力推進(jìn)式器具或自動(dòng)機(jī)械中，為了從該器具中分發(fā)電線，隨著該器具從一電插座移開，該電線從一電線卷軸(繞線盤)中被強(qiáng)制拉出。為了將電線收回入該器具，一機(jī)構(gòu)被壓下或致動(dòng)，以使電線由于一螺旋板簧的推動(dòng)而以相當(dāng)高的速度被拉入該器具中。隨著該器具和插座之間距離的增加，通過螺旋板簧對電線施加更大的張力，從而導(dǎo)致電線以更高的速度被拉入該器具中。因此，在傳統(tǒng)的自力推進(jìn)式用電器具中，在電線從該器具分發(fā)或向該器具收回時(shí)存在著一些缺陷。
因此，需要開發(fā)一種新型、改進(jìn)的電線操縱裝置和方法，以解決上述問題。另外，本發(fā)明的一個(gè)目的是始終在電線上保持一最小限度的張力，而不論器具和插座之間的距離如何。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種自動(dòng)供給/重繞電線卷軸。更具體地說，根據(jù)本發(fā)明的該方面，提供一種用于控制一器具的電源線的裝置，該裝置包括一卷軸支架，一電線卷軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝配在該卷軸支架上。一馬達(dá)支架相對于該卷軸支架可移動(dòng)地裝配。一連桿機(jī)構(gòu)將該卷軸支架與該馬達(dá)支架相連。一第一馬達(dá)選擇性地致動(dòng)該連桿機(jī)構(gòu)并相對于該卷軸支架移動(dòng)該馬達(dá)支架。與該第一馬達(dá)隔開地提供一第二馬達(dá)，以驅(qū)動(dòng)一個(gè)在至少一個(gè)方向上選擇性地轉(zhuǎn)動(dòng)電線卷軸的組件。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于操縱一器具的電源線上的張力的方法，該電源線纏繞在一個(gè)由該器具所承載的旋轉(zhuǎn)電線卷軸上，以進(jìn)行電源線的分發(fā)和收回。該方法包括以下步驟相應(yīng)于該器具的移動(dòng)檢測電源線上的軸向力；當(dāng)在電源線上沒有檢測到軸向力時(shí)，選擇性地收回電源線；以及當(dāng)在電源線上檢測到一預(yù)定最小量的軸向張力時(shí)，選擇性地分發(fā)電源線。


本發(fā)明可采取特定部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及這些部件的配置，其一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例將在說明中詳細(xì)描述并在構(gòu)成其一部分的附圖中示出，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一自動(dòng)供給/重繞電線卷軸的俯視立體圖；圖2是圖1的自動(dòng)供給/重繞電線卷軸的仰視立體圖；圖3是圖1的自動(dòng)供給/重繞電線卷軸的正視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一自動(dòng)供給/重繞電線卷軸在收回方位時(shí)的視圖；圖5是圖4的一自動(dòng)供給/重繞電線卷軸處于分發(fā)方位時(shí)的視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)供給/重繞電線卷軸的張力保持方法的流程圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的裝配至一器具上的自動(dòng)供給/重繞電線卷軸裝置的立體圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖，這些附圖僅僅用于示出本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例，而不是意味著對本發(fā)明進(jìn)行限制，其中示出了一特定類型的自動(dòng)供給/重繞電線卷軸(電線操縱)裝置10，其中體現(xiàn)了電源線C的張力保持特點(diǎn)。該裝置可與任何類型的相對于一電源線C插入的壁裝電源插座移動(dòng)的一用電器具一起使用。
現(xiàn)在將參考附圖對本發(fā)明的一具體實(shí)施例的操作進(jìn)行詳細(xì)解釋。然而，應(yīng)當(dāng)理解，該裝置10還可以采用附圖所示以外的其它構(gòu)造形式。
圖1和2分別是從頂部和底部看到的視圖，其示出了用于操縱電源線C以向器具A供電的電源線操縱裝置10。該器具例如可以是一自主式真空清潔器。
參看圖1，該電源線操縱裝置10包括一卷軸支架12。該卷軸支架12具有一頂板14和一底板16以及位于它們之間的一輪轂18(圖2)。一電線卷軸或繞線軸20繞著輪轂18可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝配在頂板14和底板16之間。輪轂18可與一滑環(huán)組件19協(xié)作，以協(xié)助對繞線軸20的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。頂板14和底板16還由一連接板28以及多個(gè)在板14、16之間垂直延伸的固定附著的支柱30所支承。電源線C以將在下面描述的方式繞著電線卷軸20選擇性地纏繞(收回)和展開(分發(fā))。
電源線操縱裝置10還包括一個(gè)相對于卷軸支架12可移動(dòng)地裝配的馬達(dá)支架32。該馬達(dá)支架32包括一頂板34和一底板36。現(xiàn)在參看圖2，板34、36由一固定附著的連接板38以及多個(gè)在板34、36之間垂直延伸的支柱40所支承。如圖1所示，一皮帶輪組件46裝配至馬達(dá)支架32的頂板34上。該皮帶輪組件46包括一第一滑輪48和一第二滑輪50。一個(gè)將第一和第二滑輪48、50可轉(zhuǎn)動(dòng)地彼此相連的皮帶52在第一和第二滑輪48、50之間循環(huán)。
現(xiàn)在參看圖3，第一滑輪48具有一個(gè)延伸穿過馬達(dá)支架32的頂板34的軸58。一馬達(dá)裝配件42與頂板34相連。一摩擦輪60在頂板34和馬達(dá)裝配件42之間可轉(zhuǎn)動(dòng)地與軸58相連。軸58在馬達(dá)裝配件42之下與一馬達(dá)68、例如直流馬達(dá)相連，其可以選擇性地轉(zhuǎn)動(dòng)，以使軸58、摩擦輪60以及第一滑輪48向右或沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。在一實(shí)施例中，該馬達(dá)68僅在一個(gè)方向上轉(zhuǎn)動(dòng)。
再次參看圖1，馬達(dá)支架32的頂板34包括一曲線槽70。卷軸支架12的頂板14包括一在鄰近馬達(dá)支架32之處裝配于其上的張緊裝置72。如圖3所示，張緊裝置72具有一軸74以及一可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝配于其上的摩擦輪76。摩擦輪76與皮帶52對準(zhǔn)并且當(dāng)輪76選擇性地接觸并張緊皮帶52時(shí)可以繞著軸74轉(zhuǎn)動(dòng)。軸74的尺寸設(shè)計(jì)為可容納在馬達(dá)支架32的頂板34之上的曲線槽70中。
如圖1中最佳地示出，卷軸支架12包括一個(gè)支承一馬達(dá)84的裝配法蘭80。該馬達(dá)可以是一直流(DC)馬達(dá)。當(dāng)例如施加至馬達(dá)84的一正極(+)端子和一負(fù)極(-)端子上的12V直流電壓的極性改變時(shí)，馬達(dá)84可沿順時(shí)針和逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。馬達(dá)84的轉(zhuǎn)動(dòng)方向的切換可以通過一公知的有輸入的微處理器或電子控制單元(未示出)進(jìn)行調(diào)節(jié)，該輸入來自于與該微處理器通訊的一系列傳感器。類似地，馬達(dá)68的選擇性轉(zhuǎn)動(dòng)可以通過有輸入的微處理器進(jìn)行調(diào)節(jié)，該輸入來自于與該微處理器通訊的一系列傳感器。該傳感器可包括使用光學(xué)(視覺)照相機(jī)的光學(xué)識別傳感器，以檢測電源線上的標(biāo)記?；蛘?，該傳感器可包括呈推力/拉力儀的扭矩傳感器或張力傳感器。另外，如圖2所示，可使用一對與微處理器通訊的位置檢測裝置78、79(即微型開關(guān))，以確定馬達(dá)支架32相對于卷軸支架12的位置。
應(yīng)當(dāng)理解，電源線操縱裝置10也可以在人工模式下運(yùn)行，其中一操作者取代該微處理器并手動(dòng)地控制馬達(dá)68、84。一與微處理器電連接的常規(guī)開關(guān)(未示出)將有助于對微處理器的取代。該開關(guān)可具有一個(gè)用于自動(dòng)和手動(dòng)模式的設(shè)置。選擇手動(dòng)模式將進(jìn)一步允許馬達(dá)68、84由操作者控制而選擇性地轉(zhuǎn)動(dòng)。例如，一常規(guī)搖臂開關(guān)可用于致動(dòng)馬達(dá)68的轉(zhuǎn)動(dòng)和/或致動(dòng)馬達(dá)84的轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，該開關(guān)可提供一“空檔”或停止位置，以停止馬達(dá)68的進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)。
一連桿機(jī)構(gòu)86與卷軸支架12和馬達(dá)支架32相連。該連桿機(jī)構(gòu)包括一個(gè)其一端90與馬達(dá)84相連的臂88。如圖1中最佳地示出，連桿臂88在另一端92與一裝配架94相連。裝配架94裝配至馬達(dá)支架32的連接板38上。一穿過連桿臂88的銷釘96由裝配架94所保持。還提供了一對用于將連桿端92固定至裝配架的夾具98。因此，連桿臂88可以相對于裝配架94和裝配法蘭80進(jìn)行樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
如圖3中最佳地示出，一對滾子108、110裝配在卷軸支架12的頂板14和底板16之間。滾子108、110彼此鄰近地布置。每個(gè)滾子具有一包括一相應(yīng)槽116、118的表面圓周112、114。槽116、118的會合處形成一個(gè)可讓電線C穿過的大體上呈圓形的開口120。滾子108可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝配在一個(gè)與第二滑輪50相連的軸124上。第二滑輪50的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸124和滾子108轉(zhuǎn)動(dòng)。滾子110可繞著一軸126沿兩個(gè)方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)。軸126由一對夾具128和支承元件129固定地裝配至頂板34和底板36上，該支承元件129裝配在板34之上和板36之下的軸126的終端上。例如，第一滾子108例如順時(shí)針方向的轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦嚙合第二滾子110并且使第二滾子110沿相反方向、即逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。該摩擦嚙合包括在電線C和用于通過開口120分發(fā)電線C的滾子108、110之間的擠壓作用。
馬達(dá)支架32繞著第一滾子108的軸124旋轉(zhuǎn)。如圖4和5中最佳地示出，馬達(dá)支架32響應(yīng)于馬達(dá)84和連桿臂88的致動(dòng)從第一位置P1樞轉(zhuǎn)至第二位置P2。在第一位置P1，與第一滑輪48的軸58相連的輪60與電線卷軸20摩擦嚙合。輪60的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)使電線卷軸20逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。電線卷軸20的逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)使電線C向卷軸20收回并繞著卷軸20纏繞電源線。如圖4所示，此時(shí)第一和第二滑輪48、50之間的皮帶52處于連續(xù)滑動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)電線卷軸20以收回電線C時(shí)，滾子108、110相對于電線C空轉(zhuǎn)。換句話說，當(dāng)電線C穿過其間的開口120時(shí)，滾子108、110空轉(zhuǎn)。
圖5示出了電線卷軸裝置10處于第二位置P2或分發(fā)位置時(shí)的位置。在位置P2上，輪60與電線卷軸20脫離，以允許電線卷軸20空轉(zhuǎn)。此時(shí)，皮帶52與惰輪76嚙合，由此皮帶輪組件46被嚙合并且第二滑輪50被驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。第二滑輪50的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)第一滾子108轉(zhuǎn)動(dòng)。電線C在滾子108、110的兩槽116、118之間受壓。因此，電線C通過開口120從電線卷軸20中分發(fā)。
如圖4和5所示，卷軸支架12的頂板14和馬達(dá)支架32的頂板34中的每一個(gè)包括一裝配架132、134。一彈簧136固定至該裝配架上。彈簧136提供一偏置/恢復(fù)力，以協(xié)助馬達(dá)支架32從第二位置P2至第一位置P1的運(yùn)動(dòng)。因此，馬達(dá)支架32被迫向第一位置P1移動(dòng)，并且僅當(dāng)馬達(dá)84被致動(dòng)時(shí)才處于位置P2。
現(xiàn)在參看圖6的流程圖，其中顯示了一操縱自主式器具A的電線C的方法。器具A被移動(dòng)至一個(gè)位置，并且為了將電能供應(yīng)至器具A，電線C從電線卷軸放出或展開，并且將電線插頭端插入一電插座。電能通過電線供應(yīng)至該器具以及電線卷軸裝置的馬達(dá)。致動(dòng)一傳感器，以檢測相應(yīng)于器具移動(dòng)作用于電線上的軸向力。該器具通過大體上朝著或遠(yuǎn)離電插座的不同運(yùn)動(dòng)而運(yùn)行。傳感器確定電線是否處于張力之下，即電線上是否存在軸向力。
如果電線是松弛的，電線上軸向力的缺乏便會被檢測到并且電線卷軸裝置致動(dòng)一馬達(dá)68，該馬達(dá)實(shí)施一轉(zhuǎn)動(dòng)力，以在第一方向上轉(zhuǎn)動(dòng)該電線卷軸，從而將電線纏繞(收回)到該電線卷軸上。傳感器持續(xù)地監(jiān)控電線是否仍然是松弛的。如果是，電線卷軸繼續(xù)在第一方向上轉(zhuǎn)動(dòng)，以繞著該電線卷軸纏繞電線。如果電線不再松弛，馬達(dá)68便空轉(zhuǎn)。如果電線變?yōu)樘幱趶埩χ拢娋€卷軸裝置則致動(dòng)馬達(dá)84，該馬達(dá)將馬達(dá)支架32從第一位置切換至第二位置。當(dāng)馬達(dá)支架處于第二位置時(shí)，馬達(dá)68的致動(dòng)將驅(qū)動(dòng)皮帶輪組件。該皮帶輪組件將一轉(zhuǎn)動(dòng)力施加在一對滾子上，該對滾子在第一方向上轉(zhuǎn)動(dòng)皮帶輪組件，以在該對滾子之間展開(分發(fā))電線。
傳感器持續(xù)地監(jiān)控電線上的軸向力。如果電線仍然處于張力之下，皮帶輪組件繼續(xù)驅(qū)動(dòng)該對滾子并由此分發(fā)電線。如果電線不再處于張力之下但也不松弛，則馬達(dá)68空轉(zhuǎn)。如果電線再次變得松弛，則致動(dòng)馬達(dá)84，以將馬達(dá)支架從第二位置(如圖5中所示)切換至第一位置(如圖4中所示)。隨著器具通過各種運(yùn)動(dòng)而運(yùn)行，重復(fù)前述步驟。如果電線不再處于張力之下并且也不松弛，則馬達(dá)68、84空轉(zhuǎn)。
圖7示出了用于將裝置10固定至一器具A上的裝配布局的一個(gè)實(shí)施例。更具體地說，該器具以一罐型真空清潔器的形式示出。應(yīng)當(dāng)理解，裝置10可以在器具A中以垂直、水平或其它取向裝配。而且，雖然示出了一罐型真空清潔器，但是用于控制電源線的裝置也可以與直立式真空清潔器、地毯提取器、濕/干真空吸塵器以及諸多其它室內(nèi)和室外動(dòng)力家用器具結(jié)合使用。例如，本發(fā)明可以與電動(dòng)割草機(jī)和諸多從修整器和修邊器至電鋸等其它動(dòng)力園藝設(shè)備結(jié)合使用。
以上已經(jīng)參照一優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述。顯然，在閱讀和理解本說明的基礎(chǔ)上可對本發(fā)明進(jìn)行修改和變型。本發(fā)明應(yīng)包括所有這些修改和變型，只要它們在所附權(quán)利要求或其等同內(nèi)容的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于控制一器具的電源線的裝置，包括卷軸支架，其上可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝配有一電線卷軸；馬達(dá)支架，其相對于所述卷軸支架可移動(dòng)地裝配；將所述卷軸支架與所述馬達(dá)支架相連的連桿機(jī)構(gòu)；用于選擇性地致動(dòng)所述連桿機(jī)構(gòu)以及相對于所述卷軸支架移動(dòng)所述馬達(dá)支架的第一馬達(dá)；與所述第一馬達(dá)隔開的第二馬達(dá)；以及由所述第二馬達(dá)驅(qū)動(dòng)以在至少一個(gè)方向上選擇性地轉(zhuǎn)動(dòng)所述電線卷軸的組件。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述組件包括一對旋轉(zhuǎn)元件。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述一對旋轉(zhuǎn)元件包括一第一滑輪、一第二滑輪和一繞著所述第一和第二滑輪循環(huán)的皮帶。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述卷軸支架包括一惰輪裝置，該惰輪裝置包括一與所述皮帶對準(zhǔn)并選擇性地接觸所述皮帶的旋轉(zhuǎn)輪。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述卷軸支架包括一對可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝配在所述卷軸支架上的滾子。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述一對滾子包括一第一滾子和一第二滾子，所述第一滾子可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝至所述第二滑輪的一輸出軸上。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述第一滾子鄰近所述第二滾子布置，并且所述第一滾子和所述第二滾子中的每一個(gè)具有一圓周，該圓周包括一限定于其中的槽。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述卷軸支架包括一與所述電線卷軸相連的滑環(huán)組件。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括一檢測相應(yīng)于所述器具的移動(dòng)作用于所述電源線上的軸向力的傳感器。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述傳感器包括一光學(xué)識別傳感器。
11.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述傳感器包括一推力/拉力儀。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述卷軸支架包括一其上裝配有一電源線導(dǎo)向件的螺旋輸送器。
13.一種用于操縱一器具的電源線上的張力的方法，該電源線纏繞在由所述器具所承載的一旋轉(zhuǎn)電線卷軸上，以進(jìn)行電源線的分發(fā)和收回，該方法包括以下步驟a)檢測相應(yīng)于所述器具的移動(dòng)作用于該電源線上的軸向力；b)當(dāng)在該電源線上沒有檢測到軸向力時(shí)，選擇性地收回該電源線；以及c)當(dāng)檢測到一預(yù)定最小量的軸向張力時(shí)，選擇性地分發(fā)該電源線。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，該步驟(b)包括通過所述電線卷軸的轉(zhuǎn)動(dòng)收回該電源線。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，該步驟(c)包括通過一對滾子的轉(zhuǎn)動(dòng)分發(fā)該電源線。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，該步驟(b)包括致動(dòng)一馬達(dá)，以將一旋轉(zhuǎn)力施加至所述電線卷軸上。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，該旋轉(zhuǎn)電線卷軸裝配在一卷軸支架上，并且一馬達(dá)支架相對于該卷軸支架可移動(dòng)地裝配，其中所述收回和分發(fā)步驟包括相對于該卷軸支架移動(dòng)該馬達(dá)支架的輔助步驟(d)。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，該步驟(d)包括從一第一位置向一第二位置致動(dòng)一連桿機(jī)構(gòu)，所述連桿機(jī)構(gòu)與所述馬達(dá)支架和所述卷軸支架相連。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，該步驟(c)包括使一惰輪裝置與一皮帶嚙合以致動(dòng)所述皮帶輪組件。
20.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，該步驟(c)包括將所述電源線整理到所述電線卷軸上的輔助步驟(e)。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，該步驟(e)包括沿著一螺旋輸送器上下致動(dòng)一電源線導(dǎo)向件的步驟。
全文摘要
一種用于控制一器具的電源線的自動(dòng)供給/重繞電線卷軸裝置，其包括一個(gè)其上可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝配有一電線卷軸(20)的卷軸支架(12)。一馬達(dá)支架(32)相對于該卷軸支架(12)可移動(dòng)地裝配，并且一連桿機(jī)構(gòu)(86)將該卷軸支架(12)與該馬達(dá)支架(32)相連。還包括一第一馬達(dá)(84)，以選擇性地致動(dòng)該連桿機(jī)構(gòu)(86)以及相對于該卷軸支架(12)移動(dòng)該馬達(dá)支架(32)。還包括一與第一馬達(dá)(84)隔開的第二馬達(dá)(68)。該第二馬達(dá)驅(qū)動(dòng)一組件，以在至少一個(gè)方向上選擇性地轉(zhuǎn)動(dòng)該電線卷軸。
文檔編號B65H75/34GK1666396SQ03816176
公開日2005年9月7日 申請日期2003年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月7日
發(fā)明者馬克·E·賴因多爾, 戴維·基塞拉, 里克·W·沃克 申請人:皇家器具有限公司