卷簧式多线缆防缠绕自动卷绕装置及雷达
阅读说明：本技术 卷簧式多线缆防缠绕自动卷绕装置及雷达 (Automatic coiling mechanism and radar of anti-winding of coil spring formula multiple cable ) 是由 关宏山 张腊梅 朱伟林 高亚新 王子君 陈阳 吴涛 吴后平 王庆华 周杨 桑青华 于 2021-09-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种卷簧式多线缆防缠绕自动卷绕装置及雷达,包括内壳,内壳的外侧同轴设置有外壳,内壳、外壳之间能够实现相对转动；内壳外侧与外壳内侧之间形成圆环形的容纳腔,容纳腔中设置有卷簧,卷簧的内端连接至内壳,卷簧的外端连接至外壳；卷簧上设置有沿卷簧卷绕方向延伸的线缆。雷达包括底座、转台、天线以及上述任一项卷簧式多线缆防缠绕自动卷绕装置；转台转动安装在底座上,内壳连接至转台,外壳连接至底座；天线安装在转台上,线缆的内端连接至天线,线缆的外端连接至底座。本发明的优点在于：能够提供一个稳定可靠且旋转角度较大、价格便宜、轴向尺寸较小、适用性强的旋转组合,进而实现高精度、多功能雷达高集成化研究。(The invention discloses a coil spring type multi-cable anti-winding automatic winding device and a radar, which comprise an inner shell, wherein an outer shell is coaxially arranged on the outer side of the inner shell, and the inner shell and the outer shell can realize relative rotation; an annular accommodating cavity is formed between the outer side of the inner shell and the inner side of the outer shell, a coil spring is arranged in the accommodating cavity, the inner end of the coil spring is connected to the inner shell, and the outer end of the coil spring is connected to the outer shell; the coil spring is provided with a cable extending in a winding direction of the coil spring. The radar comprises a base, a rotary table, an antenna and any one of the coil spring type multi-cable anti-winding automatic winding devices; the rotary table is rotatably arranged on the base, the inner shell is connected to the rotary table, and the outer shell is connected to the base; the antenna is installed on the revolving stage, and the inner of cable is connected to the antenna, and the outer end of cable is connected to the base. The invention has the advantages that: the rotary combination which is stable and reliable, large in rotation angle, low in price, small in axial size and strong in applicability can be provided, and high-precision and high-integration research of the multifunctional radar can be further realized.)
技术领域
本发明涉及雷达技术领域，具体涉及一种卷簧式多线缆防缠绕自动卷绕装置及雷达。
背景技术
随着雷达技术的发展和应用，对雷达的性能提出了越来越高的要求，其中车载、舰载等移动式雷达以其高精度、高集成化以及多功能的特点受到越来越广泛的研究和应用。这类雷达多由底座、转台和天线等机构组成，其中转台作为雷达机械式扫描部件，负责雷达工作时的目标角度跟踪，同时还承担雷达旋转天线与地面固定设备之间的载荷和信号传递功能。典型的转台由支撑转动装置、动力驱动装置、位置检测装置、旋转组合以及安全保护装置等组成。雷达旋转过程中其转动部分与固定部分之间的电源以及信号的传输则主要依靠旋转组合来实现。
由于应用场景的不同，大部分雷达都要求转台能够带动天线实现旋转角度为-360°～360°连续旋转或正反双向连续无限旋转。目前国内外的雷达转台旋转组合主要有旋转拖链和汇流环两种形式。
旋转拖链由多个能旋转至一定角度的零部件沿轴线方向叠加组合而成，零部件越多其可旋转的角度越大，线缆穿过旋转拖链中心，随拖链旋转从而实现线缆在一定角度的旋转，其价格相对便宜，技术成熟，在旋转角度为-180°～180°连续旋转且尺寸空间较大的系统中应用较多。但是当线缆较多且旋转角度增大时，其在轴向方向上的尺寸较大，难以应用在旋转角度较大且空间尺寸受限的系统内。
汇流环由多个信号通道叠加组成，可实现电功率以及多种信号的连续无限传输，传递的功率越大、信号越多则其在颈向和轴线方向的尺寸则越大，其价格较贵，技术相对成熟，并要求有特殊的加工工艺，设计和加工比较困难，适用环境有限，在正反双向连续无限旋转且空间尺寸和价格允许的系统中，应用较多。现有技术中，例如公开号为CN111969292A的中国发明专利申请，公开了一种紧凑型雷达天线转台，其包括方位调整单元和俯仰调整单元。方位调整单元包括外壳、盘式电机、齿轮传动机构、输出法兰、汇流环、编码器；齿轮传动机构包括主动齿轮、变速齿轮组件、从动齿轮，主动齿轮固定安装在盘式电机的输出轴上，并通过变速齿轮组件与从动齿轮传动连接，从动齿轮固定套装于输出法兰外侧，输出法兰的下端与外壳可旋转连接，上端伸出外壳，汇流环设置在输出法兰的中空腔内，编码器动盘与从动齿轮的下表面固定连接。俯仰调整单元包括支撑座、俯仰轴、用于安装雷达天线的紧箍以及锁紧机构；支撑座固定安装在输出法兰上端，紧箍两端分别通过俯仰轴与支撑座铰接，锁紧机构用于固定紧箍的俯仰姿态。其采用的便是汇流环旋转组合。
目前已有的雷达转台旋转组合无法提供一个稳定可靠且旋转角度较大、价格便宜、轴向尺寸较小、适用性强的旋转组合，导致这类高精度、多功能雷达无法进行高集成化研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：
现有技术中雷达转台旋转组合无法提供一个稳定可靠且旋转角度较大、价格便宜、轴向尺寸较小、适用性强的旋转组合，导致这类高精度、多功能雷达无法进行高集成化研究的技术问题。
本发明是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种卷簧式多线缆防缠绕自动卷绕装置，包括内壳，内壳的外侧同轴设置有外壳，所述内壳、外壳之间能够实现相对转动；
所述内壳外侧与外壳内侧之间形成圆环形的容纳腔，容纳腔中设置有卷簧，卷簧的内端连接至内壳，卷簧的外端连接至外壳；
卷簧上设置有沿卷簧卷绕方向延伸的线缆。
本发明中的卷簧式多线缆防缠绕自动卷绕装置在实际应用时，采用内外壳体加卷簧式结构，结构简单，轴向空间尺寸较小、且成本低廉。线缆沿着卷簧进行相应圈数的卷绕，随着卷簧的收紧与放松转动，带动线缆发生相应角度的转动，不同圈层的线缆之间由卷簧隔开，从而不同圈层的线缆不会发生缠绕，实现了简单结构下的多线缆大角度不缠绕旋转。本发明的卷绕装置加工安装简单，结构性能稳定可靠，使用寿命长。本发明不破坏线缆自身结构，线缆卷绕时对系统电功率及信号的传输无延时或者失真现象，传输稳定可靠，无附加环境适应性要求。自动卷绕装置无需额外提供驱动，依靠转台与底座的相对转动，带动装置内外壳发生相对转动，当相对转动使得卷簧收紧时，其紧靠内壳，半径较小，圈数增多，当反向转动使得卷簧松开时，其远离内壳，紧靠外壳，半径较大，圈数减少，从而实现线缆大角度的正反卷绕。本发明采用卷簧式结构，将多条线缆的不同圈层隔开，避免了不同圈层的线缆在旋转时发生线缆缠绕而无法旋转或者损坏线缆的现象，保证了线缆旋转时的可靠性。
优化的，所述内壳为圆环形结构，内壳的第一端设置有安装法兰，内壳的第二端设置有支撑法兰。
优化的，所述容纳腔中设置有耐磨润滑板，耐磨润滑板位于卷簧的两侧。
由于设置有耐磨润滑板，卷簧、线缆的上下面均与耐磨润滑板接触发生滑动摩擦，摩擦系数较小，提高了装置可靠性及寿命，避免其直接与金属外壳底面发生干摩擦阻力和噪音较大。
优化的，所述外壳的截面为匚形。
优化的，所述外壳包括上端外壳以及下端外壳；
所述上端外壳为圆环形，所述下端外壳截面为L形。
优化的，所述上端外壳上同轴设置有圆筒，圆筒端部设置有圆筒法兰。
优化的，所述圆筒与上端外壳以及圆筒法兰之间设置有加强筋。
优化的，所述下端外壳的上端设置有法兰，所述上端外壳安装在下端外壳的法兰上。
优化的，所述线缆通过卡扣安装在卷簧上。
本发明还公开一种雷达，包括底座、转台、天线以及上述任一项卷簧式多线缆防缠绕自动卷绕装置；
所述转台转动安装在底座上，所述内壳连接至转台，所述外壳连接至底座；
所述天线安装在转台上，线缆的内端连接至天线，线缆的外端连接至底座。
本发明的优点在于：
1.本发明中的卷簧式多线缆防缠绕自动卷绕装置在实际应用时，采用内外壳体加卷簧式结构，结构简单，轴向空间尺寸较小、且成本低廉。线缆沿着卷簧进行相应圈数的卷绕，随着卷簧的收紧与放松转动，带动线缆发生相应角度的转动，不同圈层的线缆之间由卷簧隔开，从而不同圈层的线缆不会发生缠绕，实现了简单结构下的多线缆大角度不缠绕旋转。本发明的卷绕装置加工安装简单，结构性能稳定可靠，使用寿命长。本发明不破坏线缆自身结构，线缆卷绕时对系统电功率及信号的传输无延时或者失真现象，传输稳定可靠，无附加环境适应性要求。自动卷绕装置无需额外提供驱动，依靠转台与底座的相对转动，带动装置内外壳发生相对转动，当相对转动使得卷簧收紧时，其紧靠内壳，半径较小，圈数增多，当反向转动使得卷簧松开时，其远离内壳，紧靠外壳，半径较大，圈数减少，从而实现线缆大角度的正反卷绕。本发明采用卷簧式结构，将多条线缆的不同圈层隔开，避免了不同圈层的线缆在旋转时发生线缆缠绕而无法旋转或者损坏线缆的现象，保证了线缆旋转时的可靠性。
2.由于设置有耐磨润滑板，卷簧、线缆的上下面均与耐磨润滑板接触发生滑动摩擦，摩擦系数较小，提高了装置可靠性及寿命，避免其直接与金属外壳底面发生干摩擦阻力和噪音较大。
附图说明
图1为本发明实施例中雷达的示意图；
图2为本发明实施例中卷簧式多线缆防缠绕自动卷绕装置的示意图；
图3为本发明实施例中内壳的示意图；
图4为本发明实施例中上端外壳的示意图；
图5为本发明实施例中下端外壳的局部示意图；
图6为本发明实施例中耐磨润滑板的示意图；
图7为本发明实施例中卷簧的示意图；
其中，
内壳-1；安装法兰-11；支撑法兰-12；内线缆孔-13；
外壳-2；上端外壳-21；下端外壳-22；外线缆孔-23；圆筒-24；圆筒法兰-25；加强筋-26；
容纳腔-3；耐磨润滑板-31；
卷簧-4；
线缆-5；
卡扣-6；
底座-7；
转台-8；
天线-9。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图2所示，一种卷簧式多线缆防缠绕自动卷绕装置，包括内壳1、外壳2、容纳腔3、卷簧4、线缆5、卡扣6。
如图3所示，所述内壳1为圆环形结构，内壳1的第一端设置有安装法兰11，内壳1的第二端设置有支撑法兰12。所述内壳1侧壁上设置有内线缆孔13，内线缆孔13呈矩形。
如图2所示，内壳1的外侧同轴设置有外壳2，所述内壳1、外壳2之间能够实现相对转动，所述外壳2上设置有外线缆孔23。具体的，所述外壳2的截面为匚形。如图4、5所示，所述外壳2包括上端外壳21以及下端外壳22；所述上端外壳21为圆环形，所述下端外壳22截面为L形。进一步的，如图5所示，所述下端外壳22为分体式，由两个对称的半环形部分组成。
如图4所示，所述上端外壳21上同轴设置有圆筒24，圆筒24端部设置有圆筒法兰25。所述圆筒24与上端外壳21以及圆筒法兰25之间设置有加强筋26，加强筋26垂直于圆筒24、上端外壳21以及圆筒法兰25。所述下端外壳22的上端设置有法兰，所述上端外壳21安装在下端外壳22的法兰上。
进一步的，如图5所示，所述下端外壳22下端边缘向外形成凸缘，凸缘与下端外壳22外壁以及下端外壳22上端的法兰之间设置有加强筋，该加强筋垂直于凸缘、下端外壳22外壁以及下端外壳22上端的法兰。
如图2所示，所述内壳1外侧与外壳2内侧之间形成圆环形的容纳腔3，容纳腔3的截面呈矩形，容纳腔3中设置有卷簧4，如图7所示，卷簧4为现有技术，市购即可，本实施例中所述卷簧4采用不锈钢卷簧，所述容纳腔3中设置有耐磨润滑板31，耐磨润滑板31位于卷簧4轴向的两侧，如图6所示，耐磨润滑板31为半圆环形，本实施例中所述耐磨润滑板31共设置四个，对称分布在卷簧4轴向的两侧，固定安装在容纳腔3内壁上，耐磨润滑板31采用耐磨、润滑材料制成，如PTFE/Pb混合物。
如图2所示，卷簧4上设置有沿卷簧4卷绕方向延伸的线缆5，线缆5并列设置若干条，线缆5平行于卷簧4布置，线缆5设置在卷簧4的内侧或者外侧。所述线缆5通过卡扣6安装在卷簧4上，卡扣6为现有技术，市购即可，本实施例中所述卡扣6采用不锈钢式固定卡扣，线缆5通过若干个卡扣6固定安装在卷簧4上，各卡扣6等间距分布。
如图2所示，所述卷簧4及线缆5的内端穿过线缆孔13连接至内壳1，具体可通过一对设置在线缆孔13两侧的卡扣6将卷簧4及线缆5的内端固定在线缆孔13中，或者，将卷簧4的内端通过螺钉安装在线缆孔13处。
卷簧4的外端连接至外壳2具体可通过一对设置在外线缆孔23两侧的卡扣6将卷簧4及线缆5的外端固定在外线缆孔23中。或者，将卷簧4的外端通过螺钉安装在外线缆孔23处。
实施例二：
如图1所示，本发明还公开一种雷达，包括底座7、转台8、天线9以及上述的卷簧式多线缆防缠绕自动卷绕装置。
如图1所示，本实施例中所述的底座7、转台8、天线9以及用于驱动转台8转动的驱动机构均为现有技术，所述驱动机构包括设置在底座7上的电机，电机的转轴上设置有驱动齿轮，所述转台8上设置齿圈，驱动齿轮与齿圈啮合实现驱动。
如图1所示，所述转台8转动安装在底座7上，所述内壳1连接至转台8，具体是通过安装法兰11与转台8连接。
如图1所示，所述外壳2连接至底座7，具体是通过圆筒法兰25与底座7顶面连接；所述天线9安装在转台8上，线缆5的内端连接至天线9，线缆5的外端连接至底座7，进而实现将天线9接出。
工作原理：
如图1、2所示，本发明中的卷簧式多线缆防缠绕自动卷绕装置在实际应用时，采用内外壳体加卷簧式结构，结构简单，轴向空间尺寸较小、且成本低廉。线缆沿着卷簧进行相应圈数的卷绕，随着卷簧的收紧与放松转动，带动线缆发生相应角度的转动，不同圈层的线缆之间由卷簧隔开，从而不同圈层的线缆不会发生缠绕，实现了简单结构下的多线缆大角度不缠绕旋转。本发明的卷绕装置加工安装简单，结构性能稳定可靠，使用寿命长。本发明不破坏线缆自身结构，线缆卷绕时对系统电功率及信号的传输无延时或者失真现象，传输稳定可靠，无附加环境适应性要求。自动卷绕装置无需额外提供驱动，依靠转台与底座的相对转动，带动装置内外壳发生相对转动，当相对转动使得卷簧收紧时，其紧靠内壳，半径较小，圈数增多，当反向转动使得卷簧松开时，其远离内壳，紧靠外壳，半径较大，圈数减少，从而实现线缆大角度的正反卷绕。本发明采用卷簧式结构，将多条线缆的不同圈层隔开，避免了不同圈层的线缆在旋转时发生线缆缠绕而无法旋转或者损坏线缆的现象，保证了线缆旋转时的可靠性。
由于设置有耐磨润滑板31，卷簧、线缆的上下面均与耐磨润滑板接触发生滑动摩擦，摩擦系数较小，提高了装置可靠性及寿命，避免其直接与金属外壳底面发生干摩擦阻力和噪音较大。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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