具体实施方式

现有的通过电缆线供电的电动拖拉机，其通过电缆线将电动拖拉机和电源连接，在电缆线长度范围内实现拖拉机长时间连续作业。

但经发明人研究发先现有电缆线供电的拖拉机，难以将电缆准确敷设到作业范围外，电缆线容易与拖拉机整机和/或拖拉机所装备的作业机具产生干涉，并且电缆从卷盘总成到地面过程中，弯曲直径容易过小，降低电缆寿命。

因此，本发明提供了一种电缆敷卷装置，其能够根据装载电缆敷卷装载的移动作业机的移动路径调整电缆线的敷设路径，调整电缆从线卷到地面走向处于最佳状态。

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中的附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

第一实施例

请参考图1，本实施例提供了一种电缆敷卷装置，包括：电缆路径控制组件31；电缆路径控制组件31包括依次连接的底座、转轴3103、电缆支臂3106和导缆架3116；转轴3103转动连接于底座，电缆支臂3106连接于转轴3103，导缆架3116设置在电缆支臂3106且能靠近或者远离转轴3103，导缆架3116用于穿设电缆，以通过转轴3103的转动和/或导缆架3116到转轴3103距离的改变调节电缆出线位置。

电缆路径控制组件31用于控制电缆的出线位置，在使用过程中，通常设置在移动作业机上和移动作业机一起移动，以控制移动作业机上附带的电缆的敷设路径。其中，移动作业机上附带的电缆，通常通过电缆敷卷组件32卷设电缆。

能够理解的是，电缆敷卷组件32和电缆路径控制组件31可以设置在同一个底座上，也可通过各自的支架支撑；对于通过各自支架支撑的电缆敷卷组件32和电缆路径控制组件31，在使用时按照设定的相对位置安装在需使用电缆敷卷装置的移动作业机上，如安装在电动拖拉机、电动收割机、电动吊车、电动播种机等底盘车上。在本实施例中，为便于控制电缆敷卷组件32和电缆路径控制组件31的相对位置，电缆敷卷组件32和电缆路径控制组件31均安装在同一个机架34上；也就是说，电缆路径控制组件31的底座是机架34的一部分。

其中，电缆敷卷组件32包括敷卷电机3205、卷盘总成3201和主轴，敷卷电机3205用于驱动卷盘总成3201绕主轴转动。结合图3，在本实施例中，卷盘总成3201为圆形旋转筒体，同时卷盘总成3201同心套设在主轴外，而主轴固定在机架34上以通过主轴将卷盘总成3201架设在机架34上。需要说明的是，卷盘总成3201中间筒体半径应当大于电缆线最小弯曲半径，卷盘总成3201两端的轮型凸缘直径根据所卷盘的线卷长度和线直径等参数确定。

敷卷电机3205经过卷盘驱动传动机构3204与卷盘总成3201传动连接，从而通过敷卷电机3205驱动卷盘总成3201绕主轴旋转。敷卷电机3205可以为伺服电机，也可以为普通的变频电机；通常敷卷电机3205配备有制动器，敷卷电机3205停止运行时，敷卷电机3205制动器断电制动，卷盘总成3201停止旋转。对于卷盘驱动传动机构3204，可以是齿轮传动机构，也可以是链轮传动等；其中，卷盘驱动传动机构3204驱动端装有空盘和满盘检测装置，用以提供移动电缆空盘和满盘信号，为卷盘总成3201的启停提供数据支撑。即，在敷设电缆时检测到空盘后敷卷电机3205停止，并将相应的信号反馈给通过电缆敷卷装置连接电源的移动作业机，以便于控制移动作业机停止前进，避免将电缆扯断或将避免损坏电缆敷卷装置；在卷收电缆时检测到满盘信号后敷卷电机3205停止工作，以有效的卷收电缆。

电缆敷卷组件32还包括设在卷盘总成3201内部的碳刷3209和滑环3211，滑环3211固定在主轴上，碳刷3209一端与卷盘总成3201内壁固定连接，碳刷3209另一端与滑环3211滑动接触。继续参照图3，在卷盘总成3201的内部设有滑环箱3202，滑环箱3202与卷盘总成3201的圆形旋转筒体固定连接，且滑环箱3202箱体布置有检修窗口以供维护检修，其内安装有碳刷3209、滑环3211、绝缘杆3208和绝缘板3210；碳刷3209固定连接在滑环箱3202内的绝缘杆3208上，并随着卷盘总成3201一起旋转；滑环3211则固定在主轴上，在卷盘总成3201旋转的过程中，碳刷3209绕滑环3211滑转，而电缆卷绕在卷盘总成3201上，一端连接电源(包括固定电源或可移动的电源，可移动电源可为铅酸电池组、超级电容、锂电池组等)，另一端连接碳刷3209，以将电流从滑环3211上由连接电缆引出送至用电设备(移动作业机)，进而确保卷盘总成3201在滑转时候电流不间断；绝缘板3210固定在各滑环3211之间防止电流短路。

在本实施例中，在滑环箱3202内设置有温湿度传感器3212和加热器3213，可以根据环境温度和湿度自动加热，防止凝露。

应当注意的是，缠绕在卷盘总成3201上的电缆主要用于传输电流，由于移动作业机作业的特殊性，要求能抗拉，耐磨、防水以及经常敷设和卷收等。

继续参照图1，电缆敷卷组件32还包括排缆器3206和往复驱动机构，往复驱动机构用于驱动排缆器3206沿卷盘总成3201轴向往复移动。可以理解的是，排缆器3206用于挂设电缆，且安装在往复驱动机构的驱动端上。往复驱动机构可以是直线驱动器，如电推杆、气压杠等；往复驱动机构也可以是直线驱动机构，如丝杠滑块机构、带轮机构等。在本实施例中，往复驱动机构包括往复驱动电机3207(直流电机)和与往复驱动电机3207传动连接的丝杠，排缆器3206套在丝杠外并与丝杠螺接，通过往复驱动电机3207的正反转带动排缆器3206往复移动，以便于控制排缆器3206的往复移动。排缆器3206安装在卷盘总成3201筒体的上方，当卷盘总成3201收缆时，电缆穿过排缆器3206自动排缆，当电缆一排排满时排缆器3206自动换向，以通过排缆器3206控制卷盘总成3201的排缆质量。

在一可选的实施方式中，电缆路径控制组件31还包括电缆支臂驱动电机3101，电缆支臂驱动电机3101通过转轴3103与电缆支臂3106相连，以通过电缆支臂驱动电机3101驱动电缆支臂3106转动。结合图2具体来讲，电缆支臂3106固定在转轴3103上，转轴3103与机架34转动连接，且通过电缆支臂固定支架3104设置在机架34上，使得转轴3103保持竖直状态，此时预设轴线与转轴3103的轴线重合，当然转轴3103也可以倾斜设置；电缆支臂驱动电机3101固定在机架34上，并通过电缆支臂驱动机构3102与转轴3103传动连接，底座则为电缆支臂驱动机构。从而通过控制电缆支臂驱动电机3101的转动，调整电缆支臂3106的角度。

继续参照图2，电缆支臂3106包括滑套3105、横杆3118和第三直线驱动器3108，横杆插设在滑套3105内，导缆架3116设置在横杆上，第三直线驱动器3108用于驱动横杆3118沿滑套3105长度方向滑动。可以理解的是，第三直线驱动器3108可以是气压杆、电机驱动的丝杠滑块机构、电机驱动的齿轮齿条机构或者是电推杆，在本实施例中，第三直线驱动器3108为电推杆，一方面能简化电缆支臂3106的结构，另一方面便于控制电缆支臂3106的长度。具体的，在滑套3105正对导缆架3116的一端固定有第一支座3107、在横杆设置导缆架3116的一端设置有第二支座3109，第三直线驱动器3108一端与第一支座3107铰接，第三直线驱动器3108另一端与第二支座3109铰接，从而通过控制第三直线驱动器3108的伸缩，调整导缆架3116到转轴3103的距离。

其中：

电缆支臂驱动电机3101，其主要为转轴3103的旋转提供动力，并精确控制转轴3103的旋转角度，其可以是普通变频电机，也可以是伺服电机，当然选择不同类型的电机，其控制策略需要同步进行调整；

电缆支臂驱动机构3102，主要将电缆支臂驱动电机3101的转矩传递给转轴3103，使之按照要求的角度精确旋转，当结构允许时，电缆支臂驱动电机3101可以直接和转轴3103连接，取消电缆支臂驱动机构3102，此时底座则为电缆支臂驱动电机3101。而电缆支臂驱动机构3102可以是齿轮传动机构，也可以是链轮传动等；

电缆支臂固定支架3104为转轴3103提供支撑，但不影响其旋转，其主要防止转轴3103由于悬臂太长，而影响转轴3103旋转的稳定性；

滑套3105固定在转轴3103的顶端，主要保证第三直线驱动器3108在伸缩作业时，电缆支臂3106的横杆可以顺利滑动；

电缆支臂3106，主要支撑导缆架3116，以将电缆线引出到移动作业机和移动作业机所搭载的机具作业范围外侧，并通过第三直线驱动器3108调整第一支座3107和第二支座3109之间的距离从而调整导缆架3116到转轴3103的距离。

在可选的一实施方式中，导缆架3116到电缆支臂3106转动面的距离可变。具体的，导缆架3116通过第一直线驱动器3114与电缆支臂3106连接，以通过第一直线驱动器3114改变导缆架3116到电缆支臂3106的垂直距离。结合图2，在导缆架3116和电缆支臂3106之间设有伸缩导杆3110、伸缩滑轨3117和第一直线驱动器3114。

在本实施方式中：

伸缩导杆3110上端通过锁紧螺母3111紧固在电缆支臂3106上，当然，也可以通过焊接的方式将伸缩导杆3110固定在电缆支臂3106上；且伸缩导杆3110上固定有第三支座3113；

锁紧螺母3111为城垛螺母，并通过开口销3112锁定到位，防止锁紧螺母3111松脱；

伸缩滑轨3117与伸缩导杆3110滑动连接，在伸缩滑轨3117上固定有第四支座3115，同时导缆架3116固定在伸缩滑轨3117上；

第一直线驱动器3114可以是气压杆、电机驱动的丝杠滑块机构、电机驱动的齿轮齿条机构或者是电推杆，优选为电推杆，一方面能简化电缆支臂3106的结构，另一方面便于控制电缆支臂3106的长度；

第一直线驱动器3114的一端与第三支座3113铰接，第一直线驱动器3114的另一端与第四支座3115铰接，从而通过第一直线驱动器3114的伸缩调节导缆架3116的高度；

导缆架3116主要调整电缆出缆状态，控制电缆敷设路径，通过实时调整导缆架3116在三维空间中的位置，实现电缆由卷盘总成3201、排缆器3206、导缆架3116直至地面整个过程的顺滑，使电缆布设路径的最小折弯角满足电缆折弯要求，最大范围的提高电缆寿命。

为便于实现电缆敷卷装置的自动化运行，还设置有控制器，敷卷电机3205与控制器电连接；控制器用于根据采集到电缆敷卷装置的移动速度控制敷卷电机3205的转速，使电缆敷卷组件32释放电缆或卷收电缆的速度与电缆敷卷装置的移动速度适配。

需要说明的是，控制器包括敷卷控制器和装载电缆敷卷装置的移动作业机控制器20。敷卷控制器集成在电缆敷卷控制箱33内，电缆支臂驱动电机3101、第一直线驱动器3114和第三直线驱动器3108均与敷卷控制器电连接。往复驱动电机3207与移动作业机控制器20电连接，既可与敷卷电机3205联动，又可独立运行以便对导缆架3116的位置进行调节。对于移动作业机控制器20，即用于采集移动作业机的运行数据，包括移动作业机运行速度和移动作业机运行路径，又用于控制移动作业机的运行。敷卷控制器即可与移动作业机控制器20集成在一起，也可以分开设置；在本实施方式中，移动作业机控制器20设置在移动作业机上，以便于操控移动作业机。

控制器与执行部件间的电连接，包括与电缆支臂驱动电机3101、第一直线驱动器3114和第三直线驱动器3108之间的连接，可以通无线通讯连接，如蓝牙连接、红外连接、wifi连接等，也可以通过电缆线有线连接，以进行指令的接收和/或数据的反馈。

对于敷卷控制箱33可以直接布置到移动作业机上，也可以固定在安装电缆敷卷组件32的机架34上。一般情况电缆敷卷组件32沿移动作业机前进方向布置在电缆路径控制组件31前，电缆敷卷控制箱33可以根据移动作业机的布局进行布置情况，通常固定在安装电缆敷卷组件32的机架34上，控制箱调控界面朝向车辆外侧，便于人工控制。

为便于监控电缆的敷设和卷收路径，本实施方式中还设置有电缆敷设和卷收路径监控组件，其包括电缆敷卷装置正常工作的所有传感器及其线路等。电缆敷设和卷收路径监控组件通常包含电缆支臂驱动电机3101角度传感器、敷卷电机3205转速传感器(或编码器)，往复驱动电机3207转速传感器、第三直线驱动器3108长度传感器、第一直线驱动器3114长度传感器，滑环箱3202温度湿度传感器，电缆敷卷控制箱33温度湿度传感器，排缆器3206位置传感器、电缆满盘和空盘传感器、移动作业机行驶速度传感器，移动作业机转向半径传感器和移动作业机位置传感器等。

根据本实施例提供的一种电缆敷卷装置，电缆敷卷装置的工作原理是：

电缆敷卷装置工作时由两个独立的过程同步进行，即电缆敷卷组件32控制电缆线敷设和卷收速度、电缆路径控制组件31控制电缆线敷设路径。

电缆路径控制组件31控制电缆线敷设路径操作如下：

移动作业机控制器20处理移动作业机位置信息和排缆器3206位置信息后，对电缆支臂驱动电机3101、第三直线驱动器3108和第一直线驱动器3114发指令；

电缆支臂驱动电机3101接受指令开始旋转，通过电缆支臂驱动机构3102带动转轴3103旋转，达到指定角度停止；

第三直线驱动器3108接受指令开始伸缩，由于一端固定于转轴3103不能移动，另一端推动电缆支臂3106的横杆3118滑动，导缆架3116到转轴3103的距离达到指定值后停止；

第一直线驱动器3114长度接受指令开始伸缩，由于一端固定于电缆支臂3106横杆不能移动，另一端推动导缆架3116滑动，达到指定长度后停止；以根据装载电缆敷卷装置的移动作业机的移动路径调整电缆线的敷设路径。

电缆敷卷组件32控制电缆线敷设和卷收速度操作如下：

移动作业机控制器20处理移动作业机速度信息、移动作业机转向半径信息，电缆支臂驱动电机3101角度信息、第三直线驱动器3108长度信息、第一直线驱动器3114长度信息，通过敷卷控制器对敷卷电机3205和往复驱动电机3207发指令；

敷卷电机3205接受指令开始按照指定转速旋转，其通过卷盘驱动传动机构3204带动卷盘总成3201和滑环箱3202绕主轴旋转，电缆开始按照指定速度敷设或者卷收。

往复驱动电机3207接受指令开始按照指定转速旋转，其带动排缆器3206往复移动，排缆器3206移动速度与卷盘总成3201上电缆排列速度相同，但两者速度不一致时，对往复驱动电机3207转速进行微调，直到两者速度相同；同时通过调节电缆支臂3106的长度、第一直线驱动器3114驱动端的高度，从而调整导缆架3116的位置，以适应排缆器3206的移动，防止电缆弯角过大，从而使电缆从卷盘总成3201到导缆架3116到地面，整个过程电缆走向处于最佳状态，提高电缆使用寿命。

本实施例提供的一种电缆敷卷装置至少具有以下优点：

1、本实施例中电缆敷卷装置搭载电缆路径控制组件31，电缆敷卷装置在使用时安装在移动作业机上、电缆挂设在导缆架3116上，使得转轴3103竖直或倾斜、电缆支臂3106水平或倾斜；工作时，电缆路径控制组件31通过转轴3103带动在水平面或斜面内转动，从而带动穿设电缆的导缆架3116在水平面内或斜面内转动，进而改变电缆出线位置相对于搭载电缆路径控制组件移动作业机的角度；同时，导缆架3116到电缆支臂3106转动轴线的距离可变，能够改变电缆出线位置相对于搭载电缆路径控制组件移动作业机的距离，使得电缆敷卷装置能够改变电缆的出线位置。因此，本实施例提供的电缆敷卷装置能根据电缆敷卷装置的移动路径，调节电缆敷卷装置电缆的出线角度和位置，从而将电缆敷设到搭载电缆敷卷装置的移动作业机的作业范围外，避免与移动作业机装备的机具干涉，同时使电缆从卷盘总成3201到地面路径柔顺，提高电缆寿命；

2、本实施例中电缆敷卷装置的控制器能够根据采集到电缆敷卷装置的移动速度控制敷卷电机3205的转速，使电缆敷卷组件32释放电缆或卷收电缆的速度与电缆敷卷装置的移动速度适配，避免电缆铺设过紧，避免导致电缆敷卷装置飞车(电缆敷卷装置从搭载电缆敷卷装置的移动作业机上掉落)；

第二实施例

结合图4，本实施提供的可移动过供电的电缆敷卷装置与第一实施例的基本结构、工作原理及取得的技术效果基本相同，不同是：电缆路径控制组件31包括第二直线驱动器3120，第二直线驱动器3120一端与转轴3103铰接，第二直线驱动器3120另一端与电缆支臂3106铰接，电缆支臂3106与转轴3103铰接，以通过第二直线驱动器3120的伸缩改变电缆支臂3106长度方向与转轴3103长度方向夹角的大小。

电缆支臂3106的滑套3105一端与转轴3103的顶端铰接，滑套3105的另一端与第二直线驱动器3120的一端铰接，第二直线驱动器3120的另一端与转轴3103的杆部铰接。而第二直线驱动器3120为能够改变自身长度的直线驱动器，如气压杆或电推杆等；为确保第二直线驱动器3120能够提供足够的推力，通常采用气压杆。故第二直线驱动器3120、转轴3103和滑套3105形成一边长度可变的三连杆机构。

因此通过第二直线驱动器3120的伸缩，带动电缆支臂3106绕滑套3105与转轴3103铰接的铰接轴上下转动，进而改变导缆架3116的到底座的距离。对于因电缆支臂3106转动而改变导缆架3116到预设轴线的距离，可通过第三直线驱动器3108的伸缩改变导缆架3116到转轴3103的距离进行补偿，以确保导缆架3116的位置与排缆器3206的位置适配。

另外，为防止电缆支臂3106在转动的过程中，导缆架3116扭曲电缆，将导缆架3116上端与电缆支臂3106的横杆端部铰接，以使得导缆架3116在电缆支臂3106转动的过程中保持竖直，避免导缆架3116扭曲电缆，确保电缆的使用寿命。

第三实施例

结合图5，本实施例提供了一种移动作业设备，包括移动作业机10，还包括第一实施例或第二实施例所记载的电缆敷卷装置，电缆敷卷装置固定在移动作业机上10，移动作业机10的驱动装置通过电缆敷卷装置30卷设的电缆与电源电连接。

对于移动作业机，可以是电动拖拉机、电动挖掘机、电动播种机等电动移动作业机；在本实施例中，移动作业设机为无人驾驶电动拖拉机，以通过无人驾驶电动拖拉机搭载相应的作业机具，进行作业。

本实施例提供的移动作业设备，搭载了前述实施方式中的电缆敷卷装置30能够根据移动作业机10的移动路径，调节电缆敷卷装置30电缆的敷设路径，从而将电缆敷设到移动作业机10的作业范围外，避免电缆与移动作业机10、与移动作业机10装备的机具干涉，并且使电缆从线卷到地面路径柔顺，提高电缆寿命。同时，也能够根据移动作业机10的移动速度调节电缆敷设和卷收的速度，从而避免损坏电缆或电缆敷卷装置30。

综上，本发明实施例提供了一种电缆敷卷装置和移动作业设备。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。