[发明专利]用于控制线形材料的缠绕的系统和方法

说明书

技术领域

本公开一般涉及一种用于缠绕(spool)线形材料的系统和方法，具体地，涉及一种具有用于控制线形材料的缠绕的电动机控制器的机动化的卷轴。

背景技术

诸如水龙带之类的线形材料可能是麻烦且难以管理。已经设计了一些机械卷轴以帮助将此种线形材料缠绕到鼓状装置上。一些传统的卷轴手动地运行，要求用户物理地旋转卷轴、或鼓以缠绕线形材料。这对于用户可能是费力且耗时的，尤其当软管具有相当大的长度时。其他卷轴是电动机控制的，并且可以自动地卷起线形材料。这些自动的卷轴经常具有齿轮传动装置，其中电动机的多次旋转促使转轴的单次旋转。例如，一些传统的自动卷轴具有30∶1的齿轮减速，其中电动机的30次旋转导致卷轴的一次旋转。

然而，当用户试图从自动卷轴中拉出线形材料时，用户必须反方向地通过齿轮减速促使的增加的阻抗，因为电动机针对卷轴的每一个完整的旋转30次。不仅使用户负有外部物理负担，而且线形材料经受额外的应力。一些自动卷轴包括诸如空挡离合器之类的离合器(clutch)系统，所述离合器系统使电动机无效(或脱离合)以使用户能够自由地拉出线形材料。这通常要求用户处于卷轴的位置处以激活离合器。另外，离合器组件可能是昂贵的并且相当大地增加了自动卷轴的成本。

传统的自动卷轴电动机还倾向于以恒定的速率旋转卷轴。因此，当卷轴到达线形材料的末端时，此种旋转可能促使线形材料的无法控制地摇摆，甚至与卷轴单元强有力地对撞。这不稳定的移动可能导致财产损坏或通过线形材料击中附近的人对其严重的伤害。时常地，用户还必须按下按钮或激活控制器以停止自动卷轴旋转。为了解决此类问题，一些自动卷轴整合了昂贵的编码器，所述编码器跟踪记载剩下的要缠绕的线形材料的数量。

发明内容

因此，存在对自动卷轴的需要，当用户试图拉出或展开线形材料(例如园艺软管)时所述自动卷轴帮助用户。另外，存在针对自动卷轴的需要，所述自动卷轴便宜地记载留待收回的软管部分的长度的轨迹。还需要具有电动机控制器的自动卷轴，所述电动机控制器当收回软管的末端部分时减小电动机的缠绕速度。

在特定的实施例中，自动卷轴积极地帮助试图从卷轴收回软管的用户。例如，当用户从卷轴拉软管时，自动卷轴可以感测倒退(back)，或使通过电动机的反向旋转而创建的电磁力(EMF)信号变得相反。根据感测反相的EMF信号，电动机控制器促使电动机旋转，使得从卷轴延迟了已卷绕的园艺软管。

在特定的实施例中，电动机控制器监测已卷绕在卷轴的软管的量。当卷轴收回软管的末端部分时，电动机控制器促使电动机以较低的速度运行，从而降低了收回的速度。这种速度的降低防止当将软管收回到卷轴中时促使对软管的末端的损害或损伤。

在一个实施例中，公开了一种用于促进线形材料的缠绕的自动卷轴。自动卷轴包括：具有缠绕表面的可旋转的鼓，当所述鼓以第一方向旋转时，所述鼓能够将线形材料卷绕到缠绕表面周围，当所述鼓以第二方向旋转时，所述鼓还能够将线形材料从缠绕表面周围展开。所述卷轴还包括电动机，所述电动机能够与鼓相互作用以选择性地在第一方向或第二方向中旋转鼓；以及包括传感器的控制电路，所述传感器能够监测表示线形材料的拉力的电信号，当线形材料的拉力超过预定量时，所述控制电路能够输出控制信号来使电动机以第二方向旋转鼓来展开线形材料。

在一个实施例中，公开了一种用于提供用于缠绕线形材料的电动化卷轴的方法。所述方法包括：提供可旋转部件，所述可旋转部件能够旋转以将线形材料卷绕到可旋转部件周围；以及提供电动机，所述电动机能够与可旋转部件相互作用以控制可旋转部件的旋转速率。所述方法还包括提供电动机控制器，所述电动机控制器能够监测与电动机相关联的信号，并基于所述信号向电动机输出至少一个控制信号，以当卷绕线形材料的末端部分时降低可旋转部件的旋转速率。

在一个实施例中，共来了一种用于促进线形材料的缠绕的电动化的卷轴。所述电动化的卷轴包括：可旋转部件，所述可旋转部件能够旋转以将线形材料卷绕到可旋转部件周围；电动机，所述电动机能够在至少第一方向中与可旋转鼓相互作用；以及控制电路，所述控制电路能够通过监测至少一个电动机信号来监测可旋转鼓的旋转，至少当线形材料的末端接近可旋转鼓时确定所述电动机信号。

在一个实施例中，公开了一种用于自动地缠绕软管的卷轴。所述卷轴包括：用于旋转以缠绕软管的装置；与用于旋转的装置相互作用以控制用于旋转的装置的旋转速率的装置；以及用于监测电动机信号，并且基于所述电动机信号，当卷绕软管的末端部分时，向用于相互作用装置输出至少一个信号以降低用于旋转的装置的旋转速率的装置。