CN104325420B - 一种用于光缆机械性能测试的快速定位卸位装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于光缆机械性能测试的快速定位卸位装置，包括上夹板、下夹板、夹板连轴销、用于夹光缆的套筒、电磁自动开闭器、自锁装置，电磁自动开闭器包括电磁铁、永磁铁、电磁铁套筒以及盖板，自锁装置包括卡勾、弹簧、锁舌，套筒分为上半圆套筒和下半圆套筒，上夹板通过夹板连轴销转动连接下夹板，上半圆套筒与上夹板可拆卸连接，下半圆套筒与下夹板可拆卸连接，盖板位于上夹板中，电磁铁套筒内固定电磁铁，电磁铁套筒通过盖板固定于上夹板中，永磁铁固定于下夹板中，卡勾固定于上夹板内，锁舌位于下夹板内，弹簧位于锁舌的两侧，本发明提供一种有效保护光缆、工作效率高、安全性高的一种快速定位卸位装置。

Description

一种用于光缆机械性能测试的快速定位卸位装置

技术领域

本发明涉及机械工程及光通信领域，提出一种新型装置，用于对光缆进行快速定位、夹持、松卸的装置。

背景技术

光缆是为了满足光学、机械或环境的性能规范而制造的，利用置于包覆护套中的一根或多根光纤作为传输媒质，单独或成组使用的通信线缆组件。光缆一般由缆芯、加强钢丝、填充物和护套等几部分组成，另外根据需要还有防水层、缓冲层、绝缘金属导线等构件。

光缆的固定装置是用于夹紧光缆，防止光缆在进行拉伸、扭转等机械性能测试时产生轴向移动。其先通过夹具对光缆外护套施加压力，使光缆外侧和夹具之间产生摩擦力，利用该摩擦力使光缆的轴向位置固定不变。该装置现有的结构是使用螺纹机构闭合夹具，通过调节螺栓松紧控制摩擦力大小；固定装置的内部采用两片可更换式的半圆形金属套筒，从而适应不同直径的光缆。

目前的固定装置，自动化程度较低。每次进行测试时，操作人员先用布匹将光缆外层包扎数圈，具体圈数视布匹材料厚度及金属套筒尺寸等因素决定，之后将被测光缆放入夹具中心位置，然后闭合夹具，再通过调节螺栓夹紧光缆。测试结束后，先反拧螺栓，托住金属套筒，打开夹具，剥离布匹，取出光缆，操作比较繁琐。调节螺栓以控制摩擦力时完全依靠操作人员的主观判断，不易准确控制，可能会对光缆造成损伤或夹紧力不足，使得光缆产生轴向移动。同时，由于固定装置内部的可更换式套筒采用金属部件，与光缆的摩擦系数小，产生的摩擦力较小，同时金属硬度较高，易损伤光缆，且布包裹的方式也很不规范，作用力难以准确控制，工作效率低下，以现有的作业过程计算，完成一次全周期的光缆装夹、拆卸的过程需要约3～4分钟的时间，工作效率很低。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种有效保护光缆、工作效率高、安全性高的一种用于光缆机械性能测试的快速定位卸位装置。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种用于光缆机械性能测试的快速定位卸位装置，包括上夹板、下夹板、夹板连轴销、用于夹光缆的套筒、电磁自动开闭器、自锁装置，电磁自动开闭器包括电磁铁、永磁铁、电磁铁套筒以及盖板，电磁铁由线圈、铁芯组成，自锁装置包括卡勾、弹簧、锁舌，用于夹光缆的套筒分为上半圆套筒和下半圆套筒，上夹板通过夹板连轴销转动连接下夹板，上半圆套筒与上夹板可拆卸连接，下半圆套筒与下夹板可拆卸连接，盖板位于上夹板中，电磁铁套筒内固定电磁铁，电磁铁套筒通过盖板固定于上夹板中，永磁铁固定于下夹板中，卡勾固定于上夹板内，锁舌位于下夹板内，弹簧位于锁舌的两侧。

本发明的盖板内均设有通孔，通孔的边缘均设有沉孔，电磁铁套筒固定于通孔中，下夹板设有凹槽，永磁铁通过凹槽固定于下夹板中，凹槽的边缘均设有沉孔。

本发明的上半圆套筒和下半圆套筒内侧均设有螺旋状突起。

本发明还包括缓冲垫，缓冲垫位于上夹板表面、下夹板表面上。

本发明的电磁铁套筒位于卡勾与上半圆套筒之间，永磁铁位于锁舌与下半圆套筒之间。

本发明用于夹光缆的套筒由橡胶材料制成。

本发明有益效果：利用电磁自动开闭器来自动闭合或松卸装置，简化了夹紧的整个操作过程，减少了操作时间，提高了工作效率；夹紧过程首先通过永磁铁对电磁铁的吸引力提供预紧力，操作人员在离开装置的情况下给永磁铁通电，装置才能夹紧，保证装置夹紧时不会夹伤操作人员，非常安全；橡胶材质的套筒与光缆的摩擦系数更大，相比于先前使用金属套筒加布料的方法，能以较小的夹紧力获得相同的摩擦力，更不易夹伤光缆，有利于保护光缆；电磁自动开闭器能够根据电磁铁的电流大小调节夹紧力的大小，橡胶材质的套筒能针对不同直径的光缆制造专用套筒，保证其夹紧力的适当，使用更加方便，防止用力过度损坏电缆；自锁装置的存在使电磁铁在夹具工作过程中不需要保持通电，节约了能源，延长了电磁铁的使用寿命；缓冲垫可以起到缓冲作用，减少冲击和噪声，因此提高了装置的使用寿命，保护了装置。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的在自锁状态的结构示意图。

图3为本发明的电磁铁自动开闭的示意图；

图4为本发明电磁铁自动开闭的结构示意图；

图5为本发明自锁装置的放大图；

图6为本发明电磁铁自动开闭器约束关系示意图

图7为本发明电磁铁自动开闭器在打开状态下的约束关系示意图

图8为本发明电磁铁自动开闭器在闭合状态下的约束关系示意图

图9为本发明电磁铁自动开闭器在压紧状态下的约束关系示意图

图10为本发明电磁铁铁芯、线圈与沉孔约束关系示意图

图11为本发明永磁铁与沉孔约束关系示意图

具体实施方式

如图1所示，一种用于光缆机械性能测试的快速定位卸位装置，包括上夹板3、下夹板、夹板连轴销5、用于夹光缆的套筒、电磁自动开闭器、自锁装置，电磁自动开闭器包括电磁铁7、永磁铁9、电磁铁套筒8以及盖板6，电磁铁7由线圈、铁芯组成，自锁装置包括卡勾10、弹簧12、锁舌13，用于夹光缆的套筒分为上半圆套筒41和下半圆套筒42，上夹板3通过夹板连轴销5转动连接下夹板，上半圆套筒41与上夹板3可拆卸连接，下半圆套筒42与下夹板可拆卸连接，盖板6位于上夹板3中，电磁铁套筒8内固定电磁铁7，电磁铁套筒8通过盖板6固定于上夹板3中，永磁铁9固定于下夹板中，卡勾10固定于上夹板3内，锁舌13位于下夹板内，弹簧12位于锁舌13的两侧。盖板6内均设有通孔61，通孔61的边缘均设有沉孔17，电磁铁套筒8固定于通孔61中，下夹板设有凹槽151，永磁铁9通过凹槽151固定于下夹板中，凹槽151的边缘均设有沉孔17。上半圆套筒41和下半圆套筒42内侧均设有螺旋状突起。本发明还包括缓冲垫2，缓冲垫2位于上夹板3表面、下夹板表面上。电磁铁套筒8位于卡勾10与上半圆套筒41之间，永磁铁9位于锁舌13与下半圆套筒42之间。用于夹光缆的套筒由橡胶材料制成。

工作原理：

先将光缆手动放入套筒内，推动上夹板3和下夹板初步合拢，利用永磁铁9对电磁铁7的吸附作用，给予装置初始预紧力，防止光缆因外力干扰而脱出装置，即具有微自锁功能。方便操作人员离开装置，给电磁铁通电，这样的结构布置，也有利于确保操作人员远离夹具体控制电磁铁通电闭合，进一步防范了强电磁力作用下发生工伤，有利于提高作业环境的安全性，提高了安全性。给电磁铁7通电后，利用电磁铁7对永磁铁9的电磁吸力，使装置压紧光缆。当作业结束时，需要松开装置取出光缆，则对电磁铁7线圈通入反向电流，因为永磁体9位置及其磁极不变，则电磁铁7铁芯上产生了与永磁铁9磁极相同的排斥力，迅速弹开装置，取出光缆。

本发明装置在上夹板表面、下夹板表面均上设有缓冲垫2。当电磁铁7通电，在电磁铁7、永磁铁9之间的瞬间电磁力的作用下，装置迅速闭合，上下夹板之间会产生很强的冲击力，给作业环境产生很大的噪音，在此冲击力的长期反复作用下，装置也很容易产生疲劳裂纹，继而产生断裂损坏。进一步地，当上下夹板之间的间距越大，冲击力越大，由此产生的噪音及对装置的损伤也越大，设置了缓冲垫2可以起到缓冲作用，减少冲击和噪声；夹具在微自锁状态下，设置了缓冲垫2可以起到缓冲作用，减少冲击和噪声；因此提高了夹具的使用寿命，保护了夹具。

如图2所示，电磁铁7通电后，上夹板3与下夹板闭合，卡勾10在夹紧力的作用下压迫锁舌13，使得锁舌13压缩弹簧12向两侧移动，卡钩10向下运动，当卡勾10头部通过锁舌13后，锁舌13在弹簧力12的作用下回复原位，锁住卡勾10，实现对夹具的自锁，此时，电磁铁就不需要保持通电，夹具也会保持闭合状态，因此节约了能源，延长了电磁铁的使用寿命。

如图1、图2所示，松卸装置时，向电磁铁7线圈内通入反向电流，使其产生和永磁铁9对应面相同极性的磁场，继而产生排斥力。装置在排斥力与缓冲垫的弹力的共同作用下克服自锁机构的约束而打开。电磁力对卡勾10产生提升力，推动锁舌13后退，整个过程和上述锁紧过程相反，锁舌13在弹簧12的作用下复位。锁舌13和卡勾10完全脱离，装置被打开。自锁机构的存在使电磁铁7在装置工作过程中不需要保持通电，节约了能源，延长了电磁铁7的使用寿命。

如图1至图11所示，本发明里的电磁铁自动开闭装置，为兼容电磁力、冲击缓冲、自闭锁、噪声抑制、安全防护等问题，变量L₁，L₂，L₃，L₅，L₆，L₇，L8之间必须满足一定的约束关系，由此构成的尺寸链，其特性决定了该装置的使用效果、可靠性和产品寿命等。L1为缓冲垫高度，L1＝2mm，保证缓冲垫的有效性，又不会影响夹具夹紧。L2为夹板内侧面凹槽深度，L2＝3mm，L3为电磁铁铁芯伸出夹板面的长度，L3＝3mm，取L2＝L3，保证铁芯不会撞击夹板，同时保证电磁铁与夹板距离较近，能产生较大吸引力。L4为铁芯与夹板的间隙，L4＝5mm，减少电磁铁对其固定夹板的磁化，保证其磁场强度。L5为卡勾卡紧面高度，L2＝2mm，其L6为卡勾颈部长度，L6＝7mm，L7为锁舌直径，L7＝6mm，L8为锁舌到内侧面的距离，L8＝2mm。α为卡勾卡紧面与水平面的夹角，α＝30°。经过计算，在上述情况下，该自锁装置能起到自锁作用的情况是两夹板顶端处间隙在0.7mm～3.7mm之间，范围比较合适。

本发明涉及的电磁铁自动开闭装置，电磁铁的铁芯直径为d₁，线圈直径为d₂，沉孔的直径为d₃。间隙T需满足以下等式关系：

T＝(d₃-d₁)/2

且需满足以下约束条件：

(d₃-d₂)<0

2T+d₁<d₂

这些约束在确保电磁铁可靠固定于夹具的同时，要尽可能地扩展间隙T，以增大铁芯与铁磁性夹具体之间的距离，以利于空气低磁导率来减小磁场穿透损耗，增强电磁作用力。

上述开闭装置，是在电磁铁通电后，对装置进行锁合压紧。为减少能量消耗，本发明采用一机械自锁结构实现电磁铁线圈失电后的位置闭锁功能。在电磁铁断电后，该结构也能保证夹紧力不变，夹具能继续固定光缆。

如图1至图11所示，电磁铁7通电，上夹板3和下夹板闭合。卡勾10在夹紧力的作用下压迫锁舌13，作用力在斜面S₁₁₁上做正交分解，分解后的Y向力使得锁舌13向下，增大了锁舌13和滑槽H之间的摩擦力；分解后的X向力则使得锁舌13压缩弹簧12向左侧移动，为卡钩10下行让位。当锁舌13定点到中心对称轴的间距L₁₁₂等于锁舌13端部顶点最大半径L₁₁₃的时候，锁舌13停止移动，锁舌13完全下行，斜面S₁₁₁完全脱离和锁舌13之间的接触，转换成斜面S₁₁₂和锁舌13球面接触。锁舌13在弹簧力12的作用下回复原位，锁住卡勾10，实现对装置的自锁。

此时，弹簧12张力XX、斜面角度XX、光缆拉力FFF等各变量之间必须符合恰当的函数关系，不然会出现无法自锁等现象。导致夹具突然打开，光缆脱落。

本发明中的套筒，由橡胶材料制成。因其与光缆护套材料的摩擦系数较大，可以以较小的夹紧力获得较大的摩擦力。上半圆套筒和下半圆套筒内侧均设有螺旋状突起，这使得光缆护套在夹紧后表面产生不规则的弹性形变，增大了光缆在装置中运动所受到的阻力，增强了夹持效果。

装置使用前，首先根据被测光缆直径，选择安装合适的套筒。套筒的内孔的直径由被夹持光缆的直径决定。将光缆放置于套筒中，闭合上夹板3与下夹板。永磁铁9吸引电磁铁7的铁芯，产生预紧力，保证装置能将套筒中的光缆固定。操作人员离开装置，给电磁铁7通电，电磁铁7通电后，产生磁场，与永磁铁9相互吸引，装置迅速夹紧，缓冲垫2保证装置夹紧时不会产生过大的冲击力与噪音。夹紧力的大小可以通过电磁铁7中的电流大小调节。夹紧过程中，卡勾10压迫锁舌13，弹簧12受力收缩，锁舌13后退，当卡勾10头部通过锁舌13后，锁舌13在弹簧力的作用下回复原位，锁住卡勾10，实现对装置的自锁。自锁后电磁铁断电，装置在自锁装置的作用下仍然保持夹紧。松卸装置时，电磁铁7与永磁铁9产生排斥力，夹具在排斥力与缓冲垫2的一起作用下张开，卡勾10头部压迫并通过锁舌13，夹具被打开。

利用电磁自动开闭器来自动闭合或松卸装置，简化了夹紧的整个操作过程，减少了操作时间，提高了工作效率；夹紧过程首先通过永磁铁对电磁铁的吸引力提供预紧力，操作人员在离开夹具的情况下给永磁铁通电，夹具才能夹紧，保证装置夹紧时不会夹伤操作人员，非常安全；橡胶材质的套筒与光缆的摩擦系数更大，相比于先前使用金属套筒加布料的方法，能以较小的夹紧力获得相同的摩擦力，更不易夹伤光缆，有利于保护光缆；电磁自动开闭器能够根据电磁铁的电流大小调节夹紧力的大小，橡胶材质的套筒能针对不同直径的光缆制造专用套筒，保证其夹紧力的适当，使用更加方便，防止用力过度损坏电缆，夹紧过程首先通过永磁铁对电磁铁的吸引力提供预紧力，操作人员在离开装置的情况下给永磁铁通电，装置才能夹紧，保证装置夹紧时不会夹伤操作人员。安全性高；自锁装置的存在使电磁铁在装置工作过程中不需要保持通电，节约了能源，延长了电磁铁的使用寿命；缓冲垫可以起到缓冲作用，减少冲击和噪声，因此提高了装置的使用寿命，保护了装置。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种用于光缆机械性能测试的快速定位卸位装置，其特征在于，包括上夹板(3)、下夹板、夹板连轴销(5)、用于夹光缆的套筒、电磁自动开闭器、自锁装置，电磁自动开闭器包括电磁铁(7)、永磁铁(9)、电磁铁套筒(8)以及盖板(6)，所述电磁铁(7)由线圈、铁芯组成，所述自锁装置包括卡勾(10)、弹簧(12)、锁舌(13)，所述用于夹光缆的套筒分为上半圆套筒(41)和下半圆套筒(42)，所述上夹板(3)通过夹板连轴销(5)转动连接下夹板，所述上半圆套筒(41)与上夹板(3)可拆卸连接，所述下半圆套筒(42)与下夹板可拆卸连接，所述盖板(6)位于上夹板(3)中，所述电磁铁套筒(8)内固定电磁铁(7)，所述电磁铁套筒(8)通过盖板(6)固定于上夹板(3)中，所述永磁铁(9)固定于下夹板中，所述卡勾(10)固定于上夹板(3)内，所述锁舌(13)位于下夹板内，所述弹簧(12)位于锁舌(13)的两侧。

2.根据权利要求1的一种用于光缆机械性能测试的快速定位卸位装置，其特征在于，所述盖板(6)内均设有通孔(61)，所述通孔(61)的边缘均设有沉孔(17)，所述电磁铁套筒(8)固定于通孔(61)中，所述下夹板设有凹槽(151)，所述永磁铁(9)通过凹槽(151)固定于下夹板中，所述凹槽(151)的边缘均设有沉孔(17)。

3.根据权利要求1的一种用于光缆机械性能测试的快速定位卸位装置，其特征在于，所述上半圆套筒(41)和下半圆套筒(42)内侧均设有螺旋状突起。

4.根据权利要求1的一种用于光缆机械性能测试的快速定位卸位装置，其特征在于，还包括缓冲垫(2)，所述缓冲垫(2)位于上夹板(3)表面、下夹板表面上。

5.根据权利要求1的一种用于光缆机械性能测试的快速定位卸位装置，其特征在于，所述电磁铁套筒(8)位于卡勾(10)与上半圆套筒(41)之间，所述永磁铁(9)位于锁舌(13)与下半圆套筒(42)之间。

6.根据权利要求1的一种用于光缆机械性能测试的快速定位卸位装置，其特征在于，所述用于夹光缆的套筒由橡胶材料制成。