CN108376945B - 一种高压电缆绝缘层自动切削装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压电缆绝缘层自动切削装置，涉及电力电缆切割装置技术领域；其包括附属机构，以及全部设置在附属机构上的动力机构、控制机构、传动机构、切削机构，传动机构包括第一传动齿轮轴系，切削机构包括设置在传动机构上的刀片，传动机构还包括定位齿轮系，电动机单元的第二主动齿轮与定位齿轮系的从动齿轮啮合连接；切削机构还包括弹性伸缩机构，定位齿轮系、弹性伸缩机构、刀片依次连接；控制机构还包括超声检测单元，超声检测单元与控制器连接并双向通信；其通过电子控制等技术，实现了智能切削电力电缆的外半导电层、主绝缘层、内半导电层等内部结构，其运行可靠、通用性强、结构牢固、造价低廉。

Description

一种高压电缆绝缘层自动切削装置

技术领域

本发明涉及电力电缆切割装置技术领域，尤其涉及一种高压电缆绝缘层自动切削装置。

背景技术

高压电缆大致可分为两部分，其中一部分为外部结构，主要包括外护套、铠装层、内护层和屏蔽层。另一部分为内部结构，主要包括外半导电层、主绝缘层、内半导电层和线芯。外部结构对切削加工的精度要求相对较低，而内部结构由于与高压电缆的电磁场直接作用，为实现绝缘和屏蔽作用，对内部结构的加工精度要求相对较高。

高压电缆内部结构根据电压等级的不同可分为两类，10kV及以下电压等级为外半导电层与绝缘层可剥离的结构，10kV以上电压等级的电缆为不可剥离的结构。在对外高压电缆内部结构切削的过程中，采用传统制作工具时，不仅劳动强度大，而且切削精度的控制对施工人员的技术水平要求极高，往往难以实现精确控制。因而革新施工器具，减轻劳动强度，提高工具的自动化水平和智能化程度便成为工程技术人员一直努力攻克的难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高压电缆绝缘层自动切削装置，其通过电子控制等技术，实现了智能切削电力电缆的外半导电层、主绝缘层、内半导电层等内部结构，其运行可靠、通用性强、结构牢固、造价低廉。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其包括附属机构，以及全部设置在附属机构上的动力机构、控制机构、传动机构、切削机构，所述动力机构包括动力电池单元和电动机单元，所述动力电池单元分别与电动机单元和控制机构电连接，所述控制机构包括控制器、控制输出单元、显示器、控制面板和参数设置单元，所述控制器通过控制输出单元与电动机单元的控制端连接并单向通信，所述控制器与显示器连接并单向通信，所述控制面板与控制器连接并单向通信，所述参数设置单元与控制器连接并单向通信，所述传动机构包括第一传动齿轮轴系，电动机单元的第一主动齿轮与第一传动齿轮轴系的从动齿轮啮合连接，所述切削机构包括设置在传动机构上的刀片，所述传动机构还包括定位齿轮系，电动机单元的第二主动齿轮与定位齿轮系的从动齿轮啮合连接；所述切削机构还包括弹性伸缩机构，所述定位齿轮系、弹性伸缩机构、刀片依次连接；所述控制机构还包括超声检测单元，所述超声检测单元与控制器连接并双向通信。

进一步的技术方案在于：所述附属机构包括第一手柄、第二手柄、第一钳口、第二钳口、张紧装置、锁紧装置和固定套管，所述第一钳口与第一手柄连接，所述第二钳口与第二手柄连接，所述第一手柄、第二手柄、第一钳口和第二钳口组成钳体，所述第一手柄与第二手柄铰接并通过张紧装置活动配合，所述第一钳口和第二钳口通过锁紧装置打开或锁闭配合，所述第一钳口与第二钳口闭合后形成钳口圆管并与电缆包套配合，所述固定套管设置在钳口圆管的一侧；所述传动机构还包括转动套管，所述转动套管通过第一传动齿轮轴系与固定套管转动配合；所述切削机构设置在转动套管上，所述刀片位于转动套管的内侧并与其伸缩配合。

进一步的技术方案在于：所述超声检测单元包括超声发射电路、超声接收电路、信号处理及转换电路和检测探头，所述控制器依次经信号处理及转换电路、超声发射电路连接至检测探头，所述检测探头依次经超声接收电路、信号处理及转换电路连接至控制器。

进一步的技术方案在于：所述锁紧装置包括卡片、U型槽、第一圆管、第二圆管、第三圆管、螺杆和燕尾螺母，所述卡片固定在第一钳口的一侧，所述U型槽开设在卡片上，所述第一圆管固定在卡片下方的第二钳口上，所述第二圆管固定在第一圆管后方的第二钳口上，所述第三圆管位于第一圆管和第二圆管之间，所述第一圆管和第二圆管通过销轴与第三圆管转动连接，所述螺杆与U型槽卡接配合，螺杆的一端设置在第三圆管上，另一端与燕尾螺母螺纹连接。

进一步的技术方案在于：所述刀片为可拆卸式刀片。

进一步的技术方案在于：所述显示器为液晶显示器。

进一步的技术方案在于：所述控制面板包括启/停开关、暂停开关、复位开关、手动/自动转换开关、切削开关和电机正/反转开关，上述每一开关分别单独与控制器的控制端连接。

进一步的技术方案在于：所述附属机构还包括设置在固定套管上的防护屏。

进一步的技术方案在于：所述传动机构还包括第二传动齿轮轴系，电动机单元的第三主动齿轮与第二传动齿轮轴系的从动齿轮啮合连接，所述防护屏与第二传动齿轮轴系连接并与固定套管伸缩配合。

进一步的技术方案在于：所述防护屏由三片弧形防护屏组成，三片弧形防护屏组合成环状。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

第一，所述传动机构还包括定位齿轮系，电动机单元的第二主动齿轮与定位齿轮系的从动齿轮啮合连接；所述切削机构还包括弹性伸缩机构，所述定位齿轮系、弹性伸缩机构、刀片依次连接；所述控制机构还包括超声检测单元，所述超声检测单元与控制器连接并双向通信。该技术方案，超声检测单元实时检测被切削处的电缆皮层的厚度，控制器实时精确控制进刀深度，实现了智能并精确地切削电力电缆的外半导电层、主绝缘层、内半导电层等内部结构，其运行可靠、通用性强、结构牢固、造价低廉。

第二，所述附属机构包括第一手柄、第二手柄、第一钳口、第二钳口、张紧装置、锁紧装置和固定套管，所述第一钳口与第一手柄连接，所述第二钳口与第二手柄连接，所述第一手柄、第二手柄、第一钳口和第二钳口组成钳体，所述第一手柄与第二手柄铰接并通过张紧装置活动配合，所述第一钳口和第二钳口通过锁紧装置打开或锁闭配合，所述第一钳口与第二钳口闭合后形成钳口圆管并与电缆包套配合，所述固定套管设置在钳口圆管的一侧；所述传动机构还包括转动套管，所述转动套管通过第一传动齿轮轴系与固定套管转动配合；所述切削机构设置在转动套管上，所述刀片位于转动套管的内侧并与其伸缩配合。该技术方案，可以更好地夹持住电缆，电缆不松动，可以进一步确保加工精度；电缆不动，固定套管转动并带动刀片完成环绕切削电缆，其运行更稳定，可以进一步确保加工精度。

第三，所述超声检测单元包括超声发射电路、超声接收电路、信号处理及转换电路和检测探头，所述控制器依次经信号处理及转换电路、超声发射电路连接至检测探头，所述检测探头依次经超声接收电路、信号处理及转换电路连接至控制器。该技术方案，各部件的适用性更好，通用性更高，生产加工更简便，使用操作更简便，生产成本更低。

第四，所述锁紧装置包括卡片、U型槽、第一圆管、第二圆管、第三圆管、螺杆和燕尾螺母，所述卡片固定在第一钳口的一侧，所述U型槽开设在卡片上，所述第一圆管固定在卡片下方的第二钳口上，所述第二圆管固定在第一圆管后方的第二钳口上，所述第三圆管位于第一圆管和第二圆管之间，所述第一圆管和第二圆管通过销轴与第三圆管转动连接，所述螺杆与U型槽卡接配合，螺杆的一端设置在第三圆管上，另一端与燕尾螺母螺纹连接。该技术方案，可以更好地锁闭并夹住电缆，可以进一步确保加工精度；该锁紧装置，操作更简便，更省时省力。

第五，所述刀片为可拆卸式刀片，方便更换刀片，维护更方便。

第六，所述显示器为液晶显示器，体积小、能耗低、寿命长。

第七，所述控制面板包括启/停开关、暂停开关、复位开关、手动/自动转换开关、切削开关和电机正/反转开关，上述每一开关分别单独与控制器的控制端连接。该技术方案，控制操作更方便。

第八，所述附属机构还包括设置在固定套管上的防护屏，优点在于防止刀具对操作人员产生伤害。

第九，所述传动机构还包括第二传动齿轮轴系，电动机单元的第三主动齿轮与第二传动齿轮轴系的从动齿轮啮合连接，所述防护屏与第二传动齿轮轴系连接并与固定套管伸缩配合。该技术方案，在穿入电缆时，防护屏收缩，方便穿入电缆；在切削前防护屏伸展并夹持住电缆，可以更好地夹住电缆并进一步确保加工精度；切削完毕后，可以对切削的废料进行自动剥离，使用更方便。

第十，所述防护屏由三片弧形防护屏组成，三片弧形防护屏组合成环状。该技术方案，在成本较低的情况下，防护屏伸展后夹持住电缆的效果更好，可以更好地夹住电缆并进一步确保加工精度；切削完毕后，可以更好对切削的废料进行自动剥离，使用更方便；组合成环状，可以更好地防止刀具对操作人员产生伤害。

附图说明

图1是本发明闭合状态的结构图；

图2是本发明打开状态的结构图；

图3是本发明的结构原理框图；

图4是本发明使用打开状态的结构图；

图5是本发明使用闭合状态的结构图。

其中：1第一手柄、2第二手柄、3第一钳口、4第二钳口、51卡片、52 U型槽、53第一圆管、54第二圆管、55第三圆管、56螺杆、6固定套管、7转动套管、8检测探头、9刀片、10显示器、11控制面板、12参数设置单元、13电缆、14弧形防护屏。

具体实施方式

下面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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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做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。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1-图3所示，本发明公开了一种高压电缆绝缘层自动切削装置，其包括附属机构，以及全部设置在附属机构上的动力机构、控制机构、传动机构、切削机构。

所述附属机构包括第一手柄1、第二手柄2、第一钳口3、第二钳口4、张紧装置、锁紧装置、固定套管6和防护屏，所述第一钳口3与第一手柄1连接，所述第二钳口4与第二手柄2连接，所述第一手柄1、第二手柄2、第一钳口3和第二钳口4组成钳体，所述第一手柄1与第二手柄2铰接并通过张紧装置活动配合，所述第一钳口3和第二钳口4通过锁紧装置打开或锁闭配合，所述第一钳口3与第二钳口4闭合后形成钳口圆管并与电缆13包套配合，所述固定套管6设置在钳口圆管的一侧；所述锁紧装置包括卡片51、U型槽52、第一圆管53、第二圆管54、第三圆管55、螺杆56和燕尾螺母，所述卡片51固定在第一钳口3的右侧，所述U型槽52开设在卡片51上，所述第一圆管53固定在第二钳口4的右侧前部，所述第二圆管54固定在第二钳口4的右侧后部，所述第一圆管53和第二圆管54通过销轴与第三圆管55转动连接，所述螺杆56与U型槽52卡接配合，螺杆56的一端设置在第三圆管55上，另一端与燕尾螺母螺纹连接；所述防护屏位于固定套管6的一端内侧，防护屏由三片弧形防护屏14组成，三片弧形防护屏组合成环状。

所述动力机构包括动力电池单元和电动机单元，所述动力电池单元分别与电动机单元和控制机构电连接。

所述控制机构包括控制器、控制输出单元、显示器10、控制面板11、参数设置单元12、超声检测单元和温度传感器，所述控制器通过控制输出单元与电动机单元的控制端连接并单向通信；所述显示器10为液晶显示器，所述控制器与显示器10连接并单向通信；所述控制面板11包括启/停开关、暂停开关、复位开关、手动/自动转换开关、切削开关和电机正/反转开关，上述每一开关分别单独与控制器的控制端连接；所述参数设置单元12与控制器连接并单向通信；所述超声检测单元包括超声发射电路、超声接收电路、信号处理及转换电路和检测探头8，所述控制器依次经信号处理及转换电路、超声发射电路连接至检测探头8，所述检测探头8依次经超声接收电路、信号处理及转换电路连接至控制器；所述温度传感器安装在检测探头8的旁边并与控制器连接并单向通信。

所述传动机构包括第一传动齿轮轴系、第二传动齿轮轴系、定位齿轮系和转动套管7，电动机单元的第一主动齿轮与第一传动齿轮轴系的从动齿轮啮合连接，电动机单元的第二主动齿轮与定位齿轮系的从动齿轮啮合连接，电动机单元的第三主动齿轮与第二传动齿轮轴系的从动齿轮啮合连接，防护屏与第二传动齿轮轴系连接并与固定套管6伸缩配合，转动套管7通过第一传动齿轮轴系与固定套管6转动配合。

所述切削机构包括刀片9和弹性伸缩机构，所述定位齿轮系、弹性伸缩机构、刀片9依次连接，所述刀片9为可拆卸式刀片，其可拆卸的安装在弹性伸缩机构上；所述弹性伸缩机构安装在转动套管7上，所述刀片9位于转动套管7的内侧并与其伸缩配合。

其中，动力电池单元为一块输出电压为12V的蓄电池，张紧装置为强力弹簧，控制器的型号为stc89s52，温度传感器为红外温度传感器，电动机单元、控制输出单元、参数设置单元12和超声检测单元均为现有技术在此不再赘述。

使用说明：

如图4所示，按压第一手柄1和第二手柄2使得第一钳口3与第二钳口4张开，将电缆13依次穿过转动套管7和弧形防护屏14，令第一钳口3与第二钳口4包套住电缆13。

如图5所示，转动螺杆56进入U型槽52，拧紧燕尾螺母并使其卡住卡片51，电缆13被压紧在第一钳口3与第二钳口4之间。

按下启/停开关，启/停开关告知控制器开始工作，控制器通过控制输出单元控制电动机单元工作，电动机单元的第三主动齿轮通过第二传动齿轮轴系的从动齿轮驱动三片弧形防护屏14向电缆13伸展，最终其形成环状的防护屏并将电缆13卡住；控制器控制超声检测单元工作，检测探头8探测电缆13的皮层厚度并反馈给控制器；控制器通过控制输出单元控制电动机单元工作，电动机单元的第二主动齿轮通过定位齿轮系的从动齿轮驱动弹性伸缩机构工作，进而控制刀片9相对于转动套管7内侧的高度，即控制刀片9切削电缆13的进刀深度；控制器通过控制输出单元控制电动机单元工作，电动机单元的第一主动齿轮通过第一传动齿轮轴系的从动齿轮驱动转动套管7转动，转动套管7带动刀片9围绕电缆13环绕切削。

切削过程中，按下暂停开关，暂停开关告知控制器，控制器通过控制输出单元控制电动机单元暂停工作。

按下复位开关，复位开关告知控制器，控制器通过控制输出单元控制电动机单元工作，进而使得转动套管7的位置、刀片9的高度、三片弧形防护屏14的位置均回复原始状态。

按下手动/自动转换开关，手动/自动转换开关告知控制器，控制器自动操控控制输出单元工作，进而自动控制电动机单元工作，无需人为干预其后续工作；弹起手动/自动转换开关，手动/自动转换开关告知控制器，操作人员通过按下切削开关告知控制器，控制器通过控制输出单元控制电动机单元单步步进方式工作。

手动方式下，按下电机正/反转开关，其告知控制器，控制器依次通过控制输出单元和电动机单元控制转动套管7反向转动，进而控制刀片9反向切削。

显示器10用于显示切削深度、切削角度、切削温度、切削结构层等各参数。温度传感器检测刀片9与电缆13因切削摩擦而出现的切削温度，温度传感器将切削温度数据告知控制器，控制器控制显示器10显示切削温度数据。

根据需要，操作人员通过参数设置单元12对转动套管7的位置、刀片9的高度和三片弧形防护屏14的位置等进行初始化设置，参数设置单元12将这些数据告知控制器。在按下启/停开关开始切削工作时，控制器根据这些数据分别控制上述各部件进入设置要求的初始状态，然后再开始后续的进刀、环绕切削。

根据需要，操作人员通过参数设置单元12对对切削深度进行设定，参数设置单元12将切削深度数据告知控制器，控制器控制进刀深度。因此，切削机构即可对半导电层进行切削，也可对绝缘层进行切削，不同之处在于其进刀深度的差别。

防护屏的作用是防止刀具对操作人员产生伤害，同时可以对切削的废料进行自动剥离。切削完成后，松开燕尾螺母，第一钳口3与第二钳口4之间的电缆13被松开，操作人员拽出电缆13，与此同时，由于防护屏夹住了被切削的电缆13的外皮，进而实现对切削的废料进行自动剥离。

该技术方案，实现了智能切削电力电缆的外半导电层、主绝缘层、内半导电层等内部结构，以适用于各类电压等级、各种类型的电力电缆接头制作，其运行可靠、通用性强、结构简单、造价低廉。

Claims (9)

1.一种高压电缆绝缘层自动切削装置，其包括附属机构，以及全部设置在附属机构上的动力机构、控制机构、传动机构、切削机构，所述动力机构包括动力电池单元和电动机单元，所述动力电池单元分别与电动机单元和控制机构电连接，所述控制机构包括控制器、控制输出单元、显示器（10）、控制面板（11）和参数设置单元（12），所述控制器通过控制输出单元与电动机单元的控制端连接并单向通信，所述控制器与显示器（10）连接并单向通信，所述控制面板（11）与控制器连接并单向通信，所述参数设置单元（12）与控制器连接并单向通信，所述传动机构包括第一传动齿轮轴系，电动机单元的第一主动齿轮与第一传动齿轮轴系的从动齿轮啮合连接，所述切削机构包括设置在传动机构上的刀片（9），其特征在于：所述传动机构还包括定位齿轮系，电动机单元的第二主动齿轮与定位齿轮系的从动齿轮啮合连接；所述切削机构还包括弹性伸缩机构，所述定位齿轮系、弹性伸缩机构、刀片（9）依次连接；所述控制机构还包括超声检测单元，所述超声检测单元与控制器连接并双向通信；

所述附属机构包括第一手柄（1）、第二手柄（2）、第一钳口（3）、第二钳口（4）、张紧装置、锁紧装置和固定套管（6），所述第一钳口（3）与第一手柄（1）连接，所述第二钳口（4）与第二手柄（2）连接，所述第一手柄（1）、第二手柄（2）、第一钳口（3）和第二钳口（4）组成钳体，所述第一手柄（1）与第二手柄（2）铰接并通过张紧装置活动配合，所述第一钳口（3）和第二钳口（4）通过锁紧装置打开或锁闭配合，所述第一钳口（3）与第二钳口（4）闭合后形成钳口圆管并与电缆（13）包套配合，所述固定套管（6）设置在钳口圆管的一侧；所述传动机构还包括转动套管（7），所述转动套管（7）通过第一传动齿轮轴系与固定套管（6）转动配合；所述切削机构设置在转动套管（7）上，所述刀片（9）位于转动套管（7）的内侧并与其伸缩配合。

2.根据权利要求1所述的一种高压电缆绝缘层自动切削装置，其特征在于：所述超声检测单元包括超声发射电路、超声接收电路、信号处理及转换电路和检测探头（8），所述控制器依次经信号处理及转换电路、超声发射电路连接至检测探头（8），所述检测探头（8）依次经超声接收电路、信号处理及转换电路连接至控制器。

3.根据权利要求2所述的一种高压电缆绝缘层自动切削装置，其特征在于：所述锁紧装置包括卡片（51）、U型槽（52）、第一圆管（53）、第二圆管（54）、第三圆管（55）、螺杆（56）和燕尾螺母，所述卡片（51）固定在第一钳口（3）的一侧，所述U型槽（52）开设在卡片（51）上，所述第一圆管（53）固定在卡片（51）下方的第二钳口（4）上，所述第二圆管（54）固定在第一圆管（53）后方的第二钳口（4）上，所述第三圆管（55）位于第一圆管（53）和第二圆管（54）之间，所述第一圆管（53）和第二圆管（54）通过销轴与第三圆管（55）转动连接，所述螺杆（56）与U型槽（52）卡接配合，螺杆（56）的一端设置在第三圆管（55）上，另一端与燕尾螺母螺纹连接。

4.根据权利要求3所述的一种高压电缆绝缘层自动切削装置，其特征在于：所述刀片（9）为可拆卸式刀片。

5.根据权利要求4所述的一种高压电缆绝缘层自动切削装置，其特征在于：所述显示器（10）为液晶显示器。

6.根据权利要求5所述的一种高压电缆绝缘层自动切削装置，其特征在于：所述控制面板（11）包括启/停开关、暂停开关、复位开关、手动/自动转换开关、切削开关和电机正/反转开关，上述每一开关分别单独与控制器的控制端连接。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种高压电缆绝缘层自动切削装置，其特征在于：所述附属机构还包括设置在固定套管（6）上的防护屏。

8.根据权利要求7所述的一种高压电缆绝缘层自动切削装置，其特征在于：所述传动机构还包括第二传动齿轮轴系，电动机单元的第三主动齿轮与第二传动齿轮轴系的从动齿轮啮合连接，所述防护屏与第二传动齿轮轴系连接并与固定套管（6）伸缩配合。

9.根据权利要求8所述的一种高压电缆绝缘层自动切削装置，其特征在于：所述防护屏由三片弧形防护屏（14）组成，三片弧形防护屏组合成环状。