CN115009926B - 一种用于层绞式室外缆的束管放线张力自动调整配重装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于层绞式室外缆的束管放线张力自动调整配重装置，涉及束管主动放线装置技术领域。通过内部的倾斜角测量以及信息接收和处理部件配合红外测距组件，可进行动态地计算，并将实时的信息指令给到配重装置，从而完成束管张力的动态智能自动调整。适用于各种光缆等对不同单元放线张力有精确要求的生产制造过程。所述自动调整配重装置连接在束管放线装置上，所述束管放线装置包括导轮二、导轮三；所述自动调整配重装置包括L形主动放线摆杆、智能配重块系统、红外测距系统以及导轮一；束管依次绕过导轮二、导轮一以及导轮三，并被导轮一压住。避免了人工校准测量束管放线张力的一系列繁琐工作，提高生产效率。

Description

一种用于层绞式室外缆的束管放线张力自动调整配重装置

技术领域

本发明涉及束管主动放线装置技术领域，尤其涉及其中束管放线张力自动调整配重装置的改进。

背景技术

当前我国正在从制造业大国迈向制造业强国的过程中，以智能制造为契机推动制造业高质量发展，不断提高制造企业的生产效率，优化生产过程。迫切需要结合当前国内大多数光缆生产制造过程束管放线张力问题提出智能化改造的具体措施。

具体来说，光缆在成缆工序的生产制造过程中需要用主动放线架，来配合绞合台和扎纱台对束管进行绞合成缆。目前束管主动放线装置主要存在以下问题：

（1）束管放线张力无法准确测量。常规的束管放线张力平衡位置测量方法无法准确测量成缆运行时的束管放线张力，误差较大，影响管内光纤余长，严重可导致管内光纤衰减异常。

（2）升降速阶段放线架摆杆位置变化大。在成缆的升降速阶段，束管放线架角度摆动偏大，升速时摆杆位置偏高，降速时摆杆位置偏低，影响成缆质量，严重可导致缆芯绞合不良，影响光纤衰减和护套外观，给后续敷设、使用带来隐患。

（3）严重影响生产效率。为保证产品质量，不同缆芯结构、不同束管余长都应采用不同的束管放线张力，每次生产前和更换规格前都要对束管张力进行确认调整，严重影响生产效率。

（4）常规束管放线架无法满足微型光缆的生产要求。微型光缆以其更小的结构、更细的束管、更为精确的管内余长，需要有更为精密准确的束管放线装置，常规成缆放线架无法完全满足微缆的生产要求，极易导致成品线的衰减异常。

发明内容

本发明针对以上问题，提出了一种用于层绞式室外缆的束管放线张力自动调整配重装置，通过内部的倾斜角测量以及信息接收和处理部件配合红外测距组件，可进行动态地计算，并将实时的信息指令给到配重装置，从而完成束管张力的动态智能自动调整。适用于各种光缆等对不同单元放线张力有精确要求的生产制造过程。

本发明的技术方案为：如图1所示，所述自动调整配重装置连接在束管放线装置上，所述束管放线装置包括导轮二2、导轮三3，所述导轮三3可旋转的连接在导轮三支架8的上部，所述导轮二2可旋转的连接在转轴上，所述导轮三支架8以及转轴则连接在机架上；

所述自动调整配重装置包括L形主动放线摆杆5、智能配重块系统6、红外测距系统9以及导轮一1，所述L形主动放线摆杆5包括连为一体且呈90度夹角的长轴和短轴，所述L形主动放线摆杆5的长轴的上部可旋转的连接在转轴上，所述智能配重块系统6安装在L形主动放线摆杆5的长轴上，所述导轮一1通过轮轴可旋转的连接在短轴上，所述红外测距系统9安装在导轮一1上；

束管依次绕过导轮二2、导轮一1以及导轮三3，并被导轮一1压住。

所述L形主动放线摆杆5的长轴的顶端固定连接有小配重块一10。

如图2所示，所述智能配重块系统6的外壁上设有显示屏611、参数下调按钮612、参数上调按钮613以及.开关机按钮614。

如图5a-5c所示，所述智能配重块系统6包括控制计算动力组件601以及配重组件602；

所述控制计算动力组件601包括壳体、固定连接在壳体内的微型信号接收器、PLC、微型电机6011、具有微型信号发射器的倾斜角测量装置6013，以及固定连接在微型电机6011的输出轴上的动力轮6012，所述动力轮6012处在壳体的内侧，所述L形主动放线摆杆5的长轴贯穿所述壳体，所述动力轮6012贴合于长轴的表面上，并且在在微型电机6011的驱动下沿L形主动放线摆杆5的长轴往复行走；

所述配重组件602包括滚珠6021、配重块6022以及可拆卸配重块6023，所述配重块6022固定连接在壳体的一侧，且其截面呈C字形，所述可拆卸配重块6023固定连接在配重块6022的C字形开口处，所述L形主动放线摆杆5的长轴贯穿所述配重块6022，并且在所述配重块6022的内壁上设有若干滚珠6021。

如图3-4所示，所述红外测距系统9包括本体、束管固定转轴901、红外测距组件902以及小配重块二904，所述本体可旋转的连接在轮轴上，所述小配重块二904固定连接在本体上，所述束管固定转轴901具有两个，两个束管固定转轴901都贯穿所述本体，并且束管固定转轴901与小配重块二904分出在轮轴的两侧；所述束管穿过两个束管固定转轴901之间；

所述红外测距组件902包括具有微型信号发射器的束管方向红外测距装置9021、具有微型信号发射器的水平面方向红外测距装置9022以及微型电子水平仪9023，所述束管方向红外测距装置9021固定连接在本体的表面上，且处在束管固定转轴901的下方，所述束管方向红外测距装置9021垂直于两个束管固定转轴901中心点连线方向布置，所述微型电子水平仪9023与所述本体铰接，所述水平面方向红外测距装置9022固定连接在所述微型电子水平仪9023上；

所述导轮三支撑杆8上涂抹有扩散反射材料7，所述束管方向红外测距装置9021、水平面方向红外测距装置9022都朝向导轮三支撑杆8设置。

本发明通过内部的倾斜角测量以及信息接收和处理部件配合红外测距组件，可进行动态地计算，并将实时的信息指令给到智能配重块，从而完成束管张力的动态智能自动调整，用于解决现有光缆在成缆工序生产制造过程中的弊端：束管放线张力无法准确测量、升降速阶段放线架摆杆位置变化大、生产效率低、常规束管放线架无法满足微型光缆的生产要求。

从整体上解决了束管放线张力无法准确测量的问题、升降速阶段放线架摆杆位置变化大影响产品质量的问题、生产效率低的问题以及常规束管放线架无法满足微型光缆的生产要求的问题。

本发明首次提出并且实现了束管放线张力自动调整这一概念。

针对室外缆成缆工序一直存在的生产时会出现的升降速状态和匀速状态束管主动放线摆杆高度不同而造成同一盘束管放线张力不同的问题，本案完美攻克了这一生产难点。

本案首次对常规束管放线摆杆进行了形状调整，由I形摆杆调整为L形摆杆，保证了束管A1B1段和L形主动放线摆杆长轴始终处于平行位置，只需通过测量摆杆长轴的倾斜角就可以得到束管A1B1段的倾斜角。

智能配重块系统6可通过内部的微型信号接收器、PLC、倾斜角测量装置、微型信号发射器配合红外测距组件，对实时接收到的信息进行动态分析和动态处理，并将实时的信息指令给到微型电机，微型电机带动动力轮沿着主动放线摆杆移动指令给出的长度，从而完成束管张力的动态智能调整。

导轮三支撑杆侧面涂抹均匀扩散反射材料是为了防止其侧面过于光滑而导致始终沿束管方向发射的红外光因为射向支撑杆侧面的入射角角度过大而无法接收到强度足够的反射光，从而导致测距装置无法得到准确稳定的数据。

L形主动放线摆短轴长度要保证和导轮二的半径一致，不然无法保证束管A1B1段始终与摆杆长轴平行，导致后续计算全部错误。

配重块904是为了平衡红外测距组件的自重，若配重不合适则会导致束管受到多余外力的干扰，不仅无法保护管内余长，还会影响管内余长导致光纤衰减异常。

配重块10是为了平衡L形主动放线摆杆5、导轮一、红外测距组件的自重，若配重不合适则会导致束管受到多余外力的干扰，不仅无法保护管内余长，还会影响管内余长导致光纤衰减异常。

红外测距装置9021和9022因为不同的工作原理和工作角度，无法同时存在于同一个激光发射装置里，二者因为存在距离，理论上会导致计算出的A2E1段的倾斜角度和实际角度存在一定误差，在条件允许的范围内，可在安装时使两个激光发射装置的位置尽可能地接近，减少误差。

本发明从整体上具有有益效果如下：

一、准确测量束管放线张力，完成精确控制；

二、不仅能保证匀速阶段的束管放线张力稳定，还能保证升降速阶段的束管放线张力稳定；

三、避免了人工校准测量束管放线张力的一系列繁琐工作，提高生产效率。

四、满足更多类型光缆的生产需求。

附图说明

图1 是一种用于层绞式室外缆的束管放线张力自动调整配重装置示意图，

图2 是智能配重块系统显示屏及调节按钮，

图3 是红外测距组件及其细节放大图，

图4 是红外测距组件及其光源射出方向，

图5a是智能配重块系统结构图，

图5b是智能配重块系统的轴向剖视图，

图5c是智能配重块系统的径向剖视图，

图6 是一种用于层绞式室外缆的束管放线张力自动调整配重装置关键点受力分析图，

图7 是智能配重块系统移动路径示意图。

图1-5中：1.导轮一；2.导轮二；3.导轮三；401.束管；402.束管；5.L形主动放线摆杆；6.智能配重块系统；611.显示屏；612.参数下调按钮；613.参数上调按钮；614.开关机按钮；601.控制计算动力组件；6011.微型电机；6012.动力轮；6013.倾斜角测量装置；602.配重组件；6021.滚珠；6022.配重块；6023.可拆卸配重块；

7.导轮三支撑杆侧面涂抹均匀扩散反射材料；8.导轮三支撑杆；

9.红外测距系统；901.束管固定转轴；902.红外测距组件；9021.束管方向红外测距装置；90211.始终沿束管方向发射的红外光；9022.水平面方向红外测距装置；9023.微型电子水平仪；90221. 始终平行于水平面发射的红外光；904. 小配重块二；

10. 小配重块一；

图6中：以导轮一圆心作为参考系，定为点A，A1和B1为束管401所在的直线与导轮一和导轮二所在圆的切点，A2和E2为束管402所在的直线与导轮一和导轮三所在圆的切点，A1和B1平行于摆杆长轴，将导轮一、L形主动放线摆杆5、智能配重块系统6、小配重块一10、红外测距组件9看作一个整体，重心也定在A点，此时设备处于生产中的匀速状态，摆杆受力稳定且平衡，A点受到的力分别为重力G、平行于支撑杆方向的拉力F1、与水平面呈（θ+δ）°的拉力F2，反向延长相同长度做线段AC, 此时得到一个钝角三角形ABC，平移BC使B点和A点重合得到AD，AD为束管401和束管402沿不同方向的两个力的合力，由此得到三角形ADE，线段AE平行于线段A2E1，线段DE平行于线段A1B1，因为束管401和束管402为同一根束管，受力相同，所以F_ED=F_AE；

图7中：H1.导轮二旋转轴心；H2.智能配重块系统在初始位置的重心；H3.智能配重块系统在工作位置的重心；L1.导轮二旋转轴心H1与智能配重块系统在初始位置的重心H2的直线距离；L2.导轮二旋转轴心H1与智能配重块系统在工作位置的重心H3的直线距离；L3.导轮二旋转轴心H1与导轮一圆心的直线距离；∠H.L3所在的直线与L2所在直线的夹角。

具体实施方式

为能清楚说明本专利的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本专利进行详细阐述。

本发明如图1-7所示，一种用于层绞式室外缆的束管放线张力自动调整配重装置整体包括：智能配重块系统6、红外测距系统9、L形主动放线摆杆5、导轮三支撑杆8以及导轮一1、导轮二2、导轮三3。

所述的智能配重块系统6，在待机时，智能配重块系统6的上端位于整个L形主动放线摆杆5长轴可移动范围内最接近导轮二2旋转轴心的位置，此时，束管受力处于最小状态。

所述的智能配重块系统6，在工作时，生产人员在正常生产工作开始前根据实际需要的束管放线张力对智能配重块系统6的显示屏611进行调节，以生产需要2N的束管放线张力为例，生产人员按下开关机按钮614，通过合理按下参数下调按钮612和参数上调按钮613调节出2N的示数，此时显示屏611也同步显示2N的示数并且闪烁5秒钟等待确认，五秒钟后闪烁停止，2N的示数被系统确认。

此时可开始层绞式室外缆缆芯的正常生产工作。

所述的智能配重块系统6，随着生产设备的运行和提速，L形主动放线摆杆在束管的作用下缓缓抬起，智能配重块系统6中的控制计算动力组件601的驱动下开始工作。

所述的智能配重块系统6，控制计算动力组件601中的倾斜角测量装置6013快速测量出当前摆杆相对于水平面的倾斜角度α（也就是束管401相对于水平面的倾斜角度α），并将信息发送给微型信号接收器及PLC。

所述的红外测距系统9，随着生产设备的运行和提速，L形主动放线摆杆在束管的作用下缓缓抬起，红外测距系统9中的红外测距组件902开始工作。

所述的红外测距系统9，红外测距组件902中的具有微型信号发射器的束管方向红外测距装置9021始终沿束管方向发射的红外线在束管固定转轴901的帮助下可以保证射线90211始终平行于402，并且快速测量出束管方向红外测距装置9021延射线90211方向到导轮三支撑杆8侧面的距离，并将信息经微型信号接收器发送给PLC。

所述的红外测距系统9，红外测距组件902中的具有微型信号发射器的水平面方向红外测距装置9022在微型电子水平仪9023的帮助下可以保证射线90221始终平行于水平面，并且快速测量出水平面方向红外测距装置9022延射线90221方向到导轮三支撑杆8侧面的距离，并将信息经微型信号接收器发送给PLC。

射线90211所在的直线、射线90221所在的直线、导轮三支撑杆8所在的直线两两相交，交点构成一个直角三角形，已知直角三角形的斜边和一个直角边，即可得出束管402相对于水平面的倾斜角度δ，PLC接收到红外测距系统2发出的直角三角形的斜边和直角底边的长度计算出的倾斜角度δ。并且，控制计算动力组件601中的PLC接收到倾斜角测量装置件6013发出的倾斜角度α。

结合图6一种用于层绞式室外缆的束管放线张力自动调整配重装置关键点受力分析图：α+β=90°，β+Ω+γ=180°，Ω=ε，∠（β+ε）=∠ADE=∠θ，ε+θ+δ=180°。其中F_AE=F_AC×sin（90°-α）×sin[90°－0.5×（α+δ）] ÷｛cos[0.5×（α+δ）] ×sin（α+δ）｝；G= F_AC；G×cos（90°-β-∠H）×L3=G配×cosα×x；

简化以后得：F_AE= G配×cosα×L2 ÷cos（90°-β-∠H）÷L3×sin（90°-α）×sin[90°－0.5×（α+δ）] ÷｛cos[0.5×（α+δ）] ×sin（α+δ）｝，其中AE为我们设定的束管放线张力数值，比如上述的2N，除L2外的所有参数均为已知量或者已知变量，L2为系统需要计算的长度变量，L2-L1得出的数值即为智能配重系统需要移动的距离X。

所述的智能配重块系统6，控制计算动力组件601中的PLC得出智能配重系统需要移动的距离X，并将任务指令传达给内部的微型电机，电机带动动力轮6012配合滚珠或滚轮6021使智能配重块系统6进行实时移动和动态调整，从而完成室外缆成缆设备的升降速状态和匀速状态的动态张力调整。

本发明具体实施途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于层绞式室外缆的束管放线张力自动调整配重装置，其特征在于，所述自动调整配重装置连接在束管放线装置上，所述束管放线装置包括导轮二（2）、导轮三（3），所述导轮三（3）可旋转的连接在导轮三支架（8）的上部，所述导轮二（2）可旋转的连接在转轴上，所述导轮三支架（8）以及转轴则连接在机架上；

所述自动调整配重装置包括L形主动放线摆杆（5）、智能配重块系统（6）、红外测距系统（9）以及导轮一（1），所述L形主动放线摆杆（5）包括连为一体且呈90度夹角的长轴和短轴，所述L形主动放线摆杆（5）的长轴的上部可旋转的连接在转轴上，所述智能配重块系统（6）安装在L形主动放线摆杆（5）的长轴上，所述导轮一（1）通过轮轴可旋转的连接在短轴上，所述红外测距系统（9）安装在导轮一（1）上；

束管依次绕过导轮二（2）、导轮一（1）以及导轮三（3），并被导轮一（1）压住；

所述智能配重块系统（6）包括控制计算动力组件（601）以及配重组件（602）；

所述控制计算动力组件（601）包括壳体、固定连接在壳体内的微型信号接收器、PLC、微型电机（6011）、具有微型信号发射器的倾斜角测量装置（6013），以及固定连接在微型电机（6011）的输出轴上的动力轮（6012），所述动力轮（6012）处在壳体的内侧，所述L形主动放线摆杆（5）的长轴贯穿所述壳体，所述动力轮（6012）贴合于长轴的表面上，并且在微型电机（6011）的驱动下沿L形主动放线摆杆（5）的长轴往复行走；

所述配重组件（602）包括滚珠（6021）、配重块（6022）以及可拆卸配重块（6023），所述配重块（6022）固定连接在壳体的一侧，且其截面呈C字形，所述可拆卸配重块（6023）固定连接在配重块（6022）的C字形开口处，所述L形主动放线摆杆（5）的长轴贯穿所述配重块（6022），并且在所述配重块（6022）的内壁上设有若干滚珠（6021）。

2.根据权利要求1所述的一种用于层绞式室外缆的束管放线张力自动调整配重装置，其特征在于，所述L形主动放线摆杆（5）的长轴的顶端固定连接有小配重块一（10）。

3.根据权利要求1所述的一种用于层绞式室外缆的束管放线张力自动调整配重装置，其特征在于，所述智能配重块系统（6）的外壁上设有显示屏（611）、参数下调按钮（612）、参数上调按钮（613）以及开关机按钮（614）。

4.根据权利要求1所述的一种用于层绞式室外缆的束管放线张力自动调整配重装置，其特征在于，所述红外测距系统（9）包括本体、束管固定转轴（901）、红外测距组件（902）以及小配重块二（904），所述本体可旋转的连接在轮轴上，所述小配重块二（904）固定连接在本体上，所述束管固定转轴（901）具有两个，两个束管固定转轴（901）都贯穿所述本体，并且束管固定转轴（901）与小配重块二（904）分出在轮轴的两侧；所述束管穿过两个束管固定转轴（901）之间；

所述红外测距组件（902）包括具有微型信号发射器的束管方向红外测距装置（9021）、具有微型信号发射器的水平面方向红外测距装置（9022）以及微型电子水平仪（9023），所述束管方向红外测距装置（9021）固定连接在本体的表面上，且处在束管固定转轴（901）的下方，所述束管方向红外测距装置（9021）垂直于两个束管固定转轴（901）中心点连线方向布置，所述微型电子水平仪（9023）与所述本体铰接，所述水平面方向红外测距装置（9022）固定连接在所述微型电子水平仪（9023）上；

所述导轮三支架（8）上涂抹有扩散反射材料（7），所述束管方向红外测距装置（9021）、水平面方向红外测距装置（9022）都朝向导轮三支架（8）设置。