CN115655181B - 一种电缆生产过程中合格检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于电缆检测领域，特别是涉及用机械方法借助于电缆的物理性质来测试电缆材料是否合格,包括放线卷筒、收线卷筒、收线齿轮、不完全齿轮、传动轮、直径检测驱动齿轮、直径检测部、拉力施加部、电缆，通过对电缆施加一定的预拉力，可以模拟实际工作状况，使得测量结果更加准确，比较电缆直径、长度和阻值在受拉前后的变化，综合判断电缆在生产过程中是否合格，精度更高。

Description

一种电缆生产过程中合格检测装置

技术领域

本发明属于电缆检测领域，特别是涉及用机械方法借助于电缆的物理性质来测试电缆材料是否合格。

背景技术

电线电缆用以传输电（磁）能的线材产品，是现代社会经济运行的保障，也是人们日常生活中不可缺少的部分。为了保障生活中的安全性，电缆的质量检测尤其关键，因此，我们在生产过程中需要保障电缆质量，现有技术中也存在检测电缆质量的方案，但检测手段单一、测量数据不全面，且效率不高。

现有技术CN112991272A，公开了一种交通电缆工艺质量在线监控系统，利用前端监测子系统获取包括各个设备生产数据和图像数据的监测数据，利用图像比对及数据比对技术，将图像数据及电性能数据与基准参数比对，给出比对结果，实现在线监测电缆工艺质量。仅采用获取图像的方式进行测量，仅公开了测量模块，并未涉及具体的测量装置，也不涉及电缆自身的各个参数测量，图像的精度受众多因素影响，测量准确率难以保证。

现有技术CN114399237A，公开了一种电缆生产工艺的质量智能检测方法及系统，具体对电缆的生产工艺流程进行流程节点划分，生成多个标识节点，其中，所述多个标识节点中包括多个检测单元，多个标识节点与所述多个检测单元一一对应，进行流程工艺节点的质量检测。虽然提高了智能化，但未给出具体的检测单元的类型和测量参数，仅是一种理论的研究。

现有技术CN110514242A，公开了一种电缆生产工艺的质量检测系统，绝缘层厚度检测模块和绝缘层瑕疵检验模块，绝缘层厚度检测模块用于检测成型的电缆线的外径并将检测到的外径发送给处理端，绝缘层瑕疵检验模块用于拍摄成型电缆的绝缘层的外侧图片并将图片信息发送给处理端，能够计算出根据电缆质量的总分来判断电缆的质量是否合格，代替传统的抽样检测，使电缆合格率更准确。虽然获取了电缆外径和绝缘层瑕疵，并得到电缆的质量，但其考虑的参数不全（电缆的质量不仅受外径和瑕疵影响，还受到长度、电阻等参数的影响），并且未考虑电缆实际工作状态，因为，有些电缆在工作过程中受拉力的影响，其自身参数会发生改变。

因此，急需一种在生产过程中（即电缆卷曲的过程中），测量电缆受力状态前后各参数的变化，进而判断电缆的质量问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种电缆生产过程中合格检测装置，包括放线卷筒、收线卷筒、收线齿轮、不完全齿轮、传动轮、直径检测驱动齿轮、直径检测部、拉力施加部、电缆，其中不完全齿轮连接驱动电机，收线卷筒、收线齿轮同轴并排连接，不完全齿轮具有相对设置的第一齿轮端及第二齿轮端，初始状态下，放线卷筒上卷绕电缆，电缆的另一端通过夹持或卡接等方式固定于收线卷筒，在检测完毕状态下，电缆均卷绕于收线卷筒，即经过检测后的电缆呈卷绕于卷筒的出厂状态；位于拉力施加部与收线卷筒之间的电缆为张紧电缆，位于拉力施加部与放线卷筒之间的电缆为松弛电缆，直径检测部分别测量松弛电缆与张紧电缆的直径，并进行对比，判断松弛电缆与张紧电缆的直径比值是否超过第一预设阈值；在放线卷筒和收线卷筒还分别设置由第一计数器和第二计数器，第一计数器和第二计数器分别记录放线卷筒和收线卷筒的旋转圈数n₁和n₂，再分别乘以放线卷筒和收线卷筒的周长c₁和c₂，即能够得到电缆放线前的总长度L₁=n₁*c₁和电缆收线后的总长度L₂=n₂*c₂，判断L₂与L₁的比值是否大于第二预设阈值；分别在卷曲前和卷曲后测量电缆的总电阻R₁和R₂，判断R₁与R₂的比值是否大于第三预设阈值；综合三个上述判断结果得出电缆在生产过程中是否合格。

优选地，所述直径检测部包括凸轮、滚动体、竖直杆、左铰接杆、右铰接杆、左滑动测径装置、右滑动测径装置和水平滑轨，竖直杆位于凸轮上方并通过滚动体与凸轮接触滚动从而实现竖直方向运动；凸轮与直径检测驱动齿轮同轴连接，凸轮转动带动竖直杆上下往复运动，进而带动左滑动测径装置、右滑动测径装置水平往复运动，并测量位于往复路径下方的电缆直径。

优选地，所述不完全齿轮旋转一周包括四个周期，不完全齿轮仅第一齿轮端与收线齿轮啮合期间为第一周期，不完全齿轮仅第二齿轮端与传动轮啮合期间为第二周期，不完全齿轮仅第二齿轮端与收线齿轮啮合期间为第三周期，不完全齿轮仅第一齿轮端与传动轮啮合期间为第四周期。

优选地，在所述第一周期内，直径检测部处于静止状态，且左滑动测径装置、右滑动测径装置均为与初始状态，收线齿轮完成预定长度的电缆收卷；在所述第二周期内，放线卷筒、收线卷筒、电缆均处于静止状态，滚动体由最高位运动至最低位，左滑动测径装置、右滑动测径装置由初始状态运动至极限状态；在所述第三周期内，收线齿轮再次完成预定长度的电缆收卷；在所述第四周期内，滚动体由最低位运动至最高位，左滑动测径装置、右滑动测径装置由极限状态运动至初始状态。

优选地，所述初始状态为左滑动测径装置、右滑动测径装置相互距离最近的状态；所述极限状态为左滑动测径装置、右滑动测径装置相互距离最远的状态。

优选地，在第二周期内，左滑动测径装置测量松弛电缆位于运动路径下方部分的直径D₁，右滑动测径装置测量张紧电缆位于运动路径下方部分的直径d₁，在第四周期内，左滑动测径装置测量松弛电缆位于运动路径下方部分的直径D₂，右滑动测径装置测量张紧电缆位于运动路径下方部分的直径d₂，其中D₁与d₂即为同一段电缆在松弛与张紧状态下的直径。

优选地，所述装置还包括控制器，所述控制器接收不完全齿轮旋转360°期间内直径检测部所测得的直径数据，并判断D₁/d₂是否超过第一预设阈值。

优选地，在全部电缆完成检测并收卷的过程中，假设不完全齿轮旋转n圈，左滑动测径装置、右滑动测径装置均往复n次，并在往复过程中均进行直径测量，及测得直径数值为D₁、D₂……D_2n-1、D_2n以及d₁、d₂……d_2n-1、d_2n，控制器判断D_2n-1/d_2n是否超过第一预设阈值。

优选地，所述控制器还记录超过第一预设阈值的次数，当超过第一预设阈值的次数达到预设的次数阈值时，断定电缆在承受拉应力状况下，直径变化不合格。

优选地，拉力施加部包括下气缸、上气缸、下夹紧块、上夹紧块、下摩擦片、上摩擦片；调节下气缸、上气缸的气压，从而使得下夹紧块、上夹紧块以设定压力值夹紧电缆，下夹紧块上方设置有下摩擦片、上夹紧块下方设置有上摩擦片，夹紧块通过摩擦片对电缆施加压力，电缆在收卷过程中需克服摩擦片产生的摩擦力，该摩擦力即为电缆所承受的拉力。

本发明技术方案带来的有益效果是：

1、通过电缆施加一定的预拉力，可以模拟实际工作状况，使得测量结果更加准确；

2、比较电缆直径、长度和阻值在受拉前后的变化，综合判断电缆在生产过程中是否合格，精度更高；

3、提供一套测量电缆直径的专用设备，在往复收卷的过程中，完成受拉和不受拉两种状态下电缆的检测，区别与现有技术中仅检测电缆一种状态下的直径。

附图说明

为了更清楚的说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍。

图1为本发明电缆合格检测装置示意图；

图2为本发明电缆合格检测装置另一工位示意图；

图3为本发明电缆合格检测装置拉力施加部示意图

图中，附图标记如下：

1-放线卷筒、2-收线卷筒、3-收线齿轮、4-不完全齿轮、4-1-第一齿轮端、4-2-第二齿轮端、5-传动轮、6-直径检测驱动齿轮、7-直径检测部、7-1-凸轮、7-2-滚动体、7-3-竖直杆、7-4-左铰接杆、7-5-右铰接杆、7-6-左滑动测径装置、7-7-右滑动测径装置、7-8-水平滑轨、8-拉力施加部、8-1-下气缸、8-2-上气缸、8-3-下夹紧块、8-4-上夹紧块、8-5-下摩擦片、8-6-上摩擦片、9-电缆、9-1松弛电缆、9-2张紧电缆、10-1第一计数器、10-2第二计数器；

具体实施方式

如说明书附图1所示，本发明的电缆合格检测装置包括放线卷筒1、收线卷筒2、收线齿轮3、不完全齿轮4、传动轮5、直径检测驱动齿轮6、直径检测部7、拉力施加部8、电缆9，其中不完全齿轮4连接驱动电机，为本发明电缆合格检测装置提供驱动力，收线卷筒2、收线齿轮3同轴并排连接，不完全齿轮4具有相对设置的第一齿轮端4-1及第二齿轮端4-2，初始状态下，放线卷筒1上卷绕电缆9，电缆9的另一端通过夹持或卡接等方式固定于收线卷筒2，在检测完毕状态下，电缆9均卷绕于收线卷筒2，即经过检测后的电缆呈卷绕于卷筒的出厂状态，无需再经过其他卷绕包装工序，在检测过程中完成卷绕包装，简化加工工序。

在说明书附图1所示工位，驱动电机带动不完全齿轮4旋转，在该工位下，不完全齿轮4仅第一齿轮端4-1与收线齿轮3啮合并带动收线齿轮3转动，收线齿轮3带动收线卷筒2旋转，收线卷筒2旋转使得放线卷筒1旋转释放电缆9，电缆9从而卷绕于收线卷筒；拉力施加部8位于放线卷筒1与收线卷筒2的中间位置，拉力施加部8以预定大小的夹持力夹持电缆，收线卷筒2在卷绕电缆过程中需克服拉力施加部8施加的夹持力所产生的拉力，因此位于拉力施加部8与收线卷筒2之间的电缆为张紧电缆9-2，位于拉力施加部8与放线卷筒1之间的电缆为松弛电缆9-1，直径检测部7分别测量松弛电缆9-1与张紧电缆9-2的直径，并进行对比，判断松弛电缆9-1与张紧电缆9-2的直径比值是否超过第一预设阈值。

如说明书附图2所示为本发明电缆合格检测装置另一工位示意图，在该工位下，不完全齿轮4仅第二齿轮端4-2与传动轮5啮合，进而驱动直径检测驱动齿轮6旋转，直径检测驱动齿轮6驱动直径检测部7完成电缆9直径测量。

直径检测部7包括凸轮7-1、滚动体7-2、竖直杆7-3、左铰接杆7-4、右铰接杆7-5、左滑动测径装置7-6、右滑动测径装置7-7和水平滑轨7-8，竖直杆7-3位于凸轮7-1上方并通过滚动体7-2与凸轮7-1接触滚动从而实现竖直方向运动；凸轮7-1与直径检测驱动齿轮6同轴连接，凸轮7-1转动带动竖直杆7-3上下往复运动，进而带动左滑动测径装置7-6、右滑动测径装置7-7水平往复运动，并测量位于往复路径下方的电缆直径。

当装置位于图1所示工位，即不完全齿轮4仅第一齿轮端4-1与收线齿轮3啮合时，此时直径检测部7处于静止状态，且左滑动测径装置7-6、右滑动测径装置7-7均为与初始状态，其中，初始状态为左滑动测径装置7-6、右滑动测径装置7-7相互距离最近的状态，第一齿轮端4-1在与收线齿轮3啮合的周期内（以下简称第一周期）完成预定长度的电缆收卷；当装置位于图2所示工位，即不完全齿轮4仅第二齿轮端4-2与传动轮5啮合时，此时放线卷筒1、收线卷筒2、电缆9均处于静止状态，第二齿轮端4-2在与传动轮5啮合的周期内（以下简称第二周期），滚动体7-2由最高位运动至最低位，左滑动测径装置7-6、右滑动测径装置7-7由初始状态运动至极限状态，其中，极限状态为左滑动测径装置7-6、右滑动测径装置7-7相互距离最远的状态，在第二周期内，左滑动测径装置7-6测量松弛电缆9-1位于运动路径下方部分的直径D₁，右滑动测径装置7-7测量张紧电缆9-2位于运动路径下方部分的直径d₁。

当不完全齿轮4继续旋转至仅第二齿轮端4-2与收线齿轮3啮合的周期内时（以下简称第三周期），再次完成预定长度的电缆收卷，第一周期内的松弛电缆9-1在第三周期内变为张紧电缆9-2；当不完全齿轮4继续旋转至仅第一齿轮端4-1与传动轮5啮合的周期内时（以下简称第四周期），滚动体7-2由最低位运动至最高位，左滑动测径装置7-6、右滑动测径装置7-7由极限状态运动至初始状态，在第四周期内，左滑动测径装置7-6测量松弛电缆9-1位于运动路径下方部分的直径D₂，右滑动测径装置7-7测量张紧电缆9-2位于运动路径下方部分的直径d₂，其中D₁与d₂即为同一段电缆在松弛与张紧状态下的直径，控制器接收不完全齿轮4旋转360°期间内直径检测部7所测得的直径数据，并判断D₁/d₂是否超过第一预设阈值；在全部电缆完成检测并收卷的过程中，假设不完全齿轮4旋转n圈，左滑动测径装置7-6、右滑动测径装置7-7均往复n次，并在往复过程中均进行直径测量，及测得直径数值为D₁、D₂……D_2n-1、D_2n以及d₁、d₂……d_2n-1、d_2n，控制器判断D_2n-1/d_2n是否超过第一预设阈值，并记录超过第一预设阈值的次数，当超过第一预设阈值的次数达到预设的次数阈值时，断定电缆在承受拉应力状况下，直径变化不合格。

拉力施加部8包括下气缸8-1、上气缸8-2、下夹紧块8-3、上夹紧块8-4、下摩擦片8-5、上摩擦片8-6；调节下气缸8-1、上气缸8-2的气压，从而使得下夹紧块8-3、上夹紧块8-4以设定压力值夹紧电缆9，下夹紧块8-3上方设置有下摩擦片8-5、上夹紧块8-4下方设置有上摩擦片8-6，夹紧块通过摩擦片对电缆9施加压力，电缆9在收卷过程中需克服摩擦片产生的摩擦力，该摩擦力即为电缆9所承受的拉力，通过调节不同的气缸压力，可以对电缆施加不同大小的拉力，测试电缆在承受不同拉力情况下的参数变化。

由于电缆在卷曲过程中受到拉力施加部8和收线卷筒2产生的预拉力，该预拉力的大小可模拟电缆实际工作状况，并且该预拉力也会导致电缆的长度发生变化。受拉的过程会使电缆形成一定范围的伸长，若伸长量过大，会影响电缆的质量，带来安全隐患。为此，还设置由长度测量部件，可参见图1，在放线卷筒1和收线卷筒2分别设置由第一计数器10-1和第二计数器10-2，第一计数器10-1和第二计数器10-2分别记录放线卷筒1和收线卷筒2的旋转圈数n₁和n₂（不满一圈时取整），再分别乘以放线卷筒1和收线卷筒2的周长c₁和c₂，即能够得到电缆放线前的总长度L₁=n₁*c₁和电缆收线后的总长度L₂=n₂*c₂，当L₂与L₁的比值不大于第二预设阈值时，电缆长度合格，否则电缆不合格；其中第二预设阈值根据电缆的种类进行设置。同理，在电缆伸长的状态下，其电阻的大小也会改变，具体地，还可以分别在卷曲前和卷曲后测量电缆的总电阻R₁和R₂，当R₁与R₂的比值不大于第三预设阈值时，电缆电阻合格。综合检测电缆直径、长度和阻值在受拉前后的变化，来判断电缆在生产过程中是否合格。

以上所述仅为本发明的实施例，并未限制本发明的专利范围；凡是利用本发明的内容作出的等效方法或结构，均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种电缆生产过程中合格检测装置，其特征在于，包括放线卷筒（1）、收线卷筒（2）、收线齿轮（3）、不完全齿轮（4）、传动轮（5）、直径检测驱动齿轮（6）、直径检测部（7）、拉力施加部（8）、电缆（9），其中不完全齿轮（4）连接驱动电机，收线卷筒（2）、收线齿轮（3）同轴并排连接，不完全齿轮（4）具有相对设置的第一齿轮端（4-1）及第二齿轮端（4-2），初始状态下，放线卷筒（1）上卷绕电缆（9），电缆（9）的另一端通过夹持或卡接的方式固定于收线卷筒（2），在检测完毕状态下，电缆（9）均卷绕于收线卷筒（2），即经过检测后的电缆呈卷绕于卷筒的出厂状态；位于拉力施加部（8）与收线卷筒（2）之间的电缆为张紧电缆（9-2），位于拉力施加部（8）与放线卷筒（1）之间的电缆为松弛电缆（9-1），直径检测部（7）分别测量松弛电缆（9-1）与张紧电缆（9-2）的直径，并进行对比，判断松弛电缆（9-1）与张紧电缆（9-2）的直径比值是否超过第一预设阈值；在放线卷筒（1）和收线卷筒（2）还分别设置由第一计数器（10-1）和第二计数器（10-2），第一计数器（10-1）和第二计数器（10-2）分别记录放线卷筒（1）和收线卷筒（2）的旋转圈数n₁和n₂，再分别乘以放线卷筒（1）和收线卷筒（2）的周长c₁和c₂，即能够得到电缆放线前的总长度L₁=n₁*c₁和电缆收线后的总长度L₂=n₂*c₂，判断L₂与L₁的比值是否大于第二预设阈值；分别在卷曲前和卷曲后测量电缆的总电阻R₁和R₂，判断R₁与R₂的比值是否大于第三预设阈值；综合以上三个判断结果得出电缆在生产过程中是否合格；其中，所述直径检测部（7）包括凸轮（7-1）、滚动体（7-2）、竖直杆（7-3）、左铰接杆（7-4）、右铰接杆（7-5）、左滑动测径装置（7-6）、右滑动测径装置（7-7）和水平滑轨（7-8），竖直杆（7-3）位于凸轮（7-1）上方并通过滚动体（7-2）与凸轮（7-1）接触滚动从而实现竖直方向运动；凸轮（7-1）与直径检测驱动齿轮（6）同轴连接，凸轮（7-1）转动带动竖直杆（7-3）上下往复运动，进而带动左滑动测径装置（7-6）、右滑动测径装置（7-7）水平往复运动，并测量位于往复路径下方的电缆直径；所述不完全齿轮（4）旋转一周包括四个周期，不完全齿轮（4）仅第一齿轮端（4-1）与收线齿轮（3）啮合期间为第一周期，不完全齿轮（4）仅第二齿轮端（4-2）与传动轮（5）啮合期间为第二周期，不完全齿轮（4）仅第二齿轮端（4-2）与收线齿轮（3）啮合期间为第三周期，不完全齿轮（4）仅第一齿轮端（4-1）与传动轮（5）啮合期间为第四周期；在所述第一周期内，直径检测部（7）处于静止状态，且左滑动测径装置（7-6）、右滑动测径装置（7-7）均为与初始状态，收线齿轮（3）完成预定长度的电缆收卷；在所述第二周期内，放线卷筒（1）、收线卷筒（2）、电缆（9）均处于静止状态，滚动体（7-2）由最高位运动至最低位，左滑动测径装置（7-6）、右滑动测径装置（7-7）由初始状态运动至极限状态；在所述第三周期内，收线齿轮（3）再次完成预定长度的电缆收卷；在所述第四周期内，滚动体（7-2）由最低位运动至最高位，左滑动测径装置（7-6）、右滑动测径装置（7-7）由极限状态运动至初始状态。

2.如权利要求1所述的一种电缆生产过程中合格检测装置，其特征在于，所述初始状态为左滑动测径装置（7-6）、右滑动测径装置（7-7）相互距离最近的状态；所述极限状态为左滑动测径装置（7-6）、右滑动测径装置（7-7）相互距离最远的状态。

3.如权利要求2所述的一种电缆生产过程中合格检测装置，其特征在于，在第二周期内，左滑动测径装置（7-6）测量松弛电缆（9-1）位于运动路径下方部分的直径D₁，右滑动测径装置（7-7）测量张紧电缆（9-2）位于运动路径下方部分的直径d₁，在第四周期内，左滑动测径装置（7-6）测量松弛电缆（9-1）位于运动路径下方部分的直径D₂，右滑动测径装置（7-7）测量张紧电缆（9-2）位于运动路径下方部分的直径d₂，其中D₁与d₂即为同一段电缆在松弛与张紧状态下的直径。

4.如权利要求3所述的一种电缆生产过程中合格检测装置，其特征在于，所述装置还包括控制器，所述控制器接收不完全齿轮（4）旋转360°期间内直径检测部（7）所测得的直径数据，并判断D₁/d₂是否超过第一预设阈值。

5.如权利要求4所述的一种电缆生产过程中合格检测装置，其特征在于，在全部电缆完成检测并收卷的过程中，假设不完全齿轮（4）旋转n圈，左滑动测径装置（7-6）、右滑动测径装置（7-7）均往复n次，并在往复过程中均进行直径测量，及测得直径数值为D₁、D₂……D_2n-1、D_2n以及d₁、d₂……d_2n-1、d_2n，控制器判断D_2n-1/d_2n是否超过第一预设阈值。

6.如权利要求4或5所述的一种电缆生产过程中合格检测装置，其特征在于，所述控制器还记录超过第一预设阈值的次数，当超过第一预设阈值的次数达到预设的次数阈值时，断定电缆在承受拉应力状况下，直径变化不合格。

7.如权利要求1所述的一种电缆生产过程中合格检测装置，其特征在于，拉力施加部（8）包括下气缸（8-1）、上气缸（8-2）、下夹紧块（8-3）、上夹紧块（8-4）、下摩擦片（8-5）、上摩擦片（8-6）；调节下气缸（8-1）、上气缸（8-2）的气压，从而使得下夹紧块（8-3）、上夹紧块（8-4）以设定压力值夹紧电缆（9），下夹紧块（8-3）上方设置有下摩擦片（8-5）、上夹紧块（8-4）下方设置有上摩擦片（8-6），夹紧块通过摩擦片对电缆（9）施加压力，电缆（9）在收卷过程中需克服摩擦片产生的摩擦力，该摩擦力即为电缆（9）所承受的拉力。

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