基于同步帶驅(qū)動的電纜接續(xù)管內(nèi)鋼管位置檢測裝置的制造方法
【專利摘要】基于同步帶驅(qū)動的電纜接續(xù)管內(nèi)鋼管位置檢測裝置，包括一對夾頭，同步帶驅(qū)動機構(gòu)和探頭組件，以及信號處理系統(tǒng)；探頭組件安裝于滑塊上，探頭組件主要由探頭安裝架和磁場探頭組成；滑塊的位移和磁場探頭輸出的磁感應(yīng)強度實時地輸入信號處理系統(tǒng)，信號處理系統(tǒng)輸出磁感應(yīng)強度?位移曲線；同步帶驅(qū)動機構(gòu)主要由主動帶輪、從動帶輪、同步帶、安裝支架、滑塊和用于測量滑塊位移的光電編碼器組成；主動帶輪、從動帶輪和同步帶組成的帶傳動機構(gòu)安裝于安裝支架上，滑塊與同步帶固定，主動帶輪上安裝驅(qū)動手輪，光電編碼器安裝在從動帶輪上，滑塊的起點位置對應(yīng)接續(xù)管的端頭。本發(fā)明具有能夠?qū)崿F(xiàn)對接續(xù)管進行高空檢測，且對檢測人員身體無害的優(yōu)點。
【專利說明】
基于同步帶驅(qū)動的電纜接續(xù)管內(nèi)鋼管位置檢測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于電纜接續(xù)管內(nèi)鋼管位置自動檢測裝置。
技術(shù)背景
[0002]架空輸電線路中使用最廣泛的高壓電纜是鋼芯鋁絞線。這種高壓電纜一般鋪設(shè)在高空，跨度很大，自重很大，它由單層或者多層鋁線絞合在鍍鋅鋼芯線外，鋁線用來導(dǎo)電，鐵芯用來增加強度。由于電纜長度不是無限的，有時需要將兩段電纜連接起來，所以需要用到電纜接續(xù)管。接續(xù)管直接與導(dǎo)線配合安裝并傳遞力學(xué)載荷和電氣載荷，是架空輸電線路中的重要連接件。
[0003]接續(xù)管多采用液壓的工藝與電纜導(dǎo)線連接傳遞力學(xué)和機械載荷，用于鋼芯鋁絞線的液壓型接續(xù)管由外鋁管Jl和內(nèi)鋼管J2兩部分組成，接續(xù)管使兩根電纜D首尾相接(如圖1所示)，外鋁管Jl用于與鋼芯鋁絞線的鋁絞線部分連接，內(nèi)鋼管J2用于與鋼芯鋁絞線的鋼芯部分連接，兩者都是通過在壓力下產(chǎn)生塑性變形，從而分別于絞線和鋼芯結(jié)合成為一個整體，從而使得兩個電纜導(dǎo)線通過接續(xù)管連接在一起。而電纜架設(shè)在高空時，由于自重和跨度的原因，接續(xù)管需要承受極大的拉力，因此接續(xù)管液壓工藝的要求非常嚴(yán)格，最關(guān)鍵的尺寸是內(nèi)鋼管的位置偏移量。標(biāo)準(zhǔn)的位置是內(nèi)鋼管在外鋁管的正中間。若內(nèi)鋼管的位移偏移量過大，即內(nèi)鋼管與外鋁管并非對中關(guān)系，將出現(xiàn)以下問題:1、內(nèi)鋼管在內(nèi)鋁管中發(fā)生滑移，造成兩根電纜直接斷開，發(fā)生事故。2、鋁管與鋁絞線之間壓接不牢固，降低導(dǎo)電性能。
[0004]因此，在實際生產(chǎn)和檢驗中，需要一種設(shè)備能夠探測出接續(xù)管的內(nèi)鋼管的位置。現(xiàn)在一般所用的方法是，采用工業(yè)X射線機，給接續(xù)管拍照，從得到的照片中可以看到鋼管的位置。這種方法的缺點有:1.儀器復(fù)雜、笨重，難以用于高空檢驗；2.X射線有輻射，傷害施工、檢驗人員的身體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)采用工業(yè)X射線機測定接續(xù)管的內(nèi)鋼管位置存在無法高空檢測、輻射傷害檢測人員身體的缺點，本發(fā)明提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)對接續(xù)管進行高空檢測，且對檢測人員身體無害的電纜接續(xù)管內(nèi)鋼管位置自動檢測裝置。
[0006]基于同步帶驅(qū)動的電纜接續(xù)管內(nèi)鋼管位置檢測裝置，包括一對用于夾緊電纜的夾頭，位于該兩夾頭之間的同步帶驅(qū)動機構(gòu)和探頭組件，以及信號處理系統(tǒng);探頭組件安裝于滑塊上，探頭組件主要由探頭安裝架和磁場探頭組成;滑塊的位移和磁場探頭輸出的磁感應(yīng)強度實時地輸入信號處理系統(tǒng)，信號處理系統(tǒng)輸出磁感應(yīng)強度-位移曲線；
同步帶驅(qū)動機構(gòu)主要由主動帶輪、從動帶輪、同步帶、安裝支架、滑塊和用于測量滑塊位移的光電編碼器組成；主動帶輪、從動帶輪和同步帶組成的帶傳動機構(gòu)安裝于安裝支架上，滑塊與同步帶固定，主動帶輪上安裝有驅(qū)動手輪，光電編碼器安裝在從動帶輪上，滑塊的起點位置對應(yīng)接續(xù)管的端頭。
[0007]本發(fā)明在使用時用兩個夾頭分別夾緊電纜，磁場探頭探測該段電纜長度方向上的各個部位的磁感應(yīng)強度。由于接續(xù)管的內(nèi)鋼管和外鋁管的磁導(dǎo)率不同，因此當(dāng)探測到內(nèi)鋼管時、磁感應(yīng)強度-位移曲線上會產(chǎn)生一個很明顯的波動，該波動對應(yīng)的位置區(qū)域則為內(nèi)鋼管所在的位置。光電編碼器測出的圈數(shù)乘以從動帶輪的周長即可求得滑塊的位移。磁場探頭安裝在滑塊上，則滑塊的位移即為磁場探頭的位移。
[0008]進一步，安裝支架上設(shè)置接近開關(guān)組件，接近開關(guān)組件由接近開關(guān)和定位擋板組成，定位擋板具有能夠抵緊接續(xù)管端頭的定位部，接近開關(guān)固定在定位擋板上。每次測量起始時，滑塊與接近開關(guān)觸碰，從而保證每次測量磁場探頭都是從接續(xù)管的端頭開始運動。一旦滑塊接觸到了接近開關(guān)，就將光電編碼器清零，并且開始記錄探頭測量值，隨著手輪的搖動，不斷記錄光電編碼器換算出的位移值和探頭測量值，得到磁感應(yīng)強度-位移曲線。
[0009]進一步，安裝支架包括兩個端板和連接兩端板的導(dǎo)軌，主動帶輪和從動帶輪分別固定在一個端板上，導(dǎo)軌與滑塊連接并導(dǎo)向滑塊平移，定位擋板固定于滑塊行程起點端的端板。
[0010]進一步，探頭安裝架包括底板、導(dǎo)桿、彈簧和固定座，底板與滑塊固定，底板上均勻的固定多個導(dǎo)桿，每個導(dǎo)桿上套裝有彈簧，固定座上設(shè)置允許導(dǎo)桿穿過的通孔，每個導(dǎo)桿對應(yīng)一個通孔;彈簧托持固定座，磁場探頭固定安裝在固定座上。由于線纜具有彎曲度，其次是鋁管表面不平(這是因為鋁管本來是平的，但是壓合過的鋁管，表面就會有很多壓痕，所以會高低不平)。所以在垂直方向上需要有一個浮動機構(gòu)，讓探頭自由移動，并且時刻頂緊接續(xù)管。
[0011]進一步，夾頭具有上半片箍板和下半片箍板，上半片箍板和下半片箍板均呈半片箍板狀，上半片箍板和下半片箍板一端鉸接、另一端分別設(shè)有翼板，兩個翼板通過螺紋副連接;下半片箍板的翼板上設(shè)置螺紋套，上半片箍板的翼板上穿設(shè)可自由轉(zhuǎn)動的螺桿，螺紋套與螺桿形成所述的螺紋副。
[0012]進一步，螺桿的頭部設(shè)置凸輪扳手，凸輪扳手與螺桿通過銷軸鉸接，凸輪扳手的凸輪面與上半片箍板的翼板接觸。
[0013]本發(fā)明在使用時，先用兩個夾頭夾住待檢測的電纜，使滑塊位于導(dǎo)軌的起點位置，驅(qū)動手輪帶動主動帶輪轉(zhuǎn)動，同步帶帶著滑塊和探頭組件平移，光電編碼器實時記錄從動帶輪轉(zhuǎn)動的圈數(shù)并輸入信號處理系統(tǒng)；同時，磁場探頭探測電纜的磁感應(yīng)強度，磁感應(yīng)強度實時輸入信號處理系統(tǒng)。信號處理系統(tǒng)以磁感應(yīng)強度作為縱坐標(biāo)、以磁感探頭的位移作為橫坐標(biāo)繪制磁鋼應(yīng)強度-位移曲線;磁感探頭的位移通過從動帶輪旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)乘以從動帶輪的周長得到，同一時刻對應(yīng)的磁感應(yīng)強度和磁感探頭位移形成磁鋼應(yīng)強度-位移曲線上的一個點，驅(qū)動手輪每轉(zhuǎn)動一次、磁感應(yīng)強度-位移曲線上獲得一個點，待檢測的接續(xù)管的所有測試點測試完成后，磁鋼應(yīng)強度-位移曲線的離散點采集完成，將離散點擬合成連續(xù)的曲線。曲線出現(xiàn)第一個明顯的突變處，說明磁感應(yīng)強度出現(xiàn)明顯變化，即從鋁材覆蓋的區(qū)域進入到鋼管覆蓋的區(qū)域，接著探頭組件繼續(xù)步進，直到出現(xiàn)下一個明顯的突變處，則說明從鋼管覆蓋的區(qū)域進入到鋁材覆蓋的區(qū)域，因此，可以通過磁鋼應(yīng)強度-位移曲線的波動來判斷接續(xù)管的內(nèi)鋼管所在位置。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
1、整個裝置結(jié)構(gòu)簡單，重量小，方便攜帶，適用于高空檢測;手動驅(qū)動主動帶輪轉(zhuǎn)動，可以避免使用電機和電源，降低裝置的重量和體積，并且手動驅(qū)動使同步帶在傳動過程中平穩(wěn)性好。
[0015]2、磁場探測方法沒有輻射，耗能小。
[0016]3、夾頭方便裝拆，操作簡便。
[0017]4、光電編碼器與磁場探頭結(jié)合使用，測量結(jié)果直觀易懂，讀數(shù)方便。
【附圖說明】
[0018]圖1是接續(xù)管連接兩根電纜的示意圖。
[0019]圖2是本發(fā)明安裝在接續(xù)管和電纜上的示意圖。
[°02°]圖3是同步帶驅(qū)動機構(gòu)的示意圖。
[0021]圖4是夾頭示意圖。
[0022]圖5是接近開關(guān)組件及探頭組件的局部放大圖。
[0023]圖6是彳目號處理系統(tǒng)不意圖。
具體實施方案
[0024]如圖2所示，基于同步帶驅(qū)動的電纜接續(xù)管內(nèi)鋼管位置檢測裝置，包括安裝支架1、同步帶傳動機構(gòu)2、光電編碼器3、夾頭4、接近開關(guān)組件5、探頭組件6 ο同步帶傳動機構(gòu)由主動帶輪、從動帶輪和同步帶組成，主動帶輪與驅(qū)動手輪13同軸固定。安裝支架I通過夾頭4與電纜固定連接，同步帶組件2固定安裝在支架I上，光電編碼器3與從動帶輪11連接。接近開關(guān)組件5與支架I固定連接，探頭組件6與支架I上的滑塊10固定連接。安裝支架1、同步帶傳動機構(gòu)2、光電編碼器3組成同步帶驅(qū)動機構(gòu)。
[0025]如圖3所示，安裝支架I包括左L板7、右L板8、光軸9、滑塊10。左L板7和右L板8分別作為安裝支架I的端板，光軸9作為導(dǎo)向滑塊10平動的導(dǎo)軌。左L板7與右L板8通過光軸9連接，滑塊10穿過光軸9，滑塊10與光軸9間隙配合，滑塊10沿光軸9的軸向自由滑動。光軸9為一對滑竿，因此，光軸9能夠限制滑塊10轉(zhuǎn)動，僅允許滑塊10沿其軸向平動。
[0026]如圖3所示，從動帶輪11、同步帶12和主動帶輪組成帶傳動機構(gòu)，主動帶輪與驅(qū)動手輪13同軸固定，驅(qū)動手輪13驅(qū)動主動帶輪旋轉(zhuǎn)。從動帶輪11固定于滑塊行程起點端的左L板7上，主動帶輪固定于右L板8上。同步帶12與滑塊10固定連接，滑塊10在同步帶輪11的帶動下移動。
[0027]如圖4所示，夾頭3包括下半片箍板14、上半片箍板15、螺紋套16、螺桿17和凸輪扳手18。下半片箍板14與安裝支架通過螺栓固定連接，上半片箍板15與下半片箍板14 一端通過銷軸連接，可自由轉(zhuǎn)動。上半片箍板15的另一端具有上翼板，下半片箍板14的另一端具有下翼板。螺紋套16設(shè)置在下半片箍板8的下翼板上;螺桿17穿設(shè)于上半片箍板15的上翼板，螺桿17與螺紋套16通過螺紋嚙合形成螺紋副，旋轉(zhuǎn)螺桿17以調(diào)節(jié)上半片箍板7和下半片箍板8的開口大小；凸輪扳手18與螺桿17通過第一銷軸連接，凸輪扳手18可繞第一銷軸自由轉(zhuǎn)動，用于鎖死夾頭3。螺紋套16與下翼板通過第二銷軸連接，螺紋套16可繞第二銷軸自由轉(zhuǎn)動。
[0028]如圖5所示，安裝支架上設(shè)置接近開關(guān)組件5，接近開關(guān)組件5由接近開關(guān)19和定位擋板20組成，定位擋板20具有能夠抵緊接續(xù)管端頭的定位部，接近開關(guān)19固定在定位擋板20上。如圖4中，定位擋板20的頂端作為其定位部。每次測量起始時，滑塊與接近開關(guān)觸碰，從而保證每次測量磁場探頭都是從接續(xù)管的端頭開始運動。本發(fā)明的檢測裝置在安裝時，通過定位擋板的頂端抵住外鋁管Jl的起點端來確定檢測裝置在電纜上的安裝位置。每次測量，都保證定位擋板的頂端抵住外招管Jl的起點端，從而確保每次測量、磁場探頭的起始位置都是從外鋁管Jl的起點端開始。
[0029]如圖5所示，探頭組件6包括導(dǎo)桿21、彈簧22、固定座23和磁場探頭24。導(dǎo)桿15固定于滑塊10上；彈簧22穿在導(dǎo)桿15上；固定座23穿過導(dǎo)桿15壓在彈簧22上，可以上下自由移動;磁場探頭24放在固定座23的槽內(nèi)，用螺栓頂緊固定。導(dǎo)桿15有多個，導(dǎo)桿15在滑塊10上均勻分布。
[0030]如圖6所示，將光電編碼器3和磁場探頭24的信號同時輸入信號處理系統(tǒng)，得到磁感應(yīng)強度-位移曲線。橫坐標(biāo)為磁場探頭24在接續(xù)管的位置，該位置可由光電編碼器3測出的圈數(shù)乘以同步帶輪11的周長求得，縱坐標(biāo)為磁感應(yīng)強度。
[0031]本發(fā)明在使用時，先將左部夾頭4扣在電纜上，向右移動機構(gòu)，至擋板20頂緊鋁管時鎖死左部夾頭4，然后鎖死另一端的夾頭4;搖動手輪使支架I的滑塊10左移至接近開關(guān)19報警，然后搖動手輪，驅(qū)動滑塊向右勻速移動，記錄磁場探頭24和光電編碼器3采集的從動帶輪11轉(zhuǎn)動的圈數(shù)。
[0032]信號處理系統(tǒng)通過磁感應(yīng)強度-位移曲線判斷接續(xù)管的內(nèi)鋼管J2是否與外鋁管Jl對中，分為以下情況:
情況1:同一條輸電線路中，所有需要接續(xù)電纜的地方采用統(tǒng)一型號的接續(xù)管。先用本發(fā)明的檢測裝置測量一個標(biāo)準(zhǔn)接續(xù)管，標(biāo)準(zhǔn)接續(xù)管的外鋁管Jl和內(nèi)鋼管J2對中，信號處理系統(tǒng)根據(jù)滑塊的位移和磁場探頭輸出的磁感應(yīng)強度得到磁感應(yīng)強度-位移標(biāo)準(zhǔn)曲線，且信號處理系統(tǒng)記錄該磁感應(yīng)強度-位移標(biāo)準(zhǔn)曲線上波動出現(xiàn)的位置，波動出現(xiàn)的位置對應(yīng)于內(nèi)鋼管J2的起點位置。然后將本發(fā)明的檢測裝置安裝在待檢測的接續(xù)管上，信號處理系統(tǒng)實時獲取當(dāng)前接續(xù)管的磁感應(yīng)強度-位移曲線，并記錄當(dāng)前磁感應(yīng)強度-位移曲線上波動出現(xiàn)的位置，將當(dāng)前磁感應(yīng)強度-位移曲線上波動出現(xiàn)的位置與磁感應(yīng)強度-位移標(biāo)準(zhǔn)曲線上波動出現(xiàn)的位置比對，用磁感應(yīng)強度-位移標(biāo)準(zhǔn)曲線上波動出現(xiàn)的位置對應(yīng)的位移減去當(dāng)前磁感應(yīng)強度-位移曲線上波動出現(xiàn)的位置對應(yīng)的位移即可獲得當(dāng)前接續(xù)管的內(nèi)鋼管J2的偏移量。
[0033]情況2:同一條輸電線路中，采用的接續(xù)管的型號可能不同，即外鋁管Jl的長度可能不同。則使探頭組件的行程與外鋁管Jl的長度相同。最簡單的方法就是在外鋁管Jl的起點端和終點端都設(shè)置接近開關(guān)組件，從而將探頭組件的行程范圍限制在外鋁管Jl的區(qū)域內(nèi)。使用本發(fā)明的檢測裝置測量完接續(xù)管的全程，信號處理系統(tǒng)輸出磁感應(yīng)強度-位移曲線，判斷波動信號是不是在整個實測信號的中段，即可得知外鋁管Jl與內(nèi)鋼管J2是否對中，以及外招管Jl與內(nèi)鋼管J2的偏移量。
[0034]本發(fā)明的有益效果是:
1、整個裝置結(jié)構(gòu)簡單，重量小，方便攜帶，適用于高空檢測;手動驅(qū)動主動帶輪轉(zhuǎn)動，可以避免使用電機和電源，降低裝置的重量和體積，并且手動驅(qū)動使同步帶在傳動過程中平穩(wěn)性好。
[0035]2、磁場探測方法沒有輻射，耗能小。
[0036]3、夾頭方便裝拆，操作簡便。
[0037]4、光電編碼器與磁場探頭結(jié)合使用，測量結(jié)果直觀易懂，讀數(shù)方便。
[0038]本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
【主權(quán)項】
1.基于同步帶驅(qū)動的電纜接續(xù)管內(nèi)鋼管位置檢測裝置，其特征在于:檢測裝置包括一對用于夾緊電纜的夾頭，位于該兩夾頭之間的同步帶驅(qū)動機構(gòu)和探頭組件，以及信號處理系統(tǒng);探頭組件安裝于滑塊上，探頭組件主要由探頭安裝架和磁場探頭組成;滑塊的位移和磁場探頭輸出的磁感應(yīng)強度實時地輸入信號處理系統(tǒng)，信號處理系統(tǒng)輸出磁感應(yīng)強度-位移曲線；同步帶驅(qū)動機構(gòu)主要由主動帶輪、從動帶輪、同步帶、安裝支架、滑塊和用于測量滑塊位移的光電編碼器組成；主動帶輪、從動帶輪和同步帶組成的帶傳動機構(gòu)安裝于安裝支架上，滑塊與同步帶固定，主動帶輪上安裝驅(qū)動手輪，光電編碼器安裝在從動帶輪上，滑塊的行程起點位置對應(yīng)接續(xù)管的端頭。2.如權(quán)利要求1所述的基于同步帶驅(qū)動的電纜接續(xù)管內(nèi)鋼管位置檢測裝置，其特征在于:安裝支架上設(shè)置接近開關(guān)組件，接近開關(guān)組件由接近開關(guān)和定位擋板組成，定位擋板具有能夠抵緊接續(xù)管端頭的定位部，接近開關(guān)固定在定位擋板上。3.如權(quán)利要求2所述的基于同步帶驅(qū)動的電纜接續(xù)管內(nèi)鋼管位置檢測裝置，其特征在于:安裝支架包括兩個端板和連接兩端板的導(dǎo)軌，主動帶輪和從動帶輪分別固定在一個端板上，導(dǎo)軌與滑塊連接并導(dǎo)向滑塊平移，定位擋板固定于滑塊行程起點端的端板。4.如權(quán)利要求1-3之一所述的基于同步帶驅(qū)動的電纜接續(xù)管內(nèi)鋼管位置檢測裝置，其特征在于:探頭安裝架包括底板、導(dǎo)桿、彈簧和固定座，底板與滑塊固定，底板上均勻的固定多個導(dǎo)桿，每個導(dǎo)桿上套裝有彈簧，固定座上設(shè)置允許導(dǎo)桿穿過的通孔，每個導(dǎo)桿對應(yīng)一個通孔;彈簧托持固定座，磁場探頭固定安裝在固定座上。5.如權(quán)利要求4所述的基于同步帶驅(qū)動的電纜接續(xù)管內(nèi)鋼管位置檢測裝置，其特征在于:夾頭具有上半片箍板和下半片箍板，上半片箍板和下半片箍板均呈半片箍板狀，上半片箍板和下半片箍板一端鉸接、另一端分別設(shè)有翼板，兩個翼板通過螺紋副連接;下半片箍板的翼板上設(shè)置螺紋套，上半片箍板的翼板上穿設(shè)可自由轉(zhuǎn)動的螺桿，螺紋套與螺桿形成所述的螺紋副。6.如權(quán)利要求5所述的基于同步帶驅(qū)動的電纜接續(xù)管內(nèi)鋼管位置檢測裝置，其特征在于:螺桿的頭部設(shè)置凸輪扳手，凸輪扳手與螺桿通過銷軸鉸接，凸輪扳手的凸輪面與上半片箍板的翼板接觸。
【文檔編號】G01B21/00GK105953756SQ201610341251
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月20日
【發(fā)明人】魏燕定, 陳立, 方升, 田埂
【申請人】浙江大學(xué)