磁吸放線裝置的設計與應用

殷曉春， 商克金

(大連通信電纜有限公司，遼寧大連116021)

0 引言

絕大多數線纜生產都是由放線開始到收線結束，所以，放線裝置是線纜生產設備中最常用的組成之一。放線盤具裝卸便利與否直接影響到生產的效率。放線裝置是否耐用則關系到設備的維護成本及能否保證連續正常生產的問題。

1 現有放線裝置的結構分類及使用情況

目前常用的放線裝置從結構上主要分為有軸式及無軸式兩種。有軸式是指盤具套在長度大于盤寬的懸臂軸上且軸端加有鎖緊器的放線裝置，無軸式是指有兩個頂尖分別從兩側頂到盤具中心孔內并將盤具抬起的放線裝置。

有軸式放線裝置的優點是結構簡單，體積較小，不需壓縮空氣等夾緊動力，多用于直徑500 mm以下的小型盤具，其缺點是裝盤時需花時間對準攜行孔，放線軸易磨損、鎖緊器易丟失。

無軸式的特點是結構相對復雜，體積較大，需要壓縮空氣等夾緊動力，多用于大型盤具，也存在裝盤時需花時間對準攜行孔的問題，用于小型盤具時盤具通用性較差。

因此，有軸式放線裝置在中小規格線纜的生產中使用非常普遍。我公司在生產中就遇到了上述的一些問題，加上原有設備設計上的一些缺陷，放線軸磨損較快且存在著鎖緊器易丟失等問題，較大地影響了生產效率。

2 對現有有軸式放線裝置的改進設計

為了提高生產效率并考慮操作人員的操作習慣，考慮采用磁性元件來鎖定盤具，并讓攜行軸可以自動插入攜行孔內。但這其中有幾個問題需要確定。

2.1 對盤具的要求

我公司500 mm以下盤具主要有兩種形式:頂尖孔為鋼套的ABS塑料盤和全鋼結構的沖壓盤具。這恰好符合我們要采用導磁性材料的設計思路。

2.2 盤具的側滑力

理論上懸臂軸是水平的，盤具在上面不應該產生側滑的力量，但在實際生產中由于受振動、地面水平誤差及懸臂軸受力變形等因素影響，會產生一個使盤具側滑的力量，這也是通常軸端加鎖緊器的原因。但這個力量有多大呢?假設在比較極端的情況下，帶線盤具的重量為50 kg(人力裝盤已很費勁)，放線軸偏移水平位置10°(幾乎不可能)(如圖1所示)，其中O為盤具的中心，a為盤具的重量，b為產生的側滑力，根據力學計算:b=a×cos 80°=50×0.1736=8.7 kg。由此可知，從理論上講側滑力不會超過 8.7 kg。

圖1 盤具作用力分析

2.3 磁性元件的選用

近年來，市場上出觀了很多強力磁性元件，釹鐵硼磁鐵就是比較常見的一種，它體積小，吸力強。這里選用的是直徑15 mm厚度5 mm圓形磁鐵。廠家提供的數據是，這種規格的磁鐵的吸力可以達到3 kg/塊，這樣采用3塊以上在理論上就可以防止盤具側滑脫落。在這次設計中采用了多塊強磁鐵組合使用。根據《機械設計手冊》中的數據可知，人的推拉作用力在一般情況下為27～43 kg。為了既可靠地吸住盤具，又不讓操作者裝卸時感到吃力，采用了10塊強磁鐵組合使用，即吸力大概在30 kg左右。之所以采用多塊磁鐵組合使用還考慮到了下面幾個因素:(1)調整吸力方便，可以通過加減磁鐵的數量調節吸力的大小;(2)安裝固定相對容易;(3)元件為常用尺寸，購置成本低。

3 磁吸放線裝置的結構

圖2 為磁吸放線裝置結構圖，強力磁鐵被放置在專門設計的磁鐵架中，后面裝有一個純鐵環，起到封閉磁路和輔助固定磁鐵的作用。再后面則是一個橡膠緩沖墊，因為磁鐵堅硬易碎，這樣可以減輕裝盤時的沖擊，避免磁鐵受撞擊而破碎。此外，磁鐵在磁路封閉時吸力是最大的，為了充分發揮磁鐵的效力，在安裝時需要將磁鐵如圖3所示成對安裝，而且相鄰兩塊磁鐵需南北極相反，這樣在吸和盤具時才會形成封閉磁路，產生最大吸力。

放線軸采用滾筒結構，滾筒與張力盤可以相對靈活轉動，最大限度地減少了放線軸與盤具內孔之間的相互磨損。

攜行軸采用彈簧結構。這里需要選擇彈力適當的彈簧，確保裝盤時盤具在磁鐵吸力的作用下能夠輕松地將攜行軸壓縮回去，當盤具與張力盤相對轉動且盤具上的攜行孔轉到攜行軸的位置時，攜行軸能夠在彈簧的作用下，自動插入攜行孔內。

圖2 放線裝置結構圖

圖3 磁鐵放置示意

4 磁吸放線裝置的實際應用

此裝置在實踐中被應用在通信電纜30對成纜機生產上。在原生產過程中，工人需要在每次裝盤時對準攜行孔與攜行軸的位置，安裝鎖緊器30次，卸空盤時又需拆卸鎖緊器30次，而且經常發生鎖緊器找不到的現象，既費時，又費力。換用此裝置后，工人在裝盤時，只要將線盤套在滾筒上推靠即可，卸盤時，只要用力一拉就能將盤具取下。在穿線時拉動或旋轉盤具，攜行軸在彈簧的作用下便自動插入盤具上的攜行孔內。因而，大大地提高了生產效率。以前常見的放線軸及盤具內孔磨損的情況也幾乎見不到了，連續使用至今已三年有余，未見有盤具脫出現象，同時放線設備的維修頻次大幅降低。

5 結束語

因強力永磁元件的成本不高，故在機械設備中使用不會增加多少制造費用，但卻可免去使用壓縮空氣系統、電磁動力系統等對能源的消耗，在提高生產效率的同時也達到了降低設備維護成本及運行成本的效果。