日光灯换灯器设计

袁海 李梦奇 李斌 李冬英 贺铝杭 刘章

摘要：随着中国人口老龄化加剧，适老家居工具的迅速发展，为了解决高空日光灯换取问题，本文设计了一款适用于各种型号日光灯管的更换器，通过调节换向灯头上的粘性滑片带动灯管卡入灯座的方式，实现日光灯管拆卸与安装，并提出了设计方案，研究了换向装置、灯管接触极对正装置、可伸缩支架等关键技术装置，详细叙述了使用方法。

关键词：换灯器;日光灯管;换向装置

随着中国人口老龄化趋势的加剧，国内助老家居产品市场迅速发展。针对老人高空换灯问题，本文提出了一种更为人性化、便捷化并具有极致用户体验的居家换灯方案，通过换向旋转装置和灯管接触极对正装置的配合，实现日光灯管拆卸与安装的换灯方式。此换灯器避免了借助各种工具登高作业时，带来的触电和摔伤风险，对于老年人和未成年人是一款安全高效的换灯工具[1][2]。

依据日常使用最普遍的管型日光灯特征，本文提出了换灯器的设计方案，研究了其中关键技术，阐明了使用方法。

1.设计方案

根据管型日光灯的结构特征进行分析，将换灯器设计分为伸缩支撑杆、换向灯头和灯管接触极对正装置三大部分，用与实现灯管正反转和灯管接触极对正功能。

日光灯管换灯器包括由杆筒与伸入杆筒内的推杆组成的伸缩支撑杆和由灯座头、支撑座、灯管调节座组成的灯管支撑架组成，用螺钉固定。灯座头（分为左、右管型）的管形支架分别从支撑座两侧的孔槽嵌入，并可调节嵌入深浅，以此适应不同型号的日光灯管的换取，且两者的灯座顶端部分开有小槽，用于卡灯管的灯头。由弧形滑动片、弹簧、弹簧导轨、滑动横梁、座体组成的支撑座上四根导柱插入灯管调节座下方的导杆孔，可进行上下相对运动，用于将日光灯推入灯槽中。座体两侧有突出柱体，柱体上开有导线孔，并且导线孔上方开有贯穿座体的长方形通槽。长方形通槽底部装有两根对称的弹簧导轨。滑动横梁两端为方形柱体，其两端开有两个绑线孔，再向内还开有两个导杆孔，弹簧导轨插入孔内，中间部分为圆柱体。换灯器如图1所示。

2.换灯器关键技术

2.1换向装置

换向装置带动日光灯管进行正向/逆向转动，实现日光灯管的拆装功能。将日光灯紧贴弧形滑片表面的高摩擦材料，通过摩擦力使灯管跟随滑片一起做圆周运动，实现拆灯功能。为了能让日光灯管的进行反转，在灯头座中安装了滑动横梁，用钢索拉动横梁从而带动弧形滑片的转动，同时弹簧导轨上的弹簧收缩使滑动横梁回归原位，就能完成弧形滑片的反转逆向运动，同时也带动了灯管反转，从而实现了日光灯管的换灯器的反转功能。换向装置如图2所示。

2.2灯管接触极对正装置

防止日光灯管换取工作过程中的接触极移位与偏差是一项很重要的工作。日光灯管两端都有接触极，需要正对位安装进入灯架中才能正常通电使用或取出更换，本换灯器在左右两个灯头座上开凿出接触极卡槽，在使用时，通过换向装置完成换向后，将灯管旋转至接触极正对卡槽的位置，安装时直接将灯管接触极卡入换灯器卡槽然后进行正反转卡位进入灯架中，进行安装工作，本换灯架的固定装置可以解决换灯时对位是否精准的问题。如图3所示。

2.3可伸缩换灯支架

为了解决各种型号的日光灯管的换取问题，设计了一个可横向自由伸缩的灯管支架，通过摇动手柄来拉伸或收缩来管型支架，当拉伸时，伸缩支架变长，收缩时，支架变短，这样可以满足不同长短大小的灯管安装需求。如图4所示。

3 换灯实施过程

安装灯管：将灯管放在换灯器上，灯管接触极卡在换灯器的接触极卡槽中，对正，通过上推推杆将灯管装入管座，拉动滑动横梁，使其在通槽中斜向下滑动，滑动横梁中间卡在弧形滑动片下方的槽口中，滑动横梁的滑动就会带动贴合座体的弧形滑动片在座体的半圆柱槽口弧面上做圆周运动，再由弧形滑动片的转动带动日光灯管转动，使日光灯两端的接触极与管座的槽错位，完成安装。

拆卸灯管：通过摇动控制杆杆筒上的手柄，通过不断的拉紧和松开钢索，带动内部钢索运动，滑动横梁上的弧形滑动片转动然后带动日光灯管转动，直到让灯管两端接触极呈竖直状态，刚好能够从管座的槽中掉出，再将推杆往下拉，日光灯管的两端接触极正好卡于左管型灯座头、右管型灯座头上的接触极卡槽中，然后反向摇动手柄，将已经固定好的灯管缓缓安全取下，从而实现取灯功能。

4. 结论

为了实现不同型号的日光灯管的安全、可靠更换，本文设计了一种日光灯管换灯器。换灯器有由伸缩支撑杆和灯管支撑架组成：伸缩支撑杆是由杆筒与伸入杆筒内的推杆组成，对灯管支撑架起支撑作用;灯管支撑架是由左、右管型灯座头、支撑座与灯管调节座组成，左右灯座头是从支撑座两侧孔槽嵌入，由弧形滑动片、弹簧、弹簧导轨、滑动横梁、座体组成的灯管调节座，插入支撑座上的四根导柱，可以进行上下运动;座体两侧开有方槽，槽内装有两根弹簧导轨，弹簧导轨上装有弹簧，弹簧上压有滑动横梁，滑动横梁两端插入弹簧导轨，中间部分穿过滑动片下端支撑臂开的槽口中。设计的日关灯管更换器，站在地面进行换灯操作，在降低传统手工换灯的风险的同时提高了换灯效率。

参考文献

[1]李志刚，许钦泊.“创意手臂”妙换灯[J].科技创新与品牌，2013（03）：76.

[2]马丽.平志斌，晋文杰.一种高空换灯器[J].建农村电工，2019，27（08）：33

[3]袁擎宇.基于LBS和O2O模式的换灯服务系统的设计和实现[J].无线互联科技，2016（18）：38-39+48.

项目资助：湖南省大学生研究性学习与创新性实验项目资助（湘教通[2014]98号-447）

湖南省普通高等学校教学改革研究项目资助（湘教通[2018]436号-614）

作者简介：

袁海，男，土家族，1998年10月生，湖南省常德人，本科，研究方向：机械工程

通讯作者：李梦奇，男，汉，1977年6月生，湖南省邵陽人，博士，教授，研究方向：智能制造、机器人工程