一種低壓計(jì)量箱金屬嵌件軸向負(fù)荷檢測(cè)裝置和方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種低壓計(jì)量箱金屬嵌件軸向負(fù)荷檢測(cè)裝置和方法，所述裝置包括背板、支撐柱、機(jī)械手、電動(dòng)連桿、電動(dòng)施力裝置和控制器，所述背板水平方向上垂直設(shè)置于所述支撐柱上，所述背板的高度可調(diào)，所述電動(dòng)連桿兩端分別連接所述機(jī)械手和所述電動(dòng)施力裝置，所述控制器包括可編程邏輯控制器PLC，所述控制器控制所述電動(dòng)施力裝置。這種裝置可以自動(dòng)進(jìn)行低壓計(jì)量箱以及低壓成套設(shè)備金屬嵌件試驗(yàn)，降低了檢驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了試驗(yàn)效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種低壓計(jì)量箱金屬嵌件軸向負(fù)荷檢測(cè)裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種檢測(cè)裝置和方法，具體講涉及一種低壓計(jì)量箱金屬嵌件軸向負(fù)荷 檢測(cè)裝置和方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 運(yùn)行的低壓計(jì)量箱一般裸露在室外，運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性受天氣變化的影響很 大。而作為低壓計(jì)量箱箱體內(nèi)的支撐機(jī)構(gòu)金屬嵌件又是影響低壓計(jì)量箱正常使用的重要因 素和組成部分，金屬嵌件對(duì)軸向負(fù)荷的耐受能力是衡量其螺紋嵌入結(jié)構(gòu)或選用的螺桿是否 合格和是否能滿(mǎn)足其正常使用的標(biāo)準(zhǔn)。
[0003] 選材不當(dāng)導(dǎo)致的計(jì)量箱破裂或金屬嵌件斷裂，低壓計(jì)量箱不能使用，為確保用戶(hù) 用電的安全和穩(wěn)定，必須檢測(cè)低壓計(jì)量箱金屬嵌件的軸向負(fù)荷耐受能力，。
[0004] 現(xiàn)行的低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)GB7251. 5《低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè) 備第5部分：對(duì)公用電網(wǎng)動(dòng)力配電成套設(shè)備的特殊要求》中8. 2. 101. 4條和GB/T20641《低 壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備空殼體的一半要求》中9. 5條均規(guī)定了金屬嵌件軸向負(fù)載的驗(yàn) 證試驗(yàn)。但是該試驗(yàn)僅適用于安裝板上和開(kāi)關(guān)設(shè)備或控制設(shè)備支撐上安裝有金屬嵌件的樣 品。
[0005] 而低壓計(jì)量箱不同于一般的低壓成套設(shè)備，它一般有用于安裝電能表和負(fù)荷開(kāi)關(guān) 的支撐板，安裝的牢固性對(duì)電能表和負(fù)荷開(kāi)關(guān)的正常使用和安全有影響，因此本發(fā)明提供 了一種檢測(cè)低壓計(jì)量箱金屬嵌件軸向負(fù)荷的檢測(cè)設(shè)備和方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0006] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，本發(fā)明提供一種低壓計(jì)量箱金屬嵌件軸 向負(fù)荷檢測(cè)裝置和方法；
[0007] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種低壓計(jì)量箱金屬嵌件軸向負(fù)荷檢測(cè)裝置，所述裝 置包括背板、支撐柱、機(jī)械手（2)、電動(dòng)連桿（1)、電動(dòng)施力裝置和控制器，其改進(jìn)之處在于： 所述背板水平方向上垂直設(shè)置于所述支撐柱上，所述背板的高度可調(diào)，所述電動(dòng)連桿兩端 分別連接所述機(jī)械手和所述電動(dòng)施力裝置，所述控制器包括可編程邏輯控制器PLC，所述控 制器控制所述電動(dòng)施力裝置。
[0008] 優(yōu)選的，所述背板包括帶圓角矩形孔的上背板和下背板；所述上背板和所述下背 板之間安裝低壓計(jì)量箱。
[0009] 進(jìn)一步，所述低壓計(jì)量箱為頂部有翻蓋的長(zhǎng)方體，所述低壓計(jì)量箱箱體內(nèi)底部安 裝有帶外螺紋的圓柱形金屬嵌件，所述低壓計(jì)量箱兩側(cè)設(shè)有與所述上背板和所述下背板上 的圓角矩形孔大小對(duì)應(yīng)、間距相等的螺孔；所述低壓計(jì)量箱兩側(cè)分別通過(guò)螺桿與所述上背 板和所述下背桿固定。
[0010] 進(jìn)一步，機(jī)械手⑵為空腔圓柱體、所述機(jī)械手（2)內(nèi)部安裝有用于定位所述低壓 計(jì)量箱內(nèi)金屬嵌件的紅外傳感器和用于測(cè)量所述金屬嵌件螺紋孔徑的測(cè)量工具。
[0011] 進(jìn)一步，電動(dòng)施力裝置包括與電動(dòng)連桿（1) 一端連接的分別控制所述電動(dòng)連桿 (1)進(jìn)行上下、前后和左右六個(gè)方向移動(dòng)的位置控制電機(jī)和負(fù)責(zé)金屬嵌件軸向負(fù)荷力施加 的施力電機(jī)；所述電動(dòng)連桿另一端端面中心安裝有帶反饋拉力傳感器?？刂破靼删幊?邏輯控制器PLC和觸控面板、可編程邏輯控制器PLC與觸控面板連接。
[0012] 優(yōu)選的，所述支撐柱包括堅(jiān)直方向平行設(shè)置的第一支撐柱和第一支撐柱，所述第 一支撐住和所述第二支撐柱之間安裝有與所述支撐柱垂直的橫條，所述支撐柱內(nèi)部安裝有 固定所述上背板和所述下背板的伸縮桿、和控制所述伸縮桿的電動(dòng)機(jī)。
[0013] 一種低壓計(jì)量箱金屬嵌件軸向負(fù)荷檢測(cè)方法，所述方法包括如下步驟：
[0014] S1將低壓計(jì)量箱安裝在固定平臺(tái)上；
[0015] S2啟動(dòng)試驗(yàn)；
[0016] S3進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)束操作。
[0017] 優(yōu)選的，所述步驟S1包括如下步驟：
[0018] 01將上背板和下背板安裝在支撐柱上，通過(guò)觸控面板控制下背板移動(dòng)至合適位 置；
[0019] 02將低壓計(jì)量箱放置于下背板上，并通過(guò)螺桿將低壓計(jì)量箱和下背板可靠固定；
[0020] 03控制上背板移動(dòng)至合適位置，將低壓計(jì)量箱和上背板通過(guò)螺桿可靠固定；
[0021] 04打開(kāi)計(jì)量箱門(mén)，將箱體內(nèi)的金屬嵌件暴露在操作人員及機(jī)械手的視野下。
[0022] 優(yōu)選的，所述步驟S2包括如下步驟：
[0023] (1)開(kāi)啟紅外傳感器，操作人員根據(jù)紅外指示線(xiàn)，控制電動(dòng)連桿移動(dòng)至合適位置， 并調(diào)節(jié)機(jī)械手靠近需抓取的金屬嵌件；
[0024] (2)控制機(jī)械手進(jìn)行金屬嵌件的抓取和測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量到的金屬嵌件螺紋孔徑 選擇施力電機(jī)的施力大小；
[0025] (3)確定力值后，控制電動(dòng)連桿施加軸向拉力，并持續(xù)10s的時(shí)間，同時(shí)，帶反饋拉 力傳感器持續(xù)反饋施加的力值大小，以保證試驗(yàn)持續(xù)期間軸向負(fù)荷的準(zhǔn)確施加；
[0026] (4)根據(jù)判斷是否進(jìn)行下一個(gè)金屬嵌件試驗(yàn)，確定進(jìn)行步驟（5)或步驟（6);
[0027] (5)進(jìn)行下一個(gè)金屬嵌件試驗(yàn)，則重復(fù)所述步驟⑴至步驟（4);
[0028] (6)否則，記錄試驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)結(jié)束。
[0029] 優(yōu)選的，所述步驟S3包括：松開(kāi)機(jī)械手，初始化電動(dòng)連桿位置，拆卸低壓計(jì)量箱和 固定平臺(tái)。
[0030] 本發(fā)明具有如下有益效果：
[0031] (1)本發(fā)明可自動(dòng)進(jìn)行低壓計(jì)量箱以及低壓成套設(shè)備金屬嵌件試驗(yàn)，大大簡(jiǎn)化了 試驗(yàn)流程，減少了人員和時(shí)間消耗。
[0032] (2)控制器控制電機(jī)帶動(dòng)各模塊進(jìn)行移動(dòng)，降低了檢驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了試 驗(yàn)效率。
[0033] (3)上下背板式固定低壓計(jì)量箱，不僅可以適應(yīng)不同尺寸、規(guī)格的低壓計(jì)量箱，同 時(shí)也可以最大限度地模仿低壓計(jì)量箱的正常使用情況。
[0034] (4)使用高精度的帶反饋拉力傳感器和電動(dòng)連桿施加拉力，避免了以前使用砝碼 施加力的繁瑣和不便?？梢愿咝?、簡(jiǎn)單地完成低壓計(jì)量箱金屬嵌件軸向負(fù)荷試驗(yàn)。
[0035] (5)電動(dòng)連桿結(jié)構(gòu)水平、垂直及上下三平面均可自由移動(dòng)，最大可能性的適應(yīng)種類(lèi) 繁多、大小不同的低壓計(jì)量箱，可以全方位的覆蓋低壓計(jì)量箱內(nèi)所有金屬嵌件。
[0036] (6)采用基于PLC的觸屏控制或基于微機(jī)的友好界面，自動(dòng)化程度更高，且能保證 操作人員的人生安全。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】：
[0037] 圖1為本發(fā)明低壓計(jì)量箱金屬嵌件軸向負(fù)荷檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0038] 圖2為本發(fā)明低壓計(jì)量箱金屬嵌件軸向負(fù)荷檢測(cè)方法的流程圖。
[0039] 其中1-電動(dòng)連桿；2-機(jī)械手；3-金屬嵌件；4-低壓計(jì)量箱；5-支撐柱；6-下背板； 上背板；圓角矩形孔；9-螺孔；10-橫條。
【具體實(shí)施方式】：
[0040] 為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步地說(shuō)明：
[0041] 本發(fā)明所采用的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示：包括固定平臺(tái)、金屬嵌件定位模塊、金屬嵌 件抓取模塊、金屬嵌件測(cè)量模塊、電動(dòng)連桿、電機(jī)施力模塊和控制模塊；可自動(dòng)完成低壓計(jì) 量箱金屬嵌件軸向負(fù)荷的驗(yàn)證。
[0042] 固定平臺(tái)采用背板式固定方案，包括由支撐柱（5)和橫條（10)組成的支撐架、由 支撐架固定支撐的帶有圓角矩形孔（8)的上背板（7)和下背板（6);支撐柱內(nèi)部安裝有電 動(dòng)機(jī)和伸縮桿，上背板（7)和下背板（6)分別與伸縮桿固定，控制器可通過(guò)電動(dòng)機(jī)控制伸縮 桿的伸縮從而調(diào)節(jié)上背板（7)和下背板（6)至任意高度，以適應(yīng)不同尺寸、規(guī)格的低壓計(jì)量 箱。
[0043] 金屬嵌件定位模塊包括在機(jī)械手的中心位置安裝的紅外傳感器，紅外傳感器射出 一道可見(jiàn)紅外光束，通過(guò)操作人員控制電動(dòng)連桿上下、前后和左右六個(gè)方向上進(jìn)行移動(dòng)，以 實(shí)現(xiàn)對(duì)打開(kāi)門(mén)的計(jì)量箱全方位覆蓋。操作人員根據(jù)紅點(diǎn)位置，將機(jī)械手定位在金屬嵌件前 端，以確保在進(jìn)行金屬嵌件軸向負(fù)荷驗(yàn)證試驗(yàn)時(shí)，機(jī)械手能夠準(zhǔn)確地抓住金屬嵌件，以進(jìn)一 步進(jìn)行試驗(yàn)。
[0044] 金屬嵌件抓取模塊包括機(jī)械手（2)，機(jī)械手（2)在抓住金屬嵌件（3)后，可自動(dòng)進(jìn) 行微調(diào)，以保證電動(dòng)連桿（1)的軸心和金屬嵌件（3)軸心處于同一條直線(xiàn)上，以保證力的準(zhǔn) 確施加。
[0045] 金屬嵌件測(cè)量模塊主要是指安裝在機(jī)械手（2)內(nèi)部的測(cè)量工具，在確定金屬嵌件 的中心位置后，可以使用機(jī)械手中的測(cè)距工具測(cè)量金屬嵌件螺紋孔徑，進(jìn)而在控制模塊中 選擇施加力的大小；
[0046] 電機(jī)施力模塊包括與電動(dòng)連桿（1)連接的使電動(dòng)連桿進(jìn)行上下、前后和左右六個(gè) 方向移動(dòng)的位置控制電機(jī)、負(fù)責(zé)金屬嵌件軸向負(fù)荷力施加的施力電機(jī)、和帶反饋拉力傳感 器這三個(gè)部分，其中控制電動(dòng)連桿進(jìn)行上下、前后和左右移動(dòng)需要三套電機(jī)來(lái)完成，具體控 制為分級(jí)控制方式；施力電機(jī)可以在機(jī)械手抓取金屬嵌件后，準(zhǔn)確進(jìn)行力的施加；帶反饋 的拉力傳感器安裝在電動(dòng)連桿與機(jī)械手連接端的端面中心，可將測(cè)量到的拉力反饋給控制 器。
[0047] 控制模塊可采用可編程邏輯控制器PLC (SIEMENS S7-200)和觸控面板或上位機(jī)組 成，控制模塊需要完成對(duì)電動(dòng)連桿的位置移動(dòng)控制、金屬嵌件的抓取及測(cè)量、力值的施加和 反饋、力值施加時(shí)間的控制等功能。
[0048] 本發(fā)明還提供了一種低壓計(jì)量箱金屬嵌件軸向負(fù)荷全自動(dòng)施加試驗(yàn)方法，如圖2 所示，包括如下步驟：
[0049] (1)將低壓計(jì)量箱整體固定在固定平臺(tái)上。
[0050] 具體操作過(guò)程為：將低壓計(jì)量箱按正常使用情況，由操作人員抬起放置于背板上， 控制下背板移動(dòng)至合適位置，由操作人員通過(guò)可靠地螺桿安裝于下背板；再通過(guò)觸控面板 控制上背板移動(dòng)至合適位置，由操作人員通過(guò)可靠的螺桿進(jìn)行安裝固定。
[0051] (2)待低壓計(jì)量箱固定完畢后，打開(kāi)計(jì)量箱門(mén)，將箱體內(nèi)的金屬嵌件暴露在操作人 員及機(jī)械手的視野下。
[0052] (3)操作人員根據(jù)紅外指示線(xiàn)，控制電動(dòng)連桿移動(dòng)至合適位置，并調(diào)節(jié)機(jī)械手靠近 需抓取的金屬嵌件。
[0053] (4)待機(jī)械手移動(dòng)至合適位置后，通過(guò)控制模塊選擇開(kāi)始試驗(yàn)按鈕。此時(shí)，控制系 統(tǒng)會(huì)控制機(jī)械手進(jìn)行金屬嵌件的抓取和測(cè)量工作，測(cè)量得到金屬嵌件螺紋孔徑后，選擇所 需施加的力值；
[0054] 具體為：當(dāng)測(cè)量到金屬嵌件的螺紋孔徑為M4或M5時(shí)，選擇施力大小為350N ;螺紋 孔徑為M6或M8時(shí)，選擇施力大小為500N，螺紋孔徑為M10或M12時(shí)，選擇施力大小為800N。
[0055] (5)確定力值后，控制電動(dòng)連桿施加軸向拉力并持續(xù)10s的時(shí)間，同時(shí)，帶反饋拉 力傳感器將持續(xù)反饋施加的力值大小，以保證試驗(yàn)持續(xù)期間軸向負(fù)荷的準(zhǔn)確施加。
[0056] (6) 10s的試驗(yàn)時(shí)間過(guò)后，控制系統(tǒng)顯示試驗(yàn)結(jié)束，是否進(jìn)行下一個(gè)金屬嵌件試驗(yàn)； 待操作人員選擇后，繼續(xù)進(jìn)行則重復(fù)步驟（3)至步驟（6)，否則，試驗(yàn)結(jié)束，記錄試驗(yàn)結(jié)果， 完成低壓計(jì)量箱金屬嵌件軸向負(fù)荷施加試驗(yàn)。
[0057] (7)試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)選擇松開(kāi)機(jī)械手并初始化電動(dòng)連桿位置，此時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)自 動(dòng)控制機(jī)械手和電動(dòng)連桿回到初始位置，以方面低壓計(jì)量箱的拆卸，并為下次試驗(yàn)做好準(zhǔn) 備。
[0058] 以上僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則 之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均在申請(qǐng)待批的本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種低壓計(jì)量箱金屬嵌件軸向負(fù)荷檢測(cè)裝置，所述裝置包括背板、支撐柱、機(jī)械手、 電動(dòng)連桿、電動(dòng)施力裝置和控制器，其特征在于：所述背板水平方向上垂直設(shè)置于所述支撐 柱上，所述背板的高度可調(diào)，所述電動(dòng)連桿兩端分別連接所述機(jī)械手和所述電動(dòng)施力裝置， 所述控制器包括可編程邏輯控制器PLC，所述控制器控制所述電動(dòng)施力裝置。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種低壓計(jì)量箱金屬嵌件軸向負(fù)荷檢測(cè)裝置，其特征在于： 所述背板包括帶圓角矩形孔的上背板和下背板；所述上背板和所述下背板之間安裝低 壓計(jì)量箱。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種低壓計(jì)量箱金屬嵌件軸向負(fù)荷檢測(cè)裝置，其特征在于： 所述低壓計(jì)量箱為頂部有翻蓋的長(zhǎng)方體，所述低壓計(jì)量箱箱體內(nèi)底部安裝有帶外螺紋 的圓柱形金屬嵌件，所述低壓計(jì)量箱兩側(cè)設(shè)有與所述上背板和所述下背板上的圓角矩形孔 大小對(duì)應(yīng)、間距相等的螺孔；所述低壓計(jì)量箱兩側(cè)分別通過(guò)螺桿與所述上背板和所述下背 桿固定。
4. 如權(quán)利要求3所述的一種低壓計(jì)量箱金屬嵌件軸向負(fù)荷檢測(cè)裝置，其特征在于： 機(jī)械手為空腔圓柱體、所述機(jī)械手內(nèi)部安裝有用于定位所述低壓計(jì)量箱內(nèi)金屬嵌件的 紅外傳感器和用于測(cè)量所述金屬嵌件螺紋孔徑的測(cè)量工具。
5. 如權(quán)利要求4所述的一種低壓計(jì)量箱金屬嵌件軸向負(fù)荷檢測(cè)裝置，其特征在于： 電動(dòng)施力裝置包括與電動(dòng)連桿一端連接的分別控制所述電動(dòng)連桿進(jìn)行上下、前后和左 右六個(gè)方向移動(dòng)的位置控制電機(jī)和負(fù)責(zé)金屬嵌件軸向負(fù)荷力施加的施力電機(jī)；所述電動(dòng)連 桿另一端端面中心安裝有帶反饋拉力傳感器。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種低壓計(jì)量箱金屬嵌件軸向負(fù)荷檢測(cè)裝置，其特征在于： 所述支撐柱包括堅(jiān)直方向平行設(shè)置的第一支撐柱和第一支撐柱，所述第一支撐住和所 述第二支撐柱之間安裝有與所述支撐柱垂直的橫條，所述支撐柱內(nèi)部安裝有固定所述上背 板和所述下背板的伸縮桿、和控制所述伸縮桿的電動(dòng)機(jī)。
7. -種低壓計(jì)量箱金屬嵌件軸向負(fù)荷檢測(cè)方法，其特征在于： 所述方法包括如下步驟： S1將低壓計(jì)量箱安裝在固定平臺(tái)上； S2啟動(dòng)試驗(yàn)； S3進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)束操作。
8. 如權(quán)利要求7所述的一種低壓計(jì)量箱金屬嵌件軸向負(fù)荷檢測(cè)方法，其特征在于： 所述步驟S1包括如下步驟： 01將上背板和下背板安裝在支撐柱上，通過(guò)觸控面板控制下背板移動(dòng)至合適位置； 02將低壓計(jì)量箱放置于下背板上，并通過(guò)螺桿將低壓計(jì)量箱和下背板可靠固定； 03控制上背板移動(dòng)至合適位置，將低壓計(jì)量箱和上背板通過(guò)螺桿可靠固定； 04打開(kāi)計(jì)量箱門(mén)，將箱體內(nèi)的金屬嵌件暴露在操作人員及機(jī)械手的視野下。
9. 如權(quán)利要求7所述的一種低壓計(jì)量箱金屬嵌件軸向負(fù)荷檢測(cè)方法，其特征在于： 所述步驟S2包括如下步驟： (1) 開(kāi)啟紅外傳感器，操作人員根據(jù)紅外指示線(xiàn)，控制電動(dòng)連桿移動(dòng)至合適位置，并調(diào) 節(jié)機(jī)械手靠近需抓取的金屬嵌件； (2) 控制機(jī)械手進(jìn)行金屬嵌件的抓取和測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量到的金屬嵌件螺紋孔徑選擇 施力電機(jī)的施力大??； (3) 確定力值后，控制電動(dòng)連桿施加軸向拉力，并持續(xù)10s的時(shí)間，同時(shí)，帶反饋拉力傳 感器持續(xù)反饋施加的力值大小，以保證試驗(yàn)持續(xù)期間軸向負(fù)荷的準(zhǔn)確施加； (4) 根據(jù)判斷是否進(jìn)行下一個(gè)金屬嵌件試驗(yàn)，確定進(jìn)行步驟（5)或步驟（6); (5) 進(jìn)行下一個(gè)金屬嵌件試驗(yàn)，則重復(fù)所述步驟（1)至步驟（4); (6) 否則，記錄試驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)結(jié)束。
10.如權(quán)利要求7所述的一種低壓計(jì)量箱金屬嵌件軸向負(fù)荷檢測(cè)方法，其特征在于： 所述步驟S3包括：松開(kāi)機(jī)械手，初始化電動(dòng)連桿位置，拆卸低壓計(jì)量箱和固定平臺(tái)。
【文檔編號(hào)】G01N3/08GK104048878SQ201410279824
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】賈福泉, 張蓬鶴, 薛陽(yáng), 陳盛, 陳思禹, 許佳佳, 秦程林, 王雅濤 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 中國(guó)電力科學(xué)研究院