断路器的操作力-位移曲线测试装置及其自动检测系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种断路器的操作力-位移曲线测试装置及其自动检测系统。该装置包括断路器、第一伺服电机、第一丝杠、第一力传感器、第二伺服电机、第二丝杠、第三丝杠、第二力传感器、支架。该装置用伺服电动机通过丝杠带动力传感器对断路器手柄进行分闸-合闸-再扣操作。伺服电机把运动的位移及力传感器把力信号反馈给信号调理模块，信号调理模块把调理好的信息传输给采集板卡，采集办卡传输给工控机，工控机通过数据处理模块绘制出力-位移曲线图。本发明能清楚的反应出手柄在四连杆机构、五连杆机构手柄在分闸和再扣位置时的动态情况下所施加力的大小。有利于对整个机构的受力分析，并据此优化操作机构，提高操作机构运行可靠性。
【专利说明】断路器的操作力-位移曲线测试装置及其自动检测系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种测试装置及检测系统，特别是涉及一种断路器的操作力与位移曲线之间的特性关系的测量及断路器脱扣器脱扣力与位移曲线之间的关系的测量的装置及其自动检测系统。
【背景技术】
[0002]断路器是低压配电系统中的主要元件之一，而低压电器检测是鉴定低压电器产品质量的一个重要环节，检测的目的就是验证产品性能是否符合相关标准的规定；检查产品在研发上是否存在影响运行的各种缺陷；另外，通过对检测结果的分析，可以找出改进设计，提高工艺性的途径。现有的测试仅仅单独的测试断路器分闸，合闸，再扣及脱扣的最大操作力，不能显示手柄在各个位置所受的力的大小，这对现在研发及仿真帮助有限。
【发明内容】
[0003]针对现有技术中断路器的操作力-位移曲线测试装置存在的上述问题，满足上断路器手柄的分闸、合闸、再扣力-位移的测量，本发明提供一种断路器的操作力-位移曲线测试装置及其自动检测系统，用伺服电动机通过丝杠带动力传感器对断路器手柄进行分闸-合闸-再扣操作。伺服电机把运动的位移及力传感器把力信号反馈给信号调理模块，信号调理模块把调理好的信息传输给采集板卡，采集办卡传输给工控机，工控机通过数据处理模块绘制出力-位移曲线图。
[0004]本发明的技术方案是:
断路器的操作力-位移曲线测试装置，包括断路器、第一伺服电机、第一丝杠、第一力传感器、第二伺服电机、第二丝杠、第三丝杠、第二力传感器、支架；所述第一伺服电机与第一丝杠相连，第一力传感器穿设于第一丝杠上，第一力传感器在第一伺服电机的作用下沿第一丝杠运动，对断路器的手柄进行分闸-合闸-再扣操作，所述第二伺服电机与第二丝杠相连，第二力传感器穿设于第二丝杠上，第二力传感器在第二伺服电机的作用下沿第二丝杠运动，对断路器的脱扣器机构进行操作，所述第三丝杠设置于第二力传感器上，可上下调节第二力传感器的位置。
[0005]进一步，所述支架包括外框支架和绞型支架，所述外框支架为上端开口的矩形框结构，这个装置设置于外框支架上，所述绞型支架设置于外框支架上，所述断路器放置在绞型支架上，绞型支架可对断路器进行上下调节，达到所需测量断路器的手柄的位置。
[0006]进一步，所述第一伺服电机和第二伺服电机作为驱动力传感器，同时能进行位移测量及传输。
[0007]—种上述断路器的操作力-位移曲线测试装置的自动检测系统，包括电气控制模块、测量模块和数据处理模块；所述电气控制模块包括依次连接且通信的工控机、驱动系统、伺服电机，所述伺服电机包括第一伺服电机和第二伺服电机，所述测量模块包括依次连接且通信的伺服电机、力传感器、信号调理模块和数据采集板卡，所述力传感器包括第一力传感器和第二力传感器；所述伺服电机还向信号调理模块通信，所述力传感器还与断路器之间相互通信，所述工控机还与数据采集板卡之间相互通信，经过信号调理模块调理后的数据由数据采集板卡采集，最后在工控机用数据处理模块处理绘制出力与位移的同步曲线图，清晰地显示断路器操手柄操作力及脱扣器在不同位移下的曲线图。
[0008]进一步，所述电气控制模块由工控机通过数据采集卡控制驱动系统中的伺服电机，伺服电机推动力传感器来实现对断路器的机械操作。
[0009]本发明的有益效果是:
本发明通过绘制力-位移的曲线图，能清楚的反应出手柄在四连杆机构、五连杆机构手柄在分闸和再扣位置时的动态情况下所施加力的大小。根据其测量的动态力能计算出上连杆、下连杆在不同情况下的受力情况，这对整个机构设计中的受力分析很有帮助。研发人员可通过对不同阶段的受力情况分析，优化自己的操作机构，例如可以选择相应的热双金属片或电磁脱扣器，提高操作机构运行可靠性，增加产品的机械寿命，达到产品优化的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明断路器的操作力-位移曲线测试装置的结构示意图；
图2是本发明自动检测系统的测试电气原理图；
图3是力-位移曲线图；
图4是手柄分闸和再扣位置时的机构图；
图5是手柄合闸时的机构图；
图6是断路器自由脱扣时的机构图。
[0011]图中:1、外框支架；2、第一伺服电机；3、第二伺服电机；4、于第一丝杠；5、第二丝杠；6、第一力传感器；7、信号调理模块；8、第二力传感器；9、绞型支架；10、断路器；11、第三丝杠；12、工控机；13、数据处理模块；14、力-位移曲线图；15、数据采集卡。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0013]为了满足上断路器手柄的分闸、合闸、再扣状态下的力-位移的测量，本发明用伺服电机通过丝杠带动力传感器对断路器手柄进行分闸-合闸-再扣操作。伺服电机把运动的位移及力传感器把力信号反馈给信号调理模块，信号调理模块把调理好的信息传输给采集板卡，采集办卡传输给工控机，工控机绘制出力-位移曲线图(图3)。
[0014]本发明的断路器的操作力-位移曲线测试装置的结构如图1所示，包括断路器10、第一伺服电机2、第一丝杠4、第一力传感器6、第二伺服电机3、第二丝杠5、第三丝杠11、第二力传感器8、支架。第一伺服电机2与第一丝杠4相连,第一力传感器6穿设于第一丝杠4上，第一力传感器6在第一伺服电机2的作用下沿第一丝杠4运动，对断路器10的手柄进行分闸-合闸-再扣操作；第二伺服电机3与第二丝杠5相连，第二力传感器8穿设于第二丝杠5上，第二力传感器8在第二伺服电机3的作用下沿第二丝杠5运动，对断路器10的脱扣器机构进行操作，第三丝杠11设置于第二力传感器8上，可上下调节第二力传感器8的位置。[0015]作为一种优选方案，本发明中的支架包括外框支架I和绞型支架9。外框支架I为上端开口的矩形框结构，这个装置设置于外框支架I上；绞型支架9设置于外框支架I上，断路器10放置在绞型支架9上，绞型支架9可对断路器10进行上下调节，达到所需测量断路器10的手柄的位置。
[0016]作为一种优选方案，第一伺服电机2和第二伺服电机3不但具有驱动力传感器的功能，同时具有位移测量及传输功能。
[0017]本发明的自动检测系统的测试电气原理图如图2所示，包括电气控制模块、测量模块和数据处理模块13。其中:电气控制模块包括依次连接且通信的工控机12、驱动系统
11、伺服电机，伺服电机包括第一伺服电机2和第二伺服电机3 ;测量模块包括依次连接且通信的伺服电机、力传感器、信号调理模块7(本实施例中信号调理模块7优选采用LabVIEW软件)和数据采集板卡15，力传感器包括第一力传感器6和第二力传感器(8)。伺服电机还向信号调理模块7通信，力传感器还与断路器10之间相互通信，工控机12还与数据采集板卡15之间相互通信，经过信号调理模块7调理后的数据由数据采集板卡15采集，最后在工控机12用数据处理模块13处理绘制出力-位移曲线图14，清晰地显示断路器操手柄操作力及脱扣器在不同位移下的曲线图。电气控制模块由工控机12通过数据采集卡15控制驱动系统中的伺服电机，伺服电机推动力传感器来实现对断路器的机械操作。
[0018]断路器手柄合闸-分闸-再扣情况的力-位移测量过程如下:
把断路器固定到绞型支架9上，通过调节绞型支架9调节断路器10的高度，使断路器10的手柄高度达到要测量的位置后打开工控机12对第一伺服电机2发出合闸-分闸-再扣指令，第一伺服电机2开始带动第一丝杠4转动，丝杠4带动第一力传感器6对断路器10手柄进行合闸-分闸-再扣操作。同时第一伺服电机2及第一力传感器6把相应的信号反馈给工控机12，工控机12根据信号绘制出相应的曲线图。其中，手柄合闸时的机构图如图5所示；手柄分闸-再扣位置的机构图如图4所示。图中，各英文字母分别表示断路器的:L为手柄，T为跳扣，M为锁扣，K为触头，CB为上连杆，BA为下连杆，E为主弹簧(即拉力弹簧)。
[0019]断路器的脱扣机构的力-位移测量过程如下:
调节第三丝杠11上下运动，第三丝杠11把第二伺服电机3及第二力传感器8定位到要测量脱扣器需测量的位置后，打开工控机12对第二伺服电机3发出操作指令，第二伺服电机3开始带动第二丝杠5转动，第二丝杠5带动第二力传感器8对断路器10进行脱扣机构运动。同时第二伺服电机3及第二力传感器8把相应的信号反馈给工控机12，工控机12根据信号绘制出相应的曲线图。断路器脱口时的机构图如图6所示。图中，各英文字母分别表示断路器的:L为手柄，T为跳扣，M为锁扣，K为触头，CB为上连杆，BA为下连杆，E为主弹簧(即拉力弹簧)。
[0020]本发明通过绘制力-位移的曲线图，能清楚地反应出手柄在四连杆机构(图4，图5)、五连杆机构(图6)手柄在分闸和再扣位置时的动态情况下所施加力的大小。根据其测量的动态力能计算出上连杆、下连杆在不同情况下的受力情况，能够反映出牵引杆在不同位移下推动跳扣的动态力，这对整个机构设计中的受力分析很有帮助。根据此力-位移曲线研发人员可通过对不同阶段的受力情况分析，优化自己的操作机构，选择相应的热双金属片或电磁脱扣器，提高操作机构运行可靠性，增加产品的机械寿命，达到产品优化的目的。[0021]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.断路器的操作力-位移曲线测试，其特征在于:包括断路器(10)、第一伺服电机(2)、第一丝杠(4)、第一力传感器(6)、第二伺服电机(3)、第二丝杠(5)、第三丝杠(11)、第二力传感器(8)、支架；所述第一伺服电机(2)与第一丝杠(4)相连，第一力传感器(6)穿设于第一丝杠(4)上，第一力传感器(6)在第一伺服电机(2)的作用下沿第一丝杠(4)运动，对断路器(10)的手柄进行分闸-合闸-再扣操作，所述第二伺服电机(3)与第二丝杠(5)相连，第二力传感器(8)穿设于第二丝杠(5)上，第二力传感器(8)在第二伺服电机(3)的作用下沿第二丝杠(5)运动，对断路器(10)的脱扣器机构进行操作，所述第三丝杠(11)设置于第二力传感器(8)上，可上下调节第二力传感器(8)的位置。
2.根据权利要求1所述的一种断路器的操作力-位移曲线测试装置，其特征在于:所述支架包括外框支架(I)和绞型支架(9)，所述外框支架(I)为上端开口的矩形框结构，这个装置设置于外框支架(I)上，所述绞型支架(9)设置于外框支架(I)上，所述断路器(10)放置在绞型支架(9)上，绞型支架(9可对断路器(10)进行上下调节，达到所需测量断路器(10)的手柄的位置。
3.根据权利要求1所述的一种断路器的操作力-位移曲线测试装置，其特征在于:所述第一伺服电机(2)和第二伺服电机(3)作为驱动力传感器，同时能进行位移测量及传输。
4.一种权利要求1至3中任意一项所述断路器的操作力-位移曲线测试装置的自动检测系统，其特征在于:包括电气控制模块、测量模块和数据处理模块(13);所述电气控制模块包括依次连接且通信的工控机(12)、驱动系统(11)、伺服电机，所述伺服电机包括第一伺服电机(2)和第二伺服电机(3)，所述测量模块包括依次连接且通信的伺服电机、力传感器、信号调理模块(7)和数据采集板卡(15)，所述力传感器包括第一力传感器(6)和第二力传感器(8);所述伺服电机还向信号调理模块(7)通信，所述力传感器还与断路器(10)之间相互通信，所述工控机(12)还与数据采集板卡(15)之间相互通信，经过信号调理模块(7)调理后的数据由数据采集板卡(15)采集，最后在工控机(12)用数据处理模块(13)处理绘制出力位移曲线图(14)，清晰地显示断路器操手柄操作力及脱扣器在不同位移下的曲线图。
5.根据权利要求所述的自动检测系统，其特征在于:所述电气控制模块由工控机(12)通过数据采集卡(15)控制驱动系统中的伺服电机，伺服电机推动力传感器来实现对断路器的机械操作。
【文档编号】G01M13/00GK103954446SQ201410218884
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月22日 优先权日:2014年5月22日
【发明者】李兴伟, 陈方, 张正军 申请人:大全集团有限公司