一種低壓計(jì)量箱金屬嵌件軸向負(fù)荷檢測裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種低壓計(jì)量箱金屬嵌件軸向負(fù)荷檢測裝置和方法，所述裝置包括背板、支撐柱、機(jī)械手、電動連桿、電動施力裝置和控制器，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)，所述電動連桿兩端分別連接所述機(jī)械手和所述電動施力裝置，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施力裝置。這種裝置可以自動進(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)人員的勞動強(qiáng)度，提高了試驗(yàn)效率。
【專利說明】一種低壓計(jì)量箱金屬嵌件軸向負(fù)荷檢測裝置和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種檢測裝置和方法，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 用電的安全和穩(wěn)定，必須檢測低壓計(jì)量箱金屬嵌件的軸向負(fù)荷耐受能力，。
[0004] 現(xiàn)行的低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)GB7251. 5《低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè) 備第5部分：對公用電網(wǎng)動力配電成套設(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)荷開關(guān) 的支撐板，安裝的牢固性對電能表和負(fù)荷開關(guān)的正常使用和安全有影響，因此本發(fā)明提供 了一種檢測低壓計(jì)量箱金屬嵌件軸向負(fù)荷的檢測設(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)荷檢測裝置，所述裝 置包括背板、支撐柱、機(jī)械手（2)、電動連桿（1)、電動施力裝置和控制器，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)，所述電動連桿兩端 分別連接所述機(jī)械手和所述電動施力裝置，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應(yīng)、間距相等的螺孔；所述低壓計(jì)量箱兩側(cè)分別通過螺桿與所述上背 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量所述金屬嵌件螺紋孔徑的測量工具。
[0011] 進(jìn)一步，電動施力裝置包括與電動連桿（1) 一端連接的分別控制所述電動連桿 (1)進(jìn)行上下、前后和左右六個(gè)方向移動的位置控制電機(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機(jī)。
[0013] 一種低壓計(jì)量箱金屬嵌件軸向負(fù)荷檢測方法，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上；
[0015] S2啟動試驗(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，通過觸控面板控制下背板移動至合適位 置；
[0019] 02將低壓計(jì)量箱放置于下背板上，并通過螺桿將低壓計(jì)量箱和下背板可靠固定；
[0020] 03控制上背板移動至合適位置，將低壓計(jì)量箱和上背板通過螺桿可靠固定；
[0021] 04打開計(jì)量箱門，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)開啟紅外傳感器，操作人員根據(jù)紅外指示線，控制電動連桿移動至合適位置， 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量，并根據(jù)測量到的金屬嵌件螺紋孔徑 選擇施力電機(jī)的施力大?。?br> [0025] (3)確定力值后，控制電動連桿施加軸向拉力，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：松開機(jī)械手，初始化電動連桿位置，拆卸低壓計(jì)量箱和 固定平臺。
[0030] 本發(fā)明具有如下有益效果：
[0031] (1)本發(fā)明可自動進(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)帶動各模塊進(jìn)行移動，降低了檢驗(yàn)人員的勞動強(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)電動連桿結(jié)構(gòu)水平、垂直及上下三平面均可自由移動，最大可能性的適應(yīng)種類 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，自動化程度更高，且能保證 操作人員的人生安全。

【專利附圖】

【附圖說明】：
[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)荷檢測方法的流程圖。
[0039] 其中1-電動連桿；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)合說明書附圖對本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步地說明：
[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、金屬嵌件定位模塊、金屬嵌 件抓取模塊、金屬嵌件測量模塊、電動連桿、電機(jī)施力模塊和控制模塊；可自動完成低壓計(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，控制器可通過電動機(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 一道可見紅外光束，通過操作人員控制電動連桿上下、前后和左右六個(gè)方向上進(jìn)行移動，以 實(shí)現(xiàn)對打開門的計(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，可自動進(jìn) 行微調(diào)，以保證電動連桿（1)的軸心和金屬嵌件（3)軸心處于同一條直線上，以保證力的準(zhǔn) 確施加。
[0045] 金屬嵌件測量模塊主要是指安裝在機(jī)械手（2)內(nèi)部的測量工具，在確定金屬嵌件 的中心位置后，可以使用機(jī)械手中的測距工具測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??；
[0046] 電機(jī)施力模塊包括與電動連桿（1)連接的使電動連桿進(jìn)行上下、前后和左右六個(gè) 方向移動的位置控制電機(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，其中控制電動連桿進(jìn)行上下、前后和左右移動需要三套電機(jī)來完成，具體控 制為分級控制方式；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連桿與機(jī)械手連接端的端面中心，可將測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電動連桿的位置移動控制、金屬嵌件的抓取及測量、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上。
[0050] 具體操作過程為：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， 控制下背板移動至合適位置，由操作人員通過可靠地螺桿安裝于下背板；再通過觸控面板 控制上背板移動至合適位置，由操作人員通過可靠的螺桿進(jìn)行安裝固定。
[0051] (2)待低壓計(jì)量箱固定完畢后，打開計(jì)量箱門，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，控制電動連桿移動至合適位置，并調(diào)節(jié)機(jī)械手靠近 需抓取的金屬嵌件。
[0053] (4)待機(jī)械手移動至合適位置后，通過控制模塊選擇開始試驗(yàn)按鈕。此時(shí)，控制系 統(tǒng)會控制機(jī)械手進(jìn)行金屬嵌件的抓取和測量工作，測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)選擇松開機(jī)械手并初始化電動連桿位置，此時(shí)，控制系統(tǒng)會自 動控制機(jī)械手和電動連桿回到初始位置，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)荷檢測裝置，所述裝置包括背板、支撐柱、機(jī)械手、 電動連桿、電動施力裝置和控制器，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)，所述電動連桿兩端分別連接所述機(jī)械手和所述電動施力裝置， 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)荷檢測裝置，其特征在于： 所述低壓計(jì)量箱為頂部有翻蓋的長方體，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 大小對應(yīng)、間距相等的螺孔；所述低壓計(jì)量箱兩側(cè)分別通過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量所述金屬嵌件螺紋孔徑的測量工具。
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)荷檢測裝置，其特征在于： 電動施力裝置包括與電動連桿一端連接的分別控制所述電動連桿進(jìn)行上下、前后和左 右六個(gè)方向移動的位置控制電機(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機(jī)。
7. -種低壓計(jì)量箱金屬嵌件軸向負(fù)荷檢測方法，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上； S2啟動試驗(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，通過觸控面板控制下背板移動至合適位置； 02將低壓計(jì)量箱放置于下背板上，并通過螺桿將低壓計(jì)量箱和下背板可靠固定； 03控制上背板移動至合適位置，將低壓計(jì)量箱和上背板通過螺桿可靠固定； 04打開計(jì)量箱門，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)荷檢測方法，其特征在于： 所述步驟S2包括如下步驟： (1) 開啟紅外傳感器，操作人員根據(jù)紅外指示線，控制電動連桿移動至合適位置，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量，并根據(jù)測量到的金屬嵌件螺紋孔徑選擇 施力電機(jī)的施力大小； (3) 確定力值后，控制電動連桿施加軸向拉力，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)荷檢測方法，其特征在于： 所述步驟S3包括：松開機(jī)械手，初始化電動連桿位置，拆卸低壓計(jì)量箱和固定平臺。
【文檔編號】G01N3/08GK104048878SQ201410279824
【公開日】2014年9月17日 申請日期: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, 陳盛, 陳思禹, 許佳佳, 秦程林, 王雅濤 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院