Способ проверки контактного давления коммутационного аппарата и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК H01H49/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при проверке микровыключателей и других коммутационных аппаратов (КА) мгновенного действия в процессе их изготовления.

Цель изобретения - расширение области применения способа, а также повышение качества и производительности и снижение трудоемкости проверки.

Сущность способа поясняется приведенной на фиг.1 схемой простейшего устройства для его реализации , и представленной на фиг.2 временной диаграммой проверки КА по контактному давлению.

На фиг.З приведена структурная схема автоматического устройства для осуществления этого способа; на фиг.4 представлена временная диаграмма работы этого устройства; на фиг.5 изображен граф цифрового автомата блока управления.

Простейшее устройство для реализации способа содержит (фиг.1) стандартный микрометр 1, закрепленный над проверяемым КА 2 с возможностью воздействия на его приводной элемент 3, связанный с подпружиненным подвижным контактом 4, контактирующим с неподвижным контактом 5. Последовательно соединенные источник питания б и индикаторная лампочка 7 связаны с зажимами 8 и 9 для подключения к выводам контактов 4 и 5. Стандартный грам- мометр 10 установлен с возможностью воздействия его измерительного щупа 11 на подвижный контакт 4.;

Проверка контактного давления посредством этого простейшего устройства осуществляется следующим образом. Проверяемый КА 2 устанавливают в фиксирующее приспособление (не показано). Выводы контактов 4 и 5 подключают к зажимам 8 и 9. Лампочка 7 при этом начинает светится,

ч

09

ю

2

индицируя замыкание цепи контактов 4 и 5. При установке КА 2 его приводной элемент 3 оказывается под штоком 12 микрометра 1. Одновременно измерительный щуп 11 граммометра 10 оказывается над подвиж- ным контактом 4, но не касается его.

Вращением головки 13 микрометра 1 начинают в момент времени Т1 воздействовать с наибрльшей доступной скоростью на при- воднойгэлементЗ(фиг,1, фиг.2). В момент Т2, когда гтрйв Ьдн ой элемент 3 деформирует пружину контакта 4 настолько, что она перестает прижимать контакт4 к контакту 5, происходит скачкообразное изменение контактного уси лия на противоположное, и контакт 4 переки- дывается в нижнее положение, разрывая при этом цепь. Лампочка 7 гаснет. С этого момента изменяют направление вращения головки 13 микрометра 1 на противоположное. Приводной элемент 3 с большой скоростью начи- мает перемещаться вверх, уменьшая усилие пружины подвижного контакта 4, направленное вниз.

В.момент времениТЗ контакт4 перекидывается вверх и касается контакта 5. При этом лампочка 7 сигнализирует замыкание цепи, В момент ТЗ .КА находится в состоянии обратного срабатывания, когда условия для контактирования самые неблагоприятные. Именно в таком состоянии необходимо проверять контактное давление. Однако невозможно с большой скорости мгновенно остановить движение в момент ТЗ. Шток 12 и приводной элемент 3 проходят положение обратного срабатывания (линия ПОС на фиг.2) и останавливаются выше этого положения в момент Т4. При этом контактное давление повышается по сравнению с контактным давлением в положении обратного срабатывания, поэтому его измерение не- допустимо.

После обнаружения замыкания цепи по свечению; лампочки 7 в момент ТЗ до остановки в момент Т4 приводной элемент 3 со штоком 12 переместятся на некоторое рас- стояние АXI относительно положения обратного срабатывания ПОС. По шкале микрометра отсчитывают положение штока 12 в этом положении (ПОС - А Х1). К этой величине прибавляют величину АХ2 2х хАХ1. Величину АХ1 определяют статистически после ряда попыток перед началом проверки. Величину Х2 для удобства вычислений берут кратной цене деления микрометра.

Полученную в результате сложения величину положения,предшествующего обратному срабатываниюППОС ПОС- АХ1 + ДХ2 запоминают.. .

После этого с момента Т5 осуществляют быстрое перемещение штока 12 вниз до прямого срабатывания (в момент Тб), обнаруживаемого по погасанию лампочки 7, и обратно вверх до положения ПОС, отсчитываемого по показаниям микрометра в момент времени Т7. При этом замедляют движение до величины малой скорости, обеспечивающей заданную точность установки привода в положении обратного срабатывания (для большинства КА малая скорость не должна превышать 2 мкм/с). Движение с малой скоростью осуществляют до тех пор, пока в момент Т8 не произойдет обратное срабатывание, обнаруживаемое по загоранию лампочки 7. Такой останов может быть осуществлен с малым выбегом б X, так как скорость движения мала.

С этого момента движение нажимного элемента прекращают и с момента времени Т9, поворачивая граммометр 10, воздействуют его щупом 11 на подвижной контакт 4 до разрыва цепи, сигнализируемого лампочкой 7 в момент времени Т10. Покачивая граммометр 10, улавливают его положение на границе разрыва-замыкания цепи. После чего в момент Т11 по показаниям граммометра отсчитывают величину контактного усилия в положении обратного срабатывания, наиболее неблагоприятном для контактирования.

Благодаря описанной последовательности операций обеспечивается высокая точность выхода в положение обратного срабатывания за короткое время. Измерение контактного давления именно в положении обратного срабатывания, наиболее неблагоприятном для электрической цепи, а не в исходном положении позволяет повысить достоверность проверки контактного усилия, пропорционального контактному давлению. Благодаря этому повышается качество испытаний КА.

Описанное простейшее устройство демонстрирует способ и может быть использовано при проверке небольшого количества КА. Однако при увеличении серийности его использование нецелесообразно из-за субъективности измерений и высокой трудоемкости. В этом случае процесс должен осуществляться автоматически без участия человека..

Автоматическое устройство для проверки контактного давления в положении обратного срабатывания содержит (фиг.З) привод 14 нажимного элемента, установленный с возможностью воздействия его штока 15 на приводной элемент 16 проверяемого КА 17, связанный с пружиной 18 подвижного контакта 19, который в исходном

состоянии прижат к верхнему неподвижному контакту 20(НЗ-контакту). Привод 14 связан также с реверсивным число-импульсным датчиком 21 перемещений нажимного элемента и с датчиком 22 исходного положения привода нажимного элемента. Выходы датчика 21 подключены к счетным входам реверсивного счетчика 23. Вывод неподвижного контакта 20 и вывод подвижного контакта,19 подключены к выходам датчика 24 контактирования.

Вал 25 измерительного привода 26 связан с датчиком 27 поворота измерителя контактного усилия и с корпусом 28 измерителя контактного усилия, измерительный щуп 29 которого установлен с возможностью поворота на валу 25 и подпружинен пружиной 30 к корпусу 28 измерителя контактного усилия. Для фиксации исходного положения измерителя контактного усилия служит датчик 31. ,

Измерительный щуп 29 и вывод подвижного контакта 19 подключены к датчику касания 32. Выход датчика 27 поворота измерителя контактного усилия подключен к одному из входов измерителя 33 числа импульсов, который включает счетчик 34 и элемент И 35. Выход измерителя 33 числа импульсов подключен к одному из входов сумматора 36, другой вход которого подключен к выходу датчика 37 начального усилия, а выход сумматора подключен к информационному входу блока 38 регистрации.:

Блок управления 39 устройства содержит тактовый генератор 40, блок 41 автоматической начальной установки, входной шифратор 42, блок памяти 43 и выходной дешифратор 44. Блоки 42,43 и 44 представляют из себя цифровой автомат, граф которого представлен на фиг,5. Первый и второй выходы блока управления 39 подключены к входам измерительного привода 26. Третий выход блока управления 39 подключен к входу сброса реверсивного счетчика 23, четвертый, пятый и шестой выходы соединены с входами привода 14 нажимного элемента, седьмой выход подключен к одному из входов элемента И 35, восьмой выход-к управляющему входу блока регистрации 38.

Первый вход блока 39 управления подключен к выходу датчика контактирования 24, второй вход- к спусковой шине 45, третий вход - к выходу заема реверсивного счетчика 23, четвертый вход - к выходу датчика 32 касания, пятый вход- к выходу датчика 22 исходного положения привода нажимного элемента, шестой вход - к выходу датчика 31 исходного положения измерителя контактного усилия.

Устройство работает следующим образом.

При включении питания устройства блок 41 автоматической начальной устэнов- 5 ки обеспечивает установку блока 39 управления в нулевое состояние (фиг.З, фиг.5). Из этого состояния блок управления сразу переходит в первое состояние, в котором вырабатываются сигналы С4 и С2. Первый из

0 этих сигналов обеспечивает включение привода 14 нажимного элемента на движение вверх, в исходное положение, а второй - включение измерительного привода 26 на движение измерителя контактного усилия

5 28 вверх, в исходное положение. Если датчики 22 и 31 вырабатывают сигналы А22 и А31, свидетельствующие об исходном положении обоих приводов, то блок управления сразу переходит в исходное четвертое со0 стояние, отключая приводы 14 и 26 снятием С4 и С2. Если же ни один из этих приводов не достиг исходного положения, то блок управления находится в первом состоянии до тех пор, пока хотя бы один из приводов не

5 достигнет исходного состояния. Если первым достигает исходного положения привод 14 нажимного элемента, то датчик 22 сигналом А22 переводит блок управления во второе состояние, в котором сигнал С4

0 снимается, отключая привод 14. После достижения исходного положения измерителем 28 контактного усилия сигнал А31 датчика 31 переходит блок управления в четвертое исходное состояние. Если же пер5 вым срабатывает датчик 31, то блок управления сначала переходит в третье состояние, где снимается сигнал С2, отключающий привод 26.

Четвертое состояние блока управления

0 является исходным. При этом не вырабатывается ни один из сигналов управления. В этом состоянии возможна установка очередного КА 17 на позицию проверки. При этом обеспечивается неподвижность КА,

5 его выводы подключаются к датчикам 24 и 32.

При поступлении по шине 45 пускового импульса в момент времени Т12 (фиг.З, 4, 5) происходит сброс счетчика 34 и блока реги0 страции 38. При этом блок управления переходит в пятое состояние, в котором никакие сигналы не вырабатываются, ожидается окончание пускового сигнала. При оконча5 нии в момент времени Т13 пускового сигнала блок управления переходит в шестое состояние, в котором вырабатывается сигнал С5, по которому привод 14 через шток

15 начинает воздействовать на приводной элемент 16. Это воздействие продолжается до тех пор, пока в момент времени Т14 цепь

контактов 19, 20 не разомкнется. При разрыве цепи высокий потенциал А24 на выходе датчика контактирования сменяется низким, и 6nok управления переходит в седьмое состояние. При этом сигнал С5 сменяется сигналом С4, по которому привод 14 перемещает нажимной элемент 16 вверх с большей скоростью. Когда в момент времени Т15 происходит обратное срабатывание КА, по сигналу А2 4 блок управления переходит в восьмое состояние. Сигнал С4 сменяется сигналами С5 и С6, обеспечивающими движение штока 15 и нажимного элемента 16 вниз с малой скоростью. Одновременно снимается .сигнал СЗ, обеспечивающий сброс реверсивного счетчика 23,

С момента времени Т15 шток 15 с приводным элементом 16 сначала по инерции с замедлением перемещаются вверх, при этом реверсивный счетчик 23 инкременти- руется каждым импульсом с датчика 21, затем шток 15с нажимным элементом начинают медленно перемещаться вниз, при этом реверсивный счетчик 23 декременти- руется импульсами с реверсивного датчи- 21, К моменту времени Т16. когда нажимной элемент 16 вновь оказывается в положении обратного срабатывания ПОС, реверсивный счетчик подходит к нулевому состоянию и его сигнал заема А23 немедленно переводит блок управления в девятое состояние.

В девятом состояний блок управления полностью прекращает перемещение на- i жимного элемента 16 снятием всех сигналов с входов привода 14. Благодаря ; останову с малой скорости/нажимной эле- мент фиксируется в положении обратного срабатывания с минимальным выбегом. Ма- :; лую скорость движения всегда можно вы- ;брать такой, которая обеспечивает гарантированно выбег в заданных грани- цах. В то же время нецелесообразно за ни- жать чрезмерно эту скорость, так как это понизит быстродействие. Как отмечено выше, при прохождении вверх с большой скоростью положения обратного срабатывания осуществляется сброс реверсивного счетчика 23. Благодаря этому запоминается положение, в котором необходимо производить проверку контактного давления. Поэтому в восьмом состоянии достаточно на малой скорости пройти лишь небольшой путь, компенсирующий выбег при остановке с большой скорости, и остановиться с минимальным выбегом (обычно в пределах 0,4,..0,8 мкм) в положении обратного срабатывания. Таким образом в устройстве осуществляется разрешение противоречия между быстродействием и точностью. При

этом по сравнению с простейшим устройством на фиг.1 не требуется повторного движения до прямого срабатывания (на фиг.2 период времени от ТЗ до Т7).

После останова приводного элемента 16 в положении обратного срабатывания в девятом состоянии блок управления вырабатывает сигналы С1 и С7, Сигнал С1 включает привод 26, который начинает поворот

0 оси 2 5 с измерителем 28 контактного усилия в направлении воздействия его щупа 29 на контакт 19. Одновременно сигнал С7 разрешает работу измерителя 33 числа импульсов. Однако импульсы с датчика 27 через

5 элемент И 35 не проходят до тех пор, пока щуп 26 не коснется контакта 19.

Когда в девятом состоянии в момент времени Т 17 щуп 29 касается контакта 19 датчик касания 32 вырабатывает сигнал

0 А32, С этого момента импульсы датчика 27 проходят через элемент И 35 на счетный вход счетчика 34. Число импульсов, поступающих в счетчик 34, пропорционально углу поворота измерителя 28,угол поворота кото- 5 рого пропорционален усилию, с которым щуп 29 воздействует на контакт 19.

Когда в момент времени Т18 контакт 19 под действием щупа 29 отрывается от контакта 20, сигнал А24 сменяется на нулевой

0 и блок управления на один такт переходит в десятое состояние. При этом сигналы С1 и С7 снимаются, привод 26 останавливается, в счетчике 34 запоминается величина деформации прухсины 30. В кратковременном

5 десятом состоянии вырабатывается сигнал С8 разрешения регистрации результатов измерения. В блок регистрации 38 поступает сумма начального усилия из задатчика 37 и измеренного усилия из блока 33. В задат0 чике 37 хранится величина начального усилия/которое необходимо приложить к измерительному щупу 29 для начала его дви. жения и начала растяжения пружины 30. Величина начального усилия может быть ус5 тановлена путем регулировки натяжения пружины 30, в исходном состоянии прижимающей щуп 29 к корпусу измерителя 28 контактного усилия. Благодаря этому начальному усилию сокращается время изме0 рения контактного усилия, поскольку в момент Т17 касания щуп 29 создает начальное усилие, отжимающее контакт 19 от контакта 20. Благодаря этому повышается также и точность измерений. Действитель5 но, начальное усилие измеряется в лабораторных условиях с максимальной точностью. Поскольку измерителю 28 контактного усилия приходится измерять в несколько раз меньшую величину, то его диапазон может быть меньшим, благодаря

чему повышается чувствительность и точность.

После регистрации измеренного усилия блок управления автоматически переходит в первое состояние, в котором вырабатываются сигналы С2 и С4 вывода в исходное состояние приводов 25 и 14. Этот процесс аналогичен описанному при включении устройства.

На временной диаграмме (фиг.4) показано, что в момент времени Т19 первым в исходное положение приходит привод 14. По сигналу А22 при отсутствии сигнала А31 блок управления переходит во второе состояние, привод 14 выключается, а привод 26 продолжает работать. К моменту времени Т20 измеритель 28 контактного усилия также возвращается в исходное состояние. Сигнал А31 с датчика 31 переводит блок управления в четвертое состояние. Проверяемый КА может быть снят и на его место установлен новый.

Измерение контактного усилия в положении обратного срабатывания в наиболее неблагоприятном для контактирования состоянии КА повышает достоверность проверки контактного давления. Повышение точности приведения КА в это состояние позволяет одновременно повысить производительность и объективность проверки.

Устройство, кроме того, обеспечивает по сравнению со способом достижение дополнительного положительного эффекта. Благодаря измерению усилия от порогового начального уровня повышается производительность и точность. Благодаря прямому измерению усилия повышается точность по сравнению с прототипом. Автоматический вывод КА в состояние измерения усилия исключает субъективные ошибки, снижает утомляемость оператора, снижает трудоемкость проверки контактного давления. Это способствует повышению качества КА и изделий, в которых они используются.

Формула изобретения

1. Способ проверки контактного давления коммутационного аппарата (КА) при воздействии на подвижный контакт проверяемого КА щупом измерителя усилий и фиксации усилия в момент разрыва цепи контактов проверяемого КА, отличающийся тем, что, с целью расширения области использования, приводной элемент КА перемещают до положения прямого срабатывания контактов, реверсируют направление движения и перемещают приводной элемент до положения обратного срабатывания контактов КА, фиксируют положение приводного элемента в момент обратного срабатывания, а затем осуществляют указанное воздействие

на подвижный контакт для определения контактного давления.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности изме5 рения контактного давления, приводной элемент КА перемещают в прямом и обратном направлениях с наиболее допустимой для КА скоростью, измеряют в процессе перемещения положение приводного элемен0 та относительно исходного положения, фиксируют положение приводного элемента в момент обратного срабатывания контактов КА и перемещают приводной элемент в это положение с малой скоро5 стью, обеспечивающей заданную точность установки привода элемента в положение обратного срабатывания, после чего измеряют контактное давление.

3. Устройство для проверки контактного

0 давления КА, содержащее блок управления, измерительный привод, измеритель контактного усилия, включающий в себя измерительный щуп, установленный с возможностью воздействия на подвижный

5 контакт КА, измеритель числа импульсов, блок регистрации, выводы для подключения контактов проверяемого КА и шину установки, причем измерительный привод связан с измерителем контактного усилия и подклю0 чен между первым и вторым выходами блока управления, выводы для подключения контактов КА соединены с датчиком контактирования, выход которого подключен к первому входу измерителя числа импульсов

5 и первому входу блока управления, второй вход которого подключен к установочной шине, отличающееся тем, что, с целью повышения качества и производительности и снижения трудоемкости проверки, в него

0 введены привод нажимного элемента, реверсивный датчик перемещения нажимного элемента, реверсивный счетчик, датчик касания, датчик поворота измерителя контактного усилия, задатчик начального усилия,

5 сумматор, датчик исходного положения привода нажимного элемента и датчик фиксации исходного положения измерителя контактного усилия, при этом привод нажимного элемента установлен с возможно0 стью воздействия своим штоком на

нажимной элемент проверяемого КА и связан с реверсивным датчиком перемещения нажимного элемента, первый и второй выходы которого соединены с входами прямо5 го и обратного счета реверсивного счетчика, третий выход указанного реверсивного счетчика соединен с датчиком исходного по- ложения привода нажимного элемента, вы- ход которого соединен с первым входом блока управления, выход реверсивн ого

счетчика соединен с вторым входом блока управления, а вход сброса реверсивного счетчика подключен к первому выходу блока управления, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с первым, вторым и третьим входами привода нажимного элемента соответственно, вход датчика касания подключен к измерительному щупу и к подвижному контакту проверяемого КА, выход датчика касания соединен с третьим входом блока управления и первым входом измерителя числа импульсов, второй вход которого соединен с четвертым входом блока управления и выходом датчика контактирования, первый вход которого соединен с выводом для подключения подвижного контакта проверяемого КА, а второй и третий входы соединены с выводами для подключения контактов проверяемого КА, пятый и

шестой выходы блока управления соединены с измерительным приводом, седьмой выход блока управления соединен с третьим входом измерителя числа импульсов, четвертый вход которого соединен с выходом датчика поворота измерителя контактного усилия, выход датчика фиксации исходного положения измерителя контактного усилия соединен с пятым входом блока управления, шестой

вход которого соединен с шиной устаноЁки, восьмой выход блока управления соединен с первым входом блока регистрации, второй вход которого соединен с выходом сумматора, первый вход которого соединен с выходом

задатчика начального усилия, а второй вход сумматора соединен с выходом измерителя числа импульсов, вход установки которого соединен с ЁХОДОМ установки блока регистрации и соединен с шиной установки.

Использование: измерительное оборудование для проверки коммутационного аппарата мгновенного действия в процессе изготовления. Сущность: перемещают приводной элемент коммутационного аппарата в положение обратного срабатывания контактов, запоминают его, реверсируют направление перемещения приводного элемента и перемещают его с малой скоростью в положение обратного срабатывания контактов, затем осуществляют воздействие на подвижный контакте целью определения контактного давления. 2 н.з. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

П Тг 73 T5J6 Г/ Т8 Т9

.2

по

77/ Т

ъъши

Фиг4