專利名稱：一種分斷式電接觸熔焊力測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及金屬 導體電接觸領(lǐng)域，特別是涉及電接觸熔焊力的測量裝置。
背景技術(shù)：
金屬導體間通過機械接觸，從而可以使電流通過的狀態(tài)稱為電接觸。電接觸分為滑動接觸、分斷接觸、滑動分斷接觸、固定接觸等幾種形式。其中分斷接觸使用最為廣泛，常見的開關(guān)、繼電器、接觸器、起動器等均屬于此范圍，材料性能基本上決定了其開斷能力和接觸可靠性能。在分斷接觸中，兩接觸點材料一般采用銀、銅、金、鉬等的單質(zhì)金屬、合金或其復合材料，負擔接通、斷開電路及負載的任務，在兩觸點(也稱為觸頭、鉚釘、導電片等，下統(tǒng)一稱為觸點)閉合和斷開過程中會發(fā)生熔焊。熔焊分兩種情況觸頭閉合或閉合彈跳時產(chǎn)生的電弧使兩個觸頭表面一部分熔化，閉合后觸頭熔化的部分凝固，使觸頭焊接在一起，被稱為動熔焊；另一種熔焊發(fā)生在觸點閉合后，觸頭傳輸?shù)碾娏鹘?jīng)過分散的收縮狀接觸區(qū)產(chǎn)生高密度電流，從而在微小區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生大量的熱量，使溫度升高，溫升超過一定值就會使這些微區(qū)最終熔接一起，我們稱之為靜熔焊。發(fā)生熔焊后，如果焊點強度小于分斷力，則觸點還能分開，受熔焊力作用，觸點分斷動作會有一定延時；如果熔焊力超過分斷力使觸頭不能斷開就發(fā)生死焊，導致分斷電接觸系統(tǒng)失效，我們稱之為不完全熔焊。由于熔焊使得分斷過程中需要額外施加的力，大于設(shè)定值(如簧片的最大拉力)判定為失效。根據(jù)觸頭動作時相對運動情況分為動觸點和靜觸點。熔焊與觸點的材料、接觸壓力、形狀、表面膜狀況及工作電壓電流、電路負載情況(阻性、容性、感性、燈性等)均有關(guān)。目前在應用中對熔焊的判斷主要是通過將觸點安裝到簧片等機件上形成繼電器、接觸器、真空開關(guān)等器件在一定的實驗條件下進行試驗，當觸點間發(fā)生熔焊不能有效分斷時認為發(fā)生熔焊，此時采用拉力計掛在器件的動接點上，施力直至兩熔焊接點分開測得的力值為熔焊力。采用最終發(fā)生死焊時來測量熔焊力會遺漏發(fā)生熔焊但又分斷的情況，而這種情況在一些關(guān)鍵應用中仍會引起故障。當需要對熔焊的各個影響要素進行考察或研究時采用拉力計的方法就明顯不能滿足要求了。目前熔焊力的檢測有幾種方法，最簡單的是上面所述的在觸點發(fā)生熔焊后利用拉簧應力計將動觸點拉開，應力計最大值即為熔焊力，此方法不能檢測靜熔焊和不完全熔焊，且不能做實時檢測。還有一種方法是通過在靜觸點下端安裝壓電晶片，經(jīng)過電荷放大器放大信號，通過峰值電壓保持電路指示熔焊力大小，但由于壓電基片的轉(zhuǎn)換關(guān)系是非線性關(guān)系，測量精度受影響且成本較高。此外，通過在動觸點端加裝彈簧測力計，在彈簧拉斷觸點焊橋時，測力計獲得熔焊力的值，由于增加的彈簧易晃動，導致動觸點和靜觸點對位不準確，彈簧在一定程度上也存在非線性問題。無論采取何種檢測方法在熔焊檢測過程中均存在精度(真實反應熔焊力情況)、穩(wěn)定性(在幾萬次分斷動作中保持一致)、靈敏度(能檢測微小的熔焊力)等要求，這些參數(shù)越高越好
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型分斷式電接觸熔焊力測試裝置如圖I所示，主要由安裝基座、壓力傳感器、片式應變簧片、外部支架、觸點夾具組成。片式應變簧片固定作用力在垂直方向，觸點安裝在夾具中，外部支架可上下移動調(diào)節(jié)。觸點夾具貫穿片式應變簧片并與壓力傳感器相連，片式應變簧片連接觸點夾具及外部支架，外部支架可上下移動調(diào)節(jié)壓力傳感器輸出零點；所述施力機構(gòu)配有激振器、氣缸或線性電機，并在施力裝置末端固定有夾具，實驗觸點固定在夾具上。在豎直放置的情況下，在動觸點未閉合時，微調(diào)外部支持體，通過簧片作用，抵消夾具和觸點自重產(chǎn)生的壓力，使得力學傳感器輸出信號為零。則在分斷開始時刻施力機構(gòu)施加的閉合壓力和下觸點的支持力存在力學平衡，與下觸點剛性連接的力學傳感器檢測出支持力的大小。當分斷開始后施力機構(gòu)逐步減小閉合壓力直至為零，如果沒有熔焊力的存在，則支持力降低為零后不再變化，如圖5所示。如果存在熔焊力，則施力機構(gòu)需施加一額外向上的力拉開粘接在一起的觸點，此時力學傳感器上會出現(xiàn)一負向變化的力，直到熔焊部分被拉開，支持力才會回到零點，如圖6所示。如圖5的熔焊力測試裝置配用的施力裝置，施力裝置可以是激振器、氣缸或線性 電機，其下部固定有夾具，觸點固定在夾具上，導線連接在夾具上，通電后可。施力機構(gòu)和測試裝置可上置、下置或以其它方向放置。壓力傳感器引出的信號線接后端放大儀表，后端使用峰值保持電路或計算機數(shù)據(jù)采集裝置即可得到最大熔焊力值。所述施力機構(gòu)采用激振器、氣缸或直線電機驅(qū)動，在控制下連續(xù)施加或減小閉合接觸壓力，其下部固定有夾具，觸點固定在夾具上，導線連接在夾具上，測量時通電，本實用新型提出了一種全新的分斷式電接觸熔焊力測試裝置，具備高精度、高穩(wěn)定性、高靈敏度特點，測試裝置在軸向測量熔焊力，而與軸向垂直的X，Y軸方向無位移，可保證觸點在長時間實驗過程中對位準確，不會引入實驗誤差；由于觸點與力學傳感器間是硬連接，沒有因加入彈簧等引起的時滯和非線性，實時反應熔焊力情況且靈敏度高；通過調(diào)節(jié)位置可對力傳感器輸出進行調(diào)零，可改善后端放大電路的輸出范圍和提高精度；由于熔焊力測量裝置傾斜后在力學結(jié)構(gòu)上是平衡的，不影響熔焊力的測量，因此可任意角度使用。在本發(fā)明所述的裝置和方法基礎(chǔ)上，通過固定接觸壓力、觸點形狀、工作電壓電流、電路負載等實驗條件，改變觸點的材料類型和配對參數(shù)，配合后端的計算機數(shù)據(jù)采集設(shè)備，得到每次開啟時熔焊力的值，如圖7所示，可實現(xiàn)對熔焊特性及趨勢進行實驗和分析，從而篩選和尋找符合最終使用條件的觸點材料。

圖I為分斷式電接觸熔焊力測試裝置示意圖，圖2為熔焊力測量裝置及片式應變簧片示例。圖3為施力及測量裝置示意圖，圖4為熔焊力測量裝置正置和反置使用示例。圖5和圖6為壓力傳感器輸出的信號示意圖圖5為無熔焊時輸出力學信號示意圖，圖6為當發(fā)生熔焊時輸出力學信號示意圖。圖7為實際熔焊力檢測示例，為多次實驗后熔焊力變化曲線。
具體實施方式
[0013]
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細說明。應該正確理解的是本實用新型的實施例中的方法僅僅是用于說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明的限制。實施例一傳感器采用500cN力傳感器，采用激振器作為驅(qū)動源，激振器最大施力10牛，位移范圍8mm，采用方波進行驅(qū)動，占空比50%。激振器中心軸末端固定夾具，夾持觸點作為動觸點。采用如發(fā)明內(nèi)容中所述的熔焊力測試裝置夾持靜觸點。此裝置簧片及支架外徑為105mm，支架高度為90mm。熔焊力測試裝置力傳感器輸出信號接峰值保持器和計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，每次分斷前先復位接峰值保持器，分斷后計算機通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)讀取負峰值信號計算得到熔焊力。熔焊力測量范圍+245cN至-245cN。觸點樣品采用AgNilO-AgNilO自配對進行實驗，分斷總次數(shù)20000次。動觸點為平面形，直徑3mm,觸頭厚O. 65mm,足徑I. 5mm,足長O. 7mm,靜觸點規(guī)格為弧面形,尺寸同上。實驗電流220V AC 10A，阻性負載，通過計算機記錄每一次的閉合/分斷的熔焊力值，從而考察此觸點的熔焊傾向。注1千克力=9.8N，IcN = 1/100 N, I 克力=O. 98 cN。實施例二傳感器采用2000g力學傳感器。采用行程為15mm的氣缸作為驅(qū)動源，配合二位五通閥電磁閥，電磁閥線圈電壓為12V，通入壓縮空氣。氣缸末端固定觸點夾具，夾具上夾持觸點作為動觸點。采用如前所述的裝置夾持住觸點，作為靜觸點。調(diào)節(jié)氣缸和熔焊力測試裝置間的相對位置獲得實驗所需的行程和閉合壓力。當給電磁閥通12V電壓時，氣缸伸出，動觸點擊打靜觸點,觸點間閉合；電磁閥斷電后氣缸收回，觸點間分斷。實驗材料動靜觸點均為AgSn02/Cu復合材料觸點，分斷總次數(shù)20000次。動觸點尺寸為平面型，直徑4. 5mm,觸頭厚O. 9mm,足徑I. 5mm,足長I. 65mm,靜觸點為弧面形。實驗條件為25A 220V AC阻性負載，熔焊力測定范圍+1960cN至1960cN，通過計算機記錄每一次的閉合/分斷的熔焊力值，從而考察此觸點的熔焊失效規(guī)律。
權(quán)利要求1.ー種分斷式電接觸熔焊カ測試裝置，含有施力機構(gòu)與測力裝置，兩者采用垂直于水平方向豎直放置，其特征在于所述測カ裝置由安裝基座、壓カ傳感器、片式應變簧片、夕卜部支架、觸點夾具組成，觸點安裝在觸點夾具中，觸點夾具貫穿片式應變簧片并與壓カ傳感器相連，片式應變簧片連接觸點夾具及外部支架，外部支架可上下移動調(diào)節(jié)壓カ傳感器輸出零點；所述施カ機構(gòu)配有激振器、氣缸或線性電機，并在施力裝置末端固定有夾具，實驗觸點固定在夾具上。
2.如權(quán)利要求I所述的分斷式電接觸熔焊カ測試裝置，其特征在于所述測試裝置還配有壓カ傳感器，輸出信號接后端信號放大電路，通過計算機高速數(shù)據(jù)采集得到熔焊カ變化波形，對采集數(shù)據(jù)進行極大值分析得到熔焊カ值。
3.如權(quán)利要求I所述的分斷式電接觸熔焊カ測試裝置，其特征在于所述壓カ傳感器輸出接后端放大儀表，儀表配用峰值保持器得到熔焊カ值。
4.如權(quán)利要求I所述的分斷式電接觸熔焊カ測試裝置，其特征在于所述施カ機構(gòu)和 測試裝置可上置也可下置或以其它方向放置。
專利摘要本實用新型提出了一種分斷式電接觸熔焊力測試裝置，用于對繼電器、接觸器、開關(guān)等其中使用的觸點和觸頭進行熔焊力測量。本裝置由熔焊力測量裝置及施力機構(gòu)(激振器、線性電機或氣缸)、夾具組成，測量裝置由力學傳感器、簧片、支撐座、外殼組成可進行力學調(diào)零。通過此裝置結(jié)合數(shù)據(jù)采集裝置和后端儀表可完成觸點和觸頭熔焊力(包括靜熔焊和動熔焊)的測量。
文檔編號G01L5/00GK202648850SQ20122021863
公開日2013年1月2日 申請日期2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月16日
發(fā)明者馬駿, 王毅, 肖周, 吳建昆 申請人:昆明貴研金峰科技有限公司