謝宏偉，張玉峰，白瑩

基于模具化壓接的集中器自動(dòng)化拆接線組件

謝宏偉，張玉峰，白瑩

（國網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司，內(nèi)蒙古呼和浩特，010020）

傳統(tǒng)集中器壓接兼容性不佳、成功率低，難以滿足自動(dòng)化生產(chǎn)線要求。通過兼容設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，研制了一種基于模具化壓接的拆接線組件，并應(yīng)用于自動(dòng)化檢定流水線中，提高了生產(chǎn)效率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。設(shè)計(jì)思路有助于減少設(shè)備投資，滿足產(chǎn)能和效率最大化。

模具化；壓接；生產(chǎn)線；集中器；自動(dòng)化；兼容

引言

從20世紀(jì)90年代起，居民用戶低壓電能信息集中抄表系統(tǒng)進(jìn)入萌芽狀態(tài)。90年代末，隨著“一戶一表”工程的展開，全國各地低壓電力集中抄表產(chǎn)品廠家如雨后春筍般快速成長(zhǎng)。目前集中抄表行業(yè)進(jìn)入了高速發(fā)展時(shí)期，其中關(guān)鍵裝備是集中器[1,2]。為保證自動(dòng)化檢定流水線生產(chǎn)效率和表計(jì)合格率，最亟待解決的問題是表計(jì)的壓接成功率[3,4]。集中檢定、規(guī)?；a(chǎn)、自動(dòng)化生產(chǎn)也是各個(gè)省級(jí)計(jì)量中心的建設(shè)目標(biāo)[5]。

集中器是電能表上層數(shù)據(jù)的采集處理終端，集中器的自動(dòng)拆接線裝置直接影響流水線的檢測(cè)效率及成功率。本文提出并研制了一種基于模具化壓接的拆接線組件。

1　集中器自動(dòng)壓接組件工藝與功能

集中器作為采集數(shù)據(jù)處理終端，相關(guān)檢定工作十分重要，且關(guān)系家家戶戶工作繁重。全自動(dòng)檢定系統(tǒng)可成功解決批量集中器自動(dòng)檢定時(shí)的效率低下問題，實(shí)現(xiàn)表計(jì)的自動(dòng)化上下料、拆接線、檢定、分揀等作業(yè)，并解決傳統(tǒng)生產(chǎn)線不具備的自動(dòng)兼容問題。

集中器自動(dòng)化檢定生產(chǎn)線作為一種自動(dòng)化系統(tǒng)，每個(gè)工位專機(jī)的可靠性、設(shè)備信息接口預(yù)留、專機(jī)功能完成耗時(shí)等，都是非常關(guān)鍵的系統(tǒng)要素。通過優(yōu)化機(jī)構(gòu)、改進(jìn)設(shè)計(jì)思路等途徑開發(fā)的集中器兼容式自動(dòng)拆接線組件，可在0.5 s內(nèi)完成集中器或采集終端的拆接線工作。電氣接口在自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)中不可或缺，自動(dòng)插接線組件通過磁性開關(guān)將拆、接動(dòng)作的到位型號(hào)傳遞到控制系統(tǒng)中。此外，工藝靈活性也是考量柔性生產(chǎn)效能的重要指標(biāo)。

集中器插接線組件通過布置獨(dú)立壓接運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和動(dòng)力系統(tǒng)，保證表計(jì)之間互不干涉，從而賦自動(dòng)生產(chǎn)線工作予柔性。自動(dòng)化生產(chǎn)線的設(shè)備投入往往很高，此外考慮到實(shí)際投入產(chǎn)出，壓接技術(shù)兼容設(shè)計(jì)可以通過自動(dòng)切換保證對(duì)不同型號(hào)而又結(jié)構(gòu)類似的集中器進(jìn)行自動(dòng)拆接線。

2　自動(dòng)化拆接線組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

集中器的模具化、自動(dòng)化壓接組件必須從設(shè)計(jì)條件上充分考慮集中器在檢定生產(chǎn)中的需求和實(shí)際運(yùn)行環(huán)境。氣動(dòng)元器件的合理選型，加上機(jī)構(gòu)零配件的精確設(shè)計(jì)，組成了集中器自動(dòng)壓接組件的機(jī)構(gòu)本體，如圖1所示。詳細(xì)分析表托結(jié)構(gòu)、滑軌結(jié)構(gòu)和機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路。

圖1　模具化壓接組件

2.1表托結(jié)構(gòu)

集中器拆接線表托組件結(jié)構(gòu)如圖2所示。表托組件的本體利用PCA940材質(zhì)模具成型，其中從材質(zhì)上講，表托組件具有良好的絕緣和阻燃特性，并且機(jī)械特性優(yōu)異。此外，模具化生產(chǎn)保證了零部件的一致性，降低了生產(chǎn)成本。在減少自動(dòng)拆接線時(shí)產(chǎn)生的對(duì)接電阻方面，采用獨(dú)特的表圓弧壓接面設(shè)計(jì)，保證壓接接觸面最大化，從而保證只有較小的接觸電阻，從而避免電流在長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)過程中產(chǎn)生過多熱量，造成設(shè)備損壞或者生產(chǎn)中斷。

自動(dòng)化生產(chǎn)線穩(wěn)定可靠生產(chǎn)的另一個(gè)基石是設(shè)備故障的提前預(yù)判。集中器自動(dòng)插接線表托組件的端部裝有溫度傳感器，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度異常，避免長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)造成無法提前觀察到的壓接部分磨損。兼容壓接切換氣缸保證壓接表托可適用于集中器與采集I型表計(jì)的自動(dòng)化壓接。此外，電流針采用鉻鎬銅材質(zhì)，保證良好的導(dǎo)電性，從而避免接觸電流引起發(fā)熱，造成設(shè)備損壞或安全事故。

圖2　表托結(jié)構(gòu)

在設(shè)計(jì)上，表托充分依據(jù)高精度、高模具化的要求，基座上布置多個(gè)銷孔，用來提交裝配的定位精度。螺紋的合理布置使得表托組件在保證安裝精度的同時(shí)，也具有非常好的連接強(qiáng)度。集中器自動(dòng)插接線組件的網(wǎng)口接線頭還配有多個(gè)緩沖彈簧，在保證壓接力的同時(shí)，防止網(wǎng)口接線頭的損壞。

2.2滑軌結(jié)構(gòu)

雙滑桿結(jié)構(gòu)具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。選用加工特性和結(jié)構(gòu)剛度良好的40Cr作為導(dǎo)桿，選用批量生產(chǎn)的高精度線性軸承作為導(dǎo)向套，使得壓接組件在高速、高頻壓接工作中保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、動(dòng)作精準(zhǔn)順暢。圖3為滑軌結(jié)構(gòu)。

圖3　滑軌結(jié)構(gòu)

2.3機(jī)架結(jié)構(gòu)

一次成型的模具化安裝機(jī)架是集中器自動(dòng)拆接線組件的核心和基礎(chǔ)。自動(dòng)化生產(chǎn)線類似于人體血液筋骨，合理布置、優(yōu)化暢通方可保證設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)流暢、可靠、穩(wěn)定。機(jī)架在設(shè)計(jì)中充分考慮了氣管的布置空間和線路的穿行路線，材質(zhì)選用了具有良好電氣絕緣特性、阻燃特性及機(jī)械特性的PC940A，如圖4所示。

圖4　機(jī)架結(jié)構(gòu)

3　應(yīng)用效果分析

在蒙東省級(jí)計(jì)量中心的自動(dòng)化集中器檢定生產(chǎn)線項(xiàng)目中，兼容式集中器自動(dòng)壓接技術(shù)得到了充分應(yīng)用。拆接線成功率高達(dá)99%以上，高于同類壓接組件。為確保自動(dòng)化檢定流水線的安全、可靠、穩(wěn)定生產(chǎn)，在材料選用和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上充分考慮了設(shè)計(jì)條件和設(shè)備運(yùn)行環(huán)境。集中器自動(dòng)壓接組件的兼容設(shè)計(jì)節(jié)約了設(shè)備投資成本，提高了集中器自動(dòng)化檢定流水線設(shè)備運(yùn)行效率。

4　結(jié)論

模具化、自動(dòng)化的兼容式集中器拆接線組件滿足了集中器檢定生產(chǎn)線對(duì)高精度、高成功率、高效率的自動(dòng)拆接線需求，提高了生產(chǎn)效率，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

[1]魯觀娜, 丁恒春, 楊東升, 等. 單相自動(dòng)化檢定線之自動(dòng)接拆線裝置的研究[J]. 自動(dòng)化儀表, 2015, 36(9): 80-83.

[2]楊國宇, 楊澤清, 彭巧環(huán), 等. 電能信息采集系統(tǒng)集中器硬件設(shè)計(jì)[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2010, 34(9): 106-108.

[3]趙宇東, 孫麗娜, 蘇強(qiáng)波. 模具化壓接組件在電能表自動(dòng)化檢測(cè)流水線中的應(yīng)用[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用, 2015(30): 56-57.

[4]陳文宇. 單相電能表自動(dòng)檢定流水線應(yīng)用前景[J]. 儀器儀表用戶, 2012, 19(3): 96-97.

[5]鄧澤官, 馬曉奇, 曹祖亮. 低壓電流互感器自動(dòng)化檢定系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J]. 電測(cè)與儀表, 2013, 50(9): 95-99.

謝宏偉(1976-)，高級(jí)工程師，從事電力營銷、計(jì)量管理工作。

張玉峰(1977-)，高級(jí)工程師，從事電力營銷計(jì)量工作。

白瑩(1978-)，高級(jí)工程師，從事電力營銷計(jì)量工作。

Mould Crimping based Automated Disassembly/Connection Component for Concentrator

XIE Hong-wei, ZHANG Yu-feng, BAI Ying
(State Grid East Inner Mongolia Electric Power Company Ltd., Hohhot, Inner Mongolia, 010020, China)

Undesirable compatibility and low success rate of crimping in traditional concentrator makes it hard to be applied in automatic production line. Through compatibility design of and structure optimization, a mould crimping based disassembly/connection component is manufactured and applied in automatic inspection production line, which realizes production efficiency enhancement and product quality insurance. Ideas of design will help a lot in equipment investment reduction and efficiency maximization.

Mould Shaping; Crimping; Production Line; Concentrator; Automation; Compatibility

TP23

A

2095-8412 (2016) 05-986-03工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新 URL: http://www.china-iti.com

10.14103/j.issn.2095-8412.2016.05.043