PL201070B1

PL201070B1 - Sposób i urządzenie do monitorowania procedury obciskania metalowych łączników na rdzeniu izolatora elektrycznego

Info

Publication number: PL201070B1
Application number: PL349605A
Authority: PL
Inventors: Brian Mcgowan; Ronan Kavanagh
Original assignee: Tyco Electronics Ltd Uk; Tyco Electronics Uk Limited
Priority date: 1999-01-26
Filing date: 2000-01-26
Publication date: 2009-03-31
Also published as: BRPI0007747B1; US6606891B1; BR0007747A; DE60001921T2; JP2002536190A; CA2356326A1; CN100416945C; JP4441124B2; WO2000045476A1; DE60001921D1; EP1149438A1; GB9901641D0; RU2241284C2; AU2117700A; ATE236468T1; CA2356326C; AU765327B2; CN1340227A; EP1149438B1

Abstract

Sposób monitorowania procedury obciskania metalowych laczników (3) na ko ncówkach rdzenia (2) izolatora elektryczne- go (1) przeznaczonego do napi ec wysokich, srednich i niskich. W czasie obciskania metalowego lacznika (3) wokó l ko ncówki rdzenia (2) izolatora elektrycznego (1) mierzona jest si la, wzgl ednie ci snienie przy lo zone do metalowych laczników (3) za pomoc a szcz ek zaciskowych (11) urz adzenia do obciska- nia, z wykorzystaniem przynajmniej jednego przetwornika si ly/ci snienia (15) przymocowanego do matrycy g lównej (12) szcz eki zaciskowej (11), równocze snie mierzony jest dystans przemieszczenia szcz ek zaciskowych (11) za pomoc a czujni- ka przemieszczenia, oraz wykrywany jest brak wzrostu si ly, wzgl ednie ci snienia wraz ze wzrostem dystansu przemiesz- czenia szcz ek zaciskowych (11). Zamiast, lub dodatkowo do pomiaru dystansu mierzony jest czas stosowania si- ly/ci snienia, oraz wykrywany jest nag ly spadek si ly, wzgl ed- nie ci snienia wraz ze wzrostem mierzonego czasu. Brak wzrostu si ly w funkcji dystansu, lub spadek si ly w funkcji czasu oznacza p ekni ecie rdzenia izolatora elektrycznego. PL PL PL PL

Description

RZECZPOSPOLITA POLSKA	(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (21) Numer zgłoszenia: 349605	(11) 201070 (13) B1
	(22) Data zgłoszenia: 26.01.2000	(51) Int.Cl. H01R 43/048 (2006.01)
	(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: 26.01.2000, PCT/GB00/00218	H01B 17/32 (2006.01)
Urząd Patentowy	(87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:
Rzeczypospolitej Polskiej	03.08.2000, WO00/45476 PCT Gazette nr 31/00

₍₅₄₎ Sposób i urządzenie do monitorowania procedury obciskania ⁽⁵⁴⁾ metalowych łączników na rdzeniu izolatora elektrycznego
(30) Pierwszeństwo: 26.01.1999,GB,9901641.2	(73) Uprawniony z patentu: TYCO ELECTRONICS UK LIMITED, Swindon,GB
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 12.08.2002 BUP 17/02	(72) Twórca(y) wynalazku: Brian McGowan,Castlebar,IE Ronan Kavanagh,Clarinbridge,IE
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.03.2009 WUP 03/09	(74) Pełnomocnik: Kamiński Zbigniew, Kancelaria Patentowa

(57) Sposób monitorowania procedury obciskania metalowych łączników (3) na końcówkach rdzenia (2) izolatora elektrycznego (1) przeznaczonego do napięć wysokich, średnich i niskich. W czasie obciskania metalowego łącznika (3) wokół końcówki rdzenia (2) izolatora elektrycznego (1) mierzona jest siła, względnie ciśnienie przyłożone do metalowych łączników (3) za pomocą szczęk zaciskowych (11) urządzenia do obciskania, z wykorzystaniem przynajmniej jednego przetwornika siły/ciśnienia (15) przymocowanego do matrycy głównej (12) szczęki zaciskowej (11), równocześnie mierzony jest dystans przemieszczenia szczęk zaciskowych (11) za pomocą czujnika przemieszczenia, oraz wykrywany jest brak wzrostu siły, względnie ciśnienia wraz ze wzrostem dystansu przemieszczenia szczęk zaciskowych (11). Zamiast, lub dodatkowo do pomiaru dystansu mierzony jest czas stosowania siły/ciśnienia, oraz wykrywany jest nagły spadek siły, względnie ciśnienia wraz ze wzrostem mierzonego czasu. Brak wzrostu siły w funkcji dystansu, lub spadek siły w funkcji czasu oznacza pęknięcie rdzenia izolatora elektrycznego.

PL 201 070 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób monitorowania procedury obciskania metalowych łączników na końcówkach rdzenia kompozytowego izolatora elektrycznego, przeznaczonego do napięć wysokich, średnich i niskich.

Przedmiotem wynalazku jest również urządzenie do monitorowania procedury obciskania metalowych łączników na końcówkach rdzenia kompozytowego izolatora elektrycznego.

Kompozytowe izolatory składają się z rdzenia, lub pręta o dużej wytrzymałości mechanicznej, wykonanego zwykle z włókien szklanych, z szeregu kloszy izolacyjnych elektrycznie, oraz z dwóch metalowych łączników obciśniętych na odsłoniętych końcach izolatora elektrycznego. Izolator, a także obciśnięte łączniki winny wytrzymywać duże siły rozciągające, zgodnie ze szczególnymi wymaganiami technicznymi SML (właściwe obciążenia mechaniczne).

Zasadniczą niedogodnością stosowania kompozytowych izolatorów elektrycznych jest pękanie ich rdzenia z włókien szklanych podczas obciskania na jego końcówkach metalowych łączników. W procesie zaciskania stosowane jest ciśnienie hydrostatyczne napędzające zestaw matryc w kierunku promieniowym do rdzenia, w wyniku czego następuje obciśnięcie metalowego łącznika na obwodzie końcówek rdzenia. Podczas obciskania następuje wciśnięcie stali metalowego łącznika do rdzenia z włókien szklanych. Wskutek specyficznych właściwości włókien szklanych, wykonany z nich rdzeń ma dużą podłużną wytrzymałość mechaniczną, ale znacznie mniejszą promieniową wytrzymałość mechaniczną.

Pęknięcia rdzenia pojawiają się wówczas, kiedy naprężenia ściskające zaindukowane w rdzeniu podczas obciskania przewyższają graniczną wytrzymałość mechaniczną w kierunku poprzecznym. Naprężenia w rdzeniu mogą również wynikać z nierówności powierzchni wywierconego otworu stalowego łącznika, którym łącznik nasadzany jest na końcówki rdzenia. Nadmiarowe naprężenia powodują uszkodzenie rdzenia podczas obciskania na nim metalowych łączników, co z kolei jest przyczyną osłabienia sprzężenia mechanicznego między rdzeniem, a metalowymi łącznikami.

Powszechnie stosowanym w przemyśle sposobem wykrywania pęknięć rdzenia jest monitoring akustyczny, z wykorzystaniem stosownych wzmacniaczy i monitorów akustycznych, za pomocą których zachodzi detekcja szumów pochodzących od pęknięć w czasie procedury obciskania. Jednak monitoring akustyczny jest trudny w stosowaniu i często ograniczony do badania wybranych próbek, a nie do całej procedury. Wynikiem tego jest niedostateczne wykrycie wszystkich zdefektowanych połączeń między rdzeniem, a metalowymi łącznikami.

Z europejskiego opisu patentowego nr EP 0 460 441 znany jest sposób monitorowania procedury obciskania metalowych terminali elektrycznych na metalowych przewodach, z wykorzystaniem urządzenia do obciskania mającego postać prasy złożonej z ruchomych względnie siebie podstawy i suwaka wyposażonych we współpracujące ze sobą połówki matryc zaciskowych z powierzchnią roboczą w kształcie rynienki. Matryca podstawy ma postać kowadełka, natomiast matryca suwaka - postać stempla. Do kowadełka przyłączony jest miernik naprężeń, którego sygnał wyjściowy proporcjonalny jest do naprężenia kowadełka pochodzącego od nacisku suwaka wywieranego na terminal i przewód. Między podstawę i suwak włączony jest liniowy czujnik odległości, którego sygna ł wyjściowy określa odległość między podstawą i suwakiem.

Sposób polega na umieszczeniu terminalu i przewodu w urządzeniu do obciskania, przemieszczeniu względem siebie podstawy i suwaka, zaczepieniu się stempla i kowadełka, obciśnięciu terminalu wokół przewodu i odłączeniu stempla od kowadełka, oraz na jednoczesnym pomiarze odległości między stemplem a kowadełkiem i siły wywieranej na terminal przez ten stempel i kowadełko. Uzyskane pary danych odległości i siły porównywane są następnie z danymi odniesienia odległości i siły, które pozyskane zostały uprzednio dla połączenia obciskanego o znanej jakości. Na podstawie uzyskanych porównań określana jest jakość połączenia obciskanego między metalowym terminalem, a metalowym przewodem zł o ż onym z drutów. Mierzona zale ż ność mię dzy odległ o ś cią i siłą na odcinku między początkiem i zakończeniem obciskania ma charakter krzywej podobnej do hiperboli, której dolna części przybliżana jest linią prostą z wykorzystaniem metody najmniejszych kwadratów. Ze zmierzonych danych odległości i siły wybierany jest korzystnie punkt znajdujący się na aproksymowanej prostej w zakresie wartości siły wynoszącej od 35% do 95% maksymalnej przyłożonej siły, a najkorzystniej punkt znajdujący się na prostej o wartości siły będącej średnią wartości minimalnej i maksymalnej mierzonej siły. Zmierzone wartości tego punktu porównywane są następnie z danymi odniesienia dla analogicznego położenia punktu odniesienia. Porównywane dane mogą również dotyczyć

PL 201 070 B1 punktu o maksymalnej mierzonej wartości siły. Jakość obciskanego połączenia elektrycznego określana jest na podstawie wielkości odchylenia obliczonej wartości środkowej siły od wartości odniesienia.

Z wykorzystaniem tego sposobu moż liwe jest również okreś lenie braku kilku drutów w przewodzie, jak i obecność izolacji w przewodzie, która został a do niego wciś nię ta w czasie procedury obciskania.

Sposób ten nie ma jednak zastosowania do rdzeni mających stosunkowo kruchą strukturę, jak na przykład wykonanych z włókien szklanych. Opisany sposób ma na celu monitorowanie wykonania wysokojakościowego połączenia elektrycznego, podczas gdy połączenie mechaniczne i odporność na siły rozciągające ma w tym przypadku drugorzędne znaczenie.

Sposób monitorowania procedury obciskania łączników elektrycznych na metalowych przewodach przedstawiony jest również w europejskim opisie patentowym nr EP 0397434, oraz w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych A. P. nr US 5 168 736. Jednak żaden z tych dokumentów nie rozwiązuje zagadnień związanych z obciskaniem metalowych łączników na rdzeniu z włókien szklanych.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu i urządzenia do monitorowania procedury obciskania metalowych łączników na rdzeniu izolatora elektrycznego, który będzie się charakteryzował niezawodnością prostotą i niskimi kosztami w stosowaniu, a także możliwością stosowania do rdzeni z wł ókien szklanych.

Cel wynalazku zrealizowano w sposobie monitorowania procedury obciskania metalowych łączników na końcówkach rdzenia izolatora elektrycznego, realizowanej za pomocą urządzenia do obciskania wyposażonego w szczęki zaciskowe.

Sposób monitorowania procedury obciskania metalowych łączników na końcówkach rdzenia izolatora elektrycznego charakteryzuje się tym, że w czasie obciskania metalowego łącznika wokół końcówki rdzenia izolatora mierzy się siłę, względnie ciśnienie przyłożone do metalowego łącznika za pomocą szczęk zaciskowych urządzenia do obciskania, z wykorzystaniem przynajmniej jednego przetwornika siły/ciśnienia przymocowanego do matrycy głównej szczęki zaciskowej, równocześnie mierzy się dystans przemieszczenia szczęk zaciskowych za pomocą czujnika przemieszczenia, oraz wykrywa się brak wzrostu siły, względnie ciśnienia wraz ze wzrostem dystansu przemieszczenia szczęk zaciskowych.

Brak wzrostu siły/ciśnienia wraz ze wzrostem dystansu przemieszczenia szczęk zaciskowych wykrywa się korzystnie przez obliczenie zmian stosunku przyłożonej siły do dystansu przemieszczonych szczęk zaciskowych, względnie stosunku przyłożonej siły/ciśnienia do tego dystansu.

Brak wzrostu siły/ciśnienia wraz ze wzrostem dystansu przemieszczenia szczęk zaciskowych wykrywa się korzystnie wizualnie, przez wyświetlenie na wyświetlaczu przyłożonej siły/ciśnienia w funkcji dystansu przemieszczenia się szczęk zaciskowych.

Korzystnym jest, jeżeli dodatkowo do pomiaru dystansu przemieszczenia szczęk zaciskowych stosuje się pomiar czasu.

Odmiana sposobu monitorowania procedury obciskania metalowych łączników na końcówkach rdzenia izolatora elektrycznego charakteryzuje się tym, że w czasie obciskania metalowego łącznika wokół końcówki rdzenia izolatora mierzy się siłę, względnie ciśnienie przyłożone do metalowego łącznika za pomocą szczęk zaciskowych urządzenia do obciskania, z wykorzystaniem przynajmniej jednego przetwornika siły/ciśnienia przymocowanego do matrycy głównej szczęki zaciskowej, równocześnie mierzy się czas stosowania siły/ciśnienia, oraz wykrywa się nagły spadek siły, względnie ciśnienia wraz ze wzrostem mierzonego czasu.

Również i w tej odmianie sposobu korzystnym jest, jeżeli nagły spadek siły/ciśnienia wraz ze wzrostem mierzonego czasu wykrywa się wizualnie, przez wyświetlenie na wyświetlaczu przyłożonej siły/ciśnienia w funkcji czasu.

Cel wynalazku zrealizowano również w konstrukcji urządzenia do obciskania metalowych łączników na końcówkach rdzenia izolatora elektrycznego, wyposażonego w szczęki zaciskowe.

Urządzenie do obciskania metalowych łączników na końcówkach rdzenia izolatora elektrycznego charakteryzuje się tym, że jego szczęki zaciskowe wyposażone są w przymocowane do nich trwale klinowe matryce główne, oraz rozłącznie klinowe matryce zaciskowe, które razem zamykane są wokół końcówki rdzenia izolatora elektrycznego z obciskanym wokół niego metalowym łącznikiem, a ponadto, do przynajmniej jednej matrycy głównej szczęk zaciskowych przymocowany jest przynajmniej jeden przetwornik siły/ciśnienia.

PL 201 070 B1

Urządzenie wyposażone jest korzystnie w wyświetlacz, na którym są wyświetlane sygnały wyjściowe z przetworników siły/ciśnienia, co pozwala operatorowi urządzenia na wykrycie i/lub przewidzenie, oraz uniknięcie zbyt dużej siły/ciśnienia obciskania.

W takiej konstrukcji urządzenia, modyfikacji wymagają jedynie matryce urządzenia, a nie całe szczęki zaciskowe, bowiem przetworniki siły/ciśnienia umieszczone są w urządzeniu niezależne od poszczególnych matryc. Ponadto, urządzenie może być wyposażone tylko w jeden, lub w układ przetworników siły/ciśnienia, co eliminuje konieczność stosowania pojedynczych wymienialnych matryc wyposażonych w przetworniki.

Wynalazek dotyczy nowego sposobu kontroli jakości połączenia mechanicznego wykonanego między rdzeniem z włókien szklanych i metalowym łącznikiem, zwłaszcza sposobu detekcji uszkodzenia rdzenia izolatora elektrycznego, jak pęknięć lub zdefektowania mozaikowego, a także przewidzenia możliwości powstania pęknięć z wykorzystaniem przetworników siły/ciśnienia. W przeciwieństwie do znanych akustycznych sposobów monitoringu obciskania metalowych łączników na rdzeniu izolatora, za pomocą których wykonywane są pomiary pośrednie, sposób i urządzenie według wynalazku pozwalają na bezpośrednie wyznaczenie naprężeń w rdzeniu izolatora elektrycznego. Ponadto, sposób i urządzenie według wynalazku pozwalają na ciągłe monitorowanie procedury obciskania, a więc i całego procesu produkcyjnego, co znacznie zwiększa niezawodność wykrywania zdefektowanych rdzeni, a więc poprawia uzyskanie korzystniejszych właściwości mechanicznych izolatora elektrycznego. Do zalet wynalazku należy również zaliczyć możliwość natychmiastowego odrzucenia pękniętego rdzenia izolatora elektrycznego, dzięki czemu eliminuje się wykonywanie na tych rdzeniach niepotrzebnych operacji technologicznych.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji odtworzony jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia izolator elektryczny z rdzeniem i obciśniętymi na jego końcach łącznikami, w widoku z boku z częściowym przekrojem, fig. 2a i 2b - schemat urządzenia do obciskania łączników na końcówkach izolatora elektrycznego, fig. 3a i 3b - wykresy siły nacisku w funkcji dystansu przemieszczenia szczęk zaciskowych podczas procedury obciskania, a fig. 4a i 4b - wykresy siły nacisku w funkcji czasu podczas procedury obciskania.

Przedstawiony na fig. 1 izolator elektryczny 1 składa się z rdzenia 2 izolacyjnego elektrycznie, wykonanego na przykład z włókien szklanych, oraz z obciśniętych na jego końcówkach metalowych łączników 3. Rdzeń 2 jest na długości między metalowymi łącznikami 3 zamknięty obudową 4 wyposażoną w klosze izolacyjne 5. Obudowa 4 wykonana jest korzystnie z polimeru, oraz osadzona na rdzeniu 2 w pasowaniu skurczowym.

Metalowe łączniki 3 nasadzane są i zaciskane na rdzeniu 2 w obszarach obciskania 6. Do procedury obciskania stosuje się minimalną liczbę komponentów. Podczas badań, które doprowadziły do powstania niniejszego wynalazku stwierdzono, że jeżeli w procesie obciskania pojawiają się pęknięcia rdzenia 2, wtedy odporność izolatora elektrycznego na siły rozciągające maleje kilkakrotnie.

Przedstawione na fig. 2a i 2b urządzenie do obciskania metalowych łączników 3 na końcówkach rdzenia 2 składa się z szeregu szczęk zaciskowych 11, na przykład z ośmiu, z których tylko dwie są uwidocznione na fig. 2a i 2b. Oczywiście możliwa jest inna liczba szczęk zaciskowych 11, wynosząca na przykład sześć. Na każdej szczęce zaciskowej 11 zamontowana jest oddzielna matryca, z których każda składa się z matrycy głównej 12 matrycy zaciskowej 13. Matryce główne 12 są korzystnie trwale przymocowane do szczęk zaciskowych 11, natomiast matryce zaciskowe 13 - rozłącznie, na przykład za pomocą nieuwidocznionych na rysunku śrub. Urządzenie ma klinową strukturę matryc, która zamykana jest wokół izolatora elektrycznego 1 z obciskanymi na jego końcówkach metalowymi łącznikami 3. Początkowo między rdzeniem 2 i metalowym łącznikiem 3 utworzony jest prześwit 17. Podczas procedury obciskania matryce przemieszczane są w kierunku izolatora elektrycznego 1 (fig. 2b), wywierając przy tym nacisk na metalowy łącznik 3 powodując trwałe jego odkształcenie i utworzenie pasowanego połączenia wtłaczanego.

Jedna z matryc głównych 12, na przykład matryca znajdująca się w odległości kątowej 270° od prawej poziomej matrycy głównej 12 (fig. 2b), wyposażona jest w przetwornik siły 15 w postaci czujnika. Sygnał wyjściowy przetwornika siły 15 podawany jest do nieuwidocznionego na rysunku wzmacniacza, który przetwarza ten sygnał na wielkość siły. Dystans przemieszczania się matryc mierzony jest znanymi przetwornikami przemieszczenia, lub czujnikami optycznymi.

Figura 3 przedstawia sygnał wyjściowy przetwornika siły i/lub ciśnienia 15 w funkcji promieniowego dystansu przemieszczających się matryc głównych i zaciskowych 12 i 13. Informacje zawarte na tym wykresie służą do detekcji pęknięć rdzenia 2 w czasie obciskania na nim metalowych łączników 3.

PL 201 070 B1

Kiedy w czasie procedury obciskania metalowych łączników 3 na rdzeniu 2 nie pojawiają się pęknięcia, wtedy wielkość siły F lub ciśnienia p, podawanego na matryce względem osi pionowej rośnie liniowo w funkcji przebytego przez matryce dystansu względem osi poziomej (fig. 3a). W przybliżeniu liniowa zależność siły F (oś Y) od dystansu d (oś X), oznaczona na fig. 3a cienką linią pomocniczą, określa właściwą procedurę obciskania.

W przypadku powstania pęknięcia rdzenia 2 obserwuje się natychmiastowy wzrost dystansu d bez zmiany wywieranej siły F (fig. 3b). To zjawisko jest dobrze określone przez nagłą zmianę nachylenia prostej w punkcie X. Przy maksymalnym dystansie d_x, siła nie rośnie powyżej maksymalnej wartości siły F<, co oznacza pęknięcie rdzenia 2. Ta cecha wyraźnie odróżnia więc w czasie procedury obciskania rdzeń pęknięty od niepękniętego.

Pęknięcia rdzenia 2 mogą być wykryte wizualnie przez wyświetlenie na wyświetlaczu mierzonej zależności według fig. 3b. Zamiast takiej zależności, możliwe jest obliczanie w wyznaczonych interwałach (wynoszących na przykład 0,1 sekundowych) stosunku siły do dystansu, zwłaszcza stosunku przyrostu siły do przyrostu dystansu, oraz generacja komunikatu przerwania procedury w przypadku, kiedy obliczony stosunek zmienia się więcej niż założona procentowa wartość, wynosząca na przykład 25% lub 50%. Do optymalizacji takiej procedury pomiarowej mogą być zastosowane różne znane techniki, na przykład uśrednianie obliczonego stosunku na 5 lub 10 próbkach pomiarowych.

Na fig. 4a i 4b przedstawiona jest odmiana wynalazku, która może być zastosowana zamiast, lub dodatkowo do procedury opisanej powyżej. Fig. 4a ilustruje zależność przyłożonej siły F od czasu w przypadku, kiedy podczas procedury obciskania rdzeń 2 nie uległ uszkodzeniu. W początkowej fazie I procedury obciskania, siła F rośnie z ustaloną szybkością (fig. 4a). W drugiej, środkowej fazie II procedury obciskania, siła F po osiągnięciu określonej maksymalnej wartości pozostaje w przybliżeniu na stałym poziomie. Natomiast w końcowej fazie procedury obciskania, przyłożona siła F spada do zera. Cały, przedstawiony na fig. 4a wykres jest stosunkowo gładki i charakteryzuje się stałym nachyleniem siły w początkowej fazie I, oraz stałą wartością siły w środkowej fazie II.

Figura 4b ilustruje tę samą zależność co na fig. 4a, ale dla przypadku, kiedy rdzeń 2 podczas obciskania uległ pęknięciu. Pęknięcie rdzenia 2 pojawiło się w czasie tx, co na wykresie widoczne jest w punkcie X jako nagły spadek przyłożonej siły F. Pęknięcie rdzenia 2 i wynikający z tego nagły spadek siły F mierzonej przez przetwornik pojawia się w środkowej fazie II procedury obciskania. Należy zaznaczyć, że pęknięcie rdzenia 2 może się również pojawić w początkowej fazie I procedury obciskania. Kiedy pęknięcie rdzenia 2 pojawi się w początkowej fazie I, wtedy zakłóci ono przebieg krzywej w podobny sposób. Kryterium detekcji pęknięcia w postaci spadku siły jest korzystniejsze niż kryterium stałej siły, tak jak ma to miejsce w poprzednim rozwiązaniu wynalazku, gdyż spadek siły jest łatwiejszy do wykrycia.

Zamiast zależności siły w funkcji czasu, wykresy według fig. 4a i 4b mają również zastosowanie do ciśnienia p w funkcji czasu.

Urządzenie do obciskania metalowych łączników na końcówkach rdzenia izolatora elektrycznego może mieć postać zmodyfikowanego standardowego urządzenia do obciskania, to jest wyposażonego dodatkowo w przetwornik siły i/lub ciśnienia. Taka modyfikacja jest prosta i tania.

Przykład wykonania wynalazku.

Do obciskania końcówek rdzenia izolatora elektrycznego metalowym łącznikiem zastosowano standardową obciskarkę wyposażoną dodatkowo w przetworniki siły.

Jako kluczowe parametry procedury obciskania ustawiono: ciśnienie obciskania, dystans przemieszczenia szczęk zaciskowych, czas utrzymywania zacisku (ciśnienia), oraz szybkość wzrostu obciążenia. Jako podstawę wyboru wartości tych parametrów wybrano przedstawioną w tabeli 1 tak zwaną próbę Taguchi'ego, przy czym propozycja tej próby miała na celu sprawdzenie czułości urządzenia do obciskania na wybrane parametry. Parametry dobrano w taki sposób, aby w czasie niektórych testów obciskania wystąpiły pęknięcia rdzeni. Podczas procedury obciskania mierzono ciśnienie za pomocą głowicy hydraulicznej, dystans przemieszczania się matryc, oraz siłę przyłożoną do matrycy głównej. Pomiary te były zapisywane i rejestrowane w czasie całej procedury obciskania. Natomiast w czasie testów destrukcyjnych, podczas których miały miejsce pęknięcia rdzeni, wykreślana była siła w funkcji dystansu. Obciążenie w czasie testów destrukcyjnych zwiększane było z określoną szybkością (kN/min) do czasu pojawienia się pęknięć rdzeni.

PL 201 070 B1

T a b e l a 1

Numer testu	Ciśnienie 1	Ciśnienie 2	Szybkość wzrostu ciśnienia	Czas utrzymywania ciśnienia	Liczba próbek
1	9	95	5	4	3
2	9	100	30	7	3
3	9	105	55	10	3
4	9	95	30	10	3
5	9	100	55	4	3
6	9	105	5	7	3
7	9	95	55	7	3
8	9	100	5	10	3
9	9	105	30	4	3

Ciśnienie 1: ciśnienie wstępnego obciążenia, to jest ciśnienie, przy którym następuje detekcja końcowego łącznika przez obciskarkę, oraz rozpoczyna się wzrost ciśnienia z ustaloną szybkością;

Ciśnienie 2: ciśnienie obciskania;

Szybkość wzrostu: szybkość wzrostu ciśnienia do ciśnienia 2;

Czas utrzymywania ciśnienia: czas utrzymywania ciśnienia obciskania, to jest ciśnienia 2.

Przetworniki siły umieszczone były w matrycach głównych (fig. 2). W urządzeniu tym zastosowane były trzy matryce główne, oraz dwa przetworniki siły. Matryce główne rozmieszczone były w położeniach kątowych 90°, 180° i 270° (fig. 2), natomiast przetworniki siły umieszczone były na czołowej i tylnej stronie jednej matrycy głównej. Zastosowane przetworniki i wzmacniacz pochodziły z firmy Kistler Instruments.

Ze względu na mechaniczną konfigurację głowicy zaciskowej korzystnym było umieszczenie przetworników na matrycy głównej zajmującej położenie kątowe 270° (fig. 2).

Podczas pierwszej serii prób Taguchi'ego obciśnięciu metalowymi łącznikami poddano 27 próbek rdzeni, przy czym parametry każdej procedury zostały zapisane. Obciśnięcie A oznacza obciśnięcie pierwszej końcówki rdzenia izolatora, natomiast obciśnięcie B - obciśnięcie drugiej końcówki tego rdzenia. Zastosowane zmienne przedstawione zostały w formie graficznej na fig. 3.

Należy zaznaczyć, że w tym przypadku przetwornik siły nie był kalibrowany do odczytu aktualnej siły. Skalowanie siły przedstawione jest w kulombach, a odpowiadające jej wartości zostały odpowiednio zinterpretowane.

Z kształtu charakterystyki siły obciskania w funkcji dystansu przemieszczania się matryc możliwe było przewidzenie uszkodzeń izolatorów w czasie testów destrukcyjnych. Można wyróżnić trzy rodzaje uszkodzeń izolatorów:

1) złamanie rdzenia,

2) pęknięcia mozaikowe, wskutek zbyt dużego obciskania,

3) wypadnięcie rdzenia, to jest wysunięcie się rdzenia z metalowego łącznika przy braku jego uszkodzenia.

Figury 3a i 3b ilustrują widoczne różnice między rdzeniem nieuszkodzonym, a rdzeniem pękniętym.

W tabeli 2 przedstawione są wyniki każ dego testu, oraz przewidywany rodzaj uszkodzenia izolatora elektrycznego, przy czym numery x.1, x.2 i x.3 dotyczą trzech testów dla każdego układu przeciwległych końcówek izolatora A i B.

Przedstawione w tabeli 2 skróty dotyczące przewidywanego rodzaju uszkodzenia oznaczają:

G-PO: dobra część izolatora, która uległa złamaniu, lub wysunięciu przy obciążeniu > SML (w kN);

B zł amanie izolatora przy obciążeniu < SML;

M: zdefektowanie mozaikowe.

Natomiast skróty dotyczące aktualnego uszkodzenia izolatora:

B: złamanie izolatora wskutek zbyt dużego obciążenia rozciągającego;

PO: wysunięcie się izolatora z metalowego łącznika;

S: przecięcie izolatora, uszkodzenie włókien szklanych ostrymi krawędziami wskutek zmiany średnicy wewnętrznego otworu metalowego łącznika

PL 201 070 B1

R: uszkodzenie włókien szklanych ostrymi krawędziami wskutek błędnego nawiercenia wewnętrznego otworu metalowego łącznika

C-B: pęknięcie rdzenia wskutek obciskania

M: zdefektowanie mozaikowe wskutek obciskania.

T a b e l a 2

Nr testu	Zarejestrowany pik ciśnienia	Przewidywany rodzaj uszkodzenia	Przewidywany uszkodzony koniec izolatora A lub B	Aktualny rodzaj uszkodzenia	Aktualny uszkodzony koniec izolatora A lub B	Obciążenie uszkodzenia [kN]	Poprawność przewidywania Tak /Nie [Y/N]
1.1	98,1	98,3	G-PO	A	B-R		95	Y
1.2	99,5	99,8	G-PO	A	B-S		110	Y
1.3	98,5	98,3	B	A/B	B		93	Y/N
2.1	104,7	104,7	G-PO	A	B-R		110	Y
2.2	106,1	104,1	G-PO	B	B		105	Y
2.3	/	104,9	G-PO	A	B-M		115	Y
3.1	111,3	111,4	B	A	B		62	Y
3.2	112,8	/	B	A/B	B		59	Y
3.3	112,6	/	/	/	/	/	/	/
4.1	99,1	99,5	/	/	/		/	/
4.2	98,6	/	G-PO	/	PO		110	Y
4.3	99,4	99,6	B	A	B		55	Y
5.1	105,3	104,7	G-PO	B	PO		120	Y
5.2	105,8	108,1	/	/	/	/	/	/
5.3	/	107,5	M	A	B		115	Y/N
6.1	106,7	107,9	B	B	B		70	Y
6.2	107,9	107,8	B	A	B		80	Y
6.3	107,7	108,1	B	A/B	B		65	Y
7.1	101,8	103,7	B	B	B -PO		65	Y
7.2	100,6	/	G-PO	A	B		105	Y
7.3	/	103,3	M/B	A/B	B		105	Y/N
8.1	104,4	103,1	G-PO	A/B	B		110	Y
8.2	102,2	103,4	G-PO	B	B		100	Y
8.3	104,4	102,2	PO	niewystarczające dane	B		120	/
9.1	111,5	109,2	B	A	C-B		78	Y
9.2	108,6	109,5	M	niewystarczające dane	M		115	/
9.3	110,3	109	B	niewystarczające dane	C-B		40	/

PL 201 070 B1

Na podstawie powyższych wyników można stwierdzić, że zastosowane ciśnienie obciskania było zbyt duże i winno wynosić 93 bar. Ponadto, większa szybkość wzrostu ciśnienia, wynosząca 55%, powoduje większe jego zmiany. Z tego powodu, szybkość wzrostu ciśnienia wybrana została na poziomie 30%. Ciśnienie 1 zostało ustalone przez obciskarkę, zaś czas utrzymywania ciśnienia obciskania nie miał znaczącego wpływu na końcowy wynik, co pozwoliło wybrać krótsze czasy utrzymywania ciśnienia. Wybór parametrów był więc następujący:

Ciśnienie 1 = 9 bar

Ciśnienie 2 = 93 bar

Czas utrzymywania ciśnienia = 4 sekundy

Szybkość wzrostu ciśnienia (P/t) = 30%.

Stosując powyższe parametry wykonano 15 prób testowych, w których detekcję uszkodzenia izolatora elektrycznego zrealizowano przez pomiar siły w funkcji dystansu przemieszczania się matryc. Wyniki tych testów przedstawione są w tabeli 3.

T a b e l a 3.

Nr testu	Zarejestrowany pik ciśnienia	Przewidywany rodzaj uszkodze- nia	Przewidywany uszkodzony koniec izolatora A lub B	Aktualny rodzaj uszkodze- nia	Aktualny uszkodzony koniec izolatora A lub B	Obciążenie uszkodzenia [kN]	Poprawność przewidywa- nia Tak/Nie [Y/N]
10.1	/	/	G-PO	A	B	B	103,6	Y
10.2	99,1	97,9	G-PO	A/B	B	B	113,1	Y
10.3	98,8	99,0	G-PO	B	B	B	111,9	Y
10.4	99,2	98,8	G-PO	A	PO -B	B	115,6	Y
10.5	98,3	100,1	B	A	?	?	87,2	Y
10.6	99,6	97,7	G-PO	B	B	B	114,3	Y
10.7	97,1	99,6	G-PO	B	B	B	106,4	Y
10.8	98,2	98,6	G-PO	B	S	?	108,3	Y
10.9	98,3	98,8	G-PO	A	B	B	103,2	Y
10.1	98,7	98,2	G-PO	B	B	B	109,4	Y
10.1 1	99,7	98,5	G-PO	A	B	A	111,7	Y
10.1 2	99,0	98,3	G-PO	B	B	A	112,7	Y
10.1 3	99,2	99,3	G-PO	A	B	?	108	Y
10.1 4	98,2	98,8	G-PO	A	B	B	111,4	Y
10.1 5	98,6	100,5	G-PO	B	B	B	104	Y

Przedstawione powyżej rozwiązania wynalazku są rozwiązaniami jedynie przykładowymi i możliwe są różne ich modyfikacje, zgodnie z ideą wynalazku i zakresem ochrony określonym zastrzeżeniami patentowymi.

PL 201 070 B1

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób monitorowania procedury obciskania metalowych łączników na końcówkach rdzenia izolatora elektrycznego, realizowanej za pomocą urządzenia do obciskania wyposażonego w szczęki zaciskowe, znamienny tym, że w czasie obciskania metalowego łącznika (3) wokół końcówki rdzenia (2) izolatora elektrycznego (1) mierzy się siłę, względnie ciśnienie przyłożone do metalowych łączników (3) za pomocą szczęk zaciskowych (11) urządzenia do obciskania, z wykorzystaniem przynajmniej jednego przetwornika siły/ciśnienia (15) przymocowanego do matrycy głównej (12) szczęki zaciskowej (11), równocześnie mierzy się dystans przemieszczenia szczęk zaciskowych (11) za pomocą czujnika przemieszczenia, oraz wykrywa się brak wzrostu siły, względnie ciśnienia wraz ze wzrostem dystansu przemieszczenia szczęk zaciskowych (11).
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że brak wzrostu siły/ciśnienia wraz ze wzrostem dystansu przemieszczenia szczęk zaciskowych wykrywa się przez obliczenie zmian stosunku przyłożonej siły do dystansu przemieszczonych szczęk zaciskowych (11), względnie stosunku przyłożonej siły/ciśnienia do tego dystansu.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że brak wzrostu siły/ciśnienia wraz ze wzrostem dystansu przemieszczenia szczęk zaciskowych (11) wykrywa się wizualnie, przez wyświetlenie na wyświetlaczu przyłożonej siły/ciśnienia w funkcji dystansu przemieszczenia szczęk zaciskowych (11).
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że dodatkowo do pomiaru dystansu przemieszczenia szczęk zaciskowych (11) stosuje się pomiar czasu.
5. Sposób monitorowania procedury obciskania metalowych łączników na końcówkach rdzenia izolatora elektrycznego, realizowanej za pomocą urządzenia do obciskania wyposażonego w szczęki zaciskowe, znamienny tym, że w czasie obciskania metalowego łącznika (3) wokół końcówki rdzenia (2) izolatora elektrycznego (1) mierzy się siłę, względnie ciśnienie przyłożone do metalowego łącznika (3) za pomocą szczęk zaciskowych (11) urządzenia do obciskania, z wykorzystaniem przynajmniej jednego przetwornika siły/ciśnienia (15) przymocowanego do matrycy głównej (12) szczęki zaciskowej (11), równocześnie mierzy się czas stosowania siły/ciśnienia, oraz wykrywa się nagły spadek siły, względnie ciśnienia wraz ze wzrostem mierzonego czasu.
6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że nagły spadek siły/ciśnienia wraz ze wzrostem mierzonego czasu wykrywa się wizualnie, przez wyświetlenie na wyświetlaczu przyłożonej siły/ciśnienia w funkcji czasu.
7. Urządzenie do obciskania metalowych łączników na końcówkach rdzenia izolatora elektrycznego, wyposażone w szczęki zaciskowe, znamienne tym, że jego szczęki zaciskowe (11) wyposażone są w przymocowane do nich trwale klinowe matryce główne (12), oraz rozłącznie klinowe matryce zaciskowe (13), które razem zamykane są wokół końcówki rdzenia (2) izolatora elektrycznego (1) z obciskanym wokół niego metalowym łącznikiem (3), a ponadto do przynajmniej jednej matrycy głównej (12) szczęk zaciskowych (11) przymocowany jest przynajmniej jeden przetwornik siły/ciśnienia (15).
8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że wyposażone jest w wyświetlacz, na którym są wyświetlane sygnały wyjściowe z przetworników siły/ciśnienia (15).