CN114235370B - 一种电磁执行机构输出精度的测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁执行机构输出精度的测量装置及方法，涉及电磁执行机构性能测试领域，该装置包括固定支架、双头螺纹式的力传感器以及调节组件，固定支架包括第一支板和第二支板，第一支板用于安装电磁执行机构；力传感器位于第一支板和第二支板之间，力传感器的一个检测端用于与电磁执行机构的输出轴连接；调节组件包与力传感器的另一个检测端连接。该方法利用上述装置，主要通过驱动调节组件动作，保持电磁执行机构同步动作，根据力传感器记录实时记录牵引力数值。该测量装置及方法利用螺旋运动原理，结合力学传感器能够实时测量电磁执行机构位移及对应位移下的牵引力值，以便于进行该电磁执行机构的检测和校准作业。

Description

一种电磁执行机构输出精度的测量装置及方法

技术领域

本发明涉及电磁执行机构性能测试领域，具体而言，涉及一种电磁执行机构输出精度的测量装置及方法。

背景技术

电磁执行机构主要应用于先导式安全阀，其采用电流磁效应工作原理，控制通电产生牵引力，拉动与传动部分连接的阀杆，执行先导式安全阀的强制释放功能。电磁执行机构在安全标准要求极高的核电站有着较广应用，而其在长时间的使用后，由于受到环境和电磁的影响，可能会存在电磁力漂移或者电磁力和位移不匹配的现象，影响电磁执行机构正常动作，假如在额定行程内，电磁执行机构通电后由于牵引力不足，造成阀门不能及时执行强制释放功能，引起回路***超压甚至会引起核事故的发生。

因此，对电磁执行机构在量程内的位移和牵引力大小的检测和校准就显得相当重要。现有技术中，还没一种能够对电磁执行机构的输出精度(位移和牵引力)进行测量的装置和方法。

有鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁执行机构输出精度的测量装置及方法，该测量装置及方法利用螺旋运动原理，结合力学传感器能够实时测量电磁执行机构位移及对应位移下的牵引力值，以便于进行该电磁执行机构的检测和校准作业。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，一种电磁执行机构输出精度的测量装置，包括固定支架、双头螺纹式的力传感器以及调节组件，固定支架包括第一支板和第二支板，第二支板用于安装电磁执行机构；力传感器位于第一支板和第二支板之间，力传感器的一个检测端用于与电磁执行机构的输出轴连接；调节组件包括调节螺母和螺纹连接杆，螺纹连接杆一端与力传感器的另一个检测端连接，且螺纹连接杆另一端活动穿过第一支板，调节螺母与第一支板远离第二支板的一侧可转动配合，且调节螺母与螺纹连接杆相互配合。

在可选地实施方式中，第一支板远离第二支板的一侧设置有刻度盘，调节螺母上设置有方向标，且调节螺母的旋转圆周刻度盘同轴分布。

在可选地实施方式中，刻度盘的内孔中设置有轴承，调节螺母与轴承的内圈相互连接。

在可选地实施方式中，轴承可相对刻度盘的内孔的轴向滑动或者调节螺母可相对轴承的内孔轴向滑动。

在可选地实施方式中，螺纹连接杆的螺距为0.5mm的整数倍。

在可选地实施方式中，第一支板上设置有限制螺纹连接杆旋转的限位部。

在可选地实施方式中，力传感器的检测端与电磁执行机构的输出轴之间设置有连接件，连接件包括连接头和连接螺钉，连接头一侧具有用于容纳输出轴端部的空腔，另一侧与力传感器的检测端螺接，连接螺钉一端穿过连接头并伸入至空腔内，用于连接输出轴端部。

在可选地实施方式中，第一支板和第二支板沿力传感器的两个检测端的连线方向布置，第一支板和第二支板之间固定有座板，座板用于安装在台架上。

第二方面，一种电磁执行机构输出精度的测量方法，采用上述的电磁执行机构输出精度的测量装置，方法包括：

S1：朝第一旋向旋转调节螺母，直到力传感器显示一个输出值；

S2：继续朝第一旋向旋转调节螺母的同时，控制电磁执行机构的输出轴往第一方向移动，其中，控制螺纹连接杆的位移距离与输出轴的位移距离相等；

S3：按照预设规则记录调节螺母的旋转圈数和力传感器在每个旋转圈数过程中的力值。

在可选地实施方式中，在步骤S1之前，还包括朝第二旋向旋转调节螺母，使调节螺母相距第一支板第一距离，控制电磁执行机构的输出轴往第二方向移动第一距离后，将力传感器的力值清零。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例提供的电磁执行机构输出精度的测量装置及方法，通过旋转调节螺母来控制螺纹连接杆移动，即采用高精度螺旋运动来控制电磁执行机构的线性位移，结合力传感器在每段位移下的记录数值，能够实时获得电磁执行机构此时的牵引力大小，从而便于与标定牵引力进行比较和判断，方便进行电磁执行机构的性能检测和校准作业。

总体而言，本发明实施例提供的电磁执行机构输出精度的测量装置及方法具有操作方便、快捷，测量准确的特点，能够随时对电磁执行机构牵引力和位移进行校准，提高设备的可靠性和安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的测量装置的主视示意图；

图2为本发明实施例提供的测量装置的左视示意图。

图标：1-调节螺母；2-轴承；3-固定支架；4-螺纹连接杆；5-力传感器；6-连接头；7-连接螺钉；80六角螺母；9-内六角圆柱头螺钉；10-电磁执行机构；11-台架；12-刻度盘。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参阅图1和图2，本实施例提供的一种电磁执行机构输出精度的测量装置可用于电磁式伸缩器件的位移与牵引力参数的测量，如核电站先导式安全阀内的电磁执行机构，对该电磁执行机构在量程内的位移和牵引力大小进行测量，验证电磁执行机构的输出精度和性能。

该测量装置包括固定支架3、双头螺纹式的力传感器5以及调节组件，所述固定支架3包括第一支板和第二支板，第二支板用于安装电磁执行机构10，本实施例中，为了保证固定支架3具备较高的支撑稳定性和支撑强度，第一支板和第二支板之间固定有座板，固定的方式可以是一体成型，如一体焊接成型、一体轧制成型或者一体熔覆成型等，座板通过内六角圆柱头螺钉9安装在台架11上，台架11作为整个测量过程的支撑基础，可以较好地承受电磁执行机构10和调节组件的拉力，其较高的放置稳定性直接保障了固定支架3的安装稳定性，从而便于后续进行高精度测量实验。

所述力传感器5位于第一支板和第二支板之间，且第一支板和第二支板沿力传感器5的两个检测端的连线方向布置，三者大致处于同一直线上，在结构相对简化的前提下能够保证后续线性位移的精度。其中，力传感器5的一个检测端用于与电磁执行机构10的输出轴连接，连接的方式可以是直联或者中间件连接，但为了保证两者的连接稳定性，力传感器5的检测端与电磁执行机构10的输出轴之间设置有连接件。

该连接件包括连接头6和连接螺钉7，连接头6一侧具有用于容纳所述输出轴端部的空腔，另一侧与力传感器5的检测端螺接，具体地，例如连接头6可以是个U型体，其U型槽直接与输出轴端部咬合，U型体的中部背侧成型有连接头，连接头与检测端相互螺接即可，同时在U型体的两个端部加工有螺孔，所述连接螺钉7一端穿过连接头6上的两个落空和U型的空腔内，并直接用于连接输出轴端部的螺纹通孔，在连接螺钉7穿设完成后，其两端分别拧紧有六角螺母8，通过设置该形式的连接件，不仅拆装便捷，而且连接牢固，非常适用于高精度测量作业。

所述调节组件包括调节螺母1和螺纹连接杆4，所述螺纹连接杆4一端与力传感器5的另一个检测端连接，连接的方式可以采用螺接。所述螺纹连接杆4另一端活动穿过第一支板，此处的活动穿过是指能够沿螺纹连接杆4的轴向穿过第一支板并能在该轴向上自由移动，所述调节螺母1与第一支板远离第二支板的一侧可转动配合，此处的可转动配合是指调节螺母1安装在第一支板上或者能够与第一支板接触，并能相对第一支板进行自转，例如直接通过孔轴式转动配合，或者通过其他自转构件连接，所述调节螺母1与螺纹连接杆4相互配合。在螺纹连接杆4具有旋转约束的前提下，通过旋转调节螺母1，能够使其与螺纹连接杆4中的至少一者产生轴向位移，此处的轴向主要指螺纹连接杆4的轴向。

上述的旋转约束可以是限位凸起或者限位槽，能够在螺纹连接杆4的周向形成运动干涉，避免螺纹连接杆4随调节螺母1带动同步旋转，在本实施例中，所述第一支板上设置有限制螺纹连接杆4旋转的限位部，该限位部为一凸块，在螺纹连接杆4上加工沿其沿其轴向布置的凹槽或者平槽，即将螺纹连接杆的部分杆身加工为扁方形式，使得螺纹连接杆的断面为非圆形的形式(圆上沿某弦向切削了一部分)，通过凸块限制在该凹槽或者平槽内，能够防止螺纹连接杆4在水平方向上移动时随调节螺母1转动，这种约束的设计形式简单、可靠。

通过以上技术方案，能够利用调节螺母1的旋转，带动螺纹连接杆4移动，控制电磁执行机构10的输出轴同步移动，便能结合力传感器5在每段位移下的记录相应牵引力的数值，从而便于后续进行检测和校准作业。

为了保证调节螺母1的旋转精度，所述第一支板远离第二支板的一侧设置有刻度盘12，刻度盘12可以之间通过紧固件(如内六角圆柱头螺钉9)固定在第一支板的侧壁上，也可以在第一支板上开设定位槽，使得刻度盘12能够更好地嵌合在第一支板上。所述调节螺母1上设置有方向标可以是个凸起物体，也可以是在调节螺母1上形成的喷涂层，调节螺母1的旋转圆周刻度盘12同轴分布，即表示调节螺母1带动方向标旋转的圆周，能够以刻度盘12的刻度圆周位于同一轴线上，从而能够准确指示调节螺母1的最终旋转位置，便于计算旋转角度。

当调节螺母1转动一圈时，螺纹连接杆4就在水平方向上位移了调节螺母1的一个螺距，结合力传感器5，可以准确测定电磁执行机构10位移与力值的对应关系。为了使整个测量结果便于后续计算，所述螺纹连接杆4的螺距为0.5mm的整数倍，如0.5mm、1mm、2mm……，以1mm为例说明，每转动调节螺母1一圈，电磁执行机构10可以位移1mm，以该1mm作为一个分段，统计出的多组数据能够方便计算每个位移下牵引力的变化规律，也方便模拟实际作业中，进行量程的控制。

此外，所述刻度盘12的内孔中设置有轴承2，例如推力球轴承，所述调节螺母1与轴承2的内圈相互连接，即表示调节螺母1通过轴承与刻度盘12(第一支板)可转动配合，使得调节螺母1旋转更加省力，力值测试更方便。为了方便在后续测量过程中进行误差标定(即做试验时消除被测试体本身的误差段后再进行试验)，所述轴承2可相对刻度盘12内孔的轴向滑动或者调节螺母1可相对轴承2的内孔轴向滑动，即表示轴承2与刻度盘12之间或者调节螺母1与轴承2之间的一者能够存在两部分相对滑动的空间，主要是用以在进行试验时，提前使调节螺母1相对第一支板形成一定距离，以便于电磁执行机构10进行相对位移后出现位移量统计存在误差的情况，具体在后续方法实施例中阐述。

例如轴承2与刻度盘12内孔之间相对滑动时，可在刻度盘12内孔外沿出设置限位件，防止轴承2脱离，同样地，调节螺母1与轴承2内孔之间相对滑动时，可在轴承2内孔外沿出设置限位件，防止调节螺母1脱离。当旋转调节螺母1时，往其中一个方向旋转时，能够朝背离第一支板的一侧移动，此时螺纹连接杆4(运动阻力更大)保持不动，当调节螺母1朝方向旋转直至贴紧第一支板时，此时调节螺母1不再进行线性位移，此时螺纹连接杆4开始移动。

本实施例还提供了一种电磁执行机构输出精度的测量方法，该方法依靠上述的电磁执行机构输出精度的测量装置实现，而此处的电磁执行机构输出精度的测量方法为以上描述内容中能够实现测量目的的最小完整技术方案即可。

具体地，所述方法包括：S1：朝第一旋向旋转调节螺母1，直到力传感器5显示一个输出值。此时第一旋向可以是顺时针方向，调节螺母1紧压在第一支板或者第一支板的刻度盘12上，螺纹连接杆4具有位移的趋势，此时力传感器5受拉或受压并开始显示牵引力的值，例如显示的牵引力的力值为F(F>0)时，进行S2步骤。

S2：继续朝第一旋向(顺时针方向)旋转调节螺母1的同时，控制电磁执行机构10的输出轴往第一方向移动，此处的第一方向指螺纹连接杆4实际移动的方向，其中，控制螺纹连接杆4的位移距离与输出轴的位移距离相等，且优选为同步进行，即调节螺母1旋转时，螺纹连接杆4作线性运动，此时给予电磁执行机构10持续的动作信号，其输出轴保持同步移动相同的位移即可，由于调节螺母1旋转一周时，螺纹连接杆4的线性距离为调节螺母1的螺距，处于明确得知的状态，而此时电磁执行机构10的输出轴位移相同距离时，便可以记录相应的牵引力的值，即进行步骤S3。

S3：按照预设规则记录调节螺母1的旋转圈数和力传感器5在每个旋转圈数过程中的力值。预设规则可以是例如调节螺母1旋转一周，螺纹连接杆4位移1mm，此时电磁执行机构10的输出轴位移1mm时，便可记录一次力值大小，如果电磁执行机构10的输出轴位移超过1mm，则力值变化会突然增大，因此需要保证两者的位移同步性，每个旋转圈数过程中记录的力值精确度变能得到保证。当然，控制同步移动的方式可以是通过高精度的检测传感器实现。最终将每个旋转圈数过程中记录的力值统计后进行比对分析，判断是否需要对电磁执行机构10进行校准。

此外，为了保证由于电磁执行机构10的输出轴能够在指定量程起始位置进行测量操作，同时也是为了保证力传感器5测量准确，消除电磁执行机构10的输出轴在移动后，存在力值测量不精确的误差，在步骤S1之前，还包括朝第二旋向(逆时针方向)旋转调节螺母1，此时使调节螺母1能够相距第一支板存在第一距离，此第一距离可以是通过轴承2相对刻度盘12内孔的轴向滑动或者调节螺母1相对轴承2的内孔轴向滑动形成，然后控制电磁执行机构10的输出轴往第二方向(与上述第一方向相反)移动第一距离后，将力传感器5的力值清零。

通过以上技术方案，以图1的方向为例说明，调节螺母1逆时针旋转，并朝左侧移动第一距离Smm，然后控制电磁执行机构10的输出轴朝右侧移动第一距离Smm，此时调节螺母1与第一支板或者刻度盘12接触，此时的力传感器5可能存在一定读数，为了避免此读数干扰后续测量，当电磁执行机构10的输出轴移动到位后(指定量程的起始位置)，须将力传感器5的力值清零，然后进行步骤S1，能够在特定位置起点对电磁执行机构10的输出轴的牵引力进行测量，同时力传感器5显示的力值更加精确，以便于最终得到可靠的测量数据，尤其是在核电站先导式安全阀内的电磁执行机构10作业领域，其输出轴的位移量以及该位移后的牵引力大小直接关系到整体作业的安全性，因此需要进行上述测量前的误差标定步骤。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应当注意，在附图中所图示的结构或部件不一定按比例绘制，同时本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述，以避免不必要地限制本发明。

Claims (6)

1.一种电磁执行机构输出精度的测量方法，其特征在于，采用电磁执 行机构输出精度的测量装置；

所述电磁执行机构输出精度的测量装置包括：

固定支架，所述固定支架包括第一支板和第二支板，所述第二支板用于安装电磁执行机构；

双头螺纹式的力传感器，所述力传感器位于所述第一支板和第二支板之间，所述力传感器的一个检测端用于与所述电磁执行机构的输出轴连接；

调节组件，所述调节组件包括调节螺母和螺纹连接杆，所述螺纹连接杆一端与所述力传感器的另一个检测端连接，且所述螺纹连接杆另一端活动穿过所述第一支板，所述调节螺母与所述第一支板远离所述第二支板的一侧可转动配合，且所述调节螺母与所述螺纹连接杆相互配合；

所述第一支板远离所述第二支板的一侧设置有刻度盘，所述调节螺母上设置有方向标，且所述调节螺母的旋转圆周与所述刻度盘同轴分布；

所述螺纹连接杆的螺距为0.5mm的整数倍；

所述方法包括：

S1：朝第一旋向旋转所述调节螺母，直到所述力传感器显示一个输 出值；

S2：继续朝第一旋向旋转所述调节螺母的同时，控制所述电磁执行 机构的输出轴往第一方向移动，其中，控制所述螺纹连接杆的位移距离 与所述输出轴的位移距离相等；

S3：按照预设规则记录所述调节螺母的旋转圈数和所述力传感器在 每个旋转圈数过程中的力值；所述调节螺母转动一圈，所述螺纹连接杆在轴向方向上位移了一个螺距；

在步骤 S1 之前，还包括朝第二旋向旋转所述调节螺母，使所述调节螺母相距所述第一支板为第一距离，控制所述电磁执行机构的输出轴往第二方向移动第一距离后，将所述力传感器的力值清零。

2.根据权利要求1所述的电磁执行机构输出精度的测量方法，其特征在于，所述刻度盘的内孔中设置有轴承，所述调节螺母与所述轴承的内圈相互连接。

3.根据权利要求2所述的电磁执行机构输出精度的测量方法，其特征在于，所述轴承可相对所述刻度盘的内孔的轴向滑动或者所述调节螺母可相对所述轴承的内孔轴向滑动。

4.根据权利要求1所述的电磁执行机构输出精度的测量方法，其特征在于，所述第一支板上设置有限制所述螺纹连接杆旋转的限位部。

5.根据权利要求1所述的电磁执行机构输出精度的测量方法，其特征在于，力传感器的检测端与所述电磁执行机构的输出轴之间设置有连接件，所述连接件包括连接头和连接螺钉，所述连接头一侧具有用于容纳所述输出轴端部的空腔，另一侧与所述力传感器的检测端螺接，所述连接螺钉一端穿过所述连接头并伸入至所述空腔内，用于连接所述输出轴端部。

6.根据权利要求1所述的电磁执行机构输出精度的测量方法，其特征在于，所述第一支板和第二支板沿所述力传感器的两个检测端的连线方向布置，所述第一支板和第二支板之间固定有座板，所述座板用于安装在台架上。