楊孟濤，王曉梅，楊永剛，張樂樂

(重慶科技學(xué)院，重慶 400050)

雙工位汽車水泵檢漏機(jī)開發(fā)

楊孟濤，王曉梅，楊永剛，張樂樂

(重慶科技學(xué)院，重慶 400050)

提出雙工位獨(dú)立工作的檢漏機(jī)方案，設(shè)計(jì)了彈性壓桿、撥桿機(jī)構(gòu)。采用基于PLC和交互式人機(jī)界面的控制方法，方便設(shè)置檢漏過程的各項(xiàng)參數(shù)，自動(dòng)判斷檢漏合格與否，極大地提升了設(shè)備的自動(dòng)化水平、檢測(cè)精度和效率等。

雙工位;汽車水泵;檢漏

眾所周知，汽車產(chǎn)品中許多零部件有密封性要求，其泄漏量在工作狀況下都有一個(gè)嚴(yán)格的界限值，如果超過了工藝要求，對(duì)汽車產(chǎn)品的性能、功率、壽命、安全等方面將產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，甚至使汽車不能正常工作［1］。汽車的冷卻水泵是發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行的關(guān)鍵部件，如果它存在泄漏現(xiàn)象，就起不到應(yīng)有的冷卻效果，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和整車的運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

為了保證水泵密封性合格，滿足出廠檢驗(yàn)要求，作者開發(fā)了雙工位汽車水泵檢漏機(jī)。該檢漏機(jī)采用PLC和交互式人機(jī)界面控制方法，操作靈活、方便、自動(dòng)化程度高。由于水泵檢漏時(shí)間約為20 s，為了加快生產(chǎn)節(jié)拍，采用雙工位獨(dú)立工作方式，即左右工位的工作狀態(tài)互不干擾，可根據(jù)工作需要分別設(shè)置和進(jìn)行各工位的操作，以滿足各型汽車水泵總成、泵殼的檢漏要求。該設(shè)備使用至今已一年有余，各項(xiàng)功能運(yùn)轉(zhuǎn)良好。

1 檢漏機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

檢漏機(jī)框架采用工業(yè)鋁型材組合，各部分均通過螺栓固定在框架上。設(shè)備效果如圖1所示，由上到下分別是:電控柜、機(jī)械主體機(jī)構(gòu)、設(shè)備底座。機(jī)械主體機(jī)構(gòu)是設(shè)備最主要的部分，氣動(dòng)處理和電磁閥等元件安裝在設(shè)備底座內(nèi)。

圖1 檢漏機(jī)效果圖

圖2是檢漏機(jī)機(jī)械主體機(jī)構(gòu)，主要由下壓機(jī)構(gòu)、水泵葉輪旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、打標(biāo)機(jī)構(gòu)組合。

被檢測(cè)水泵安裝在試件底座上，通過下壓氣缸活塞桿的伸縮帶動(dòng)下壓機(jī)構(gòu)把水泵壓緊在試件底座上，通過COSMO檢漏儀進(jìn)行水泵檢漏。彈性壓桿是其中關(guān)鍵的裝置，它固定在壓桿安裝板上。作者在設(shè)計(jì)中采用了在裝置內(nèi)安裝彈簧的方式，如圖3所示，這樣彈性壓桿在壓緊水泵的過程中起到一定的緩沖作用，同時(shí)壓緊效果更佳。通過調(diào)節(jié)裝置上部的螺栓，可以調(diào)整彈簧的預(yù)緊力。彈性壓桿的下部是紫銅壓緊柱，它能減緩磨損。

圖2 檢漏機(jī)主體結(jié)構(gòu)

撥桿機(jī)構(gòu)用于水泵總成的檢漏工序中，如圖4所示。步進(jìn)電機(jī)通過撥桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)水泵的法蘭盤旋轉(zhuǎn)，檢測(cè)水泵的轉(zhuǎn)動(dòng)是否良好。在撥桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中作者也采用了彈簧伸縮裝置，這樣在水泵壓緊后能可靠地帶動(dòng)水泵法蘭盤旋轉(zhuǎn)，松開后能方便地與法蘭盤脫離。

圖3 彈性壓桿

圖4 撥桿機(jī)構(gòu)

2 檢漏機(jī)氣動(dòng)原理

檢漏機(jī)各部動(dòng)作采用氣動(dòng)工作方式，需要特別注意的是，在設(shè)計(jì)時(shí)必須使兩個(gè)工位的氣路獨(dú)立供氣，如圖5所示，兩個(gè)工位的氣路完全相同但各自獨(dú)立。這樣可以保證各工位的供氣量，特別是下壓氣缸的供氣，否則，如兩工位共用氣路，當(dāng)一個(gè)工位壓緊后，進(jìn)入檢漏時(shí)，另一工位下壓氣缸正好動(dòng)作，就會(huì)造成供氣量不夠，壓緊力產(chǎn)生波動(dòng)，會(huì)造成正在檢漏的水泵不合格。

圖5 氣動(dòng)原理圖

3 電氣控制系統(tǒng)

3.1 電氣控制系統(tǒng)組成

圖6所示為電氣控制原理圖。由于要發(fā)出高頻脈沖驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，作者選擇了臺(tái)達(dá)DVP60ES200T2晶體管型PLC。Y0、Y1輸出高頻脈沖控制左、右側(cè)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角，Y2、Y3控制左、右側(cè)步進(jìn)電機(jī)的旋向。

檢漏儀COSMO LS-1866的I/O控制接口用于輸入和輸出信號(hào)的傳輸，利用此接口實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)檢漏儀的自動(dòng)控制，具體接口的分配和連接如圖6所示。由于篇幅有限，具體相關(guān)功能請(qǐng)參閱COSMO LS-1866相關(guān)產(chǎn)品手冊(cè)［2］。

PLC輸出端對(duì)氣動(dòng)電磁閥的控制通過中間繼電器KA中繼完成。

為了保證操作的使用安全，采用雙手同時(shí)按壓下壓按鈕啟動(dòng)的操作方式。

PLC和人機(jī)界面通過RS232接口通信。

圖6 電氣控制原理圖

3.2 控制系統(tǒng)軟件

3.2.1 控制流程

檢漏機(jī)的控制軟件流程圖如圖7所示。

圖7 控制軟件流程圖

檢漏機(jī)有手動(dòng)/自動(dòng)兩種工作方式，手動(dòng)方式主要用于壓桿等的調(diào)整，自動(dòng)時(shí)由于檢漏機(jī)為分布式順序工作流程，在PLC編程時(shí)最好采用步進(jìn)順控指令。由于篇幅有限，這里就不在贅述。

3.2.2 人機(jī)界面的設(shè)計(jì)

人機(jī)界面為智能觸摸屏操作模式，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮操作方便、靈活、快捷的要求。

如圖8所示為系統(tǒng)設(shè)定界面，可以在上面完成檢漏機(jī)基本工作參數(shù)的設(shè)定。檢漏機(jī)左右側(cè)兩工位各有4個(gè)頻道可供選擇，在頻道對(duì)應(yīng)的文本框中可以通過輸入界面寫入水泵型號(hào)。選定某一頻道后，COSMO LS-1866會(huì)按照該頻道預(yù)先設(shè)定的參數(shù)工作。在水泵總成檢漏時(shí)，通過“電機(jī)設(shè)定”選定步進(jìn)電機(jī)是否旋轉(zhuǎn)，以及旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)時(shí)間?！白詣?dòng)進(jìn)行中”是一個(gè)交替型按鈕，用于手動(dòng)和自動(dòng)工作方式的切換，各按鈕通過顯示的文字和閃爍提示設(shè)備的工作狀態(tài)。

圖8 系統(tǒng)設(shè)置界面

圖9為系統(tǒng)工作狀態(tài)界面，可以監(jiān)視設(shè)備當(dāng)前的工作狀態(tài)，當(dāng)設(shè)備處于某一狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)的文本框會(huì)變色并閃爍。

圖10為工作記錄界面，用于在設(shè)備工作中顯示檢漏工件的數(shù)量，可分別顯示左右側(cè)當(dāng)前OK數(shù)、NG數(shù)，左右側(cè)OK總數(shù)、NG總數(shù)，以及合格品總數(shù)、不合格品總數(shù)。按清零按鈕會(huì)立即對(duì)當(dāng)前計(jì)數(shù)進(jìn)行清零。

圖9 系統(tǒng)工作狀態(tài)界面

圖10 工作記錄界面

4 結(jié)論

在該檢漏機(jī)設(shè)計(jì)制造過程中，提出和采用了雙工位獨(dú)立工作的方案，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了彈性壓桿、撥桿機(jī)構(gòu)。通過采用基于PLC的電氣系統(tǒng)和交互式人機(jī)界面控制方法，能方便設(shè)置檢漏過程的各項(xiàng)參數(shù)，自動(dòng)判斷檢漏合格與否，極大地提升了設(shè)備的自動(dòng)化水平、檢測(cè)精度和效率等。該檢漏機(jī)的設(shè)計(jì)方案同樣適合于其他各型類似工件的密封性檢測(cè)，對(duì)于相關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)和改造具有很好的指導(dǎo)和借鑒作用。

【1】蔡如滬，吉國(guó)蝗，蔡英亮.CA488發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋在線檢漏機(jī)的研制［J］.汽車工藝與材料，2000(5):8－10.

【2】COSMO計(jì)器株式會(huì)社.MODEL:LS-1866控制檢漏儀操作說明書［M］.

Development of Double Station Leak Detection Machine for Automobile Water Pump

YANG Mengtao，WANG Xiaomei，YANG Yonggang，ZHANG Lele
(Chongqing University of Science and Technology，Chongqing 400050，China)

The scheme of leak detectionmachinewith independent double working station was proposed，and the elastic pressing rods and shift lever were designed.By using the controlmethod based on PLC and interactiveman-machine interface，all parameters in the leak detection processwere easily set.Whether the product is qualified or not can be judged automatically，and the automation level of the equipment，detection precision and efficiency are enhanced greatly.

Double working station;Automobile water pump;Leak detection

TP23

A

1001－3881(2013)8－018－3

10.3969/j.issn.1001 －3881.2013.08.007

2012－02－16

楊孟濤 (1973—)，男，工學(xué)碩士，講師，專業(yè)方向?yàn)闄C(jī)械電子工程。E－mial:yangmengtao2002@yahoo.com.cn。