曹雅文　肖其新　唐敏俊　李鑫犇 / 上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院

衛(wèi)浴產(chǎn)品耐荷重性智能化檢測(cè)裝置

曹雅文肖其新唐敏俊李鑫犇 / 上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院

研制了一套衛(wèi)浴產(chǎn)品耐荷重性智能化檢測(cè)裝置，采用伺服電機(jī)、減速器和導(dǎo)向柱進(jìn)行力的施加，升降部分由升降減速機(jī)、直線導(dǎo)軌、T形法蘭、橫梁組成。系統(tǒng)集成了衛(wèi)浴產(chǎn)品耐荷重性檢測(cè)項(xiàng)目，操作靈活、動(dòng)作平穩(wěn)、出力均衡、力的施加準(zhǔn)確，克服了現(xiàn)有衛(wèi)浴產(chǎn)品負(fù)載檢測(cè)設(shè)備的檢測(cè)項(xiàng)目覆蓋面不全、自動(dòng)化水平低、加載力值和位移控制不準(zhǔn)確等問(wèn)題。

衛(wèi)浴產(chǎn)品；耐荷重性；智能化檢測(cè)裝置

0　引言

隨著建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，水暖衛(wèi)浴行業(yè)發(fā)展迅速。當(dāng)前，中國(guó)已成為世界上最大的衛(wèi)浴產(chǎn)品生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)［1］。隨著新材料、新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，衛(wèi)浴產(chǎn)品不斷推陳出新，專業(yè)化程度越來(lái)越高［2］。衛(wèi)浴產(chǎn)品的種類和功能日新月異，產(chǎn)品使用的安全性也不能忽視。衛(wèi)浴產(chǎn)品的耐荷重性是反映衛(wèi)浴產(chǎn)品安全性的主要技術(shù)指標(biāo)之一［3］，耐荷重性主要包括產(chǎn)品的穩(wěn)定性、強(qiáng)度和耐久性［4］。衛(wèi)生潔具使用過(guò)程中必須承受一定的重量，以保護(hù)使用者的安全。歐美等國(guó)家因衛(wèi)生潔具的耐荷重性出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致意外事故時(shí)有發(fā)生。

目前，國(guó)內(nèi)的衛(wèi)浴產(chǎn)品耐荷重性能檢測(cè)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)覆蓋面不全、自動(dòng)化水平低、檢測(cè)過(guò)程中相關(guān)參數(shù)缺乏實(shí)時(shí)存儲(chǔ)功能、加載力值和保載時(shí)間不能精確控制，并且隨著新標(biāo)準(zhǔn)的制/修訂，衛(wèi)浴產(chǎn)品相關(guān)檢測(cè)方法進(jìn)行了更新，現(xiàn)有設(shè)備不能滿足檢測(cè)要求。因此，要求進(jìn)一步提高相應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)水平，優(yōu)化檢測(cè)裝置，以適應(yīng)當(dāng)前的衛(wèi)浴產(chǎn)品制造工藝水平。為了解決上述問(wèn)題，研制與開(kāi)發(fā)了一套衛(wèi)浴產(chǎn)品耐荷重性智能化檢測(cè)裝置。

表1　耐荷重性能檢測(cè)要求

1　衛(wèi)浴產(chǎn)品耐荷重性智能化檢測(cè)裝置檢測(cè)原理

衛(wèi)浴產(chǎn)品耐荷重性智能化檢測(cè)裝置是依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB 26730-2011 《衛(wèi)生潔具 便器用重力式?jīng)_水裝置及潔具機(jī)架》、JC/T 779-2010《玻璃纖維增強(qiáng)型塑料浴缸》、GB 6952-2005《衛(wèi)生陶瓷》、QB/T 2664-2004《搪瓷浴缸》中衛(wèi)浴產(chǎn)品的安全載荷檢測(cè)要求而設(shè)計(jì)的，標(biāo)準(zhǔn)中給出了施加載荷和加載時(shí)間的具體要求，如表1所示。

整個(gè)裝置主要由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、裝夾固定機(jī)構(gòu)、電氣控制柜、外形框架、防護(hù)裝置等組成，如圖1所示。本檢測(cè)裝置可用于檢測(cè)的產(chǎn)品為：坐便器、洗面器、小便器、洗滌槽、淋浴盆以及浴缸等。

圖1　裝置示意圖

驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包含傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)、行星減速機(jī)、聯(lián)軸器組成，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)同步。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速3 000 r/min，兩端都選用1∶24的減速箱以增大輸出扭矩；兩臺(tái)電機(jī)需經(jīng)過(guò)2級(jí)的行星減速機(jī)減速后，其在最終端的行星減速機(jī)軸上輸出相應(yīng)的力矩，并經(jīng)聯(lián)軸器向渦輪減速機(jī)傳遞。

升降機(jī)構(gòu)由渦輪減速機(jī)、直線導(dǎo)軌、T形法蘭、橫梁組成，實(shí)現(xiàn)升降同步。渦輪減速機(jī)將水平動(dòng)力轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪眲?dòng)力并按比例增大，將伺服電機(jī)的輸出力矩放大的同時(shí)亦讓伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制更為精準(zhǔn)。

由于標(biāo)準(zhǔn)中未對(duì)加載速度提出相應(yīng)檢測(cè)要求，檢測(cè)過(guò)程中為了檢測(cè)快速便利，在啟動(dòng)時(shí)空載迅速運(yùn)轉(zhuǎn)至樣品表面，表面接觸后采用低速運(yùn)行，逐漸加載至規(guī)定力值后保壓。此時(shí)，在渦輪減速機(jī)的輸出端不僅可輸出最大4.8 kN的壓力，且可實(shí)現(xiàn)最低進(jìn)給速度為60 mm/min，使得力的施加和控制更為精準(zhǔn)。

2　裝夾固定機(jī)構(gòu)

裝夾固定機(jī)構(gòu)掛壁支架系統(tǒng)針對(duì)掛壁式小便器、掛壁式坐便器等掛壁式衛(wèi)浴產(chǎn)品的安裝固定，裝夾機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成了掛壁支架，其主要由鋼板、托架、底板組成，如圖2所示。支架的上部開(kāi)有兩排產(chǎn)品安裝孔，便于不同尺寸高度產(chǎn)品的鎖緊，且方便調(diào)節(jié)；緊固螺栓可穿過(guò)底部的螺栓孔與型材槽進(jìn)行連接固定。該支架若暫時(shí)用不到，可直接拆下放到專門的區(qū)域，不妨礙浴缸產(chǎn)品的檢測(cè)。

3　電氣方案

整個(gè)系統(tǒng)的控制程序分為上位機(jī)程序和下位機(jī)程序兩部分。其中上位機(jī)程序?yàn)橛|摸屏軟件，主要為了方便人機(jī)交流。上位機(jī)實(shí)現(xiàn)的主要功能如下：

圖2　掛壁支架結(jié)構(gòu)圖

1）實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升降操作

通過(guò)界面的按鍵設(shè)定能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)升降操作，包含自動(dòng)操作和手動(dòng)操作兩部分，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作與手動(dòng)操作的切換。

2）數(shù)據(jù)記錄

檢測(cè)過(guò)程中力值、位移值等每2 s記錄一次，能夠進(jìn)行曲線分析，可以判斷運(yùn)行趨勢(shì)。保存時(shí)間為200 d。

3）報(bào)警功能

當(dāng)試驗(yàn)次數(shù)到達(dá)設(shè)定次數(shù)（試驗(yàn)結(jié)束）后，啟動(dòng)聲光報(bào)警，對(duì)操作員進(jìn)行提醒。

4）停留功能

耐荷重試驗(yàn)需要保載一定的時(shí)間，可將汽缸停留在加載位置，停留時(shí)間可設(shè)定。

下位機(jī)程序?yàn)镻LC編程，為核心控制程序。主要是接受上位機(jī)指令實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)試驗(yàn)要求的正常動(dòng)作，下位機(jī)程序流程圖如圖3所示。

圖3　下位機(jī)程序流程圖

上位機(jī)和下位機(jī)兩部分程序?qū)崿F(xiàn)了對(duì)衛(wèi)浴產(chǎn)品加載力值、加載時(shí)間、加載速度的控制，具有加載力值和時(shí)間實(shí)時(shí)顯示、參數(shù)標(biāo)定以及系統(tǒng)報(bào)警等功能，該系統(tǒng)充分體現(xiàn)了智能化設(shè)計(jì)理念。

4　系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)為：

1）加載力：0 ～ 4.8 kN，最大允許誤差±5‰；

2）加載速度：60 ～ 300 mm/min，最大允許誤差±6 mm/min；

3）加載時(shí)間：1 ～ 3 600 s，最大允許誤差±0.1 s；

4）汽缸最大運(yùn)行距離：600 mm；

5）適用樣品尺寸：常規(guī)坐便器、掛壁式小便器、洗面器、洗滌水槽以及尺寸不大于1 800 mm×1 500 mm的浴缸等。

5　耐荷重性試驗(yàn)

為了驗(yàn)證所研制的智能化檢測(cè)裝置的可靠性，選取了坐便器、小便器和洗面器3個(gè)樣品進(jìn)行了耐荷重性試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)將一塊試驗(yàn)板（表面面積為600 mm ×225 mm的鋼板，且在一面貼有厚度為13 mm的橡膠墊，如圖4所示）平放在被測(cè)產(chǎn)品上，且使橡膠面緊貼被測(cè)面。緩慢向試驗(yàn)板垂直施加載荷，使被測(cè)產(chǎn)品所承受的總荷重和加載時(shí)間達(dá)到表1的規(guī)定，試驗(yàn)后觀察并記錄有無(wú)變形或可見(jiàn)結(jié)構(gòu)的破損。

經(jīng)對(duì)每個(gè)樣品進(jìn)行試驗(yàn)后，裝置運(yùn)行狀況良好，樣品未見(jiàn)變形和可見(jiàn)結(jié)構(gòu)的破損，整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程方便快捷，加載力值波動(dòng)范圍小，位移控制準(zhǔn)確，表明該裝置符合檢測(cè)要求。

圖4　試驗(yàn)板

6結(jié)語(yǔ)

衛(wèi)浴產(chǎn)品耐荷重性智能化檢測(cè)裝置覆蓋標(biāo)準(zhǔn)面廣，滿足不同類型衛(wèi)浴產(chǎn)品檢測(cè)要求。此外，本檢測(cè)裝置具有外觀簡(jiǎn)單、操作方便、智能化程度高、測(cè)試數(shù)據(jù)精確等優(yōu)點(diǎn)，在提高質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)水平方面發(fā)揮了積極的作用，為衛(wèi)浴產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)管提供了可靠的技術(shù)支撐。該檢測(cè)裝置可在檢測(cè)機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)中推廣應(yīng)用，將對(duì)促進(jìn)我國(guó)衛(wèi)生潔具企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量、保護(hù)消費(fèi)者的人身安全具有重要意義。

［1］ 羅嬋. 基于和諧文化層次的衛(wèi)浴產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究［D］. 長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)，2012.

［2］ 劉斐. 現(xiàn)代衛(wèi)浴產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研究［D］.上海：同濟(jì)大學(xué)，2006.

［3］ 張衛(wèi)星. 衛(wèi)生潔具產(chǎn)品的安全性評(píng)價(jià)［J］. 陶瓷，2007，10：40-44.

A set of device about load resistance intelligent detection for bathroom products

Cao Yawen， Xiao Qixin， Tang Minjun， Li Xinben
（Shanghai Institue of Quality Inspection and Technical Research）

A set of device about load resistance intelligent detection for bathroom products is developed. With Servo motor， reducer and guiding column for force exerted. The lifting part is consisted of lifting gear， linear guides， T-flange and beams. The system integrates of bathroom products about load resistance test items. it is operated flexiblely and steadily，as well as the output is uniform and the application force is precise. Compare with other current equipments，it overcomes the defect that not complete coverage about test items of bathroom products， low level of automation， the value of loading force and displacement control imprecise and so on.

bathroom products； load resistance； intelligent detection device