盧錦河,劉全凱
(沈陽(yáng)航天三菱汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)制造有限公司,遼寧 沈陽(yáng) 110179)
由于汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)新增型號(hào)的缸蓋鋼球孔位置與現(xiàn)有機(jī)型鋼球孔位置沖突,無(wú)法在原有的氣密性檢測(cè)機(jī)上檢測(cè),故需重新設(shè)計(jì)制造一臺(tái)滿(mǎn)足新型號(hào)缸蓋鋼球孔氣密性檢測(cè)的設(shè)備,滿(mǎn)足汽車(chē)新型號(hào)缸蓋生產(chǎn)的需要。氣密性檢測(cè)也稱(chēng)泄漏檢測(cè),密封件的氣密性能是影響產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素之一,因此,氣密性檢測(cè)是發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)必檢項(xiàng)目,可見(jiàn)氣密性檢測(cè)在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中的重要性。
針對(duì)上述汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)新增型號(hào)的缸蓋鋼球孔位置無(wú)法在原有的氣密性檢測(cè)機(jī)上檢測(cè)問(wèn)題,本論文提供一種汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋鋼球孔氣密性檢測(cè)機(jī)系統(tǒng):采用差壓式試漏儀為氣密性檢測(cè)儀器,PLC與觸摸屏為控制載體,以串口通信為數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議,利用氣缸、電磁閥為主要執(zhí)行部件,完成發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋鋼球氣密性檢測(cè)工作。
本論文提出的技術(shù)方案為:一種汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋鋼球孔氣密性檢測(cè)系統(tǒng),其特征在于:包括裝檢測(cè)裝置、控制系統(tǒng)和機(jī)械定位系統(tǒng);其中檢測(cè)裝置采用差壓式試漏儀,用于缸蓋八個(gè)鋼球孔的氣密性檢測(cè);控制系統(tǒng)包括控制單元CPU和通信模塊,PLC系統(tǒng)配置的通信模塊與試漏儀RS232串口相連,通過(guò)RS232串口通信協(xié)議將試漏儀的泄漏數(shù)據(jù)上傳至CPU并在觸摸屏中顯示。機(jī)械定位系統(tǒng)主要包括定位裝置、封堵壓頭、輥道和傳感器,其定位裝置由缸蓋定位結(jié)構(gòu)和缸蓋鋼球孔定位結(jié)構(gòu)構(gòu)成,實(shí)現(xiàn)對(duì)缸蓋的定位和鋼球孔的封堵。檢測(cè)裝置配有兩臺(tái)差壓式試漏儀,可多通道同時(shí)進(jìn)行檢測(cè),采用美國(guó)CTS公司的I-24系列的差壓式試漏儀。所述觸摸屏采用三菱GT12系列觸摸屏,通過(guò)其串口與PLC的CPU相連,利用觸摸屏上操作界面的各功能按鈕,實(shí)現(xiàn)檢測(cè)機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)/調(diào)試三種工作模式選擇。
所述缸蓋定位結(jié)構(gòu)包括止停氣缸、側(cè)向定位氣缸和舉升定位氣缸,其中止停氣缸固定在龍門(mén)支架的側(cè)端,側(cè)向定位氣缸固定在龍門(mén)支架下側(cè)面,舉升定位氣缸安裝在底板下面,止停氣缸和側(cè)向定位氣缸使缸蓋在水平位置完全定位,舉升定位氣缸的向上運(yùn)動(dòng)使缸蓋壓緊在龍門(mén)架的下平面上,在空間上將缸蓋完全定位。
所述缸蓋鋼球孔定位結(jié)構(gòu)由6套帶封堵壓頭氣缸構(gòu)成,其中側(cè)向定位氣缸固定在龍門(mén)支架側(cè)面,龍門(mén)支架上側(cè)前端帶3個(gè)壓頭氣缸,舉升定位壓頭氣缸安裝在龍門(mén)支架下面,所述各氣缸的封堵壓頭與缸蓋上八個(gè)鋼球孔一一對(duì)應(yīng),實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確封堵。
該系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
如圖1所示,為檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。它是一種汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋球孔氣密性檢測(cè)系統(tǒng),包括裝在控制柜中的檢測(cè)裝置、控制系統(tǒng)和機(jī)械定位系統(tǒng);其中檢測(cè)裝置采用差壓式試漏儀,用于缸蓋八個(gè)鋼球孔的氣密性檢測(cè);控制系統(tǒng)包括控制單元CPU和通信模塊,PLC系統(tǒng)配置的通信模塊與試漏儀RS232串口相連,通過(guò)RS232串口通信協(xié)議將試漏儀的泄漏數(shù)據(jù)上傳至CPU并在觸摸屏中顯示;機(jī)械定位系統(tǒng)主要包括定位裝置、輥道12和傳感器,其定位裝置由缸蓋定位結(jié)構(gòu)和缸蓋鋼球孔定位結(jié)構(gòu)構(gòu)成,實(shí)現(xiàn)對(duì)缸蓋的定位和鋼球孔的封堵。
所述差壓式試漏儀采用美國(guó)CTS公司的I-24系列的差壓式試漏儀。
所述PLC的CPU采用三菱Q02系列,CPU作為檢測(cè)機(jī)系統(tǒng)的控制主體,通信模塊采用三菱QJ71C24N-R2型號(hào),PLC系統(tǒng)配置的通信模塊與試漏儀RS232串口相連,通過(guò)RS232串口通信協(xié)議將試漏儀的泄漏數(shù)據(jù)上傳給CPU并在觸摸屏中顯示。
所述觸摸屏采用三菱GT12系列觸摸屏,通過(guò)其串口與PLC的CPU相連,利用觸摸屏上的操作界面實(shí)現(xiàn)檢測(cè)機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)/調(diào)試三種工作模式,對(duì)檢測(cè)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控、泄漏數(shù)據(jù)顯示,并根據(jù)設(shè)備故障進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)警提示。
圖2所示為機(jī)械定位裝置主視圖、右視圖和俯視圖。所述定位裝置由側(cè)向定位氣缸、舉升定位氣缸、止停氣缸、鋼球孔封堵壓頭氣缸和龍門(mén)支架共同構(gòu)成機(jī)械定位裝置。其定位裝置由缸蓋定位結(jié)構(gòu)和缸蓋鋼球孔定位結(jié)構(gòu)構(gòu)成,實(shí)現(xiàn)對(duì)缸蓋的定位和鋼球孔的封堵。
所述缸蓋定位結(jié)構(gòu)包括止停氣缸1,側(cè)向定位氣缸5和舉升定位氣缸7,舉升定位氣缸7安裝在底板11下面,止停氣缸1和側(cè)向定位氣缸5使工件在水平位置完全定位,舉升定位氣缸7的向上運(yùn)動(dòng)使工件壓緊在龍門(mén)架的下平面上,在空間上將工件完全定位。
圖2 機(jī)械定位裝置結(jié)構(gòu)主視圖、右視圖和俯視圖
所述缸蓋鋼球孔定位結(jié)構(gòu)由6套帶封堵壓頭氣缸構(gòu)成,所述缸蓋鋼球孔定位結(jié)構(gòu)由6套帶封堵壓頭氣缸2~4、6、8、9構(gòu)成,其側(cè)向定位氣缸3、9固定在龍門(mén)支架10側(cè)面,龍門(mén)支架上側(cè)前端帶3個(gè)壓頭氣缸6,舉升定位壓頭氣缸8安裝在龍門(mén)支架10下面,所述各氣缸的封堵壓頭與缸蓋上八個(gè)鋼球孔一一對(duì)應(yīng),實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確封堵。
本系統(tǒng)中所述6套帶封堵壓頭的氣缸,其中在龍門(mén)支架上端安裝封堵壓頭氣缸2,其龍門(mén)支架上正負(fù)45度角分別安裝封堵壓頭氣缸4、3,其上垂直角度安裝封堵壓頭氣缸8,其上側(cè)尾端安裝封堵壓頭氣缸9和其上側(cè)前端安裝帶3個(gè)封堵壓頭氣缸6。
缸蓋上八個(gè)鋼球孔,其中側(cè)面四個(gè)孔,端面一個(gè)孔,上面一個(gè),另外兩個(gè)斜孔分別位于棱邊處;由于八個(gè)鋼球孔中有三個(gè)鋼球孔結(jié)構(gòu)緊湊,一個(gè)鋼球孔不能由一個(gè)氣缸帶壓頭進(jìn)行封堵,容易引起干涉,所以在機(jī)械設(shè)計(jì)上采用有一個(gè)氣缸帶三個(gè)壓頭進(jìn)行封堵,指封堵壓頭氣缸6,這樣既減少了成本,又縮小了空間。
如圖3、4所示,為該控制系統(tǒng)操作觸摸板和操作站平面圖和部分功能流程圖。具體操作流程及工作原理如下:操作者將待檢測(cè)的缸蓋放至圖1中左側(cè)的輥道上,控制輥道電機(jī)傳送工件進(jìn)入檢測(cè)區(qū),缸蓋進(jìn)入到位后,操作者按啟動(dòng)按鈕,側(cè)向定位氣缸5開(kāi)始運(yùn)動(dòng),使缸蓋在水平位置完全定位。缸蓋水平定位后,舉升定位氣缸7向上運(yùn)動(dòng)使缸蓋壓緊在龍門(mén)架的下平面上,在空間上將缸蓋完全定位。缸蓋定位后,進(jìn)行缸蓋鋼球孔定位機(jī)構(gòu)和缸蓋的八個(gè)鋼球孔的準(zhǔn)確封堵,氣缸封堵到位后,兩臺(tái)試漏儀A、B同時(shí)開(kāi)始進(jìn)行缸蓋鋼球孔的氣密性檢測(cè)和數(shù)據(jù)通信,每臺(tái)試漏儀負(fù)責(zé)4個(gè)鋼球孔的氣密檢測(cè)工作。如果試漏儀A、 B檢測(cè)的結(jié)果不合格,試漏儀將對(duì)4個(gè)鋼球孔分別進(jìn)行檢測(cè),如果試漏儀檢測(cè)的結(jié)果是合格,試漏儀將結(jié)束氣密性檢測(cè),進(jìn)入缸蓋八個(gè)鋼球孔的氣缸壓頭封堵退。封堵退到位后,舉升定位氣缸7向下運(yùn)動(dòng)使工件落到輥道平面上,如果工件氣密性檢測(cè)合格,工件自動(dòng)放行,如果工件氣密性檢測(cè)不合格,控制系統(tǒng)報(bào)警,按操作站上的復(fù)位按鈕將工件放行,輥道電機(jī)13將工件送出檢測(cè)區(qū),操作者從圖1中右側(cè)的輥道上取走檢測(cè)完成的缸蓋,這樣就完成了一次對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋鋼球孔氣密性檢測(cè)的工作。
圖3 觸摸屏和操作站平面圖
本文介紹了一種汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋鋼球氣密檢測(cè)系統(tǒng),該系統(tǒng)包括裝在控制柜中的檢測(cè)裝置、控制系統(tǒng)和機(jī)械定位系統(tǒng),其中檢測(cè)裝置采用差壓式試漏儀,用于缸蓋八個(gè)鋼球孔的氣密性檢測(cè);輥道電機(jī)負(fù)責(zé)工件傳送,由徑向定位氣缸、舉升定位氣缸、止停氣缸、鋼球孔封堵壓頭氣缸和龍門(mén)架共同構(gòu)成機(jī)械定位裝置,并配有接近開(kāi)關(guān)和傳感器進(jìn)行工件和氣缸到位信號(hào)檢測(cè);PLC采用三菱Q02系列高性能的CPU,利用串口通信模塊將試漏儀的泄漏數(shù)據(jù)上傳到CPU;觸摸屏和操作站進(jìn)行檢測(cè)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控、泄漏數(shù)據(jù)顯示、報(bào)警處理以及人機(jī)交互功能,實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋鋼球氣密性全自動(dòng)檢測(cè)。它的優(yōu)點(diǎn)及效果如下。
圖4 控制系統(tǒng)功能流程圖
(1)本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全加工,操作簡(jiǎn)單。通過(guò)觸摸屏對(duì)檢測(cè)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控、泄漏數(shù)據(jù)顯示,并根據(jù)設(shè)備故障進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)警提示,實(shí)現(xiàn)試漏儀檢測(cè)準(zhǔn)確,不漏檢,發(fā)現(xiàn)不合格工件及時(shí)報(bào)警。
(2)本檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊,占用空間小,減少了制造成本。檢測(cè)工位的輥道采用自動(dòng)傳送方式,避免了操作者在放入和取出工件時(shí),手進(jìn)入檢測(cè)工位內(nèi),防止設(shè)備誤操作或失控時(shí),會(huì)對(duì)操作者造成傷害,進(jìn)一步增加了設(shè)備的安全性。
(3)本系統(tǒng)由于采用試漏儀可多通道同時(shí)進(jìn)行檢測(cè),不合格狀態(tài)下可分別檢測(cè),確認(rèn)泄漏位置,所有參數(shù)設(shè)置可以通過(guò)USB 接口備份;設(shè)備操作方便,檢測(cè)準(zhǔn)確。