李 彬，黃美蓮，黎鈺珍

（廣東理工學(xué)院電氣與電子工程學(xué)院，廣東 肇慶 526100）

引言

鏈條蓋零件在加工過程中和裝配后都需要進(jìn)行氣密性檢測，主要采用壓縮空氣輔以必要的水浸式檢漏，完成上述檢測所使用的設(shè)備就是試漏機(jī)[1]。同時(shí)由于鏈條蓋產(chǎn)品后續(xù)加工需要壓裝油封，并檢測高度和壓力值，完成上述檢測所使用的設(shè)備就是壓裝機(jī)[2]。這兩臺專用設(shè)備分開完成不同的工序，每一個(gè)工序都需要人工上料，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。為進(jìn)一步提升企業(yè)生產(chǎn)效率，設(shè)計(jì)一款壓裝試漏一體機(jī)，專用于鏈條蓋產(chǎn)品壓裝油封和腔體檢測，并檢測高度和壓力值，還可以進(jìn)行壓裝檢測油封彈簧和工件區(qū)分[1-3]。

1 壓裝試漏機(jī)系統(tǒng)

設(shè)備回原位后，將待檢測產(chǎn)品放在夾具底板上，放入油封，為了安全采用雙手啟動，進(jìn)行彈簧、工件到位檢測，主壓缸進(jìn)壓緊工件，工件安裝到位檢測，進(jìn)行壓力、試漏、高度檢測，結(jié)果檢測的判斷，如果檢測合格將自動復(fù)位回原位[4]。

設(shè)備主要由機(jī)架本體、上下臺板、立柱、試漏用組件、壓裝用組件、電動缸、油缸、氣缸、液壓系統(tǒng)、傳感器、氣動控制，電器控制箱，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，產(chǎn)品試漏定位工裝、氣動檢測系統(tǒng)、電氣線路和儲氣罐等組成[5]。

氣動系統(tǒng)共設(shè)置6 個(gè)氣缸，6 路氣缸由PLC 控制實(shí)現(xiàn)聯(lián)動，分別用于實(shí)現(xiàn)打點(diǎn)、封堵、支撐、壓裝、檢測、鎖緊的功能，氣動原理圖如圖1 所示。采用車間統(tǒng)一氣源為動力源，額定工作壓力0.3～0.5 MPa，氣動系統(tǒng)是對機(jī)器運(yùn)行提供動力的裝置，由氣源、三聯(lián)體、儲氣筒、電磁閥、氣密儀、氣缸、氣控閥和匯流塊等元器件組成。車間氣源引入設(shè)備后，首先需要經(jīng)過滑閥進(jìn)入三聯(lián)件，可以過濾空氣中的塵埃，防止堵塞閥體，提高電磁閥和氣缸的使用壽命?；_缸（檢測）：工件到位檢測和產(chǎn)品防錯(cuò)檢測。檢測缸：工件前位檢測。油封壓裝氣缸：壓入油封。打點(diǎn)缸：控制工作臺上的小型氣缸伸出打點(diǎn)。

液壓系統(tǒng)主要由液壓站、主壓缸、側(cè)封油缸、液壓浮支組成，原理圖如圖2 所示。液壓油額定工作壓力為4～5 MPa。主壓缸用于主壓封，工件底面的密封板以一面兩銷定位的方式安裝在機(jī)床臺板上，密封板上鑲嵌密封件，裝有定位銷及填充塊。頂面壓桿下行實(shí)現(xiàn)工件的底部腔孔的密封，頂面壓緊與工作面臺板間設(shè)有有限位塊，保證密封件壓縮一致性。側(cè)封油缸用于側(cè)壓封，左右側(cè)壓封采用整體密封方式。

機(jī)床接通氣源、電源、液壓加油、關(guān)閉后門和啟動液壓站后，滑臺缸前進(jìn)用螺紋傳感器進(jìn)行工件到位檢測和工件區(qū)分，主壓缸前進(jìn)壓緊，導(dǎo)桿下移把鏈條蓋壓緊在工件支座上。進(jìn)行前位檢測，油封氣缸壓入油封并回退，回退原位檢測，左右側(cè)封缸封堵，檢漏儀動作進(jìn)行試漏檢測。壓力傳感器和高度傳感器進(jìn)行檢測。氣密儀判別完成后，執(zhí)行元件復(fù)位。

2 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)主要由PLC 控制器，輸入/輸出模塊、擴(kuò)展模塊、觸摸屏、控制按鈕、磁性開關(guān)、接近開關(guān)、限位開關(guān)、光電傳感器等組成。

通過對壓裝試漏一體機(jī)工作過程的分析，可以確定有如下輸入點(diǎn)：手動模式下，需要6 個(gè)按鈕作為各個(gè)工步的控制信號。自動模式下，需要12 個(gè)磁性開關(guān)用于氣缸前位、原位檢測；2 個(gè)接近開關(guān)用于工件到位、油缸前位、原位檢測；2 個(gè)限位開關(guān)用于后門、電箱關(guān)閉檢測；光電傳感器檢測漏裝、已壓；位移傳感器檢測壓力、高度，共需39 點(diǎn)輸入。

PLC 的輸出點(diǎn)數(shù)可通過如下方式確定：主壓缸、壓裝缸進(jìn)、退、慢進(jìn)6 個(gè)輸出；側(cè)封、支撐、滑臺缸1 和2、上封缸、檢測缸、打點(diǎn)缸、鎖缸進(jìn)、退共16 個(gè)輸出；伺服電機(jī)、氣密儀需要6 個(gè)輸出，三色燈、蜂鳴器、機(jī)床照明需要5 個(gè)輸出。因此，PLC 的輸出點(diǎn)數(shù)共需要35 點(diǎn)輸出。

根據(jù)以上分析，確定實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制流程需要的輸入點(diǎn)數(shù)為39 點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為35 個(gè)?？紤]到工作可靠性及性價(jià)比等因素，選擇三菱FX3GA-60MR 系列PLC。該系統(tǒng)內(nèi)置36 點(diǎn)輸入，24 點(diǎn)輸出[3-5]。具體的I/O 分配如表1 所示。

表1 PLC 輸入與輸出端口定義表

輸入X0～X43 共36 點(diǎn)，輸出Y0～X27 共24 點(diǎn)接FX3GA-60MR，輸入X50～X57 接擴(kuò)展模塊FX2N-8EX，輸出Y30～Y47 接擴(kuò)展模塊FX2N-16EYR，特殊模塊的輸入地址分配接線圖如圖3 所示。

自動模式下開機(jī)進(jìn)入自動頁面，在自動頁面中，顯示報(bào)警指示（原位指示、光柵異常和油封漏裝等）、壓裝數(shù)據(jù)（銷釘高度和銷釘壓力結(jié)果等）、選擇自動運(yùn)行程序（正常壓裝程序、高度校正程序和高度驗(yàn)證程序等）或選擇頁面（手動頁面、設(shè)置頁面和監(jiān)控頁面等）等，觸摸屏顯示畫面如圖4 所示。

在自動頁面中，按下“I/O 監(jiān)控”按鈕進(jìn)入監(jiān)控頁面中。在監(jiān)控頁面中，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控PLC 輸入和輸出（輸入X0-X57 輸出Y0-Y47）。

3 方案驗(yàn)證

壓裝試漏一體機(jī)的實(shí)物如下頁圖5 所示，經(jīng)過生產(chǎn)驗(yàn)證，充氣時(shí)間、檢測時(shí)間、平衡時(shí)間、允許泄漏值都達(dá)到生產(chǎn)要求。放入油封和產(chǎn)品后機(jī)床會自動壓裝、檢測壓力、試漏和檢測高度。壓裝試漏合格復(fù)位，不合格停止不動報(bào)警。

4 結(jié)語

控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)手動和自動控制兩種模式，手動控制時(shí)可以用按鈕實(shí)現(xiàn)單步運(yùn)行，自動控制時(shí)利用磁性開關(guān)、接近開關(guān)實(shí)現(xiàn)信號的采集和反饋。生產(chǎn)結(jié)果表明，該控制系統(tǒng)具有良好的可行性和可靠性。該系統(tǒng)投入生產(chǎn)以后，節(jié)約大量人力成本，避免了資金的浪費(fèi)，為企業(yè)帶來了一定的經(jīng)濟(jì)和社會效益，具有一定的推廣價(jià)值。