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      液化石油氣瓶閥內(nèi)螺紋自動檢測臺

      2015-06-12 12:03:42王曉東
      關(guān)鍵詞:內(nèi)螺紋氣瓶活塞桿

      蒼 鵬, 張 煒, 王曉東

      (1.長春工業(yè)大學(xué) 機電工程學(xué)院,吉林 長春 130012;2.長春工業(yè)大學(xué) 工程訓(xùn)練中心,吉林 長春 130012)

      0 引 言

      目前,我國大部分液化石油氣瓶閥的生產(chǎn)廠家根據(jù)GB7512-2006《液化石油氣瓶閥檢測標(biāo)準》的規(guī)定[1]對液化石油氣瓶閥出氣口處內(nèi)螺紋采用手工檢測。由于手工檢測效率低,液化石油氣瓶閥生產(chǎn)廠家通常采用抽檢的方式進行檢測,此外,手工檢測還存在人為誤檢等因素[2-5]。液化石油氣瓶閥是控制氣體進、出氣瓶的裝置,其使用的安全性直接關(guān)系到生產(chǎn)安全和人身財產(chǎn)安全,因此,抽檢的檢測方式顯然不符合安全保證規(guī)范。為滿足生產(chǎn)流水線檢測時間短、檢測效率高的需求,文中在分析現(xiàn)有檢測方法的基礎(chǔ)上,研制開發(fā)了采用通規(guī)方法和止規(guī)方法的液化石油氣瓶閥內(nèi)螺紋自動檢測平臺。該檢測臺滿足流水線生產(chǎn)的檢測要求,能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品全檢需求,具有較高的實際應(yīng)用價值。

      1 檢測原理

      液化石油氣瓶閥示意圖如圖1所示。

      通規(guī)/止規(guī)檢測示意圖如圖2所示。

      內(nèi)螺紋通規(guī)檢測原理:通規(guī)1在預(yù)設(shè)給定的扭矩下與閥門內(nèi)螺紋2旋合,如通規(guī)能夠在預(yù)設(shè)扭矩下順利旋入,則表示被測件合格;若通規(guī)在預(yù)設(shè)扭矩力帶動下無法旋進,導(dǎo)致過載停轉(zhuǎn),則表示被測件不合格(見圖2(a))。

      內(nèi)螺紋止規(guī)檢測原理:當(dāng)止規(guī)3在給定預(yù)設(shè)扭矩下旋入一周后,即旋入一個導(dǎo)程后無法再次前行,出現(xiàn)過載,止規(guī)停止轉(zhuǎn)動,則表示被測件合格;若止規(guī)在預(yù)設(shè)的扭矩值下順利旋入,則表示被測件不合格(見圖2(b))。

      圖1 氣瓶閥示意圖

      圖2 通規(guī)/止規(guī)檢測示意圖

      2 檢測臺機械結(jié)構(gòu)

      2.1 內(nèi)螺紋通規(guī)檢測工位

      通規(guī)檢測工位結(jié)構(gòu)如圖3所示。

      圖3 通規(guī)檢測工位結(jié)構(gòu)示意圖

      檢測設(shè)備動作過程:在模具中放入被測件,舉升氣缸1的活塞桿伸出,舉升機構(gòu)帶動被測件向上到達檢測位置,此時,限位柱5的下端與托盤2的上端面相接觸,背力氣缸3的活塞桿伸出到位。伺服電機開始工作,微動氣缸7的活塞桿伸出,通規(guī)4與被測件的內(nèi)螺紋相接觸,在伺服電機的帶動下旋入,光電傳感器8的到位信號發(fā)出后,伺服電機反轉(zhuǎn),通規(guī)旋出,微動氣缸7的活塞桿縮回到位,背力氣缸3的活塞桿縮回到位,舉升氣缸1的活塞桿縮回,舉升機構(gòu)回落到初始位置,放置新件,開始新一輪檢測。

      當(dāng)伺服電機6在預(yù)設(shè)的扭矩值下順利旋入,且光電傳感器8檢測到信號,表示被測件合格;當(dāng)伺服電機6在預(yù)設(shè)的扭矩值下無法帶動通規(guī)旋入,導(dǎo)致伺服電機6停止轉(zhuǎn)動,且光電傳感器8沒有檢測到信號,表示被測件不合格。

      2.2 內(nèi)螺紋止規(guī)檢測工位

      止規(guī)檢測工位結(jié)構(gòu)如圖4所示。

      圖4 止規(guī)檢測工位結(jié)構(gòu)示意圖

      檢測設(shè)備動作過程:在模具中放入被測件,舉升氣缸1的活塞桿伸出,舉升機構(gòu)帶動被測件向上到達檢測位置,此時,限位柱5的下端與托盤2的上端面相接觸,背力氣缸3的活塞桿伸出到位。伺服電機開始工作,微動氣缸7的活塞桿伸出,止規(guī)4與被測件的內(nèi)螺紋相接觸,在伺服電機的帶動下只能旋入一周就無法再往下旋入,此時旋緊力已超出伺服電機預(yù)設(shè)值。伺服電機反轉(zhuǎn),止規(guī)旋出,微動氣缸件7的活塞桿縮回到位,背力氣缸3的活塞桿縮回到位,舉升氣缸1的活塞桿縮回,舉升機構(gòu)回落到初始位置,放置新件,開始新一輪檢測。

      當(dāng)止規(guī)旋入一周后,在預(yù)設(shè)的扭矩值下無法再次前行,伺服電機6停止轉(zhuǎn)動,且光電傳感器8沒有檢測到信號,表示被測件合格;當(dāng)伺服電機6在預(yù)設(shè)的扭矩值下順利將止規(guī)旋入,且光電傳感器8檢測到信號,表示被測件不合格。

      3 控制系統(tǒng)設(shè)計

      該設(shè)備的控制器采用德國西門子s7-300 PLC進行控制[6-7],利用臺式觸摸屏作為人機交互界面[8]。通過各種開關(guān)、接近傳感器以及光電傳感器監(jiān)測氣缸與伺服電機的動作,將信號傳送給PLC,PLC會根據(jù)信號做出判斷,然后通過控制電磁閥的得電與失電來控制氣缸與伺服電機的動作。能夠保證檢測過程的一致性,通過各部件的位置設(shè)定又能夠進一步保證檢測設(shè)備的精度和準確性。電控原理如圖5所示。

      圖5 電控原理圖

      控制面板上設(shè)置急停、自動、手動、退出等按鈕,控制面板簡便,標(biāo)識容易理解,易于操作者操作。

      控制面板主界面如圖6所示。

      圖6 控制面板

      自動按鈕:切換系統(tǒng)至自動狀態(tài),首先對系統(tǒng)初始化,然后進行自動測試。

      手動按鈕:切換系統(tǒng)至手動狀態(tài)。

      系統(tǒng)的自動化設(shè)計主要完成系統(tǒng)的初始化設(shè)置、自動化運行控制、手動運行控制、急??刂频?。主程序是系統(tǒng)的核心,程序一經(jīng)運行之后,主程序即進入循環(huán)執(zhí)行狀態(tài),直到斷電、停止為止。

      4 實驗結(jié)果

      經(jīng)樣機實驗驗證:對1 000件產(chǎn)品進行檢測,單件檢測時間平均值為30s,檢測合格率達到99%。

      本檢測平臺與現(xiàn)有抽檢檢測方法對比結(jié)果見表1。

      表1 國內(nèi)外同類生產(chǎn)方式對比

      從表中對比數(shù)據(jù)可以看出,該檢測平臺的檢測時間相比傳統(tǒng)檢測方法縮短了近1/2,具有較高的檢測精度和檢測效率,達到了國外同類設(shè)備先進水平,且檢測平臺可靠性高,避免了人工檢測引起的誤檢現(xiàn)象。該檢測臺適合生產(chǎn)線大批量生產(chǎn)的檢測需求,改變了原有氣瓶閥門內(nèi)螺紋檢測抽檢的方式,實現(xiàn)氣瓶閥門內(nèi)螺紋全檢測,符合國家質(zhì)檢總局對氣瓶閥門安全性能的要求。此外,該設(shè)備通過通規(guī)和止規(guī)及閥門夾具的選擇可以實現(xiàn)多種閥門內(nèi)螺紋檢測,具有廣泛的生產(chǎn)應(yīng)用價值。

      [1] 祖因希.液化石油氣操作技術(shù)與安全管理[M].北京:化學(xué)出版社,2004:100-120.

      [2] 陳軍.內(nèi)螺紋檢測技術(shù)研究[C]//2008年航空試驗測試技術(shù)峰會.南昌:出版社不詳,2008.

      [3] 楊慧敏,武軍.螺紋量規(guī)的多參數(shù)測量方法研究[J].江蘇現(xiàn)代計量,2011(3):53-55.

      [4] 蔡子波,張藝.石油管螺紋的檢測技術(shù)[J].中國造船,2007,48(11):559-562.

      [5] 楊析.石油管螺紋自動檢測裝置的研制[D].西安:西安理工大學(xué),2007.

      [6] 王勐,郭金庫,孫喜慶,等.S7-300在牙輪鉆機通信中應(yīng)用[J].長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2013,34(1):72-76.

      [7] 皮壯行.可編程序控制器的系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用實例[M].北京:機械工業(yè)出版社,2000:60-90.

      [8] 李丙林,宋殿斌,劉克平.PLC和觸摸屏在耐壓試驗監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2011,32(4):394-398.

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