液化石油氣瓶閥內(nèi)螺紋自動檢測臺

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.