激光傳感器在缸蓋線漏加工防錯(cuò)中的應(yīng)用

王乙楠　董晶晶　張海曼

(上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司，山東 青島 266555)

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激光傳感器在缸蓋線漏加工防錯(cuò)中的應(yīng)用

王乙楠董晶晶張海曼

(上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司，山東 青島 266555)

缸蓋座圈底孔和導(dǎo)管底孔是缸蓋加工過程中的重要部分，若其未被加工則會(huì)對(duì)后續(xù)工位的加工和裝配產(chǎn)生影響。激光傳感器是一種可靠的探測(cè)裝置，具備多種類型和探測(cè)功能。文章對(duì)某種激光傳感器探測(cè)缸蓋座圈底孔和導(dǎo)管底孔漏加工的應(yīng)用進(jìn)行簡要的介紹，為孔漏加工的探測(cè)及防錯(cuò)提供新思路。

激光；傳感器；漏加工；防錯(cuò)

缸蓋是發(fā)動(dòng)機(jī)主要零部件之一，它與氣門、挺柱、凸輪軸等零件裝配構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)。圖1為發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)示意圖。缸蓋的座圈孔和導(dǎo)管孔在此機(jī)構(gòu)中具有重要的作用，它們是在缸蓋座圈底孔和導(dǎo)管底孔的基礎(chǔ)上壓入座圈、導(dǎo)管并加工而成，進(jìn)而與氣門形成緊密配合。

如果缸蓋座圈底孔和導(dǎo)管底孔未被加工，工件進(jìn)入座圈導(dǎo)管壓裝設(shè)備后，壓裝座圈導(dǎo)管的壓頭將會(huì)直接與工件毛坯接觸，不僅會(huì)造成壓裝設(shè)備損壞，而且座圈、導(dǎo)管也因此無法裝配和加工，氣門已無法進(jìn)行安裝。所以對(duì)缸蓋座圈底孔和導(dǎo)管底孔漏加工的防錯(cuò)十分必要。座圈導(dǎo)管加工及氣門裝配工藝過程詳見表1。

激光技術(shù)是二十世紀(jì)六十年代出現(xiàn)的重大科學(xué)技術(shù)之一，在檢測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用已十分廣泛。自從激光出現(xiàn)以后，電子學(xué)領(lǐng)域的許多探測(cè)方法被引入，使測(cè)量靈敏度和測(cè)量精度得到大大提高。激光檢測(cè)技術(shù)含量較高，對(duì)工業(yè)制造及生產(chǎn)的影響也十分明顯。本文將簡要介紹某種激光傳感器在缸蓋生產(chǎn)過程中對(duì)座圈導(dǎo)管底孔漏加工探測(cè)的應(yīng)用。

1　激光傳感器簡介

激光傳感器是利用激光技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的一種新型測(cè)量儀表，由激光器、激光檢測(cè)器和測(cè)量電路組成。它利用激光的高方向性、高單色性和高亮度性等特點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)無接觸遠(yuǎn)距離測(cè)量，并且速度快、精度高、量程大、抗光電干擾能力強(qiáng)。激光傳感器可用于測(cè)量長度、距離、厚度、速度等，我們利用其測(cè)距功能實(shí)現(xiàn)對(duì)座圈導(dǎo)管底孔漏加工的探測(cè)。

1.1激光傳感器檢測(cè)原理

以某公司生產(chǎn)的LR-T系列激光傳感器為例，它采用TOF (time of flight)的檢測(cè)原理，即傳感器向目標(biāo)發(fā)射單次激光脈沖或激光脈沖串，計(jì)數(shù)器測(cè)量激光脈沖到達(dá)目標(biāo)并由目標(biāo)返回到接收器的往返時(shí)間，并由此運(yùn)算目標(biāo)的距離。這種檢測(cè)方式可以不受工件表面狀態(tài)的影響，從而進(jìn)行穩(wěn)定測(cè)量。

表1座圈導(dǎo)管加工及氣門裝配工藝過程

工藝步驟毛坯座圈導(dǎo)管底孔加工座圈導(dǎo)管壓裝座圈導(dǎo)管加工氣門裝配底面視圖頂面視圖

通過激光傳感器設(shè)定功能可以自定義一個(gè)距離作為基準(zhǔn)距離，當(dāng)傳感器檢測(cè)的距離小于基準(zhǔn)距離時(shí)，說明此處有工件，如圖2所示。利用此功能，我們可以設(shè)定座圈導(dǎo)管底孔加工后的距離為基準(zhǔn)值，當(dāng)座圈導(dǎo)管底孔未加工時(shí)檢測(cè)值會(huì)小于基準(zhǔn)值，利用這個(gè)原理便可以識(shí)別座圈導(dǎo)管底孔是否已經(jīng)加工。

1.2激光傳感器優(yōu)點(diǎn)

使用此類型的激光傳感器對(duì)漏加工進(jìn)行檢測(cè)，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)功能性高：此類型傳感器可記憶基準(zhǔn)物體位置，并檢測(cè)除此之外的所有狀態(tài)，還可以任意設(shè)定檢測(cè)范圍，忽視設(shè)定范圍之外的反射物(防止背景干擾)，不會(huì)對(duì)穿過前方或后方的作業(yè)員、機(jī)器產(chǎn)生反應(yīng)，具有較高的準(zhǔn)確性。

(2)安裝方便：傳感器安裝后可以對(duì)任意角度進(jìn)行檢測(cè)，針對(duì)被測(cè)物體的位置可以靈活調(diào)整檢測(cè)角度，可以針對(duì)不同的需要隨心所欲的安裝調(diào)整。

(3)設(shè)定簡易：此類型激光傳感器的調(diào)試設(shè)定十分簡便，依靠簡單的操作系統(tǒng)和有機(jī)EL顯示器實(shí)現(xiàn)直觀操作，通過顯示器及指示燈的狀態(tài)便可快速準(zhǔn)確地確認(rèn)傳感器的狀態(tài)。

2　漏加工防錯(cuò)檢測(cè)

為了實(shí)現(xiàn)檢測(cè)孔系漏加工的目的，我們選擇了某公司LR-T系列激光傳感器對(duì)工件檢測(cè)，以能夠識(shí)別出座圈底孔和導(dǎo)管底孔未加工的工件，實(shí)現(xiàn)防錯(cuò)功能。

2.1探測(cè)工位選擇

為了能夠有效地識(shí)別出漏加工工件，首先要選擇安裝激光傳感器以實(shí)現(xiàn)防錯(cuò)功能的工位。根據(jù)缸蓋加工工藝的排布，需要在座圈底孔和導(dǎo)管底孔加工后，座圈和導(dǎo)管壓裝前實(shí)現(xiàn)檢測(cè)功能，故有以下4個(gè)位置可以考慮作為探測(cè)裝置的安裝地點(diǎn)，如圖3所示。

針對(duì)以上4個(gè)位置，我們從安裝空間、擋料功能、工件清潔程度及踢料功能4個(gè)方面進(jìn)行評(píng)分，如表2所示，最終選擇了在中間試漏機(jī)的打標(biāo)工位安裝探測(cè)裝置。此位置不僅可以識(shí)別漏加工的工件，還可以使不合格工件從試漏不合格踢料軌道流出。

2.2探測(cè)策略確認(rèn)

防錯(cuò)工位選擇完畢后，需要確認(rèn)怎樣對(duì)漏加工的工件進(jìn)行探測(cè)。

工件進(jìn)入中間試漏機(jī)時(shí)，工件運(yùn)輸?shù)臓顟B(tài)為頂面朝上，此時(shí)導(dǎo)管底孔在上，座圈底孔在下，所以激光傳感器最合適的探測(cè)位置為導(dǎo)管底孔。由于座圈底孔和導(dǎo)管底孔是同一把刀具加工，所以探測(cè)導(dǎo)管底孔可以識(shí)別出漏加工的工件。

表2工位選擇評(píng)分表

裝置安裝空間工件擋料功能工件是否清潔不合格踢料功能總分位置①351110位置②525113位置③455519位置④155112

座圈底孔和導(dǎo)管底孔分為進(jìn)氣側(cè)和排氣側(cè)兩側(cè)，每側(cè)各有8個(gè)座圈底孔和8個(gè)導(dǎo)管底孔，探測(cè)裝置需要判斷出兩側(cè)的座圈導(dǎo)管底孔均已加工。座圈和導(dǎo)管底孔是按照順序加工的，因此只要探測(cè)出末孔已加工完畢便可確認(rèn)整側(cè)的孔都已加工，如圖4所示。所以在缸蓋進(jìn)氣側(cè)和排氣側(cè)各設(shè)置一個(gè)激光傳感器，探測(cè)每側(cè)末孔便可識(shí)別工件是否加工。

2.3激光傳感器機(jī)構(gòu)搭建

對(duì)于任何檢查系統(tǒng)，機(jī)械的安裝精度都是比較高的，否則無法保證高的測(cè)量準(zhǔn)確性及重復(fù)性。激光檢測(cè)傳感器的安裝是激光檢測(cè)系統(tǒng)誤差的重要因素，所以合理搭建機(jī)械機(jī)構(gòu)，盡量減小機(jī)械結(jié)構(gòu)引起的誤差對(duì)提高系統(tǒng)的整體精度有著較重要的意義。

座圈導(dǎo)管加工后的缸蓋在中間試漏機(jī)打標(biāo)工位由擋料器作用停止前行，此時(shí)缸蓋位置已固定，因此僅需要調(diào)整好激光傳感器的位置。

缸蓋排氣側(cè)和進(jìn)氣側(cè)座圈導(dǎo)管底孔有各自的傾斜角度，排氣側(cè)為16.5°，進(jìn)氣側(cè)為15°，如圖5所示。所以激光傳感器安裝時(shí)要分別調(diào)整至各自角度，以保證發(fā)射出的激光方向正確，從而準(zhǔn)確地探測(cè)到導(dǎo)管底孔實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)測(cè)量。

2.4激光傳感器設(shè)置及調(diào)整

激光傳感器的設(shè)置及調(diào)整在檢測(cè)過程中起著十分關(guān)鍵的作用，它決定著探測(cè)過程的準(zhǔn)確性和有效性，若設(shè)定出現(xiàn)錯(cuò)誤及偏差，很可能無法探測(cè)出缺陷工件或?qū)е抡９ぜ`判。

激光傳感器探測(cè)底孔漏加工時(shí)的設(shè)置十分簡便，步驟有如下幾點(diǎn)：

(1)在激光傳感器位置調(diào)整合適的情況下按下設(shè)置按鈕3 s以上，將已加工的導(dǎo)管底孔高度設(shè)為基準(zhǔn)面，見圖6說明。

(2)使用標(biāo)準(zhǔn)輸出模式下的一點(diǎn)校準(zhǔn)模式設(shè)置，當(dāng)正常工件通過時(shí)，激光傳感器測(cè)量的高度大于等于基準(zhǔn)值，此時(shí)指示燈顯示綠色，當(dāng)導(dǎo)管底孔未加工的工件通過時(shí)，激光傳感器測(cè)量的高度要小于基準(zhǔn)值，此時(shí)指示燈顯示橙色。

(3)在試漏機(jī)PLC程序中設(shè)置，當(dāng)激光傳感器顯示橙色時(shí)，機(jī)床報(bào)警并將工件送至不合格踢料軌道。

通過以上簡單的設(shè)置，便可識(shí)別出座圈底孔和導(dǎo)管底孔漏加工的工件，從而輕松的實(shí)現(xiàn)防錯(cuò)功能，避免缺陷工件流出造成設(shè)備故障及質(zhì)量問題。

3　結(jié)語

激光檢測(cè)技術(shù)是一種非接觸式測(cè)量，可以實(shí)現(xiàn)多種探測(cè)功能，具有精度高、測(cè)量范圍大、檢測(cè)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。它是檢測(cè)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，將會(huì)在各個(gè)領(lǐng)域越來越廣泛的應(yīng)用。本文僅針對(duì)激光傳感器探測(cè)孔漏加工這一簡單應(yīng)用做簡略說明，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，還有很多測(cè)量可以考慮使用激光傳感器，需要我們不斷的探索和研究。

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Use of laser sensor on error proofing of unmachined head line

WANG Yinan, DONG Jingjing, ZHANG Haiman

(Qingdao Branch, SAIC-GM-Wuling Automobile Co.,Ltd.,Qingdao 266555,CHN)

The seat and guide holes are the important sections of the head in the machining processing, it will effect the machining and assembling if they are unmachined. The laser sensor is a reliable equipment for detection with many kinds of types and detect functions.We introduce one kind of laser sensor to detect the unmachined seat and guide holes, provide new thinking for the detection and error proofing of the unmachined holes.

laser; sensor;unmachined;error proofing

TH165+.3

A

王乙楠，男，1989年生，助理工程師，研究方向發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋機(jī)加工工藝。

(編輯汪藝)(2015-12-15)

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