雙工位汽車水泵檢漏機開發

楊孟濤，王曉梅，楊永剛，張樂樂

(重慶科技學院，重慶 400050)

雙工位汽車水泵檢漏機開發

楊孟濤，王曉梅，楊永剛，張樂樂

(重慶科技學院，重慶 400050)

提出雙工位獨立工作的檢漏機方案，設計了彈性壓桿、撥桿機構。采用基于PLC和交互式人機界面的控制方法，方便設置檢漏過程的各項參數，自動判斷檢漏合格與否，極大地提升了設備的自動化水平、檢測精度和效率等。

雙工位;汽車水泵;檢漏

眾所周知，汽車產品中許多零部件有密封性要求，其泄漏量在工作狀況下都有一個嚴格的界限值，如果超過了工藝要求，對汽車產品的性能、功率、壽命、安全等方面將產生嚴重的影響，甚至使汽車不能正常工作［1］。汽車的冷卻水泵是發動機正常運行的關鍵部件，如果它存在泄漏現象，就起不到應有的冷卻效果，對發動機和整車的運行會產生嚴重的影響。

為了保證水泵密封性合格，滿足出廠檢驗要求，作者開發了雙工位汽車水泵檢漏機。該檢漏機采用PLC和交互式人機界面控制方法，操作靈活、方便、自動化程度高。由于水泵檢漏時間約為20 s，為了加快生產節拍，采用雙工位獨立工作方式，即左右工位的工作狀態互不干擾，可根據工作需要分別設置和進行各工位的操作，以滿足各型汽車水泵總成、泵殼的檢漏要求。該設備使用至今已一年有余，各項功能運轉良好。

1 檢漏機機械結構設計

檢漏機框架采用工業鋁型材組合，各部分均通過螺栓固定在框架上。設備效果如圖1所示，由上到下分別是:電控柜、機械主體機構、設備底座。機械主體機構是設備最主要的部分，氣動處理和電磁閥等元件安裝在設備底座內。

圖1 檢漏機效果圖

圖2是檢漏機機械主體機構，主要由下壓機構、水泵葉輪旋轉機構、打標機構組合。

被檢測水泵安裝在試件底座上，通過下壓氣缸活塞桿的伸縮帶動下壓機構把水泵壓緊在試件底座上，通過COSMO檢漏儀進行水泵檢漏。彈性壓桿是其中關鍵的裝置，它固定在壓桿安裝板上。作者在設計中采用了在裝置內安裝彈簧的方式，如圖3所示，這樣彈性壓桿在壓緊水泵的過程中起到一定的緩沖作用，同時壓緊效果更佳。通過調節裝置上部的螺栓，可以調整彈簧的預緊力。彈性壓桿的下部是紫銅壓緊柱，它能減緩磨損。

圖2 檢漏機主體結構

撥桿機構用于水泵總成的檢漏工序中，如圖4所示。步進電機通過撥桿機構帶動水泵的法蘭盤旋轉，檢測水泵的轉動是否良好。在撥桿機構的設計中作者也采用了彈簧伸縮裝置，這樣在水泵壓緊后能可靠地帶動水泵法蘭盤旋轉，松開后能方便地與法蘭盤脫離。

圖3 彈性壓桿

圖4 撥桿機構

2 檢漏機氣動原理

檢漏機各部動作采用氣動工作方式，需要特別注意的是，在設計時必須使兩個工位的氣路獨立供氣，如圖5所示，兩個工位的氣路完全相同但各自獨立。這樣可以保證各工位的供氣量，特別是下壓氣缸的供氣，否則，如兩工位共用氣路，當一個工位壓緊后，進入檢漏時，另一工位下壓氣缸正好動作，就會造成供氣量不夠，壓緊力產生波動，會造成正在檢漏的水泵不合格。

圖5 氣動原理圖

3 電氣控制系統

3.1 電氣控制系統組成

圖6所示為電氣控制原理圖。由于要發出高頻脈沖驅動步進電機，作者選擇了臺達DVP60ES200T2晶體管型PLC。Y0、Y1輸出高頻脈沖控制左、右側步進電機的轉角，Y2、Y3控制左、右側步進電機的旋向。

檢漏儀COSMO LS-1866的I/O控制接口用于輸入和輸出信號的傳輸，利用此接口實現PLC對檢漏儀的自動控制，具體接口的分配和連接如圖6所示。由于篇幅有限，具體相關功能請參閱COSMO LS-1866相關產品手冊［2］。

PLC輸出端對氣動電磁閥的控制通過中間繼電器KA中繼完成。

為了保證操作的使用安全，采用雙手同時按壓下壓按鈕啟動的操作方式。

PLC和人機界面通過RS232接口通信。

圖6 電氣控制原理圖

3.2 控制系統軟件

3.2.1 控制流程

檢漏機的控制軟件流程圖如圖7所示。

圖7 控制軟件流程圖

檢漏機有手動/自動兩種工作方式，手動方式主要用于壓桿等的調整，自動時由于檢漏機為分布式順序工作流程，在PLC編程時最好采用步進順控指令。由于篇幅有限，這里就不在贅述。

3.2.2 人機界面的設計

人機界面為智能觸摸屏操作模式，設計時要考慮操作方便、靈活、快捷的要求。

如圖8所示為系統設定界面，可以在上面完成檢漏機基本工作參數的設定。檢漏機左右側兩工位各有4個頻道可供選擇，在頻道對應的文本框中可以通過輸入界面寫入水泵型號。選定某一頻道后，COSMO LS-1866會按照該頻道預先設定的參數工作。在水泵總成檢漏時，通過“電機設定”選定步進電機是否旋轉，以及旋轉方向、旋轉時間。“自動進行中”是一個交替型按鈕，用于手動和自動工作方式的切換，各按鈕通過顯示的文字和閃爍提示設備的工作狀態。

圖8 系統設置界面

圖9為系統工作狀態界面，可以監視設備當前的工作狀態，當設備處于某一狀態時，相應的文本框會變色并閃爍。

圖10為工作記錄界面，用于在設備工作中顯示檢漏工件的數量，可分別顯示左右側當前OK數、NG數，左右側OK總數、NG總數，以及合格品總數、不合格品總數。按清零按鈕會立即對當前計數進行清零。

圖9 系統工作狀態界面

圖10 工作記錄界面

4 結論

在該檢漏機設計制造過程中，提出和采用了雙工位獨立工作的方案，創新設計了彈性壓桿、撥桿機構。通過采用基于PLC的電氣系統和交互式人機界面控制方法，能方便設置檢漏過程的各項參數，自動判斷檢漏合格與否，極大地提升了設備的自動化水平、檢測精度和效率等。該檢漏機的設計方案同樣適合于其他各型類似工件的密封性檢測，對于相關設備的設計和改造具有很好的指導和借鑒作用。

【1】蔡如滬，吉國蝗，蔡英亮.CA488發動機缸蓋在線檢漏機的研制［J］.汽車工藝與材料，2000(5):8－10.

【2】COSMO計器株式會社.MODEL:LS-1866控制檢漏儀操作說明書［M］.

Development of Double Station Leak Detection Machine for Automobile Water Pump

YANG Mengtao，WANG Xiaomei，YANG Yonggang，ZHANG Lele
(Chongqing University of Science and Technology，Chongqing 400050，China)

The scheme of leak detectionmachinewith independent double working station was proposed，and the elastic pressing rods and shift lever were designed.By using the controlmethod based on PLC and interactiveman-machine interface，all parameters in the leak detection processwere easily set.Whether the product is qualified or not can be judged automatically，and the automation level of the equipment，detection precision and efficiency are enhanced greatly.

Double working station;Automobile water pump;Leak detection

TP23

A

1001－3881(2013)8－018－3

10.3969/j.issn.1001 －3881.2013.08.007

2012－02－16

楊孟濤 (1973—)，男，工學碩士，講師，專業方向為機械電子工程。E－mial:yangmengtao2002@yahoo.com.cn。