發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油加注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)*

袁付貴，于洪增，楊　濤

(大連豪森設(shè)備制造有限公司 a.機(jī)械設(shè)計(jì)部；b.電氣設(shè)計(jì)部，遼寧 大連　116036)

發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油加注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)*

袁付貴a，于洪增a，楊濤b

(大連豪森設(shè)備制造有限公司 a.機(jī)械設(shè)計(jì)部；b.電氣設(shè)計(jì)部，遼寧 大連116036)

摘要：在進(jìn)行汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配時(shí)，需要向發(fā)動(dòng)機(jī)的油嘴中加注機(jī)油，傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油加注裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占地面積大，不利于車(chē)間管理和布局。為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述不足，設(shè)計(jì)了一種直接整合在發(fā)動(dòng)機(jī)夾緊定位裝置機(jī)架上的注油裝置，分析了其結(jié)構(gòu)原理和工作過(guò)程，搭建了以軟PLC為控制核心的自動(dòng)半自動(dòng)控制系統(tǒng)，采用多種通訊方式完成各層級(jí)間數(shù)據(jù)的快速傳輸。該裝置結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小，控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

關(guān)鍵詞：軟PLC；發(fā)動(dòng)機(jī)；機(jī)油加注

0引言

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)是有很多金屬零部件組成的機(jī)械系統(tǒng)，為了減小機(jī)械系統(tǒng)各摩擦表面的運(yùn)動(dòng)阻力，大多采用各種方式向發(fā)動(dòng)機(jī)中注油，以實(shí)現(xiàn)流體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機(jī)件的磨損，并對(duì)零件表面進(jìn)行清洗和冷卻。機(jī)油是機(jī)械設(shè)備以及運(yùn)輸設(shè)備的潤(rùn)滑保養(yǎng)劑，以前設(shè)備機(jī)油加注多依賴(lài)手工作業(yè)，主要有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)滴油加注和浸油加注方式兩種[1-4]。由于發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器型號(hào)和油品存在差異，故在油品加注時(shí)就會(huì)存在加注量或多或少、錯(cuò)加或漏加的現(xiàn)象，機(jī)油加注應(yīng)遵循“少量、勤加”的原則，使油平面始終保持在1/2～1[5-6]。機(jī)油或其它油類(lèi)加注設(shè)備在汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)里被廣泛使用，但因一些特殊條件限制，需要對(duì)加注設(shè)備進(jìn)行改造，以提高設(shè)備使用的安全性，同時(shí)提高企業(yè)生產(chǎn)效率[7]，合理加注潤(rùn)滑油必須采用高精度，高可靠性的自動(dòng)化程度很高的加注設(shè)備[8]。

在進(jìn)行汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配時(shí)，需要向發(fā)動(dòng)機(jī)的油嘴中加注機(jī)油，而發(fā)動(dòng)機(jī)上一般會(huì)有兩個(gè)油嘴，一個(gè)方向?yàn)榭v向向上，一個(gè)橫向設(shè)置，這樣在加注機(jī)油時(shí)就較為麻煩和繁瑣；傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油加注裝置都是在發(fā)動(dòng)機(jī)夾緊定位裝置的旁邊單獨(dú)設(shè)置一個(gè)機(jī)架，在該機(jī)架上設(shè)置氣缸等驅(qū)動(dòng)裝置，以驅(qū)動(dòng)注油頭運(yùn)動(dòng)，這樣就造成發(fā)動(dòng)機(jī)注油的工位結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占地面積大的問(wèn)題，不利于車(chē)間管理和布局，而且注油頭所需行走的距離相對(duì)較長(zhǎng)，所架設(shè)的機(jī)構(gòu)的成本也相對(duì)較高。

1發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油加注裝置的結(jié)構(gòu)組成

本文設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布局緊湊、合理，注油頭行走距離較短的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油加注裝置。

該機(jī)油加注裝置的結(jié)構(gòu)組成：包括機(jī)架1，與機(jī)架1相配的設(shè)置有輥道2，在機(jī)架1上設(shè)置有發(fā)動(dòng)機(jī)夾緊定位裝置3，發(fā)動(dòng)機(jī)夾緊定位裝置3上方的機(jī)架1上設(shè)置有縱向擺放的第一氣缸4，第一氣缸4工作軸的底端設(shè)置有縱向注油頭5，機(jī)架1上還設(shè)置有縱向擺放的第二氣缸6，在第二氣缸6工作軸的底端設(shè)置有連接板7，連接板7上設(shè)置有橫向擺放的第三氣缸8，在第三氣缸8工作軸的端頭處設(shè)置有橫向注油頭9，具體結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示。

1.機(jī)架 2.輥道 3.夾緊定位裝置 4.第一氣缸5.縱向注油頭 6.第二氣缸7.連接板 8.第三氣缸 9.橫向注油頭

圖1發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油加注裝置結(jié)構(gòu)原理圖

圖2　夾具工作狀態(tài)圖

采用該結(jié)構(gòu)形式的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油加注裝置，解決了傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)注油裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占地面積大，特別是注油頭所需行進(jìn)的距離相對(duì)較長(zhǎng)等問(wèn)題，設(shè)計(jì)出一種直接整合在發(fā)動(dòng)機(jī)夾緊定位裝置機(jī)架上的結(jié)構(gòu)，它具有結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小等優(yōu)點(diǎn)，而且其注油頭行走的距離較短，從而達(dá)到降低成本的目的。因此該機(jī)構(gòu)具備了諸多優(yōu)點(diǎn)，特備適合于推廣應(yīng)用。

發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油加注裝置的工作過(guò)程如下：承載有發(fā)動(dòng)機(jī)的托盤(pán)在輥道的作用下行進(jìn)，當(dāng)行進(jìn)至發(fā)動(dòng)機(jī)夾緊定位裝置處時(shí)，被發(fā)動(dòng)機(jī)夾緊定位裝置夾緊并固定，此時(shí)第一氣缸開(kāi)始工作，帶動(dòng)縱向注油頭下行，由于縱向注油頭在水平方向上的位置預(yù)先設(shè)置的與被定位后的發(fā)動(dòng)機(jī)上縱向的油嘴相對(duì)應(yīng)，因此縱向注油頭能夠順利的插入到發(fā)動(dòng)機(jī)上縱向的油嘴中；與此同時(shí)，第二氣缸帶動(dòng)連接板下行，當(dāng)連接板上的橫向注油頭運(yùn)動(dòng)至與發(fā)動(dòng)機(jī)上橫向油嘴水平高度一致時(shí)停止動(dòng)作，然后第三氣缸工作，帶動(dòng)橫向注油頭水平伸出，橫向注油頭插入發(fā)動(dòng)機(jī)上橫向油嘴中；注油完畢后，上述動(dòng)作反向進(jìn)行，縱向注油頭和橫向注油頭分別回到初始位置，等待下一次注油工作；發(fā)動(dòng)機(jī)夾緊定位裝置松開(kāi)托盤(pán)，托盤(pán)上的發(fā)動(dòng)機(jī)在輥道的作用下行進(jìn)至下一個(gè)加工工位。

2基于軟PLC的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

軟PLC是采用基于PC的PLC作為裝配線控制系統(tǒng)的核心，以Windows操作系統(tǒng)作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，以C++為PLC開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，解決以PC為基礎(chǔ)的控制引擎的實(shí)時(shí)性問(wèn)題，最終實(shí)現(xiàn)快速、確定而且可重復(fù)的響應(yīng)，PLC控制系統(tǒng)良好的開(kāi)放性，簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)和強(qiáng)大的兼容性，提高整個(gè)系統(tǒng)的智能化和柔性化程度[9-12]。

項(xiàng)目采用自動(dòng)、半自動(dòng)的工位，配置了WINAC RTX F2010，每個(gè)自動(dòng)、半自動(dòng)工位由獨(dú)立的PLC進(jìn)行控制，人機(jī)界面使用帶有多種軟件的面板式工控機(jī)PC677C和升降使用別的KPT600(單色)面板。

自動(dòng)工位上的I/O元件連接到SIEMENS ET200Pro I/O模塊。每個(gè)自動(dòng)、半自動(dòng)工位配備1個(gè)RFID讀寫(xiě)裝置，RFID控制器何讀寫(xiě)頭型號(hào)分別為SIEMENS ET200PRO RF180C、SIEMENS RF310R，操作臺(tái)上的按鈕和指示燈通過(guò)位于操作臺(tái)內(nèi)的ET200S 連接。柜內(nèi)IO通過(guò)位于柜內(nèi)的ET200S 連接。自動(dòng)、半自動(dòng)工位負(fù)責(zé)為本工位內(nèi)的所有元件提供電源，控制本工位內(nèi)的所有元件。每個(gè)自動(dòng)或半自動(dòng)工位配備獨(dú)立電柜和操縱臺(tái)，操縱臺(tái)上安裝HMI，在調(diào)整模式下，操作者可通過(guò)HMI對(duì)線上的執(zhí)行元件進(jìn)行手動(dòng)操作。輥道線控制的皮帶傳動(dòng)由就近的OP盒中的接觸器“中央控制”，電機(jī)斷路器直接位于電機(jī)旁。

根據(jù)自動(dòng)/半自動(dòng)工位運(yùn)作實(shí)際情況以及自動(dòng)/半自動(dòng)工位功能需要，得到自動(dòng)/半自動(dòng)工位控制結(jié)構(gòu)如圖3、圖4所示。

圖3　控制系統(tǒng)原理

圖4　自動(dòng)、半自動(dòng)工位電氣控制結(jié)構(gòu)

3通訊與組態(tài)

本文采用集散控制理論，現(xiàn)場(chǎng)擬采用集中控制，通過(guò)上位機(jī)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對(duì)機(jī)油加注系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)控制器發(fā)送執(zhí)行命令，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控、生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集及顯示、報(bào)警的采集及顯示。實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)裝配主線的所有工位，并顯示部分工位的狀態(tài)。通過(guò)質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集、查詢(xún)改善發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量的改進(jìn)、維護(hù)和追溯。

項(xiàng)目的控制核心為PC677，通過(guò)16口網(wǎng)關(guān)保持各級(jí)系統(tǒng)的通訊和數(shù)據(jù)傳輸，擰緊工位通過(guò)自動(dòng)控制，核心控制部件集成在一個(gè)控制柜內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)所有數(shù)據(jù)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線傳輸給PC677，PC677通過(guò)以太網(wǎng)接入整個(gè)裝配線的控制環(huán)網(wǎng)，將數(shù)據(jù)上傳給上位機(jī)數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)，整個(gè)通信過(guò)程是雙向的，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，快速。通過(guò)組態(tài)可以實(shí)時(shí)的顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和故障報(bào)警，部分組態(tài)界面如圖5所示。

圖5　組態(tài)界面

4結(jié)論

針對(duì)傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油加注裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占地面積大，不利于車(chē)間管理和布局問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種直接整合在發(fā)動(dòng)機(jī)夾緊定位裝置機(jī)架上的注油裝置，具有結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小等優(yōu)點(diǎn)，而且其注油頭行走的距離較短，降低了生產(chǎn)成本。該裝置具有多種優(yōu)點(diǎn)，特別適合于在本領(lǐng)域中推廣應(yīng)用，其市場(chǎng)前景十分廣闊。

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(編輯趙蓉)

The Design of the Engine Oil Filling System

YUAN Fu-guia，YU Hong-zenga，YANG Taob

(a.Mechanical Design Department;b.Electrical Design Department, Dalian Haosen Equipment Manufacture Co., Ltd.,Dalian Liaoning 116036, China)

Abstract：It is necessary to refill the oil in the engine nozzle When the car engine assembly. the structure of the Traditional engine oil filling devices complex，covers an area of great in convenience ,all of above are not conducive to Workshop management and layout .An oil injection devices with Engine clamping positioning device directly fixed on the rack is designed to solve the issue. Structure principle and working process was analyzed, automatic /semi-automatic control system with the soft PLC as the core is established .information transfer between control equipment at all levels by multiple communication methods .The equipment was simple and occupies little space, the control system was reliable.

Key words：soft PLC; motor; engine oil refueling

文章編號(hào)：1001-2265(2016)06-0141-03

DOI:10.13462/j.cnki.mmtamt.2016.06.038

收稿日期：2015-07-13

*基金項(xiàng)目：遼寧省科技創(chuàng)新重大專(zhuān)項(xiàng)(201408001)

作者簡(jiǎn)介：袁付貴(1981—)，男，河南周口人，大連豪森設(shè)備制造有限公司工程師，研究方向?yàn)槠?chē)動(dòng)力總成智能化裝備技術(shù)，(E-mail)yuanfugui@haosen.com.cn。

中圖分類(lèi)號(hào)：TH122;TG506

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A