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1. Principes de conception

1.1 Utilisateurexigences

Ce projet est conçu pour répondre aux besoins des tests de dureté Rockwell entièrement automatiques en ligne des cylindres de gaz en aluminium, en se concentrant sur ses petits types de produits par lots et multi-valeurs, et résoudre les problèmes de mesure de dureté des cylindres en aluminium avec des diamètres de Ø80 mm à Ø300 mm et différentes longueurs. La conception du système prend l'économie, la sécurité, la fiabilité, la flexibilité, l'applicabilité et une bonne interaction d'interface humaine-machine en tant que critères de conception pour assurer la réussite du projet et la gestion de la qualité tout au long du cycle de vie.

1.2 Idées de conception

Cette solution convient principalement aux tests de dureté Rockwell en ligne entièrement automatiques des cylindres à gaz. Cette solution est conforme à GB / T230.1-2018 "MATÉRIAUX MÉTALLIQUES ROCKWELL DURHDINGS Method" et ASTM E18 American Standard.

La ligne de test adopte une conception modulaire. Le système se compose d'un cadre de portique, d'un mécanisme de levage hydraulique croisé (y compris une station hydraulique), d'un mécanisme de chargement et de serrage de dureté, une ligne de convoyeur de bouteille en aluminium en V, un système de contrôle PLC et un grand module d'un système de mesure de dureté Rockwell Well. Efficacité d'installation élevée, maintenance pratique et interchangeabilité forte des pièces de rechange.

Système de mesure de dureté Rockwell. Le numéro d'identification de la pièce est établi par le groupe, les limites supérieures et inférieures sont fixées et la pièce est automatiquement jugée si elle est qualifiée. Les qualifiés sont affichés en vert et ceux non qualifiés sont affichés en rouge. Il existe également un dispositif d'alarme audible et visuel. Il peut également réaliser une communication en temps réel avec l'équipement; Les résultats des tests peuvent être définis avec des fonctions telles que l'entrée, l'exportation et le partage en fonction des différentes autorisations.

2. Plan de conception

2.1 Disposition du plan

Disposition du plan global:

Figure 1. Schéma du plan

2.2 Description du plan

Selon les exigences du projet, la ligne d'inspection se compose d'un cadre de portique, d'un mécanisme de levage hydraulique croisé (y compris une station hydraulique), d'un mécanisme de chargement et de serrage de dureté, d'une ligne de convoyeur de bouteille en aluminium en forme de V et d'un système de commande PLC. Le système est basé sur la broche de chargement et forme une ligne d'inspection entièrement automatique.

2.3 Spécifications standard

(1) GB / T230.1-2018 "MÉTALES MÉTALLIQUES ROCKWELL DURYNESS Méthode"

(2) 4.1, 4.2, 4.3, 4.5 en GB / T230.2-2012 Standard; La répétabilité et l'erreur relative du testeur de dureté sont conformes au tableau 2.

(3) ISO6508-2015 Matériaux métalliques - Rockwell HardnessTest - Partie 1: Test Method Table 2

(4) ASTM E18-2017 Méthode d'essai standard pour la dureté rockwell des matériaux métalliques Tableau3

(6) JJG China National Metrology Vérification Procédure JJG112-2006.

2.4 Paramètres de pièce

Selon la description de l'utilisateur, une ligne de test était prévue, principalement pour Tester des bouteilles en aluminium.

2.4.1 Type de pièce: bouteilles en aluminium

2.4.2 Fonctions de base

Chargement automatique Dans le processus précédent, le capteur de position détermine la position de test, la prise hydraulique augmente, le serrage automatique, la pression automatique, la mesure automatique, les chutes de cylindre hydraulique et les données sont automatiquement connectées au système MES.

2.4.3 Diamètre du cylindre à gaz

Plage de spécifications: Diamètre Ø80 ~ Ø300 mm, longueur du corps droite 320 mm ~ 1500 mm;

2.4.5 Poids du cylindre à gaz

Environ?.

2.4.6 Exigences d'inspection

La position d'inspection est de 1 à 3 points sur la surface supérieure de la barre de cylindre en aluminium. L'inspection de plus d'un point doit être basée sur la longueur du corps droite pas moins de 600 mm.

2.5 fonctions principales

2.5.1 Processus de test: chargement automatique du processus précédent, le capteur de position détermine la première position de détection, le levage hydraulique, la pressage automatique, la pression automatique, la mesure automatique, l'enregistrement automatique, l'abaissement automatique du dispositif de levage hydraulique, le corps de la ligne envoie le cylindre à gaz hors du rouleau, et les données sont connectées automatiquement au système MES.

Remarque: La définition de l'évaluation des données doit être négociée par les deux parties ou livrée par écrit.

2.5.2 Transmission automatique du corps de ligne et jugement de position automatique.

2.5.3 Souillage automatique hydraulique des bouteilles en aluminium.

2.5.4 Méthode de chargement: Servro moteur charge, tient et décharge automatiquement.

2.5.5 Tête de pression: φ1.5875 est installée séparément.

2.5.6 Fonctions logicielles:

Interface principale: paramètres du système, résultats des tests, sortie de rapport.

Fonction de mesure: Peut réaliser une seule mesure, une mesure par lots, continuer une mesure par lots, afficher une mesure par lots, enregistrer automatiquement les données uniques et enregistrer automatiquement les données de mesure par lots.

Méthode de test: peut être définie, avec les fonctions de stockage, de réglage et de chargement des paramètres de test.

Fonctions auxiliaires: paramètres de limite supérieure et inférieure, alarme de couleur au son trop limite et à l'interface.

Fonction de protection: protection contre la surcharge de force, protection des processus de test.

Gestion des autorités divisées: les opérateurs de différents niveaux ont des autorisations de fonctionnement différentes, et les menus opérables et autres contenus sont également différents. Le fonctionnement des opérateurs ordinaires est simple, pratique et rapide; Le fonctionnement des gestionnaires ajoute du contenu de fonctionnement professionnel, qui protège efficacement le système.

Statistiques de données: valeur moyenne, valeur maximale, valeur minimale, répétabilité et erreur carrée moyenne; Plage d'indentation, statistiques de données OK / NG.

Test des paramètres Stockage: chemin de stockage automatique et enregistrer le chemin.

★ Adresse TCP / IP et port: entrez l'adresse TCP / IP et le numéro de port du serveur de données de réception.

Environnement de test: il peut fonctionner de manière stable à une température de fonctionnement de 10 ℃ ~ 35 ℃, et l'environnement environnant doit être propre, sans vibration et sans gaz corrosif.

2.6 Indicateurs principaux

(1) Test Charge (KGF): 98.07N / 10kgf, 588,4n / 60 kgf, 980,7n / 100 kgf, 1471N / 150 kgf

(2) Précision de la force: ± 1%

(3) Plage de mesure: HRBW conformément à la norme

(4) F1 Temps de chargement (s): ≤5

(5) Valeur de dureté Répétabilité et erreur d'indication: conformément à la norme.

(6) Diamètre d'échantillon maximum admissible (mm): ≤300

(7) Longueur de ligne de convoyeur de bouteille d'aluminium de l'axe des y-axis (M): 3.2

(8) Ligne de convoyeur de bouteille d'aluminium de l'axe Y

(9) chargement de chargement de la broche (kW): 0,75

(10) Force de serrage de levage hydraulique (T): ≤2

(11) Le système hydraulique est équipé d'un ensemble de soupapes de solénoïde de 2,2 kW 380 V plus des soupapes de maintien en pression, des soupapes d'accélérateur, des capteurs de pression, des capteurs de température, 80 litres de réservoir d'huile et de refroidissement

(12) A axis Y-Aluminium Bottle Conveyor Line Servro Motor Power (KW): 0,75

(13) Dimensions globales (L × W × H) Environ M: 2,65 × 3,16 × 2,35

(14) Poids de base de la machine principale sur (t): 5

(15) Tension d'alimentation: AC 380V; puissance totale: 3,7 kW

2.7Fespace loor (l × w × h) m

Ce projet est un système de fonctionnement indépendant, avec une surface de plancher totale d'environ 2,65 (l) x 3,16 (w) x 2,35 (h) mètres. La surface de plancher réelle est soumise à la conception finale. La surface du plancher de la source d'huile est d'environ: 0,63 × 0,5 × 0,7; La zone de plancher de commande électrique (prêt à l'emploi) est d'environ: 0,75 × 0,75 × 1,4. La surface de plancher réelle est soumise à la conception finale.

2.8 Analyse des battements

2.8.1 Processus d'inspection

Prenez l'inspection de φ300 × 10,6 × 1500 à titre d'exemple. L'ensemble du flux de travail est le suivant:

(1) Le système PLC reçoit automatiquement le numéro de lot du système MES (ou analyse le code QR pour l'obtenir).

(2) Entrez manuellement le diamètre du cylindre, la longueur, le nombre de points de mesure et le nombre d'inspections (3 inspections en 1 ou 5 inspections en 1) sur l'écran tactile. Le système calcule automatiquement les paramètres de fonctionnement de la planification du chemin.

(3) La bouteille en aluminium entre dans la ligne d'inspection et atteint la position spécifiée pour déclencher le capteur de position, et la ligne s'arrête.

(4) Le mécanisme de levage hydraulique soulève automatiquement la pièce à la position de serrage.

(5) Le mécanisme de chargement de dureté détecte automatiquement le premier point.

(6) Répétez les étapes (3) à (5) pour terminer l'inspection à 3 points.

(7) Le mécanisme de levage hydraulique réinitialise automatiquement, la bouteille en aluminium tombe sur la ligne du convoyeur et la ligne renvoie automatiquement l'échantillon.

(8) Le système fait un jugement numérique d'OK / ng basé sur les conditions de jugement, et la lumière du signal clignote pour indiquer.

2.8.2 Analyse des capacités

Selon le processus d'inspection en 2,8.1, chaque bouteille en aluminium est inspectée à un moment donné sur la surface supérieure du barreau, et la simulation de battement est la suivante:

(1) Le corps du convoyeur transporte la bouteille en aluminium vers la position désignée pendant environ: 8s (cycle auxiliaire T);

(2) Le prise hydraulique est d'environ: 3S (cycle d'inspection T);

(5) le temps de mouvement de charge de la tête est d'environ: 5S (cycle d'inspection T);

(6) Schéma 1 Chargement et mesure: 20s (cycle d'inspection T, calculé comme 1 point).

Remarque: Le schéma 2 utilise une tête de pression de ressort, le chargement et la mesure pendant 10s (cycle d'inspection T, calculé comme 1 point)

(7) La réinitialisation de la prise hydraulique est d'environ: 3S (cycle d'inspection T);

Schéma 1: Calcul du temps total du test de structure de chargement du servomoteur:

En supposant qu'un cylindre inspecte un point comme un cycle, il faut environ 40s. Le temps de travail d'un dispositif en un seul décalage est calculé comme 8 heures, et la sortie est d'environ 720 pièces.

Schéma 2: Calcul du temps total pour le test de mécanisme de chargement de ressort:

Supposons qu'un cercle de cylindre détecte un point comme un cycle, qui prend environ 30 secondes. Le temps de travail d'un dispositif en un seul décalage est calculé comme 8 heures, et la sortie est d'environ 960 pièces.

Remarque: L'estimation du temps ci-dessus est uniquement pour référence et l'implémentation spécifique est soumise à des conditions réelles.

Le calcul du temps ci-dessus est une détection de 100%.

2.8.3 Organigramme d'informations

Remarque: Le flux d'informations doit être confirmé avec le client en détail sur le contenu d'entrée et de sortie des données.

(1) Pièce d'entrée:

un. Entrez manuellement les paramètres de test ou le système fournit les paramètres de test;

né Ou obtenez le numéro de série du produit de test via un scanner de code-barres.

(2) Partie de sortie:

un. Si les fonctions existantes sont utilisées, le logiciel peut fournir un lien vers le fichier de données enregistré, que le service de gestion des données de l'entreprise peut récupérer.

2.9 Avis d'utilisateur

2.9.1 Réservez suffisamment d'espace pour installer la ligne de test de dureté Rockwell en ligne en fonction de la surface et de la disposition globales.

2.9.2 Répondez à la puissance, à la source d'air, à l'éclairage, à la température, à l'humidité et aux autres conditions requises par la ligne de test.

3 et 3Description de la fonction clé

3.1 Cadre de portique

Le système de cadre est principalement composé d'une base, d'un portique et d'accessoires, qui sont soudés et assemblés à partir de l'acier de structure à haute résistance. Après le soudage, il a subi un traitement de vieillissement thermique pour éliminer le stress du soudage et assurer la stabilité structurelle. Les surfaces d'assemblage des clés du portique sont toutes précipitées par des machines-outils pour assurer la précision de l'assemblage.

3.2 Mécanisme de levage hydraulique

Le système de levage est principalement composé d'un cylindre, d'un roulement linéaire, d'une structure de serrage, d'un rail de guidage linéaire, etc. Une fois que le cylindre à gaz a atteint la position spécifiée, le cylindre augmente et soulève le cylindre à gaz vers la surface inférieure du cylotrie pour obtenir un positionnement à trois côtés du cylindre de gaz, en s'assurant que le cylindre à gaz est bizarre à trois côtés du cylindre de gasage.

3.3 Mécanisme de chargement de dureté

L'unité de mesure de la dureté comprend un système de mesure de déplacement numérique avec une résolution allant jusqu'à 0,1 μm; Un capteur de force, le capteur de force et la tête de pression sont coaxiaux, et la charge agit directement sur l'axe principal de la tête de pression, sans provoquer une déviation, une friction ou une surcharge.

La technologie de mesure linéaire du réseau est utilisée pour obtenir la précision et la résolution la plus élevée actuellement disponibles. Le siège de contact flottant peut éliminer l'influence de la propre déformation du testeur de dureté sur les résultats de mesure dans la plus grande mesure. Les résultats de la mesure sont très précis et reproductibles. La tête de pression peut être remplacée de manière pratique et rapide, et la méthode du test de dureté peut être modifiée. L'ensemble du processus de test adopte le contrôle en boucle fermée pour réaliser automatiquement les fonctions de chargement et de déchargement et de maintien de la force de test.

3.4 Système de mouvement Servo

Le système de mouvement servo est principalement composé de servomoteur, de vis à billes, de rail de glissière, etc. Le servomoteur est contrôlé par PLC pour conduire la vis à tourner, et la vis entraîne la glissière pour se déplacer horizontalement, ce qui peut réaliser le contrôle de mouvement de haute précision et le positionnement du système.

3,5 Convoyeur de bouteille en aluminium

La ligne de convoyeur de bouteille en aluminium est principalement composée du cadre de la ligne de convoyeur, du moteur, de la bouteille en aluminium à double pignon en forme de V, de la chaîne de transmission, etc. Le moteur entraîne la bouteille en aluminium pour réaliser la transmission du cylindre à gaz. La ligne de convoyeur est équipée de plusieurs ensembles de commutateurs de détection photoélectriques pour détecter les bouteilles de gaz de différentes spécifications pour garantir que les bouteilles de gaz de différentes spécifications peuvent s'arrêter avec précision à la station de mesure.

3.6 Système de contrôle général

PLC est la plate-forme de contrôle de la ligne d'inspection automatique. Grâce au contrôle de divers modules, il complète la collecte, la mesure, la rétroaction et le contrôle de divers paramètres de l'indice de test tels que le contrôle de chargement du fuseau de dureté du mécanisme de portique, le levage de cylindres hydrauliques et la réinitialisation, le contrôle de la vitesse de ligne, la planification du chemin, etc., et réalise l'inspection automatique multi-points des pièces annulaires. L'interface d'opération adopte la gestion de l'autorité et l'interface utilisateur est orientée vers l'utilisateur. Sur la base de la satisfaction des exigences fonctionnelles, divers conceptions personnalisées sont effectuées en fonction des besoins réels des utilisateurs.

3.6.1 Introduction au système de contrôle PLC

(1) Entrez manuellement le diamètre du cylindre, la longueur et le nombre de points de mesure sur l'écran tactile. En mode d'inspection (3 inspections en 1 ou 5 inspections en 1), le système calcule automatiquement les paramètres de fonctionnement de la planification du chemin.

(2) Après avoir réglé les paramètres du système, le système planifiera automatiquement le chemin du point de mesure et se chargera automatiquement en fonction du processus de test et de la méthode de test spécifiés. Pendant le test, la vitesse de chargement sera automatiquement calculée en fonction de la plage de valeur de force, afin d'effectuer un chargement en boucle fermée à la force définie pour la maintenance de charge;

(3) Force la valeur de la valeur de charge du temps de maintien. Lorsque la valeur de force atteint la valeur d'indication définie, le compte à rebours commence. Lorsque le nombre de temps atteint zéro, le système de chargement de dureté reviendra automatiquement au point zéro initial;

(4) Réglage de la vitesse de chaque plate-forme de mesure. La vitesse du mouvement du faisceau de chaque plate-forme peut être réglée de manière flexible en fonction de la situation;

(5) Calibration des paramètres de quantité analogique. Cette interface peut calibrer le déplacement, la valeur de force et d'autres quantités analogiques en fonction de la relation correspondante de la valeur standard;

(6) Chaque lumière de limite et indicateur de défaut affiche clairement l'état de chaque état, tel que le feu vert lorsqu'il n'y a pas de limite et de lumière rouge lorsqu'il y a une limite, et il y a des invites de texte correspondantes.

Les programmes ci-dessus sont interconnectés. Après avoir rempli les informations, cliquez pour démarrer le test et il entrera automatiquement l'état de contrôle du programme, le broyage automatique, la suppression automatique, le retour automatique, la mesure automatique, le stockage de données, la transmission des données, etc.

3.6.2 PLC Interface humaine-machine

Figure 4.1Mse faireopérationinterface, pour référence

Figure 4.2 Interface de contrôle de mouvement, pour référence

Figure 4.3 Interface d'alarme

3.6.3 Module de contrôle de surveillance des défauts et de protection anormale

Ce module de contrôle est intégré dans le système de contrôle. Il se compose d'un capteur de proximité externe, d'une carte de communication d'E / S et d'un module de jugement interne. Il possède principalement des fonctions telles que l'auto-vérification du système, la surveillance de la position et l'alarme de défaut. Si une anomalie se produit, le système de contrôle émet une commande de contrôle d'E / S, ferme ou pause l'unité d'exécution correspondante et publie un message de défaut. Une fois le défaut éliminé, il continuera le rythme de production d'origine ou redémarrera un nouveau workflow en fonction des besoins des utilisateurs.