참조 그림

1. 디자인 원칙

1.1 사용자요구 사항

이 프로젝트는 작은 배치 및 다변성 제품 유형에 중점을 둔 알루미늄 가스 실린더의 온라인 자동 로크웰 경도 테스트의 요구를 충족시키고 Ø80mm ~ Ø300mm 및 다른 길이의 직경을 가진 알루미늄 실린더의 경도 측정 문제를 해결하는 데 도움이됩니다. 시스템 설계는 수명주기 동안 프로젝트 및 품질 관리를 성공적으로 전달할 수 있도록 설계 기준으로 경제, 안전, 신뢰성, 유연성, 적용 가능성 및 우수한 휴먼 머신 인터페이스 상호 작용을 취합니다.

1.2 디자인 아이디어

이 솔루션은 주로 가스 실린더의 온라인 Rockwell 경도 완전 자동 테스트에 적합합니다. 이 솔루션은 GB/T230.1-2018 "금속 재료 로크웰 경도 테스트 방법"및 ASTM E18 American Standard를 준수합니다.

테스트 라인은 모듈 식 디자인을 채택합니다. 이 시스템은 갠트리 프레임, 크로스 빔 유압 리프팅 메커니즘 (유압 스테이션 포함), 경도 하중 및 클램핑 메커니즘, V 자형 알루미늄 병 컨베이어 라인, PLC 제어 시스템 및 로크웰 경도 측정 시스템의 대규모 모듈로 구성됩니다. 높은 설치 효율성, 편리한 유지 보수 및 예비 부품의 강한 교환 성.

로크웰 경도 측정 시스템. 공작물 ID 번호는 그룹별로 설정되며 상한 및 하한이 설정되며 공작물은 자격이 있는지 자동으로 판단됩니다. 자격을 갖춘 것은 녹색으로 표시되며 자격이없는 것들은 빨간색으로 표시됩니다. 가청 및 시각적 경보 장치도 있습니다. 또한 장비와의 실시간 커뮤니케이션을 달성 할 수 있습니다. 테스트 결과는 다른 권한에 따라 입력, 내보내기 및 공유와 같은 함수로 설정할 수 있습니다.

2. 디자인 계획

2.1 계획 레이아웃

전체 계획의 레이아웃 :

그림 1. 계획 도식

2.2 계획 설명

프로젝트 요구 사항에 따르면 검사 라인은 갠트리 프레임, 크로스 빔 유압 리프팅 메커니즘 (유압 스테이션 포함), 경도 하중 및 클램핑 메커니즘, V 자형 알루미늄 병 컨베이어 라인 및 PLC 제어 시스템으로 구성됩니다. 이 시스템은 로딩 스핀들을 기반으로하며 완전 자동 검사 라인을 형성합니다.

2.3 표준 사양

(1) GB/T230.1-2018 "금속 재료 로크웰 경도 테스트 방법"

(2) GB/T230.2-2012 표준에서 4.1, 4.2, 4.3, 4.5; 경도 테스터의 반복성 및 상대적 오차는 표 2에 따릅니다.

(3) ISO6508-2015 금속 재료-로크웰 경도 테스트-1 부 : 테스트 방법 표 2

(4) ASTM E18-2017 금속 물질의 로크웰 경도에 대한 표준 테스트 방법 표 3

(6) JJG China National Metrology Verification Procedure JJG112-2006.

2.4 공작물 매개 변수

사용자 설명에 따르면, 주로 알루미늄 병 테스트를 위해 테스트 라인이 계획되었습니다.

2.4.1 공작물 유형 : 알루미늄 병

2.4.2 기본 기능

자동로드 이전 프로세스에서 위치 센서는 테스트 위치, 유압 잭킹 상승, 자동 클램핑, 자동 압력, 자동 측정, 유압 실린더 낙하를 결정하며 데이터가 자동으로 MES 시스템에 연결됩니다.

2.4.3 가스 실린더 직경

사양 범위 : 직경 Ø80 ~ Ø300mm, 직선 길이 320mm ~ 1500mm;

2.4.5 가스 실린더 중량

약?.

2.4.6 검사 요구 사항

검사 위치는 알루미늄 실린더 버스 바의 상단 표면에서 1 ~ 3 점입니다. 1 점 이상의 검사는 600mm 이상의 직선 길이를 기준으로해야합니다.

2.5 주요 기능

2.5.1 테스트 프로세스 : 이전 프로세스의 자동 로딩, 위치 센서는 첫 번째 감지 위치, 유압 리프팅, 자동 프레스, 자동 압력, 자동 측정, 자동 녹화, 유압 리프팅 장치의 자동 저하를 결정합니다. 라인 본체는 롤러의 가스 실린더를 전송합니다. 데이터는 MES 시스템에 자동으로 연결됩니다.

참고 : 데이터 평가의 정의는 양 당사자가 협상하거나 서면으로 전달해야합니다.

2.5.2 라인 본체의 자동 전송 및 자동 위치 판단.

2.5.3 알루미늄 병의 유압 자동 리프팅.

2.5.4 로딩 방법 : 서보 모터는 자동으로로드, 보류 및 언로드됩니다.

2.5.5 압력 헤드 : φ1.5875는 별도로 설치됩니다.

2.5.6 소프트웨어 기능 :

메인 인터페이스 : 시스템 설정, 테스트 결과, 보고서 출력.

측정 기능 : 단일 측정, 배치 측정을 실현하고, 배치 측정을 계속하고, 배치 측정을보고, 단일 데이터를 자동으로 저장하고, 배치 측정 데이터를 자동으로 저장할 수 있습니다.

테스트 방법 : 테스트 매개 변수를 저장, 설정 및로드하는 기능으로 설정할 수 있습니다.

보조 함수 : 상한 및 하한 설정, 과도한 제한 사운드 및 인터페이스 색상 경보.

보호 기능 : 강제 과부하 보호, 테스트 프로세스 보호.

분할 당국 관리 : 다른 레벨의 운영자마다 운영 권한이 있으며 작동 가능한 메뉴 및 기타 내용도 다릅니다. 일반 운영자의 작동은 간단하고 편리하며 빠릅니다. 관리자의 운영은 전문 운영 컨텐츠를 추가하여 시스템을 효과적으로 보호합니다.

데이터 통계 : 평균값, 최대 값, 최소값, 반복성 및 평균 제곱 오차; 들여 쓰기 범위, OK/ng 데이터 통계.

테스트 매개 변수 저장소 : 자동 저장 및 저장 경로.

★ TCP/IP 주소 및 포트 : 수신 데이터 서버의 TCP/IP 주소 및 포트 번호를 입력하십시오.

테스트 환경 : 10 ° ~ 35 ℃의 작동 온도에서 안정적으로 작동 할 수 있으며 주변 환경은 깨끗하고 진동이 없으며 부식성 가스가 없어야합니다.

2.6 주요 지표

(1) 테스트 하중 (KGF) : 98.07N/10KGF, 588.4N/60 kGF, 980.7N/100 kgf, 1471N/150 kgf

(2) 힘 정확도 : ± 1%

(3) 측정 범위 : 표준에 따른 HRBW

(4) F1 로딩 시간 : ≤5

(5) 경도 가치 반복성 및 표시 오류 : 표준에 따라.

(6) 최대 허용 가능한 샘플 직경 (mm) : ≤300

(7) Y 축 알루미늄 병 컨베이어 라인 길이 (M) : 3.2

(8) Y 축 알루미늄 병 컨베이어 라인 이동 속도 (mm/min) : 최대 2000

(9) 스핀들 하중 서보 모터 파워 (KW) : 0.75

(10) 유압 리프팅 클램핑 력 (T) : ≤2

(11) 유압 시스템은 2.2kW 380V 솔레노이드 밸브와 압력 밸브, 스로틀 밸브, 압력 센서, 온도 센서, 80 리터의 오일 탱크 및 냉각 세트가 장착되어 있습니다.

(12) Y 축 알루미늄 병 컨베이어 라인 서보 모터 파워 (KW) : 0.75

(13) M : 2.65 × 3.16 × 2.35에 대한 전체 치수 (L × W × H)

(14) 메인 머신의 기본 무게 (t) : 5

(15) 전원 공급 장치 전압 : AC 380V; 총 전력 : 3.7kW

2.7에프로어 공간 (L × W × H) m

이 프로젝트는 총 바닥 면적이 약 2.65 (l) x 3.16 (w) x 2.35 (h) 미터입니다. 실제 바닥 면적은 최종 디자인이 적용됩니다. 오일 소스 바닥 면적은 약 0.63 × 0.5 × 0.7; 전기 제어 캐비닛 (기성품) 바닥 면적은 약 0.75 × 0.75 × 1.4입니다. 실제 바닥 면적은 최종 디자인이 적용됩니다.

2.8 비트 분석

2.8.1 검사 과정

예를 들어 φ300 × 10.6 × 1500을 검사하십시오. 전체 워크 플로는 다음과 같습니다.

(1) PLC 시스템은 MES 시스템의 배치 번호를 자동으로 수신합니다 (또는 QR 코드를 스캔하여 얻음).

(2) 수동으로 실린더 직경, 길이, 측정 지점 수 및 터치 스크린의 검사 수 (1 또는 5 검사에서 3 번의 검사)를 수동으로 입력합니다. 시스템은 경로 계획 작업 매개 변수를 자동으로 계산합니다.

(3) 알루미늄 병은 검사 라인으로 들어가서 지정된 위치에 도달하여 위치 센서를 트리거하고 라인이 정지됩니다.

(4) 유압 리프팅 메커니즘은 공작물을 클램핑 위치로 자동 해제합니다.

(5) 경도 하중 메커니즘은 첫 번째 점을 자동으로 감지합니다.

(6) 단계 (3) ~ (5)를 반복하여 3 점 검사를 완료합니다.

(7) 유압 리프팅 메커니즘은 자동으로 재설정되고, 알루미늄 병은 컨베이어 라인으로 떨어지고, 라인은 자동으로 샘플을 송금합니다.

(8) 시스템은 판단 조건에 따라 OK/NG의 수치 적 판단을 내리고 신호 표시등이 표시되어 나타납니다.

2.8.2 용량 분석

2.8.1의 검사 과정에 따르면, 각 알루미늄 병은 버스 바의 상단 표면의 한 지점에서 검사되며 비트 시뮬레이션은 다음과 같습니다.

(1) 컨베이어 본체는 알루미늄 병을 약 8S (보조 사이클 t)에 대해 지정된 위치로 운반한다.

(2) 유압 잭킹은 약 3S (검사주기 t);

(5) 로딩 헤드 이동 시간은 약 5S (검사주기 t);

(6) 체계 1 하중 및 측정 : 20S (검사주기 T, 1 점으로 계산 됨).

참고 : 체계 2는 스프링 압력 헤드, 로딩 및 10 초 (검사주기 T, 1 포인트로 계산)를 사용합니다.

(7) 유압 잭킹 리셋은 약 3S (검사주기 t);

반응식 1 : 서보 모터 로딩 구조 테스트의 총 시간 계산 :

하나의 실린더가 하나의 점을 한 주기로 검사한다고 가정하면 다음과 같은 정도가 필요합니다. 한 번의 교대로 한 장치의 작업 시간은 8 시간으로 계산되고 출력은 약 720 조각입니다.

체계 2 : 스프링 하중 메커니즘 테스트의 총 시간 계산 :

하나의 실린더 서클이 한 주기로 한 주기로 1 점을 감지한다고 가정합니다. 한 번의 시프트로 한 장치의 작업 시간은 8 시간으로 계산되고 출력은 약 960 조각입니다.

참고 : 위의 시간 추정치는 참조 용이며 특정 구현에는 실제 조건이 적용됩니다.

위의 시간 계산은 100% 감지입니다.

2.8.3 정보 흐름도

참고 : 정보 흐름은 데이터 입력 및 출력 컨텐츠에 대해 자세히 고객과 함께 확인해야합니다.

(1) 입력 부품 :

에이. 수동으로 테스트 매개 변수를 입력하거나 시스템은 테스트 매개 변수를 제공합니다.

비. 또는 바코드 스캐너를 통해 테스트 제품 일련 번호를 얻습니다.

(2) 출력 부품 :

에이. 기존 기능을 사용하는 경우 소프트웨어는 저장된 데이터 파일에 대한 링크를 제공 할 수 있으며 회사의 데이터 관리 부서에서 검색 할 수 있습니다.

2.9 사용자 통지

2.9.1 전체 바닥 면적 및 레이아웃을 기반으로 온라인 로크웰 경도 테스트 라인을 설치하기에 충분한 공간을 예약하십시오.

2.9.2 전력, 공기 공급원, 조명, 온도, 습도 및 테스트 라인에 필요한 기타 조건을 충족합니다.

3.키 기능 설명

3.1 갠트리 프레임

프레임 시스템은 주로 기본, 갠트리 및 액세서리로 구성되어 있으며,이 강도가 높은 구조용 강철로 용접 및 조립됩니다. 용접 후, 용접 응력을 제거하고 구조적 안정성을 보장하기 위해 열 노화 처리를 거쳤습니다. 갠트리의 주요 어셈블리 표면은 모두 어셈블리 정확도를 보장하기 위해 공작 기계에 의해 정확하게 가공됩니다.

3.2 유압 리프팅 메커니즘

리프팅 시스템은 주로 실린더, 선형 베어링, 클램핑 구조, 선형 가이드 레일 등으로 구성됩니다. 가스 실린더가 지정된 위치에 도달 한 후, 실린더는 가스 실린더를 가스 실린더의 바닥 표면으로 올려 가스 실린더의 3면 배치를 달성하여 가스 실린더가 정확하게 클램핑되도록합니다.

3.3 경도 하중 메커니즘

경도 측정 장치에는 최대 0.1 μm의 해상도를 갖는 디지털 변위 측정 시스템이 포함됩니다. 힘 센서, 힘 센서 및 압력 헤드는 동축이며, 하중은 편차, 마찰 또는 과부하를 일으키지 않고 압력 헤드의 주요 축에서 직접 작용합니다.

격자 선형 측정 기술은 현재 사용 가능한 최고 정확도와 해상도를 얻는 데 사용됩니다. 부동 접촉 시트는 측정 결과에 대한 경도 테스터 자체 변형의 영향을 최대한 많이 제거 할 수 있습니다. 측정 결과는 매우 정확하고 반복 가능합니다. 압력 헤드는 편리하고 빠르게 교체 할 수 있으며 경도 테스트 방법을 변경할 수 있습니다. 전체 테스트 프로세스는 폐 루프 제어를 채택하여 테스트 력의 로딩 및 언 로딩 및 유지 기능을 자동으로 실현합니다.

3.4 서보 모션 시스템

서보 모션 시스템은 주로 서보 모터, 볼 스크류, 슬라이드 레일 등으로 구성되어 있습니다. 서보 모터는 PLC에 의해 제어되어 나사를 회전시키기 위해 슬라이드를 구동하여 수평으로 이동하여 시스템의 고정밀 모션 제어 및 위치를 실현할 수 있습니다.

3.5 알루미늄 병 컨베이어 라인

알루미늄 병 컨베이어 라인은 주로 컨베이어 라인 프레임, 모터, V 자형 이중 스프로킷 알루미늄 병, 변속기 체인 등으로 구성됩니다. 모터는 알루미늄 병을 회전시켜 가스 실린더의 전달을 실현합니다. 컨베이어 라인에는 서로 다른 사양의 가스 실린더가 측정 스테이션에서 정확하게 정지 될 수 있도록 다양한 사양의 가스 실린더를 감지하기위한 여러 세트의 광전자 검출 스위치가 장착되어 있습니다.

3.6 일반 제어 시스템

PLC는 자동 검사 라인의 제어 플랫폼입니다. 다양한 모듈의 제어를 통해 갠트리 메커니즘 경도 경도 스핀들 로딩 제어, 유압 실린더 리프팅 및 재설정, 라인 속도 제어, 경로 계획 등과 같은 다양한 테스트 인덱스 매개 변수의 수집, 측정, 피드백 및 제어를 완료하고 링 부품의 멀티 포인트 자동 검사를 실현합니다. Operation Interface는 기관 관리를 채택하고 사용자 인터페이스는 사용자 지향적입니다. 기능 요구 사항을 충족하는 데 기초하여, 사용자의 실제 요구에 따라 다양한 개인화 된 설계가 수행됩니다.

3.6.1 PLC 제어 시스템 소개

(1) 터치 스크린의 실린더 직경, 길이 및 측정 지점 수를 수동으로 입력하십시오. 검사 모드 (1 1의 1 또는 5 검사의 3 검사)에서 시스템은 경로 계획 작업 매개 변수를 자동으로 계산합니다.

(2) 시스템 매개 변수를 설정 한 후 시스템은 측정 지점 경로를 자동으로 계획하고 지정된 테스트 프로세스 및 테스트 방법에 따라 자동로드됩니다. 테스트 중에 로딩 속도는 힘 값 범위에 따라 자동으로 계산되어로드 유지 보수를 위해 세트 힘에 대한 폐 루프 하중을 수행 할 수 있습니다.

(3) 힘 값 부하 보유 시간 설정. 힘 값이 설정 표시 값에 도달하면 카운트 다운이 시작됩니다. 시간 수가 0에 도달하면 경도 하중 시스템은 자동으로 초기 제로 포인트로 돌아갑니다.

(4) 각 측정 플랫폼의 속도 설정. 각 플랫폼의 빔 이동 속도는 상황에 따라 유연하게 설정 될 수 있습니다.

(5) 아날로그 수량 파라미터의 교정. 이 인터페이스는 표준 값의 해당 관계에 따라 변위, 힘 값 및 기타 아날로그 수량을 교정 할 수 있습니다.

(6) 각 한계 및 오류 표시등은 한계가 없을 때 한계 및 빨간색 표시등이있을 때 녹색 표시등과 같은 각 상태의 상태를 명확하게 표시하며 해당 텍스트 프롬프트가 있습니다.

위의 프로그램은 상호 연결되어 있습니다. 정보를 작성한 후 클릭하면 테스트를 시작하면 프로그램 제어 상태, 자동 연삭, 자동 프레스, 자동 반환, 자동 측정, 데이터 저장, 데이터 전송 등이 자동으로 입력됩니다.

3.6.2 PLC 인간-기계 인터페이스

그림 4.1중ain작업참조를 위해 인터페이스

그림 4.2 참조를위한 모션 제어 인터페이스

그림 4.3 경보 인터페이스

3.6.3 결함 모니터링 및 비정상 보호 제어 모듈

이 제어 모듈은 제어 시스템에 포함됩니다. 외부 근접 센서, I/O 통신 카드 및 내부 판단 모듈로 구성됩니다. 주로 시스템 자체 점검, 위치 모니터링 및 결함 경보와 같은 기능이 있습니다. 비정상이 발생하면 제어 시스템은 I/O 제어 명령을 발행하고 해당 실행 장치를 닫거나 멈추고 결함 메시지를 발행합니다. 결함이 제거되면 원래 프로덕션 리듬을 계속하거나 사용자 요구 사항에 따라 새 워크 플로를 다시 시작합니다.