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摘要： 在大批量生产对零部件百分之百检测过程中，给操作工人不仅带来繁重的体力劳动，而且造成工人的疲劳和注意力分散，导致质量判断的错误。针对这个问题，提出一种机械自动分选检测装置。并给出装置系统的组成和检测的实现。通过实践，此方法具有效果好、效率高、工作可靠等优点，对今后推广应用和研究提供依据。
关键词： 机械系统；自动；检测
中图分类号：TG115文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0720150－02
0 引言
某大型国有军工企业生产的某种压电晶体，是该企业的主要产品，它利用PZT压电晶体的正压电效应，在点火机构的撞击下产生上万伏电压，该电压的放电火花即可点燃可燃性气体，也可引爆中间式电雷管。
不难看出压电晶体的电容量C对压电晶体的主要性能有看非常重要的作用，它在压电晶体生产制造中作为一项主要参数需进行100%的测量。
由于年生产量在几百万只，在生产中若采用人工装卡，人工操作仪器进行电容量C的测量，这不仅给工人带来繁重的体力劳动，而且由于工人的疲劳，注意力分散将会造成质量判断的错误。这种状态已不适应年产几百万只压电晶体的要求。急需采用自动化检测手段来改变这一落后面貌。本文就是针对这一需求为研究对象，分析研究电容自动分选检测装置的。
1 装置主要组成及工作原理
图1为电容自动分选检测装置的结构示意图。装置采用自动送料机构及自动测量技术，主要由传动系统、自动送料机构、自动推杆式上下料机构、电子机电分选机构、检测系统、光电装置、整机电路等组成，其中传动系统、控制系统是核心。
1）传动系统
装置传动系统运动有两部分，第一部分为摩擦转盘的旋转运动，另一部分为装卡进给系统的直线往复运动。水平摩擦转盘的运动系统由伺服电机（1），减速机构（2、3），换向机构（5）及摩擦转盘（6）组成。当伺服电机在调压装置给定电压下，以固有转速运动，经减速器将较高的电机主轴转换成为适应单件测量周期的相应转速。减速机构采用蜗轮减速，传动蜗轮为单线蜗杆，利用联轴器直接和伺服电机的主轴相连。经蜗轮付的速比减速后，蜗轮轴以适应单件测试的转速向两个方向传递，左方通过对锥齿轮将蜗轮轴的传动方向变为垂直轴转动，与锥齿轮成一体的转轴上装有水平摩擦转盘，它在转轴的带动下，进行旋转运动，以满足料斗进给摩擦力的产生。蜗轮轴的右方与装卡进给系统相连接。
装卡进给传动系统由摩擦离合器（8）、带轮机构（9、10）、凸轮机构（13）及推杆机构（14）组成。当摩擦离合器在电信号控制下吸合时，蜗轮轴将带动皮带轮一起旋转，通过带轮机构将运动传给凸轮机构。推杆按测试时序的要求作往复直线运动，对工件进行推装卡。在凸轮轴的左方还装有一光电码盘，它与凸轮相同的转速旋转，通过上面的孔槽和光电传感器，进行测试时序的控制。
1-伺服电机；2-蜗杆；3-蜗轮；4-转轴；5-锥齿轮；6-摩擦盘上料机构；7-料槽；8-摩擦离合器；9-皮带；10-带轮；11-光电装置；12-光电码盘；13-推进凸轮；14-推杆；15-测量卡具；16-滑槽；17-挡板；18-电磁铁；19-误差分选仪
2）自动送料机构
自动送料机构由料斗（1）、摩擦转盘（3）、出料滑道（4）、出料口等组成，送料机构见图2所示。
送料机构采用带锥面的摩擦转盘，固定不动的料斗及滑道组成，出料滑道与料斗壁相切，在料斗壁边缘适当的位置开出一个足够宽和足够高的出料口，工件靠转盘转时的离心力转盘（3）的倾斜表面的作用使工件（2）沿着料斗园壁运动，使工件沿料斗壁排列。靠在料斗壁上的工作因受摩擦助力而降低速度依定向进入滑道。而在底层以上的零件以及虽在底层但未与料斗接触的零件，将被出料口挡开，重新返回料堆中。
3）自动推杆式上下料机构
这种机构由凸轮（13）、推杆（14）、料槽（7），测量卡具（15）等组成。在送料机构送来的另件排满料槽时，如果皮带传动，则凸轮跟着旋转，推动推杆做往复运动，当推杆向前运动时推杆推动另件到测量卡具，并将原测量卡具内的另件推出掉入滑槽内，当推杆返回到位时，在凸轮推力作用下，又重新补充缺少另件的位置。这种机构就是在上述状态下周而复始的进行动作，从而完成自动上下料和测量动作。
4）机电分选机构
机电分选机构由电磁铁（18），滑槽（16）及挡板（17）等构成。电子检测装置对被检测零件进行检测，待检测得出结论时，再由分选机构进行分选。在分选通道设置了两套相同的电磁挡板分选机构。在正常状况下，检测到合格品时，电磁铁均不会工作，此时，自动推杆式上下料机构推下的合格另件，将顺着滑道滚入合格容器内。当检测系统检测到不合格时，电磁铁工作，衔铁被磁控拉力向下拉动吸合，与衔铁相连的拉杆到驱动挡板上下转动，在通道中立起，将不合格零件通道打开，顺着滑道滚入不合格容器内，就起到合格与不合格品分选作用。
当控制信号撤销时，电磁铁的街铁在弹簧的作用下又复原位。等待下一次的测量结果，再进行分选。
5）电子检测系统
检测系统选用误差分选仪（19），该分选仪设有任意超限调节功能，用于鉴别电容器的正反超差，并设有信息输出插孔，特别适应于大批量电容器件快速自动分选。选用电容分选仪应依据被测对象的主要技术指标如：测量范围、电容分选范围、仪器工作频率、测量准确度、分选误差、分选信息输出电压等。
6）光电装置
光电装置（11）由光电码盘（12）、灯泡、光电管等组成。它和凸轮在同一旋转轴上，在皮带轮带动下一起转动，光电码盘产生的光电信号由电子组件经处理后形成时序信号对测试系统及执行机构进行控制。
7）装置电路
装置电路由电源、电机、电路及电子电路两部分组成。电源电路共有四组电压，其一是220V电压，经调压器供电机工作。另三组电压是由变压器降压后直接或经整流后供各部件工作。其中24V直流电压供电磁离合器工作，12V直流电压供电子电路工作，执行机构的电磁铁则直接使用交流36V电压。
电子电路由光电耦合，锁存、输出等电路组成。光电装置产生的光电信号通过电子电路对误差分选仪的检测和装置执行机构进行控制，使其按程序周期地自动进行检测和分选工作。
2 自动分选工作程序及时序控制
2.1 工作程序
自动分选检测装置的基本工作程序为送料、装卡、复位、检测、判断、信息输出、分选、进入各自通道，判断结束后进行下一工作程序，周而复始。其工作程序见图3所示。分选程序分两种情况：
1）零件合格时为0信息输出，此时通过电子组件控制机械分选机构不动作，合格品进入A通道。
2）当测量结果为零件不合格时，此时通过电子组件控制机械分选机构动作，挡板支起，使不合格零件进入B通道。
2.2 时序控制
为保证检测工作的正确性及连续性，装置采用了由光电码盘及凸轮机构组成的时序控制机构，作为同步信号发生器件。同步控制信号与各工作程序之间的关系，见图4所示。
3 实例分析
根据某压晶体管零件的电容测量范围（25-35法拉）、单件测量周期（3-5秒）、自动送料方式、测量准确度±0.2%和分选误差±0.1%等主要技术指标。经综合考虑装置系统效率、加工制造等因素后确定采用如下设计方案：电机选用直流调速电机（转矩大于3600gfcm）；蜗轮蜗杆减速传动机构速比1:30，模数为2，蜗轮特性系数13；锥齿轮速比1:1，齿数25；带轮机构线速度小于3m/sec，皮带型号为“o”型；装置分选采用QL31型电容分选仪，对装置所用机构的构件均进行了优化设计。
4 结论
机械自动分选检测装置的主要优点：
1）提高了被检测零件的检测质量和效率，改变了操作人员因繁重的体力劳动带来的疲劳和注意力分散导致质量错误判断的状况，检测效率提高10倍以上；
2）实现了检测自动化；
3）装置不仅解决了实际问题，而且具有较好的推广价值。
参考文献：
[1]黄继昌，实用单元电路及其应用，人民邮电出版社，2000.
[2]成大先，机械设计手册，化学工业出版社，2006.
[3]黄继昌，实用机构图册，机械工业出版社，2008. |
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发表于 2022-2-27 19:36:46