套筒滚子链零件缺损的自动检测装置

2015-11-17朱占军伯洁邢丁耒

橡塑技术与装备 2015年23期

关键词：销轴自动检测滚子

朱占军，伯洁，邢丁耒

（苏州科技学院机械工程学院，江苏苏州 215009）

套筒滚子链零件缺损的自动检测装置

Automatic detection device for sleeve roller chain parts defects

朱占军，伯洁，邢丁耒

（苏州科技学院机械工程学院，江苏苏州 215009）

基于光电传感器的光电信号转换原理，结合PLC的集成控制，设计了一套套筒滚子链零件缺损的自动检测装置。这套检测装置采用八对光电传感器来检测零件检测缺损，三对光电传感器用来检测销轴高度缺损情况，三对光电传感器用来检测套筒、滚子的缺损情况，另外两对光电传感器用来检测内外链片的缺损情况。传感器的感应信息传输到PLC，以综合判断并控制链条的驱动机构减速，适时在缺失零件处作出标记。该装置可完全代替人工检测，效率高、可靠性高，实现了检测过程的自动化。

机械设计制造及其自动化；套筒滚子链；自动检测装置；零件缺损检测

链条是一种刚性构件组成挠性系统的多用途机械基础件，主要满足于传动、拉拽等功能要求，在链传动中最为常用，其需求和生产量越来越大。

目前，套筒滚子链的零件缺损检测设备，多数采用杠杆机构传递原理、有的结合PLC集成控制。采用各零件单项机械接触式检测，检测速度较低，可靠性不够高。实际应用的这类设备虽然原理简单，经济有效，但需要人工硅胶打点，而且存在测点多、测线长、设备体积庞大、结构复杂、测量头磨损快、自动化程度低等问题，严重影响检测精度和使用寿命。为此，我们基于光电传感器的光电信号转换原理，结合PLC的集成控制，设计了一套套筒滚子链零件缺损的自动检测装置。

1 系统的原理组成

自动检测装置由八对光电传感器、铝材支架、链轮张紧调节装置、PLC等组成。其系统组成原理，如图1所示。

受控的步进电机驱动主动链轮传动，带有阻尼的从动链轮兼做链条的张紧装置。缠绕在三链轮上并与其轮齿相啮合的被检测滚子链条，在主动链轮的牵引下作快速移动，理论上链条具有无限长度。链条经过光电传感器时，产生遮光，形成光电信号的转换。

1.1 销轴高度的检测

根据套筒滚子链传动速度，适当选取采样步长，检测数据存于5组PLC寄存器中，适时进行逻辑判断。当其中一组所显示结果为光电传感器全部遮光时，且持续遮光，即判定销轴高度正常。否则判定销轴高度不符合标准。当检测到销轴存在缺损时，PLC发出减速指令，控制步进电动机，使链条移动速度减慢。同时，给标记机构发出标记指令，使其在销轴缺损处喷涂标记，以便后道工序识别和处理。PLC同时将不合格信息及缺损类型显示在屏幕上。然后PLC发出常速指令，控制步进电动机，继续检测。

1.2 套筒缺损的检测

根据套筒滚子链传动速度，适当选取采样步长，检测数据存于5组PLC寄存器中，适时进行逻辑判断。若套筒缺失，则链节必然加长，滚子与滚子之间的距离增大，当两组光电传感器遮光，另外一组光电传感器未遮光，则判定套筒缺失，PLC发出减速指令控制步进电动机，使链条移动速度减慢。同时，给标记机构发出标记指令，使其在套筒缺损处喷涂标记，以便后道工序识别和处理。PLC还将同时将不合格信息及类型显示在屏幕上。然后PLC发出常速指令控制步进电动机，继续检测。

图1 系统原理图

1.3 滚子缺损的检测

根据套筒滚子链传动速度，适当选取采样步长，检测数据存于5组PLC寄存器中，适时进行逻辑判断。若滚子缺失，缺失滚子的套筒与相邻滚子之间的间距增大，当两组光电传感器遮光，另外一组光电传感器未遮光，则判定滚子缺失，PLC发出减速指令控制步进电动机，使链条移动速度减慢。同时，给标记机构发出标记指令，使其在滚子缺损处喷涂标记，以便后道工序识别和处理。PLC还将同时将不合格信息及类型显示在屏幕上。然后PLC发出常速指令控制步进电动机，继续检测。

1.4 内外链板缺损的检测

根据套筒滚子链传动速度，适当选取采样步长，检测数据存于PLC寄存器中，适时进行逻辑判断。当光电传感器未遮光时即判定链片缺损，PLC发出减速指令控制步进电动机，使链条移动速度减慢。同时，给标记机构发出标记指令，使其在链片缺损处喷涂标记，以便后道工序识别和处理。PLC还将同时将不合格信息及类型显示在屏幕上。然后PLC发出常速指令控制步进电动机，继续检测。

2 装置的设计概述

2.1 自制检测装置的设计

（1）八对光电传感器（带微小透孔的铝帽，使发射光线细化）；

（2）可编程控制器（PLC），型号：XC3-24T-E；

（3）两对三个光电传感器用的厚铝板支架，两对单光电传感器用的铝材支架，都具有可移动和转动的调节功能；

（4）3个链轮：1个主动轮、1个从动轮、1个张紧轮；

（5）台面、支撑心轴、驱动摇柄；

（6）开关电源、故障指示灯、蜂鸣器；

（7）链条张紧调节装置。

如图2所示。

图2 自制检测装置

2.2 八对传感器分组

三对光电传感器，用来检测销轴高度缺损情况。分别安装在厚铝板支架上，使发射端与接收端的高度，皆与销轴最高处平齐。

三对光电传感器，用来检测套筒、滚子的缺失情况。分别安装在厚铝板支架上，使发射端与接收端高度皆处于滚子的中部位置。

一对光电传感器，用来检测上内链板和上外链板的缺损情况。倾斜安装在可转动的铝材支架上，使其对上部内外链板都能检测得到。

一对光电传感器，用来检测下内链板和下外链板的缺损情况。倾斜安装在可转动的铝材支架上，使其对下部内外链板都能检测得到。

2.3 可编程逻辑控制器设计方案概述

2.3.1 硬件连接概述

PLC输入端子X0至X7分别连接传感器的发射端和接收端，通过I/O通信口接收传感器输入的信号并存储于PCL寄存器中，适时进行逻辑判断。同时PLC输入子端L、N连接电源为其供电。PLC输出端Y1至Y4分别连接蜂鸣器、故障指示灯，24 V、COM端子可以作为传感器用供给电源400 mA/DC24 V使用。

2.3.2 PLC程序实现

利用图1系统原理图编写PLC的T形图程序，在新建立的工程上编写T形图。在完成系统程序的编写后，进行系统调试修改程序。检查逻辑及语法进行程序查错，在局部插入END，分段调试程序，整体运行调试。在监视方式下，监视一下控制程序的每个动作是否正确。并且还设置了I/O对应表，最终将编写完成的系统程序输入PLC中运行。有效地实现了套筒滚子链零件缺损的自动化检测控制这个PLC自动任务过程。

PLC中数据取样时，按照链条传输速率、光电传感器闪烁频率以及PLC数据采集速率来计算取样步长。

设链条移动速度V为常量，PLC采集速率为N，链条节距为L。以滚子检测为例（设滚子直径为Φ），在检测时，当任意一对光电传感器遮光时，PLC开始记录有效数据，之后每隔0.1 mm再取一组数据（分别为第共计取5组数据。节距所允许的公差范围为0.2 mm，所以当第三或第四组数据显示为三对传感器都遮光时，并且之后持续遮光，即判定滚子未缺损。最后插入延时语句，其计数时间并以此为一个循环。销轴、套筒、链片检测方式与滚子检测方式相类似。

2.4 实验结论

我们所设计制作的自动检测装置设备体小，机械结构简单，将其复杂的性能要求内涵，转移到电信息的采集和PLC数据处理的编程中。通过多次调试与实验，我们所设计制作的自动检测装置已经能够准确的测出套筒滚子链上可能出现的零件缺损各种情况，达到了预期的目的，取得了良好的实验成果。