淺析非標自動化設備—試漏設備標準化

摘 要：伴隨著2013年4月在漢諾威工業博覽會上正式推出的“工業4.0”戰略，及中德雙方簽署的《中德合作行動綱要》，工業4.0戰略在全國范圍內得以大力推進。在以智能化生產制造為主導的影響下，工業制造將會向高度智能化發展，但在其戰略實施過程中首要的難題是需要解決標準化問題，一個制造企業如果要工業4.0方向靠齊，那么其內部即需要進行對其整個制造的工藝鏈進行標準化，再然后綜合內外的各類物資及服務進行外部鏈接實現4.0的第一步。在汽車零部件供應商中推行各類資源的標準化尤其是各類的非標自動化設備制造標準化將會是尤其重要的一個方向。本文將以非標自動化設備中的氣密性檢測設備為切入點，積極分析氣密性檢測設備實施標準化設計制造的作用及方式，明確標準化在生產制造中所帶來的直接成本的下降的意義所在。

關鍵詞：非標設備；自動化；氣密性檢測；標準化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.196

1 氣密性檢測設備的作用及構成；

氣密性檢測設備又可簡稱為試漏機，試漏機指的是對零件進行氣密性檢測的設備，其主要作用是根據氣密性要求針對零件的各個腔體進行檢測，并通過儀器判斷其是否符合氣密性要求。目前大多數試漏機除基本的氣檢功能外都會增加水檢功能，以起到分析其氣密性缺陷的作用。試漏機主要由兩大部分構成：機械部分以及電氣部分。電氣部分：一般包括控制、保護、監視、測量系統部分，其由大量的基本元器件組成以實現設備的控制；機械部分：包括設備的整體結構部分、夾具、夾緊機構等機械部件組成。整臺設備通過電氣與機械部件共同搭載而成從而實現設備運作。

2 使用現狀

目前由于各家供應商的設計理念與方向有所不同，導致各家生產出來的設備會出現無法滿足使用要求或者是性能過剩等現象，其所使用的各類零部件，包括各連接、潤滑、傳動等機構的零件都會不一樣，在這些情況下將會導致在實際的生產使用過程中，對設備的后期維護保養、零件的互換性等帶來一系列的麻煩，從而影響了工作效率及維護的成本。

如果設備供應商在對設備開發前期的技術要求的理解方向不一致的話，將會導致相同的技術要求由于設計思路、習慣等造成設計出來的設備功能及工作動作都會不一致。功能的不一致同樣會使設備出現無法滿足使用要求或者是性能過剩等現象，從而導致缺失和浪費。而設備動作及其操作方式不一致會對設備的使用帶來不便，對于兩臺功能一致但是操作方式不一致的設備，使用者需要對其中一臺設備進行重新的培訓上崗，增加了人力成本之余還會導致操作失誤的可能性提高。針對目前試漏機的使用情況，從設計制造與使用的角度來看，對設備的設計及制造實施標準化對于工廠能夠帶來更多的有形與無形的收益。

3 標準化實施的方向；

①整體機架外形結構。設備的標準化無論從布局還是外觀要求都應首先從整體的機架構造進行標準化實施。在工廠的布局中應該是以緊湊型進行布局，以獲得等面積最高的產出。設備的整體尺寸需要以工廠內所生產的所有零件尺寸為原始數據進行輸入，然后按此數據匯總后分析制定尺寸標準。在外形結構上，應按照方形設計以節約空間。整體結構應符合人機工程學，設備的操作位高度應控制在950mm以內，以避免操作者在重復作業中出現重復性疲勞，從而造成職業危害。設備安全應符合工業設備制造規范，以保證安全。在安全保證下，設備的急停功能應符合GB16754-2008機械安全急停設計原則。操作區（如上下工位）不具備大的慣性運動時，應配備光幕防護，并帶有允許干預的指示燈。如果具備大的慣性運動，則要配置自動安全門、設置雙手啟動按鈕和開門帶燈按鈕。安全門防護遵循PSA標準，方便進入及方便逃生為準則。

②控制系統。控制系統是為了通過其對設備進行控制從而達到預定的理想狀態。試漏機在最早期是通過單片機進行控制，目前基于數據處理、編程的簡易性以及擴展功能，使用較為廣泛的為PLC控制系統。整個設備的控制系統由各種的元件組成，對其我們可以對這部分的元件進行大方向的規定，如在品牌的選用方面。對于PLC可規定在SCHNEIDER、SIEMENS、MITSUBISI及OMRON中選擇，而PLC/NC的CPU模塊則必須為AC22V供電。PLC的開關量輸入/輸出應使用DC24V供電，開關量輸出每點≥0.5A且自帶過電流保護，并要求I/O模塊選項盡可能統一，同時在設計時必須預留10%以上空點，滿足后期的擴展需求。對應的HMI模塊必須為24V供電，在考慮最佳性價比及使用要求的前提下品牌則規定在OMEON與WEINVIEW中進行選擇。

③檢測系統。試漏機的檢測系統是實現氣密性檢測的主要部分，檢測儀在考慮中部以上地區溫差問題的前提下，目前主要采用阿黛凱產品中F520-E5-500壓差儀器，檢測控制回路采用COSMO及SMC無泄漏切換閥，設備配F520-E5-500檢漏儀，在檢測腔體時有數顯壓力開關檢測有無充氣，避免誤判。除主要氣密性檢測儀器以外，設備應按照要求配置相應的零件參數判斷功能。而對于實現該部分的測量、檢驗的光電傳感器、接近開關等，應在SCHNEIDER、OMRON、KEYENCE中選擇，傳感器的選擇原則應參照GE03-002N-傳感器選擇及實施指南進行選擇及實施。

④對于試漏機的液壓、氣壓部分的元件應在REXROTH、VICKERS及FESTO、BOSCH、SMC中選擇，電機減速器及一般電機采用SEW產品，液壓泵采用VICKERS或者REXROTH產品；

⑤夾具定位及封堵。試漏機的密封夾具由夾具體、主壓封、側壓封、密封件、一面兩銷定位檢測裝置、液壓閥組、檢測管路、控制管路、移動管道拖鏈等組成。其中主壓封應遵循：被檢測體底面的密封板應以一面兩銷定位的方式安裝在設備的臺板上，密封件鑲嵌在密封板中。填充塊相對被測體其填充率必須達到85%以上，頂面壓桿下行后應保證密封件壓縮一致。密封件的結構形式應規定為線性密封并盡可能采用標準件，如O型圈、MISUMI堵頭等標準件；而對于非標密封件，由于需要制作模具進行制造，其材質必須使用聚氨酯以保證耐用性，硬度應根據試漏壓力進行調整并控制在HS 55°±5°內。

⑥設備檢測動作。在工廠的生產中，時間便意味著產出、利潤，所以試漏機的檢測動作應基于滿足檢測要求基礎上最大限度的加快生產節拍。而試漏機的整個動作時間主要體現在被測零件的壓緊、零件參數的檢測、充氣、氣密性檢測及判斷、解封幾個主要步驟中，其中充氣時間所需要的時間最長，判斷時間次之。因此在編程時，所有的程序及子程序應該做到精簡盡可能縮短節拍。程序的編寫需要使用梯形圖或者Graphe STEP7語言編程，禁止使用Higraph、CFC、C和C++語言。此外，LIST語言編程只有當用梯形圖或者Graphe STEP7語言無法實現時（或用于計算）才允許采用。在編寫時每個輸出只允許編寫一次，禁止使用SET或者RESET控制輸出

或強制控制輸出。

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4 小結

本文主要從試漏機的機架、控制系統、檢測系統、驅動元件、定位及密封方式、設備的檢測動作幾大方面對試漏機的設計實施標準化的方向說明。綜合試漏機設計制造時實施標準化所帶來的好處，其主要體現在設備的前期設計制造及后期的生產使用及維護保養上。在前期設計時可使得設計更有依據及條理性，設計者在設計過程可盡可能的節約時間，縮短了整個設備交付周期，減少設計費用，從而使得整體的設備制造成本下降。同時工廠在后期的生產使用中，更方便于維護保養，在維護時使得零件的互換性更強。

參考文獻：

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[3]GB16754-2008機械安全急停設計原則.