液化石油气瓶阀内螺纹自动检测台

苍 鹏， 张 炜， 王晓东

（1.长春工业大学 机电工程学院，吉林 长春 130012；2.长春工业大学 工程训练中心，吉林 长春 130012）

0 引 言

目前，我国大部分液化石油气瓶阀的生产厂家根据GB7512－2006《液化石油气瓶阀检测标准》的规定［1］对液化石油气瓶阀出气口处内螺纹采用手工检测。由于手工检测效率低，液化石油气瓶阀生产厂家通常采用抽检的方式进行检测，此外，手工检测还存在人为误检等因素［2－5］。液化石油气瓶阀是控制气体进、出气瓶的装置，其使用的安全性直接关系到生产安全和人身财产安全，因此，抽检的检测方式显然不符合安全保证规范。为满足生产流水线检测时间短、检测效率高的需求，文中在分析现有检测方法的基础上，研制开发了采用通规方法和止规方法的液化石油气瓶阀内螺纹自动检测平台。该检测台满足流水线生产的检测要求，能够实现产品全检需求，具有较高的实际应用价值。

1 检测原理

液化石油气瓶阀示意图如图1所示。

通规／止规检测示意图如图2所示。

内螺纹通规检测原理：通规1在预设给定的扭矩下与阀门内螺纹2旋合，如通规能够在预设扭矩下顺利旋入，则表示被测件合格；若通规在预设扭矩力带动下无法旋进，导致过载停转，则表示被测件不合格（见图2（a））。

内螺纹止规检测原理：当止规3在给定预设扭矩下旋入一周后，即旋入一个导程后无法再次前行，出现过载，止规停止转动，则表示被测件合格；若止规在预设的扭矩值下顺利旋入，则表示被测件不合格（见图2（b））。

图1 气瓶阀示意图

图2 通规／止规检测示意图

2 检测台机械结构

2.1 内螺纹通规检测工位

通规检测工位结构如图3所示。

图3 通规检测工位结构示意图

检测设备动作过程：在模具中放入被测件，举升气缸1的活塞杆伸出，举升机构带动被测件向上到达检测位置，此时，限位柱5的下端与托盘2的上端面相接触，背力气缸3的活塞杆伸出到位。伺服电机开始工作，微动气缸7的活塞杆伸出，通规4与被测件的内螺纹相接触，在伺服电机的带动下旋入，光电传感器8的到位信号发出后，伺服电机反转，通规旋出，微动气缸7的活塞杆缩回到位，背力气缸3的活塞杆缩回到位，举升气缸1的活塞杆缩回，举升机构回落到初始位置，放置新件，开始新一轮检测。

当伺服电机6在预设的扭矩值下顺利旋入，且光电传感器8检测到信号，表示被测件合格；当伺服电机6在预设的扭矩值下无法带动通规旋入，导致伺服电机6停止转动，且光电传感器8没有检测到信号，表示被测件不合格。

2.2 内螺纹止规检测工位

止规检测工位结构如图4所示。

图4 止规检测工位结构示意图

检测设备动作过程：在模具中放入被测件，举升气缸1的活塞杆伸出，举升机构带动被测件向上到达检测位置，此时，限位柱5的下端与托盘2的上端面相接触，背力气缸3的活塞杆伸出到位。伺服电机开始工作，微动气缸7的活塞杆伸出，止规4与被测件的内螺纹相接触，在伺服电机的带动下只能旋入一周就无法再往下旋入，此时旋紧力已超出伺服电机预设值。伺服电机反转，止规旋出，微动气缸件7的活塞杆缩回到位，背力气缸3的活塞杆缩回到位，举升气缸1的活塞杆缩回，举升机构回落到初始位置，放置新件，开始新一轮检测。

当止规旋入一周后，在预设的扭矩值下无法再次前行，伺服电机6停止转动，且光电传感器8没有检测到信号，表示被测件合格；当伺服电机6在预设的扭矩值下顺利将止规旋入，且光电传感器8检测到信号，表示被测件不合格。

3 控制系统设计

该设备的控制器采用德国西门子s7－300 PLC进行控制［6－7］，利用台式触摸屏作为人机交互界面［8］。通过各种开关、接近传感器以及光电传感器监测气缸与伺服电机的动作，将信号传送给PLC，PLC会根据信号做出判断，然后通过控制电磁阀的得电与失电来控制气缸与伺服电机的动作。能够保证检测过程的一致性，通过各部件的位置设定又能够进一步保证检测设备的精度和准确性。电控原理如图5所示。

图5 电控原理图

控制面板上设置急停、自动、手动、退出等按钮，控制面板简便，标识容易理解，易于操作者操作。

控制面板主界面如图6所示。

图6 控制面板

自动按钮：切换系统至自动状态，首先对系统初始化，然后进行自动测试。

手动按钮：切换系统至手动状态。

系统的自动化设计主要完成系统的初始化设置、自动化运行控制、手动运行控制、急停控制等。主程序是系统的核心，程序一经运行之后，主程序即进入循环执行状态，直到断电、停止为止。

4 实验结果

经样机实验验证：对1 000件产品进行检测，单件检测时间平均值为30s，检测合格率达到99%。

本检测平台与现有抽检检测方法对比结果见表1。

表1 国内外同类生产方式对比

从表中对比数据可以看出，该检测平台的检测时间相比传统检测方法缩短了近1／2，具有较高的检测精度和检测效率，达到了国外同类设备先进水平，且检测平台可靠性高，避免了人工检测引起的误检现象。该检测台适合生产线大批量生产的检测需求，改变了原有气瓶阀门内螺纹检测抽检的方式，实现气瓶阀门内螺纹全检测，符合国家质检总局对气瓶阀门安全性能的要求。此外，该设备通过通规和止规及阀门夹具的选择可以实现多种阀门内螺纹检测，具有广泛的生产应用价值。

［1］ 祖因希.液化石油气操作技术与安全管理［M］.北京：化学出版社，2004：100－120.

［2］ 陈军.内螺纹检测技术研究［C］／／2008年航空试验测试技术峰会.南昌：出版社不详，2008.

［3］ 杨慧敏，武军.螺纹量规的多参数测量方法研究［J］.江苏现代计量，2011（3）：53－55.

［4］ 蔡子波，张艺.石油管螺纹的检测技术［J］.中国造船，2007，48（11）：559－562.

［5］ 杨析.石油管螺纹自动检测装置的研制［D］.西安：西安理工大学，2007.

［6］ 王勐，郭金库，孙喜庆，等.S7－300在牙轮钻机通信中应用［J］.长春工业大学学报：自然科学版，2013，34（1）：72－76.

［7］ 皮壮行.可编程序控制器的系统设计与应用实例［M］.北京：机械工业出版社，2000：60－90.

［8］ 李丙林，宋殿斌，刘克平.PLC和触摸屏在耐压试验监控系统中的应用［J］.长春工业大学学报：自然科学版，2011，32（4）：394－398.