卫浴产品耐荷重性智能化检测装置

曹雅文　肖其新　唐敏俊　李鑫犇 / 上海市质量监督检验技术研究院

卫浴产品耐荷重性智能化检测装置

曹雅文肖其新唐敏俊李鑫犇 / 上海市质量监督检验技术研究院

研制了一套卫浴产品耐荷重性智能化检测装置，采用伺服电机、减速器和导向柱进行力的施加，升降部分由升降减速机、直线导轨、T形法兰、横梁组成。系统集成了卫浴产品耐荷重性检测项目，操作灵活、动作平稳、出力均衡、力的施加准确，克服了现有卫浴产品负载检测设备的检测项目覆盖面不全、自动化水平低、加载力值和位移控制不准确等问题。

卫浴产品；耐荷重性；智能化检测装置

0　引言

随着建筑业的蓬勃发展，水暖卫浴行业发展迅速。当前，中国已成为世界上最大的卫浴产品生产国和消费国［1］。随着新材料、新技术的不断出现，卫浴产品不断推陈出新，专业化程度越来越高［2］。卫浴产品的种类和功能日新月异，产品使用的安全性也不能忽视。卫浴产品的耐荷重性是反映卫浴产品安全性的主要技术指标之一［3］，耐荷重性主要包括产品的稳定性、强度和耐久性［4］。卫生洁具使用过程中必须承受一定的重量，以保护使用者的安全。欧美等国家因卫生洁具的耐荷重性出现问题，导致意外事故时有发生。

目前，国内的卫浴产品耐荷重性能检测设备标准覆盖面不全、自动化水平低、检测过程中相关参数缺乏实时存储功能、加载力值和保载时间不能精确控制，并且随着新标准的制/修订，卫浴产品相关检测方法进行了更新，现有设备不能满足检测要求。因此，要求进一步提高相应的检测技术水平，优化检测装置，以适应当前的卫浴产品制造工艺水平。为了解决上述问题，研制与开发了一套卫浴产品耐荷重性智能化检测装置。

表1　耐荷重性能检测要求

1　卫浴产品耐荷重性智能化检测装置检测原理

卫浴产品耐荷重性智能化检测装置是依据标准GB 26730-2011 《卫生洁具 便器用重力式冲水装置及洁具机架》、JC/T 779-2010《玻璃纤维增强型塑料浴缸》、GB 6952-2005《卫生陶瓷》、QB/T 2664-2004《搪瓷浴缸》中卫浴产品的安全载荷检测要求而设计的，标准中给出了施加载荷和加载时间的具体要求，如表1所示。

整个装置主要由驱动机构、装夹固定机构、电气控制柜、外形框架、防护装置等组成，如图1所示。本检测装置可用于检测的产品为：坐便器、洗面器、小便器、洗涤槽、淋浴盆以及浴缸等。

图1　装置示意图

驱动机构包含传动机构和升降机构。传动机构由伺服电机、行星减速机、联轴器组成，实现旋转同步。伺服电机转速3 000 r/min，两端都选用1∶24的减速箱以增大输出扭矩；两台电机需经过2级的行星减速机减速后，其在最终端的行星减速机轴上输出相应的力矩，并经联轴器向涡轮减速机传递。

升降机构由涡轮减速机、直线导轨、T形法兰、横梁组成，实现升降同步。涡轮减速机将水平动力转变为垂直动力并按比例增大，将伺服电机的输出力矩放大的同时亦让伺服电机的转速控制更为精准。

由于标准中未对加载速度提出相应检测要求，检测过程中为了检测快速便利，在启动时空载迅速运转至样品表面，表面接触后采用低速运行，逐渐加载至规定力值后保压。此时，在涡轮减速机的输出端不仅可输出最大4.8 kN的压力，且可实现最低进给速度为60 mm/min，使得力的施加和控制更为精准。

2　装夹固定机构

装夹固定机构挂壁支架系统针对挂壁式小便器、挂壁式坐便器等挂壁式卫浴产品的安装固定，装夹机构设计成了挂壁支架，其主要由钢板、托架、底板组成，如图2所示。支架的上部开有两排产品安装孔，便于不同尺寸高度产品的锁紧，且方便调节；紧固螺栓可穿过底部的螺栓孔与型材槽进行连接固定。该支架若暂时用不到，可直接拆下放到专门的区域，不妨碍浴缸产品的检测。

3　电气方案

整个系统的控制程序分为上位机程序和下位机程序两部分。其中上位机程序为触摸屏软件，主要为了方便人机交流。上位机实现的主要功能如下：

图2　挂壁支架结构图

1）实现系统升降操作

通过界面的按键设定能够实现系统升降操作，包含自动操作和手动操作两部分，可实现自动操作与手动操作的切换。

2）数据记录

检测过程中力值、位移值等每2 s记录一次，能够进行曲线分析，可以判断运行趋势。保存时间为200 d。

3）报警功能

当试验次数到达设定次数（试验结束）后，启动声光报警，对操作员进行提醒。

4）停留功能

耐荷重试验需要保载一定的时间，可将汽缸停留在加载位置，停留时间可设定。

下位机程序为PLC编程，为核心控制程序。主要是接受上位机指令实现各项试验要求的正常动作，下位机程序流程图如图3所示。

图3　下位机程序流程图

上位机和下位机两部分程序实现了对卫浴产品加载力值、加载时间、加载速度的控制，具有加载力值和时间实时显示、参数标定以及系统报警等功能，该系统充分体现了智能化设计理念。

4　系统技术参数

系统主要技术参数为：

1）加载力：0 ～ 4.8 kN，最大允许误差±5‰；

2）加载速度：60 ～ 300 mm/min，最大允许误差±6 mm/min；

3）加载时间：1 ～ 3 600 s，最大允许误差±0.1 s；

4）汽缸最大运行距离：600 mm；

5）适用样品尺寸：常规坐便器、挂壁式小便器、洗面器、洗涤水槽以及尺寸不大于1 800 mm×1 500 mm的浴缸等。

5　耐荷重性试验

为了验证所研制的智能化检测装置的可靠性，选取了坐便器、小便器和洗面器3个样品进行了耐荷重性试验。试验时将一块试验板（表面面积为600 mm ×225 mm的钢板，且在一面贴有厚度为13 mm的橡胶垫，如图4所示）平放在被测产品上，且使橡胶面紧贴被测面。缓慢向试验板垂直施加载荷，使被测产品所承受的总荷重和加载时间达到表1的规定，试验后观察并记录有无变形或可见结构的破损。

经对每个样品进行试验后，装置运行状况良好，样品未见变形和可见结构的破损，整个试验过程方便快捷，加载力值波动范围小，位移控制准确，表明该装置符合检测要求。

图4　试验板

6结语

卫浴产品耐荷重性智能化检测装置覆盖标准面广，满足不同类型卫浴产品检测要求。此外，本检测装置具有外观简单、操作方便、智能化程度高、测试数据精确等优点，在提高质量监督检验机构的检测水平方面发挥了积极的作用，为卫浴产品的质量监管提供了可靠的技术支撑。该检测装置可在检测机构和生产企业中推广应用，将对促进我国卫生洁具企业提高产品质量、保护消费者的人身安全具有重要意义。

［1］ 罗婵. 基于和谐文化层次的卫浴产品设计研究［D］. 长沙：湖南大学，2012.

［2］ 刘斐. 现代卫浴产品的设计研究［D］.上海：同济大学，2006.

［3］ 张卫星. 卫生洁具产品的安全性评价［J］. 陶瓷，2007，10：40-44.

A set of device about load resistance intelligent detection for bathroom products

Cao Yawen， Xiao Qixin， Tang Minjun， Li Xinben
（Shanghai Institue of Quality Inspection and Technical Research）

A set of device about load resistance intelligent detection for bathroom products is developed. With Servo motor， reducer and guiding column for force exerted. The lifting part is consisted of lifting gear， linear guides， T-flange and beams. The system integrates of bathroom products about load resistance test items. it is operated flexiblely and steadily，as well as the output is uniform and the application force is precise. Compare with other current equipments，it overcomes the defect that not complete coverage about test items of bathroom products， low level of automation， the value of loading force and displacement control imprecise and so on.

bathroom products； load resistance； intelligent detection device