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1。設計原則

1.1ユーザー要件

このプロジェクトは、アルミニウムガスシリンダーのオンライン完全自動ロックウェル硬度テストのニーズを満たすように設計されており、その小さなバッチと多価の製品タイプに焦点を当て、Ø80mmからØ300mm、異なる長さの直径のアルミニウムシリンダーの硬度測定問題を解決します。システム設計は、経済、安全性、信頼性、柔軟性、適用性、優れたヒューマシンインターフェイスの相互作用を設計基準として、ライフサイクル全体でプロジェクトと品質管理の成功を保証します。

1.2デザインのアイデア

このソリューションは、主にオンラインのロックウェルハードネスガスシリンダーの完全自動テストに適しています。このソリューションは、GB/T230.1-2018「メタリック材料Rockwell Hardness Test Method」およびASTM E18 American Standardに準拠しています。

テストラインはモジュラー設計を採用します。このシステムは、ガントリーフレーム、クロスビーム油圧リフティングメカニズム（油圧ステーションを含む）、硬度荷重とクランプメカニズム、V字型のアルミニウムボトルコンベヤーライン、PLC制御システム、およびロックウェルハードネス測定システムの大きなモジュールで構成されています。高い設置効率、便利なメンテナンス、およびスペアパーツの強力な交換可能性。

ロックウェル硬度測定システム。ワークピースID番号はグループごとに確立され、上限と下限が設定され、ワークピースは資格があるかどうかが自動的に判断されます。適格なものは緑色で表示され、資格のないものは赤で表示されます。可聴および視覚アラームデバイスもあります。また、機器とのリアルタイム通信を実現することもできます。テスト結果は、さまざまな権限に従って入力、エクスポート、共有などの関数で設定できます。

2。設計計画

2.1プランレイアウト

全体的な計画のレイアウト：

図1。計画回路図

2.2計画の説明

プロジェクトの要件によれば、検査ラインは、ガントリーフレーム、クロスビーム油圧リフティングメカニズム（油圧ステーションを含む）、硬度荷重とクランプメカニズム、V字型のアルミニウムボトルコンベアライン、PLC制御システムで構成されています。システムは荷重スピンドルに基づいており、完全に自動検査ラインを形成します。

2.3標準仕様

（1）GB/T230.1-2018「メタリック材料Rockwell Hardness Test Method」

（2）GB/T230.2-2012標準で4.1、4.2、4.3、4.5。硬度テスターの再現性と相対誤差は、表2に準拠しています。

（3）ISO6508-2015メタリック材料 - Rockwell Hardnesstest - パート1：テスト方法Table2

（4）ASTM E18-2017メタリック材料のロックウェル硬度のための標準テスト方法表3

（6）JJG中国国家計測検証手順JJG112-2006。

2.4ワークパラメーター

ユーザーの説明によると、主にアルミニウムボトルのテスト用にテストラインが計画されていました。

2.4.1ワークピースタイプ：アルミニウムボトル

2.4.2基本関数

自動荷重前のプロセスでは、位置センサーがテスト位置、油圧ジャッキングの上昇、自動クランプ、自動圧力、自動測定、油圧シリンダー転倒を決定し、データは自動的にMESシステムに接続されます。

2.4.3ガスシリンダー直径

仕様範囲：直径Ø80〜Ø300mm、ストレートボディの長さ320mm〜1500mm;

2.4.5ガスシリンダー重量

約？。

2.4.6検査要件

検査位置は、アルミニウムシリンダーバスバーの上面の1〜3ポイントです。 1ポイント以上の検査は、600mm以上のストレートボディの長さに基づいている必要があります。

2.5主な機能

2.5.1テストプロセス：前のプロセスの自動負荷、位置センサーは、最初の検出位置、油圧リフティング、自動プレス、自動圧力、自動測定、自動記録、油圧リフティングデバイスの自動低下を決定します。

注：データ評価の定義は、両当事者によって交渉するか、書面で配信される必要があります。

2.5.2ライン本体の自動トランスミッションと自動位置判断。

2.5.3アルミニウムボトルの油圧自動昇降。

2.5.4読み込み方法：サーボモーターは自動的に負荷、保持、荷降ろし。

2.5.5圧力ヘッド：φ1.5875が個別にインストールされます。

2.5.6ソフトウェア関数：

メインインターフェイス：システム設定、テスト結果、レポート出力。

測定関数：単一の測定、バッチ測定を実現し、バッチ測定を続け、バッチ測定値を表示し、単一のデータを自動的に保存し、バッチ測定データを自動的に保存できます。

テスト方法：テストパラメーターを保存、設定、ロードする機能を使用して、設定できます。

補助関数：上限および下限設定、無限のサウンド、インターフェイスカラーアラーム。

保護機能：強制過負荷保護、テストプロセス保護。

分割された権限管理：さまざまなレベルのオペレーターには異なる動作権限があり、操作可能なメニューやその他のコンテンツも異なります。通常のオペレーターの操作は、シンプルで便利で高速です。マネージャーの操作は、システムを効果的に保護するプロフェッショナルな運用コンテンツを追加します。

データ統計：平均値、最大値、最小値、再現性、平均平方根誤差。インデント範囲、OK/ngデータ統計。

テストパラメーターストレージ：自動ストレージとパスの保存。

★TCP/IPアドレスとポート：受信データサーバーのTCP/IPアドレスとポート番号を入力します。

テスト環境：10〜35°の動作温度で安定して動作する可能性があり、周囲の環境は清潔で振動がなく、腐食性ガスがない必要があります。

2.6主な指標

（1）テスト負荷（kgf）：98.07n/10kgf、588.4n/60 kgf、980.7n/100 kgf、1471n/150 kgf

（2）力の精度：±1％

（3）測定範囲：HRBW標準に従って

（4）F1荷重時間：≤5

（5）硬度値の再現性と表示エラー：標準に従って。

（6）最大許容サンプル直径（mm）：≤300

（7）Y軸アルミニウムボトルコンベアラインの長さ（m）：3.2

（8）Y軸アルミニウムボトルコンベアライン移動速度（mm/min）：2000年まで

（9）スピンドル荷重サーボモーターパワー（KW）：0.75

（10）油圧リフティングクランプ力（T）：≤2

（11）油圧システムには、2.2kW 380Vソレノイドバルブのセットと圧力保持バルブ、スロットルバルブ、圧力センサー、温度センサー、80リットルのオイルタンクと冷却が装備されています

（12）Y軸アルミニウムボトルコンベアラインサーボモーターパワー（KW）：0.75

（13）M：2.65×3.16×2.35についての全体的な寸法（L×w×h）

（14）メインマシンの基本的な重み（t）：5

（15）電源電圧：AC 380V;総電力：3.7kw

2.7floorスペース（l×w×h）m

このプロジェクトは独立した操作システムであり、総床面積は約2.65（L）x 3.16（W）x 2.35（h）メートルです。実際の床面積は最終設計の対象となります。油源の床面積は約0.63×0.5×0.7です。電気制御キャビネット（既製）床面積は約0.75×0.75×1.4です。実際の床面積は最終設計の対象となります。

2.8ビート分析

2.8.1検査プロセス

例としてφ300×10.6×1500の検査を受けてください。ワークフロー全体は次のとおりです。

（1）PLCシステムは、MESシステムのバッチ番号を自動的に受信します（またはQRコードをスキャンして取得）。

（2）タッチスクリーンにシリンダーの直径、長さ、測定ポイント数、および検査数（1または5検査で3つの検査）を手動で入力します。システムは、パス計画操作パラメーターを自動的に計算します。

（3）アルミニウムボトルが検査ラインに入り、指定された位置に到達して位置センサーをトリガーすると、ラインが停止します。

（4）油圧リフティングメカニズムは、ワークピースをクランプ位置に自動的に持ち上げます。

（5）硬度荷重メカニズムは、最初のポイントを自動的に検出します。

（6）3ポイント検査を完了するために、手順（3）から（5）を繰り返します。

（7）油圧リフティングメカニズムが自動的にリセットされ、アルミニウムボトルがコンベアラインに落ち、ラインがサンプルを自動的に送信します。

（8）システムは、判断条件に基づいてOK/ngの数値判断を下し、信号光が点滅します。

2.8.2容量分析

2.8.1の検査プロセスによると、各アルミニウムボトルはバスバーの上面のある時点で検査され、ビートシミュレーションは次のとおりです。

（1）コンベアボディは、約8秒（補助サイクルT）のために、指定された位置にアルミニウムボトルを輸送します。

（2）油圧ジャッキングは約：3秒（検査サイクルT）;

（5）ヘッドの移動時間の読み込みは約：5s（検査サイクルT）;

（6）スキーム1荷重と測定：20S（検査サイクルT、1ポイントとして計算）。

注：スキーム2では、スプリング圧力ヘッドを使用し、10秒の荷重と測定（検査サイクルT、1ポイントとして計算）

（7）油圧ジャッキリセットは約：3s（検査サイクルT）です。

スキーム1：サーボモーターローディング構造テストの合計時間の計算：

1つのシリンダーが1つのポイントを1つのサイクルとして検査すると仮定すると、約40秒かかります。 1つのシフトの1つのデバイスの作業時間は8時間として計算され、出力は約720個です。

スキーム2：スプリングローディングメカニズムテストの合計時間の計算：

1つのシリンダー円が1つのサイクルとして1つのポイントを検出し、約30秒かかると仮定します。 1つのシフトの1つのデバイスの作業時間は8時間として計算され、出力は約960個です。

注：上記の時間推定は参照のみであり、特定の実装は実際の条件の対象となります。

上記の時間計算は100％の検出です。

2.8.3情報フローチャート

注：情報の流れは、データ入力と出力コンテンツについて詳細に顧客に確認する必要があります。

（1）入力部分：

a。テストパラメーターを手動で入力するか、システムはテストパラメーターを提供します。

b。または、バーコードスキャナーを介してテスト製品のシリアル番号を取得します。

（2）出力部分：

a。既存の機能が使用されている場合、ソフトウェアは保存されたデータファイルへのリンクを提供できます。これは、会社のデータ管理部門が取得できます。

2.9ユーザー通知

2.9.1フロアエリア全体とレイアウト全体に基づいて、オンラインロックウェルハードネステストラインを設置するのに十分なスペースを確保します。

2.9.2電源、空気源、照明、温度、湿度、およびテストラインで必要なその他の条件を満たします。

3。キー関数の説明

3.1ガントリーフレーム

フレームシステムは、主にベース、ガントリー、アクセサリーで構成されており、高強度の構造鋼から溶接および組み立てられています。溶接後、溶接ストレスを排除し、構造の安定性を確保するために、熱老化処理を受けました。ガントリーのキーアセンブリ表面はすべて、アセンブリの精度を確保するために、工作機械によって正確に機械加工されています。

3.2油圧リフティングメカニズム

リフティングシステムは、主にシリンダー、線形ベアリング、クランプ構造、線形ガイドレールなどで構成されています。ガスシリンダーが指定された位置に到達した後、シリンダーがガスシリンダーを上に上げて持ち上げて、ガスシリンダーの3側の位置を達成し、ガスシリンダーが固定されていることを確認します。

3.3硬度負荷メカニズム

硬度測定ユニットには、最大0.1μmの解像度のデジタル変位測定システムが含まれています。力センサー、力センサー、および圧力ヘッドは同軸であり、負荷は偏差、摩擦、または過負荷を引き起こすことなく、圧力ヘッドの主軸に直接作用します。

グレーティング線形測定技術は、現在利用可能な最高の精度と解像度を得るために使用されます。浮遊コンタクトシートは、測定結果に対する硬度テスター自身の変形の影響を最大限に排除できます。測定結果は非常に正確で繰り返し可能です。圧力ヘッドは便利かつ迅速に交換でき、硬度テスト方法を変更できます。テストプロセス全体では、閉ループ制御を採用して、テスト力の荷重と荷重および保持機能を自動的に実現します。

3.4サーボモーションシステム

サーボモーションシステムは、主にサーボモーター、ボールスクリュー、スライドレールなどで構成されています。サーボモーターはPLCによって制御され、ネジを駆動して回転させ、ネジがスライドを駆動して水平方向に移動します。

3.5アルミニウムボトルコンベアライン

アルミニウムボトルコンベアラインは、主にコンベアラインフレーム、モーター、V字型の二重スプロケットアルミニウムボトル、トランスミッションチェーンなどで構成されています。モーターはアルミニウムボトルを駆動して回転させてガス円筒の運搬を実現します。コンベアラインには、さまざまな仕様のガスシリンダーを検出するための光電子検出スイッチの複数のセットが装備されており、さまざまな仕様のガスシリンダーが測定ステーションで正確に停止できるようにします。

3.6一般的な制御システム

PLCは、自動検査ラインの制御プラットフォームです。さまざまなモジュールの制御を通じて、ガントリーメカニズムの硬度スピンドル荷重制御、油圧シリンダーリフティングとリセット、ライン速度制御、パス計画などのさまざまなテストインデックスパラメーターの収集、測定、フィードバック、および制御を完了し、リング部品のマルチポイント自動検査を実現します。 Operation Interfaceは権限管理を採用し、ユーザーインターフェイスはユーザー指向です。機能要件を満たすことに基づいて、ユーザーの実際のニーズに応じて、さまざまなパーソナライズされたデザインが実行されます。

3.6.1 PLC制御システムの紹介

（1）タッチスクリーンにシリンダーの直径、長さ、および測定ポイントの数を手動で入力します。検査モード（1または5回の検査で3回検査）では、システムはパス計画操作パラメーターを自動的に計算します。

（2）システムパラメーターを設定した後、システムは測定ポイントパスを自動的に計画し、指定されたテストプロセスとテスト方法に従って自動的にロードします。テスト中、負荷速度は、負荷の範囲に従って自動的に計算され、荷重維持のために設定力に閉ループ荷重を実行します。

（3）強制値荷重保持時間設定。フォース値がセット表示値に達すると、カウントダウンが開始されます。時間カウントがゼロに達すると、硬度荷重システムは自動的に初期ゼロポイントに戻ります。

（4）各測定プラットフォームの速度設定。各プラットフォームのビーム移動の速度は、状況に応じて柔軟に設定できます。

（5）アナログ数量パラメーターのキャリブレーション。このインターフェイスは、標準値の対応する関係に応じて、変位、力の値、およびその他のアナログ量を調整できます。

（6）各制限および障害インジケータライトは、制限がない場合は制限がない場合、対応するテキストプロンプトがある場合、緑色の光など、各状態のステータスを明確に表示します。

上記のプログラムは相互接続されています。情報を入力した後、クリックしてテストを開始すると、プログラム制御状態、自動研削、自動プレス、自動リターン、自動測定、データストレージ、データ送信などが自動的に入力されます。

3.6.2 PLC Human-Machineインターフェイス

図4.1main手術インターフェイス、参照用

図4.2参照用のモーション制御インターフェイス

図4.3アラームインターフェイス

3.6.3障害監視および異常な保護制御モジュール

この制御モジュールは、制御システムに埋め込まれています。外部近接センサー、I/O通信カード、および内部判断モジュールで構成されています。主に、システムセルフチェック、位置監視、障害アラームなどの機能があります。異常が発生した場合、制御システムはI/Oコントロールコマンドを発行し、対応する実行ユニットを閉鎖または一時停止し、障害メッセージを発行します。障害が排除された後、元の生産リズムを継続するか、ユーザーの要件に応じて新しいワークフローを再起動します。