本文所介紹的用于汽車(chē)工業(yè)的自動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)，可在幾乎是無(wú)人操控的狀態(tài)下自動(dòng)檢測(cè)曲軸的硬度。該自動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)的核心部件是輪廓自動(dòng)識(shí)別裝置，從而確保了檢驗(yàn)的高精度與高可靠性。
德國(guó)的汽車(chē)制造商正關(guān)注著中國(guó)。對(duì)汽車(chē)制造商來(lái)說(shuō)，目前中國(guó)是最重要的汽車(chē)市場(chǎng)之一。2011年，德國(guó)向中國(guó)出口汽車(chē)達(dá)57萬(wàn)輛，與2010年相比汽車(chē)出口量增長(zhǎng)22%，這對(duì)德國(guó)這個(gè)生產(chǎn)國(guó)來(lái)說(shuō)有著重要意義。為此，必須高度重視產(chǎn)品的質(zhì)量，德國(guó)向中國(guó)提供的汽車(chē)零部件也必須保證高質(zhì)量。產(chǎn)品質(zhì)量高——在這方面德國(guó)的汽車(chē)制造商在世界范圍內(nèi)享有盛譽(yù)。德國(guó)的加工工具制造商Hahn＋Kolb公司與其合作伙伴 Qness公司合作，研制出高質(zhì)量的汽車(chē)零部件加工設(shè)備，以確保加工的質(zhì)量安全。2011年，這兩家公司合作，通過(guò)5個(gè)月的共同努力，為德國(guó)的汽車(chē)制造企業(yè)在中國(guó)的一家工廠配備了曲軸硬度自動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)。 由于采取了創(chuàng)新性的自動(dòng)化輪廓識(shí)別裝置（圖1），因此，該自動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)可在幾乎是無(wú)人操控的狀態(tài)下自動(dòng)檢測(cè)曲軸的硬度。
圖1 Q250A型曲軸硬度自動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)裝有自動(dòng)化輪廓識(shí)別裝置
高精度及100%的可重復(fù)性
德國(guó)的汽車(chē)制造商為新設(shè)在中國(guó)的發(fā)動(dòng)機(jī)廠尋求一種自動(dòng)化檢測(cè)曲軸硬度的檢驗(yàn)裝置，要求是檢驗(yàn)過(guò)程零誤差且保證100%的可重復(fù)性，而此前這項(xiàng)工作只能手工完成。為此，必須將檢驗(yàn)工具與現(xiàn)有的QM軟件實(shí)現(xiàn)無(wú)線式連接。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，工具制造商要求檢驗(yàn)臺(tái)制造專(zhuān)家Qness公司在其生產(chǎn)的現(xiàn)有的Q250A型自動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步的研發(fā)。
Q250A型自動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)的測(cè)試硬度范圍為1～250?kg。該自動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)有一個(gè)帶定位傳動(dòng)的XY滑塊，精準(zhǔn)度為±0.002mm。一個(gè)可六重變位的檢測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)將加緊各種放大物鏡和彈入物體。該檢驗(yàn)裝置全部測(cè)試符合 Brinell（DIN EN ISO 6506，ASTM E-10），Vickers（DIN EN ISO 6507，ASTM E-384）和Rockwell（DIN EN ISO 6508，ASTM E-18）測(cè)試法。Qpix Control 軟件保證了多種菜單和測(cè)試功能，從而進(jìn)行自動(dòng)化的CHD，Nht和Rht檢測(cè)。為符合出口的要求，該檢測(cè)裝置可做出符合標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試件檢測(cè)評(píng)估，數(shù)據(jù)管理及統(tǒng)計(jì)并提供報(bào)告書(shū)。
對(duì)Q250A型自動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)長(zhǎng)達(dá)5個(gè)月的進(jìn)一步研發(fā)改造的焦點(diǎn)是使軟件滿足顧客的需求。該曲軸硬度自動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)的核心部件是輪廓自動(dòng)識(shí)別裝置。新研發(fā)的檢驗(yàn)裝置采用光學(xué)的方法跟蹤測(cè)試部件的輪廓，通過(guò)亮-暗的差別識(shí)別測(cè)試部件的位置和類(lèi)型，并事先與汽車(chē)生產(chǎn)廠家一同確定自動(dòng)化檢驗(yàn)的順序。為此，該自動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)的軟件也進(jìn)行了改變，使其與汽車(chē)生產(chǎn)廠家現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)障礙匹配。該自動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)按Vickers測(cè)試法在PC機(jī)上按時(shí)序給出檢驗(yàn)臺(tái)的曲軸硬度測(cè)試結(jié)果。通過(guò)汽車(chē)制造商和檢驗(yàn)工具服務(wù)商共同努力，采用該檢驗(yàn)臺(tái)得出檢驗(yàn)報(bào)告。
此外，研發(fā)該檢驗(yàn)臺(tái)的前提是使檢驗(yàn)裝置的可靠性高，操作簡(jiǎn)便。檢驗(yàn)的準(zhǔn)備工作是：用帶鋸將曲軸縱向平分鋸開(kāi)，接著將其分成三種不同類(lèi)型的曲軸段，并將表面磨平。一段是一個(gè)連桿軸承和兩個(gè)主軸承；第二段是兩個(gè)連桿軸承和一個(gè)主軸承；第三段是法蘭和兩個(gè)主軸承。操作員將放有一個(gè)段的檢驗(yàn)盒放置在XY滑臺(tái)上，并用定線螺栓定位。與該檢驗(yàn)臺(tái)一體化布置的傳感器可以測(cè)得是哪段曲軸正通過(guò)測(cè)試。XY滑臺(tái)直接與旁邊一臺(tái)PC機(jī)相連，操作員在PC機(jī)上啟動(dòng)檢測(cè)過(guò)程。首先，建議檢驗(yàn)臺(tái)的物鏡自動(dòng)移動(dòng)向檢驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，自動(dòng)識(shí)別其輪廓（圖2）。XY滑臺(tái)滑向曲軸的第一定位。接著，建議單元用壓緊裝置固定在工件上。此時(shí)，其他曲軸檢驗(yàn)件處于松開(kāi)狀態(tài)。
圖2 曲軸硬度自動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)啟動(dòng)后，通過(guò)
物鏡晃動(dòng)，檢驗(yàn)臺(tái)自動(dòng)識(shí)別被檢曲軸的輪廓
光柵確保操作安全性
檢驗(yàn)臺(tái)在測(cè)試時(shí)能夠同步識(shí)別曲軸段的輪廓，立即從總體上測(cè)出曲軸段的位置，按照事先選定的順序檢測(cè)曲軸的硬度（Rht標(biāo)準(zhǔn)）。按Rht標(biāo)準(zhǔn) HV5 檢驗(yàn)臺(tái)在檢測(cè)曲軸段中間部位刺（45）小孔，按此方法可以測(cè)出曲軸段各個(gè)面的硬度。處理軟件以數(shù)字形式或以曲線形式給出檢測(cè)結(jié)果，隨后，操作員便可出具檢測(cè)報(bào)告。檢測(cè)過(guò)程完成后XY滑臺(tái)歸位，這樣操作員便可取下檢測(cè)的曲軸段。
為提高操作員工作的安全性，例如預(yù)防壓傷，還需要另外一些部件。該曲軸硬度檢測(cè)臺(tái)內(nèi)一體化布置有光柵，在整個(gè)檢驗(yàn)過(guò)程中檢測(cè)被檢曲軸段自由移動(dòng)。操作員在操作時(shí)，一旦被檢曲軸段超出了光柵的范圍，監(jiān)測(cè)過(guò)程自動(dòng)停止。如果操作員再次將被檢曲軸段放置該位置，監(jiān)測(cè)過(guò)程又將自動(dòng)停止。在該檢驗(yàn)裝置啟動(dòng)檢驗(yàn)過(guò)程時(shí)，隨即自動(dòng)出現(xiàn)光柵，直至檢驗(yàn)過(guò)程完畢，光柵消失。
為了創(chuàng)建曲軸硬度的完美檢驗(yàn)環(huán)境，除用以上介紹的曲軸硬度自動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)曲軸的硬度外，該檢驗(yàn)設(shè)備供應(yīng)商還為德國(guó)汽車(chē)廠設(shè)在中國(guó)的工廠補(bǔ)充提供了檢驗(yàn)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)所需的器具，如帶狀鋸、平磨機(jī)和手工操作的曲軸硬度檢測(cè)裝置。該手工操作的曲軸硬度檢測(cè)裝置是Qness Q250M型曲軸硬度檢測(cè)裝置（圖3）。檢驗(yàn)工作開(kāi)始前，操作員用手將曲軸安放在該測(cè)量裝置的兩根棱形柱之間，這兩根棱形柱在主軸承和連桿軸承部位起托架作用。
圖3 為使曲軸硬度檢測(cè)達(dá)到完美，需要Q250M
型手工操作的曲軸硬度檢測(cè)裝置作為補(bǔ)充設(shè)備
超乎想象的測(cè)量能力
檢測(cè)時(shí)，操作員用手提讀碼器捕捉連桿軸承條形碼信息，并將指令傳給外設(shè)的PC機(jī)的軟件。之后，操作員將需檢測(cè)硬度的曲軸件橫向進(jìn)給到曲軸硬度檢測(cè)裝置的工作臺(tái)上，使之與軸頸相垂直，并張緊軸承。在一側(cè)的監(jiān)視器上便可看到，曲軸硬度檢測(cè)已啟動(dòng)，顯示屏上顯示出HRC測(cè)量值。所有連桿軸承的上死點(diǎn)和下死點(diǎn)硬度均能測(cè)出。接著，操作員可將檢測(cè)結(jié)果以報(bào)告單形式給出，或以具體數(shù)據(jù)形式另行存儲(chǔ)，還可以CSV數(shù)據(jù)形式向用戶提供。
近年來(lái)，Qness 公司和加工工具制造商Hahn＋Kolb公司成功合作，成為了專(zhuān)門(mén)的營(yíng)銷(xiāo)伙伴公司。該營(yíng)銷(xiāo)伙伴公司在奧地利薩爾茨堡獲得了“2011年國(guó)家工業(yè)獎(jiǎng)”。
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