齿轮清洗机计数定保机能的设计及应用

PLC摘要：通过配件选型、计数继电器安装、固定架和固定板制作、电气线路连接、程序修改，两台齿轮清洗机具备了计数定保机能，清洗质量得以提升，加热管损坏频次降低，设备定保执行到位，维修费用显著降低。关键词：齿轮清洗机计数定保设计应用TP277 A中图分类号：文献标识码： 250022）（中国重汽集团济南桥箱有限公司，济南刘胜勇

2018-06-20 -

1978—）， &作者简介：刘胜勇（男，高级工程师数控技师，工程硕士，中国科普作家协会会员，研究方向为数控技术、车辆工程。

1 专用清洗烘干机介绍

2 LTQX- 60Ⅲ某齿轮生产车间在用的台型专1用清洗烘干机（下称清洗机）如图所示，主要用来清洗主动锥齿轮和被动锥齿轮上的油、污、垢、研磨砂等。它采用链传动输送带输送工件，具有清洗液喷洗、清水喷淋精铣（加防锈处理）、压缩空气吹干、热风吹干及下料处加人工补吹（清除死角）等功能。

2 设备现状

由于清洗机不具备计数定保机能，造成班产量无法准确统计，并影响清洗槽和漂洗槽内沉于120#底部的研磨砂（绿碳化硅）不能定期清理。操4 1作者仅凭“每周清洁件过滤网次、每班清洁浮1 50 μm 1油次、每月清洁袋式精过滤器内过滤袋21次”的措施，对清洗机进行定期保养，使得支加

380 V/2.5 kw 380 V/7 kw）热管（和埋在沉砂内工作而频繁烧毁。如此，不仅影响了清洗机的正常运转，还降低了工件清洗质量（清洁度降低）；不仅徒增了人工计件的繁琐，还造成设备维修费用的浪费。

3 方案设计

→ →按“上桥过桥下桥”思路，工程问题转化TRIZ TRIZ为标准问题，经结构桥导出标准方案

后，得到清洗机改进方案。

3.1 技术系统的功能分析

对清洗机的技术系统进行功能分析，确定系统的功能组件，建立关系矩阵和功能模型。3.1.1

确定功能组件对清洗系统的功能组件进行分析，以描述技术系统的组成和各系统组件的层次，涉及系统作用对象、系统组件、子系统组件以及和系统组件发1生相互作用的超系统组件。表列出了清洗机技术系统的功能组件。

3.1.2 建立关系矩阵

为了更清晰地表达各个组件之间的关系，建2立图所示的关系矩阵，并用小圆圈将每对相互作用的组件标记出来。 3.1.3 建立功能模型

基于结构关系的功能模型是采用规范化的功能描述方式清晰表达组件对之间的相互作用关系，揭示系统功能的实现机理。在功能模型中，用不同线型的箭头表示各功能的类型：直线表示充分的功能，虚线表示不足的功能，＋号表示过度的3功能，波浪线表示有害的功能。图列出了清洗机研磨砂沉积与计数问题的功能模型。

3.2 功能模型导出物场模型

TRIZ（基于发明问题解决理论）结构桥知识， 3由图的功能模型导出多个物场模型：操作者与工票，操作者与研磨砂，操作者与过滤环节，研磨砂与加热管，研磨砂与清洗液，研磨砂与被洗工件， 4过滤环节与研磨砂等，如图所示。在解决问题3时，重点关注类模型，即操作者对工票的不完整模型，操作者对过滤环节和研磨砂的效应不足完整模型，以及研磨砂对加热管和被洗工件的效应有害完整模型。

3.2.1 操作者填工票效应不足的物场模型

经标准解的物场模型，得到操作者填工票效S3应不足的解决方案——增加物质和另一个场F2。在清洗机下料前，使用计数器进行工件计数；在每班结束时，将计数器的数值记录于工票上。保证工票统计准确无误，减少中间环节劳动量。5操作者填工票效应不足的解决方案示意见图。

物质S3选择的优先顺序一般为：刚体→柔性体→颗粒→粉末→液体→气体→场。场F2选择的优先顺序一般为：生物场B→机械场Me→声学场A→ Th→ E→ M热学场电场磁场。3.2.2 操作者对过滤环节和研磨砂效应不足的物场模型

经标准解的物场模型，得到操作者对过滤环节和研磨砂效应不足的解决方案——增加物质S3和另一个场F2，如图6所示。在清洗机下料前，使用计数器进行工件计数；经清洗机的先前台时数定保变为工件数定保。到数后清洗机停机定保，强化操作者责任心。

3.2.3 7）研磨砂对加热管效应有害的物场模型（图

经标准解的物场模型，得到研磨砂对加热管效应有害的解决方案——采用双系统。在加热管的四周加装隔离罩并充满清洗液，使研磨砂与加8热管不再接触，如图所示。清洗槽漂洗槽的底部改为尖端漏斗状，底部加装搅砂结构，用泥浆泵抽9取砂浆，以避免沉砂，如图所示。

3.2.4 研磨砂对被洗工件效应有害的物场模型经标准解的物场模型，得到研磨砂对被洗工件10效应有害的解决方案——增加高压气枪，如图所示。在清洗机的下料处，增加一把高压气枪，由操作者吹除残砂。压缩空气的高压获取，可采用FESTO DPA 0.6 MPA型增压器，将压缩空气经双级1.2 MPA增压缸增至。

3.3 由标准解系统得出改进方案[2]

TRIZ 76结合结构桥的个标准解，立足于少量改变已有的技术系统、减少操作者重复劳动量并强化其保养责任心（更换滤芯与清理沉砂），最终确定改进方案为加装计数器、工件数定保和高压11气枪吹砂，如图所示。

4 方案实施

据方案设计，依次进行配件选型、计数继电器PLC安装、固定架和固定板制作、电气线路连接、2程序修改，使台清洗机具备计数定保机能。

4.1 配件选型

600 mm据输送带宽度及所要实现的功能，选择9999 JDM9（ZYC09-4）最高计数范围为的预置式计12a）， 4m数继电器（图选择回归反射距离最大的PNP E3Z- R81 12b），型回归反射型光电开关（图选E39- R1S 12c），择光电开关配套的型反射板（图配M3 M5置连接电缆、紧固螺钉和。

4.2 安装计数继电器

70 mm×70 mm在电控柜的前面板上，开的槽JDM9（ZYC09- 4）口，以安装并紧固预置式计数继13电器，如图所示。

4.3 制作光电开关固定架并安装光电开关

Omron 2 mm据所选光电开关，选用不锈钢板， 2 14）制作件光电开关固定架（图。在清洗机下料处检测开关之前的空余位置，为每台清洗机钻攻2 M5 2 M3×15 mm加工个的螺孔。先是采用条的2 M3 E3Z- R81螺钉和件的螺母，将回归反射型光2 M5×15 mm电开关连接于支架上；再采用条的螺钉，将固定架紧固于清洗机的目标位置。

4.4 制作反射板固定架并安装反射板

Omron 2 mm据所选反射板，选用不锈钢板，制2 15）作件反射板固定架（图。在清洗机下料处检测开关的反射板之前的空余位置，为每台清洗机钻攻1 M5 2 M3×10 mm加工个的螺孔。先是采用条的螺2 M3 E39-R1S钉和件的螺母，将型反射板连接于固1 M5×15 mm定架上；再采用条的螺钉，将固定架紧固于清洗机的目标位置。

4.5 连接电气线路

3A在电控柜的导轨上新增的单极断路器QF7， JDM9（ZYC09- 4）以引出预置式计数继电器AC220V， L12 Pin1 N Pin2控制电源其中接、接。Omron 3光电开关的芯电缆经由穿线管进入电控柜后，连接于预置式计数继电器上，其中红线接

Pin3 Pin5 Pin6、黄线接、蓝线接。为实现规定计数到达后，清洗机务必进入定期保养状态，特将预置式计数继电器的常闭触点形式的输出信号接于三PLC Pin12 COM Pin10菱的输入端子上，其中接、接X10 16。新增计数定保机能的电气连接见图。

4.6 在线修改PLC程序并固化

PC[ PLC /在外设 1]上安装三菱设计维护工具GX Developer Version， USB通过接口的传输电缆SC-09 PLC PC将程序传至机。将计数已到达信号X10 /的常开触点引入系统手动自动切换支路中17）， X10＝1， / （图做到：计数未到时点击系统起停X1 M100＝1 Y010＝1按钮使后，使电控柜面板上/系统起停钮的指示灯点亮呈绿色；计数到达使X10＝0，M101 M102 Y010＝0与不能接通，使系统/起停钮的指示灯进入熄灭状态。

5 实施效果

在预置工件计数到达时，清洗机即刻进入定期保养状态，强迫操作者对其进行定期保养，以及时清理沉淀于清洗槽和漂洗槽底部的研磨砂。

齿轮清洗质量得以稳步提升，重复清洗次数8 / 2 / 2由先前的件天减少为件天。这台清洗机的8- 2） / ×5 min/ ×22年度反复清洗时间节约（件天件/ ×12 ×2 264天月月台＝小时，使得工时费用节约264 ×40 / 1.056小时元小时＝万元。

2.5每台清洗机的加热管烧毁次数由先前的次/月降低至0.5 次/月。这2台清洗机的年度维修2.5－ 0.5） / ×7 / ×12 ×2时间节约（次月小时次月台＝ 336小时，使得工时费用节约共计336小时×40元/小时＝ 1.344 万元；年度设备维修费用节约（ 2.50.5） / ×12 ×21 / ×189.60 / ×2次月月件次元件台＝ 19.111 68万元。

通过PLC的在线读取和I/O信号识别， 2台清洗机在遇有重大故障时，请制造厂商上门维修变为维修团队的自我维修。维修周期由厂家上门的4 / 1 /天次缩短为自行维修的天次，年度节省维修4-1） / ×5 / ×2 30天数为（天次次台台＝天，使得工时30 ×7.5 / ×40 / 0.9费用节约天小时天元小时＝万元； 2 000 2 500同时省却上门维修费用元（交通费）＋ / ×30 7.7元天天＝万元。

参考文献：

[1] . J.刘胜勇数控卧式车床的机器人智能拓展［］汽车工2016, 334 10 1-6,10．艺与材料〔〕： [2] . J.刘胜勇曼商用车锥齿路自动线的优化及改进［］汽2015, 314 2 68-72．车工艺与材料〔〕：