CN108458842A - 一种伺服气缸的离线测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种伺服气缸的离线测试系统及测试方法，所述离线测试系统包括测试单元和控制单元，伺服气缸安装在所述测试单元上，由所述控制单元控制所述伺服气缸的活塞杆移动；所述伺服气缸内部配置路径传感器；所述测试单元包括激光测距感应器，在所述活塞杆的伸出方向设置测量点；所述激光测距感应器包括在测量范围内的发射数显部件和反射部件，所述发射数显部件安装在所述活塞杆伸出方向的相应位置，所述反射部件安装在所述活塞杆上，并与所述活塞杆同步移动。本发明提高了返修和备件伺服气缸的不合格品的检出率，提高效率，降低成本，保证备品备件完好性，满足车间生产运营。

Description

一种伺服气缸的离线测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及测试控制技术领域，具体涉及一种伺服气缸的离线测试系统及测试方法。

背景技术

相比于传统焊枪上使用的双位置气缸，气伺服焊枪使用应用了伺服技术的气缸来实现焊枪电极臂位置控制，以位移作为控制目标。而且它在车身生产线应用时，被视为焊接机器人的附加轴集成在机器人上，由机器人控制器中专门的伺服单元来配合控制，通过安装机器人点焊软件包，能够实现焊枪定位、与工件软接触、预压、焊接、保压及电极轴向磨损检测和补偿等功能。

因此对于应用了伺服技术的机器人自动焊枪重要部件，气伺服模块和伺服气缸，其备件返修后的的检测步骤就显得尤为重要。目前经过线下返修或备件待测的各型号伺服气缸，检测方式和存在问题如下：

①伺服气缸：通过一个手动换向阀连接气源进行换向功能测试，检测手段单一；

②伺服气缸路径传感器：没有单独的检测手段，只能通过将伺服气缸整体安装到自动焊枪上，上线测试后来判定其功能；

③伺服模块：因是控制元器件，无离线测试功能，必须与相应的伺服气缸配合安装在焊枪上后，进行在线测试。

为了克服以上缺点，需开发伺服气缸的离线测试系统及测试方法，来实现快速和相对全面的检测伺服气缸的性能，使之达到现场使用要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种伺服气缸的离线测试系统及测试方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种伺服气缸的离线测试系统，所述离线测试系统包括测试单元和控制单元，伺服气缸安装在所述测试单元上，由所述控制单元控制所述伺服气缸的活塞杆移动；所述伺服气缸内部配置路径传感器；所述测试单元包括激光测距感应器，在所述活塞杆的伸出方向设置测量点；所述激光测距感应器包括在测量范围内的发射数显部件和反射部件，所述发射数显部件安装在所述活塞杆伸出方向的相应位置，所述反射部件安装在所述活塞杆上，并与所述活塞杆同步移动。

进一步的，所述控制单元包括PLC模块、网络交换机、输入输出模块和气伺服模块；所述PLC模块与所述网络交换机通信连接，所述交换机与所述气伺服模块光纤连接；所述PLC模块通过所述网络交换机实现与所述气伺服模块之间的信号交互；所述气伺服模块驱动所述活塞杆的移动。

进一步的，还包括电源模块，所述电源模块给所述PLC模块、所述网络交换机、所述输入输出模块和所述气伺服模块供电。

进一步的，还包括温度检测开关,所述温度检测开关与所述气伺服模块的接口连接,用于模拟与所述气伺服模块连接的机器人自动焊枪的温控信号，检测所述气伺服模块。

进一步的，所述伺服气缸内包括活塞两侧的第一密封腔和第二密封腔，所述测试单元还包括检测所述第一密封腔压力的第一气压检测部件和检测所述第二密封腔压力的第二气压检测部件；所述第一密封腔的外部管路上连接有第一电磁阀，所述第二密封腔的外部管路上连接有第二电磁阀。

一种伺服气缸的离线测试系统的测试方法，所述测试方法包括所述路径传感器测试，在活塞杆的伸出范围内间隔设置若干个测量点，在测量点标定移动距离，驱动所述活塞杆移动到测量点，由所述发射数显部件显示实际位移值，如实际位移值无法显示，则有检测盲点，判断路径传感器损坏。

进一步的，所述测试方法还包括重复定位精度检测，驱动所述活塞杆做测量点到测量点之间的重复运动，使用所述发射数显部件监控这两个测量点之间的重复到位数值，如若干次测试数值在预设公差范围内，则判断伺服气缸、气伺服模块和路径传感器功能正常。

进一步的，所述测试方法还包括活塞的气密性检测，所述活塞杆伸出到位，关断所述第一电磁阀，形成密闭的所述第一密封腔，利用所述第一气压检测部件的检测数值来观察压降，当在设定时间内压降小于设定的百分比，则认为所述第一密封腔和所述第二密封腔之间无窜气；否则为窜气，则判断伺服气缸的气密性不正常。

进一步的，所述测试方法还包括伺服气缸端部的气密性检测，驱动所述活塞杆缩回，关断所述第一电磁阀和所述第二电磁阀，形成密闭的所述第一密封腔和所述第二密封腔，利用所述第一气压检测部件的检测数值来观察所述第一密封腔的压降，利用所述第二气压检测部件的检测数值来观察所述第二密封腔的压降，当设定时间内所述第一密封腔的压降和所述第二密封腔的压降都小于设定的百分比，则判断所述伺服气缸的端部密封无漏气，否则漏气。

进一步的，所述测试方法还包括伺服气缸活塞杆的位移检测，控制所述活塞杆从伸出位置到缩回位置，通过所述发射数显部件来监控所述活塞杆的实际位移数值，通过比对程序输入的数值，如一致，则判断所述活塞杆正常，否则为不正常。

相比现有技术,本发明具有如下有益效果：

本发明可方便快捷的对各型号伺服气缸进行离线测试，采用外部测位移监控验证伺服气缸内部传感器完好性，实施多种气缸测试方法，验证伺服气缸的功能性，大大提高了返修和备件的伺服气缸的不合格品检出率，同时节约了工人操作工时，提高了工作效率，降低了劳动成本，避免重复及无价值劳动，保证备品备件完好性，满足车间生产运营。

附图说明

图1本发明一实施例中，伺服气缸的离线测试系统结构主视图；

图2本发明一实施例中，伺服气缸的离线测试系统左视图；

图3本发明一实施例中，控制单元电路及网络连接图；

图4本发明一实施例中，气路示意图；

图5本发明一实施例中，路径传感器精度检测示意图；

图6本发明一实施例中，重复定位精度检测示意图；

图7本发明一实施例中，伺服气缸气密性检测结构示意图；

图8本发明一实施例中，伺服气缸的活塞杆位移检测示意图。

其中，1.气伺服模块，2.伺服气缸，3.测试台，4.气源处理单元，5.急停开关，6.进回路球阀，7.第一气压检测部件，8.第二气压检测部件，9.激光测距感应器，10.温度检测开关，11.24V电源模块，12.PLC模块，13.网络交换机，14.输入输出模块，15.断路器，16.接线端子，17平衡缸。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明的技术方案为依据开展，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。

如图1～3所示，本发明一种伺服气缸的离线测试系统，测试台3底部装有导轮，测试台分为三层，第一层台面上布置伺服气缸2，第一层还安装气路模块，气路模块包括气源处理单元4、气体通路、进回路球阀6和急停开关5，气源依次经过气源处理单元4、气体通路和伺服气缸2。气路模块用于进气的启停、压力的调节和水汽分离处理及过滤，使气体压力和清洁度达到伺服气缸2的使用要求。急停开关5组成气动急停回路，保证气动装置整体运行过程中的气路安全和人员操作安全。

第一层背板上安装气伺服模块1，伺服气缸2与气伺服模块1连接；第二层可以安装控制单元；第三层可以安装断路器15和接线端子16，断路器15连接于控制单元的各模块进线处，用于保证整套线路的用电安全。

气伺服模块1的DIN-A接口上连接温度检测开关10，模拟自动焊枪温控信号，该温度信号是保证气伺服模块1正常工作的必备条件。

控制单元可以包括24V电源模块11、PLC模块12、网络交换机13和输入输出模块14和气伺服模块1。

PLC模块12，存储电脑对伺服模块1编译的底层驱动程序，借以控制气伺服模块1驱动伺服气缸2执行相应的动作；安装网络交换机13，通过光纤与气伺服模块1和PLC模块12连接，并使用最新的的Profinet工业以太网通讯协议建立网络连接，以传输相互间的交互信号；安装24V电源模块11，可以将220V交流电转成24V直流电，通过接线端子16连线传输到PLC模块12、网络交换机13、气伺服模块1和输入输出模块14，确保各电气元件使用过程中的电压稳定，同时在各模块进线处接驳断路器15，以保证整套线路在使用中的用电安全；安装输入输出模块14可以给数显激光测距感应器9和第一气压检测部件7，第二气压检测部件8供电。

控制单元完成控制气伺服模块1驱动伺服气缸2执行相应的动作，通过气压检测部件及激光测距感应器9，完成对伺服气缸2气密性及气缸内部的路径感应器的检测。

PLC模块12可以模拟机器人自动焊枪控制系统与气伺服模块1进行信号交互，控制气伺服模块1及驱动伺服气缸2执行相应的动作，控制和动作执行到位，则气伺服模块1性能正常。

如图4为本发明气路连接示意图，气伺服模块1分别可以与伺服气缸2和/或平衡缸17连接。

本发明一种伺服气缸的离线测试系统的测试方法实施例如下：

连接10bar气源和220V电源，检查测试台上的电缆、通讯光缆及气管连接正常无误后，打开气源开关并启动电源，推上各电路的保护开关，连接电脑，通过PLC模块对气伺服模块进行地址配置，确保模块功能正常。具体测试方法如下：

如图5，路径传感器精度检测：在活塞杆的伸出范围内间隔设置若干个测量点，如1#，2#…，在测量点标定移动距离，驱动所述活塞杆移动到测量点，由所述发射数显部件显示实际位移值，如实际位移值无法显示，则有检测盲点，判断路径传感器损坏。

如图6，重复定位精度检测：驱动活塞杆做测量点到测量点之间的重复运动，通过激光测距感应器9监控这两个点的重复到位数据，如多次测试记录的数据在±2mm公差范围内，则判断为合格，否则，判断为不合格。

如图7，测试伺服气缸2的活塞的气密性检测：活塞杆伸出到位，关断第一电磁阀VH，形成密闭的第一密封腔，利用第一气压检测部件7的检测数值来观察压降，当5min内压降小于5％，则判断为所述活塞两侧腔室无窜气；否则为窜气，则判断伺服气缸的气密性不正常。

伺服气缸端部的气密性检测：驱动活塞杆缩回，关断第一电磁阀和第二电磁阀，形成密闭的第一密封腔和第二密封腔，利用第一气压检测部件7的检测数值来观察第一密封腔的压降，利用第二气压检测部件8的检测数值来观察所述第二密封腔的压降，当5min内内第一密封腔的压降和第二密封腔的压降都小于原始压力的5％，则判断所述伺服气缸的端部密封无漏气，否则漏气。

如图8，伺服气缸2的活塞杆位移检测：控制活塞杆从伸出位置到缩回位置，活塞杆移动距离可以设定为L，通过发射数显部件来监控活塞杆的实际位移数值，通过比对程序输入的数值，如一致，则判断所述活塞杆正常，否则为不正常。

以上实施例为本申请的优选实施例，本领域的普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本申请总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本申请要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种伺服气缸的离线测试系统，其特征在于：所述离线测试系统包括测试单元和控制单元，伺服气缸安装在所述测试单元上，由所述控制单元控制所述伺服气缸的活塞杆移动；所述伺服气缸内部配置路径传感器；所述测试单元包括激光测距感应器，在所述活塞杆的伸出方向设置测量点；所述激光测距感应器包括在测量范围内的发射数显部件和反射部件，所述发射数显部件安装在所述活塞杆伸出方向的相应位置，所述反射部件安装在所述活塞杆上，并与所述活塞杆同步移动。

2.根据权利要求1所述的一种伺服气缸的离线测试系统，其特征在于：所述控制单元包括PLC模块、网络交换机、输入输出模块和气伺服模块；所述PLC模块与所述网络交换机通信连接，所述网络交换机与所述气伺服模块光纤连接；所述PLC模块通过所述网络交换机实现与所述气伺服模块之间的信号交互；所述气伺服模块驱动所述活塞杆的移动。

3.根据权利要求2所述的一种伺服气缸的离线测试系统，其特征在于：还包括电源模块，所述电源模块给所述PLC模块、所述网络交换机、所述输入输出模块和所述气伺服模块供电。

4.根据权利要求3所述的一种伺服气缸的离线测试系统，其特征在于：还包括温度检测开关,所述温度检测开关与所述气伺服模块的接口连接,用于模拟与所述气伺服模块连接的机器人自动焊枪的温控信号，检测所述气伺服模块。

5.根据权利要求3所述的一种伺服气缸的离线测试系统，其特征在于：所述伺服气缸内包括活塞两侧的第一密封腔和第二密封腔，所述测试单元还包括检测所述第一密封腔压力的第一气压检测部件和检测所述第二密封腔压力的第二气压检测部件；所述第一密封腔的外部管路上连接有第一电磁阀，所述第二密封腔的外部管路上连接有第二电磁阀。

6.一种基于权利要求5所述的伺服气缸的离线测试系统的测试方法，其特征在于：所述测试方法包括所述路径传感器测试，在所述活塞杆的伸出范围内间隔设置若干个测量点，在测量点标定移动距离，驱动所述活塞杆移动到测量点，由所述发射数显部件显示实际位移值，如实际位移值无法显示，则有检测盲点，判断所述路径传感器损坏。

7.根据权利要求6所述的一种伺服气缸的离线测试系统的测试方法，其特征在于：所述测试方法还包括重复定位精度检测，驱动所述活塞杆做测量点到测量点之间的重复运动，使用所述发射数显部件监控这两个测量点之间的重复到位数值，如若干次测试数值在预设公差范围内，则判断所述伺服气缸、所述气伺服模块和所述路径传感器功能正常。

8.根据权利要求6所述的一种伺服气缸的离线测试系统的测试方法，其特征在于：所述测试方法还包括活塞的气密性检测，所述活塞杆伸出到位，关断所述第一电磁阀，形成密闭的所述第一密封腔，利用所述第一气压检测部件的检测数值来观察压降，当在设定时间内压降小于设定的百分比，则认为所述第一密封腔和所述第二密封腔之间无窜气；否则为窜气，则判断伺服气缸的气密性不正常。

9.根据权利要求6所述的一种伺服气缸的离线测试系统的测试方法，其特征在于：所述测试方法还包括伺服气缸端部的气密性检测，驱动所述活塞杆缩回，关断所述第一电磁阀和所述第二电磁阀，形成密闭的所述第一密封腔和所述第二密封腔，利用所述第一气压检测部件的检测数值来观察所述第一密封腔的压降，利用所述第二气压检测部件的检测数值来观察所述第二密封腔的压降，当设定时间内所述第一密封腔的压降和所述第二密封腔的压降都小于设定的百分比，则判断所述伺服气缸的端部密封无漏气，否则漏气。

10.根据权利要求6所述的一种伺服气缸的离线测试系统的测试方法，其特征在于：所述测试方法还包括伺服气缸活塞杆的位移检测，控制所述活塞杆从伸出位置到缩回位置，通过所述发射数显部件来监控所述活塞杆的实际位移数值，通过比对程序输入的数值，如一致，则判断所述活塞杆正常，否则为不正常。