曹雅文　肖其新　唐敏俊　李鑫犇 / 上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院

衛(wèi)浴產(chǎn)品耐荷重性智能化檢測裝置

曹雅文肖其新唐敏俊李鑫犇 / 上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院

研制了一套衛(wèi)浴產(chǎn)品耐荷重性智能化檢測裝置，采用伺服電機、減速器和導(dǎo)向柱進行力的施加，升降部分由升降減速機、直線導(dǎo)軌、T形法蘭、橫梁組成。系統(tǒng)集成了衛(wèi)浴產(chǎn)品耐荷重性檢測項目，操作靈活、動作平穩(wěn)、出力均衡、力的施加準(zhǔn)確，克服了現(xiàn)有衛(wèi)浴產(chǎn)品負載檢測設(shè)備的檢測項目覆蓋面不全、自動化水平低、加載力值和位移控制不準(zhǔn)確等問題。

衛(wèi)浴產(chǎn)品；耐荷重性；智能化檢測裝置

0　引言

隨著建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，水暖衛(wèi)浴行業(yè)發(fā)展迅速。當(dāng)前，中國已成為世界上最大的衛(wèi)浴產(chǎn)品生產(chǎn)國和消費國［1］。隨著新材料、新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，衛(wèi)浴產(chǎn)品不斷推陳出新，專業(yè)化程度越來越高［2］。衛(wèi)浴產(chǎn)品的種類和功能日新月異，產(chǎn)品使用的安全性也不能忽視。衛(wèi)浴產(chǎn)品的耐荷重性是反映衛(wèi)浴產(chǎn)品安全性的主要技術(shù)指標(biāo)之一［3］，耐荷重性主要包括產(chǎn)品的穩(wěn)定性、強度和耐久性［4］。衛(wèi)生潔具使用過程中必須承受一定的重量，以保護使用者的安全。歐美等國家因衛(wèi)生潔具的耐荷重性出現(xiàn)問題，導(dǎo)致意外事故時有發(fā)生。

目前，國內(nèi)的衛(wèi)浴產(chǎn)品耐荷重性能檢測設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)覆蓋面不全、自動化水平低、檢測過程中相關(guān)參數(shù)缺乏實時存儲功能、加載力值和保載時間不能精確控制，并且隨著新標(biāo)準(zhǔn)的制/修訂，衛(wèi)浴產(chǎn)品相關(guān)檢測方法進行了更新，現(xiàn)有設(shè)備不能滿足檢測要求。因此，要求進一步提高相應(yīng)的檢測技術(shù)水平，優(yōu)化檢測裝置，以適應(yīng)當(dāng)前的衛(wèi)浴產(chǎn)品制造工藝水平。為了解決上述問題，研制與開發(fā)了一套衛(wèi)浴產(chǎn)品耐荷重性智能化檢測裝置。

表1　耐荷重性能檢測要求

1　衛(wèi)浴產(chǎn)品耐荷重性智能化檢測裝置檢測原理

衛(wèi)浴產(chǎn)品耐荷重性智能化檢測裝置是依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB 26730-2011 《衛(wèi)生潔具 便器用重力式?jīng)_水裝置及潔具機架》、JC/T 779-2010《玻璃纖維增強型塑料浴缸》、GB 6952-2005《衛(wèi)生陶瓷》、QB/T 2664-2004《搪瓷浴缸》中衛(wèi)浴產(chǎn)品的安全載荷檢測要求而設(shè)計的，標(biāo)準(zhǔn)中給出了施加載荷和加載時間的具體要求，如表1所示。

整個裝置主要由驅(qū)動機構(gòu)、裝夾固定機構(gòu)、電氣控制柜、外形框架、防護裝置等組成，如圖1所示。本檢測裝置可用于檢測的產(chǎn)品為：坐便器、洗面器、小便器、洗滌槽、淋浴盆以及浴缸等。

圖1　裝置示意圖

驅(qū)動機構(gòu)包含傳動機構(gòu)和升降機構(gòu)。傳動機構(gòu)由伺服電機、行星減速機、聯(lián)軸器組成，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)同步。伺服電機轉(zhuǎn)速3 000 r/min，兩端都選用1∶24的減速箱以增大輸出扭矩；兩臺電機需經(jīng)過2級的行星減速機減速后，其在最終端的行星減速機軸上輸出相應(yīng)的力矩，并經(jīng)聯(lián)軸器向渦輪減速機傳遞。

升降機構(gòu)由渦輪減速機、直線導(dǎo)軌、T形法蘭、橫梁組成，實現(xiàn)升降同步。渦輪減速機將水平動力轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪眲恿Σ幢壤龃螅瑢⑺欧姍C的輸出力矩放大的同時亦讓伺服電機的轉(zhuǎn)速控制更為精準(zhǔn)。

由于標(biāo)準(zhǔn)中未對加載速度提出相應(yīng)檢測要求，檢測過程中為了檢測快速便利，在啟動時空載迅速運轉(zhuǎn)至樣品表面，表面接觸后采用低速運行，逐漸加載至規(guī)定力值后保壓。此時，在渦輪減速機的輸出端不僅可輸出最大4.8 kN的壓力，且可實現(xiàn)最低進給速度為60 mm/min，使得力的施加和控制更為精準(zhǔn)。

2　裝夾固定機構(gòu)

裝夾固定機構(gòu)掛壁支架系統(tǒng)針對掛壁式小便器、掛壁式坐便器等掛壁式衛(wèi)浴產(chǎn)品的安裝固定，裝夾機構(gòu)設(shè)計成了掛壁支架，其主要由鋼板、托架、底板組成，如圖2所示。支架的上部開有兩排產(chǎn)品安裝孔，便于不同尺寸高度產(chǎn)品的鎖緊，且方便調(diào)節(jié)；緊固螺栓可穿過底部的螺栓孔與型材槽進行連接固定。該支架若暫時用不到，可直接拆下放到專門的區(qū)域，不妨礙浴缸產(chǎn)品的檢測。

3　電氣方案

整個系統(tǒng)的控制程序分為上位機程序和下位機程序兩部分。其中上位機程序為觸摸屏軟件，主要為了方便人機交流。上位機實現(xiàn)的主要功能如下：

圖2　掛壁支架結(jié)構(gòu)圖

1）實現(xiàn)系統(tǒng)升降操作

通過界面的按鍵設(shè)定能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)升降操作，包含自動操作和手動操作兩部分，可實現(xiàn)自動操作與手動操作的切換。

2）數(shù)據(jù)記錄

檢測過程中力值、位移值等每2 s記錄一次，能夠進行曲線分析，可以判斷運行趨勢。保存時間為200 d。

3）報警功能

當(dāng)試驗次數(shù)到達設(shè)定次數(shù)（試驗結(jié)束）后，啟動聲光報警，對操作員進行提醒。

4）停留功能

耐荷重試驗需要保載一定的時間，可將汽缸停留在加載位置，停留時間可設(shè)定。

下位機程序為PLC編程，為核心控制程序。主要是接受上位機指令實現(xiàn)各項試驗要求的正常動作，下位機程序流程圖如圖3所示。

圖3　下位機程序流程圖

上位機和下位機兩部分程序?qū)崿F(xiàn)了對衛(wèi)浴產(chǎn)品加載力值、加載時間、加載速度的控制，具有加載力值和時間實時顯示、參數(shù)標(biāo)定以及系統(tǒng)報警等功能，該系統(tǒng)充分體現(xiàn)了智能化設(shè)計理念。

4　系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)為：

1）加載力：0 ～ 4.8 kN，最大允許誤差±5‰；

2）加載速度：60 ～ 300 mm/min，最大允許誤差±6 mm/min；

3）加載時間：1 ～ 3 600 s，最大允許誤差±0.1 s；

4）汽缸最大運行距離：600 mm；

5）適用樣品尺寸：常規(guī)坐便器、掛壁式小便器、洗面器、洗滌水槽以及尺寸不大于1 800 mm×1 500 mm的浴缸等。

5　耐荷重性試驗

為了驗證所研制的智能化檢測裝置的可靠性，選取了坐便器、小便器和洗面器3個樣品進行了耐荷重性試驗。試驗時將一塊試驗板（表面面積為600 mm ×225 mm的鋼板，且在一面貼有厚度為13 mm的橡膠墊，如圖4所示）平放在被測產(chǎn)品上，且使橡膠面緊貼被測面。緩慢向試驗板垂直施加載荷，使被測產(chǎn)品所承受的總荷重和加載時間達到表1的規(guī)定，試驗后觀察并記錄有無變形或可見結(jié)構(gòu)的破損。

經(jīng)對每個樣品進行試驗后，裝置運行狀況良好，樣品未見變形和可見結(jié)構(gòu)的破損，整個試驗過程方便快捷，加載力值波動范圍小，位移控制準(zhǔn)確，表明該裝置符合檢測要求。

圖4　試驗板

6結(jié)語

衛(wèi)浴產(chǎn)品耐荷重性智能化檢測裝置覆蓋標(biāo)準(zhǔn)面廣，滿足不同類型衛(wèi)浴產(chǎn)品檢測要求。此外，本檢測裝置具有外觀簡單、操作方便、智能化程度高、測試數(shù)據(jù)精確等優(yōu)點，在提高質(zhì)量監(jiān)督檢驗機構(gòu)的檢測水平方面發(fā)揮了積極的作用，為衛(wèi)浴產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)管提供了可靠的技術(shù)支撐。該檢測裝置可在檢測機構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)中推廣應(yīng)用，將對促進我國衛(wèi)生潔具企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量、保護消費者的人身安全具有重要意義。

［1］ 羅嬋. 基于和諧文化層次的衛(wèi)浴產(chǎn)品設(shè)計研究［D］. 長沙：湖南大學(xué)，2012.

［2］ 劉斐. 現(xiàn)代衛(wèi)浴產(chǎn)品的設(shè)計研究［D］.上海：同濟大學(xué)，2006.

［3］ 張衛(wèi)星. 衛(wèi)生潔具產(chǎn)品的安全性評價［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