CN109163859A - 一种快速检测产品密封性的自动化装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种快速检测产品密封性的自动化装置及方法，属于密封性检测技术领域，解决了现有检测装置难以实现自动化生产线上对各类产品的气密性进行逐一检测的问题。该自动化装置包括质谱分析仪、真空罐、真空泵组、机架、输送装置和抬升机构，真空罐固定于机架的上部，输送装置和抬升机构用于将装有氦气的待测产品运送至真空罐内，托盘工装与真空罐紧密结合形成容纳待测产品的密闭空间；真空罐与主管道连通，真空泵组通过抽真空管道与主管道连通，质谱分析仪通过检测管道与抽真空管道连通；主管道、检测管道和抽真空管道均设置有挡板阀。本发明实现了对自动化生产线上的产品气密性逐一进行快速检测。

Description

一种快速检测产品密封性的自动化装置及方法

技术领域

本发明涉及密封性检测技术领域，尤其涉及一种快速检测产品密封性的自动化装置及方法。

背景技术

检测产品密封性的常用方法有水浸法、干空气法以及示踪气体法，其中，示踪气体法检测被测产品的示踪气体浓度变化，如氦气等大气中含量极少的惰性气体，例如，往被测产品中充入氦气，采用质谱分析仪可以检测被测产品氦气的漏率，检测精度极高。

目前，针对外部裸露电线或电触发器，以及内部不允许出现较大正压或负压的封闭产品，其密封性检测通常采用示踪气体法，且多以氦气作为示踪气体。以氦气为示踪气体的检测装置一般包括探头、质谱分析仪、密闭容器等，且常用检测方式有四种，分别为真空法氦质谱检漏、正压法氦质谱检漏、真空压力法氦质谱检漏和背压法氦质谱检漏。其中，真空法氦质谱检漏与真空压力法氦质谱检漏需要产品为探头或充氦管路预留必要的接口，显然对产品的适应性不强。而背压法氦质谱检漏又需要长达数小时甚至是数天的检测准备阶段，检测耗时久。因此相比较而言，正压法氦质谱检测对产品的适应性强且检测准备阶段短，可以应用在自动化生产线上实现对产品气密性的快速逐一检测，但是目前鲜有关于基于正压法氦质谱检测原理的快速检测产品气密性的自动化装置的报道。

通常情况下，产品气密性检测多以离线式抽查为主，可直接手持探头在产品封边处进行检测，如先对被检产品抽真空，且需要测量产品内部的真空度，再从外部对待检产品喷氦气，并最后由探头测量氦气的漏率，因此产品上除了需要为探头预留接口外，还需要为抽真空管路和真空检测装置留接口，因此对被检查产品的要求高，应用局限，显然不能满足自动化生产线中在线逐一检测的要求。

现有适用于生产线的产品检漏装置为真空法氦质谱检漏，待检测产品上必须要为探头预留接口，检测时从接口处将产品中预先冲入的氦气抽出再进行检测，并且此类检漏装置仅能检测特定型号的产品，因此该类检漏装置不能满足无预留接口的各类型产品的检漏需求，难以适应各类产品自动化生产线上对产品气密性的逐一检测，应用范围局限。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种快速检测产品密封性的自动化装置及方法，用以解决现有密封性检测装置难以实现自动化生产线上对各类产品的气密性进行逐一检测的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面提供一种快速检测产品密封性的自动化装置，包括质谱分析仪、真空罐、真空泵组，还包括机架、输送装置和抬升机构，真空罐固定于机架的上部，输送装置用于将位于托盘工装上装有氦气的待测产品输送至真空罐的下方，抬升机构用于将待测产品抬升至真空罐内，托盘工装与真空罐形成容纳待测产品的密闭空间；真空罐与主管道连通，真空泵组通过抽真空管道与主管道连通，质谱分析仪通过检测管道与抽真空管道连通；主管道、检测管道和抽真空管道分别设置有挡板阀。

进一步地，真空罐包括第一真空罐和第二真空罐，真空罐通过副管道与主管道连通，主管道与副管道通的连接处分别设置有第一挡板阀和第二挡板阀。

进一步地，检测管道和抽真空管道与主管道的接口位于第一挡板阀和第二挡板阀之间。

进一步地，质谱分析仪通过检测软管与检测管道连通；真空罐设置有泄气阀；抽真空管道上设置有气压检测装置。

进一步地，真空泵组通过水管与水冷机相连；真空泵组包括罗茨泵和滑阀泵。

另一方面提供一种快速检测产品密封性的方法，利用上述快速检测产品气密性的自动化装置进行检测，包括以下步骤：

步骤一：将装有氦气的待测产品放置于真空罐内，并形成容纳待测产品的密闭空间；

步骤二：将位于主管道上的第一挡板阀、第二挡板阀和位于检测管道上的第三挡板阀关闭，将抽真空管道上的第四挡板阀开启，启动真空泵组对抽真空管道进行抽真空；

步骤三：当抽真空管道内气压降至90pa～110pa时，关闭第四挡板阀和真空泵组；打开第一挡板阀和第三挡板阀，第二挡板阀保持关闭状态，此时第一真空罐与抽真空管道连通，第一真空罐中的气体经检测管道进入质谱分析仪中进行检测，从而获得第一真空罐内待测产品的氦气漏率。

进一步地，还包括，步骤四：完成检测后，打开第一真空罐上设置的第一泄气阀，将第一真空罐内的气压恢复至常压；步骤五：再次启动真空泵组，将管道内残余的气体抽空；按照步骤三的操作对第二真空罐内的待测产品进行氦气漏率检测。

进一步地，完成检测后，利用抬升机构和输送装置，将完成检测的产品输送至下一工位，并向两个真空罐内重新装入待测产品，按照上述步骤循环操作完成生产线上产品的逐一检测。

进一步地，步骤一中，输送装置将两套装有待测产品的托盘工装分别输送至第一真空罐和第二真空罐的下方，抬升机构将待测产品抬升至第一真空罐和第二真空罐内，托盘工装与真空罐形成容纳待测产品的密闭空间。

进一步地，步骤二中，采用罗茨泵和滑阀泵同时对抽真空管道进行抽真空；步骤三中，当气压检测装置检测到抽真空管道内气压为800pa～1200pa时，关闭滑阀泵，罗茨泵继续运行；当抽真空管道内气压降至90pa～110pa时，关闭第四挡板阀和罗茨泵。

本发明有益效果如下：

a)本发明提供的快速检测产品密封性的自动化装置，具备双工位检测能力，检测速度快且精度高。

b)本发明提供的快速检测产品密封性的自动化装置，可根据装有氦气的待测产品尺寸型号采用不同尺寸的真空罐，同时采用双真空泵进行抽真空，能够对不同尺寸大小的真空罐进行快速抽真空，缩短检测时间的同时，还能对外形尺寸差距较大的多类产品进行气密性检测，应用范围广。

c)本发明提供的快速检测产品密封性的方法，针对外部裸露电线或电触发器，以及产品内部较外围环境不允许出现较大正压或负压的产品，能够实现在自动化大批量生产过程中对生产线产品的气密性进行逐一快速检测。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明的快速检测产品密封性的自动化装置的结构示意图；

图2为本发明的快速检测产品密封性的自动化装置的俯视图。

附图标记：

1、机架；2、输送装置；3、抬升机构；4、托盘工装；5、第一真空罐；6、质谱分析仪；7、罗茨泵；8、滑阀泵；9、第一泄气阀；10、主管道；11、第一挡板阀；12、第二挡板阀；13、气压检测装置；14、抽真空管道；15、检测软管；16、第三挡板阀；17、检测管道；18、第二泄气阀；19、第二真空罐；20、第四挡板阀。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例一

本发明的一个具体实施例，如图1至图2所示，公开了一种快速检测产品密封性的自动化装置，包括质谱分析仪6、真空罐、真空泵组，还包括机架1、输送装置2和抬升机构3，真空罐固定于机架1的上部，输送装置2用于将位于托盘工装4上装有氦气的待测产品输送至真空罐的下方，抬升机构3用于将待测产品抬升至真空罐内，托盘工装4与真空罐形成容纳待测产品的密闭空间；真空罐与主管道10连通，真空泵组通过抽真空管道14与主管道10连通，主管道10设置有主管道挡板阀；质谱分析仪6通过检测管道17与抽真空管道14连通，检测管道17设置有检测管道挡板阀，即第三挡板阀，抽真空管道14与真空泵组之间设置有抽真空管道挡板阀，即第四挡板阀20。

实施时，在产品的自动化生产过程中，预先将产品内部充入定量的氦气后再进行产品的封闭，随后再由输送装置2将其送至检测工位，并通过相关机械接口将待测产品送入真空罐内，再利用真空泵组将真空罐迅速抽真空，密闭空间内部迅速产生负压，以导致密封性不合格产品迅速泄露出大量氦气，且在负压的作用下，泄露的氦气将通过检测管道迅速地流入质谱分析仪6，从而完成检测。检测完成后利用抬升机构3将已完成检测的产品下降至输送装置2，输送至下一工位，并将下一待测产品装入空的真空罐内，按照上述步骤循环操作完成生产线上产品的逐一检测。

与现有技术相比，本实施例提供的快速检测产品密封性的自动化装置，基于正压法氦质谱检测原理，针对外部裸露电线或电触发器，以及产品内部较外围环境不允许出现较大正压或负压的产品，能够实现在自动化大批量生产过程中对生产线产品的气密性进行逐一快速检测；可根据待测产品尺寸型号采用不同尺寸的真空罐，对外形尺寸差距较大的多类产品进行气密性检测，应用范围广。

为了提升检测效率、缩短检测时间，真空罐的数量可以有多个，优选两个真空罐，包括第一真空罐5和第二真空罐19，真空罐通过副管道与主管道10连通，即第一真空罐5与第一副管道连通，第二真空罐19与第二副管道连通，主管道10与第一副管道和第二副管道的连接处分别设置有第一挡板阀11和第二挡板阀12，其中第一挡板阀11用于控制第一真空罐5与检测管道17的连通与闭合，第二挡板阀用于控制第二真空罐19与检测管道17的连通与闭合，检测管道17和抽真空管道14与主管道10的接口位于第一挡板阀11和第二挡板阀12之间，检测管道17上设置的挡板阀为第三挡板阀16，抽真空管道14上设置的挡板阀为第四挡板阀20。此结构的快速检测产品密封性的自动化装置具备双工位检测能力，可根据待测产品尺寸型号采用不同尺寸的真空罐，能够实现外形尺寸差距较大的多类产品的气密性检测，通过选择第一挡板阀11和第二挡板阀12开启或闭合的时机，进行检测不同真空罐内的待测产品，应用范围广。

考虑到自动化装置的工作安全性，真空罐设置有泄气阀，检测过程中，泄气阀为关闭状态，检测完成后，打开泄气阀，将真空罐内的气压降低至常压，避免因真空罐内外压差过大而发生危险，其中，第一真空罐5上设置有第一泄气阀9，第二真空罐19上设置有第二泄气阀18，第一泄气阀9和第二泄气阀18也可以分别设置在第一副管道和第二副管道上。

为了实时监测抽真空管道14内的气压，抽真空管道14上设置有气压检测装置13，优选真空计，从而能够实时监测抽真空管道14内的气压，挡板阀则根据抽真空管道14内的气压打开或关闭，挡板阀的打开或关闭由自动控制装置控制也可以由人工开控制。本实施例中，在抽真空管道上设置一个气压检测装置13，根据气压检测装置13对抽真空管道内气压的监测结果，进行开启或关闭真空泵及相应挡板阀，减少气压检测装置13的数量简化了自动化装置的结构，同时操作人员或控制装置不需要根据多个气压检测装置13的监测结果执行相关操作，提高了自动化装置的可操作性。

为了提高抽真空效率并进一步缩短检测时间，真空泵组包括罗茨泵7和滑阀泵8，其中，滑阀泵8的功率大，罗茨泵7的功率相对较小，抽真空时，罗茨泵7和滑阀泵8同时工作，能够实现快速抽真空，因而缩短了检测时间，在抽真空过程中，当气压检测装置13检测到抽真空管道14内气压在800pa～1200pa时，关闭滑阀泵8，罗茨泵7继续运行，当抽真空管道14内气压降至90pa～110pa时，关闭抽真空管道14上设置的第四挡板阀20和罗茨泵7。抽真空时先关闭滑阀泵8，一方面由于滑阀泵8的噪音大，另一方面，当压力降低至800pa～1200pa时，利用罗茨泵7将抽真空管道14内的气压缓慢降低至90pa～110pa，能够精确控制抽真空管道14内的压力，提高了工作过程的稳定性同时还能延长自动化装置的使用寿命。

考虑到质谱分析仪6操作人员会受到真空泵噪音的影响，质谱分析仪6通过检测软管15与检测管道17连通，检测软管15的长度可根据需要调整，因此可以根据场地合理安置质谱分析仪6，还能够采用长的检测软管15，使质谱分析仪6的操作人员尽可能远离真空泵，降低噪音对工作人员的影响。

为了延长真空泵组的连续工作时间，还设置有水冷机，水冷机通过水管与真空泵组相连，可以为真空泵组提供恒温的工作环境，延长真空泵组的工作时间和使用寿命。

为了提高运行稳定性，输送装置2和/或抬升机构3采用液压传动系统，输送装置2能够精确地停在真空罐的正下方，抬升机构3能够平稳启动和停止，有利于控制位置精度，因而保证了自动化装置的运行可靠性。为了进一步提高输送装置2的运行稳定性，输送装置2配置有轨道，输送装置2能够在轨道上运行；进一步地，轨道上设置有位置限定组件，位置限定组件能够将输送装置2限定在指定位置，保证输送装置2停在真空罐的正下方，进一步提高了运行稳定性，减少因调整输送装置2停靠位置所需时间，进而提高了检测效率。

实施例二

本发明的另一个具体实施例，公开了一种基于正压法氦质谱检测原理进行快速检测产品密封性的方法，具体公开了利用实施例一中具有两个检测工位，即利用具有两个真空罐的快速检测产品气密性的自动化装置进行检测，包括以下步骤：

步骤一：将待测产品放置于真空罐内，并形成容纳待测产品的密闭空间。输送装置2将两套装有待测产品的托盘工装4分别输送至第一真空罐5和第二真空罐19的下方，抬升机构3将待测产品抬升至第一真空罐5和第二真空罐19内，托盘工装4与真空罐形成容纳待测产品的密闭空间。其中，托盘工装4的上部设置有与真空罐管口相配适的密封组件，优选地，密封组件具有弹性并且其尺寸稍大于真空罐灌口，密封组件在抬升机构3向上的作用力下进入密封罐口，在检测过程中，抬升机构3持续施加给托盘工装4向上的力，以保证密闭空间的气密性，从而保证密封空间的气密性，进而保证了测试效果和测试精度。

步骤二：将位于主管道10上的第一挡板阀11、第二挡板阀12和位于检测管道17上的第三挡板阀16关闭，将抽真空管道14上的第四挡板阀20开启，质谱分析仪6处于待检测状态，启动真空泵组对抽真空管道14进行抽真空；为了提高抽真空效率和稳定性，真空泵组包括罗茨泵7和滑阀泵8。本步骤中，确保关闭第一挡板阀11、第二挡板阀12和第三挡板阀16后，再对抽真空管道内进行抽真空操作，能够防止待测产品内的氦气被真空泵抽出排出，从而影响质谱分析仪6检测效果和精度，相对于现有直接对装有待测产品的密封室进行抽真空，采取截流取样的检测方法，本发明的检测方法的检测结果具有更高的可靠性和精度。

步骤三：当气压检测装置13检测到抽真空管道14内气压在800pa～1200pa时，优选降低至1000pa时，关闭滑阀泵8，罗茨泵7继续运行，当抽真空管道14内气压降至90pa～110pa时，优选降低至100pa时，关闭第四挡板阀20和罗茨泵7；

打开第一挡板阀11和第三挡板阀16，第二挡板阀12保持关闭状态，此时第一真空罐5与抽真空管道14连通，第一真空罐5内的气压将迅速下降，在压差作用下，气密性不好的产品由于内外压差的作用，迅速泄露出大量氦气，由于质谱分析仪6侧气压远远低于100pa，第一真空罐中的气体经检测管道17进入质谱分析仪6中进行检测，从而获得第一真空罐5内待测产品的氦气漏率。

步骤四：第一真空罐5内的待测产品完成检测后，打开第一真空罐5上设置的第一泄气阀9，将第一真空罐5内的气压恢复至常压后，再次启动罗茨泵7和滑阀泵8，并开启第四挡板阀20，将管道内残余的气体抽空；

步骤五：对检测完第一真空罐5内的产品并完成管道内残余气体抽真空操作后，按照步骤三的操作对第二真空罐19内的待测产品进行氦气漏率检测，具体操作为：

当气压检测装置13检测到抽真空管道14内气压在800pa～1200pa时，优选降低至1000pa时，关闭滑阀泵8，罗茨泵7继续运行，当抽真空管道14内气压降至90pa～110pa时，优选降低至100pa时，关闭第四挡板阀20和罗茨泵7；

打开第二挡板阀12和第三挡板阀16，第一挡板阀11保持关闭状态，此时第二真空罐19与抽真空管道14连通，第二真空罐19内的气压将迅速下降，在压差作用下，气密性不好的产品由于内外压差的作用，迅速泄露出大量氦气，由于质谱分析仪6侧气压远远低于100pa，第二真空罐19中的气体经检测管道17进入质谱分析仪6中进行检测，从而获得第二真空罐19内待测产品的氦气漏率。

完成第二真空罐19内的待测产品检测后，按照步骤四进行管道内残余的气体抽真空，即打开第二真空罐19上设置的第二泄气阀18，将第二真空罐19内的气压恢复至常压后，再次启动罗茨泵7和滑阀泵8，并开启第四挡板阀20，将管道内残余的气体抽空。在对管道内残余气体抽空的同时，利用抬升机构3将两件已完成检测的产品下降至输送装置2，输送至下一工位，并将两件待测产品装入空的第一真空罐5和第二真空罐19内，按照上述步骤循环操作完成生产线上产品的逐一检测。

与现有技术相比，本实施例提供的快速检测产品密封性的方法，具备双工位检测能力，检测速度快且精度高，尤其针对外部裸露电线或电触发器，以及产品内部较外围环境不允许出现较大正压或负压的产品，能够实现在自动化大批量生产过程中对生产线产品的气密性进行逐一快速检测；此外，在实际操作中，可根据待测产品尺寸型号采用不同尺寸的真空罐，同时采用双真空泵进行抽真空，能够对不同尺寸大小的真空罐进行快速抽真空，缩短检测时间的同时，还能对外形尺寸差距较大的多类产品进行气密性检测，应用范围广。

在本实施例中，进行步骤一操作之前，增加待测产品充气密封步骤，即在待测产品的自动化生产过程中，预先将产品内部充入定量的氦气后再进行产品的密封，随后再由输送装置2将其送至检测工位，待测产品在进入真空罐之前预先充入氦气，能够缩短检测时间，提高检测效率。

本实施例中，初次进行检测时，步骤一和步骤二可以同时进行，也可以先进行步骤二再进行步骤一，不会影响测试结果。

为了提升检测效率，每完成一个产品检测后，在真空泵组将相应管道内残余的气体抽真空的时间间隔内，用抬升机构3将该已完成检测的产品下降至输送装置2，输送至下一工位，并将下一待测产品装入空的真空罐以备后续检测，因此在检测其中一个待测产品的时间间隔内，安装准备另一个待测产品，减少待测产品因安装等待的时间，从而提升检测效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种快速检测产品气密性的自动化装置，包括质谱分析仪、真空罐、真空泵组，其特征在于，还包括机架、输送装置和抬升机构，所述真空罐固定于所述机架的上部，所述输送装置用于将位于托盘工装上装有氦气的待测产品输送至所述真空罐的下方，所述抬升机构用于将所述待测产品抬升至真空罐内，所述托盘工装与真空罐形成容纳待测产品的密闭空间；

所述真空罐与主管道连通，所述真空泵组通过抽真空管道与所述主管道连通，所述质谱分析仪通过检测管道与抽真空管道连通；

所述主管道、所述检测管道和所述抽真空管道分别设置有挡板阀。

2.根据权利要求1所述的快速检测产品气密性的自动化装置，其特征在于，所述真空罐包括第一真空罐和第二真空罐，所述真空罐通过副管道与所述主管道连通，所述主管道与所述副管道通的连接处分别设置有第一挡板阀和第二挡板阀。

3.根据权利要求2所述的快速检测产品气密性的自动化装置，其特征在于，所述检测管道和抽真空管道与主管道的接口位于所述第一挡板阀和所述第二挡板阀之间。

4.根据权利要求2所述的快速检测产品气密性的自动化装置，其特征在于，所述质谱分析仪通过检测软管与检测管道连通；

所述真空罐设置有泄气阀；

所述抽真空管道上设置有气压检测装置。

5.根据权利要求2所述的快速检测产品气密性的自动化装置，其特征在于，所述真空泵组通过水管与水冷机相连；

所述真空泵组包括罗茨泵和滑阀泵。

6.一种快速检测产品气密性的方法，其特征在于，利用权利要求2-5所述的快速检测产品气密性的自动化装置进行检测，包括以下步骤：

步骤一：将装有氦气的待测产品放置于真空罐内，并形成容纳待测产品的密闭空间；

步骤二：将位于所述主管道上的第一挡板阀、第二挡板阀和位于所述检测管道上的第三挡板阀关闭，将抽真空管道上的第四挡板阀开启，启动真空泵组对抽真空管道进行抽真空；

步骤三：当抽真空管道内气压降至90pa～110pa时，关闭所述第四挡板阀和真空泵组；

打开所述第一挡板阀和所述第三挡板阀，所述第二挡板阀保持关闭状态，此时所述第一真空罐与所述抽真空管道连通，所述第一真空罐中的气体经所述检测管道进入所述质谱分析仪中进行检测，从而获得所述第一真空罐内待测产品的氦气漏率。

7.根据权利要求6所述的快速检测产品气密性的方法，其特征在于，还包括：步骤四：完成检测后，打开第一真空罐上设置的第一泄气阀，将第一真空罐内的气压恢复至常压；

步骤五：再次启动所述真空泵组，将管道内残余的气体抽空；按照步骤三的操作对第二真空罐内的待测产品进行氦气漏率检测。

8.根据权利要求7所述的快速检测产品气密性的方法，其特征在于，完成检测后，利用抬升机构和输送装置，将完成检测的产品输送至下一工位，并向两个真空罐内重新装入待测产品，按照上述步骤循环操作完成生产线上产品的逐一检测。

9.根据权利要求6所述的快速检测产品气密性的方法，其特征在于，所述步骤一中，输送装置将两套装有待测产品的托盘工装分别输送至第一真空罐和第二真空罐的下方，所述抬升机构将所述待测产品抬升至第一真空罐和第二真空罐内，托盘工装与所述真空罐形成容纳待测产品的密闭空间。

10.根据权利要求6所述的快速检测产品气密性的方法，其特征在于，所述步骤二中，采用罗茨泵和滑阀泵同时对抽真空管道进行抽真空；

所述步骤三中，当气压检测装置检测到抽真空管道内气压为800pa～1200pa时，关闭滑阀泵，罗茨泵继续运行；当抽真空管道内气压降至90pa～110pa时，关闭所述第四挡板阀和所述罗茨泵。