使用小型PLC对专用检测工装进行改造

　　传统的工装夹具是基于力封闭和型封闭原则[1], 利用已有的设计经验和规则的方法来确定定位夹紧方案。因此, 这种夹具设计针对性强, 适用产品的通用性较弱, 且自动化程度普遍较低, 不能进行互换以适应大多数产品制造的需要。

　　随着机械制造业的飞速发展, 传统的大批量生产模式逐步被中小批量生产模式所取代, 传统的夹具设计模式也被具有智能控制的柔性夹具制造系统所取代。特别是使用 PLC 等工控元件来进行控制执行的柔性单元已经逐步在专用工装夹具制造中发挥越来越大的作用。

　　针对某一步进电机产品的专用检测工装, 根据柔性化制造思想, 我们利用 PLC 控制成功地进行了改造, 改造后的工装不仅在原有的检测基础上提高了检测精度, 而且封装了细节, 提供智能反馈, 简化了工人操作, 提高了生产效率; 改造后的工装还可以作为通用类型, 对其他同类产品进行检测, 真正做到一机多用, 体现了工装的柔性化和人性化设计。

　　1 客户要求

　　如图 1, 步进电机移动距离 L后停止, 在停止点电机能够承受力F 的负载, 同时要求移动的距离 L的误差控制在±0.05mm 内。

　　2 原始工装结构

　　该套结构比较简单, 主要由5大部件组成。外部驱动盒( 图中未列出) 控制电机运行, 电机碰触到千分表, 带动千分表往后移动, 然后接触承压器,使压缩弹簧压缩变形, 当电机运动距离达到 L 时, 所受的弹簧力即为 F。其中 L 的距离由标准芯棒在工装初次使用时测定, 用于加载的负荷力 F 也由工装初始化时通过外部调节器进行调节( 在满足距离 L 的前提下调整力 F) 。

　　从理论上而言, 该结构可以满足测试要求; 但经过较长时间的使用和测试, 发现还是存在一定的缺陷:

　　( 1) 使用弹簧传递力, 数据不精确- 不能准确反映出实际力的要求。电机测试时, 无法直观地表示所受的负载力具体为多少, 对检验人员进行复检时不能明确指示。此外, 弹簧存在的疲劳失效问题也会导致数据不精确。

　　( 2) 千分表行程短, 体积较大, 头部为螺旋顶块。若装夹不正确或顶块在外力摩擦作用下松动, 则直接影响电机测试性能。

　　( 3) 每次对工装进行周检都必须重新调定距离 L 与力 F, 拆卸和装配比较复杂, 且每次调定的基准与上次的基准不是同一个基准, 影响测试的一致性。

　　( 4) 电机运行由外部驱动盒芯片控制, 芯片控制受周围环境影响大, 测试时会出现程序混乱, 影响测试的正常运行。

　　( 5) 控制芯片的程序编制和写入较复杂, 如果要更换电机产品进行类似的测试比较麻烦, 缺乏柔性化设计。