摘要：提出了一種基于光柵的機(jī)電體化的曲軸測(cè)量?jī)x。采用接觸式的測(cè)量方式，能夠快速地將軸的尺寸和公差一次性測(cè)出，并對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理。儀器主要由機(jī)械模塊、控制模塊和分析模塊組成�？刂颇K主要由PLC控制整個(gè)儀器的動(dòng)作，達(dá)到快速、高效、準(zhǔn)確測(cè)量的目的。文章給出了控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。
O 引 言
曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的主要零件之一。目前國(guó)內(nèi)曲軸檢測(cè)普遍采用人工方法，用傳統(tǒng)的卡規(guī)和塞規(guī)等工具來(lái)判別曲軸的好壞，個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和勞動(dòng)態(tài)度占很大比重，因此主觀性強(qiáng)，產(chǎn)品的質(zhì)量得不到嚴(yán)格的保證，而且過(guò)程繁瑣，測(cè)量結(jié)果不夠準(zhǔn)確、效率較低。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，工廠的生產(chǎn)規(guī)模越來(lái)越大，效率要求也越來(lái)越高，對(duì)丁二曲軸質(zhì)量的要求也進(jìn)一步提高了，這樣就產(chǎn)生了一個(gè)如何在更短時(shí)間內(nèi)更好地完成曲軸檢測(cè)的問(wèn)題。所以，研究出快速又高質(zhì)量的曲軸檢測(cè)儀成為當(dāng)務(wù)之急。根據(jù)查閱有關(guān)資料，國(guó)外已有類似的儀器出現(xiàn)。目前國(guó)內(nèi)也有‘些曲軸檢測(cè)的儀器。本文根據(jù)實(shí)際需要，研制了光柵式曲軸測(cè)最儀系統(tǒng)，該系統(tǒng)有精度高、自動(dòng)化程度高、操作快捷、適用面廣等特點(diǎn)。
1測(cè)量?jī)x的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖l。控制系統(tǒng)的框圖說(shuō)明：
(1)計(jì)算機(jī)有兩個(gè)功能：一個(gè)是列于可編程控制器程序的讀寫和控制；另一個(gè)是對(duì)于測(cè)頭的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷曲軸是否合格。
(2)可編程控制器控制主軸電機(jī)的通斷電，主軸電機(jī)必須在工作臺(tái)Y軸進(jìn)給到位停下來(lái)后才能通電轉(zhuǎn)動(dòng)，否則就會(huì)空轉(zhuǎn)，沒(méi)有數(shù)據(jù)可以采集。
(3)可編程控制器通過(guò)伺服來(lái)控制工作臺(tái)x、Y軸的電機(jī)，兩個(gè)軸上都自光柵尺，光柵尺的作用是給ll作臺(tái)定位之用。在X軸方向上使得測(cè)頭精確走到曲軸的軸向測(cè)量的起點(diǎn)，在Y軸方向精確移動(dòng)到使得測(cè)頭和曲軸相接觸，然后得以測(cè)量。在工作臺(tái)的兩個(gè)軸上都有行程開(kāi)關(guān)以控制工作臺(tái)的行程，分別是x軸的前極限、后極限、原位開(kāi)關(guān)和Y軸的前極限、后極限、原位開(kāi)關(guān)。
2控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
2.1 PLC設(shè)計(jì)PLC選型的原則是：在滿足功能要求的前提下，選擇最可靠，維護(hù)和使用起來(lái)比較方便以及性能價(jià)格比較優(yōu)的機(jī)型�？紤]到測(cè)量?jī)x測(cè)量的步驟比較固定，加工環(huán)境不是很惡劣，只需要開(kāi)關(guān)量控制和順序控制就能滿足需求，故選用日本OMRON公司的CPIH—X40DT-D理PLC。它的CPU單元本體內(nèi)置輸入24點(diǎn)·輸出16點(diǎn)，具有高速中斷輸入功能和高速計(jì)數(shù)功能等，可以實(shí)現(xiàn)精確的，芷位控制；它使用USB端口-g上位機(jī)通信，采用梯形圖配功能塊的結(jié)構(gòu)文本語(yǔ)言編程，串行通信r]最多可以裝2個(gè)(RS一232C或RS一422A／485選件板可供選擇)(見(jiàn)表1)。
2．2光柵尺的設(shè)計(jì)整個(gè)工作臺(tái)的X軸和y軸的定位精度，直接影響到測(cè)量的精度，因?yàn)槭蔷軠y(cè)量，所以采用光柵尺精確定位，能夠達(dá)到測(cè)量的要求�？紤]到光柵尺的應(yīng)用要求和價(jià)格，選用廣州信和公司生產(chǎn)的增最式光柵尺KA一600，有效量程為1 000～3 000 13flln，準(zhǔn)確度為±3／±5／±10μm(20~C)，分辨率為0.5／l.5。作為增量式光柵尺，它的光柵探頭通過(guò)掃描柵線計(jì)數(shù)來(lái)獲得相對(duì)運(yùn)動(dòng)的距離，在測(cè)量?jī)x器斷電后重新啟動(dòng)需要光柵尺移到刻有參考標(biāo)記的位置以獲得絕列位置。另外，此光柵尺屬于封閉式光柵尺，可以防止灰塵、切熵和飛濺的液體。
CPIH型PLC接光柵尺高速計(jì)數(shù)時(shí)，每組有3個(gè)輸八點(diǎn)：A相、B相和z相。高速計(jì)數(shù)信號(hào)采用線性模式，軟件復(fù)位，相位差輸入，當(dāng)A相超前于B相90。時(shí)為增計(jì)數(shù)，反之為減計(jì)數(shù)。超前及滯后與旋轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)動(dòng)方向有關(guān)。
光柵尺一方面顯示工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的位移量，另一方面在工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中向PLC發(fā)送實(shí)際運(yùn)動(dòng)位移脈沖，根據(jù)此脈沖數(shù)PLC程序?qū)ぷ髋_(tái)運(yùn)動(dòng)位移進(jìn)行補(bǔ)償，保證測(cè)頭的定位精度。
3控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)CPlH型PT—C應(yīng)用CX—Programmer編輯軟件進(jìn)行PLC程序的編寫與調(diào)試，通過(guò)RS232通信電纜從PC下載到PLC上。根據(jù)數(shù)控齒條磨齒機(jī)加工原理，PLC加工拐。制流程圖見(jiàn)圖2。
4結(jié)語(yǔ)
本文介紹了基于PLC的帶有光柵尺的曲軸測(cè)量?jī)x的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用PLC作為核心控制器，提高了設(shè)備的自動(dòng)化水平和穩(wěn)性程度。光柵尺保證了測(cè)量?jī)x的高精度和高可靠性。儀器能夠有效控制整個(gè)系統(tǒng)，達(dá)到高精度測(cè)量的目的。
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