一種電機(jī)波紋墊圈自動(dòng)化檢測設(shè)置研制

宋乃平，王田虎，宋 凡，孔成群

（1.江蘇理工學(xué)院 a.計(jì)算機(jī)工程學(xué)院；b.電氣信息工程學(xué)院，江蘇 常州 213001；2.常州市運(yùn)控電子股份有限公司，江蘇 常州 213102）

1 引言

步進(jìn)電機(jī)是自動(dòng)化控制系統(tǒng)中機(jī)電一體化實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，因其具有定位準(zhǔn)確、控制靈活、成本低等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種精密機(jī)械和自動(dòng)化控制系統(tǒng)等領(lǐng)域［1-2］.在步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)組成中，波紋墊圈是步進(jìn)電機(jī)的重要組成單元［3］.電機(jī)安裝波紋墊圈的目的主要是給軸承施加預(yù)應(yīng)力，消除轉(zhuǎn)子軸熱膨脹的應(yīng)力，提高軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性.電機(jī)在安裝過程中由于受到轉(zhuǎn)子、端蓋、定子加工尺寸的影響，波紋墊圈的形變量是不確定的，但要在預(yù)壓范圍之內(nèi).波紋墊圈的檢測工作是一個(gè)煩瑣、機(jī)械、重復(fù)性很強(qiáng)的工作.現(xiàn)有的檢測大都是手工檢測，工人長時(shí)間重復(fù)一個(gè)動(dòng)作，非常容易疲勞，從而造成漏檢、錯(cuò)檢，更重要的是沒有數(shù)據(jù)報(bào)告，也不便于后期的查詢.

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)了一種用于電機(jī)波紋墊圈的檢測裝置，可提高檢測效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量.

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

我國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 7590—2005明確了對墊圈（波形彈簧）的彈力應(yīng)符合規(guī)定試驗(yàn)高度時(shí)的相應(yīng)等級.具體試驗(yàn)規(guī)定如下：將波形彈簧安放于試驗(yàn)機(jī)的兩平行板之間，逐漸施加負(fù)載，使兩平行板間距離達(dá)到規(guī)定的試驗(yàn)高度，測量此時(shí)的彈力.彈力試驗(yàn)采用的設(shè)備應(yīng)消除零位漂移引起的系統(tǒng)誤差，并選擇適宜的精度.而在現(xiàn)有對彈力的檢測中，主要靠手工檢測，重復(fù)煩瑣，測試效率低.

針對上述不足，本項(xiàng)目研制了一種電機(jī)波紋墊圈檢測設(shè)備，主要檢測墊圈的彈力指標(biāo).電機(jī)波紋墊圈檢測設(shè)備主體如圖1所示，包括伺服電機(jī)、機(jī)架、傳動(dòng)絲桿、壓力傳感器、檢測臺、控制柜以及位移傳感器等.其中控制柜中設(shè)置電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)控制器，且連接伺服電機(jī)來控制其運(yùn)行.該系統(tǒng)中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器采用固高的GTSD通用型伺服驅(qū)動(dòng)器，電機(jī)控制器選用固高伺服壓力機(jī)控制器，伺服電機(jī)安裝在機(jī)架頂端，檢測臺安裝在機(jī)架底端，伺服電機(jī)下端安裝傳動(dòng)絲桿，傳動(dòng)絲桿上安裝壓力傳感器，壓力傳感器下端正對下方的檢測臺，跟隨傳動(dòng)絲桿上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)彈力檢測.檢測臺底部設(shè)置位移傳感器，位移傳感器連接被測電機(jī)的電機(jī)軸，位移傳感器檢測臺下方電機(jī)的移動(dòng)，以保證被測件能夠在合適的位置測量彈力.

圖1 設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖

3 系統(tǒng)工作流程

設(shè)備操作流程如圖2所示，該流程由快進(jìn)、探測、壓裝、保壓、回城5個(gè)動(dòng)作構(gòu)成，具體流程如下.

圖2 設(shè)備工作流程圖

（1）快進(jìn)：快進(jìn)動(dòng)作是指壓力傳感器從起始點(diǎn)或者原點(diǎn)位置快速向下運(yùn)動(dòng)到接近被測電機(jī)表面的過程，探測位置為其運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)位置.

（2）探測：在快下過程中達(dá)到指定的位置范圍后，進(jìn)入探測階段.在探測階段中速度相對較低，在接觸物體表面后，根據(jù)反饋力是否達(dá)到設(shè)定的探測接觸力來判斷探測階段是否結(jié)束.

（3）壓裝：是指在探測階段之后壓力傳感器壓裝完整被測電機(jī)的過程，該過程根據(jù)被測電機(jī)生產(chǎn)工藝需要可選擇不同的壓裝模式.壓裝模式包括位置壓裝模式（精確位置停止）、壓力壓裝模式（精確壓力停止）和位移壓裝模式（精確位移停止）.

（4）保壓：在壓裝結(jié)束后，以終點(diǎn)壓力為目標(biāo)壓力，進(jìn)行一段時(shí)間的保壓，若保壓時(shí)間為0，則表示不啟用保壓過程.

（5）回程：在保壓結(jié)束后進(jìn)入回程階段，與快進(jìn)的方向相反，機(jī)器快速回到起始點(diǎn)或者原點(diǎn).

該檢測設(shè)備支持一個(gè)工作循環(huán)進(jìn)行二次壓裝，即在完成一次壓裝后，可以后退至指定位置松開氣夾后再繼續(xù)執(zhí)行二次壓裝.二次壓裝過程與一次壓裝過程相似，所設(shè)置的參數(shù)也基本相同，所有的數(shù)據(jù)都可以保存查看，并能在線根據(jù)設(shè)定數(shù)據(jù)判斷實(shí)測數(shù)據(jù)是否合格.我們對設(shè)備進(jìn)行了多次試驗(yàn)，設(shè)備壓力精度可達(dá)到0.05 kg，位移精度可達(dá)到0.001 mm，能夠滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求.

4 結(jié)束語

墊圈中彈力的測定是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)，本文針對現(xiàn)有波紋墊圈都是手工檢測、效率低的問題，設(shè)計(jì)研制了一種電機(jī)波紋墊圈自動(dòng)化檢測設(shè)備，用以實(shí)現(xiàn)墊圈中彈力的測定，提高了檢測效率.