在线测量机的自主改造

作者:张 黎 董彦伟 刘秀民 冯立华 么丽平 文章来源:重庆工业职业技术学院 哈尔滨东安汽车动力股份有限公司 发布时间:2015-06-29
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由于曲轴生产线上在线测量机不具有通用性,为此,哈东安结合新产品的实际需求,对测量机的机械结构、测量原理和基准等进行分析后实施了自主改造,从而实现了DA-X型曲轴新品的在线测量。

我公司曲轴生产线上所用的马波斯测量机为日本设计制造,可以在线自动测量曲轴轴颈精度,如圆度、圆柱度、同轴度和中心距等,并可对主轴颈及曲拐颈直径进行测量、分级。但该机不具有通用性,工件输送、测量程序与测量臂、测量头等需与工件型号相对应。

由于新研制的DA-X曲轴与公司现有其他产品在外形结构、轴颈尺寸等方面存在较大差异,若想在马波斯在线测量机上实现对DA-X曲轴的在线测量,需对测量机的测量臂位置、传感器位置、测量基准、测量程序与测量参数等进行调整或改造。

改造难点

如图1所示,马波斯在线测量机的测量装置由11个测量臂构成。测量臂排列密集,测量曲轴拐颈的测量臂宽度很薄,还需兼顾油路孔的位置限制。基准棒是测量的标准,制作精度很高。DA-X型号曲轴基准棒(见图2)的设计与制作难度大,直径公差要求±0.003mm,圆度、圆柱度要求达到0.005mm。

DA-X型号曲轴与其他型号曲轴的长度不同,轴颈尺寸也不同,测量臂轴向位置的42个传感器触头位置均需要重新调整。DA-X曲轴拐颈宽度变窄,需要设计更换转接件(见图3),由于测量臂结构原因,导致调整难度大。此外,马波斯E9066测量程序、测量参数的编辑及调整难度亦较大。

改造方案

马波斯在线测量机原有两套其他机型曲轴用的测量装置,分析对比后,确定改造与DA-X曲轴外形结构类似的DA2.5曲轴测量装置,实现DA-X曲轴的在线测量。

1.机械部分改造方案

(1)主轴颈测量臂部分的改造 DA-X型号曲轴主轴颈尺寸为48.0mm,DA2.5型曲轴主轴颈的尺寸为45.0mm。测量装置在第1、5主轴颈的测量臂上安装有铜质粗定位板各1只,在测量装置下降时起到粗定位的作用。由于主轴颈尺寸的变大,原有粗定位板不能使用,需要重新制作定位板。

(2)拐颈测量臂部分的改造 DA-X型号曲轴的拐颈档宽为20.2mm,DA2.5型曲轴的拐颈档宽为22.0mm,因此,每个拐颈测量臂上的定位引导块、定位引导臂的宽度在原来的基础上进行加工。每个臂上安装有2个测量传感器,通过转接板与测量臂进行连接,原有转接板不能使用需重新制作。各部件的尺寸修改情况如表1所示。

在执行自动测量程序时,工件的旋转是由设备右侧装有销子的驱动盘插入工件大头销子孔处,由伺服电动机带动工件旋转。DA-X型号曲轴大头销子孔与DA2.5型曲轴大头销子孔的位置不同,在装有销子的驱动盘上,从原销子孔位置起旋转180°,圆周67.0mm处重新加工新定位销孔,将DA-X曲轴的驱动销子安装在销孔处,并将驱动装置旋转180°安装于设备上。此方案改造了DA-X曲轴工件旋转驱动装置,避免重新设计制造驱动盘,节约了改造成本。

2. E9066测量程序、参数的创建及编辑

马波斯E9066测量箱内使用的马波斯Quick SPC是一种在Windows XP操作系统下运行的软件,被应用于测量值处理、显示及实时统计处理和质量管理。DA-X型号曲轴测量程序的编辑主要是运用马波斯量仪管理器对工件进行创建新的数据库及测量程序的编辑。

(1)创建新的数据库 定义工件程序名称和基本特性,定义与测量步骤及测量项相关的参数,在目录树上选择每一分步和测量项目,定义其专用参数。

(2)测量程序的编辑 在按确认键之后,系统按照先前所编辑的设定值创建一组数据库。在量仪管理器的编辑器环境下数据库文件被自动打开,需要时既能对程序数据进行集成和修改。为了运行任何实时数据所采集的程序数据,必须“加载”数据以便在线应用程序能应用这些数据。

打开量仪管理器进入编辑状态显示可编程结构图(见图4),将D-X型号曲轴主轴颈、拐颈、中心距和表面粗糙度的测量方程式输入到编辑结构图中。测量方程式及组成元素见表2、表3所示。

3.测量传感器调零

(1)马波斯在线测量机的调零 在Quick SPC中是通过比较来执行测量,即检查测量值与基准值之间的偏差,而基准值是指工件的基准棒的尺寸值。

(2)机械调零 调零方法原理是量仪传感器接触基准棒。

(3)电气调零软件 方法是对机械零点误差进行精细的修正,从而使测量值等于基准棒尺寸值。

用于测量DA-X型号曲轴的测量装置共采用了42个传感器完成曲轴各种尺寸的测量,所有的传感器调零完成后,进行重复测量精度的检查。根据测量机内的图标功能对重复测量精度进行分析。图5所示为重复测量精度曲线,此图内按测量次数次序显示当前研究项内所采集的一个测量项的单一数值,其中,X轴所示为采集项,Y轴则为测量值。

对图5进行分析可知,测量传感器的稳定性很好,可以进行下一步的工件测量工作。

4.使用DA-X型号曲轴对测量装置进行调整

将DA-X型号曲轴放入装料工位,首先执行基准棒校验程序;完成后,执行工件自动测量程序。测量完成后E9066显示工件的测量结果并显示“测量OK”,对测量结果数据进行分析判定,数据稳定可以对DA-X曲轴进行连续测量加工。

5.分级刻印装置程序编辑及调整

(1)工件自动测量完成后对主轴颈、拐颈的轴颈尺寸进行分级,马波斯E9066将测量后的分级数据通过RS232接口传输给VECTOR刻印机,通过VECTOR刻印机执行自动刻印程序。VECTOR刻印机程序的编辑及调整使用VM7820的软件。通过该软件与PC连接后对刻印机程序进行编辑。参数调整后手动执行刻印装置,检查刻印后的分级印是否合格。

(2)VECTOR打号机的打印位置是通过YAMAHA直线轴完成的坐标位置,DA-X曲轴分级打印位置为第4、第5曲夹上,需要重新编辑YAMAHA伺服驱动器的程序。程序编辑完成后手动执行移动程序,检查刻印位置后满足工艺要求。

6.测量机单机改造完成,需与CNK机械手进行连接后才能保证整线的正常运行。

(1)机械部分改造 机械手托料工位增加DA-X曲轴工件判别装置,增加该装置是为了防止装错工件导致机械手与工件发生碰撞。该防错装置是根据工件的中心距不同进行设计的。

(2)电气部分改造 在CNK设备上的PLC梯形图中编辑马波斯测量机连接程序,DA-X工件判别程序也需要重新更改,满足连接要求。

(3)机械手放料及取料坐标编辑 手动将机械手的A爪(见图6)张开后,用手轮将Y轴向下移动,使A爪与工件接触并将A爪夹紧后,记录Y轴的坐标值,输入到测量机的程序中。

结语

此次我们针对DA-X曲轴的自主改造,缺乏厂家的技术支持,改造难度与风险很大,但经过努力,最终实施成功。通过此次改造,我们提升了相关人员的知识范围与实际动手能力,建立了测量机自主改造的新起点。

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