1.引言

　　當(dāng)前，國內(nèi)彈簧產(chǎn)品設(shè)計制造工藝生產(chǎn)設(shè)備快速發(fā)展，彈簧材料性能方面也迅速提高，同樣對應(yīng)用彈簧的性能要求也越來越高。所以，能實現(xiàn)彈簧性能檢測的智能化設(shè)備的開發(fā)，成為彈簧工業(yè)發(fā)展的需要和必然趨勢。近年來隨著彈簧生產(chǎn)企業(yè)質(zhì)量意識的提高，越來越多的自動化設(shè)備，如傳感器、控制器、智能儀表等應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)的控制現(xiàn)場中來。本設(shè)計涉及機械、電子、控制及氣動等各學(xué)科領(lǐng)域技術(shù)，裝置由機械、電氣、軟件三部分組成，是一個典型的機電一體化系統(tǒng)，可實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的精確定位控制和計算機與PLC的串行通信，并以專家控制方式對整個檢測過程進行實時監(jiān)控，具備智能化功能，可自動記錄管理數(shù)據(jù)，判斷檢測結(jié)果，分析故障原因，該產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)可大大提高彈簧性能檢測的高效性和準確性。

2.彈簧性能檢測系統(tǒng)概述

　　2.1檢測系統(tǒng)的組成[1]

　　一只彈簧有多個參數(shù)需要檢測，如負荷、剛度、柔度等，其中負荷是最常見的檢測指標，它表明了在指定變形的情況下，該彈簧所產(chǎn)生的負荷值，用以控制自動機械所需要的動力，同時又不至于產(chǎn)生過大的載荷。所以本系統(tǒng)就是通過檢測彈簧在壓縮或拉伸到一定程度，其力值輸出是否達到系統(tǒng)要求，來對成批彈簧進行分選檢測。彈簧性能檢測系統(tǒng)由上位機和下位機組成，包括機械部分、電氣控制部分、計算機軟件部分，檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

　

圖1彈簧檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
　　2.2工作原理

　　檢測系統(tǒng)根據(jù)設(shè)置可完成智能化運行，為實現(xiàn)彈簧性能檢測系統(tǒng)檢測過程的全自動化，達到智能控制要求，操作員在進行操作前需要通過上位機軟件對整個檢測過程進行參數(shù)設(shè)置，設(shè)置的內(nèi)容包括彈簧類型、彈簧壓縮次數(shù)、每次壓縮行程、合格標準、限位設(shè)置等多項內(nèi)容。工作原理為：通過壓力傳感器采集當(dāng)前彈簧壓縮狀態(tài)下的回彈力，并將其轉(zhuǎn)化成4—20mA的電流型信號，傳遞給主控制器PLC的模擬量接收模塊。PLC對所采集的信號進行A／D轉(zhuǎn)換、濾波、整流等處理，再與上位機計算機進行串行通信，把處理后的信號發(fā)送到計算機的緩存區(qū)中。伺服系統(tǒng)接收到控制信號后，可完成對伺服電機的正、反轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度，旋轉(zhuǎn)速度等動作的控制，通過同步齒形帶將動作再次傳遞給絲杠，完成絲杠與彈簧座的一同上下動作，從而使被測彈簧實現(xiàn)伸縮檢測。整個檢測過程的工作原理如圖2所示?！?

圖2彈簧檢測裝置工作原理框圖

　　系統(tǒng)設(shè)有校驗、手動、自動3種工作方式。校驗工作方式：每次系統(tǒng)上電開機時，設(shè)定的標準長度的量程對測試機壓頭與底座之問的高度進行校驗，以保證測試的準確性；手動工作方式：在設(shè)備調(diào)試或計算機系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可通過手動方式測試彈簧參數(shù)；自動工作方式：根據(jù)不同型號的彈簧，自動將伸縮力分為N等份，在彈簧壓縮過程中，每經(jīng)過一個壓縮點，將壓縮力、彈簧高度、壓縮量作為一組數(shù)據(jù)儲存在相應(yīng)的PLC數(shù)據(jù)寄存器中。　　3系統(tǒng)硬件設(shè)計　　3.1機械部分設(shè)計　　在機械部分中，綜合考慮到技術(shù)性能要求、可靠性要求、安全性要求和標準化要求等方面，檢測裝置采用雙工位作業(yè)設(shè)計，可同時檢測2種不同型號的彈簧；在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計上考慮到彈簧產(chǎn)品上下檢測臺的方便，人性化設(shè)備的外形尺寸；在操作方面，為使操作者能夠多角度操作，操作箱與床身由活動的轉(zhuǎn)向架連接，可旋轉(zhuǎn)180度的角度；在安全作業(yè)方面，每個待測彈簧放在帶有刪槽的彈簧樁上，防止側(cè)滑，四周4根同定桿組成防護欄防止向外彈，其中一根存上下貨時可拆卸；在移動方面，檢測裝置安裝有4個帶剎車的滑輪，可方便地移動與固定。　　3.2電氣部分設(shè)計　　檢測裝置的電氣控制部分以西門子S7-200PLC為控制核心，每個工位配有獨立壓力傳感器、電機、伺服系統(tǒng)、傳送帶、控制按鈕等，可完成自動和手動兩種控制功能。系統(tǒng)主要包括計算機系統(tǒng)(主機、顯示器、打印機)、PLC基本單元、模擬量擴展單元、通信模塊、文本顯示器、磁柵尺、負荷傳感器等。PLC控制端口定義見表1。

　　PLC實現(xiàn)系統(tǒng)的定位控制主要表現(xiàn)在：PLC通過對伺服驅(qū)動器的脈沖信號、正／反轉(zhuǎn)信號、使能信號等的控制，從而使伺服驅(qū)動器能夠精確地控制電機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角、方向等，電機再帶動絲杠運動，完成彈簧座的定位控制。在定位控制過程中，主要影響定位精度的因素有：(1)定位控制過程中所涉及到的一系列傳動機械誤差，包括絲杠間隙、同步齒形帶的松緊等因素。(2)根據(jù)實際情況計算的PLC向伺服驅(qū)動器發(fā)送脈沖信號的準確度。