黃云超，龔玉玲，張?zhí)旌?，丁小?/p>

（泰州學院 機電工程學院，225300，江蘇泰州）

隨著工業(yè)的發(fā)展和時代的不斷進步，企業(yè)與用戶對產(chǎn)品的質(zhì)量要求也越來越高，產(chǎn)品過程追蹤檢測和成品的檢驗檢測隨之也更加嚴格。與此同時人們對檢測方面的需求越來越迫切。檢驗檢測也已成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要推動力之一[1-3]。檢查和工業(yè)技術(shù)的測試的主要任務(wù)是驗證相應領(lǐng)域的各種產(chǎn)品在某種標準化的參考基準下，是否符合法律規(guī)范和監(jiān)管要求，是否符合設(shè)計者的要求及使用者的需求[4-5]。因此本文基于易磨損件的摩擦磨損檢測要求，設(shè)計了一種基于PLC 控制的摩擦磨損檢測機器人。該設(shè)備由主軸驅(qū)動系統(tǒng)、操縱面板系統(tǒng)、機械運動部件等結(jié)構(gòu)組成。

1 摩擦磨損檢測機器人整體設(shè)計

依據(jù)需求，進行結(jié)構(gòu)仿真設(shè)計，包括三大部分：機械結(jié)構(gòu)、控制結(jié)構(gòu)和其他結(jié)構(gòu)，如圖1 所示。機械結(jié)構(gòu)分為平行移動機構(gòu)和摩擦機構(gòu)兩部分，平行移動機構(gòu)由滾珠絲杠滑桿、步進電機和絲杠滑桿移動平臺組成，摩擦機構(gòu)由摩擦直桿、滑動軸承、摩擦垂直連接件和摩擦平臺組成?？刂平Y(jié)構(gòu)的主要組成部分為PLC 和控制器。其他結(jié)構(gòu)的組成部分是電源適配器。

圖1 摩擦磨損檢測機器人整體設(shè)計結(jié)構(gòu)圖

1.1 摩擦磨損檢測機器人機械結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)圖1 結(jié)構(gòu)圖，繪制了摩擦磨損檢測機器人3D建模圖，如圖2 所示。為了達到降低控制難度的要求，優(yōu)先使用懸臂式結(jié)構(gòu)進行平行移動機構(gòu)的搭建。平行移動機構(gòu)需要具有X、Y 兩方向上的自由度，懸臂式結(jié)構(gòu)足以達到自由度方面的需求。摩擦機構(gòu)設(shè)計采用上下自由式，能夠兼容多種不同的受試原件。通過3D 建模設(shè)計的仿真檢驗，確定該結(jié)構(gòu)的可行性達到設(shè)計要求，雙自由度均不受障礙，摩擦運動時也不會受到影響，摩擦磨損檢測機器人實物圖見圖3。

圖2 摩擦磨損檢測機器人整體3D 模型圖

圖3 摩擦磨損檢測機器人整體實物圖

1.2 摩擦磨損檢測機器人電氣接線圖

它的工作原理是：試樣的待磨層與摩擦針在荷重摩擦體的作用下，以規(guī)定的速度相互摩擦。通過測量摩擦前后重量的減少量(或涂層厚度的減少量)，來判斷待磨層(或涂層)的耐磨性。

根據(jù)摩擦磨損檢測機器人的工作原理，通過PLC編程對設(shè)置在X、Y 軸的絲桿滑臺進行速度和位移的控制，兩滑臺相互配合協(xié)同作業(yè)共同完成摩擦磨損的檢測動作，進而實現(xiàn)完整的檢測作業(yè)。依據(jù)電路連接設(shè)計圖（如圖4 所示），將步進電機、驅(qū)動器、PLC、電源適配器與基礎(chǔ)架構(gòu)進行連接，如圖5 所示。

圖4 摩擦磨損檢測機器人電氣接線原理圖

圖5 摩擦磨損檢測機器人電氣接線實物圖

2 摩擦磨損檢測機器人工作流程

開始檢測工作時，第一步將測量零件放置到檢測工位并將零件固定；第二步判斷是否夾緊，確定固定后將摩擦磨損檢測針下移；第三步判斷是否將檢測針調(diào)整到合適位置，如位置不合適通過移動X橫向和Y 縱向的絲桿滑臺使摩擦磨損檢測針平移到檢測零件上方；第四步開始摩擦磨損檢測工作。檢測工作完成后摩擦檢測針離開檢測工位，檢測工作完畢。如圖6 所示。

圖6 摩擦磨損檢測工作流程圖

3 結(jié)語

摩擦磨損檢測機器人能完成對零件的摩擦磨損的各項檢測工作，橫向絲桿滑臺、縱向絲桿滑臺和摩擦檢測針的可移動設(shè)計保證了運動的機動性和準確性。采用西門子S7-200 系列PLC，指令豐富、功能強，編程容易，接線方便，檢測機器人整個控制過程簡單，具有較高的推廣價值。