夾具式檢具的故障與維修

羅元鵬 劉贊(上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司， 山東 青島 266000)

隨著汽車行業的蓬勃發展，汽車企業也越來越重視產品質量，汽車發動機制造更是層層把關，發動機零部件的制造質量往往通過進行特定的檢具進行檢驗通過后方可使用。結合實際生產的成本及測量時間的需求，使得夾具式檢具就有了其存在的必要。由于都是單獨設計的專用檢具，并非成熟的批量制造產品，難免會出現各種各樣的問題，本文匯總了一些常見的故障、故障分析及故障排除的維修經驗，給更多的技術人員提供參考。

1 夾具式檢具的常見故障

本文將以曲軸線OP10的綜合夾具式檢具為例進行闡述，該臺檢具為氣缸驅動、電子測量的綜合夾具式檢具。它包含了功能性檢具、氣動檢具、電子檢具的特征。同樣的，它也存在上述三種檢具的故障表現，由于其組合復雜性，同一故障表現可能是不同的單一原因或是由多種單一原因組合造成的。

(1)測量夾持機構不能夾緊工件或夾緊工件后不能松開 原因一：夾持氣缸或其它機械傳遞機構卡死造成的。可通過加大氣壓、往氣缸運動方向施加相同方向的外力、清潔、潤滑氣缸及機械傳遞機構等措施來解除該故障。

具式檢具的B12測量夾持裝置單邊的傳動線路示意圖，夾緊是通過a氣缸來進行驅動最終達到夾緊的目的。而松開時a氣缸不充氣b氣缸與c氣缸充氣使夾緊裝置松開。機械卡死主要發生在E氣缸處，該處潤滑不好、掉入雜物(如鐵屑)、以及熱膨脹等都可能會使氣缸卡死，使夾持機構不能夾緊工件或夾緊工件后不能松開。氣缸卡死造成的夾緊故障一般在車間溫度較高時(夏季出現的頻率比冬季出現的頻率高)或季節交替(當車間溫差較大時也比平時出現故障的頻率高)時出現的概率較高。此外，當夾具式檢具長時間不使用時也可能會出現卡死的情況，主要是夾持氣缸或其它機械傳遞機構上的潤滑油揮發后使潤滑效果降低造成卡死。

原因二：工件感應傳感器位置出現偏移或工件感應傳感器損壞，使連慣動作沒有指令而不能進行下一步動作。如是工件感應傳感器位置偏移造成無法正確感應工件導致的無法夾持故障，只需調整傳感器至對應的正確位置即可排除故障。如果工件感應傳感器損壞導致的不能夾持故障，排除故障則相對復雜一些，圖2為工件感應傳感器示例圖，不同的設備傳感器布局都會不一樣，但設計原理都是一樣。首先要確定有故障的傳感器，需通過PLC程序執行監控軟件對夾持的動作進行一步一步的監控，確認問題所處的步驟后再找到對應步驟的關聯傳感器，更換后即可排除不能夾持工件或夾持后不能松開工作的故障。

圖1 是曲軸線OP10綜合夾

原因三：PLC程序出錯或丟失造成測量夾持的動作不能正常完成。這種情況出現的機率較低。一般會在PLC硬件損壞或電池耗盡的情況下控制柜斷電后出現，這種原因導致的故障更換損壞部件或重新加載PLC程序后即可排除。

(2)檢具不能完成標定 原因一：測量傳感器出現偏移導致實際測量位移量段位不在測量傳感器的有效量程內造成的。這種情況下需重新壓裝測量傳感器，壓裝好傳感器后該故障即可消除。

原因二：測量程序出錯引起的。這種原因導致的故障可通過加載備份測量程序或重新編寫測量程序來解決。這種情況一般會在設備突然斷電或不當操作后出現。

原因三：標定校準件真值錯誤造成。隨著時間與使用年限的增加，校準件會不斷的被磨損，因此校準件的真實值也會發生變化，同一校準件每次校準得到的真值都會不一樣。如果校準件的真值出現變化后沒有在測量程序中作對應的修改，將會導致不能完成標定或者標定后測量不準確。

(3)測量值波動大或者測量值沒有變化 測量沒有絕對準確結果，只有無限接近真值的測量結果，對于可得出具體測量值的氣動、電子測頭的檢具，根據目前制造技術水平及行業經驗，一般使用氣動測頭的檢具其測量值可能會在2微米以內波動，而使用電子測頭的檢具其測量值波動值為1微米。即采用這兩種測頭的檢具在使用時，其測量結果值肯定會有波動，如沒有任何波動，則說明該檢具存在問題。可能造成這種問題的原因有：

圖3 各種檢具氣動、電子測頭示例圖

①檢具測頭異常造成的。a.氣動測頭的氣嘴被異物全部堵住或部分堵住，造成檢具所采集到的氣信號與實際被測件的狀態不符，而附著在氣嘴上的異物不一定是穩定、勞固的，因此測量值會出現波動。如附著的異物把氣嘴全部堵住就會造成測量值沒有任何波動的情況。此時需把氣嘴上的異物清除，并對氣嘴進行清潔即可排除故障。b.測頭上的輔助測量用的鋼球損壞或者附有異物或者生銹，以及鋼球滾道上有異物等使鋼球不能正常圓滑地旋轉與滾動時也會使檢具出現測量值波動大或者測量值沒有變化的現象。出現這樣的情況需對鋼球滾道或鋼球安裝孔進行清潔，嚴重時還要對鋼球滾道或鋼球安裝孔進行適當地打磨。如果是鋼球的問題，不建議對鋼球進行打磨，打磨會對鋼球的圓度、球度、直徑及表面光潔度有影響，一般都是直接更換相同規格的新鋼球。c.測頭彎曲變形造成測量值波動大。在圖3的測頭示例圖中可以看到很多的檢具測頭是細長條形的，有的還是中空的，這類測頭很容易彎曲變形。在旋轉測量時影響尤為明顯，嚴重時甚至會造成測頭無法插入被測孔中。

②信號通道板受電磁干擾測量值。波動大或者測量值沒有變化。一般夾具式檢具都是安放在線旁使用的，其周邊存在很多電磁干擾源，各種機床、電控柜及周邊設備上的各種開關在運行時都會對其產生電磁干擾，這種情況下可以通過更換抗干擾能力更強的信號通道板或給其增加抗電磁干擾防護機構或者是把夾具式檢具移到受電磁干擾較弱的地點。

③氣電轉換器損壞或倍率有誤。使用氣動測頭的檢具在檢具與計算機通道模塊板之間都會有將氣信號轉換成電信號的裝置，行業內稱其為氣電轉換器，通過氣電轉換器使電信號與氣信號配對并呈線性規律變化。當氣、電信號轉換不能呈線性規律變化時，需通過氣電轉換器的倍率閥來調整，如無法調至需要的倍率，則需更換氣電轉換器內部的氣電晶體模塊或更換氣電轉換器本身。

2 結語

本文以曲軸線OP10的綜合夾具式檢具為例，列舉了一些夾具式檢具常見的故障并對造成故障的原因進行了闡述，同時給出了排除故障的措施。在我們實際生產中各式各樣的檢具很多，尤其是專用檢具更是各不相同，所表現出來的故障現象也是多種多樣。但萬變不離其中，除了硬件損壞，分析其故障原因基本上也都是檢具本身的結構和特性所造成的。因此，熟悉檢具本身的結構、特性對于檢具維修尤為重要。

在本文案例的解決措施中也可以看出，如能及時進行一些預防性維修不僅可以防止一些故障的發生，同時也可以保持檢具的壽命，甚至延長檢具的壽命，降低制造成本。

案例中有部分故障是設計缺陷造成的，如潤滑不良卡屑等，完全可以通過改良潤滑系統和排屑系統來解決，但檢具制造出來后再做改造卻不現實。因此，在檢具設計時，對設計進行潛在失效模式分析是很有必要的。