柱塞套与柱塞芯的间隙检测，由于间隙仅在1～2μm之间，若采用传统的机械检测法，不仅耗时长，也无法做到精确检测，更会影响产量。为此，提出通过电气机械结构设计将传统的机械检测变为流量检测，利用可编程控制器(PLC)的脉冲输出实现位置定位，并检测出流量，然后依此流量和位置数据对照工艺表，判断是否在合理范围内，如果检测值在工艺表允许的偏差范围内，则判定产品合格，反之。则为不合格。

1 产品检测要求

柱塞套与柱塞芯装配在一起后，要求有一定的间隙。问骧过大，就会产生大的漏油量；间隙过小，柱塞芯和套就容易卡死，无法来回自由滑动。因此工艺上要求问隙在1～2μm之间，并要求对此间隙进行检测。本文所述的ZSS-109柱塞偶件结构如图1所示。

2 确定产品检测方案

a．产品检测的难度。

针对此类产品的检测没有先例可循，由于柱塞套与柱塞芯的接触面粗糙度、直线度、圆度并不工整，工艺上要求其配合间隙在1～2μm之间，就更增加了检测难度。柱塞套与柱塞芯装配后的横截面放大图如图2所示。

随着“L”值的变化任意取截面，A—A截面的形状各不相同，要想在任意截面通过快速检测柱塞套与柱塞芯的配合间隙(是否为1～2μm)来判断产品是否合格，采用传统的机械检测法是不可能实现的。

b．创新设计思路。

针对此类产品的检测必须采用替代方法。因此设想在柱塞套与柱塞芯的装配间隙中吹入0.1MPa的压缩空气，并用气体流量表检测出气体流量，即用流量检测代替机械检测，以实现快速精确的检测要求。

c．主要设计思路。

实际应用中，柱塞套与柱塞芯都是产品，不可能在它们之间通压缩空气。因此采用如图3所示的检测方法，柱塞芯外部套测量套，柱塞套内孔插测量杆，且它们之间的配合都是紧密的滑动配合。测量套及测量杆上开多孔结构。压缩空气经多孔结构通入它们之间，微流量表分别检测并显示柱塞芯、柱塞套空气流量，并通过计算显示出合成流量。

检测要求:图3中，伺服电机推动滑台向左运行，到位后停留，L与M(间距)都产生了变化，通过触屏显示出距离，同时做流量检测。图3中无论何种产品，伺服电机始终推动滑台向左移动，其中要停留几次并做检测。如CPN2.2柱塞套芯停留4次，PW2000柱塞套芯停留2次，且它们停留位置对应的L与M(间距)亦不相同。操作人员根据停留时位置的显示值与法国进口气体流量表上的显示值，对照工艺卡片上的数值，就可判定产品是否合格。

据此设计出主要的机械原理图，如图3所示。

3 电气系统设计

由于测量杆、测量套重复定位精度要求在0.05mm以内，且随着产品不同，测量点也不同，即图3中L与M。因此采用可编程控制器脉冲串输出进行伺服定位，其中要确定3部分内容：确定原点位移方式、确定步进方式及参数、确定机床完整程序流。

a．确定原点位移方式。

伺服原点精度及可靠性、重复性由以下因素决定：

(1)PLC输出最大频率相关因素。选用欧姆龙可编程控制器，最大可输出频率为100kHz的DC24V带方向脉冲。
(2)PLC脉冲输出控制方式。选用左方向和右方向脉冲串输出。当使滚珠丝杠向左移动则左方向发脉冲，同时右方向不发脉冲；当滚珠丝杠反方向移动，则相反。
(3)伺服驱动器频率响应速度。选用台达伺服驱动器，当脉冲接收输入采用开集极方式即DC24V方波脉冲输入接收时，最大接收频率是200kHz，大于可编程控制器最大输出脉冲频率100kHz，可以使用。
(4)原点回归方式相关因素。向右方向搜索原位，至原点附近时发现输入信号(图3中0.01)，利用原点附近信号上升延进行减速动作。当碰到极限信号(图3中0.04，0.05)时，进行反向操作。如图4所示。

(5)设定可编程控制器回原位参数：据上述，定义相关参数如图5所示(其中参数定义中查找CCW方向即为图3右方向指示)。

可编程控制器回原位程序设计如图6所示。

b．确定步进方式及参数。

使滚珠丝杠以正确的位移输出及测量每步距离输出由以下因素决定：

(1)确定电子齿轮比。图3中滚珠丝杆的导程是2mm，伺服电机编码器刻线分辨率是2500线，四倍频后是2500×4=10 000脉冲/转。

未使用电子齿轮比时(即齿轮比为1/1)，发一个脉冲后，滑台移动距离是：

要魔审对应有1um则电子齿轮比为10000/20000

向伺服驱动器输人参数P1—44(电子齿轮比分子)=10000，P1—45(电子齿轮比分母)=2 000，从而完成丝杠螺距和伺服驱动器匹配。

(2)各步参数输入。通过M03S工业组态屏，正确焊接相应通讯电缆，并在触摸屏及PLC上设定正确的RS232通讯参数，利用MCC-S配方表功能，输入到PLC的PLS2命令的各定位点参数中，实现滑台各定位点移动功能，如图7所示。

c．确定本台机床完整程序流(如图8所示)。

4 机械系统设计

根据图3原理，画出具体装配图，并设计相应零件图。设计出气动原理图，实际运用时采用SMC气动元件，使用效果不错。

5 结束语

本机床已经投入实际生产，能对柱塞套与柱塞芯配合间隙进行精密检测，填补了此类产品检测的空白，工作效率达到20s/套，大大提高了检测产品质量的速度。