夹具式检具的故障与维修

罗元鹏 刘赞(上汽通用五菱汽车股份有限公司青岛分公司， 山东 青岛 266000)

随着汽车行业的蓬勃发展，汽车企业也越来越重视产品质量，汽车发动机制造更是层层把关，发动机零部件的制造质量往往通过进行特定的检具进行检验通过后方可使用。结合实际生产的成本及测量时间的需求，使得夹具式检具就有了其存在的必要。由于都是单独设计的专用检具，并非成熟的批量制造产品，难免会出现各种各样的问题，本文汇总了一些常见的故障、故障分析及故障排除的维修经验，给更多的技术人员提供参考。

1 夹具式检具的常见故障

本文将以曲轴线OP10的综合夹具式检具为例进行阐述，该台检具为气缸驱动、电子测量的综合夹具式检具。它包含了功能性检具、气动检具、电子检具的特征。同样的，它也存在上述三种检具的故障表现，由于其组合复杂性，同一故障表现可能是不同的单一原因或是由多种单一原因组合造成的。

(1)测量夹持机构不能夹紧工件或夹紧工件后不能松开 原因一：夹持气缸或其它机械传递机构卡死造成的。可通过加大气压、往气缸运动方向施加相同方向的外力、清洁、润滑气缸及机械传递机构等措施来解除该故障。

具式检具的B12测量夹持装置单边的传动线路示意图，夹紧是通过a气缸来进行驱动最终达到夹紧的目的。而松开时a气缸不充气b气缸与c气缸充气使夹紧装置松开。机械卡死主要发生在E气缸处，该处润滑不好、掉入杂物(如铁屑)、以及热膨胀等都可能会使气缸卡死，使夹持机构不能夹紧工件或夹紧工件后不能松开。气缸卡死造成的夹紧故障一般在车间温度较高时(夏季出现的频率比冬季出现的频率高)或季节交替(当车间温差较大时也比平时出现故障的频率高)时出现的概率较高。此外，当夹具式检具长时间不使用时也可能会出现卡死的情况，主要是夹持气缸或其它机械传递机构上的润滑油挥发后使润滑效果降低造成卡死。

原因二：工件感应传感器位置出现偏移或工件感应传感器损坏，使连惯动作没有指令而不能进行下一步动作。如是工件感应传感器位置偏移造成无法正确感应工件导致的无法夹持故障，只需调整传感器至对应的正确位置即可排除故障。如果工件感应传感器损坏导致的不能夹持故障，排除故障则相对复杂一些，图2为工件感应传感器示例图，不同的设备传感器布局都会不一样，但设计原理都是一样。首先要确定有故障的传感器，需通过PLC程序执行监控软件对夹持的动作进行一步一步的监控，确认问题所处的步骤后再找到对应步骤的关联传感器，更换后即可排除不能夹持工件或夹持后不能松开工作的故障。

图1 是曲轴线OP10综合夹

原因三：PLC程序出错或丢失造成测量夹持的动作不能正常完成。这种情况出现的机率较低。一般会在PLC硬件损坏或电池耗尽的情况下控制柜断电后出现，这种原因导致的故障更换损坏部件或重新加载PLC程序后即可排除。

(2)检具不能完成标定 原因一：测量传感器出现偏移导致实际测量位移量段位不在测量传感器的有效量程内造成的。这种情况下需重新压装测量传感器，压装好传感器后该故障即可消除。

原因二：测量程序出错引起的。这种原因导致的故障可通过加载备份测量程序或重新编写测量程序来解决。这种情况一般会在设备突然断电或不当操作后出现。

原因三：标定校准件真值错误造成。随着时间与使用年限的增加，校准件会不断的被磨损，因此校准件的真实值也会发生变化，同一校准件每次校准得到的真值都会不一样。如果校准件的真值出现变化后没有在测量程序中作对应的修改，将会导致不能完成标定或者标定后测量不准确。

(3)测量值波动大或者测量值没有变化 测量没有绝对准确结果，只有无限接近真值的测量结果，对于可得出具体测量值的气动、电子测头的检具，根据目前制造技术水平及行业经验，一般使用气动测头的检具其测量值可能会在2微米以内波动，而使用电子测头的检具其测量值波动值为1微米。即采用这两种测头的检具在使用时，其测量结果值肯定会有波动，如没有任何波动，则说明该检具存在问题。可能造成这种问题的原因有：

图3 各种检具气动、电子测头示例图

①检具测头异常造成的。a.气动测头的气嘴被异物全部堵住或部分堵住，造成检具所采集到的气信号与实际被测件的状态不符，而附着在气嘴上的异物不一定是稳定、劳固的，因此测量值会出现波动。如附着的异物把气嘴全部堵住就会造成测量值没有任何波动的情况。此时需把气嘴上的异物清除，并对气嘴进行清洁即可排除故障。b.测头上的辅助测量用的钢球损坏或者附有异物或者生锈，以及钢球滚道上有异物等使钢球不能正常圆滑地旋转与滚动时也会使检具出现测量值波动大或者测量值没有变化的现象。出现这样的情况需对钢球滚道或钢球安装孔进行清洁，严重时还要对钢球滚道或钢球安装孔进行适当地打磨。如果是钢球的问题，不建议对钢球进行打磨，打磨会对钢球的圆度、球度、直径及表面光洁度有影响，一般都是直接更换相同规格的新钢球。c.测头弯曲变形造成测量值波动大。在图3的测头示例图中可以看到很多的检具测头是细长条形的，有的还是中空的，这类测头很容易弯曲变形。在旋转测量时影响尤为明显，严重时甚至会造成测头无法插入被测孔中。

②信号通道板受电磁干扰测量值。波动大或者测量值没有变化。一般夹具式检具都是安放在线旁使用的，其周边存在很多电磁干扰源，各种机床、电控柜及周边设备上的各种开关在运行时都会对其产生电磁干扰，这种情况下可以通过更换抗干扰能力更强的信号通道板或给其增加抗电磁干扰防护机构或者是把夹具式检具移到受电磁干扰较弱的地点。

③气电转换器损坏或倍率有误。使用气动测头的检具在检具与计算机通道模块板之间都会有将气信号转换成电信号的装置，行业内称其为气电转换器，通过气电转换器使电信号与气信号配对并呈线性规律变化。当气、电信号转换不能呈线性规律变化时，需通过气电转换器的倍率阀来调整，如无法调至需要的倍率，则需更换气电转换器内部的气电晶体模块或更换气电转换器本身。

2 结语

本文以曲轴线OP10的综合夹具式检具为例，列举了一些夹具式检具常见的故障并对造成故障的原因进行了阐述，同时给出了排除故障的措施。在我们实际生产中各式各样的检具很多，尤其是专用检具更是各不相同，所表现出来的故障现象也是多种多样。但万变不离其中，除了硬件损坏，分析其故障原因基本上也都是检具本身的结构和特性所造成的。因此，熟悉检具本身的结构、特性对于检具维修尤为重要。

在本文案例的解决措施中也可以看出，如能及时进行一些预防性维修不仅可以防止一些故障的发生，同时也可以保持检具的寿命，甚至延长检具的寿命，降低制造成本。

案例中有部分故障是设计缺陷造成的，如润滑不良卡屑等，完全可以通过改良润滑系统和排屑系统来解决，但检具制造出来后再做改造却不现实。因此，在检具设计时，对设计进行潜在失效模式分析是很有必要的。