0 引 言
在工业现场常常有需要将填充物塞入一端封闭的管内，在管子的另一端用弹簧压入抵紧填充物再进行封口的工艺。而用于将弹簧压缩到管内的工艺往往是靠压力装置或人工手动来压制，而压力控制不好会影响到管子内部填充物受损和弹簧长度压缩质量。特别是对于有定位尺寸精度要求的弹簧压缩就需要有一套保证措施。通过现场探索和对工艺要求的认识，我们采用分别控制两只气缸和两只位移传感器来实现测长和压缩气缸的行程差，使压缩的弹簧都能控制在工艺要求的精度范围之内。利用压力传感器控制压力，通过电控比例阀泄压到设定的压力值保持压力，解决了既不损伤管内填充物又能保证弹簧受压后的工艺长度要求。在人机界面上可以设置修改弹簧的压缩参数，记录每支工件的测长值、压力值、压缩后的尺寸值及偏差值。同时提高了生产效率，减轻了操作者劳动强度，是一种较为先进的自动化组装设备。
1 工作性质与原理
在直径约为Gmm左右的管内塞入填充物，设测长气缸行程为A,压簧气缸行程为B。
工艺要求：弹簧压入后A-B=K2mm ,K2mm为要求弹簧压缩后的尺寸。
因A尺寸受管内填充物的数量而变化，因此需要随机测量每支管子内部填充物的位置距离，再压入弹簧到规定的位置，以保证K值。
由于管内的填充物受到较大外力作用易损，特别是冲击力作用会造成填充物破裂。因此在设计中必须考虑气缸作用力的速度和力量不能太大且压力可控。利用一支配合精密的直线细长顶杆和套管(筒)作为测长及压弹簧的工具，细长顶杆用于测量管内填充物位置，套管用于压缩弹簧。首先要解决定位长度测量，我们选择了两只气缸，分别作用于测长顶杆和套管，同时选用两只高精度的位移传感器与气缸同步进退，用于测量测长顶杆和套管的位移距离，在气缸杆顶端分别设有压力传感器用于测量测长顶杆和套管的作用力，在气动管路上分别设有两只电控比例阀用于泄压保持。
2 主体结构与功能
自动压定位弹簧设备主要由以下几部分构成：
(1)设备结构组成
设备结构由上料架、顶料送管机构，夹紧机构，压定位弹簧机构，下料架等组成，各方面有机地配合形成设备主体。
(2)各机构及功能
上料架：上料架由7根支架按径向平行布置，组合成平面并与水平面成一斜角，坡度能使管子自由滚落，支架设有保护层，保护管壁受损，底部设有挡块限制管子位置，将装有弹簧的管子有序地排列整齐放在上料架上。
顶料送管机构：顶料机构由顶料气缸、连杆机构组成，在顶料气缸的作用下由连杆机构上的取料块将上料架中的管子顶起送入压簧工位中心线上的V型定位块中，同时也将前一根V型块中已完成压簧的管子取出送进下料架。
夹紧机构：夹紧机构由夹紧气缸、夹紧连杆机构、夹板等组成，到位后的管子在夹紧气缸的作用下通过连杆机构转换夹板受力将管子夹紧定位，便于自动压定位弹簧机构进行工作。
压定位弹簧机构：压定位弹簧机构由两只气缸、两只位移传感器、两只拉压力传感器、两只电控比例阀组成，利用测长顶杆和压簧套管分别运动并控制压力、测量长度差值在规定的工艺要求中，完成压簧工作。
下料架：下料架也是由7根支架按径向平行布置，组合成平面并与水平面成一斜角，坡度能使管子自由滚落，支架设有保护层，保护管壁受损，底部设有挡块限制管子位置，使完成压簧后的管子有序地存入下料架上等待转移。
3 电气部分
3.1 PLC控制系统
PLC 是设备控制系统的核心,它控制整个自动压定位弹簧设备的动作过程。在PLC主控模块的统一协调下,整个设备的控制系统协调工作,完成压簧过程。该控制系统选用德国BECK⁃HOFF 公司的 CX9010-0001 控制系统。系统由电源模块、CPU模块、人机界面、开关量输入/输出模块、模拟量输入模块等组成。PLC控制系统所有的模块都通过插件装到基础架上,通过插件连接进行供电和通讯;具体为:通过电源模块受电向各模块送电,CPU模块与其它模块的信息交换也通过插件来完成,CPU模块采集的状态信号供控制程序判断,根据工艺要求由控制程序控制输出模块来控制电磁阀, 电磁阀控制气缸实现压簧的工作过程。
3.2 人机界面
人机界面是设备与操作者之间的接口，选用台湾MT8100IE10TFT触摸屏，在显示屏上设有参数设置框，可修改参数设定值、修正值，可观察设备采样实时值、累计值。参数表中设有测长顶杆的位移值、压力值;压簧套管的位移值、压力值;弹簧压缩后的K值及偏差值。并设有状态信号指示，报警指示，紧急停机等，利用通讯接口与条码识别系统结合完成产品的生产管理。
3.3 低压电器部分
低压电器部分由空气断路器、交流接触器、中间继电器、直流电源、按钮、指示灯、电磁阀、电控阀等组成。主要构成电气回路由PLC控制完成压簧的工作。
4 结 论
通过现场调试，取得了良好的效果，压簧控制精度满足工艺要求，控制K值2mm且较稳定，解决了压定位弹簧的自动化生产，大大提高了压定位弹簧的生产效率，减轻了人工的劳动强度，为此类设备研制取得了一定的经验，可以运用在需要装管定位压簧生产实践中，也为此类工装的自动化改造提供了一种新的创新。