CN102626855B - 扭杆自动压装、测量校直设备 - Google Patents

Abstract

扭杆自动压装、测量校直设备，它涉及一种扭杆压装、测量校直设备。以解决扭杆加工存在工艺繁琐，设备结构复杂、价格高，工艺节拍长，生产节拍短时，单台设备不能满足节拍要求问题。台板与机架固接，下夹具和导向轴与台板固接，导向轴上装有直线轴承，滑板与直线轴承固接，上夹具和拉压力传感器与滑板固接，测量校直机构和气缸支架与台板固接，气缸与气缸支架固接，气缸的缸杆与下夹具中的滑块固接，第一支架与台板固接，拖链与第一支架和滑板固接，压装交流伺服电机与压装减速器传动连接，压装减速器与压装同步带传动机构传动连接，压装同步带传动机构与压装丝杠螺纹连接，压装丝杠与拉压力传感器固接。本发明用于扭杆自动压装、测量校直。

Description

扭杆自动压装、测量校直设备

技术领域

本发明涉及一种扭杆压装、测量校直设备，属于汽车转向系统技术领域。

背景技术

汽车转向系统中，扭杆的加工质量将直接影响汽车的转向性能和驾驶员的舒适度。目前行业普遍采用的加工方法是：扭杆与连接轴过渡配合，装配后径向配作连接销。这种方法存在以下缺点：1.工艺繁琐，需要打中心孔、钻孔、铰孔、去毛刺、装销、压销。2.设备结构复杂、价格高。3.工艺节拍长，生产节拍短时，单台设备不能满足自动化装配生产线节拍要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种扭杆自动压装、测量校直设备，以解决与汽车方向盘相连的扭杆加工存在工艺繁琐，设备结构复杂、价格高，工艺节拍长，生产节拍短时，单台设备不能满足自动化装配生产线节拍要求的问题。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明的一种扭杆自动压装、测量校直设备，所述设备包括电控系统安装板、机架、台板、下夹具、滑板、上夹具、拉压力传感器、人机界面组件、测量校直机构、气动系统连接板、气缸支架、气缸、第一支架、拖链、压装交流伺服电机、压装减速器、压装同步带传动机构、压装直线运动机构、四根导向轴及四个直线轴承，压装直线运动机构包括压装丝杠及压装外套；

台板水平设置并与机架固接，台板上设有第一通孔，下夹具设置在台板的第一通孔处，下夹具与台板固接，四根导向轴呈矩形设置，四根导向轴的下端与台板固接，每根导向轴上装有与其滑动配合的直线轴承，滑板水平设置并与四个直线轴承固接，滑板上设有与台板的第一通孔同轴的第二通孔，上夹具设置在滑板的第二通孔处，上夹具与滑板固接，拉压力传感器的下端与滑板的上端面固接，台板上设有第三通孔，测量校直机构设置在台板的第三通孔处，测量校直机构与台板固接，人机界面组件、电控系统安装板、气动系统连接板均与机架固接；气缸支架与台板的上端面固接，气缸与气缸支架固接，气缸的缸杆水平设置并与下夹具中的滑块固接，第一支架的下端与台板的上端面固接，拖链的一端与第一支架固接，拖链的另一端与滑板固接，压装交流伺服电机沿竖直方向设置，压装交流伺服电机与压装减速器传动连接，压装减速器与压装同步带传动机构的压装主动带轮传动连接，压装同步带传动机构的压装从动带轮与压装丝杠螺纹连接，压装丝杠沿竖直方向设置在压装外套内，压装丝杠的下端与拉压力传感器的上端固接，压装外套的下端与四根导向轴的上端固接。

本发明的有益效果是：1、设备集成度高。一台设备可以完成扭杆压装、拉拔力试验、扭杆跳动度检测及扭杆自动校直等四个功能，适用于扭杆和连接轴采用过盈装配情况。2、工艺节拍短，可达45s/件，能满足大批量生产；3、自动化程度高，只需要一名操作人员，而且操作简便，劳动强度小。4、设备工艺参数调整简便，可以满足不同型号产品生产。5、检测精度可达0.08mm；产品合格率可达100％。6、在人机界面上可以实时绘制工艺曲线。7、自动记录产品重要工艺数据，并判断产品是否合格。8、可以与其它设备进行联网，实时通讯。

附图说明

图1是本发明的整体结构主视图，图2是图1的左视图，图3是图1的俯视图，图4是扭杆组件的主视图，图5是上夹具的主视图，图6是下夹具的主视图，图7是扭杆测量校直机构的主视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图7说明，本实施方式的扭杆自动压装、测量校直设备，所述设备包括电控系统安装板1、机架2、台板3、下夹具4、滑板7、上夹具8、拉压力传感器9、人机界面组件10、测量校直机构11、气动系统连接板12、气缸支架14、气缸15、第一支架16、拖链17、压装交流伺服电机18、压装减速器19、压装同步带传动机构20、压装直线运动机构21、四根导向轴5及四个直线轴承6，压装直线运动机构21包括压装丝杠68及压装外套69；

台板3水平设置并与机架2固接，台板3上设有第一通孔，下夹具4设置在台板3的第一通孔处，下夹具4与台板3固接，四根导向轴5呈矩形设置，四根导向轴5的下端与台板3固接，每根导向轴5上装有与其滑动配合的直线轴承6，滑板7水平设置并与四个直线轴承6固接，滑板7上设有与台板3的第一通孔同轴的第二通孔，上夹具8设置在滑板7的第二通孔处，上夹具8与滑板7固接，拉压力传感器9的下端与滑板7的上端面固接，台板3上设有第三通孔，测量校直机构11设置在台板3的第三通孔处，测量校直机构11与台板3固接，人机界面组件10、电控系统安装板1、气动系统连接板12均与机架2固接；气缸支架14与台板3的上端面固接，气缸15与气缸支架14固接，气缸15的缸杆水平设置并与下夹具4中的滑块13固接，第一支架16的下端与台板3的上端面固接，拖链17的一端与第一支架16固接，拖链17的另一端与滑板7固接，压装交流伺服电机18沿竖直方向设置，压装交流伺服电机18与压装减速器19传动连接，压装减速器19与压装同步带传动机构20的压装主动带轮传动连接，压装同步带传动机构20的压装从动带轮66与压装丝杠68螺纹连接，压装丝杠68沿竖直方向设置在压装外套69内，压装丝杠68的下端与拉压力传感器9的上端固接，压装外套69的下端与四根导向轴5的上端固接。

具体实施方式二：结合图1、图4和图5说明，本实施方式的上夹具8包括拉力帽23、上夹具体24、承力套25、调整螺钉26、弹簧圈27、顶柱28及钢球29；

上夹具体24的上端中部设有螺纹孔、上夹具体24的下端中部设有敞口内腔，上夹具体24的螺纹孔与敞口内腔之间通过连接孔连通，承力套25设置在上夹具体24的敞口内腔中，上夹具体24的下端插装在拉力帽23内(可实现快速连接)，承力套25与拉力帽23上均设有安装孔，且承力套25及拉力帽23的安装孔均与上夹具体24的螺纹孔和连接孔同轴设置，调整螺钉26与上夹具体24的螺纹孔螺纹连接，调整螺钉26的头部与滑板7连接，上夹具体24的上端与滑板7的下端面固接，上夹具体24的外壁上设有水平孔，上夹具体24的水平孔与上夹具体24的连接孔相通，上夹具体24的水平孔内由里至外依次装有钢球29、顶柱28及弹簧圈27，弹簧圈27与上夹具体24固接；在扭杆自动压装前，将扭杆22的上端置于拉力帽23的安装孔、承力套25的安装孔及上夹具体24的连接孔内，扭杆22与承力套25的安装孔相接触，扭杆22与上夹具体24的连接孔间隙配合，扭杆22的上端面与调整螺钉26的下端面相接触，钢球29顶靠在扭杆22的外壁上。结构简单。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1、图4和图6说明，本实施方式的下夹具4包括接近开关30、接近开关支架31、下夹具体33、承力板34、滑块13及调整板35；

调整板35与台板3的上端面固接，调整板35上设有与台板3的第一通孔相通的第三通孔，下夹具体33的外壁设有凸台，下夹具体33的下端依次穿设出调整板35的第三通孔和台板3的第一通孔，下夹具体33的凸台与调整板35的上端面固接，接近开关30沿接近开关支架31的高度方向位置可调，接近开关30与接近开关支架31连接，接近开关支架31与下夹具体33的下端一侧壁固接，承力板34设置在调整板35的上端面且二者固接，滑块13的下端设置在调整板35的上端面，且滑块13的下端设置在承力板34与下夹具体33的凸台之间，滑块13与调整板35滑动连接，滑块13通过承力板34竖向限位，下夹具体33沿其轴向设有连接轴安装孔；在扭杆自动压装前，将与扭杆22配套的连接轴32装在下夹具体33的连接轴安装孔内，且连接轴32与下夹具体33的连接轴安装孔间隙配合。

具体实施方式四：结合图1、图4和图7说明，扭杆测量校直机构11包括校正同步带传动机构36、校正减速器37、校正交流伺服电机38、校正直线运动机构39、第二支架40、压力传感器41、盖板42、导向座43、压头44、激光位移传感器45、第三支架46、精密气动回转卡盘48、安装盘49、回转卡盘50、电机连接座51、联轴器52、测量交流伺服电机53及卡爪54，校正直线运动机构39包括校正丝杠61及校正外套62；

校正交流伺服电机38水平设置，校正交流伺服电机38与校正减速器37传动连接，校正减速器37与校正同步带传动机构36的校正主动带轮传动连接，校正同步带传动机构36的校正从动带轮78与校正丝杠61螺纹连接，校正丝杠61水平设置在校正外套62内，校正外套62的一端与第二支架40固接，校正丝杠61的一端穿过第二支架40与压力传感器41固接，压力传感器41与压头44的一端固接，导向座43与第二支架40固接，导向座43上设有凹槽，压头44与导向座43的凹槽滑动连接，盖板42与导向座43固接，盖板42用于对压头44限位，第二支架40的下端与台板3的上端面固接，激光位移传感器45沿第三支架46的高度方向位置可调，激光位移传感器45与第三支架46连接，第三支架46的下端沿台板3的宽度方向位置可调，第三支架46的下端与台板3的上端面连接，安装盘49与台板3的上端面固接，精密气动回转卡盘48与安装盘49的上端面固接，卡爪54与精密气动回转卡盘48的上端面固接，精密气动回转卡盘48、安装盘49及台板3设有与卡爪54的中心同轴的中心孔，回转卡盘50设置在台板3的中心孔内，回转卡盘50设有装配孔，回转卡盘50安装在台板3的中心孔内，测量交流伺服电机53与电机连接座51固接，电机连接座51与台板3的下端面固接，测量交流伺服电机53的输出端通过联轴器52与回转卡盘50传动连接，在进行扭杆测量校直前，将扭杆组件47的连接轴32安装在卡爪54上并与卡爪相接触，扭杆组件47的连接轴32依次穿过精密气动回转卡盘48及安装盘49的中心孔并与回转卡盘50的装配孔间隙配合。其它与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图1和图2说明，本实施方式的人机界面组件10包括人机界面板70、人机界面71、急停按钮(红)72、停止按钮(红)73、复位按钮(黄)74、启动按钮(绿)75、电源指示灯(绿)76及安装有报警灯的蜂鸣器(红)77、拨动行程开关78，人机界面71、急停按钮(红)72、停止按钮(红)73、复位按钮(黄)74、启动按钮(绿)75、电源指示灯(绿)76及安装有报警灯的蜂鸣器(红)77均安装在人机界面板70上，拨动行程开关80安装在支架2上，用于控制压装交流伺服电机18的启动或停止，人机界面71用于显示压力曲线、拉拔力曲线、激光传感器测量曲线(时间-位移)、设置不同工件工艺参数(压装力、压装行程、保压时间、压装力阈值、拉拔力阈值、扭杆跳动量、扭杆跳动量阈值、校直力、校直次数)、报警信息，急停按钮(红)72用于停止伺服，停止按钮(红)73用于停止程序动作，复位按钮(黄)74用于恢复程序动作接续完成下面工作，启动按钮(绿)75用于系统上电，电源指示灯76点亮时，表明所述设备已经接通；当安装有报警灯的蜂鸣器(红)77报警时，表明所述设备处于非正常工作状态。其它与具体实施方式一相同。

工作过程：

压装：

1)将扭杆装入上夹具内，并将连接轴放入下夹具内；

2)拨动行程开关，压装交流伺服电机启动正向转动，使得上夹具快速下行；

3)扭杆接近输出轴时，压装交流伺服电机减速，开始慢速进给；

4)压装到位后，压装交流伺服电机停止转动，保压给定时间，绘制压装力曲线，系统自动判断压装力是否合格，并给出提示；

5)保压时间到或压装力不满足要求，压装交流伺服电机反向转动，使得上夹具回退到初始位置；

6)取出扭杆组件。

拉拔力测试(该功能可以选择是否启用)：

从上述第四部开始：

1)气缸驱动滑块至下夹具中心；

2)压装交流伺服电机按照拉拔测试程序使得上夹具向上移动；

3)拉压力传感器测量拉拔力，拉拔力达到设定阈值时，压装交流伺服电机停止工作，系统绘制拉拔力曲线，并自动判断拉拔力是否合格；

4)压装交流伺服电机驱动上夹具下行到拉拔起始位置；

5)气缸驱动滑块回退；

6)压装交流伺服电机驱动快速反向转动，带动上夹具回退到初始位置；

7)取出扭杆组件。

跳动度检测：

1)将扭杆组件装入卡爪，激光位移传感器判断扭杆组件位置，正确后精密气动回转卡盘自动加紧工件；

2)测量交流伺服电机转动带动回转卡盘慢速回转一周，激光位移传感器检测扭杆外径的跳动量，系统显示扭杆跳动曲线，并自动判断是否合格；

3)合格后，测量停止，取出工件(扭杆组件)；

工件校直(当工件跳动值超出阈值时，进行自动校正)：

1)系统计算跳动度的相位值，校正交流伺服电机调整相位到校正方位；

2)根据测扭杆的跳动量，校正交流伺服电机带动压头快速进给、当压头接近扭杆时，校正交流伺服电机慢速进给，对扭杆进行校正；

3)达到校正力时，保压给定时间，校正交流伺服电机快速回退，然后再次进行跳动度检测，直到工件合格为止；

4)如果测量次数超过阈值，跳动度仍不合格，系统提示并报警；

5)取出扭杆组件。

该发明中的扭杆用于汽车转向系统，直接与方向盘相连接。扭杆的扭转变形与方向盘转向力的大小成正比。扭杆的加工质量直接影响汽车的转向性能和驾驶员的舒适度。

Claims (5)

1.一种扭杆自动压装、测量校直设备，其特征在于：所述设备包括电控系统安装板（1）、机架（2）、台板（3）、下夹具（4）、滑板（7）、上夹具（8）、拉压力传感器（9）、人机界面组件（10）、测量校直机构（11）、气动系统连接板（12）、气缸支架（14）、气缸（15）、第一支架（16）、拖链（17）、压装交流伺服电机（18）、压装减速器（19）、压装同步带传动机构（20）、压装直线运动机构（21）、四根导向轴（5）及四个直线轴承（6），压装直线运动机构（21）包括压装丝杠（68）及压装外套（69）； 

台板（3）水平设置并与机架（2）固接，台板（3）上设有第一通孔，下夹具（4）设置在台板（3）的第一通孔处，下夹具（4）与台板（3）固接，四根导向轴（5）呈矩形设置，四根导向轴（5）的下端与台板（3）固接，每根导向轴（5）上装有与其滑动配合的直线轴承（6），滑板（7）水平设置并与四个直线轴承（6）固接，滑板（7）上设有与台板（3）的第一通孔同轴的第二通孔，上夹具（8）设置在滑板（7）的第二通孔处，上夹具（8）与滑板（7）固接，拉压力传感器（9）的下端与滑板（7）的上端面固接，台板（3）上设有第三通孔，测量校直机构（11）设置在台板（3）的第三通孔处，测量校直机构（11）与台板（3）固接，人机界面组件（10）、电控系统安装板（1）、气动系统连接板（12）均与机架（2）固接；气缸支架（14）与台板（3）的上端面固接，气缸（15）与气缸支架（14）固接，气缸（15）的缸杆水平设置并与下夹具（4）中的滑块（13）固接，第一支架（16）的下端与台板（3）的上端面固接，拖链（17）的一端与第一支架（16）固接，拖链（17）的另一端与滑板（7）固接，压装交流伺服电机（18）沿竖直方向设置，压装交流伺服电机（18）与压装减速器（19）传动连接，压装减速器（19）与压装同步带传动机构（20）的压装主动带轮传动连接，压装同步带传动机构（20）的压装从动带轮（66）与压装丝杠（68）螺纹连接，压装丝杠（68）沿竖直方向设置在压装外套（69）内，压装丝杠（68）的下端与拉压力传感器（9）的上端固接，压装外套（69）的下端与四根导向轴（5）的上端固接。 

2.根据权利要求1所述扭杆自动压装、测量校直设备，其特征在于：上夹具（8）包括拉力帽（23）、上夹具体（24）、承力套（25）、调整螺钉（26）、弹簧圈（27）、顶柱（28）及钢球（29）； 

上夹具体（24）的上端中部设有螺纹孔、上夹具体（24）的下端中部设有敞口内腔，上夹具体（24）的螺纹孔与敞口内腔之间通过连接孔连通，承力套（25）设置在上夹具体（24）的敞口内腔中，上夹具体（24）的下端插装在拉力帽（23）内，承力套（25）与拉力帽（23）上均设有安装孔，且承力套（25）及拉力帽（23）的安装孔均与上夹具体（24）的螺纹孔和连接孔同轴设置，调整螺钉（26）与上夹具体（24）的螺纹孔螺纹连接，调整螺钉（26）的头部与滑板（7）连接，上夹具体（24）的上端与滑板（7）的下端面固接，上夹具体（24）的外壁上设有水平孔，上夹具体（24）的水平孔与上夹具体（24）的连接孔相通，上夹具体（24）的水平孔内由里至外依次装有钢球（29）、顶柱（28）及弹簧圈（27），弹簧圈（27）与上夹具体（24）固接。 

3.根据权利要求1所述扭杆自动压装、测量校直设备，其特征在于：下夹具（4）包括接近开关（30）、接近开关支架（31）、下夹具体（33）、承力板（34）、滑块（13）及调整板（35）； 

调整板（35）与台板（3）的上端面固接，调整板（35）上设有与台板（3）的第一通孔相通的第三通孔，下夹具体（33）的外壁设有凸台，下夹具体（33）的下端依次穿设出调整板（35）的第三通孔和台板（3）的第一通孔，下夹具体（33）的凸台与调整板（35）的上端面固接，接近开关（30）沿接近开关支架（31）的高度方向位置可调，接近开关（30）与接近开关支架（31）连接，接近开关支架（31）与下夹具体（33）的下端一侧壁固接，承力板（34）设置在调整板（35）的上端面且二者固接，滑块（13）的下端设置在调整板（35）的上端面，且滑块（13）的下端设置在承力板（34）与下夹具体（33）的凸台之间，滑块（13）与调整板（35）滑动连接，滑块（13）通过承力板（34）竖向限位，下夹具体（33）沿其轴向设有连接轴安装孔。 

4.根据权利要求1、2或3所述扭杆自动压装、测量校直设备，其特征在于：扭杆测量校直机构（11）包括校正同步带传动机构（36）、校正减速器（37）、校正交流伺服电机（38）、校正直线运动机构（39）、第二支架（40）、压力传感器（41）、盖板（42）、导向座（43）、压头（44）、激光位移传感器（45）、第三支架（46）、精密气动回转卡盘（48）、安装盘（49）、回转卡盘（50）、电机连接座（51）、联轴器（52）、测量交流伺服电机（53）及卡爪（54），校正直线运动机构（39）包括校正丝杠（61）及校正外套（62）； 

校正交流伺服电机（38）水平设置，校正交流伺服电机（38）与校正减速器（37）传动连接，校正减速器（37）与校正同步带传动机构（36）的校正主动带轮传动连接，校正同步带传动机构（36）的校正从动带轮（78）与校正丝杠（61）螺纹连接，校正丝杠（61）水平设置在校正外套（62）内，校正外套（62）的一端与第二支架（40）固接，校正丝杠（61）的一端穿过第二支架（40）与压力传感器（41）固接，压力传感器（41）与压头（44）的一端固接，导向座（43）与第二支架（40）固接，导向座（43）上设有凹槽，压头（44）与导向座（43）的凹槽滑动连接，盖板（42）与导向座（43）固接，盖板（42）用于对压头（44）限位，第二支架（40）的下端与台板（3）的上端面固接，激光位移传感器（45）沿第三支架（46）的高度方向位置可调，激光位移传感器（45）与第三支架（46）连接，第三支架（46）的下端沿台板（3）的宽度方向位置可调，第三支架（46）的下端与台板（3）的上端面连接，安装盘（49）与台板（3）的上端面固接，精密气动回转卡盘（48）与安装盘（49）的上端面固接，卡爪（54）与精密气动回转卡盘（48）的上端面固接，精密气动回转卡盘（48）、安装盘（49）及台板（3）设有与卡爪（54）的中心同轴的中心孔，回转卡盘（50）设置在台板（3）的中心孔内，回转卡盘（50）设有装配孔，回转卡盘（50）安装在台板（3）的中心孔内，测量交流伺服电机（53）与电机连接座（51）固接，电机连接座（51）与台板（3）的下端面固接，测量交流伺服电机（53）的输出端通过联轴器（52）与回转卡盘（50）传动连接。 

5.根据权利要求1所述扭杆自动压装、测量校直设备，其特征在于：人机界面组件（10）包括人机界面板（70）、人机界面（71）、急停按钮（72）、停止按钮（73）、复位按钮（74）、启动按钮（75）、电源指示灯（76）、安装有报警灯的蜂鸣器（77）及拨动行程开关（80）；人机界面（71）、急停按钮（72）、停止按钮（73）、复位按钮（74）、启动按钮（75）、电源指示灯（76）及安装有报警灯的蜂鸣器（77）均安装在人机界面板（70）上，拨动行程开关（80）安装在支架（2）上，用于控制压装交流伺服电机（18）的启动或停止，人机界面（71）用于显示压力曲线、拉拔力曲线、激光传感器测量曲线、设置不同工件工艺参数及报警信息，急停按钮（72）用于停止伺服，停止按钮（73）用于停止程序动作，复位按钮（74）用于恢复程序动作接续完成下面工作，启动按钮（75）用于系统上电。 

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