CN102778314A - 转向及悬架球铰总成力矩自动检测机及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转向及悬架球铰总成力矩自动检测机及控制方法，包括机架，机架顶部为工作平台，在工作平台上安装有旋转机构、摆动机构、压紧机构、防尘罩压缩机构。通过工业PC机进行控制，实现自动化检测球铰总成力矩。本发明自动化程度高，通用性强，能适应各种不同类型球铰总成力矩的测试，全程自动控制提高了测量的效率和准确性，避免了手工测量带来的人为误差。

Description

转向及悬架球铰总成力矩自动检测机及控制方法

技术领域

本发明涉及一种力矩检测装置，特别是涉及一种转向及悬架球铰总成力矩自动检测机及控制方法。

背景技术

转向拉杆球铰总成是汽车上的重要部件，其强度和可靠性直接关系到汽车的行驶安全性及整车性能。因此，国家设立了专门的测量标准，要求生产企业对球铰总成力矩进行相应的检测。目前，球铰总成生产企业大都没有相应的专业检测装置，只有一些自动化程度不高、通用性差的检测设备，难以满足各种球铰总成力矩检测的要求。

发明内容

本发明的一个目的就是提供一种自动化程度高、通用性好的转向及悬架球铰总成力矩自动检测机，能完全解决上述技术问题。

本发明的目的通过下述技术方案来实现： 

一种转向及悬架球铰总成力矩自动检测机，包括机架；

机架顶部为工作平台，在工作平台上安装有旋转机构、摆动机构、压紧机构、防尘罩压缩机构；

旋转机构包括伺服电机、力矩传感器和气动卡盘，伺服电机安装在工作平台下方，其输出轴与力矩传感器和工作平台上的气动卡盘连接；

摆动机构包括摆动电机、电机安装架、转动块、转动偏心轴、摆动杆、摆动轴、摆动轴支架和摆动悬臂支架，电机安装架固设在工作平台上位于气动卡盘一侧，摆动电机安装在电机安装架上，摆动电机输出轴与转动块连接，转动块边缘通过转动偏心轴与摆动杆连接，摆动轴转动安装在摆动轴支架上，摆动轴与摆动杆相互垂直，摆动轴一端与摆动杆连接，另一端与摆动悬臂支架连接；

压紧机构包括压紧气缸、压紧气缸架和零件工装，压紧气缸架设置在摆动悬臂支架上，压紧气缸架上可拆卸连接零件工装，压紧气缸对应零件工装安装在压紧气缸架上；

防尘罩压缩机构包括高度限位气缸、高度限位气缸座和限位杆，高度限位气缸座对应气动卡盘设置在工作平台上，高度限位气缸安装在高度限位气缸座上，高度限位气缸的输出轴垂直连接限位杆。

作为优选，所述摆动悬臂支架是由悬臂连杆和悬臂摆杆连接构成，悬臂连杆上开设滑槽，悬臂摆杆端部通过滑槽与悬臂连杆连接，能够沿滑槽在悬臂连杆长度方向自由移动。

作为优选，所述悬臂摆杆上开设滑槽，压紧气缸架通过滑槽滑动连接在悬臂摆杆上，能够沿悬臂摆杆长度方向自由滑动。

悬臂连杆和悬臂摆杆上开设滑槽的结构，使得悬臂摆杆和压紧气缸架能够进行相应的移动调整，从而保证该检测机能够适应不同尺寸大小的球铰总成。

作为优选，所述转动块上设有刻度层，转动偏心轴上对应设有指针。

这种结构的设置有利于监控转动偏心轴的偏移距离。

作为优选，所述摆动轴支架有两个，摆动轴转动设置在两个摆动轴支架之间，靠近摆动悬臂支架的摆动轴支架上设有角度指示盘，摆动悬臂支架上对应设有指针。

这种结构的设置有利于监控摆动悬臂支架的摆动角度。

作为优选，所述零件工装为一端开设U形卡口的长条形夹具。

U形卡口用于卡住球铰总成的球铰套，零件工装是可拆卸连接在压紧气缸架上的，对于不同类型的球铰总成只需更换相匹配的零件工装即可。

本发明的另一个目的就是提供一种上述转向及悬架球铰总成力矩自动检测机的控制方法，由数据采集卡采集信号传输给工业PC机分析，并按照预先设定的程序计算出结果，然后在显示屏上显示，同时控制相应部件动作，其步骤如下：

步骤一，进行系统参数设置；

步骤二，将球铰总成的球铰杆用气动卡盘固定，球铰套由零件工装固定，压紧气缸工作将零件工装压紧；

步骤三，同时控制伺服电机和摆动电机工作，使得球铰套绕球铰杆球头圆球面正反摆动三次，球铰杆绕其轴线顺时针旋转三周后再反时针旋转三周；

步骤四，控制高度限位气缸工作，将防尘罩压缩到预定高度；

步骤五，控制伺服电机工作，球铰杆绕其轴线匀速顺时针和反时针旋转指定角度，数据采集卡采集此时力矩传感器测得的力矩值传送给工业PC机分析判断工件是否合格，若工件不合格，信号指示灯亮，并自动描绘出“角度-力矩”曲线；

步骤六，控制各电机或气缸回位，气动卡盘松开，取下零件。

进一步，该检测系统中设置有系统维护模块。

进一步，系统维护模块包括系统参数设置模块、板卡故障诊断模块、历史数据查询模块和传感器矫正模块。

进一步，所述传感器矫正模块通过在检测机上安装经矫正的标准传感器，并比较标准传感器与工作中的传感器的输出值，从而实现对工作中的传感器的矫正。

本发明的工作过程如下：

首先，球铰总成的球铰杆通过气动卡盘固定，球铰套由零件工装的U形卡口固定。然后压紧气缸工作，其活塞杆伸出压紧零件工装，保证在检测过程中U形卡口可靠固定球铰套。伺服电机和摆动电机同时启动，摆动电机驱动转动块转动，转动块通过转动偏心轴带动摆动杆上下摆动，从而使摆动轴旋转，摆动轴带动摆动悬臂支架摆动，使得被零件工装固定的球铰套沿球铰杆球头圆球面以一定角度正反方向摆动三次，完成预先摆动。伺服电机带动气动卡盘转动，从而使球铰杆沿其轴线顺时针旋转三圈后再反时针旋转三圈，完成预先旋转。此时，高度限位气缸工作，气缸的活塞杆向上推动限位杆将防尘罩压缩到预定高度后，伺服电机工作带动球铰杆沿其轴线匀速顺时针和反时针旋转一定角度，此时力矩传感器测得的力矩值即为所要求的测试力矩，测试系统将此测试力矩与设定的力矩上、下限值进行比较，若测试力矩超出力矩上、下限值则信号指示灯亮，并自动描绘出“角度-力矩”曲线，零件测试不合格。最后，控制各电机或气缸回位，气动卡盘松开，取下零件。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

自动化程度高，通用性强，能适应各种不同类型球铰总成力矩的测试，全程自动控制提高了测量的效率和准确性，避免了手工测量带来的人为误差。

附图说明

图1是本发明的正视图；

图2是图1的左视图；

图3是图2中A处的局部放大图；

图4是图1的俯视图；

图5是图4中B处的局部放大图；

图6是本发明的控制流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。

如图1至图5所示，一种转向及悬架球铰总成力矩自动检测机，包括机架1，机架1顶部为工作平台2，在工作平台2上安装有旋转机构、摆动机构、压紧机构、防尘罩压缩机构。

旋转机构包括伺服电机31、力矩传感器32和气动卡盘33，伺服电机31安装在工作平台2下方，其输出轴通过减速器与力矩传感器32和气动卡盘33连接，气动卡盘33位于工作平台2上的一个安装台面4上。

摆动机构包括摆动电机51、电机安装架52、转动块53、转动偏心轴54、摆动杆55、摆动轴56、摆动轴支架57和摆动悬臂支架，电机安装架52固设在工作平台2上位于气动卡盘33一侧，摆动电机51安装在电机安装架52上，摆动电机51输出轴与转动块53连接，转动块53边缘通过转动偏心轴54与摆动杆55连接，摆动轴56转动安装在摆动轴支架57上，摆动轴56与摆动杆55相互垂直，摆动轴56一端与摆动杆55连接，另一端与摆动悬臂支架连接。所述摆动悬臂支架是由悬臂连杆58和悬臂摆杆59连接构成，悬臂连杆58的一端与摆动轴56连接，另一端为自由端，悬臂连杆58上开设滑槽8，悬臂摆杆59端部通过滑槽8与悬臂连杆58连接，且能够沿滑槽8在悬臂连杆58长度方向自由移动。悬臂摆杆59上开设滑槽8，压紧气缸架通过滑槽8滑动连接在悬臂摆杆59上，且能够沿悬臂摆杆59长度方向自由滑动。所述转动块53上设有刻度层9，转动偏心轴54上对应设有指针10。所述摆动轴支架57有两个，摆动轴56转动设置在两个摆动轴支架57之间，靠近悬臂连杆58的摆动轴支架57上设有角度指示盘11，悬臂连杆58上对应设有指针10。

压紧机构包括压紧气缸61、压紧气缸架62和零件工装63，压紧气缸架62安装在悬臂摆杆59上，压紧气缸架62上可拆卸连接零件工装63，压紧气缸61对应零件工装63安装在压紧气缸架62上。所述零件工装63为一端开设U形卡口的长条形夹具，该U形卡口用于卡住球铰总成的球铰套。

防尘罩压缩机构包括高度限位气缸71、高度限位气缸座72和限位杆73，高度限位气缸座72对应气动卡盘33设置在工作平台2上，高度限位气缸71安装在高度限位气缸座72上，高度限位气缸71的输出轴垂直连接限位杆73。在球铰总成安装在该检测机上后，限位杆73正好与防尘罩底端面接触。

如图6所示，本发明的转向及悬架球铰总成力矩自动检测机采用工业PC机进行控制，具有人机交互界面，由数据采集卡采集信号传输给工业PC机分析，并按照预先设定的程序计算出结果，然后在显示屏上显示，同时控制相应部件动作，其步骤如下：

步骤一，进行系统参数设置；可以设置力矩上、下限值，测量点数、电机转速等参数。

步骤二，将球铰总成12的球铰杆用气动卡盘33固定，球铰套由零件工装63固定，压紧气缸61工作将零件工装63压紧；

步骤三，同时控制伺服电机31和摆动电机51工作，使得球铰套绕球铰杆球头圆球面正反摆动三次，完成预先摆动，球铰杆绕其轴线顺时针旋转三周后再反时针旋转三周，完成预先旋转；

步骤四，控制高度限位气缸71工作，将防尘罩压缩到预定高度；

步骤五，控制伺服电机31工作，球铰杆绕其轴线匀速顺时针和反时针旋转指定角度，数据采集卡采集此时力矩传感器32测得的力矩值传送给工业PC机分析判断工件是否合格，若工件不合格，信号指示灯亮，并自动描绘出“角度-力矩”曲线；

步骤六，控制各电机或气缸回位，气动卡盘33松开，取下球铰总成12。

在该检测系统中设置有系统维护模块，系统维护模块包括系统参数设置模块、板卡故障诊断模块、历史数据查询模块和传感器矫正模块。

由于环境因素的影响，传感器使用一段时间后其零点往往会偏离原来固有的零点，因此就需要对传感器的零点进行校正。本检测机的传感器矫正模块是通过在检测机上安装经矫正的标准传感器，并比较标准传感器与工作中的传感器的输出值，从而实现对工作中的传感器的矫正。克服了传统的将传感器拆卸下来拿到计量站由标准仪器矫正后，再安装回去的麻烦。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种转向及悬架球铰总成力矩自动检测机，其特征在于：

包括机架；

机架顶部为工作平台，在工作平台上安装有旋转机构、摆动机构、压紧机构、防尘罩压缩机构；

旋转机构包括伺服电机、力矩传感器和气动卡盘，伺服电机安装在工作平台下方，其输出轴与力矩传感器和工作平台上的气动卡盘连接；

摆动机构包括摆动电机、电机安装架、转动块、转动偏心轴、摆动杆、摆动轴、摆动轴支架和摆动悬臂支架，电机安装架固设在工作平台上位于气动卡盘一侧，摆动电机安装在电机安装架上，摆动电机输出轴与转动块连接，转动块边缘通过转动偏心轴与摆动杆连接，摆动轴转动安装在摆动轴支架上，摆动轴与摆动杆相互垂直，摆动轴一端与摆动杆连接，另一端与摆动悬臂支架连接；

压紧机构包括压紧气缸、压紧气缸架和零件工装，压紧气缸架设置在摆动悬臂支架上，压紧气缸架上可拆卸连接零件工装，压紧气缸对应零件工装安装在压紧气缸架上；

防尘罩压缩机构包括高度限位气缸、高度限位气缸座和限位杆，高度限位气缸座对应气动卡盘设置在工作平台上，高度限位气缸安装在高度限位气缸座上，高度限位气缸的输出轴垂直连接限位杆。

2.根据权利要求1所述的转向及悬架球铰总成力矩自动检测机，其特征在于：所述摆动悬臂支架是由悬臂连杆和悬臂摆杆连接构成，悬臂连杆上开设滑槽，悬臂摆杆端部通过滑槽与悬臂连杆连接，能够沿滑槽在悬臂连杆长度方向自由移动。

3.根据权利要求2所述的转向及悬架球铰总成力矩自动检测机，其特征在于：所述悬臂摆杆上开设滑槽，压紧气缸架通过滑槽滑动连接在悬臂摆杆上，能够沿悬臂摆杆长度方向自由滑动。

4.根据权利要求1所述的转向及悬架球铰总成力矩自动检测机，其特征在于：所述转动块上设有刻度层，转动偏心轴上对应设有指针。

5.根据权利要求1所述的转向及悬架球铰总成力矩自动检测机，其特征在于：所述摆动轴支架有两个，摆动轴转动设置在两个摆动轴支架之间，靠近摆动悬臂支架的摆动轴支架上设有角度指示盘，摆动悬臂支架上对应设有指针。

6.根据权利要求1所述的转向及悬架球铰总成力矩自动检测机，其特征在于:所述零件工装为一端开设U形卡口的长条形夹具。

7.一种上述转向及悬架球铰总成力矩自动检测机的控制方法，其特征在于：由数据采集卡采集信号传输给工业PC机分析，并按照预先设定的程序计算出结果，然后在显示屏上显示，同时控制相应部件动作，其步骤如下：

步骤一，进行系统参数设置；

步骤二，将球铰总成的球铰杆用气动卡盘固定，球铰套由零件工装固定，压紧气缸工作将零件工装压紧；

步骤三，同时控制伺服电机和摆动电机工作，使得球铰套绕球铰杆球头圆球面正反摆动三次，球铰杆绕其轴线顺时针旋转三周后再反时针旋转三周；

步骤四，控制高度限位气缸工作，将防尘罩压缩到预定高度；

步骤五，控制伺服电机工作，球铰杆绕其轴线匀速顺时针和反时针旋转指定角度，数据采集卡采集此时力矩传感器测得的力矩值传送给工业PC机分析判断工件是否合格，若工件不合格，信号指示灯亮，并自动描绘出“角度-力矩”曲线；

步骤六，控制各电机或气缸回位，气动卡盘松开，取下零件。

8.根据权利要求7所述的转向及悬架球铰总成力矩自动检测机的控制方法，其特征在于：该检测系统中设置有系统维护模块。

9.根据权利要求8所述的转向及悬架球铰总成力矩自动检测机的控制方法，其特征在于：系统维护模块包括系统参数设置模块、板卡故障诊断模块、历史数据查询模块和传感器矫正模块。

10.根据权利要求9所述的转向及悬架球铰总成力矩自动检测机的控制方法，其特征在于：所述传感器矫正模块通过在检测机上安装经矫正的标准传感器，并比较标准传感器与工作中的传感器的输出值，从而实现对工作中的传感器的矫正。

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