CN105043749A - 小型悬臂式抗凹性测量设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及小型悬臂式抗凹性测量设备，包括竖梁底座组件(200)、横梁(100)、夹紧机构总成(300)和探头总成(400)，其特征在于，所述的竖梁底座组件(200)包括底座板和固定安装在底座板上的竖梁，所述的夹紧机构总成(300)包括竖梁夹紧组件和横梁夹紧组件，所述的竖梁夹紧组件和横梁夹紧组件分别用于夹紧竖梁和横梁(100)，探头总成(400)包括探头副支架(401)、探头主支架(402)、气缸(403)、压力传感器(405)、下压球头(406)、位移传感器(407)、压力传感器支撑板(408)、连接紧固螺栓(409)、探头旋转轴(410)和探头旋转紧固螺栓(411)。本发明的小型悬臂式抗凹性测量设备能够达到测量和收集待测点处指示抗凹性所需的基本数据的目的，并且结构简单，有效地降低了生产、使用和维护成本。

Description

小型悬臂式抗凹性测量设备

技术领域

本发明涉及机械性能测量领域，具体涉及小型悬臂式汽车车身覆盖件抗凹性测量设备。

背景技术

传统的车身抗凹性测量都是借助用来测量车身的模态、刚度、扭转刚度的固定实验台架进行的，这种方法笨重且效率低下，尤其是在测量不同车身的抗凹性时，试验台架和车身的固定装置都要重新匹配和组装，安装、拆除过程非常麻烦。而市面上专用的板材抗凹性试验机主要用于规格板件的抗凹性测量，并没有一种专门的机械设备可以对汽车覆盖件等进行抗凹性的数据采集。因此，需要一种能够较好地克服传统试验台架测量车身覆盖件抗凹性能低效和不便的缺点，并具有较高的实用性和简洁性的测量设备，来实现汽车覆盖件及开闭件的抗凹性测量。

发明内容

本发明的发明目的是提供小型悬臂式抗凹性测量设备，达到测量和收集待测点处指示抗凹性所需的基本数据的目的，并且结构简单，有效地降低了生产、使用和维护成本。

本发明的具体技术方案是小型悬臂式抗凹性测量设备，包括竖梁底座组件、横梁、夹紧机构总成和探头总成，其特征在于，

所述的竖梁底座组件包括底座板和固定安装在底座板上的竖梁，

所述的夹紧机构总成包括竖梁夹紧组件和横梁夹紧组件，所述的竖梁夹紧组件和横梁夹紧组件分别用于夹紧竖梁和横梁，

探头总成包括探头副支架、探头主支架、气缸、压力传感器、下压球头、位移传感器、压力传感器支撑板、连接紧固螺栓、探头旋转轴和探头旋转紧固螺栓，所述的探头副支架通过探头旋转轴旋转安装在横梁的端部，探头副支架上具有以探头旋转轴轴心为圆心的弧形通槽，所述的探头旋转紧固螺栓穿过该弧形通槽旋入横梁上的螺纹孔中，所述的探头主支架通过连接紧固螺栓与探头副支架连接在一起，所述的气缸的缸体固定安装在探头主支架上，所述的气缸的活塞杆自由端顺序安装压力传感器支撑板、压力传感器和下压球头，所述的位移传感器的外壳固定安装在探头主支架上，位移传感器的拉杆与压力传感器支撑板固定。

更进一步地，所述的探头总成还包括气缸活塞杆导杆，所述的探头副支架为U形结构，所述的横梁的端部位于该U形结构的两块侧板之间，所述的探头旋转轴穿过U形结构的两块侧板和横梁的端部，所述的探头主支架为L形结构，所述的U形结构底板与L形结构的长边板通过连接紧固螺栓连接，所述的L形结构的短边板与气缸的缸体的开口端的端盖固定，所述的气缸活塞杆导杆一端固定安装在压力传感器支撑板上，其另一端穿过L形结构的短边板上开有的导向通孔。

更进一步地，所述的竖梁夹紧组件包括竖梁活动压板、竖梁活动压板铰链轴、竖梁快速夹具和竖梁固定压板，所述的竖梁活动压板通过竖梁活动压板铰链轴旋转安装在固定安装竖梁固定压板的基础上，竖梁活动压板上固定有一个竖梁压紧导向杆，所述的竖梁快速夹具包括竖梁压紧把手、竖梁压紧把手铰链和竖梁压紧导向套管，所述的竖梁压紧把手通过竖梁压紧把手铰链安装在竖梁固定压板上，竖梁压紧把手被竖梁压紧把手铰链分为手握持的一端和相对的竖梁压紧把手卡紧端，所述的竖梁压紧把手铰链的转动轴心到竖梁压紧把手卡紧端端头的距离略大于竖梁压紧把手铰链的转动轴心到竖梁固定压板的最短距离，竖梁压紧把手转动到竖梁固定压板时，竖梁压紧把手卡紧端能够紧贴在竖梁固定压板上并在没有外力作用时停止在任意位置，所述的竖梁压紧导向套管固定安装在竖梁压紧把手上并套在竖梁压紧导向杆上，

所述的横梁夹紧组件包括横梁活动压板、横梁活动压板铰链轴、横梁快速夹具和横梁固定压板，所述的横梁活动压板通过横梁活动压板铰链轴旋转安装在固定安装横梁固定压板的基础上，横梁活动压板上固定有一个横梁压紧导向杆，所述的横梁快速夹具包括横梁压紧把手、横梁压紧把手铰链和横梁压紧导向套管，所述的横梁压紧把手通过横梁压紧把手铰链安装在横梁固定压板上，横梁压紧把手被横梁压紧把手铰链分为手握持的一端和相对的横梁压紧把手卡紧端，所述的横梁压紧把手铰链的转动轴心到横梁压紧把手卡紧端端头的距离略大于横梁压紧把手铰链的转动轴心到横梁固定压板的最短距离，横梁压紧把手转动到横梁固定压板时，横梁压紧把手卡紧端能够紧贴在横梁固定压板上并在没有外力作用时停止在任意位置，所述的横梁压紧导向套管固定安装在横梁压紧把手上并套在横梁压紧导向杆上。

更进一步地，所述的竖梁底座组件的底座板的边缘处具有多个U形开口通槽。

本发明的有益效果是1)结构简单、稳定。本发明的设备仅由一块起固定作用的基座、一根提供支撑和作为竖直方向轨道的竖梁、一根可沿竖直轨道和水平通道移动的方形空心横梁、探测头部分和夹紧机构组成，这样的设计在满足实验测量过程所需的刚度及稳定性等要求的同时，尽量保证了结构的简单；2)操作简便、灵活。主要运动部件—横梁的运动以手动操作方式实现，在夹具的辅助下，可沿水平和竖直方向滑动使探测头移动到所需要的位置，操作简便；数据探测头由气缸进行驱动，随动性能较好，可靠性高；3)生产加工方便。本发明的设备中主体结构都为空心方管，加工生产比较方便。其他配套零部件也多为简单几何体，没有复杂的曲面和贯通体，生产也较简单，成本较低；4)保养维护简单。在保养维护方面，本发明的设备仅需定期检测焊点是否依然牢靠，定期在有配合处(如导槽)进行润滑保养。

附图说明

图1为本发明的小型悬臂式抗凹性测量设备的正视图；

图2为本发明的小型悬臂式抗凹性测量设备的竖梁底座组件的俯视图；

图3为本发明的夹紧机构总成的竖梁夹紧组件夹紧和放松状态的示意图；

图4为本发明的夹紧机构总成的横梁夹紧组件夹紧和放松状态的示意图；

图5为本发明的小型悬臂式抗凹性测量设备的探头总成的正视图；

图6为本发明的小型悬臂式抗凹性测量设备的探头总成的俯视图；

其中：

100、横梁，

200、竖梁底座组件，

300、夹紧机构总成，

400、探头总成，

301、竖梁活动压板，302、竖梁活动压板铰链轴，303、竖梁快速夹具，304、竖梁固定压板，305、横梁活动压板铰链轴，306、横梁活动压板，307、横梁固定压板，308、横梁快速夹具，309、竖梁紧固调节杆，

401、探头副支架，402、探头主支架，403、气缸，404、气缸活塞杆导杆，405、压力传感器，406、下压球头，407、位移传感器，408、压力传感器支撑板，409、连接紧固螺栓，410、探头旋转轴，411、探头旋转紧固螺栓。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体技术方案作进一步地描述。

如图1所示，本发明的一种小型悬臂式抗凹性测量设备，包括竖梁底座组件200、横梁100、夹紧机构总成300和探头总成400。

如图2所示，竖梁底座组件200为整个设备提供固定和支撑作用。竖梁底座组件200由一块边缘带有多个“U”型槽的底座板、四个矩形小立柱平台与两根并排的空心方形钢管组成的竖梁焊接而成。底座板起固定整套设备的作用，底座板上的“U”型槽是为了配合实验平台上的“T”型槽而设计的，这样设备能通过地脚螺栓的紧固与拆卸，快速而又牢固地实现与实验平台对接。竖梁是横梁100的支撑件，并且结合夹紧机构总成300的辅助，可以调节横梁100在竖直方向的位置。

横梁100是探头总成400的承载部件，探头总成400的位置主要通过调节横梁100的位置来实现。由于本发明所描述的悬臂式抗凹性测量设备是为测量车身覆盖件抗凹性而开发的，综合考虑车身尺寸、场地大小以及材料刚度、强度等各方面因素，选用一根长度、厚度合适的空心方形钢管作为横梁100。横梁100通过夹紧机构总成300固定在竖梁底座总成200的竖梁上，通过夹紧或放松夹紧机构总成300可以调节横梁100在竖直方向和水平方向上的位置，从而将探头总成400送到所需的空间内任一点位置。

如图3-4所示，夹紧机构总成300包括横梁夹紧组件和竖梁夹紧组件，作用是当横梁100调节到合适的竖直位置或水平位置后，对其进行夹紧作用。

工作时，当横梁100调节到理想的位置后，压紧竖梁快速夹具303的把手使竖梁活动压板301沿着竖梁活动压板铰链轴302小角度旋转，最终在竖梁快速夹具303的作用下，竖梁活动压板301与竖梁固定压板304形成一个与竖梁截面积配合的矩形面，将紧机构总成300与竖梁牢固地固定；相似地，横梁100也能有效的固定在夹紧机构总成300的上，竖梁与横梁100呈90度夹角；当测量另一个待测点时，松开竖梁快速夹具303与横梁快速夹具308的把手，使横梁100处于自由状态，这时将测量探头调节至下一个需测量的点后，再将两个把手拉紧，此时横梁100将再一次进入锁紧状态，如此反复。在竖梁快速夹具303的把手松开状态下，竖梁紧固调节杆309可以调节竖梁夹紧组件对竖梁的预夹紧力的大小。

如图5-6所示，探头总成400是本发明设备的直接测量机构。S形的压力传感器405安装在位于下压球头406上方的压力传感器支撑板408上，用来感知下压球头406所施加的压力，压力传感器405选用的是蚌埠大洋传感系统工程有限公司生产的型号为DYLY-103的压力传感器，量程为50kg，输出2.0mV/V，精度为0.05％；位移传感器407连接在探头主支架402上，用来测定下压球头406下压的距离，位移传感器407用的深圳市米朗科技有限公司生产的KTR-50直线位移传感器，测量行程为50mm，重复精度为0.01mm，线性度为±0.01％。探头总成400通过探头主支架402和探头副支架401与横梁100连接，两支架之间由连接紧固螺栓409连接紧固。探头副支架401是由三块钢板焊接而成的U形结构，它开有两个大小不一的通孔，分别为探头旋转轴410和探头旋转紧固螺栓411的安装孔。探头主支架402是由两块钢板焊接而成的L形结构。

工作时，探头主支架402和气缸403可作为一个整体以连接紧固螺栓409为旋转中心进行小角度的旋转。探头主、副支架依靠连接紧固螺栓409紧固后又可作为一个整体以探头旋转轴410为旋转中心进行小角度旋转，这样设计的目的是使下压球头406能够任意调节角度方位，从而能够使其处于车身覆盖件曲面的法线方向。下压球头406的角度位置调好后，拧紧连接紧固螺栓409和探头旋转紧固螺栓411，以保证下压球头406的角度方位不变。最后，由气源提供动力、通过计算机(安装由LabVIEW编写的控制程序)控制下压球头406运动行程，并由压力传感器405和位移传感器407将测量的数据反馈给计算机，最后再由计算机对采集的压力和位移数据进行处理，最终得到车身覆盖件的抗凹性能。

本设备进行一个点处的数据采集的流程如下：

1)将竖梁底座总成200移动到合适的位置，然后用地脚螺栓将其固定在实验平台上；

2)调节横梁100在竖直方向的位置，调整完毕后，拉紧竖梁快速夹具303的把手，将夹紧机构总成300牢固地固定在竖梁底座总成200的竖梁上；相似地，可以调节横梁100在水平方向的位置，然后通过夹紧机构总成300将横梁100固定在竖梁底座总成200上；

3)以连接紧固螺栓409为旋转中心，将探头主支架402和气缸403的装配体作为一个整体进行小角度旋转，转到合适的位置后将连接紧固螺栓409拧紧。然后再以探头旋转轴410为旋转轴，将探头主、副支架作为一个整体进行小角度旋转，当下压球头406处在车身覆盖件曲面的法线方向时，拧紧探头旋转紧固螺栓411，以保证下压球头406的角度方位不变；

4)由气缸403的气源提供动力，通过计算机控制下压球头406运动行程，并由压力传感器405和位移传感器407将测量的数据反馈给计算机，最后再由计算机对采集的压力和位移数据进行处理，最终得到车身覆盖件的抗凹性能。

通过以上步骤，可以采集车身覆盖件某一点处的抗凹性数据。接着测量后续的待测点处的抗凹性能：当下一个待测点与上一点位置较近时，按照步骤2)、3)、4)进行操作；当下一个待测点与上一点较远时，则需要按照步骤1)、2)、3)、4)进行操作，直到测完所有待测点为止。

Claims (4)

1.小型悬臂式抗凹性测量设备，包括竖梁底座组件(200)、横梁(100)、夹紧机构总成(300)和探头总成(400)，其特征在于，

所述的竖梁底座组件(200)包括底座板和固定安装在底座板上的竖梁，

所述的夹紧机构总成(300)包括竖梁夹紧组件和横梁夹紧组件，所述的竖梁夹紧组件和横梁夹紧组件分别用于夹紧竖梁和横梁(100)，

探头总成(400)包括探头副支架(401)、探头主支架(402)、气缸(403)、压力传感器(405)、下压球头(406)、位移传感器(407)、压力传感器支撑板(408)、连接紧固螺栓(409)、探头旋转轴(410)和探头旋转紧固螺栓(411)，所述的探头副支架(401)通过探头旋转轴(410)旋转安装在横梁(100)的端部，探头副支架(401)上具有以探头旋转轴(410)轴心为圆心的弧形通槽，所述的探头旋转紧固螺栓(411)穿过该弧形通槽旋入横梁(100)上的螺纹孔中，所述的探头主支架(402)通过连接紧固螺栓(409)与探头副支架(401)连接在一起，所述的气缸(403)的缸体固定安装在探头主支架(402)上，所述的气缸(403)的活塞杆自由端顺序安装压力传感器支撑板(408)、压力传感器(405)和下压球头(406)，所述的位移传感器(407)的外壳固定安装在探头主支架(402)上，位移传感器(407)的拉杆与压力传感器支撑板(408)固定。

2.如权利要求1所述的小型悬臂式抗凹性测量设备，其特征在于，所述的探头总成(400)还包括气缸活塞杆导杆(404)，所述的探头副支架(401)为U形结构，所述的横梁(100)的端部位于该U形结构的两块侧板之间，所述的探头旋转轴(410)穿过U形结构的两块侧板和横梁(100)的端部，所述的探头主支架(402)为L形结构，所述的U形结构底板与L形结构的长边板通过连接紧固螺栓(409)连接，所述的L形结构的短边板与气缸(403)的缸体的开口端的端盖固定，所述的气缸活塞杆导杆(404)一端固定安装在压力传感器支撑板(408)上，其另一端穿过L形结构的短边板上开有的导向通孔。

3.如权利要求1所述的小型悬臂式抗凹性测量设备，其特征在于，所述的竖梁夹紧组件包括竖梁活动压板(301)、竖梁活动压板铰链轴(302)、竖梁快速夹具(303)和竖梁固定压板(304)，所述的竖梁活动压板(301)通过竖梁活动压板铰链轴(302)旋转安装在固定安装竖梁固定压板(304)的基础上，竖梁活动压板(301)上固定有一个竖梁压紧导向杆，所述的竖梁快速夹具(303)包括竖梁压紧把手、竖梁压紧把手铰链和竖梁压紧导向套管，所述的竖梁压紧把手通过竖梁压紧把手铰链安装在竖梁固定压板(304)上，竖梁压紧把手被竖梁压紧把手铰链分为手握持的一端和相对的竖梁压紧把手卡紧端，竖梁压紧把手转动到竖梁固定压板(304)时，竖梁压紧把手卡紧端能够紧贴在竖梁固定压板(304)上并在没有外力作用时停止在任意位置，所述的竖梁压紧导向套管固定安装在竖梁压紧把手上并套在竖梁压紧导向杆上，

所述的横梁夹紧组件包括横梁活动压板(306)、横梁活动压板铰链轴(305)、横梁快速夹具(308)和横梁固定压板(307)，所述的横梁活动压板(306)通过横梁活动压板铰链轴(305)旋转安装在固定安装横梁固定压板(307)的基础上，横梁活动压板(306)上固定有一个横梁压紧导向杆，所述的横梁快速夹具(308)包括横梁压紧把手、横梁压紧把手铰链和横梁压紧导向套管，所述的横梁压紧把手通过横梁压紧把手铰链安装在横梁固定压板(307)上，横梁压紧把手被横梁压紧把手铰链分为手握持的一端和相对的横梁压紧把手卡紧端，横梁压紧把手转动到横梁固定压板(307)时，横梁压紧把手卡紧端能够紧贴在横梁固定压板(307)上并在没有外力作用时停止在任意位置，所述的横梁压紧导向套管固定安装在横梁压紧把手上并套在横梁压紧导向杆上。

4.如权利要求1-3任一一项所述的小型悬臂式抗凹性测量设备，其特征在于，所述的竖梁底座组件(200)的底座板的边缘处具有多个U形开口通槽。