CN105092265B - 一种同时检测车辆按响机构力值和行程的检测装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同时检测车辆按响机构力值和行程的检测装置，包括如下部分：检测机构、检测工装、控制系统。检测机构包括：固定板，测点气缸，丝杆，电机。通过控制电机驱动丝杆旋转即控制丝杆的升降，最终控制固定板垂直方向的往复运动。测点气缸固定在固定板上，测点气缸装有测力传感器压头控制系统通过控制气缸和电机，能够使气缸压头按压按响机构，从而计算位移和压力情况。当装置检测到产品合格，打码机构则会在产品上进行打码标示。相比于现有技术，本发明将对产品力值、行程值检测和打码标记的功能集成在同一系统内，实现了效率的极大提高，有效解决了分步骤检测的工时浪费。

Description

一种同时检测车辆按响机构力值和行程的检测装置及其控制 方法

技术领域

本发明涉及机械技术领域，具体地说是车辆按响机构检测装置。

背景技术

首先介绍一下车辆方向盘按响机构的工作原理：

1.具备上下两个部分结构，每个部分具有一根部分裸露的钢丝

2.上下两部分通常有3个可接触点，触点处通过压缩弹簧，可以使上下两部分的钢丝接触

3.而产品的上下两部分是串接在电路中的，当任一触点处上下两部分结构的钢丝接触，即将回路导通，实现汽车喇叭的鸣响。

车辆的方向盘按响机构成品检测通常有以下要求：

1.需要检测按响机构在电路导通瞬间的弹簧力值大小；

2.需要检测按响机构从自由状态到电路导通瞬间的行程值大小，而这个行程通常很小，需要保证可靠的精度；

3.检测后产品需要进行标示；

4.要实现全检，对检测设备的效率，稳定性，检测一致性要求高；

5.所有检测数据需要保证和产品的对应性，实现可追溯要求。

针对此类产品此前市场上并没有专用或通用类的设备可以用于检测以上需求。通常是分别进行力值和行程的检测。这就造成了对于同一按响机构需要进行多次力值和行程的测量后才能得到按响机构是否合格的结论，最后再进行打码。检测过程并不连续，或者功能不全，仅能进行力值测试，对检测完的产品不能实现自动标示。程序繁琐，浪费工时，同时提高了错误发生率。

发明内容

针对现有技术中存在的没有同时检测按响机构力值和行程的检测装置，按响机构检测过程繁琐的问题，本发明提供了一种同时检测车辆按响机构力值和行程的检测装置，它可以实现按响机构的力值、行程值检测和打码标记的功能集成在同一装置内，检测效率极大提高，与生产节奏完美契合。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

本发明提供一种能够高效、稳定且可实现自判的对汽车按响机构的按响力值和行程进行检测的设备。

一种同时检测车辆按响机构力值和行程的检测装置，包括如下部分：检测机构、检测工装、控制系统；

所述检测机构包括：电机，丝杆，滑块，固定板，测点气缸，测试平台；所述电机转轴与丝杆固定连接，丝杆穿过滑块，丝杆旋转时驱动滑块往复运动，滑块与固定板固定连接；所述测点气缸固定于固定板下部，测点气缸与测力传感器压头固定；所述测试平台位固定板下方，测试平台与测试回路连接；

所述检测工装包括相配的工装上盖板和工装下盖板；所述工装上盖板向下设置导向柱，所述工装下盖板设置与导向柱位置匹配的通孔，通孔内设置卡勾；工装上盖板向下设置上盖板V型导电块，上表面设置上盖板导电触点，上盖板导电触点的数量和位置与测点气缸压头位置对应，上盖板导电触点通过导线与上盖板V型导电块导通；所述工装下盖板向上设置下盖板V型导电块，工装下盖板下表面设置下盖板导电触点，下盖板导电触点通过导线与下盖板V型导电块导通，下盖板导电触点可与测试平台导通；

所述控制系统包括：工控机、电机单元控制器、测点气缸控制器；所述工控机包含显示器和主机，显示器用于显示测试的力值和行程数据，主机进行运动部件的控制，读取测力传感器力值和计算行程，数据对比判断分析检测结果是否符合标准值要求，并将结果输出到显示器；所述电机单元控制器与工控机实现互相通信，实现对电机的运动控制，并将电机实时参数反馈给工控机；测点气缸控制器与工控机实现互相通信，实现测点气缸的运动的控制。

进一步的，所述检测装置还包括打码机构，所述打码机构包括：打码机，打码机驱动气缸，所述打码机驱动气缸固定于固定板，打码机固定于打码机驱动气缸的伸缩头上；所述上盖板上设有用于打码的孔洞；所述控制系统中还包括打码机驱动气缸控制器、打码机控制器；所述打码机驱动气缸控制器与工控机互相通信，工控机控制打码机驱动气缸的运动；所述打码机控制器与工控机互相通信，工控机判断分析检测结果符合要求时，控制打码机工作。

优选方案，所述检测装置还包括打码机构保护机构，所述保护机构包括：限位开关拨杆和限位开关，限位开关控制电源，限位开关拨杆连接在固定板上，当固定板运动幅度超过预设值，限位开关拨杆按到限位开关，断开电源。

进一步的，所述检测装置还包括支撑架，所述支撑架上部固定电机，下部固定测试平台。

进一步的，所述测试平台上设置有限位块。

进一步的，所述电机为伺服电机或者步进电机。

进一步的，所述测点气缸数量为2-5个。

进一步的，所述检测装置还包括报警装置，工控机在检测到不合格产品时，控制报警装置工作。

本发明同时检测车辆按响机构力值和行程的检测装置的控制方法，包括如下步骤：

S1.启动测试后，由工控机给控制气缸的电磁阀开关信号，测点气缸首先工作，完全伸出，此时开始第一个点的测试；

S2.当气缸伸出后，工控机给电机信号，电机开始工作，带动丝杆，滑块，固定板和气缸共同向下运动，当测点气缸上的压头接触到上盖板导电触点时，此时作为测力和位移的初始点，工控机开始记录力和位移数据；继续向下运动，当产品上层的钢丝和产品下层的钢丝接触时，工控机读取了最大的位移和力值后，开始输出信号，让气缸和电机回退，当到达设定位置后，依然由工控机给出控制信号停止动作；

S3.然后第二点的气缸开始动作，重复步骤S1、S2步骤；

S4.测试完最后一个点后，工控机对数据进行判断分析检测结果是否符合标准值要求，若符合要求，工控机控制打码机驱动气缸工作，当气缸伸出后，工控机给电机信号，电机开始工作，带动丝杆，滑块，固定板和气缸共同向下运动，当打码机驱动气缸上的打码机接触到产品进行打码；

S5.打码完成后工控机给出信号，在气缸和电机共同作用下，机构全部退回到初始位置，等待下一次测试周期的开始。

上述控制方法还包括以下控制程序：

当测试的力值或位移值达不到系统中预设的要求时，在显示器上测试数值以红色显示；工控机给出信号，在气缸和电机共同作用下，机构全部退回到初始位置，等待下一次测试周期的开始；

当因为产品装配问题，导致产品的弹簧不能回弹，致使钢丝一直处于导通状态，测试系统不予进行测试，可区分出异常件。

有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：正是由于市场上并无现成设备可以完成以上检测过程，该系统将对产品力值，行程值检测和打码标记的功能集成在同一系统内，实现了效率的极大提高，其检测效率可以与生产节奏完美契合。有效解决了分步骤检测的工时浪费。同时避免人工判断产品是否合格带来的误判风险。

附图说明

图1是实施例1的主体结构示意图；

图2是实施例1检测工装放置待检产品结构示意图；

图3是实施例1检测工装底部结构示意图；

图4是实施例1放置于检测工装的待检产品结构示意图；

图5为实施例1测试回路示意图；

图6是实施例1中打码机构示意图；

图7是实施例1的控制系统示意图。

附图标记说明：

1电机；2丝杆；3固定板；4测点气缸；5传感器的压头；6工装上盖板；7工装下盖板；8测试平台；9限位块；10行程开关挡杆；11行程开关；12支撑架；13打码机驱动气缸；14打码机；15滑块；16下盖板V型导电块；17待测产品下层钢丝；18导向柱；19 卡勾；20上盖板导电触点；21上盖板导线；22上盖板V型导电块；23待测产品上层钢丝； 24下盖板导电触点；25工装下盖板导线；26待测产品下层；28待测产品上层；29待测产品弹簧。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。

实施例1

需要检测的按响机构结构如下：如图2、4所示待测产品是由待测产品上层28和待测产品下层26合并组装在一起的，靠注塑产品本身的卡构结构使上下层结构不分离。上层28和下层26是分别是带有钢丝嵌件的注塑品，而其在每一个测点位置都有一个待测产品弹簧29 (弹簧与钢丝之间绝缘)，产品在测试前是装配好的。在弹簧力的作用下，上下层的嵌件钢丝是不接触的，测试的力值和位移值就是克服该弹簧力值，使上下层钢丝接触时测得的。实际使用时，待测产品的上层钢丝23与待测产品的下层钢丝17接触后能够接通，实现汽车喇叭的鸣响。

如图1-7所示，本实施例装置包括如下部分：检测机构、检测工装、打码机构、控制系统、设备保护机构和支撑架12。

如图1所示，检测机构包括：电机1，丝杆2，滑块15，固定板3，测点气缸4，测试平台8。电机1转轴垂直于水平面，且与丝杆2固定连接，电机1转动时丝杆2与之一起旋转；丝杆2穿过滑块15，丝杆2旋转时能够驱动滑块15上下往复运动；滑块15与固定板3固定连接；固定板3水平设置，固定板3上设置有固定孔用于安放气缸，根据待测产品大小、型号等设计好固定孔的位置，测点气缸4固定于固定板3相应测点固定孔上；测点气缸4装有测力传感器压头5，传感器压头5固定在测点气缸4的伸缩头上。测试平台8位固定板3下方，用于放置检测工装，测试平台8上设置有限位块9，用于固定检测工装放置位置。测试平台8与测试回路连接。电机1驱动丝杆2，滑块15受丝杆2的驱动在垂直方向可以往复运动，带动固定板3以及固定板上的气缸垂直往复运动。所述电机为伺服电机或者步进电机。所述测点气缸4数量与固定位置根据待测产品确定，数量与待测产品触点数量相同，一般为 3个，数量可以在2-5之间。气缸相比伺服电运动速度高，可提升测试效率，这些气缸位于测试平台8的正上方。

如图2、3、4所示，检测工装包括工装上盖板6和工装下盖板7，用于固定放置待检测产品。工装上盖板6垂直向下设置导向柱18，工装下盖板7与导向柱18对应的位置设置通孔，通孔内设置卡勾19。待测产品放置于工装的上下层之间，导向柱18穿过产品的测点中心的通孔，并通过卡勾19勾住上盖板的导向柱18，此时产品被固定在上下盖板之间。上下层盖板之间的距离保证使产品的弹簧产生一定的预压量(实际使用时上下盖板之间的间距值保证一定会有预压力，这个间距值与方向盘系统内的装配留有的间距是一样的。也就是说产品在工装内弹簧预压的状态是模拟实际装车时的状态)。在外力的作用下上盖板可以向下运动。产品检测时将置有待检产品的检测工装放置于测试平台固定位置。

工装上盖板6向下设置上盖板V型导电块22，工装上盖板6上表面设置上盖板导电触点 20，上盖板导电触点20的数量和位置与气缸压头位置是相对应的，通过上盖板导线21将几个导电触点与上盖板V型导电块22导通。上盖板V型导电块22与待测产品上层钢丝23接触，使待测产品上层与工装上层导通。当任意一个气缸压头接触到上盖板导电触点20时，产品上层则接入测试回路。

工装下盖板7向上设置下盖板V型导电块16，工装下盖板7下表面设置下盖板导电触点 24，下盖板导电触点24通过下盖板导线25与下盖板V型导电块16接通，下盖板导电触点 24与测试平台接触。检测产品装入检测工装后，待测产品的下层钢丝17与下盖板V型导电块16接通，此时产品下层与工装下层导通，再通测试平台8将待测产品下层接入到测试回路。

上述线路可以是外部导线连接，优选将导线嵌入工作盖板中。

测试回路如图5所示，测点气缸的压头不断下压时，迫使待测产品上层不断向下移动，最终待测产品上层钢丝23和待测产品下层钢丝17接触，使整个测试回路形成通路。此时工控机会读取到力值和位移值的最大值(即测试需要记录的数值)。

检测工装上下盖板的主体可以为有机玻璃结构，减轻重量，降低操作人员的工作负荷。

如图6所示，打码机构包括：打码机14，打码机驱动气缸13。所述打码机驱动气缸13固定于固定板3，打码机14机固定于打码机驱动气缸13的伸缩头上。打码机驱动气缸13也位于检测工装的正上方，并对准产品需打码的位置；当装置检测到产品合格，则会在产品上进行打码标示。

设备保护机构包括：限位开关拨杆10和限位开关11。限位开关拨杆10连接在固定板3 上，随固定板3在垂直方向一同运动，当固定板3运动幅度过大，限位开关拨杆10则会碰到限位开关11，从而切断电源起到对设备的保护作用，避免过冲。

支撑架12将电机1，丝杆2，测试平台8，固定板3连接在一起。

电机固定在支撑架12上方，输出轴朝下，丝杆与电机输出轴固定在一起，随输出轴一起旋转，丝杆穿过滑块中心驱动滑块上下往复运动，(相对支撑架往复运动)而固定板则是紧固在滑块上，随滑块一同上下往复。测试平台位于支撑架12最下方，与支撑架固结在一起，用于摆放需要测试的产品。

如图7所示，控制系统包括：工控机、电机单元控制器、测点气缸控制器、打码机驱动气缸控制器、打码机控制器。工控机包含显示器和主机，显示器用于显示测试的力值和行程数据，主机进行运动部件的控制，读取传感器力值和计算行程，数据对比判断分析检测结果是否符合标准值要求，并将结果输出到显示器。

电机单元控制器与工控机实现互相通信，最终由工控机实现对电机的运动控制，并将电机实时参数反馈给工控机主机进行数据判断。

测点气缸控制器与工控机实现互相通信，最终由工控机实现测点气缸的运动的控制。

打码机驱动气缸控制器与工控机实现互相通信，最终由工控机实现打码机驱动气缸的运动的控制。

打码机控制器与工控机实现互相通信，工控机判断分析检测结果符合要求时，控制打码机标示相应编码。

控制过程如下：

1.启动测试后，由工控机给控制气缸的电磁阀开关信号，气缸首先工作，完全伸出，此时开始第一个点的测试。

2.当气缸伸出后，工控机给电机信号，电机开始工作，带动丝杆，滑块，固定板和气缸共同向下运动，当气缸上的压头接触到上盖板导电触点时，此时作为测力和位移的初始点，工控机开始记录力和位移数据。继续向下运动，当产品上层的钢丝和产品下层的钢丝接触时，工控机读取了最大的位移和力值后，开始输出信号，让气缸和电机回退，当到达设定位置后 (气缸是直接退回到初始位置)，依然由工控机给出控制信号停止动作。

3.然后第二点的气缸开始动作，重复步骤1、2步骤。

4.测试完最后一个点后，工控机对数据进行判断分析检测结果是否符合标准值要求，若符合要求，工控机控制打码机驱动气缸工作，当气缸伸出后，工控机给电机信号，电机开始工作，带动丝杆，滑块，固定板和气缸共同向下运动，当气缸上的打码机接触到产品进行打码。打码完成后工控机给出信号，让气缸和电机共同作用下，机构全部退回到初始位置，等待下一次测试周期的开始。

当测试的力值或位移值达不到系统中预设的要求时，在显示器上测试数值以红色显示，同时蜂鸣器响起以提醒操作员，此过程均由工控机程序来控制。工控机给出信号，让气缸和电机共同作用下，机构全部退回到初始位置，等待下一次测试周期的开始。同时工控机控制，打码机构则会在产品上进行打码标示为不合格产品。

如果因为产品装配问题，导致产品的弹簧不能回弹，致使钢丝一直处于导通状态，测试系统不予进行测试，可区分出异常件。

本实施例的检测过程如下：

1.将产品安装在检测工装内，并放入测试平台的限位结构中，此时产品的上下层结构分别与检测工装的上下两部分导通，但上下两部分并不导通。

2.将检测工装放入测试平台，此时检测工装下层与测试回路接通，此时上班部分并未接通。

3.按下测试启动开关，测试装置开始动作，固定在气缸上的压头随气缸先后依次动作，目的是为了检测产品三处可接触的触点是否都能正常导通。

4.由工控机控制气缸和电机作用下向下运动(每个气缸都有单独的电磁阀进行对应的开关控制)。测试开始时是气缸首先动作，气缸是瞬间弹出，当气缸达到最大行程后，然后电机开始工作，完全由电机和丝杆控制测试压头的运动(测力传感器，气缸，传感器的压头5都是刚性连接，最后固定在固定板上，固定板固定在滑块上并随丝杆同步运动)。当测试压头接触到检测工装后(此时作为检测位移值的初始点，同时测试工装上盖板与回路接通)，克服产品弹簧力，推动工装上盖板带动产品上片向下运动，当产品上层钢丝接触到下层钢丝时，此时检测位移值的终点。产品上下层导通，测试系统形成回路，读取测力传感器的值，此时即可获取产品第一个触点导通时的弹簧力值。同时通过比较此时相对于位移初始点时电机经历的脉冲数，经过工控机的计算转化即可获取位移值。

5.第一个触点完成测试后，测试压头回退，工装返回自然无压缩状态，第二个测试压头开始动作，重复上述步骤4的动作，进行第二个触点弹簧力和位移测试。以此原理测试完所有待测点。

6. 3个点的力和位移值检测完成后均会显示在工控机的屏幕上，并进行存储。同时将检测值同标准值进行比较，得出检测合格或不合格结论。

7.三个点的数据经系统判定为合格时，打码机驱动气缸运动，在产品上打上标示，标示为合格品。如检测结果不合格，则不进行打码，显示器显示产品异常数据。

8.完成测试的工装取出后，放在工装快速拆卸支架上，实现工装的快速拆卸，更换新产品进行检测。

9.行程开关挡杆随固定板在垂直方向上下运动，当触动行程开关后(说明超出正常行程)，则系统停止动作，起到保护作用。

Claims (10)

1.一种同时检测车辆按响机构力值和行程的检测装置，其特征在于，包括如下部分：检测机构、检测工装、控制系统；

所述检测机构包括：电机(1)，丝杆(2)，滑块(15)，固定板(3)，测点气缸(4)，测试平台(8)；所述电机(1)转轴与丝杆(2)固定连接，丝杆(2)穿过滑块(15)，丝杆(2)旋转时驱动滑块(15)往复运动，滑块(15)与固定板(3)固定连接；所述测点气缸(4)固定于固定板(3)下部，测点气缸(4)与测力传感器压头(5)固定；所述测试平台(8)位于固定板(3)下方，测试平台(8)与测试回路连接；

所述检测工装包括相配的工装上盖板(6)和工装下盖板(7)；所述工装上盖板(6)向下设置导向柱(18)，所述工装下盖板(7)设置与导向柱(18)位置匹配的通孔，通孔内设置卡勾(19)；工装上盖板(6)向下设置上盖板V型导电块(22)，上表面设置上盖板导电触点(20)，上盖板导电触点(20)的数量和位置与测点气缸(4)压头位置对应，上盖板导电触点(20)通过导线与上盖板V型导电块(22)导通；所述工装下盖板(7)向上设置下盖板V型导电块(16)，工装下盖板(7)下表面设置下盖板导电触点(24)，下盖板导电触点(24)通过导线与下盖板V型导电块(16)导通，下盖板导电触点(24)能与测试平台(8)导通；

所述控制系统包括：工控机、电机单元控制器、测点气缸控制器；所述工控机包含显示器和主机，显示器用于显示测试的力值和行程数据，主机进行运动部件的控制，读取测力传感器力值和计算行程，数据对比判断分析检测结果是否符合标准值要求，并将结果输出到显示器；所述电机单元控制器与工控机实现互相通信，实现对电机的运动控制，并将电机实时参数反馈给工控机；测点气缸控制器与工控机实现互相通信，实现测点气缸的运动的控制。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括打码机构，所述打码机构包括：打码机(14)，打码机驱动气缸(13)，所述打码机驱动气缸(13)固定于固定板(3)，打码机(14)固定于打码机驱动气缸(13)的伸缩头上；所述工装上盖板(6)上设有用于打码的孔洞；所述控制系统中还包括打码机驱动气缸控制器、打码机控制器；所述打码机驱动气缸控制器与工控机互相通信，工控机控制打码机驱动气缸的运动；所述打码机控制器与工控机互相通信，工控机判断分析检测结果符合要求时，控制打码机工作。

3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括打码机构保护机构，所述保护机构包括：限位开关拨杆(10)和限位开关(11)，限位开关(11)控制电源，限位开关拨杆(10)连接在固定板(3)上，当固定板(3)运动幅度超过预设值，限位开关拨杆(10)按到限位开关(11)，断开电源。

4.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括支撑架，所述支撑架上部固定电机(1)，下部固定测试平台(8)。

5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述测试平台(8)上设置有限位块(9)。

6.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述电机为伺服电机或者步进电机。

7.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述测点气缸(4)数量为2-5个。

8.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，还包括报警装置，工控机在检测到不合格产品时，控制报警装置工作。

9.权利要求2所述的检测装置的控制方法，其特征在于包括如下步骤：

S1.启动测试后，由工控机给控制测点气缸的电磁阀开关信号，测点气缸首先工作，完全伸出，此时开始第一个点的测试；

S2.当测点气缸伸出后，工控机给电机信号，电机开始工作，带动丝杆，滑块，固定板和测点气缸共同向下运动，当测点气缸上的压头接触到上盖板导电触点时，此时作为测力和位移的初始点，工控机开始记录力和位移数据；继续向下运动，当产品上层的钢丝和产品下层的钢丝接触时，工控机读取了最大的位移和力值后，开始输出信号，让测点气缸和电机回退，当到达设定位置后，依然由工控机给出控制信号停止动作；

S3.然后第二点的测点气缸开始动作，重复步骤S1、S2步骤；

S4.测试完最后一个点后，工控机对数据进行判断分析检测结果是否符合标准值要求，若符合要求，工控机控制打码机驱动气缸工作，当打码机驱动气缸伸出后，工控机给电机信号，电机开始工作，带动丝杆，滑块，固定板和打码机驱动气缸共同向下运动，当打码机驱动气缸上的打码机接触到产品时进行打码；

S5.打码完成后工控机给出信号，在测点气缸、打码机驱动气缸和电机共同作用下，机构全部退回到初始位置，等待下一次测试周期的开始。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，还包括以下控制程序：

当测试的力值或位移值达不到系统中预设的要求时，在显示器上测试数值以红色显示；工控机给出信号，在测点气缸和电机共同作用下，机构全部退回到初始位置，等待下一次测试周期的开始；

当因为产品装配问题，导致产品的弹簧不能回弹，致使钢丝一直处于导通状态，测试系统不予进行测试。