CN105715610A - 一种拉压一体机专用气缸及利用该气缸进行检测的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了拥有两种输出方式的拉压一体机专用气缸和一种能够以设定的力压缩被侧工件，检测工件长度，从而按照设定的合格工件长度范围判断工件是否合格，并且以设定的拉力拉伸汽车传动轴，以检查弹性挡圈是否装配到位的利用汽车传动轴检测用专用气缸进行检测的方法，专用气缸能够快速提供汽车传动轴夹紧和定心需要的两种大小不同的力。本发明利用驱动气缸同时实现对汽车传动轴的定心和夹紧，二者需要的力差距很大，而通常情况下同一驱动气缸通常无法实现加载大小不同的两个力，本发明利用驱动气缸的进出气口分别进行进气和出气来实现改变同一个驱动气缸输出的力值，节省了设备占用空间，降低了设备的成本。

Description

一种拉压一体机专用气缸及利用该气缸进行检测的方法

技术领域

本发明涉及机械检测设备技术领域，更具体地说，尤其涉及一种拉压一体机专用气缸及利用该气缸进行检测的方法。

背景技术

汽车传动轴是万向传动装置的传动轴中能够传递动力的轴，它是一个高转速、少支承的旋转体，汽车传动轴是汽车传动系统中传递动力的最重要的部件，它与变速箱、驱动桥一起将发动机的动力传递给车轮，使汽车产生驱动力。

汽车传动轴通常是由轴管、伸缩套和万向节组成，伸缩套有两个并分别设置在轴管的两端，两个伸缩套分别通过两个万向节连接轴管的两端。伸缩套能够自动调节变速器与驱动桥之间的距离变化，万向节用于保证变速器输出轴与驱动桥输入轴连轴线夹角的变化，并实现两轴的等角速传动；轴管与万向节的连接处有一个连接轴碗，轴碗中设有一个弹性挡圈，弹性挡圈将万向节卡住，使万向节与轴管连接在一起。

汽车传动轴在使用前，必须对其进行检测，其中两项非常重要的检测项目就是检测弹性挡圈是否装配到位和检测工件的长度是否合格。因为汽车传动轴的弹性挡圈是设置在伸缩套内部的，无法用肉眼去识别，如果汽车传动轴中的弹性挡圈不存在或装配不到位，将会严重影响汽车传动轴的使用；如果没有弹性挡圈或装配不到位，则万向节与轴管之间的运动间隙太大，影响传动效率，使得汽车传动轴不能作为合格的传动轴装配在汽车上。汽车传动轴检测检测工件长度和检查弹性弹性挡圈是否装配到位都是检测汽车传动轴是否合格的重要指标，而现有技术中并无同时进行这两项检测的设备，因此，设计一种专门用于检测汽车传动轴中是否存在弹性挡圈并能够检测工件长度以判断工件是否合格的检测设备显得尤为必要。

汽车传动轴因为万向节的存在，通常无法保证轴管和伸缩套的轴心在同一条直线上，因此如何定心，即保证汽车传动轴的管和伸缩套的轴心在同一条直线上是本发明的设计难点，同时在定心的情况下，如何保证在测量长度时汽车传动轴不会受到过大的压力。在对汽车传动轴进行长度测量的过程中，通常需要在恒定压力的作用下对汽车传动轴进行测量，而在施加该力时，力值过大会直接导致汽车传动轴变形，影响测量的结果，因此如何保证在测量时的力值不会超过预设值也是本发明的一个难点。

为此，本发明通过一种既能对汽车传动轴两端进行轻抓定心、又能够对汽车传动轴两端的花键轴部分提供夹紧力的专用气缸，该气缸在定心模式下能够提供100-120N的力驱动夹具轻抓汽车传动轴，汽车传动轴在定心力的作用下能够在夹具内自动活动，并且在加紧模式下该气缸能够提供3180-3800N的夹紧力，该夹紧力用于夹紧汽车传动轴的两端，以便对汽车传动轴进行拉伸。传统的气缸一般是通过设置在气缸进气口处的比例阀来实现两种不同的输出，但是通过比例阀很难控制气缸能够达到精确的输出值，同时比例阀的控制也比较难，相较之下开关阀控制则简单的多，仅需控制进气的通断即可。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供提供一种拥有两种输出方式的拉压一体机专用气缸和一种能够以设定的力压缩被侧工件，检测工件长度，从而按照设定的合格工件长度范围判断工件是否合格，并且以设定的拉力拉伸汽车传动轴，以检查弹性挡圈是否装配到位的利用拉压一体机专用气缸进行检测的方法。

本发明的技术方案是这样实现的：一种拉压一体机专用气缸,包括驱动气缸、支撑板、活动夹头和固定夹头，所述驱动气缸的缸筒内径为100mm，活塞杆直径为30mm，所述活动夹头固定在驱动气缸活塞杆的端部，所述固定夹头和驱动气缸均固定在支撑板上，所述驱动气缸驱动所述活动夹头向所述固定夹头方向移动从而实现汽车传动轴的夹紧或定心；所述驱动气缸设有一个进气口和一个出气口，所述进气口和出气口处分别连接进气管和出气管；所述进气管和出气管均连接进气总管，所述进气总管上设有调压阀，所述进气管上设有进气阀，所述出气管上设有三通阀；通过控制调压阀的档位、进气阀与三通阀的开关实现实现驱动气缸的定心和夹紧两种运动模式，调压阀调节进气总管的进气压强为0.15MPa，分别由进气阀和三通阀分别控制进气口和出气口同时进气时，驱动气缸处于定心模式，此时驱动气缸提供100-120N的定心力；调压阀调节进气总管的进气压强为0.5MPa，进气阀打开、三通阀排气口打开，即进气口进气，出气口出气时，驱动气缸处于夹紧模式，此时驱动气缸提供3180-3800N的夹紧力。

进一步的，所述调压阀调节的进气压强误差为±0.05MPa。

进一步的，所述活动夹头与待测汽车传动轴的接触面呈V型设计。

进一步的，所述进气阀和三通阀均为电磁开关阀。

一种利用拉压一体机专用气缸进行检测的方法，该方法使用两组上述专用气缸，包括如下步骤：

a、将两组专用气缸安装在滑轨上，驱动两组专用气缸的驱动气缸以夹紧模式运行，驱动气缸驱动活动夹头和固定夹头夹紧待测汽车传动轴的两端，再通过电机驱动装置带动其中一组专用气缸背离另外一组专用气缸运动，待测汽车传动轴被拉长且待测汽车传动轴的轴管和伸缩套的轴心逐渐被拉伸到同一条直线上；

b、电机驱动装置运行3-5秒后停止运动，此时待测汽车传动轴处于拉长状态，其轴管与伸缩套的轴心在同一条直线上；切换两组专用气缸为定心模式，再驱动电机驱动装置反向运动，电机驱动装置带动两组专用气缸相互靠近；

c、两组专用气缸上分别设有两个限位挡板，限位挡板垂直于滑轨方向设置，电机驱动装置带动两组专用气缸相互靠近时两个限位挡板分别与待测汽车传动轴的两个端面接触，并逐渐将待测汽车传动轴压紧；

d、在未被电机驱动装置带动的专用气缸上设置力传感器，并利用该力传感器检测步骤c中待测汽车传动轴受到的压力，力传感器同时对电机驱动装置进行闭环控制；当力传感器检测到的压力达到预设值时，电机驱动装置保持恒定力矩运动，保证力传感器检测到的压力始终保持稳定；

e、利用磁栅尺测量该状态下待测汽车传动轴的长度S_最短，并将S_最短与合格长度作比较，判断待测汽车传动轴是否合格，完成待测汽车传动轴的长度；

f、切换两组驱动气缸为夹紧模式，再驱动电机驱动装置正向运动，电机驱动装置带动其中一组专用气缸背离另外一组专用气缸运动；

g、持续步骤f，并持续用力传感器检测待测汽车传动轴受到的拉力，直到力传感器检测到待测汽车传动轴受到的拉力达到预设值，电机驱动装置保持恒定力矩运动，保证力传感器检测到的拉力始终保持稳定；

h、利用磁栅尺测量该状态下待测汽车传动轴的长度S_最长，并将S_最长与合格长度作比较，判断待测汽车传动轴的弹性挡圈装配是否合格；若超出合格长度则说明弹性挡圈未装配好，反之则说明弹性挡圈装配合格；

g、再次驱动电机驱动装置反向运动，使待测汽车传动轴回复到未经检测时的初始位置，停止驱动气缸的供气，活动夹头复位到初始位置，取下待测汽车传动轴，完成检测操作。

本发明的有益效果在于：

1、本发明利用驱动气缸同时实现对汽车传动轴的定心和夹紧，二者需要的力差距很大，而通常情况下同一驱动气缸通常无法实现加载大小不同的两个力，本发明利用驱动气缸的进出气口分别进行进气和出气来实现改变同一个驱动气缸输出的力值，节省了设备占用空间，降低了设备的成本。

2、本发明的驱动气缸进出气采用进气阀和三通阀两种电磁开关阀进行控制，控制方式简单，操作方便，准确度高；而若采用比例阀进行控制，则必须精确控制进气比例，控制方式较难，操作也不方便。

3、本发明采用专用气缸，能够同时满足汽车传动轴的长度测量和判断弹性挡圈是否装配到的需要，同一个方法实现了两个方向的检测，降低了设备的生产成本，节约了占地面积。

4、本发明在汽车传动轴的长度测量和弹性挡圈是否装配到两项检测的过程中，首先都采用专用气缸对待测汽车传动轴进行装夹定位，保证待测汽车传动轴的轴管和伸缩套的轴心在同一条直线上，提高测量结果的准确性。

5、本发明采用磁栅尺进行长度的测量能够有效防止外界干扰对测量效果的影响，提高了测量的准确性。

6、本发明采用驱动气缸以较大的力夹住汽车传动轴的两端，并通过设定的拉力拉伸汽车传动轴，通过汽车传动轴在设定力的作用下的最大拉伸长度判断弹性挡圈是否装配到位，提高了检测效率和检测准确性。

附图说明

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明汽车传动轴的结构示意图。

图2是本发明一种利用拉压一体机专用气缸进行检测的装置的结构示意图。

图3是本发明一种拉压一体机专用气缸的结构示意图。

图4是本发明磁栅尺检测数据的变化图。

图中，1-底座、2-滑轨、3-固定板、4-活动板、5-限位挡板、6-滑动块、7-驱动气缸、8-固定夹头、9-活动夹头、10-交流伺服电机、11-待测汽车传动轴、12-固定滑块、13-力传感器、14-传感器固定座、15-电机安装板、16-进气管、17-出气管、18-进气总管、19-进气口、20-出气口、21-进气阀、22-三通阀、23-调压阀。

具体实施方式

参阅图1-图4所示，本发明的一种拉压一体机专用气缸,包括驱动气缸7、支撑板、活动夹头9和固定夹头8，所述驱动气缸7的缸筒内径为100mm，活塞杆直径为30mm，所述活动夹头9固定在驱动气缸7活塞杆的端部，所述固定夹头8和驱动气缸7均固定在支撑板上，所述驱动气缸7驱动所述活动夹头9向所述固定夹头8方向移动从而实现汽车传动轴的夹紧或定心；所述驱动气缸7设有一个进气口19和一个出气口20，所述进气口19和出气口20处分别连接进气管16和出气管17；所述进气管16和出气管17均连接进气总管18，所述进气总管上设有调压阀23，所述进气管16上设有进气阀21，所述出气管17上设有三通阀22；通过控制所述进气阀21和三通阀22实现驱动气缸7的定心和夹紧两种运动模式，当进气口和出气口同时进气时，驱动气缸7处于定心模式，此时驱动气缸7提供100-120N的定心力；当进气口进气，出气口出气时，所述驱动气缸7处于夹紧模式，此时驱动气缸7提供3180-3800N的夹紧力。所述进气阀和三通阀均为电磁开关阀。

一种利用拉压一体机专用气缸进行检测的装置包括底座1、滑轨2、固定板3、活动板4、限位挡板5、专用气缸、电机驱动装置、拉力测量装置和支撑装置，所述滑轨2固定在底座1上，所述滑轨2上设置有固定板3和活动板4，固定板3和活动板4即为两块用于固定两个专用气缸的支撑板，固定板3和活动板4的底部均固定有与所述滑轨2相配合的滑动块6，所述固定板3远离所述活动板4的一侧连接拉力测量装置，所述电机驱动装置连接所述活动板4并驱动所述活动板4在所述滑轨2上自由滑动；所述固定板3和活动板4上均设有用于夹持待测汽车传动轴11两端的专用气缸，所述支撑装置设置在固定板3和活动板4之间的滑轨2上，支撑装置用于支撑待测汽车传动轴11中部的轴管；所述限位挡板5设有两个，分别固定在两个专用气缸的外侧，限位挡板5用于对待测汽车传动轴11的两端进行限位；所述滑轨下方的底座1上还设有用于测量待测汽车传动轴11长度的磁栅尺。

专用气缸包括驱动气缸7和夹具，所述夹具包括固定夹头8和活动夹头9，固定夹头8固定在固定板3或活动板4上，活动夹头9固定在驱动气缸7的活塞杆端部，驱动气缸7带动所述活动夹头9向固定夹头8方向运动。所述固定夹头8和活动夹头9夹持待测汽车传动轴11的花键部分，固定夹头8和活动夹头9与待测汽车传动轴11接触部分的刚度小于待测汽车传动轴11的刚度。所述活动夹头9与待测汽车传动轴11的接触面呈V型设计。

所述电机驱动装置包括交流伺服电机10、联轴器、滚珠丝杠和固定滑块12，所述固定滑块12固定在活动板4的底部，固定滑块12上设有与所述滚珠丝杠相配合的螺纹孔，所述滚珠丝杠的一端连接交流伺服电机10，另一端穿过固定滑块12上的螺纹孔；所述交流伺服电机10通过电机安装板15固定在所述滑轨上。

所述拉力测量装置包括力传感器13和传感器固定座14，传感器固定座14固定在底座1上，力传感器13的一端连接传感器固定座14，另一端连接固定板3。

所述支撑装置包括支撑板16、两个支撑轴承17和两个轴承滑块18，所述支撑板16上方开有垂直于滑轨方向的T型滑槽，两个支撑轴承17分别固定在两个轴承滑块18上，两个轴承滑块18设置在所述T型滑槽内并能沿所述T型滑槽直线运动，两个轴承滑块18上均设有定位孔，两个轴承滑块18通过与所述定位孔相配合的定位螺栓固定在所述支撑板16上。

所述交流伺服电机10以力矩模式运行，当达到设定的力矩值时交流伺服电机10保持该力矩运行。

所述驱动气缸7的缸筒内径为100mm，活塞杆直径为30mm，驱动气缸7上设有一个进气口19和一个出气口20，所述进气口19连接进气管道，所述出气口20连接进出气管道，所述驱动气缸7设有定位和夹紧两个工作模式：

在夹紧模式下，进气口19进气，出气口20出气，此时驱动气缸7为正常的工作模式，驱动气缸7提供用于抓紧待测汽车传动轴11的夹紧力，该夹紧力的大小为3150-3800N；

在定位模式下，进气口19和出气口20同时进气，二者进气的压强相等，但活塞受力面积不同，此时驱动气缸7提供的力值

F＝P×S_活塞-P×(S_活塞-S_活塞杆)＝P×S_活塞杆

其中P为压强，S_活塞为活塞横截面积，S_活塞杆为活塞杆横截面积，F为气缸提供的定心力，定心力的大小为100-120N，定心力用于将待测汽车传动轴11的伸缩套拉直，保证待测汽车传动轴11的伸缩套与轴管的轴心在同一条直线上，且不影响待测汽车传动轴11在夹具中左右滑动。

所述活动板4还与用于手动调节活动板4在滑轨2上位置的手摇柄连接。

一种利用拉压一体机专用气缸进行检测的方法，该方法使用两组上述专用气缸，包括如下步骤：

a、将两组专用气缸安装在滑轨上，驱动两组专用气缸的驱动气缸以夹紧模式运行，驱动气缸驱动活动夹头和固定夹头夹紧待测汽车传动轴的两端，再通过电机驱动装置带动其中一组专用气缸背离另外一组专用气缸运动，待测汽车传动轴被拉长且待测汽车传动轴的轴管和伸缩套的轴心逐渐被拉伸到同一条直线上；

b、电机驱动装置运行3-5秒后停止运动，此时待测汽车传动轴处于拉长状态，其轴管与伸缩套的轴心在同一条直线上，磁栅尺从此时开始记录长度数据；切换两组专用气缸为定心模式，再驱动电机驱动装置反向运动，电机驱动装置带动两组专用气缸相互靠近；

c、两组专用气缸上分别设有两个限位挡板，限位挡板垂直于滑轨方向设置，电机驱动装置带动两组专用气缸相互靠近时两个限位挡板分别与待测汽车传动轴的两个端面接触，并逐渐将待测汽车传动轴压紧；

d、在未被电机驱动装置带动的专用气缸上设置力传感器，并利用该力传感器检测步骤c中待测汽车传动轴受到的压力，力传感器同时对电机驱动装置进行闭环控制；当力传感器检测到的压力达到预设值时，电机驱动装置保持恒定力矩运动，保证力传感器检测到的压力始终保持稳定；

e、利用磁栅尺测量该状态下待测汽车传动轴的长度S_最短，并将S_最短与合格长度作比较，判断待测汽车传动轴是否合格，完成待测汽车传动轴的长度；

f、切换两组驱动气缸为夹紧模式，再驱动电机驱动装置正向运动，电机驱动装置带动其中一组专用气缸背离另外一组专用气缸运动；

g、持续步骤f，并持续用力传感器检测待测汽车传动轴受到的拉力，直到力传感器检测到待测汽车传动轴受到的拉力达到预设值，电机驱动装置保持恒定力矩运动，保证力传感器检测到的拉力始终保持稳定；

h、利用磁栅尺测量该状态下待测汽车传动轴的长度S_最长，并将S_最长与合格长度作比较，判断待测汽车传动轴的弹性挡圈装配是否合格；若超出合格长度则说明弹性挡圈未装配好，反之则说明弹性挡圈装配合格；

g、再次驱动电机驱动装置反向运动，使待测汽车传动轴回复到未经检测时的初始位置，停止驱动气缸的供气，活动夹头复位到初始位置，取下待测汽车传动轴，完成检测操作。

如图4所示，本发明在检测的过程中，汽车传动轴经历了拉长、压缩、再拉长的阶段，其中磁栅尺测量的时间为从第一次拉长结束到第二次拉长结束的时间段，以步骤b中电机驱动装置停止时的时间记做0时，步骤d中力传感器检测到的压力达到预设值的时间记做t₁，步骤f中切换两组驱动气缸的夹紧状态的瞬间的时间记做t₂，步骤g中力传感器检测到的拉力达到预设值的时间记做t₃，步骤h中力传感器达到预设值并稳定一端时间后的时间记做t₄，以此做出磁栅尺检测的长度随时间的变化图，可以通过该图与标准数据对比直观判断汽车传动轴是否合格；若是t₃-t₄范围内磁栅尺测量的数据持续增高，则表示弹性挡圈未装配好，若是t₃-t₄范围内磁栅尺测量的数据在±0.01mm范围内波动，则表示弹性挡圈装配合格。

以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (5)

1.一种拉压一体机专用气缸，其特征在于：包括驱动气缸、支撑板、活动夹头和固定夹头，所述驱动气缸的缸筒内径为100mm，活塞杆直径为30mm，所述活动夹头固定在驱动气缸活塞杆的端部，所述固定夹头和驱动气缸均固定在支撑板上，所述驱动气缸驱动所述活动夹头向所述固定夹头方向移动从而实现汽车传动轴的夹紧或定心；所述驱动气缸设有一个进气口和一个出气口，所述进气口和出气口处分别连接进气管和出气管；所述进气管和出气管均连接进气总管，所述进气总管上设有调压阀，所述进气管上设有进气阀，所述出气管上设有三通阀；通过控制调压阀的档位、进气阀与三通阀的开关实现实现驱动气缸的定心和夹紧两种运动模式，调压阀调节进气总管的进气压强为0.15MPa，分别由进气阀和三通阀分别控制进气口和出气口同时进气时，驱动气缸处于定心模式，此时驱动气缸提供100-120N的定心力；调压阀调节进气总管的进气压强为0.5MPa，进气阀打开、三通阀排气口打开，即进气口进气，出气口出气时，驱动气缸处于夹紧模式，此时驱动气缸提供3180-3800N的夹紧力。

2.根据权利要求1所述的一种拉压一体机专用气缸，其特征在于：所述调压阀调节的进气压强误差为±0.05MPa。

3.根据权利要求1所述的一种拉压一体机专用气缸，其特征在于：所述活动夹头与待测汽车传动轴的接触面呈V型设计。

4.根据权利要求1所述的一种拉压一体机专用气缸，其特征在于：所述进气阀和三通阀均为电磁开关阀。

5.一种利用拉压一体机专用气缸进行检测的方法，其特征在于：该方法使用两组上述专用气缸，包括如下步骤：

a、将两组专用气缸安装在滑轨上，驱动两组专用气缸的驱动气缸以夹紧模式运行，驱动气缸驱动活动夹头和固定夹头夹紧待测汽车传动轴的两端，再通过电机驱动装置带动其中一组专用气缸背离另外一组专用气缸运动，待测汽车传动轴被拉长且待测汽车传动轴的轴管和伸缩套的轴心逐渐被拉伸到同一条直线上；

b、电机驱动装置运行3-5秒后停止运动，此时待测汽车传动轴处于拉长状态，其轴管与伸缩套的轴心在同一条直线上；切换两组专用气缸为定心模式，再驱动电机驱动装置反向运动，电机驱动装置带动两组专用气缸相互靠近；

c、两组专用气缸上分别设有两个限位挡板，限位挡板垂直于滑轨方向设置，电机驱动装置带动两组专用气缸相互靠近时两个限位挡板分别与待测汽车传动轴的两个端面接触，并逐渐将待测汽车传动轴压紧；

d、在未被电机驱动装置带动的专用气缸上设置力传感器，并利用该力传感器检测步骤c中待测汽车传动轴受到的压力，力传感器同时对电机驱动装置进行闭环控制；当力传感器检测到的压力达到预设值时，电机驱动装置保持恒定力矩运动，保证力传感器检测到的压力始终保持稳定；

e、利用磁栅尺测量该状态下待测汽车传动轴的长度S_最短，并将S_最短与合格长度作比较，判断待测汽车传动轴是否合格，完成待测汽车传动轴的长度；

f、切换两组驱动气缸为夹紧模式，再驱动电机驱动装置正向运动，电机驱动装置带动其中一组专用气缸背离另外一组专用气缸运动；

g、持续步骤f，并持续用力传感器检测待测汽车传动轴受到的拉力，直到力传感器检测到待测汽车传动轴受到的拉力达到预设值，电机驱动装置保持恒定力矩运动，保证力传感器检测到的拉力始终保持稳定；

h、利用磁栅尺测量该状态下待测汽车传动轴的长度S_最长，并将S_最长与合格长度作比较，判断待测汽车传动轴的弹性挡圈装配是否合格；若超出合格长度则说明弹性挡圈未装配好，反之则说明弹性挡圈装配合格；

g、再次驱动电机驱动装置反向运动，使待测汽车传动轴回复到未经检测时的初始位置，停止驱动气缸的供气，活动夹头复位到初始位置，取下待测汽车传动轴，完成检测操作。