CN107626772A - 载货汽车纵梁直线度和平面度光学检测及校平装置 - Google Patents

Abstract

一种载货汽车纵梁直线度和平面度光学检测及校平装置，包括由以钢为材质的多个第一水平横梁、端部立柱、中间立柱、长水平横梁连接构成的整体框架，整体框架内部放置有辊道，中间立柱及整体框架中间位置的第一水平横梁上安装有伺服电动推杆，两个长水平横梁上均安装有导轨，每个导轨上安装有两个滑块，两个导轨上对应的滑块连接在可动水平横梁的两端，可动水平横梁有两个，其中一个可动水平横梁前端面安装有检测装置，两个可动水平横梁上均安装有校平装置和第一伺服电机，第一伺服电机和第一粗轴连接，第一粗轴下端部安装有齿轮，与齿轮啮合的齿条安装在长水平横梁内侧面上；本发明能实现非接触、准确测量，自动化程度高。

Description

载货汽车纵梁直线度和平面度光学检测及校平装置

技术领域

本发明属于汽车板材塑性成形与检测技术领域，尤其涉及一种载货汽车纵梁直线度和平面度光学检测及校平装置。

背景技术

载货汽车的车架作为汽车底盘的骨干元件，用于支承、安装汽车发动机及其他各部件；纵梁是载货汽车车架的重要构成部件，是载货汽车的关键承载部件及其他零部件装配的基础，也是制约车架总成质量和能力的瓶颈。

载货汽车纵梁均采用钢板作为材质，板材厚度为3-12mm，纵梁的横截面为U形，纵梁的尺寸较长，几乎与整车长度相当，且制造工艺极为复杂、制造成本较高。目前，载货汽车纵梁制造工艺方法主要有整体折弯成形和多辊逐步辊压成形。

整体折弯成形采用大型压力机或组合模具进行生产，这种成形方法因为模具为固定形状，柔性差，且因折弯后弹性回复量不同造成折弯工艺调试过程复杂，模具修复、调整困难。目前，国内最大的重载卡车的纵梁成形冲孔折弯的设备吨位高达66000kN，设备造价高、模具费用大，维修使用成本高。

多辊逐步辊压成形采用多道次辊弯工艺，纵梁的成形质量优于整体折弯成形。这两种方式都使纵梁材料都发生较大的塑性变形，变形过程具有极大的非线性，且材料本身存在各向差异，成形后的纵梁可能存在褶皱、翘曲、拱形、回弹等缺陷，影响纵梁腹面、翼面的直线度及平面度，因此需要对成形后的纵梁进行检测，根据检测结果，对不满足直线度、平面度要求的纵梁增加后续校平工序，使纵梁质量满足要求。

在载货汽车纵梁的生产车间进行纵梁的直线度、平面度检测，由于纵梁尺寸长，一般测量仪器如三坐标仪，难以适应纵梁长度；生产车间内常采用手工测量方式，在纵梁两端通过磁性支柱、钢丝等装置进行测量，但这种方案存在许多不足：纵梁尺寸较长，手工测量耗费时间长，劳动繁琐；人为因素对测量结果影响大，可能存在读数不准确、操作不当；手工测量可重复性差，精度低；手工测量可测数据少，容易漏掉关键数据，影响测量结果；手工测量无法直接校平纵梁的直线度、平面度，需要在特定的校平机上进行，费时费力。

公开号为CN203323701U的中国专利“汽车车架在线检测装置”，用于载货汽车纵梁的直线度、平面度检测之中，存在以下几点不适应载货汽车纵梁的场合：

(1)该专利适用于组装完成的车架，纵梁已经安装在车架上，纵梁腹面、翼面已经被其他零部件部分遮挡，不适用于纵梁的直线度、平面度检测；

(2)该专利需要搭建车架运送装置，车架重量、外形尺寸大，车架运送装置搭建复杂、成本高；

(3)该专利的上部摄像机、线激光传感器位置固定，只能测量车架纵梁的极少数选定测点，不能实现纵梁腹面、翼面上任一布点的测量。

(4)该专利只能检测纵梁上的部分区域，且检测不合格后无法进行校平。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种载货汽车纵梁直线度和平面度光学检测及校平装置，能在纵梁车间生产线上进行快速、精确、非接触式的直线度及平面度检测，并对不满足纵梁腹面直线度要求的纵梁进行校平。

为了达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种载货汽车纵梁直线度和平面度光学检测及校平装置，包括由以钢为材质的多个第一水平横梁1、端部立柱2、中间立柱3、长水平横梁4连接构成的整体框架，整体框架内部放置有辊道11，中间立柱3及整体框架中间位置的第一水平横梁1上安装有伺服电动推杆10，两个长水平横梁4上均安装有导轨5，每个导轨5上安装有两个滑块7，两个导轨5上对应的滑块7连接在可动水平横梁9的两端，可动水平横梁9有两个，其中一个可动水平横梁9前端面9-5安装有检测装置Ⅰ，两个可动水平横梁9顶面9-1及底面9-4均安装有校平装置Ⅱ，两个可动水平横梁9顶面9-1上均安装有第一伺服电机8，第一伺服电机8的输出轴8-1和第一粗轴15连接，第一粗轴15通过双列角接触球轴承17安装在可动水平横梁9上；第一粗轴15下端部安装有齿轮6，与齿轮6啮合的齿条14安装在长水平横梁4内侧面4-1上。

所述的检测装置Ⅰ包括三个模组19，一个模组19通过水平安装板22安装在可动水平横梁9前端面9-5上，另外两个模组19均通过竖直安装板18安装在可动水平横梁9前端面9-5上，且位于水平安装板22两侧；每一个模组19包括第二伺服电机19-1，第二伺服电机19-1的输出轴和模组丝杠19-2的一端连接，模组丝杠19-2和模组滑块19-3配合；三个模组19的模组滑块19-3上均连接有第一支架20，每一个第一支架20上均安装有两个激光位移传感器21。

所述的校平装置Ⅱ呈左右两侧对称结构，每一侧包括安装在第一减速器24上的第三伺服电机23，第一减速器24安装在可动水平横梁9顶面9-1上，第一减速器24的输出轴24-1和丝杠轴30上端连接，丝杠轴30通过双向推力球轴承31安装在可动水平横梁9上，丝杠轴30下端和螺母滑块28连接，螺母滑块28卡紧在同一侧的两个校平立柱26侧面的竖直滑轨26-1上；四个校平立柱26上端均安装在可动水平横梁9底面9-4上，同一侧的两个校平立柱26下端安装有连接板27，每一侧的螺母滑块28上均安装有压辊轴承29，左右两侧压辊轴承29上安装有压辊25。

所述的激光位移传感器21采用摄像头替换。

所述的校平装置Ⅱ中第三伺服电机23采用液压缸替换。

本发明具备以下优点：

(1)采用第一伺服电机8驱动齿轮6转动及沿齿条14的长度方向进行移动，进而带动检测装置Ⅰ、校平装置Ⅱ运动，能够适用于尺寸较长的载货汽车纵梁，可以有效缩短测量时间、降低人工劳动强度；

(2)采用第一伺服电机8、第二伺服电机19-1进行自动控制，避免测量过程中的人为操作不当；

(3)第一伺服电机8驱动检测装置Ⅰ做直线运动，测量可重复性高、精度高；

(4)通过齿轮6、齿条14、模组丝杠19-2改变传感器21的测量位置，可以实现对纵梁任意布局测点的测量，获得反应纵梁直线度、平面度的关键数据，测量结果准确；

(5)通过校平装置Ⅱ能够对检测后不合格的纵梁进行腹面直线度校平，不需要额外增加校平机，节约时间；且采用第三伺服电机23进行自动控制，实际校平量精确、可控。

附图说明

图1是本发明的三维结构示意图。

图2是齿轮6与齿条14驱动结构的剖面图。

图3是检测装置Ⅰ的结构示意图。

图4是校平装置Ⅱ的结构示意图。

图5是校平装置Ⅱ的剖面图。

图6是本发明在纵梁35运送上辊道11后进行测量的示意图。

图7是本发明工作时使纵梁35脱离辊道11的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。

参照图1、图2、图3、图4，一种载货汽车纵梁直线度和平面度光学检测及校平装置，包括由以钢为材质的多个第一水平横梁1、端部立柱2、中间立柱3、长水平横梁4采用焊接方式连接构成的整体框架，整体框架内部放置有辊道11，中间立柱3及整体框架中间位置的第一水平横梁1上安装有伺服电动推杆10，两个长水平横梁4上均安装有导轨5，每个导轨5上安装有两个滑块7，两个导轨5上对应的滑块7连接在可动水平横梁9的两端，可动水平横梁9有两个，其中一个可动水平横梁9前端面9-5安装有检测装置Ⅰ，两个可动水平横梁9顶面9-1及底面9-4均安装有校平装置Ⅱ，两个可动水平横梁9顶面9-1上均安装有第一伺服电机8，第一伺服电机8的输出轴8-1端部插入第一粗轴15内部并用键8-3和孔8-2进行定位，通过孔8-2采用螺栓连接进行紧固，第一粗轴15支承在两个双列角接触球轴承17上，双列角接触球轴承17安装在可动水平横梁9的第一轴承孔9-2内；与双列角接触球轴承17配合的第一轴承盖16安装在可动水平横梁9第一安装面9-3和底面9-4上，正对第一轴承孔9-2并位于第一轴承孔9-2的上下方；第一粗轴15下端部安装有齿轮6，齿轮6用螺母12、弹簧垫片13固定在第一粗轴15上，与齿轮6啮合的齿条14安装在长水平横梁4内侧面4-1上；齿轮6在第一伺服电机8驱动下进行旋转，使齿轮6在旋转的同时沿齿条14长度方向进行移动，进而通过可动水平横梁9带动检测装置Ⅰ、校平装置Ⅱ沿导轨5长度方向移动。

参照图3、图6，所述的检测装置Ⅰ包括三个模组19，一个模组19通过水平安装板22安装在可动水平横梁9前端面9-5上，用于对纵梁35的腹面35-1的检测；另外两个模组19均通过竖直安装板18安装在可动水平横梁9前端面9-5上，且位于水平安装板22两侧，用于对纵梁35的两个翼面35-2的检测；每一个模组19包括第二伺服电机19-1，第二伺服电机19-1的输出轴和模组丝杠19-2的一端连接，模组丝杠19-2和模组滑块19-3配合；三个模组19的模组滑块19-3上均连接有第一支架20，每一个第一支架20上均安装有两个激光位移传感器21。

参照图4和图5，所述的校平装置Ⅱ呈左右两侧对称结构，每一侧包括安装在第一减速器24上的第三伺服电机23，第一减速器24安装在可动水平横梁9顶面9-1上，第一减速器24的输出轴24-1通过联轴器34和丝杠轴30上端连接，丝杠轴30支承在双向推力球轴承31上，双向推力球轴承31安装在第二轴承孔9-7内，丝杠轴30上安装的轴套32采用紧定螺钉进行固定；与双向推力球轴承31配合的第二轴承盖33安装在可动水平横梁9的第二安装面9-6上，正对第二轴承孔9-7并位于第二轴承孔9-7的上方；丝杠轴30下端和螺母滑块28连接；螺母滑块28卡紧在同一侧的两个校平立柱26侧面的竖直滑轨26-1上；四个校平立柱26上端均安装在可动水平横梁9底面9-4上，同一侧的两个校平立柱26下端安装有连接板27，加强同一侧的两个校平立柱26下端的刚度；每一侧的螺母滑块28上均安装有压辊轴承29，左右两侧压辊轴承29上安装有压辊25。

参照图6和图7，在纵梁35运送上辊道11后进行测量时，由安装在第一水平横梁1上伺服电动推杆10将纵梁35抬高，使其脱离辊道11。

一种载货汽车纵梁直线度和平面度光学检测及校平方法，包括以下步骤：

第一步：当纵梁35经生产线上辊压工序成形并切断，输送到辊道11两侧检测装置Ⅰ下方的检测区域后，将辊道11关停，纵梁35静止在辊道11上；测量开始前，两个可动水平横梁9分别位于纵梁35的前后两端；由安装在中间立柱3上的伺服电动推杆10同时伸出，在与纵梁35翼面35-2接触的瞬间停止，全部停止后，由工控机计算新的伸缩量后再次启动，将纵梁35推至辊道11的中间位置，安装在中间立柱3上的伺服电动推杆10全部缩回，完成纵梁35水平方向定位；

第二步：安装在第一水平横梁1上的伺服电动推杆10同时伸出，在与纵梁35的U型槽内腹面接触的瞬间停止，全部停止之后，由工控机计算新的伸长量后再次启动，使纵梁35升高至设定值，脱离辊道11的辊子11-1的上表面，并锁定在此高度，完成竖直方向定位，如图7所示；

第三步：当纵梁35完成定位后，开始检测；启动有检测装置Ⅰ的可动水平横梁9上的第一伺服电机8，驱动齿轮6进行旋转，使齿轮6旋转的同时沿齿条14长度方向进行移动，进而通过可动水平横梁9带动检测装置Ⅰ、校平装置Ⅱ沿导轨5长度方向移动，即沿纵梁35长度方向移动；当检测装置Ⅰ移动到纵梁35另一端时，第一伺服电机8停止，检测装置Ⅰ中的第二伺服电机19-1启动，分别沿纵梁35的宽度、高度方向调整激光位移传感器21的位置，适应不同规格纵梁35的宽度、高度；调整完成后，再次启动有检测装置Ⅰ的可动水平横梁9上的第一伺服电机8，齿轮6带动检测装置Ⅰ沿纵梁35长度方向返回，多次往返后，完成对纵梁腹面35-1、翼面35-2选定布点数据的测量；

第四步：纵梁35腹面35-1、翼面35-2所有布点数据测量后，将检测装置Ⅰ移动到纵梁35的一端，第一伺服电机8停止，保持安装在第一水平横梁1上的伺服电动推杆10的状态不变；

第五步：判定是否需要校平，工控机在各传感器进行测量的同时进行数据处理，包括误差分离、直线度及平面度评定，检测完后得到数据处理结果，根据计算量判断纵梁35腹面直线度不符合要求的方向，将不合格的纵梁35进行校平：如果纵梁35上凸，则启动无检测装置Ⅰ的可动水平横梁9上的第一伺服电机8，由齿轮6带动校平装置Ⅱ从纵梁35一端移动到纵梁腹面直线度不符合要求的位置，启动无检测装置Ⅰ的可动水平横梁9上的两个第三伺服电机23，丝杠轴30旋转，带动螺母滑块28沿竖直滑轨26-1移动，从而使压辊25沿竖直方向移动，通过工控机计算腹面直线度校平量，使压辊25下压计算量，进行纵梁腹面直线度校平；如果纵梁为下凹，同时启动两端的可动水平横梁9上的第一伺服电机8，使两个校平装置Ⅱ分别移动到指定位置，启动伺服电动推杆10并使其上升该计算量，同时启动四个第三伺服电机23使两个压辊25分别下压该计算量，进行纵梁腹面直线度校平；第一次校平完成后，启动两个第一伺服电机8，使两个可动水平横梁9分别位于纵梁35的前后两端；重复第三步至第五步，直至纵梁腹面直线度符合要求为止；对于合格的纵梁35不需要进行校平；

第六步，所有安装在第一水平横梁1上的伺服电动推杆10缩回，纵梁35下降，最后落回辊道11上，重新启动辊道11，将纵梁35传送到下一工序。

Claims (5)

1.一种载货汽车纵梁直线度和平面度光学检测及校平装置，包括由以钢为材质的多个第一水平横梁(1)、端部立柱(2)、中间立柱(3)、长水平横梁(4)连接构成的整体框架，其特征在于：整体框架内部放置有辊道(11)，中间立柱(3)及整体框架中间位置的第一水平横梁(1)上安装有伺服电动推杆(10)，两个长水平横梁(4)上均安装有导轨(5)，每个导轨(5)上安装有滑块(7)，两个导轨5上对应的滑块(7)连接在可动水平横梁(9)的两端，可动水平横梁(9)有两个，其中一个可动水平横梁(9)前端面(9-5)安装有检测装置(Ⅰ)，两个可动水平横梁(9)顶面(9-1)及底面(9-4)均安装有校平装置(Ⅱ)，两个可动水平横梁(9)顶面(9-1)上均安装有第一伺服电机(8)，第一伺服电机(8)的输出轴(8-1)和第一粗轴(15)连接，第一粗轴(15)通过双列角接触球轴承(17)安装在可动水平横梁(9)上；第一粗轴(15)下端部安装有齿轮(6)，与齿轮(6)啮合的齿条(14)安装在长水平横梁(4)内侧面(4-1)上。

2.根据权利要求1所述的一种载货汽车纵梁直线度和平面度光学检测及校平装置，其特征在于：所述的检测装置(Ⅰ)包括三个模组(19)，一个模组(19)通过水平安装板(22)安装在可动水平横梁(9)前端面(9-5)上，另外两个模组(19)均通过竖直安装板(18)安装在可动水平横梁(9)前端面(9-5)上，且位于水平安装板(22)两侧；每一个模组(19)包括第二伺服电机(19-1)，第二伺服电机(19-1)的输出轴和模组丝杠(19-2)的一端连接，模组丝杠(19-2)和模组滑块(19-3)配合；三个模组(19)的模组滑块(19-3)上均连接有第一支架(20)，每一个第一支架(20)上均安装有两个激光位移传感器(21)。

3.根据权利要求1所述的一种载货汽车纵梁直线度和平面度光学检测及校平装置，其特征在于：所述的校平装置(Ⅱ)呈左右两侧对称结构，每一侧包括安装在第一减速器(24)上的第三伺服电机(23)，第一减速器(24)安装在可动水平横梁(9)顶面(9-1)上，第一减速器(24)的输出轴(24-1)和丝杠轴(30)上端连接，丝杠轴(30)通过双向推力球轴承(31)安装在可动水平横梁(9)上，丝杠轴(30)下端和螺母滑块(28)连接，螺母滑块(28)卡紧在同一侧的两个校平立柱(26)侧面的竖直滑轨(26-1)上；四个校平立柱(26)上端均安装在可动水平横梁(9)底面(9-4)上，同一侧的两个校平立柱(26)下端安装有连接板(27)，每一侧的螺母滑块(28)上均安装有压辊轴承(29)，左右两侧压辊轴承(29)上安装有压辊(25)。

4.根据权利要求2所述的一种载货汽车纵梁直线度和平面度光学检测及校平装置，其特征在于：所述的激光位移传感器(21)采用摄像头替换。

5.根据权利要求3所述的一种载货汽车纵梁直线度和平面度光学检测及校平装置，其特征在于：所述的校平装置(Ⅱ)中第三伺服电机(23)采用液压缸替换。