CN107741330A - 一种高精度可对中的车用抗凹性试验设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车用抗凹性试验设备技术领域，尤其涉及一种高精度可对中的车用抗凹性试验设备；包括机架，所述机架上端设有安装座，所述安装座上安装有线性位移传递机构；所述线性位移传递机构的驱动端连接光对中装置，用于对车钣金进行法向加载对中；所述线性位移传递机构驱动所述光对中装置做线性移动。本发明所公开的高精度可对中的车用抗凹性试验设备，通过设置光对中装置，更加容易控制实现自由曲面表面的法向加载，试验精度高，避免施加载荷方向只能凭借试验人员肉眼观测法向，导致试验精度低下的问题。

Description

一种高精度可对中的车用抗凹性试验设备

技术领域

本发明涉及车用抗凹性试验设备技术领域，尤其涉及一种高精度可对中的车用抗凹性试验设备。

背景技术

随着汽车行业的发展，对于车身表面零件的质量要求日渐提高。汽车研发人员需要测试整车表面零件的刚度、抗凹性等性能来保证开发出来的汽车表面零件符合质量，不会出现因长期的使用、表面承受各种接触或冲击载荷而产生的车门凹凸不平等问题。

测试表面零件的刚度、抗凹性需要使用抗凹性试验设备。目前市场上大家使用的设备普遍存在问题：1.设备简易但自由度不够；2.设备可以满足自由度但是不具备曲面对中能力，施加载荷方向只能凭借试验人员肉眼观测法向，导致试验精度低下；3.设备体积庞大，满足上述几项要求，有电气控制这个试验过程。但是由于电气控制中的伺服电机步进过长，无法控制施载机构以微米级别的精度来实现施载与卸载。导致无法满足一般试验的试验精度。此种设备普遍的做法是提高整个试验的载荷，扩大被测件凹陷程度来掩盖精度不足。此种做法本身便存在争议，因为在汽车实际使用过程中，表面零件不会涉及到如此大的载荷，试验与实际情况偏离，试验结果便没有充足的说服力；4、难于控制实现自由曲面表面的法向加载。

因此，为了解决上述问题，急需发明一种新的高精度可对中的车用抗凹性试验设备。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种高精度可对中的车用抗凹性试验设备，能够实现多自由度调节，更加容易实现自由曲面表面的法向加载，试验精度高。

本发明提供了下述方案：

一种高精度可对中的车用抗凹性试验设备，包括机架，所述机架上端设有安装座，所述安装座上安装有线性位移传递机构；所述线性位移传递机构的驱动端连接光对中装置，用于对车钣金进行法向加载对中；所述线性位移传递机构驱动所述光对中装置做线性移动。

优选地，所述线性位移传递机构底端设有第一转动连接件，所述线性位移传递机构通过所述第一转动连接件与所述安装座呈可旋转连接。

优选地，所述第一转动连接件包括第一旋转轴和承载底板，所述线性位移传递机构安装于所述承载底板上，所述第一旋转轴穿装于所述安装座和所述承载底板上，所述承载底板通过所述第一旋转轴与所述安装座呈左右旋转连接。

优选地，所述安装座两端通过第二转动连接件架设于所述机架上，并与所述机架呈可旋转连接；所述第一转动连接件的转动轴线与所述第二转动连接件的转动轴线呈垂直设置。

优选地，所述第二转动连接件包括设置于所述安装座两侧的第二旋转轴和弧形导向槽，以及设置在所述机架上的旋转导向杆，当所述安装座旋转时，所述安装座以所述第二旋转轴为中心转轴呈上下旋转；所述旋转导向杆与所述弧形导向槽滑动连接。

优选地，所述的高精度可对中的车用抗凹性试验设备还包括导向架，所述导向架的中心轴线与所述第一转动连接件的转动轴线呈平行设置；所述导向架包括对称设置在所述机架两侧的导向长槽，所述第二旋转轴和所述旋转导向杆设置于所述导向长槽内，与所述导向长槽滑动连接，并通过螺母锁止。

优选地，所述线性位移传递机构包括安装于所述承载底板上的滚珠丝杠机构，所述滚珠丝杠机构包括丝杠底座和滑块，所述滑块上设有转接块，所述转接块与所述滑块固定，所述转接块上设有力传感器，所述力传感器的一端与所述转接块螺接，所述力传感器的另一端与三爪卡盘螺接，所述三爪卡盘上卡接有所述光对中装置，所述力传感器、所述三爪卡盘和所述光对中装置共中心轴线设置；所述三爪卡盘和所述力传感器之间设有反光板，所述反光板通过螺栓分别与所述三爪卡盘和所述力传感器连接；所述丝杠底座上设有位移传感器安装支架，所述位移传感器安装支架通过螺栓与所述丝杠底座位置可调节连接；所述位移传感器安装支架上螺接所述顶杆式位移传感器，所述顶杆式位移传感器的顶杆与所述反光板位置对应设置。

优选地，所述线性位移传递机构还包括安装于所述承载底板上的手摇减速机，所述手摇减速机与所述滚珠丝杠机构位置对应设置，并通过联轴器与所述滑块连接。

优选地，所述顶杆式位移传感器和所述力传感器均与数据采集装置电连接。

优选地，所述机架的底座板上设有用于调节与铁地板连接位置的调节长槽。

本发明产生的有益效果：

1、本发明所公开的高精度可对中的车用抗凹性试验设备，通过设置光对中装置，更加容易控制实现自由曲面表面的法向加载，试验精度高，避免施加载荷方向只能凭借试验人员肉眼观测法向，导致试验精度低下的问题；

2、通过设置转动连接件和导向结构，实现了设备的多自由度调节，更加容易实现自由曲面表面的法向加载，满足试验条件；

3、通过线性位移传递机构实现控制施载机构以微米级别的精度来实现施载与卸载，试验精度高；且设备简单，体积小。

附图说明

图1为本发明的高精度可对中的车用抗凹性试验设备的结构示意图(立体图)；

图2为本发明的高精度可对中的车用抗凹性试验设备的结构示意图(主视图)。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1和图2所示，一种高精度可对中的车用抗凹性试验设备，包括机架1，所述机架上端设有安装座2，所述安装座上安装有线性位移传递机构；所述线性位移传递机构的驱动端连接光对中装置14，用于对车钣金进行法向加载对中；所述线性位移传递机构驱动所述光对中装置做线性移动。所述线性位移传递机构底端设有第一转动连接件，所述线性位移传递机构通过所述第一转动连接件与所述安装座呈可旋转连接。所述第一转动连接件包括第一旋转轴15和承载底板4，所述线性位移传递机构安装于所述承载底板上，所述第一旋转轴穿装于所述安装座和所述承载底板上，所述承载底板通过所述第一旋转轴与所述安装座呈左右旋转连接。所述安装座两端通过第二转动连接件架设于所述机架上，并与所述机架呈可旋转连接；所述第一转动连接件的转动轴线与所述第二转动连接件的转动轴线呈垂直设置。所述第二转动连接件包括设置于所述安装座两侧的第二旋转轴16和弧形导向槽17，以及设置在所述机架上的旋转导向杆3，当所述安装座旋转时，所述安装座以所述第二旋转轴为中心转轴呈上下旋转；所述旋转导向杆与所述弧形导向槽滑动连接。所述的高精度可对中的车用抗凹性试验设备还包括导向架，所述导向架的中心轴线与所述第一转动连接件的转动轴线呈平行设置；所述导向架包括对称设置在所述机架两侧的导向长槽18，所述第二旋转轴和所述旋转导向杆设置于所述导向长槽内，与所述导向长槽滑动连接，并通过螺母锁止。所述线性位移传递机构包括安装于所述承载底板上的滚珠丝杠机构6，所述滚珠丝杠机构包括丝杠底座19和滑块20，所述滑块上设有转接块10，所述转接块与所述滑块固定，所述转接块上设有力传感器11，所述力传感器的一端与所述转接块螺接，所述力传感器的另一端与三爪卡盘13螺接，所述三爪卡盘上卡接有所述光对中装置，所述力传感器、所述三爪卡盘和所述光对中装置共中心轴线设置；所述三爪卡盘和所述力传感器之间设有反光板12，所述反光板通过螺栓分别与所述三爪卡盘和所述力传感器连接；所述丝杠底座上设有位移传感器安装支架8，所述位移传感器安装支架通过螺栓与所述丝杠底座位置可调节连接；所述位移传感器安装支架上螺接所述顶杆式位移传感器9，所述顶杆式位移传感器的顶杆与所述反光板位置对应设置。所述线性位移传递机构还包括安装于所述承载底板上的手摇减速机5，所述手摇减速机与所述滚珠丝杠机构位置对应设置，并通过联轴器7与所述滑块连接。所述顶杆式位移传感器和所述力传感器均与数据采集装置电连接。对于数据采集装置，为公知技术，图中未表示，在此不再累述。所述机架的底座板上设有用于调节与铁地板连接位置的调节长槽21。所述光对中装置为激光笔；具体实施时，所述光对中装置还可以采用红外线发射器。

本实施例中所述高精度可对中的车用抗凹性试验设备，通过设置光对中装置，更加容易控制实现自由曲面表面的法向加载，试验精度高，避免施加载荷方向只能凭借试验人员肉眼观测法向，导致试验精度低下的问题；通过设置转动连接件和导向结构，实现了设备的多自由度调节，更加容易实现自由曲面表面的法向加载，满足试验条件；通过线性位移传递机构实现控制施载机构以微米级别的精度来实现施载与卸载，试验精度高；且设备简单，体积小，使用方便、可准确对曲面法向方向加载并具备所需的所有自由度。

本实施例中，参见图1所示，坐标定义如图，所述机架的底座板上的调节长槽，用于实现X方向的平移，主要是粗调节和Y方向的平移；所述安装座，用于实现Z方向的平移和Y方向的转动；所述加载底板，用于实现Z方向的转动；所述线性位移传递机构，用于实现X方向的平移，主要是微调节。所述顶杆式位移传感器：用于测量加载位移和卸载位移；所述力传感器：用于测量加载力的大小。

本实施例中所述机架用于支撑整套抗凹性设备的底座，通过底座上的长槽孔可在铁地板上X、Y方向上平移。所述安装座与机架相连，上下移动可实现Z向平移，其上设有第二旋转轴和弧形导向槽，可实现Y轴转动。所述旋转导向杆为螺柱，所述安装座旋转后通过拧上螺母让安装座与机架紧固联接。所述承载底板：为承载底板上的滚珠丝杠、减速机等提供固定底座，尾部有一圆形通孔，通过螺栓与安装座相连。可实现Z轴转动，待Z轴转动调整完毕后用螺母拧紧螺栓可固定该工装。所述手摇减速机：通过手摇减速机带动滚珠丝杠机构转动，为确保加载位移的精度此处选用1：50减速比的减速机，下有安装孔与承载底板相连。滚珠丝杠机构：抗凹性试验设备提供加载的部分，该部分通过手摇丝杠转动后会带动其上的滑块前后平移，以此实现加载与卸载。下有安装孔与承载底板相连。联轴器：负责连接手摇减速机与滚珠丝杠，实现传动。位移传感器底座：负责安装与支撑顶杆式位移传感器，与滚珠丝杠底座相连。滚珠丝杠底座有多个安装孔，可让位移传感器底座前后使用不用位置安装，满足多种使用位置需求。位移传感器：负责测量加载与卸载位移。选用一个顶针式位移传感器，由于精度需要此处选择日本三丰测微计LGK-542-158型号传感器，该传感器量程为10mm，精度可达1um。该部分与手摇减速机是实现抗凹性试验设备高精度的关键部分。该装置安装于位移传感器底座。转接块：负责转接滚珠丝杠上的滑块与力传感器，此部分与滑块螺栓连接。力传感器：负责测量加载与卸载的力值大小，此处选用S型力传感器。该传感器前后两端各有一个M8的螺纹孔，一端通过螺栓与转接块相连。反光板：此板有两项作用。其一是位移传感器被测部分，由此板来反应平移距离。其二是负责承接激光反光，帮助观测者观察激光反射位置用。三爪卡盘：负责装夹压头与激光笔，此工装为市场上成熟产品，夹持后可保证高精度的同轴度，使加载方向成为一条直线。该部分通过一根双头螺柱与S型力传感器另一端相连，中间穿过反光板将反光板一并夹紧。

本实施例中所述高精度可对中的车用抗凹性试验设备的工作过程为：

移动设备到被测件附近，初步目测对中后将机架固定于铁地板上。

将三爪卡盘上安装激光笔，开启激光笔照向被测曲面。

观察激光反射位置，调整设备让激光反射光线与发射光线重合，此时则为曲面法向方向。

固定所有自由度。

松开三爪卡盘将激光笔卸下，换上试验用压头。

转动减速机，将压头移动到靠近被测件的位置。

调整位移传感器底座位置，让位移传感器先预压缩一个位置，保证在稍后加载时反光板前移，距离不会超过位移传感器最长伸出距离。之后固定传感器底座。

摇动手摇减速机施加载荷，卸载载荷。

从力值不为0时起记录记录位移值X1，力值达到试验预计值F1时暂停，记录此时位移X2。卸载载荷，记录力值重新变为0时位移值X3。

计算被测件刚度值K＝F1/(X2-X1)；抗凹性为X3-X1。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种高精度可对中的车用抗凹性试验设备，其特征在于：包括机架，所述机架上端设有安装座，所述安装座上安装有线性位移传递机构；所述线性位移传递机构的驱动端连接光对中装置，用于对车钣金进行法向加载对中；所述线性位移传递机构驱动所述光对中装置做线性移动。

2.根据权利要求1所述的高精度可对中的车用抗凹性试验设备，其特征在于：所述线性位移传递机构底端设有第一转动连接件，所述线性位移传递机构通过所述第一转动连接件与所述安装座呈可旋转连接。

3.根据权利要求2所述的高精度可对中的车用抗凹性试验设备，其特征在于：所述第一转动连接件包括第一旋转轴和承载底板，所述线性位移传递机构安装于所述承载底板上，所述第一旋转轴穿装于所述安装座和所述承载底板上，所述承载底板通过所述第一旋转轴与所述安装座呈左右旋转连接。

4.根据权利要求2所述的高精度可对中的车用抗凹性试验设备，其特征在于：所述安装座两端通过第二转动连接件架设于所述机架上，并与所述机架呈可旋转连接；所述第一转动连接件的转动轴线与所述第二转动连接件的转动轴线呈垂直设置。

5.根据权利要求4所述的高精度可对中的车用抗凹性试验设备，其特征在于：所述第二转动连接件包括设置于所述安装座两侧的第二旋转轴和弧形导向槽，以及设置在所述机架上的旋转导向杆，当所述安装座旋转时，所述安装座以所述第二旋转轴为中心转轴呈上下旋转；所述旋转导向杆与所述弧形导向槽滑动连接。

6.根据权利要求5所述的高精度可对中的车用抗凹性试验设备，其特征在于：还包括导向架，所述导向架的中心轴线与所述第一转动连接件的转动轴线呈平行设置；所述导向架包括对称设置在所述机架两侧的导向长槽，所述第二旋转轴和所述旋转导向杆设置于所述导向长槽内，与所述导向长槽滑动连接，并通过螺母锁止。

7.根据权利要求6所述的高精度可对中的车用抗凹性试验设备，其特征在于：所述线性位移传递机构包括安装于所述承载底板上的滚珠丝杠机构，所述滚珠丝杠机构包括丝杠底座和滑块，所述滑块上设有转接块，所述转接块与所述滑块固定，所述转接块上设有力传感器，所述力传感器的一端与所述转接块螺接，所述力传感器的另一端与三爪卡盘螺接，所述三爪卡盘上卡接有所述光对中装置，所述力传感器、所述三爪卡盘和所述光对中装置共中心轴线设置；所述三爪卡盘和所述力传感器之间设有反光板，所述反光板通过螺栓分别与所述三爪卡盘和所述力传感器连接；所述丝杠底座上设有位移传感器安装支架，所述位移传感器安装支架通过螺栓与所述丝杠底座位置可调节连接；所述位移传感器安装支架上螺接所述顶杆式位移传感器，所述顶杆式位移传感器的顶杆与所述反光板位置对应设置。

8.根据权利要求7所述的高精度可对中的车用抗凹性试验设备，其特征在于：所述线性位移传递机构还包括安装于所述承载底板上的手摇减速机，所述手摇减速机与所述滚珠丝杠机构位置对应设置，并通过联轴器与所述滑块连接。

9.根据权利要求8所述的高精度可对中的车用抗凹性试验设备，其特征在于：所述顶杆式位移传感器和所述力传感器均与数据采集装置电连接。

10.根据权利要求9所述的高精度可对中的车用抗凹性试验设备，其特征在于：所述机架的底座板上设有用于调节与铁地板连接位置的调节长槽。