CN109060365A - 一种检测轿车后轴倾角的机器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种检测轿车后轴倾角的机器，包括PLC控制器和与之相连并固定于机架上的定位夹紧机构、对中定位机构和角度检测机构，所述定位夹紧机构包括后轴夹紧气缸、夹紧臂、后轴压紧块、后轴插销定位气缸、定位销、导向套、定位支撑块和夹紧底座，后轴夹紧气缸的输出端通过夹紧臂与后轴压紧块相连，后轴压紧块的底部对应定位支撑块，定位支撑块的下方为定位销，导向套套设于定位销上；所述对中定位机构包括后轴工件定位块、对中机构驱动气缸、连接铰链、连接杆、胀套驱动气缸、对中直线导轨、平台连接支架、固定支座、胀套驱动杆和胀套。采用机器人自动上、下料，解决了定位精度的问题，保证产品质量，降低操作者劳动强度，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明属于轿车后轴检测装置技术领域，特别是涉及一种检测轿车后轴倾角的机器。
背景技术
前轮外倾角对汽车的转弯性能有直接影响，它的作用是提高前轮的转向安全性和转向操纵的轻便性。前轮外倾角俗称“外八字”，如果车轮垂直地面一旦满载就易产生变形，可能引起车轮上部向内倾侧，导致车轮联接件损坏。所以事先将车轮校偏一个外八字角度，这个角度约在1°左右。
前束是汽车修理工非常熟悉的工作，汽车修理都要校对车轮前束。所谓前束是指两轮之间的后距离数值与前距离数值之差，也指前轮中心线与纵向中心线的夹角。前轮前束的作用是保证汽车的行驶性能，减少轮胎的磨损。前轮在滚动时，其惯性力会自然将轮胎向内偏斜，如果前束适当，轮胎滚动时的偏斜方向就会抵消，轮胎内外侧磨损的现象会减少。不同的汽车前束调校值是不一样的。前轮前束可通过转向横拉杆长度来调整，汽车说明书都会有详细的说明。
现代轿车普遍都是前后独立悬挂，为了保持良好的行驶状态，前、后车轮有些参数需要调整，也就是维修行业常指的“四轮定位”。四轮定位主要参数指前轮主销后倾角、前轮外倾角、前轮前束、后轮外倾角、后轮前束等五个参数。后轮外倾角和后轮前束的作用与前轮外倾角和前轮前束是一样的，即如果后车轮垂直地面一旦满载就易产生变形，可能引起车轮上部向内倾侧，导致车轮偏磨和轴承等连接件损坏，所以事先将车轮校偏一个外八字角度。如果后轮前束不正确就会加速轮胎磨损，所以需要调整前束抵消轮胎滚动时的偏斜方向。
在传统的轿车后轴倾角检测机器中，产品的上料多数采用手动上料。手动上料的主要缺点是操作者劳动强度大，定位精度差，生产效率低。
因此，如何解决上述现有技术存在的缺陷成为了该领域技术人员努力的方向。
发明内容
本发明的目的就是提供一种检测轿车后轴倾角的机器，采用机器人自动上下料，能完全解决上述现有技术的不足之处。
本发明的目的通过下述技术方案来实现：一种检测轿车后轴倾角的机器, 包括PLC控制器和与之相连并固定于机架上的定位夹紧机构、对中定位机构和角度检测机构，其特征在于：所述定位夹紧机构包括后轴夹紧气缸、夹紧臂、后轴压紧块、后轴插销定位气缸、定位销、导向套、定位支撑块和夹紧底座，夹紧底座与机架固定，后轴夹紧气缸固定于夹紧底座的一侧，后轴夹紧气缸的输出端通过夹紧臂与后轴压紧块相连，后轴压紧块的底部对应定位支撑块，定位支撑块的下方为定位销，导向套套设于定位销上；定位销的底部与后轴插销定位气缸的输出轴相连；所述对中定位机构包括后轴工件定位块、对中机构驱动气缸、连接铰链、连接杆、胀套驱动气缸、对中直线导轨、平台连接支架、固定支座、胀套驱动杆、胀套，所述对中定位机构通过平台连接支架与机体固定，平台连接支架上设有对中直线导轨；所述对中定位机构驱动气缸的输出端与连接铰链相连，连接铰链连接两根连接杆，连接杆的端部连接固定支座，固定支座固定于对中直线导轨上，胀套驱动气缸固定于固定支座上，胀套驱动气缸的输出端通过胀套驱动杆与胀套相连；所述角度检测机构包括检测气缸、位移传感器、检测探头、检测探杆和直线导轨，检测探头设置于检测探杆的端部，检测探杆上设有复位弹簧，检测探杆与位移传感器相连，位移传感器与检测气缸相连，位移传感器通过检测气缸及直线导轨带动对轿车后轴进行外倾角和前束角的测量。
所述检测气缸包括普通轿车后轴检测气缸和SUV后轴检测气缸，普通轿车后轴检测气缸和SUV后轴检测气缸通过检测机构切换气缸相连；所述位移传感器为四个，分别为竖直方向的一号位移传感器和二号位移传感器、水平方向的三号位移传感器和四号位移传感器，一号位移传感器和二号位移传感器计算外倾角，三号位移传感器和四号位移传感器计算前束角。
作为优选方式之一，在胀套驱动杆的外部设有胀套导向套，在胀套的外部设有拉伸弹簧。
作为优选方式之一，定位夹紧机构分为普通轿车后轴左定位夹紧机构、普通轿车后轴右定位夹紧机构、SUV轿车后轴左定位夹紧机构和SUV轿车后轴右定位夹紧机构，所述对中定位机构分为普通轿车后轴对中定位机构和SUV轿车后轴对中定位机构，所述角度检测机构分为右侧角度检测机构和左侧角度检测机构。
作为优选方式之一，所述普通轿车后轴左定位夹紧机构、普通轿车后轴右定位夹紧机构、SUV轿车后轴左定位夹紧机构和SUV轿车后轴右定位夹紧机构分别设置于机架的四角位置，所述普通轿车后轴对中定位机构和SUV轿车后轴对中定位机构分别设置于中部的前后端，所述右侧角度检测机构和左侧角度检测机构设置于左右两端。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：一种检测轿车后轴倾角的机器，采用机器人自动上、下料，具备如下的优点：
1.解决了定位精度的问题，保证产品质量，降低操作者劳动强度，提高生产效率；
2. 通过测量机构的切换实现两种后轴的兼容生产，不需要换型，节省换型时间；
3.合理规划了生产流程，将铣端面时间与自动检测时间合理重叠，集自动铣、测一体，省去中间物流及人工检测环节，有效节省生产节拍，提高效率。
附图说明
图1是本发明检测轿车后轴倾角的机器的结构示意图。
图2是图1中后轴左定位夹紧机构的结构示意图。
图3是图2中定位机构的剖面结构示意图。
图4是图1中后轴对中定位机构的结构示意图。
图5是图4中后轴工件定位块的剖面结构示意图。
图6是图1中角度检测机构的结构示意图。
图7是图6中传感装置的剖面结构示意图。
图8是图6中位移传感器的立体结构示意图。
图9是图6中位移传感器的位置布置图。
图10是本发明角度检测计算原理示意图。
附图中：普通轿车后轴左定位夹紧机构1，普通轿车后轴右定位夹紧机构2，普通轿车后轴对中定位机构3，右侧角度检测机构4，左侧角度检测机构5，SUV轿车后轴左定位夹紧机构6，SUV轿车后轴右定位夹紧机构7，SUV轿车后轴对中定位机构8。
后轴夹紧气缸11，夹紧臂12，后轴压紧块13，后轴插销定位气缸14，定位销15，导向套16，定位支撑块17，夹紧底座18。
后轴工件定位块31，对中机构驱动气缸32，连接铰链33，连接杆34，胀套驱动气缸35，对中直线导轨36，平台连接支架37，固定支座38，胀套驱动杆301，胀套导向套302，拉伸弹簧303，胀套304。
普通轿车后轴检测气缸41，位移传感器42，检测探头43，SUV后轴检测气缸44，检测机构切换气缸45，探杆导向套46，检测探杆47，复位弹簧48，直线导轨49。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。
如图1-9所示，一种检测轿车后轴倾角的机器, 包括PLC控制器和与之相连并固定于机架上的定位夹紧机构、对中定位机构和角度检测机构。在本实施例中，为了使得本发明能够同时适用于SUV轿车和普通轿车的后轴倾角的检测，因此，定位夹紧机构分为普通轿车后轴左定位夹紧机构1、普通轿车后轴右定位夹紧机构2、SUV轿车后轴左定位夹紧机构6和SUV轿车后轴右定位夹紧机构7，所述对中定位机构分为普通轿车后轴对中定位机构3和SUV轿车后轴对中定位机构8，所述角度检测机构分为右侧角度检测机构4和左侧角度检测机构5；所述普通轿车后轴左定位夹紧机构1、普通轿车后轴右定位夹紧机构2、SUV轿车后轴左定位夹紧机构6和SUV轿车后轴右定位夹紧机构7分别设置于机架的四角位置，所述普通轿车后轴对中定位机构3和SUV轿车后轴对中定位机构8分别设置于中部的前后端，所述右侧角度检测机构4和左侧角度检测机构5设置于左右两端。
具体来说，所述定位夹紧机构包括后轴夹紧气缸11、夹紧臂12、后轴压紧块13、后轴插销定位气缸14、定位销15、导向套16、定位支撑块17和夹紧底座18。夹紧底座18与机架固定，后轴夹紧气缸11固定于夹紧底座18的一侧，后轴夹紧气缸11的输出端通过夹紧臂12与后轴压紧块13相连，后轴压紧块13的底部对应定位支撑块17，定位支撑块17的下方为定位销15，导向套16套设于定位销15上；定位销15的底部与后轴插销定位气缸14的输出轴相连。定为支撑块通过定位支架固定在夹紧底座的另一端。通过后轴插销定位气缸14驱动定位销15对放置于定位支撑块17上的轿车后轴进行定位，然后再通过夹紧气缸11带动夹紧臂12使得后轴压紧块13将汽车后轴压紧在下方的定位支撑块17上。该定位夹紧机构实现对轿车后轴的定位和夹紧的功能，防止轿车后轴发生位移，方便进行下一步的操作。
所述对中定位机构包括后轴工件定位块31、对中机构驱动气缸32、连接铰链33、连接杆34、胀套驱动气缸35、对中直线导轨36、平台连接支架37、固定支座38、胀套驱动杆301和胀套304。所述对中定位机构通过平台连接支架37与机体固定，平台连接支架37上设有对中直线导轨36；所述对中机构驱动气缸32固定在机架上，其输出端与连接铰链33相连，连接铰链33连接两根对称设置的连接杆34，两根连接杆34与对中机构驱动气缸32形成一个Y字形的结构。连接杆34的端部连接固定支座38，固定支座38固定于对中直线导轨36上，固定支座38能够沿着对中直线导轨36沿着直线方向运动，胀套驱动气缸35固定于固定支座38上，胀套驱动气缸35的输出端通过胀套驱动杆301与胀套304相连；在胀套驱动杆301的外部设有胀套导向套302，在胀套304的外部设有拉伸弹簧303。
通过对中驱动气缸驱动连接杆，带动对中直线导轨上的固定支座运动，从而带动胀套直线运动，后轴工件定位块31将普通轿车后轴对中定位后，胀套驱动气缸35伸出将普通轿车后轴衬套管胀紧定位，胀套通过拉伸弹簧保持初始状态。
所述角度检测机构包括检测气缸、位移传感器42、检测探头43、检测探杆47和直线导轨49，检测探头43设置于检测探杆47的端部，检测探杆47上设有复位弹簧48，检测探杆47与位移传感器42相连，位移传感器42与检测气缸相连，位移传感器42通过检测气缸41及直线导轨49带动对轿车后轴进行外倾角和前束角的测量。所述检测气缸包括普通轿车后轴检测气缸41和SUV后轴检测气缸44，普通轿车后轴检测气缸41和SUV后轴检测气缸44通过检测机构切换气缸45相连；所述位移传感器42为四个，分别为竖直方向的一号位移传感器421和二号位移传感器422、水平方向的三号位移传感器423和四号位移传感器424，一号位移传感器421和二号位移传感器422计算外倾角，三号位移传感器423和四号位移传感器424计算前束角。
四个位移传感器通过检测气缸及直线导轨带动分别可以对普通轿车后轴和SUV轿车后轴进行外倾角和前束角的测量，通过竖直方向的一号位移传感器421和二号位移传感器422的数值计算外倾角，通过水平方向三号位移传感器423和四号位移传感器424的数值计算前束角。检测探杆47对铣过端面的后轴进行接触式测量，对应的位移传感器示数显示在操作面板上，自动调用PLC内相应程序计算角度数值，并判断角度值是否合格。
产品夹具的定位方式以后轴在铣端面机床中的定位点为设计基准。保证二者的一致才能保证定位精度。测量机构采用KEYENCE位移传感器，测量精度1µm，角度检测计算原理如图10所示。
其中：tanα=（X△1+X△2）/y
X△1\X△2和y已知可以求出tanα、再利用反三角即可求出α角度。
标定样件用来确认两个传感器零点之间的位移差，通过三座标测量的方式，在两个传感器都确认零点的位置的同时，测出两个传感器相对于理论零点的位移补偿值Xo1、Xo2。每次计算角度时都将误差作为补偿带入公式，确保标定件的准确性。所以最终的计算公式为：tanα=（X△1+Xo1）+（X△2+Xo2）/y。其中：Xo1、Xo2的正负，取决于标定件的公差。
本发明的工艺过程：本发明在使用的时候需要配合PLC进行数字化控制，PLC分别与定位夹紧机构、对中定位机构和角度检测机构相连，PLC对其中的气缸等进行控制，该PLC控制器属于市场可购产品。
在加工时，PLC控制器控制机器人将后轴从铣端面机床中取出，摆放在机架工作站的夹具上。工作站检件传感器检测到零件到位信号，将该信号传送给PLC控制器，PLC控制器控制对中定位机构的对中机构驱动气缸的气缸轴伸出，胀紧机构的胀套驱动气缸胀紧，实现对零件的对中和定位；然后机器人离开信号发出后，压紧气缸伸出将零件压紧。随后，位于两端的检测机构的后轴检测气缸伸出，测出加工面的位移变量，并且经过PLC计算输出测量的角度数据，测量完成后，若该次测量所得的数据与原始数据对应，则表示测试通过，所有机构返回初始位置。PLC控制器控制机器人将后轴取走运送到下料工位，完成一次循环。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种检测轿车后轴倾角的机器，包括PLC控制器和与之相连并固定于机架上的定位夹紧机构、对中定位机构和角度检测机构，其特征在于：所述定位夹紧机构包括后轴夹紧气缸、夹紧臂、后轴压紧块、后轴插销定位气缸、定位销、导向套、定位支撑块和夹紧底座，夹紧底座与机架固定，后轴夹紧气缸固定于夹紧底座的一侧，后轴夹紧气缸的输出端通过夹紧臂与后轴压紧块相连，后轴压紧块的底部对应定位支撑块，定位支撑块的下方为定位销，导向套套设于定位销上；定位销的底部与后轴插销定位气缸的输出轴相连；所述对中定位机构包括后轴工件定位块、对中机构驱动气缸、连接铰链、连接杆、胀套驱动气缸、对中直线导轨、平台连接支架、固定支座、胀套驱动杆、胀套，所述对中定位机构通过平台连接支架与机体固定，平台连接支架上设有对中直线导轨；所述对中定位机构驱动气缸的输出端与连接铰链相连，连接铰链连接两根连接杆，连接杆的端部连接固定支座，固定支座固定于对中直线导轨上，胀套驱动气缸固定于固定支座上，胀套驱动气缸的输出端通过胀套驱动杆与胀套相连；所述角度检测机构包括检测气缸、位移传感器、检测探头、检测探杆和直线导轨，检测探头设置于检测探杆的端部，检测探杆上设有复位弹簧，检测探杆与位移传感器相连，位移传感器与检测气缸相连，位移传感器通过检测气缸及直线导轨带动对轿车后轴进行外倾角和前束角的测量。
2.根据权利要求1所述的检测轿车后轴倾角的机器，其特征在于：所述普通轿车后轴左定位夹紧机构、普通轿车后轴右定位夹紧机构、SUV轿车后轴左定位夹紧机构和SUV轿车后轴右定位夹紧机构分别设置于机架的四角位置，所述普通轿车后轴对中定位机构和SUV轿车后轴对中定位机构分别设置于中部的前后端，所述右侧角度检测机构和左侧角度检测机构设置于左右两端。
3.根据权利要求1所述的检测轿车后轴倾角的机器，其特征在于：定位夹紧机构分为普通轿车后轴左定位夹紧机构、普通轿车后轴右定位夹紧机构、SUV轿车后轴左定位夹紧机构和SUV轿车后轴右定位夹紧机构，所述对中定位机构分为普通轿车后轴对中定位机构和SUV轿车后轴对中定位机构，所述角度检测机构分为右侧角度检测机构和左侧角度检测机构。
4.根据权利要求1所述的检测轿车后轴倾角的机器，其特征在于：在胀套驱动杆的外部设有胀套导向套，在胀套的外部设有拉伸弹簧。
5.根据权利要求1所述的检测轿车后轴倾角的机器，其特征在于：所述检测气缸包括普通轿车后轴检测气缸和SUV后轴检测气缸，普通轿车后轴检测气缸和SUV后轴检测气缸通过检测机构切换气缸相连；所述位移传感器为四个，分别为竖直方向的一号位移传感器和二号位移传感器、水平方向的三号位移传感器和四号位移传感器，一号位移传感器和二号位移传感器计算外倾角，三号位移传感器和四号位移传感器计算前束角。
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