CN109844352A - 用于制造制动元件的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于制造制动元件(2)诸如车辆刹车片的方法和设备(1)，其中：第一工位(7)将粘合剂(6)施加到金属元件(4)的第一面(4)；第二工位(11)将摩擦材料块(5)施加到所述金属元件的所述第一面；检查工位(13)使用摄像机(14)来验证所述粘合剂的存在情况，所述摄像机被设计成用于检测所述第一面的至少一个区域(16)的多个点(15)的所述灰度级，并且所述处理单元(18)将针对每个点检测到的所述灰度级与第一阈值进行比较，计算具有满足作为所述阈值的函数的预定数学关系的灰度级的点的数量，并将此类值与第二阈值进行比较，以便丢弃计算的所述百分比不与所述第二阈值对应的那些金属元件。

Description

用于制造制动元件的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于制造制动元件的方法和设备，特别是涉及高度可靠的刹车片。

背景技术

众所周知，车辆的刹车片(更一般地讲，任何其他类型的制动元件，诸如制动蹄)由金属支撑件形成，在该金属支撑件的一侧(在使用中面向待制动元件例如制动盘的一侧)一体地安装摩擦材料块。

这块摩擦材料能够原位形成，即直接模制在金属支撑件上，或者单独地形成且然后施加到金属支撑件上。在这两种情况下，为了确保摩擦材料块可靠地附接到金属支撑件上，后者情况中用于接收摩擦材料块的面或区域预先接收一层粘合剂。

能够以许多方式将粘合剂施加到金属支撑件用于接收摩擦材料块的表面上，例如，通过喷涂或使用辊。

如果粘合剂层未正确地施加到金属表面上，则摩擦材料块在使用中可能意外脱离，因此，制动元件将变得不可靠。

从CA2429870中还已知在离合器盘的生产阶段期间(其中为了确保将环形摩擦材料块结合到盘形金属支撑件上，也引发了类似的问题)引入以下步骤：使用摄像机验证是否在通道内用于随后接收摩擦材料的金属支撑件上以液相形式施加了粘合剂层。将摄像机信号与存储在系统中的预设值进行比较，如果粘合剂层不存在或不充分，则生成警报。

然而，CA2429870中描述的系统不适用于对刹车片或一般来讲制动元件的金属支撑件的验证，特别是在使用液相粘合剂的情况下，尤其不适用。

实际上，为了确保金属支撑件与摩擦材料块之间存在适于避免在使用中出现任何意外脱离的粘合性，存在粘合剂层是不够的；其以在设计阶段期间计算出的合适浓度(每单位面积的量)存在也是必要的；反之，在施加液体粘合剂(通常通过喷涂)期间，施加层中粘合剂的浓度可能是可变的。

发明内容

本发明的目的是提供用于制造制动元件(特别是刹车片)的方法和设备，该制动元件在使用中高度可靠，并且因此使得能够在将摩擦材料块施加到金属支撑件上的步骤之前以绝对可靠的方式验证粘合剂(尤其是液相状态的水基粘合剂)在金属支撑件上的存在情况，并且还使得能够验证沉积的粘合剂的量，以便确保制动元件在使用中的必要可靠性。

因此，本发明涉及用于制造制动元件(特别是刹车片)的方法和设备，该制动元件在使用中高度可靠，并且具有所附权利要求中所述的特征。

附图说明

根据下文仅以举例的方式给出的示例性非限制性实施方案的描述并参考附图中的图片，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，其中：

-图1示意性地示出了应用于车辆刹车片的金属支撑件的根据本发明的方法的步骤；并且

-图2使用框图示意性地且部分地示出了本发明方法的另外步骤和根据本发明的设备的主要元件。

具体实施方式

参考图1和图2，作为一个整体用1表示用于制造制动元件2的设备(图2)，该制动元件(特别是刹车片)在图2中仅示意性地示出，其包括由呈现第一面4的金属元件3限定的金属支撑件，且在该示例中被示出为是基本上平坦的，其上由支撑件或金属元件3以已知的方式一体地承载摩擦材料块5。以已知的方式，通过在压力下加热形成摩擦材料块5；它能够单独地形成然后附接到面4上，或者它能够共模制到金属支撑件3上。在这两种情况下，除已知并且为简单起见未示出的任何其他附接方式诸如底切、突出部件等之外，摩擦材料块5还通过由面4承载的粘合剂层6与金属支撑件3形成一体。

因此，设备1包括第一工位7，以便将粘合剂6施加到金属元件3的第一面4上，先前已经以已知方式(例如通过从金属片材开始的精密冲裁)处理了该金属元件，诸如要制造以便构成要获得的制动元件2的金属支撑件3。

在所示的非限制性示例中，工位7包括已知的环形带传送机8，金属支撑件3水平布置在该环形带传送机上，在所示的示例中，该金属支撑件为平板形式，其中面4朝上，即，面向与传送机8相对的部分。工位7还包括适用于将液相的粘合剂6喷洒到面4上的喷嘴9，该粘合剂从贮存器10中取出。

设备1还包括至少第二工位11，在图2中用框示意性地示出，该第二工位用于将摩擦材料块5施加到制动元件3的第一面4上，以便获得制动元件2；并且，在所示的示例中，第三工位12用于固化/热处理摩擦材料块5。

根据本发明，设备1还包括检查工位13，该检查工位用于，在金属元件3离开第一工位7之后并且在金属元件3到达至少第二工位11之前，验证粘合剂6在金属元件3的第一面4上的存在情况。

仅以示意性形式在图1中部分地示出并且在图2中部分地示出的检查工位13包括：摄像机14，优选为数字类型的，其被设计为检测金属元件3的第一面4的预定宽度的至少第一部分或区域16的多个点15(仅示意性地示出，并且在图1中未按比例绘制)的灰度级，同样仅以示意性方式示出；电子处理单元18，其可由具有适当软件并与摄像机14交接的简单计算机组成；以及至少一个机械手19，例如拟人型并配备有至少四个CNC轴的机械手，该机械手被设计成，在面4已经接受粘合剂6之后，从第一工位7(即，从传送机8)一次拾取一个金属元件3，以便在摄像机14前，呈现已经接收粘合剂6的面4的一侧上的金属元件3，如图1和图2中示意性示出的那样。

由处理单元18控制的机械手19(如将看到的那样)被设计成将那些在工位7中未在面4上接收到足够的粘合剂6的金属元件3识别为有缺陷的金属元件(适于例如通过允许它们落入到布置在机械手19下方且在机械手与摄像机14之间的容器20中，来选择性地丢弃有缺陷金属元件3)，并且朝向至少第二工位11移动无缺陷金属元件3(即，在工位7中已经在面4上接收到足够量的粘合剂6的那些)。

具体地讲，摄像机14被设计成检测由摄像机14拍摄的部分或区域16的每个点15的256灰度级。

根据本发明的非次要方面，检查工位13还包括可移动支撑件21，可移动支撑件保持样本金属元件3b，该样本金属元件与要在其上验证粘合剂6的存在的那些金属元件3相同，但是其具有不含粘合剂6的第一面4，并且/或者其面4上或其他选择部分上含有低于指定量(即不足量)的粘合剂。

移动支撑件21被设计成：在摄像机14前不时地布置无粘合剂或在任何情况下为非顺应性的样本金属元件3b，同时机械手19从第一工位7拾取金属元件3以便验证其上粘合剂6的存在情况；并且随后从摄像机14前移除非顺应性样本金属元件3b，其不含粘合剂6并且/或者含有不足量的粘合剂6，同时机械手19在摄像机14前放置已经在工位7中接收到粘合剂6的金属元件3，以便验证存在足量的粘合剂6。

迄今为止，就其主要部件描述的设备1被设计为实现用于制造在使用中高度可靠的制动元件2(特别是刹车片)的方法。

根据本发明，由设备1实现的方法包括：

-将粘合剂6施加到金属元件3的第一面4上，其中金属元件被制造成构成要获得的制动元件2的金属支撑件3；

-验证粘合剂6在金属元件3的第一面4上的存在情况；并且

-将摩擦材料块5施加到金属元件3的第一面4上，以便获得期望制动元件2。

根据本发明，验证粘合剂6的存在情况的步骤包括以下步骤：

i)-使用摄像机14检测金属元件3的第一面4的预定宽度的至少第一区域16的多个点15的灰度级；

ii)-使用处理单元18将针对每个点15检测到的灰度级与第一先前存储的阈值S1(例如存储在中央处理单元18的寄存器中)进行比较，并计算具有满足作为阈值S1的函数的预定数学关系的灰度级的点15的数量；

iii)-基于已经检测到灰度级的点15的总数量，计算满足所述预定数学关系的点15的百分比；

iv)-将计算的百分比与第二阈值S2进行比较；并且

v)-使用机械手19，丢弃计算的百分比不与第二阈值S2对应的金属元件3。

根据本发明的一个方面，在步骤i)中，摄像机14使用数字黑白图像检测至少第一区域16的每个点15的256灰度级，其中每个像素与至少第一区域16的点15中的一个点对应，并且其中每个像素根据具有256种不同色调的灰度的范围进行复刻。

在该步骤i)中，值0由处理单元18归因于与黑色对应的灰度级，并且将值256归因于与白色对应的灰度级。

因此，在步骤ii)中使用的作为阈值S1的函数的预定数学关系为不等式，其中针对每个点15检测到的灰度级必须小于或等于第一预定灰度值的范围。例如，将值0分配给黑色，并且将值256分配给黑色，阈值S1将与最小值和最大值之间的一组值的任何有限元素相对应，例如由在0至70范围内的一系列值组成，在该范围内一次一个单位严谨地递增：

(1)点15的灰度级≤S1＝{0,1,2,…070}

根据本发明的另一个方面，第二阈值S2为第二预定百分比值的范围，其中必须包括在满足上述预定数学关系的那些点15的步骤iii)中计算的百分比。例如，百分比值的范围介于70％和90％之间：

(2)S2＝{70％,71％,72％,…90％}

最终，处理单元18将使用机械手19丢弃那些例如小于70％或大于90％的点15已经提供了介于0和70之间的灰度级值的金属元件3。

为了实现上述方法的最佳功能性，在向金属元件3的面4施加粘合剂的步骤中使用的粘合剂6为液相粘合剂，其中该金属元件被制造成构成制动元件2的金属支撑件3，并且已经以预定浓度向该液相粘合剂中添加了颜料或染料。

此外，验证粘合剂6在金属元件3的第一面4上的存在情况的步骤包括由以下步骤组成的另外步骤：在执行步骤i)之前，通过在摄像机14前放置金属元件3b来不时地设定第一阈值S1，其中金属元件3b与要在其上验证粘合剂6的存在情况的那些金属元件相同，但其第一面4不含粘合剂并且/或者在所有面4上或在其离散的部分上含有不足量的粘合剂6；以及在面4的具有预定尺寸并且与区域16相同的至少一个第一区域内检测此类第一区域的多个点的灰度级。例如，如果金属元件3b不含或几乎不含粘合剂，则面4的点的灰度级应该对应于高水平，例如介于200和250之间；然后，处理单元18校准摄像机14，以便提供使得能够落在预期范围内的正确灰度级值。这使得能够考虑因照明条件引起的变化，照明条件在存在灰尘或污垢等的情况下可能变化。

优选地，在金属元件的第一面4的预定宽度的多个部分(在图1中用16、22和23示出)上执行步骤从i)至iii)，该多个部分离散地定位，即彼此间隔开，并且具有不同的形状和尺寸。在这种情况下，执行步骤iv)和v)考虑使用所述摄像机14检测到灰度级的点15的所有部分16、22、23计算的总百分比。

基于以上描述，显然，处理单元18必须以适合以下操作的方式来设计：将由摄像机14检测到的每个点15的灰度级与第一阈值S1进行比较，第一阈值S1先前存储在相同的处理单元18中并且优选由处理单元18基于样本金属元件3b的面4的点的灰度级读数来计算；计算在每个部分或区域16、22、23中具有满足预定数学关系(1)的灰度级的点15的数量，该预定数学关系是如前所述的阈值的函数；基于已经检测到灰度级的点15的总数量，计算满足所述预定数学关系(1)的点的百分比；并且将计算的百分比与第二阈值S2进行比较，以便指示机械手19：

-丢弃计算的百分比不与第二阈值对应的金属元件3；并且

-朝向至少第二工位11移动计算的百分比与第二阈值对应的金属元件3。

处理单元18还必须被设计成，在摄像机14检测到样本金属元件3b的不含粘合剂的第一面4的预定宽度的至少第一区域，以及/或者样本金属元件3b的第一面4的预定宽度的多个固定区域、一个或多个不含粘合剂区域以及含有不足量粘合剂的其他区域的点的灰度级之后，不时地设定第一阈值S1。

这样，根据由相机14捕获的每个区域的灰度级的间隔以及落入灰度级范围内并且通过检测不含粘合剂样本金属元件的面的点的灰度级来不时地重新计算的点的百分比范围，不仅能够确定是否存在粘合剂，并且最重要的是能够确定粘合剂存在的量并因此确定在工位7中沉积的粘合剂层6的厚度。这使得能够安全地丢弃粘合剂6的量将不足以确保在使用摩擦材料块5时不存在脱离危险的那些金属元件，从而获得在使用中绝对可靠的制动元件2。

因此完全实现了本发明的目标。

Claims (10)

1.一种制造在使用中高度可靠的制动元件(2)特别是刹车片的方法，包括以下步骤：

-将粘合剂(6)施加到金属元件的第一面(4)上，所述金属元件被设计成构成所述制动元件的金属支撑件(3)；

-验证所述金属元件(3)的所述第一面(4)上所述粘合剂(6)的存在情况；以及

-将摩擦材料块(5)施加到所述金属元件的所述第一面(4)上，以便获得所述制动元件；其特征在于，验证所述粘合剂(6)的存在情况的所述步骤包括以下步骤：

i)-使用摄像机(14)检测所述金属元件的所述第一面(4)的预定宽度的至少第一区域(16)的多个点(15)的灰度级；

ii)-将针对每个点检测到的所述灰度级与第一先前存储的阈值进行比较，并计算具有满足作为阈值的函数的预定数学关系的灰度级的点(15)的数量；

iii)-基于已经检测到所述灰度级的点(15)的总数量，计算满足所述预定数学关系的点的所述百分比；

iv)-将计算的所述百分比与第二阈值进行比较；以及

v)-丢弃计算的所述百分比不与所述第二阈值对应的所述金属元件(3)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤i)中，所述摄像机(14)使用数字黑白图像检测至少所述第一区域的每一个点(15)的256灰度级，其中每个像素与所述至少第一区域的所述点(15)中的一个点对应，并且其中每个像素根据具有256种不同色调的灰度的范围进行复刻。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤i)中，所述值0归因于与所述黑色对应的灰度级，并且所述值256归因于与所述白色对应的灰度级。

4.根据前述权利要求中一项所述的方法，其特征在于，在步骤ii)中使用的作为所述阈值的函数的所述预定数学关系为不等式，其中针对每个点(15)检测到的所述灰度级必须小于或等于第一预定灰度值的范围。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二阈值为第二预定百分比值的范围，其中必须包括在满足所述预定数学关系的那些点(15)的步骤iii)中计算的所述百分比。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在向金属元件的第一面施加粘合剂的所述步骤中使用的粘合剂(6)为液相粘合剂，其中所述金属元件被设计成构成所述制动元件的金属支撑件(3)，并且已经以预定浓度向所述液相粘合剂中添加了颜料或染料。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，验证所述粘合剂(6)在所述金属元件的所述第一面上的存在情况的所述步骤包括由以下步骤组成的另外步骤：

vi)-在执行步骤i)之前，通过在所述摄像机前放置样本金属元件(3b)来不时地设定所述第一阈值，其中所述金属元件与要在其上验证所述粘合剂的存在情况的那些金属元件相同，但其第一面(4)不含粘合剂并且/或者含有不足量的粘合剂；以及在所述样本金属元件的所述第一面的至少一个预定尺寸部分内检测所述第一区域的多个点的所述灰度级。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述金属元件(3)的所述第一面(4)的多个离散定位且具有预定尺寸的部分(16,22,23)上执行步骤i)至步骤iii)，并且执行步骤iv)和步骤v)的同时考虑使用所述摄像机(14)检测到所述灰度级的所述点的所有部分计算的总百分比。

9.一种设备(1)，所述设备(1)用于制造在使用中高度可靠的制动元件，特别是刹车片，所述设备包括：第一工位(7)，所述第一工位用于将粘合剂(6)施加到金属元件的第一面(4)上，所述金属元件被制造成构成所述制动元件的金属支撑件(3)；至少第二工位(11)，所述至少第二工位用于向所述金属元件的所述第一面施加摩擦材料块(5)，以便获得所述制动元件；和控制工位(13)，所述控制工位用于，在所述金属元件离开所述第一工位之后并且在所述金属元件到达所述至少第二工位之前，验证所述粘合剂(6)在所述金属元件的所述第一面上的存在情况；其特征在于，所述控制工位包括：

i)-摄像机(14)，所述摄像机被设计成检测所述金属元件的所述第一面的至少第一预定尺寸部分的多个点(15)的所述灰度级；

ii)-处理单元(18)，所述处理单元被设计成执行将针对每个点检测到的所述灰度级与先前存储在所述处理单元内的第一阈值进行比较的操作；计算具有满足预定数学关系的灰度级的点的数量，所述预定数学关系是所述阈值的函数；基于已经检测到所述灰度级的点的总数量，计算满足所述预定数学关系的点的所述百分比；以及将计算的所述百分比与第二阈值进行比较；和

iii)-至少一个机械手(19)，所述至少一个机械手被设计成从所述第一工位一次拾取一个金属元件，以便将其呈现在所述摄像机前并选择性地

-丢弃计算的所述百分比不与所述第二阈值对应的所述金属元件；以及

-朝向所述至少第二工位移动计算的所述百分比与所述第二阈值对应的所述金属元件。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述检查工位(13)还包括可移动支撑件(21)，所述可移动支撑件保持样本金属元件(3b)，所述样本金属元件与要在其上验证所述粘合剂的存在情况的那些金属元件相同，但是所述金属元件具有不含粘合剂的第一面(4)并且/或者含有不足量的粘合剂；所述可移动支撑件被设计成：

-每次在所述摄像机(14)前布置所述样本金属元件(3b)，同时所述机械手(19)从所述第一工位拾取金属元件(3)，以便验证其中所述粘合剂的存在情况；所述处理单元(18)被设计成：每次在所述摄像机检测到不含粘合剂并且/或者含不足量粘合剂的所述样本金属元件的所述第一面的至少第一预定尺寸部分的所述点的所述灰度级之后，设定所述第一阈值；并且

-随后从所述摄像机(14)前移除所述样本金属元件(3b)，同时所述机械手(19)将金属元件放置在所述摄像机前，以便验证所述粘合剂的存在情况。