CN202166411U - 轮辋跳动量检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种轮辋跳动量检测装置，其包括测杆，所述测杆的一端端部设有用于与轮辋滚动接触的测头；测杆上通过齿轮齿条机构与旋转编码器的编码器轴相连。本实用新型测量头滚轮与轮辋通过滚动接触测量，抗干扰能力强，易于实现，接触部分采用滚轮结构，接触面大，摩擦小，可有效减小误差；旋转编码器使用高精度绝对式光电编码器；测量精度高，反应速度迅速；测量头滚轮使用寿命长，而且由于测量头滚轮与轮辋是面接触，端面上的微小砂眼等不会影响到测量结果，另一方面测量头滚轮与测杆拆卸方便，可以定期更换，充分保证了测量的精度。步进电机通过步进驱动模块驱动，充分保证了控制的高精度，执行的高效率。

Description

轮辋跳动量检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种圆度的检测装置，尤其是一种轮辋跳动量检测装置，属于轮辋跳动量检测的技术领域。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，汽车已经越来越多地进入家庭，我国也已经成为全球汽车产业发展最快的国家。据中国汽车工业协会统计，2010年中国汽车全年产销量全球第一，其中销量为1806万辆，产量1826.47万辆。

轮辋是组成汽车的主要部件之一，轮辋质量的好坏，会直接影响到汽车的整体质量，特别是当车速较高时，轮辋的跳动会产生较大的振动，直接影响行驶安全。为此国家对轮辋产品，制订了相应的国家标准，其中“汽车车轮跳动量的要求和检测方法(QC/T717-2004)”就是一项检验轮辋产品质量的重要文件，所测的参数是反应汽车行使时车体平稳度的一项重要技术指标，表1、2中列出了通常汽车车轮跳动量检测的技术指标。

表1 5°DC、SDC和FB汽车车轮跳动量的要求(单位：mm)

表2 15°DC汽车车轮跳动量的要求(单位：mm)

当前，全世界只有欧美等少数国家具备轮辋自动检测装置，且主要用于对高档轿车车轮的检测，但所需设备造价高昂。而国内车轮行业内，特别是在广大的中小企业中至今还没有统一检测轮辋跳动量的装置，目前我国轮辋生产厂家的检测大致有如下几种方法：

1、接触式测量法，该检测法是目前国内车轮行业的主要检测手段，是手工用百分表来进行测量(如图8、9、10所示)。由于是手工测量，而且钢圈是由钢板滚压成形，其外表面为毛坯面，且有对接焊缝，长期测量会磨损量具从而导致测量精度下降，而且还会由于检验人员的疲劳而造成误测，所以误差较大，效率低，不能用于产线上的测量，只能抽样检测。

2、非接触式测量法，该法是由相应的传感器(如电容式、电涡流式)测得轮辋钢圈的不平整度数值。由于精度高的传感器可测量的距离也短，大体仅为几个毫米，此法用于精细物件的测量尚可，而车轮钢圈的制造过程中表面并不光滑，存在着毛刺、焊缝及其他的一些局部缺陷，这样就直接影响了测量的精度，还会常常损坏传感器，而且此法也极易受到外界交变磁场及静电场的干扰，同时不同材质，不同厚度的钢圈对测量结果影响也较大，而且造价高，不适宜在广大的中小企业中推广使用。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种轮辋跳动量检测装置，其结构简单紧凑，检测方便，测量精度高，检测成本低，使用寿命长，适应范围广，安全可靠。

按照本实用新型提供的技术方案，所述轮辋跳动量检测装置，包括测杆，所述测杆的一端端部设有用于与轮辋滚动接触的测头；测杆上通过齿轮齿条机构与旋转编码器的编码器轴相连。

所述测头包括连接头，所述连接头一端端部的测量头滚轮，所述测量头滚轮能在连接头内转动。

所述齿轮齿条机构包括位于测杆上的齿条，所述齿条与位于旋转编码器轴上的齿轮相啮合。

所述旋转编码器采用绝对式旋转编码器。

所述测杆对应于设置测头的另一端设有压紧弹簧，所述压紧弹簧套在测杆上，且压紧弹簧的两端分别与测杆上的第二定位块及第三定位块相连。

所述轮辋通过轮辋夹具安装于步进驱动平台上，所述步进驱动平台对应于设置轮辋的另一侧设有步进电机，所述步进电机的输出轴与步进驱动平台相连。

所述步进电机通过步进驱动模块与控制器的输出端相连，所述控制器的输入端与旋转编码器相连；控制器的输出端与显示输出相连。

所述控制器与数据处理模块相连，且控制器通过上位机通讯模块与上位机相连。

所述控制器采用单片机。

所述连接头对应于设置测量头滚轮的另一端伸入测杆的定位槽内，连接头与定位槽相匹配；测杆对应于设置定位槽的一端设有定位孔，所述定位孔与定位槽相连通。

本实用新型的优点：能有效地对轮辋的径向及辐向的跳动量进行较精确的测量，测量头滚轮与轮辋通过滚动接触测量，所以抗干扰能力强，易于实现，避免了非接触测量中铁屑、毛刺及不同材质等因素的干扰，可广泛应用于铁圈、铝圈等几乎所有材料的轮辋跳动测量；滚动接触测量时，接触面大，摩擦小，可有效减小误差；轮辋转动检测时通过步进电机驱动工作可靠，精度高；实时性好。旋转编码器使用高精度绝对式光电编码器；测量精度高，反应速度迅速，而且容易实现批量化制造，精度也可以得到保证；旋转编码器测得的数量是一个相对量，测量头滚轮在测量过程中即使有一定的磨损，由于跳动量取的是二次测量的差值，是一个相对量，磨损的误差会相互抵消，这样装置也无需校准。测量头滚轮使用寿命长，；而且由于测量头滚轮与轮辋是面接触，端面上的微小砂眼等不会影响到测量结果，另一方面测量头滚轮与测杆拆卸方便，可以定期更换，充分保证了测量的精度。单片机系统通过上位机通讯模块与上位机通信，可以方便数据的存储与处理。步进电机通过步进驱动模块驱动，充分保证了控制的高精度，执行的高效率。

附图说明

图1为本实用新型使用状态框图。

图2为本实用新型的一种测量状态图。

图3为本实用新型的另一种测量状态图。

图4为本实用新型测杆与旋转编码器相配合的结构示意图。

图5为本实用新型测头的结构示意图。

图6为本实用新型的使用状态结构示意图。

图7为本实用新型测量流程图。

图8为现有接触式测量的一种测量状态图。

图9为现有接触式测量的另一种测量状态图。

图10为现有接触时测量的第三种测量状态图。

附图标记说明：1-步进驱动模块、2-数据检测模块、3-信号编码模块、4-单片机系统、5-数据处理模块、6-显示输出模块、7-上位机通讯模块、8-压紧弹簧、9-测杆、10-第一定位块、11-测头、12-轮辋、13-旋转编码器、14-第二定位块、15-齿条、16-齿轮、17-定位槽、18-定位孔、19-连接头、20-测量头滚轮、21-轮辋夹具、22-步进驱动平台、23-步进电机、24-轮辋跳动量检测装置及25-第三定位块。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图4和图5所示：所述轮辋跳动量检测装置24包括测杆9，所述测杆9的一端设有测头11，所述测头11能与轮辋21滚动接触；测杆9上设有旋转编码器，测杆9上设有齿轮齿条机构，测杆9通过齿轮齿条机构与旋转编码器13的编码器轴相连，用于驱动旋转编码器轴转动，从而旋转编码器13能够输出相应的编码信号。测杆9对应于设置测头11的一端凹设有定位槽17，所述定位槽17的轴线与测杆9的轴线位于同一直线上，定位槽17的侧壁上设有定位孔18，所述定位孔18的轴线垂直于定位槽17的轴线，且定位孔18与定位槽17相连通。测杆9对应于设置定位槽17的端部设有第一定位块10，所述第一定位块10位于定位槽17槽底的一侧。测头11包括连接头19，所述连接头19的一端通过滚轮安装轴安装有测量头滚轮20，所述测量头滚轮20能够在连接头19内转动。连接头19对应于设置测量头滚轮20的另一端伸入定位槽17内，且与定位槽17相对应配合；通过在定位孔18内设置锁紧销能够将测头11紧固安装于测杆9上，并能够方便更换不同的测头11。

所述齿轮齿条机构位于测杆9的中部，齿轮齿条机构包括位于测杆9上的齿条15，所述齿条15与旋转编码器13上的齿轮16相啮合，齿轮16安装于旋转编码器13的编码器轴上；通过齿轮16与齿条15间的相互啮合，能够将测杆9的直线运动转化为旋转编码器轴的转动，使旋转编码器13输出相应的检测信号，能够得到相应的检测结果。测杆9对应于设置测头11的另一端设有压紧弹簧8，所述压紧弹簧8套在测杆9上，且压紧弹簧8的两端分别与测杆9上的第二定位块14及第三定位块25相接触；其中，第三定位块25邻近第一定位块10。当轮辋跳动量检测装置24安装于相应的检测夹具上时，能够通过压紧弹簧8使侧头11的测量头滚轮20能够保持与轮辋12的滚动接触。

如图6和图1所示：所述轮辋12通过轮辋夹具21安装于步进驱动平台22上，步进驱动平台22对应于设置轮辋12的另一侧设有步进电机23，所述步进电机23的输出轴与步进驱动平台22相连，步进电机23能够驱动步进驱动平台22转动，从而使轮辋12跟随步进驱动平台22转动。轮辋跳动量检测装置24通过检查夹具安装定位，且轮辋跳动量检测装置24的测量头滚轮20与轮辋12滚动接触。当轮辋12转动跟随步进电机23转动一定角度时，由于轮辋12表面的凸凹不平，测量头滚轮20驱动测杆9直线运动，从而驱动旋转编码器13的编码器轴转动，输出一定的编码信息，形成对轮辋12跳动量的检测。旋转编码器13采用12位以上的绝对式旋转编码器，通过检测部分的齿条带动齿轮从而使编码器输出一定的编码信号，由于使用的是绝对式编码器，无需校准。齿轮直径为13mm，以目前市场上使用较多的日本多摩川编码器为例，其单圈编码器精度可达20位，若选用精度为12位，故可达2¹²＝4096线，故分辩率可达π.R/2¹²，约为0.01mm，完全可以满足轮辋的测量精度要求。为了使步进电机23能够驱动步进驱动平台22，控制器通过步进驱动模块1与步进电机23相连，控制器可以采用单片机，从而形成单片机系统4；所述旋转编码器13与单片机系统4相连后，形成图1中的数据检测模块2及信号编码模块3。单片机系统4还分别与数据处理模块5及上位机通讯模块7相连，单片机系统4的输出端与显示输出模块6相连。单片机系统4通过上位机通讯模块7能够实现与上位机的通讯。显示输出模块6可以采用LED模块显示输出检测量及计算数值。

如图1～图7所示：使用时，将轮辋12通过轮辋夹具21安装于步进驱动平台22上，步进驱动平台22与步进电机23相连，步进电机23通过步进驱动模块1与单片机系统4相连。轮辋跳动量检测装置24通过检测夹具安装定位，测量头滚轮20与轮辋12滚动接触。检测时，步进电机23通过步进驱动模块1驱动，步进电机23按照设定驱动步进驱动平台22驱动相应角度，即使轮辋12转动相应的角度。当轮辋12转动后，测量头滚轮20也相应的转动，当轮辋12上凸凹不平时，测量头滚轮20就会有带动测杆9伸缩，当测杆9有相对移动量时，测杆9上的齿条15通过齿轮16带动旋转编码器13的编码器轴转动，旋转编码器13输出相应的编码信息。旋转编码器13将相应的跳动量编码信息输入到单片机系统4内，由单片机系统4进行数据处理，所述数据处理包括将输入的跳动量编码信息与预设的参数对比，从而单片机系统4能够输出相应跳动量信息；若轮辋12跳动量较大时，单片机系统4可以通过显示输出模块6输出报警信息，单片机系统4可以将数据绘制出相应的曲线或以文件形式进行存储。单片机系统4可以采用51单片机为核心，所以具有较强的数据处理与分析能力；软件上设计了上位机的通信模块，所以可以与计算机进行联接，便于数据的存储与加工。具体地，单片机系统4将旋转编码器13输入的信号进行解码，得到每个测量点的位置信号，然后计算出整个周期(测量一圈)测得的平均值，并记录下其中的设定个数最大值和最小值(车轮轮辋12焊接处50～100mm范围内的跳动量不计入跳动量测量范围)予以剔除，那么其余的数值即为该轮辋的跳动量数值。

本实用新型能有效地对轮辋12的径向及辐向的跳动量进行较精确的测量，测量头滚轮20与轮辋12通过滚动接触测量，所以抗干扰能力强，易于实现，避免了非接触测量中铁屑、毛刺及不同材质等因素的干扰，可广泛应用于铁圈、铝圈等几乎所有材料的轮辋跳动测量；滚动接触测量时，接触面大，摩擦小，可有效减小误差；轮辋12转动检测时通过步进电机23驱动工作可靠，精度高；实时性好。旋转编码器13使用高精度绝对式光电编码器；测量精度高，反应速度迅速，而且容易实现批量化制造，精度也可以得到保证；旋转编码器13测得的数量是一个相对量，测量头滚轮20在测量过程中即使有一定的磨损，由于跳动量取的是二次测量的差值，是一个相对量，磨损的误差会相互抵消，这样装置也无需校准。测量头滚轮20使用寿命长，而且由于测量头滚轮20与轮辋12是面接触，端面上的微小砂眼等不会影响到测量结果，另一方面测量头滚轮20与测杆9拆卸方便，可以定期更换，充分保证了测量的精度。单片机系统4通过上位机通讯模块7与上位机通信，可以方便数据的存储与处理。步进电机23通过步进驱动模块1驱动，充分保证了控制的高精度，执行的高效率。

Claims (10)

1.一种轮辋跳动量检测装置，其特征是：包括测杆(9)，所述测杆(9)的一端端部设有用于与轮辋(12)滚动接触的测头(11)；测杆(9)上通过齿轮齿条机构与旋转编码器(13)的编码器轴相连。

2.根据权利要求1所述的轮辋跳动量检测装置，其特征是：所述测头(11)包括连接头(19)，所述连接头(19)一端端部的测量头滚轮(20)，所述测量头滚轮(20)能在连接头(19)内转动。

3.根据权利要求1所述的轮辋跳动量检测装置，其特征是：所述齿轮齿条机构包括位于测杆(9)上的齿条(15)，所述齿条(15)与位于旋转编码器轴上的齿轮(16)相啮合。

4.根据权利要求1所述的轮辋跳动量检测装置，其特征是：所述旋转编码器(13)采用绝对式旋转编码器。

5.根据权利要求1所述的轮辋跳动量检测装置，其特征是：所述测杆(9)对应于设置测头(11)的另一端设有压紧弹簧(8)，所述压紧弹簧(8)套在测杆(9)上，且压紧弹簧(8)的两端分别与测杆(9)上的第二定位块(14)及第三定位块(25)相连。

6.根据权利要求1所述的轮辋跳动量检测装置，其特征是：所述轮辋(12)通过轮辋夹具(21)安装于步进驱动平台(22)上，所述步进驱动平台(22)对应于设置轮辋(12)的另一侧设有步进电机(23)，所述步进电机(23)的输出轴与步进驱动平台(22)相连。

7.根据权利要求6所述的轮辋跳动量检测装置，其特征是：所述步进电机(23)通过步进驱动模块(1)与控制器的输出端相连，所述控制器的输入端与旋转编码器(13)相连；控制器的输出端与显示输出(6)相连。

8.根据权利要求7所述的轮辋跳动量检测装置，其特征是：所述控制器与数据处理模块(5)相连，且控制器通过上位机通讯模块(7)与上位机相连。

9.根据权利要求6所述的轮辋跳动量检测装置，其特征是：所述控制器采用单片机。

10.根据权利要求2所述的轮辋跳动量检测装置，其特征是：所述连接头(19)对应于设置测量头滚轮(20)的另一端伸入测杆(9)的定位槽(17)内，连接头(19)与定位槽(17)相匹配；测杆(9)对应于设置定位槽(17)的一端设有定位孔(18)，所述定位孔(18)与定位槽(17)相连通。

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