專利名稱：一種車架總成在線檢測機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光機電一體化產(chǎn)品研發(fā)和制造領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種車架總成在線檢測機。
背景技術(shù)：
車架是汽車的主要構(gòu)件，其質(zhì)量的好壞直接影響整車的裝配和使用性能。車架在車架總成過程中，對直線度、平面度、平行度、對角線、同軸度及寬度等問題對保證車架本身各項技術(shù)要求是至關(guān)重要，對各項裝配尺寸及整車行駛都將產(chǎn)生重要影響，因此對其提出了較高的要求，現(xiàn)有人工使用測量工具進行測量的方式無論從效率和測量精度上都已經(jīng)無法滿足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種測量效率和精度更高的車架總成在線檢測機。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:一種車架總成在線檢測機，包括:基準平臺；用于三維檢測車架總成的直線度、平面度、平行度、對角線、同軸度及寬度技術(shù)指標的檢測主機；用于存放被檢測的車架總成的支撐架；用于對存放在支撐架上的車架總成進行位置校正并夾緊的氣動校位小車；以及控制系統(tǒng)。優(yōu)選的，所述基準平臺包括基體、導(dǎo)軌和磁柵尺，所述導(dǎo)軌的一端固定在基體表面并垂直于基體表面，所述磁柵尺的一端垂直固定在導(dǎo)軌跟基體相對的一端，另一端設(shè)有限位塊。優(yōu)選的，所述磁柵尺下方設(shè)有支撐架，所述支撐架的臺面上固定有所述氣動校位小車。優(yōu)選的，所述檢測主機包括立柱、固定在立柱的柱面上的懸臂、設(shè)置在懸臂表面的測頭系統(tǒng)，所述測頭系統(tǒng)包括磁柵尺讀數(shù)頭，所述檢測主機平行設(shè)置在所述支撐架的一側(cè)。優(yōu)選的，所述立柱包括驅(qū)動檢測主機沿水平直線方向運動的行走電動機、與行走電動機同軸連接測速電機、測量磁柵位置的光柵讀數(shù)頭、確定孔位置的光電位置傳感器、保障檢測主機在軌道上穩(wěn)定行走的行走/限位輪、防止檢測主機脫軌的行走限位塊、保護檢測主機的防護罩。優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)包括可編程序控制器，所述測速電機與行走電動機與可編程控制器，構(gòu)成閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)還包括與所述可編程控制器相連接的觸摸屏。優(yōu)選的， 所述測頭系統(tǒng)包括固定臂、與固定臂連接的自動旋轉(zhuǎn)測頭座、所述自動旋轉(zhuǎn)測頭座上設(shè)有測針。
優(yōu)選的，所述氣動校位小車包括水平調(diào)整車架在支撐架中位置的校位氣缸。優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)包括操作控制臺，以及和操作控制臺相連接的可編程控制器、光電傳感器和限位開關(guān)。優(yōu)選的，所述操作控制臺上設(shè)有觸摸屏。本發(fā)明采用了支撐架來承托被測量的車架，用氣動校位小車對車架進行自動校位，然后采用檢測主機來測量車架的直線度、平面度、平行度、對角線、同軸度及寬度等技術(shù)指標，這一切的操作都是由控制系統(tǒng)來進行自動化操作，無需人工操作干預(yù)，提供了測量效率，同時有效避免人工檢測誤差，提升測量精度。


圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是基準平臺的基體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是磁柵尺的結(jié)構(gòu)示意圖。其中:110、滑軌座；120、立柱；130、懸臂；131、粘貼磁帶的基體；132、保護貼紙；133、不銹鋼隔磁防護鋼帶；134、不銹鋼防護帶；140、檢測頭；210、軌道座；220、移動支架；230、校位氣缸；300、支撐架；400、車架總成。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和較佳的實施例對本發(fā)明作進一步說明。本發(fā)明的車架總成在線檢測機由機械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)組成，機械結(jié)構(gòu)上主要由基準平臺、檢測機構(gòu)、支撐架及氣動校位等四部分組成，功能是對車架總成進行在線檢測各項技術(shù)指標?？刂葡到y(tǒng)包括硬件和軟件，控制系統(tǒng)硬件主要包括:操作控制臺，可編程控制器(PLC)，X、Z軸的磁柵位置測量、Y軸的編碼器的位置測量、測頭系統(tǒng)、光電傳感器定位等，實現(xiàn)了檢測機的自動控制。如圖1所示，車架總成在線檢測機中間設(shè)有支撐架，支撐架臺面上放有待檢測的車架總成，支撐架的左側(cè)設(shè)有軌道座，軌道座上面設(shè)有移動支架，移動支架的臺面上校位氣缸，用校位氣缸水平推存放在支撐架的車架總成，使其校正到指定的位置。支撐架右側(cè)設(shè)有滑軌座，滑軌座上設(shè)有立柱，立柱上橫跨固定有懸臂，懸臂一端固定在立柱上，另一端在車架總成的對應(yīng)位置設(shè)有檢測頭。I基準平臺基準平臺由基體、導(dǎo)軌、齒條、磁柵尺、滑觸線槽及限位塊等組成，作用是為檢測機提供剛度高，精度好，長期穩(wěn)定不變形的平臺。1.1 基體如圖2所示，基體采用優(yōu)質(zhì)鑄鐵HT250，內(nèi)部結(jié)構(gòu)為每平方米內(nèi)采用“米”字形筋結(jié)構(gòu)，中間交匯處留有一定空間為等厚度設(shè)計，無明顯收縮，平臺承載能力均勻。避免方格筋鑄造冷卻時收縮不均勻，引起材質(zhì)不均勻及內(nèi)應(yīng)力變形，無法長時間保證平臺平面度。平臺內(nèi)部結(jié)構(gòu)與變形，保持基準平臺精度有兩個關(guān)鍵條件，一個是地基情況，另一個是基體本身的剛度。
基準平臺本身的剛度，主要取決于內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而非平臺厚度。同樣多的原材料，作成一個不收邊的盒子很容易被壓癟，如果用其中的一部分原料作成支撐放在里面，就會結(jié)實的多。我們設(shè)計制造的檢測機基準平臺，內(nèi)部結(jié)構(gòu)在一平方米內(nèi)采用“米”字形筋結(jié)構(gòu)，中間交匯處留有一定空間為等厚度設(shè)計，無明顯收縮，承載能力均勻。檢測機構(gòu)、支撐架、氣動校位小車等放在導(dǎo)軌平臺上，因采用收邊的“盒”式結(jié)構(gòu)。兩邊有內(nèi)收邊，橫向每隔一段有豎筋，長度方向中間有拉筋。這樣構(gòu)成“立體盒式結(jié)構(gòu)，剛度高，精度好，長期穩(wěn)定不變形。1.2 導(dǎo)軌檢測機最關(guān)鍵部件是導(dǎo)軌，它決定了設(shè)備的精度和精度穩(wěn)定性。導(dǎo)軌均采用鋼材料，精磨后表面鍍硬鉻，再通過研磨提高精度。剛度高，精度穩(wěn)定性好，使用壽命長。(I) X軸導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)導(dǎo)軌采用可調(diào)式直線導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，截面為矩形，承載能力強，使X向運動直線度調(diào)整到很高精度，在大測量范圍內(nèi)的直線度能保證檢測機的幾何精度，在精度走失后(如過量沖擊、地基變形、平臺變形)，很容易恢復(fù)原狀。⑵Y、Z軸采用矩形無縫冷拔鋼管Y軸應(yīng)用了“應(yīng)變梁補償機構(gòu)”，加強懸臂剛性，并在橫臂內(nèi)部施加反向予應(yīng)力，抵消橫臂自重及端部集中負荷引起的下垂變形。獨特的Z軸平衡配重導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計，有力消除了配重上下運動中對測量引起的不利影響，在任意位置上停止時平穩(wěn)可靠，平衡力大小和方向保持不變，滑動時無噪聲。優(yōu)質(zhì)的型材加上合理的設(shè)計，完全不需內(nèi)孔加工。1.3磁柵尺如圖3所示，磁柵尺直接貼裝在鋼導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌、磁柵尺和被測物品(大多為鋼質(zhì)工件)溫度系數(shù)一致，測量精度受環(huán)境溫度變化的影響最小。避免了貼裝在鋁基上，鋁材與工件溫度系數(shù)相差很大，溫度變化時對測量精度影響很大。同時，由于采用了特殊的隔磁防護鋼帶，不存在失磁影響精度和壽命等問題。2檢測主機檢測主機由立柱、懸臂、檢測組件、磁柵尺、磁柵尺讀數(shù)頭等組成，三維檢測車架總成的直線度、平面度、平行度、對角線、同軸度及寬度的技術(shù)指標。2.1 立柱立柱懸臂結(jié)構(gòu)，使檢測主機與基準平臺分離。檢測主機采用全封閉結(jié)構(gòu)，加上獨特工藝調(diào)校技術(shù)，有效消除運動縫隙，從主體結(jié)構(gòu)上保證檢測結(jié)果的真實可靠。2.1.1行走電機檢測主機在基準平臺上沿X軸方向往復(fù)行走，是由行走電機驅(qū)動，采用脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)速系統(tǒng)，調(diào)整電動機的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向。2.1.2測速電機測速電機與行走電動機同軸連接，與可編程序控制器(PLC)構(gòu)成閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。2.1.3光柵讀數(shù)頭磁柵位置測量系統(tǒng)，采用磁柵尺、讀數(shù)頭、放大器全部為日本SONY公司原裝產(chǎn)品；三軸均采用非接觸式帶型磁柵，耐油、防塵、永不磨損；適合生產(chǎn)現(xiàn)場使用。2.1.4光電位置傳感器
利用光電位置傳感器確定孔的位置，使檢測主機停止運行，再由測頭系統(tǒng)對圓孔的中心位置進行檢測，通過可編程控制器進行對角線、同軸度及平行度的計算。2.1.5行走/限位輪它的作用是保證檢測主機在軌道上穩(wěn)定行走，同時保證精度要求。2.1.6行走限位塊它的作用是防止檢測主機脫軌，行走限位塊必須具有防撞和緩沖功能。2.1.7 防護罩防護罩的作用是使檢測機能夠更好地在生產(chǎn)現(xiàn)場使用，保證車架總成在線檢測的精度，對檢測主機采取保護措施。2. 2 懸臂懸臂主要由方管梁、導(dǎo)向桿、伸縮電動機、蝸輪蝸桿、升降電動機等組成，磁頭系統(tǒng)在懸臂上左右移動的范圍為1500mm，懸臂在立柱上上下移動的范圍為1200mm，實現(xiàn)了 Y、Z軸方向的技術(shù)指標的檢測。采用蝸輪蝸桿消除間隙的傳動副，在實現(xiàn)快速鎖緊后微調(diào)(位移)時，沒有空行程，非常適用于精確定位，定位精度可以達到0.01_，這是針對高效率采集數(shù)據(jù)的而專門設(shè)計。2.3測頭系統(tǒng)測頭系統(tǒng)包括固定臂、自動旋轉(zhuǎn)測頭座、測針等，在XOY平面上即垂直方向自動旋轉(zhuǎn)0.00 105.00° (間隔7.50° )，在YOZ平面上即(水平)方向旋轉(zhuǎn)自動旋轉(zhuǎn)0.00 ±180.00。(間隔7.50° )，重定位精度< 0.50 μ m，全程旋轉(zhuǎn)時間3.50秒。3支撐架支撐架設(shè)計成一側(cè)有限位板的馬蹬形式，可以在基準臺軌道上行走，用于存放被檢測的車架總成。同時，根據(jù)車架總成的長度，手動調(diào)整兩個支撐架之間的距離并鎖緊。4氣動校位小車它主要包括校位氣缸、氣缸座、自動行走機構(gòu)等，用于對存放在支撐架上的車架總成進行位置校正并夾緊。4.1校位氣缸用校位氣缸水平推存放在支撐架的車架總成，使其校正到指定的位置。校位氣缸采用SMC伸縮氣缸，行程O 400mm，缸徑75mm，工作壓力0.6Mpa。4.2氣缸座2個氣缸座可以在基準平臺的軌道上手動移動，用于調(diào)整它們之間的距離。二、控制系統(tǒng)的硬件組成控制系統(tǒng)硬件主要包括:操作控制臺，可編程控制器(PLC)，X、Z軸的磁柵位置測量、Y軸的編碼器的位置測量、測頭系統(tǒng)、光電傳感器定位等，實現(xiàn)了檢測機的自動控制。I操作控制臺操作控制臺(即控制柜)由控制臺殼體、觸摸屏、主令電器及電氣元件等組成，實現(xiàn)了檢測機的操作控制。1.1控制臺殼體控制臺設(shè)計嚴格遵循人體工程學(xué)。整體外觀流線造型，簡潔、現(xiàn)代、美觀大方。各部位尺寸均依據(jù)人體工程學(xué)經(jīng)過精確計算，所有的角、邊均設(shè)計為弧線過渡，既保證操作安全、舒適又方便操作?？刂婆_內(nèi)均按國際電工標準安裝，具有較強的通用性，頂部和后部均開有散熱孔，并附裝防塵網(wǎng)，既有很好的通風(fēng)散熱條件，又有防塵功能。防塵網(wǎng)可輕松取下，方便定期清洗。表面處理:去油、磷化、電泳底漆、靜電噴粉。1.2觸摸屏本實施方式選用NS系列觸摸屏。NS系列是OMRON的多功能、高性能的觸摸屏，具有兼容性強、簡單繪圖等特點。12.1英寸，顯示顏色:256色，顯示圓形、直線、多角形等圖形，可由外部圖形擴充，顯示100文字X 37行，位內(nèi)存為32768，字內(nèi)存為32768，支持打印機，背光燈壽命大于50000小時。2可編程控制器(PLC)用PLC實現(xiàn)對檢測機的自動控制，選用OMRON產(chǎn)品，其特點如下: 位置控制用于高精度位置控制的兩個IOOKHz脈沖輸出。 變頻器控制通過RS-485 口控制變頻器速度，不需要降低速度就能執(zhí)行定位。 高速計數(shù)器 通過兩個IOOKHz和四個IOKHz單相高速計數(shù)器用一臺PLC控制多軸定位。 串行PLC鏈接用多臺CPlE-N PLC控制一個設(shè)備時，在最多9臺CPlE-N CPU單元間進行每臺多達10個字的數(shù)據(jù)鏈接。 使用可選單元獲得更多應(yīng)用30點或40點I/O的CPU單元能帶三個擴展單元/擴展I/O單元和一個串行通信選件板。3光電傳感器在檢測機中用位置傳感器檢測車架總成上同軸度、對角線的孔，當傳感器遇到這些孔時，檢測主機停止移動，在此位置檢測該孔的中心數(shù)據(jù)。4限位開關(guān)防止檢測主機、氣動校位小車脫軌，用限位塊和行程開關(guān)進行保護。三、控制系統(tǒng)軟件組成應(yīng)用Porwer Meas軟件設(shè)計檢測機程序,它涵蓋了國家標準規(guī)定的所有基本幾何元素測量，幾何元素構(gòu)造，幾何元素關(guān)系計算，形位公差測量，建立工件坐標系，靈活多樣的輸出(CRT顯示、文件輸出)，多種型式的檢測報告打印，能為主流的CAD軟件(如CATIA、UG、Pro/E等)提供三維造型所需的測量數(shù)據(jù)。運行在WindowsXP環(huán)境下，全中文菜單和在線幫助，采用與測量和操作有關(guān)的直觀圖標，如幾何元素:點、線、面、圓等的測量，幾何元素組合:距離、角度、交點、連接直線、平行線等的測量。形位公差的計算，包括直線度、平面度、平行度、同軸度等。便于學(xué)習(xí)和應(yīng)用，多種輸出格式，文件、打印、屏幕等。測頭管理功能，支持多個測頭位置，可動態(tài)選擇直測桿、星形測桿等；建立工件坐標系，指定基準面(軸)即可自動生成，不需找正即可實現(xiàn)測量；管理工件坐標系，實現(xiàn)坐標系平移、旋轉(zhuǎn)及迪卡爾坐標和極坐標的相互轉(zhuǎn)換。 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下， 還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種車架總成在線檢測機，其特征在于，包括: 基準平臺；用于三維檢測車架總成的直線度、平面度、平行度、對角線、同軸度及寬度技術(shù)指標的檢測主機；用于存放被檢測的車架總成的支撐架；用于對存放在支撐架上的車架總成進行位置校正并夾緊的氣動校位小車；以及控制系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種車架總成在線檢測機，其特征在于，所述基準平臺包括基體、導(dǎo)軌和磁柵尺，所述導(dǎo)軌的一端固定在基體表面并垂直于基體表面，所述磁柵尺的一端垂直固定在導(dǎo)軌跟基體相對的一端，另一端設(shè)有限位塊。
3.如權(quán)利要求2所述的一種車架總成在線檢測機，其特征在于，所述磁柵尺下方設(shè)有支撐架，所述支撐架的臺面上固定有所述氣動校位小車。
4.如權(quán)利要求3所述的一種車架總成在線檢測機，其特征在于，所述檢測主機包括立柱、固定在立柱的柱面上的懸臂、設(shè)置在懸臂表面的測頭系統(tǒng)，所述測頭系統(tǒng)包括磁柵尺讀數(shù)頭，所述檢測主機平行設(shè)置在所述支撐架的一側(cè)。
5.如權(quán)利要求4所述的一種車架總成在線檢測機，其特征在于，所述立柱包括驅(qū)動檢測主機沿水平直線方向運動的行走電動機、與行走電動機同軸連接測速發(fā)電機、測量磁柵位置的光柵讀數(shù)頭、確定孔位置的光電位置傳感器、保障檢測主機在軌道上穩(wěn)定行走的行走/限位輪、防止檢測主機脫軌的行走限位塊、保護檢測主機的防護罩。
6.如權(quán)利要求5所述的一種車架總成在線檢測機，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括可編程序控制器，所述測速電機與行走電動機與可編程控制器，構(gòu)成閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。
7.如權(quán)利要求6所述的一種車架總成在線檢測機，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括與所述可編程控制器相連接的輸入輸出設(shè)備的觸摸屏。
8.如權(quán)利要求4所述的一種車架總成在線檢測機，其特征在于，所述測頭系統(tǒng)包括固定臂、與固定臂連接的自動旋轉(zhuǎn)測頭座、所述自動旋轉(zhuǎn)測頭座上設(shè)有測針。
9.如權(quán)利要求1所述的一種車架總成在線檢測機，其特征在于，所述氣動校位小車包括水平調(diào)整車架在支撐架中位置的校位氣缸。
10.如權(quán)利要求1所述的一種車架總成在線檢測機，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括操作控制臺，以及和操作控制臺相連接的可編程控制器、光電傳感器和限位開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種車架總成在線檢測機，其包括基準平臺；用于三維檢測車架總成的直線度、平面度、平行度、對角線、同軸度及寬度技術(shù)指標的檢測主機；用于存放被檢測的車架總成的支撐架；用于對存放在支撐架上的車架總成進行位置校正并夾緊的氣動校位小車；以及控制系統(tǒng)。本發(fā)明采用了支撐架來承托被測量的車架，用氣動校位小車對車架進行自動校位，然后采用檢測主機來測量車架的直線度、平面度、平行度、對角線、同軸度及寬度等技術(shù)指標參數(shù)，這一切的操作都是由控制系統(tǒng)來進行自動化操作，無需人工操作干預(yù)，提供了測量效率，同時有效避免人工誤差，提升測量精度。
文檔編號G01B21/02GK103234506SQ201210305158
公開日2013年8月7日 申請日期2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月23日
發(fā)明者李穎卓 申請人:吉林市賽金得科技有限責(zé)任公司