跳动检测仪的自动定位机构设计

吴征南，王 昱

WU Zheng-nan, WANG Yu

（北京机械工业自动化研究所，北京 100120）

0 引言

在工业生产中存在大量的圆盘形工件，圆盘形工件的加工精度和装配精度往往是保证设备整体精度及性能的关键。

圆盘形工件的加工精度可以使用通用的测量工具及设备进行检测，跳动参数亦可使用通用的跳动检查仪准确测出。而装配精度的测量与加工精度不同，各种设备的装配结构不同，存在装配环境、空间及测试条件的差异，所以装配精度检测较多使用专用的检测设备。尤其是在批量装配生产环境下，专用的跳动参数检测仪是装配生产线不可却少的装置。

汽车制动盘就是圆盘形工件，制动盘装配后必须进行端跳检测。因装配制动盘后的装配总成的定位基准点存在非加工表面且尺寸偏移较大，所以现有生产线上使用固定检测基面以工件非加工基准点定位的检测设备均有可能存在数据偏移的现象。如果采用量程较小的接触式测量方式，则会因非加工基准点尺寸处于极限位置时，测量表面超越或脱离量程。

笔者曾经为乘用车装配生产线设计制造了制动盘全自动端跳检测仪。该检测装置定位基面的自适应结构解决了原生产线同类检测装置的诟病，并为后续设备研制取得了经验。

1 设备要求

制动盘为汽车制动系统的关键零件，装配后的端面跳动参数与汽车行驶的安全性密切相关。图示为制动盘（如图1所示）和装配后的结构（如图2所示）。

技术协议中对设备提出了以下几点要求：

1）全自动检测制动盘端跳参数，排除人工参与，避免人工操作的失误；

2）检测分辨率为0.0005mm；

3）要求在30秒内完成检测作业；

4）要求适应12种规格产品的检测，产品换型时允许20秒工装准备时间；

图1 制动盘

图2 装配后的结构

5）与检测前的轮毂压装工序同台操作，减少用工量，提高劳产率。

2 结构分析

按制动盘的装配工序分析，先将制动盘用螺钉紧固在轮毂上，再将制动盘－轮毂组件用压力机压装在转向节的轴承内，压装完成后即进行制动盘端跳检测。

压装夹具设置在检测夹具中部，因压装作业与本文无关，故不在此描述。本文只介绍检测装置定位机构的结构及特点。

装配总成工件的检测定位基准设置在转向节底部的三个点，如图3所示。

图3 检测定位基准示意

被检测物体的基准点放置在检测仪的检测基面上，制动盘与检测台面平行。

工件基准点1、2为加工表面并且是同一平面。基准点3为铸造表面，尺寸偏差±2mm。

通常的检测装置基面为固定平面，被检测工件的基准点放置在检测装置基面上进行检测作业。由于制动盘装配总成的基准点3为非加工表面，并且存在较大的尺寸偏差，所以检测数据有可能偏移。

由于工件基准点较大的尺寸偏差，检测装置不能采用成本低但量程小的接触式位移传感器。将导致大大增加设备的制造成本。

鉴于以上分析，只能采用浮动形式具备自适应功能的检测基面，消除工件基准点的尺寸偏差，满足检测作业的条件。

3 结构设计

跳动检测与制动盘－轮毂组件压装工序同工位操作，压装工作台上的压制工装与压装工作台固定连接。压制工装保证转向节－轴承组件定位准确。在压制工装两侧设置两根导杆，与定位平台下方的导向套配合。定位平台在驱动装置驱动下往复运动，设置检测和复位两个极限位置。

定位组件1和定位组件2固定连接在定位平台上，定位基面1可随其下方的导杆和定位斜块上下运动，定位基面2也可随其下方的导杆和定位斜块上下运动。定位基面1用于工件基准面1、2的定位，定位基面2用于工件基准面3的定位。

在定位平台上方设置滑动平台及滑动平台的驱动装置，滑动平台在驱动装置驱动下沿定位平台运动轴向往复运动，设置定位和复位两个极限位置。

滑动平台运动时，固定在滑动平台上的固定滑块斜面与定位组件1下方的滑块斜面相对运动，驱动定位组件1上升、下降。

调整滑块的滑块导杆固定连接在滑动平台上，与调整滑块的装配方式见图四。

滑动平台向定位方向移动则带动调整滑块移动，调整滑块移动时推动定位组件2上升。如定位组件2上升到位后滑动平台继续移动，则调整滑块在压簧的作用下可停留在任意位置。滑动平台移动到位后，在调整滑块顶部施加压紧力，将调整滑块与滑动平台锁死。

图4 调整滑块装配示意

4 工作过程描述

由于与检测工序之前的压装工序同工位操作，在压装完成后不要马上将压头抬起，利用压装夹具的定位机构辅助检测定位。压装完成后的工件外形及放置形式如图二，装置的初始位置为：压装机的压头压在制动盘组件上，定位平台和滑动平台复位，压紧力作用在调整滑块上方将滑块与滑动平台锁紧。

检测定位过程如下：

压头下降将制动盘－轮毂组件压入转向节轴承——定位平台移动到检测位置（定位基面1在工件定位基准点1、2的下方。定位基面2在工件定位基准点3的下方）——压紧力A松开——滑动平台向定位方向移动（固定滑块斜面驱动定位组件1上升将定位基面1紧贴在工件的基准点1、2下方。调整滑块斜面驱动定位组件2上升将定位基面2紧贴在工件的基准点3下方，压簧的作用使调整滑块移动时补偿工件基准点3的尺寸偏差）——压紧力A作用在调整滑块上方将调整滑块与滑动平台锁紧——压装机压头抬起的同时，滑动平台移动到最终定位位置，将工件抬起脱离压装夹具——定位完成。

上面只介绍了用于非加工表面的工件检测的定位机构，有关驱动圆盘形工件旋转和传感器检测臂动作等经典机构，本文不再赘述。

5 使用效果

定位基准自适应结构保证了每个工件都能准确定位，检测功能满足技术要求。

定位机构结构紧凑，动作准确，为在规定时间内完成工序内容提供了可靠保证。

定位机构可适应用户12种规格产品的检测，不同规格产品换型时只需更换不同厚度的定位基面，换型准备时间只有几秒钟。可用于单件混流生产作业，显著提高了生产效率。

该设备投产后经过严格的批量生产的考验，按期通过用户验收。目前在生产线上运行稳定、可靠，重复性精度达到了CMC标准的要求。