专利名称：汽车离合器面片在线称重和送线一体机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机械机构、称重传感技术和嵌入式系统等技术在汽车离合器面片
生产装备方面的应用，具体适用于汽车离合器面片生产流程中的称重和送线制造工艺流 程。
背景技术：
在目前汽车离合器面片生产制造流程中，设置有一道玻纤线缠绕工序，由一个工 人采用机械台秤对要缠绕的玻纤线进行称重，然后将核准重量后的玻纤线插入缠绕机的进 线管由缠绕机进行缠绕；由于这些工作都需要用人工来完成，因此存在着以下几个方面的 问题(l)质量难以控制，人工称重过程中会带来很多方面的误差，其中包括机械台秤自身 的误差、称重方法的误差、人为的误差等等；(2)工作效率低，一个熟练操作工人用普通机 械台秤称线，也只能供一台缠绕机进行缠绕工作；(3)材料浪费大，玻纤线是一种比较昂贵 的材料，如果称线重量误差超过允许范围，重量少了导致产品不合格，超重了则浪费昂贵的 材料；(4)管理成本高，由于质量难以控制、工作效率低、不合格品多的问题的存在，在质量 检查、库存周转、人工费用等方面加大了企业的管理成本。
发明内容为了克服目前在汽车离合器面片生产流程中靠人工对玻纤线称重和人工将玻纤
线插入缠绕机的进料孔所造成的质量难以控制、工作效率低、材料浪费大和管理成本高等
不足，本实用新型提供一种自动化程度高、工作效率高、材料浪费少、生产质量高、管理成本
低的汽车离合器面片在线称重和送线一体机。 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是 —种汽车离合器面片在线称重和送线一体机，包括机架、依照工序依次安装在机 架上的开巻机构、滚轮传动机构、自动剪切机构、称台、自动送线机构和用于称重和送线控 制的嵌入式系统；玻纤线料巻安装在所述开巻机构上，所述玻纤线料巻上的玻纤线穿过所 述滚轮传动机构的用以带动玻纤线从料巻上巻出的滚轮副，所述玻纤线的线头穿过所述自 动剪切机构，且所述玻纤线的线头位于所述称台上，所述自动送线机构包括用以夹住被剪 断的玻纤线的线头的夹具、用以将夹具旋转并喂送给自动送线机构的进线软管的旋转气 缸，所述夹具的工位位于所述称台上，所述夹具安装在所述旋转气缸上。 进一步，所述开巻机构包括挡料板、固定主轴、滚动轴承、滚筒、盖板和固定销；所 述的滚筒经所述的滚动轴承与所述的固定主轴连接，所述的挡料板固定在所述的固定主轴 上，所述的固定主轴外侧装有所述的固定销，固定销固定所述的盖板；玻纤线料巻的中心部 分是一根空心钢管，玻纤线料巻绕在所述空心钢管，所述的空心钢管安装在所述的滚筒上， 玻纤线料巻的内侧与所述的挡料板配合，玻纤线料巻的外侧通过所述的盖板挡住所述的空 心钢管。 再进一步，所述的滚轮传动机构包括上滚轮轴、下滚轮轴、滑块、弹簧、弹簧预紧盖、上滚轮、下滚轮、导柱、同步带、大同步轮、小同步轮和电机；所述的小同步轮固定在所述 的电机的输出轴上，所述的大同步轮和所述的下滚轮装配在所述的下滚轮轴上，所述的下 滚轮安装在所述的下滚轮轴上，所述的上滚轮轴固定于所述的滑块上，所述的弹簧套在导 柱中并用所述的弹簧预紧盖将所述的弹簧预紧固定，所述的滑块和所述的导柱是一个滑动 副，所述的上滚轮与所述的下滚轮形成滚动副。 所述的自动剪切机构包括导线槽座、上刀片、下刀片、顶料固定块、顶料滑块、气缸 座、气缸、刀片固定座和底部弹簧；所述的气缸安装在所述的气缸座上，所述的上刀片固定 在所述的气缸的输出轴上，所述的下刀片固定在所述的导线槽座内，所述的顶料滑块和所 述的顶料固定块安装在所述的上刀片运行的滑槽内。 所述的自动送线机构安装在所述的送料剪切机构与缠绕机之间，所述的自动送线
机构包括旋转气缸、滑块、导轨、气夹、无杆气缸和机座，所述的旋转气缸和所述的气夹固定
在所述的滑块上，所述的滑块一端固定在所述的无杆气缸上，所述的滑块与所述的导轨之
间形成一种滑动副，所述的导轨和所述的无杆气缸固定在所述的机座上。 本实用新型具有的有益效果是 1)工作效率得到提高，一台在线称重和送线一体机可同时供3 5台缠绕机工作， 减轻工人劳动强度，降低人工成本； 2)具有自动化程度高、重量控制精度高等优点，在线称重和送线一体机将称重误 差控制在±5g内，完全杜绝人工操作的材料浪费； 3)质量控制得到了明显的改善，汽车离合器面片中使用的玻纤线重量得到了严格 控制，提高了汽车离合器面片生产质量，降低了汽车离合器生产企业的管理成本。
图1为汽车离合器面片在线称重和送线一体机的整机结构图； 图2为汽车离合器面片在线称重和送线一体机中的开巻机构示意图； 图3为汽车离合器面片在线称重和送线一体机中的滚轮传动机构示意图 图4为汽车离合器面片在线称重和送线一体机中的自动剪切机构示意图 图5为汽车离合器面片在线称重和送线一体机中的自动送线机构示意图 图6为汽车离合器面片在线称重和送线一体机中的嵌入式控制系统框图 图7为称重传感器的非线性校正示意图； 图8为汽车离合器面片在线称重和送线一体机中的动态称重原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。 参照图1 图8，一种汽车离合器面片在线称重和送线一体机，包括机架、依照工 序依次安装在机架上的开巻机构9、滚轮传动机构2、自动剪切机构3、称台4、自动送线机构 5和用于称重和送线控制的嵌入式系统；玻纤线料巻安装在所述开巻机构9上，所述玻纤线 料巻上的玻纤线穿过所述滚轮传动机构2的用以带动玻纤线从料巻上巻出的滚轮副，所述 玻纤线的线头穿过所述自动剪切机构3，且所述玻纤线的线头位于所述称台4上，所述自动 送线机构5包括用以夹住被剪断的玻纤线的线头的夹具36、用以将夹具旋转并喂送给自动送线机构的进线软管的旋转气缸33，所述夹具36的工位位于所述称台4上，所述夹具36安 装在所述旋转气缸33上。 用附图1说明汽车离合器面片在线称重和送线一体机的工作原理，首先将制作汽 车离合器面片的玻纤线料巻装在开巻机构9上，接着将玻纤线料巻上的玻纤线放入所述的 滚轮传动机构2中，所述的滚轮传动机构2的滚轮副的转动牵引玻纤线料巻上的玻纤线巻 出，玻纤线的线头穿过自动剪切机构3并喂送给称台4，在该过程中由称台4对制作汽车离 合器面片的玻纤线的重量进行在线检测，当所测定的重量与所规定的重量相一致时，启动 自动剪切机构3自动剪断玻纤线，接着自动送线机构5上的气夹夹住被剪断玻纤线的线头， 然后通过自动送线机构5上的旋转气缸将夹住被剪断玻纤线的气夹旋转90°后并将玻纤 线喂送给进线软管7，玻纤线经过进线软管7后在缠绕机8中进行缠绕； 所述的开巻机构，由挡料板10、固定主轴11、滚动轴承12、滚筒13、盖板14、固定销 15等零部件所构成；所述的滚筒13与所述的固定主轴11经所述的滚动轴承12连接，所述 的挡料板10用螺母固定在所述的固定主轴11上，所述的固定主轴11外侧装有所述的固定 销15，用以固定所述的盖板14 ;玻纤线料巻中心部分是一根空心钢管，玻纤线料巻绕在该 空心钢管，所述的空心钢管安装在所述的滚筒13上，玻纤线料巻的内侧由所述的挡料板10 定位，玻纤线料巻的外侧由所述的盖板14挡住所述的空心钢管；如附图2所示； 所述的滚轮传动机构，由上滚轮轴、下滚轮轴、滑块、弹簧、弹簧预紧盖、上滚轮16、 下滚轮17、导柱18、同步带19、大同步轮、小同步轮、电机20、电机固定座21等零部件构成； 所述的小同步轮固定在所述的电机20的输出轴上，所述的大同步轮和所述的下滚轮17装 配在所述的下滚轮轴上，当所述的电机20供电转动后由同步带传动带动所述的下滚轮轴 转动，所述的下滚轮安装在所述的下滚轮轴上，所述的上滚轮轴固定于所述的滑块上，所述 的弹簧套在导柱18中并用所述的弹簧预紧盖将所述的弹簧进行预紧固定，对所述的滑块 产生一个预紧力，所述的滑块和所述的导柱18之间是一个滑动副，在所述的弹簧所产生预 紧力下使得所述的上滚轮16紧压住所述的下滚轮17，所述的下滚轮17带动所述的上滚轮 16做相反方向的转动形成滚轮副，滚轮副的转动牵引玻纤线料巻上的玻纤线巻出，如附图 3所示； 所述的自动剪切机构，由导线槽座29、上刀片31、下刀片28、顶料固定块27、顶料 滑块26、气缸座23、气缸22、刀片固定座30、底部弹簧等零部件构成；所述的气缸22安装在 所述的气缸座23上，所述的上刀片31固定在所述的气缸22的输出轴上，所述的气缸22由 电磁阀控制，驱动所述的气缸22带动所述的上刀片31作上下剪切运动，所述的下刀片28 固定在所述的导线槽座29内，所述的顶料滑块26和所述的顶料固定块27安装在所述的上 刀片31运行的滑槽内，当玻纤线被剪断后，所述的顶料滑块26由所述的底部弹簧驱动复 位，将玻纤线的线头弹出，如附图4所示； 所述的自动送线机构，用于将玻纤线的线头准确喂送入缠绕机进线管，需要完成 两个动作，首先将被剪断后玻纤线的线头夹住并旋转90。，然后将玻纤线的线头送入缠绕 机进线管，由旋转气缸33、滑块34、导轨35、夹具36、无杆气缸37、机座38等零部件构成； 夹具36为气夹，所述的旋转气缸33和所述的气夹固定在所述的所述的滑块34上，所述的 滑块34 —端固定在所述的无杆气缸37上，所述的滑块34与所述的导轨35之间形成一种 滑动副，所述的导轨35和所述的无杆气缸37固定在所述的机座38上，所述的无杆气缸37带动所述的滑块34在所述的导轨35上移动，所述的自动送线机构整体安装在所述的送料 剪切机构与所述的缠绕机之间，如附图5所示； 所述的嵌入式系统，用于控制所述的滚轮传动机构对玻纤线的巻取、测量所巻取 的玻纤线的重量、控制所述的自动剪切机构对所巻取的玻纤线的剪断、控制所述的自动送 线机构对所巻取的玻纤线喂送给缠绕机；对应在附图6中的检测和控制是，对于控制所述 的滚轮传动机构对玻纤线的巻取是嵌入式系统通过RS485接口控制变频器控制滚轮传动 机构中的电机20来实现的；对于测量所巻取的玻纤线的重量是嵌入式系统通过AD转换接 口读取压力传感器上反映玻纤线的重量数据来实现的；对于控制所述的自动剪切机构对所
巻取的玻纤线的剪断是嵌入式系统通过通用数字式IO接口控制电磁阀的开关来实现的；
对于控制所述的自动送线机构对所巻取的玻纤线喂送给缠绕机是嵌入式系统通过通用数
字式10接口控制所述的自动送线机构中的旋转气缸33和无杆气缸37的动作来实现的，并 且上述的动作控制时序必须严格按照工作原理中所介绍的顺序动作； 所述的嵌入式系统，还包括用于实时采集启动、暂停、清零、去皮、重量规格输入等 人机交互讯息的输入单元，所述的输入单元中又包括了人机界面和相应控制软件部分以及 输入键盘硬件部分； 进一步，为了准确的动态测量玻纤线的重量，所述的嵌入式系统，还包括用于标定 称重传感器的标定模块和用于动态测量玻纤线重量的动态测重单元； 所述的标定模块，包括分段标定单元和折线拟合单元； 由于在称重的压力传感器中存在着非线性，在汽车离合器面片在线称重和送线一 体机中需要使用累计重量测量功能，显然累计测重过程中的各件玻纤线在单件复检测量时 会出现差动；如附图7所示，图中A线段是将传感器的非线性作为线性处理的结果，A线段 用长划线表示，图中B线段是传感器实际被检测重量与测量值之间的关系，B线段用实线表 示，用直线A来近似非线性曲线B显然会产生非线性测量误差；为了减少传感器的非线性 给重量的测量带来误差，本实用新型中将非线性的曲线的用若干段首尾相连的折线进行近 似，如附图7中的折线B'来近似非线性曲线B，折线B'用点划线表示，然后根据折线B'中 每段直线的斜率来求出该直线线段所在区间内的数值，相邻两个直线线段的交点称为标定 点；具体做法是，采用多段标定得到n个K值的方法，用多段小区间的线性来近似压力传感 器大量程范围的非线性；下面举例说明非线性校正的方法，如附图7所示；这里采用3点分 段标定，3个标定点的标准负荷分别为1/3Max，2/3Max， Max，对于20Kg传感器的秤台使用 5Kg、 10Kg、 15Kg三种不同重量的砝码，嵌入式系统从AD变化后读取到在5Kg、 10Kg、 15Kg三 种不同重量的砝码情况下的三个测量数据Y' 1、Y' 2、Y' 3，通过这三组数据得到折线B'中 每段直线的斜率Kl、 K2、 K3，计算公式如下， <formula>formula see original document page 6</formula> (1) 式中Kn为折线B'中某直线的斜率值，Fn为标定砝码重量值，Y' n为某标定砝 码重量下的测量数据；根据5Kg、10Kg、15Kg三种不同重量的砝码情况下利用公式(1)计算 得到Kl、 K2、 K3的数据，然后将在5Kg、10Kg、15Kg三种不同重量的砝码情况下的测量数据 Y' 1、Y' 2、Y' 3与K1、K2、K3的数据保存在嵌入式系统的存储单元中；实际测量时利用公式[0036] <formula>formula see original document page 7</formula>[0037] 式中Y'为压力传感器的读数，X为非线性校正后测量值，其中Kn的选择是根据 压力传感器的读数Y'的大小进行选择，如果Y' <Y' 1， Kn就取Kl ;如果Y' 1《Y' <Y' 2，Kn就取K2 ;如果Y' 2《Y' < Y' 3， Kn就取K3， X(n_l)为标定砝码的重量值， 比如测量值在Y' 2C <Y' 3，那么就取X(n-l)为lOKg; 所述的动态测重单元，用于减少在动态测量过程中对称重精度的影B向，由于在缠 绕机缠绕过程中，工艺设计指标是玻纤线以50g/秒的线速度匹配后道缠绕工序，并且要求 重量误差范围为±2g ;因此有检测速度和检测精度的要求，同时动态称重必须具有提前估 算重量功能，即根据嵌入式系统的处理能力、AD转换所需时间、玻纤线的规格、重量变化率 以及自动送线机构中电机速度等情况来控制将来某一时刻玻纤线的重量；本实用新型中所 采用的AD转换芯片为AD7715，其最高更新率可以达到500Hz，即理论上2MS可以完成1次 A/D转换；为了消除干扰对测量结果的影响，这里我们采用了平均滤波的方法，即连续采样 10个测量点，抛弃测量的最大和最小值，剩余8个测量数据做平均，将该平均值作为测量有 效数据，这样相当于在20MS时间内获得一次有效数据，100MS中共获得5次有效数据。得到 了这些一系列测量有效数据后将这些点连接后得到所测重量随时间变化曲线，然后对重量 时间变化曲线求导，得到所测重量与自动送线速度的变化关系曲线；根据所测重量与自动 送线速度的变化关系曲线以及目标重量控制值来间接控制自动送线速度，即间接控制滚轮 传动机构中的电机20来实现的；附图8是自动送线速度与时间、所测重量与时间的变化曲 线示意图； 具体做法是所述的动态测重单元通过RS485接口接收压力传感器的测量数据，连 续采样IO个测量点，对IO个测量点做平均得到1组有效数据，接着根据多组有效数据作所 测重量随时间变化曲线，然后对所测重量随时间变化曲线求导得到所测重量与自动送线速 度的变化关系曲线，最后根据用户输入界面输入的重量规格并同所测重量与自动送线速度 的变化关系曲线控制滚轮传动机构中的电机转速。
权利要求一种汽车离合器面片在线称重和送线一体机，其特征在于所述汽车离合器面片在线称重和送线一体机包括机架、依照工序依次安装在机架上的开卷机构、滚轮传动机构、自动剪切机构、称台、自动送线机构和用于称重和送线控制的嵌入式系统；玻纤线料卷安装在所述开卷机构上，所述玻纤线料卷上的玻纤线穿过所述滚轮传动机构的用以带动玻纤线从料卷上卷出的滚轮副，所述玻纤线的线头穿过所述自动剪切机构，且所述玻纤线的线头位于所述称台上，所述自动送线机构包括用以夹住被剪断的玻纤线的线头的夹具、用以将夹具旋转并喂送给自动送线机构的进线软管的旋转气缸，所述夹具的工位位于所述称台上，所述夹具安装在所述旋转气缸上。
2. 如权利要求1所述的汽车离合器面片在线称重和送线一体机，其特征在于所述开 巻机构包括挡料板、固定主轴、滚动轴承、滚筒、盖板和固定销；所述的滚筒经所述的滚动轴 承与所述的固定主轴连接，所述的挡料板固定在所述的固定主轴上，所述的固定主轴外侧 装有所述的固定销，固定销固定所述的盖板；玻纤线料巻的中心部分是一根空心钢管，玻纤 线料巻绕在所述空心钢管，所述的空心钢管安装在所述的滚筒上，玻纤线料巻的内侧与所 述的挡料板配合，玻纤线料巻的外侧通过所述的盖板挡住所述的空心钢管。
3. 如权利要求1或2所述的汽车离合器面片在线称重和送线一体机，其特征在于所 述的滚轮传动机构包括上滚轮轴、下滚轮轴、滑块、弹簧、弹簧预紧盖、上滚轮、下滚轮、导 柱、同步带、大同步轮、小同步轮和电机；所述的小同步轮固定在所述的电机的输出轴上，所 述的大同步轮和所述的下滚轮装配在所述的下滚轮轴上，所述的下滚轮安装在所述的下滚 轮轴上，所述的上滚轮轴固定于所述的滑块上，所述的弹簧套在导柱中并用所述的弹簧预 紧盖将所述的弹簧预紧固定，所述的滑块和所述的导柱是一个滑动副，所述的上滚轮与所 述的下滚轮形成滚动副。
4. 如权利要求1或2所述的汽车离合器面片在线称重和送线一体机，其特征在于所 述的自动剪切机构包括导线槽座、上刀片、下刀片、顶料固定块、顶料滑块、气缸座、气缸、刀 片固定座和底部弹簧；所述的气缸安装在所述的气缸座上，所述的上刀片固定在所述的气 缸的输出轴上，所述的下刀片固定在所述的导线槽座内，所述的顶料滑块和所述的顶料固 定块安装在所述的上刀片运行的滑槽内。
5. 如权利要求1或2所述的汽车离合器面片在线称重和送线一体机，其特征在于所 述的自动送线机构安装在所述的送料剪切机构与缠绕机之间，所述的自动送线机构包括旋 转气缸、滑块、导轨、气夹、无杆气缸和机座，所述的旋转气缸和所述的气夹固定在所述的滑 块上，所述的滑块一端固定在所述的无杆气缸上，所述的滑块与所述的导轨之间形成一种 滑动副，所述的导轨和所述的无杆气缸固定在所述的机座上。
专利摘要一种汽车离合器面片在线称重和送线一体机，包括机架、依照工序依次安装在机架上的开卷机构、滚轮传动机构、自动剪切机构、称台、自动送线机构和用于称重和送线控制的嵌入式系统；玻纤线料卷安装在开卷机构上，玻纤线料卷上的玻纤线穿过滚轮传动机构的用以带动玻纤线从料卷上卷出的滚轮副，玻纤线的线头穿过自动剪切机构，且玻纤线的线头位于称台上，自动送线机构包括用以夹住被剪断的玻纤线的线头的夹具、用以将夹具旋转并喂送给自动送线机构的进线软管的旋转气缸，夹具的工位位于称台上，夹具安装在旋转气缸上。本实用新型自动化程度高、工作效率高、材料浪费少、生产质量高、管理成本低。
文档编号F16D69/00GK201547161SQ200920198040
公开日2010年8月11日 申请日期2009年9月30日 优先权日2009年9月30日
发明者汤一平, 舒柏和, 詹志明 申请人:金华汉生机电控制工程有限公司