混合动力变速器轴系尺寸动态测量装置及测量方法与流程

1.本发明涉及一种混合动力变速器轴系尺寸动态测量装置及测量方法，属于变速器自动化装配流水线测量用设备。


背景技术：

2.目前，混合动力汽车的变速器内置单电机或多电机，由电机驱动车辆起步及发动机驱动电机发电，电机两端及传动轴系两端轴承需测量尺寸并选择合适垫片用于合箱前调整各轴系的轴向间隙量及过盈量，使变速器内部传动部件及轴承保持良好的工作状态并发挥最大效益。实际变速器的生产中需要对各轴系及壳体的尺寸进行精确测量，使垫片的选择更精准。
3.变速器内部各轴系在未合箱前轴系及轴系上轴承处于自由状态，轴及轴承存在偏斜情况，特别是轴端的锥轴承，轴承内外圈分离状态仅靠自由状态锥面接触，外圈的偏斜量较大，静态的单点测量及多点测量不能准确的测量轴承端面距离结合面的准确尺寸。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种混合动力变速器轴系尺寸动态测量装置及测量方法，在各轴系测量头上设置轴承外圈保持机构，并设置气缸施加固定压力，用压力传感器检测压力值，同时测量机上步进电机驱动轴系旋转，模拟变速器工作状态，测量传感器实时测量轴端轴承距离结合面尺寸，准确输出测量值用于后续选择调整垫片。
5.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：本发明一方面提供一种混合动力变速器轴系尺寸动态测量装置，它包括：托盘，所述托盘用于放置被测半成品变速器；托盘顶升机构，所述托盘顶升机构用于对托盘进行上下顶升定位；测量机构，所述测量机构用于对被测半成品变速器进行轴系尺寸动态测量；升降机构，所述升降机构用于驱动测量机构上下移动；标定机构，所述标定机构用于在测量前对测量机构进行标定。
6.进一步，所述托盘的中部镂空，所述托盘上设置有若干销孔，所述托盘的下方设置有辊道，所述辊道用于运输托盘。
7.进一步，所述托盘顶升机构包括顶升底座、顶升驱动气缸、导向套、第三导轨和z字支架，所述顶升驱动气缸、导向套和第三导轨固定在顶升底座上，所述顶升驱动气缸的活塞杆上连接有顶升驱动板；所述顶升驱动板的底部设置有与所述第三导轨配合滑动的第三滑块，所述顶升驱动板的侧壁上设置有轴承，所述轴承与z字支架侧壁上的z形槽配合滑动；所述导向套内活动连接有导向杆，所述导向杆的顶部设置有顶升板，所述顶升板与z字支架相连，所述顶升板上设置有定位支撑杆。
8.进一步，所述测量机构包括三角架以及与三角架相连的支架板，所述支架板上设置有第一测量组件、第二测量组件、行星轴驱动组件和若干第二基准块，所述支架板的底部通过连接柱与基准板相连，所述三角架的底部设置有v型导向柱，所述v型导向柱上套设有回位弹簧，所述支架板上开设有用于套在v型导向柱上的导向孔。
9.进一步，所述第一测量组件包括第一测头驱动气缸、第一气缸支架、第一测量头导套、第一测量头和第一压力传感器，所述第一测头驱动气缸通过第一气缸支架固定在支架板上，所述第一测量头的顶部通过第一压力传感器与第一测头驱动气缸的活塞杆相连，所述第一测量头导套套设在第一测量头上，所述第一测头驱动气缸驱动第一测量头在第一测量头导套内上下移动，所述第一测量头导套的外壁上均匀分布有三个第一笔式传感器，所述第一笔式传感器用于检测被测半成品变速器的轴端点位与标定件点位的差异。
10.进一步，所述第二测量组件包括第二测头驱动气缸、第二测量头、第二测量头导套、第二驱动气缸导杆、第二压力传感器、第二驱动气缸导向套、v板支柱、第二驱动气缸支柱和v板，所述第二测头驱动气缸通过第二压力传感器与第二驱动气缸导杆的顶部相连，所述第二驱动气缸导杆的底部与第二测量头导套相连，所述第二驱动气缸导向套固定在支架板上，所述第二测头驱动气缸带动第二驱动气缸导杆在第二驱动气缸导向套内上下移动，所述v板通过v板支柱与支架板相连，所述第二测头驱动气缸通过第二驱动气缸支柱固定在支架板上，所述第二测量头导套套设在第二测量头上，所述第二测量头在第二测量头导套内上下自由移动，所述第二测量头导套的外壁上均匀分布有第二笔式传感器，所述第二笔式传感器用于检测被测半成品变速器的差速器轴端点位与标定件点位的差异。
11.进一步，所述行星轴驱动组件包括步进电机支架、步进电机、皮带、皮带轮和叉轴，所述步进电机通过步进电机支架固定在支架板上，所述步进电机的电机轴通过皮带与皮带轮传动连接，所述皮带轮通过皮带轮固定座与支架板连接，所述皮带轮通过转轴与叉轴相连，所述转轴和叉轴均位于第二测量头内。
12.进一步，所述升降机构包括伺服电机、丝杠和第一滑块，所述伺服电机固定在机架的顶部，所述丝杠与伺服电机的电机轴相连，所述三角架上设置有与丝杠螺纹连接的螺母，两个所述第一滑块分别设置在三角架的两侧，所述机架上设置有与第一滑块配合滑动的第一导轨。
13.进一步，所述标定机构包括标定板、标定板滑台、标定板支架、标定驱动气缸、第二滑块和第二导轨，所述标定板滑台和标定驱动气缸固定在标定板支架上，所述第二导轨设置在标定板滑台上，所述标定板的底部设置有与第二导轨配合滑动的第二滑块，所述标定驱动气缸的活塞杆与标定板相连，所述标定驱动气缸带动标定板在标定板滑台上前后移动。
14.本发明另一方面提供一种混合动力变速器轴系尺寸动态测量装置的测量方法，它包括：步骤s1、测量前，通过标定机构需对测量机构标定，标定结束后，标定机构回到原位；步骤s2、被测半成品变速器进入测量装置，升降机构驱动测量机构下移，使测量机构与被测半成品变速器接触进行测量；步骤s3、通过计算得出被测半成品变速器的差速器总成轴承端面距离合器壳体结
合面的实际尺寸、被测半成品变速器的输出轴总成轴承端面距离离合器壳体结合面的实际尺寸以及被测半成品变速器的电机转子总成轴承端面距离离合器壳体结合面的实际尺寸。
15.采用了上述技术方案，本发明具有轴承保持机构，防止轴偏斜；有轴系压紧机构，对轴端施加一定预紧力，系统对压紧力进行实施监控，模拟变速器工作状态轴端受力状态；同时可由测量机构上的步进电机驱动差速器带动多个被测轴系共同旋转，模拟变速器旋转工作状态，每个轴承端部均有3个测量传感器动态测量轴承端面距离离合器壳体结合面尺寸。系统自动化程度高，操作简便，最大程度模拟变速器工作状态并动态测量尺寸，减少静态测量的误差，提高产品质量，降低产品故障率。
附图说明
16.图1是本发明的被测半成品变速器的被测状态示意图；图2是本发明的混合动力变速器轴系尺寸动态测量装置的总装结构示意图；图3是本发明的托盘的结构示意图；图4是本发明的标定机构的结构示意图；图5是本发明的标定板的结构示意图；图6是本发明的托盘顶升机构的整体结构示意图；图7是图6的右视图；图8是图6的前视图；图9是本发明的测量机构的整体结构示意图；图10是本发明的三脚架的结构示意图；图11是本发明的测量机构的局部示意图；图12是本发明的测量机构的底部视图；图13是本发明的第一测量组件的结构示意图；图14是本发明的第二测量组件和行星轴驱动组件的安装示意图；图15是本发明的第二测量组件和行星轴驱动组件的结构示意图；图16是本发明的行星轴驱动组件的结构示意图；图17是本发明的电气柜和触屏电脑的安装示意图。
具体实施方式
17.为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
18.实施例一如图2、9所示，本实施例提供一种混合动力变速器轴系尺寸动态测量装置，它包括机架9，以及安装在机架9上的托盘顶升机构、测量机构、升降机构、标定机构、辊道10和托盘5。
19.托盘5用于放置被测半成品变速器；托盘顶升机构用于对托盘5进行上下移动；测量机构，测量机构用于对被测半成品变速器进行轴系尺寸动态测量；升降机构用于驱动测量机构上下移动；
标定机构用于在测量前对测量机构进行标定。
20.如图17所示，机架9上还安装有触屏电脑6和电气柜8，触屏电脑6用于显示检测的参数以及触控操作，电气柜8用于安装电气化设备。
21.如图3所示，本实施例的托盘5的中部镂空，托盘5上设置有若干销孔，托盘5的下方设置有辊道10，辊道10用于运输托盘5。
22.如图6、图7、图8所示，本实施例的托盘顶升机构包括顶升底座13、顶升驱动气缸26、导向套29、第三导轨35和z字支架36，顶升驱动气缸26、导向套29和第三导轨35固定在顶升底座13上，顶升驱动气缸26的活塞杆上连接有顶升驱动板31，可由顶升驱动气缸26推动顶升驱动板31前后移动。
23.顶升驱动板31的底部设置有与第三导轨35配合滑动的第三滑块34，顶升驱动板31的侧壁上设置有4个轴承311，轴承311与z字支架36侧壁上的z形槽配合滑动；导向套29内活动连接有导向杆30，导向杆30的顶部设置有顶升板27，顶升板27与z字支架36相连，顶升板27上设置有定位支撑杆28，顶升驱动气缸26驱动顶升驱动板31前后移动，在轴承311和z形槽的配合下使得z字支架36上下移动，从而带动顶升板27和定位支撑杆28上下移动，定位支撑杆28顶部的上销插入托盘5的销孔内对托盘5进行定位，同时定位支撑杆28将托盘5顶升。
24.由于被测半成品变速箱的产品自重较重，另外测量机构下压后又会额外增加重量，如果采用常规的垂直气缸或者丝杆螺母副进行顶升，则会造成气缸推力不够，也无法保证顶升的平衡性。因此，本实施例采用了水平设置的顶升驱动气缸26，再通过顶升驱动板31、轴承311、z字支架36的配合联动，在顶升驱动气缸26水平驱动的过程中，实现顶升，给被测半成品变速箱足够的顶升力，稳定性也更高。
25.如图9、图10、图11、图12所示，本实施例的测量机构包括三角架11以及与三角架11相连的支架板38，支架板38上设置有第一测量组件、第二测量组件、行星轴驱动组件和若干第二基准块49，支架板38的底部通过连接柱40与基准板39相连，三角架11的底部设置有v型导向柱43，v型导向柱43上套设有回位弹簧44，支架板38上开设有用于套在v型导向柱43上的导向孔，如图13所示，自由状态下在支架板38上各组件自重及回位弹簧44作用下，支架板38上导向孔的v面与v型导向柱43底部的v面贴合，用于对支架板38定位。
26.如图13所示，第一测量组件包括第一测头驱动气缸45、第一气缸支架51、第一测量头导套50、第一测量头46和第一压力传感器65，第一测头驱动气缸45通过第一气缸支架51固定在支架板38上，第一测量头46的顶部通过第一压力传感器65与第一测头驱动气缸45的活塞杆相连，第一测量头导套50套设在第一测量头46上，第一测头驱动气缸45驱动第一测量头46在第一测量头导套50内上下移动，第一测量头导套50的外壁上均匀分布有三个第一笔式传感器52，第一笔式传感器52用于检测被测半成品变速器的轴端点位与标定件点位的差异。
27.如图14、图15所示，第二测量组件包括第二测头驱动气缸48、第二测量头47、第二测量头导套56、第二驱动气缸导杆58、第二压力传感器66、第二驱动气缸导向套57、v板支柱62、第二驱动气缸支柱63和v板64，第二测头驱动气缸48通过第二压力传感器66与第二驱动气缸导杆58的顶部相连，第二驱动气缸导杆58的底部与第二测量头导套56相连，第二驱动气缸导向套57固定在支架板38上，第二测头驱动气缸48带动第二驱动气缸导杆58在第二驱
动气缸导向套57内上下移动，v板64通过v板支柱62与支架板38相连，第二测头驱动气缸48通过第二驱动气缸支柱63固定在支架板38上，第二测量头导套56套设在第二测量头47上，第二测量头47在第二测量头导套56内上下自由移动，第二测量头导套56的外壁上均匀分布有第二笔式传感器55，第二笔式传感器55用于检测被测半成品变速器的差速器轴端点位与标定件点位的差异。
28.如图16所示，行星轴驱动组件包括步进电机支架53、步进电机37、皮带54、皮带轮59和叉轴61，步进电机37通过步进电机支架53固定在支架板38上，步进电机37的电机轴通过皮带54与皮带轮59传动连接，皮带轮59通过皮带轮固定座60与支架板38连接，皮带轮59通过转轴与叉轴61相连，转轴和叉轴61均位于第二测量头47内。步进电机37带动皮带54、皮带轮59、叉轴61转动，叉轴61叉在半成品变速器内的行星轴上带动差速器及其余轴总成旋转。
29.如图14、图15、图16所示，第二测头驱动气缸48通气后，带动第二压力传感器66、驱动第二测量头47及第二测量头导套56整体下移，第二测量头47与被测半成品变速器接触后，第二测量头47随半成品变速器上下波动使第二笔式传感器55输出数值。
30.测量机构还包括夹紧组件，两组夹紧组件分别设置在支架板38的两侧，夹紧组件包括夹紧气缸41和夹紧板42，夹紧板42固定在夹紧气缸41的活塞杆上，夹紧气缸41驱动夹紧板42夹紧或松开被测半成品变速器。
31.如图2所示，本实施例的升降机构包括伺服电机12、丝杠18和第一滑块16，伺服电机12固定在机架9的顶部，丝杠18与伺服电机12的电机轴相连，三角架11上设置有与丝杠18螺纹连接的螺母，两个第一滑块16分别设置在三角架11的两侧，机架9上设置有与第一滑块16配合滑动的第一导轨17。检测时，可由伺服电机12驱动丝杠18带动三角架11上下移动，并在下行至限位块15时机械限位。
32.如图4所示，本实施例的标定机构包括标定板19、标定板滑台14、标定板支架24、标定驱动气缸25、第二滑块32和第二导轨33，标定板滑台14和标定驱动气缸25固定在标定板支架24上，第二导轨33设置在标定板滑台14上，标定板19的底部设置有与第二导轨33配合滑动的第二滑块32，标定驱动气缸25的活塞杆与标定板19相连，标定驱动气缸25带动标定板19在标定板滑台14上前后移动；如图5所示，标定板19上设置有第一基准块20、差速器标定块21、电机转子标定块22和输出轴标定块23。标定板19上的各个标定件为精加工并经过计量标定，4个标定第一基准块20形成一基准面，差速器标定块21端面距基准面尺寸100.002mm，电机转子标定块22端面距离基准面尺寸135.001 mm，输出轴标定块23端面距离基准面尺寸135.002 mm，三个尺寸均为标准值且误差在
±
0.0002 mm。
33.第一笔式传感器52、第二笔式传感器55为精密传感器，传感器压缩后可产生0-99999点位数，触屏电脑6上设置参数：每10个点位代表0.001mm。
34.本发明的工作原理如下：如图8、图9所示，测量开始前，驱动气缸25可带动标定板19向前移动，板上差速器标定块21、电机转子标定块22、输出轴标定块23位置正对测量机构上两个第一测量头46及第二测量头47，升降机构驱动测量机构下移压在对应标定块上对测量机构标定，标定完成后驱动气缸25可带动标定板19回位。
35.如图10、图11、图12所示，顶升驱动气缸26通气可使定位支撑杆28上下移动，定位支撑杆28将托盘5顶升，同时定位支撑杆28的上销插入托盘5销孔内对托盘5定位。
36.如图5、图13、图14所示，自由状态下，在支架板38上的组件自重及回位弹簧44作用下，支架板38导向孔v面与v型导向柱43的v面贴合，用于对支架板38进行定位。升降机构驱动测量机构下移至被测半成品变速器上，此时支架板38导向孔v面与v型导向柱43的v面脱开，测量机构浮动用于适应被测件的尺寸差异。夹紧气缸41驱动夹紧板42夹紧松开变速器，使测量机构与被测件完全贴合。
37.如图13所示，第一测头驱动气缸45通气活塞杆下压第一压力传感器65及第一测量头46，第一压力传感器65可读取压紧力数值，第一测量头46随被测半成品变速器的尺寸上下波动使第一笔式传感器52输出数值。
38.如图12、图13、图14所示，驱动气缸二48通气后，通过第二压力传感器66驱动第二测量头47及第二测量头导套56整体下移，第二测量头47随被测半成品变速器的尺寸上下波动使第二笔式传感器55输出数值。步进电机37带动皮带54、皮带轮59、叉轴61转动，叉轴61叉在差速器内行星轴带动差速器及其余轴总成旋转。
39.测量过程如下：测量前，辊道10将托盘5和被测半成品变速器流转至测量设备外，驱动气缸25带动标定板19向前移动至测量机构，伺服电机12驱动测量机构下移压在对应标定块对测量机构标定，标定完成后驱动气缸25带动标定板19回位。
40.测量时，被测半成品变速器流转至测量设备内，顶升驱动气缸26通气，使定位支撑杆28上移，定位支撑杆28将托盘5顶升，同时定位支撑杆28上销插入将托盘5销孔内对托盘定位。伺服电机12驱动测量机构下移至被测半成品变速器上，v面接触脱开，测量机构浮动用于适应被测件的差异，夹紧气缸41驱动夹紧板42夹紧变速器，使测量机构与被测件完全贴合。
41.驱动气缸二48通气后，通过第二压力传感器66驱动第二测量头47及第二测量头导套56整体下移压在被测轴承端面，步进电机37带动皮带54、皮带轮59、叉轴61转动，叉轴61叉在差速器内行星轴带动差速器及其余轴总成旋转，第二测量头47随被测件的尺寸上下波动使第二笔式传感器55输出数值。同时，第一测头驱动气缸45通气活塞下压第一压力传感器65及第一测量头46下行压在被测轴承端面，压力传感器读取压紧力数值，第一测量头46随被测尺寸上下波动使第一笔式传感器52输出数值，测量完成后触屏电脑6上显示测量值及压紧力值并传递至mes系统备用。
42.测量结束后夹紧板42打开，伺服电机12驱动测量机上升回位，顶升驱动气缸26回位，托盘流转出站完成测量。
43.被测半成品变速器介绍：如图1所示，由电机转子总成1、差速器总成2、输出轴总成3、离合器壳体4等主要零件组成，差速器总成2及输出轴总成3上端为锥轴承，锥轴承外圈自由状态时存在偏斜情况，需要外力压在锥轴承端面并多点动态测量锥轴承外圈端面距离离合器壳体4尺寸，用于合箱前精确选择合适的调整垫片满足锥轴承的预紧要求。
44.实施例二本实施例提供一种混合动力变速器轴系尺寸动态测量装置的测量方法，它包括：步骤s1、测量前，通过标定机构需对测量机构标定，标定结束后，标定机构回到原
位：驱动气缸25带动标定板19向前移动，板上差速器标定块21、电机转子标定块22、输出轴标定块23位置正对测量机上两个第一测量头46及第二测量头47，伺服电机12驱动测量机构下移，4个标定第一基准块20与测量机构上部4个第二基准块49接触，夹紧气缸41驱动夹紧板42夹紧标定板19，使测量机构与标定件贴合紧密；第二测头驱动气缸48通气后，通过第二压力传感器66驱动第二测量头47及第二测量头导套56整体下移压在差速器标定块21端面，3个第二笔式传感器55被压缩；第一测头驱动气缸45通气活塞下压第一压力传感器65及第一测量头46下行压分别压在电机转子标定块22及输出轴标定块23端面，两组各3个第一笔式传感器52被压缩；电机转子标定块22上对应的3个第一笔式传感器52分别显示点数a1、a2、a3，系统自动设置（a1+a2+a3）/3均值点数代表135.001 mm；输出轴标定块23上对应的3个第一笔式传感器52分别显示点数b1、b2、b3，系统自动设置（b1+b2+b3）/3均值点数代表135.002 mm；差速器标定块21上对应的3个第二笔式传感器55分别显示点数c1、c2、c3，系统自动设置（c1+c2+c3）/3均值点数代表100.002mm；第一笔式传感器52及第二笔式传感器55显示的点数每增加10个点表示负值-0.001mm，点位数每减少10个点表示正值0.001mm。
45.步骤s2、被测半成品变速器进入测量装置，升降机构驱动测量机构下移，使测量机构与被测半成品变速器接触进行测量：如图1所示，被测半成品变速器进入测量装置，伺服电机12驱动测量机构下移，4个第二基准块49与离合器壳体4结合面接触，夹紧气缸41驱动夹紧板42夹紧离合器壳体4，使结合面贴紧。
46.步骤s3、通过计算得出被测半成品变速器的差速器总成轴承端面距离合器壳体结合面的实际尺寸、被测半成品变速器的输出轴总成轴承端面距离离合器壳体结合面的实际尺寸以及被测半成品变速器的电机转子总成轴承端面距离离合器壳体结合面的实际尺寸：第二测头驱动气缸48通气后，通过第二压力传感器66驱动第二测量头47及第二测量头导套56整体下移压在差速器总成端面，3个第二笔式传感器55被压缩，分别显示点数c4、c5、c6，系统自动计算（c4+c5+c6）/3均值点数与（c1+c2+c3）/3均值点数的差异，按如下计算公式：100.002+0.001*[（c4+c5+c6）/3-（c1+c2+c3）/3]/10；计算得出被测半成品变速器的差速器总成轴承端面距离合器壳体结合面的实际尺寸；同理，两组第一测量头46各3个第一笔式传感器52被压缩分别显示点数a4、a5、a6及b4、b5、b6，按135.002+0.001*[（b4+b5+b6）/3-（b1+b2+b3）/3]/10可得出被测半成品变速器的输出轴总成轴承端面距离离合器壳体结合面的实际尺寸；按135.001+0.001*[（a4+a5+a6）/3-（a1+a2+a3）/3]/10可得出被测半成品变速器的电机转子总成轴承端面距离离合器壳体结合面的实际尺寸。
[0047]
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本
发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。