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        新型主減速器總成主螺母擰緊系統(tǒng)的研制

        2018-01-23 12:35:32
        制造業(yè)自動化 2017年12期
        關(guān)鍵詞:減速器伺服電機(jī)螺母

        (北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所,北京 100120)

        0 引言

        主減速器總成螺母擰緊及軸承預(yù)緊力矩檢測設(shè)備是車橋裝配過程中保證產(chǎn)品質(zhì)量不可缺少的手段。伴隨著我國汽車行業(yè)的發(fā)展,車橋廠商對主減器的裝配也提出了更高的要求[1]。例如提高擰緊,檢測的自動化,高效化;提高擰緊,檢測的精度等級;減少工人的勞動強(qiáng)度;減少擰緊,檢測工作節(jié)拍。

        針對客戶的要求,為山東某車橋公司設(shè)計(jì)了主減速器總成主螺母擰緊與軸承預(yù)緊力矩檢測同步完成的設(shè)備。此設(shè)備首先對主螺母進(jìn)行定扭預(yù)緊,然后軸承預(yù)緊力距檢測機(jī)構(gòu)檢測預(yù)緊力矩,數(shù)據(jù)反饋至主螺母擰緊機(jī)構(gòu),擰緊機(jī)構(gòu)根據(jù)反饋數(shù)據(jù)對擰緊力矩進(jìn)行同步反復(fù)調(diào)整[2]。

        1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及設(shè)備總體構(gòu)成

        1.1 主減速器總成組裝圖

        圖1 主減速器總成組裝圖

        1.2 產(chǎn)品力矩參數(shù)

        表1 產(chǎn)品力矩參數(shù)

        1.3 設(shè)計(jì)原則

        本設(shè)備需為在線自動設(shè)備。產(chǎn)品到達(dá)本工位,擰緊機(jī)構(gòu)根據(jù)表1提供的主螺母扭矩值對圖1所示的主螺母2預(yù)擰緊,然后力矩檢測機(jī)構(gòu)根據(jù)表1提供的主齒軸承預(yù)緊力矩值對圖1所示的圓錐滾子軸承6進(jìn)行力矩檢測,最后擰緊機(jī)構(gòu)根據(jù)預(yù)緊力矩檢測機(jī)構(gòu)反饋的數(shù)據(jù)值做出相應(yīng)的調(diào)整,或是繼續(xù)加載擰緊,或是旋松。

        2 設(shè)備總體構(gòu)成

        圖2 設(shè)備總體簡圖

        根據(jù)圖2設(shè)備總體簡圖所示:底座1固定在地面,需調(diào)水平;氣缸2帶動擰緊檢測機(jī)構(gòu)上下運(yùn)動;設(shè)備啟動,擰緊檢測機(jī)構(gòu)7下降至工作位與工件貼合,開始工作;主減速器總成4裝配合格后氣缸2舉升,放行工件。

        3 擰緊檢測機(jī)構(gòu)

        圖3 擰緊檢測機(jī)構(gòu)簡圖

        根據(jù)圖3擰緊檢測機(jī)構(gòu)件圖所示,此機(jī)構(gòu)工作流程如下。

        主螺母的擰緊系統(tǒng):首先液壓止動組件11伸出插銷另止動盤12鎖死,另芯軸13與螺母套筒16失去旋轉(zhuǎn)自由度,而后伺服電機(jī)7工作,動力經(jīng)小齒輪軸組件4傳遞至大齒輪14減速增扭,動力再經(jīng)滑動套15傳遞至旋轉(zhuǎn)撥叉組件1,撥叉與圖1凸緣法蘭結(jié)合旋轉(zhuǎn)。此時(shí)圖1主螺母相對于凸緣法蘭轉(zhuǎn)動,達(dá)到主螺母擰緊作用。伺服電機(jī)7達(dá)到預(yù)設(shè)扭矩值時(shí)停止,靜態(tài)扭矩傳感器5讀取精確扭矩值,上傳系統(tǒng),此數(shù)值經(jīng)系統(tǒng)處理,計(jì)算出主螺母擰緊力矩值。

        圓錐滾子軸承力矩檢測系統(tǒng):伺服電機(jī)7停止工作后,液壓止動組件11插銷縮回與止動盤12分開解鎖;液壓提升組件3油缸伸出,大齒輪14與滑動套15向下移動,兩齒輪分離;減速電機(jī)8工作,芯軸13與螺母套筒16同步旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)動力經(jīng)螺母套筒16傳遞至圖1主動錐齒輪軸,此時(shí)動態(tài)扭矩傳感器10讀出精確數(shù)值,上傳系統(tǒng),此數(shù)值經(jīng)系統(tǒng)分析處理,計(jì)算出圓錐滾子軸承預(yù)緊力值。

        上述步驟得出的扭矩力值需與表1數(shù)值進(jìn)行系統(tǒng)比對,如若軸承預(yù)緊力矩值偏大或偏小需經(jīng)伺服電機(jī)7對主螺母進(jìn)行旋松或旋緊,系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù),再次進(jìn)行軸承預(yù)緊力矩檢測,直到合格為止。合格后圖2擰緊檢測機(jī)構(gòu)上升,產(chǎn)品放行。

        特別說明:擰緊檢測產(chǎn)品之前,必須對設(shè)備進(jìn)行空載檢測,得出靜態(tài)扭矩值及動態(tài)扭矩值,存儲系統(tǒng),用于檢測產(chǎn)品后系統(tǒng)計(jì)算處理用。擰緊轉(zhuǎn)速不宜過大,動態(tài)檢測轉(zhuǎn)速需控制在30~45r/min為宜[3]。

        4 系統(tǒng)控制部分

        整臺設(shè)備的機(jī)械部分完成后,必須通過電氣控制來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的相關(guān)動作。其電氣控制如圖4所示。

        圖4 PLC主回路簡圖

        控制系統(tǒng)主要通過PLC來實(shí)現(xiàn),主要完成以下的功能:實(shí)現(xiàn)輸入輸出的控制,包括實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的控制,用來控制機(jī)械機(jī)構(gòu)的執(zhí)行,電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn),氣缸、液壓缸的升降等;實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的綜合分析、處理,預(yù)緊力矩檢測數(shù)據(jù)對擰緊機(jī)構(gòu)的反饋;實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的采集,記錄,存儲并上傳服務(wù)器[4]。

        5 結(jié)束語

        本設(shè)備與以往的工作設(shè)備不同。傳統(tǒng)的螺母擰緊設(shè)備只要根據(jù)車橋廠所提供的力矩對螺母擰緊,而后在另一工位上進(jìn)行軸承預(yù)緊力檢測或是人工感觸。這樣又耗時(shí)又不能達(dá)到準(zhǔn)確性。而本設(shè)備擰緊主螺母與圓錐滾子軸承的預(yù)緊力矩檢測在同一工位完成,預(yù)擰緊主螺母后檢測軸承預(yù)緊力矩值,根據(jù)預(yù)緊力距值對擰緊主螺母力矩做出調(diào)整,而后再次檢測軸承預(yù)緊力矩值,形成閉環(huán),直至合格為止。由于是自動完成,不僅縮短工作時(shí)間,節(jié)省人力而且大大提高了裝配的質(zhì)量。

        [1]劉景濤.汽車驅(qū)動橋主減速器總成預(yù)加載荷研究及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[D].杭州:浙江大學(xué),2009:30-39.

        [2]吳磊.汽車主錐墊片測量裝配技術(shù)和設(shè)備的研究[D].合肥:浙江大學(xué),2008:44-54.

        [3]曾學(xué)花.汽車驅(qū)動橋主動錐齒輪總成選墊分析及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[D].杭州:浙江大學(xué),2007:29-38.

        [4]薛定宇.控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)[M].清華大學(xué)出版社,2006:255-281.

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