轴向铆装力及位移的轴铆轮毂轴承单元监控系统及方法

摘要

本发明公开了轴向铆装力及位移的轴铆轮毂轴承单元监控系统及方法，包括压力传感器、变送器一、位移传感器、变送器二、A/D转换模块、工控机、数据处理模块；所述压力传感器、变送器一依次连接；所述位移传感器、变送器二依次连接；所述变送器一、变送器二分别与A/D转换模块连接，所述A/D转换模块、工控机、数据处理模块依次连接。本系统能够记录每次铆装过程所测的铆装力-位移数据，能够依据实测的铆装力-位移曲线自动的评判轴铆过程是否合格，可以自动给出产生不合格品的可能原因，可自动统计分析或调出数据。本系统技术手段简便易行，具有积极有益的技术效果。

权利要求

1.一种用于检测轴铆轮毂轴承单元的轴向铆装力及位移的方法，其特征在于通过质量监控模块的数据采集模块在轴铆过程中，从数据采集卡的A/D转换接口中读取数据,包括实时轴向铆装力、主轴位移值；在线显示模块实时显示轴铆数据，即时间与主轴位移曲线、轴向铆装力与主轴位移曲线；数据处理模块对读取的时间与主轴位移曲线、轴向铆装力与主轴位移曲线进行滤波降噪处理,提取轴向铆装力与主轴位移曲线关键控制点信息，对提取的关键控制点进行分析，确定关键控制点相关性信息；在线监控模块根据铆装力与主轴位移关键控制点信息及关键控制点相关性信息判断轮毂轴承单元质量是否合格,如果不合格，则发出警报；在线监控完成后，数据储存模块开始工作，将该次轴铆过程中所采集并保存的数据保存到系统磁盘中并建立档案，供日后查询与分析。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括参数设置：包括登录设置、系统的密码保护、产品参数的输入、控制参数的确定与修改。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括统计分析，质量统计模块对不同型号、不同批次的产品进行质量统计；质量分析模块对统计好的数据画出饼状图与柱状图进行质量分析；数据查询模块实现在数据查询功能，使得以前的生产曲线能够再现出来，并帮助操作员查找产品质量原因。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轴向铆装力及位移的轴铆轮毂轴承单元，包括压力传感器、变送器一、位移传感器、变送器二、A/D转换模块、工控机、数据处理模块；所述压力传感器、变送器一依次连接；所述位移传感器、变送器二依次连接；所述变送器一、变送器二分别与A/D转换模块连接，所述A/D转换模块、工控机、数据处理模块依次连接。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述数据处理模块包括参数设置模块、质量监控模块、统计分析模块。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述参数设置模块包括用于设置模块、产品参数设置模块、控制参数设置模块。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述质量监控模块包括曲线上下限及控制点自修正模块、数据采集模块、数据存储模块、曲线在线显示模块、在线监控模块。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述控制参数设置模块包括质量统计模块、质量分析模块、数据查询模块。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述压力传感器采用轮辐式压力传感器。

10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述位移传感器采用光栅式传感器。

说明书

轴向铆装力及位移的轴铆轮毂轴承单元监控系统及方法

技术领域

[0001] 本发明属于工业产品质量监控领域，尤其涉及轴向铆装力及位移的轴铆轮毂轴承单元监控系统及方法。

背景技术

[0002] 近年来，对环保的要求越来越高，特别是对节能、提高可靠性和节省成本诸技术的要求日益突出，针对这些要求，在轮毂轴承的装配方式上出现了以轴铆合式取代螺帽卡紧式的趋势。传统设计的轮毂轴承单元在装配时内外圈是用锁紧螺母牢固地连接在一起，这种方式所存在的缺点是：需要在装配的时候通过控制螺母的预紧量来控制轮毂单元的轴向卡紧力，由于单元中的零件存在制造误差而使卡紧力的控制不精确，预压量的波动较大，从而导致轴承的负游隙量偏离最优值而使轴承寿命下降，寿命离散度大大增加。在使用过程中，由于螺母卡紧采用的螺纹防松结构可能因振动等因素而松动，从而导致预载荷卸载，严重时甚至失效，存在重大安全隐患。而新的结构是通过轴端的铆合成形，使带凸缘的内圈产生塑性变形，从而与内圈压紧。这种方式使车轮支架和车轮法兰不再是安装驱动轴之后才相互连接，而是经卷边铆接成为具有正常功能的轮毂轴承单元，大大减轻了下一步的装配工作。同时，轴铆合轮毂轴承单元由于缺少了卡紧螺母，与传统设计相比，每轮毂轴承单元可以实现减重200g作用，且轮毂轴承单元位于悬架下方，因此轴铆合轮毂轴承单元能够显著地降低汽车行驶过程中的能量消耗，达到节约能源目的，该技术代表了轮毂单元制造技术的发展方向。现有的轿车轮毂轴承单元的轴向铆合装配，通常由时间来设定工作周期与节拍，依靠螺母限位来控制铆装的终点，且螺母位置是依靠操作者经验进行调整，但是如果仅仅依靠限位螺母和时间来控制铆装过程，制造误差、铆头及夹具磨损等会导致轴向铆装力-位移关系产生很大的波动，从而导致装配后的轴向单元的轴向预紧力波动很大，使得装配精度稳定性难以达到要求，寿命集中度也就很难保证。对轴铆合过程中轮毂轴承单元质量进行在线监控，是保持轮毂轴承单元产品质量一致性的关键。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供轴向铆装力及位移的轴铆轮毂轴承单元监控系统及方法，能够对轴铆合过程进行在线监控，解决现有技术产品质量的一致性较差的问题。

[0004] 本发明通过以下技术方案来实现：

[0005] 轴向铆装力及位移的轴铆轮毂轴承单元监控系统，包括压力传感器、变送器一、位移传感器、变送器二、A/D转换模块、工控机、数据处理模块；所述压力传感器、变送器一依次连接；所述位移传感器、变送器二依次连接；所述变送器一、变送器二分别与A/D转换模块连接，所述A/D转换模块、工控机、数据处理模块依次连接。

[0006] 所述数据处理模块包括参数设置模块、质量监控模块、统计分析模块。

[0007] 所述参数设置模块包括用于设置模块、产品参数设置模块、控制参数设置模块。

[0008] 所述质量监控模块包括曲线上下限及控制点自修正模块、数据采集模块、数据存储模块、曲线在线显示模块、在线监控模块。

[0009] 所述控制参数设置模块包括质量统计模块、质量分析模块、数据查询模块。

[0010] 所述压力传感器采用轮辐式压力传感器。

[0011] 所述位移传感器采用光栅式传感器。

[0012] 压力传感器将轴向铆装力信号转变成电压信号，经变送器一放大校正后的模拟量经A/D转换模块转换后由采集卡传送到工控机；同样，位移信号由变送器二放大校正后经由采集卡传递到工控机。工控机在经过数据处理模块，以图形界面形式在线显示铆装力及位移曲线，通过将实测的铆装力及位移曲线的关键控制点及关键控制点的相关性信息与设定的合理铆装力及位移曲线相关量的比较实现轴铆轮毂轴承单元在线质量监控。

[0013] 屏幕上能显示理想轴向铆装力及主轴位移曲线及关键控制点、铆装力及主轴位移曲线关键控制点相关性上下限，并且在同一坐标系统中实时显示铆装过程中的轴向铆装力及主轴位移曲线。显示用的屏幕采用液晶显示屏，操作可以通过键盘及鼠标分别进行。

[0014] 将需要测试的轮毂轴承单元置于压力传感器的过渡套内进行定位，轴向铆装力信号转变成电压信号，经变送器一校正及放大，并把校正和放大后的模拟量传送至采集卡，经过A/D转换模块转换后传送到工控机；位移传感器采用光栅尺，通过测试机床主轴位移表征铆头位移；当铆装开始后开始采集铆装力及位移数据，采样频率不少于60次。

[0015] 通过质量监控模块的数据采集模块在轴铆过程中，从数据采集卡的A/D转换接口中读取数据，包括实时轴向铆装力、主轴位移值；在线显示模块实时显示轴铆数据，即时间与主轴位移曲线、轴向铆装力与主轴位移曲线；数据处理模块对读取的时间与主轴位移曲线、轴向铆装力与主轴位移曲线进行滤波降噪处理，提取轴向铆装力与主轴位移曲线关键控制点信息，对提取的关键控制点进行分析，确定关键控制点相关性信息；在线监控模块根据铆装力与主轴位移关键控制点信息及关键控制点相关性信息判断轮毂轴承单元质量是否合格，如果不合格，则发出警报；在线监控完成后，数据储存模块开始工作，将该次轴铆过程中所采集并保存的数据保存到系统磁盘中并建立档案，供日后查询与分析。

[0016] 参数设置包括登录设置、系统的密码保护、产品参数的输入、控制参数的确定与修改。

[0017] 统计分析包括质量统计模块对不同型号、不同批次的产品进行质量统计；质量分析模块对统计好的数据画出饼状图与柱状图进行质量分析；数据查询模块实现在数据查询功能，使得以前的生产曲线能够再现出来，并帮助操作员查找产品质量原因。

[0018] 所述工控机采用P42.0G以上CPU，内存2G以上，硬盘250G以上，选用Windows XP操作系统；

[0019] 所述采集卡选用8通道16位采集卡，采样频率200kS/s以上；

[0020] 所述位移传感器通过与机床主轴平行的支架固定于机床之上。

[0021] 由于本系统能够对轮毂轴承单元轴铆合装配过程中的轴向铆装力进行实时的测量，并通过实测结果与理想结果的对比，从而判断出铆装轴承的质量是否符合标准，保证轮毂轴承单元产品质量一致性；对于不符合标准的轴铆轮毂轴承单元，可以通过分析实测的铆装力及位移数据确定导致产品不合格原因，为改善工艺参数、铆头修复、毛坯件质量诊断提供指导；

[0022] 本发明技术手段简便易行，具有积极有益的技术效果。

附图说明

[0023] 图1为本发明安装结构示意图；图中铆接机1，轮毂轴承单元2，过渡套3，压力传感器4，工作台5，位移传感器6。

[0024] 图2为本发明系统示意图。

[0025] 图3本发明数据处理模块方框示意图。

[0026] 图4是实测的轴向铆装力及位移曲线关键控制点、关键控制点示意图。

具体实施方式

[0027] 下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明的实施方式不限于此。

[0028] 实施例

[0029] 为使轴铆合轮毂轴承单元具有良好的使用性能，需要对装配时的轴向铆装力-位移曲线进行实时监控，以保证轴铆轮毂轴承单元具有高的使用寿命和低的工作游隙散差。

[0030] 如图1所示。在铆接机1上对轮毂轴承单元2进行轴铆装配，将需要装配的轮毂轴承单元2置于压力传感器4的过渡套3中进行定位，压力传感器4通过过渡套3固定在铆接机的工作台5上。当铆接机主轴下行时，铆接头对轮毂轴承单元的作用力通过下模传递到压力传感器3上。压力传感器3上产生的压力信号通过变送器一放大之后送入进入数据采集卡(图中未示出)并进行A/D转换模块转换后输入到工控机5中。同样，位移传感器6上产生的位移信号经过变送器二放大后送入数据采集卡(图中未示出)并进行A/D转换模块转换后输入到工控机5中。

[0031] 如图1、图2在铆接机主轴安装传感器，主轴下降时产生的位移信号通过变速器放大、降噪之后进入数据采集卡及A/D转换模块进行A/D转换后输入到工控机中。工控机在显示屏上实时显示轴向铆装力及主轴位移曲线。一条铆装力及位移曲线表示一个铆装循环，在实际铆装过程中，当轴向铆装力大于一定值时开始采集数据。对实测的轴向铆装力及位移曲线进行降噪、滤波处理，提取实测的轴向铆装力及主轴位移曲线关键控制点信息，对提取的关键点进行相关性处理，获得各关键控制点之间相关性信息。通过联合比较提取的实测的铆合力及位移曲线的关键控制点信息与合格品相应关键控制点信息，及提取的实测的铆合力及位移曲线的关键控制点相关性信息与合格品相应关键控制点相关性信息，判定铆装的轮毂轴承单元是否合格，如果不合格，则系统会发出警报声。将实测的铆装力及位移曲线及评判结果通过数据存储模块，以备质量统计、质量分析、数据查询之用。

[0032] 如图2、图3所示。通过质量监控模块的数据采集模块在轴铆过程中，从数据采集卡的A/D转换接口中读取数据，包括实时轴向铆装力、主轴位移值；在线显示模块实时显示轴铆数据，即时间与主轴位移曲线、轴向铆装力与主轴位移曲线；数据处理模块对读取的时间与主轴位移曲线、轴向铆装力与主轴位移曲线进行滤波降噪处理，提取轴向铆装力与主轴位移曲线关键控制点信息，对提取的关键控制点进行分析，确定关键控制点相关性信息；在线监控模块根据铆装力与主轴位移关键控制点信息及关键控制点相关性信息判断轮毂轴承单元质量是否合格，如果不合格，则发出警报；在线监控完成后，数据储存模块开始工作，将该次轴铆过程中所采集并保存的数据保存到系统磁盘中并建立档案，供日后查询与分析。

[0033] 参数设置包括登录设置、系统的密码保护、产品参数的输入、控制参数的确定与修改。

[0034] 统计分析包括质量统计模块对不同型号、不同批次的产品进行质量统计；质量分析模块对统计好的数据画出饼状图与柱状图进行质量分析；数据查询模块实现在数据查询功能，使得以前的生产曲线能够再现出来，并帮助操作员查找产品质量原因。

[0035] 图4是实测的轴向铆装力-位移曲线关键控制点、关键控制点示意图[0036] 其中A、B、C、D、E是实测铆装力及位移曲线的关键控制点；

[0037] 其中A′、B′、C′、D′、E′是铆装力及位移曲线的关键控制点下限；

[0038] 其中A″、B″、C″、D″、E″是铆装力及位移曲线的关键控制点上限。

[0039] 如上所述便可较好地实现本发明。