专利名称：轮辋跳动量检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种圆度的检测装置，尤其是一种轮辋跳动量检测装置，属于轮辋跳动量检测的技术领域。
背景技术：
随着人们生活水平的不断提高，汽车已经越来越多地进入家庭，我国也已经成为全球汽车产业发展最快的国家。据中国汽车工业协会统计，2010年中国汽车全年产销量全球第一，其中销量为1806万辆，产量1826. 47万辆。轮辋是组成汽车的主要部件之一，轮辋质量的好坏，会直接影响到汽车的整体质量，特别是当车速较高时，轮辋的跳动会产生较大的振动，直接影响行驶安全。为此国家对轮辋产品，制订了相应的国家标准，其中“汽车车轮跳动量的要求和检测方法OXV T717-2004)”就是一项检验轮辋产品质量的重要文件，所测的参数是反应汽车行使时车体平稳度的一项重要技术指标，表1、2中列出了通常汽车车轮跳动量检测的技术指标。表1 5° DC、SDC和FB汽车车轮跳动量的要求(单位mm)
项次车轮类型乘用车车轮商用车车轮5。DC5。DC、SDC, <16"5°DC、SDC> FB, > 16"径向跳动量0.81.52.2轴向跳动量1.01.72.5注SDC车轮轮辋焊接处50 mm范围围内的跳动除外。内的跳动量除外；FB车轮轮辋焊接处100 mm范[0006]表2 15° DC汽车车轮跳动量的要求(单位mm) 项次车轮类型<17.5"17.5" 19.5"> 19.5" 24.5"径向跳动量0.81.31.8轴向跳动量1. 01. 52. 0当前，全世界只有欧美等少数国家具备轮辋自动检测装置，且主要用于对高档轿车车轮的检测，但所需设备造价高昂。而国内车轮行业内，特别是在广大的中小企业中至今还没有统一检测轮辋跳动量的装置，目前我国轮辋生产厂家的检测大致有如下几种方法1、接触式测量法，该检测法是目前国内车轮行业的主要检测手段，是手工用百分表来进行测量(如图8、9、10所示)。由于是手工测量，而且钢圈是由钢板滚压成形，其外表面为毛坯面，且有对接焊缝，长期测量会磨损量具从而导致测量精度下降，而且还会由于检验人员的疲劳而造成误测，所以误差较大，效率低，不能用于产线上的测量，只能抽样检测。2、非接触式测量法，该法是由相应的传感器(如电容式、电涡流式)测得轮辋钢圈
3的不平整度数值。由于精度高的传感器可测量的距离也短，大体仅为几个毫米，此法用于精细物件的测量尚可，而车轮钢圈的制造过程中表面并不光滑，存在着毛刺、焊缝及其他的一些局部缺陷，这样就直接影响了测量的精度，还会常常损坏传感器，而且此法也极易受到外界交变磁场及静电场的干扰，同时不同材质，不同厚度的钢圈对测量结果影响也较大，而且造价高，不适宜在广大的中小企业中推广使用。
发明内容本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种轮辋跳动量检测装置，其结构简单紧凑，检测方便，测量精度高，检测成本低，使用寿命长，适应范围广，安全可罪。按照本实用新型提供的技术方案，所述轮辋跳动量检测装置，包括测杆，所述测杆的一端端部设有用于与轮辋滚动接触的测头；测杆上通过齿轮齿条机构与旋转编码器的编码器轴相连。所述测头包括连接头，所述连接头一端端部的测量头滚轮，所述测量头滚轮能在连接头内转动。所述齿轮齿条机构包括位于测杆上的齿条，所述齿条与位于旋转编码器轴上的齿轮相啮合。所述旋转编码器采用绝对式旋转编码器。所述测杆对应于设置测头的另一端设有压紧弹簧，所述压紧弹簧套在测杆上，且压紧弹簧的两端分别与测杆上的第二定位块及第三定位块相连。所述轮辋通过轮辋夹具安装于步进驱动平台上，所述步进驱动平台对应于设置轮辋的另一侧设有步进电机，所述步进电机的输出轴与步进驱动平台相连。所述步进电机通过步进驱动模块与控制器的输出端相连，所述控制器的输入端与旋转编码器相连；控制器的输出端与显示输出相连。所述控制器与数据处理模块相连，且控制器通过上位机通讯模块与上位机相连。所述控制器采用单片机。所述连接头对应于设置测量头滚轮的另一端伸入测杆的定位槽内，连接头与定位槽相匹配；测杆对应于设置定位槽的一端设有定位孔，所述定位孔与定位槽相连通。本实用新型的优点能有效地对轮辋的径向及辐向的跳动量进行较精确的测量， 测量头滚轮与轮辋通过滚动接触测量，所以抗干扰能力强，易于实现，避免了非接触测量中铁屑、毛刺及不同材质等因素的干扰，可广泛应用于铁圈、铝圈等几乎所有材料的轮辋跳动测量；滚动接触测量时，接触面大，摩擦小，可有效减小误差；轮辋转动检测时通过步进电机驱动工作可靠，精度高；实时性好。旋转编码器使用高精度绝对式光电编码器；测量精度高，反应速度迅速，而且容易实现批量化制造，精度也可以得到保证；旋转编码器测得的数量是一个相对量，测量头滚轮在测量过程中即使有一定的磨损，由于跳动量取的是二次测量的差值，是一个相对量，磨损的误差会相互抵消，这样装置也无需校准。测量头滚轮使用寿命长，；而且由于测量头滚轮与轮辋是面接触，端面上的微小砂眼等不会影响到测量结果，另一方面测量头滚轮与测杆拆卸方便，可以定期更换，充分保证了测量的精度。单片机系统通过上位机通讯模块与上位机通信，可以方便数据的存储与处理。步进电机通过步进驱动模块驱动，充分保证了控制的高精度，执行的高效率。
图1为本实用新型使用状态框图。图2为本实用新型的一种测量状态图。图3为本实用新型的另一种测量状态图。图4为本实用新型测杆与旋转编码器相配合的结构示意图。图5为本实用新型测头的结构示意图。图6为本实用新型的使用状态结构示意图。图7为本实用新型测量流程图。图8为现有接触式测量的一种测量状态图。图9为现有接触式测量的另一种测量状态图。图10为现有接触时测量的第三种测量状态图。附图标记说明1-步进驱动模块、2-数据检测模块、3-信号编码模块、4-单片机系统、5-数据处理模块、6-显示输出模块、7-上位机通讯模块、8-压紧弹簧、9-测杆、10-第一定位块、11-测头、12-轮辋、13-旋转编码器、14-第二定位块、15-齿条、16-齿轮、17-定位槽、18-定位孔、19-连接头、20-测量头滚轮、21-轮辋夹具、22-步进驱动平台、23-步进电机、24-轮辋跳动量检测装置及25-第三定位块。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。如图4和图5所示所述轮辋跳动量检测装置M包括测杆9，所述测杆9的一端设有测头11，所述测头11能与轮辋21滚动接触；测杆9上设有旋转编码器，测杆9上设有齿轮齿条机构，测杆9通过齿轮齿条机构与旋转编码器13的编码器轴相连，用于驱动旋转编码器轴转动，从而旋转编码器13能够输出相应的编码信号。测杆9对应于设置测头11 的一端凹设有定位槽17，所述定位槽17的轴线与测杆9的轴线位于同一直线上，定位槽17 的侧壁上设有定位孔18，所述定位孔18的轴线垂直于定位槽17的轴线，且定位孔18与定位槽17相连通。测杆9对应于设置定位槽17的端部设有第一定位块10，所述第一定位块 10位于定位槽17槽底的一侧。测头11包括连接头19，所述连接头19的一端通过滚轮安装轴安装有测量头滚轮20，所述测量头滚轮20能够在连接头19内转动。连接头19对应于设置测量头滚轮20的另一端伸入定位槽17内，且与定位槽17相对应配合；通过在定位孔 18内设置锁紧销能够将测头11紧固安装于测杆9上，并能够方便更换不同的测头11。所述齿轮齿条机构位于测杆9的中部，齿轮齿条机构包括位于测杆9上的齿条15， 所述齿条15与旋转编码器13上的齿轮16相啮合，齿轮16安装于旋转编码器13的编码器轴上；通过齿轮16与齿条15间的相互啮合，能够将测杆9的直线运动转化为旋转编码器轴的转动，使旋转编码器13输出相应的检测信号，能够得到相应的检测结果。测杆9对应于设置测头11的另一端设有压紧弹簧8，所述压紧弹簧8套在测杆9上，且压紧弹簧8的两端分别与测杆9上的第二定位块14及第三定位块25相接触；其中，第三定位块25邻近第一定位块10。当轮辋跳动量检测装置M安装于相应的检测夹具上时，能够通过压紧弹簧8
5使侧头11的测量头滚轮20能够保持与轮辋12的滚动接触。如图6和图1所示所述轮辋12通过轮辋夹具21安装于步进驱动平台22上，步进驱动平台22对应于设置轮辋12的另一侧设有步进电机23，所述步进电机23的输出轴与步进驱动平台22相连，步进电机23能够驱动步进驱动平台22转动，从而使轮辋12跟随步进驱动平台22转动。轮辋跳动量检测装置M通过检查夹具安装定位，且轮辋跳动量检测装置M的测量头滚轮20与轮辋12滚动接触。当轮辋12转动跟随步进电机23转动一定角度时，由于轮辋12表面的凸凹不平，测量头滚轮20驱动测杆9直线运动，从而驱动旋转编码器13的编码器轴转动，输出一定的编码信息，形成对轮辋12跳动量的检测。旋转编码器13采用12位以上的绝对式旋转编码器，通过检测部分的齿条带动齿轮从而使编码器输出一定的编码信号，由于使用的是绝对式编码器，无需校准。齿轮直径为13mm，以目前市场上使用较多的日本多摩川编码器为例，其单圈编码器精度可达20位，若选用精度为12位， 故可达212 = 4096线，故分辩率可达ι R/212，约为0.01mm，完全可以满足轮辋的测量精度要求。为了使步进电机23能够驱动步进驱动平台22，控制器通过步进驱动模块1与步进电机23相连，控制器可以采用单片机，从而形成单片机系统4 ；所述旋转编码器13与单片机系统4相连后，形成图1中的数据检测模块2及信号编码模块3。单片机系统4还分别与数据处理模块5及上位机通讯模块7相连，单片机系统4的输出端与显示输出模块6相连。 单片机系统4通过上位机通讯模块7能够实现与上位机的通讯。显示输出模块6可以采用 LED模块显示输出检测量及计算数值。如图1 图7所示使用时，将轮辋12通过轮辋夹具21安装于步进驱动平台22 上，步进驱动平台22与步进电机23相连，步进电机23通过步进驱动模块1与单片机系统 4相连。轮辋跳动量检测装置M通过检测夹具安装定位，测量头滚轮20与轮辋12滚动接触。检测时，步进电机23通过步进驱动模块1驱动，步进电机23按照设定驱动步进驱动平台22驱动相应角度，即使轮辋12转动相应的角度。当轮辋12转动后，测量头滚轮20也相应的转动，当轮辋12上凸凹不平时，测量头滚轮20就会有带动测杆9伸缩，当测杆9有相对移动量时，测杆9上的齿条15通过齿轮16带动旋转编码器13的编码器轴转动，旋转编码器13输出相应的编码信息。旋转编码器13将相应的跳动量编码信息输入到单片机系统 4内，由单片机系统4进行数据处理，所述数据处理包括将输入的跳动量编码信息与预设的参数对比，从而单片机系统4能够输出相应跳动量信息；若轮辋12跳动量较大时，单片机系统4可以通过显示输出模块6输出报警信息，单片机系统4可以将数据绘制出相应的曲线或以文件形式进行存储。单片机系统4可以采用51单片机为核心，所以具有较强的数据处理与分析能力；软件上设计了上位机的通信模块，所以可以与计算机进行联接，便于数据的存储与加工。具体地，单片机系统4将旋转编码器13输入的信号进行解码，得到每个测量点的位置信号，然后计算出整个周期(测量一圈)测得的平均值，并记录下其中的设定个数最大值和最小值(车轮轮辋12焊接处50 IOOmm范围内的跳动量不计入跳动量测量范围)予以剔除，那么其余的数值即为该轮辋的跳动量数值。本实用新型能有效地对轮辋12的径向及辐向的跳动量进行较精确的测量，测量头滚轮20与轮辋12通过滚动接触测量，所以抗干扰能力强，易于实现，避免了非接触测量中铁屑、毛刺及不同材质等因素的干扰，可广泛应用于铁圈、铝圈等几乎所有材料的轮辋跳动测量；滚动接触测量时，接触面大，摩擦小，可有效减小误差；轮辋12转动检测时通过步进电机23驱动工作可靠，精度高；实时性好。旋转编码器13使用高精度绝对式光电编码器； 测量精度高，反应速度迅速，而且容易实现批量化制造，精度也可以得到保证；旋转编码器 13测得的数量是一个相对量，测量头滚轮20在测量过程中即使有一定的磨损，由于跳动量取的是二次测量的差值，是一个相对量，磨损的误差会相互抵消，这样装置也无需校准。测量头滚轮20使用寿命长，而且由于测量头滚轮20与轮辋12是面接触，端面上的微小砂眼等不会影响到测量结果，另一方面测量头滚轮20与测杆9拆卸方便，可以定期更换，充分保证了测量的精度。单片机系统4通过上位机通讯模块7与上位机通信，可以方便数据的存储与处理。步进电机23通过步进驱动模块1驱动，充分保证了控制的高精度，执行的高效率。
权利要求1.一种轮辋跳动量检测装置，其特征是包括测杆(9)，所述测杆(9)的一端端部设有用于与轮辋(1 滚动接触的测头(11)；测杆(9)上通过齿轮齿条机构与旋转编码器(13) 的编码器轴相连。
2.根据权利要求1所述的轮辋跳动量检测装置，其特征是所述测头(11)包括连接头(19)，所述连接头(19) 一端端部的测量头滚轮(20)，所述测量头滚轮00)能在连接头 (19)内转动。
3.根据权利要求1所述的轮辋跳动量检测装置，其特征是所述齿轮齿条机构包括位于测杆(9)上的齿条(15)，所述齿条(1 与位于旋转编码器轴上的齿轮(16)相啮合。
4.根据权利要求1所述的轮辋跳动量检测装置，其特征是所述旋转编码器(1 采用绝对式旋转编码器。
5.根据权利要求1所述的轮辋跳动量检测装置，其特征是所述测杆(9)对应于设置测头(11)的另一端设有压紧弹簧(8)，所述压紧弹簧(8)套在测杆(9)上，且压紧弹簧(8) 的两端分别与测杆(9)上的第二定位块(14)及第三定位块0 相连。
6.根据权利要求1所述的轮辋跳动量检测装置，其特征是所述轮辋(1 通过轮辋夹具安装于步进驱动平台02)上，所述步进驱动平台02)对应于设置轮辋(12)的另一侧设有步进电机(23)，所述步进电机的输出轴与步进驱动平台0 相连。
7.根据权利要求6所述的轮辋跳动量检测装置，其特征是所述步进电机通过步进驱动模块(1)与控制器的输出端相连，所述控制器的输入端与旋转编码器(1 相连；控制器的输出端与显示输出(6)相连。
8.根据权利要求7所述的轮辋跳动量检测装置，其特征是所述控制器与数据处理模块( 相连，且控制器通过上位机通讯模块(7)与上位机相连。
9.根据权利要求6所述的轮辋跳动量检测装置，其特征是所述控制器采用单片机。
10.根据权利要求2所述的轮辋跳动量检测装置，其特征是所述连接头(19)对应于设置测量头滚轮OO)的另一端伸入测杆(9)的定位槽(17)内，连接头(19)与定位槽(17) 相匹配；测杆(9)对应于设置定位槽(17)的一端设有定位孔(18)，所述定位孔(18)与定位槽(17)相连通。
专利摘要本实用新型涉及一种轮辋跳动量检测装置，其包括测杆，所述测杆的一端端部设有用于与轮辋滚动接触的测头；测杆上通过齿轮齿条机构与旋转编码器的编码器轴相连。本实用新型测量头滚轮与轮辋通过滚动接触测量，抗干扰能力强，易于实现，接触部分采用滚轮结构，接触面大，摩擦小，可有效减小误差；旋转编码器使用高精度绝对式光电编码器；测量精度高，反应速度迅速；测量头滚轮使用寿命长，而且由于测量头滚轮与轮辋是面接触，端面上的微小砂眼等不会影响到测量结果，另一方面测量头滚轮与测杆拆卸方便，可以定期更换，充分保证了测量的精度。步进电机通过步进驱动模块驱动，充分保证了控制的高精度，执行的高效率。
文档编号G01B21/20GK202166411SQ20112024660
公开日2012年3月14日 申请日期2011年7月13日 优先权日2011年7月13日
发明者张凤娟, 谢彪, 钱颖 申请人:张凤娟, 谢彪, 钱颖