[发明专利]力与位移监控装置以及利用该装置控制压装装配的方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械装配领域，特别是指一种用于控制压装装配的力与位移监控装置及其方法。

背景技术

通常，在压装配合时，例如汽车工业中常见的齿轮与轴，轴承与壳体等，如果其配合间隙及或过盈量未达到设计工艺的要求，可能会导致整个产品的性能不稳定，往往会导致整个昂贵的部件报废，最终甚至可能导致整个汽车的召回。而这种压装配合的质量问题很不容易被发现。

现有技术中已有采用力与位移监侧仪来发现压装过程中的配合度，例如德国Kistler公司生产的DMF-P A300型力与位移监测装置。通过力传感器采集压装时力的变化，通过位移传感器监测压装时的位置变化。将力的参数设成Y轴，位移参数设成X轴，将他们之间的对应关系生成一条曲线，即产生对应配合部件压装过程的力与位移的变化曲线，例如：如图1所示。通过处理器内部可编程的程序，来对特定部件的正常压装配合曲线定义公差，并且可以设置不同的公差窗口，根据这些公差窗口来对被测试部件的压装配合做出可视化数值判断：特别是对所施加的力、力的终止位置、过载、压装速度、以及曲线斜率等做出比较和判断，从而保证整个装配过程的配合达到设计要求，并且能够发现因为产品零件加工公差，或者装配工艺，表面润滑等问题产生的压装质量问题。

但是上述传统的压装配合监测仪尚未提出利用监测数据进行真正意义上的实时控制，因而对压装过程仍然有赖于操作者的主动控制，而未能实现自动化控制。因此，确实需要一种新的能够克服现有技术的不足，提高压装配合效率的自动监控技术。

发明内容

本发明一方面目的是提供一种利用力与位移监控装置控制压装装配的方法，使压装过程得以实时精确控制。

为实现上述目的，根据本发明的利用力与位移监控装置进行压装控制的方法，主要包括步骤：在压装开始即启动压装过程的测量和记录；将测量得到的力与位移值进行关联，得出其相关曲线并予以保存；基于对多个正常压装试验进行实际测量所获得的力与位移相关曲线，计算得出其标准化的参考曲线；每次进行压装时，将动态测量的力与位移相关曲线与上述标准化的参考曲线相比较，输出相应的PWM控制信号，用于控制压装执行机构；以及由所述执行机构根据该PWM控制信号来调节压装的力和速度，使压装过程在按照标准化的参考曲线所定义的范围内进行。

本发明另一方面目的是提供一种控制压装装配的力与位移监控装置，包括力传感器、位移传感器、输入/输出、主控单元、显示装置、操作键盘、以及电源，其中力传感器用于测量压装过程中的压力值，位移传感器用于测量压装零件的位移，所述显示装置包括LCD显示屏、LED状态显示灯；所述主控单元为单片机，包括CPU处理器、内存、存储器、以及存储于数据存储器中的应用。所述主控单元包括将在压装过程中测量得到的力与位移值进行关联得出其相关曲线的装置；将对多个正常压装试验进行实际测量所获得的力与位移相关曲线进行标准化的装置；在压装过程中，将动态测量的力与位移相关曲线与经试验取得的标准化相关性曲线相比较的装置；以及控制信号生成装置，用于根据上述的比较结果，输出相应的PWM控制信号，以便调节压装的力和速度，使压装过程在按照标准化的参考曲线所定义的范围内进行。所述存储器包括记录测量得到的力与位移相关曲线的单元以及计算得出的标准化参考曲线的单元。

本发明的优势在于通过测量模块实时测量压装过程的力与位移相关曲线，并将实际测得的曲线实时与标准化的参考曲线相比较，计算出控制信号来调节压装的力和速度，从而按照理想的标准化参考曲线来实施压装，实现压装装配的精确实时控制，极大地提高了工艺质量和加工效率。

附图说明

图1为举例说明对应于压装过程的力与位移的相关曲线示意图；

图2为根据本发明具体实施例的力与位移监控装置的系统框图；

图3为根据本发明的力与位移监控装置根据若干参考曲线模拟生产标准化曲线的示意图；

图4为描述转子压装过程的力与位移相关曲线，举例说明1型公差窗口的应用；

图5A-5B为描述转子压装过程的力与位移相关曲线，举例说明2型公差窗口的应用；以及

图6为可编程公差窗口的几种示例性举例。

具体实施方式

以下结合附图详细描述本发明的具体实施方式。